JPH0893515A - 内燃機関における動弁特性および空燃比の切換制御方法 - Google Patents

内燃機関における動弁特性および空燃比の切換制御方法

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JPH0893515A JP6233135A JP23313594A JPH0893515A JP H0893515 A JPH0893515 A JP H0893515A JP 6233135 A JP6233135 A JP 6233135A JP 23313594 A JP23313594 A JP 23313594A JP H0893515 A JPH0893515 A JP H0893515A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】吸気弁の動弁特性を切換制御可能であるととも
に、相対的に希薄な状態と相対的に濃厚な状態との間で
空燃比を切換制御可能である内燃機関において、ＮＯX
の発生を抑えつつ空燃比切換時のトルクショック緩和を
図る。 【構成】機関運転条件の変化に伴って空燃比を切換える
とともに、その切換時に、空燃比切換前の機関運転条件
に適合した運転条件適合動弁特性と、空燃比切換後の機
関運転条件に適合した運転条件適合動弁特性との間で、
空燃比切換前後の機関出力の中間値である機関出力を得
るように空燃比切換後の機関運転条件には適合しない運
転条件非適合動弁特性を経由させるようにして、吸気弁
の動弁特性を空燃比の切換にほぼ同期して切換制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、機関回転数および機関
負荷の少なくとも一方で代表される機関運転条件に適合
した複数の運転条件適合動弁特性間での切換を可能とし
て吸気弁の動弁特性を切換制御可能であるとともに、相
対的に希薄な状態と相対的に濃厚な状態との間で空燃比
を切換制御可能である内燃機関において、空燃比切換時
のトルクショック緩和を図るようにした動弁特性および
空燃比の切換制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】相対的に希薄な状態と相対的に濃厚な状
態との間で空燃比を切換えると、トルクショックが生じ
ることが従来から知られており、そのようなトルクショ
ックの緩和を図るものとして、空燃比を徐々に変化させ
たり、空燃比の速やかな切換時に点火時期のリタードを
行なうようにしたりすることが一般的に行なわれてお
り、また特公平３−４８８号公報で開示されるように、
空燃比を濃厚混合気の状態から希薄混合気の状態に変化
させるにあたって燃料供給量を変化させずにスロットル
弁を迂回するバイパス空気量を増量してトルクショック
を緩和するものが既に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のように空燃
比を徐々に変化させるものでは、そのリーン状態および
ストイキ状態間での切換途中で排ガス中のＮＯX 増大が
避けられず、また点火時期リタードによるものでは燃費
の増大が避けられない。さらに上記特公平３−４８８号
公報によるものでは、従来から吸気通路に接続されてい
るバイパス通路のみではバイパス空気量の確保が困難で
あり、新たにパイパス空気量制御弁を有するバイパス通
路を設けることが必要である。しかも希薄混合気による
低負荷運転時にパイパス空気量を増量するとスロットル
制御が困難となり、アイドル運転時やパーシャル運転時
のような少量吸気時の安定性を維持することが難しい。
【０００４】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、上記問題を解決しつつ、空燃比切換時のトル
クショックを効果的に抑制可能とした内燃機関における
動弁特性および空燃比の制御方法を提供することを目的
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、機関回転数および機関負荷の少なくとも
一方で代表される機関運転条件に適合した複数の運転条
件適合動弁特性間での切換を可能として吸気弁の動弁特
性を切換制御可能であるとともに、相対的に希薄な状態
と相対的に濃厚な状態との間で空燃比を切換制御可能で
ある内燃機関において、機関運転条件の変化に伴って空
燃比を切換えるとともに、その切換時に、空燃比切換前
の機関運転条件に適合した運転条件適合動弁特性と、空
燃比切換後の機関運転条件に適合した運転条件適合動弁
特性との間で、空燃比切換前後の機関出力の中間値であ
る機関出力を得るように空燃比切換後の機関運転条件に
は適合しない運転条件非適合動弁特性を経由させるよう
にして、吸気弁の動弁特性を空燃比の切換にほぼ同期し
て切換制御することを特徴とする。
【０００６】
【作用】機関運転中に空燃比を急激に変化させると機関
の出力トルクが大幅に変化するが、その空燃比の切換過
程で、空燃比切換前後の機関出力の中間値である機関出
力を得るように空燃比切換後の機関運転条件に適合しな
