JPH0367009A - 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０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換わる。

このようなエンジンの出力特性の１例を示すのが第６図
であり、低速バルブ作動特性使用時には線りで示す特性
となり、高速バルブ作動特性使用時には線Ｈで示す特性
となる。両特性はエンジン回転数Ｎ１の点で交差し、エ
ンジン回転数ＮｅくＮＩの領域では、低速バルブ作動特
性のトルク（線Ａｔ）の方が高速バルブ作動特性のトル
ク（線Ｂｔ）より太きく、Ｎｅ＞Ｎｔの領域では、高速
バルブ作動特性のトルク（線Ａ２）の方が低速バルブ作
動特性のトルク（線Ｂ２）より大きい。この場合におい
て、トルクが大きい方の特性（線Ａ１およびＡ２で示す
特性）を高トルク側バルブ作動特性と称し、トルクが小
さｂＹ方の特性（線Ｂ１およびＢ２で示す特性）を低ト
ルク側バルブ作動特性と称す。

（発明が解決しようとする課題） このようなエンジンにおいて、バルブ作動特性を切換自
在としたバルブの一部が、バルブ作動特性切換機構の作
動不良によって、高速バルブ作動特性もしくは低速バル
ブ作動特性のどちらか一方のバルブ作動特性での作動に
固定された場合、以下のような問題が生ずる。

ここで、バルブ作動特性を切換自在とした全てのバルブ
が、同一のバルブ作動特性で作動しているときのエンジ
ンの状態を、そのバルブ作動特性の使用状態と称する。

通常は、高速バルブ作動特性使用状態と低速バルブ作動
特性使用状態とを回転数Ｎｅｔで切換えて高トルク側バ
ルブ作動特性使用状態および低トルク側バルブ作動特性
使用状態で運転される。エンジンが、例えば、低トルク
側バルブ作動特性使用状態で運転されているときは、こ
のエンジンに連結された変速機の変速制御や、変速段選
択を行う摩擦要素の作動油圧制御は、低トルク側バルブ
作動特性使用状態でのエンジン出力トルクに対応して設
定された制御マツプに基づいて行われる。この場合に、
上記のようにバルブ作動特性を切換自在としたバルブの
一部が作動不良を起こして、高速バルブ作動特性に固定
された場合、高回転領域（Ｎｅ　＞Ｎｓ　）においては
、正常に作動するバルブは低速バルブ作動特性で、作動
不良のバルブは高速バルブ作動特性で作動スるので、エ
ンジン出力トルクは、低トルク側バルブ作動特性使用状
態での特性でも高トルク側バルブ作動特性使用状態での
特性でもないトルク特性となる。つまり、変速機制御は
低トルク側バルブ作動特性使用状態でのエンジン出力ト
ルクに対応する制御マツプに基づいて行われているにモ
拘らず、実エンジン出力トルクは、その制御マツプに対
応していないことになる。このとき、実エンジン出力ト
ルクが、低トルク側バルブ作動特性使用状態でのエンジ
ン出力トルクより大きければ、摩擦要素の作動油圧が不
足し、この摩擦要素に滑りが生じる恐れがある。また、
実エンジン出力トルクに対応しない変速マツプを用いて
変速制御を行うので、変速フィーリングが悪化する可能
性がある。

一方、これらの問題を防止するために、一部バルブの切
換作動不良を想定して、様々なバルブ作動特性の組み合
わせに対応して変速機制御を行うことは、多数の制御マ
ツプを用意記憶させなければならない等、経済上好まし
くない。

本発明では、以上のような問題に鑑み、バルブ作動特性
を切換自在としたバルブの一部が作動不良を起こした場
合でも、支障なく運転の継続を行えるようなエンジンの
制御方法を提供することを目的としている。

口２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、バル
ブ作動特性を切換自在とした吸気バルブもしくは排気バ
ルブの一部のバルブ作動特性が、バルブ作動特性切換機
構の作動不良により１のバルブ作動特性に固定された場
合に、この１のバルブ作動特性に固定されたバルブ以外
の切換自在なバルブのバルブ作動特性を１のバルブ作動
特性に合わせて切換固定するようにしている。

