JPH02271015A - エンジンの弁作動制御装置 - 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） この発明は油圧によってエンジンの弁作動角を制御する
装置に関する。

（従来の技術） 従来からエンジンの燃費性能および出力性能等を向上さ
せる目的で運転状態に応じて、吸気弁または排気弁の弁
作動角を異ならせる装置が知られている（たとえば１９
８６年５月出版のＭＴＺ（ＭｏＬｏｒＬｅｃｈｎｉｓｃ
ｈｅ　　Ｚ　ｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ）参照）。

これを第７図で説明すると、このものは弁の真上からロ
ッカーアームなしで直接す７ター（タペット）を駆動す
る、いわゆる直接駆動方式のオーバーへラドカムの例で
あり、同一の機能を有する２つの弁Ｉ　Ａ、Ｉ　Ｂには
りフタ−３Ａ、３　Ｂ、板状部材４Ａ、４Ｂを介して、
左後方へいくほど径の大きくなる円錐状の立体カム５　
Ａ、５　Ｂが当接される。

これらカム５　Ａ、５　Ｂが一体に形成されるカムシャ
フト６には、その右前方端部においで、このカムシャフ
ト６を軸方向に移動させるためのアクチュエータ１１が
構成される。詳細には、カムシャフトｙＩｉ部の外周面
と、これを被覆して設けられた円筒状のシリング１２の
内周面とに互いにかみ合うスプライン６Ａ、１２Ａが軸
方向に切られており、このスプライン結合にてカムシャ
フト６がその軸方向に摺動自在に動き得る。なお、シリ
ング１２の外周には外歯歯Ｉ＄１１４が固定され、図示
しない歯付きベルトにより、この歯車１４がクランクシ
ャフトと同期して回転される。

一方、カムシャフト６を７クチユエータ１１の側に付勢
するばね（図示せず）が設けられるとともに、カムシャ
フト端部とシリング１２の間には油圧室１３が画成され
、この油圧室１３は、内部の油通路、油孔１５を介して
オイルポンプからの油圧供給通路に連通される。なお、
カムシャフト６は軽量化のため中空に形成しであるが、
この中空孔６Ｂを介して油圧室１３内の油が漏れるもの
ではない。また、１６は油圧室１３に導入された油圧を
逃すための排出口、１７はスプライン部を介して漏れる
油をシールする部材である。

ここに、油圧室１３に油孔１５．内部の油通路を介して
オイルポンプからの油圧が導入されると、油圧力がばね
力に抗して、カムシャフト６を図でアクチュエータ１１
から離れる側（図で左後方）に駆動する。

この場合、立体カムを、左後方へと向かうほど径を大き
くしであるので、カムシャフト６が左後方に移動すると
、板４　Ａ、４　Ｂと立体カム５Ａ、５Ｂの摺接する位
置が変わり、これに応じて弁作動角が小さくなる。つま
り、油圧に応じて弁作動角を自在に変化させることがで
きる。なお、１８と１９は油圧の導入されていない状態
でのカムシャフトの軸方向への初期位置を定めるストッ
パである。

（発明が解決しようとする課題） このような弁作動角の可変機構を用い、運転条件に応じ
て弁作動角を変える（たとえば回転数領域を３つに分け
、そのうち低回転域で小さな、中回転域で中程度の、高
回転域で大きな弁作動角をそれぞれ設定する）場合、上
記油圧室１３への油圧がこれに対応してり換えられる。

具体的には、油圧室１３への油圧通路にスプール型の圧
力制御弁を介装すると、スプール変位量が油圧室１３に
導入される油圧に対応するので、回転数センサからの信
号を入力する制御装置から、この制御弁に対して制御信
号が出力されることになる。

一方、燃費率の向上のため、設定回転数以上から減速し
たとき（加速から減速、または通常走行から減速する場
合）や下り坂等で設定回転数以上になったときにフュエ
ルカット（いわゆる減速時のフュエルカット）を行い、
リカバリー条件を満たした場合に燃料供給を再開するよ
うにしたエンノンがあるが、こうしたエンジンに上記の
弁作動角制御が適用されると、リカバリー直後にトルク
変動が大きくなって運転性が悪くなることがある。

これは、リカバリーにより燃料供給が再開されても、燃
料の一部が壁流分として奪われる等のため、しばらくの
あいだは混合気の形成が容易でないところ、その場合の
弁作動角が中程度以上であると、吸排気弁のオーバーラ
ツプ量に比例してシリング内に残留するが大量が多くな
るので、シリンダ内の空燃比がサイクリックに大きく変
動してしまうからである。

