JPH08303266A - エンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンの始動時のようにエンジンの回転数
が低いときでも、吸入空気量を十分に得る。 【構成】 エンジン制御装置１０は、一気筒当たり二個
設けられた吸気弁のそれぞれを，クランク軸１４から伝
達された動力によって開閉するカム軸１６ａ，１６ｂに
対して，カム軸１６ａ，１６ｂ間の位相差θを変化させ
る位相差可変手段１８と、アクセルペダル２０の踏込み
量ｆを検出するアクセルセンサ２２と、踏込み量ｆに応
じて位相差可変手段１８を制御する制御手段２４とを備
えている。位相差可変手段１８が、クランク軸１４から
伝達された動力によって位相差θを増加させるように動
作する油圧ポンプと、この油圧ポンプから発生した油圧
に抗して位相差θを減少させるように動作するリターン
スプリングとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一気筒当たり複数設け
られた吸気弁を開閉するカムの位相差を制御することに
より出力制御を行うエンジン制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的なガソリンエンジン（以下、単に
「エンジン」という。）では、吸気管に設置されたスロ
ットルバルブにより出力を制御している。そのため、低
負荷時には、スロットルバルブ下流の負圧が大きくなる
ことにより、ポンピングロスが増大するという問題があ
る。特に、低負荷を多用する自動車では、燃費悪化の大
きな要因の一つとなっている。

【０００３】そこで、本出願人は、一気筒当たり二個の
吸気弁を設け、これらの吸気弁をそれぞれ開閉するカム
を設け、クランク角に対して固定の位相で一方の吸気弁
を開閉し、クランク角に対して遅れる側に可変とした位
相で他方の吸気弁を開閉することにより、吸入空気量す
なわち出力を制御するエンジン制御装置を発明している
（特開平3-88907 号公報）。ここで、クランク角に対し
て固定の位相で一方の吸気弁を開閉するカムを「固定位
相カム」、クランク角に対して遅れる側に可変とした位
相で他方の吸気弁を開閉するカムを「可変位相カム」と
呼ぶことにする。図８及び図９は、このエンジン制御装
置の動作の一例を示すタイミング図である。高負荷の場
合には、図８に示すように、固定位相カムと可変位相カ
ムの位相を一致させて、最大の吸入空気量を得る。一
方、低負荷の場合には、図９に示すように、その負荷状
態に応じて連続的に固定位相カムに対する可変位相カム
の位相を遅らせて、圧縮行程でシリンダに吸入した混合
気の一部を吸気管へ戻すことにより、吸入空気量を制御
する。これにより、ノンスロットル運転が可能となるの
で、燃費を向上できる。なお、エンジンの負荷状態は、
アクセルペダルの踏込み量を検出するアクセルセンサに
より判断しており、踏込み量が大きければ高負荷であ
り、踏込み量が小さければ低負荷である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のエン
ジン制御装置では、可変位相カムの位相を変えるのに、
クランク軸から伝達される動力で油圧ポンプを駆動し、
この油圧ポンプで発生する油圧を利用している。そのた
め、エンジンの始動時のようにエンジンの回転数が低い
場合には、十分な油圧を得ることができない。したがっ
て、図８に示すような関係に可変位相カムの位相を変え
にくくなるので、吸入空気量が不十分となって始動が困
難となるおそれがあった。

【０００５】

【発明の目的】そこで、本発明の目的は、一気筒当たり
複数の吸気弁をエンジンの負荷状態に応じて位相を異な
らせて開閉する場合において、エンジンの始動時のよう
にエンジンの回転数が低いときでも、吸入空気量を十分
に得ることのできるエンジン制御装置を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたものであり、一気筒当たり複数設
けられた吸気弁のそれぞれを，クランク軸から伝達され
た動力によって開閉する複数のカム軸に対して，これら
のカム軸間の位相差を変化させる位相差可変手段と、エ
ンジンの負荷状態を検出する負荷状態検出手段と、この
負荷状態検出手段で検出された負荷状態に応じて前記位
相差可変手段を制御する制御手段とを備えたエンジン制
御装置を改良したものである。すなわち，本発明の特徴
は、前記位相差可変手段が、前記クランク軸から伝達さ
れた動力によって前記カム軸間の位相差を増加させるよ
うに動作する油圧ポンプと、この油圧ポンプから発生し
た油圧に抗して前記カム軸間の位相差を減少させるよう
に動作するリターンスプリングとを有することである。

【０００７】

【作用】複数のカム軸は、クランク軸から伝達された動
力によって、それぞれ吸気弁を開閉する。位相差可変手
段は、複数のカム軸間の位相差を変化させる。

【０００８】エンジンの動作中は、負荷状態検出手段が
エンジンの負荷状態を検出し、制御手段が負荷状態に応
じて位相差可変手段を制御する。例えば、高負荷であれ
ば位相差を小さくし、低負荷であれば位相差を大きくす
る。

