JPH06159080A - 過給機付可変動弁内燃機関の過給圧制御装置 - Google Patents

過給機付可変動弁内燃機関の過給圧制御装置

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JPH06159080A
JPH06159080A JP4312103A JP31210392A JPH06159080A JP H06159080 A JPH06159080 A JP H06159080A JP 4312103 A JP4312103 A JP 4312103A JP 31210392 A JP31210392 A JP 31210392A JP H06159080 A JPH06159080 A JP H06159080A
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JP
Japan
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cam
engine
switching
low speed
supercharging pressure
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Pending
Application number
JP4312103A
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English (en)
Inventor
Shinichi Takemura
信一 竹村
Makoto Nakamura
信 中村
Koji Noda
康志 野田
Tetsuyuki Taniguchi
徹之 谷口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】低速カムと出力カムとを切換えて用いる内燃機
関の可変動弁装置を有した過給機付内燃機関において、
前記切換時に発生するトルク段差を低減し、運転性の向
上を図る。 【構成】機関回転数Neがカムの理論上の低速カムから
出力カムへの切換回転数N0 以上か否かを判断し、以上
であると判断された場合は過給圧PBを通常値PBC
り高い値PBSPに制御する(P3,P4)。ヒステリシ
スを考慮した実際の切換回転数Na以上となり、切換を
実施する(P5,P6)。出力カムから低速カムへの切
換においても、過給圧PBを高く制御した後(P7,P
8)に切換える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、低速運転時と高速運転
時とで吸気弁や排気弁の開度及びタイミングを切換える
可変動弁装置を有した過給機付内燃機関の過給圧制御装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から低中速運転時のトルクと高速運
転時の出力向上を両立する目的で、運転状態に応じて吸
気弁または排気弁のリフト特性を異ならせ、これによっ
て吸排気のタイミングあるいは吸排気量を制御する可変
動弁装置が知られている(特開昭63−167013号
公報等参照)。
【0003】このような可変動弁装置は、吸気弁及び排
気弁の駆動系統に、機関の中低速運転時に適したカムプ
ロフィルを有し、燃費向上を重視した低速カムに摺接す
るロッカアームと、前記ロッカアームと互いに変位可能
に摺接し、かつ機関の高速運転時に適合したカムプロフ
ィルを有する出力カムと摺接する他のロッカアームと
を、備えている。そして各々のロッカアームの作動を切
換制御することにより、出力カムと低速カムとの切換を
行っている。そして、図4に示すように、高回転時に排
気行程と吸気行程とのオーバーラップが大きくなるよう
にしていた。
【0004】ここで、前記ロッカアームの作動を切換制
御する装置として、例えば特開平3−111610号公
報に開示される装置がある。ここで、出力カムと低速カ
ムとの切換について図5及び図6を参照しつつ簡単に説
明する。サブロッカアーム142 にはプランジャ155 を摺
動自在に嵌合させる孔156 が形成され、メインロッカア
ーム141 にはプランジャ157 ,158 を摺動自在に嵌合さ
せる孔159 ,160 がそれぞれ形成され、プランジャ157
の背後に油室161 が画成される一方、プランジャ158 の
背後にリターンスプリング162 が介装される。
【0005】各孔156 ,159 ,160 は所定位置で互いに
同軸方向に連続し、かつ同一径で形成される。そして、
油室161 にオイルポンプより導入路170 を通って導入さ
れる作動油が、図示しないカム切換弁を介して高速運転
時に導かれ、低速カム149 と出力カム153 との切換を円
滑に行うようになっている。そして、図5に示すよう
に、リターンスプリング162 の付勢力によりプランジャ
157 が孔159 の端壁に当接した状態では、各プランジャ
155 ,157 ,158 が各孔156 ,159 ,160 にそれぞれ収
まって、メインロッカアーム141 の揺動を拘束しないよ
うになっている。もって、サブロッカアーム142 はメイ
ンロッカアーム141 に何ら影響を与えることがない。こ
の結果、サブロッカアーム142 は低速カム149 のカム形
状に応じて揺動させられる。
【0006】次に高速運転時になると、図6に示すよう
