JPS5993965A - 内燃機関の点火時期制御装置 - 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】 本発明はクランク軸とカム軸との回転位相全変更するこ
とによりバルブタイミングの切替えを行う内燃機関の点
火時期制御装置に関する。

クランク軸とカム軸との位相金変えることによりパルプ
タイミングを切替えるものが知られている。この場合、
クランク軸とカム軸との間にはカム軸全クランク軸に対
し相対的に回転する駆動手段が設けられ、カム軸上のカ
ムがプクシュロッドに轟接するときのクランク軸位置、
即ちパルプタイミングが制御される。この種のパルプタ
イミング制御装置金偏えた内燃機関ではバルブタイミン
グの制御によって点火時期が狂う問題がある。即ち、通
例のエンジンではカム軸はディストリビー−タ軸にも連
結きれており、ディストリビーータ軸上にはピストンの
上死点位置を判別してこれをコンビーータに入力するク
ランク角センサが設けられる。然るにバルブタイミング
制御装置の切替作動によｐカム軸がクランク軸に対し相
対的に廻される結果となり、その廻された分たけずれた
クランク角位置信号がコンビーータに入力され、点火時
期が正規の計算時より狂う問題が生ずるのである。この
ような点火時期のずれはコンビーータによる電子制御を
行う内燃機関に限らず、ガバナ及びバキーム特性によっ
て点火時期制御７行う従来からの内燃機関によっても同
様に生ずる。即ち、この内燃機関ではディストリピーー
タ軸上のカムによって接点を開閉することで点火時期制
御上行うのであるが、カム軸がノ（ルブタイミングの切
替え時にクランク軸に対して相対的に回されることによ
り、カムが接点全駆動するときのクランク角度位置が正
規の値よりずれてしまうのである。

かかる従来技術の欠点に鑑み本発明の目的とするところ
はパルプタイミングの切替えがあっても点火時期を計算
通９の値に維持できる構成音提供することにある。この
目的ケ達成するため本発明ニアっては、パルプタイミン
グの切替えられたときのカム軸の回転の分たけ点火時期
の修正を行う手段ケ設けている。

以下図面によって説明すると、第１図において、１０は
シリンダ、１２はピストン、１４はシ゛リンダヘッド、
１６は吸気弁、１８は排気弁、２０は吸気ポート、２１
は点火栓、２２は排気ポート、２４はクランク軸、２５
は連結棒であり、これらは内燃機関の周知の構成要素で
あり、また本発明とは直接に関係しないことから詳細な
連結関係の説明は省略する。

クランク軸２４の一端にタイミングプーリ２８が固定さ
れ、このプーリ２８はタイミングベルト３０を介してカ
ム軸３２の一端に設けたタイミングプーリ３４に連結さ
れる。３６はディストリビュータであって、本体３８と
ディストリビュータ軸４０とを有し、このディストリビ
ュータ軸４０は図示しない歯車によってカム軸３２上の
歯車と噛合している。本体３８上には、クランク角セン
サ３９がディストリビュータ軸４０上の永久磁石製検知
片４１と対面可能に設けられる。そのためクランク角セ
ンサ３９はディストリビュータ軸４０の回転に応じたパ
ルス信号全発生する。

カム軸３２土のタイミングプーリ３４とカム軸３２との
間にはクランク軸２４に対するカム軸３２０回転位相を
制御するタイプの、例えば第２図の如きパルプタイミン
グ制御装置４１が設けられる。この装置４１について説
明すると、カム軸３２の軸端にはボルト４２によってイ
ンナスリープ４３が固定される。インナスリープ４３と
カム軸３２との間に回シ止めピン４４が挿通され、これ
らの部材間での相対回転全防止している。

タイミングプーリ３４にはアウタスリーブ４５が一体に
形成される。このアウタスリーブ４５即ちタイミングプ
ーリ３４は軸受４７によってインナスリープ４３と連絡
され、両者の自由な回転を保障している。

これらの相対回転可能なインナスリープ４３とアウタス
リーブ４５の周上には相互に近接するスリン　トの対４
６．４８が設けられる（第３図参照）。第３図に示すよ
うに、近接するス！Ｊり）４６．４８はその一方（即ち
スリット４６）はカム軸の軸線方向に延びているも、他
方（即ちス’）ｙ　）４８　）はカム軸の軸線方向に対
して傾斜しており、両者のスリン）４６．４８は互に傾
斜する関係にある。これらのスリン）４６．４８内に独
立して回転できる。ローラベアリング５０゜５２がそれ
ぞれ位置している。