（作用） この制御方法によれば、バルブ作動特性切換機構の作動
不良によって、バルブ作動特性を切換自在としたバルブ
の一部が１のバルブ作動特性での作動に固定されても、
他の切換自在なバルブのバルブ作動特性をその固定され
たバルブ作動特性に合わせて切換固定するので、エンジ
ンはその固定されたバルブ作動特性使用状態で運転され
ることになる。こうして、エンジンは通常選択されるバ
ルブ作動特性使用状態での運転に限られるので、回転数
に応じて、通常のバルブ作動特性使用状態でのエンジン
出力トルクに対応した制御マツプを選択することにより
適切な変速機制御ができ、様々なバルブ作動特性の組み
合わせに対応する制御マツプを用意する必要はない。

（実施例） 以下、本発明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、本制御方法を用いるためのエンジンＥの構成
を示し、可変バルブタイミング・リフト機構ＶＴの各連
結切換手段（２１ａ〜２１ｄ）に近接して、これら連結
切換手段の作動状態を把握するための位置検出部１０１
が取り付けられている。

可変バルブタイミング・リフト機構ＶＴは、エンジンＥ
の吸気バルブの開閉時期、開放期間およびリフト量を、
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える機構であり、
この切換は、後述するように、切換バルブ９１のオン・
オフ作動による所定油圧の給排により行われる。この切
換バルブ９１のオフ・オフは、コントロール・ユニット
ＣＵからの切換信号ＶＴＳにより行われ、この切換信号
ＶＴＳは、上記位置検出部１０１からの位置信号に基づ
いて出力される。

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
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低連用カム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′は他方ノ吸気バルブ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、ｌｂ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、ｌｂ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１ｆ３．１７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、ロッカシャフト６から両吸気バルブｌａ
、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、各ロッカアーム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２０
ツカアーム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ピストン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はばね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Ｉａ、Ｉｂ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低連用カム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慝では、
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、両吸気パルプｆａ、ｆｂ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１ａｌｌｂ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で示してい
る。前述のように両特性はエンジン回転数ＮＩの点で交
差し、エンジン回転数Ｎ　ｅ　＜ＮＩの領域では、低速
バルブ作動特性のトルク（線Ａｔ）の方が高速バルブ作
動特性のトルク（線Ｂ、）より大きく　、Ｎ　ｅ　＞　
Ｎ　ｔの領域では、高速バルブ作動特性のトルク（線Ａ
２）の方が低速バルブ作動特性のトルク（線Ｂ２）より
大きい。

なお、上記のような連結切換手段２１の作動不良状態を
検出するものとして、本出願人が特開昭６３−１４７９
０９号公報において開示した装置があり、これをここで
はバルブ作動特性切換個別異常検知システムと称する。

このバルブ作動特性切換個別異常検知システムの一例を
第７図に示した。第１図に示したように連結切換手段（
２１ａ〜２１ｄ）毎に設けられた位置検出部１０１には
、ピストン（２２，２３）およびストッパ２４の位置を
検出する位置センサ４０が取り付けられている。このバ
ルブ作動特性切換個別異常検知システムでは、例えば、
切換バルブ９１が開状態になり油路３１に作動油圧がか
かっているにも拘らず、ピストン（２２，２３）および
ストッパ２４の位置が第３図のような連結解除状態の位
置にあるとき、この状態を示す位置センサ４０からの信
号に基づいて、コントロールユニッ）ＣＵは可変バルブ
作動特性切換機構ＶＴの一部に作動不良が発生したと判
断するようになっている。