に、油室161 に導かれる作動油圧によりプランジャ157
が孔159 ,156 に、プランジャ155 が孔156 ,160 に渡
ってそれぞれ嵌合することにより、メインロッカアーム
141 とサブロッカアーム142が一体化する。この結果、
サブロッカアーム142 とメインロッカアーム141 とは係
合されることとなる。即ち、メインロッカアーム141 は
低速カム149 より揺動幅の大きい出力カム153 のカム形
状に応じて揺動させられる。これによって、図示しない
吸気弁等の移動ストロークが大きくなって、吸入空気流
量や排気空気量が増加する。
【0007】ここで、前記低速カム149 と出力カム153
との切換制御においては、図7に示すように、機関回転
について、切換時のハンチングを防止する目的で、低速
カム149 から出力カム153 への切換のタイミングと出力
カム153 から低速カム149 への切換のタイミングの間
に、ヒステリシスを持たせている(社団法人自動車技術
会学術講演会前刷集VOL.891 )。
【0008】即ち、低速カム149 から出力カム153 への
切換は、a点まで低速カム149 が用いられ、機関回転数
Naにて出力カム153 への切換が行われ、一方出力カム
153から低速カム149 への切換は、b点まで出力カム153
が用いられ、機関回転数Nbにて低速カム149 への切
換が行われる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の可変動弁装置にあっては、切換において前記
ヒステリシスを設けているため、図7に示すように、切
換時にトルク段差Ta及びTbが生じることとなり、運
転性に不具合が生じる惧れがある。一方、内燃機関の排
気量を大きくすることなく、出力を増大させる装置とし
て、機関の排気エネルギでタービンを駆動し、その回転
力で同軸のブロアを回転し空気を圧縮し、機関に過給す
るターボ過給機等の過給機がある。
【0010】ここで、過給機付内燃機関が前記可変動弁
装置を備えた場合にあっては、当該過給機自身にも応答
遅れがあり、機関回転数の上昇に伴って急激に出力が増
加することもあるため、前記トルク段差がより顕著に現
れることとなり、運転性の不具合を助長する惧れがあ
る。本発明は上記のような実情に鑑みなされたものであ
り、低速運転時と高速運転時とで吸気弁や排気弁の開度
及びタイミングを切換える可変動弁装置を有した過給機
付内燃機関において、前記切換時に発生するトルク段差
を低減し、運転性の向上が図れる過給圧制御装置を提供
することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、燃費
を重視したカムプロフィルに設定された低速カムと、低
回転域で高トルクを発生するカムプロフィルに設定され
た出力カムと、前記低速カムと前記出力カムとを運転状
態に応じてヒステリシスを有して切換えて弁を開弁させ
る開弁手段と、を備えてなる可変動弁装置と、過給圧力
を制御する過給圧力制御手段を備えてなる過給機と、を
含んで構成される過給機付可変動弁内燃機関において、
前記ヒステリシスを有する2つのカム切換点にある間
は、過給圧力制御手段が、運転状態に基づいて過給圧を
通常値より高い値に制御する構成とした。
【0012】
【作用】低速カムから出力カムへの切換はヒステリシス
を有するため、実際の切換は理論上の切換点より高速側
で行われることとなり、切換時にカムに係る出力が急激
に上昇する。ここで、前記ヒステリシスを有する2つの
カム切換点にある間は、過給圧力制御手段が、例えば回
転数等の運転状態に基づいて過給圧を通常値より高い値
に制御するので、当該2つのカム切換点の間に過給圧上
昇に伴う出力増加が図られ、低速カムから出力カムへの
切換時においては、出力が既に上昇していることとな
る。従って、低速カムから出力カムへの切換時にカムに
係る出力が急激に上昇することとなっても、急激な出力
上昇を抑制することができ、カム切換に伴うトルク段差
の発生を小さくすることが可能となり、運転性が向上す
る。
【0013】尚、過給圧上昇による出力増加は、以下の
理由による。即ち、トルクは空気流量に比例する。空気
流量は過給圧と充填効率の積に比例する。カム変更によ
り充填効率に差がでるため、これを過給圧により補うこ
とによりトルク段差を無くして、出力増加を図ることが
できる。一方、出力カムから低速カムへの切換もヒステ
リシスを有するため、実際の切換は理論上の切換点より
低速側で行われることとなり、やはり、切換時にカムに
係る出力が急激に上昇する。ここで、前記ヒステリシス
を有する2つのカム切換点にある間は、過給圧力制御手
段が、例えば回転数等の運転状態に基づいて過給圧を通
常値より高い値に制御するので、当該2つのカム切換点
の間に過給圧上昇に伴う出力増加が図られ、出力カムか
ら低速カムへの切換時におけるトルク段差の発生を小さ
くすることが可能となり、運転性が向上する。
【0014】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図に基づいて説明
する。可変動弁装置の具体的構成については、図5及び
図6に示した構成と全く同様であるので、その説明を省
略する。尚、図5及び図6に示した構成により、所望の
カムに基づいて弁が開弁させられるので、可変動弁装置
は開弁手段の機能を奏している。
【0015】まず、本発明に係るシステム構成全体につ
