JP3684627B2

JP3684627B2 - 車両用内燃機関の可変動弁装置

Info

Publication number: JP3684627B2
Application number: JP21144695A
Authority: JP
Inventors: 信中村; 信一竹村; 徹朗後藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1995-08-21
Publication date: 2005-08-17
Anticipated expiration: 2015-08-21
Also published as: GB2296792A; GB9526215D0; JPH08232693A; GB2296792B; US5679094A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の運転条件に応じて吸排気弁のバルブリフト特性を可変制御するようにした可変動弁装置、特に動力伝達系に変速機を備えた車両用内燃機関の可変動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関における吸排気弁のバルブリフト量や作動角を可変制御する可変動弁機構は、従来から種々の形式のものが提供されている。例えば特開昭６３−１６７０１６号公報等に記載のように、プロフィルの異なる低速型カムと高速型カムとを並設しておき、それぞれに従動する主ロッカアームおよび副ロッカアームを必要に応じて連結状態もしくは離脱状態に切り換えるようにした構成のものが知られている。また、カムシャフトを一種のオルダム継手からなる不等速軸継手により連結し、各カム部を必要に応じて不等速回転させることで、吸排気弁の作動角を変化させるようにした構成の可変動弁機構も提案されている。
【０００３】
ところで、内燃機関の吸排気弁は、通常カムのプロフィルに沿って作動するのであるが、機関の回転数がある回転数を越えると、いわゆるジャンプ等が発生し始めるようになる。このような吸排気弁の不正運動が起こると、動弁系から異音が生じる場合もあるので、一般的に、吸排気弁が不正運動を起こさない所定回転数以下に機関の回転数を規制するようになっている。バルブリフト特性が種々変化する可変動弁機構においては、当然のことながら、吸排気弁が不正運動し始める回転数が一定値とはならず、バルブリフト特性によって異なる値となる。例えば、低速型のバルブリフト特性として、低速トルクを高めるために、最大リフト量を低めずに作動角を狭めたバルブリフト特性にしたとすると、吸排気弁の作動時の加速度が大となるので、それだけ低い回転数で吸排気弁の不正運動が発生するようになる。
【０００４】
このようなことから、例えば特開昭６２−４５９６０号公報においては、低速型カム使用時の機関回転数の上限を別個に設定し、低速型カム使用時には、それ以上回転数が上昇しないように規制する構成が示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の構成においては、内燃機関を加速する際に回転数が規制されるに過ぎず、変速機のシフトダウンによる過渡的な回転数上昇は防止できない。つまり、例えば手動変速機を備えた自動車において、低速型バルブリフト特性でもって内燃機関が運転されている場合に、運転者がクラッチを切りつつ変速機のギア位置を低速段側へ変更したとすると、ギアチェンジ後にクラッチをつないだ瞬間に、内燃機関の回転数が強制的に、かつ急激に上昇することになる。また、自動変速機の場合でも、運転条件の変化によって低速段側に変速し、変速比が大きくなれば、同様に、回転数が強制的に、かつ急激に上昇する。このように回転数が上昇すれば、それに応じて低速型バルブリフト特性から高速型バルブリフト特性への変更が行われるのであるが、その間一時的に低速型バルブリフト特性のまま高速回転数でもって運転され、場合によっては吸排気弁が不正運動する可能性がある。
【０００６】
従って、実際には、このような変速時の不正運動を回避することを考慮して、吸排気弁の加速度が大となる小作動角の使用が制限されることになり、機関運転条件に応じた小作動角のバルブリフト特性を与えることができない場合が生じてしまう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、変速後の回転数変化を予測し、予めバルブリフト特性を補正するようにした。請求項１の発明は、通常の手動変速機のように、クラッチを備えた車両に適用されるもので、吸気弁もしくは排気弁の少なくとも一方のバルブリフト特性を変化させる可変動弁機構を備えてなる車両用内燃機関の可変動弁装置において、車両のクラッチのオフ（断状態）を検出するクラッチオフ検出手段と、クラッチオフ後に選択された変速機のギア位置を検出するギア位置検出手段と、クラッチオフ時の車速を検出する車速検出手段と、この車速と上記ギア位置とからクラッチオン（クラッチ接）直後の機関回転数を推定する回転数推定手段と、この推定された機関回転数が、バルブリフト特性に応じて設定される所定回転数以下となるように、この推定された機関回転数に応じてバルブリフト特性を予め補正する補正手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
ギアチェンジのために、クラッチがオフとなると、そのときの車速と、選択されたギア位置とから、クラッチオン直後の機関回転数が推定される。そして、この推定回転数が、バルブリフト特性に応じて設定される所定回転数以下となるように、バルブリフト特性が補正される。つまり、実際のクラッチオンに先立って、ギアチェンジに伴う回転数変化を見込んだ形でバルブリフト特性が予め補正される。
【０００９】
また請求項２の発明は、上記回転数推定手段によって推定された機関回転数とクラッチオフ時の実際の機関回転数とを比較する比較手段を有しており、推定回転数が実回転数を上回る場合にのみ上記補正手段による補正を実行するようになっている。
【００１０】
この請求項２の構成においては、ギアチェンジによって回転数が強制的に上昇する場合にのみ補正がなされ、回転数が低下する場合は補正がなされない。
【００１１】
また請求項３の発明では、上記車速検出手段が、クラッチオフ時の変速機のギア位置および実回転数から車速を推定する。
