JP2010159712A - エンジン及びそれを備えた自動二輪車 - Google Patents

Abstract

【課題】低速及び高速カムの実際の切り替えを間接的に検知できるエンジンを提供する。
【解決手段】このエンジンは、カムを低速カム３９又は高速カム４１に切り替える可変動弁機構と、吸気ポート内に設けられる吸気圧センサ２１と、ＯＣＶ１３９を制御するＥＣＵ１６とを備える。ＥＣＵ１６は、吸気圧センサ２１により検知された吸気圧のうち吸気及び排気行程の間に検知された吸気圧をサンプリングして最高吸気圧をマイコン１６１に提供するピークホールド回路１６２と、排気バルブが閉じ終わる前に吸気バルブが開き始めた時の吹き戻しによる吸気圧が所定値よりも高くなったとき可変動弁機構がカムを高速カム４に切り替えたと判定し、カムの切り換えが指令されてから制限時間が経過したにもかかわらず、カムが切り替えられたと判定されないとき、可変動弁機構は故障と判断するマイコン１６１と備える。
【選択図】図９

Description

本発明は、エンジン及びそれを備えた自動二輪車に関し、さらに詳しくは、吸気及び排気バルブの少なくとも一方のリフト量を第１のリフト量又は第１のリフト量よりも大きい第２のリフト量に切り替える可変動弁機構を有するエンジン及びそれを備えた自動二輪車に関する。

自動二輪車や自動車等のエンジンには、回転速度が低い時（低速運転時）にはバルブを小さく開け（リフト量を小さくし）、回転速度が高い時（高速運転時）にはバルブを大きく開ける（リフト量を大きくする）可変動弁機構が採用されている。具体的には、変位量の小さい低速カムと変位量の大きい高速カムとがカムシャフト周りに設けられる。低速カムに応じて揺動する低速ロッカアームと、高速カムに応じて揺動する高速ロッカアームとが互いに隣接して設けられる。低速及び高速ロッカアームにはそれぞれ貫通孔が形成され、そこにピンが挿入され、油圧により摺り動かされる。低速時にはピンが低速ロッカアームの貫通孔内に収納されるので、高速ロッカアームは低速ロッカアームから分離される。したがって、低速ロッカアームが低速カムに応じて小さく揺動し、これによりバルブを小さく駆動する。高速ロッカアームは高速カムに応じて大きく揺動するにもかかわらず、低速ロッカアームから分離されているので、バルブを全く駆動しない（空振りする）。一方、高速時にはピンが低速及び高速ロッカアームの両方の貫通孔にまたがって配置されるので、低速ロッカアームは高速ロッカアームと連結される。したがって、低速ロッカアームは高速ロッカアームと一緒に高速カムに応じて大きく揺動し、これによりバルブを大きく駆動する。

しかしながら、ＥＣＵ（Electronic Control Unit；電子制御装置）が油圧を制御することによりピンを移動するよう可変動弁機構に指令しても、その指令から実際にピンが高速ロッカアームの貫通孔に挿入されるまでには、ある程度の時間がかかる。したがって、ＥＣＵが指令後に直ちに燃料噴射量等の燃焼条件を高速用に変更するのは早すぎるという問題がある。このような問題を解決する方法として、ピンの実際の動きを直接検知するセンサを設け、このセンサがピンの動きを検知したときにエンジンの燃焼状態を高速用に変更するという方法が考えられる。しかしながら、ピン周辺は、高温、振動が激しい、油汚れが多い、余裕の空間がほとんどないなどの理由から、このようなセンサを設けることは困難である。

特開２００３−０８３１４８号公報（特許文献１）には、主として作動油の油圧を監視することで、故障検知を確実に行うことができる減速休筒エンジン車両における故障検知装置が記載されている。吸気管負圧を検出する吸気管負圧センサは吸気通路に設けられる。吸気通路には、スロットル弁の上流側と下流側とを結ぶ２次エアー通路が設けられ、この２次エアー通路にはこれを開閉する制御バルブが設けられている。２次エアー通路はスロットル弁の全閉時においても少量の空気をシリンダ内に供給するためのものである。そして、制御バルブは吸気管負圧センサにより検出された吸気管負圧に応じて開閉作動されるものである。エンジンは吸気側と排気側とに減速休筒運転のための可変バルブタイミング機構（気筒休止機構）を備えた３つの気筒と、減速休筒運転を行わない通常の動弁機構を備えた１つの気筒を有している。つまり、エンジンは、休止可能な３つの気筒を含む４つの気筒を稼働する通常運転と、３つの気筒を休止する減速休筒運転とに切替自在な休筒エンジンであり、休止可能な気筒の吸気弁と排気弁が可変バルブタイミング機構により運転の休止をできる構造となっている。休筒気筒の故障判定は減速時に気筒休止が実施できなくなる故障を検出するものである。具体的には、減速中の吸気管負圧が所定判定圧力よりも高負圧側になる場合である。３つの気筒が休止減速休筒エンジンでは、エンジン回転数に応じて吸気管負圧は決定される。また、２つの気筒が休止するエンジンでは、３気筒休止の場合よりも吸気管負圧は高負圧側になり、１つの気筒が休止するエンジンでは、更に吸気管負圧は高負圧側になり、休止する気筒がないエンジンの場合は更にまた吸気管負圧は高負圧側になる。したがって、３つの気筒が正常に休止していない場合は、吸気管負圧は３気筒が休止している場合に比較して高負圧側になる。これを利用して休筒気筒の故障判定を行っている。しかしながら、この装置はリフト量の切り換えを検知することはできない。

