JPH0816444B2 - エンジンのバルブタイミング制御装置 - Google Patents

エンジンのバルブタイミング制御装置

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JPH0816444B2
JPH0816444B2 JP25106883A JP25106883A JPH0816444B2 JP H0816444 B2 JPH0816444 B2 JP H0816444B2 JP 25106883 A JP25106883 A JP 25106883A JP 25106883 A JP25106883 A JP 25106883A JP H0816444 B2 JPH0816444 B2 JP H0816444B2
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JP
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engine
timing
valve
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cooling water
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俊治 益田
侯一 高橋
操 藤本
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Mazda Motor Corp
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Mazda Motor Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D2013/0292Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation in the start-up phase, e.g. for warming-up cold engine or catalyst

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、エンジンの吸気バルブの開閉タイミングを
制御する装置に関するものである。
(従来技術) 一般に、吸気バルブのリスト量や開閉のタイミング
は、充填量や燃焼性に大きく関与することから、これら
の諸量をエンジンの運転状態に応じて可変制御すること
が好ましい。
従来、例えばディーゼルエンジンにおいて、始動時
(クランキング時)には、吸気バルブのクローズのタイ
ミングをピストン下死点(BDC)近くまで早めて、エン
ジンの始動性の向上を図ったものが知られている(特開
昭48−7111号公報参照)。
このものは、吸気バルブのクローズタイミングを早め
ることにより、吸気の吹返しを防いで、充填効率をアッ
プし、実圧縮比の向上を図って、始動性の改善を図って
いる。確かに、充填効率の確保は、特にディーゼルエン
ジンにおいて始動のための重要な条件であるが、ガソリ
ンエンジンも含めた他の始動条件として、始動のための
必要な回転数を確保がある。
すなわち、冬期や寒冷地等においてエンジンを始動さ
せる場合、オイル粘度の上昇等により、ピストンの摺動
抵抗が大きく、そのうえに、上記のように充填効率をあ
げると、ピストンの圧縮抵抗が大きくなり、ピストンの
受ける抵抗より一層大きくなって、所謂エンジンが重い
状態となってエンジン回転数が仲々に上昇せず、始動性
が損なわれてしまうといった問題がある。
(発明の目的) 本発明は、冷間始動時、とくに低温下での冷間始動時
におけるエンジンの始動性を改善することを基本的な目
的としている。
(発明の構成) このため、本発明は、少なくとも吸気バルブに対して
バルブタイミング変更手段と、このバルブタイミング変
更手段を制御する制御手段とを設けたエンジンのバルブ
タイミング制御装置において、エンジンの始動時を検出
する手段と、エンジンの冷却水温を検出する水温検出手
段と、エンジン回転数を検出する回転数検出手段とを設
け、上記制御手段は始動時の冷却水温に応じて吸気バル
ブのクローズタイミングの遅れ量の目標値を設定すると
ともに、エンジン回転数の上昇に応じて上記目標値まで
上記クローズタイミングを徐々に遅らせる一方、上記目
標値に達し、かつエンジン回転数が完爆回転数近傍にあ
るときには、上記吸気バルブのクローズタイミングを上
