JPS61187543A - 可変バルブタイミング機関の制御方法 - Google Patents

可変バルブタイミング機関の制御方法

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JPS61187543A
JPS61187543A JP60026474A JP2647485A JPS61187543A JP S61187543 A JPS61187543 A JP S61187543A JP 60026474 A JP60026474 A JP 60026474A JP 2647485 A JP2647485 A JP 2647485A JP S61187543 A JPS61187543 A JP S61187543A
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JP
Japan
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valve
timing
exhaust valve
supercharger
closing
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JP60026474A
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Yoshiaki Shibata
芳昭 柴田
Toyoichi Umehana
豊一 梅花
Hidemi Onaka
大仲 英巳
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • 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
    • F02D13/0203Variable control of intake and exhaust valves
    • F02D13/0215Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only
    • F02D13/0219Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only by shifting the phase, i.e. the opening periods of the valves are constant
    • 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
    • F02D13/0261Controlling the valve overlap
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D23/005Controlling engines characterised by their being supercharged with the supercharger being mechanically driven by the engine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/18DOHC [Double overhead camshaft]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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〕 本発明は機械式過給機と可変バルブタイミング機構とを
備えた内燃機関の制御方法に関する。
〔従来の技術〕
機関の出力を向上させるために過給機を設けられた内燃
機関がある。このような内燃機関において、過給機が効
いている高負荷運転時を考慮すると、燃焼室内の圧力が
過大となってノッキングが発生するのを防止するため圧
縮比を小さくすることが必要であり、また過給機が効い
ていない軽負荷運転時を考慮すると、燃焼室内の圧力が
低いことから熱効率が低下して燃費が悪化するので、圧
縮比を大きくすることが必要である。しかして従来、過
給機の運転状態に応じて圧縮比を変化させるのと同等の
効果を得べく、吸気弁の開閉タイミングを変化させる内
燃機関が知られている(例えば、特開昭56−6941
1号公報、実開昭58−90338号公報、実開昭59
−49742号公fり。
〔発明が解決しようとする問題点〕
吸気弁の開閉タイミングと同様に排気弁の開閉タイミン
グを過給機の運転状態に応じて変化させることも可能で
あるが、このような場合、排気弁の閉弁終了時が遅くな
ると、燃料噴射弁から噴射された燃料が排気弁から排出
され、このために燃料が効率よく燃焼されず燃費が悪化
するという間題を生じる。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、機械式過給機を備えた可変バルブタイミング
機関の制御方法であって、過給機の駆動時に、吸気弁が
開弁じ始めてから排気弁が閉弁し終わるまでのオーバー
ラツプ期間を変化させて大きくし、かつ排気弁の閉塞後
に燃料噴射を行なうように制御することを特徴としてい
る。
〔実施例〕
以下図示実施例により本発明を説明する。
第2図は本発明の一実施例を適用した内燃機関を示す。
図において、エンジン本体10に形成されたシリンダボ
ア11内にはピストン12が摺動自在に支持され、この
ピストン12の上方には燃焼室13が形成される。燃焼
室13には吸気通路14と排気通路15が連通ずる。シ
リンダヘッド16に支持される吸気弁17および排気弁
18は、それぞれ吸気ポート19および排気ポート20
を開閉し、その開閉駆動はカム21.22により行なわ
れる。これらのカム21.22は、後述するように可変
バルブタイミング機構60によりそれぞれカム軸61.
