JPH0681679A - 弁可変駆動機構付きエンジンの切り換え制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は休筒運転と全筒運転との相互の切
り換えを、応答性良く違和感無く行なえるようにするこ
とにある。 【構成】 エンジン１の吸排気弁の作動非作動状態を切
り換えできる弁作動切り換え手段ＭＬ，ＭＨを備えた動
弁系と、各切り換えモードをエンジンの運転情報に応じ
て目標作動モードとして設定し、同目標作動モード達成
すべく弁作動切り換え手段ＭＬ，ＭＨを切り換え制御す
る制御手段３２とを有し、制御手段３２はスロットル開
度変化率Δθｓ／１００(msec)あるいはエンジン回転数
変化率ΔＮｅ／５００(msec)の少なくとも一方の変化率
が全筒設定値を上回るとエンジンの休筒運転を直ちに全
筒運転に切り換え、スロットル開度変化率あるいはエン
ジン回転数変化率の少なくとも一方の変化率が休筒設定
値を下回らないと全筒運転より休筒運転への切り換えを
行なわないことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの動弁系が吸
排気弁の作動非作動状態を切り換える切り換え手段を備
え、設定された吸排気弁の目標モードを確保すべく弁作
動切り換え手段を駆動し、現在の弁作動モードを目標モ
ードに切り換えることのできる弁可変駆動機構付きエン
ジンの切り換え制御装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの運転中において、各エンジン
運転域に適した開閉タイミングで吸排気弁を駆動して出
力向上を図るべく、低速カム或いは高速カムを選択的に
切り換え駆動させることの出来る弁可変駆動機構や、低
速カム或いは高速カムを選択的に切り換え駆動させると
共に適時に出力低減や低燃費化を図るべく、一部気筒へ
の吸気及び燃料の供給を停止させ、休筒運転を行うこと
の出来る弁可変駆動機構を備えたエンジンが知られてい
る。

【０００３】この種エンジンの弁可変駆動機構を制御す
る制御手段は各種運転情報に基づき各運転モードを設定
し、例えば、休筒モード域に入るとそのモード内では、
休筒気筒の吸排気弁の開閉作動を停止させると共に休筒
気筒への燃料供給を停止させる。そして、休筒モードを
離脱すると、休筒気筒の吸排気弁の開閉作動を正常状態
に戻し、休筒気筒への燃料供給を再開させている。更
に、全筒運転時でも、低速モードでは低速カムを用いて
吸排気弁を駆動して低速時の体積効率を向上させ、高速
モードでは高速カムを用いて吸排気弁を駆動して高速時
の体積効率を向上させ、各エンジン運転状態での出力向
上を図ることができるように構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジンの
弁可変駆動機構を制御する制御手段はエンジンの各種運
転情報に基づき各運転モードを設定しており、これら運
転モードが運転情報によって一義的に設定されると、加
速フィーリングの悪化やショックが生じ、しかも運転情
報の検出遅れによる加速フィーリングも発生し易く問題
と成っている。例えば、弁可変駆動機構を備えたエンジ
ンで、特にマニホールドブースト（吸気圧）とエンジン
回転数より空燃比Ａ／Ｎや体積効率を求める、いわゆる
スピードデンシティー方式を採るエンジンにおいては、
吸気圧とエンジン回転数によって休筒領域を決定してい
る。