いて、図1を参照しつつ説明する。一実施例を示す図1
において、過給機として排気ターボチャージャ1を備え
た内燃機関2は、排気通路3を介して排出された排気の
エネルギによって排気ターボチャージャ1の排気タービ
ン4を回転駆動させることにより、吸気通路5に設けら
れ前記排気タービン4と軸結されたコンプレッサ6を回
転駆動して、吸入空気を過給するようになっている。
【0016】ここで、コンプレッサ6下流の吸気通路5
の吸気圧力が圧力通路7を介してダイアフラム式アクチ
ュエータ8の圧力室に導入されるようになっている。圧
力通路7に介装される過給圧コントロールソレノイド31
が制御されることにより、ダイアフラム式アクチュエー
タ8に導入される吸気圧力が制御される。そして、ダイ
アフラム式アクチュエータ8は、排気タービン3をバイ
パスして設けられる排気バイパス通路9を開閉する排気
バイパス弁(ウエストゲートバルブ)10を、圧力室に導
入された圧力(過給圧)に応じて開閉駆動する。
【0017】ここで、過給圧制御について説明すると、
過給圧が規定値になるまで過給圧コントロールソレノイ
ド31を用いてウエストゲートバルブ10を閉じ、コンプレ
ッサ6を回転駆動して過給する。そして過給圧が規定値
を超えると、当該過給値が一定値となるように過給圧コ
ントロールソレノイド31によりウエストゲートバルブ10
を開閉して制御する。
【0018】コントロールユニット15には、クランク角
センサ等の回転速度センサ14によって検出された機関回
転速度信号Ne、また前記コンプレッサ6の下流側でス
ロットル弁12の上流側に過給圧PBを検出する過給圧セ
ンサ21が設けられており、この過給圧センサ21による過
給圧PB等が入力されるようにしてある。また、実際に
選択されたカム位置を検出するカムポジションセンサ35
からのカム位置信号C等も入力される。
【0019】そして、コントロールユニット15は、これ
らの信号に基づいてカム切換時期が判定されると、カム
の切換を行うと共に、後述するように過給圧を制御す
る。次に図2を参照しつつ、コントロールユニット15に
より行われる過給圧制御を説明する。P1では、クラン
ク角センサ14により検出される機関回転数Ne、過給圧
センサ21により検出される過給圧PB及びカムポジショ
ンセンサ35からのカム位置信号Cを読込む。
【0020】P2では、現在のカムが低速カムであるか
否かを判断し、低速カムである場合は、P3に進む。P
3では、現在の運転領域における機関回転数Neが低速
カムから出力カムへの理論上の切換点における切換回転
数N0 (図3参照)以上か否かを判断し、以上であると
判断された場合はP4に進み、機関回転数Neが切換回
転数N0 未満であると判断された場合は、そのままリタ
ーンする。
【0021】P4では、過給圧PBを通常値PBC より
高い値PBSPに制御するように過給圧コントロールソレ
ノイド31によりウエストゲートバルブ10を開閉制御す
る。P5では、現在の運転領域における機関回転数Ne
が低速カムから出力カムへのヒステリシスHを考慮した
実際の切換点における切換回転数Na(図3参照)以上
か否かを判断し、以上であると判断された場合はP6に
進む。
【0022】P6では、前述したように、低速カムから
出力カムへの切換を行う。また、過給圧PBを通常値P
C に戻す。一方、P2において、低速カムではないと
判断された場合は、P7に進む。P7では、現在の運転
領域における機関回転数Neが出力カムから低速カムへ
の理論上の切換点における切換回転数N0 (図3参照)
以下か否かを判断し、以下であると判断された場合はP
8に進み、機関回転数Neが切換回転数N0 より高いと
判断された場合は、そのままリターンする。
【0023】P8では、過給圧PBを通常値PBC より
高い値PBSPに制御するように過給圧コントロールソレ
ノイド31によりウエストゲートバルブ10を開閉制御す
る。P9では、現在の運転領域における機関回転数Ne
が出力カムから低速カムへのヒステリシスHを考慮した
実際の切換点における切換回転数Nb(図3参照)以下
か否かを判断し、以下であると判断された場合はP10に
進む。
【0024】P10では、前述したように、出力カムから
低速カムへの切換を行う。また、過給圧PBを通常値P
C に戻す。尚、図3においては、機関回転数Neが上
昇して低速カムから出力カムに切換わる間に、機関回転
数N0 からNaまで過給圧PBが上昇される状態を示し
ているが、機関回転数Neが低下して出力カムから低速
カムに切換わる場合には、過給圧は機関回転数Nbから
0 の間において上昇される。
【0025】以上説明したように、本実施例によれば、
カムの切換はヒステリシスHを有して行われるため、即
ち実際の切換は理論上の切換点より高速側或いは低速側
で行われるため、前記ヒステリシスHを有する2つのカ
ム切換点a,bにある間は、過給圧PBを通常値PBC
より高い値PBSPに制御することにより、出力増加を図
り、該カムの切換に伴う出力の急激な上昇に対処するこ
とが可能となり、トルク段差の発生を小さくでき、運転
性が向上する。
【0026】尚、本実施例では、機関回転数Neに基づ
いて過給圧PBを通常値PBC より高い値PBSPに制御
するようにしたが、当該機関回転数Neが上昇する状態
をクランク角センサ14により直接検出したり、或いは、
カムポジションセンサ35からのカム位置信号C等を用い
