KR100259980B1 - 엔진의 점화제어장치 - Google Patents

Abstract

고속용 캠과 저속용 캠과를 전환할 때에, 실질적으로 캠 전환과 동시에 점화시키기의 전환을 실행시킨다.

캠 전환명령으로부터 흡입공기량(Q)이 변화할 때까지의 시간 TDR1, TDR2 를 캠 전환의 작동지연시간 TD1, TD2 로서, 작동 기름온도마다에 학습시킨다.(S8, S9, S14, S15). 그리고, 캠 전환명령이 출력된 후 상기 작동지연시간 TD1, TD2 가 경과될 때 까지 점화시기의 전환을 지연시켜 (S6 →S13, S12 → S7), 상기 작동지연시간 TD1, TD2 가 경과한 시점에서 점화시기의 전환을 실행시킨다 (S6 → S7, S12 →S13).

Description

엔진의 점화제어장치

제1도는 본 발명의 구성을 나타낸 블록도이고,

제2도는 본 발명의 실시예를 나타낸 시스템 블록도이고,

제3도는 실시예의 가변밸브기구를 나타낸 도면이고,

제4도는 실시예의 가변밸브기구를 나타낸 도면(제3도의 IV-IV 단면도)이고,

제5도는 실시예의 가변밸브기구를 나타낸 도면(제4도의 V-V 단면도)이고,

제6도는 실시예의 가변밸브기구를 나타낸 도면(제4도의 VI-VI 단면도)이고,

제7도는 실시예의 밸브 열림특성(開特性) 전환제어 및 점화시기 전환 제어를 나타낸 흐름도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 로커암(rocker arm) 2 : 자유 태핏(tappet)

3 : 메인 로커 샤프트(main rocker shaft)

7 : 레버(lever) 부재 9 : 복귀 스프링

10 : 스프링 보류기 21 : 저속용 캠

22 : 고속용 캠 31 : 작동 플랜져

34 : 유압실 101 : 가변밸브기구

102 : 제어 장치 103 : 전환 밸브

104 : 회전속도센서 105 : 풍량계

106 : 기름온도(油溫) 센서

[발명의 목적]

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 엔진의 점화제어장치에 관한 것으로, 상세하게는, 밸브의 열림특성이 운전조건에 응하여 전환되는 엔진에 있어서, 상기 밸브 열림특성의 전환에 대응하여 점화시기를 전환하는 기술에 관한 것이다.

종래부터, 저중속 운전시의 높은 토크(torque)특성과 고속운전시의 출력향상과를 양립시킬 목적으로, 흡기밸브 또는 배기밸브의 리프트 특성(열림특성)을, 예컨대 고속용 캠과 저속용 캠과를 운전조건에 응해서 가려쓰므로서 다르게 하고, 이것에 의하여, 흡배기의 타이밍(timing) 혹은 흡배기량을 제어하는 것이 알려져 있다 (일본국 특개소 63-167016 호 공보, 일본국 특개소 63-67805 호 공보, 일본국 특개평 5-171909 호 공보등 참조).

상기와 같이 밸브 열림특성을 전환하는 시스템을 구비한 엔진에서는, 각 밸브 열림 특성마다에 적정한 점화시기가 다르기 때문에, 미리 각 밸브의 열림특성마다에 개별적으로 점화시기 맵을 설정하고, 밸브의 열림특성(캠)의 전환에 응해서 상기 점화시기의 맵을 전환하여 사용하는 것이 행하여지고 있었다.

그러나, 상기 일본국 특개소 63-167016 호 공보, 일본국 특개소 63-57805 호 공보, 일본국 특개평 5-171909 호 공보등에 개시되는 것과 같은 작동유압의 제어에 의하여 밸브의 열림특성의 전환을 실시하는 시스템에서는, 운전조건에 의거하여 전환명령이 출력되고 난 후(유압제어밸브의 개폐를 제어하고 난 후), 실제로 밸브의 열림특성이 전환할 때까지에, 유압변화를 위한 작동지연시간이 발생한다.

이 때문에, 전환명령과 동시에 점화시기를 전환하면, 점화시기의 전환이 실제로 밸브의 열림특성이 전환되기 전에 실시하게 되어, 전환 쇼크 발생등 운전성에 나쁜 영향을 미치는 것으로 되어 버린다.

여기서, 상기 작동 지연시간을 고정 정수로서 미리 설정하여 두고, 상기 전환명령에서 상기 일정한 작동 지연시간에 경과한 시점에서 점화시기의 전환을 실행시키는 구성으로 하여도, 상기 작동 지연시간은 전환기구에서의 작동유의 온도나 엔진개개의 분포(dispersion)등에 영향받아 변동하기 때문에, 안정적으로 최적시기(실제로 밸브 열림특성이 전환되는 시점)에서 점화시기를 전환시키는 것은 곤란하였다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 창안된 것으로서, 운전조건에 응하여 밸브의 열림특성이 전환 제어되는 엔진에 있어서, 각 밸브의 열림특성에 대응하는 점화시기의 전환이 높은 정밀도로 실제의 밸브 열림특성의 전환과 동기(同期)하여 행하여질 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

이 때문에, 청구항 1의 발명에 관련된 엔진의 점화제어장치는, 제 1 도에 표시된 바와 같이 구성된다.

