JPH04321748A - 可変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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの運転中に給
排気バルブの作動時期を可変バルブタイミング制御で変
化させることを可能とした可変バルブタイミング制御装
置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】この種の可変バルブタイミング制御装置と
して、内部に歯を形成したハウジングを、内外周に形成
した歯の少なくともいずれか一方がヘリカル歯であるリ
ングギヤを介して、外周に歯を形成したカムシャフトに
装着し、リングギヤの軸方向にエンジンの潤滑油圧を制
御油圧として作用させて、このリングギヤを移動させる
ことによって回転駆動されるハウジングを、カムシャフ
トに対して相対回動させてバルブの開閉作動時期を変え
るようにしたものである。

【０００３】この種の技術は、米国特許第４２３１３３
０号に基本的構成が示されている。また、特開昭６１−
２６８８１０号公報に掲載の技術には、エンジンによっ
て駆動されるハウジングをリングギヤの軸方向に制御油
圧を作用させて、このリングギヤを移動させることによ
って、カムシャフトに対して相対回転させ、このカムシ
ャフトによって駆動される吸気または排気バルブの開閉
動作時期を可変ならしめ、このとき、制御油のハウジン
グ外周への漏れを防止するように作用し、また、可撓性
を有するベルトによって、駆動騒音を生ずることなくハ
ウジングを回転駆動する技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭６１−２６
８８１０号公報に掲載の技術では、エンジンによって駆
動されるハウジングをリングギヤの軸方向に制御油圧を
作用させ、前記リングギヤを移動させることによって、
カムシャフトに対して相対回転させ、このカムシャフト
によって駆動される吸気または排気バルブの開閉動作時
期を可変しており、エンジンと吸気または排気バルブの
開閉動作時期とが対応させられている。

【０００５】しかし、低負荷時には吸気バルブを遅角ま
たは進角させて、エンジントルクが低下する分だけ運転
手にスロットルバルブを開けさせることにより、吸気抵
抗を下げ、燃費を向上させているから、アクセルフィー
リングが良くなかった。

【０００６】そこで、本発明は、可変バルブタイミング
によって影響を受けることなく、アクセルフィーリング
を低下させることなく、燃費を向上させる可変バルブタ
イミング制御装置の提供を課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる可変バ
ルブタイミング制御装置は、アクセル開度及び車速検出
出力から目標加速度を演算し、エンジン回転数からスロ
ットル全開時の最大エンジントルクを演算し、前記最大
エンジントルクから車輌の加速度を演算し、前記目標加
速度と前記加速度とを比較し、目標加速度が大きいとき
、スロットル開度を全開とし、可変バルブの作動角度を
制御する。また、目標加速度が小さいとき、可変バルブ
の作動角度を最大位相角とし、スロットル開度を制御す
る。

【０００８】

【作用】この発明においては、目標加速度演算手段によ
って、アクセル開度及び車速検出出力から目標加速度を
演算し、また、可変バルブタイミング制御領域設定手段
によって、エンジン回転数からスロットル全開時の最大
エンジントルクを演算し、前記最大エンジントルクから
車輌の加速度を演算する。比較手段で前記目標加速度演
算手段の目標加速度と前記可変バルブタイミング制御領
域設定手段の加速度とを比較し、前記目標加速度演算手
段の目標加速度より前記可変バルブタイミング制御領域
設定手段の加速度が小さいとき、可変バルブ出力手段で
スロットル開度を全開に固定し、可変バルブの作動角度
を制御する。逆に、前記可変バルブタイミング制御領域
設定手段の加速度より前記目標加速度演算手段の目標加
速度が小さいとき、可変スロットル出力手段で可変バル
ブの作動角度を最大位相角に固定し、スロットル開度を
制御する。スロットル開度を全開に固定し、可変バルブ
の作動角度を制御することにより、吸気抵抗の小さい状
態を選択して燃費を向上させる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明する
。

【００１０】図１は本発明の一実施例の可変バルブタイ
ミング制御装置の全体の制御構成図である。

【００１１】図１において、エンジン１は内部を省略し
ているが、カムシャフト２で開閉されるバルブにより、
エンジンの給排気のタイミングが決定されている。前記
エンジン１のクランクシャフト３は出力軸となるもので
あり、また、前記バルブの開閉のために可変バルブタイ
ミング（以下、単に『ＶＶＴ』と記す）装置１０を介し
てカムシャフト１に回転を伝達している。前記エンジン
１の下部には内部にオイルを収容したオイルパン部６が
形成されている。

