JPH05163970A

JPH05163970A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JPH05163970A
Application number: JP32741891A
Authority: JP
Inventors: Tsuneji Ito; 恒司伊藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-12-11
Filing date: 1991-12-11
Publication date: 1993-06-29

Abstract

(57)【要約】【目的】広範囲の運転領域にわたり機関性能を向上させ
つつ、低速用バルブタイミングで排気ガスの還流を行っ
ている状態から高速用バルブタイミングで排気ガスの還
流を停止する状態へ切替えられるときのトルクショック
を抑制する。【構成】制御装置は、吸・排気バルブ１２，１３のバル
ブタイミングを切替え可能な切替え機構と、ＥＧＲ管２
５の開度を調整して排気ガスの一部を吸気通路６に還流
させるＥＧＲバルブ２６とを備えている。制御装置はエ
ンジン回転数ＮＥが第１の回転数ＮＥ１以下のとき切替
え機構にて低速用バルブタイミングにし、第１の回転数
ＮＥ１よりも高いとき高速用バルブタイミングにする。
制御装置は、第１の回転数ＮＥ１よりも低い第２の回転
数ＮＥ２以下のとき、ＥＧＲバルブ２６にてＥＧＲ管２
５を開いて排気ガスを還流させ、第２の回転数ＮＥ２よ
りも高いときＥＧＲ管２５を閉じて排気ガスの還流を停
止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の運転状態に応
じて排気ガスの一部を吸気系に還流させるとともに、吸
・排気バルブの開閉動作時期（バルブタイミング）を切
替えるようにした内燃機関の制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用内燃機関においては、排気
ガスに含まれるＮＯｘを低減したり、燃費を改善したり
するためにＥＧＲ装置を設けたものがある。このＥＧＲ
装置は、内燃機関の吸気系と排気系とを連結する排気再
循環経路に流量制御弁（ＥＧＲバルブ）を設け、同内燃
機関の運転状態に応じてＥＧＲバルブを開閉することに
より、排気ガスの一部を排気系から吸気系へ再循環させ
るものである。この排気ガスの再循環は特に内燃機関の
低速運転時に行われる。

【０００３】また、内燃機関における吸・排気バルブの
バルブタイミングやバルブリフト量を、同内燃機関の運
転状態に応じて変化させ、内燃機関の出力やアイドル安
定性の向上を図るようにした可変バルブタイミング装置
が種々提案されている。

【０００４】前記ＥＧＲ装置及び可変バルブタイミング
装置の両者を備えた技術としては、例えば特開昭６４−
８０７３５号公報に開示された「多気筒内燃機関」があ
る。この技術における可変バルブタイミング装置では、
吸・排気バルブを開閉するためのカムが、互いに形状の
異なる低速用カムプロフィール部と高速用カムプロフィ
ール部とから構成されている。カムとバルブとの間に
は、前記低速用カムプロフィール部の回転及び高速用カ
ムプロフィール部の回転を選択的にバルブに伝達するロ
ッカアームが配設されている。そして、内燃機関の低速
運転時には低速用カムプロフィール部の回転がロッカア
ームを介してバルブに伝達され、その低速運転に適した
タイミングで吸・排気バルブが開閉される。また、高速
運転時には高速用カムプロフィール部の回転がロッカア
ームを介してバルブに伝達され、その高速運転に適した
タイミングで吸・排気バルブが開閉される。

【０００５】さらに、前記公報技術では可変バルブタイ
ミング装置によるバルブタイミングの切替えに同期し
て、ＥＧＲ装置による排気ガス還流の実行及び停止の切
替えを行っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来技
術では、低速用バルブタイミングで吸・排気バルブが開
閉され、かつ排気ガスの還流が行われている状態から、
高速用バルブタイミングで吸・排気バルブが開閉され、
かつ排気ガスの還流が停止される状態へ移行する際に、
大きなトルクショックが発生する。

【０００７】この現象について図９を用いて説明する。
図中、特性線Ｌ２は低速用バルブタイミングで吸・排気
バルブが開閉され、かつ排気ガス還流が停止された場合
のエンジントルクを示し、特性線Ｌ３は高速用バルブタ
イミングで吸・排気バルブが開閉され、かつ排気ガスの
還流が停止された場合のエンジントルクを示し、特性線
Ｌ４は低速用バルブタイミングで吸・排気バルブが開閉
され、かつ排気ガス還流が行われた場合のエンジントル
クを示している。この図より、特性線Ｌ２と特性線Ｌ３
とが交差する（エンジントルクが一致する）第１の回転
数ＮＥ１にてバルブタイミングを切替えることが考えら
れる。このようにすると、排気ガスの還流停止時には図
９において実線で示すような特性となり、広範囲の回転
領域にわたって大きなエンジントルクを得ることができ
る。

