JPH0535256B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、エンジンの制御装置に関するもの
である。

〔従来技術〕 最新、車両用エンジンにおいては、エンジンの
運転性向上の観点から、ラフネスセンサによつて
エンジンの燃焼不安定状態を検出し、エンジンの
燃焼状態を支配する各種燃焼状態制御装置を、上
記燃焼不安定状態に起因するエンジン振動等のラ
フネスが減少する方向に制御する、いわゆるラフ
ネス制御することが種々行なわれており、その１
例としては、従来、例えば実開昭57−31552号公
報に示されるように、ラフネス発生時にラフネス
センサの出力に応じて混合気の空燃比を補正制御
するようにしたものがある。

また車両用エンジンにおいて、エンジンの運転
状態に応じてその吸、排気ポートの開閉タイミン
グを可変制御し、エンジンを効率よく運転するこ
とが種々提案されており、その１例としては、従
来、実開昭56−150806号公報に示されるように
吸、排気弁のバルブリフト量を制御し、あるいは
特開昭59−65509号公報に示されるように動弁カ
ムと吸、排気弁のタペツトと当接タイミングを制
御し、もつて吸、排気弁の開閉タイミングや開弁
角を変えるようにしたものがある。

そしてこのような吸、排気ポート開閉タイミン
グの制御装置を備えたエンジンにおいても、上述
のラフネス制御を行なうようにすれば、一層運転
性を向上できると期待され、しかもこの場合、
吸、排気ポートの開閉タイミングを変えることに
よつてエンジンの燃焼状態が変わることから、こ
の開閉タイミングをラフネスセンサの出力に応じ
て制御すればよいと考えられる。

〔発明の目的〕

この発明は、かかる点に鑑み、より精度の良い
吸、排気ポート開閉タイミングの制御ができるエ
ンジンの制御装置を提供せんとするものである。

〔発明の構成〕

ここで吸、排気ポート開閉タイミングのラフネ
ス制御の仕方について考察すると、吸、排気弁の
開閉タイミングあるいは開弁角をラフネスが抑制
させる方向に制御すればよい訳であるが、実際に
は運転状態あるいはエンジンの要求によつてその
制御方向はまちまちであり、これを一律に定める
ことは難しい。

しかし低回転低負荷時における吸、排気弁の開
閉タイミングについて見ると、排気弁の閉弁タイ
ミングを早くし、吸気弁の開弁タイミングを遅く
することよつて排気の吹き返しが少なくなり、燃
焼室内の残留ガスが減少して燃焼の安定性が得ら
れるものである。また低回転時の開弁角について
見ると、吸、排気弁とも開弁角を小さくすること
によつて、吸、排気弁のオーバラツプが小さくな
り、上記の場合と同様に排気の吹き返しが少なく
なり、燃焼の安定性が得られるものであり、いず
れにしても低回転低負荷時において、吸、排気ポ
ートのオーバラツプを小さくすれば、燃焼の安定
性が得られ、ラフネスが抑制されるものである。

そこでこの発明は、吸、排気ポートの開閉タイ
ミングをエンジンの運転状態に応じて可変制御す
るエンジンの制御装置において、低回転低負荷時
におけるエンジンのラフネス発生時には吸、排気
ポートのオーバラツプが小さくなるように開閉タ
イミングを補正するようにしたものである。

即ち、この発明は、第１図の機能ブロツク図に
示されるように、エンジンの吸気ポート及び排気
ポートの少なくとも一方の開閉タイミングを可変
にするタイミング変更手段５０を設け、タイミン
グ制御手段５１でエンジンの運転状態に応じてタ
イミング変更手段５０を制御し、その際ラフネス
センサ（振動検出手段）でエンジンのラフネス
（振動）を検出し、回転数検出手段７１でエンジ
ンの回転数を検出し、さらに負荷検出手段７２で
エンジンの負荷状態を検出し、補正手段５２がラ
フネスセンサ５２、回転数検出手段７１、負荷検
出手段７３の出力を受けラフネス発生時少なくと
も低回転低負荷時は吸、排気ポートのオーバラツ
プが小さくなる方向にタイミング制御手段５１の
制御を補正するようにしたものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第２図及び第３図は本発明の一実施例によるエ
ンジンの制御装置を示す。図において、１はエン
ジンで、該エンジン１の吸気通路２の途中にはス
ロツトル弁３が配設され、該スロツトル弁３の上
流側の吸気通路２にはエアフローメータ４が設け
られ、吸気通路２の上流端はエアクリーナ５に至
つており、吸気通路２の下流端近傍には燃料噴射
弁６が設けられている。またエンジン１の排気通
路７には排気ガス浄化用の触媒８が介設されてい
る。

