JPH0357848A - バルブ作動特性の切換制御方法 - 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．発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は、バルブ作動特性を切換自在としたエンジンの
制御方法に関するものである。

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、開放期間お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、１気筒内の複
数の吸気バルブまたは排気バルプの少なくとも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
ルブ作動特仙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換わる。このようにしてそれ
ぞれの回転領域において、全回転域を一つのバルブ作動
特性が支配しているエンジンよりも比較的高いエンジン
出力トルクを得ることを可能にしている。

また、上記バルブ作動特性の切換条件の成立点を、両バ
ルブ作動特性における出力トルクが一致した点とした切
換制御方法が、本山順人により、特願昭６３−１９２２
３９号において提案されている。

これらの方法で用いられるバルブ作動特性の切換機構は
、油圧で作動する切換手段と、この油圧の流れを制御す
る切換バルブ等とからなり、バルブ作動特性の切換条件
が成立したときにコントロールユニットから切換バルブ
に切換指令が送られ、この切換指令に応じた切換バルプ
の開閉によって切換手段が作動するようになっている。

（発明が解決しようとする課題） このようなバルブ作動特性の切換機構の動作は、上記切
換バルブや切換手段の反応速度に応じて、切換指令が出
てから動作完了までにある程度の切換時間を要する。こ
のため、切換指令が出ても、切換時間内は切換指令が出
される前のバルブ作動特性を維持することになる。この
工冫ジンの出力トルクと回転数との関係を高速バルブ作
動特性から低速バルブ作動特性への切換について示した
のが第６図である。高速バルブ作動特性で運転中に、回
転数ＮｅｏからＮｅ１へ減速したとすると、その途中の
、低速バルブ作動特性運転でのトルク助線Ｌと、高速バ
ルブ作動特性運転でのトルク四線Ｈとの交点Ｃにおいて
切換指令が出る。しかし前述のように実際の切換には切
換時間がかかるので、この切換時間分だけ高速バルブ作
動特性を維持し、切換動作が終了する実切換点Ｃ′にお
いて低速バルブ作動特性に切換わる。このとき、実切換
点Ｃ′での山カトルクは、トルクＩＩＩＩ線Ｌ上の同回
転数点Ｃ＃での出力トルクより小さい。こうして通常制
動時においては、低速バルブ作動特性での運転に切換わ
って回転数Ｎ８１に達する。

ところが、このようなエンジンを搭載した車両が急制動
を行った場合、この制動中における回転数低下も急激で
あるのに加えて、切換機構の切換時間は一定であるので
、この切換機構の切換動作が、エンジン回転数が交点Ｃ
における回転数から高速バルブ作動特性での運転のまま
では工冫ストしてしまう回転数Ｎｅｓアまで低下するの
に間に合わない恐れがある。つまり、低速バルブ作動特
性に切換わる前にエンストしてしまうのである（以下、
エンストしてしまうような出力トルクを工冫ストトルク
、またそれに対応する回転数をエンスト回転数という。

）。そして高速バルブ作動特性でのエンスト回転数は、
低速バルブ作動特性でのエンスト回転数より高いので、
上記のような急制動時には、通常制動時に比べて高い回
転数でエンストすることになり、エンジンの作動安定住
が墳なわれる。

本発明では、以上のような問題に鑑み、高速バルブ作動
特性での運転中における急制動時には、切換条件が成立
するのを待たずに切換指令を発し、高速バルブ作動特性
におけるエンジン出力トルクがエンストトルクに低下す
る前に低速バルブ作動特性への切換を完了させるように
したバルブ作動特性の切換制御方法を提供することを目
的とする。

口．発明の構成 （課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、エン
ジンが高速バルブ作動特性で運転中に車両が制動を行っ
た場合に、工冫ジンの実回転数および実回転数低下率も
しくは車両の実速度および実速度低下率を検出し、この
実回転数または実車速に対応するエンジンの最大許容回
転数低下率もしくは最大許容速度低下率を算出し、実回
転数低下率もしくは実軍速低下率が、これら最大許容回
転数低下率もしくは最大許容速度低下率を上回る場合に
、バルブ作動特性を低速バルブ作動特性に切換えるため
の切換指令を出すようにしている。