제 1 도에 있어서, 밸브 열림특성 전환수단은, 엔진의 밸브 열림특성을 미리 설정된 복수의 종류로 전환하는 수단이며, 전환명령 출력수단은, 운전조건에 응해서 상기 밸브의 열림특성 전환수단에 대하여 밸브 열림특성의 전환명령을 출력한다.

한편, 밸브 열림특성 전환 타이밍 검출수단은, 상기 전환명령 출력수단에 의하여 밸브열림특성의 전환명령이 출력되고 난 후 실제로 밸브 열림특성이 전환되는 타이밍을 검출한다.

그리고, 점화시기 전환수단은, 밸브열림특성 전환 타이밍 검출수단으로 검출된 상기 타이밍에 의거하여, 미리 각 밸브의 열림특성 마다에 설정된 점화시기를 전환 설정한다.

청구항 2의 발명에 관련되는 엔진의 점화 제어장치에서는, 상기 밸브 열림특성 전환 타이밍 검출수단이, 상기 전환명령 후에 엔진 흡입 공기량의 변화가 발생했을 때를, 실제로 밸브의 열림특성이 전환된 타이밍으로서 검출하는 구성으로 하였다.

청구항 3의 발명에 관련되는 엔진의 점화 제어장치에서는, 도 1에 점선으로 표시한 청구항 3의 발명에 관련되는 엔진의 점화 제어장치에서는, 도 1에 점선으로 표시한 것과 같이, 상기 밸브 열림특성 전환 타이밍 검출수단으로 검출한 타이밍을 상기 전환명령이 출력되고 난 후의 시간으로서 학습하는 전환시간 학습수단을 설치하고, 상기 점화시기 전환수단이 상기 전환명령으로부터 상기 전환시간 학습수단으로 학습된 시간이 경과한 시점에서 점화시기의 전환설정을 행하는 구성으로 하였다.

청구항 4 의 발명에 관련된 엔진의 점화 제어장치에서는, 상기 밸브 열림특성 전환 수단이, 작동유압에 의하여 밸브 열림특성의 전환을 행하는 구성으로 있고, 상기 전환시간 학습수단이, 상기 작동유의 온도에 대응시켜서 상기 전환명령이 출력되고 난 후 실제로 밸브의 열림특성이 전환될 때까지의 시간을 학습하는 구성으로 되어 있다.

청구항 1 의 발명에 관련된 엔진의 점화제어장치에서는, 운전조건에 응하여 밸브 열림특성이 전환제어될 때에, 전환명령이 출력되고 난 후 실제로 밸브 열림특성이 전환되는 타이밍이 검출된다. 그리고, 이러한 검출결과에 의거하여, 밸브 열림특성에 대응하는 점화시기의 전환을 행하게 하는 구성으로 되어 있고, 이것에 의하여, 전환명령에서 실제로 밸브의 열림특성이 전환할 때까지의 시간이 변동하여도, 점화시기의 전환을 실제로 밸브 열림특성의 전환과 동시에 행하게 하는 것이 가능하게 된다.

또한, 청구항 2 의 발명에 관련되는 장치에서는, 전환명령 후에 엔진 흡입 공기량의 변화가 발생하였을 때를, 실제로 밸브 열림특성이 전환된 타이밍으로서 검출한다. 즉, 일반적으로 밸브 열림특성의 전환이 행하여지면, 충진 효율이 변화하고, 이것에 의하여, 엔진 흡입 공기량의 변화가 생기므로, 전환명령 출력 후에 흡입 공기량의 변화가 발생하였을 때에, 이러한 흡입 공기량의 변화가 밸브 열림특성의 전환에 의한 충진 효율의 변화에 의하여 발생한 것으로 간주하는 것이다.

또, 청구항 3 의 발명에 관련되는 장치에서는, 실제의 밸브 열림특성의 전환 타이밍을, 전환명령이 출력되고 난 후의 시간으로서 학습시키고, 점화시기의 전환은, 전환명령이 출력되고 난 후에 상기 학습된 시간이 경과한 시점에서 행하게 한다.

즉, 전환명령에서 실제로 전환이 실시될 때까지의 작동지연시간을 학습시키고, 전환명령 출력으로부터의 시간계측에 의거하여 실제의 전환 타이밍을 검출하고 인식하여, 점화시기의 전환을 실행시킨다.

또, 청구항 4 의 발명에 관련되는 장치에서는, 작동유압에 의하여 밸브 열림특성의 전환이 행하여지는 구성에 있어서, 상기 작동지연시간의 학습을 상기 작동유의 온도에 대응시켜서 실시시키고, 작동유의 온도의 변동에 의한 상기 작동지연시간의 변화에 대응하여, 점화시기의 전환이 행하여지도록 하였다.

아래에 본 발명의 실시예를 설명한다.

[발명의 실시예]

도 2는 본 실시예의 시스템 구성의 개략을 표시하는 블록도이다.

