JP2895617B2 - エンジンのバルブタイミング制御装置 - Google Patents

エンジンのバルブタイミング制御装置

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JP2895617B2
JP2895617B2 JP32250090A JP32250090A JP2895617B2 JP 2895617 B2 JP2895617 B2 JP 2895617B2 JP 32250090 A JP32250090 A JP 32250090A JP 32250090 A JP32250090 A JP 32250090A JP 2895617 B2 JP2895617 B2 JP 2895617B2
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光夫 人見
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、エンジンのバルブタイミング制御装置に関
するものである。
(従来の技術) 従来、バルブタイミング可変機構を有するエンジンで
は、例えば、特開昭61−65036号公報に開示されている
ように、ポンピング損失を小さくして燃費を良くするた
め、軽負荷運転領域ではバルブオーバラツプ量を大きく
しているものがある。
(発明が解決しようとしている課題) しかしながら、上記従来例では、エンジン回転速度が
小さく、吸気管圧力も低いアイドル領域、及びアイドル
領域近傍では、残留ガスにより燃焼性が悪化してエンジ
ンの運転状態が不安定になるという問題がある。
特に、エンジン冷間時には、燃焼悪化に起因する筒内
温度、及びガス温の低下により、触媒温度が低下して触
媒が不活性となるという問題がある。
(課題を解決するための手段) 本発明は上述の課題を解決することを目的としてなさ
れたもので、上述の課題を解決するための手段として、
以下の構成を備える。即ち、 吸気弁あるいは排気弁の少なくとも一方の開閉タイミ
ングを変更するバルブタイミング可変手段を備えて、吸
気弁と排気弁の開弁期間がオーバーラツプするバルブオ
ーバーラツプ量を可変にするエンジンにおいて、エンジ
ン低回転、軽負荷のときは上記バルブオーバーラツプ量
を小とし、エンジン冷間時には全運転領域で上記バルブ
オーバーラツプ量を小とすることを特徴とする。
また、エンジン低回転、軽負荷のときは上記バルブオ
ーバーラツプ量を小とし、エンジン冷間時には温間時に
は温間時に比べて上記バルブオーバーラツプ量を小とす
る領域を拡げることを特徴とする。
(作用) 以上の構成において、エンジン冷間時には、すべての
運転領域でバルブオーバラツプ量を小としてエンジンの
暖機を最優先にするよう機能する。
また、エンジン冷間時には温間時に比べてバルブオー
バラツプ量を小とする領域を拡げて、エンジンの安定性
を確保するように機能する。
(実施例) 以下、添付図面を参照して本発明に係る好適な実施例
を詳細に説明する。
第1図は、本発明に係る実施例であるエンジンのバル
ブタイミング制御装置(以下、装置という)の要部の構
成を示す図である。同図において、エンジン本体1に形
成されたシリンダ20の内には、不図示のピストンが摺動
しており、シリンダ20には吸気ポート8、及び排気ポー
ト9が支持されている。また、吸気弁3、及び排気弁2
はそれぞれ吸気ポート8、及び排気ポート9を開閉す
る。その開閉駆動はカム機構4にて行なわれ、このカム
機構4は、後述するように可変バルブタイミング機構5
により排気弁2、あるいは吸気弁3の開閉タイミングを
変更させる。
カム機構4のカム部4aは、2種類の異なつた位相を持
つカムにて構成され、可変バルブタイミング機構5が、
エンジン制御部(ECU)13からの制御信号に従つてカム
部4aのカムを選択的に切り換える。
吸気ポート8の上流側にはエアフロメータ10が設けら
れ、その下流側にはスロツトル弁15が配設される。ま
た、排気ポート9の下流側には触媒11が位置する。エア
フロメータ10での吸入空気量は、吸入空気量信号として
ECU13に入力され、また、ブースト圧センサ14からブー
スト圧、触媒温センサ12からの触媒温、そして不図示の
冷却水温センサからの冷却水温度もECU13に入力され
る。
ECU13は、デイストリビユータ6に点火時間制御信号
を送つたり、可変バルブタイミング機構5に対してバル
ブタイミング制御信号を出力する。また、ECU13は、内
蔵するメモリ13aに、後述するバルブオーバラツプ量切
替えマツプ等を格納する。
第2図は、一般的な可変バルブタイミング機構による
バルブの重なり(以下、バルブオーバラツプという)量
の切替えパターンを示す図である。同図に示した各切替
えパターンにおいて、左側が排気弁(Ex.と略記)、右
側が吸気弁(In.と略記)のリフトカーブにそれぞれ対
応している。そして、横軸はクランク角を表わしてお
り、TDCは上死点、BDCは下死点を意味する。また縦軸は
弁揚程(リフト量)である。
個々の切替えパターンについて説明すると、第2図
(a)〜(c)は、バルブを駆動するカムの位相を変え
てバルブオーバラツプ量の大小を切替えるパターンを示