（作用） このような制御方法を用いれば、エンジンが高速バルブ
作動特性で運転中に、この工冫ジンを搭載した車両が制
動を受けた場合、エンジンの実回転数低下率または車両
の実速度低下率が、そのときの実回転数または実速度に
応じて求められる最大許容回転数低下率または最大許容
速度低下率より大きい場合には、切換条件の成立を待た
ずに切換指令を発し、低速バルブ作動特性に切換えるべ
くバルブ作動特性の切換機構の作動を開始させる。

したがって、切換時間中における高速バルブ作動特性で
のエンジン出力トルクがエンストトルクまで低下する前
に低速バルブ作動特性への切換が完了するので、上記の
ような急制動時においても、エンジンの作動を低速バル
ブ作動特性でのエンスト回転数に低下するまで維持でき
、工冫ジンの作動安定性の向上に繋がる。

（実施例） 以下、本発明の好ましい実施例を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
ンとこのエンジンを搭載した車両の構成を示した概念図
である。

車休Ｂの前部（図の左方）には、エンジンＥが搭載され
、このエンジンＥは、可変バルブタイミング●リフ｝ｔ
［ＶＴと、その作動を制御する切換バルブ９１を有して
いる。この切換バルブ９１の開閉は、コントロールユニ
ットＣＵからの切換信号ＶＴＳのオン●オフにより行わ
れる。この切換信号ＶＴＳのオン●オフは、回転センサ
１０１からのエンジン回転数信号Ｎｏと、この回転数信
号Ｎｅを微分器１０２を用いて変化率とした回転数変化
率ΔＮ８と、ブレーキペダルＢＰのオン●オフ信号ＢＳ
とに基づいて決められる。

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ｌａ，ｌｂ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
ロッカアーム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ｌａ
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Ｌａ，ｉｂ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ｌ
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３ロッヵアーム７〜９が
それぞれ枢支され、第１および第２ロッカアーム７．８
は各吸気バルブｌａ，ｌｂの上方位置まで延設される。

また、第１ロッヵアーム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２ロッカアーム
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１６．１７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３ロッカアーム９は、第１および第２口ッカアーム７
，８間でロッカシャフト６に枢支される。この第３ロッ
カアーム９は、ロッカシャフト６から両吸気バルプ１ａ
＋ｌｂ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３ロッカアーム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、各ロッカアーム７〜９を一休的に連
結する状態とを切換可能な連結手段２１が第１〜第２口
ッカアーム７，８，９に設けられる。

連結手段２１は、第１および第３ロッヵアーム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２ロッカアーム
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ｌ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ピストン２２．２３を連結解除位置側に移動
させるべくスドッパ２４を付勢するばね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
って抽圧室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６２−１２１８１１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３ｌ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はばね２５に
よって第３ロッカアーム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１ロッカアーム７
は第１低速用カム３との摺接に応じて揺動し、第２口ッ
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ｔａ．ｔｂが、第１お
よび第２低速用カム３，３′によって開閉作動する。こ
のとき、第３ロッカアーム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ｌａ．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
ッ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ｉｂ
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
ロッカアーム７，９が連結され、第２ピストン２３によ
り第３および第２ロッカアーム９，８が連結される。

このようにして、第１〜第３ロッカアーム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３ロッカアーム９の凰動量が
最も大きいので、第１および第２口ッカアーム７，８は
第３口ッカアーム９とともに喘動ずる。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ｌａ，ｌｂ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ｌａ，ｌｂの開閉タイミン
グおよびリフト量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ｌａ，ｌｂの開閉タイミング
およびリフトａ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運転での特性を線Ｌて示し、高速
バルプ作動特性運転での特性を線Ｈで示しており、バル
ブ作動特性の切換は、これらの線Ｌ，Ｈの交点Ｃにおい
て行われる。しかし、前述のように実際の切換には、切
換時間を要するので、例えば、高速バルブ作動特性から
低速バルブ作動特性の切換であれば、切換時間分の回転
数および出力トルク低下を経た点Ｃ′で切り換わる。た
だし、通常運転下では、切り換え時間分の回転数および
出力トルク低下は極めて小さい。

次に本発明に係る制御方法を第７図の制御フローおよび
第８ａ〜８０図を用いて回転数Ｎｅ０からＮｅｔへの減
速であって、この途中において高速バルブ作動特性ＨＶ
Ｔから低速バルブ作動特性ＬＶＴへの切換が行われる場
合について説明する。

