JPS6176713A - エンジンのバルブ制御装置 - 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】 （産業上の利用分野〉 本発明は、エンジンの吸気もしくは排気バルブの開閉作
動を電動手段によって行うようにしたエンジンのバルブ
制御装置に関するものである。

（従来技術） エンジンにおける吸気バルブ、排気バルブの開閉作動を
カムシャフト等の仙弁礪構で行うのに代えて、ソレノイ
ド等の電動手段によって開閉作動し、バルブタイミング
の自由度を増して運転状態に対応した適切な開閉制御が
可能となるバルブ機構が、例えば、特開昭５８−１８３
８０５号に見られるように公知である。

しかるに、上記の如き電動手段によるバルブの開閉では
、バルブを開状態から開状態に閉じるのに、ソレノイド
等の駆動力もしくはスプリングの付勢力によって閉作動
するものであるが、その閉速度は慣性によって徐々に大
きくなり、着座時の衝撃が大きく、騒音、耐久性等の面
で問題となる。

また、吸気もしくは排気バルブは全開状態から全開状態
に閉じるまでの間の時間が短い方が吸気もしくは排気特
性に優れて好ましいものであるが、この殻求を満足させ
るためには、バルブの閉速度が大きくなって、着座時の
衝撃がさらに大きくなり、着座時の衝撃を軽減するべく
閉速度を低下させると、バルブが閉じるまでの時間が長
くなるものである。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、バルブを同状態から閉状態に
閉作動する際に、バルブが閉じるまでの時間を長くする
ことなく、バルブの着座時の衝撃を軽減するようにした
エンジンのバルブ１１御装置を提供することを目的とす
るものである。

（発明の構成） 本発明のバルブ制御装置は、吸気もしくは排気バルブの
開閉を電動手段で作動するについて、バルブが開状態か
ら開状態に閉じる着座直前に、バルブを開方向に作動す
る印加パルスを電動手段に加える１ｉｌＩ御手段を設け
、着座直前の閉速度を低下してバルブ着座時の衝撃を軽
減するようにしたことを特徴とするものである。

（発明の効果） 本発明によれば、バルブを閉じるについて、バルブが着
座する直前に開方向の作動力を作用させてバルブの閉速
度を低下させることにより、着座時のＩ！ｉ撃を軽減し
て騒音の低減、耐久性の向上を図るとともに、バルブが
閉じるまでの時間を長くすることなく良好な吸気、排気
特性を得ることができるものであって、電動手段による
バルブ開閉作動の所期の目的を充分に達成することがＣ
きる。

（実施例） 以下、図面により本発明の各実施態様を詳細に説明する
。

第１図は本発明バルブ制御装置を籠えたエンジンの全体
構成図であり、４気筒エンジン１の各気筒２，２・・・
にはそれぞれ吸気通路３および排気通路４が接続され、
この各気筒２，２・・・の吸気および排気を開閉制御す
る吸気バルブ５ａ〜５ｄおよび排気バルブ５ｅ〜５ｈが
それぞれ配設されている。上記各バルブ５ａ〜５ｈには
、該バルブ５ａ〜５ｈの開閉作動を行う電動手段７ａ〜
７ｈがそれぞれ設けられ、この電動手段７ａ〜７ｈは制
御手段８（コントロールユニット〉からの制御信号によ
って駆動割面される。この制御手段８にはエンジンの各
種運転状態を検出した検出信号Ｓが入力され、エンジン
の運転状態に応じて上記各バルブ５ａ〜５ｈの開閉タイ
ミングが演算決定され、これに対応した開閉作動信号が
出力されるとともに、閉弁時の着座直前に開方向に作動
する印加パルスが出力されて着座時のＩｌｌ！ｉ撃緩和
が行われる。

なお、吸気通路３は上流側からエアクリーナ１０、スロ
ットル弁］１を備え、吸気マニホールド１２によって各
気筒２，２・・・に接続される一方、排気通路４は、各
気筒２，２・・・に接続された排気マニホールド１３に
続いて排気浄化装置１４（キセタリスト）、サイレンサ
１５を備えている。

上記制御手段８は、第２図に示ずように、ＲＯＭ１７と
ＲＡＭ１８を備えたＣＰＵ１９に対し、入力インターフ
ェース２０を介して冷却水温、吸気温度、ＴＤＣ信号、
気筒判別信号等の各秤検出信号Ｓが入力され、ＣＰＵ　
１９で求められたバルブタイミングデータがバルブ番号
信号とともにデマルチプレクサ２１に出力され、このデ
マルチプレクサ２１には各気筒２，２・・・の吸気もし
くは排気パルプ５ａ〜５ｈ作動用の電動手段７ａ〜７ｈ
に対応するドライバ２２ａ〜２２ｆｉが設けられ、デマ
ルチプレクサ２１で指定されたドライバ２２ａ〜２２ｈ
から所定の気筒２の吸気もしくは排気バルブ５ａ〜５ｈ
の電動手段７ａ〜７ｈに駆動信号が出力されるように構
成されている。

