JPH01106913A

JPH01106913A - エンジンのバルブ制御装置

Info

Publication number: JPH01106913A
Application number: JP26590487A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kashiyama; 謙二樫山
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1987-10-21
Filing date: 1987-10-21
Publication date: 1989-04-24
Anticipated expiration: 2012-02-05
Also published as: JP2577576B2

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）本発明はエンジンの吸気弁を駆動制御するための可変バ
ルブ駆動機構を備えたバルブ制御装置に関する。更に詳
しくは、本発明は、空燃比がフィードバック制御される
エンジンにおける可変バルブ駆動機構付きのバルブ制御
装置に関するものである。

（従来の技術）自動車等のエンジンにおいては、各気筒の吸気弁の開閉
制御をエンジン回転数に応じて高速用カムおよび低速用
カムを用いて切り替え制御する可変バルブ駆動式の動弁
機構が知られている。例えば、実開昭６１−５８６０５
号公報には、この動弁機構を備えたバルブ制御装置が開
示されている。この公報に開示の装置においては、各気
筒の吸気弁の上方に架は渡したカムシャフトに、各気筒
毎に低速用のカムプロフィールを有する低速用カムと、
高速用のカムプロフィールを有する高速用カムとが形成
されている。これら双方のカムのそれぞれに第１および
第２のロッカアームが当接しており、低速用カムに接触
した第１の口、ツカアームのみが吸気弁のステム上端に
当接している。低回転時には、低速用カムによって第１
の口１．カーアームが揺動して、吸気弁の開閉制御が行
われる。しかるに、高回転時には、油圧が作用してカム
切り替え手段としての連結ピンが移動して、高速用カム
によって揺動される第２の口・ツカ−アームを第１のロ
ッカーアームに連結する。従って、この後は大型の高速
用カムによる第２の口・ツカ−アームの揺動が第１のロ
ッカアームを介して吸気弁に伝達される。従って、高速
用カムによって吸気弁が開閉制御される。

（発明が解決しようとする問題点）ここで、二種類のカムの切り替えはエンジン回転数に基
づき行なわれている。すなわち、予め設定したエンジン
回転数以下の低回転時には低速用カムに切り替え、それ
以上の高回転時には高速用カムに切り替えるようになっ
ている。この切り替えを行うエンジン回転数の値は、高
速用カムと低速用カムの特性線が交差した値を採用する
ことが望ましい。この点を、本発明を説明する第７図（
Ａ）を参照して説明する。図に示すように、高速および
低速用カムにおけるエンジン回転数に対する吸入空気量
はエンジン負荷に応じて変化するので、それらの特性線
の交点も変動する。従って、全負荷時に高速用および低
速用カムの特性性Ｈ１、ＬｌはＮａで交差するが、部分
負荷時では特性線Ｈ２、Ｌ２およびＨ３、Ｌ３で示すよ
うに、それよりも高回転あるいは低回転側に移動する。

このため、例えばカムの切り替えを値Ｎａの点で行う場
合には、特性線Ｈ３、Ｌ３で示すように、Ｎａの点で吸
入空気量が急変する。従って、特に、混合気の空燃比制
御を０２　センサー出力に基づきフィードバック制御し
ているエンジンにおいては、この吸入空気量の激変に敏
感に反応して空燃比が制御されてしまう。このため、第
７図（Ｂ）に実線で示すように発生トルクが急激に変動
し、これに伴って発生するトルクショックによって乗り
心地等が非常に悪化することになる。

本発明の目的は、このようなカム切り替え時のトルクシ
ョックを解消できるエンジンのバルブ制御装置を実現す
ることにある。

（問題点を解決するための手段）上記の目的を達成するために、本発明のバルブ制御装置
においては、少なくともエンジンが部分負荷運転状態に
あり、しかもエンジン回転数が、低速用バルブと高速用
バルブとの切り替えが行われる回転数を含む上下一定区
間にある場合には、空燃比のフィードバック制御を禁止
するようにしている。

このように、空燃比のフィードバック制御を禁止するこ
とにより、この区間では空燃比の制御制度が低下して、
徐々に空燃比が目標値に近付くことになる。従って、フ
ィードバック制御を行う場合と異なり、空燃比がカムの
切り替え動作に敏感に反応して急激に変動することがな
い。このため、発生トルクの激変を回避できる。

（発明の効果）このように、本発明においては、使用カムの切り替え時
には、空燃比のフィードバック制御を禁止するようにし
ているので、切り替え時の発生トルクの激変を防止する
ことが可能になる。

