JPH0742845B2 - 内燃機関の動弁制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、機関運転条件に応じて吸・排気弁のリフト特
性を可変制御する内燃機関の動弁制御装置に関する。

〈従来の技術〉 機関運転条件に応じて吸・排気弁のリフト特性を可変制
御する内燃機関の動弁制御装置としては、例えば、実開
昭55−110758号に示されるようなものがある。

これは、弁リフト特性の異なる２段のカムを設け、機関
の低負荷域と高負荷域とで吸気弁に係合するカムを切り
換えるようにしている。

具体的には、機関の高負荷域では第６図Ａに示すよう
に、弁リフト量大の特性として吸気充填効率を向上さ
せ、また、機関の低負荷域では第６図Ｂに示すように、
吸気弁閉時期を下死点前に早めて有効な吸気行程を短縮
することにより吸気量を抑制する。即ち、負荷をコント
ロールする場合に、絞り弁に頼らなくとも吸気量を抑え
ることができるため、絞り弁開度を大きくでき、吸気管
内圧は小さくなってポンプ損失を低減できる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、低負荷域での第６図Ａに示したリフト特
性から、高負荷域での同図Ｂに示した特性に切り換える
場合、吸気弁の吸気能力の差からトルクが増大し、第８
図に示すようなトルク差を生じる。このトルク差は、吸
気管負圧が小さい程、即ち、絞り弁開度が大きい程増大
し、従って、第７図に示すように負荷（トルク）に応じ
た切換条件下では、高速域程絞り弁開度が大きいため、
トルク差が大となり、切換時のショックが大きくなると
いう問題を生じていた。

本発明は、このような従来の実状に鑑みなされたもの
で、切換制御の開始から全気筒の弁リフト特性が切り換
えられるまでの所要時間、即ち、弁リフト量の切換速度
を切換制御時の吸気管負圧相当値に応じて可変制御する
ことにより、弁リフト量切換時のトルク変化が小さい領
域では応答性を高めつつ、トルク変化が大きい領域では
ショックを軽減できるようにした内燃機関の動弁制御装
置を提供することを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 このため、本発明は、多気筒内燃機関の運転条件に応じ
て吸・排気弁のリフト特性を可変制御する弁リフト特性
可変手段を備えた内燃機関の動弁制御装置において、機
関の吸気管負圧に相当する値を検出する吸気管負圧相当
値検出手段と、吸気管負圧相当値が小さい条件下で弁リ
フト特性の切換制御が行われるときに、吸気管負圧相当
値が大きい条件下で弁リフト特性の切換制御が行われる
ときよりも、切換制御が開始されてから全気筒の弁リフ
ト特性が切り換えられるまでの所要時間を増大させるよ
うに前記弁リフト特性可変手段による弁リフト特性の切
換速度を減少させる切換制御手段を設けた構成とする。

〈作用〉 既述したように、弁リフト特性の切換制御時の吸気管負
圧が小さいときは、吸気管負圧が大きいときに比較して
切換前後のトルクの差が大きい。

そこで、吸気管負圧相当値検出手段で検出される吸気管
負圧相当値が小さい条件下で弁リフト特性の切換制御が
行われるときには、吸気管負圧相当値が大きい条件下で
弁リフト特性の切換制御が行われるときよりも、切換制
御が開始されてから全気筒の弁リフト特性が切り換えら
れるまでの所要時間を増大させるように切換速度を減少
させることにより、切換によるトルク変化を緩やかなも
のとしてショックを軽減するようにする。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。

一実施例の構成を示す第１図〜第３図において、機関回
転に同期して回転する吸・排気弁駆動カム11と、吸・排
気弁12のステムエンドとに両端を当接させてロッカアー
ム13が設けられ、該ロッカアーム13の湾曲形成された背
面13aを、後述する油圧ピボット19により一端部にて揺
動自由に支持されたレバー15に支点接触させてある。ま
たレバー15はロッカアーム13の両側壁から突出するシャ
フト13bを保持部材14を介して、凹溝15a内に保持してお
り、レバー15に形成されたスプリングシート15bと保持
部材14との間には、ロッカアーム13を下方向に付勢する
バネ定数小のスプリング16が介装されている。

