JPH0350337A - エンジンの出力制御手段 - 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、吸気弁と排気弁の少なくとも一方の開閉タイ
ミングを運転状態に応じて変更するバルブタイミング変
更手段を備えたエンジンにおける出力制御手段に関する
ものである。

（従来の技術） 従来より、エンジンにおける吸気弁および排気弁の開閉
タイミングの最適値は、各種要求によって異なるもので
あり、例えば実開昭５９−４９７４２号公報等に開示さ
れるように、過給機を備えたエンジンでは過給時と非過
給時とでバルブタイミングを変更するようにした技術が
公知である。

（発明が解決しようとする課題） しかして、前記のようにエンジンの運転状態に応じてバ
ルブタイミングを変更することは、エンジン出力面から
最適なバルブタイミングに対して、燃費性、耐ノツキン
グ性その他の要求によって異なるバルブタイミングに変
更するものであり、変更されたバルブタイミングでは出
力が低下することになり、この状態における運転者のア
クセル操作に伴う要求出力に対し実際の出力が低下し、
加速性等の運転性能が低下する問題を有する。

すなわち、例えば、低負荷領域の低回転状態のようにス
ロットル開度が小さい場合においては、上記スロットル
バルブの絞りに伴うエンジンの負の仕事すなわちポンピ
ングロスを低減するために、吸気弁の閉タイミングを遅
らせることが考えられる。このタイミング変更は、吸気
の充填効率の低下に伴い、運転者の要求出力を得るため
にはスロットル開度が大きくなり、絞り損失を軽減して
燃費性能の改善を図るものであるが、この場合に、吸気
弁の閉タイミングを遅らせている状態からの加速時にお
いては、アクセル操作の増大による加速要求に対応した
出力増大が得られず、走行感が低下するものである。

そこで、本発明は上記点に鑑み、吸気弁および排気弁の
少なくとも一方の開閉タイミングを運転状態に応じて変
更するのに伴う運転の違和感を低減するようにしたエン
ジンの出力制御手段を提供することを目的とするもので
ある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明のエンジンの出力制御手
段は、吸気弁および排気弁の少なくとも一方の開閉タイ
ミングを運転状態に応じて変更するバルブタイミング変
更手段を備え、さらに、上記バルブタイミング変更手段
による開閉タイミングに応じてアクセル操作量に対する
エンジン出力制御を行うスロットル変化特性を変更する
特性変更手段を備えるように構成したものである。

第１図に基本構成を示すように、エンジンＥにおいて吸
気弁Ａおよび排気弁Ｂを開閉作動する動弁機構に、この
吸気弁Ａおよび排気弁Ｂの少なくとも一方の開閉タイミ
ングを運転状態に応じて変更して、例えば、特定運転領
域で吸気弁Ａの閉タイミングを遅らせてポンピングロス
の低減を行うバルブタイミング変更手段りが設置されて
いる。

また、アクセルペダルの踏込量等のアクセル操作量を検
出するアクセル検出手段Ｆを設け、このアクセル操作量
に対し所定のスロットル変化特性に基づきエンジンの出
力制御を行う出力調整手段Ｇを設ける。

そして、前記バルブタイミング変更手段りによるバルブ
タイミングの変更状□態に基づき、上記出力調整手段Ｇ
でのアクセル操作量に対するスロットル変化特性を変更
する特性変更手段Ｈを設け、例えば、前記吸気弁Ａの閉
タイミングが遅いほど、低アクセル操作領域でのアクセ
ル操作量に対するスロットル変化率を大きく変更制御す
るように構成したものである。

（作用） 上記のような出力制御手段では、運転状態に応じてバル
ブタイミング変更手段によってバルブタイミングを変更
し、燃費性、ノッキング性等を改善する一方、このバル
ブタイミングの変更状態に基づき、アクセル操作量に対
するスロットル変化特性を特性変更手段によって変更し
、例えば、加速性が低い領域ではアクセル操作量に対す
るスロットル変化率を大きくして、出力増大率を高めて
加速性を改善するようにして前記バルブタイミングの変
更による出力特性の変化に対する運転の違和感を低減す
るようにしている。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する。