【０００５】処で、図１２に示すように、エンジンの運
転域が加減速域ａ１’にあり、スロットル開度θｓを緩
やかに増加させていると、同時に吸気圧Ｐｂもスロット
ル開度θｓに応じ緩やかに増減変化する。そして、時点
ｔ１での吸気圧Ｐｂがその時点のエンジン回転数Ｎｅ相
当の休筒判定用吸気圧Ｐｂ１を上回ると、休筒モードよ
り全筒モードでの運転に入るべく弁可変駆動機構の切り
換えがなされる。そして、加減速域ａ１’が継続中に時
点ｔ２に達し、吸気圧Ｐｂがその時点ｔ２のエンジン回
転数Ｎｅ相当の休筒判定用吸気圧Ｐｂ１（時点ｔ１と同
じとする）を下回るとすると、再度休筒運転域に突入し
て休筒モードに切り替わる。このように一義的に各エン
ジン回転数当たりの休筒判定用吸気圧Ｐｂ１を設定し、
これを閾値として休筒切り換えを行なう場合、加速フィ
ーリングが悪化し、ショックが発生する。なお、図１２
中の符号ｔｄは休筒切り換えを一定時間遅らす遅れ時間
を示す。

【０００６】他方、図１３に示すように、エンジンの運
転域が時点ｔ３で急加速域ａ２’に入るとする。この
時、スロットル開度θｓは急増するが吸気圧Ｐｂはエン
ジンの吸気系の容積が大きいほどその増加速度が低く、
結果として、吸気圧Ｐｂがその時点のエンジン回転数Ｎ
ｅ相当の休筒判定用吸気圧Ｐｂ１を上回るのが時点ｔ４
まで遅れ（ここでは急加速開始時点ｔ３より、遅れ時間
ｔｄａだけ遅れる）、運転者にとってはアクセルペダル
の踏み込みより遅れ時間ｔｄａの経過後に全筒運転に入
り、トルクが増加するようになり、違和感を受けるよう
になり、問題と成っている。本発明の目的は休筒運転と
全筒運転との相互の切り換えを、応答性良く違和感無く
行なえるようにできる弁可変機構付きエンジンの切り換
え制御装置を提供することに有る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明はエンジンの吸排気弁の少なくとも一方の
開閉作動を選択的に作動非作動状態に切り換えできる弁
作動切り換え手段を備えた動弁系と、上記エンジンの吸
排気弁の作動非作動状態に応じた各切り換えモードを上
記エンジンの運転情報に応じて目標作動モードとして設
定し、同目標作動モードを達成すべく上記弁作動切り換
え手段を切り換え制御する制御手段と、上記エンジンの
スロットル開度情報に基づきスロットル開度の変化率を
算出するスロットル開度変化率算出手段と、上記エンジ
ンのエンジン回転数情報に基づきエンジン回転数の変化
率を算出するエンジン回転数変化率算出手段とを有し、
上記制御手段は上記スロットル開度変化率あるいは上記
エンジン回転数変化率の少なくとも一方の変化率が設定
値を上回ると上記エンジンの休筒運転を直ちに全筒運転
に切り換え、上記スロットル開度変化率あるいは上記エ
ンジン回転数変化率の少なくとも一方の変化率が設定値
を下回らないと全筒運転より休筒運転への切り換えを行
なわないことを特徴とする。

【０００８】

【作用】制御手段がスロットル開度変化率あるいはエン
ジン回転数変化率の少なくとも一方の変化率が全筒設定
値を上回ると判断すると、エンジンの休筒運転を直ちに
全筒運転に切り換え、上記スロットル開度変化率あるい
は上記エンジン回転数変化率の少なくとも一方の変化率
が休筒設定値を下回らないと全筒運転より休筒運転への
切り換えを行なわないので、休筒運転より全筒運転への
切り換を応答性良く行ない、全筒運転より休筒運転への
切り換えを運転状態が安定してから行なうようにでき
る。