【００１２】ＶＶＴ制御を行なうＶＶＴ装置１０は次の
ように構成されている。

【００１３】内周部にヘリカルスプラインを形成したタ
イミングプーリ１１と外周部にヘリカルスプラインを形
成した伝達部材１２との間に、内外周部に夫々ヘリカル
スプラインを形成したリング状のピストン手段１３が係
合している。また、タイミングプーリ１１の外周面上に
はタイミングベルト２０が掛られ、エンジン１のクラン
クシャフト３によって駆動されている。ここで、伝達部
材１２はボルト１４によりカムシャフト２に螺着され、
互いに相対回転しないようになっている。

【００１４】また、ピストン手段１３はその軸方向に２
分割され、その間にスプリング１６を入れることにより
、所謂、シザーズギヤ化が図られている。これにより、
タイミングプーリ１１からピストン手段１３、伝達部材
１２と回転トルクが伝達する際に、各ヘリカルスプライ
ン間で生じるバックラッシュ等による噛合音を減少して
いる。そして、ピストン手段１３の図示の右側空間１９
にはスプリング１５が配設され、ピストン手段１３を図
示の左方向の位置の初期位置へと付勢している。そして
、ピストン手段１３の図示の右側に配設された受圧プレ
ート１７はピストン手段１３と共に動き、油圧ライン１
８の油圧に応じてピストン手段１３を図示の左右方向に
動作させる。

【００１５】前記カムシャフト２にはその長さ方向に垂
直切断した切断面に対して、６０度に均等分割した位置
に突起２ａを形成している。前記突起２ａに対向する位
置に磁気センサからなるカムシャフト回転検出器４が配
設されている。同様に、前記クランクシャフト３にはそ
の長さ方向に垂直切断した切断面に対して、１２０度に
均等分割した位置に突起３ａを形成している。前記突起
３ａに対向する位置に磁気センサからなるクランクシャ
フト回転検出器５が配設されている。前記カムシャフト
回転検出器４の出力及びクランクシャフト回転検出器５
の出力は、マイクロコンピュータからなる制御回路３０
に入力している。

【００１６】前記エンジン１の下部のオイルを収容した
オイルパン部６からエンジン各部の潤滑油とするオイル
は、エンジン１で駆動されるエンジンオイルポンプ３１
で汲み、それをフィルタ３２を介して供給している。リ
リーフバルブ３３はエンジンオイルポンプ３１で汲んだ
油圧を一定油圧とし、余剰油圧を再度オイルパン部６に
帰還させている。また、エンジンオイルポンプ３１と同
一軸上にバルブ給圧ポンプ３４が接続されており、前記
フィルタ３２を介してエンジン各部の潤滑油とするオイ
ルを給圧制御バルブ３６を介して油圧ライン１８に供給
している。リリーフバルブ３５はバルブ給圧ポンプ３４
で汲んだ油圧を一定油圧とし、余剰油圧を再度オイルパ
ン部６に帰還させている。また、油圧ライン１８の油圧
は、排圧制御バルブ３７を介してオイルパン部６に帰還
させている。なお、前記給圧制御バルブ３６及び排圧制
御バルブ３７の開閉制御は、制御回路３０のデューティ
比制御によって行なわれる。

【００１７】また、前記制御回路３０には車速信号及び
アクセル開度信号及びエンジン回転数信号が入力されて
おり、また、前記制御回路３０からスロットル開度制御
信号が出力されている。

【００１８】したがって、前記エンジンオイルポンプ３
１で汲んだ油圧を、バルブ給圧ポンプ３４で更に加圧し
、デューティ比制御される給圧制御バルブ３６を介して
油圧ライン１８に供給している。この油圧により、内周
部にヘリカルスプラインを形成したタイミングプーリ１
１と外周部にヘリカルスプラインを形成した伝達部材１
２との間の噛合いにより、カムシャフト２に設けた突起
２ａを検出するカムシャフト回転検出器４の出力と、前
記クランクシャフト３の突起３ａを検出するクランクシ
ャフト回転検出器５の出力のタイミングが、前記クラン
クシャフト３の突起３ａを検出するクランクシャフト回
転検出器５の出力を基準として進みまたは遅れとなり、
結果的に、エンジン１の給排気バルブの開閉タイミング
が進んだり遅れたりし、エンジン１の負荷に応じた点火
及び給排気時期が得られる。