【０００８】前記従来技術では、低速用バルブタイミン
グで吸・排気バルブが開閉され、かつ排気ガス還流の行
われている状態から、回転数が上昇して前記第１の回転
数ＮＥ１になると、高速用バルブタイミングで排気ガス
還流が停止される状態へ移行することになる。ところ
が、ＥＧＲバルブの閉弁動作が開始されてから終了する
までには機械的な作動遅れが生ずる。このため、前記の
ように第１の回転数ＮＥ１にて閉弁動作が開始されて
も、その動作は第１の回転数ＮＥ１よりも高い回転数Ｎ
Ｅ１ａで終了する。その結果、閉弁終了時のエンジント
ルクは第１の回転数ＮＥ１でのエンジントルクよりも大
きくなり、閉弁動作前後のエンジントルクの差ΔＴが大
きくなる。そして、この差ΔＴに起因して大きなトルク
ショックが発生し、ドライバビリティが悪化してしま
う。

【０００９】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は広範囲の回転領域にわたり機関性
能を向上させつつ、低速用バルブタイミングでバルブが
開閉され、かつ排気ガス還流が行われている状態から高
速用バルブタイミングでバルブが開閉され、かつ排気ガ
ス還流が停止される状態へ切替えられるときのトルクシ
ョックを抑制することが可能な内燃機関の制御装置を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、内燃機関の排気系と吸気系とを連結する排
気再循環経路に配設され、その排気再循環経路の開度を
調整して、排気ガスの一部を前記吸気系に還流させる流
量制御弁と、前記内燃機関の低速運転時に適した低速用
バルブタイミング、及び高速運転時に適した高速用バル
ブタイミングを選択的に切替え可能なバルブタイミング
切替え手段と、前記内燃機関の回転数を検出する回転数
検出手段と、前記回転数検出手段による内燃機関の回転
数が予め定めた第１の回転数以下のとき、前記バルブタ
イミング切替え手段によるバルブタイミングを低速用バ
ルブタイミングにし、前記回転数が前記第１の回転数よ
りも高いとき、前記バルブタイミング切替え手段による
バルブタイミングを高速用バルブタイミングにする第１
の制御手段と、前記回転数検出手段による内燃機関の回
転数が、前記第１の制御手段における第１の回転数より
も低い第２の回転数以下のとき、前記流量制御弁により
排気再循環経路を開放して排気ガスの吸気系への還流を
行わせ、前記回転数が前記第２の回転数よりも高いと
き、前記流量制御弁により排気再循環経路を閉塞して排
気ガスの吸気系への還流を停止させる第２の制御手段と
を備えている。

【００１１】

【作用】内燃機関の運転時には回転数が回転数検出手段
によって検出される。そして、第１の制御手段は前記回
転数に応じてバルブタイミング切替え手段を制御し、低
速用バルブタイミング及び高速用バルブタイミングを選
択的に切替える。すなわち、第１の制御手段は図３にお
いて内燃機関の回転数（エンジン回転数）が予め定めた
第１の回転数ＮＥ１以下のとき、バルブタイミング切替
え手段により低速用バルブタイミングにし、エンジン回
転数が前記第１の回転数ＮＥ１よりも高いとき、バルブ
タイミング切替え手段により高速用バルブタイミングに
する。

【００１２】また、第２の制御手段は前記エンジン回転
数に応じて流量制御弁を制御し、排気再循環経路を開い
て排気ガスの一部を前記吸気系に還流させる状態と、同
排気再循環経路を閉じて排気ガスの吸気系への還流を停
止させる状態とを選択的に切替える。すなわち、第２の
制御手段は、図３においてエンジン回転数が、前記第１
の制御手段における第１の回転数ＮＥ１よりも低い第２
の回転数ＮＥ２以下のとき、前記流量制御弁を開弁させ
て排気ガスを吸気系へ還流させる。また、第２の制御手
段は前記エンジン回転数が第２の回転数ＮＥ２よりも高
いとき、前記流量制御弁を閉弁させて排気ガスの吸気系
への還流を停止させる。

【００１３】ところで、前記バルブタイミングが低速用
バルブタイミングであり、かつ排気ガスの還流が行われ
ていない場合の機関トルク（エンジントルク）は図４の
特性線Ｌ２で表され、バルブタイミングが高速用バルブ
タイミングであり、かつ排気ガスの還流が行われていな
い場合のエンジントルクは特性線Ｌ３で表される。この
図より、例えば特性線Ｌ２と特性線Ｌ３とが交差するエ
ンジン回転数、つまりエンジントルクが一致する第１の
回転数ＮＥ１にてバルブタイミングを切替えれば、図４
において実線で示すような特性となり、広範囲の回転領
域にわたって大きなエンジントルクが得られる。また、
バルブタイミングが低速用バルブタイミングであり、か
つ排気ガスの還流が行われた場合のエンジントルクは特
性線Ｌ４で表される。