て、カム位置を検出することにより把握して、運転者が
最も体感し易い高負荷の緩加速時のみ過給圧PBを通常
値PBC より高い値PBSPに制御するようにしてもよ
い。
【0027】即ち、この場合は制御応答遅れ等により、
運転者が最もトルク段差を感じる場合であるので、この
不具合を解消することが可能となる。さらに、以上説明
した実施例では、過給圧PBを通常値PBC より高い値
PB SPに制御し、さらに、機関回転数Neがヒステリシ
スを考慮した回転数だけ上昇、或いは下降した場合にカ
ムを切換えると共に、過給圧PBを通常値PBC に戻す
ようにしていたが、図6に示すように、例えばプランジ
ャ155 の動きを検出するセンサ41をメインロッカアーム
141 に設け、当該センサ41によりカム切換を検出し、カ
ム切換完了を検出したことにより過給圧PBを通常値P
C に戻すようにしてもよい。所謂、フィードバック制
御を行ってもよい。また、切換油圧を検出することによ
り、カム切換を検出してもよい。
【0028】当該フィードバック制御を行うと、カム切
換が確実に検出され、その後過給圧PBが通常値PBC
に戻されるので、ピンはじかれ現象等によりカムの切換
が行われなかった場合等も、過給圧PBは通常値PBC
より高い値PBSPに制御し続けられるので、トルク段差
をより確実に吸収することが可能となる。また、以上説
明した実施例においては、過給機として排気ターボチャ
ージャを例にとり説明したが、例えばスーパーチャージ
ャ等の機械式過給機でも同様であることは勿論である。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、低速カムと出力カ
ムとを運転状態に応じてヒステリシスを有して切換える
可変動弁装置と、過給圧力を制御する過給圧力制御手段
を備えてなる過給機と、を含んで構成される過給機付可
変動弁内燃機関において、前記ヒステリシスを有する2
つのカム切換点にある間は運転状態に基づいて過給圧を
通常値より高い値に制御する構成としたので、カムの切
換に伴う出力の急激な上昇に対処することが可能とな
り、トルク段差の発生を小さくでき、運転性の不具合の
発生を回避できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る内燃機関の一実施例を示すシステ
ム構成図
【図2】同上実施例に係る制御内容を示すフローチャー
【図3】カムの切換タイミングと過給圧の関係を示す特
性図
【図4】各々のカムのバルブリフト特性を示す特性図
【図5】従来の内燃機関の可変動弁装置の構成を示す平
面図
【図6】従来の内燃機関の可変動弁装置の構成を示す平
面図
【図7】カムの切換タイミングを示す特性図
【符号の説明】
1 排気ターボチャージャ 2 内燃機関 10 ウエストゲートバルブ 14 クランク角センサ 15 コントロールユニット 21 過給圧センサ 31 過給圧コントロールソレノイド
───────────────────────────────────────────────────── 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 F02D 13/02 B 7049−3G (72)発明者 谷口 徹之 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃費を重視したカムプロフィルに設定され
    た低速カムと、低回転域で高トルクを発生するカムプロ
    フィルに設定された出力カムと、前記低速カムと前記出
    力カムとを運転状態に応じてヒステリシスを有して切換
    えて弁を開弁させる開弁手段と、を備えてなる可変動弁
    装置と、過給圧力を制御する過給圧力制御手段を備えて
    なる過給機と、を含んで構成される過給機付可変動弁内
    燃機関において、 前記ヒステリシスを有する2つのカム切換点にある間
    は、過給圧力制御手段が、運転状態に基づいて過給圧を
    通常値より高い値に制御することを特徴とする過給機付
    可変動弁内燃機関の過給圧制御装置。
JP4312103A 1992-11-20 1992-11-20 過給機付可変動弁内燃機関の過給圧制御装置 Pending JPH06159080A (ja)

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JP4312103A JPH06159080A (ja) 1992-11-20 1992-11-20 過給機付可変動弁内燃機関の過給圧制御装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5778674A (en) * 1995-04-25 1998-07-14 Nissan Motor Co., Ltd. Turbocharged diesel engine
JP2011196266A (ja) * 2010-03-19 2011-10-06 Toyota Motor Corp 内燃機関の可変動弁装置
JP2014148905A (ja) * 2013-01-31 2014-08-21 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置

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