JPH08144794A

JPH08144794A - 内燃機関の可変動弁装置

Info

Publication number: JPH08144794A
Application number: JP28850394A
Authority: JP
Inventors: Tetsuaki Goto; 徹朗後藤; Shunji Yamada; 俊次山田; Shinichi Takemura; 信一竹村; Makoto Nakamura; 信中村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1994-11-24
Filing date: 1994-11-24
Publication date: 1996-06-04

Abstract

(57)【要約】【目的】何らかの故障でアイドル時に低速型カムへの
切換が不能となったときに、エンジンストールを防止す
る。【構成】主，副ロッカアームの選択的な連結により低
速型カムと高速型カムの切換が可能となっている。低速
型カムに切り換えるように油圧制御用の電磁弁の制御信
号ＳＳがＯＦＦ（ステップ１）となっているにも拘わら
ず、バルブリフト量Ｌが所定値Ｌ_Lよりも大きく、高速
型カムであると判定（ステップ２）される場合に、警告
灯ＳＷを点灯（ステップ７）するとともに、目標アイド
ル回転数Ｎｉを、通常のアイドル回転数Ｎ_Lよりも高速
側に設定した高速型カム用アイドル回転数Ｎ_Hに補正す
る（ステップ８）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、プロフィルの異なる
カムを選択的に利用することによってバルブリフト特性
を切り換え得るようにした内燃機関の可変動弁装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関のバルブ駆動装置は、一般にカ
ムリフトをロッカアームやスイングアームを介して吸気
弁や排気弁に伝達し、バルブスプリングにて閉方向に付
勢されている吸気弁，排気弁を押し開く構成となってい
るが、例えば機関の低速域と高速域あるいは低負荷域と
高負荷域ではそれぞれ好ましいバルブリフト特性が異な
るので、運転条件によりバルブリフト特性を切り換え得
るようにしたバルブ駆動装置が種々提案されている。

【０００３】その一例として、例えば特開昭６３−１０
６３０９号公報等において、プロフィルの異なる２種の
カムを並設しておき、それぞれに従動する主ロッカアー
ムおよび副ロッカアームを必要に応じて連結状態もしく
は離脱状態に切り換えるようにした構成のものが知られ
ている。

【０００４】また特開昭５５−１４８９１１号公報に見
られるように、ロッカアームをカムシャフトの軸方向へ
スライドさせることで、２種のカムの切換を行うように
構成したものもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の可変動弁装置は、いずれも、利用するカムの切換が油
圧式切換機構によってなされているので、例えば制御弁
のスプール弁の固着等により所期のカム切換が正しく実
行されないことがある。特に、このような油圧機構の故
障により油圧が高速型カムとなるような状態に固定され
てしまうと、機関がアイドル運転となっても、低速型カ
ムへの切換がなされず、高速型カムのまま運転が行われ
るため、アイドル運転における燃焼安定性が著しく悪化
し、回転変動やエンジンストールによる機関の停止が発
生する虞れがある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述したような可変動弁装置の異常時にアイドル回転数を
高めるようにした。すなわち、この発明は、目標アイド
ル回転数に沿ってアイドル回転数を制御するアイドル回
転数制御手段を備えてなる内燃機関に用いられるととも
に、互いにプロフィルの異なる低速型カムと高速型カム
とを有し、油圧式切換機構によりいずれか一方のカムの
動作がバルブに選択的に伝達されるように構成された内
燃機関の可変動弁装置において、機関運転条件が低速型
カムに適した低速型カム領域であるか高速型カムに適し
た高速型カム領域であるかを判別する運転条件判別手段
と、この運転条件の判別に応じて上記油圧式切換機構を
介したカムの切換を行うカム切換制御手段と、実際にい
ずれのカムが用いられているかを検出するカム切換状態
検出手段と、機関運転条件が低速型カム領域であって、
かつ高速型カムが用いられていることを検出したとき
に、上記目標アイドル回転数を高く補正するアイドル回
転数補正手段とを備えたことを特徴としている。

【０００７】また請求項２の発明では、機関運転条件が
低速型カム領域であって、かつ高速型カムが用いられて
いることを検出したときに、警告灯を点灯する手段を備
えている。

【０００８】さらに請求項３の発明では、上記アイドル
回転数補正手段は、上記の条件に加えて、内燃機関のス
トールが発生したことを条件として目標アイドル回転数
を高く補正するようになっている。

【０００９】

【作用】油圧切換機構が正常であれば機関回転数等の機
関運転条件に応じて高速型カムと低速型カムとの間で切
換が実行される。高速型カムと低速型カムのいずれが実
際に用いられているかは、例えばバルブリフト量等に基
づいてカム切換状態検出手段により検出される。何らか
の異常により、機関運転条件が低速型カム領域であるに
も拘わらず、実際には高速型カムが用いられている場合
には、目標アイドル回転数が高く補正される。これによ
り、アイドル運転が安定化する。