し、第2図(d)〜(f)は2つのカムを使い分けるこ
とでバルブオーバラツプ量を切替えるパターンを示して
いる。
また、第2図(a),(d)は、バルブオーバラツプ
量の切替えのため、排気弁のバルブタイミングのみを操
作するものであり、第2図(b),(e)は、吸気弁の
バルブタイミングのみを操作している。また、第2図
(c),(f)は、排気弁と吸気弁の両方のバルブタイ
ミングを操作してバルブオーバラツプ量を切替えるパタ
ーンを示している。
次に、本実施例の装置におけるバルブオーバラツプ量
の切替えについて、詳細に説明する。
第3図(a)は、本実施例に係るエンジン温間時のバ
ルブオーバラツプ切替えマツプであり、エンジン回転速
度Neと吸気管圧力Pbに対するバルブオーバラツプの相互
関係を示している。また、第3図(b)は、本実施例に
係るバルブオーバラツプ量切替えパターンであり、これ
は、第2図(d)に示した切替えパターンに相当する。
第4図は、本実施例におけるバルブタイミングの制御
手順を示すフローチヤートである。同図において、ECU1
3は、ステツプS1でエンジン回転速度Ne、ステツプS2で
吸気管圧力Pb、ステツプS3で冷却水温度Twを入力する。
そして、ステツプS4で冷却水温度Twと暖機完了を判定す
る冷却水温度Twjとの比較を行ない、エンジンが暖機中
であるか否かを判定する。
ステツプS4の判定がNO、即ち、冷却水温度Twが暖機完
了判定温度Twjよりも高いときはステツプS5に進み、エ
ンジンは温間時にあるとして第3図(a)に示したバル
ブオーバラツプ量切替えマツプからバルブタイミングVT
の設定値を読み出す。つまり、エンジンが低回転状態に
あり、吸気管圧力が低い(軽負荷)とき、換言すれば、
エンジンアイドル付近にあるとき、あるいはエンジン回
転速度が低〜中速で、吸気管圧力が高い(高負荷)とき
(第3図(a)の斜線部分に対応)にはバルブオーバラ
ツプ量を小(第3図(b)のEx.Aタイミングに従うパタ
ーン)とし、その他の運転領域ではバルブオーバラツプ
量を大(第3図(b)のEx.Bタイミングに従うパター
ン)とする処理に対応する設定値を読み出す。
しかし、ステツプS4での判定がYESであればエンジン
は冷間時にあるとしてステツプS6に進み、バルブタイミ
ングとしては、すべての運転領域でバルブオーバラツプ
量が小となるタイミングを設定する。つまり、エンジン
冷間時には、触媒温度Tcが暖機完了判定温度Twjよりも
低いため触媒が活性化されないので、排気弁に対して
は、第3図(b)に示したEx.Aタイミングに従うバルブ
タイミングを設定する。
ステツプS7では、ECU13はステツプS5、あるいはステ
ツプS6にて設定したバルブタイミングVTに応じた制御信
号を可変バルブタイミング機構5に出力する。
以上説明したように、本実施例によれば、エンジン冷
間時には、すべての運転領域でバルブオーバラツプ量を
小とし、温間時にはエンジンアイドル付近でバルブオー
バラツプ量を小とすることで、燃焼の悪化を防ぎ、触媒
を活性化してアイドル付近でのエンジン状態を安定にす
ることができるという効果がある。
〈他の実施例〉 次に、本発明に係る他の実施例について説明する。
尚、本実施例に係るエンジンのバルブタイミング制御装
置は、第1の実施例の装置と同一であるため、その詳細
な説明は省略する。
第5図(a)〜(c)は、本実施例におけるバルブオ
ーバラツプ量の切替えを説明するための図である。
第5図(a)は、他の実施例に係るエンジン温間時の
バルブオーバラツプ量切替えマツプであり、第5図
(b)は、エンジン冷間時のバルブオーバラツプ量切替
えマツプである。これらのマツプは、エンジン回転速度
Neと吸気管圧力Pbに対するバルブオーバラツプ量の相互
関係を示している。また、第5図(c)は、他の実施例
に係るバルブオーバラツプ切替えパターンであり、第2
図(a)に示した切替えパターンに相当する。
次に、本実施例におけるバルブタイミングの制御手順
について、第6図に示すフローチヤートに従つて説明す
る。同図において、ECU13は、ステツプS11でエンジン回
転速度Ne、ステツプS12で吸気管圧力Pb、ステツプS13で
冷却水温度Twを入力する。そして、ステツプS14で冷却
水温度Twと暖機完了を判定する冷却水温度Twjとの比較
を行ない、その結果をもとにエンジンが暖機中であるか
否かを判定する。
ステツプS14での判定がNO、即ち、冷却水温度Twが暖
機完了判定温度Twjよりも高いときはステツプS15に進
み、エンジンは温間時にあるとして第5図(a)に示し
たバルブオーバラツプ量切替えマツプ(マツプa)から
バルブタイミングVTの設定値を読み出す。つまり、エン
ジンアイドル付近、あるいはエンジン回転速度が低〜中
速で、吸気管圧力が高いときはバルブオーバラツプ量を
小とする設定値を有するマツプを選択する。
しかし、ステツプS14での判定がYESであればエンジン
は冷間時にあるとしてステツプS16に進み、第5図
(b)に示したバルブオーバラツプ量切替えマツプ(マ
ツプb)からバルブタイミングVTの設定値を読み出す。
この第5図(b)に示したマツプbでは、第5図(a)