次に、本発明に係る制御方法を第８図に示した制御フロ
ーに基づいて説明する。

まず、ステップＳ１において、いづれかの連結切換手段
の作動不良を表すバルブ作動特性切換個別異常検知シス
テムからの信号を検出すると、ステップＳ２において、
固定されたバルブ作動特性が低速バルブ作動特性ＬＶＴ
か高速バルブ作動特性ＨＶＴかを判断する。今、作動不
良を起こした連結切換手段を第１図の連結切換手段２１
ａとすると、これが低速バルブ作動特性ＬＶＴに固定さ
れた場合には、ステップＳ３に進み、他の正常に作動す
る連結切換手段（２ｌ　ｂ、　２１　ｃ、　　２１ｄ）
を第３図のように連結解除状態にして固定する。こうし
て、全てのバルブを低速バルブ作動特性で作動させるこ
とができる。低速バルブ作動特性は、第６図に示したよ
うに回転数Ｎｅ＜Ｎｔのときには高トルク側バルブ作動
特性となり、Ｎｅ＞　Ｎ　Ｉのときには低トルク側バル
ブ作動特性となるので、変速機は、Ｎ１３　＜Ｎｌのと
きには、高トルク側バルブ作動特性使用状態でのエンジ
ン出力トルクに対応した制御マツプを選択使用して制御
され、Ｎｅ＞Ｎ１のときには、低トルク側バルブ作動特
性使用状態でのエンジン出力トルクに対応した制御マツ
プを選択使用して制御される。

一方、ステップＳ２で作動不良を起こした連結切換手段
２１ａが高速バルブ作動特性ＨＶＴに固定されていると
判断した場合には、ステップＳ４に進み、他の正常に作
動する連結切換手段（２１ｂ、　　２１　ｃ、　　２１
　ｄ）を第４図のように連結状態として固定することに
よって全てのバルブを高速バルブ作動特性で作動させる
。この場合、変速機は、第６図に示したように回転数Ｎ
ｅ　＜Ｎ、のときには低トルク側バルブ作動特性使用状
態のエンジン出力トルクに対応した制御マツプに基づい
て制御され、Ｎｅ＞Ｎ、のときには高トルク側バルブ作
動特性使用状態でのエンジン出力トルクに対応した制御
マツプに基づいて制御される。

このように、本制御方法では、連結切換手段（２１ａ〜
２１ｄ）の一部の作動不良によって、作動特性を切換自
在としたバルブの一部が低速バルブ作動特性もしくは高
速バルブ作動特性に固定されても、他の切換自在なバル
ブのバルブ作動特性をその固定されたバルブ作動特性に
切換えて固定するので、エンジンはその固定されたパル
プ作動特性使用状態での運転となる。こうして、エンジ
ンは、通常選択される高トルク側バルブ作動特性使用状
態もしくは低トルク側バルブ作動特性使用状態での運転
に限られるので、切換点の回転数Ｎ、を境に、通常のバ
ルブ作動特性使用状態でのエンジン出力トルクに対応し
た制御マツプを選択することにより適切な変速機制御が
でき、様々なバルブ作動特性の組み合わせに対応する制
御マツプを用意する必要はない。

ハ０発明の効果 この制御方法によれば、バルブ作動特性切換機構の作動
不良によって、バルブ作動特性を切換自在としたバルブ
の一部が１のバルブ作動特性での作動に固定されても、
他の切換自在なバルブのパルプ作動特性をその固定され
たバルブ作動特性に合わせて切換固定するので、エンジ
ンはその固定されたバルブ作動特性使用状態で運転され
ることになる。こうして、エンジンは通常選択されるバ
ルブ作動特性使用状態での運転に限られるので、回転数
に応じて、通常のバルブ作動特性使用状態でのエンジン
出力トルクに対応した制御マツプを選択することにより
、摩擦要素の滑りや変速シロツクのない適切な変速機制
御ができ、様々なパルプ作動特性の組み合わせに対応す
る制御マツプは不要となり、経済上有利となる。

【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６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、バルブ作動特性個別異常検知システムの構成
を示した断面図、 第８図は、上記エンジンの制御方法の制御フローである
。 １ａ＋１ｂ・・・吸気バルブ ３．３′・・・低速用バルブ　５・・・高速用バルブ２
１ａ〜２１ｄ・・・連結切換手段 ４０・・・位置センサ　　　　９１・・・切換バルブ第
１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）吸気バルブと排気バルブのうち少なくとも一方のバ
   ルブ作動特性が切換自在であるエンジンにおいて、 前記バルブ作動特性を切換自在とした吸気バルブもしく
   は排気バルブの一部が、バルブ作動特性切換機構の作動
   不良により、１のバルブ作動特性での作動に固定された
   場合に、バルブ作動特性が切換自在な他のバルブのバル
   ブ作動特性の全てを前記１のバルブ作動特性に切換固定
   することを特徴とするエンジンの制御方法。