油圧ピボット19は、シリンダヘッドに取り付けられたブ
ラケット18に形成した取付孔18a内に摺動自由に介装さ
れた外筒19aと、該外筒19a内に嵌挿された内筒19bとを
備え、かつ、両者の間に形成された油圧室19cにチェッ
クバルブ19dを備えている。そして、外筒19aの半球状の
下端部にてレバー15の吸・排気弁12ステムエンド側の一
端部上面の凹陥部15cに嵌合し、レバー15を揺動自由に
支持している。そして、ブラケット18内部に形成された
油圧供給通路18bから内筒18b内部及びチェックバルブ19
dを介して油圧を油圧室19cに供給してバルブクリアラン
スを一定に保つようになっている。

また、ブラケット18に対して後述する如く回動自在に取
り付けられたリフト制御カム20がレバー15の吸・排気弁
駆動カム11の他端部上面に係合して、レバー15の揺動位
置を規制している。

リフト制御カム20は、６角形状で、吸・排気弁12のリフ
ト量を段階的に変えるように回転中心軸からの距離が一
回転方向に段階的に増大するように略平な６つのカム面
20a〜20fを有すると共に、中心部に後述する制御軸23を
挿通する孔20gを有している。また、リフト制御カム20
の両端から突出して形成した円筒部20hは、第２図及び
第３図に示すようにブラケット18に形成された下部円弧
溝18cとブラケット18上にボルト21で締結された一対の
キャップ22に形成された上部円弧溝22aとの間に回動自
由に保持してある。

そして、気筒数個設けたリフト制御カム20の中心部を貫
通して形成された孔20gに一本の制御軸23をスキマバメ
状態で挿通し、該制御軸23の各リフト制御カム20の両側
部分にそれぞれ挿通した捩じりコイルスプリング24の一
端を制御軸23外周面にねじ込んだ止めビス23aに係止す
ると共に、該捩じりコイルスプリング24と他端をリフト
制御カム20の円筒部20h側壁に形成した孔20iに嵌挿して
係止してある。

制御軸23の一端は、継手25を介してステッピングモータ
26の駆動軸26aに連結してある。ステッピングモータ26
は、制御回路27からの信号出力により駆動され、制御軸
23を所定の回動位置に回動するようになっている。

28はバルブスプリングである。

前記制御回路27には、機関の吸気通路29に介装された絞
り弁30の開度を検出することによって吸気管負圧相当値
を検出する吸気管負圧相当値検出手段としてのスロット
ルセンサ31と、歯付のシグナルプレート32a及びピック
アップ32bからなるクランク角センサ32とからの信号が
入力される。

制御回路27は、これら信号に基づいて検出される運転条
件に応じて吸・排気弁12の弁リフト量を設定すると共
に、弁リフト量切換時の切換速度を設定し、これら設定
値に応じた駆動パルスをステッピングモータ26に出力し
て駆動させることにより弁リフト量を切換制御できる。

具体的には、第４図に示すように、絞り弁30の開度が増
大するにつれ、即ち、吸気量が増大するにつれて弁リフ
ト量を段階的に制御するように切り変える。但し、高速
域ではカム面切換時の打音が大きくなるため、所定速度
Ｖ以上では切換を行うことなく最大リフト量を一定に保
つ特性としている。

一方、絞り弁30の開度が大きい領域程つまり吸気管負圧
相当値が小さい条件下であるほど、切換制御が開始され
てから全気筒の弁リフト特性が切り換えられるまでの所
要時間を増大させるべく切換速度を小さくするように制
御する。