【０００９】エンジンの始動時のようにエンジンの回転
数が低い場合は、油圧ポンプで発生する油圧が低い。そ
のため、その油圧に抗してリターンスプリングが動作す
ることにより、複数のカム軸間の位相差が減少する。こ
の位相差が小さくなると、吸入空気量が増大する。

【００１０】

【実施例】図１及び図２は本発明に係るエンジン制御装
置の一実施例を示し、図１は全体構成図、図２は図１に
おける矢示IIから見た概略側面図である。以下、これら
の図面に基づき説明する。

【００１１】エンジン制御装置１０は、一気筒当たり二
個設けられた吸気弁１２ａ，１２ｂ（図４及び図５参
照）のそれぞれを，クランク軸１４から伝達された動力
によって開閉するカム軸１６ａ，１６ｂに対して，カム
軸１６ａ，１６ｂ間の位相差θを変化させる位相差可変
手段１８と、アクセルペダル２０の踏込み量ｆを検出す
る負荷状態検出手段としてのアクセルセンサ２２と、ア
クセルセンサ２２で検出された踏込み量ｆに応じて位相
差可変手段１８を制御する制御手段２４とを備えてい
る。また、エンジン２６の始動時を検出する始動検出手
段２７が付設されている。制御手段２４には、始動検出
手段２７でエンジン２６の始動時が検出されると，カム
軸１６ａ，１６ｂ間の位相差θを小さくするように位相
差可変手段１８を制御する機能が付設されている。始動
検出手段２７は、エンジン２６のクランキングを検出す
るクランキングスイッチ２８と、エンジン２６の回転数
ｎを検出する回転数センサとしてのクランク角検出セン
サ３８ａとにより構成されている。

【００１２】アクセルセンサ２２は、例えば、アクセル
ペダル２０の踏込みによって可動接点が回転するポテン
ショメータであり、アクセルペダル２０の踏込み量ｆに
応じた電圧を制御手段２４へ出力する。クランキングス
イッチ２８は、例えば、スタータ２９へバッテリの出力
電圧Ｖｂを印加するための手動スイッチであり、スター
タ２９の動作中に制御手段２４へ‘Ｈ’レベル電圧を出
力し、スタータ２９の停止中に制御手段２４へ‘Ｌ’レ
ベル電圧を出力する。制御手段２４は、ＣＰＵ，ＲＯ
Ｍ，ＲＡＭ，入出力インタフェース等からなるマイクロ
コンピュータと、そのコンピュータプログラムとから構
成されている。

【００１３】クランク軸１４の一端にはプーリ３０、カ
ム軸１６ａの一端にはプーリ３２ａ、カム軸１６ｂの一
端にはプーリ３２ｂがそれぞれ設けられている。三個の
プーリ３０，３２ａ，３２ｂには、一本のタイミングベ
ルト３４が掛け渡されている。プーリ３０，３２ａ，３
２ｂ及びタイミングベルト３４によって動力伝達機構３
６が構成されている。エンジン２６は四サイクルである
ので、クランク軸１４が二回転すると、動力伝達機構３
６を介してカム軸１６ａ，１６ｂが一回転する。また、
位相差可変手段１８はカム軸１６ｂにのみ設けられてい
る。したがって、カム軸１６ｂのクランク軸１４に対す
る位相は可変となっており、一方、カム軸１６ａのクラ
ンク軸１４に対する位相は固定となっている。さらに、
カム軸１６ａの他端にはクランク角検出センサ３８ａ、
カム軸１６ｂの他端にはカム角検出センサ３８ｂがそれ
ぞれ設けられている。クランク角検出センサ３８ａ及び
カム角検出センサ３８ｂは、例えばロータリエンコーダ
であり、一定の回転角ごとにパルス信号を発生する。ク
ランク角検出センサ３８ａは、カム軸１６ａの回転角及
び回転数を検出するが、カム軸１６ａとクランク軸１４
とは位相が固定されているので、クランク軸１４の回転
角及び回転数（すなわちエンジン２６の回転数ｎ）も検
出することになる。カム角検出センサ３８ｂは、カム軸
１６ｂの回転角及び回転数を検出する。

【００１４】なお、図１において、吸気８０は、エアク
リーナ８２，スロットルチャンバー８４，インテークマ
ニホールド８６を通って、エンジン２６内に導入され
る。排気８８は、エキゾーストマニホールド９０からエ
ンジン２６外へ排出される。また、制御手段２４は、ス
ロットルアクチュエータ９２を介してスロットル弁９４
を開閉し、スロットルセンサ９６を介してスロットル開
度を入力する。

