JPH0343610A - エンジンの制御方法 - 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】 イ１１発明目的 （産業上の利用分野） 本発明は、バルブ作動特性を可変としたエンジンの制御
方法に関する。

なお、バルブ作動特性の切換とは、吸気バルブもしくは
排気バルブの開閉時期、開放期間わよびバルブリフト量
の少なくとも一つを切換えることを言い、ｌ気筒内の複
数の吸気バルブまたは排気バルブの少なくとも１つのバ
ルブの開放期間を実質的に零にして、これを閉弁状態に
切換えることも含む。

（従来の技術） 吸気バルブと排気バルブの両方またはどちらか一方のバ
ルブ作動特性を低回転領域に適した低速バルブ作動特性
と、高回転領域に適した高速バルブ作動特性とに切換自
在としたエンジンが、特公昭４９−３３２８９号公報に
開示されているが、このものでは、エンジンの回転数が
所定値以下で、且つ吸気負圧が所定値以下（真空側）の
領域で低速バルブ作動特性に切換わり、その他の領域で
は高速バルブ作動特性に切り換わる。

また、特願昭８３−１９２２３９号で提案されているバ
ルブ作動特性の切換制御方法においては、エンジンの低
速バルブ作動特性使用状態での出力トルクと、高速バル
ブ作動特性使用状態での出力トルクとが略一致する点で
バルブ作動特性の切換を行っている。

なお、バルブ作動特性使用状態とは、エンジンの全ての
バルブが、同じ回転領域に適したバルブ作動特性で作動
している状態をいう。

（発明が解決しようとする課Ｍ） 上記のような切換方法を用いると、以下に説明するよう
な、切換時のエンジントルクの変動に伴うショックが問
題となる。

まず、切換動作を安定させるためのヒステリシスによる
ものである。一般に、切換動作が頻繁に行われるのを防
ぐために、ある一方から他方へのバルブ作動特性使用状
態の切換点を両バルブ作動特性使用状態におけるエンジ
ン出力トルクの一致点にセットして、これと逆すなわち
他方から一方への切換点は、ヒステリスを設けてトルク
の一致点からずらしてセットする。すると、この他方か
ら一方への切換点では両パルプ作動特性使用状態におけ
るエンジンの出力トルクに差ができるので、切換時に急
激なトルク変動が生ずる。

また、マニュアル操作等でバルブ作動特性使用状態を強
制的に切換える場合、この切換点ではトルク差があるこ
とが多く、ここでもトルク変動が生ずる。

さらに、燃費重視の走行モード選択時においては、低燃
費走行に最適なように、等燃費曲線の交点においてバル
ブ作動特性使用状態の切換が行われるが、この交点では
トルクが一致せず、このためトルク変動が生ずる場合が
多い。

本発明は、以上の問題に鑑み、バルブ作動特性使用状態
切換時のショックを低減することができるようなエンジ
ンの制御方法を提案することを目的とする。

口８発明の構成 （問題を解決するための手段） 以上のような問題を解決するために、本発明では、バル
ブ作動特性を各気筒毎に切換自在とし、各気筒における
吸気バルブのバルブ作動特性と排気バルブのバルブ作動
特性との組合わせに対応する複数の切換モードを設定し
、１のバルブ作動特性使用状態から他のバルブ作動特性
使用状態への切換条件が成立したときに、この１のバル
ブ作動特性使用状態におけるエンジンの出力トルクが、
他のバルブ作動特性使用状態におけるエンジンの出力ト
ルクに、複数の切換モードを介して徐々に近づくように
切換モードの選択順序を設定し、この選択順序に従って
、１のバルブ作動特性使用状態から他のバルブ作動特性
使用状態への切換を行うようにしている。

（作用） このような制御方法を用いれば、エンジンが、あるバル
ブ作動特性使用状態から他のバルブ作動特性使用状態に
切換わるときに、この切換点において、両バルブ作動特
性使用状態でのエンジン出力トルクに差がある場合、エ
ンジンは、出力トルクが徐々に変化するように、切換前
のバルブ作動特性使用状態から段階的に切換目標のバル
ブ作動特性使用状態に移行する。したがって、急激なト
ルク変動のないスムーズな切換ができ、ショックの防止
に繋がる。

（実施例） 以下、本発明に係る制御方法の好ましい実施例について
、図面を用いて説明する。

第１図は、本発明に係る制御方法を用いるためのエンジ
ンの構成を示したものである。

可変バルブタイミング・リフト機構ＶＴは、シリンダこ
とに吸気バルブ用と、排気バルブ用とが別々に第１０ツ
カシヤフト６および第２０ツカシヤフト６′上に配設さ
れている。

