JPH01110844A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、運転状態に応じてバルブの開ｍタイミングを
制御するエンジンの制御装置に関するものである。

（従来技術） 従来のエンジンには、その性能を向上させるために、エ
ンジンの運転状態に応じて吸気用バルブあるいは排気用
バルブの開閉タイミングを制御するようにしたものがあ
る。例えば実開昭６１−５８６０５号公報には、バルブ
開閉用のカム軸に低速用のカムと高速用のカムとを設け
、吸気バルブまたは排気バルブに当接し、かつ上記低速
用のカムに追従して動く主ロッカアームと、上記高速用
のカムに追従して動く副Ｏツカアームとを備えるととも
に、これら主ロッカアームと静１０ツカアームとを連動
状態および非連動状態に切換可能としたものが開示され
ている。このエンジンでは、高速時には連動状態に切換
えて両０ツカアームが高速用カムに追従して動くように
し、低速時には非連動状態に切換えて主ロッカアームの
みが低速用のカムに追従して動くようにしており、しか
も、高速時におけるバルブの開期間が低速時の開期間よ
りも長くなるように、低速用および高速用のカム形状を
設定している。

このような構成によれば、低速時には、吸気バルブある
いは排気パルプの開期間を抑えることにより・、両バル
ブのオーバーラツプ期間を短縮してガスの吹き扱けある
いは吹き返しを防止することができ、これに対して、ガ
スの吹き抜けあるいは吹き返しが生じにくい高速時には
、吸気バルブあるいは排気バルブの開期間を広げること
により、十分な吸気時間あるいは排気時間の確保を行う
ことができる。

ところが、このようなエンジンにおいて、上記切換を行
う機構に故障が生じ、例えば連動状態から非連動状態へ
の切換が不能となった場合には、両０ツカアームが低速
時においても高速用カムに従って駆動されることとなる
ので、オーバーラツプ看が大きすぎるためにガスの吹き
扱は等が発生し、これに伴って充填ｍが減少して燃焼性
が悪化する。特にアイドル時の場合、このようなエンジ
ンにおいては低速用カムで駆動を行う構造としているた
めにアイドル回転数は低めに設定しであるので、高速用
カムで駆動が行われるとオーバーラツプｌが大きすぎて
有効圧縮比が低下し、エンジンストールが発生するおそ
れがある。また逆に、非連動状態から連動状態への切換
が不能となった場合には、高速時であるにも拘らず主ロ
ッカアームが低速用カムに従って駆動されることとなり
、吸気期間あるいは排気期間を十分数れないためにエン
ジン出力の低下を招くこととなる。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、バルブの開閉タイミングを制
御する制御手段に作動不良が生じても、支障なくエンジ
ンの運転を続行させることができるエンジンの制御装置
を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、運転状態に応じてバルブの開閉タイミングを
制御するバルブタイミング制御手段を備えたエンジンに
おいて、このバルブタイミング制御手段の作動不良を検
出する故障検出手段と、この故障検出手段によるバルブ
タイミング制御手段の故障検出時にエンジンの運転状態
を変化させるエンジンの運転状態制御手段とを備えたも
のである。

このような構成によれば、バルブタイミング制御手段に
作動不良が生じても、これを故障検出手段によって検出
し、その検出に基づいてエンジンの運転状態を変化させ
ることにより、支障なくエンジンの運転を続行させるこ
とができる。

（実施例） 第１図は、本発明の一実施例におけるエンジンの構造を
示したちのである。このエンジンは、シリンダ１内にピ
ストン２を備えており、このピストン２の上方に形成さ
れた燃焼室３には、吸気通路４および排気通路５が連通
している。燃焼室３と吸気通路４との連通部、および燃
焼室３と排気通路５との連通部は、それぞれ２つの吸気
バルブ６および排気バルブ７により開閉されるようにな
っており、これらのバルブ６．７は、バルブ開■曙橋８
により開閉駆動される。