この発明はこのような従来の課題に着目してなされたも
ので、減速時のフュエルカット中は弁作動角を最低にす
ることで、リカバリー直後の燃焼改善を図るようにした
装置を提供することを目的とする６ （課題を解決するための手段） この発明は、第１図に示すように、制御量に応じて弁作
動角を可変にする機構２１と、エンジンの回転数領域を
２つ以上（たとえば低回転域と中回転域と高回転域の３
つ）に分割し、低回転域側ほど小さな弁作動角を設定す
る手段２４と、エンジン回転数（Ｎｅ）を検出するセン
サ２５と、このセンサ検出値の属する回転数領域につい
て設定されている弁作動角を前記設定手段２４から選択
する手段２６と、この選択された弁作動角に応じた制御
量を前記弁作動角可変機構２１に出力する手段２７と、
減速時のフュエルカット中であるがどうかを判定する手
段２８と、これが判定された場合にはそのときのエンジ
ン回転数に拘わらず最小の弁作動角を選択するよう前記
選択手段２６に対して指示する手ｐｒｉ２９とを設けた
。

（作用） 減速時のフュエルカット中は、そのときのエンジン回転
数に拘わらず弁作動角が最小とされるので、リカバリー
直前のオーバーラツプ量が小さく、油圧系の応答遅れが
あるためにリカバリー直後においてもしばらくはこの状
態が続く。

このため、リカバリー直後は良好・な混合気が形成され
にくいものの、小さなオーバーラツプ量に伴ってシリン
ダ内に残留するが大量が少なくて済むこと、さらに吸気
弁の閉じるのが早まることから実圧縮比が高くなること
に助けられて、燃焼の改善が図られる。

（実施例） 弁作動角を可変にする機構は第７図と同様であり、この
機構の油圧アクチュエータ１１を制御対象として第２図
に示す制御系が組まれる。

同図において、４１は油圧室１３と図示しないオイルポ
ンプとを連絡する油圧通路に介装されるスプール型の圧
力制御弁で、スプール変位量に応じて油圧室１３に導入
される油圧が変化する。

４２はエンジン回転数（Ｎ　ｅ）に応じた出力をするセ
ンサ、４３はエンジン負荷（Ｌｏａｄ）に応じた出力を
するセンサで、これらからの信号と７ユ工ルカツト制御
部５３（後述する）からの信号とが弁作動角制御部５２
に入力され、ここでは第３図に示した動作にしたがって
、制御弁４１への制御信号を出力する。なお、上記のＬ
　ｏａｄにはたとえば吸入空気量や吸入負圧等がある。

７ユ工ルカツト制御部５３ではＨＣの抑制と燃費向上の
ためいわゆる減速時のフュエルカットが行なわれる。こ
のフュエルカットの内容は公知であるため詳述はしない
が、減速時のフュエルカットに関係する信号を挙げれば
、エンジン回転数センサ４３、スロットルバルブスイツ
ｆ４４、Ｉａ速センサ４５、水温センサ４６、オートマ
チックトランスミッション用のコントロールユニット４
７からの各信号がある。なお、マニアルトランスミッシ
ョンの場合は、トランスミッションのギア位置信号が入
力される。４８はインジェクタである。

上記の弁作動角制御部５２と７ユ工ルカツト制御部５３
とからなるコントロールユニット５１は、たとえばマイ
クロコンピュータから構成され、第１図で示した手段２
４．２６〜２９の機能を備える。

第３図は弁作動角制御部５２で行なわれる動作を示した
流れ図である。ＳｌではＮｅとＬ　ｏａｄを読み込み、
Ｓ２で減速時のフュエルカット中であるかどうかを判定
する。たとえば、アイドル接点がＯＦＦからＯＮとなり
、かつそのときのエンノン回転数が設定回転数以上であ
れば制御部５３にてフュエルカットを開始するべくイン
ジェクター４８に制御信号が出力されるので、この制御
信号が出力されているとフュエルカット中であると判定
される。

ここでは、フュエルカット中でない場合を先に説明する
と、この場合には、Ｓ３に進み、予め設定しである最適
な弁作動角（θ０）を、そのときのＮｅとＬ　ｏａｄに
応じて読み出す。８４″Ｃ′はマツプより読み出したθ
Ｏをθというメモリに移し、Ｓ６でこのメモリに移され
た弁作動角を制御弁４１への制御量（スプール変位量）
に変換する。

第４図にこのθ０のマツプを示すと、領域が大きく３つ
に分けられ、低回転域で小さな弁作動角（θ５）、中回
転域で中程度の弁作動角（θＩＪＬ高回転域で大きな弁
作動角（θＬ）がそれぞれ設定されている。このため、
頚域の境界を与える回転数が弁作動角を切り換える回転
数となり、同図においては運転、αがこの切換回転数Ｎ
ｃｌ、Ｎｃ２を横切ると、スプール変位量を変更するべ
く制御信号が出力される。

Ｓ２で７ユエルカ７ト中であると判定されればＳ５に進
み、ここではそのときのＮｅとＬ　ｏａｄに関係な（、
上記設定された３つの弁作動角の中から最小のもの（θ
５）をθに格納する。

ここで、この例の作用を第５図と第６図を参照して説明
する。

第５図で示した太線は、第６図上段で示したようにスロ
ットルバルブを操作した場合（０点で加速、■、αで減
速、０点で再加速）にたどるトルク変化をトレースした
ものであり、各運転点には対応するところに同じ符号を
付している。なお、第５図において上部に位置する３つ
の曲線は、弁作動角がそれぞれ小、中、大である場合の
最大トルクカーブ、Ｒ／Ｌはロード−ロード曲線、下方
の右下がりの直線はフュエルカット中の惰性走行時にた
どるラインである。