【００１０】また請求項２の構成によれば、目標アイド
ル回転数の補正と同時に警告灯が点灯され、運転者に異
常が報知される。

【００１１】また請求項３の構成によれば、内燃機関の
ストールにより機関が停止した後に、目標アイドル回転
数が補正される。つまり、運転中にはアイドル回転数が
変化せず、停止後再始動した場合に、アイドル回転数が
高くなる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。

【００１３】図１は、この発明に係る内燃機関のシリン
ダヘッド３１の上面の構成を示すもので、この実施例で
は、各気筒毎に一対の吸気バルブ１と一対の排気バルブ
２とが設けられており、その吸気側，排気側のそれぞれ
に可変動弁機構が設けられている。

【００１４】図２〜図４は、一例として吸気側の可変動
弁機構を示しているが、排気側についても全く同様に構
成されている。図２〜図４に示すように、ロッカシャフ
ト３に略矩形のフレーム状をなす主ロッカアーム４が一
端部で揺動可能に支持されているとともに、この主ロッ
カアーム４の中央の凹部に収容されるように副ロッカア
ーム５が設けられている。この副ロッカアーム５は、主
ロッカアーム４の左右両側部間に設けられた副ロッカシ
ャフト６に揺動可能に支持されている。上記主ロッカア
ーム４は、その上面にカムフォロアローラ７を有すると
ともに、揺動端のチップ４ａがそれぞれ吸気バルブ１の
ステムエンドを押圧するようになっている。また、副ロ
ッカアーム５は、主ロッカアーム４に比較して短く形成
され、その先端部上面にカムフォロア部８が設けられて
いる。この副ロッカアーム５は、吸気バルブ１に直接は
連係していない。

【００１５】ロッカシャフト３の上方に配置されるカム
シャフト９には、主ロッカアーム４のカムフォロアロー
ラ７に当接するバルブリフト量および作動角の小さな低
速型カム１０と、副ロッカアーム５のカムフォロア部８
に摺接するバルブリフト量および作動角の大きな高速型
カム１１とが形成されている。尚、副ロッカアーム５
は、後述するロストモーション機構によって上方へ回動
付勢されており、主ロッカアーム４から離脱した状態で
あっても高速型カム１１との摺接状態が保たれるように
なっている。

【００１６】また、上記主，副ロッカアーム４，５を選
択的に連結させるために、副ロッカアーム５の下方に略
円筒状のプロップ１３が設けられている。プロップ１３
は、ロッカシャフト３と平行に摺動可能に支持されてお
り、リターンスプリング１４により常時一方に付勢され
ているとともに、このリターンスプリング１４の付勢力
に対向するように油圧室１５の油圧をピン１６を介して
受けるようになっている。そして、プロップ１３には、
下方に延びる第１脚部１３ａと第２脚部１３ｂとが形成
されており、これらの脚部１３ａ，１３ｂがロストモー
ションボディ１７およびリフタ１８の上面を左右に移動
するようになっている。

【００１７】上記ロストモーションボディ１７は、円筒
状をなし、主ロッカアーム４の下部に螺合しているとと
もに、ナット１７ａにより固定されている。リフタ１８
は、このロストモーションボディ１７の中央の孔に上下
摺動可能に嵌合配置されており、かつロストモーション
スプリング１９により上方へ付勢されている。そして、
上記プロップ１３が図４に示す非係止位置にあるとき、
第１脚部１３ａがリフタ１８の上面に当接するととも
に、第２脚部１３ｂがロストモーションボディ１７の外
側に逃げた状態となり、また上記プロップ１３が油圧に
より押されて係止位置に移動すると、両脚部１３ａ，１
３ｂの双方がロストモーションボディ１７上面に当接す
るように構成されている。なお、プロップ１３は、副ロ
ッカアーム５のガイド孔２０内で回転しないようにガイ
ドされている。

【００１８】上記油圧室１５は、図２に示すように、主
ロッカアーム４の油孔２１を介してロッカシャフト３内
の油圧供給通路（図示せず）に連通している。

【００１９】従って、上記構成ではロッカシャフト３内
の油圧供給通路を介して油圧室１５へ油圧を供給する
と、プロップ１３が係止方向へ移動し、脚部１３ａ，１
３ｂの双方がロストモーションボディ１７上面に当接す
る。これにより、副ロッカアーム５が高速型カム１１に
より下方へ押圧された際に、主ロッカアーム４が一体に
作動するようになり、吸気バルブ１や排気バルブ２が高
速型カム１１のプロフィルに沿って開閉するようにな
る。また油圧を解放すると、プロップ１３がリターンス
プリング１４によって非係止位置へ移動し、脚部１３
ａ，１３ｂがロストモーションボディ１７上面に当接し
ないようになる。なお、第１脚部１３ａはリフタ１８上
面に当接し、ロストモーションスプリング１９のばね力
を受ける。そのため、副ロッカアーム５が主ロッカアー
ム４から切り離された状態となり、吸気バルブ１や排気
バルブ２は主ロッカアーム４を介して低速型カム１０の
プロフィルに沿って開閉するようになる。