吸気通路４には、インジェクタ９およびスロットルバル
ブ１０が設けられるとともに、このスロットルバルブ１
０の全閉時にＯＮに切換えられるアイドルスイッチ１１
が設けられており、このアイドルスイッチ１１によって
、エンジンがアイドリング状態にあるか否かの検出が行
われる。スロットルバルブ１０の上流側と下流側とはバ
イパス通路１２により連通されており、このバイパス通
路１２には、アイドリング時において、この通路１２を
開閉することによりエンジン回転数を制御するためのア
イドルコントロールバルブ１３が設けられている。また
、このスロットルバルブ１０の上流側には、エア７０−
メータ１４およびエアクリーナ１５が設けられている。

次に、上記バルブ開閉機構８の構造を第２図〜第４図に
基づいて説明する。なお、この実施例において各バルブ
６．７は同等の機構により駆動されるようになっている
ので、ここでは吸気バルブ６についてのみ説明し、排気
バルブ７についてはその説明を省略する。

両吸気パルプ６は、それぞれバルブスプリング１６によ
って上方向（連通部を閉じる方向）に付勢されており、
その上方には、各バルブ６に対応して一対の低速用ロッ
カアーム１７が配置されるとともに、これら低速用ロッ
カアーム１７間に高速用ロッカアーム１８が配置されて
いる。

両口ツカアーム１７．１８は、同一のロッカアーム軸１
９によって回動自在に支持されており、一対の低速用ロ
ッカアーム１７は、第２図に示されるように、その一端
部が各吸気バルブ６の上端６ａに当接可能な位置にそれ
ぞれ取付けられている。

一方、これらのロッカアーム１７．１８のエンジン中央
側端部には、それぞれスリッパ−１７ａ。

１８ａが設けられ、その下方に、低速用カム２０および
高速用カム２１を有するカム軸２２が配設されており、
低速用カム２０の周面に低速用ロッカアーム１７のスリ
ッパ−１７８が摺接し、高速用カム２１の周面に高速用
ロッカアーム１８のスリッパ−１８ａが摺接するように
全体が配置されている。

従って、カム軸２２が回転駆動されると、低速用ロッカ
アーム１７が低速用カム２０の周面形状に従って回動し
、高速用ロッカアーム１８は高速用カム２１の周面形状
に従って回動するようになっており、このように回動す
る低速用ロッカアーム１７の一端部が吸気バルブ６を押
し下げることにより、吸気バルブ６の開閉駆動が行われ
るようになっている。

第５図は低速用カム２０および高速用カム２１のカムリ
フト（ＩＩ程）をそれぞれ破線５１および実線５２で示
したものであるが、同図に示されるように、高速用カム
２１は、カムリフトが低速用カム２０よりも大きく、し
かもスリッパ−１８ａを持上げる期間が低速用カム１７
よりも大きくなるようにその周面形状が設定されている
。従ってこのエンジンでは、後に記すように高速用カム
２１によって駆動される時には、低速用カム２０によっ
て駆動される時よりも両バルブ６．７のオーバーラツプ
期間が長くなるように構成されている。

さらに、それぞれの低速用ロッカアーム１７において、
高速用ロッカアーム１８に対向する面には、第４図に示
されるような収納室２３が設けられており、この収納室
２３内にセレクトビン２４が収納されている。この収納
室２３には油圧通路２５が連通されており、この油圧通
路２５から収納室２３内に付与される油圧によって、セ
レクトビン２４が低速用ロッカアーム１７から突出する
ようになっている。

これに対し、高速用ロッカアーム１８側において上記セ
レクトビン２４と対向する部分にも収納室２６が設けら
れており、この収納室２６内には、上記セレクトビン２
４と当接可能なレシーバ−２７が収納されるとともに、
このレシーバ−２７をセレクトビン２１側に付勢するば
ね２８が設けられている。