상기 도 2에 있어서는, 도시되지 않은 엔진에는, 밸브의 열림특성(리프트특성)을 미리 설정된 복수 종류에 선택적으로 전환되는 가변밸브기구(101)(밸브 열림특성 전환수단)가 설치되어 있다.

상기 가변밸브기구(101)는, 작동유압에 의하여 밸브 열림특성을 전환하는 유압식의 가변기구이며, 상기 작동유압의 공급은 전환명령 출력수단으로서의 제어 장치(102)에 의하여 구동 제어되는 전환밸브(103)(유압제어밸브)에 의하여 조정되는 구성으로 되어 있다.

마이크로 컴퓨터를 내장한 상기 제어 장치(102)는, 엔진회전속도 Ne 를 검출하는 회전속도센서(104), 엔진의 흡입공기유량(Qa)을 검출하는 풍량계(105), 상기 가변밸브기구(101)에서의 작동유의 온도를 검출하는 기름온도센서(106) 등으로부터의 검출신호를 입력하고, 이들 검출신호에 의거하여 밸브 열림특성을 결정하고, 그 결정에 대응하는 밸브 열림특성으로의 전환을 실시시키도록, 상기 전환밸브(103)에 전환명령(개폐제어신호)을 출력한다.

또, 밸브 열림특성에 의한 충진효율의 변화에 의하여 적정한 점화시기가 변화하므로, 제어 장치(102)는, 미리 각 밸브 열림특성마다에 점화시기 맵을 구비하고 있으며, 상기 밸브 열림특성의 전환에 응하여 점화시기 맵을 전환설정하고 (점화시기 전환수단), 선택된 점화시기 맵에 의거하여 결정하여 점화장치(107)에 점화신호를 출력한다.

또한, 상기 점화시기 맵으로서는, 엔진부하와 엔진회전속도(Ne)에 의하여 구분되는 운전영역마다에 점화 진각치(進各値)를 기억한 맵을 사용한다.

또, 상기 점화장치(107)는, 점화플러그, 점화코일, 파워 트랜지스터등에 의하여 구성된다.

여기서, 도 3 - 도 6에 상기 가변밸브기구(101)의 구체적인 일례를 표시한다.

이것에 관하여 설명하면, 각 기통에는 2 개의 흡기밸브(V)에 대응한 단일의 로커암(1)이 설치되어 있다. 상기 로커암(1)의 기단은, 각 기통에 공통인 속이 빈 주요 로커 샤프트(3)를 개재시켜 실린더 헤드에 요동(搖動) 가능하게 지지되며, 로커암(1)의 두개의 다리의 각 선단은, 흡기밸브(V)의 스템 정상부에 맞닿는다.

로커암(1)은 평면으로 볼 때에, 거의 두개의 다리로 형성되며, 로커암(1)에는 거의 그 중앙상방에 단일의 자유 태핏(2)이 설치되어 있다. 그리고, 도 4에 있어서, 자유 태핏(2)의 양측에는 저속용 캠(21,21)이 맞닿는 롤러(11,11)가 설치되어 있다.

자유 태핏(2)의 한쪽 끝은, 서브 로커 샤프트(16)를 개재시켜 로커암(1)에 요동 가능(상대 회전가능)하게 지지되어 있다. 자유 태핏(2)은 흡기밸브(V)에 맞닿는 부위를 갖지 않으며, 그 다른 쪽 끝에는 고속용 캠(22)에 미끄러져 접하는 태핏부(2A)가 원호모양(圓弧狀)으로 돌출되서 형성되어 있다.

또, 자유 태핏(2)의 아래쪽에는 스프링 보류기(29)가 자유로히 왕복 이동할 수 있게 끼워 맞춰지는 요부(凹部)(27)가 형성되어 있고, 상기 스프링 보류기(29)는, 그 한쪽 끝이 상기 요부(27)의 저면에 지지되는 코일 스프링(26)의 탄력에 의하여, 로커 샤프트(3)에 맞닿도록 되어 있다.

또, 전술한 자유 태핏(2)에는, 태핏부(2A)의 아래쪽에, 후술하는 레버부재(7)가 걸어 맞춰지는 단부(2B)와, 이에 연결되는 경사부(2C)로 형성되어 있다. 또, 로커암(1)의 아래쪽에는, 로커 샤프트(3)의 측면으로 핀(6)에 의해 요동 가능하게 받쳐진 레버부재(7)가 설치되어 있다.

상기 레버부재(7)의 위쪽 옆에는, 돌출부(7A)가 일체로 형성되어, 로커암(1)에 형성된 요부(8)에 수용된 복귀 스프링(9) 및 스프링 보류기(10)에 의해, 전술한 자유 태핏(2)과의 걸어 맞춤이 해제되는 방향으로 탄력 지지되어 있다.

한편, 레버부재(7)의 하단부에는 로커암(1)에 설치된 유압실(34)에 대한 작동유압의 공급에 의하여 구동되는 작동 플랜저(31)가 맞닿아 있다.