【００１４】そして、本発明では、バルブタイミングが
低速用バルブタイミングであり、かつ排気ガスの還流が
行われている状態から、エンジン回転数が上昇して前記
第１の回転数ＮＥ１よりも低い第２の回転数ＮＥ２にな
ると、排気ガスの還流が停止される状態へ移行し、その
後第１の回転数ＮＥ１になると、バルブタイミングが高
速用タイミングへ切替わる。このため、排気ガス還流の
停止動作が開始されてから終了するまでには機械的な作
動遅れが生ずるものの、前記のように第２の回転数ＮＥ
２にて停止動作が開始されると、その動作は第１の回転
数ＮＥ１近傍の回転数ＮＥ２ａで終了する。その結果、
動作終了時のエンジントルクは第１の回転数ＮＥ１近傍
でのエンジントルクとなり、排気ガス還流の実行から停
止への切替え時におけるエンジントルクの差ΔＴが小さ
くなる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の内燃機関の制御装置を車両用
直列６気筒エンジンに具体化した一実施例を図１〜図４
に従って説明する。

【００１６】図１で示すように、エンジン１のシリンダ
ブロック２には、紙面と直交する方向へ向けて第１〜第
６の気筒＃１，＃２，＃３，＃４，＃５，＃６（図１で
は第１気筒＃１のみ図示）が並設されている。各気筒＃
１〜＃６にはピストン３がそれぞれ上下動可能に収容さ
れている。各ピストン３はコネクティングロッド４を介
してクランクシャフト（図示しない）に連結されてい
る。ピストン３の上方には燃焼室５が形成され、各燃焼
室５に吸気通路６及び排気通路７が連通している。燃焼
室５と吸気通路６との連通部分は吸気ポート８となって
おり、同燃焼室５と排気通路７との連通部分は排気ポー
ト９となっている。前記エンジン１のシリンダヘッド１
１には気筒毎に２本の吸気バルブ１２と２本の排気バル
ブ１３とが設けられており、これらの吸・排気バルブ１
２，１３によって前記吸気ポート８及び排気ポート９が
開閉される。

【００１７】前記吸気通路６には、吸気ポート８から上
流側（図の右側）へ向けてサージタンク１４及びエアク
リーナ１５が順に配設されており、エアクリーナ１５で
濾過された空気が吸気通路６、サージタンク１４等を通
過して前記各燃焼室５に吸入される。サージタンク１４
は吸入空気の脈動を平滑化させるためのものである。

【００１８】前記各吸気ポート８近傍の吸気通路６に
は、その吸気ポート８へ向けて燃料を噴射するための燃
料噴射弁１６が気筒毎に取付けられている。また、サー
ジタンク１４よりも上流の吸気通路６内にはスロットル
バルブ１７が設けられている。このスロットルバルブ１
７は、アクセルペダルの踏み込み操作に連動して吸気通
路６を開閉する。そして、このスロットルバルブ１７の
開閉動作により、燃焼室５へ導入される吸入空気の量が
調節される。前記スロットルバルブ１７よりも上流の吸
気通路６には、吸入空気量Ｑを検出するエアフローメー
タ１８が取付けられている。

【００１９】前記各燃料噴射弁１６から噴射される燃料
と吸気通路６内へ導入された外気とからなる混合気は、
吸気バルブ１２の開かれる際に吸気ポート８を通じて各
燃焼室５内へ導入される。燃焼室５に導入された混合気
を着火するために、シリンダヘッド１１には気筒毎に点
火プラグ１９が取付けられている。これらの点火プラグ
１９はディストリビュータ２１にて分配された点火信号
に基づいて順に駆動される。本実施例では第１気筒＃
１、第５気筒＃５、第３気筒＃３、第６気筒＃６、第２
気筒＃２、第４気筒＃４の順に点火が行われるように設
定されている。前記ディストリビュータ２１はイグナイ
タ２２から出力される高電圧をエンジン１のクランク角
に同期して点火プラグ１９に分配するためのものであ
る。なお、前記ディストリビュータ２１には、そのロー
タ２１ａの回転を検出してエンジン回転信号を出力する
回転数センサ２３が設けられている。

【００２０】そして、前記点火プラグ１９の点火によっ
て各燃焼室５内へ導入された混合気が爆発・燃焼され、
ピストン３、コネクティングロッド４、クランクシャフ
ト等を介してエンジン１の駆動力が得られる。このよう
に燃焼室５にて生じた燃焼ガスは、排気バルブ１３の開
かれる際に排気ポート９から排気通路７を通じて外部へ
排出される。