そして、上記油圧によりセレクトビン２４が突出すると
、このセレクトビン２４は上記レシーバ−２７を押して
高速用ロッカアーム１８側の収納室２６内に入り込み、
これによって低速用ロッカアーム１７と高速用ロッカア
ーム１８とが連結されて連動状態となり、これに対して
、セレクトビン２４が没入すると、このセレクトビン２
４が高速用ロッカアーム１８側の収納室２６から離反し
、これによって両口ツカアーム１７．１８が切離されて
非連動状態となるように構成されている。上記のように
、高速用カム２１の周面形状は、そのカムリフトが低速
用カム２０よりも大きくなるように設定されているので
、連動状態では高速用カム２１の形状に従って両口ツカ
アーム１７．１８が回動し、非連動状態では低速用カム
２０の形状に従って低速用ロッカアーム１７のみが回動
することとなる。すなわち、両口ツカアーム１７．１８
の連動および非連動の切換によって、低速用カム２０を
用いるか高速用カム２１を用いるかの選択がなされ、こ
れによってバルブ開閉タイミングの制御が行なわれるこ
ととなる。

この連動状態および非連動状態の切換制御は、第６図に
も示されるようなＥＣＵ２９によって行われる。このＥ
ＣＵ２９には、上記アイドルスイッチ１１の他、エンジ
ン回転数を検出するエンジン回転数センサ３０、および
高速用ロッカアーム１８の歪みを検知することにより高
速用ロッカアーム１８が作動したか否かを検出する高速
用ロッカアーム作動センサ（故障検出手段）３１の検出
信号が入力されるようになっている◇ ＥＣＬ１２９は、これらの入力信号に基づき、上記セレ
クトビン２４の切換用油圧制御回路３２・運転変肉に設
けられた表示部３３、および上記アイドルコントロール
バルブ１３に制御信号を出力する。

具体的には、第７図に示されるように、エンジン回転数
Ｎが低回転の状態からＮｏを越えない範囲では、上記油
圧制御回路３２にＬｏｗの信号を出力することにより０
両０ツカアーム１７．１８を非連動状態とし、これによ
って、低速用カム２０に基づく各バルブ６．７の開開駆
動を行う。これに対し、エンジン回転数Ｎが高回転の状
態からＮ１を下回らない範囲では、上記油圧制御回路３
２に旧Ｏｈの信号を出力することにより両口ツカアーム
１７．１８を連動状態とし、これによって、高速用カム
２１に基づく各バルブ６．７の開ｍ駆動を行うようにす
る。すなわちこのエンジンでは、このＥ　ＣＵ　２９、
および上記バルブ開ｒｌｌｖ！１構８により、運転状態
（エンジン回転数）に応じてバルブの開閉タイミングを
制御するバルブタイミング制御手段が構成されている。

一方、上記バルブ切換機構８に作動不良が生じた場合、
例えばレシーバ−２７を受けるばね２８が故障し、レシ
ーバ−２７およびセレクトビン２４が低速用ロッカアー
ム１７側に復帰しなくなった場合には、低速時において
も高速用カム２１に基づいて両バルブ６．７が駆動され
ることとなるが、このときＥＣｔＪ２９は、高速用ロッ
カアーム作動センサ３１の信号に基づき、以下に記すよ
うにエンジンの運転状態を変化させる役割ら担っている
。

このＥＣＬＩ２９による実際のエンジンの運転制御を、
第８図のフローチャートを参照しながら説明する。なお
同図においてＩＣは、高速用ロッカアームの作動検出フ
ラグであり、このＩｃフラグは、ＥＣＵ２９から上記油
圧制御回路３２への油圧制御信号がＬｏｗから旧ｇｈに
切換えられた時点でＯから１に切換えられ、逆に油圧制
御信号がＩｌｉｇｈからＬｏｗに切換えられた時点で１
からＯに切換えられる。また、ＥＲＲはバルブ開閉機構
８の故障検出フラグであり、正常時はＯに設定され、異
常時は１に設定される。