上記バルブ５ａ〜５ｈを開閉作動する電動手段７として
は、各種形式のものがあり、ここでは２秤煩の°ものを
以下に示す。

実施例１ この実施例は、第３図ないし第５図に示し、バルブ５８
〜５ｈをバルブスプリング２５によって常時閉方向に付
勢し、アクチュエータ２６の駆動力で開方向に作動する
よう構成された電動手段７の例である。

第３図は第１気筒２における吸気バルブ５ａのみを示し
、吸気通路３に設【プた吸気バルブ５ａはバルブステム
２７に装着されたバルブリテーナ２８とシリンダヘッド
２９との間にバルブスプリング２５が縮装されて、常時
閉弁方向に付勢されている。一方、上記バルブステム２
７の上端には電動手段７ａのアクチュエータ２６のスピ
ンドル２６ａの端部が当接し、このアクチュエータ２６
の作動時にスピンドル２６ａがバルブスプリング２５に
抗してバルブ５ａを開方向に移動するものである。上記
アクチュエータ２６はスピンドル２６ａを駆動するソレ
ノイド２６ｂを備え、このソレノイド２６ｂに前記制御
手段８からの制御信号が入力される。

この制御信号は第４図Ａに示し、同図Ｂにこれによるバ
ルブリフト９の変化特性を示す。吸気バルブ５ａの開閉
タイミングに対応して、間タイミングＴ＋の時に駆動信
号■が出力されるものであり、これによりバルブリフト
■が増大して閉作動し、開弁期間中この駆動信号■が維
持される。閉タイミングＴ２になった時に上記駆動信号
工が遮断されるものであり、これによりリフト量が減少
してバルブ５ａは急激に閉作動するものであるが、着座
Ｔ３直前に印加パルス■が出力されて開方向の付勢力が
作用し、これによりリフト量の減少速度すなわち閉弁速
度が低減し、着座時の衝撃が減少される。

上記制御手段８の作動を第５図のフローチャートによっ
て説明する。第５図Ａがメインフローチャートで、スタ
ート後にステップＳ１でイニシャライズを行い、ステッ
プＳ２でエンジン回転数と吸気圧力より運転状態を検出
し、この運転状態によりステップＳ３で各バルブ５ａ〜
５ｈの開閉タイミングを予め設定されているバルブタイ
ミングマツプから演算する。

ステップＳ４は、冷却水温、吸気温度、加速もしくは減
速状態に対応して、上記ステップＳ３で求めたバルブタ
イミングの補正値を演算するものであって、ステップＳ
５にて上記補正値を加味して各バルブ５ａ〜５ｈの最終
開閉タイミングを決定する。また、ステップＳ６でエン
ジン回転数に対応して衝撃緩和のための印加パルス■の
パルス幅を算出し、リターンによってこれを繰り返す。

第５図Ｂは上死点での割込みルーチンを示し、各気筒２
の上死点ＴＤＣにおいて割り込み、ステップＳ７にて気
筒識別信号により上死点にある気筒を識別する。ステッ
プＳ８でこの気筒識別結果に応じてバルブ番号をデマル
チプレクサ２１に出力し、ステップＳ９で前記ステップ
Ｓ５で決定されたバルブタイミング（開閉を含む）をタ
イマに出力する。続いて、ステップＳＩＯで前回の上死
点から上死烈の月明を演障し、これに基づいてステップ
Ｓ１１でエンジン回転数を演鈴し、この値を前記ステッ
プＳ２で使用する。

第５図Ｃは所定時間毎のｖｊ込みルーチンを示し、所定
時間毎にステップＳ１２でエンジンの運転状態を検出し
た各秤入力信号のＡ／Ｄ変換値を読み込む。この入力信
号としては、冷却水温、吸気温度、スロットル開度（加
速、減速検出）、吸気圧力が入力され、これらの信号は
前記ステップＳ２６よびＳ４で使用される。

第５図りは前記ステップＳ９の出力に基づきバルブの開
閉タイミングとなった時の処理ルーチンであり、この開
閉時刻になると、ステップＳ１３でこのタイミングが開
タイミングか否かすなわち現在バルブ５ａが閉状態にあ
るか否かを、第１のフラグＦ１がＯにリセットされてい
るか否かによって判定し、ＹＥＳで開タイミングの時に
はステップＳ１５で電動手段７ａに開信号すなわち駆動
信号■もしくは印加パルス■を出力するとともに、第１
のフラグＦ１を１にセットする。続いて、ステップ３１
６でこの間タイミングが印加パルス■か否かを、第２の
フラグＦ２がＯにリセットされているか否かによって判
定し、ＮＯでバルブスプリングエの時にはステップＳ１
７でバルブ閉タイミングをセットするとともに、第２の
フラグＦ２をＯにリセットする。一方、ＹＥＳで印加パ
ルス■の時にはステップ３１８で印加パルス終了時刻を
セットするとともに、第２のフラグＦ２を１にセットす
る。