記遅れ量の目標値より徐々に進み側に変更して吸気充填
量を増加する制御を実行することを特徴とするエンジン
のバルブタイミング制御装置を提供するものである。
(発明の効果) 本発明によれば、冷間始動時の冷却水温に応じて吸気
バルブのクローズタイミングの遅れ量の目標値を設定す
るようにしたので、オイル粘度等に応じたエンジンの始
動性を確保することができ、また目標値に達したときに
は、エンジン回転数が完爆回転数近傍にあるか否かを確
認して完爆回転数近傍にあるときには、徐々に進角させ
て充填量を徐々に上昇させてエンジントルクを増大する
ことにより、完爆までの時間を可及的に短縮することが
でき、全体として冷間始動時の始動性を良好なものとす
ることができる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を添付の図面を参照して具体的
に説明する。
実施例は、燃焼室に点火プラグ等の着火手段を備えた
外部着火式のオットーサイクルエンジンに関するもの
で、まず、第1図により、吸気バルブ1の開閉タイミン
グの制御機構の一例を説明する。
第1図に示すように、吸気ポート2を燃焼室3に対し
て開閉する吸気バルブ1は、回転部材4に支持されたタ
ペット5を介して、カムシャフト6のカム7に連動す
る。
上記回動部材4は、カムシャフト6に相対回動自在に
軸支されており、回動部材4の上部側には上向きに突出
した突出部4aが設けられ、この突出部4aには、カムシャ
フト6と軸平行な制御ロッド8が貫通していて、制御ロ
ッド8には、制御レバー9が係合している。この制御レ
バー9は、制御ロッド8と軸直交方向に伸び、一端9a
は、シリンダヘッド10のヘッドカバー11に設けたスライ
ドガイド12によって案内され、中間部には、制御ロッド
8を嵌合する係合溝9bを有している。制御レバー9の他
端9cは、継手13を介してヘッドカバー11の側壁に取付け
たアクチュエータ14に連結されており、アクチュエータ
14により制御レバー9を第1図の左右いずれかの方向に
作動させると、回動部材4はカムシャフト6の回りに所
定角度回動され、その結果、カム7と回動部材4に支持
されたタペット5との間の相対位相が変更される。
上記タペット5は、回動部材4の下部の厚肉部4bに貫
設した比較的大径の軸穴15内に軸方向に摺動自在に嵌合
されており、カム7と接触する上面5aはフラットに、吸
気バルブ1側の下面5bはタペット5の軸線上に中心を有
する球面状に夫々形成されている。
吸気バルブ1の斜め上向きに伸びるバルブステム1aの
上部には、吸気バルブ1を閉方向に付勢するリターンス
プリング16の上端を受け合うバネ受け金具17が固定され
ており、このバネ受け金具17から突出したバルブステム
12の上端接触部18は、タペット5の下面5bに当接し、カ
ム7のカム山によってタペット5が押下げされると、吸
気バルブ1をリターンスプリング16のバネ力に抗して押
下げて開き、カム山が通過すると、タペット5をリター
ンスプリング16のバネ力でカム7に追随させて押上げる
とともに吸気バルブ1を閉じる。
そして、前述したように、アクチュエータ14によって
制御レバー9が作動され、カム7と、回動部材4に支持
されたタペット5との相対位相が変更されると上端接触
部18と、タペット下面5bとの接触点が変更されるととも
に、タペット5の押下げタイミングが変更され、これに
伴って吸気バルブ1の開閉タイミングが変更される。
図示の例では、回動部材4をカムシャフト6の回転方
向Xとは反対側に回動させることにより、開閉タイミン
グを早めることができ、回転方向Xへの回動により開閉
タイミングを遅らせることができる。
なお、タペット5の下面5bの形状を工夫すれば、吸気
バルブ1の開閉タイミングのみならず、バルブリフト量
をも変更することができる。
上記の開閉タイミング制御機構のアクチュエータ14
は、例えば、マイクロコンピュータを用いた電子制御装
置20により、エンジンの運転状態に応じて駆動制御され
る。
この電子制御装置20は、キースイッチAのオン、オフ
信号、冷却水温センサBによって検出されるエンジンの
冷却水温、クランク角センサCによって検出されるクラ
ンク角およびクランク角の変化から演算されるエンジン
回転数、さらにはスロットルバルブ開度センサD(以
下、T/V開度センサと略記する)によって検出されるス
ロットル開度(T/V開度)を基本入力として、第2図に
示す如きフローチャートにしたがって制御を実行する。
第2図に示すように、キースイッチAがオンされ、エ
