JPH03185228A - エンジンのバルブタイミング制御装置 - 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） 本発明は、自動変速機付車両におけるエンジンにおいて
、アイドル特等以外の領域で吸・排気のオーバーラツプ
期間を大きくするようにしたエンジンのバルブタイミン
グ制御装置に関する。

（従来の技術） 車両用等のエンジンにおいて吸・排気弁のオーバーラツ
プ期間を運転状態に応じて可変とする可変バルブタイミ
ング機構を設けたものは従来から知られている。例えば
特開昭６１−１８７５４３号公報に記載されたエンジン
では、吸気通路に機械式過給機を設け、高負荷時には機
械式過給機を駆動させるとともに可変バルブタイミング
機構によって吸・排気のオーバーラツプ期間を長くし、
一方、軽負荷時には機械式過給機を停止させるとともに
オーバーラツプ期間を短くするようにしている。

機械式過給機を備えたエンジンでは、高負荷領域におい
て過給することによって圧縮圧がどんどん高くなってい
くと、燃焼室の温度が上がりノッキングが発生しやすく
なるが、上記のように吸・排気のオーバーラツプを大き
くすると、掃気作用が大きくなって燃焼室内の温度が下
がるためノッキングの発生が防止される。また、一般に
エンジンの低負荷領域では、オーバーラツプを大きくす
ることで燃費を向上させることができる。すなわち、オ
ーバーラツプを大きくすると逆流する排気量が多くなり
、そのままでは出力が低下するので、出力か低下しない
よう通常よりスロットル弁が開かれることになり、その
分、ボンピングロスが低減され、燃費が向上する。した
がって、吸・排気のオーバラップを大きくすることで、
高負荷領域でのノッキング防止と低負荷領域での燃費改
善か同時に実現できる。また、とくに、高速クルージン
グ時の燃費を向上させるには、このように吸・排気のオ
ーバーラツプ期間を大きくすることが効果的である。

しかしながら、アイドル時のように負荷が所定以下で回
転数も低い領域では、オーバーラツプ期間が大きいと逆
流する排気量が過大になるために回転変動が増大し、燃
焼性も悪化する。そこで、アイドル時のようなエンジン
の負荷が所定以下でかつ回転数が低い領域では吸・排気
のオーバーラツプ期間を大きくすることはせず、それ以
外の領域でオーバーラツプ期間を大きくするようバルブ
タイミングの切換制御を行うことが提案されている。

第６図は上記従来の考え方によるバルブタイミング切換
制御の制御領域を示すマツプであり、第７図はそのよう
な制御を自動変速機付車両のエンジンで行った場合の、
エンジン回転数に対する制御特性を示すタイムチャート
である。この従来から提案されている考え方によれば、
バルブタイミング切り換えのパラメータとして負荷の他
にエンジン回転数を用い、エンジン回転数が切換レベル
（例えば１８００ｒｐｍ）を越えるとバルブタイミング
切換信号をＯＮとして可変バルブタイミング機構（ＶＴ
Ｃ）をＯＮ作動させ、吸・排気弁のオーバーラツプ期間
を大きくする。また、エンジン負荷（スロットル開度：
ＴＶＯ，または燃料噴射パルス幅二Ｔ９）に対しては、
負荷が所定値を越えるとＶＴＣがＯＮとなるよう制御す
る。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の制御では、バルブタイミング切換のための領
域判定がエンジンの負荷と回転数をパラメータとして行
われ、この場合、自動変速機付車両のエンジンにわいて
車両停止状態から加速するときは、変速に伴ってエンジ
ン回転数が第７図に示すように変動する。ところが、回
転数の切換レヘルは通常この変動幅内に入ってしまい、
そのためバルブタイミングの切り換えが小刻みに高頻度
で行われることになり、燃焼変化のために走行性が悪化
し、また、カムシャフトの駆動用スプロヶブト等の耐久
性が悪化するといった悪影響が生じてく　る。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、自
動変速機付車両のエンジンにおいて、アイドル特等以外
の領域で吸・排気のオーバーラツプ期間を大きくするた
めのバルブタイミング制御を行うに際し、変速に伴うエ
ンジン回転数の変動により切り換えが不必要に高頻度で
行われることを防止することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、アイドル特等以外の領域でオーバーランプ期
間を大きくずろためのバルブタイミング制御を自動変速
機付車両のエンジンにおいて行う場合に発生ずる上記問
題点を認識し、また、制御領域判定のパラメータとして
エンジン回転数に代え車速を用いることで、変速に伴う
不必要に高頻度なバルブタイミングの切り換わりが防止
できることを見いだしたことによるものであって、その
構成は第１図に示すとおりである。すなわち、本発明に
係るエンジンのバルブタイミング制御装置は、自動変速
機付車両のエンジンにおいて、吸・排気のオーバーラツ
プ期間を可変にする可変バルブタイミング機構および該
可変バルブタイミング機構を作動させるアクチュエータ
を設けるとともに、車速を検知する車速検知手段と、該
車速検知手段の出力を受け、検知された車速が所定値以
上のとき上記吸・排気のオーバーラツプ期間を大きくす
るよう上記アクチュエータに制御信号を出力する制御信
号発生手段を設けたことを特徴としている。