い運転条件非適合動弁特性を経由するように、吸気弁の
動弁特性を切換制御することによって出力トルクの変化
が段階的となる。
【０００７】
【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明する。
【０００８】図１ないし図１１は本発明の第１実施例を
示すものであり、図１は全体構成図、図２は図１の２−
２線に沿う拡大横断平面図、図３は図２の３−３線断面
図、図４は図３の４−４線断面図、図５は空燃比の制御
手順を示すフローチャート、図６は図５の制御手順で定
まる空燃比切換マップを示す図、図７は機関運転条件に
適合した動弁特性の切換マップを示す図、図８は空燃比
の変化に応じたＮＯX発生量の変化を示す図、図９は吸
気弁の動弁特性切換制御手順を示すフローチャート、図
１０は空燃比および動弁特性の切換マップを示す図、図
１１は空燃比および動弁特性の切換に伴う出力トルクの
変化を示す図である。
【０００９】先ず図１において、ＳＯＨＣ型多気筒内燃
機関における機関本体の主要部を構成すべく、シリンダ
ブロック１１の上面にシリンダヘッド１２が結合され、
シリンダブロック１１に設けられた複数のシリンダ１３
にはピストン１４が摺動可能にそれぞれ嵌合され、それ
らのピストン１４の上面およびシリンダヘッド１２間に
燃焼室１５がそれぞれ形成される。燃焼室１５の天井面
に開口するようにして、一対の吸気弁口１６…と一対の
排気弁口１７…とがシリンダヘッド１２に設けられてお
り、両吸気弁口１６…はシリンダヘッド１２の一側面に
開口する単一の吸気ポート１８に連なり、両排気弁口１
７…はシリンダヘッド１２の他側面に開口する単一の排
気ポート１９に連なる。
【００１０】図２および図３を併せて参照して、両吸気
弁口１６…を個別に開閉可能な一対の吸気弁ＶI1，ＶI2
は、シリンダヘッド１２に配設された一対のガイド筒２
０…にそれぞれ摺動可能に嵌合されており、各ガイド筒
２０…から突出した各吸気弁ＶI1，ＶI2の上端部にそれ
ぞれ固定されたリテーナ２２，２２とシリンダヘッド１
２との間には各吸気弁ＶI1，ＶI2を囲繞するコイル状の
弁ばね２３，２３がそれぞれ介設され、それらの弁ばね
２３，２３により各吸気弁ＶI1，ＶI2は上方すなわち閉
弁方向に付勢される。さらに両排気弁口１７…を個別に
開閉可能な一対の排気弁ＶE1，ＶE2は、シリンダヘッド
１２に配設された一対のガイド筒２１…にそれぞれ摺動
可能に嵌合されており、各ガイド筒２１…から突出した
各排気弁ＶE1，ＶE2の上端部にそれぞれ固定されたリテ
ーナ２４，２４とシリンダヘッド１２との間には各排気
弁ＶE1，ＶE2を囲繞するコイル状の弁ばね２５，２５が
それぞれ介設され、それらの弁ばね２５，２５により各
排気弁ＶE1，ＶE2は上方すなわち閉弁方向に付勢され
る。
【００１１】両吸気弁ＶI1，ＶI2および両排気弁ＶE1，
ＶE2には動弁装置２６が連結され、この動弁装置２６
は、図示しないクランクシャフトに１／２の減速比で連
動、連結される単一のカムシャフト２７と、カムシャフ
ト２７の回転運動を両吸気弁Ｖ I1，ＶI2の開閉運動に変
換するための第１、第２および第３吸気側ロッカアーム
２８，２９，３０と、前記カムシャフト２７の回転運動
を両排気弁ＶE1，ＶE2の開閉運動に変換するための一対
の排気側ロッカアーム３１，３１とを備える。
【００１２】カムシャフト２７は、シリンダヘッド１２
と、前記クランクシャフトの軸線に沿うシリンダ１３の
両側で該シリンダヘッド１２上にそれぞれ結合されるホ
ルダ３２とで、シリンダ１３の軸線と直交する水平な軸
線を有しながら回転自在に支承される。
【００１３】カムシャフト２７には、第１吸気側カム３
３と、第１吸気側カム３３の一側に隣接配置される第２
吸気側カム３４と、第２吸気側カム３４の一側に隣接す
る実質休止カム３５とが一体に設けられるとともに、第
１吸気側カム３３および実質休止カム３５の両側に排気
側カム３６，３６が一体に設けられる。
【００１４】図３において、第１吸気側カム３３は、カ
ムシャフト２７の軸線を中心とする円弧状に形成される
ベース円部３３ａと、該ベース円部３３ａから半径方向
外方に張出す高位部３３ｂとを外周に有する。また第２
吸気側カム３４は、第１吸気側カム３３のベース円部３
３ａと同一半径でカムシャフト２７の軸線を中心とする
円弧状に形成されるベース円部３４ａと、第１吸気側カ
ム３３の高位部３３ｂよりも張出し量を大としてベース
円部３４ｂから半径方向外方に張出す高位部３４ｂとを
外周に有する。さらに実質休止カム３５は、前記ベース
円部３３ａ，３４ａと同一半径でカムシャフト２７の軸
線を中心とする円弧状に形成されるベース円部３５ａ
と、前記高位部３３ｂ，３４ｂに対応する位置でベース
円部３５ａから半径方向外方にわずかに張出す高位部３
５ｂとを外周に有するものであり、この実質休止カム３
５は開弁時に吸気弁ＶI2をわずかに開弁させるが実質的
には該吸気弁ＶI2を休止状態に保つ働きをする。
【００１５】一方の吸気弁ＶI1には第１吸気側ロッカア
ーム２８が連動、連結され、他方の吸気弁ＶI2には第３