次に本実施例の一連の作用を説明すると、絞り弁開度が
大きい高速高負荷時に、リフト制御カム20が最も大きい
リフト量の大きいカム面20aでレバー15に当接している
状態では、レバー15が吸・排気弁駆動カム11側に最も押
し下げられた状態となる。このため、ロッカアーム13の
背面13aに支点接触されるレバー15の下面も下がり、支
点接触点Ａが吸・排気弁駆動カム11側に移動しつつ吸・
排気弁12に伝達され、第４図の曲線20aに示すようにリ
フト量が大きく、かつ開弁時期が早く閉弁時期が遅い特
性となる。これにより、吸・排気弁の吸・排気能力が十
分高められ、最高出力も可及的に高めることができる。

一方、リフト制御カム20を回動し、例えばリフト量が最
も小さいカム面20fでレバー15に当接するようにする
と、レバー15の吸・排気弁駆動カム11側の端部は凹陥部
15cを支点とした揺動によって上昇し、レバー15の下面
も上方に後退する。

レバー15の下面は、ロッカアーム13が吸・排気弁駆動カ
ム11のリフトを吸・排気弁12に伝えるための支点となる
が、吸・排気弁駆動カム11がベースサークルでロッカア
ーム13に当接している状態の支点の初期位置が、前記リ
フト量大のカム面20aでレバー15が当接している時に比
べて、第３図で右側、即ち、リフト後に支点が移動する
方向から遠ざかる側に移動し、ロッカアーム13の背面13
aとレバー15の下面の隙間が大きくなり、吸・排気弁駆
動カム11がリフトしてもロッカアーム13とレバー15の下
面の支点接触点が駆動カム側へ移行する速度が遅くな
り、この結果、第５図の曲線20fに示すように、リフト
量が小さく、かつ、開弁時期が遅れ、閉弁時期が早まる
特性となる。これにより、有効吸気行程が短縮され吸気
量が抑制されるので、その分絞り弁30の開度を増大でき
ポンプ損失が減少して燃費向上を図れる。

このようにして、リフト制御カム20を回動してカム面20
a〜20fのいずれかをレバー15に当接させることにより、
吸・排気弁12のリフト特性を段階的に変化させることが
できる。

ここで、前記リフト制御カム20の回動は、ステッピング
モータ26の駆動により制御軸23及び捩じりコイルスプリ
ング24を介して行われる。即ち、前記制御回路27は、前
記したように機関運転状態に応じた信号に基づいて設定
した駆動パルスをステッピングモータ26に出力する。こ
の駆動パルスは、ステッピングモータ26の駆動軸26aを
予め設定した角度だけ回動させ、継手25を介して制御軸
23も回動する。

今、制御軸23が回動するタイミングで、吸・排気弁12が
リフト中にある気筒においては、ロッカアーム13とレバ
ー15との接触支点が吸・排気弁駆動カム11側に移動して
いて、バルブスプリング28の大きな反力がスプリング1
3,レバー15を介してリフト制御カム20に作用する。この
ため、リフト制御カム20は固定されたまま、その両側に
捩じりコイルスプリング24を捩じりつつ、制御軸23のみ
が回動する。次いで、吸・排気弁駆動カム11が回動して
吸・排気弁12が閉じた後は、ロッカアーム13とレバー15
との接触支点が、略吸・排気弁12の上方近くに位置する
と共に、バルブスプリング28の反力が消失するため、リ
フト制御カム20に作用する力は、ロッカアーム13とレバ
ー15との間に取り付けられたスプリング16の弱い力のみ
となる。したがって、吸・排気弁12のリフト中に捩じり
コイルスプリング24が蓄えたトルクが前記スプリング16
の弱い力に打ち勝って、リフト制御カム20を回動させる
ことができる。従って、ステッピングモータ26に要求さ
れる出力は、捩じりコイルスプリング24を隣接するカム
面の回動角分だけ捩じるに要する小さなもので足りる。