（作用） 車速が所定値に達しない領域では、エンジンの吸・排気
のオーバラップ期間は標準の大きさに設定され、車速が
所定値以上の所定運転領域においては、制御信号を受け
てアクチュエータが作動し、それにより可変バルブタイ
ミング機構が作動せしめられて吸・排気のオーバーラツ
プ期間が大きくされる。その際、変速に伴ってエンジン
回転数は変動するが、バルブタイミングの切り換えは車
速によって規定される切換レベルで行われるため切り換
え頻度が回転数変動の影響を受けて不必要に高くなるこ
とはない。

（実施例） 以下、実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の一実施例の全体システム図である。こ
の実施例において、エンジンｌの吸気ボート２とエアク
リーナ３を連通ずる吸気通路４にはりショルム式の機械
式過給機５が配設され、その下流にインタークーラ６が
設けられている。また、スロ・）トル弁７が機械式過給
機５の上流に設けられ、スロットル弁７の下流とインタ
ークーラ６の下流を連通して上記！１１械式過給機５を
迂回するバイパス通路８が形成されている。そして、吸
気通路４の上記バイパス通路８の分岐点直下流には補助
スロットル弁９が設けられている。この補助スロットル
弁９は、補助スロットル弁しバーＩＯ１溝付ロッド１１
を介してスロットル弁レバー１２に連結され、スロット
ル弁７が所定開度まで開いたときに開作動を開始する。

また、上記バイパス通路８には圧力応動式のバイパス弁
Ｉ３が設けられている。

機械式過給機５は、電磁クラッチ１４および遠心可変式
の駆動プーリＩ５を介して原動側の可変プーリ（図示せ
ず。）に連結されている。

吸気通路４には、また、吸気ボート２に近接してフュエ
ルインジェクタ１６が配設され、エアクリーナ３下流に
はエアフローメータ１７が配設されている。そして、エ
ンジンｌの燃焼室１８には上記吸気ボート２が開口し、
その開口部には吸気弁１９が配設されている。また、排
気ポート２０が上記燃焼室１８に開口し、その開口部に
は排気弁２１が配設されている。これら吸気弁１９およ
びυ１気弁２１はそれぞれカム式の弁駆動装置によって
所定のタイミングで駆動される。すなわち、このエンジ
ンｌは４サイクルであって、吸気弁１９は上死点前の所
定クランク角で開き、下死点後の所定クランク角で閉じ
て、この間、新気の吸入が行われ、圧縮並びに膨張行程
の後、排気弁２１は下死点前の所定のクランク角で開き
、上死点後の所定クランク角で閉じて、この間、燃焼ガ
スの排出が行われる。ここで、吸気弁１９は排気弁２１
が閉じる前に開き始め、排気行程から吸気行程に移る上
死点付近には両弁１９，２１が共に開いた状態の、いわ
ゆるオーバーラツプ期間が設定される。

この実施例では、排気弁２１の弁駆動装置に可変バルブ
タイミング機構２２が設けられている。

この可変バルブタイミング機構２２は、ヘリカルスプラ
インを利用してカムシャフトの位相を調整するものであ
って、それ自体周知であり、これにより上記オーバーラ
ツプ期間が可変とされる。

機械式過給機５の上記駆動プーリＩ５およびこれと組み
合わされる原動側の可変プーリもまた、それ自体周知の
ものであって、これらにより機械式過給機５の回転数が
高回転側で徐々に飽和するような過給特性が得られる。

一方、上記電磁クラッチ１４は、エンジンｌの低負荷・
低回転領域においてはカットされ、その他の領域では接
続される。

また、補助スロットル弁９は、前述のようにスロットル
弁７が所定開度まで開いた時点で開き始め、機械式過給
機５に入る空気量を調整する。そして、これら電磁クラ
ッチ１４．可変プーリ機構および補助スロットル弁９の
組み合わせにより、低負荷領域での過給の抑制とその他
の運転領域での負荷とエンジン回転数に応じた効率的な
過給が行われる。また、上記バイパス弁１３は吸気負圧
によって開き、これにより、低負荷領域ではバイパス通
路８による自然吸気か行われる。