【００１９】このように構成された本実施例の可変バル
ブタイミング制御装置は、次のように制御される。

【００２０】図２及び図３は本実施例の可変バルブタイ
ミング制御装置の通常アクセル制御プログラムを示すの
で、このルーチンは図示しないエンジン制御のメインプ
ログラムを実行中にコールされる。

【００２１】まず、ステップＳ１で車速及びアクセル開
度から目標加速度１を演算する。この演算には、図４の
本実施例の目標加速度１のメモリマップに示すように、
特定の車速でどれだけの加速度が得られるかを計算した
値をメモリマップに格納しておき、車速及びアクセル開
度から目標加速度１を選択する。ステップＳ２で車速及
びアクセル開度の変化速度を求めたアクセル開度速度か
ら目標加速度２を演算する。この演算には、図５の本実
施例の目標加速度２のメモリマップに示すように、車速
及びアクセル開度速度から目標加速度２を選択する。ス
テップＳ３で前記目標加速度１に目標加速度２を加算し
て、要求加速度となる目標加速度を演算する。ステップ
Ｓ４でエンジン回転数からスロットル全開時のＶＶＴ制
御で可能となる最大エンジントルクを演算する。この演
算には、図６の本実施例のＶＶＴ制御で可能となる最大
エンジントルクのメモリマップに示すように、エンジン
回転数及びエンジントルクからスロットル全開時のＶＶ
Ｔ制御で可能となる最大エンジントルクを選択する。ス
テップＳ５において前記ステップＳ４で得たスロットル
全開時のＶＶＴ制御で可能となる最大エンジントルクを
そのときの自動変速機のギヤ比で徐し、スロットル全開
時のＶＶＴ制御で可能となる最大加速度を求める。

【００２２】ステップＳ６で前記ステップＳ３及びステ
ップＳ５で演算した目標加速度１に目標加速度２を加算
した目標加速度と、スロットル全開時のＶＶＴ制御で可
能となる最大加速度とを比較し、前記目標加速度がスロ
ットル全開時のＶＶＴ制御で可能となる最大加速度より
小さいとき、ステップＳ７でスロットル開度を全開とし
、ステップＳ８で、まず、目標加速度に車輌重量を掛算
して目標エンジントルクを得て、この目標エンジントル
クとエンジン回転数からスロットル全開時のＶＶＴ制御
作動角を演算する。この演算には、図８の本実施例のエ
ンジン回転数及びエンジントルクからＶＶＴ制御作動角
を選択する。また、ステップＳ９で目標加速度に対して
実際に発生する実加速度を減算し、それに定数を乗じて
フィードバック制御を行なう際のＶＶＴ制御作動角差を
演算する。そして、ステップＳ１０で前記スロットル全
開時のＶＶＴ制御作動角とフィードバック制御を行なう
際のＶＶＴ制御作動角差の和を目標ＶＶＴ作動角制御の
出力とする。

【００２３】ステップＳ６で前記スロットル全開時のＶ
ＶＴ制御で可能となる最大加速度が目標加速度より小さ
いとき、ステップＳ１１でＶＶＴ制御作動角を最大位相
角とし、ステップＳ１２で、まず、目標加速度に車輌重
量を掛算して目標エンジントルクを得て、この目標エン
ジントルクとエンジン回転数からＶＶＴ制御作動角を最
大位相角としたスロットル開度を演算する。この演算に
は、図７の本実施例のエンジン回転数及びエンジントル
クからスロットル開度を選択する。また、ステップＳ１
３で目標加速度に対して実際に発生する実加速度を減算
し、それに定数を乗じてフィードバック制御を行なう際
のスロットル開度差を演算する。そして、ステップＳ１
４で前記ＶＶＴ制御作動角を最大位相角としたスロット
ル開度とフィードバック制御を行なう際のスロットル開
度差の和を目標スロットル開度制御の出力とする。

【００２４】上記実施例の可変バルブタイミング制御装
置の制御回路３０の機能を説明すると、次のようになる
。

【００２５】図９は本発明の一実施例の可変バルブタイ
ミング制御装置の制御回路３０の機能説明図である。

【００２６】図９において、エンジン５０の出力軸は自
動変速機５１を介して出力されている。前記自動変速機
５１の出力から車速検出手段５２によって車速が検出さ
れており、更に、その車速の微分により加速度を演算す
る加速度検出手段５３が接続され、そこから加速度が検
出されている。