상기 유압실(34)에 작동 유압을 유도하는 유통로는, 로커암(1) 및 메인(main) 로커 샤프트(3)의 내부를 통하여 설치된다. 즉, 로커암(1)에는, 유압실(34)의 한쪽끝이 열려있고, 그 유압실의 다른 쪽 끝은 메인 로커 샤프트(3)에 대한 축수면(軸受面)에 관통하는 통공(41)에 연통되어 있다. 또 메인 로커 샤프트(3)의 내부에는 오일 갤러리(송유관)(42)가 축방향으로 형성되고, 상기 오일 갤러리(42)는 통공(43)을 개재해서 로커암(1)의 통공(41)과 연통되게 한다.

상기 오일 갤러리(42)에는, 상기 제어 장치(102)에 의해 그 작동이 제어되는 전환 밸브(103)를 개재하여, 엔진에 의해 구동되는 오일펌프(도시생략)의 토출유압이 선택적으로 유도된다.

저속용 캠(21,21)과 이들 사이의 고속용 캠(22)과는, 각각 공통의 캠 샤프트(20)에 일체로 형성되며, 엔진의 저회전시와 고회전시에 있어서 요구되는 밸브 리프트 특성(열림특성)을 만족시키도록 각각 다른 형상으로 형성되어 있다. 결국, 고속용 캠(22)은, 저속용 캠(21)에 비하여 밸브의 리프트량 또는 밸브의 열림기간에 적어도 한쪽이 커지도록 캠 프로필(캠의 윤곽)을 가지고 있다. 또한, 본 실시예에서는, 밸브 리프트량과 열리는 기간과를 크게하도록 되어 있고, 상기 고속용 캠(22)과 저속용 캠(21)과를 잘 선택적으로 사용하므서 밸브의 열림특성을 2 종류로 전환할 수 있게 되어 있다.

상기 구성의 가변밸브기구(101)에 의하면, 유압실(34)에 작동유압이 공급되지 않은 상태(전환밸브(103)에 의한 유압 릴리프 상태)에서는, 로커암(1)은 저속용 캠(21)의 캠 프로필(캠의 윤곽)에 따라서 요동되어, 각 흡기밸브(V)의 개폐구동을 행한다. 이때, 자유 태핏(2)은 고속 캠(22)에 의하여 요동되기는 하지만, 스프링(9)의 누르는 힘에 의하여, 레버부재(7)는 제 5 도의 실선으로 표시하는 위치에 있다. 따라서, 자유 태핏(2)으로부터 압력이 있어도, 스프링(26)은 휠뿐으로, 로커암(1)의 움직임이 영향받는 일은 없다.

이것에 대하여, 유압실(34)에 작동유압이 공급되면, 작동 플랜저(31)가 레버부재(7)를 복귀한 스프링(9)에 항거하여 요동시키며, 제 5 도에서 파선(破線: 같은 간격으로 떼어놓은 선)으로 표시하는 위치에 가져온다. 이 상태에서는, 레버부재(7)의 단 부가, 자유 태핏(2)의 단 부(2B)에 걸려 맞춰져서, 로커암(1) 및 태핏(2)이 연결되어 일체로 되고, 메인 로커 샤프트(3)를 중심으로 하여 요동하게 된다.

여기서, 고속용 캠(22)은 저속용 캠(21)에 비교하여, 밸브 열림각도 및 밸브 리프트량이 함께 커지도록 형성되어 있으므로, 자유 태핏(2)이 로커암(1)과 일체화되어서 요동할 때에는, 로커암(1)의 롤러(11)가 저속용 캠(21)으로부터 떠오르고, 각 흡기밸브(V)는 고속용 캠(22)의 프로필에 따라서 개폐 구동되어 열림각도 및 리프트량이 함께 커진다.

한편, 고속용 캠(22)으로부터 저속용 캠(21)으로의 전환은, 전환밸브(103)의 제어에 의하여 유압실(34)로 유도되는 유압을 저하시키고, 복귀 스프링(9)의 탄성 복원력에 의하여 레버부재(7) 및 작동 플랜저(31)가 원위치(제 5 도의 실선위치)로 이동되어, 로커암(1)의 구속이 해제되므로서 행하여진다.

이와 같이, 전환 밸브(103)에 의한 유압실(34)에 대한 작동유압의 선택적인 공급에 의하여, 저속용 캠(21)의 프로필에 따른 저속영역(域)에 적합한 밸브 열림특성과, 고속용 캠(22)의 프로필에 따른 저속용 캠(21)보다도 열림각도 및 리프트량이 큰 고속영역에 적합한 밸브 열림특성과의 두 가지 중 아무거나 전환 선택할 수 있도록 되어 있다.

본 실시례에 있어서, 밸브 열림특성 전환수단은, 상기 로커암(1), 자유 태핏(2), 레버부재(7), 플랜저(31), 유압실(34), 전환밸브(103)등에 의하여 구성된다.

또한, 본 실시례에서는, 고속용 캠(22)과 저속용 캠(21)과의 전환을, 전술한 바와 같이, 레버부재(7)의 요동에 의하여 상기 로커암(1)과 태핏(2)과를 연결시키느냐 아니냐에 따라서 행하게 하는 구성으로 하였으나, 캠의 전환 기구는 상기에 한정되는 것은 아니다.