【００２１】前記排気通路７と吸気通路６との間には、
排気ガスの一部を吸気通路６へ還流して排気再循環を行
うためのＥＧＲ装置２４が設けられている。このＥＧＲ
装置２４は排気再循環経路としてのＥＧＲ管２５を備え
ている。ＥＧＲ管２５は排気通路７から分岐し、サージ
タンク１４とスロットルバルブ１７との間の吸気通路６
に接続されている。このＥＧＲ管２５の途中には流量制
御弁としてのＥＧＲバルブ２６が配設されている。

【００２２】前記ＥＧＲバルブ２６は、ＥＧＲ管２５を
開閉する弁体２７と、その弁体２７に連結されたダイヤ
フラム２８と、そのダイヤフラム２８を弁体２７の閉弁
方向へ付勢するばね２９とからなる。ＥＧＲバルブ２６
には負圧通路３１を介してバキュームタンク３２が接続
されており、このバキュームタンク３２内の負圧を利用
して弁体２７を移動させ、ＥＧＲ管２５の開度を調整す
るようになっている。

【００２３】前記負圧通路３１の途中には負圧調整弁３
３が設けられている。この負圧調整弁３３は電気信号に
より駆動され、前記ダイヤフラム２８に作用する負圧の
大きさを調整するためのものである。そして、負圧調整
弁３３によって負圧通路３１が閉塞されると、前記ダイ
ヤフラム２８が撓まずＥＧＲ管２５が閉塞される。その
結果、排気ガスの還流が停止される。また、負圧調整弁
３３によって負圧通路３１が開放されると、前記ダイヤ
フラム２８が撓んでＥＧＲ管２５が開放される。その結
果、排気通路７内の排気ガスの一部が前記吸気通路６へ
還流する。

【００２４】なお、前記ＥＧＲバルブ２６と負圧調整弁
３３との間の負圧通路３１には脈動を抑制するためのバ
キュームダンパ３４が介在されている。また、バキュー
ムダンパ３４と負圧調整弁３３との間の負圧通路３１に
は、その内部の負圧の大きさを検出するための圧力セン
サ３５が設けられている。

【００２５】さらに、前記シリンダブロック２にはエン
ジン１の冷却水温を検出する水温センサ３６が取付けら
れている。加えて、本実施例では、作動気筒数を切替え
るとともに吸・排気バルブ１２，１３のバルブタイミン
グを切替えるための切替え機構Ｍが設けられている。切
替え機構Ｍはバルブタイミング切替え手段を構成してい
る。次に、この切替え機構Ｍについて説明する。

【００２６】前記エンジン１のシリンダヘッド１１に
は、図２で示す吸気側カムシャフト３７が回転可能に支
持されている。この吸気側カムシャフト３７上には２種
類のカム３８，４８が形成されている。一方のカム３８
は第４気筒＃４、第５気筒＃５及び第６気筒＃６に対応
する吸気バルブ１２を開閉駆動させるためのものであ
り、他方のカム４８は第１気筒＃１、第２気筒＃２及び
第３気筒＃３と対応する吸気バルブ１２を開閉駆動させ
るためのものである。

【００２７】前記カム３８はベース円部３９と低速用カ
ムプロフィール部４１と高速用カムプロフィール部４２
とからなり、これら三者は吸気側カムシャフト３７の軸
方向（図の左右方向）に順に形成されている。ベース円
部３９は、吸気側カムシャフト３７よりも若干大径状を
なしている。また、両カムプロフィール部４１，４２は
互いに異なる形状の揚程部を備えている。

【００２８】前記カム３８と吸気バルブ１２との間には
ロッカアーム４３が配設されている。ロッカアーム４３
は、一端部を支点として揺動するスイングアーム部４４
と、そのスイングアーム部４４に対し吸気側カムシャフ
ト３７の軸方向への移動可能に支持されたシャフト４５
と、そのシャフト４５上の所定位置に回転可能に支持さ
れたローラ４６とを備えている。スイングアーム部４４
の下面には、一対の突起４４ａが互いに離間した状態で
形成されており、各突起４４ａが吸気バルブ１２に当接
している。また、ローラ４６は前記ベース円部３９、低
速用カムプロフィール部４１及び高速用カムプロフィー
ル部４２に選択的に当接する。

【００２９】前記ローラ４６の当接部位を切替えるため
に、ロッカアーム４３の近傍には、シャフト４５及びロ
ーラ４６を軸方向へ移動させる第１アクチュエータ４７
が配設されている。この第１アクチュエータ４７の駆動
により前記ローラ４６がベース円部３９に当接すると、
ロッカアーム４３がカム３８によって押圧されない。そ
のため、吸気バルブ１２が吸気ポート８を閉塞したまま
となり、同吸気バルブ１２と対応する第４〜第６気筒＃
４〜＃６の作動が休止される。また、第１アクチュエー
タ４７の駆動により前記ローラ４６が低速用カムプロフ
ィール部４１又は高速用カムプロフィール部４２に当接
すると、ロッカアーム４３がカム３８によって押圧さ
れ、吸気バルブ１２が吸気ポート８を所定のバルブタイ
ミングで開閉する。そのため、第４〜第６気筒＃４〜＃
６が作動する。