吸気側ロッカアーム３０が連動、連結され、両吸気弁Ｖ
I1，ＶI2に対して自由となり得る第２吸気側ロッカアー
ム２９が第１および第３吸気側ロッカアーム２８，３０
間に配置される。而して各吸気側ロッカアーム２８〜３
０は吸気側ロッカシャフト３７で揺動自在に支承され
る。また両排気弁ＶE1，ＶE2に個別に連動、連結された
排気側ロッカアーム３１，３１は排気側ロッカシャフト
３８で揺動自在に支承される。
【００１６】第１吸気側ロッカアーム２８の一端には第
１吸気側カム３３に転がり接触するローラ３９が軸支さ
れ、第２吸気側ロッカアーム２９の一端には第２吸気側
カム３４に転がり接触するローラ４０が軸支され、第３
吸気側ロッカアーム３０の一端は実質休止カム３５に摺
接される。また両排気側ロッカアーム３１，３１の一端
には排気側カム３６，３６に転がり接触するローラ４
１，４１がそれぞれ軸支される。
【００１７】第１および第３吸気側ロッカアーム２８，
３０の他端には、両吸気弁ＶI1，Ｖ I2の上端に当接する
タペットねじ４２，４２がそれぞれ進退自在に螺合され
ており、第１および第３吸気側ロッカアーム２８，３０
の揺動作動に応じて各吸気弁ＶI1，ＶI2が開閉作動する
ことになる。また両排気側ロッカアーム３１，３１の他
端には、各排気弁ＶE1，ＶE2の上端に当接するタペット
ねじ４３，４３がそれぞれ進退自在に螺合されており、
両排気側ロッカアーム３１，３１の揺動作動に応じて各
排気弁ＶE1，ＶE2が開閉作動することになる。
【００１８】ところで、第１および第３吸気側ロッカア
ーム２８，３０が、それらのロッカアーム２８，３０に
連動、連結されている吸気弁ＶI1，ＶI2の弁ばね２３，
２３により第１吸気側カム３３および実質休止カム３５
に当接する方向に付勢されるのに対し、第２吸気側ロッ
カアーム２９は、図示しないロストモーション機構によ
りローラ４０を第２吸気側カム３４に接触させる方向に
弾発付勢される。
【００１９】図４において、第１〜第３吸気側ロッカア
ーム２８〜３０には弁作動特性切換手段４５が設けられ
ており、この弁作動特性切換手段４５によって両吸気弁
ＶI1，ＶI2の動弁特性が２段階に切換えられるのに対
し、両排気弁ＶE1，ＶE2の動弁特性は不変である。
【００２０】弁作動特性切換手段４５は、第１吸気側ロ
ッカアーム２８および第２吸気側ロッカアーム２９を連
結可能な連結ピストン４６と、第２吸気側ロッカアーム
２９および第３吸気側ロッカアーム３０を連結可能な連
結ピン４７と、連結ピストン４６および連結ピン４７の
移動を規制する規制部材４８と、連結ピストン４６、連
結ピン４７および規制部材４８を連結解除側に付勢する
戻しばね４９とを備える。
【００２１】連結ピストン４６は、吸気側ロッカシャフ
ト３７と平行な軸線方向に移動可能として第１吸気側ロ
ッカアーム２８に摺動可能に嵌合され、該連結ピストン
４６の一端と第１吸気側ロッカアーム２８との間には、
吸気側ロッカシャフト３７内の油路５１に通じる油圧室
５０が画成される。而して油路５１は、図１で示すよう
に、連結切換用電磁制御弁５２を介して油圧源５３に接
続される。
【００２２】第２吸気側ロッカアーム２９には、前記連
結ピストン４６の他端に一端が当接される連結ピン４７
が吸気側ロッカシャフト３７と平行な軸線方向に摺動可
能に嵌合される。さらに第３吸気側ロッカアーム３０に
は、連結ピン４７の他端に当接する有底円筒状の規制部
材４８が吸気側ロッカシャフト３７と平行な軸線方向に
摺動可能に嵌合されており、戻しばね４９は、規制部材
４８および第３吸気側ロッカアーム３０間に縮設され
る。
【００２３】かかる弁作動特性切換手段４５において、
油圧室５０の油圧を解放した状態では、戻しばね４９の
ばね力によって連結ピストン４６および連結ピン４７の
当接面は第１吸気側ロッカアーム２８および第２吸気側
ロッカアーム２９間に対応する位置にあり，連結ピン４
７および規制部材４８の当接面は第２吸気側ロッカアー
ム２９および第３吸気側ロッカアーム３０間に対応する
位置にある。したがって各ロッカアーム２８〜３０は相
互に相対角変位可能な状態にあり、カムシャフト２７の
回転作動により第１吸気側ロッカアーム２８は第１吸気
側カム３３により揺動し、一方の吸気弁ＶI1は第１吸気
側カム３３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。すなわち両吸気弁ＶI1，ＶI2の動弁特性
が第１の動弁特性となる。また実質休止カム３５に摺接
した第３吸気側ロッカアーム３０は実質的に休止状態と
なり、他方の吸気弁ＶI2を実質的に休止させることがで
きる。さらに第２吸気側ロッカアーム２９は第２吸気側
カム３４により揺動駆動されるが、その揺動動作は第１
および第３吸気側ロッカアーム２８，３０に何らの影響
も及ぼさない。
【００２４】また油圧室５０に高油圧を作用させると、
連結ピストン４６は連結ピン４７を押圧しながら戻しば
ね４９のばね力に抗して油圧室５０の容積を増大する方
向に移動しようとし、連結ピストン４６、連結ピン４７
および規制部材４８の軸線が一致したとき、すなわち各