ＰＩＳ５図において、フュエルカット中（■゛点から０
点まで）も、第４図で示した特性にしたがい、そのとき
のＮｅに応じて、弁作動角が設定されるとすれば、リカ
バリーの直前においては、弁作動角が中にあるため、小
の弁作動角の場合よりも吸排気弁のオーバーラツプ量が
大きくなっている。

この場合に、リカバリー条件が整い燃料供給が再開され
ると、その当初は燃料の一部が壁流分として奪われるこ
ともあり、すぐには濃い混合気が得られないことから、
上記オーバーラツプ量が大きいこととも相まって、リカ
バリー直後の数サイクルから数１０サイクルのあいだは
、シリング内の空燃比がサイクリックに大きく変動し、
このため、リカバリー直後のトルク変化には、第６図下
段の破線で示すように、スロットルバルブ変化に対し応
答遅れが生じている。

これに対して、この実施例によれば、フュエルカット中
は、そのときのエンジン回転数に拘わらず弁作動角が最
小とされるので、リカバリー直前のオーバーラツプ量が
小さくなっている。また、油圧系の応答遅れがあるため
に、リカバリーされたからといって、直ぐにそのときの
回転数に応じた中程度の弁作動角へと変化できないので
、リカバリー直後においてもしばらくはこの状態が続く
。

このため、リカバリー直後は良好な混合気が形成されに
くいものの、小さなオーバーラツプ量に伴ってシリンダ
内に残留するガス量が少なくて済むこと、さらに吸気弁
の閉じるのが早まることがら実圧縮比が高くなることに
助けられて、ｍ焼の改善が図られる。この結果、この場
合のトルクは第６図下段の実線で示すように、スロット
ルバルブ変化に良く追従することになり、リカバリー時
の運転性が向上する。言い替えると、エンジン回転が高
くなるほど弁作動角を大きくする理由は吸気の充填効率
を高めて、たくさんの燃料を燃やすことにあるのである
から、そもそも燃焼の行われないフュエルカット中にあ
っては、吸気の充填効率を高めることの意味が殆んどな
く、この例のようにフュエルカット中は強制的に弁作動
角を最小にしておくことで、リカバリー直後の燃焼状態
が却って良くなるのである。

最後に、実施例では、弁作動角を可変制御する装置につ
いて説明したが、弁リフトについても可変とすることが
できる装置に対しても同様に適用することができること
はいうまでもない。また、弁作動角は油圧に応動するタ
イプに限らず、電気量に応動するタイプでも構わない。

（発明の効果） この発明では、減速時のフュエルカット中にはそのとき
のエンジン回転数に拘わらず最小の弁作動角となるよう
にしたため、リカバリー時の燃焼が改善され、再加速時
の運忙性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のクレーム対応図、第２図はこの発明
の一実施例の制御系のシステム図、第３図はこの実施例
の制御動作を説明するための流れ図、第４図はこの制御
動作で使用されるマツプの内容を示す線図、第５図と第
６図はこの実施例の作用を説明するための特性線図、第
７図は従来例の一部切欠き斜視図である。 １、Ａ、ＩＢ・・・弁、５Ａ、５Ｂ・・・立体カム、６
・・・カムシャフト、１１・・・アクチュエータ、１３
・・・油圧室、２１・・・弁作動角可変機構、２４・・
・弁作動角設定手段、２５・・・エンジン回転数センサ
、２６・・・選択手段、２７・・・出力手段、２８・・
・７ユ工ルカツト中判定手段、２９・・・強制指示手段
、４１・・・圧力制御弁、４２・・・エンジン負荷セン
サ、４３・・・回転数センサ、５１・・・コントロール
ユニッ）、５２・・・弁作動角制御部、５３・・・７ユ
工ルカツト制御部。 特許出願人　　　　　日産自動車株式会社代理人　　弁
理士　　後　藤　政　喜　ｉ代理人　　弁理士　　松　
１）嘉　夫　□第２図 第３図　　　　　第４図 第５図 第６図 ′ｈ −一一　従来例

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 制御量に応じて弁作動角を可変にする機構と、エンジン
   の回転数領域を２つ以上に分割し、低回転域側ほど小さ
   な弁作動角を設定する手段と、エンジン回転数を検出す
   るセンサと、このセンサ検出値の属する回転数領域につ
   いて設定されている弁作動角を前記設定手段から選択す
   る手段と、この選択された弁作動角に応じた制御量を前
   記弁作動角可変機構に出力する手段と、減速時のフュエ
   ルカット中であるかどうかを判定する手段と、これが判
   定された場合にはそのときのエンジン回転数に拘わらず
   最小の弁作動角を選択するよう前記選択手段に対して指
   示する手段とを設けたことを特徴とするエンジンの弁作
   動制御装置。