【００３０】より詳しくは、前記ローラ４６が低速用カ
ムプロフィール部４１に当接したときには、エンジン１
の低速運転時に適した低速用バルブタイミングで吸気バ
ルブ１２が開閉され、同ローラ４６が高速用カムプロフ
ィール部４２に当接したときには、エンジン１の高速運
転時に適した高速用バルブタイミングで吸気バルブ１２
が開閉される。

【００３１】また、前記カム４８は低速用カムプロフィ
ール部４９と高速用カムプロフィール部５１とからな
る。両カムプロフィール部４９，５１は吸気側カムシャ
フト３７の軸方向に順に形成されており、これらは前述
した低速用カムプロフィール部４１及び高速用カムプロ
フィール部４２と同一形状をなしている。

【００３２】前記カム４８と吸気バルブ１２との間に
は、スイングアーム部５３とシャフト５４とローラ５５
とを備えたロッカアーム５２が配設されている。そし
て、スイングアーム部５３下面の一対の突起５３ａが吸
気バルブ１２に当接している。また、前記ローラ５５は
低速用カムプロフィール部４９及び高速用カムプロフィ
ール部５１に選択的に当接する。前記ローラ５５の当接
部位を切替えるために、ロッカアーム５２の近傍には、
シャフト５４及びローラ５５を軸方向へ移動させる第２
アクチュエータ５６が配設されている。この第２アクチ
ュエータ５６の駆動によりローラ５５が低速用カムプロ
フィール部４９に当接すると、前記低速用バルブタイミ
ングで吸気バルブ１２が開閉され、同ローラ５５が高速
用カムプロフィール部５１に当接すると、前記高速用バ
ルブタイミングで吸気バルブ１２が開閉される。

【００３３】なお、前述した切替え機構Ｍは排気バルブ
１３側にも同様にして設けられている。そして、第４〜
第６気筒＃４〜＃６の作動が休止されるとともに、第１
〜第３気筒＃１〜＃３と対応する吸・排気バルブ１２，
１３が低速用バルブタイミングで開閉されると、図４の
特性線Ｌ１で表されるエンジントルクが得られる。この
特性は低速時にピークを有している。また、全気筒＃１
〜＃６と対応する吸・排気バルブ１２，１３が低速用バ
ルブタイミングで開閉されると、図４の特性線Ｌ２で表
されるエンジントルクが得られる。このエンジントルク
は低速時にピークを有し、かつ前記特性線Ｌ１よりも大
きな値を採る。さらに、全気筒＃１〜＃６と対応する吸
・排気バルブ１２，１３が高速用バルブタイミングで開
閉されると、図４の特性線Ｌ３で表されるエンジントル
クが得られる。このエンジントルクは高速時にピークを
有している。特性線Ｌ２と特性線Ｌ３とはエンジントル
クの一致する第１の回転数ＮＥ１で交差しており、この
第１の回転数ＮＥ１以下の回転領域では、特性線Ｌ２の
方が特性線Ｌ３よりも大きな値を採る。また、第１の回
転数ＮＥ１よりも高い回転領域では、特性線Ｌ３の方が
特性線Ｌ２よりも大きな値を採る。

【００３４】図１で示すように、前記回転数センサ２
３、エアフローメータ１８、圧力センサ３５及び水温セ
ンサ３６は、電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という）
５７の入力側に電気的に接続されている。また、前記切
替え機構Ｍの両アクチュエータ４７，５６は、ＥＣＵ５
７の出力側に電気的に接続されている。

【００３５】ＥＣＵ５７は、第１の制御手段及び第２の
制御手段としての中央処理装置（以下ＣＰＵという）５
８と、読み出し専用メモリ（以下ＲＯＭという) ５９
と、ランダムアクセスメモリ（以下ＲＡＭという）６１
と、入力ポート６２と、出力ポート６３とを備え、これ
らは互いにバス６４によって接続されている。ＣＰＵ５
８は、予め設定された制御プログラムに従って各種演算
処理を実行し、ＲＯＭ５９はＣＰＵ５８で演算処理を実
行するために必要な制御プログラムや初期データを予め
記憶している。また、ＲＡＭ６１はＣＰＵ５８の演算結
果を一時記憶する。

【００３６】前記回転数センサ２３、エアフローメータ
１８、圧力センサ３５及び水温センサ３６からの各検出
信号は入力ポート６２に入力される。ＣＰＵ５８はこれ
らの信号に基づき、切替え機構Ｍを駆動するための信号
と負圧調整弁３３を駆動するための信号とを出力ポート
６３を介して出力する。