ンジンのクランキング運転が開始されると、可変データ
の初期化が行われ(ステップS1)、次いでステップS2で
データが読み込まれる。この場合、冷却水温センサBの
出力がまず読み込まれ、現在の冷却水温により、ステッ
プS3で吸気バルブ1のバルブタイミングが演算される。
このタイミングの演算は、第3図に例示するような冷
却水温の関数にしたがって行う。この関数は、冷却水温
に応じた吸気バルブ1の吸気ポートクローズのタイミン
グ(以下、ICタイミングと略記する。)を決定するため
のものであって、冷却水温が20℃より高いときには、ア
イドリング運転時のICタイミングに等しいBDC後50℃の
角度にICタイミングを設定し、20℃以下のときには、冷
却水温が低い程ICタイミングを遅れ側に遅らせ、−20℃
以下では、BDC後90゜まで遅らせる設定としている。こ
のICタイミングの演算は、上記の関数をマップとしてRO
Mに記憶させておいて行ってもよく、関数式を演算する
方式によってもよい。
そして、ステップS4では、上記の演算結果に基づい
て、ICタイミング(目標値)を決定保持する。
なお、ステップS2でバッテリ電圧を読み込むのは、バ
ッテリ電圧が低いときには、ICタイミングをアイドリン
グ時のICタイミングに固定し、アクチュエータ14の駆動
に伴う電力消費を防止して、バッテリ上りを可及的に防
止するためである。
次に、ステップS5では、実際にクランクシャフトが回
転しているか否かをクランク角センサCの出力から判断
し、クランクシャフトが実際に回転している場合には、
ステップS6において、アクチュエータ14の駆動を行う。
アクチュエータ14は、冷却水温が20℃以下の冷間始動
時にあっては、決定された目標値にしたがって、第4図
に示すように、アイドリング時のバルブ開閉特性T
ID(実線)から点線で示すバルブ開閉特性TCに変更する
方向、より具体的には回動部材4を第1図の時針回り
(カムシャフト6の回転方向)に所定角度だけ緩速で回
動させる方向に駆動される。
その結果、第5図に示すように、ICタイミングは、徐
々に遅れ側に移行され、ICタイミングの遅れにともなっ
て、充填量が制限され、ピストン(第1図30参照)が受
ける圧縮抵抗が減少し、エンジン回転数nEは徐々に上昇
する。
再び第2図に戻ってフローチャートの説明を続ける
と、ステップS7では、エンジン回転数nEがエンジンの完
爆時を示すエンジン回転数400r.p.mに達したか否かを、
クランク角センサCの検出信号もしくはクランク角セン
サCと併設した回転数センサの出力信号から判定し、nE
<400r.p.mで完爆に達していないときには、ステップS8
で、ICタイミングがステップS4において決定された目標
値に達したか否かが判定され、目標値に達していないと
きには、アクチュエータ14の駆動が続行され、目標値に
達したときには、第5図に実線で示すように、アクチュ
エータ14をその状態のまま保持し、ステップS7でエンジ
ンが完爆したか否かを繰返し判定するようにしてもよい
が、好ましくは、第5図に点線Sで示すように、エンジ
ン回転数が完爆回転数400r.p.m.に十分近い値まで上昇
したときに、ICタイミングを徐々に早めて、クランキン
グ時の充填量を徐々に増大するようにする。この場合に
は、エンジンの回転がある程度規制されるが、回転数が
ある程度上昇しておれば、それだけピストンの慣性も増
大しているため、ピストンが受ける圧縮抵抗の影響が相
対的に小さくなり、ICタイミングを徐々に進み側に変更
して充填量を増大させてエンジンの仕事量を増加させ、
エンジントルクを増大させることによって、却ってエン
ジンの始動性を向上できる。
なお、クランキングの初期から燃料を供給すると、燃
料がオーバーリッチになってエンジンの始動性が損なわ
れることから、クランキングの初期、換言すれば、ICタ
イミングの遅れ側への移行の間、燃料噴射をカットして
おくようにすることが好ましい。
次に、上記の制御の結果、早期にエンジン回転数nE
完爆回転数を上廻って上昇すると、ステップS9に移行
し、T/V開度センサDの出力からスロットル開度を読み
込んで、ステップS9において、次のICタイミングを決定
する。
エンジンが完爆した時点では、スロットル開度はアイ
ドリング開度(全閉)に保持されているから、ステップ
S10では、まず、第4図に示したアイドリング時のバル
ブ開閉特性TIDが設定され、ステップS11を介して、ステ
ップS12において、アクチュエータ14が駆動される。こ
のアクチュエータ14の駆動は、第5図に示すように、冷