オイルポンプＯＰから供給されたオイルは、第１リニア
ソレノイドパルプＶ１および第２リニアソレノイドバル
ブＶ２を介して、それぞれ第１０ツカシヤフトｅ内の油
路３１と、第２０ツカシヤフト６′内の油路３１′に入
り、吸気バルブ用の連結切換手段（２１ａ〜２１ｄ）お
よび排気バルブ用の連結切換手段（２１ａ’〜２１ｄ’
）を作動させる。

ここで油路３１および油路３１′内の油圧は、上記リニ
アソレノイドバルブ（Ｖｌ、Ｖ２）によって制御され、
その制御油圧は、コントロールユニットＣＵからの切換
信号ＶＴＳの電流値に応じたコイル１０１．１０２の励
磁力とバランスがとれるように設定される。

次に、可変バルブタイミング・リフト機構ＶＴについて
第２図および第３図を参照しながら説明する。エンジン
Ｅの各機構毎に一対の吸気バルブ１ａ＋１ｂが配設され
、これら一対の吸気バルブ１ａ＋１ｂは、エンジンの回
転に同期して１／２の回転比で駆動されるカムシャフト
２に一体的に設けられた第１低速用カム３．第２低速用
カム３′および高速用カム５と、カムシャフト２と平行
なロッカシャフト６に枢支される第１．第２および第３
０ツカアーム７．８．９との働きによって開閉作動され
る。

カムシャフト２はエンジン本体の上方で回転自在に配設
されており、第１低速用カム３は一方の吸気バルブ１ａ
に対応する位置でカムシャフト２に一体的に設けられ、
第２低速用カム３′は他方の吸気バルブ１ｂに対応する
位置でカムシャフト２に一体的に設けられる。また、高
速用カム５は両吸気バルブ１ａ＋１ｂ間に対応する位置
でカムシャフト２に一体的に設けられる。しかも、第１
および第２低速用カム３，３′はエンジンの低速運転時
に対応した高位部３ａ、３ａ’を有する。

高速用カム５はエンジンの高速運転時に対応した高位部
５ａを有する。

ロッカシャフト６には第１〜第３０ツカアーム７〜９が
それぞれ枢支され、第１および第２０ツカアーム７．８
は各吸気バルブｌａ、１ｂの上方位置まで延設される。

また、第１０ツカアーム７の上部には低速用カム３に摺
接するカムスリッパ１０が設けられ、第２０ツカアーム
８の上部には第２低速用カム４に当接し得るカムスリッ
パ１１が設けられる。なお、各吸気バルブ１ａ＋１ｂは
、バルブばねＩＥｉ、１７により閉弁方向すなわち上方
に向けて付勢されている。

第３０ツカアーム９は、第１および第２０・ツカアーム
７．８間でロッカシャフト６に枢支される。この第３０
ツカアーム９は、口、ツカシャフト６から両吸気バルブ
ｌａ、ｉｂ側に僅かに延出され、その上部には高速用カ
ム５に摺接するカムスリッパが設けられる。

第３図に示すように、第１〜第３０ツカアーム７．８．
９は、相互に摺接されており、それらの相対角度変位を
可能とする状態と、各口、、カアーム７〜９を一体的に
連結する状態とを切換可能な連結手段２１が第１〜第２
０ツカアーム７．８゜９に設けられる。

連結切換手段２１は、第１および第３０・ツカアーム７
．９を連結する位置およびその連結を解除する位置間で
移動可能な第１ピストン２２と、第３および第２０ツカ
アーム９．８を連結する位置およびその連結を解除する
位置間で移動可能な第２ピストン２３と、第１および第
２ピストン２２．２３の移動を規制するストッパ２４と
、第１および第２ビズトン２２，２３を連結解除位置側
に移動させるべくストッパ２４を付勢するリターンスプ
リング２５とを備える。

これら第１および第２ピストン２２．２３の移動は、切
換バルブ９１の作動に応じて油路３１゜３２．３０を通
って油圧室２９内に供給される油圧により行われる。

なお、このような可変バルブタイミング・リフト機構は
、例えば、特開昭８２−１２１８１１号公報に詳細に開
示されている。

次に、上記のように構成された可変バルブタイミング・
リフト機構ＶＴの作動を説明する。

エンジンＥの低速運転時には、切換バルブ９１がＯＦＦ
であり、第３図に示すように油路３１と油圧源（図示せ
ず）との連通が断たれており、連結切換手段２１の油圧
室２９に油圧が供給されず、ストッパ２４はリターンス
プリング２５によって第３０ツカアーム９側に押圧され
る。このため各ロッカアーム７．８．９はそれぞれ独立
して変位可能である。