【００３７】ＲＯＭ５９には図３で示すマップが予め記
憶されている。このマップは、前記切替え機構Ｍによる
作動気筒数の切替えとバルブタイミングの切替えとを実
行する際に用いられるものであり、エンジン回転数とエ
ンジン負荷との関係において、第１領域Ｚ１、第２領域
Ｚ２、第３領域Ｚ３の三つの領域が規定されている。第
３領域Ｚ３は、前記第１の回転数ＮＥ１よりも高い領
域、つまり高速領域である。また、第１領域Ｚ１は、エ
ンジン回転数が前記第１の回転数ＮＥ１よりも低い第３
の回転数ＮＥ３以下であり、かつ負荷が第１の負荷Ａ以
下である領域、つまり低速低負荷領域である。さらに、
第２領域Ｚ２は前記第１領域Ｚ１と第３領域Ｚ３との間
の領域である。

【００３８】そして、エンジン１の運転状態が第１領域
Ｚ１内に属するときには、第４〜第６気筒＃４〜＃６の
作動が休止されるとともに、第１〜第３気筒＃１〜＃３
と対応する吸・排気バルブ１２，１３が低速用バルブタ
イミングで開閉される。また、エンジン１の運転状態が
第２領域Ｚ２内に属するときには、全気筒＃１〜＃６と
対応する吸・排気バルブ１２，１３が低速用バルブタイ
ミングで開閉される。さらに、エンジン１の運転状態が
第３領域Ｚ３内に属するときには、全気筒＃１〜＃６と
対応する吸・排気バルブ１２，１３が高速用バルブタイ
ミングで開閉されるように設定されている。

【００３９】さらに、図３のマップには、ＥＧＲ装置２
４により排気ガスを吸気通路６へ還流させる際のＥＧＲ
実行領域が規定されている。このＥＧＲ実行領域は図３
の斜線で表される領域であり、より詳しくは、エンジン
回転数が前記第１の回転数ＮＥ１よりも若干低い第２の
回転数ＮＥ２以下で、かつ負荷が第１の負荷Ａよりも所
定量大きな第２の負荷Ｂ以下の領域である。前記ＥＧＲ
実行領域は、前記第１領域Ｚ１の全てと第２領域Ｚ２の
一部とを含んでいる。エンジン１の運転状態がこのＥＧ
Ｒ実行領域に属するときには、ＥＧＲバルブ２６によっ
てＥＧＲ管２５が開放される。また、エンジン１の運転
状態がこのＥＧＲ実行領域から外れると、ＥＧＲバルブ
２６によってＥＧＲ管２５が閉塞される。

【００４０】次に、前記のように構成された本実施例の
作用及び効果について説明する。本実施例の制御装置に
おいて、ＣＰＵ５８は回転数センサ２３からのエンジン
回転数ＮＥ及びエアフローメータ１８からの吸入空気量
Ｑをそれぞれ読み込む。また、ＣＰＵ５８は回転数当た
りの吸入空気量Ｑ／ＮＥを演算し、これをエンジン負荷
として用いる。そして、ＣＰＵ５８はそのときの運転状
態が図３のマップのどの領域Ｚ１〜Ｚ３に属しているか
を判断するとともに、同運転状態がＥＧＲ実行領域に属
しているか否かを判断する。

【００４１】前記運転状態が第１領域Ｚ１に属している
と、ＣＰＵ５８は出力ポート６３を介して両アクチュエ
ータ４７，５６に駆動信号を出力し、ロッカアーム４３
のローラ４６をカム３８のベース円部３９に当接させ、
ロッカアーム５２のローラ５５をカム４８の低速用カム
プロフィール部４９に当接させる。すると、第４〜第６
気筒＃４〜＃６の作動が休止されて第１〜第３気筒＃１
〜＃３のみの３気筒の減筒運転が行われる。しかも、第
１〜第３気筒＃１〜＃３と対応する吸・排気バルブ１
２，１３が低速用のバルブタイミングで開閉される。こ
のような一部の気筒の作動休止により、残りの作動気筒
のエンジン負荷が相対的に高められ、アイドル運転時等
の燃費が改善される。

【００４２】また、エンジン１の運転状態が第２領域Ｚ
２内に属していると、ＣＰＵ５８は、出力ポート６３を
介して両アクチュエータ４７，５６に駆動信号を出力
し、ロッカアーム４３のローラ４６をカム３８の低速用
カムプロフィール部４１に当接させ、ロッカアーム５２
のローラ５５をカム４８の低速用カムプロフィール部４
９に当接させる。すると、全気筒＃１〜＃６が運転さ
れ、しかも全ての吸・排気バルブ１２，１３が低速用の
バルブタイミングで開閉される。この第２領域Ｚ２で
は、低速用カムプロフィール部４１，４９の作用によ
り、車両における発進加速の向上及び燃費の改善を図る
ことができる。

