JPH02271014A - エンジンの弁作動制御装置 - Google Patents

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） この発明は油圧によってエンジンの弁作動角を制御する
装置、特に過渡時の制御に関する。

（従来の技術） 従来からエンジンの燃費性能および出力性能等を向上さ
せる目的ｐ運転状態に応じて、吸気弁または排気弁の弁
作動角を異ならせる装置が知られている（たとえば１９
８６年５月出版のＭＴＺ（Ｍｏｔｏｒｔｅｅｈｎｉｓｃ
ｈｅ　　Ｚ　ｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ）参照）。

これを第１０図で説明すると、このものは弁の真上から
ロッカーアームなしで直接す７ターを駆動する、いわゆ
る直接駆動方式のオーバーヘッドカムの例であり、同一
の機能を有する２つの弁ＩＡ、Ｉ　Ｂにはり７ター３　
Ａ、３　Ｂ、板状部材４Ａ。

４Ｂを介して、左後方へいくほど径の大きくなる円錐状
の立体カム５　Ａ、５　Ｂが当接される。

これらカム５　Ａ、５　Ｂが一体に形成さ枕るカムシャ
フト６には、その右前方端部において、このカムシャ７
ト６を軸方向に移動させるための７クチユエータ１１が
構成される。詳細には、カムシャフト端部の外周面と、
これを被覆して設けられた円曲状のシリング１２の内周
面とに互いにかみ合うスプライン６Ａ、１２Ａが軸方向
に切られており、このスプライン結合にてカムシャフト
６がその軸方向に摺動自在に動き得る。なお、シリング
１２の外周には外歯歯車１４が固定され、図示しない歯
付きベルトにより、この歯車１４がクランクシャフトと
同期して回転される。

一方、カムシャフト６を７クチユエータ１１の側に付勢
するばね（図示せず）が設けられるとともに、カムシャ
ツＦ端部とシリング１２の間には油圧室１３が画成され
、この油圧室１３は、内部の油通路、油孔１５を介して
オイルポンプからの油圧供給通路に連通される。なお、
カムシャフト６は軽量化のため中空に形成しであるが、
この中空孔６Ｂを介して油圧室１３内の油が漏れるもの
ではない、また、１６は油圧室１３に導入された油圧を
逃すための排出口、１７はスプライン部を介して漏れる
油をシールする部材である。

ここに、油圧室１３に油孔１５．内部の油通路を介して
オイルポンプからの油圧が導入されると、油圧力がばね
力に抗して、カムシャフト６を図で７クチユエータ１１
から離れる側（図で左後方）に駆動する。

この場合、立体カムを、左後方へと向かうほど径を大き
くしであるので、カムシャフト６が左後方に移動すると
、板４　Ａ、４　Ｂと立体カム５Ａ、５Ｂの摺接する位
置が変わり、これに応じて弁作動角が小さくなる。つま
り、油圧に応じて弁作動角を自在に変化させることがで
きる。なお、１８と１９は油圧の導入されていない状態
でのカムシャフトの軸方向への初期位置を定めるストッ
パである。

（発明が解決しようとする課題） このような弁作動角の可変機構を用い、弁作動角を運転
条件に応じて（たとえば回転数領域を３つに分け、その
うち低回転域で小、中回献域で中。

高回転域で大となるように）制御する場合、上記油圧室
１３への油圧がこれに対応して設定され（低回転域で高
圧、中回軟域で中圧、高回転域で低圧）、実際のエンノ
ン回転数に応じて油圧が切換えられる。具体的には、油
圧室１３への油圧通路にスプール型の圧力制御弁を介装
すると、スプール変位量が油圧室１３に導入される油圧
に対応するので、回転数センサからの信号を入力する制
御装置から、この制御弁に対して制御信号が出力される
ことになる。

この場合、運松点が上記３つに分割された回転数領域の
境界を１ｉｌＩ坊ると、油圧を切換えるべく制御信号が
出力されるが、制御信号が出力されてより実際に弁作動
角が切換わるまでの時間差が応答遅れとして生じ、この
応答遅れは、急加速時のほうが緩加速時よりも相対的に
大きくなる。このため、急加速時には、弁作動角の切換
に伴ってトルクが一時的に低下し、運転シタツクとして
感じられたり、スムーズな加速感力ｆ得られない。

この発明はこのような従来の課題に着目してなされたも
ので、弁作動角の切換時に大きなトルク変化が生じない
ようにする装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明は、第１図に示すように、カムシャフトの軸方
向に円錐状に形成された立体カムと、このカムの形成さ
れるカムシャフトを軸方向に移動するための油圧アクチ
ュエータを備え、油圧に応じて弁作動角を可変にする機
構２１と、前記油圧アクチュエータ２２に導入する油圧
通路に介装され制Ｗ量に応じて油圧アクチエエータ２２
に導入される油圧を制御する弁手段２３と、エンノン回
転数（Ｎ　ｅ）を検出するセンサ２４と、このセンサ２
４からの信号に応じて定常時に最適な弁作動角を設定す
る手段２５と、同じ信号に応じて過渡時に最適な弁作動
角を設定する手段２６と、前記センサ２４からの信号を
受けて過渡時であるか定常時であるかを判定する手段２
７と、定常時であることが判定された場合に前記定常時
の弁作動角を、過渡時であることが判定された場合に前
記過渡時の弁作動角をそれぞれ選択する手段２８と、こ
の選択された弁作動角に応じた制御量を前記弁手段２３
に出力する手段２９とを設けた。