吸気側ロッカアーム２８〜３０が静止状態に入ったとき
に連結ピストン４６が第２吸気側ロッカアーム２９に嵌
合し、それに応じて連結ピン４７が第３吸気側ロッカア
ーム３０に嵌合することにより、各吸気側ロッカアーム
２８〜３０が連結状態となる。したがって第２吸気側カ
ム３４によって揺動駆動される第２吸気側ロッカアーム
２９とともに第１および第３吸気側ロッカアーム２８，
３０が揺動し、両吸気弁ＶI1，ＶI2は第２吸気側カム３
４の形状に応じたタイミングおよびリフト量で開閉作動
せしめられる。すなわち両吸気弁ＶI1，ＶI2の動弁特性
が第２の動弁特性となる。
【００２５】再び図１において、シリンダヘッド１２の
吸気ポート１８は吸気通路５４を介してエアクリーナ５
５に接続されており、この吸気通路５４にはスロットル
弁５６が介設される。而して吸気通路５４には、スロッ
トル弁５６を迂回するバイパス通路５７およびファース
トアイドル通路５８がスロットル弁４７を迂回して並行
に接続されており、バイパス通路５７にはバイパス用電
磁制御弁５９が介設され、ファーストアイドル通路５８
にはファーストアイドル用電磁制御弁６０が介設され
る。
【００２６】吸気通路５４のシリンダヘッド１２側の端
部には、吸気ポート１８から両吸気弁口１６…に向けて
均等に燃料を噴射する燃料噴射弁６１が取付けられ、該
燃料噴射弁６１には燃料供給源６２が接続される。この
燃料噴射弁６１にアシストエアを供給するアシストエア
通路６３が空気ヘッダ６４に接続されており、該空気ヘ
ッダ６４は、電磁式空気量制御弁６５およびアイドル調
整ねじ６６を介して、スロットル弁５６よりも上流側の
吸気通路５４に接続される。
【００２７】シリンダヘッド１２における排気ポート１
９には、図示しない触媒コンバータおよび消音器に連な
る排気通路６７が接続される。而して排気通路６７の途
中と、吸気通路５４におけるスロットル弁５６よりも下
流側とを結んで排ガス還流通路６８が設けられており、
この排ガス還流通路６８の途中には排ガス還流制御弁６
９が介設され、該排ガス還流制御弁６９と、吸気通路５
４のスロットル弁５６よりも下流側および大気との間に
電磁式パイロット弁７０が介設される。
【００２８】前記連結切換用電磁制御弁５２、バイパス
用電磁制御弁５９、フアーストアイドル用電磁制御弁６
０、燃料噴射弁６１、電磁式空気量制御弁６５、ならび
に電磁式パイロット弁７０の作動は、コンピュータから
成る制御手段７２により制御されるものであり、該制御
手段７２には、吸気圧センサＳP で検出される吸気絶対
圧ＰBA、機関冷却水温センサＳT で検出される機関水温
ＴE 、回転数センサＳ N で検出される機関回転数ＮE 、
排気通路６７の排ガス組成から空燃比を検出する空燃比
センサＳA の検出値、スロットルセンサＳV で検出され
るスロットル開度θTH、ならびにリフトセンサＳL で検
出される排ガス還流制御弁６９の開度すなわち排ガス還
流量等がそれぞれ入力される。
【００２９】而して、制御手段７２は、燃料噴射弁６１
の燃料噴射量を制御して空燃比を、リーン状態（希薄混
合気の状態）、ストイキ状態（理論空燃比の状態）およ
びリッチ状態（濃厚混合気の状態）間で切換制御可能で
あり、図５で示す手順に従って空燃比を切換制御する。
【００３０】図５の第１ステップＳ１では、機関回転数
ＮE が設定回転数ＮEM未満であるか否かが判定され、Ｎ
E ＜ＮEMであったときには第２ステップＳ２で吸気絶対
圧Ｐ BAが設定低吸気絶対圧ＰBAL 未満であるか否かが判
定され、ＰBA＜ＰBAL であったときには第３ステップＳ
３でリーン化目標値が定められる。
【００３１】また第２ステップＳ２で吸気絶対圧ＰBAが
設定低吸気絶対圧ＰBAL 以上（ＰBA≧ＰBAL ）であると
判定されたときには第４ステップＳ４で吸気絶対圧ＰBA
が設定高吸気絶対圧ＰBAH 未満であるか否かが判定さ
れ、吸気絶対圧ＰBAが設定高吸気絶対圧ＰBAH 以上（Ｐ
BA≧ＰBAH ）であったときには第５ステップＳ５でリッ
チ化目標値が設定され、ＰBA＜ＰBAH であったときには
第６ステップＳ６でストイキ基本値が定められる。
【００３２】さらに第１ステップＳ１で機関回転数ＮE
が設定回転数ＮEM以上（ＮE ≧ＮEM）であると判定され
たときには、第７ステップＳ７で吸気絶対圧ＰBAが設定
高吸気絶対圧ＰBAH 以上であるか否かが判定され、ＰBA
＜ＰBAH であったときには第６ステップＳ６でストイキ
基本値が、またＰBA≧ＰBAH であったときには第８ステ
ップＳ８でリッチ化目標値が定められる。
【００３３】而して第３、第５、第６および第８ステッ
プＳ３，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ８で各目標値が設定された後の
第９ステップＳ９では、現在値と目標値との偏差を修正
するようにして空燃比が制御されることになる。
【００３４】このような制御により、機関回転数ＮE と
吸気絶対圧ＰBAで代表される機関負荷とで定まる機関運
転条件において、空燃比は図６で示すように切換制御さ
れることになる。