【００４３】さらに、運転状態が第３領域Ｚ３内に属し
ていると、ＣＰＵ５８は出力ポート６３を介して両アク
チュエータ４７，５６に駆動信号を出力し、ロッカアー
ム４３のローラ４６をカム３８の高速用カムプロフィー
ル部４２に当接させ、ロッカアーム５２のローラ５５を
カム４８の高速用カムプロフィール部５１に当接させ
る。すると、全気筒＃１〜＃６が運転され、しかも全て
の吸・排気バルブ１２，１３が高速用バルブタイミング
で開閉される。この第３領域Ｚ３ではエンジン１の高回
転時における出力向上を図ることができる。

【００４４】一方、前記運転状態が図３のＥＧＲ実行領
域に属していると、ＣＰＵ５８は出力ポート６３を介し
て負圧調整弁３３に駆動信号を出力し、負圧通路３１を
開放する。すると、バキュームタンク３２内の負圧が負
圧通路３１を介してＥＧＲバルブ２６のダイヤフラム２
８に作用する。そして、ダイヤフラム２８が撓み、弁体
２７が移動してＥＧＲ管２５が開放されると、燃焼室５
から排出された排気通路７内の排気ガスの一部がＥＧＲ
管２５を通過して吸気通路６へ還流する。

【００４５】前記のように還流された排気ガス中には不
活性ガスが多量に含まれており、この不活性ガスの一部
が混合気に混ざると燃焼時の火炎伝波が緩慢になる。ま
た、燃焼による熱が不活性ガスに奪われて最高燃焼温度
が下がりＮＯｘが低減される。さらに、排気ガスの一部
が吸気通路６に還流されることから、空燃比を変えるこ
となく充填効率が上昇して燃費が向上する。従って、本
実施例によると広い運転領域で燃費を改善することがで
きる。なお、前記排気ガスの還流を行った場合には図４
の特性線Ｌ４で示すように、前記特性線Ｌ２よりも若干
低いエンジントルクが得られる。

【００４６】ところで本実施例では、図３で示すよう
に、排気ガスの還流を行っている状態からその還流を停
止するときの回転数（第２の回転数ＮＥ２）を、バルブ
タイミング切替え時の回転数（第１の回転数ＮＥ１）よ
りも若干低くしている。そのため、低速用バルブタイミ
ングで全筒運転が行われ、しかも排気ガスの還流が行わ
れている状態から回転数が上昇して第２の回転数ＮＥ２
になると、図４において矢印で示すように、排気ガスの
還流が停止される状態へ移行し、その後バルブタイミン
グが高速用タイミングへ切替わる。このとき、排気ガス
還流の停止動作が開始されてから終了するまでには機械
的な作動遅れが生ずるが、前記のように第２の回転数Ｎ
Ｅ２にて停止動作が開始されると、その動作は第１の回
転数ＮＥ１近傍の回転数ＮＥ２ａで終了する。その結
果、停止動作終了時のエンジントルクは第１の回転数Ｎ
Ｅ１近傍でのエンジントルクとなり、排気ガス還流の実
行から停止への切替え前後のエンジントルクの差ΔＴが
従来技術におけるそれよりも小さくなる。この差ΔＴの
減少によりトルクショックが低減されて、ドライバビリ
ティが向上する。

【００４７】また、本実施例ではエンジン負荷を回転数
当たりの吸入空気量で代用しているので、ＥＧＲバルブ
２６の開度が同一であれば、減筒運転時でも全筒運転時
でも１気筒当たりのＥＧＲ量が等しくなる。このため、
低速用バルブタイミングで減筒運転を行っている状態か
ら低速用バルブタイミングで全筒運転を行う状態へ移行
する際に、ＥＧＲバルブ２６の開度を変えなくもすむ。
また、ＥＧＲバルブ２６を開弁させたまま作動気筒数を
変化させてもショックが大きくならず、ドライバビリテ
ィを良好に保持できる。

【００４８】なお、本発明は前記実施例の構成に限定さ
れるものではなく、例えば以下のように発明の趣旨から
逸脱しない範囲で任意に変更してもよい。（１）本発明は直列６気筒エンジン以外にもＶ型６気筒
エンジンや、６気筒以外の多気筒エンジンに適用するこ
とができる。（２）図３におけるＥＧＲ実行領域を図５及び図６で示
すように変更してもよい。図５では、図３のＥＧＲ実行
領域のうち、エンジン回転数ＮＥが第３の回転数ＮＥ３
以下であり、かつ負荷が前記第１の負荷Ａ以下で第３の
負荷Ｃよりも高い領域を除き、排気ガスの還流を行うよ
うにしている。第３の負荷Ｃは前記第１の負荷Ａよりも
若干低い値である。このようにすると、前記実施例の作
用及び効果に加え、エンジン負荷の上昇により第１の負
荷Ａにて減筒運転から全筒運転へ移行する際のトルクシ
ョックを低減することができる。