このような連結切換手段２１の連結解除状態にあって、
カムシャフト２の回転動作により、第１０ツカアーム７
は第１低速用カム３との摺接に応じて揺動し、第２０ツ
カアーム８は第２低速用カム３′との摺接に応じて揺動
する。したがって、両吸気バルブｌａ、ｌｂが、第１お
よび第２低速Ｊｌム３，３”によって開閉作動する。こ
のとき、第３０ツカアーム９は高速用カム５との摺接に
より揺動するが、その揺動動作は両吸気バルブ１ａ、１
ｂの作動に何の影響も及ぼさない。

このようにして、エンジンＥの低速運転時には、第５Ａ
図において破線３および一点鎖線３′で示すように、一
方の吸気バルブ１ａが第１低速用カム３の形状に応じた
タイミングおよびリフト量で開閉作動し、他方の吸気バ
ルブ１ｂが第２低速用カム３′の形状に応じたタイミン
グおよびリフト量で開閉作動する。したがって低速運転
に適した混合気流人速度が得られ、燃費の低減およびキ
ラキング防止を図るとともに、最適な低速運転を行わせ
ることができる。

なお、低速運転に適した混合気流人速度を得るために、
例えば、第５Ｂ図に示すように、第２低速用カム３′の
高位部３ａ’を低くして低速運転時には吸気バルブ１ｂ
の開放時間・量を極く僅かにするようにしても良く、さ
らには、上記高位部３ａ’を零にして、低速運転時には
吸気バルブ１ｂを全く開弁させないようにしてバルブ休
止状態を作り出すようにしても良い。

エンジンＥの高速運転に際しては、切換バルブ９１がＯ
Ｎであり、第４図に示すように切換バルブ９１により油
圧源（図示せず）と油路３１とが連通されており、連結
切換手段２１の油圧室２９に作動油圧が供給される。こ
れにより、第４図に示すように、ストッパ２４が規制段
部３６に当接するまで、第１および第２ピストン２２．
２３が移動し、第１ピストン２２により第１および第３
０ツカアーム７．９が連結され、第２ピストン２３によ
り第３および第２０ツカアーム９．８が連結される。

このようにして、第１〜第３０ツカアーム７゜８．９が
連結切換手段２１によって相互に連結された状態では、
高速用カム５に摺接した第３０ツカアーム９の揺動量が
最も大きいので、第１および第２０ツカアーム７．８は
第３０ツカアーム９とともに揺動する。したがって、エ
ンジンＥの高速運転時には、第５Ａ図において実線５で
示すように、両吸気バルブ１ａｔｌｂが、高速用カム５
の形状に応じたタイミングおよびリフト量で開閉作動す
る。この場合のタイミングおよびリフト量は、低速運転
時のそれらより大きく、高速運転に適する吸気が得られ
るようになっており、エンジン出力の向上を図ることが
できる。

以上のような作動において、第１および第２低速用カム
３．３′に基づく吸気バルブ１ａ、１ｂの開閉タイミン
グおよびリフ）ｆｌｔを低速バルブ作動特性と称し、高
速用カム５に基づく吸気バルブ１ａ、１ｂの開閉タイミ
ングおよびリフト量を高速バルブ作動特性と称する。両
バルブ作動特性は、低速運転領域と高速運転領域とに分
けて用いられ、このときのエンジン出力トルクとエンジ
ン回転数との関係は第６図のようになる。この図におい
ては、低速バルブ作動特性使用状態での特性を線りで示
し、高速バルブ作動特性使用状態での特性を線Ｈで示し
ており、通常、バルブ作動特性の切換は、これらの線り
、Ｈの交点Ｃにおいて行われる。しかし、前述のように
低速バルブ作動特性使用状態から高速バルブ作動特性使
用状態への切換点と、その逆の切換点とでヒステリシス
が設けられている場合や、マニュアル操作等で強制的に
切換えられる場合には、例えば、点Ｃ′のように両バル
ブ作動特性使用状態における出力トルクに差がある点で
切換が行われることになり、この場合急激なトルク変動
がある。

次に本制御方法において予め設定される切換モードにつ
いて説明する。

このエンジンでは、前述のように、吸気バルブのバルブ
作動特性と排気バルブのバルブ作動特性が別々に選択可
能であり、かつシリンダ毎にも別々に選択可能であるの
で、これらの組合わせによす、例えば、エンジンを低速
バルブ作動特性使用状態から高速バルブ作動特性使用状
態へ切換える場合、第９図のような切換モードを設定で
きる。