【００３５】なお、空燃比の制御にあたって、燃料噴射
弁６１の燃料噴射量制御に加えて、バイパス用電磁制御
弁５９およびファーストアイドル用電磁制御弁６０の制
御によるバイパス空気量の制御、ならびに電磁式パイロ
ット弁７０による排ガス還流制御弁６９の開度制御に伴
う排ガス還流量の制御を並行して実行することにより空
燃比を制御するようにしてもよい。
【００３６】ところで、制御手段７２は、一方の吸気弁
ＶI1を第１吸気側カム３３で開閉作動せしめるが他方の
吸気弁ＶI2を実質休止カム３５で実質的に休止せしめる
第１の動弁特性と、両吸気弁ＶI1，ＶI2を第２吸気側カ
ム３４でともに開閉作動せしめる第２の動弁特性とを切
換えるようにして両吸気弁ＶI1，ＶI2の動弁特性を機関
運転条件に応じて切換制御可能であり、図７で示すよう
に、第１の動弁特性は、機関回転数ＮE が設定機関回転
数ＮEM未満の領域にほぼ適合した機関出力を得る動弁特
性であり、また第２の動弁特性は機関回転数ＮE が設定
機関回転数ＮEM以上の領域にほぼ適合した機関出力を得
る動弁特性である。
【００３７】しかるに、図７で示す動弁特性切換マップ
に従って両吸気弁ＶI1，ＶI2の動弁特性を切換制御する
と、機関回転数ＮE が設定回転数ＮEM未満の領域で空燃
比をリーン状態からストイキ状態に切換えるとき、なら
びにストイキ状態からリッチ状態へと切換えるときに、
その切換が急激であるときにはトルクショックが生じ
る。このトルクショックを緩和するためには空燃比を徐
々に変化させればよいが、空燃比をストイキ状態からリ
ッチ状態に変化させるときには、図８で示すようにＮＯ
X 発生量は減少するものであり、この間のＮＯX 発生量
はそれ程変化しないので空燃比を徐々に変化させてもよ
いが、空燃比のリーン状態からストイキ状態への変化過
程では、図８で示すように排ガス中のＮＯX 発生量が最
大となるものであり、リーン状態からストイキ状態へと
空燃比を徐々に変化させるとＮOX発生量が増大すること
になる。そこで、制御手段７２は、図９で示す制御手順
により両吸気弁ＶI1，ＶI2の動弁特性を切換えるように
して、機関回転数ＮE が設定回転数ＮEM未満の状態で空
燃比をリーン状態からストイキ状態に切換えるときのト
ルクショックを緩和する。
【００３８】図９による制御手順により、機関回転数Ｎ
E が設定回転数ＮEM以上の状態では、両吸気弁ＶI1，Ｖ
I2が第２吸気弁側カム３４によりともに開閉作動せしめ
られる第２の動弁特性が選択されることになる。而し
て、設定低吸気絶対圧ＰBAL および設定高吸気絶対圧Ｐ
BAH の中間値である設定中間吸気絶対圧ＰBAM が設定さ
れており、機関回転数ＮE が設定回転数ＮEM未満のとき
には、吸気絶対圧ＰBAが設定低吸気絶対圧ＰBAL 以上で
あって設定中間吸気絶対圧ＰBAM 未満のときには第２の
動弁特性が選択され、それ以外のときには第１の動弁特
性が選択されることになる。
【００３９】すなわち図５の制御手順で定まる空燃比の
切換と図９の制御手順による動弁特性の切換を組合せる
と、図１０で示すようになり、機関回転数ＮE が設定回
転数ＮEM未満の運転条件下で、空燃比をリーン状態から
ストイキ状態へと切換えるときには、機関回転数ＮE が
設定回転数ＮEM未満である機関運転条件に適合した運転
条件適合動弁特性である第１の動弁特性から、空燃比切
換後の機関運転条件すなわち機関回転数ＮE が設定回転
数ＮEM未満である運転条件には適合しない運転条件非適
合動弁特性である第２の動弁特性を経由して、運転条件
適合動弁特性である第１の動弁特性へと両吸気弁ＶI1，
ＶI2の動弁特性が切換えられることになる。しかも図１
１で示すように、ストイキ状態での第２の動弁特性によ
る出力トルクは、リーン状態での第１の動弁特性による
出力トルクと、ストイキ状態での第１の動弁特性による
出力トルクとの中間の値となるものである。
【００４０】次にこの第１実施例の作用について説明す
ると、機関回転数ＮE が設定回転数ＮEM未満の状態に在
る機関運転条件下で、空燃比をリーン状態からストイキ
状態へと切換える際に、両吸気弁ＶI1，ＶI2は、運転条
件適合動弁特性である第１の動弁特性から運転条件非適
合動弁特性である第２の動弁特性を経由して運転条件適
合動弁特性である第１の動弁特性へと切換制御され、第
２の動弁特性は、空燃比切換前の運転条件適合動弁特性
（第１の動弁特性）と、空燃比切換後の運転条件適合動
弁特性（第１の動弁特性）との間で、空燃比切換前後の
出力トルクの中間値である出力トルクを得るものであ
る。
【００４１】したがって図１１で示すように、吸気絶対
圧ＰBAの変化に応じて出力トルクを段階的に変化させる
ことが可能であり、リーン状態とストイキ状態との間の
切換を速やかに行なってＮＯX 発生量の増大を避けつ
つ、トルクショックを緩和することが可能となる。
【００４２】図１２ないし図１８は本発明の第２実施例
を示すものであり、上記第１実施例に対応する部分には
同一の参照符号を付す。
【００４３】先ず図１２ないし図１４において、一方の
吸気弁ＶI1には第１吸気側ロッカアーム２８′が連動、