またエンジン１にはアイドル回転数を制御する
アイドル回転制御機構９が設けられている。この
制御機構９において、吸気通路２にはスロツトル
弁３をバイパスしてバイパス通路１０が形成さ
れ、該バイパス通路１０の途中には該通路１０に
流れる空気量を制御する制御弁１１が介設されて
いる。

さらにエンジン１には排気ガスの一部をEGR
ガスとして吸気系に還流するEGR装置１２が設
けられている。このEGR装置１２において、排
気通路７にはEGR通路１３の一端が、該EGR通
路１３の他端は吸気通路２に接続され、該EGR
通路１３の途中にはEGR弁１４が介設され、該
EGR弁１４にはこれに負圧又は正圧を導入して
EGR弁１４を開閉駆動するソレノイド１５が設
けられている。

そしてエンジン１にはその吸、排気ポート２
ａ、７ａを開閉する吸、排気１６，１７が設けら
れ、該吸、排気弁１６，１７にはカム軸１８，１
９、タペツト２０，２１及びバルブスプリング２
２，２３等からなる動弁装置２４，２５が設けら
れている。また吸、排気弁１６，１７にはその開
閉タイミングを調整するタイミング調整装置２６
が設けられている。このタイミング調整装置２６
において、回転体２７，２８には上記タペツト２
０，２１が摺動自在に収容され、該回転体２７，
２８はカム軸１８，１９と同軸に回転自在に設け
られ、アクチユエータ２９によつて相互に逆方向
に回動されるようになつている。

また図中、３０はデイストリビユータ、３１は
イグニツシヨンコイル、３２はキースイツチ、３
３はスタータ、３４はスロツトル下流の吸気負圧
を検出する負圧センサ、３５はスロツトル弁３の
開度を検出するスロツトル開度センサ、３６はエ
ンジンのクランク角からエンジン回転数を検出す
る回転数センサ、３７はエンジンの冷却水温度を
検出する水温センサ、３８は自動変速機の変速位
置を検出する変速位置センサ、３９は排気ガス中
の酸素濃度を検出する排気センサ、４０は触媒８
の温度を検出する触媒温度センサ、４１はEGR
弁１４のポジシヨンセンサ、４２はエンジンのラ
フネス状態のパラメータであるエンジン振動を検
出するラフネスセンサとしての振動センサであ
る。

また４３はインターフエース４４、CPU４５
及びメモリ４６からなるエンジンコントロールユ
ニツトで、上記メモリ４６にはCPU４５の演算
処理のプログラム（第３図参照）等が格納されて
いる。また上記CPU４５は、エンジンの回転に
応じてイグニツシヨンコイル３１に高電圧を発生
させこれにより点火時期制御を行なうとともに、
エンジンの運転状態に応じてEGR装置１２の
EGR弁１４を開閉しこれによりEGR制御を行な
い、又エンジンの冷却水温度あるいはクーラ負
荷、電気負荷等に応じてアイドル回転制御機構９
の制御弁１１を開閉しこれによりアイドル回転数
制御を行ない、又エンジン回転数と吸入空気量と
に応じた基本燃料噴射量を排気センサ３９の出力
に応じて補正しこれを燃料噴射パルスとして燃料
噴射弁６に加えこれにより混合気の空燃比を設定
値にフイードバツク制御するという空燃比制御を
行なう。

そしてCPU４５は、エンジン回転数とエンジ
ン負荷のパラメータであるスロツトル開度とに応
じて吸、排気弁１６，１７の開閉タイミングを演
算してそれをタイミング調整装置２６のアクチユ
エータ２９に加えて吸、排気弁１６，１７の開閉
タイミングの制御を行なう一方、振動センサ４２
の出力を受けラフネス発生時には吸、排気弁１
６，１７のオーバラツプが低回転高負荷時には大
きく、それ以外では小さくなる方向に上記開閉タ
イミングを補正するというラフネス制御を行な
う。

なお以上のような構成において、上記タイミン
グ調整装置２６が第１図に示すタイミング変更手
段５０となつており、又上記CPU４５が第１図
に示すタイミング制御手段５１及び補正手段５３
の機能を実現するものとなつており、また回転数
センサ３６、スロツトル開度センサ３５がそれぞ
れ回転数検出手段７１、負荷検出手段７２を実現
するものとなつている。

次に第３図ないし第５図を用いて動作について
説明する。ここで、第３図はCPU４５のタイミ
ング制御の演算処理のフローチヤートを、第４図
は吸、排気弁１６，１７の開閉タイミングを、第
５図はラフネス発生時におけるエンジン回転数と
負荷とをパラメータとする吸、排気弁１６，１７
のオーバラツプ補正方向を示す。