【０００９】

【実施例】図１の弁可変駆動機構付きエンジンの切り換
え制御装置はＤＯＨＣ直列４気筒の火花点火式のエンジ
ン１に装着される。このエンジン１のシリンダヘッド２
には各気筒に連通可能なインテークマニホウルドＩＭ及
びサージタンク３７それに連通する吸気路ＩＲと、各気
筒に連通可能なエキゾーストマニホールドＥＭ及びそれ
に連通する排気路ＥＲがそれぞれ取り付けられている。
吸気路ＩＲ上のエアークリーナ３８の下流にはスロット
ル弁４０が配設され、同弁の回転軸４１はステッパモー
タを有する弁駆動アクチュエータ４２で回転駆動され、
同アクチュエータは後述のエンジンコントロールユニッ
ト（ＥＣＵ）３２に接続され、出力駆動制御処理され
る。更に、吸気路ＩＲのサージタンク３７には吸気管圧
情報を出力する負圧センサ３５が装着される。なお、負
圧センサ３５によって検出されたデータの一例を図７
（ａ），（ｂ）に示す。ここで図７（ａ）はエンジン回
転数Ｎｅがアイドル時のＰｂ−θｓ線図、図７（ｂ）は
エンジン回転数Ｎｅが３０００ｒｐｍ時のＰｂ−θｓ線
図であり、図中破線は休筒時、実線は全筒時を示す。

【００１０】各気筒の図示しない吸気ポートは吸気弁３
（図２にその一例を示した）により、図示しない排気ポ
ートは図示しない排気弁によって開閉され、各吸排気弁
は周知のＤＯＨＣ式の動弁系４によって駆動される。こ
こでの動弁系４はシリンダヘッド２に吸排カム軸５，６
と吸排ロッカ軸７，８を装着する。各カム軸５，６は一
端にタイミングギア９，１０を一体的に取り付けられ、
この両タイミングギアはタイミングベルト１１を介して
図示しないクランクシャフト側に連結され、これにより
エンジン回転の１／２の回転数で両カム軸を回転するよ
うに構成されている。なお、吸排ロッカ軸７，８は各気
筒毎に分断されている。

【００１１】ここで各気筒の吸排気弁は全て同様の動弁
機構で開閉され、図２に示す吸気用動弁機構のように、
低速カム１２に駆動される低速ロッカアーム１４、高速
カム１３に駆動される高速ロッカアーム１５及びロッカ
軸７と一体の固定ロッカアーム軸１６とを備える。この
内、固定ロッカアーム軸１６はその回動端が二又状に形
成され、ここが一対の吸気弁３，３を開閉駆動する。低
高ロッカアーム１４，１５の回動端にはローラが枢支さ
れ、ここに低高カム１２，１３が対設され、他端には図
３に示すような弁可変駆動機構の要部を成す弁作動切り
換え手段としての低高切り換え手段ＭＬ，ＭＨが装着さ
れている。低高切り換え手段ＭＬ，ＭＨはロッカ軸７の
収容穴に摺動可能に支持されるピン１７，１８と、同各
ピンをバネ１９，２０の弾性力に抗して油圧による押圧
力で切り換え作動させる油圧室２１，２２と、各油圧室
に連通する切り換え油路２３，２４と、切り換え油路２
３を油圧ポンプ２５に対して断続可能に連結する１，４
気筒用の低電磁弁２６及び２，３気筒用の低電磁弁３０
と、切り換え油路２４を油圧ポンプ２５に対して断続可
能に連結する１，４気筒用の高電磁弁２７及び２，３気
筒用の高電磁弁３１とで構成される。油圧ポンプ２５は
図示したようにオイルタンクに連通される。

【００１２】低高電磁弁２６，３０，２７，３１はそれ
ぞれ３方弁であり、オン時に各油圧室２１，２２に圧油
を供給し、オフ時に各油圧室をドレーンに接続する。な
お、低高電磁弁２６，３０，２７，３１は後述のエンジ
ンコントロールユニット（ＥＣＵ）３２に接続される。
低高切り換え手段ＭＬ，ＭＨは低電磁弁２６，３０およ
び高電磁弁２７，３１が共にオフでは各バネ１９，２０
の弾性力が働き、係止位置Ｌ１のピン１７を介して低速
ロッカアーム１４のみが固定ロッカアーム軸１６側に一
体化され、吸気弁３を低速モードで駆動する。他方、低
高電磁弁２６，３０，２７，３１が共にオンでは各バネ
力に抗してピン１７は非係止位置Ｌ２に達し、ピン１８
は係止位置Ｈ２に達して高速ロッカアーム１５のみが固
定ロッカアーム軸１６側に一体化され、吸気弁３を高速
モードで駆動する。更に、休筒気筒としての第１気筒
（♯１）と第４気筒（♯４）の低電磁弁２６のみオンで
は油圧室２１の押圧力とバネ２０の弾性力が働き、非係
止位置Ｌ２にピン１７は退却し、固定ロッカアーム軸１
６が非作動に保持され，第１，４気筒が空作動する休筒
モードが達成される。