連結され、他方の吸気弁ＶI2には第３吸気側ロッカアー
ム３０′が連動、連結され、両吸気弁ＶI1，ＶI2に対し
て自由となり得る第２吸気側ロッカアーム２９′が第１
および第３吸気側ロッカアーム２８′，３０′間に配置
される。
【００４４】第１〜第３吸気側ロッカアーム２８′，２
９′，３０′には、それら２８′〜３０′の連結および
連結解除を切換可能な第１弁作動特性切換手段４５が設
けられ、第１および第３ロッカアーム２８′，３０′間
には両者２８′，３０′の連結および連結解除を切換可
能な第２弁作動特性切換手段７３が設けられる。
【００４５】吸気側ロッカシャフト３７′よりも両吸気
弁ＶI1，ＶI2側で第１吸気側ロッカアーム２８′には、
第２吸気側ロッカアーム２９′を跨いで第３吸気側ロッ
カアーム３０′側に延びる連結腕７４が一体に設けられ
ており、この連結腕７４と第３吸気側ロッカアーム３
０′との連結および連結解除を切換可能として第２弁作
動特性切換手段７３が設けられ、第１実施例の弁作動特
性切換手段４５と基本的に同一構成である第１弁作動特
性切換手段４５が吸気側ロッカシャフト３７′の軸線に
関して第２弁作動特性切換手段７３と反対側で第１〜第
３吸気側ロッカアーム２８′〜３０′に設けられる。
【００４６】図１４で明示するように、第２弁作動特性
切換手段７３は、第１吸気側ロッカアーム２８′および
第３吸気側ロッカアーム３０′を連結可能な連結ピスト
ン７５と、連結ピストン７５の移動を規制する規制部材
７６と、連結ピストン７５および規制部材７６を連結解
除側に付勢する戻しばね７７とを備える。
【００４７】第１吸気側ロッカアーム２８′の連結腕７
４には、第３吸気側ロッカアーム３０′側に開放した有
底のガイド穴７８が吸気側ロッカシャフト３７′と平行
に穿設されており、このガイド穴７８に連結ピストン７
５が摺動可能に嵌合され、連結ピストン７５の一端とガ
イド穴７８の閉塞端との間に油圧室７９が画成される。
ところで、連結ピストン７５は伸長方向のばね力を発揮
して伸縮可能に構成されるものであり、閉塞端を油圧室
７９に臨ませながらガイド穴７８に摺動可能に嵌合され
る有底円筒体８０と、ガイド穴７８に摺動可能に嵌合さ
れる短円柱体８１と、有底円筒体８０および短円柱体８
１間に縮設されるばね８２とを有する。しかも有底円筒
体８０の開放端外面には、該開放端を短円柱体８１の一
端面に当接させたときに短円柱体８１の一端面および有
底円筒体８０間に環状の第１係合溝８３を形成する環状
の切欠き部が設けられる。また有底円筒体８０の外周に
は環状の第２係合溝８４が設けられる。しかも前記ばね
８２のセット荷重は戻しばね７７よりも小さく設定され
る。
【００４８】第３吸気側ロッカアーム３０′には、前記
ガイド穴７８に対応する有底のガイド穴８５が連結腕７
４側に開放して吸気側ロッカシャフト３７′と平行に穿
設されており、連結ピストン７５における短円柱体８１
の他端に当接する有底円筒状の規制部材７６がガイド穴
８５に摺動可能に嵌合される。戻しばね７７は、ガイド
穴８５の閉塞端および規制部材７６の閉塞端間に縮設さ
れており、この戻しばね７７のばね力により相互に当接
した前記連結ピストン７５および規制部材７６が油圧室
７９側に向けて付勢される。
【００４９】かかる第２弁作動特性切換手段７３には、
その作動タイミングを規制するためのトリガ機構８６が
付設されるものであり、該トリガ機構８６は、連結ピス
トン７５における第１係合溝８３あるいは第２係合溝８
４に係合して該連結ピストン７５の移動を規制する位
置、ならびに第１係合溝８３あるいは第２係合溝８４へ
の係合状態を解除して連結ピストン７５の移動を許容す
る位置間での吸気側ロッカシャフト３７′の軸線まわり
の各吸気側ロッカアーム２８′〜３０′との相対揺動が
可能なトリガ板８７を備える。
【００５０】第１吸気側ロッカアーム２８′の上部に
は、スリット８８が設けられるとともに、該スリット８
８の両側面に連なって上方に延びるガイド部８９，８９
が突設される。スリット８８は、連結ピストン７５にお
ける有底円筒体８０および短円柱体８１が図１４で示す
ように油圧室７９側に最大限変位している状態で第１係
合溝８３に対応するようにして第１吸気側ロッカアーム
２８′の上部に穿設され、第２係合溝８４は、相互に当
接状態にある有底円筒体８０および短円柱体８１が油圧
室７９から離反する方向に最大限移動した状態で前記ス
リット８８に対応する位置となるようにして有底円筒体
８０の外周に設けられる。
【００５１】第１吸気側ロッカアーム２８′と一方のホ
ルダ３２との間で吸気側ロッカシャフト３７′には円筒
状のカラー９０が嵌挿され、他方のホルダ３２と第３吸
気側ロッカアーム３０′との間で吸気側ロッカシャフト
３７′には円筒状のカラー９１が嵌挿され、それらのカ
ラー９０，９１により各吸気側ロッカアーム２８′〜３
０′の吸気側ロッカシャフト３７′に沿う移動が規制さ
れる。
【００５２】上記トリガ板８７は前記一方のカラー９０
に相対回動可能に支承される。このトリガ板８７には、
前記両ガイド部８９，８９に両面を摺接させながらスリ
