JPH08303267A - エンジン制御装置 - Google Patents

エンジン制御装置

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JPH08303267A
JPH08303267A JP7135955A JP13595595A JPH08303267A JP H08303267 A JPH08303267 A JP H08303267A JP 7135955 A JP7135955 A JP 7135955A JP 13595595 A JP13595595 A JP 13595595A JP H08303267 A JPH08303267 A JP H08303267A
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JP
Japan
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phase difference
cam
engine
phase
rotation angle
Prior art date
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Application number
JP7135955A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiteru Okumura
芳輝 奥村
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Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
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Publication date
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    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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、
簡単な構造で位相を変えられるようにする。 【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,これらの間の位相差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。カ
ム軸16aにはクランク角検出センサ38a、カム軸1
6bにはカム角検出センサ38bがそれぞれ設けられて
いる。制御手段24は、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を算出し、
位相差θが目標値に一致するように位相差可変手段18
を制御する。

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10及び図11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10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11に示すように、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】このようなエンジン制
御装置において、可変位相カムの位相を可変として目標
値に一致させるためには、ヘリカルスプラインを用い、
その移動量を油圧サーボ等の油圧回路により直接制御す
る構造が考えられる。しかし、制御対象が回転している
ため、複雑な構造となる。
【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、簡単な構造で位相を変え
ることが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、第一に、前記クランク軸及び前記複数のカム軸のう
ち前記位相差を生じるものと基準となるものとに対し
て,それぞれの回転角を検出する複数の回転角センサが
付設されていることである。第二に、当該複数の回転角
センサで検出された回転角に基づき前記位相差を算出
し,この位相差が目標値に一致するように前記位相差可
変手段を制御する機能が、前記制御手段に付設されてい
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】複数の回転角センサは、クランク軸及び複
数のカム軸のうち位相差を生じるものと基準となるもの
とに対して,それぞれの回転角を検出する。制御手段
は、これらの複数の回転角センサで検出された回転角に
基づき位相差を算出し、この位相差が目標値に一致する
ように位相差可変手段を制御する。これにより、回転部
分の機構は、主要なものがヘリカルスプライン,中間ギ
ア,リターンスプリング程度と簡単な構造となる。
【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も動作するクランク角
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62
a,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26
A内、及びカム軸16b内を通って、シリンダ68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の全体
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】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
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。
【0024】図8は、図7における位相差検出ルーチン
(ステップ104)の内容を示すフローチャートであ
る。図9は、クランク角検出センサ38a及びカム角検
出センサ38bの動作を示すタイムチャートである。以
下、図1,図8及び図9に基づき説明する。
【0025】クランク角検出センサ38a及びカム角検
出センサ38bは、同一構造であり、クランク軸14及
びカム軸16a並びにカム軸16bの一回転(一周期
T)ごとに所定のパルス信号を発生する。また、クラン
ク角検出センサ38a及びカム角検出センサ38bの検
出信号は、位相差θが0°のときに,同時に発生するよ
うに調整されている。したがって、検出信号のずれΔT
を一周期Tで割った値は、位相差θに対応している。そ
こで、ステップ201では、k×ΔT/Tにより位相差
θを得ている。ここで、‘k’は、気筒数に応じた定数
である。また、図7及び図8に示す動作は、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。
【0026】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。
【0027】
【発明の効果】本発明に係るエンジン制御装置によれ
ば、クランク軸及び複数のカム軸のうち位相差を生じる
ものと基準となるものとに対して,それぞれの回転角を
検出する複数の回転角センサを設けるとともに、これら
の回転角センサで検出された回転角に基づき位相差を算
出してフィードバック制御を行うようにしたので、位相
差可変手段の回転部分の機構を、ヘリカルスプライン,
中間ギア,リターンスプリング等からなる簡単な構造に
できる。したがって、信頼性を向上できるばかりか、小
型化及び低価格化等も達成できる。
【0028】また、複数の回転角センサのそれぞれを、
位相差が0°のときに,同時に検出信号を発生するもの
とすることにより、位相差をより容易に算出できる。
【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】図7における位相差検出ルーチン(ステップ1
04)の内容を示すフローチャートである。
【図9】図1におけるクランク角検出センサ及びカム角
検出センサの動作を示すタイムチャートである。
【図10】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11】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 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 38a クランク角検出センサ(回転角センサ) 38b カム角検出センサ(回転角センサ) θ カム軸間の位相差 f アクセルペダルの踏込み量
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F01L 1/34 F01L 1/34 Z F02D 45/00 362 F02D 45/00 362A

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、 前記クランク軸及び前記複数のカム軸のうち前記位相差
    を生じるものと基準となるものとに対して,それぞれの
    回転角を検出する複数の回転角センサが付設され、 前記制御手段には、当該複数の回転角センサで検出され
    た回転角に基づき前記位相差を算出し、この位相差が目
    標値に一致するように前記位相差可変手段を制御する機
    能が付設されたことを特徴とするエンジン制御装置。
  2. 【請求項2】 前記複数の回転角センサのそれぞれが、
    前記位相差が0°のときに,同時に検出信号を発生する
    ものであることを特徴とする請求項1記載のエンジン制
    御装置。
JP7135955A 1995-05-09 1995-05-09 エンジン制御装置 Pending JPH08303267A (ja)

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JP7135955A JPH08303267A (ja) 1995-05-09 1995-05-09 エンジン制御装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010138862A (ja) * 2008-12-12 2010-06-24 Mitsubishi Motors Corp 可変動弁装置
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