まずエンジン制御を行うにあたり、これらの７ラグＥＲ
ＲおよびＩＣをＯに設定しくステップＳ１）、次にエン
ジン回転数Ｎの読込みを行う（ステップ８２）。このエ
ンジン回転数ＮがＮＯよりも大きく（ステップＳ３でＹ
ＥＳ）、かつＩＣフラグがＯの場合（ステップＳ４でＹ
ＥＳ）、すなわら油圧ｉｔ、ｌ１ｔｌｌｌ信号がｌｌｉ
ｇｈに切換えられていない場合には、油圧制御回路３２
への出力信号をＬｏｗから旧ｇｈに切換え（ステップＳ
５）、これによってセレクトビン２４を突出させ、連動
状態にして高速用ロッカアーム１８を作動させるととも
に、ＩＣフラグを１に設定しくステップＳｅ）、上記ス
テップＳ２にリターンする。また、上記ステップＳ４に
おいてＩＣフラグが１の場合、すなわち油圧制御信号が
すでに旧ｇｈに切換えられている状態では、出力信号は
旧ｇｈのままで油圧を維持する（ステップ８７）。

一方、上記ステップＳ３でエンジン回転数ＮがＮＯ以下
である場合にはステップＳ８に移行し、１、０フラグに
基づく判定を行う。ＩＣフラグが１の場合で、かつエン
ジン回転数ＮがＮ１よりも大きい場合（ステップＳ９で
ＹＥＳ）には、出力信号は旧ｇｈのままで油圧を維持す
る（ステップ８７）が、エンジン回転数ＮがＮ１以下の
場合（ステップ＄９でＮｏ）には、出力信号を旧ｇｈか
ら１．ＯＷに切換え（ステップＳｍ　）　、これによっ
て低速用Ｏツカアーム１７のみの作動とするとともに、
ＩＣフラグをＯＣａ定しくステップ５１１）、上記ステ
ップＳ２にリターンする。

一方、上記ステップ＄８においてＩＣフラグが０の場合
、すなわち油圧制御信号が旧ｇｈに切換えられていない
場合には、高速用ロッカアーム作動センサ３１の信号に
基づき、その作動検出を行う（ステップ５１２）。なお
、ここで「高速用ロッカアーム１８が作動していない状
態」とは、低速用ロッカアーム１７と高速用ロッカアー
ム１８とが非連動状態にあり、高速用ロッカアーム１８
の作動が低速用ロッカアーム１７に伝達されず、高速用
ロッカアーム１８が空回りしている状態を示し、［高速
用ロッカアーム１８が作動している状態］とは、高速用
ロッカアーム１８の作動が低速用ロッカアーム１７に伝
達され、両口ツカアーム１７゜１８が連動している状態
を示すこととする。

ステップＳｒ２において、高速用ロッカアーム１８が作
動していない場合（ステップＳｏでＹＥＳ）には、故障
なしと判断してＥＲＲフラグを０に設定するが（ステッ
プ５１４）、作動している場合（ステップＳ　１３でＮ
ｏ）には、油圧制御信号がＬｏｗであるにもかかわらず
両口ツカアーム１７゜１８が連動状態となっているので
、ＥＲＲフラグを１に設定しくステップＳｓ　）　、表
示部３３に信号を出力してバルブが故障である旨の表示
を行わせる（ステップＳ司）。

上記いずれの場合も、油圧制御信号はＬｏｗの状態に維
持しくステップＳ７）、その後、アイドルスイッチ１１
の信号に基づいて、現在アイドル時であるか否かの判断
を行う。アイドルスイッチ１１がＯＮの状態、すなわち
アイドリンク時であり（ステップ８１８でＹＥＳ）　、
かつＥＲＲフラグが０の場合（ステップＳＦＩでＮｏ）
には、アイドル回転数を通常のアイドル回転数Ｎｉに設
定するが（ステップ５２０）、ＥＲＲフラグが１の場合
（ステップ８１９でＹＥＳ）には、アイドル時であるに
もかかわらず高速用カム２１に従って各バルブ６゜７が
開閉駆動されているので、アイドル回転数を通常よりも
＾い回転数Ｎｅに設定する（ステップ５２１）。なお、
上記ステップＳ１８でアイドルスイッチ１１がＯＮでな
い場合には、そのままステップＳ２にリターンする。