ット８８から第１係合溝８３あるいは第２係合溝８４に
係脱可能に係合する係合板部８７ａが一体的に設けられ
る。
【００５３】第１吸気側ロッカアーム２８′に対向する
側のホルダ３２には、第１吸気側ロッカアーム２８′側
に向けてストッパピン９３が植設されており、該ストッ
パピン９３に下方から当接可能なストッパ８７ｂがトリ
ガ板８７から突設される。またカラー９０を囲繞するね
じりばね９４の一端が前記ストッパピン９３に係止さ
れ、該ねじりばね９４の他端はトリガ板８７に上方から
係止される。而してトリガ板８７は、ねじりばね９４に
よりストッパ８７ｂをストッパピン９３に当接させる方
向に付勢されており、ストッパ８７ｂがストッパピン９
３に当接した状態で、第１吸気側ロッカアーム２８′が
静止状態にあるときにはトリガ板８７の係合板部８７ａ
がスリット８８から係合溝８３あるいは８４に係合可能
であり、また第１吸気側ロッカアーム２８′が開弁方向
に揺動すると係合板部８７ａがスリット８８から離脱す
るようにストッパピン９３の位置が設定される。
【００５４】ところで、第１弁作動特性切換手段４５か
ら油圧を解放して第１〜第３吸気側ロッカアーム２８′
〜３０′の連結を解除する状態、ならびに油圧源４５か
らの油圧を第１弁作動特性切換手段４５に作用せしめて
第１〜第３吸気側ロッカアーム２８′〜３０′を連結す
る状態は第１油圧制御弁９５によって切換られ、第２弁
作動特性切換手段７３から油圧を解放して第１および第
３吸気側ロッカアーム２８′，３０′の連結を解除する
状態、ならびに油圧源４５からの油圧を第２弁作動特性
切換手段７３に作用せしめて第１および第３吸気側ロッ
カアーム２８′，３０′を連結する状態は第２油圧制御
弁９６によって切換えられ、両油圧制御弁９５，９６の
作動は制御手段７２によって制御される。
【００５５】而して第１および第２弁作動特性切換手段
４５，７３の作動を相互に独立して制御することによ
り、第１〜第３吸気側ロッカアーム２８′〜３０′の連
結を解除して一方の吸気弁ＶI1を第１吸気側カム３３で
開閉作動せしめるが他方の吸気弁ＶI2を実質休止カム３
５によって実質的に休止させる第１の動弁特性と、第１
および第３吸気側ロッカアーム２８′，３０′を連結し
て両吸気弁ＶI1，ＶI2を第１吸気側カム３３で開閉作動
せしめる第２の動弁特性と、第１〜第３吸気側ロッカア
ーム２８′〜３０′を全て連結して両吸気弁ＶI1，ＶI2
を第２吸気側カム３４で開閉作動せしめる第３の動弁特
性とを切換えるようにして両吸気弁ＶI1，ＶI2の作動特
性を制御することが可能となる。
【００５６】ところで、空燃比は図１５で示すように切
換制御されるものである。すなわち機関回転数ＮE が設
定低回転数ＮEL未満であって吸気絶対圧ＰBAが設定低吸
気絶対圧ＰBAL ′未満の領域ではリーン状態が、吸気絶
対圧ＰBAが設定高吸気絶対圧ＰBAH ′以上の領域ではリ
ッチ状態が、さらにそれ以外の領域ではストイキ状態が
それぞれ選択される。
【００５７】一方、両吸気弁ＶI1，ＶI2は、図１６で示
す動弁特性の選択を行なうことにより機関運転条件に適
合した出力を得ることが可能となるものである。すなわ
ち機関回転数ＮE が設定高回転数ＮEH以上であって吸気
絶対圧ＰBAが設定低吸気絶対圧ＰBAL ′以上の領域では
第３の動弁特性が、機関回転数ＮE が設定低回転数Ｎ EL
未満の領域では第１の動弁特性が、さらにそれ以外の領
域では第２の動弁特性が運転条件適合動弁特性となるも
のである。
【００５８】しかるに、図１６で示す動弁特性切換マッ
プに従って両吸気弁ＶI1，ＶI2の動弁特性を切換制御す
ると、吸気絶対圧ＰBAが設定低吸気絶対圧ＰBAL ′以上
となるのに応じて空燃比をリーン状態からストイキ状態
に切換えるとき、ならびに機関回転数ＮE が設定低回転
数ＮEL以上となって空燃比をリーン状態からストイキ状
態へと切換えるときには、その急激な切換によるトルク
ショックが生じるものであり、空燃比の変化を緩やかに
してトルクショックを緩和するようにするとＮＯX の発
生量が増大する。そこでＮＯX の発生量増大を回避しつ
つトルクショックを緩和するために、両吸気弁ＶI1，Ｖ
I2の動弁特性および空燃比が図１７で示すように設定さ
れる。
【００５９】すなわち機関回転数ＮE が設定低回転数Ｎ
EL未満の領域で空燃比をリーン状態からストイキ状態に
切換える際には、機関回転数ＮE が設定低回転数ＮEL未
満の領域での運転条件適合動弁特性である第１の動弁特
性から、空燃比切換後の運転条件には適合しない運転条
件非適合動弁特性である第３および第２の動弁特性を経
由して、空燃比切換後の運転条件適合動弁特性である第
１の動弁特性へと両吸気弁ＶI1，ＶI2の動弁特性が切換
えられることになる。しかも図１８で示すように、スト
イキ状態での第３の動弁特性による出力トルクは、リー
ン状態での第１の動弁特性による出力トルクと、ストイ
キ状態での第２の動弁特性による出力トルクとの中間の
値となるものであり、ストイキ状態での第２の動弁特性
による出力トルクはストイキ状態での第３動弁特性によ
る出力トルクと第１の動弁特性による出力トルクとの中