62に対して相対回転変位させられ、吸気弁17および
排気弁18の開閉タイミングを変更させる。なお、吸気
ボートエ9の吸気弁17の近傍には燃料噴射弁23が設
けられ、また、シリンダヘッド16に取付けられたディ
ストリビュータ24には回転数検知器25が設けられる
エアクリーナ26は吸気通路14の最も上流側に設けら
れ、エアフロメータ27はその下流側に位置し、さらに
その下流側にはスロットル弁28が配設される。スロッ
トル弁28はアクセルペダル29に連動して吸気通路1
4内の流路面積を変化させる。吸気通路14のスーパー
チャージャ70の下流側にはサージタンク30が形成さ
れる。
スーパーチャージャ70の駆動軸34は、電磁クラッチ
を有するプーリ35に連結され、このプーリ35は、エ
ンジン本体10に設けられたクランクプーリ36と無端
状のベルト37により連結される。したがってスーパー
チャージャ70は、電磁クラッチが接続状態にある時、
クランクブー!J36を介して駆動される。吸気通路1
4のスーパーチャージャ70の上流側と下流側とはバイ
パス通路38により接続され、バイパス通路38の途中
にはこれを開閉するバイパス弁39が設けられる。バイ
パス弁39を開閉するアクチュエータ40は、シェル4
1内をダイヤフラム42により区画して負圧室43を形
成するとともにこの負圧室43内にばね44を設けて構
成され、ダイヤフラム42はバイパス弁39に連結され
る。負圧室43には切換弁45を介して大気圧もしくは
負圧が選択的に導かれるようになっており、大気圧はエ
アクリーナ16の開口部46から導かれ、負圧はスロッ
トル弁21の下流側の負圧ボート47から導かれる。
切換弁45はマイクロコンピュータを備えた電子制御部
50により制御されてアクチュエータ40に大気圧もし
くは負圧を導く。すなわち、スーパーチャージャ70に
よる過給を必要としない軽負荷時、切換弁45はアクチ
ュエータ40にスロットル弁21の下流側の負圧を導く
ように制御される。しかして負圧が所定値以上の大きさ
であると、ダイヤフラム42ばばね44に抗して下降し
、バイパス弁39はバイパス通路38を開放する。これ
によりスーパーチャージャ70が駆動されていてもその
吐出空気の一部はバイパス通路38を還流してスーパー
チャージャ70の入口側へ戻り、スーパーチャージャ7
0は実質的に過給を行なわない。これに対し、スーパー
チャージャ70による過給を必要とする高負荷時、切換
弁45はアクチュエータ40に大気圧を導くように制御
される。
しかして負圧室43内は大気圧となり、バイパス弁39
はばね44に付勢されてバイパス通路38を閉塞し、こ
れによりスーパーチャージャ70は過給を行なうように
なる。
電子制御部5゛0は、エアフローメータ27から吸入空
気量を示す信号、回転数検出器25からエンジン回転数
を示す信号を入力され、上述のようなスーパーチャージ
ャ70およびバイパス弁39の制御を行なう他、次のよ
うに可変バルブタイミング機vI60を制御してカム2
1.22をそれぞれカム軸61.62に対して相対回転
変位させ、吸気弁17および排気弁18の開閉タイミン
グを変更させる。
可変バルブタイミング機構60は第3図に示されるよう
に、カム軸61.62の一端に固定されるインナスリー
ブ601と、このインナスリーブ601に回転自在に嵌
合され、かつタイミングプーリ63に固定されるアウタ
スリーブ602とを有する。タイミングプーリ63は、
図示しない無端状のベルトを介してクランク軸64に連
結される。アウタスリーブ602とインナスリーブ60
1とは第4図に示されるように互に傾斜したスリット6
02Aと601Aとを持ち、このスリット内にベアリン
グ603が配置される。ベアリング603を担持する軸
604はカム軸61.62の軸線と直交する軸線を持ち
、インナスリーブ601内を左右に摺動するスライダ6
05に取付けられる。スライダ605はナツト606を
介しステップモータ607の出力軸608に連結される
。ステップモータ607の回転運動は出力軸608とナ
ツト606とのねじ嵌合によってスライダ605のカム
軸26方向の水平運動に変換される。そのため傾斜溝6
