JPS60138218A - 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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JPS60138218A
JPS60138218A JP58251068A JP25106883A JPS60138218A JP S60138218 A JPS60138218 A JP S60138218A JP 58251068 A JP58251068 A JP 58251068A JP 25106883 A JP25106883 A JP 25106883A JP S60138218 A JPS60138218 A JP S60138218A
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timing
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tappet
valve
intake valve
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Toshiharu Masuda
益田 俊治
Koichi Takahashi
高橋 侯一
Misao Hashimoto
藤本 操
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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)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、エンノ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、吸気バルブのリフ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がら、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
4.8−7111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
ンにおいて始動のだ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
要な回転数の確保がある。
すなわち、冬期や寒冷地等においてエンノンを始動させ
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
ける抵抗が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−に肩ぜず、始動
性が損なわれでしまうといった問題かある。
(発明の目的) 本発明は、冷間始動時、とくに代温F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、エンジンのクランキング中は、実
質的な充」直情を最小限にとどめて、ピストンか受ける
圧縮抵抗を減少させ、エンジン回転数を早期に立上らせ
ることにより、始動性を改善するようにしたものである
即ち、本発明にかかるエンジンのバルブタイミング制御
装置は、少なくとも吸気バルブのクローズタイミングを
可変としたエンジンにおいて、エンジンの冷間始動時を
検出する検出手段を設けるとともに、この検出手段によ
って冷間始動時であることが検出されると、吸気バルブ
のクローズタイミングをアイドリング時のクローズタイ
ミングに対して変更する制御手段を設け、冷間始動時の
9− 制するようにしたものである。
(発明の効果) 本発明によれば、冷間始動時には有効圧縮比を低Fさぜ
ることができるので、エンジン回転数をhL期に立上ら
せることができ、冷間始動時における始動性を改善する
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、1然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i・−サイクルエンノンに関するもの
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−・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、回動部材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7日二
軸支されており、同動部材4の−1一部側には」1向ぎ
に突出した突出部4aか設けられ、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か貫通してい
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、シリンダへラド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5月〕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
れでおり、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の下部の厚肉部旧〕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51〕はタペット5の軸線」二
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の斜め上向外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」1端を受け合うバネ受は金具17が
固定されており、このバネ受は金具1°7から突出した
バルブステム12の1端接触部18は、タペット5の下
面51〕に当接し、カム7のカム山によってタペット5
が押下げられると、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′ネカで
゛カム7に追随させて押上げるとともに吸気バルブ1を
閉しる。
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」1端接
触部18とタペット下面51)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の開閉タイミングか変更され
る。
図示の例では、同動部材・1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
グを早めることかで外、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かできる。
なお、タペット5の下面51〕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(幾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ノンの
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/\l開度)を基本人力として、第2図に
示す如き70−チャ−1・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かオンされ、エン
ノンのクランキング運転か開始されると、可変データの
初期化が行なわれ(ステップSl)、次いでステップS
2でデータか読み込まれる。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なう。この関数は、冷却水温
に応した吸気バルブ1の吸気ボ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、冷却水温か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I(iタイミングを設定し、20℃以
下のとぎには、冷却水温が低い程ICタイミングを遅れ
側に遅らせ、−2fi ’C以下では、BDC後90゜
まで遅らぜる設定としている。このICタイミングの演
算は、上記の関数をマツプとしてROMに7− 記憶させておいて行なってもよく、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、」1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
の駆動に伴なう電力消費を防止して、バッチ1N−〇を
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
転しているが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
なう。
アクチュエータ14は、冷却水温が20’C以下の冷開
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8− ルブ開閉特性TCに変更する方向、よ))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、$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np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11Eがエンジンの
完爆時を示すエンジン回転数40゜r、11.111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、n p < 40Or、p、mで完爆に
達しでいないと趣には、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が
否かが判定され、目標値に達していないとぎには、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、アクチュエータト1がその状態のまま保持され、
ステップS7でエンジンが完爆したか否かが繰返し判定
される。
なお、第5図に点線Sで示すように、エンノン回転数が
完爆回転数−’1. (’) Or、 p、 mに十分
近い値まで−1−、Wしたときに、ICタイミングを徐
々に早めで、クランキング時の充填量を徐々に増大する
ようにしてもよい。この場合には、エンジンの回転があ
る程度規制されるが、回転数かある程度」−■しておれ
ば、それだけピストンの慣性も増大しており、充填量の
増大が適当であれば、却ってエンノンの始動性を向−1
−できる。
また、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か損なわれ
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、−1−記の制御の結果、早期にエンジン回転ブS
9に移行し、T/〜7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。
エンノンか完爆した時点で゛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′FIDが設定され、ステップS11を介
して、ステップS32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
向に行なわれ、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。
アイドリング運転以降は、ステップS9からステップS
]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Tl−J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
御を行なうことがでとる。
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、I
Cタイミングをプリセットするようにしてもよい。
即も、キーオフ時ステップSSIにおいて適当なタイマ
をセラl、ステップSS2でその時点の外気温を)開度
センサがら読み込み、次いでステップSS3でその外気
温に応じたI (i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禄の要領
によって行なうことかできる。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1票イ直1こ達し
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でおく。
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して遅れ側に設定されている
か呟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
改善でトる。
さらに、」1記実施例では、吸気バルブ1のリフト量そ
のものは変えずに、バルブタイミングだけを変更するよ
うにしたが、バルブリフト量を可変として、冷間始動時
には、第7図に示すように、バルブリフト量を小さく設
定するようにしてもよい。
即ち、第7図に実線で示すアイドリング時の吸気バルブ
1の開閉特性TIDに対し、冷間始動時には、点線T’
Cで示す如く、吸気バルブ1の97ト量そのものを減少
させる。この場合には、吸気バルブ1のオープンタイミ
ングは遅らされ、クローズタイミングが早められること
となるが、すフト量そのものが減少しているため、充填
量1百本はエンジン回転数の早期の−1−別を確保する
に足りるように制限されることとなる。
この場合、アイドリングのバルブタイミングは、第7図
に開閉特性Tlr)で示すように、吸排気オーバーラツ
プがほぼ零となるように設定して、エア量の制御を可及
的に正確化し、高回転・高負荷運転時には、開閉特性′
r゛で示すように、吸気バルブ1のリフト量をアイドリ
ング時のリフト量より高めるとともに、オープンタイミ
ングをT D C側に早め、クローズ゛タイミングをI
c側に遅らせて、開閉期間を拡大して充填量を十分に確
保し、必要な高出力を保証するようにする二とか好まし
い。
」1記のような吸気バルブ1のリフト量やバルブタイミ
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なうことが
できるか、その他、立体カム等従米公知の手法を用いる
こともできる。
【図面の簡単な説明】
15− 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
か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、第7図は吸気バルブの開閉特性
の他の例を示すグラフである。 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、1・1・・・アクチュエータ
、20・・・電子制御装置。 特許出願人 東洋工業株式会社 代 理 人 弁理士 前出 葆17IIX2名16一 第3図 第5図 第4図 クランク古 第7図 BDCTOCBDC

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも吸気バルブのクローズタイミングを可
    変としたエンノンにおいて、 エンジンの冷間始動時を検出する検出手段を設けるとと
    もに、冷開始動時には冷間始動時の充填量を制限するよ
    うに、吸気バルブのクローズタイミングを変更する制御
    手段を設けた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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