間の値となるものである。
【００６０】また機関回転数ＮE が設定低回転数ＮEL以
上となるのに応じて空燃比をリーン状態からストイキ状
態へと変更する際には、機関回転数ＮE が設定低回転数
ＮEL未満の領域での運転条件適合動弁特性である第１の
動弁特性から、吸気絶対圧Ｐ BAが設定低吸気絶対圧Ｐ
BAL ′未満であって機関回転数ＮE が設定低回転数ＮEL
以上である領域での運転条件非適合動弁特性である第３
の動弁特性を経由して、吸気絶対圧ＰBAが設定低吸気絶
対圧ＰBAL ′未満であって機関回転数ＮE が設定低回転
数ＮEL以上である領域での運転条件適合動弁特性である
第２の動弁特性へと両吸気弁ＶI1，ＶI2の動弁特性が切
換えられる。この第２実施例によっても、空燃比をリー
ン状態からストイキ状態へと切換える際に、両吸気弁Ｖ
I1，ＶI2の動弁特性が、空燃比切換前の運転条件に適合
した運転条件適合動弁特性から空燃比切換後の運転条件
には適合しない運転条件非適合動弁特性を経由して、空
燃比切換後の運転条件に適合した運転条件適合動弁特性
へと切換制御されることにより、リーン状態およびスト
イキ状態間での空燃比の切換制御時にＮＯX の発生を抑
えつつトルクショックを緩和することができる。
【００６１】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計
変更を行なうことが可能である。
【００６２】たとえば吸気絶対圧ＰBAに代えてスロット
ル開度θTHにより機関負荷を代表させるようにしてもよ
い。
【００６３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、機関運転
条件の変化に伴って空燃比を切換えるとともに、その切
換時に、空燃比切換前の機関運転条件に適合した運転条
件適合動弁特性と、空燃比切換後の機関運転条件に適合
した運転条件適合動弁特性との間で、空燃比切換前後の
機関出力の中間値である機関出力を得るように空燃比切
換後の機関運転条件には適合しない運転条件非適合動弁
特性を経由させるようにして、吸気弁の動弁特性を空燃
比の切換にほぼ同期して切換制御するので、空燃比の切
換過程で、出力トルクの変化が段階的となるように動弁
特性が制御されることになり、ＮＯX の発生を抑えるよ
うに空燃比を急激に変化させてもトルクショックを緩和
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の全体構成図である。
【図２】図１の２−２線に沿う拡大横断平面図である。
【図３】図２の３−３線断面図である。
【図４】図３の４−４線断面図である。
【図５】空燃比の制御手順を示すフローチャートであ
る。
【図６】図５の制御手順で定まる空燃比切換マップを示
す図である。
【図７】機関運転条件に適合した動弁特性の切換マップ
を示す図である。
【図８】空燃比の変化に応じたＮＯX 発生量の変化を示
す図である。
【図９】吸気弁の動弁特性切換制御手順を示すフローチ
ャートである。
【図１０】空燃比および動弁特性の切換マップを示す図
である。
【図１１】空燃比および動弁特性の切換に伴う出力トル
クの変化を示す図である。
【図１２】第２実施例の吸気弁用動弁装置を示す平面図
である。
【図１３】図１２の１３−１３線断面図である。
【図１４】図１３の１４−１４線断面図である。
【図１５】空燃比切換マップを示す図である。
【図１６】機関運転条件に適合した動弁特性の切換マッ
プを示す図である。
【図１７】空燃比および動弁特性の切換マップを示す図
である。
【図１８】空燃比および動弁特性の切換に伴う出力トル
クの変化を示す図である。
【符号の説明】
ＶI1，ＶI2 吸気弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｅ Ｚ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 機関回転数および機関負荷の少なくとも
    一方で代表される機関運転条件に適合した複数の運転条
    件適合動弁特性間での切換を可能として吸気弁（ＶI1，
    ＶI2）の動弁特性を切換制御可能であるとともに、相対
    的に希薄な状態と相対的に濃厚な状態との間で空燃比を
    切換制御可能である内燃機関において、機関運転条件の
    変化に伴って空燃比を切換えるとともに、その切換時
    に、空燃比切換前の機関運転条件に適合した運転条件適
    合動弁特性と、空燃比切換後の機関運転条件に適合した
    運転条件適合動弁特性との間で、空燃比切換前後の機関
    出力の中間値である機関出力を得るように空燃比切換後
    の機関運転条件には適合しない運転条件非適合動弁特性
    を経由させるようにして、吸気弁（ＶI1，ＶI2）の動弁
    特性を空燃比の切換にほぼ同期して切換制御することを
    特徴とする内燃機関における動弁特性および空燃比の切
    換制御方法。
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