切換モードＭ１では、シリンダ＃１の排気バルブのみが
高速バルブ作動特性であり、他のバルブは、低速バルブ
作動特性のままである。次の切換モードＭ２では、シリ
ンダ＃１とシリンダ＃２の排気バルブが高速バルブ作動
特性である。また切換モードＭ５では、全ての排気バル
ブとシリンダ＃１の吸気バルブが高速バルブ作動特性で
ある。

このように、切換モード番号が大きくなるにつれ、高速
バルブ作動特性に切換わっているバルブが増加し、最終
の切換モードＭ７では、シリンダ＃４の吸気バルブのみ
が低速バルブ作動特性となっている。

次に、第７図の制御フローを用いて、エンジンが低速バ
ルブ作動特性使用状態から高速バルブ作動特性使用状態
へ切換わる場合について、本発明に係る制御方法を説明
する。

まずステップＳｌにおいてエンジン回転数Ｎｅおよびス
ロットル開度θｔｈを検出し、これら両パラメータから
ステップＳ２において、切換条件が成立したか否かを判
断する。切換条件が成立すると、ステップＳ３に進み、
ここでエンジン出力トルクが現低速バルブ作動特性使用
状態での出力トルクから切換目標である高速バルブ作動
特性使用状態でのエンジン出力トルクに徐々に近づくよ
うに、第９図のように設定されている各切換モードを使
用する順に並び換えて選択順序ｎ　ＭＯＤ［＋を設定す
る。このとき、切換前後のバルブ作動特性使用状態での
エンジン出力トルクの差が比較的小さければ、例えば、
第９図に示した切換モードの中からＭｌ、Ｍ３．Ｍ５・
・・というように、一つ置きに選択順序を設定したり、
トルク差が比較的大きければ、Ｍｌ、ＭＬ、Ｍ２．Ｍ２
．Ｍ３．Ｍ３・・・というように、全ての切換モードを
何度か繰り返すように選択順序を設定したりしても良い
。

次に、ステップＳ４において、ステップＳ３で設定した
選択順序ｎ　ＭＯＤＩ＋に従って、ｎＭｏｏＦｌ＝　１
の切換モードが選択される。ステップＳ５では、この切
換モードの選択順序ｎ　ＭＯＤＩ！が最終選択順序ｎＬ
ＭＴであるか否かを判断し、ｎＬＭアでないときは、ス
テップＳ６に進む。ステップＳ６では、選択された切換
モードに従って各バルブのバルブ作動特性を設定すべく
、第１図に示した第１リニアソレノイドバルブ■１およ
び第２リニアソレノイドバルブＶ２に切換信号ＶＴＳを
送って、油路３１および油路３１′内の油圧を変化させ
る。なお、第１図の吸気バルブ用の各連結切換手段（２
１ａ〜２１ｄ）は、それぞれ異なるバネ定数のリターン
スプリング（２５ａ〜２５ｄ）を有している。例えば、
リターンスプリング（２−５ａ〜２５ｄ）のバネ定数を
それぞれに、、に、に、、ｋｄとして、ｋａ　＜ｋｂ　
＜ｋｏ＜ｋｄとすると、前述のように連結切換手段２１
の作動は、油圧室２９内の油圧が、リターンスプリング
２５の反力に打ち勝った時に開始されるので、各連結切
換手段（２１ａ〜２１ｄ）の作動開始油圧は、第８図の
ように、ｐ、＜Ｐｂ　＜Ｐ。くＰｄとなる。このことは
、排気バルブ用の連結切換手段（２１ａ’〜２Ｌｄ’）
も同様であるので、それぞれの／（ネ定数をに、、ｋｂ
、に、、に、としても差し支えない。そこで第１リニア
ソレノイドバルブｖ１および第２　Ｕニアソレノイドバ
ルブＶ２に送る切換信号ＶＴＳの電流値を適当に設定し
て、油路３１および油路３１′内の油圧を変化させれば
、吸気バルブ、排気バルブともバルブ毎にバルブ作動特
性を設定することができる。例えば、第９図中の切換モ
ードＭ１であれば、連結切換手段２１ａ′だけを第４図
のように連結状態にするために、油路３１′内の油圧を
Ｐ、に設定し、また、切換モードＭ５であれば、油路３
１内の油圧をＰａに、油路３１′内の油圧をＰｄに設定
すれば良い。

次回以降のルーチンでは、ステップ３１．Ｓ２を経て、
ステップＳ７において、選択順序ｎＭ。０８≠Ｏである
のを見て、切換モードが進行中であると判断し、ステッ
プＳ４に進み、次の選択順序の切換モードを選択する。