以上のようにこの実施例では、エンジン回転数に応じて
低速用Ｏツカアーム１７と高速用ロッカアーム１８とを
連動状態および非連動状態に切換えるようにしたエンジ
ンにおいて、ばね２８の故障等により、連動状態から非
運動状態への切換が不能となった場合、この作動不良を
高速用ロッカアーム作動センサ３１により検出し、アイ
ドル時にもかかわらず高速用ロッカアーム１８が作動し
ている場合にはアイドル回転数を通常よりもアップする
ようにしているので、バルブ制御に異常が生じても、従
来のようにエンジンスＩ・−ル等を起こさず、エンジン
運転を続行させることができる。

なお、このような高速用ロッカアーム１８の誤作動を検
出する手段としては、上記のような歪みセンサの他、例
えば正常時のアクセル開度と回転数に応じて発生する高
速用０ツカアーム１８のトルクをマツプとして記憶して
おき、このマツプと実際の発生トルクとを比較するよう
にしてもよい。

また、低速域のトルク変動や回転変動を検出し、この検
出に基づいて燃焼不安定性を判定するようにしても、同
様の効果を得ることができる。

また、この実施例では、高速用の運転状態から低速用の
運転状態への切換不良におけるアイドル時の制御につい
て述べているが、低速用の運転状態から高速用の運転状
態への切換が不良となった場合には、高速時において低
速用の運転状態しか行えないこととなるので、この場合
には、燃料をカットする等の手段により、エンジン回転
数を所定値以下まで落すような制御を行うようにすれば
よい。

（発明の効果） 以上のように本発明は、運転状態に応じてバルブの開閉
タイミングを制御するバルブタイミング制御手段を備え
たエンジンにおいて、このバルブタイミング制御手段の
作動不良を検出し、その故障検出時にエンジンの運転状
態を変化させるようにしたものであるので、バルブのタ
イミング制御に異常が生じても、それに応じてエンジン
の運転状態を変化させることにより、支障なくエンジン
の運転を続行させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるエンジンの構造図、
第２図は同エンジンにおけるバルブ開閉機構の断面図、
第３図は同機構の平面図、第４図は同機構の切換構造を
示す断面図、第５図は同機構における各カムのカムリフ
トを示すグラフ、第６図は上記エンジンの制′ａ装置を
示すハード構成図、第７図は同制御装置において出力さ
れる油圧制御信号とエンジン回転数との関係を示すグラ
フ、第８図は同制御装置の制御動作を示すフローチャー
トである。 ６・・・吸気バルブ、７・・・排気バルブ、８・・・バ
ルブ開閉機構、２９・・・ＥＣＵ、３１・・・高速用ロ
ッカ７−ム作動センサ（故障検出手段）、３２・・・ビ
ン切換用油圧制御回路。 特許出願人　　　　マツダ　株式会社 代　理　人　　　　　弁理士　　小谷　悦司同　　　　
　　　弁理士　　長１）　正向　　　　　　　弁理士　
　板谷　康夫第　　６　　図 油圧 ＮＩ　　　ＮＯエンジン回転数 第　　２　　図 第　　３　　図 第　　５　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、運転状態に応じてバルブの開閉タイミングを制御す
   るバルブタイミング制御手段を備えたエンジンにおいて
   、このバルブタイミング制御手段の作動不良を検出する
   故障検出手段と、この故障検出手段によるバルブタイミ
   ング制御手段の故障検出時にエンジンの運転状態を変化
   させるエンジンの運転状態制御手段とを備えたことを特
   徴とするエンジンの制御装置。