【００１３】図１のシリンダヘッド２には各気筒の図示
しない吸気ポートに燃料を噴射するインジェクタ２８が
装着され、各インジェクタには燃料供給源４０からの燃
料が燃圧調整手段２９によって定圧調整された上で供給
されており、その噴射駆動制御は、エンジンコントロー
ルユニット（ＥＣＵ）３２によって成される。エンジン
コントロールユニット（ＥＣＵ）３２はマイクロコンピ
ュータでその要部が構成され、運転情報に応じて設定さ
れた作動モード、即ち、低速カムによって駆動する低速
モードか高速カムによって駆動する高速モードかあるい
は第１，４気筒が空作動する休筒モードかを検出して作
動モード情報を出力し、設定された目標モードに現作動
モードを切り換える切り換え信号を出力し、しかも各作
動モードに応じて出力制御、インジェクタ駆動制御、点
火制御その他等を行なう。

【００１４】ここでＥＣＵ３２は特にスロットル開度変
化率算出手段としてエンジンのスロットル開度θｓに基
づきその変化率Δθｓ／１００(msec)を算出し、エンジ
ン回転数変化率算出手段としてエンジン回転数Ｎｅに基
づきエンジン回転数の変化率ΔＮｅ／５００(msec)を算
出する。更にＥＣＵ３２は制御手段として特にスロット
ル開度変化率Δθｓ／１００(msec)あるいはエンジン回
転数変化率ΔＮｅ／５００(msec)の少なくとも一方の変
化率が各全筒設定値α１，α２を上回るとエンジンの休
筒運転を直ちに全筒運転に切り換え、スロットル開度変
化率Δθｓ／１００(msec)あるいはエンジン回転数変化
率ΔＮｅ／５００(msec)の少なくとも一方の変化率が各
休筒設定値β１，β２を下回らないと全筒運転より休筒
運転への切り換えを行なわないように制御する。

【００１５】このＥＣＵ３２は、図１に示すように、ク
ランク角センサであるエンジン回転センサ３３と水温セ
ンサ３４と、負圧センサ３５と、スロットル開度センサ
３６を接続し、これらセンサよりエンジン回転速度Ｎｅ
と水温Ｔｗｔと吸気圧Ｐｂとスロット開度θｓとをそれ
ぞれ検出している。ここで本発明の一実施例としての弁
可変駆動機構付きエンジンの切り換え制御装置を図８乃
至図１１の制御プログラムに沿って説明する。ＥＣＵ３
２は図示しないメインスイッチのキーオンによりメイン
ルーチンでの制御に入る。ここではまず、各機能のチェ
ック、初期値セット等の初期機能セットがなされ、続い
て、エンジンの各種運転情報を読み取り、その上でステ
ップｓ３に進み、図９の気筒作動切り換え処理を行な
う。

【００１６】この気筒作動切り換え処理のステップｔ１
に達するに先立ち、ＥＣＵ３２は／図１０，１１のΔθ
ｓ算出ルーチン及びΔＮｅ算出ルーチンを実行してい
る。Δθｓ算出ルーチンは１００(msec）毎の割り込み
処理によってステップｍ１に達し、最新のスロットル開
度θｓを順次取り込み、スロットル開度変化率Δθｓ／
１００(msec)を今回値θｓｎより前回値θｓ（ｎ−１）
を引いて算出し、所定エリアにストアする。ΔＮｅ算出
ルーチンは５００(msec)毎の割り込み処理によってステ
ップｎ１に達し、最新のエンジン回転数Ｎｅｎを順次取
り込み、エンジン回転数変化率ΔＮｅ／５００(msec）
を今回値θｓｎより前回値ΔＮｅ（ｎ−１）を引いて算
出し、所定エリアにストアする。