01A、602A内をベアリング603が矢印Xの様に
動き、インナスリーブ601とアウタスリーブ602と
の相対回転運動を惹起させる。したがって、インナスリ
ーブ側のカム軸61.62とアウタスリーブ側のタイミ
ングブーIJ63、換言すればクランク軸64との相対
位置が変化する。これによりカム軸21.22上のカム
山がバルブステムに取付けられたバルブリフタと係合す
るタイミング、換言すればバルブタイミングが変化する
。制御回路50はバルブタイミングのこのような変化を
制御するための信号を可変バルブタイミング機構60、
即ちステップモータ607に印加する。
電子制御部50は、機関負荷の大きさに応じて吸気弁1
7および排気弁18の開閉タイミングを変える。例えば
、機関負荷が所定値より小さい時、スーパーチャージャ
70を停止させるとともに、第6図に破線で示されるよ
うに、吸気弁17の開弁タイミングを相対的に遅くし、
かつ、排気弁18の開弁タイミングを相対的に早くする
。すなわち、ピストン上死点(TDC)付近において、
第5図(a)に示されるように、吸気弁17の開弁開始
から排気弁18の閉弁終了までのいわゆるオーバーラツ
プ期間θ1は相対的に短かい。そして、排気弁18が閉
弁した後、第6図に破線で示されるように燃料噴射弁2
3が燃料噴射を行なう。
これに対し機関負荷が所定値より大きい時、電子制御部
50はスーパーチャージャ70を駆動させるとともに、
第6図に実線で示されるように、吸気弁17の開弁タイ
ミングを相対的に早くし、かつ、排気弁18の開弁タイ
ミングを相対的に遅くし、そして排気弁1日の閉弁後、
燃料噴射を行なう。しかして、上死点付近において、第
5図(b)に示されるように、オーバーラツプ期間θ2
は相対的に長く、吸気弁17の開弁開始時期のクランク
角と排気弁18の閉弁完了時期のクランク角との絶対値
は相互に略等しい。すなわちピストン12が上死点に達
する少し前(上死点前1/2θ2クランク角)から吸気
弁エフが開弁じ、ピストンが上死点を少し越えた点(上
死点後1/2θ2クランク角)北おいて排気弁18が閉
弁する。したがって、上死点前においては排気弁18の
リフト量が比較的大きく、燃焼室13内の残留ガスはピ
ストン12の圧縮作用により排気ポート20から掃気さ
れ、上死点後においては吸気弁17のリフト量が比較的
大きく、燃焼室13内の残留ガスはピストン12の下降
に伴う吸入ボート19からの新気の導入により排気ポー
ト20から掃気される。
第1図および第7図は電子制御部500行なう制御のフ
ローチャートを示す。このフローチャートに示されるサ
ブルーチンを呼ぶメインルーチンにおいて、機関のイグ
ニッションキースイッチのONとともに、予めフラグf
は1にイニシャライズされている。ステップ101では
、吸入空気量Qを機関回転数Nで刺した値Q/Nが負荷
に対応するとして、このQ/Nが所定値Q1より大きい
か否か判別する。初めは負荷は所定値Q、より小さいの
で、ステップ102へ移る。ステップ102ではフラグ
fが0か否か判別する。上述のようにメインルーチンで
f=1が設定されているので、初めてステップ102を
実行するときは否定判定され、ステップ103へ移って
スーパーチャージャ70の電磁クラッチがOFFにされ
る。そしてステップ104を実行し、吸気弁17の開弁
タイミングを遅らせる。
ステップ104では第7図に示されるフローチャートに
従ってサブルーチンが実行され、ステップモータ607
 (第3図)が回転駆動されてカム21のカム軸61に
対する角度位置が変更される。
すなわち、まずステップ201でステップモータ607
の設定値つまり目標角度位置Iが読み込まれる。この目
標角度位置Iは吸気弁17の開弁タイミングによって定
まる。次いでステップ202ではステップモータ607
の実際の角度位置Jを読み、ステップ203で実際の角
度位置Jが目標角度位置Iに実質的に等しいか否かを判
別する。
もし等しければステップモータ607の駆動を停止すべ
く、このサブルーチンは終了するが、等しくなければス
テップ204を実行し、ステップモータ607を1パル
ス分回転させる。この場合、モータ607の回転方向は