インナスリープ４３内にカム軸方向に水平移動可能にベ
アリング支持体５６が設けられる。ベアリング支持体５
６からはベアリング支持軸５８が半径方向に一体に延び
ている。そのベアリング支持軸５８に前述のローラベア
リング５０．’５２が取付けられている。これらのスリ
ープ４３及び４５、ローラベアリング５０及び５２、更
にはベアリング支持体５６等の部品はケース６０内に収
納される。このケース６０の一端はボルト６２によって
タイミングプーリ３４に連結される。ケース６０の他端
はモータ６４によって支持される。

モータ６４の出力軸７４はナツト７６にねじ嵌合され、
軸受７８全介して支持体５６に連結される。モータ６４
のハウジングから延びる案内棒８０はナツト７６の案内
溝７６Ａに嵌合しており、そのためモータの出力軸７４
の回転はナツト７６のカム軸方向直線運動に変換される
。

タイミングプーリ３４？タイミングベルト３０を介して
クランク軸２４によって回転させると、アウタスリーブ
４５が該プーリ３４と一体に回転し、スリット４８を介
してローラベアリング５２にカム軸２０全中心とする回
転力が加わる。このためベアリング支持体５６が回転し
、その回転力が軸部５８及びローラベアリング５０を介
してインナスリープ４０のスリット４６全回し、その結
果インナスリーブ４３およびカム軸３２が回転する。そ
のためカム軸３２上のカム３２１がプツシ−ロッドと当
接するところで定まる所定のパルプタイミングが得られ
る。

パルプタイミングの制御のためにモータ６４全駆動する
と、出力軸７４０回転運動はねじ部の働きで駆動ナツト
７６の直線運動に変換され、その結果ベアリング支持体
５６はモータ６４の回転方向に応じてその左右に動く。

ベアリング支持体５６のこの左右の動きは軸部５８を介
してベアリング５０．５２に伝達され、ベアリング５０
゜５２はスリン）４６．４８内全ころがりながら第３図
の矢印Ａの方向に移動する。するとスリット４６．４８
は交叉しているため、アウタスリーブ４５とインナスリ
ーブ４３との間に相対回転が生じそのためクランク軸２
４とカム軸３２との相対角度位置が変化する。

第４図は電子制御内燃機関の作動制御を行う制御回路の
うちの本願間に関連する部分のみ示す制御回路のブロッ
クダイヤグラムである。前記のクランク角センサ３９力
・らの信号は、他の運転状態検知センサ、例えば負荷セ
ンサ８０、温度センサ８１からの信号と供に入出力ポー
ト８２に印加される。入出力ポート８３はモータ駆動回
路８４を介して前記モータ６４に結線されると共に、イ
グナイタ８５？介して点火栓２１に結線される。これら
の入出力ポート８２．８３は、マイクロコンビーータの
構成要素であるＭＰＵＢ７．　　ＲＯＭ８８、ＲＡＭ８
９．　　クロック発生器９０にノ（ス９１を介して結線
される。ＭＰＵ８７は後述ソフトウェアに従ってモータ
６４及び点火栓２１？駆動し本発明の制御を行う。

第５図は第４図のモータ駆動回路８４のブロックダイヤ
グラム全示すものである。モータ駆動回路８４はシリー
ズ接続した２対のＰＮＰ、ＮＰＮトランジスタ８４１，
８４２及び８４３，８４４を備え、トランジスタ８４１
，８４２のベースは直接入力端子８４５に接続され、ト
ランジスタ８４３．８４４のベースはインバータ８４６
全介して入力端子８４５に結線される。トランジスタ８
４１と８４２との接合点とトランジスタ８４３と８４４
との接合点の間にモータ６４が結線される。入力端子８
４５がｌ（ｉｇｈのレベルであればトランジスタ８４１
，８４４がＯＦＦ、）ランジスタ８４２，８４３がＣＡ
Ｎとなり、モータ６４は正転する。入力端子８４５がＬ
ｏｗのレベルであればトランジスタ８４２，８４３がＯ
ＦＦ、）ランジスタ８４１．　８４４カＯＮ　トナりモ
ーｆｉ　６４ｉｄ逆転する。制御回路８４は運転条件に
応じてモータ６４を正転又は逆転させバルブタイミング
會切替える。

本発明における点火時期制御においては、パルプタイミ
ングが一方から他方に切替えられたとき、即ち、パルプ
タイミング制御装置４１の働きにより、カム軸３２がク
ランク軸２４に対して所定角度口されたとき、点火時期
計算ルーチンで計算される進角値をその分たけ補正し、
これによってカム軸３２に連結したディストリビーータ
軸４０が回っていても点火時期が計算からずれないよう
に維持している。かかる本発明の制御はソフトウェアに
よって行われる。以下、このソフトウェアの構成につい
てフローチャートによって説明する。