排気弁２１側に設けられた上記可変バルブタイミング機
構２２には、コントロールユニット２３によって制御さ
れるアクチュエータ２４が付設され、このアクチュエー
タ２４の作動によってＯＮ・ＯＦＦ的に制御される。コ
ントロールユニット２３はスロットル開度（ＴＶＯ）信
号と車速信号の入力を受け、マツプに基づきアクチュエ
ータ２４を介して可変バルブタイミング機構２２を０Ｎ
−ＯＦＦ制御する。すなわち、第３図は可変バルブタイ
ミング機構２２の切換制御領域を示すマツプであって、
このマツプにみるように、ＴＶＯが一定値以内で且つ車
速が一定値以内のときにはＶＴＣ（可変バルブタイミン
グ機構）２２をＯＦＦとする。このとき排気弁２１のバ
ルブタイミングは通常設定となって吸・排気のオーバー
ラツプ期間は比較的小さくされる。また、ＴＶＯが一定
値（例えば１／２）を越え、あるいは車速か一定値（例
えば３０　Ｋ　ｍ　／　ｈ　）を越えた領域では、Ｖ’
ｌ’Ｃ２２がＯＮとされて排気弁２１のバルブタイミン
グが切り換えられ、吸・排気のオーバーラツプ期間は大
きくされる。

第４図は自動変速機付車両のエンジンにおける上記バル
ブタイミング切換制御の車速に対する制御特性を示すタ
イムチャートである。この図にみるように、車速か切換
レベル（例えば３０Ｋｍ／ｈ）を越えるとバルブタイミ
ング切換信号がＯＮとなる。ここで、自動変速機付車両
の場合、車両停止状態からの加速時にエンジン回転数は
図のような変動するが、バルブタイミング切り換えの制
御領域を規定するパラメータとしてはエンジン回転数で
なく車速か用いられているので、エンジン回転数変動の
影響を受けない安定したバルブタイミングの切り換えが
可能となっている。

第５図は上記バルブタイミングの切換制御を実行するフ
ローチャートである。

スタートすると、まず、ＴＶＯを読み込み、ＴｖＯが一
定値以内かどうかを判定する。そして、ＴＶＯが一定値
以内であれば、次いで、車速を読み込み、車速が一定値
以内かどうかを判定する。

そして、車速か一定値以内であれば、ＶＴＣをＯＦＦと
して通常のバルブタイミングを設定する。

また、ＴＶＯが一定値を越えているというとき、あるい
は、車速か一定値を越えているというときは、ＶＴＣを
ＯＮとして吸・排気のオーバーラツプを大きくするよう
バルブタイミングを切り換える。

（発明の効果） 本発明は以」二のように構成されているので、自動変速
機付車両のエンジンにおいて高速クルージング時等の燃
費向上を図るべく、アイドル時等を除く領域で吸・排気
のオーバーラツプを大きくするようバルブタイミングを
切換制御するに際し、変速に伴うエンジン回転数の変動
によってバルブタイミングの切り換え頻度が不必要に増
大するのを防ぐことができ、それにより、走行性を改善
し、また、スプロケット等弁駆動系の耐久性を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成図、第２図は本発明の一実施
例の全体システム図、第３図は同実施例の制御における
制御領域のマツプ、第４図は同実施例の制御特性を示す
タイムチャート、第５図は同実施例におけるバルブタイ
ミング制御を実行するフローチャート、第６図は従来の
バルブタイミング制御の制御領域を示すマツプ、第７図
は同従来の制御の制御特性を示すタイムチャートである
。 ｌ：エンジン、５：機械式過給機、２２：可変バルブタ
イミング機構、２３：コントロールユニット、２４：ア
クチュエータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）自動変速機付車両のエンジンにおいて、吸・排気
   のオーバーラップ期間を可変にする可変バルブタイミン
   グ機構および該可変バルブタイミング機構を作動させる
   アクチュエータを設けるとともに、車速を検知する車速
   検知手段と、該車速検知手段の出力を受け、検知された
   車速が所定値以上のとき上記吸・排気のオーバーラップ
   期間を大きくするよう上記アクチュエータに制御信号を
   出力する制御信号発生手段を設けたことを特徴とするエ
   ンジンのバルブタイミング制御装置。