JPH051576A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アクセル空吹かしのときなどは高出力カムへ
の切換を禁止して低出力カムで運転することにより、不
必要な機関出力の浪費を防ぎ、燃費の向上を図る。 【構成】 低出力と高出力とのカムプロフィルをもつ少
なくとも２つのカム１と、これらのカムを運転状態によ
って選択的に切換えると共にこのカムの運動を吸、排気
弁の少なくとも一方に伝達するカム切換機構２と、機関
から駆動輪への動力の伝達が遮断されていることを検出
する手段３と、この動力遮断状態を検出したら高出力カ
ムへの切換を禁止して低出力カムでの運転を維持する手
段４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は運転条件によって選択的
にカムを切換える可変動弁機構を備えた自動車用等の内
燃機関の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の吸排気弁を駆動する動弁装置
は、機関の要求する出力特性に合わせて、最適なバルブ
タイミングが得られるように設定されている。

【０００３】ところが、この要求バルブタイミングは機
関の運転条件によってそれぞれ異なり、例えば低負荷域
ではバルブリフト、開弁期間は共に小さく、これに対し
て高負荷域では大きなバルブリフトと開弁期間が要求さ
れる。自動車用内燃機関のように運転条件が広範囲にわ
たるものは、バルブタイミングをどの運転領域を対象に
設定するかがなかなか難しく、いずれにしても、全ての
運転条件で最適なマッチングとすることはできない。

【０００４】そこで、特開昭６３−１６７０１６号公報
にあるように、カム特性(カムプロフィル)の異なる複数
のカムを備えておき、運転条件によって選択的にカムの
切換えを行うことにより、それぞれにおいて最適なバル
ブタイミングで運転することを可能とした可変動弁装置
が提案されている。

【０００５】これは低回転域で高いトルク特性をもつ低
速型の高出力カムと、高回転域で高いトルク特性の高速
型の高出力カムとを、運転条件に応じて切換えることに
より、低速域から高速域まで高出力を発揮させようとす
るものである。また、これに加えて低中回転、部分負荷
域での燃費特性にすぐれた低出力カム（燃費カム）を備
え、部分負荷域での燃費向上を図ることも提案されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする問題点】ところで、このカム
の切換は機関回転数と負荷などに応じて自動的に行われ
るが、このため、カム切換は車両の走行時だけでなく、
変速機をニュートラルにしたり、クラッチを切った状態
での停車中であっても、アクセルを踏み込んで、いわゆ
る空吹かしをしたときには、負荷のを増大を認めて低出
力カムから高出力カムへの切換が行われていた。

【０００７】このように動力が駆動輪に伝達されていな
いときに高出力カムに切換わると、実際には必要のない
機関出力が浪費されることになり、アクセル空吹かしを
頻繁に行うと燃費が悪化するという問題点があった。

【０００８】そこで本発明は、アクセル空吹かしのとき
などは高出力カムへの切換を禁止して低出力カムで運転
することにより、不必要な機関出力の浪費を防ぎ、燃費
の向上を図ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は図１に示すよう
に、低出力と高出力とのカムプロフィルをもつ少なくと
も２つのカム１と、これらのカムを運転状態によって選
択的に切換えると共にこのカムの運動を吸、排気弁の少
なくとも一方に伝達するカム切換機構２とを備えた内燃
機関において、機関から駆動輪への動力の伝達が遮断さ
れていることを検出する手段３と、この動力伝達の遮断
状態を検出したら高出力カムへの切換を禁止して低出力
カムでの運転を維持する手段４とを備える。

【００１０】

【作用】したがって、機関の動力が伝達されていないと
き、たとえば変速機がニュートラルのときなどや、クラ
ッチが切られているときなど、アクセルを踏み込んで空
吹かしをしても、低出力カムのまま運転されるので、そ
の分燃費の悪化が防止される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１２】まず、図２、図３に可変動弁機構の基本的
な構成を示すが、これ自体は本出願人により、特願平２
−１１７２６１号として既に提案されているもので、低
回転域と高回転域でそれぞれ出力を重視した２つの高出
力カムと、これとは別に部分負荷域などで燃費を重視し
た低出力（燃費）カムとの３つのカムを運転状況に応じ
て切り換えるようになっている。