同、このソフトウェアは制御回路ＲＯＭ８Ｂにプログラ
ムの形で書キ込んであることはいうまでもない。

先ず第６図はパルプタイミングの制御ケ行うルーチンの
フローチャートを示す。１００はこのルーチンの開始全
示し、例えば３　Ｑ　ｍ　Ｆ３ｅＱ毎の時間割込みルー
チンとすることができる。１０２では、クランク角セン
サ３９、負荷センサ８０及び温度センサ８１からの信号
を取り込み、エンジンがどのパルプタイミング全要求し
ているか全判定する。

ここに１１″のパルプタイミングは便宜上モータ６４を
正転させたとき得られるパルプタイミングとし、ｗＯｗ
のパルプタイミングとはモータ６４ｉ逆転させたとき得
られるパルプタイミングとする。

もしパルプタイミングＴ、　＠　１１とすべきと認識す
れば（Ｙｅｓ）、１０４に進み、パルプタイミング表示
フラグｆの検足全行う。このフラグｆはバルプタイミン
グが１１１のとき１とな久、１０″のとき０となるもの
とする。ＮＯであれば、１０６でフラグを１と立て、次
いで１０８でモータ６４の正転命令を出す。このとき、
入出力ボート８３よりモータ駆動回路８４の入力端子８
４５にＨｉｇｈの信号が入り、モータ６４は正転しパル
プタイミングは１１１となる。次の１１０で点火時期の
補正値Ｃ全０とする。１１２はメインルーチンへの復帰
を示ｊ。

１０４でＹｅｓであれば即にパルプタイミングは１１″
に切替り済であるから何もせずに１１２でメインルーチ
ンへ戻る。

１０２でパルプタイミングｗ　Ｉ　ｏ　１と丁べきと認
識すればＮＯに分岐し、１１４でフラグｆの検定を行う
。Ｎｏ　であれば、１１６でフラグｆｉ下し、次いで１
１８でモータ６４の逆転命令を出て。このとき入出力ポ
ート８３よジモータ駆動回路８４の入力端子８４５にＬ
ｏｗの信号が入り、モータ６４は逆転しパルプタイミン
グは１０″となる。次の１２０で点火時期の補正値０全
００度とする。

１１４でＹｅｓであれば既にパルプタイミングは１ｏ＠
に切替ｐずみであるから何もせずに１１，２でメインル
ーチンへ戻る。

第７図は点火時期演算のためのメインルーチンの部分を
示すものである。１２２では、エンジンの運転条件より
基本点火時期θの計算がされる。

１２４では、このように計算された基本点火時期θに第
６図の１１０又は１２０で計算された補正値Ｏｉ加えた
ものを点火時期■とする。これは次の意味を持つ。即ち
、前述したようなパルプタイミングの切替によってカム
軸３２はクランク軸２４に対して所定角度だけ捻られる
ことから、カム軸３２に連結したディストリビュータ軸
４０の位置を見ているクランク角センサ３９は、パルプ
タイミングが１１２のときも１０″のときとで同じクラ
ンク軸２４の位置でも検出結果にカム軸の捻りの分だけ
ずれがでてしまう。１２０の補正θ０はこのすれ全補正
し、１１′とのどちらのパルプタイミングであっても正
しいクランク軸位置ヲ見ることができるようにするもの
である。

このようにして計算された点火時期■は詳述しない点火
ルーチンの実行によってそのクランク角度でイグナイタ
８５を駆動するのに使用される。

以上述べたように本発明ではパルプタイミング切替時の
カム軸の捻シの分だけ点火時期の計算値の補正を行うこ
とにより、パルプタイミング制御装置の作動時における
点火時期の計算値を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

抛１図は本発明の内燃機関奮略示する横断面図第２図は
パルプタイミング制御装置の縦断拘図第３図は第２図の
■方向矢視図 第４図は制御回路のブロックダイヤグラム図第５図はモ
ータ駆動回路を示す図 第６図はバルブタイミング切替ルーチンのフローチャー
ト図 第７図は点火時期計算ルーチンの概略フローチャート図 ２１・・・点火栓、２４・・・クランク軸、３２・・・
カム軸、３６・・・ディストリビュータ、４１・・・パ
ルプタイミング制御装置 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 特許出願代理人 弁理士青水　朗 弁理士西舘和之 弁理土中山恭介 弁理士山口昭之

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. り２ンク軸とカム軸との位相？変えることによシバルプ
   タイミングの制御を行う手段全有し、かつカム軸にディ
   ストリビーータが連結されている内燃機関の点火時期制
   御装置において、エンジン運転条件に応じて点火時期の
   制御を行う手段、及びパルプタイミング制御手段により
   制御されるクランク軸とカム軸との位相変化に応じて点
   火時期計算値の修正を行う手段を有した内燃機関の点火
   時期制御装置。