JPH02271017A - エンジンの弁作動制御装置 - Google Patents

エンジンの弁作動制御装置

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JPH02271017A
JPH02271017A JP1093334A JP9333489A JPH02271017A JP H02271017 A JPH02271017 A JP H02271017A JP 1093334 A JP1093334 A JP 1093334A JP 9333489 A JP9333489 A JP 9333489A JP H02271017 A JPH02271017 A JP H02271017A
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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） この発明はエンジンの弁開閉時期を制御する装置に関す
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
せる目的で運転状態に応じて、吸気弁または排気弁の弁
作動角や吸気弁の閉時期等の弁開閉時期を異ならせるｉ
！ｃ置が知られている（たとえば１９８６年５月出版の
Ｍ　Ｔ　Ｚ　（Ｍ　ｏｔｏｒｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ　　
Ｚ　ｅｉＬｓｃｈｒｉｆｔ）参照）。
これを第１３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リフター（タペット）を駆動
する、いわゆる直接駆動方式のオーバーへラドカムの例
であり、同一の機能を有する２つの弁Ｉ　Ａ、Ｉ　Ｂに
はりフタ−３Ａ、３　Ｂ、板状部材４　Ａ、４　Ｂ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が一体に形成されるカムシャ
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アクチュエータ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筒状のシリング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＄１４が固定され、図示しない歯
付きベルトにより、この歯＠ｉ４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７ト６をアクチュエータ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
フトＩＮ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７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。
ユニに、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を図でアクチュエータ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）　
７　／＜である。
また、スプライン６Ａ、１２Ａをカムシャフト６の紬に
対して斜めに設けると、油圧に応じて吸気弁の閉時期を
変化させることもできる。
（発明が解決しようとする課題） このような弁開閉時期の可変機構を自動車用エンジンに
適用する場合、広範な運転条件に応じてどのように設定
するかが問題となる。たとえば、スロットルバルブ全開
時には大きなトルクが得られるように、また日常良く使
用されるパーシャル域（部分負荷域）では燃費が良くな
るようにしなければならないからである。
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、スロットルバルブ全開時のトルクが増大するよう
に、かつパーシャル域での燃費が向上するように弁す７
ト特性を定めるようにした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、制御量に応じて弁開
閉時期を可変にする機構２１と、運転領域を２つ以上に
分割し、高負荷域で最大り７ト時のクランク角をほぼ一
定としかつエンジン回転数が高くなるほど大きくなる弁
作動角を設定し、パーシャル域でエンジン負荷が低くな
るほど小さくなる弁作動角をかつエンジン負荷が低くな
るほど早くなる吸気弁閉時期をそれぞれ設定する手段２
２と、エンジン回転数（Ｎ　ｅ）を検出するセンサ２３
と、エンジン負荷（Ｂｏｏｓｔ）を検出するセンサ２４
と、これらセンサ検出値の属する運転領域について設定
されている弁開閉時期を前記設定手段２２から選択する
手段２５と、この選択された弁開閉時期に応じた制御量
を前記弁開閉時期可変機構２１に出力する手段２６とを
設けた。
（作用） スロットルバルブ全開時には、エンノン回転が高くなる
ほど弁作動角が大きくなること、かつ弁最大９７Ｆ時の
クランク角がほぼ一定であることより吸排気弁のオーバ
ーラツプ量も大きくなることから吸気の充填効率が高ま
り、総てのエンジン回転域で最大のトルクが引き出され
る。
また、パーシャル域では、エンジン負荷が小さくなるほ
ど弁作動角が小さくなり、かつ吸気弁閉時期が早められ
ることからボンピングロスが減少し、燃費が良くなる。
（実施例） 第１３図で示した可変Ｗ１構を採用し、運転条件に応じ
て弁開閉時期を設定しようとすれば、油圧室１３への油
圧を運転条件に対応して切換えることが考えられる。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、この圧力制御弁４１を制
御対象としでｆ５２図に示す制御系が組まれる。ただし
、ここでは吸気弁に対してだけ第１３図で示す機構が設
けられているものとする。
４２はエンノン回転数（Ｎ　ｅ）に応じた出力をするセ
ンサ、４３はエンノン負荷（Ｂｏｏｓｔ）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、第１図の
手段２２，２５．２６の機能を備える。ここでは、第３
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。
なお、上記のＢ　ｏｏｓｔにはたとえば吸入空気量や吸
入負圧、さらにスロットルバルブ開度等がある。
第３図はコントロールユニット４４の制御動作を説明す