【００２７】アクセルペダル等のアクセル操作手段５６
の出力をポテンショメータ等からなるアクセル開度検出
手段５７に導き、そこでアクセル開度を検出し、また、
前記アクセル開度検出手段５７の出力をアクセル開度速
度算出手段５８に導き、そこで、アクセル開度の変化を
求めてアクセル開度速度とし、前記アクセル開度検出手
段５７の出力及びアクセル開度速度算出手段５８の出力
を目標加速度算出手段５９に導く。前記目標加速度算出
手段５９では、車速検出手段５２からの車速を入力して
、図４及び図５の目標加速度１及び目標加速度２を得る
。この機能はステップＳ１乃至ステップＳ３に対応する
。また、ＶＶＴ制御領域設定手段６０は、前記目標加速
度算出手段５９から目標加速度１及び目標加速度２を入
力し、自動変速機５１を制御する変速制御手段５５から
所定の変速段を入力し、そして、エンジン５０の回転数
を点火回路ユニットから検出し、即ち、イグナイタ１４
が接続されており、点火信号が入力されて、そこからエ
ンジン回転数が検出されるエンジン回転数検出手段６１
が入力されており、エンジン回転数からスロットル全開
時の最大エンジントルクを演算している。この機能はス
テップＳ４及びステップＳ５に対応する。

【００２８】前記目標加速度算出手段５９及びＶＶＴ制
御領域設定手段６０の出力は、スロットル開度算出手段
５４で比較され、前記目標加速度算出手段５９よりＶＶ
Ｔ制御領域設定手段６０の出力が小さいとき、スロット
ル駆動手段６３の駆動制御を行なう。この機能はステッ
プＳ６乃至ステップＳ１０に対応する。

【００２９】また、前記目標加速度算出手段５９及びＶ
ＶＴ制御領域設定手段６０の出力は、ＶＶＴ作動角算出
手段６２で比較され、前記ＶＶＴ制御領域設定手段６０
より目標加速度算出手段５９の出力が小さいとき、ＶＶ
Ｔ制御領域設定手段６０によりＶＶＴ制御手段６４で制
御を行なう。この機能はステップＳ６、ステップＳ１１
乃至ステップＳ１４に対応する。

【００３０】このように、本実施例の可変バルブタイミ
ング制御装置は、アクセル開度及び車速検出出力から目
標加速度を演算するステップＳ１乃至ステップＳ３から
なる目標加速度演算手段と、エンジン回転数からスロッ
トル全開時の最大エンジントルクを演算し、前記最大エ
ンジントルクから車輌の加速度を演算するステップＳ４
及びステップＳ５からなる可変バルブタイミング制御領
域設定手段と、前記目標加速度演算手段の目標加速度と
前記可変バルブタイミング制御領域設定手段の加速度と
を比較するステップＳ６からなる比較手段と、前記目標
加速度演算手段の目標加速度より前記可変バルブタイミ
ング制御領域設定手段の加速度が小さいとき、スロット
ル開度を全開とし、可変バルブの作動角度を制御するス
テップＳ７乃至ステップＳ１０からなる可変バルブ出力
手段と、前記可変バルブタイミング制御領域設定手段の
加速度より前記目標加速度演算手段の目標加速度が小さ
いとき、可変バルブの作動角度を最大位相角とし、スロ
ットル開度を制御するステップＳ１１乃至ステップＳ１
４からなる可変スロットル出力手段とを具備するもので
ある。

【００３１】したがって、アクセル開度から運転手の目
標加速度、即ち、要求加速度が決定され、エンジン回転
数に基づきＶＶＴ制御によるスロットル全開時の最大エ
ンジントルクを演算し、その要求加速度が最大エンジン
トルクより低いとき、スロットル全開でＶＶＴ制御によ
り必要なトルクが得られるから、吸気抵抗を下げて燃費
を向上させることができる。また、要求加速度がエンジ
ン回転数に基づきＶＶＴ制御によるスロットル全開時の
最大エンジントルクより低いとき、ＶＶＴ制御による可
変バルブの作動角度を最大位相角とし、スロットル開度
を制御するものである。故に、エンジン回転数に基づき
ＶＶＴ制御によるスロットル全開時の最大エンジントル
クとそのときの運転手の要求加速度の大小関係を問うこ
となく、ＶＶＴ制御またはスロットル開度制御によって
、所定の要求加速度に対応付けられるから、アクセルフ
ィーリングが運転条件によって変化せず、結果的にアク
セルフィーリングが良い。