（実施例）以下に、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

本実施例は、３バルブ方式のエンジンに本発明を適用し
たものである。第１図には、本例のエンジンの動弁機構
部分の断面を示してあり、第２図にはその吸気弁側の動
弁機構部分を拡大して示してあり、また第３図には動弁
機構を上方向から見た図を示しである。

図において、１は吸気弁であり、この弁１は１気筒につ
き２個づつ配置されている。２は排気弁であり、この排
気弁２は１気筒当たり１個配置されている。３はカム軸
であり、この軸には１気筒当たり３個の吸気弁駆動用の
カム４ａ、４ｂ１５と１個の排気弁駆動用のカム６とが
配置されている。３個の吸気弁駆動用のカム４ａ、４ｂ
１５のうち、２個のカム４ａ、４ｂは低速用のカムプロ
フィールを有する低速用カムであり、残りの１個のカム
５は高速用のカムプロフィールを有する高速用のカムで
ある。第３図から分かるように、これらのカムは、各気
筒毎に、低速用カム４ａ、４ｂの間に、高速用カム５と
排気弁駆動用のカム６を配置した配列となっている。

カム軸３の上方には、これと平行に、ロッカーシャフト
７．８が両側に配置されている。排気弁側のロッカーシ
ャフト７には、排気弁駆動用カム６と排気弁２との間に
架は渡した排気弁駆動用のロッカーアーム３１が揺動自
在に支持されている。

また、吸気弁１側のロッカシャフト８には、揺動自在に
３本の吸気弁駆動用のロッカーアーム９．１０．１１が
支持されている。低速用カム４ａ％４ｂの上方に位置し
ている２本のロッカーアーム９．１０は、低速用のロッ
カーアームである。第２図に示すように、これらの一方
の側の揺動アーム端９ａ、１０ａは、ローラ１２を介し
てカム軸３の低速用カム４ａ、４ｂに転がり接触されて
いると共に、他方の揺動アーム端９ｂ、１０ｂは油圧式
ラッシュアジャスク１３を介して吸気弁１．１のバルブ
ステムＩａ、ｌａに当接されている。

一方、ロッカーアーム１１は高速用カムの上方に位置し
た高速用ロッカーアームであり、２本の低速用ロッカー
アーム９．１０の対向側面にそれぞれ接した状態に配置
されている。この高速用のロッカーアーム１１は、カム
軸３の側の揺動アームｆｌｌｌａがスリッパ−１４によ
りカム軸３の高速用カム５に滑り接触されている。また
、この高速用ロッカーアーム１１のバルブ側の揺動アー
ム端１１ｂには、油圧式の切り替え機構１５が組みこま
れている。この切り替え機構１５は、エンジン回転数に
応じて制御されて、高速用のロッカーアーム１１を低速
用のロッカーアーム９．１０に係脱させる。この切り替
え機構によって、高速用のロッカーアーム１１が低速用
のロッカーアームに連結されると、高速用のロッカーア
ームは低速用のロッカーアーム９．１０と連動状態にな
る。

すなわち、三本のロッカーアームは一体となって揺動す
る。ここに、第４図に示すように、高速用カムのリフト
曲線のほうが低速用カムのそれよりも大きい。従って、
高速用のロッカーアーム１１が低速用のロッカーアーム
と連動状態となると、これらの三本のロッカーアームは
高速用カムによって揺動する。これに対して、高速用の
ロッカーアーム１１が低速、用のロッカーアームと切り
離されている場合には、低速用カムによって揺動される
低連用のロッカーアーム９．１０によって吸気弁１の開
閉制御が行われる。

次に、第５図を参照して上記の油圧式の切り替え機構１
５の構成を説明する。この機構１５は、高速用ロッカー
アーム１１のバルブ側のアーム内に形成された油圧室１
６を備えている。この油圧室は低速用ロッカーアームの
側面側に開口しており、この開口から摺動自在にセレク
トピン１７が挿入されている。一方、低速用ロッカーア
ームの側面には、油圧室の開口に一致する位置に、セレ
クトピン挿入用の挿入孔１８が形成されている。

この孔内には、リターンスプリング１９によって付勢さ
れるレシーバ−１９が摺動自在に挿入されており、この
レシーバ−１９の表面とセレクトピン１７の先端１７ａ
とが当接状態とされている。