このよろにして、エンジンを低速バルブ作動特性使用状
態から高速バルブ作動特性使用状態に切換えた場合の出
力トルクの変化を示したものが第１０図である。切換モ
ード進行中におけるエンジン出力トルクは、低速バルブ
作動特性使用状態ＬＶＴでの出力トルクＴｔ、から切換
モードが進行するに従って徐々に切換目標である高速バ
ルブ作動特性使用状態ＨＶＴでの出力トルクＴＨに近づ
く。

こうして、ステップＳ５において、最−終選択順序ｎ　
ＬＭＴの切換モードを終了した（　ｎ　５ｏｏｔｓ＞　
ｎ　ＬＭＴ）と判断すると、ステップＳ８に進み、全て
のバルブのバルブ作動特性を高速バルブ作動特性とする
ような切換信号ＶＴＳを出力し、切換動作を終了する。

以上のように、この制御方法では、エンジンが、低速バ
ルブ作動特性使用状態から高速バルブ作動特性使用状態
に切換わるときに、この切換点において、両バルブ作動
特性使用状態でのエンジン出力トルクに差がある場合、
エンジンは、出力トルクが徐々に変化するように、低速
バルブ作動特性使用状態から段階的に高速バルブ作動特
性使用状態に移行する。したがって、急激なトルク変動
のないスムーズな切換ができ、シ、ｌ；りの防止ができ
る。

なお、高速バルブ作動特性使用状態から低速バルブ作動
特性使用状態への切換の場合は、第９図に示した切換モ
ードを、この切換用のものとすれば同様の効果が得られ
るので、ここでは説明を省略する。

また、本実施例では、リニアソレノイドバルブを用いて
各連結切換手段の作動油圧を制御したが、他の方法とし
て、各連結切換手段それぞれに例えば、ソレノイドバル
ブを用いて作動油を給排しても良い。この場合は、各連
結切換手段のリターンスプリングは、同一バネ定数のも
ので良く、作動油圧も一定で良い。

（効果） 以上のような制御方法を用いれば、エンジンが、あるバ
ルブ作動特性使用状態から他のバルブ作動特性使用状態
に切換わるときに、この切換点において、両バルブ作動
特性使用状態でのエンジン出力トルクに差がある場合、
エンジンは、出力トルクが徐々に変化するよつに、切換
前のバルブ作動特性使用状態から段階的に切換目標のバ
ルブ作動特性使用状態に移行する。したがって、エンジ
ン出力トルクも徐々に変化し、急激なトルク変動のない
スムーズな切換ができ、シσツクの防止ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る制御方法を用いるためのエンジ
ンの構成を示す概略図、 第２図、第３図および第４図は、上記エンジンの可変バ
ルブタイミング・リフト機構を示す断面図、 第５Ａ図と第５Ｂ図は、上記可変バルブタイミング・リ
フト機構のバルブタイミングとリフト量の関係を示した
グラフ、 第８図は、上記可変バルブタイミング・リフト機構によ
るエンジン出力トルクとエンジン回転数の関係を示した
グラフ、 第７図は、上記エンジンの制御方法の制御フロー、 第８図は、上記可変バルブタイミング・リフト機構の連
結切換手段の作動開始油圧を概念的に示したグラフ、 第９図は、本発明に係る制御方法に用いる切換モード、 第１０図は、上記制御方法を用いたエンジンの出力トル
クの変化を概念的に示したグラフである。 １ａ＋１ｂ・・・吸気バルブ ３．３′・・・低速用バルブ　５・・・高速用バルブ２
１・・・連結切換手段 ２５・・・リターンスプリング

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）吸気バルブと排気バルブの少なくとも一方のバルブ
   作動特性が切換自在であり、このバルブ作動特性が切換
   自在であるバルブが、バルブ毎に独立してバルブ作動特
   性を選択可能なエンジンにおいて、 各気筒における前記吸気バルブのバルブ作動特性と前記
   排気バルブのバルブ作動特性との組合わせに対応する複
   数の切換モードを設定し、 １のバルブ作動特性使用状態から他のバルブ作動特性使
   用状態への切換条件が成立したときに、この１のバルブ
   作動特性使用状態における前記エンジンの出力トルクが
   、他のバルブ作動特性使用状態における前記エンジンの
   出力トルクに、前記複数の切換モードを介して徐々に近
   づくように前記切換モードの選択順序を設定し、 この設定された選択順序に従って、前記１のバルブ作動
   特性使用状態から他のバルブ作動特性使用状態への切換
   を行うことを特徴とするエンジンの制御方法。