特開２００３−０８３１４８号公報

本発明の目的は、リフト量の実際の切り替えを間接的に検知することができるエンジン及びそれを備えた自動二輪車を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明によるエンジンは、可変動弁機構と、吸気圧センサと、切替判定手段と備える。可変動弁機構は、吸気及び排気バルブの少なくとも一方のリフト量を第１のリフト量又は第１のリフト量よりも大きい第２のリフト量に切り替える。吸気圧センサは、吸気バルブに通じる吸気経路に設けられ、吸気圧を検知する。切替判定手段は、吸気圧センサにより検知された吸気圧が所定値よりも高くなったとき可変動弁機構がリフト量を第１のリフト量から第２のリフト量に切り替えたと判定する。

本発明によれば、吸気圧センサにより検知された吸気圧が所定値よりも高くなったとき可変動弁機構がリフト量を第１のリフト量から第２のリフト量に切り替えたと判定するので、リフト量の実際の切り替えを間接的に検知することができる。

本発明の一実施の形態において、可変動弁機構は、リフト量が第２のリフト量であるとき、排気バルブを閉じ終わる前に吸気バルブを開き始める。

本発明の他の実施の形態において、エンジンはさらに、吸気圧センサにより検知された吸気圧のうち吸気及び排気行程の間に検知された吸気圧をサンプリングして切替判定手段に提供するサンプリング手段を備える。

この場合、吸気圧が所定値よりも高くなる可能性がある期間内の吸気圧がサンプリングされるので、リフト量切替の判定精度が向上する。

本発明のさらに他の実施の形態において、エンジンはさらに、切替指令手段と、故障判断手段とを備える。切替指令手段は、可変動弁機構にリフト量を切り替えるよう指令する。故障判断手段は、切替指令手段によりリフト量の切り換えが指令されたにもかかわらず、切替判定手段によりリフト量が切り替えられたと判定されないとき、可変動弁機構は故障と判断する。

本発明のさらに他の実施の形態において、エンジンはさらに、所定の制限時間を設定する時間制限手段を備える。故障判断手段は、切替指令手段によりリフト量の切り換えが指令されてから時間制限手段により設定された制限時間が経過したにもかかわらず、切替判定手段によりリフト量が切り替えられたと判定されないとき、可変動弁機構は故障と判断する。

本発明のさらに他の実施の形態において、エンジンはさらに、単一のシリンダを備える。

本発明のさらに他の実施の形態において、所定値は大気圧よりも高い。より具体的には、大気圧よりも１０〜３０ＫＰａ高い値が所定値として設定される。

上記エンジンは、たとえば自動二輪車に設けられる。

本発明の実施の形態による動弁制御装置を備えた自動二輪車の全体構成を示す側面図である。 図１に示したエンジンの構造を示す断面図である。 図２におけるIII−III線の断面図である。 図２に示したカムキャリア及びそれに組み付けられる各種部品の平面図である。 図４におけるV−V線の断面図である。 図２におけるVI−VI線の断面図である。 図２に示したカムキャリア及びそれに組み付けられる各種部品の分解斜視図である。 図７に示したカムキャリア及びそれに組み付けられる各種部品の斜視図である。 図１に示したＥＣＵ（動弁制御装置）の構成を示す機能ブロック図である。 図９に示したＥＣＵによる要求カムの判定動作を示すフロー図である。 図９に示したＥＣＵによる実カムの判定動作を示すフロー図である。 図１１に示した判定動作を示すタイミング図である。 図９に示したＥＣＵによるカムの切替動作を示すフロー図である。 図１３に示した切替動作が正常な場合を示すタイミング図である。 図１３に示した切替動作が異常な場合を示すタイミング図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

（１）自動二輪車の全体構成
図１を参照して、本発明の実施の形態による自動二輪車１００はメインフレーム１を備える。メインフレーム１の前端部には、ヘッドパイプ２が設けられる。ヘッドパイプ２にフロントフォーク３が回動可能に設けられる。フロントフォーク３の下端に前輪４が回転可能に支持される。フロントフォーク３の上端にはハンドル５が取り付けられる。

メインフレーム１の前方及び側方を覆うようにカウル６が設けられる。メインフレーム１の中央部には、ＤＯＨＣ(Double Over Head Camshaft)エンジン７が設けられる。エンジン７の上方には、エアクリーナボックス８が設けられる。エアクリーナボックス８とエンジン７の吸気ポート９とを接続するように、吸気管１０が設けられる。

自動二輪車１００の前部には、エアクリーナボックス８と外部とを連通させる吸気通路１１がカウル６に覆われるように設けられる。吸気通路１１の一端は、カウル６の前面において開口している。自動二輪車１００の外部の空気は、吸気通路１１、エアクリーナボックス８及び吸気管１０を介してエンジン７に吸入される。

エンジン７の排気ポート１２には、排気管１３の一端が接続される。排気管１３の他端は、マフラ装置１４に接続される。エンジン７において混合機の燃焼により発生した既燃ガスは、排気管１３及びマフラ装置１４を介して外部に排出される。