まずステップＳ１では、例えば、バルブ作動特性の連結
切換手段２１内のピストン（２２．２３）の位置検出装
置（図示せず）により現在高速バルブ作動特性ＨＶＴで
の運転中か否かを判断する。高速バルブ作動特性ＨＶＴ
であれば、ステップＳ２においてフラグＦＶＴによって
切換動作中か否かを判断し、切換中ではない場合（　Ｆ
　ＶＴ＝　Ｏ　＞には、ステップＳ３へ進む。ステップ
Ｓ３においては、第１図の回転センサ１０１によりエン
ジン回転数Ｎｅ（第８ａ，ｂ図では、Ｎｅ．）を検出し
、この回転数Ｎｅ（Ｎｅｏ）に応じて最大許容回耘数低
下率ΔＮｅｔ（ΔＮｅｔ．ｏ）を算出する。この最大許
容回転数低下率ΔＮｅｔとは、これ以下の低下率で回転
数が低下すれば、切換条件成立時に切換信号ＶＴＳがオ
フされても、この低下する回転数が、連結切換機構２１
が完全に連結解除状態になる前に高速ノ１ルブ作動特性
でのエンスト回転数に達することがない回転数低下率の
最大値である。

こうしてステップＳ４で最大許容回転数低下率？Ｎｅｔ
．（ΔＮｅｔｏ）を算出した後、ステップＳ５において
、車両が制動中か否かを、第１図のブレーキＢＰのオン
●オフによって判断し、オン状態であれば、制動中であ
るとして、ステップＳ６に進む。ステップＳ６において
は、例えば、第８ｂ図に示すように、制動開始時間ｔ。

からΔｔ時間の実回転数低下率ΔＮｅ　　（第８ｂ図で
はΔＮｅｏ）を、第１図の回転センサ１０１からの信号
をもとに微分器１０２によって検出する。次にステップ
Ｓ７おいて、この実回転数低下率ΔＮｅ　　（八Ｎｅ．
）とステップＳ４で算出した最大許容回転数低下率ΔＮ
ｅＬ（ΔＮｅＬＯ）を比較し、ΔＮｅ＞ΔＮｅＬの場合
には、この制動が前述のように高速バルブ作動特ｔｌＨ
ＶＴのままエンストする可能性がある急制動であるとし
て、ステップＳ８に進む。ステップＳ８において、切換
信号ＶＴＳをオフとし（第８ｂ図の時間ｔ　ＶＴ８　）
　、連結切換機構２１を第３図のように連結解除状態に
するよう切換動作を開始させる。続いてステップＳ９に
おいて、切換動作中であることを示すために、フラグＦ
Ｖ■に１を立てる。次回以降のルーチンでは、ステップ
Ｓ１で低速バルブ作動特性ＬＶＴに切換わるまでステッ
プＳ２に進み、フラグＦｖア＝１を見てそのまま次のル
ーチンに進む。ｉｇｃ図の時間ｔ。′において連結切換
機構２１の動作が完了し、低速バルブ作動特性ＬＶＴに
切換わると、ステップＳｔからステップＳｌＯ、８１１
に進み、フラグＦＶＴをｌからＯとする。このとき第８
ａ図に示すよつに、切換動作完了時間ｔ０１は、工冫ス
トトルクＴ８アに達する時間ｔｓアより前であるので、
第８ｂ図のように高速バルブ作動特性ＨＶＴでのエンス
ト回転数Ｎｅｓｙになっても、このときは既に低速バル
ブ作動特性ＬＶＴに切換わり、エンストトルクＴ８アよ
りも大きいトルクを発生しているのでエンストしない。

ステップＳ５とステップＳ７において、それぞれブレー
キ●オフ、ΔＮｅ≦ΔＮｅＬと判断した場合には、車両
が制動下にないかあるいは制動下であってもこの制御の
対象となるような急制動ではないとしステップＳ１０に
進み、フラグＦｖ７＝０であるのを確認して、ルーチン
を終了する．なお、上記説明中の実切換点Ｃ′は、本来
の切換点Ｃとなるべく一致させるようにすることが望ま
しい。