예컨대, 일본국 특개소 63-167016 호 공보, 일본국 특개소 63-53805 호 공보등에 개시된 바와 같이, 고속용 로커암과 저속용 로커암과를, 로커 사프트와 평행인 방향에서의 끼워맞추는 구멍과 플런저와의 걸어맞춤, 해제에 의하여 선택적으로 연결시킴으로써, 고속용 캠과 저속용 캠과의 전환을 행하게 하는 구성이라도 좋다.

또, 복수의 캠을 사용하는 구성이 아니고, 작동각은 일정(一定)한채로 캠 위상을 제어할 수 있는 캠 스프로킷을 캠 샤프트에 설치하고, 흡기밸브 개폐시기를 속도영역마다의 적정시기에 전환할 수 있게 한 가변밸브 타이밍 제어장치(「신형차 해설서(FGY32-1)」제 B-44 페이지 - B-45 페이지, 편집발행 닛산 자동차 주식회사, 1991년 8월 발행등 참조)라도 좋고, 가변밸브기구(101)의 구성을 한정하는 것은 아니다.

여기서, 상기 제어 장치(102)에 의하여 전환밸브(103)를 개재시켜 행하여지는 밸브 열림특성의(고속용 캠과 저속용 캠과의) 전환제어와, 그 전환제어에 수반하는 점화시기의 설정제어와를, 제 7 도의 흐름도에 따라서 설명한다.

또한, 본 실시례에 있어서, 전환명령 출력수단, 밸브 열림특성 전환 타이밍 검출수단, 점화시기 전환수단, 전환시간 학습수단으로서의 기능은, 상기 제 7 도의 흐름도에 표시한 바와 같이, 제어 장치(102)가 소프트웨어적으로 구비되어 있다.

제 7 도의 흐름도에 있어서, 우선, 단계 1 (도면중에서는 S1이라 되어 있다. 이하 같음)에서는, 미리 엔진회전속도(Ne) 마다에 기준 흡입공기량(Qs) (기준 공기량)을 기억한 맵을 참조하여, 회전속도센서(104)로 검출된 현재의 엔진회전속도(Ne)에 대응하는 기준 흡입 공기량(Qs)를 구한다.

상기 기준 흡입 공기량(Qs)는, 각 회전속도(Ne) 마다에, 저속용 캠(21)과 고속용 캠(22)과의 어느 것을 사용하여도, 엔진 흡입 공기량(토크)이 거의 같아질 때의 엔진 흡입 공기량의 절대치를 미리 구하여 두고, 이것을 기준 흡입 공기량(Qs)으로 한 것이다. 여기서, 같은 회전속도(Ne)에 있어서 상기 기준 흡입 공기량(Qs)을 경계로 하여, 보다 고부하쪽인 공기량이 많은 쪽에서는 고속용 캠(22)을 사용하는 편이 높은 토크를 얻을 수 있으며, 보다 저부하쪽인 공기량이 적은 쪽에서는 저속용 캠(21)을 사용하는 편이 높은 토크를 얻을 수 있다.

즉, 고속용 캠(22)과 저속용 캠(21)과의 전환은, 캠 전환 전후에서 거의 같은 토크를 얻을 수 있는 조건하에서 행하여지는 것이 요구된다. 한편, 엔진출력토크는, 엔진 흡입 공기량 (실린더 흡입 공기량)에 상관되며, 각 캠에서 엔진 흡입 공기량이 같아지는 조건하에서의 흡입 공기량의 절대치는, 엔진회전속도(Ne)에 의하여 달라진다.

그래서, 엔진회전속도(Ne)에 의하여 전환 타이밍이 되는 엔진 흡입 공기량(기준 흡입 공기량(Qs))을 설정시키고, 이 기준 흡입 공기량(Qs)에 대하여 실제의 공기량(Q)이 많으냐 적으냐에 따라, 어느 캠에서 보다도 높은 출력토크를 얻을 수 있는 운전영역인가를 판별시키도록 한 것이다.

그리고, 캠의 전환은, 상기 기준 흡입 공기량(Qa)을 실제의 흡입 공기량(Q)이 가로지를 때에 행하여 지며, 실제의 흡입 공기량(Q)이 기준 흡입 공기량(Qs)으로 될 때에는, 어느 캠을 사용하여도 동등한 공기량(엔진토크)을 얻을 수 있는 조건이므로, 캠 전환에 수반되는 공기량의 변화를 억제하여, 토크 단차의 발생을 회피할 수 있는 것이다.

또한, 당연히, 각 회전속도(Ne) 마다의 기준 흡입 공기량(Qs)이 얻어질 때의 스로틀(throttle) 밸브 열림정도는 달라지게 된다.

다음 단계 2 에서는, 풍량계(105)로 검출되는 흡입공기유량(Qa)과 엔진 회전속도(Ne)로부터 구해지는 엔진 흡입 공기량(Q) (실린더 흡입 공기량)를 읽어들인다.

그리고, 단계 3 에서는, 상기 기준 흡입 공기량(Qs)과 상기 단계 2 에서 읽어들인 실제의 엔진 흡입 공기량(Q)과 비교한다.