エンジン７の上部には、シート１５が設けられる。シート１５の下部には、自動二輪車１００の各部の動作を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit；電子制御装置）１６が設けられる。ＥＣＵ１６の詳細は後述する。エンジン７の後方に延びるように、メインフレーム１にリアアーム１７が接続される。リアアーム１７は、後輪１８及び後輪ドリブンスプロケット１９を回転可能に保持する。後輪ドリブンスプロケット１９には、チェーン２０が取り付けられる。エンジン７により発生された動力は、チェーン２０を介して後輪ドリブンスプロケット１９に伝達される。これにより、後輪１８が回転する。

（２）エンジン及び可変動弁機構の構成
エンジン７は、吸気及び排気バルブのリフト量を低速時と高速時の２段階に切り替える可変動弁機構を備える。具体的には、図２及び図３を参照して、このエンジン７は、シリンダ７０１と、シリンダ７０１に着脱可能に取り付けられるシリンダヘッド７０２と、シリンダヘッド７０２に着脱可能に取り付けられるカムキャリア７０３とを備える。たとえば単気筒エンジンの場合、１つのシリンダ７０１が設けられる。

図２を参照して、シリンダヘッド７０２は、吸気ポート９、排気ポート１２、吸気バルブ２２、排気バルブ２４、バルブスプリング２６，２８、及びバルブスプリング収容空間３０，３２を備える。このエンジンは４バルブ方式であり、吸気バルブ２２及び排気バルブ２４はそれぞれ２つずつ設けられる。バルブスプリング２６，２８はそれぞれ吸気及び排気バルブ２２，２４のロッド３４，３６周りに巻かれ、バルブスプリング収容空間３０，３２内に収容される。吸気側バルブスプリング収容空間３０と排気側バルブスプリング収容空間３２との間には隔壁３７が形成される。図３を参照して、２つの吸気側バルブスプリング収容空間３０の間にも隔壁３８が形成される。図３と同じであるから図示は省略するが、２つの排気側バルブスプリング収容空間３２の間にも隔壁が形成される。本例の隔壁３８はどの場所でも同じ厚さになっているが、場所によって厚さが異なっていてもよい。

図２及び図４〜図８を参照して、カムキャリア７０３は、２本のカムシャフト４０，４２をそれぞれ回転可能に支持するカム軸受部４４，４６と、ロッカシャフト４８〜５１を支持するロッカシャフト支持部５２と、油圧シリンダ支持部４３，４５とを備える。カム軸受部４４，４６、ロッカシャフト支持部５２及び油圧シリンダ支持部４３，４５は一体的に構成される。図４及び図６を参照して、カム軸受部４４，４６は、ボアセンタ（シリンダ７０１の中心）５３を通り、カムシャフト４０，４２に垂直な平面内の直線５５上に並んで配置される。

図７及び図８を参照して、カム軸受部４４，４６はそれぞれ半円形の切り欠き５４，５６を有し、これらにカムシャフト４０，４２が横たわる。カムシャフト４０，４２は、変位量の小さい低速カム３９と、変位量の大きい高速カム４１とを有する。カムシャフト４０，４２を挟むように、切り欠き５４，５６と対称な切り欠き５８，６０を有するホルダ６２，６４がボルト６６，６７でカム軸受部４４，４６に取り付けられる。これにより、カムシャフト４０，４２は回転可能に支持される。

図４〜図８を参照して、ロッカシャフト支持部５２は、直方体状の中央部６８と、板状の端部７０，７２と、中央部６８と端部７０，７２とを連結する連結部７４とを備える。中央部６８には、点火プラグ７６をシリンダヘッド７０２に着脱できるように円形の貫通孔７８が形成される。ロッカシャフト支持部５２には、カムシャフト４０，４２と平行にロッカシャフト４８〜５１が取り付けられる。ロッカシャフト４８〜５１は、４つのバルブ２２，２４に対応して４つ設けられる。具体的には、ロッカシャフト４８，５０は中央部６８と端部７０との間に架け渡される。ロッカシャフト４９，５１は中央部６８と端部７２との間に架け渡される。ロッカシャフト４８，５０はそれぞれロッカシャフト４９，５１と中央部６８内で突き合わされる。中央部６８内において、ロッカシャフト４８〜５１は貫通孔７８に沿って円弧状に切り欠かれている。

図２〜図８を参照して、ロッカシャフト４８〜５１には、低速ロッカアーム８０〜８３が揺動可能に支持される。低速ロッカアーム８０〜８３は、４つのバルブ２２，２４に対応して４つ設けられる。低速ロッカアーム８０〜８３の先端部は、吸気及び排気バルブ２２，２４の軸端面（軸の端の面）７９を押す。低速ロッカアーム８０，８１は、吸気側カムシャフト４０の低速カム３９に応じて揺動し、これにより吸気バルブ２２を直接押し下げる。低速ロッカアーム８２，８３は、排気側カムシャフト４２の低速カム３９に応じて揺動し、これにより排気バルブ２４を直接押し下げる。

ロッカシャフト４８〜５１にはまた、高速ロッカアーム８４〜８７が揺動可能に支持される。高速ロッカアーム８４〜８７もまた、４つのバルブ２２，２４に対応して４つ設けられる。高速ロッカアーム８４〜８７はそれぞれ低速ロッカアーム８０〜８３と隣接される。高速ロッカアーム８４，８５は、吸気側カムシャフト４０の高速カム４１に応じて揺動する。高速ロッカアーム８４，８５は、吸気バルブ２２を直接には押し下げない。高速ロッカアーム８６，８７は、排気側カムシャフト４２の高速カム４１に応じて揺動する。高速ロッカアーム８６，８７は、排気バルブ２４を直接には押し下げない。