まず吸、排気弁１６，１７の開閉タイミング制
御及びラフネス制御について説明する。エンジン
が始動すると、CPU４５はシステムを初期化し
た後（ステツプ55）、エンジンが作動中が否かを
判定し（ステツプ56）、エンジンが作動すると、
入力情報である回転数センサ３６及びスロツトル
開度センサ３５の出力を読み込み（ステツプ57）、
エンジン回転数とスロツトル開度で示される負荷
とに応じて開閉タイミングTiを演算し（ステツ
プ58）、加減速中か否か及びラフネスが発生した
か否かを判定した後（ステツプ59、60）、上記求
めた開閉タイミングTiをタイミング調整装置２
６のアクチユエータ２９に与え（ステツプ61）、
これにより吸、排気弁１６，１７はエンジン回転
数と負荷とに応じた開閉タイミングに制御される
こととなる。

このようにして吸、排気弁１６，１７の開閉タ
イミング制御が行なわれている際に、ラフネスが
発生すると、CPU４５は補正係数Ｋを１だけ増
やし（ステツプ62）、この補正係数Ｋと所定値
ΔTi（低回転高負荷時には負の値、それ以外では
正の値）とでもつて開閉タイミングTiを補正
（Ti＋Ｋ・ΔTi）し（ステツプ63）、オーバラツ
プが零になつたか否かを判定した後（ステツプ
64）、この補正した開閉タイミングTiをタイミン
グ調整装置２６のアクチユエータ２９に与え（ス
テツプ65）、この状態でラフネスが発生したか否
かを判定し（ステツプ66）、ラフネスが発生した
場合は、今回のラフネスレベルRKが前回のラフ
ネスレベルRK−１より小さいか否かを判定し
（ステツプ67）、小さい場合は補正係数Ｋを１だけ
増やして（ステツプ68）上記ステツプ63に戻つて
同様の処理を行ない、一方今回のラフネスレベル
RKが前回のラフネスレベルRK−１より大きい
場合には補正係数Ｋを１だけ減少して（ステツプ
69）上記ステツプ63に戻つて同様の処理を行な
う。こうしてラフネス発生時には吸、排気弁１
６，１７の開閉タイミングは運転状態に応じた方
向に補正されていつてラフネスレベルが最小とな
る開閉タイミングに制御されることとなる。

またこのようにしてラフネス制御が行なわれて
いる際に吸、排気弁１６，１７のオーバラツプが
零になると、ラフセス制御は停止されることとな
る。これは制御が過制御になるのを防止するため
である。

またラフネス制御を行なつている際に、エンジ
ンが加減速状態になると、CPU４５は、補正係
数Ｋをクリアし（ステツプ70）、ラフネス制御を
中止することとなる。これは加減速時におけるト
ルク変動に起因してラフネス制御が過制御になる
おそれがあるからである。

ここでラフネス発生時における吸、排気１６，
１７の開閉タイミングの補正方法について説明す
る。

(i) 低回転低負荷時においては、排気弁１７の閉
弁時期ECが早く、吸気弁１６の開弁時期１０
が遅くなるように開閉タイミングを補正する
（第４図の矢印Ａ，Ｂ参照）。すると排気ガスの
吹き返しが少なくなり、燃焼室内の残留ガスが
低減して燃焼の安定性が向上し、これによりラ
フネスが抑制されるものである。

(ii) 低回転高負荷時においては、排気弁１７の開
弁時期EOが遅く、吸気弁１６の閉弁時期ICが
早くなるように開閉タイミングを補正する（第
４図の矢印Ｃ，Ｄ参照）。すると有効膨張比が
向上し、又吸気の吹き返しが少なくなり、これ
により有効仕事量が向上して燃焼不安定状態に
起因するラフネスのエンジンに対する影響が低
減されるものである。

(iii) 高回転時においては、排気弁１７の開弁時期
EOが早く、吸気弁１６の閉弁時期ICが遅くな
るように開閉タイミングを補正する（第４図の
矢印Ａ，Ｂ参照）。すると排気が多く排出され
て残留ガスが減少し、これにより燃焼の安定性
が得られてラフネスが抑制され、又シリンダと
吸気ポート間の圧力差を利用した慣性効果によ
つて多量の吸気が充填され、エンジン出力が増
大して燃焼不安定状態に起因するラフネスの影
響が低減されるものである。

従つてラフネス発生時における各運転領域の
吸、排気弁１６，１７のオーバラツプ補正方向に
ついて見れば、第５図に示されるように、低回転
低負荷時、高回転時にはオーバラツプが小さくな
る方向に補正され、低回転高負荷時にはオーバラ
ツプが大きくなる方向に補正されることとなる。

またCPU４５は、バイパス通路１０の制御弁
１１に制御信号を加えてアイドル回転数制御を行
ない、又エンジンの運転状態及び排気センサ出力
に応じた燃料噴射パルスを燃料噴射弁６に加えて
燃料噴射量の制御を行ない、又EGR弁１４のソ
レノイド１５にエンジンの運転状態に応じて制御
信号を加えてEGR量制御を行なうが、その動作
は従来高知のものと同様であるので、その詳細な
説明は省略する。

