JPH0443804A - 内燃機関の油圧式弁駆動制御装置 - 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〕 本発明は、内燃機関の吸気弁や排気弁を油圧駆動する制
御装置に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関の吸気弁や排気弁の作動タイミングはエンジン
の性能と密接に関連する。即ち、エンジンに対して所望
の性能を得るためには弁の作動タイミングを適切に制御
する必要がある。吸気弁や排気弁の駆動は、クランク軸
の回転によって駆動されるカムによって機械的に行うの
が通常である。

そして、機械的な弁駆動機構において吸気弁や排気弁の
作動タイミングを任意に可変制御するため、クランク軸
のカム軸に対する回転位相を制御する機械的な機構が提
案されている。ところが、このような機械的な機構では
広いバルブタイミング範囲を得るのが困難であり、所望
の性能が得られないことがある。

そこで、カム等により機械的に駆動する代わりに、油圧
アクチュエータによって弁を駆動するものが提案されて
いる。即ち、アクチュエータへの油圧の供給タンミング
、及び供給時間をコントロールすることで任意のバルブ
タイミングを得ようとするものがある。そして、任意の
バルブリフト特性を得るため、油圧アクチュエータによ
り弁作動時期や、弁リフトを制御するものが提案されて
いる（例えば、特開昭５８−１７０８０９号参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般に、油圧式弁駆動制御装置において油圧アクチュエ
ータ作動に必要な作動油は、オイルタンクに代表される
ような油供給部より油圧ポンプによって加圧され、蓄圧
器（アキュムレータ）に蓄えられている。そしてこの蓄
圧器、油圧アクチュエータ間に介装された制御弁を開閉
することにより、アクチュエータに油圧を導き、吸・排
気弁を作動する構造となっている。

ところで上述したような油圧式弁駆動制御装置において
上記制御弁の駆動はバッテリからの電源によってまかな
われているため、そのような装置を備えた内燃機関の始
動時は、上記装置を設けない内燃機関に比べてバッテリ
電圧が低下する。従ってこの場合スタータの出力が低下
し、始動性が悪化する。本発明はかかる問題に鑑み、油
圧式弁駆動制御装置を備えた内燃機関において、微開始
動性を向上することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的のため、本発明によれば機関の吸・排気弁を油
圧駆動する油圧アクチュエータを有し、機関運転状態に
応じて上記油圧アクチュエータと油圧供給部を連通・遮
断する制御弁を開閉制御し、以って油圧アクチュエータ
への油圧供給タイミング及び供給時間を制御し吸・排気
弁の開閉タイミング或いはリフト量を可変ならしめる、
内燃機関の油圧式弁駆動制御装置において、 機関始動時、上記油圧アクチュエータに供給される油圧
アクチュエータ作動油圧を検出する油圧検出手段と、該
油圧検出手段によって検出された油圧が上記吸・排気弁
駆動に必要な所定値以下にある場合、上記制御弁を駆動
する制御弁駆動回路への電源供給を停止する給電制御手
段とを有することを特徴とする油圧式弁駆動制御装置が
提供される。

〔作　用〕

一般に微開始動直前時においては、それまでの機関運転
停止期間において、系内の油漏れ等に寄因して、蓄圧器
内の油圧は大気圧程に減圧されている傾向にある。従っ
ていざスタータにより機関始動しても、同時に蓄圧器内
の油圧を油圧アクチュエータ駆動に必要な油圧とするこ
とはできず、系内の油の体積弾性率や構成部品の弾性変
形に寄因して、この油圧上昇には時間がかかる。

本発明は油圧アクチュエータ作動のための油圧が、吸・
排気弁を充分リフトできない値（所定値以下）をとる油
圧式弁駆動制御装置の不完全作動期間において、制御弁
駆動回路への電源供給を停止し、スタータの出力を確保
して、始動性を向上させる。

〔実施例〕

本発明を、吸気弁を油圧駆動する油圧式弁駆動制御装置
を例にとり、以下説明する。

第１図は、本発明による油圧式弁駆動制御装置の油圧供
給システム全体を概略的に示したものである。吸気弁１
□　１′は油圧アクチュエータ２２′によって駆動され
る。油圧アクチュエータ２２′はプランジャ３．３′と
油圧室４．４′とを備える。油圧室４．４′は配管５を
介して油圧導入のだ杓の制御弁６に接続されると共に配
管５゜７．７′を介して油圧排出のための制御弁８に接
続される。圧電素子積層体としての電気式アクチュエー
タ９は油圧導入用制御弁６の開閉作動を行い、圧電素子
積層体としての電気式アクチュエータ１０は油圧排出用
制御弁８の開閉作動をおこなう。