실제의 엔진 흡입 공기량(Q)이, 상기 기준 흡입 공기량(Qs) 보다도 큰 운전영역인 경우에는, 본 실시례에 있어서 고속용 캠(22)을 사용하는 편이 보다 높은 토크를 얻을 수 있으므로, 단계 3 에서 실제의 엔진 흡입 공기량(Q)이 상기 기준 흡입 공기량(Qs)을 넘고 있다고 판별되었을 때에는, 단계 4로 진행하고, 고속용 캠(22)으로의 전환명령을 출력한다.

상기 전환명령은, 구체적으로는, 상기 전환밸브(103)에 대한 전환(개폐)신호로서 출력되며, 고속용 캠(22)으로의 전환은 상술한 바와 같이 작동유압의 공급이 유압실(34)에 대하여 행하여지는 쪽으로 전환밸브(103)를 전환함으로써 실시된다.

한편, 단계 3 에서, 실제의 엔진흡입공기량(Q)이, 상기 기준 흡입 공기량(Qs) 이하라고 판별되었을 때에는, 이러한 운전영역에서는, 본 실시례에 있어서 저속용 캠(21)를 사용하는 편이 보다 높은 토크를 얻을 수 있으므로, 단계 10 으로 진행하고, 저속용 캠(21)으로의 전환명령을 출력한다.

이러한 저속용 캠(21)으로의 전환명령은, 상기 유압실(34)의 유압을 저하시키는 방향으로의 전환밸브(103)의 전환제어신호이며, 이것에 의하여, 로커암(1)과 자유 태핏(2)과의 걸어 맞춤이 해제되어, 저속용 캠(21)으로 전환된다.

상기와 같이, 엔진의 회전속도(Ne)에 응하여 설정된 기준 흡입 공기량(Qs)과 실제 흡입공기량(Q)과의 비교에 의거하여, 고속용 캠(22)과 저속용 캠(21)과의 전환(밸브 열림특성의 전환)을 판별시키는 구성으로 하면 고속용 캠(22)과 저속용 캠(21)과의 사이의 전환시에 엔진 흡입공기량(Q)이 크게 변화하고, 따라서, 큰 토크단차이가 발생되는 것을 회피할 수 있다.

단, 상기의 엔진 흡입공기량(Q)의 레벨판정에 의거한 전환명령에 대신하여, 엔진회전속도 (Ne)에 의하여 전환명령을 행하게 하여도 좋으며, 전환지정을 출력하는 타이밍을 결정하기 위한 운전조건을, 상기 엔진 흡입공기량(Q)에 한정하는 것은 아니다.

그러나, 상기의 고속용 캠(22)과 저속용 캠(21)과의 사이에서의 전환을 행하도록 전환밸브(103)를 전환 제어하여도, 저속용 캠(21)으로부터 고속용 캠(22)으로, 또는, 고속용 캠 (22)으로부터 저속용 캠(21)으로 전환하는데는, 작동유압변화의 지연에 의하여 소정의 작동지연시간을 요한다.

여기서, 상기 작동지연시간은, 엔진개개가 분산되고, 또, 작동유의 온도(점성)에 의해서도 변화하므로, 본 실시례에서는, 작동유의 온도마다에 상기 작동지연시간을 학습하는 구성으로 되어 있고, 단계 4 에서 고속용 캠(22)으로의 전환명령을 출력한 후에는, 단계 5 에서 상기 학습결과를 참조하고, 현재의 작동유 온도에서의 고속용 캠(22)으로의 전환동작에서의 작동지연시간 TDI의 데이타를 판독한다.

그리고, 단계 6 에서는, 저속용 캠(21)으로부터 고속용 캠(22)으로의 전환명령이 출력되고 난 후의 경과시간이, 상기 단계 5 에서 판독한 작동지연시간 TD1로 되어 있느냐 아니냐를 판별한다.

여기서, 전환명령이 행하여 지고 난 후의 경과시간이 작동지연시간 TD1로 되어 있지 않을 경우에는, 고속용 캠(22)으로의 전환명령은 출력되긴하였으나, 실제로는 아직 저속용 캠(21)에 의하여 흡기밸브(V)가 개폐 구동되고 있는 것으로 판단하고, 단계 13 으로 진행하고, 저속용 캠(21)을 사용하는 상태에 적합하게 미리 설정되어 있는 점화시기 맵 (저속용 점화시기 맵)을 참조하여 점화시기를 결정하고, 점화제어를 실시한다.

상기 점화제어는, 엔진부하 및 회전속도에 대응하여 점화 진행각의 값을 기억한 점화시기 맵의 해당 운전영역의 데이타를 판독하고, 그 판독한 점화시기에서 점화가 실시되고, 동시에, 필요한 점화 에너지가 확보되도록, 파워 트랜지스터에 점화신호를 출력하여 행하여진다.

한편, 전환명령으로부터 상기 작동지연시간 TD1이 경과되어 있을 경우에는, 실제로 고속용 캠(22)으로 전환되어 있는 것으로 판단하며, 단계 7 로 진행하고, 고속용 캠(22)을 사용하는 상태에 적합하게 미리 설정되어 있는 점화시키 맵(고속용 점화 시기 맵)을 참조하여 점화시기를 결정하고, 점화제어를 행하게 한다.