第′２図および第３図は一実施例におけるエンジンの出
力制御手段の概略構成番示している。

エンジン本体１はシリンダブロック２とシリンダヘッド
３とを備え、シリンダブロック２にはピストン４を往復
動可能に嵌挿した気筒５が形成されている。一方、シリ
ンダヘッド３には上記気筒５に連通ずる吸気ポート８お
よび排気ポート９が形成され、この吸気および排気ポー
ト８，９は、それぞれ吸気弁６および排気弁７によって
開閉される。

上記吸気ポート８は吸気通路１０の下流端部を構成して
おり、この吸気通路１ｏの上流端はエアクリーナ１１に
接続されている。吸気通路１ｏの途中には、上流側から
順に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１２と、
吸気通路１ｏを絞り開閉するスロットルバルブ１３とが
配設されてぃる。上記スロットルバルブ１３はスロット
ルアクチュエータ１４によって、アクセルペダル１５と
は分離されて開閉操作される。そして、上記スロットル
バルブ１３下流の吸気通路１０には、吸気ポート８内に
燃料を噴射供給するインジェクタ１７が介装されている
。

上記吸気および排気弁６，７はそれぞれカムシャフト１
８．１９上のカム２０．２１によって開閉駆動される。

上記カムシャフト１８．１９は、シリンダヘッド３に回
転自在に支持されていて、その一端に取り付けたタイミ
ングプーリ２２，２３および該プーリ２２，２３に巻き
掛けられる図示しないタイミングベルトを介してエンジ
ン１のクランクシャフト（図示せず）により回転駆動さ
れる。

上記吸気側カムシャフト１８は、そのタイミングプーリ
２２近傍で軸方向に駆動側シャフト１８ａと従動側シャ
フト１８ｂとに分離され、その分離された両シャフト１
８ａ、１８ｂの対向端部外周には互いに異なる方向に旋
回する螺旋状のスプライン２４．２５が形成され、該ス
プライン２４゜２５にはステッピングモータ２７（アク
チュエータ）によって駆動されるスリーブ２６がその内
周のスプライン（図示せず）にて軸方向に摺動可能に外
嵌合されており、ステッピングモータ２７によってスリ
ーブ２６を軸方向に移動させることにより、駆動側シャ
フト１８ａに対する従動側シャフト１８ｂを相対的に回
転させて、吸気弁７の開閉タイミングの位相を変更する
ようにしたバルブタイミング可変機構２８が構成されて
いる。

上記スリーブ２６を駆動するステッピングモータ２７は
ＣＰＵ内蔵のコントロールユニット３０によって作動制
御される。また、前記スロットルバルブ１３を開閉操作
するスロットルアクチュエータ１４の駆動、インジェク
タ１７からの燃料噴射量および燃料噴射時期が前記コン
トロールユニット３０からの制御信号によって制御され
る。

上記このコントロールユニット３０にはエンジン１の回
転数を検出する回転センサ３１からの回転数信号、エア
フローメータ１２からの吸気量信号、およびアクセルペ
ダル１５の操作量を検出するアクセルセンサ１６からの
アクセル信号が入力される。

上記コントロールユニット３０による吸気弁６の閉タイ
ミングの変更は、エンジン回転数Ｎと負荷Ｔｐとによる
運転状態に応じ、第５図に例示するように、負荷Ｔｐお
よび回転数Ｎが低いほど吸気弁６の閉タイミングが通常
のタイミングより遅くなるように遅角量ＩＣが大きく設
定された特性に基づいて制御され、吸気の吹返しによる
出力低下に伴って同一出力を得るためのスロットル開度
を増大させてポンピングロスの低減を図るようにしてい
る。なお、極低負荷低回転状態のアイドル領域ＩＤでは
、吸気弁６の閉タイミングの遅角を解除して燃焼安定性
を確保する。

また、スロットルバルブ１３の開度制御は、基本的には
アクセル操作量（ペダル踏込量）に対して比例関係に設
定されたスロットル変化特性に基づいて、アクセルセン
サ１６による検出アクセル操作量から求めたスロットル
開度にスロットルアクチュエータ１４を駆動制御する。