アクチュエータ２．２′駆動のための油圧を確保する油
圧供給部としての高圧アキュムレータ１１は配管１２を
介して油圧ポンプ１３に接続される。】４は調圧弁であ
り、油圧アクチュエータ２，２′への制御油圧を制御す
る。低圧アキエムレータ１５は配管１６を介して油タン
ク１７に接続される。１８はストレーナである。油圧ポ
ンプ１３の吐出口に減圧弁１９が配置され、減圧弁１９
は補助油圧アキュムレータ２０を介して、油圧導入用制
御弁６と油圧排出用制御弁８に接続され、補助油圧が弁
部材（図示せず）に印加されるようになっている。

本図において制御回路２１は圧電アクチュエータ９．１
０を制御することにより、吸気弁１．１′の作動を制御
するものであり、例えば、マイクロコンピュータシステ
ムとして構成される。制御回路２１ハ、マイクロプロセ
シングユニット（ＭＰ［Ｉ）２２　ト、メモリ２３と、
入力ポート２４と、出力ポート２５と、これらを相互に
接続するバス２６とを基本的構成要素とする。入力ポー
ト２４には種々のセンサが接続され、エンジン運転条件
信号が入力される。気筒判別クランク角センサ２７は７
２０°ＣＡ毎（即ちエンジン−サイクル毎）にパルス信
号を発生し、基準信号となる。ＮＥ計測クランク角セン
サ２８は３０゜ＣＡ毎にパルス信号を発生し、エンジン
回転数ＮＥを知ることができる。油圧センサ２９は、例
えば高圧アキユムレータ１１に設けられ油圧ポンプ１３
からの圧送されアキュムレータ１１内に保持される作動
油の圧力Ｐを検出する。スロットルセンサ３０は内燃機
関のスロットル弁開度（又はアクセルペダル開度）を検
出し、スロットルセンサ３１はイグニッションキースイ
ッチ（図示せず）のスタート位置に対応するエンジン始
動開始時においてＯＮ信号を出力する。ま、た油温セン
サ３２は油の温度を検出し水温センサ３３はエンジン冷
却水の温度を検出する。尚、上述した各センサによって
検出された圧送油の圧力、スロットル開度、油温、冷却
水温は夫々アナログ−デジタル（ＡＤ）変換器３４によ
ってデジタル信号に変換され入力ポート２４に入力され
る。出力ポート２５は、制御弁駆動回路３５．３６を介
して油圧導入制御用、油圧排出制御用の夫々の圧電アク
チュエータ９．１０に接続される。

この制御弁駆動回路３５．３６への電源は、配線３７゜
３７′を通じ、駆動回路電源リレーボックス３８を介し
てバッテリ３９より供給される。またこのリレーボック
ス３８における制御弁駆動回路３５．３６への給電オン
信号は電源ＯＮ信号線４０を通じて、出力ポート２５よ
り出力されるようになっており、オンオフは、制御回路
２１により制御される。

油圧式弁駆動制御装置の作動を以下説明する。

第１図において、油圧ポンプ１３により加圧された作動
油は高圧アキユムレータ１１に蓄えられ、油圧導入用制
御弁６に導かれる。

制御回路２１からの指示により、制御弁６は開弁され、
高圧の作動油は、油圧室４．４′に流入し、この油圧に
よって吸気弁１．１′は図の下方に移動し、開弁する。

吸気弁１．１′が所定のリフトに達するタイミングで、
油圧導入用制御弁６は閉弁され、この結果、作動油は油
圧室４．４′に封止され、吸気弁１．１′はその時の位
置に保持される。吸気弁１，１′の閉弁は、油圧排出用
制御弁８が開弁され、弁スプリング４１．４１’の力に
よって油圧室４．４′の作動油が低圧アキュムレータ１
５に流出し、油圧が除荷されることで達成される。以上
のように、油圧式弁駆動制御装置では、吸気弁１．１′
の開閉弁タイミングは、制御弁６゜８の開閉弁タイミン
グにより、自由に制御される。

また吸気弁１．１′の最大リフト量は、制御弁６の開弁
経過時間により、自由に制御される。

メモリ２３は以下説明する制御回路２１の作動を達成す
るためのプログラムが格納されである。

以下、制御回路２１の作動を第２図のフローチャートに
よって説明する。図示するプログラムはメインルーチン
であって、イグニッションキースイッチのＯＮと同時に
バッテリ３９からの電源により起動される。

まずステップ２００では光のスロットルセンサ３１から
の信号を読み込み、次のステップ２０１で機関が始動さ
れたか否かを確認する。そして機関が始動時にある時、
（Ｙｅｓ）　に限り、次のステップ２０２に進み、Ｎｏ
の場合にはステップ２００に戻り、以下機関始動時とな
るまでループする。

次にステップ２０２では、油圧導入用制御弁６開弁時に
油圧アクチュエータ２，２′に供給されることになる作
動油圧の信号が高圧アキュムレータ１１に設けられた油
圧センサ２９によって読込まれ、ステップ２０３で油圧
Ｐが規定値以上、即ち弁駆動に必要な最低油圧ＰＳｅｔ
以上にあるかを判定し、Ｎｏ、即ちＰ　＜Ｐｓｅｔの場
合、油圧Ｐが上昇するまでステップ２０２、及び２０３
の処理を繰返し行い後述する制御弁６，８の駆動をせず
に待機することになる。