（作用） たとえば急加速時には、油圧系の応答遅れがエンジン回
転数の変化に対し相対的に大さくなってしまうため、弁
作動角の切換が遅れて一時的に加速度が落ち込む。

これに対して、この発明によれば、定常時と過渡時にそ
れぞれ最適な弁作動角を設定しであるので、急加速時に
は過渡時に対する弁作動角が選択される。ここに、急加
速時の弁作動角によれば、弁作動角の切換が早まるよう
にされているので、油圧系の応答遅れが吸収され、上記
加速度の落ち込みが避けられる。

一方、急減速時には、弁作動角の切換が遅らされ、これ
にてギアチェンジ時の運転性が良くなる。

（実施例） 弁作動角を可変にする機構は＠１０図と同様であり、こ
の８！構の油圧アクチエエータ１１を制御対象として第
２図に示す制御系が組まれる。

同図において、４１は油圧室１３と図示しないオイルポ
ンプとを連絡する油圧通路に介装されるスプール型の圧
力制御弁で、スプール変位量に応じて油圧室１３に導入
される油圧が変化する。

４２はエンジン回転数（Ｎ　ｅ）に応じた出力をするセ
ンサ、４３はエンジン負荷（Ｌｏａｄ）に応じた出力を
するセンサで、これらからの信号はコントロールユニッ
ト４４に入力される。コントロールユニット４４は、た
とえばマイクロコンピュータから構成され、ｔｌｆＪ３
図に示した動作にしたがって、制御弁４１への制御信号
を出力する。コントロールユニット４４は、第１図との
対応でいえば、手段２５〜２９の機能を備える。なお、
上記のＬｏａｄにはたとえば吸入空気量や吸入負圧等が
ある。

第３図は加速時に適合させた流れ図である。ＳｌではＮ
ｅとＬ　ｏａｄを読み込み、Ｓ２で加速中であるかどう
かを判定する。たとえば、一定時間当たりの回転数変化
量（ｄＮｅ／ｄｔ）と０とを比較し、ｄＮｅ／ｄｔ≦Ｏ
であれば定常時である（ここでは減速時のことは考えて
いない）と判定して、Ｓ３に進み、定常時に最適な弁作
動角θ０を、そのときのＮｅとＬ　ｏａｄに応じて読み
出す。

ｐｌｆＪ４図に００のマツプを示すと、回転数領域が大
きく３つに分けられ、低回転域で小さな弁作動角、中回
転域で中程度の弁作動角、高回転域で大きな弁作動角が
設定されている。このため、回転数領域の境界を与える
回転数が弁作動角を切り換える回転数となり、同図にお
いては運転魚がこの切換回転数Ｎｃｌ、Ｎｃ２を横切る
と、スプール変位量を変更するべく制御信号が出力され
る。

Ｓ２でｄＮｅ／ｄＬ＞０であることより加速中であると
判定されればＳ５に進み、ここで急加速か緩加速かを判
定する。たとえば、ｄＮｅ／ｄｔと所定値Ｃａ＞を比較
し、ｄＮｅ／ｄｔ＞αであれば急加速であると判定して
Ｓ６に進む。ここでも、そのときのＮｅとＬ　ｏａｄに
対応する弁作動角をマツプから読み出すのであるが、上
記のマツプとはその内容が相違する。この場合のマツプ
、つまり急加速時の弁作動角θ１のマツプを第５図に示
すと、切換回転数Ｎ　ｃ　ｌＨ＊　Ｎ　ｃ２Ｈが第４図
の場合よりも、一定値（ΔＮ）だけ低い側に設定されて
いる。このことは、急加速時には弁作動角を切換えるた
めの信号が定常時よりも早めに出力されることを意味す
る。なお、Ｓ５で緩加速であると判定された場合は、定
常時と同じ扱いとするためＳ３に進む。

Ｓ４．Ｓ７では各マツプより読み出した弁作動角（θ０
．θ１）をθというメモリに移し、Ｓ８でこのメモリに
移された弁作動角を制御弁４１への制御量（スプール変
位量）に変換する。

ここで、この例の作用を第６図と第７図を参照して説明
する。

第６図は定常時の弁作動角（θ０）がそれぞれ小。

中、大である場合のトルクカーブ（実線はθ０が小のと
きに、破線はθ０が中のときに、−１α頷線はθ０が大
のときに対応する）を重ねて示した図で、図示の２αＡ
より急加速が行なわれたとすれば、太線で示すように、
そのときの回転数に対して最大のトルクが得られるよう
に各トルク曲線を乗り換えていくことが望ましい。