そして、第６図に示すように、前記吸気弁６の閉タイミ
ングの遅角ｆｆ１ｌｃの変更に対し、アクセル操作量Ａ
Ｃとスロットル開度ＴＶＯとのスロットル変化特性が変
更される。すなわち、吸気弁６の閉タイミングの遅角量
ＩＣが大きい状態では低アクセル領域においてアクセル
操作量ＡＣの変化に対してスロットル開度ＴＶＯの変化
率が大きくなるような変化特性に設定され、遅角ｆｆ１
ｌｃが小さくなると逆に低アクセル領域においてアクセ
ル操作ｆｆＡ　Ｃの変化に対してスロットル−開度ＴＶ
Ｏの変化率が小さくなるような変化特性に設定されたス
ロットル変化特性に基づいて、そのときの検出アクセル
操作量ＡＣに対する目標スロットル開度ＴＶＯを求め、
この開度となるように駆動制御するものである。

さらに、前記吸気弁６の期タイミングの遅角量ＩＣの変
更制御に伴い、第７図に示すように燃料の噴射時期を吸
気行程の終期に行って点火プラグ近傍に燃料を偏在させ
る成層化による稀薄燃焼を行うための燃料噴射時期を変
更し、上記閉タイミングの遅角量ＩＣが大きいほど燃焼
室からの吸気の吹返しが増大するのに対応し、噴射時期
の進角量θを大きくして噴射時期を早めるように修正制
御するものである。

第４図は上記コントロールユニット３０の処理を説明す
るためのフローチャートであり、制御スタート後、ステ
ップＳ１で吸入空気量Ｑ　ａ　ｓエンジン回転数Ｎ１ア
クセル操作量ＡＣ等の各センサの検出信号を読み込む。

そして、ステップＳ２で吸入空気量Ｑａとエンジン回転
数Ｎとに基づいて、基本噴射量Ｔｐ（噴射パルス時間）
を演算する。

続いて、ステップＳ３で運転状態がアイドル領域以外か
否かを判定し、この判定がＹＥＳでアイドル領域以外の
運転領域にある場合には、前記第５図の特性（マツプ）
に基づき、エンジン回転数Ｎと負荷（基本燃料噴射パル
スＴｐ）とに応じて吸気弁６の閉タイミングの遅角量Ｉ
Ｃを求め、この遅角量ＩＣに応じた駆動信号をバルブタ
イミング変機構２８のステッピングモータ２７に出力し
て、カム位相を変更する。一方、前記ステップＳ１ ３の判定がＮＯで、アイドル状態にある場合には、ステ
ップＳ５において吸気弁６の閉タイミングの遅角量ＩＣ
をアイドル時用の固定値ＩＣ１ｄに設定し、同様に遅角
量ＩＣ１ｄに応じた駆動信号をバルブタイミング可変機
構２８のステッピングモータ２７に出力する。

ステップＳ６は目標スロットル開度ＴＶＯを演算するも
のであり、前記遅角ｆｆ１Ｉｃとアクセル操作ｆｆ１Ａ
ｃとに応じて、前記第６図の特性に基づいて求めた目標
スロットル開度ＴＶＯに応じた駆動信号をスロットルア
クチュエータ１４に出力して、スロットルバルブ１３の
開度を調整する。

さらに、ステップＳ７は前記遅角量ＩＣに応じて燃料噴
射時期Ｔｉｎｊを求めるものであり、所定時期から前記
噴射パルスＴｐの期間燃料噴射を行う。上記燃料噴射時
期Ｔｉｎｊは、前記吸気弁６の閉タイミングの遅角量Ｉ
Ｃにより前記第７図の特性に基づいて噴射終了時期θ（
下死点前の進角量）を求め、この噴射終了時期θは上記
遅角量工Ｃが大きくほど進角量が大きく早い時期に噴射
を終了　２ するものであり、この噴射終了時期θから噴射パルス’
ｒｐの噴射期間前に噴射開始時期を設定して噴射を行う
ように制御するもの・である。

上記実施例の作用を説明すれば、エンジンの運転状態が
アイドル領域を除く低負荷低回転状態にある場合には、
吸気弁６の閉タイミングを遅らせて、例えば、上記遅角
量ＩＣを最大では下死点・後７０°に設定しく高負荷高
回転状態では下死：点後４０°）、吸気弁６を遅く閉じ
ることによりポンピングロスの低減を図って燃費性能を
改善する。

一方、高負荷状態では遅角量ＩＣを小さくして充填量の
増大でエンジン出力を高めるようにしている。また、上
記遅角量ＩＣに応じて燃料噴射時期を調整し、燃焼室内
の燃料を点火プラグの近傍に偏在させて成層燃焼による
全体の空燃比をリーン化してさらに燃費性能を改善する
ようにしている。