以上のような本実施例の装置では、ラフネス発
生時には運転状態に応じて吸、排気弁のオーバラ
ツプが小さく、あるいは大きくなる方向にその開
閉タイミングを補正するようにしたので、燃焼状
態を安定にしてラフネスの発生を抑制でき、又エ
ンジン出力を増大してエンジンに対するラフネス
の影響を低減でき、より精度の良い開閉タイミン
グの制御が可能となる。

ところで、上記実施例では吸、排気弁の開閉タ
イミングを制御する場合について説明したが、本
発明は例えば３次元カムを利用し、あるいはロツ
カーアームの支点位置を調整し、吸、排気弁の開
弁角を制御する場合についても同様に適用でき、
この場合ラフネス発生時には、例えば第７図に示
されるように、低回転時にはオーバラツプが小さ
くなる方向に、高回転時にはオーバラツプが大き
くなる方向に補正すればよい。これは、低回転時
においては、排気弁の開弁時期EOを遅くするこ
とによつて有効膨張比が向上するとともに、排気
弁の開弁時期ECを早くすることによつて排気弁
の吹き返しが減少し（第６図のEX２参照）、又吸
気弁の開弁時期IOを遅くすることによつて排気
ガスの吹き返しが減少するとともに、吸気弁の閉
弁時期ICを早くすることによつて吸気の吹き返
しが減少し（第６図のIN１参照）、これにより燃
焼の安定性が向上できるとともに、エンジンに対
するラフネスの影響を低減できるからである。ま
た高回転時には、排気弁の開弁時期EOを早く、
吸気弁の閉弁時期ICを遅くすることによつて
（第６図のEX１，IN１参照）、排気を多く排出で
きるとともに吸気を多く吸入でき、これにより燃
焼の安定性が向上できるとともに、ラフネスの影
響を低減できるからである。

なお、本発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、種々の変形・変更が可能であり、例えば
ラフセス発生時における吸、排気ポートの開閉タ
イミングの補正はエンジンの要求、あるいは開閉
タイミングの制御方法等との関係で上記実施例と
異なる方向に補正してもよく、本発明は少なくと
も低回転低負荷時にオーバラツプが小さくなる方
向に開閉タイミングを補正すればよいものであ
る。

また上記実施例では吸気ポート及び排気ポート
の両開閉タイミングを制御する場合について説明
したが、本発明はいずれか一方の開閉タイミング
を制御する場合についても同様に適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、吸、排気ポート
の開閉タイミングをエンジンの運転状態に応じて
可変制御するエンジンの制御装置において、低回
転低負荷時におけるエンジンのラフネス発生時に
は吸、排気ポートのオーバラツプが小さくなるよ
うに開閉タイミングを補正するようにしたので、
精度良い吸、排気ポート開閉タイミングの制御が
可能となるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロツク図、
第２図は本発明の一実施例によるエンジンの制御
装置の概略構成図、第３図は上記装置における
CPU４５の演算処理のフローチヤートを示す図、
第４図及び第５図はともに上記装置の動作を説明
するための図で、第４図は吸、排気弁の開閉タイ
ミングを示す図、第５図はラフネス発生時におけ
る吸、排気弁の開閉タイミング（オーバラツプ）
の補正方向を示す図、第６図及び第７図はともに
本発明の他の実施例を説明するための図で、第６
図は吸、排気弁の開弁角を示す図、第７図はラフ
ネス発生時における吸、排気弁の開弁角（オーバ
ラツプ）の補正方向を示す図である。 ５０……タイミング変更手段、５１……タイミ
ング制御手段、５２……ラフネスセンサ、５３…
…補正手段、７１……回転数検出手段、７２……
負荷検出手段、２ａ……吸気ポート、７ａ……排
気ポート、４２……振動センサ、４５……CPU。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの吸気ポート及び排気ポートの少な
   くとも一方の開閉タイミングを可変にするタイミ
   ング変更手段と、 エンジンの運転状態に応じて上記タイミング変
   更手段を制御するタイミング制御手段と、 エンジンの振動を検出した時に検出信号を出力
   する振動検出手段と、 エンジンの回転数を検出し、低回転検出時に検
   出信号を出力する回転数検出手段と、 エンジンの負荷を検出し、低負荷検出時に検出
   信号を出力する負荷検出手段と、 上記振動検出手段、回転数検出手段、負荷検出
   手段からの全ての検出信号を受けた時に、上記
   吸、排気ポートのオーバラツプ量が小さくなる方
   向に上記タイミング制御手段の制御を補正する補
   正手段とを備えたことを特徴とするエンジンの制
   御装置。