図６及び図７を参照して、低速ロッカアーム８０〜８３は、高速ロッカアーム８４〜８７よりもカム軸受部４４，４６側に配置され、円形の貫通孔８８を有する。貫通孔８８は、ロッカシャフト４８〜５１と平行に形成される。貫通孔８８内には、円柱状の連結ピン９０が摺り動きできるよう挿入される。

図７を参照して、エンジン７にはまた、連結ピン９０を貫通孔８８内で往復させるアクチュエータ８９が設けられる。具体的には図３、図４及び図７を参照して、アクチュエータ８９は、円筒状の油圧シリンダ９２と、円柱状の油圧ピストン９４とを備える。

連結ピン９０は、その頭部に円形の鍔９６を有する。連結ピン９０周りにはスプリング９８が巻かれる。連結ピン９０は、その尻部から貫通孔８８内に摺り動きできるように挿入される。したがって、連結ピン９０は、油圧シリンダ支持部４３，４５側に向かって勢い付けられる。また、連結ピン９０の長さは貫通孔８８の長さよりも長い。したがって、連結ピン９０が貫通孔８８に最後まで押し込まれると、連結ピン９０の尻部が貫通孔８８の反対側から突出する。

油圧シリンダ９２は、油圧シリンダ支持部４３，４５内に設けられる。具体的には、カム軸受部４４，４６の切り欠き５４の下方に円形の貫通孔９９が形成される。油圧シリンダ９２は貫通孔９９内に嵌め込まれ、油圧シリンダ支持部４３，４５内に固定される。

本例では、油圧シリンダ支持部４３，４５に油圧シリンダ９２用の貫通孔９９を開け、その貫通孔９９に油圧シリンダ９２を嵌め込んでいるが、貫通孔９９に何も嵌め込まず、貫通孔９９をそのまま油圧シリンダとして使用することもできる。

また、本例では、両側の油圧ピストン９４が共通の貫通孔９９に嵌め込まれた油圧シリンダ９２に挿入されているが、互いに軸心が異なる２つの独立した非貫通孔をそれぞれ油圧シリンダ支持部の両側から開け、それらの非貫通孔に油圧シリンダを挿入するようにしてもよい。この場合、油圧シリンダはカムシャフトと直交する方向に並ぶので、油圧シリンダ支持部の幅をさらに狭くすることができる。

油圧ピストン９４は、その頭部に円形の鍔１０２を有する。油圧ピストン９４は、その尻部から油圧シリンダ９２内に摺り動きできるように挿入される。油圧ピストン９４の頭部（鍔１０２）は、連結ピン９０の頭部（鍔９６）と当接する。

このように、油圧シリンダ９２及び油圧ピストン９４をカム軸受部４４，４６の下部に配置しているため、バルブスプリング間の狭い小型エンジンであっても、アクチュエータ８９をコンパクトに搭載することができる。本例の場合、図３に示すように、油圧シリンダ支持部４３は、２つの吸気側バルブスプリング２６の間隔よりも広くなっている。すなわち、カムシャフト４０の軸方向に沿った油圧シリンダ支持部の厚さＤ１は、バルブスプリング２６の外径の間隔Ｄ２よりも厚くなっている。

図６〜図８を参照して、高速ロッカアーム８４〜８７は、貫通孔８８から突出する連結ピン９０の尻部と引っかかる引っかかり部１０４を有する。引っかかり部１０４は半円形の切り欠きであり、ここに連結ピン９０が咬み合わされる。

図２、図７及び図８を参照して、ロッカシャフト支持部５２には、カムシャフト４０，４２と平行にロストモーションスプリングシャフト１０６が取り付けられる。ロストモーションスプリングシャフト１０６は、４つのバルブ２２，２４に対応して４つ設けられる。具体的には、ロストモーションスプリングシャフト１０６は中央部６８と端部７０，７２との間に架け渡される。ロストモーションスプリングシャフト１０６周りにはロストモーションスプリング１０８が巻かれ、高速ロッカアーム８４〜８７及び連結部７４に掛止される。具体的には、高速ロッカアーム８４〜８７の各々は半円状に切り欠かれた掛止部１１０を有し、ここにロストモーションスプリング１０８の一方端が掛止される。連結部７４は矩形状に穿孔された掛止部１１２を有し、ここにロストモーションスプリング１０８の他方端が掛止される。したがって、高速ロッカアーム８４〜８７は高速カム４１の方向へ勢い付けられる。

図２を参照して、吸気側において、ロストモーションスプリングシャフト１０６の軸心は、吸気側カムシャフト４０の軸心、ロッカシャフト４８の軸心及び吸気バルブ２２の軸端面７９の中心点で結ばれる範囲の外側に配置される。また、排気側において、ロストモーションスプリングシャフト１０６の軸心は、排気側カムシャフト４２の軸心、ロッカシャフト５０の軸心及び排気バルブ２４の軸端面７９の中心点で結ばれる範囲の外側に配置される。

図２及び図４〜図６を参照して、カムキャリア７０３は、ボルト６７，１１４でシリンダヘッド７０２に取り付けられる。図５及び図６を参照して、カム軸受部４４，４６の下面１１６は、シリンダヘッド７０２の上面１１８と接合する。カム軸受部４４，４６の下面１１６には、油圧シリンダ９２に連通する溝１２０が形成される。溝１２０が油路を構成する。図７を参照して、油圧シリンダ９２は溝１２０に連通する開口部１２２を有する。したがって、油圧ポンプ（図示せず）から送り出された油は、ＯＣＶ(Oil Control Valve)１３９（図９）を経由して、溝１２０から開口部１２２を通って油圧シリンダ９２内に流入する。各溝１２０はその両側へ油を送り出し、両側の油圧ピストン９４を押し出す。すなわち、各溝１２０はその両側の油圧ピストン９４に共用されている。