같은 방법으로, 고속용 캠(22)으로부터 저속용 캠(21)으로 전환명령이 출력되었을 때에도, 저속용 캠(21)으로의 전환에서의 작동지연시간 TD2 의 학습결과를 참조하여, 전환명령으로부터 상기 작동지연시간 TD2 가 경과할 때까지는, 저속용 점화시기로의 전환을 행하지 않고, 상기 시간 TD2 가 경과한 시점에서 저속용 캠(21)으로의 전환이 실제로 행하여진 것으로 추정하여, 저속용 점화시기로의 전환을 행하게 한다.

즉,저속용 캠(21)과 고속용 캠(22)과의 사이에서 전환명령이 출력되어도, 작동유 온도에 대응하여 학습되고 있는 작동지연시간 TD1, TD2 가 경과할 때까지는 전환전의 캠이 사용되고 있으며, 작동지연시간 TD1, TD2 가 경과하고서야 비로서 실제의 캠 전환이 행하여지므로, 이러한 실제의 캠 전환타이밍에 동기시켜서, 점화시기의 전환을 실시시키도록 하였다.

따라서, 캠의 전환에 대하여 점화시기의 전환이 일치하지 않고, 점화시기의 전환 쇼크가 발생하는 것을 회피할 수 있다.

또, 기름온도에 응하여 상기 작동지연시간 TD1, TD2를 설정하므로서, 작동기름온도의 변화에 의한 작동지연시간의 변동에 대응할 수가 있으며, 작동기름온도가 달라져도 캠 전환에 정밀하고 또는 동시에 점화시기를 전환할 수 있게 된다.

한편, 단계 8 - 단계 9 또는 단계 14 - 단계 15 에서는, 상기 작동기름온도에 대응하는 작동지연시간 TD1, TD2의 학습 갱신(更新)을 행한다.

단계 8 또는 단계 14 에서는, 캠 전환명령이 출력되고 난 후의 풍량계(105)에서 검출되는 흡입 공기유량(Qa)의 변화가 발생할 때까지의 시간 TDR1, TDR2를 계측한다. 이어서, 단계 9 또는 단계 15 에서는, 상기 계측된 시간 TDR1, TDR2 와, 현재의 작동기름온도에 대응하여 기억되어 있는 작동지연시간 TD1, TD2(현재치)와의 편차의 소정비율(M) 을 현재치에 가산한 값을, 현재의 작동기름 온도에 대응하는 작동지연시간 TD1, TD2의 갱신 데이타로 설정한다. 그리고, 상기 갱신 데이타에 의거하여, 작동지연시간 TD1, TD2 를 작동유 온도에 응해서 기억하는 맵상에서의 해당 작동유 온도에 대응하는 데이타를 고쳐쓴다.

즉, 캠의 전환이 실제로 행하여지면, 충진효율의 변화에 의하여 공기량의 변화가 생기므로, 캠 전환명령이 출력된 후 공기량의 변화가 발생한 시점이 실제로 캠의 전환이 행하여진 타이밍이라고 간주할 수 있으며, 캠 전환명령으로부터 공기량 변화가 발생할 때까지의 시간이, 실제의 작동지연시간 TDR1, TDR2 에 상당한다.

그래서, 작동유 온도에 대응하여 기억되고 있는 작동지연시간 TD1, TD2 (점화시의 전환지연시간)를 상기 계측된 실제의 작동지연시간 TDR1, TDR2로 갱신하여 작동시연시간을 학습시키고, 엔진 개개의 산포등에 의하여 변동하는 작동지연 특성에 대응할 수 있도록 되어 있다.

따라서, 본 실시례에서는, 작동기름온도에 대한 작동지연시간의 관계가, 엔진 개개에서 분포되어 불균일하여도, 이러한 분포 불균일을 학습하여 실제로 캠 전환이 행하여지는 타이밍에서 점화시기의 전환을 행하게 할 수 있다.

또, 실제로 캠이 전환된 것을, 흡입공기량의 변화에 의하여 검지하는 구성으로 되어 있고, 풍량계(105)는 전자 제어연료 분사장치에 불가결한 센서임으로, 캠 전환을 검출하기 위하여 전용의 센서를 구비할 필요가 없이, 간편하게 캠 전환을 검출할 수 있다.

또한, 엔진의 과도 운전중에는 캠 전환과는 관계가 없는 공기량 변화를 캠 전환에 의한 것으로서 잘못 검지(檢知)하거나, 캠 전환에 의하여 발생하는 공기량의 변화를 검지하지 못하게 될 가능성이 있다. 그래서, 엔진의 과도 운전중에는, 상기 단계 8 - 9 및 단계 14, 15 에서의 학습제어를 금지하든가, 혹은, 전회까지의 학습치에 대하여 소정 이상의 편차를 가진 작동지연시간 TDR1, TDR2 가 검출되었을 때에는, 이러한 계측시간 TDR1, TDR2 에 의거한 학습 맵의 갱신을 행하지 않는 구성으로 하면 좋다.