【００２０】尚、上記のプロップ１３に代えて、種々の
連結機構を用いることが可能である。

【００２１】図１に示すように、吸気側および排気側の
ロッカシャフト３内の油圧供給通路へは、図示せぬオイ
ルギャラリから同時に油圧が供給される構成となってお
り、油圧源となるオイルポンプとの間に油圧制御弁３２
が介装されている。この油圧制御弁３２は、シリンダヘ
ッド３１の後端に取り付けられており、図５に詳細を示
すように、リターンスプリング３６によって一方に付勢
されたスプール３３を有し、該スプール３３により入口
ポート３４と出口ポート３５との間を開閉するととも
に、スプール３３の端部に作用するパイロット圧ポート
３７と上記入口ポート３４との間を、電磁弁３８が開閉
する構成となっている。従って、電磁弁３８が開くと、
パイロット圧の作用でスプール３３が図５の右側へ動
き、入口ポート３４と出口ポート３５とが連通して、オ
イルポンプからの油圧が一対の連通孔３９を介して各ロ
ッカシャフト３内の油圧供給通路へ導入される。また電
磁弁３８が閉じると、パイロット圧が解放され、スプー
ル３３が図示する位置に戻るため、油圧供給が遮断され
る。

【００２２】上記電磁弁３８は、図１に示すように、マ
イクロコンピュータシステムを用いたコントロールユニ
ット４１によってＯＮ−ＯＦＦ制御される。このコント
ロールユニット４１には、内燃機関の回転数Ｎを示す回
転数信号、および内燃機関の負荷に相当するスロットル
バルブ開度信号が入力されている。また、この実施例で
は、実際にいずれのカム１０，１１が用いられているか
を検出するために、＃１気筒の例えば吸気側に揺動角セ
ンサ４２が装着されている。この揺動角センサ４２は、
主ロッカアーム４の揺動角を検出しており、コントロー
ルユニット４１がその揺動角の差を求めることにより、
実際のバルブリフト量Ｌを検出することができ、このバ
ルブリフト量Ｌの大小によっていずれのカム１０，１１
が用いられているかを判別できるのである。

【００２３】上記コントロールユニット４１は、機関運
転条件に基づいて電磁弁３８の開閉ひいてはカム１０，
１１の切換を制御している。すなわち、機関運転条件
が、低速型カム１０に適した低速型カム領域であるか、
高速型カム１１に適した高速型カム領域であるかを判定
し、電磁弁３８を開閉制御するのであるが、図示した実
施例では、この判定を機関回転数Ｎのみに基づいて行っ
ており、図６の特性図に示すように、所定回転数Ｎ１以
下であれば低速型カム領域、Ｎ１以上であれば高速型カ
ム領域であると判定し、油圧供給を制御している。従っ
て、機関アイドル時には、当然のことながら、低速型カ
ム１０が選択される。なお、本実施例では、機関運転条
件として機関回転数Ｎのみを用いているが、機関回転数
Ｎと負荷とから各カム１０，１１に適した運転条件を定
めるようにしても良い。

【００２４】またコントロールユニット４１は、図７に
示すフローチャートに従って、可変動弁装置の異常の検
出を行っており、これに基づいて目標アイドル回転数の
補正を実行している。このフローチャートに基づいて上
記実施例の作用を説明すると、まずステップ１では、電
磁弁３８の開閉状態を、その制御信号ＳＳに基づいて判
定する。この制御信号ＳＳのＯＮは電磁弁３８の開に、
ＯＦＦは電磁弁３８の閉に相当する。つまり、機関回転
数Ｎが所定回転数Ｎ１以下であれば制御信号ＳＳはＯＦ
Ｆとなる。ここで低速型カム領域であると判定したら、
次に、ステップ２で、揺動角センサ４２により検出され
たバルブリフト量Ｌを所定値Ｌ_Lと比較し、低速型カム
１０が用いられているか、高速型カム１１が用いられて
いるかを判別する。バルブリフト量Ｌが所定値Ｌ_L以下
の場合は、正常に低速型カム１０に切り換わっているこ
とを意味するので、ステップ３へ進み、故障判定フラグ
Ｆを判別する。この故障判定フラグＦは、故障と判定し
た場合に１となるものであり、初期値は０である。既に
故障と判定していてフラグＦが１であった場合には、後
述する警告灯ＳＷの点灯等が行われているので、ステッ
プ４で警告灯ＳＷを消灯させるとともに、ステップ５
で、目標アイドル回転数Ｎｉを、通常の低速型カム用ア
イドル回転数Ｎ_Lに戻し，かつステップ６でフラグＦを
０とする。