溝１２０は下面１１６側に開口しているので、孔よりも溝１２０を形成する方が容易である。溝１２０は、カムキャリア７０３の下面１１６の代わりに、シリンダヘッド７０２の上面１１８に形成されていてもよい。本例の溝１２０はまっすぐであるが、屈曲していてもよい。複雑に屈曲していても溝であるから容易に形成することができる。

図２、図５及び図７を参照して、ロッカシャフト支持部５２の中央部６８及び端部７０，７２は、カム軸受部４４，４６の下面１１６よりも突出した凸部１２４を有する。ロッカシャフト４８〜５１は凸部１２４に取り付けられる。

高速時においては、オイル通路上のＯＣＶ１３９を開くことにより、溝１２０内の油圧が高くなり、油圧ピストン９４が外側へ押し出される。これに応じて連結ピン９０が押し動かされ、低速ロッカアーム８０〜８３の貫通孔８８内に押し込まれる。これにより、連結ピン９０の尻部が貫通孔８８の反対側から飛び出す。高速ロッカアーム８４〜８７はロストモーションスプリング１０８により高速カム４１の方向に勢い付けられているので、引っかかり部１０４が貫通孔８８から飛び出している連結ピン９０と咬み合わさる。よって、低速ロッカアーム８０〜８３と高速ロッカアーム８４〜８７とが連結される。変位量の大きい高速カム４１に応じて高速ロッカアーム８４〜８７が大きく揺動されると、低速ロッカアーム８０〜８３も高速ロッカアーム８４〜８７と一緒に大きく揺動される。これに応じて低速ロッカアーム８０〜８３が吸気又は排気バルブ２２，２４を軸端面７９で押し下げ、吸気又は排気バルブ２２，２４を大きく開く。

一方、低速時においては、オイル通路上のＯＣＶ１３９を閉じることにより、溝１２０内の油圧が低くなり、連結ピン９０はスプリング９８の弾性力により油圧シリンダ支持部４３，４５側へ押し戻される。これにより、油圧ピストン９４は油圧シリンダ９２内に押し込まれ、連結ピン９０の尻部は貫通孔８８内に完全に収まる。よって、低速ロッカアーム８０〜８３と高速ロッカアーム８４〜８７とが分離される。変位量の小さい低速カム３９に応じて低速ロッカアーム８０〜８３が小さく揺動されると、低速ロッカアーム８０〜８３が吸気又は排気バルブ２２，２４を軸端面７９で押し下げ、吸気又は排気バルブ２２，２４を小さく開く。このとき、高速カム４１に応じて高速ロッカアーム８４〜８７は大きく揺動される。しかし、連結ピン９０の尻部が貫通孔８８から飛び出していないので、高速ロッカアーム８４〜８７は何も押し下げない（空振りする）。

再び図２を参照して、吸気ポート９内には、吸気圧を検知する吸気圧センサ２１が設けられる。この吸気圧センサ２１により検知された吸気圧に基づいて、エンジン７に吸入される空気の量が算出されるとともに、カムが実際に低速カム３９に切り替えられているのか又は高速カム４１に切り替えられているのかが判定される。詳細は後述する。吸気ポート９の吸気圧センサ２１よりも上流側には、吸入される空気量を調整するスロットルバルブ（図示せず）が設けられる。吸入空気量はＩＳＣ(Idle Speed Control)バルブで調整してもよい。

（３）ＥＣＵの構成
次に図９を参照して、ＥＣＵ１６は、マイコン１６１と、ピークホールド回路１６２とを備える。マイコン１６１は、切替判定値マップを保存する記憶領域１６３と、ＦＩマップを保存する記憶領域１６４と、要求カム状態を保存する記憶領域１６５と、実カム状態を保存する記憶領域１６６とを含む。切替判定値マップには、エンジン７の回転速度及びスロットル開度に応じて、あらかじめ定められた切替判定値が登録されている。ＦＩマップには、適切な燃料噴射量、燃料噴射時期及び点火時期が登録されている。要求カム状態は、カムを低速カム３９に切り替えるべきか又は高速カム４１に切り替えるべきかを示す。実カム状態は、カムが実際に低速カム３９に切り替えられているのか又は高速カム４１に切り替えられているのかを示す。

マイコン１６１は、カムセンサ２３から出力されるカム信号ＣＡと、クランク角度センサ２５から出力されるクランク信号ＣＲと、スロットル開度センサ２７から出力されるスロットル信号ＴＨと、水温センサ２９から出力される水温信号ＷＴと、吸気圧センサ２１から出力される吸気圧信号ＩＰとに基づいて、セット信号ＳＥＴを生成し、カムを低速カム３９又は高速カム４１に切り替えるようＯＣＶ１３９を制御し、適切な量及び時期で燃料を噴射するようインジェクタ１４０を制御し、かつ、適切な時期で点火するよう点火プラグ１４１を制御する。カム信号ＣＡは、本例では、カムセンサ２３により検知されたピストンの上死点（圧縮行程と爆発行程との間）を示す。ただし、カム信号ＣＡは排気行程と吸気行程との間の上死点を示すものでもよく、あるいは下死点を示すものでもよく、要するに、行程を判別するためのものであればよい。クランク信号ＣＲは、クランクシャフト（図示せず）の回転角を示す。スロットル信号ＴＨは、スロットル開度センサ２７により検知されたスロットルの開度を示す。水温信号ＷＴは、水温センサ２９により検知されたエンジン７用の冷却水の温度を示す。吸気圧信号ＩＰは、吸気圧センサ２１により検知された吸気圧を示す。