【００４９】また、図６では図５のＥＧＲ実行領域のう
ち、エンジン回転数ＮＥが第３の回転数ＮＥ３以下であ
り、第４の回転数ＮＥ４よりも高い領域を除き、排気ガ
スの還流を行うようにしている。第４の回転数ＮＥ４
は、前記第３の回転数ＮＥ３よりも若干低い値である。
このようにすると、前記図５での作用及び効果に加え、
エンジン回転数ＮＥの上昇により第３の回転数ＮＥ３に
て減筒運転から全筒運転へ移行する際のトルクショック
を低減することができる。

【００５０】このようなマップを用いてＥＧＲを行う
と、いずれの場合にも燃費がほぼ同程度向上する。ま
た、制御のしやすさは図６、図５、図３の順に向上す
る。（３）前記実施例では、エンジン回転数ＮＥが第３の回
転数ＮＥ３よりも高く、第１の回転数ＮＥ１以下の領域
であり、しかもエンジン負荷が第１の負荷Ａ以下である
領域では、低速用バルブタイミングで全筒運転を行うよ
うにしたが、この領域では図７で示すように低速用バル
ブタイミングで減筒運転を行うようにしてもよい。さら
に、図８で示すように低速用バルブタイミングで減筒運
転を行う第１領域Ｚ１を省略してもよい。いずれの場合
も、バルブタイミングが切替えられる第１の回転数ＮＥ
１よりも低い第２の回転数ＮＥ２でＥＧＲの切替えを行
うことにより、前記実施例と同様の効果が得られる。

【００５１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、排
気ガス還流の実行及び停止を切替える際の第２の回転数
を、バルブタイミング切替え時の第１の回転数よりも低
くしたので、広範囲の運転領域にわたり機関性能を向上
させつつ、低速用バルブタイミングで排気ガスの還流を
行っている状態から高速用バルブタイミングで排気ガス
の還流を停止する状態へ切替えられるときのトルクショ
ックを抑制することができるという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を車両用直列６気筒エンジンに具体化し
た一実施例の概略構成図である。

【図２】一実施例における切替え機構の一部を破断して
示す正面図である。

【図３】一実施例のエンジン回転数とエンジン負荷との
関係において、第１〜第３領域及びＥＧＲ実行領域を規
定したマップを示す図である。

【図４】一実施例におけるエンジン回転数とエンジント
ルクとの関係を示す図である。

【図５】エンジン回転数とエンジン負荷との関係におい
て、ＥＧＲ実行領域の別例を規定したマップを示す図で
ある。

【図６】エンジン回転数とエンジン負荷との関係におい
て、ＥＧＲ実行領域の別例を規定したマップを示す図で
ある。

【図７】エンジン回転数とエンジン負荷との関係におい
て、第１領域の別例を規定したマップを示す図である。

【図８】エンジン回転数とエンジン負荷との関係におい
て、第１領域を省略した別例のマップを示す図である。

【図９】従来技術におけるエンジン回転数とエンジント
ルクとの関係を示す図である。

【符号の説明】１…内燃機関としてのエンジン、６…吸気系を構成する
吸気通路、７…排気系を構成する排気通路、２３…回転
数検出手段としての回転数センサ、２５…排気再循環経
路としてのＥＧＲ管、２６…流量制御弁としてのＥＧＲ
バルブ、５８…第１の制御手段及び第２の制御手段とし
てのＣＰＵ、Ｍ…バルブタイミング切替え手段としての
切替え機構、ＮＥ…エンジン回転数、ＮＥ１…第１の回
転数、ＮＥ２…第２の回転数

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｒ 8923−3Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気系と吸気系とを連結する
排気再循環経路に配設され、その排気再循環経路の開度
を調整して、排気ガスの一部を前記吸気系に還流させる
流量制御弁と、前記内燃機関の低速運転時に適した低速用バルブタイミ
ング、及び高速運転時に適した高速用バルブタイミング
を選択的に切替え可能なバルブタイミング切替え手段
と、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段による内燃機関の回転数が予め定め
た第１の回転数以下のとき、前記バルブタイミング切替
え手段によるバルブタイミングを低速用バルブタイミン
グにし、前記回転数が前記第１の回転数よりも高いと
き、前記バルブタイミング切替え手段によるバルブタイ
ミングを高速用バルブタイミングにする第１の制御手段
と、前記回転数検出手段による内燃機関の回転数が、前記第
１の制御手段における第１の回転数よりも低い第２の回
転数以下のとき、前記流量制御弁により排気再循環経路
を開放して排気ガスの吸気系への還流を行わせ、前記回
転数が前記第２の回転数よりも高いとき、前記流量制御
弁により排気再循環経路を閉塞して排気ガスの吸気系へ
の還流を停止させる第２の制御手段とを備えたことを特
徴とする内燃機関の制御装置。