【００１３】２１は燃費重視型のカムプロフィルに設定
され、カムリフトが小さく、かつリフト開始が遅くリフ
ト終了が早いリフト区間の小さい第１カム(低出力カ
ム)、２２は低回転域で高トルクを発生するカムプロフ
ィルに設定され、前記第１カム２１よりもカムリフトが
相対的に大きい第２カム(低速型高出力カム)、２３は高
回転域で高トルクを発生するカムプロフィルに設定さ
れ、第２カム２２よりもカムリフト、リフト区間の大き
い第３カム(高速型高出力カム)で、これらは同一のカム
シャフトに並列的に設けられる。

【００１４】２４は吸・排気弁(吸気弁または排気弁)、
２５はローラ２６を介して前記第１カム２１と常時接触
するメインロッカーアームで、ロッカーシャフト２７を
支点に揺動して、吸・排気弁２４を開閉する。

【００１５】メインロッカーアーム２５にはシャフト３
０を支点にして揺動する２つのサブロッカーアーム２
８,２９が前記ローラ２６と並列的に支持され、一方の
サブロッカーアーム２８は前記第２カム２２と、他方の
サブロッカーアーム２９は前記第３カム２３と接触す
る。

【００１６】これらサブロッカーアーム２８,２９はメ
インロッカーアーム２５と係合していないときは、ロス
トモーションスプリング３１により常時第２,第３カム
２２,２３に接触するように付勢され、メインロッカー
アーム２５からは独立して運動(揺動)する。

【００１７】サブロッカーアーム２８,２９をメインロ
ッカーアーム２５に対して選択的に係合するため、まず
一方のサブロッカーアーム２８の揺動部位には円柱形の
ピン３２が、またメインロッカーアーム２４にもこのピ
ン３２と同軸上にピン３４が、それぞれカムシャフト方
向に摺動自由に配設され、かつこれらピン３２,３４は
常時はリターンスプリング３６に付勢されて図２の状態
に保持され、メインロッカーアーム２５との係合を解か
れているが、ピン３４の収装された油圧室３８に通路４
０を介して圧油が導かれると、ピン３２と３４が所定量
だけ押し出されて、サブロッカーアーム２８がメインロ
ッカーアーム２５と係合するようになっている。

【００１８】サブロッカーアーム２８がメインロッカー
アーム２５と一体になるのは、第１カム２１及び第２カ
ム２２のベースサークルにあるときで、一体後は第１カ
ム２１よりもリフトの大きい第２カム２２に従ったバル
ブタイミングに切換わる。つまり、第１カム２１による
燃費重視の特性から、第２カム２２による低回転域での
出力重視の特性に切換られるのである。

【００１９】他方のサブロッカーアーム２９について
も、これと同様に構成され、油圧室３９に通路４１を介
して圧油が導かれると、ピン３５と３３がリターンスプ
リング３７に抗して押し出され、サブロッカーアーム２
９がメインロッカーアーム２５に係合することにより、
バルブタイミングは前記と同じく第１カム２１よりもリ
フト量、リフト区間の共に大きい第３カム２３に依存す
るように切換られ、高回転域での出力重視の特性が得ら
れるのである。

【００２０】なお、図４に第１カム２１から第３カム２
３までのバルブリフト特性を示す。そして、各カムを用
いたときの全開出力特性は、図５のようになり、第１カ
ム２１によれば、発生トルクは低いものの燃費が良く、
第２カム２２では低回転域での最大トルクが最も高く、
第３カム２３は低回転域での発生トルクは第２カム２２
よりも小さいものの、高回転域での最大トルクは最も大
きくなる。

【００２１】ところで、第１カム２１から第２、第３カ
ム２２,２３への切換や、その反対に第２、第３カム２
２,２３から第１カム２１への切換を制御するために図
６に示すようなコントロールユニット５１が備えられ、
運転状態によって最適なカムが選択されるのである。