ピークホールド回路１６２は、吸気圧センサ２１から出力される吸気圧信号ＩＰの最大値を保持する。ピークホールド回路１６２は、ハイレベルのセット信号ＳＥＴに応答してセットされ、ローレベルのセット信号（リセット信号）ＳＥＴに応答してリセットされる。その結果、ピークホールド回路１６２は、吸気圧センサ２１により検知された吸気圧のうち吸気及び排気行程の間に検知された吸気圧をサンプリングしてマイコン１６１に提供する。

（４）動作
次に、上記エンジン７、特にＥＣＵ１６の動作を説明する。まず図１０を参照して、カムを低速カム３９に切り替えるべきか又は高速カム４１に切り替えるべきかをマイコン１６１が判定する動作を説明する。

マイコン１６１は、クランク角度センサ２５からのクランク信号ＣＲに基づいてクランク角を検出し（Ｓ１）、エンジン７が始動されているか否かを判定する（Ｓ２）。マイコン１６１は、エンジン７が始動されていない場合は始動されるまで待機し（Ｓ２でＮＯ）、始動している場合は以下の処理へ進む（Ｓ２でＹＥＳ）。エンジン７の始動時は、連結ピン９０に油圧がかかっていないので、カムは低速カム３９になっている。

マイコン１６１は、水温センサ２９からの水温信号ＷＴに基づいて水温を検出し（Ｓ３）、水温が所定温度以上か否かを判定する（Ｓ４）。マイコン１６１は、水温が所定温度未満の場合は所定温度になるまで待機し（Ｓ４でＮＯ）、所定温度以上の場合は以下の処理へ進む（Ｓ４でＹＥＳ）。上記動弁機構が動作可能か否かを判定するために、本例ではエンジン７用の潤滑油の温度の代わりに冷却水の温度を検知しているが、潤滑油の温度を直接検知してもよい。

マイコン１６１は、クランク角度センサ２５からのクランク信号ＣＲに基づいてエンジン７の回転速度を算出し（Ｓ５）、かつ、スロットル開度センサ２７からのスロットル信号ＴＨに基づいてスロットル開度を検出する（Ｓ６）。

マイコン１６１は記憶領域１６３の切替判定値マップを参照し、算出されたエンジン７の回転速度及び検出されたスロットル開度に対応する切替判定値を読み込む（Ｓ７）。

マイコン１６１は記憶領域１６６から実カム状態を読み込む（Ｓ８）。エンジン７の始動直後は低速カム３９の実カム状態が読み込まれる。

マイコン１６１は、読み込まれた実カム状態が低速カム３９の場合（Ｓ９でＹＥＳ）、読み込まれた切替判定値が所定の高しきい値ＨＴＨ以上か否かを判定し（Ｓ１０）、読み込まれた実カム状態が高速カム４１の場合（Ｓ９でＮＯ）、読み込まれた切替判定値が所定の低しきい値ＬＴＨ以下か否かを判定する（Ｓ１１）。高しきい値ＨＴＨは低しきい値ＬＴＨよりも高く設定され、これによりヒステリシスが設けられる。

実カム状態が低速カム３９の場合において、切替判定値が高しきい値ＨＴＨ以上のとき（Ｓ１０でＹＥＳ）、又は実カム状態が高速カム４１の場合において、切替判定値が低しきい値ＬＴＨ以下でないとき（Ｓ１１でＮＯ）、マイコン１６１は要求カム状態を高速カム４１に設定する（Ｓ１２）。これは、実カム状態が低速カム３９の場合はカムを高速カム４１に切り替えるべきことを示し、実カム状態が高速カム４１の場合はカムをそのまま高速カム４１に維持すべきことを示す。

一方、実カム状態が高速カム４１の場合において、切替判定値が低しきい値ＬＴＨ以下のとき（Ｓ１１でＹＥＳ）、又は実カム状態が低速カム３９の場合において、切替判定値が高しきい値ＨＴＨ以上でないとき（Ｓ１０でＮＯ）、マイコン１６１は要求カム状態を低速カム３９に設定する（Ｓ１３）。これは、実カム状態が高速カム４１の場合はカムを低速カム３９に切り替えるべきことを示し、実カム状態が低速カム３９の場合はカムをそのまま低速カム３９に維持すべきことを示す。ただし、ここではまだカムの切り替えは実行されない。

次に図１１及び図１２を参照して、カムが実際に低速カム３９に切り替えられているのか又は高速カム４１に切り替えられているのかをマイコン１６１が判定する動作を説明する。

マイコン１６１は、クランク角度センサ２５からのクランク信号ＣＲに基づいてクランク角を検出し（Ｓ２１）、クランク角が開始クランク角ＳＣに達したか否かを判定する（Ｓ２２）。マイコン１６１は、クランク角が開始クランク角ＳＣに達していない場合は達するまで待ち（Ｓ２２でＮＯ）、達している場合は以下の処理へ進む（Ｓ２２でＹＥＳ）。