上記の油圧室１６内には、オイルパン２１に溜まってい
る油が、オイルポンプ２２およびソレノイドバルブ２３
を順次に介して供給されるようになっている。ソレノイ
ドバブル２３がオン状態になると、高油圧ｐｈが油圧室
１６に供給される。−方、このバルブ２３がオフ状態の
場合には、低油圧ＰＩが油圧室１６に供給される。低油
圧が作用している場合には、この油圧とリターンスプリ
ングのばね力とが平衡して、セレクトピン１７の先端が
、丁度高速用ロッカーアームの側面と一致した位置とな
っている。これに対して、油圧室に高油圧が作用すると
、両者の平衡が崩れてセレクトピン１７はばね力に抗し
て低速用ロッカーアーム側の挿入孔１８内に挿入する（
第３図参照）。この結果、高速用ロッカーアームと低速
用ロッカーアームとがこのセレクトピンによって連結状
態になる。

上記のソレノイドバルブ２３はコントロールユニットに
よってオン、オフ制御される。このコントロールユニッ
ト２４はエンジン制御装置の中枢を構成するものであり
、例えば１チツプマイクロコンピユータから構成するこ
とができ、ｃｐｕ。

ＲＯＭ、ＲＡＭがその主要構成部である。このコントロ
ールユニット２４の人力ポートには、制御に必要とされ
る各種の情報が供給される。例えば、吸気管に取り付け
たエアーフローメータ、吸気温センサ、スロットルセン
サ等からは、それぞれ吸入空気量Ｑ、吸気温度Ｔ１スロ
ットル開度ｅ等が入力される。また、排気管に取り付け
た０２センサからは検出信号が、エンジン出力軸に取り
付けた回転数センサからは、エンジン回転数Ｎｅが入力
サレる。コントロールユニットテハ、０□センサ出力に
基づき、運転状態に応じて設定されている目標空燃比と
なるように実際の空燃比をフィードバック制御する。す
なわち、吸入空気量に対する供給燃料の量を算出して、
この量の燃料が供給されるように、出力ポートに接続さ
れた燃料供給機構、本例では燃料噴射弁２５を駆動制御
する。

冊次に、第６図ないし第８図を参照してコントロールユニ
ットを中心に行われる制御動作を説明する。

まず、第６図にはソレノイドバルブ２３の制御動作のフ
ローチャートを示しである。本例では、エンジン回転数
Ｎｅが値Ｎａよりも低い低速運転領域りにある場合には
低速用カム９．１０を使用し、値Ｎａ以上の高速運転領
域Ｈにある場合には高速用カム１１を使用するように、
切り替え制御を行っている。すなわち、ステップＳＴＩ
においてエンジン回転数Ｎｅが値Ｎａ以上か否かを判別
し、以上の場合にはステップＳＴ２に進みソレノイドバ
ルブ２３をオンにする。一方、エンジン回転数Ｎｅが値
Ｎａ未満の場合にはステップＳＴ３に進み、ツレノドバ
ルブ２３はオフされる。ソレノイドバルブ２３がオンさ
れると、高油圧が切り替え機構１５の油圧室１６に作用
してセレクトピン１７を移動させる。従って、高速用ロ
ッカーアーム１１が低速用ロッカーアーム９．１０に連
結され、高速用カム５によって吸気弁１の開閉制御が開
始される。しかるに、ソレノイドバルブ２３がオフのと
きには、低油圧が切り替え機構１５の油圧室１６に作用
するので、高速用ロッカーアームは低速用ロッカーアー
ムから切り離される。従って、低速用カムによって吸気
弁が開閉制御される。

従って、本例では、第７図（Ａ）に示すように、エンジ
ン回転数ＮｅがＮａ未満のときには、低速用カムが使用
されて吸入空気量は曲線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３で示すように
変化する。一方、エンジン回転数ＮｅがＮａ以上の場合
には、高速用カムが使用されて吸入空気量は曲線Ｈ１、
Ｈ２、Ｈ３で示すように変化する。

次に、第８図を参照して、噴射弁による燃料噴射量算出
制御動作を説明する。この噴射量は噴射弁の開弁時間の
関数として算出される。まず、ステップ５Ｔ１１におい
て基本噴射量が算出される。

この後は、検出されたエンジン運転状態を示す各種のパ
ラメータに基づき、各種の噴射量補正量の算出が行われ
る（ステップ５Ｔ１２．１３．１４、１６．１８．１９
）。また、噴射弁の応答遅れに対応する噴射量補正量が
、無効噴射時間として算出される（ステップ５Ｔ２０）
。この後ステップ５Ｔ２１において、算出された補正量
に基づき基本噴射量が補正されて、最終噴射量が算出さ
れる。