【００１５】図３は図１におけるカム軸１６ａ，１６ｂ
及びその周辺を示す平面図、図４は図３におけるIV-IV
線縦断面図、図５は図３におけるV-V 線縦断面図であ
る。以下、図３乃至図５に基づき説明する。

【００１６】カム軸１６ａには吸気弁用カム４０ａ及び
排気弁用カム４２ｃ，４２ｄ、カム軸１６ｂには吸気弁
用カム４０ｂがそれぞれ設けられている。吸気弁用カム
４０ａは吸気弁１２ａ、吸気弁用カム４０ｂは吸気弁１
２ｂ、排気弁用カム４２ｃは排気弁４４ｃ、排気弁用カ
ム４２ｄは排気弁４４ｄをそれぞれ開閉する。ただし、
吸気弁用カム４０ａはロッカーアーム４６を介して吸気
弁１２ａを開閉する。ロッカーアーム４６は、ロッカー
軸４６ａに回動自在に支持されている。

【００１７】図６は、図１における位相差可変手段１８
を示す断面図である。以下、図１，図２及び図６に基づ
き説明する。

【００１８】位相差可変手段１８は、油圧発生部１８Ａ
と駆動部１８Ｂとから構成されている。油圧発生部１８
Ａは、リリーフ弁５０，油圧ポンプ５２，電磁弁５４，
制御弁５６，オリフィス５８等から構成されている。駆
動部１８Ｂは、油圧発生部１８Ａに連通するとともにプ
ーリ３２ｂに一体化（固設）されたシリンダ６８と、内
側でヘリカルスプライン６２ａを介してカム軸１６ｂに
噛合し，外側でヘリカルスプライン６２ｂを介してシリ
ンダ６８に噛合し，油圧により押圧される円筒状の中間
ギア６２と、中間ギア６２を押し戻すリターンスプリン
グ６６と、によって構成されている。ヘリカルスプライ
ン６２ａ，６２ｂは、軸線に沿って若干斜めに形成され
るとともに互いに噛み合う外歯と内歯とからなるもので
ある。油圧又はリターンスプリング６６の復元力により
中間ギア６２が軸線方向に移動することにより、プーリ
３２ｂとカム軸１６ｂとに位相差を生じる。また、油圧
発生部１８Ａの出力側の油路７０は、エンジン２６の外
壁２６Ａ内、及びカム軸１６ｂ内を通って、シリンダ６
８内に連通している。電磁弁５４は、制御手段２４によ
って通電される。

【００１９】電磁弁５４が通電されなければ、油圧ポン
プ５２により油路７２へ送り出されたオイルは、オリフ
ィス５８及び油路７４を経由して電磁弁５４で排出され
る。そのため、制御弁５６はスプリング７６によって
（図６において）左方へ移動し、油路７０の油圧は油路
７８を経て逃げる。これにより、中間ギア６２は、リタ
ーンスプリング６６により（図６において）左方へ移動
する。その結果、カム軸１６ａ，１６ｂ間の位相差θは
減少する。

【００２０】電磁弁５４が通電されると、油圧ポンプ５
２により油路７２へ送り出されたオイルは、電磁弁５４
が閉じているので、油路７４の油圧を上昇させる。その
ため、制御弁５６はスプリング７６に抗して（図６にお
いて）右方へ移動し、油路７０の油圧が上昇する。これ
により、中間ギア６２は、リターンスプリング６６に抗
して、（図６において）右方へ移動する。その結果、カ
ム軸１６ａ，１６ｂ間の位相差θは増加する。

【００２１】図７は、図１における制御手段２４の動作
を示すフローチャートである。以下、図１，図６及び図
７に基づき説明する。

【００２２】まず、クランキングスイッチ２８から出力
された信号に基づき、エンジン２６がクランキングか否
かを判断する（ステップ１０１）。クランキング中であ
れば、クランク角検出センサ３８ａで検出されたエンジ
ン２６の回転数ｎが、始動状態を示す設定値ｎ₁ よりも
小さいか否かを判断する（ステップ１０２）。回転数ｎ
が設定値ｎ₁ よりも小さければ、エンジン２６が始動中
であるので、カム軸１６ａ，１６ｂ間の目標位相差θ₁
を０°とする（ステップ１０３）。続いて、クランク角
検出センサ３８ａ及びカム角検出センサ３８ｂを介して
位相差θを検出し（ステップ１０４）、位相差θが目標
位相差θ₁ よりも小さいか否かを判断する（ステップ１
０５）。位相差θが目標位相差θ₁ よりも大きければ、
電磁弁５４への通電のデューティ比を減少させる（ステ
ップ１０６）。これにより、油路７０の油圧が減少し、
中間ギア６２が左方へ移動し、位相差θが減少する。一
方、位相差θが目標位相差θ₁ よりも小さければ電磁弁
５４への通電のデューティ比を増加させる（ステップ１
０７）。これにより、油路７０の油圧が増加し、中間ギ
ア６２が右方へ移動し、位相差θが増加する。