【００２５】これに対し、ステップ２でバルブリフト量
Ｌが所定値Ｌ_L以上の場合は、スプール３３の固着等に
より低速型カム１０に切り換わらずに高速型カム１１が
用いられていることを意味するので、ステップ７以降へ
進み、図示せぬ警告灯ＳＷを点灯させる（ステップ７）
とともに、目標アイドル回転数Ｎｉを、高回転側に設定
した高速型カム用アイドル回転数Ｎ_Hに切り換え（ステ
ップ８）、かつ故障判定フラグＦを１とする（ステップ
９）。

【００２６】従って、上記のように、目標アイドル回転
数Ｎｉを、高回転側に設定した高速型カム用アイドル回
転数Ｎ_Hに補正することにより、アイドル運転に移行し
た際に、高速型カム１１のままであっても、アイドル運
転の安定性が確保され、極端な回転変動やエンジンスト
ールによる停止を回避できる。

【００２７】なお、上記実施例では、低速域で高速型カ
ム１１に切り換わらないときに直ちに警告灯の点灯およ
びアイドル回転数Ｎｉの補正を実行するようにしている
が、エンジンストールによる機関の停止を検出した後
に、警告灯の点灯およびアイドル回転数Ｎｉの補正を実
行するようにしてもよい。このようにすれば、車両の走
行中に急にアイドル回転数が上昇して運転者に違和感を
与えることがない。

【００２８】また上記実施例では、実際に用いられてい
るカムを検出するために、揺動角センサ４２を用いてい
るが、このほかに、ロッカシャフト３内の油圧供給通路
における油圧を検出する油圧センサや、スプール３３の
移動を検出するリミットスイッチ等によってカムの判別
を行うようにしてもよい。但し、揺動角センサ４２によ
れば、スプール３３の固着のほかに、主，副ロッカアー
ム４，５からなる可変動弁機構側での故障によるバルブ
リフト量の異常も検出することができる利点がある。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
に係る内燃機関の可変動弁装置によれば、アイドル運転
時に、油圧切換機構の故障により高速型カムから低速型
カムへの切換がなされなかった場合に、アイドル回転数
が高く補正されるので、機関の不安定化を防止でき、極
端な回転変動やエンジンストールによる機関の停止を回
避できる。

【００３０】また請求項２のように警告灯を点灯させる
ようにすれば、その異常を運転者に確実に報知できる。

【００３１】さらに請求項３の構成によれば、運転中に
急にアイドル回転数が変化することがなく、運転者に違
和感を与えることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る可変動弁装置を備えたシリンダ
ヘッドの上面図。

【図２】可変動弁機構の要部を示す平面図。

【図３】同じく正面図。

【図４】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図。

【図５】油圧制御弁の断面図。

【図６】カムの切換点を示す内燃機関の特性図。

【図７】異常検出制御の流れを示すフローチャート。

【符号の説明】

１…吸気バルブ２…排気バルブ４…主ロッカアーム５…副ロッカアーム１０…低速型カム１１…高速型カム１３…プロップ１５…油圧室３２…油圧制御弁４１…コントロールユニット４２…揺動角センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村信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

【特許請求の範囲】

【請求項１】目標アイドル回転数に沿ってアイドル回
転数を制御するアイドル回転数制御手段を備えてなる内
燃機関に用いられるとともに、互いにプロフィルの異な
る低速型カムと高速型カムとを有し、油圧式切換機構に
よりいずれか一方のカムの動作がバルブに選択的に伝達
されるように構成された内燃機関の可変動弁装置におい
て、機関運転条件が低速型カムに適した低速型カム領域であ
るか高速型カムに適した高速型カム領域であるかを判別
する運転条件判別手段と、この運転条件の判別に応じて
上記油圧式切換機構を介したカムの切換を行うカム切換
制御手段と、実際にいずれのカムが用いられているかを
検出するカム切換状態検出手段と、機関運転条件が低速
型カム領域であって、かつ高速型カムが用いられている
ことを検出したときに、上記目標アイドル回転数を高く
補正するアイドル回転数補正手段とを備えたことを特徴
とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】機関運転条件が低速型カム領域であっ
て、かつ高速型カムが用いられていることを検出したと
きに、警告灯を点灯する手段を備えていることを特徴と
する請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】上記アイドル回転数補正手段は、上記の
条件に加えて、内燃機関のストールが発生したことを条
件として目標アイドル回転数を高く補正するものである
ことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の
可変動弁装置。