上記実施例では、エンジン回転数Ｎｏの変化率を基に制
御を行っているが、別の方法として、車両の速度Ｖを基
に制御することも可能である。この場合には、第９図に
示したように、ステップＳ２１において現在高速バルブ
作動特性ＨＶＴであることを確認すると、ステップＳ２
３で第ｌ図の車速センサ１０３により、速度Ｖを検出し
、この速度Ｖに応じた最大許容速度低下率ΔＶｔ．をス
テップ８２４で算出する。ステップＳ２５でブレーキが
オンのとき、ステップ８２Ｇで微分器１０２を用いて実
速度低下率ΔＶを検出する。次にステップ３２７でΔＶ
〉ΔＶｔ．の場合にステップＳ２８で切換信号ＶＴＳを
オフにする。これ以降のステップは、第９図のフローと
同様である。

このように本制御方法では、高速バルブ作動特性ＨＶＴ
での運転中に、車両が制動を受けた場合、エンジンの実
回転数低下率ΔＮ−ｅまたは車両の実速度低下率ΔＶが
、そのときの実回転数Ｎｅまたは実速度Ｖに応じて求め
られる最大許容回転数低下率ΔＮ’６，ｔまたは最大許
容速度低下率ΔＶ，より大きいような急制動である場合
には、切換条件の成立を待たずに切換信号ＶＴＳをオフ
し、連結切換機構２１が連結解除状態になるよう作動さ
せる。したがって、切換動作中における高速バルブ作動
特性ＨＶＴでのエンジン出力トルクがエンストトルクま
で低下する前に低速バルブ作動特性ＬＶＴへの切換が完
了するので、上記のような制動時においても、エンジン
の作動を低速バルブ作動特性ＬＶＴでのエンスト回転数
に低下するまで維持でき、エンジンの作動安定性が向上
する。

（効果） このような制御方法を用いれば、工冫ジンが高速バルブ
作動特性で運転中に、このエンジンを搭載した車両が制
動を受けた場合、エンジンの実回転数低下率または市両
の実速度低下率が、そのときの回転数または車速に応じ
て求められる最大許容回転数低下率または最大許容速度
低下率より大きい場合には、切換条件の成立を待たず切
換指令を発し、低速バルブ作動特性に切換えるべくバル
ブ作動特性の切換機構の作動を開始させる。したがって
、切換時間中における高速バルブ作動特性でのエンジン
出力トルクがエンストトルクまで低下する前に低速バル
ブ作動特性への切換が完了するので、上記のような急制
動時においても、エンジンの作動を低速バルブ作動特性
でのエンスト回転数に低下するまで維持でき、エンジン
の作動安定性の向上が可能である。

【図面の簡単な説明】

第ｉ図は、本発明に係る制御方法を用いるためのエンジ
ンを搭載した軍両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
フト機構のバノレブタイミングとリフト量の関係を示し
たグラフ、 第６図は、上記可変バルブタイミング●リフトａ＋Ｈ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８ａ〜８０図は、本制御方法を用いた場合のエンジン
出力トルク、回転数およびバルブ作動特性の時間に伴う
変化を概念的に示し゛たグラフ、第９図は、本発明の特
許請求の範囲第２項に記掴の制御方法の制御フローであ
る。 １ａ．ｉｂ・・・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　　　９１・・・切換バルブ１０
１・・・回転センサ　　　１０２・・・微分器１０３・
・・車速センサ

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なエンジンを搭載した車両において
   、 前記エンジンが高速バルブ作動特性で運転中に、前記車
   両が制動を行った場合に、前記エンジンの実回転数およ
   び実回転数低下率を検出し、この実回転数に対応する前
   記エンジンの最大許容回転数低下率を算出し、 前記実回転数低下率と、前記最大許容回転数低下率とを
   比較し、 前記実回転数低下率が前記最大許容回転数低下率を上回
   る場合に、前記バルブ作動特性を低速バルブ作動特性に
   切換えるための切換指令を出すことを特徴とするエンジ
   ンの制御方法。 ２）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なエンジンを搭載した車両において
   、 前記エンジンが高速バルブ作動特性で運転中に、前記車
   両が制動を行った場合に、前記車両の実速度および実速
   度低下率を検出し、 この実速度に対応する前記エンジンの最大許容速度低下
   率を算出し、 前記実速度低下率と、前記最大許容速度低下率とを比較
   し、 前記実速度低下率が前記最大許容速度低下率を上回る場
   合に、前記バルブ作動特性を低速バルブ作動特性に切換
   えるための切換指令を出すことを特徴とするエンジンの
   制御方法。