に示したマツプaに比べて、エンジンアイドル付近でバ
ルブオーバラツプ量を小とする領域を拡げて、エンジン
冷間時での他の運転領域を考慮に入れている。
ステツプS17では、ECU13はステツプS15、あるいはス
テツプS16にて設定したバルブタイミングVTに応じた制
御信号を可変バルブタイミング機構5に出力する。
以上説明したように、本他の実施例によれば、エンジ
ンが低回転で、吸気管圧力が低い軽負荷状態、即ち、エ
ンジンアイドル付近では、エンジン温間時に比べて冷間
時にはバルブオーバラツプ量を小とする領域を拡げるこ
とで、エンジンの安定性を確保することができるという
効果がある。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、エンジンの状
態によりバルブオーバラツプ量を可変にし、内部EGR量
を減少することで、燃焼温度、及び排ガス温度を上昇
し、暖機を促進して排ガス浄化性能を向上することがで
きるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る一実施例であるエンジンのバル
ブタイミング制御装置の要部構成を示す図、 第2図(a)〜(f)は、可変バルブタイミングによる
バルブオーバラツプ量の切替えパターンを示す図、 第3図(a)は、実施例に係るエンジン温間時のバルブ
オーバラツプ量切替えマツプを示す図、 第3図(b)は、実施例に係るバルブオーバラツプ量切
替えパターンを示す図、 第4図は、実施例におけるバルブタイミングの制御手順
を示すフローチヤート、 第5図(a)は、他の実施例に係るエンジン温間時のバ
ルブオーバラツプ量切替えマツプを示す図、 第5図(b)は、他の実施例に係るエンジン冷間時のバ
ルブオーバラツプ量切替えマツプを示す図、 第5図(c)は、他の実施例に係るバルブオーバラツプ
量切替えパターンを示す図、 第6図は、他の実施例におけるバルブタイミングの制御
手順を示すフローチヤートである。 図中、1……エンジン本体、2……排気弁、3……吸気
弁、4……カム機構、5……可変バルブタイミング機
構、6……デイストリビユータ、8……吸気ポート、9
……排気ポート、12……触媒温センサ、14……ブースト
圧センサ、20……シリンダである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−194330(JP,A) 特開 平3−202640(JP,A) 特開 昭60−116842(JP,A) 特開 平3−185232(JP,A) 特開 平4−203221(JP,A) 実開 平3−95049(JP,U) 実開 昭59−175617(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02D 13/02 F01L 13/00 F01L 1/34

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吸気弁あるいは排気弁の少なくとも一方の
    開閉タイミングを変更するバルブタイミング可変手段を
    備えて、吸気弁と排気弁の開弁期間がオーバーラツプす
    るバルブオーバーラツプ量を可変にするエンジンにおい
    て、 エンジン低回転、軽負荷のときは上記バルブオーバーラ
    ツプ量を小とし、エンジン冷間時には全運転領域で上記
    バルブオーバーラツプ量を小とすることを特徴とするエ
    ンジンのバルブタイミング制御装置。
  2. 【請求項2】吸気弁あるいは排気弁の少なくとも一方の
    開閉タイミングを変更するバルブタイミング可変手段を
    備えて、吸気弁と排気弁の開弁期間がオーバーラツプす
    るバルブオーバーラツプ量を可変にするエンジンにおい
    て、 エンジン低回転、軽負荷のときは上記バルブオーバーラ
    ツプ量を小とし、エンジン冷間時には温間時に比べて上
    記バルブオーバーラツプ量を小とする領域を拡げること
    を特徴とするエンジンのバルブタイミング制御装置。
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JP3232809B2 (ja) * 1993-09-28 2001-11-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のバルブタイミング制御装置
JP3227313B2 (ja) * 1994-08-08 2001-11-12 株式会社ユニシアジェックス 内燃機関の吸排気弁駆動制御装置
EP0854280A4 (en) * 1995-10-02 2006-10-11 Hitachi Ltd CONTROL DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
JP3632424B2 (ja) * 1998-01-30 2005-03-23 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のバルブ開閉特性制御装置
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