エンジン７は、１サイクル内に、吸気、圧縮、爆発（膨張）、及び排気の４行程を有する。各行程でクランク（シャフト）は１８０度回転するので、１サイクルでクランクは７２０度回転する。クランク角度センサ２５をたとえば６０度ごとに設置した場合、クランク信号ＣＲは各行程で３つのパルスを含む。本例では、開始クランク角ＳＣは排気行程内に設定される。行程を識別するために、クランク信号ＣＲだけでなく、カム信号ＣＲも用いられる。

クランク角が開始クランク角に達した場合（Ｓ２２でＹＥＳ）、マイコン１６１は、セット信号ＳＥＴをハイレベルにしてピークホールド回路１６２をセットする（Ｓ２３）。ピークホールド回路１６２はセットされると、吸気圧センサ２１で検知された吸気圧の最高値を保持する。

マイコン１６１は、クランク角が終了クランク角ＥＣに達したか否かを判定する（Ｓ２４）。本例では、終了クランク角ＥＣは吸気行程内に設定される。クランク角が終了クランク角ＥＣに達した場合（Ｓ２４でＹＥＳ）、マイコン１６１は、ピークホールド回路１６２の出力、つまり最高吸気圧を読み込み（Ｓ２５）、セット信号ＳＥＴをローレベルにしてピークホールド回路１６２をリセットする（Ｓ２６）。その結果、ピークホールド回路１６２は、吸気圧センサ２１により検知された吸気圧のうち吸気及び排気行程の間に検知された吸気圧をサンプリングしてマイコン１６１に提供する。

マイコン１６１は、読み込まれた最高吸気圧が所定値（大気圧よりも少し高い値で、たとえば１１０〜１３０ＫＰａ）以上か否かを判定する（Ｓ２７）。最高吸気圧が所定値以上の場合（Ｓ２７でＹＥＳ）、マイコン１６１は、カムが実際に高速カム４１に切り替えられていると判定し、実カム状態を高速カム４１に設定する（Ｓ２８）。一方、最高吸気圧が所定値未満の場合（Ｓ２７でＮＯ）、マイコン１６１は、カムが実際に低速カム３９に切り替えられていると判定し、実カム状態を低速カム３９に設定する（Ｓ２９）。

図１２に示されるように、カムが低速カム３９に切り替えられている場合、排気バルブ２４及び吸気バルブ２２のリフト量はともに小さく、互いにオーバーラップしない。すなわち、排気バルブ２４が閉じ終わった後に吸気バルブ２２が開き始める。一方、カムが高速カム４１に切り替えられている場合、排気バルブ２４及び吸気バルブ２２のリフト量はともに大きく、互いにオーバーラップする。すなわち、排気バルブ２４が閉じ終わる前に吸気バルブ２２が開き始める。このように、低速時には排気行程と吸気行程との間の上死点で両バルブ２２，２４が閉じているので、吸気圧が大気圧をほとんど上回らないのに対し、高速時には排気行程と吸気行程との間の上死点で両バルブ２２，２４が開いているので、混合気が吸気ポート９へ吹き戻され、吸気圧が大気圧を一時的に大きく上回る。たとえば吸気圧は１４０ｋＰａまで上昇する。その結果、ピークホールド回路１６２に保持された最高吸気圧が所定値以上になった場合、カムが実際に高速カム４１に切り替えられたと判定される。

次に図１３を参照して、マイコン１６１がカムを低速カム３９又は高速カム４１に切り替える動作を説明する。

マイコン１６１は、記憶領域１６６から実カム状態を読み出し（Ｓ３１）、かつ、記憶領域１６５から要求カム状態を読み出す（Ｓ３２）。マイコン１６１は、読み出された実カム状態が読み出された要求カム状態と一致するか否かを判定する（Ｓ３３）。

実カム状態が要求カム状態と一致しない場合（Ｓ３３でＮＯ）、カムがまだ要求通りに切り替えられていないので、マイコン１６１はカムを切り替えるようＯＣＶ１３９に指令する（Ｓ３４）。これに応じて、ＯＣＶ１３９は、要求カム状態が高速カム４１であるにもかかわらず、実カム状態が低速カム３９である場合、カムを低速カム３９から高速カム４１に切り替えるよう連結ピン９０にかかる油圧を制御する。

切替失敗タイマがまだセットされていない場合（Ｓ３５でＮＯ）、マイコン１６１は切替失敗タイマに所定の制限時間をセットする（Ｓ３６）。この制限時間は、カムの切替指令を出してから実際に切り替えが完了するまでに要する時間に制限を設けるものである。切替失敗タイマが既にセットされている場合において（Ｓ３５でＹＥＳ）、制限時間が既に経過しているとき（Ｓ３７）、可変動弁機構に故障が生じていることを示すため、マイコン１６１はアラームを点灯する（Ｓ３８）。

一方、実カム状態が要求カム状態と一致する場合（Ｓ３３でＹＥＳ）、カムは既に要求通りに切り替えられているので、実際のリフト量に適した条件でエンジン７を制御する（Ｓ３９〜Ｓ４１）。より具体的には、実カム状態が低速カム３９の場合（Ｓ３９でＹＥＳ）、マイコン１６１はＦＩマップを参照し、低速カム３９に適した量及び時期で燃料を噴射するようインジェクタ１４０を制御し、かつ、低速カム３９に適した時期で点火するよう点火プラグ１４１を制御する（Ｓ４０）。実カム状態が高速カム４１の場合（Ｓ３９でＮＯ）、マイコン１６１はＦＩマップを参照し、高速カム４１に適した量及び時期で燃料を噴射するようインジェクタ１４０を制御し、かつ、高速カム４１に適した時期で点火するよう点火プラグ１４１を制御する（Ｓ４１）。