ここで、油圧Ｐが所定値Ｐｓｅｔ以上になるまで待機す
ることの意味を説明する。前述したように、吸気弁１・
１′駆動に必要な作動油は、油圧ポンプ１３により加圧
され、高圧アキュムレータ１１に蓄わえられているが、
通常機関始動時には、最初、高圧アキュムレータ１１内
の油圧は大気圧に減圧されている。これは、機関停止時
における系内からの作動油の漏れ等に寄因しており、従
って機関がスタータにより回転駆動されると、油圧ポン
プ１３も回転し始め、作動油が系内に送出され、アキュ
ムレータ１１内の油圧Ｐが徐々に上昇することになる。

しかしながら、系内の作動油の体積弾性率とか、部品の
弾性変形により、この油圧上昇には当然ながら時間かか
る。即ち、機関が始動を開始してから弁駆動に必要な油
圧Ｐｓｅｔまで上昇するには、時間を要することとなり
、この間は吸気弁１．１′は開弁せず、機関の燃焼サイ
クルは作動しない。

従って本発明は、このような固有な現象に着目し、弁駆
動が成立しない期間は、制御弁駆動回路３５．３６の電
源をＯＦＦとし、バッテリ３９の電源負荷を少なくし、
よってスタータ出力を向上させ、始動性を向上するもの
である。

尚、第２図に示すメインルーチンでは初期状態では制御
弁駆動回路３５．３６への電源はＯＦＦになっており、
上述したステップ２０３における待機処理はそのままＰ
≧Ｐｓｅｔとなるまでの電源ＯＦＦを意味している。そ
してステップ２０３でＰ≧Ｐｓｅｔとなった時、ルーチ
ンは次のステップ２０４に進み、ここで制御回路２１の
出力ボート２５からリレーボックス３８を作動させる信
号が出力され、制御弁駆動回路３５．３６への電源が○
Ｎ状態になりその後はステップ２０５に示すように通常
の制御弁駆動処理が実行されることになる。

以上、本発明の実施例を吸気弁を油圧駆動する装置に例
をとり説明してきたが、本発明はこの実施例に限定され
ず、排気弁や吸・排気弁双方を油圧駆動する装置にも適
用可能である。また本実施例では油圧検出手段として高
圧アキュムレータに油圧センサを設けたが、油圧導入制
御弁から油圧供給部（高圧アキュムレータ）までの油供
給路中であればその設置箇所は限定されない。

〔発明の効果〕

一般に油圧アクチュエータに供給される油圧上昇が不完
全な時、そのまま吸・排気弁駆動を行なわせると、吸・
排気弁自体が異常な挙動を起こし、部品の損傷等信頼性
が低下する。また不充分な油圧のまま吸・排気弁を作動
すると油圧供給部（高圧アキュムレータ）内での圧力上
昇が鈍化し、それだけ正常な吸・排気弁作動を達成する
までの時間が長期化する。発明によれば、上述したよう
に始動時、アクチニエータ作動油圧が所定値以下の場合
、−時的に制御弁駆動回路への電源供給停止に伴い、バ
ッテリ負荷を少なくすることができ、バッテリの寿命を
長くし、かつエンジンの始動性を向上できる。またこの
時の油圧アクチュエータの油供給の完全停止に伴って正
常な吸・排気弁作動達成までの時間を短縮化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による油圧式弁駆動制御装置の概略的構
成図；第２図は本発明の制御回路の作動を説明するフロ
ーチャート。 １・１′・・・吸気弁、 ２３２′・・・油圧アクチュエータ、 ６・・・（油圧導入用）制御弁、 ８・・・（油圧排出用）制御弁、 １１・・・油圧供給部（高圧アキュムレータ）、２１・
・・制御回路、 ２９・・・油圧検出手段（油圧センサ）、３５．３６・
・・制御弁駆動回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．機関の吸排気弁を油圧駆動する油圧アクチュエータ
   を有し、機関運転状態に応じて上記油圧アクチュエータ
   と油圧供給部を連通・遮断する制御弁を開閉制御し、以
   って油圧アクチュエータへの油圧供給タイミング及び供
   給時間を制御し吸・排気弁の開閉タイミング或いはリフ
   ト量を可変ならしめる、内燃機関の油圧式弁駆動制御装
   置において、 機関始動時、上記油圧アクチュエータに供給される油圧
   アクチュエータ作動油圧を検出する油圧検出手段と、該
   油圧検出手段によって検出された油圧が上記吸・排気弁
   駆動に必要な所定値以下にある場合、上記制御弁を駆動
   する制御弁駆動回路への電源供給を停止する給電制御手
   段とを有することを特徴とする油圧式弁駆動制御装置。