実際の角度位置Jが目標角度位置Iより大きいか小さい
かによって異なる。しかして再びステップ202を実行
し、ステップ203においてJ=1となるまで、ステッ
プ204.202,203のループが繰返される。
吸気弁17の開弁タイミングの変更が行なわれると、次
にステップ105を実行し、排気弁18の開弁タイミン
グを進ませる。この場合も、第7図のサブルーチンによ
りステップモータ607の制御が行なわれ、排気弁18
に対応するカム22のカム軸62に対する角度位置が変
更される。そしてステップ106においてフラグfをO
にセットし、ステップ107を実行して排気弁18が閉
弁しているか否か判別する。初めはまだ排気弁18は閉
じていないのでこのルーチンは終了し、後に排気弁18
が閉じていると判定された時、ステップ108を実行し
て燃料噴射を開始する。すなわち、このルーチンを2度
目に実行する場合、ステップ101からステップ102
へ移ると、この場合r=0であるのでステップ107を
実行してこのルーチンを終了するが、やがて排気弁18
が閉じると、ステップ107からステップ108へ移っ
て燃料噴射を行なってこのルーチンを終了する。
さて、ステップ101において負荷が所定値より大きい
と判定された場合、上述と全く同様にしてステップ11
0以下が実行される。まずステップ110においてフラ
グfが1か否か判別されるが、その前までf=oであっ
たので、ここでは否定判定されてステップ111へ移る
。しかしてステップ111で電磁クラッチをONにして
スーパーチャージャ70を駆動し、ステップ112にお
いて第7図のサブルーチンにより吸気弁17の開弁タイ
ミングを進ませた後、ステップ113において同様に排
気弁18の開弁タイミングを遅らせる。そしてステップ
114でフラグfを1にした後、ステップ107で排気
弁18が閉弁しているか否かを判別し、閉弁するまでス
テップ107゜101.110.107の順に実行し、
排気弁18の閉弁後、ステップ108により燃料噴射を
行なう。
以上のように本実施例は排気弁18の開閉タイミングに
拘らず、閉弁後に燃料噴射を行なうようにしたので、燃
料が排気ポート20から排出されることが防止され、効
率よく燃焼される。
なお、吸気弁17および排気弁18の開弁タイミングを
変更する機構は上述の実施例のものには限定されない。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、可変パルプタイミング機
関において排気ポートから未燃の燃料が排出されるおそ
れがなくなり、運転性および燃費が向上するという効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の制御を示すフローチャート
・、第2図は本発明を適用した内燃機関を示す系統図、
第3図は可変バルブタイミング機構を示す断面図、第4
図は第3図の■方向より見たスリット形状の矢視図、第
5図(a)は軽負荷時のバルブタイミングを示すグラフ
、第5図(b)は高負荷時のバルブタイミングを示すグ
ラフ、第6図は吸気弁、排気弁および燃料噴射弁の作動
タイミングを示すタイミングチャート、第7図はステッ
プモータの制御を示すフローチャートである。 17・・・吸気弁、18・・・排気弁、23・・・燃料
噴射弁、70・・・スーパーチャージャ(過給機)。 碗1 図 褐4の 婚70

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.機械式過給機を備えた可変バルブタイミング機関の
    制御方法であって、過給機の駆動時に、吸気弁が開弁し
    始めてから排気弁が閉弁し終わるまでのオーバーラップ
    期間を変化させて大きくし、かつ排気弁の閉弁後に燃料
    噴射を行なうように制御することを特徴とする可変バル
    ブタイミング機関の制御方法。
JP60026474A 1985-02-15 1985-02-15 可変バルブタイミング機関の制御方法 Pending JPS61187543A (ja)

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