【００３２】ところで、上記実施例では目標加速度等を
メモリマップから選択しているが、本発明を実施する場
合には、計算でその都度求めることができる。しかし、
本実施例のように、メモリマップを用いるとその処理速
度を速めることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、この発明の可変バルブタ
イミング制御装置は、目標加速度演算手段でアクセル開
度及び車速から目標加速度を得て、可変バルブタイミン
グ制御領域設定手段でエンジン回転数からスロットル全
開時の最大エンジントルクを得て、比較手段でそれら目
標加速度演算手段の目標加速度と前記可変バルブタイミ
ング制御領域設定手段の加速度とを比較し、前記目標加
速度演算手段の目標加速度より前記可変バルブタイミン
グ制御領域設定手段の加速度が小さいとき、可変バルブ
出力手段でスロットル開度を全開に固定し、可変バルブ
の作動角度を制御する。逆に、前記可変バルブタイミン
グ制御領域設定手段の加速度より前記目標加速度演算手
段の目標加速度が小さいとき、可変スロットル出力手段
で可変バルブの作動角度を最大位相角に固定し、スロッ
トル開度を制御するものである。

【００３４】したがって、可変バルブ出力手段でスロッ
トル開度を全開に固定し、可変バルブの作動角度を制御
するものであるから、吸気抵抗の小さい状態を選択して
燃費を向上させることができる。

【００３５】また、目標加速度演算手段の目標加速度と
前記可変バルブタイミング制御領域設定手段の加速度と
の比較結果がいずれであっても、可変バルブタイミング
制御またはスロットル開度制御によって要求加速度に対
応させることができるから、走行中に踏込量の変化等の
アクセルフィーリングが変化することがない。故に、車
速制御がし易くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例の可変バルブタイミン
グ制御装置の全体の制御構成図である。

【図２】図２は本発明の一実施例の可変バルブタイミン
グ制御装置の通常アクセル制御プログラムの要部を示す
フローチャートである。

【図３】図３は本発明の一実施例の可変バルブタイミン
グ制御装置の通常アクセル制御プログラムの一部を示す
フローチャートである。

【図４】図４は本発明の一実施例の可変バルブタイミン
グ制御装置で使用する目標加速度１のメモリマップの説
明図である。

【図５】図５は本発明の一実施例の可変バルブタイミン
グ制御装置で使用する目標加速度２のメモリマップの説
明図である。

【図６】図６は本発明の一実施例の可変バルブタイミン
グ制御装置で使用するＶＶＴ制御で可能となる最大エン
ジントルクのメモリマップの説明図である。

【図７】図７は本発明の一実施例の可変バルブタイミン
グ制御装置で使用するスロットル開度のメモリマップの
説明図である。

【図８】図８は本発明の一実施例の可変バルブタイミン
グ制御装置で使用するＶＶＴ制御作動角のメモリマップ
の説明図である。

【図９】図９は本発明の一実施例の可変バルブタイミン
グ制御装置の制御回路の機能説明図である。

【符号の説明】

１，５０　　　　エンジン １０　　　　　　　　ＶＶＴ（可変バルブタイミング）
装置５１　　　　　　　　自動変速機 ５２　　　　　　　　車速検出手段 ５５　　　　　　　　変速制御手段 ５７　　　　　　　　アクセル開度検出手段６１　　　
　　　　　エンジン回転数検出手段３０　　　　　　　
　制御回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　アクセル開度及び車速検出出力から目
   標加速度を演算する目標加速度演算手段と、エンジン回
   転数からスロットル全開時の最大エンジントルクを演算
   し、前記最大エンジントルクから車輌の加速度を演算す
   る可変バルブタイミング制御領域設定手段と、前記目標
   加速度演算手段の目標加速度と前記可変バルブタイミン
   グ制御領域設定手段の加速度とを比較する比較手段と、
   前記目標加速度演算手段の目標加速度より前記可変バル
   ブタイミング制御領域設定手段の加速度が小さいとき、
   スロットル開度を全開とし、可変バルブの作動角度を制
   御する可変バルブ出力手段と、前記可変バルブタイミン
   グ制御領域設定手段の加速度より前記目標加速度演算手
   段の目標加速度が小さいとき、可変バルブの作動角度を
   最大位相角とし、スロットル開度を制御する可変スロッ
   トル出力手段とを具備することを特徴とする可変バルブ
   タイミング制御装置。