さらに、上記のような吸気弁６の閉タイミングの遅角ｆ
ｆｉ　Ｉ　Ｃが大きな状態、すなわち低アクセル操作量
で低負荷低回転状態からアクセルが踏み込まれて加速状
態に移行した場合には、徐々に吸気弁６の閉タイミング
が進角して充填効率が増大することに加えて、アクセル
操作量ＡＣに対して目標スロットル開度ＴＶＯが急激に
増大してスロットルバルブ１３が急に開かれて良好な出
力上昇が得られ、加速性が確保できるものである。換言
すれば、同一アクセル操作量ＡＣでもスロットル開度Ｔ
ＶＯは大きくなり、アクセル操作における違和感が解消
される。

特に、アイドル状態からの発進加速時においては、上記
アイドル時に遅角量ＩＣは小さく、この状態から負荷お
よび回転数の上昇により吸気弁の閉タイミングの遅角量
ＩＣが増大し、充填効率の低下が生じることからアクセ
ル操作量に対する加速性が低くなるが、これを改善する
ことができるものである。

なお、上記実施例においては、吸気弁６の開閉タイミン
グをカム位相を変更することによって調整するパルプタ
イミング可変機構の例を示したが、吸気弁と排気弁の少
なくとも一方の開閉タイミングを変更して、例えばバル
ブオーバーラツプ期間を運転状態に応じて変更するよう
にしてもよく、さらに、バルブタイミング可変機構とし
ても、油圧を利用して位相を変更するもの、そのほか、
異なるカム形状を有するカムに切り換えるようにしたも
のなどが必要に応じて適宜採用可能である。

（発明の効果） 上記のような本発明によれば、吸気弁および排気弁の少
なくとも一方の開閉タイミングを運転状態に応じて変更
するバルブタイミング変更手段を備え、さらに、上記バ
ルブタイミング変更手段による開閉タイミングに応じて
アクセル操作量に対するエンジン出力制御を行うスロッ
トル変化特性を変更する特性変更手段を備えるように構
成したことにより、運転状態に応じたバルブタイミング
の変更で燃費性、ノッキング性等を改善する一方、この
バルブタイミングの変更状態に基づき、アクセル操作量
に対するスロットル変化特性をバルブタイミングの変更
による特性変化を補足するように変更し、前記バルブタ
イミングの変更による運転の違和感を低減して、良好な
運転性能を確保す５ ることかできるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示すブロック図、第２図は
一実施例におけるエンジンの出力制御手段の概略構成図
、 第３図はバルブタイミング可変機構の概略構成を示す平
面図、 第４図はコントロールユニットの処理を説明するための
フローチャート図、 第５図ないし第７図はコントロールユニットによる制御
特性を示す特性図である。 Ｅ、１・・・・・・エンジン、Ａ、６・・・・・・吸気
弁、Ｂ、７・・・・・・排気弁、Ｄ・・・・・・バルブ
タイミング変更手段、Ｆ・・・・・・アクセル検出手段
、Ｇ・・・・・・出力調整手段、Ｈ・・・・・・特性変
更手段、１３・・・・・・スロットルバルブ、１４・・
・・・・スロットルアクチュエータ、１５・・・・・・
アクセルペダル、１６・・・・・・アクセルセンサ、１
８゜１９・・・・・・カムシャフト、２８・・・・・・
バルブタイミング可変機構、３０・・・・・・コントー
ルユニット。 ６ 第 ５ 図 第 図 アク乞ル１桑作！ Ｃ 吸気什開クイＳング′

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気弁および排気弁の少なくとも一方の開閉タイ
   ミングを運転状態に応じて変更するバルブタイミング変
   更手段を備えたエンジンにおいて、上記バルブタイミン
   グ変更手段による開閉タイミングに応じてアクセル操作
   量に対するエンジン出力制御を行うスロットル変化特性
   を変更する特性変更手段を備えたことを特徴とするエン
   ジンの出力制御手段。（２）特定運転領域で吸気弁の閉
   タイミングを遅らせてポンピングロスの低減を行うバル
   ブタイミング変更手段を備えたエンジンにおいて、上記
   バルブタイミング変更手段による吸気弁の閉タイミング
   が遅いほど、低アクセル操作領域でのアクセル操作量に
   対するスロットル変化率を大きく変更する特性変更手段
   を備えたことを特徴とするエンジンの出力制御手段。