そして、電動手段７ａに開信号の出力を継続し、上記ス
テップ３１７．１８でセットされた開タイミングになる
と、再び上記ルーチンＤが開始し、ステップＳ１５でＦ
１＝１にセットされたことから、前記ステップ８１３の
判定がＮｏとなり、ステップＳ１４に進んで電動手段７
ａに開信号を出力して駆動信号を遮断するとともに、第
１のフラグＦｓをＯにリセットする。

上記のようなフローチャートにより、前記第４図に示す
ような制御信号の出力すなわち電動手段７の作動と、バ
ルブ５の開弁特性が得られ、着座時の衝撃が低減される
ものである。なお、第５図のフローチャートはバルブの
基本的な開閉動作についてのみ示し、８個のバルブ５ａ
〜５ｈの関連制御については省略しているが、各バルブ
についてそれぞれ上記制御を行うようにすればよいもの
である。

実施例２ この実施例は第６図および第７図に示し、バルブ５ａ〜
５ｈの開作動および閉作動のいずれもアクチュエータ３
０の駆動力によって行うように構成された電動手段７の
例である。

第６図は第１気筒２における吸気バルブ５ａと排気バル
ブ５ｅのみ示し、両バルブ５ａ、５ｅのバルブステム２
７の上端には電動手段７ａ、７ｅのアクチュエータ３０
．３０　（吸気と排気とで同様に構成されている）のス
ピンドル３０ａ、３０ａの端部が連接されている。この
スピンドル３０ａとバルブリテーナ２７とは、直接接合
されるか、連結部材３１によって連接されるものである
。

上記アクチュエータ３０は、スピンドル３０ａを突出方
向に駆動する開詐動用のソレノイド３０ｂと、後退方向
に駆動する閉作動用のソレノイド３０ｃとを備え、両ソ
レノイド３０ｂ、３０ｃに前記制御手段８からの制御信
号が出力される。

第７図Ａに間作動用のソレノイド３０ｂに対する制御信
号を、同図８１．：ｒＡ作動用のソレノイド３０Ｃに対
する制御信号をそれぞれ示し、同図Ｃにバルブリフト量
の変化特性を示す。吸気バルブ５ａもしくは排気バルブ
５ｅの開閉タイミングに対応して、開タイミングＴ＋の
時に閉信号■を停止して５６信号Ｔを出力するものであ
り、これによりリフト量が増大して開作動し、間弁明間
中これを維持する。閉タイミングＴ２の時になったら、
開信号工を停止して閉信号■を出力するものであり、こ
れによりリフト量が減少して急激に閉作動するものであ
るが、着座Ｔ３直前に開信号の印加パルス「を出力し、
これにより閉弁速度が低減し、着座衝撃を緩和するもの
である。

なお、上記両実施例において、印加パルス■の電流値も
しくは印加時間は、例えばエンジン回転数等の種々の要
件に応じて変更するようにしてもよいが、電流値は一定
にする方が同じ電気回路が使用できて回路構成が簡単に
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明バルブ制御装置を備えたエンジンの全体
構成図、 第２図は制御手段の内部構成を示すブロック図、第３図
は本発明の第１の実施例にＪ５ける電動手段を示すエン
ジンの要部断面図、 第４図Ａ、８は第３図の例における電動手段に対する制
御信号とバルブリフト♀を示す特性図、第５図Ａ−Ｄは
第１の実施例における制御手段の基本的作用を示すフロ
ーチャート図、第６図は本発明の第２の実施例における
電動手段を示すエンジンの要部断面図、 第７図Ａ、Ｂ、Ｃは第６図の例における電動手段に対す
る制御信号とバルブリフト苗を示す特性図である。 １・・・・・・エンジン　　　　　　２・・・・・・気
筒３・・・・・・吸気通路　　　　　　４・・・・・・
排気通路５ａ〜５ｈ・・・・・・バルブ ７ａ〜７ｈ・・・・・・電動手段　　８・・・・・・ｔ
ｉＩＩ御手段２６．３０・・・・・・アクチュエータ智
槓　０−１工鵡 冠　　　田

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気もしくは排気バルブの開閉を電動手段で作動
   するようにしたエンジンにおいて、上記バルブが開状態
   から閉状態に閉じる着座直前に、バルブを開方向に作動
   する印加パルスを電動手段に加えて着座時の衝撃を軽減
   する制御手段を備えたことを特徴とするエンジンのバル
   ブ制御装置。