そして、本発明に係る制御回路27の機能として、絞り弁
開度が小さい領域において、カム面の切換、即ち、弁リ
フト量の切換を行う場合は、ステッピングモータ26に出
力する駆動パルスの発生周波数を大きくすることにより
回転速度を大きくし、同じく絞り弁開度が大きい領域で
弁リフト量の切換を行う場合は、駆動パルスの発生周波
数を小さくして、ステッピングモータ26の回転速度を小
さくするように制御する。

この場合、ステッピングモータ26の駆動軸26aの回転速
度が大きいと、捩じりコイルスプリング24の捩じり速度
が大きいので、短時間で全気筒の弁リフト量が切り換え
られるまでの所要時間が増大する。この場合、個々の気
筒の切換速度は早く、気筒毎の特性切換に要する時間は
短くとも、気筒毎に間をおいて切り換えられるため、機
関全体としての時間当りのトルク変化を小さくできる。

このようにすれば、前記したように絞り弁開度小の領域
では、弁リフト量切換によるトルク変化が小さいため、
切換速度を大として切換による応答性向上を優先し、絞
り弁開度大の領域では、弁リフト量切換によるトルク変
化が大きいため、切換速度を小として時間当りのトルク
変化を小さくし、ショックを緩和することができる。

かかる切換速度の設定は、切換時にカム面が係合する際
の安定性も考慮して行う。

尚、上記制御回路27による切換速度制御の機能により、
本発明における制御手段が構成され、制御回路27の運転
条件に応じたカム面の切換制御の機能とそれ以外の機械
的な構成により、弁リフト特性可変手段が構成される。

また、本発明は、上記実施例における弁リフト特性可変
手段の他、前記従来例で示したような弁リフト特性可変
手段にも適用できることは勿論である。

また、本実施例では吸気管負圧の代用（相当値）として
絞り弁開度を用いたが、直接検出した吸気管負圧を用い
てもよいことは勿論のこと、吸入空気流量と機関回転速
度とから吸気管負圧を推定した推定値を用いてもよい。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、弁リフト特性可
変手段による弁リフト特性の切換時に、吸気管負圧相当
値に応じて切換速度を可変制御することにより、低負荷
時の切換応答性を良好に維持しつつ、高負荷時の切換に
よるショックを軽減できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構成を示す線図、第２
図は同上実施例の一部斜視図、第３図は同上実施例の一
部断面図、第４図は同上実施例の弁リフト量を切り換え
る運転条件特性を示す線図、第５図は同上実施例の各弁
リフト特性を示す線図、第６図は従来例における弁リフ
ト特性を示す線図、第７図は同上従来例の弁リフト量を
切り換える運転条件を示す線図、第８図は同上従来例の
絞り弁開度に対する弁リフト量切換時のトルク変化量の
特性を示す線図である。 11……吸・排気弁駆動カム、12……吸・排気弁、13……
ロッカアーム、15……レバー、23……制御軸、24……捩
じりコイルスプリング、26……ステッピングモータ、27
……制御回路、30……絞り弁、31……スロットルセンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多気筒内燃機関の運転条件に応じて吸・排
   気弁のリフト特性を可変制御する弁リフト特性可変手段
   を備えた内燃機関の動弁制御装置において、 機関の吸気管負圧に相当する値を検出する吸気管負圧相
   当値検出手段と、 吸気管負圧相当値が小さい条件下で弁リフト特性の切換
   制御が行われるときに、吸気管負圧相当値が大きい条件
   下で弁リフト特性の切換制御が行われるときよりも、切
   換制御が開始されてから全気筒の弁リフト特性が切り変
   えられるまでの所要時間を増大させるように前記弁リフ
   ト特性可変手段による弁リフト特性の切換速度を減少さ
   せる切換速度制御手段と、 を設けたことを特徴とする内燃機関の動弁制御装置。