るための流れ図で、Ｓｌと８２ではＮｅと）３　ｏｏｓ
ｔを読み込みＳ３に進む。ここでは予め設定されである
最適な弁開閉時期を、そのときのＮｅとＢ　ｏｏｓ目こ
応じてマツプより読み出す、Ｓ４ではマツプより読み出
した弁開閉時期を制御弁４１への制御量（スプール変位
量）に変換する。
第４図、第５図に弁開閉時期（第４図は弁作動角につい
て、第５図は吸気弁閉時期について）のマツプを示し、
高負荷域では回転が高くなるほど弁作動角を大きくして
いる。また、パーシャル域では回転が低くなるほど吸気
弁閉時期を早めている。
なお、第４図において、「小車」は「小」よりも小さい
ことを、「小車小Ｊは「小車」よりも小さいことを意味
する。第５図の場合も同様である。
こうした特性とした理由は第６図、第７図で示す特性（
第６図は弁最大リフト時のクランク角をほぼ一定とした
場合において弁作動角を変化させたときのトルク特性、
第７図は吸気弁閉時期とオーバーラツプ量を変化させた
場合の燃料消突牢特性）から得られるものであり、弁開
閉時期に要求されるところは、アイドル時も含めて第８
図の表のようになるからである。ただし、同表において
「○／ＬＪは吸排気弁のオーバーラツプ量を、「■ＶＣ
Ｊは吸気弁閉時期を表す。
たとえば、スロットルバルブ全開時に最大のトルクを得
るには、第６図で示したように、エンノン回転が高くな
るほど弁作動角を大きくする必要がある。パーシャル域
で燃費を良くするには、低負荷であるほど弁作動角を小
さくしながら吸気弁閉時期を早くする必要がある。なお
、アイドル時には安定度を向上させるため、オーバーラ
ツプ量を小さくする。
第９図、第１０図は第８図で示した弁作動角、吸気弁閉
時期のそれぞれを単独に運転領域（横軸はＮｅ、縦紬は
Ｂｏｏｓｔ）に移したものであり（第９図は弁作動角に
ついて、第１０図は吸気弁閉時期について）、図示の特
性が弁作動角、吸気弁閉時期に要求されるところとなる
。ここに、各図の運転領域を９個に分割したものが第４
図、第５図であり、この意味で、第４図、第５図の例は
離散値で構成したものといえる。もちろん、第９図、第
１０図のように連続値で構成しても構わない。
なお、この例では第４図、第５図で示した特性は上記の
立体カムにて与えられており、分割された運転領域に対
応して油圧を制御することになる。
第４図に示す特性だけを立体カムに形成し、立体カムの
位相をずらして吸気弁閉時期を堅めるように構成するこ
ともできる。
ここで、この例の作用を説明する。第１１図はスロット
ルバルブ全開時の弁リフト特性（破線は排気弁、実線は
吸気弁を示す。第１２図について同じ）であり、エンジ
ン回転が高くなるほど弁作動角がａからＣへと大きくな
ること、かっ弁最大す７ト時のクランク角がほぼ一定で
あることより吸排気弁のオーバーラツプ量も大きくなる
ことがら吸気の充填効率が高まり、総ての回転域″Ｃ最
大のトルクを引き出すことができる。
また、第１２図はパーシャル域での弁リフト特性であり
、エンノン負荷が小さくなるほど弁作動角がｄからｆへ
と小さくなり、かつ吸気弁閉時期が早められることから
、ボンピングロスが減少し７、燃費が良くなる。アイド
ル時にはオーバーラツプ量が小さくなるので、燃焼の改
善が図られる。
なお、第１１図と第１２図で示したように、排気弁につ
いても弁開閉時期を運転条件に応じて変化させるように
構成することもできる。上記第５図、第１０図は弁最大
す７ト時のクランク角（いわゆる中心角）についての特
性としても構わない。
（発明の効果） この発明では、高負荷域で最大リフト時のクランク角を
ほぼ一定としかつエンジン回転数が高くなるほど大きく
なる弁作動角を設定し、パーシャル域でエンジン負荷が
低くなるほど小さくなる弁作動角をかつエンジン負荷が
低くなるほど早くなる吸気弁閉時期をそれぞれ設定する
こととしたため、総ての回転域で最大のトルクを引き出
せ、パーシャル域では燃費を向上させることができる。
【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、１３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
それぞれこの実施例の弁作動角と吸気弁閉時期の特性を
示す領域図、第６図は弁作動角に対するトルク特性図、
第７図は吸気弁閉時期に対する燃費特性図、第８図は弁
開閉時期に対する要求値を示す表図、第９図と第１０図
はそれぞれ弁作動角と吸気弁閉時期に対する要求値を示
す領域図、第１１図と第１２図はそれぞれスロットルバ
ルブ全開時とパーシャル域での前記実施例の作用を説明
するための弁リフト特性図、第１３図は従来例の一部切
欠き斜視図である。 ＩＡ、１．２・・・弁、５Ａ、５Ｂ・・・立体カム、６
・・・カムシャフト、１１・・・７クチユエータ、１３
・・・油圧室、２１・・・弁開閉時期可変機構、２２・
・・弁開閉時期設定手段、２３・・・エンジン回転数セ
ンサ、２４・・・エンジン負荷センサ、２５・・・選択
手段、２６・・・出力手段、４１・・・圧力制御弁、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。 特許出願人　　　　　日産自ＩＩ！Ｊ牢株式会社第１図 第２図 第６図 品 第４図 第５図 ｅ オーバラップ（ｍｍｄｅｇ、） 第８図 第９図　　　　第１０図 Ｎｅ　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｅ第１１
図 第１２図　　゛ フう；７β４

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 制御量に応じて弁開閉時期を可変にする機構と、運転領
    域を２つ以上に分割し、高負荷域で最大リフト時のクラ
    ンク角をほぼ一定としかつエンジン回転数が高くなるほ
    ど大きくなる弁作動角を設定し、パーシャル域でエンジ
    ン負荷が低くなるほど小さくなる弁作動角を設定しかつ
    エンジン負荷が低くなるほど早くなる吸気弁閉時期を設
    定する手段と、エンジン回転数を検出するセンサと、エ
    ンジン負荷を検出するセンサと、これらセンサ検出値の
    属する運転領域について設定されている弁開閉時期を前
    記設定手段から選択する手段と、この選択された弁閉閉
    時期に応じた制御量を前記弁開閉時期可変機構に出力す
    る手段とを設けたことを特徴とするエンジンの弁作動制
    御装置。
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