【００１７】気筒作動切り換え処理のステップｔ１では
現作動モードを低高電磁弁２６，３０，２７，３１のオ
ンオフ状態より検出する。ステップｔ２，ｔ３に達する
と、最新のスロットル開度変化率Δθｓ／１００(msec)
やエンジン回転数変化率ΔＮｅ／５００(msec)を取り込
み、最新のスロットル開度変化率Δθｓ／１００(msec)
が全筒設定値α１と比較され、変化が小さくＹｅｓでは
ステップｔ３に進み、変化が大きく（例えば、図４に示
す緩やかな加速域ａ１でのＴ５時点と図５に示す急加速
域ａ２でのＴ８時点）Ｎｏではステップｔ５に達する。
更にステップｔ３では最新のエンジン回転数変化率ΔＮ
ｅ／５００(msec)が全筒設定値α２と比較され、変化が
小さくＹｅｓではステップｔ４に進み、変化が大きく
（例えば、図４に示す緩やかな加速域ａ１でのＴ７時点
と図５に示す急加速域ａ２でのＴ１０時点）Ｎｏではス
テップｔ５に達する。

【００１８】ステップｔ４ではエンジン運転情報、特に
エンジン回転数Ｎｅ，軸トルク（Ｐｂ，Ｎｅより別ルー
チンで算出しておく）Ｔｅより図６に示すような休筒運
転域Ａ１にあるか否かを各閾値Ｎｅ２、に基づき判定
し、更に、その他の休筒条件である、暖機完了信号の入
力やエアコンのオン信号の非入力等の条件が判定され、
休筒条件成立でステップｔ７へ進んで休筒モードを設定
してステップｔ８に達し、非成立ではステップｔ５に進
む。スロットル開度θｓやエンジン回転数Ｎｅの変化率
が増加方向に急変する、あるいは休筒条件不成立でステ
ップｔ５に達すると、ここでは現在休筒モードか否か判
定し、休筒中ではないとステップｔ８に、休筒中である
と、ステップｔ６に進み全筒モード、即ち、その時のエ
ンジン回転数ＮｅがＮｅ１（図６参照）より小さいと低
速モードを、そうでないと高速モードをそれぞれ設定す
ることと成る。

【００１９】ステップｔ８に達すると目標モードと現作
動モードが相違するか否か判断し、同一ではリターン
し、相違すると、ステップｔ９に進む。ステップｔ９で
は目標モードが低速モードか否か判断し、そうであると
ステップｔ１２に進んで、低高電磁弁２６，３０，２
７，３１を全てオフに切り換え、低速モードを達成し、
リターンする。ステップｔ９で低速モードでないとステ
ップｔ１０で高速モードか否か判断し、そうであるとス
テップｔ１１に進んで、低高電磁弁２６，３０，２７，
３１を全てオンに切り換え、高速モードを達成し、リタ
ーンする。ステップｔ１０で高速モードでないとステッ
プｔ１３に達し、休筒モードと見做して低電磁弁２６の
みをオンし、他の電磁弁３０，２７，３１をオフに切り
換え、メインルーチンにリターンする。この後、メイン
ルーチンのステップｓ３よりｓ４に達すると周知のエン
ジン出力制御を行なう。即ち、ここでは、スロットル開
度θｓとエンジン回転数Ｎｅより基準トルクを求め、そ
れを水温Ｔｗｔ等で補正し、目標トルクを求め、目標ト
ルク相当のスロットル開度と現スロットル開度の偏差を
修正すべく弁駆動アクチュエータ４２を駆動することと
成る。