【００２２】コントローユニット５１におけるこのカム
の選択は図５の特性に基づいて、要求するトルクと回転
数が例えば低出力の燃費カムである第１カム２１の領域
にあるときはこの燃費カムを用い、この状態からアクセ
ル開度が増加して要求トルクが燃費カムの領域を外れて
例えば低速型出力カムである第２カム２２の領域に移行
すると、燃費カムから低速型出力カムに切換られ、ま
た、回転数が低回転域から高回転域に上昇してくると、
高速型出力カムである第３カム２３に切換られるのであ
る。

【００２３】このため、コントロールユニット５１には
運転状態を代表するパラメータとして、機関回転数、ク
ランク角度位置を検出するクランク角センサ５２、アク
セルペダルの操作量(踏込量)を検出するアクセル操作量
センサ５３、実際に選択されたカム位置を検出するカム
ポジションセンサ５８からの各信号が入力し、これらに
基づいて上記のようにカムの切換時期が判定されたら、
前記２つの油圧室３８,３９への油圧の切換を行う電磁
弁４５と４６の作動を制御する。

【００２４】つまり、一方の電磁弁４５が開かれると第
２カム２２を働かせるために油圧室３８にオイルポンプ
からの圧油が導かれ、他方の電磁弁４６を開くことによ
り今度は第３カム２３を働かせるため油圧室３９に圧油
が導かれるのである。

【００２５】ところでコントロールユニット５１は、カ
ムの切換時に、スロットル開度が同一のままでは、カム
の出力特性により大きなトルク段差を生じ、不連続な出
力変動により運転性を悪化させたり、車体振動を誘発し
たりするため、これを防ぐように、カム切換に対応して
吸気通路に設けたスロットルバルブ５７の開度を補正制
御している。

【００２６】スロットルバルブ５７はコントロールユニ
ット５１からの信号を受けるサーボ駆動回路５５、及び
この駆動信号に基づいて作動するサーボモータ５６を介
して、図示しないアクセルペダルとは独立して開度が増
減され、同時にスロットルバルブ５７の実際の開度はス
ロットル開度センサ５４を介してコントロールユニット
５１にフィードバックされる。なお、スロットルバルブ
５７は各気筒毎に独立させた吸気通路にそれぞれ設ける
こともできる。

【００２７】コントロールユニット５１は基本的にはア
クセル操作量センサ５３の信号から要求トルクを判断
し、カムポジョシンセンサ５８の出力から求めたそのと
きのカム位置で、要求トルクを発生するのに必要なスロ
ットル開度位置を演算し、サーボモータ５６を介してス
ロットルバルブ５７の開度を決定する。

【００２８】そして、カム切換が判断され、例えば第１
カム２１から出力トルクの大きい第２または第３カム２
２、２３への切換時には、トルク増大分を吸収するよう
に、サーボ駆動回路５５、サーボモータ５６を介してス
ロットルバルブ５７の開度を、その切換目標カムとのト
ルク段差に応じて減少補正し、また、第２または第３カ
ム２２、２３から出力トルクの小さい第１カム２１に切
換るときは、逆にスロットルバルブ５７の開度を増大さ
せてトルク段差を吸収するように出力の補正制御を行
う。

【００２９】図示しないが、同時に点火装置の点火時期
を補正制御することにより、切換時の出力変動をさらに
抑制することも可能である。

【００３０】一方、この発明において、コントロールユ
ニット５１は停車中におけるアクセルの空吹かしを判定
したときは、負荷や回転数が増大しても、低出力側の第
１カム２１から高出力側の第２、第３カム２２、２３へ
の切換を禁止し、不必要な機関出力の浪費を防いで、燃
費の向上を図っている。

【００３１】そこで、コントロールユニット５１には、
機関から駆動輪に対する動力伝達の遮断状態を検出する
手段６０としての、たとえば自動変速機の場合はインヒ
ビタースイッチによるＮ，Ｐレンジの検出、手動変速機
の場合はニュートラルスイッチ、あるいはクラッチペダ
ルに連動させたクラッチ断続スイッチからの信号が入力
したときには、機関回転数や負荷から高出力カムである
第２、第３カム２２，２３への切換条件が成立しても、
カム切換は行わずに低出力カムである第１カム２１のま
ま保持する。