間始動時のICタイミングを早める方向に行われ、充填量
の制限が急速に解除される。
この時点では、エンジンが完爆していて、エンジンの
回転数は、充填量の増加にも拘わらず、良好に上昇して
以後アイドリング運転に移行される。
アイドリング運転移行は、ステップS9からステップS1
3までのプロセスが繰返され、エンジンの低回転高負荷
運転時には、第4図に仮想線THで示すように、アイドリ
ング時のICタイミングに比較して今度はICタイミングを
早める方向に、ICタイミングが設定制御されることとな
る。
なお、上記以外の運転状態にあっては、具体的に詳述
しないが、従来公知の手法により、バルブタイミングの
制御を行うことができる。
また、上記実施例の制御の変形例として、第6図に示
す制御フローを追加して、キーオフ後外気温に応じて、
ICタイミングをプリセットするようにしてもよい。
即ち、キーオフ時ステップSS1において適当なタイマ
をセットし、ステップSS2でその時点の外気温を温度セ
ンサから読み込み、次いでステップSS3でその外気温に
応じたICタイミングを演算する。この演算は、第2図の
ステップS3について説明したと同様の要領によって行う
ことができる。以後は、ステップSS4でICタイミングを
決定しておき、SS5でエンジンのクランキングを開始
し、ステップSS6で始動が確認されると、SS7でアクチュ
エータ14を駆動し、ステップSS8でアクチュエータ14が
目標値に達したと判定されると、その後にクランキング
を停止して、ICタイミングを目標値に設定しておく。
この場合には、第2図の制御を開始する際、ICタイミ
ングが予め低い外気温に応じて遅れ側に設定されている
から、外気温が設定時から多少変動していたとしても早
期に目標値に到達することができるので、制御の応答性
を改善できる。
上記のような吸気バルブ1のバルブタイミングの可変
制御は、第1図に示した機構にあっては、タペット5の
下面5bの形状の変更によって行うことができるが、その
他、立体カム等従来公知の手法を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は吸気バルブのバルブタイミング制御装置を示す
エンジンの要部断面図、第2図は第1図の電子制御装置
が実行する制御フローを示すフローチャート、第3図は
ICタイミングの設定例を示すグラフ、第4図は吸気バル
ブの開閉特性を示すグラフ、第5図はクランキング時の
ICタイミングとエンジン回転数との関係を示すグラフ、
第6図は第2図の制御フローに追加する制御フローを示
すフローチャートである。 1……吸気バルブ、4……回転部材、 5……タペット、6……カムシャフト、 8……制御ロッド、9……制御レバー、 14……アクチュエータ、20……電子制御装置、 A……キースイッチ、B……冷却水温センサ、 C……クランク角センサ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも吸気バルブに対してバルブタイ
    ミング変更手段と、このバルブタイミング変更手段を制
    御する制御手段とを設けたエンジンのバルブタイミング
    制御装置において、 エンジンの始動時を検出する手段と、エンジンの冷却水
    温を検出する水温検出手段と、エンジン回転数を検出す
    る回転数検出手段とを設け、上記制御手段は、始動時の
    冷却水温に応じて吸気バルブのクローズタイミングの遅
    れ量の目標値を設定するとともに、エンジン回転数の上
    昇に応じて上記目標値まで上記クローズタイミングを徐
    々に遅らせる一方、上記遅れ量の目標値に達し、かつエ
    ンジン回転数が完爆回転数近傍にあるときには、上記吸
    気バルブのクローズタイミングを上記遅れ量の目標値よ
    り徐々に進み側に変更して吸気充填量を増加する制御を
    実行することを特徴とするエンジンのバルブタイミング
    制御装置。
JP25106883A 1983-12-26 1983-12-26 エンジンのバルブタイミング制御装置 Expired - Lifetime JPH0816444B2 (ja)

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JPS60138218A JPS60138218A (ja) 1985-07-22
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