しかしながら、急加速時においては、油圧系の応答遅れ
がエンジン回転数の変化に対し相対的に大きくなってし
まうため、第４図で示したＮｃｌ。

Ｎｅ２で制御信号を切換えたのでは、第７図下段の太線
でトレースしたように加速度が一時的に落ち込んでしま
う。

これに対して、この例によれば、切換回転数がＮｃｌ、
Ｎｅ２からＮ　ｃ　ｌＨ＊　Ｎ　ｃ２ＨへとΔＮだけ早
まるので、第６図においては太線でトレースしたトルク
特性が得られ、これに対応して第７図下段では加速度が
細線のうち最大のものをトレースすることになり、切換
に伴う加速度の一時的落ち込みを避けることができる。

つまり、油圧系の応答遅れが急加速時に大きくなること
を考慮して、この応答遅れ分だけ早めに制御信号を切換
えることで、応答遅れを吸収させるのである。この結果
、急加速中にも各回転数に対する充填効率がほぼ最大と
なり、滑らかに加速が行なわれ、かつ変速ショックも生
ずることがない。

次に、第８図は他の実施例で、この例は切換回転数の低
下分（上記のΔＮ）を一定値とするのではなく、そのと
きの回転加速度（ｄＮｅ／ｄｔ）と油温（ＴＯ）に応じ
て可変に設定するようにしたものであり、たとえばｆ５
９図にｄＮｅ／ｄＬとＴＯに対する切換回転数の低下分
（ΔＮ＋）を示す。ここに、ΔＮ１を変化する値として
構成したことより、Ｓ１４では定常時の弁作動角のマツ
プをこのΔＮ１を用いて修正し、その修正したマツプか
ら弁作動角を読み出すことになる。

この他の例は、油温が低いほど、またｄＮｅ／ｄｔが大
きいほど油圧系の応答遅れが大きくなることを考慮した
もので、この例によれば低油温時の急加速中においても
、最適に弁作動角を設定することができ、運転性が向上
する。

実施例では加速時で説明したが、減速時にも適用が可能
である。たとえば、Ｌｏａｄが所定値より高＜Ｎｅが減
少しているとさ（高負荷減速時）は、ギアを１段さげて
、高速回転にする可能性があるので、この場合には弁作
動角の切換えを遅らせるため切換回転数を低くする。

最後に、第１０図で示したスプライン６Ａ、１２Ａはカ
ムシャフト６の輸に平行である必要はなく、斜めに設け
ると、弁作動角だけでなく、油圧に応じて開弁と閉弁の
時期が変化することになる。

この場合にも、この発明が適用できることはいうまでも
ない。

（発明の効果） この発明では、定常時に対して最適な弁作動負特性を設
定する一方で、この特性を過渡時にも最適となるように
変更することとしたため、過渡時の運転性が良くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のクレーム対応図、第２図はこの発明
の一実°施例の制御系のシステム図４．第３図はこの実
施例の制御動作を説明するための流れ図、第４図と第５
図はこの制御動作で使用されるマツプの内容を示す線図
、第６図と第７図はこの実施例の作用を説明するだめの
特性線図、第８図は他の実施例の制御動作を説明するた
めの流れ図、第９図はこの制御動作で使用されるマツプ
の内容を示す線図、第１０図は従来例の一部切欠き斜視
図である。 Ｉ　Ａ、Ｉ　Ｂ・・・弁、５　Ａ、５　Ｂ・・・立体カ
ム、６・・・カムシャフト、１１・・・アクチュエータ
、１３・・・油圧室、２１・・・弁作動角可変？ｆｉ構
、２２・・−油圧７クチユ工一夕、２３・・・弁手段、
２４・・・エンジン回転数センサ、２５・・・定常時弁
作動角設定手段、２６・・・過渡時弁作動角設定手段、
２７・・・運転時判定手段、２８・・・選択手段、２９
・・・出力手段、４１・・・圧力制御弁（弁手段）、４
２・・・回転数センサ、４３・・・エンジン負荷センサ
、４４・・・コントロールユニット。 ＮＣ１ＮＣ２ Ｎｅ 第５図 ｅ 第６図 エンジ゛ン回転数 第７図 加速＠闇 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. カムシャフトの軸方向に円錐状に形成された立体カムと
   、このカムの形成されるカムシャフトを輪方向に移動す
   るための油圧アクチュエータを備え、油圧に応じて弁作
   動角を可変にする機構と、前記油圧アクチュエータに導
   入する油圧通路に介装され制御量に応じて油圧アクチュ
   エータに導入される油圧を制御する弁手段と、エンジン
   回転数を検出するセンサと、このセンサからの信号に応
   じて定常時に最適な弁作動角を設定する手段と、同じ信
   号に応じて過渡時に最適な弁作動角を設定する手段と、
   前記センサからの信号を受けて過渡時であるか定常時で
   あるかを判定する手段と、定常時であることが判定され
   た場合に前記定常時の弁作動角を、過渡時であることが
   判定された場合に前記過渡時の弁作動角をそれぞれ選択
   する手段と、この選択された弁作動角に応じた制御量を
   前記弁手段に出力する手段とを設けたことを特徴とする
   エンジンの弁作動装置。