【００２３】エンジン２６の始動時は、エンジン２６の
回転数ｎが低いために、油圧ポンプ５２で発生する油圧
が低い。しかし、エンジン２６の始動時は、一般に位相
差θが目標位相差θ₁ （＝０）よりも大きいので、ステ
ップ１０６の処理が実行され、油圧ポンプ５２で発生す
る油圧は利用されない。したがって、油圧に抗してリタ
ーンスプリング６６が動作することにより、容易に位相
差θが減少する。

【００２４】また、ステップ１０１でクランキング中で
なければ、又はステップ１０２で回転数ｎが設定値ｎ₁
よりも大きければ、アクセルセンサ２２で検出された踏
込み量ｆ等に基づき、通常制御による目標位相差θ₁ を
算出する（ステップ１０８）。続いて、ステップ１０４
からステップ１０７までの動作をする。以上の動作は、
当然のことながら、所定の時間間隔で何回も繰り返し行
われるものである。

【００２５】なお、本発明は、いうまでもなく、上記実
施例に限定されない。例えば、一気筒当たり吸気弁及び
カム軸を三個以上とした場合も、本発明に含まれる。

【００２６】

【発明の効果】本発明に係るエンジン制御装置によれ
ば、位相差可変手段に、クランク軸の動力によってカム
軸間の位相差を増加させるように動作する油圧ポンプ
と、この油圧に抗してカム軸間の位相差を減少させるよ
うに動作するリターンスプリングとを設けたので、エン
ジン始動時のようにエンジンの回転数が低いために油圧
が低い場合でも、リターンスプリングにより位相差を減
少することができる。したがって、エンジン始動時に吸
入空気量を容易に増加できることにより、エンジンを容
易に始動できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエンジン制御装置の一実施例を示
す全体構成図である。

【図２】図１における矢示IIから見た概略側面図であ
る。

【図３】図１におけるカム軸及びその周辺を示す平面図
である。

【図４】図３におけるIV-IV 線縦断面図である。

【図５】図３におけるV-V 線縦断面図である。

【図６】図１における位相差可変手段を示す断面図であ
る。

【図７】図１における制御手段の動作を示すフローチャ
ートである。

【図８】従来のエンジン制御装置の動作の一例を示すタ
イミング図である。

【図９】従来のエンジン制御装置の動作の一例を示すタ
イミング図である。

【符号の説明】

１０ エンジン制御装置 １２ａ，１２ｂ 吸気弁 １４ クランク軸 １６ａ，１６ｂ カム軸 １８ 位相差可変手段 １８Ａ 油圧発生部 １８Ｂ 駆動部 ２０ アクセルペダル ２２ アクセルセンサ（負荷状態検出手段） ２４ 制御手段 ２６ エンジン ３２ｂ プーリ ５２ 油圧ポンプ ６２ 中間ギア ６２ａ ヘリカルスプライン ６２ｂ ヘリカルスプライン ６４ ピストン ６６ リターンスプリング ６８ シリンダ θ カム軸間の位相差 ｆ アクセルペダルの踏込み量

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一気筒当たり複数設けられた吸気弁のそ
   れぞれを，クランク軸から伝達された動力によって開閉
   する複数のカム軸に対して，これらのカム軸間の位相差
   を変化させる位相差可変手段と、エンジンの負荷状態を
   検出する負荷状態検出手段と、この負荷状態検出手段で
   検出された負荷状態に応じて前記位相差可変手段を制御
   する制御手段とを備えたエンジン制御装置において、 前記位相差可変手段が、前記クランク軸から伝達された
   動力によって前記カム軸間の位相差を増加させるように
   動作する油圧ポンプと、この油圧ポンプから発生した油
   圧に抗して前記カム軸間の位相差を減少させるように動
   作するリターンスプリングとを有することを特徴とする
   エンジン制御装置。
2. 【請求項２】 前記位相差可変手段が油圧発生部と駆動
   部とから構成され、 この油圧発生部には前記油圧ポンプが設けられ、 この駆動部には、前記クランク軸から伝達された動力に
   よって回転するプーリに固設されるとともに前記油圧発
   生部に連通するシリンダと、内側でヘリカルスプライン
   を介して前記複数のカム軸の一つに噛合し，外側でヘリ
   カルスプラインを介して前記シリンダに噛合し，前記油
   圧発生部で発生する油圧により押圧される円筒状の中間
   ギアと、この中間ギアを前記油圧に抗して押し戻すリタ
   ーンスプリングとが設けられていることを特徴とする請
   求項１記載のエンジン制御装置。