또, 본 실시례에서는, 점화시기의 전환은 학습 맵상의 작동지연시간 TD1, TD2 에 의거하여 행하게 하고, 별도로, 전환명령후에 공기량 변화가 발생한 타이밍을 계측하여 상기 학습 맵상의 데이타를 갱신시키는 구성으로 하였으나, 점화시기의 전환을 상기 공기량 변화가 발생한 타이밍으로 행하게 함과 동시에, 그 타이밍을 상기 실시례와 마찬가지로 기름온도에 응하여 학습시켜 두고, 공기량 변화가 검지되지 않는 운전조건 (예컨대 과도 운전시)에 있어서만, 상기 학습된 타이밍으로 점화시기의 전환을 행하게 하여도 좋다.

이 경우, 실제의 캠 전환 타이밍이 검지되지 않는 상태라 하여도, 상기 학습결과에 의거하여, 실제의 캠 전환 타이밍에 대응해서 점화시기의 전환이 가능하게 된다.

단, 공기량 변환의 발생을 트리거(trigger)로서 점화시기를 전환할 때에, 전환명령의 출력으로부터 소정시간내에서 공기량 변화를 검지하지 못하였을 때에는, 상기 소정시간이 경과한 시점에서 즉각 점화시기의 전환을 행하게 하는 것이 바람직하다.

또, 상기 실시례에서는, 가변밸브기구(101)의 작동유의 온도를 검출하는 센서(106)를 설치하였으나, 엔진의 냉각수 온도나 시동후 경과시간의 정보등에 의거하여 작동유의 온도를 간접적으로 검출하는 구성으로 해도 좋다.

[발명의 효과]

상기한 바와 같이, 청구항 1 의 발명에 관계되는 엔진의 점화제어장치에 의하면, 밸브열림특성의 전환명령의 출력에 대하여 늦어지는 실제의 밸브 열림특성의 전환 타이밍을 검출하고, 그 검출 타이밍으로 각 밸브 열림특성에 대응하는 점화시기의 전환을 행하게 하므로써, 점화시기의 전환을 실제의 밸브 열림특성의 전환에 정밀하고 또는 동시에 행하게 하는 것이 가능해지고, 점화시기 전환시의 운전쇼크의 발생을 회피할 수 있는 효과가 있다.

또, 청구항 2 의 발명에 관계되는 장치에서는, 상기 실제의 밸브열림특성의 전환타이밍을, 엔진 흡입공기량의 변화로서 검출시키므로, 전환 타이밍의 검출이 간편하고 또 높은 정밀도로 행할 수 있다.

또, 청구항 3 의 발명에 관계되는 장치에서는, 상기 실제의 밸브 열림특성의 전환 타이밍을, 전환명령의 출력으로부터의 시간으로서 학습시키도록 하였으므로, 실제의 밸브열림특성에 동기시킨 점화시기의 전환을 안정적으로 실행시킬 수 있다.

또, 청구항 4 의 발명에 관계되는 장치에서는, 작동유의 온도에 대응시켜서 상기 시간을 학습시키게 되므로, 작동유 온도의 변동이 있어도, 실제의 밸브 열림특성에 동기시킨 점화시기의 전환이 가능하게 된다.

Claims (4)

1. 엔진의 밸브열림특성을 미리 설정된 복수의 종류로 전환하는 밸브 열림특성 전환수단과, 운전조건에 따라, 상기 밸브 열림특성 전환수단에 대하여 밸브 열림특성의 전환명령을 출력하는 전환명령 출력수단을 구비한 엔진의 점화제어장치에 있어서, 상기 전환명령 출력수단에 의하여 밸브 열림특성의 전환명령이 출력된 후 실질적으로 밸브 열림특성이 전환되는 타이밍(timing)을 검출하는 밸브 열림특성 전환 타이밍 검출수단과, 상기 밸브 열림특성 전환 타이밍 검출수단으로 검출된 상기 타이밍을 바탕으로 하여, 미리 설정된 각각의 밸브 열림특성의 점화시기를 전환 설정하는 점화시기 전환수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 엔진의 점화제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 밸브 열림특성 전환 타이밍 검출수단이, 상기 전환 명령후에 엔진 흡입 공기량의 변화가 발생하였을 때를, 실질적으로 밸브 열림특성이 전환된 타이밍으로서 검출하는 것을 특징으로 하는 엔진의 점화제어장치.
3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 열림특성 전환 타이밍 검출수단으로 검출된 타이밍을, 상기 전환명령이 출력되고 난 후의 시간으로서 학습하는 전환시간 학습수단을 설치하고, 상기 점화시기 전환수단이, 상기 전환명령으로부터 상기 전환시간 학습수단으로 학습된 시간이 경과한 시점에서 점화시기의 전환설정을 행하는 것을 특징으로 하는 엔진의 점화제어장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 밸브 열림특성 전환수단이, 작동유압에 의하여 밸브 열림특성의 전환을 행하는 구성으로 되어있고, 상기 전환시간 학습수단이, 상기 작동유의 온도에 대응시켜서 상기 전환명령이 출력된 후 실질적으로 밸브 열림특성이 전환될 때까지의 시간을 학습하는 것을 특징으로 하는 엔진의 점화제어장치.