この算出された噴射量の燃料が噴射されるように、コン
トロールユニットによって噴射弁の開閉が制御される。

ここで、ステップ５Ｔ１６に示すように、噴射量は０２
センサの出力に基づきフィードバック制御されている。

換言すれば、このセンサ出力により空燃比が目標空燃比
に一致するようにフィードバック制御されている。

しかるに、ステップ５Ｔ１５．１６に示すように、エン
ジン回転数Ｎｅが、値Ｎａの上下一定の区間Ｎｈ、Ｎｌ
内にある場合に、フィードバック制御は行わないように
なっている。従って、この場合には空燃比は開ループ制
御される。この結果、この区間内では、空燃比制御の応
答性が低下し、徐々に目標とする空燃比となるように、
実際の空燃比が変化している。−例として、第７図（Ａ
）の曲線Ｌ３、Ｈ３で示される部分負荷運転状態の場合
を説明する。この場合には、上述したようにエンジン回
転数Ｎｅが値Ｎａ以上となると、使用カムが低速用カム
から高速用カムに切り替わる。

これによって、吸入空気量は曲線Ｌ３からＨ３に移行す
るので、不連続に変化する。この変化に対応するように
空燃比がフィードバック制御されると、第７図（Ｂ）に
実線で示すように発生トルクが不連続に変化してトルク
ショックが発生してしまう。しかるに、本例ではフィー
ドバック制御をおこなわないので空燃比制御の応答性が
低下し、実際の空燃比が徐々に、激変した吸入空気量に
対応する目標空燃比に近づいていく。すなわち、第７図
（Ｂ）の破線で示すように発生トルクが変化していく。

従って、使用カムの切り替え時のトルクショックが発生
することがない。

このように、本例の装置では使用カムの切り替えを行う
エンジン回転数を含む一定のエンジン回転数区間内にお
いては、空燃比のフィードバック制御を禁止するように
しているので、使用カム切り替え時のトルクショックの
発生を防止することができる。

なお、本例ではエンジンが全負荷、部分負荷運転状態の
いずれにおいても、上記の区間内ではフィードバック制
御を禁止するようにしている。しかるに、全負荷時には
特に制御の応答性が要求される場合もあり、従って全負
荷時にはフィードバック制御をそのまま継続することが
好ましい場合もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したエンジンの動弁機構の部分を
示す部分断面図、第２図は第１図の吸気弁側の動弁機構
の部分を拡大して示す部分断面図、第３図は第１図の動
弁機構を上方側から見た上面図、第４図は第１図の高速
用および低速用カムのリフト曲線を示す特性図、第５図
は第１図のエンジンの制御装置の概略ブロック図、第６
図は使用カムの切り替え動作を示すフローチャート、第
７ｒｇＪ（Ａ）は第１図の高速用および低速用カムのエ
ンジン回転数に対する吸入空気量の値を示す特性図、第
７図（Ｂ）は発生トルクの変化を示す特性図、第８図は
噴射量の算出動作を示すフローチャートである。１・・・・・・吸気弁３・・・・・・カム軸４ａ、４ｂ・・・・・・低速用カム５・・・・・・高速用カム８・・・・・・ロッカーシャフト９．１０・・・・・・低速用ロッカーアーム１１・・・
・・・高速用ロッカーアーム１５・・・・・・切り替え
機構１６・・・・・・油圧室１７・・・・・・セレクトピン１９・・・・・・レリーススフリング２０・・・・・・レシーバ２３・・・・・・ソレノイドバルブ２４・・・・・・コントロールユニットＬ・・・・・・
低回転領域Ｈ・・・・・・高回転領域第２図第３図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

低回転領域での吸気弁の開閉動作を制御するための低速
用カムと、高回転領域での前記吸気弁の開閉動作を制御
するための高速用カムと、前記高速用および低速用カム
のいずれを用いて前記吸気弁を制御するのかを切り替え
るカム切り替え手段と、エンジン回転数が、設定回転数
よりも高い場合には前記高速用カムを選択し、エンジン
回転数が前記設定回転数よりも低い場合には前記低速用
カムを選択するように、前記カム切り替え手段を制御す
る切り替え制御手段と、燃焼室に供給される混合気の空
燃比をフィードバック制御する空燃比制御手段と、少な
くともエンジンが部分負荷運転状態にあり、しかも、エ
ンジン回転数が前記設定回転数の上下一定の回転数区間
内にある場合には、前記空燃比制御手段によるフィード
バック制御を禁止するフィードバック制御禁止手段とを
備えたことを特徴とするエンジンのバルブ制御装置。