【００３２】ただし、この実施例では、走行中に動力伝
達の遮断状態（たとえばギヤ変速操作に伴い一時的にク
ラッチを切ったときなど）が発生したときは、上記制御
は中止して、走行中の運転性に悪影響を及ぼさないよう
にし、また登坂路を走行しているときも、同様に制御を
中止して、十分な発進トルクを確保するようにしてあ
る。

【００３３】このため、車速センサ６２からの信号によ
り一定以上の車速で走行しているとき、並びに車体の前
後の傾斜角度を検出する傾斜角センサ６１の出力が所定
値以上のときは、動力伝達の遮断状態が判定されても、
カム切換条件が成立すれば、高出力カムである第２、第
３カム２２，２３への切換を可能とした。

【００３４】コントロールユニット５１で実行されるこ
れらの制御について、図７のフローチャートにしたがっ
て説明する。

【００３５】ステップ１〜３において、検出手段６０か
らの動力伝達状態と、車速センサ６２からの車速と、傾
斜角度センサ６１からの登坂路信号とを読み込み、まず
ステップ４において、停車中かどうかが判定される。

【００３６】停車中でない場合は、ステップ８に移行し
てそのまま通常のカム切換制御が維持されるが、停車中
のときは、ステップ５において車体の傾斜角度から登坂
路走行であるかどうかを判定する。登坂路走行時にはや
はりステップ８に移行して通常のカム切換制御を維持す
る。

【００３７】これに対して登坂路走行でもないときは、
ステップ６において動力が駆動輪に伝達されていないか
どうかどうかを判定し、伝達遮断状態にあると判定され
たときは、ステップ７に移行して運転条件のいかんにか
かわらず、高出力カムへの切換を禁止して低出力カムで
運転する。

【００３８】このようにして動力が遮断された状態では
低出力カムを維持することにより、運転者がアクセルを
空吹かしさせても、最低減の機関吸入空気量として不必
要な機関出力の浪費を防ぎ、燃費を向上させられる。ま
た、同時にこのように不必要なカム切換を防止した結
果、カム切換に伴って発生するトルクショックを無くす
こともできる。

【００３９】ただし、停車時に限ってこのような制御を
行い、走行中などは禁止するため、一時的に動力伝達の
遮断状態が発生しても強制的に低出力カムに切換わるこ
とはなく、走行中の運転性は良好に保たれる。

【００４０】さらに、登坂路で発進するときなどは、機
関回転数と負荷に応じて高出力カムへの切換を許可する
ため、必要に応じて十分な発進トルクを得ることができ
る。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、停車中の
アクセルの空吹かしなどのときには、高出力カムへの切
換を禁止して低出力カムで運転するので、高出力カムに
よる必要のない機関出力の浪費を防ぎ、燃費の改善を図
ることができる一方、不必要なカム切換に伴って発生す
るトルクショックをなくすこともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成図である。

【図２】本発明の実施例を示す可変動弁機構の平面図で
ある。

【図３】図２のＸ−Ｘ線断面図である。

【図４】各カムのリフト特性を示す説明図である。

【図５】各カムによる出力特性をトルクと回転数に基づ
いて示す説明図である。

【図６】コントロールユニットのブロック図である。

【図７】コントロールユニットにおいて実行される制御
動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

２１ 第１カム ２２ 第２カム ２３ 第３カム ２４ 吸・排気弁 ２５ メインロッカアーム ２８ サブロッカアーム ２９ サブロッカアーム ５１ コントロールユニット ６０ 動力伝達遮断検出手段 ６１ 傾斜角センサ ６２ 車速センサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 低出力と高出力とのカムプロフィルをも
   つ少なくとも２つのカムと、これらのカムを運転状態に
   よって選択的に切換えると共にこのカムの運動を吸、排
   気弁の少なくとも一方に伝達するカム切換機構とを備え
   た内燃機関において、機関から駆動輪への動力の伝達が
   遮断されていることを検出する手段と、この動力伝達の
   遮断状態を検出したら高出力カムへの切換を禁止して低
   出力カムでの運転を維持する手段とを備えたことを特徴
   とする内燃機関の制御装置。