【００２０】この後、メインルーチンのステップｓ４よ
りｓ５，ｓ６に進むと、周知のインジェクタ駆動処理及
び点火制御処理を順次行ない、更にステップｓ８でその
他のエンジン制御処理を行なって、ステップｓ２にリタ
ーンする。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、この発明は、始動直後域
信号（Ｔα＞Ｔ）を受ける間は、目標作動モード達成の
ための切り換え制御を行なわないので、弁作動切り換え
手段（低高切り換え手段ＭＬ，ＭＨ）が切り換え作動を
行なわず、油圧不足による切り換え作動不良が発生する
ことが無く、装置の過度な摩耗や破損等を防止でき、耐
久性の低下を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例として弁可変駆動機構付きエ
ンジンの切り換え制御装置の全体構成図である。

【図２】図１のエンジンの切り換え制御制御装置内の動
弁系の部分斜視図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】図１のエンジンの切り換え制御装置の各部の緩
やかな加減速時の経時的な作動説明図である。

【図５】図１のエンジンの切り換え制御装置の各部の急
激な加減速時の経時的な作動説明図である。

【図６】図１のエンジンの切り換え制御装置の運転モー
ドの設定マップの特性線図である。

【図７】（ａ）は図１のエンジンの切り換え制御装置の
アイドル時のＰｂ−θｓ線図、（ｂ）は図１のエンジン
の切り換え制御装置の３０００ｒｐｍ時のＰｂ−θｓ線
図である。

【図８】図１のエンジンの切り換え制御装置のメインル
ーチンのフローチャートである。

【図９】図１のエンジンの切り換え制御装置の気筒作動
切り換え処理のフローチャートである。

【図１０】図１のエンジンの切り換え制御装置のΔθｓ
算出ルーチンのフローチャートである。

【図１１】図１のエンジンの切り換え制御装置のΔＮｅ
算出ルーチンのフローチャートである。

【図１２】従来装置の各部の緩やかな加減速時の経時的
な作動説明図である。

【図１３】従来装置の各部の急激な加減速時の経時的な
作動説明図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ シリンダヘッド ３２ ＥＣＵ ２６ 低電磁弁 ２７ 高電磁弁 ２８ 燃料噴射弁 ３０ 低電磁弁 ３０ 高電磁弁 ♯２ 常時運転気筒 ♯３ 常時運転気筒 ♯１ 休筒気筒 ♯４ 休筒気筒 ＫＬ 低切り換え手段 ＫＨ 高切り換え手段

───────────────────────────────────────────────────── 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 45/00 ３６２ Ｊ 7536−3Ｇ ３６４ Ｈ 7536−3Ｇ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの吸排気弁の少なくとも一方の開
   閉作動を選択的に作動非作動状態に切り換えできる弁作
   動切り換え手段を備えた動弁系と、上記エンジンの吸排
   気弁の作動非作動状態に応じた各切り換えモードを上記
   エンジンの運転情報に応じて目標作動モードとして設定
   し、同目標作動モードを達成すべく上記弁作動切り換え
   手段を切り換え制御する制御手段と、上記エンジンのス
   ロットル開度情報に基づきスロットル開度の変化率を算
   出するスロットル開度変化率算出手段と、上記エンジン
   のエンジン回転数情報に基づきエンジン回転数の変化率
   を算出するエンジン回転数変化率算出手段とを有し、上
   記制御手段は上記スロットル開度変化率あるいは上記エ
   ンジン回転数変化率の少なくとも一方の変化率が全筒設
   定値を上回ると上記エンジンの休筒運転を直ちに全筒運
   転に切り換え、上記スロットル開度変化率あるいは上記
   エンジン回転数変化率の少なくとも一方の変化率が休筒
   設定値を下回らないと全筒運転より休筒運転への切り換
   えを行なわないことを特徴とする弁可変駆動機構付きエ
   ンジンの切り換え制御装置。