図１４に示されるように、たとえばカムを低速カム３９から高速カム４１に切り替える旨の指令が出された場合、実際にカムが切り替えられるのは指令から少し遅れる。しかし、実際の切り替えが指令から制限時間内に完了すれば、カムは実際に切り替えられたと判定され、それに応じてＦＩマップから好適条件が選択され、その条件でエンジン７が制御される。

一方、図１５に示されるように、たとえばカムを低速カム３９から高速カム４１に切り替える旨の指令が出されたにもかかわらず、指令から制限時間内に実際にカムが切り替えられない場合は、異常と判定される。

以上、本発明の実施の形態によれば、吸気圧センサ２１により検知された吸気圧が所定値以上になったとき可変動弁機構がカムを低速カム３９から高速カム４１に切り替えたと判定し、また、吸気圧センサ２１により検知された吸気圧が所定値未満になったとき可変動弁機構がカムを高速カム４１から低速カム３９に切り替えたと判定するので、カムの実際の切り替えを間接的に検知することができる。

また、ピークホールド回路１６２が吸気圧センサ２１により検知された吸気圧のうち吸気及び排気行程の間に検知された吸気圧をサンプリングしてマイコン１６１に提供しているので、吸気圧が所定値よりも高くなる可能性がある期間内の吸気圧のみが抽出され、カム切替の判定精度が向上する。

また、カムの切り換えが指令されてから所定の制限時間が経過したにもかかわらず、カムが実際に切り替えられたと判定されないとき、アラームが点灯するので、ユーザは可変動弁機構の故障を直ちに認識することができる。

また、多気筒エンジンの場合、１本の吸気管が複数の吸気ポートに共通に接続されるため、吸気圧が吸気ポート間で相互に干渉する可能性がある。しかし、上記実施の形態におけるエンジン７は単気筒であるので、そのような可能性はない。

上記実施の形態では吸気圧センサ２１は吸気ポート９内に設けられているが、吸気管１０内に設けられていてもよいなど、吸気バルブ２２に通じる吸気経路に設けられていればよい。より具体的には、吸気圧センサ２１は、スロットルバルブよりも下流でかつ吸気バルブ２２よりも上流に設けられていてもよい。

上記実施の形態における２種類のカム（低速カム３９及び高速カム４１）の代わりに、１種類のカムを用い、高速時にロッカアームの変移量を大きくするなどにより、リフト量を切り替えるようにしてもよい。また、吸気バルブのみ又は排気バルブのみのリフト量を切り替えるようにしてもよい。さらに、リフト量の切り替えは３段階以上で段階的に行うようにしてもよい。また、「≧」と「＞」、「≦」と「＜」は、相互に置き換え可能である。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

７ エンジン
９ 吸気ポート
１０ 吸気管
２１ 吸気圧センサ
２２ 吸気バルブ
２３ カムセンサ
２４ 排気バルブ
２５ クランク角度センサ
２７ スロットル開度センサ
３９ 低速カム
４１ 高速カム
８９ アクチュエータ
９０ 連結ピン
１００ 自動二輪車
１３９ ＯＣＶ
１６１ マイコン
１６２ ピークホールド回路
７０１ シリンダ

Claims (8)

1. 吸気及び排気バルブの少なくとも一方のリフト量を第１のリフト量又は前記第１のリフト量よりも大きい第２のリフト量に切り替える可変動弁機構と、
   前記吸気バルブに通じる吸気経路に設けられ、吸気圧を検知する吸気圧センサと、
   前記吸気圧センサにより検知された吸気圧が所定値よりも高くなったとき前記可変動弁機構が前記リフト量を前記第１のリフト量から前記第２のリフト量に切り替えたと判定する切替判定手段と備える、エンジン。
2. 請求項１に記載のエンジンであって、
   前記可変動弁機構は、前記リフト量が前記第２のリフト量であるとき、前記排気バルブを閉じ終わる前に前記吸気バルブを開き始める、エンジン。
3. 請求項１に記載のエンジンであってさらに、
   前記吸気圧センサにより検知された吸気圧のうち吸気及び排気行程の間に検知された吸気圧をサンプリングして前記切替判定手段に提供するサンプリング手段を備える、エンジン。
4. 請求項１に記載のエンジンであってさらに、
   前記可変動弁機構に前記リフト量を切り替えるよう指令する切替指令手段と、
   前記切替指令手段により前記リフト量の切り換えが指令されたにもかかわらず、前記切替判定手段により前記リフト量が切り替えられたと判定されないとき、前記可変動弁機構は故障と判断する故障判断手段とを備える、エンジン。
5. 請求項４に記載のエンジンであってさらに、
   所定の制限時間を設定する時間制限手段を備え、
   前記故障判断手段は、前記切替指令手段により前記リフト量の切り換えが指令されてから前記時間制限手段により設定された制限時間が経過したにもかかわらず、前記切替判定手段により前記リフト量が切り替えられたと判定されないとき、前記可変動弁機構は故障と判断する、エンジン。
6. 請求項１に記載のエンジンであってさらに、
   単一のシリンダを備える、エンジン。
7. 請求項１に記載のエンジンであって、
   前記所定値は大気圧よりも高い、エンジン。
8. 請求項１に記載のエンジンを備えた自動二輪車。

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