【００１２】
つまり、車速センサを用いずに、車速が推定される。
【００１３】
また、請求項４は、自動変速機を具備した車両に適用されるものであり、吸気弁もしくは排気弁の少なくとも一方のバルブリフト特性を変化させる可変動弁機構を備えてなる車両用内燃機関の可変動弁装置において、上記自動変速機の変速開始を検出する変速時期検出手段と、変速後の目標変速比を検出する変速比検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、変速開始時に上記車速と目標変速比とから変速終了時の機関回転数を推定する回転数推定手段と、この推定された機関回転数が、バルブリフト特性に応じて設定される所定回転数以下となるように、この推定された機関回転数に応じてバルブリフト特性を予め補正する補正手段とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
運転条件の変化あるいは運転者の積極的な操作によって自動変速機の変速が実行されると、その変速開始時の車速と、変速後の目標変速比とから、変速終了時の機関回転数が推定される。そして、請求項１と同様に、この推定回転数が、バルブリフト特性に応じて設定される所定回転数以下となるように、バルブリフト特性が補正される。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、上記回転数推定手段によって推定された機関回転数と変速開始時の実際の機関回転数とを比較する比較手段を有し、推定回転数が実回転数を上回る場合にのみ上記補正手段による補正を実行することを特徴とする。つまり、回転数が低下する変速である場合は補正がなされない。
【００１６】
また請求項６の発明は、自動変速機のレンジ位置が、低速段側の一つあるいは複数の変速比に制限されてなる低速側レンジにあるときにのみ上記補正手段による補正を実行し、高速段側の変速比を含んで変速可能な通常走行レンジにあるときには補正を実行しないことを特徴とする。
【００１７】
一般に、自動変速機は、通常の走行レンジであるＤ（ドライブ）レンジのほかに、１速固定のＬレンジや２速固定もしくは１速および２速間での変速のみ可能な“２”レンジ等の低速側レンジを備えている。このような低速側レンジでは、シフトダウンに伴う機関回転数の上昇が急激であるので、この低速側レンジにあるときにのみ補正を実行する。他方、Ｄレンジでは、一般にそれほど急激な機関回転数の上昇は生じないので、補正を実行しない。
【００１８】
さらに請求項７の発明は、機関回転数をパラメータとして目標バルブリフト特性を割り付けた制御マップを有し、通常時にこの制御マップに基づいて上記可変動弁機構を制御するとともに、上記補正手段が同一の制御マップに基づいてバルブリフト特性の補正を行うようになっている。
【００１９】
この請求項７の構成においては、個別の制御マップを必要とすることなく、通常時と同じ制御マップに基づいて、推定回転数に対応してバルブリフト特性が制御される。
【００２０】
さらに請求項８の構成においては、上記可変動弁機構として、最大リフト量が不変で、作動角が変化するものとなっている。
【００２１】
すなわち、作動角を小さくしたときに吸排気弁の加速度が大となるので、小作動角のときに吸排気弁が不正運動し始める所定回転数が特に低くなるが、小作動角の状態で変速がなされても、本発明のバルブリフト特性の補正によって、その所定回転数を上回ることを抑制できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
本発明は、手動変速機を具備した車両の内燃機関および自動変速機を具備した車両の内燃機関の双方に適用可能であるが、先ず初めに、手動変速機付自動車に適用した例を説明する。
【００２４】
図１は、この発明の一実施例の全体的構成を示す構成説明図であって、車両に搭載された内燃機関１００は、後述する可変動弁機構１を吸気弁側および排気弁側の一方もしくは双方に備えている。この内燃機関１００のクランクシャフトには、クラッチ１０２を介して手動変速機１０１が接続されている。クラッチ１０２は、周知のようにクラッチペダル１０３の操作力が例えばマスタシリンダ１０４および油圧通路１０５を介して伝達される構成となっており、そのオン，オフ（接，断）を検出するために、例えばクラッチペダル１０３の踏込操作を検出するクラッチスイッチ１０６が設けられている。また、変速機１０１のシフトレバー１０７に対し、１速〜５速等のいずれのギア位置が選択されているかを検出するギア位置検出スイッチ１０８が設けられている。また１０９は、変速機１０１の出力軸回転数等から車速を検出する車速センサである。これらのクラッチスイッチ１０６、ギア位置検出スイッチ１０８、車速センサ１０９のそれぞれの検出信号は、マイクロコンピュータシステムからなるコントロールユニット１１０に入力されている。
【００２５】
また、１１１は内燃機関１００の回転数を検出する回転数センサ、１１２は内燃機関１００の負荷（例えば吸入空気量等）を検出する負荷センサ、１１３は内燃機関１００の水温を検出する水温センサであり、これらの各センサの検出信号も、上記コントロールユニット１１０に入力されている。そして、コントロールユニット１１０は、これらの入力信号に基づいて、後述する可変動弁機構１の制御用アクチュエータ１１４を制御し、バルブリフト特性を可変制御している。
【００２６】
上記可変動弁機構１としては、種々の形式のものを適用することができる。一例として、本実施例では、一種のオルダム継手を利用してカムを不等速回転させることにより、バルブリフト特性、詳しくはその最大リフト量は不変でかつ作動角が連続的に変化するようにした形式のものが用いられている。
【００２７】
以下、この可変動弁機構１について図２の拡大断面図を参照しつつ説明すると、機関の前後方向に延設された中空状の駆動軸２にはクランクシャフト（図示せず）からタイミングベルトおよびスプロケット（いずれも図示せず）を介して回転力が伝達されるように構成されており、その外周には各気筒毎に分割された円筒状のカムシャフト３が一定の隙間を介して駆動軸２の中心Ｘと同軸に配設されている。
【００２８】
上記カムシャフト３は、シリンダヘッド上端部のカム軸受６３に回転自在に支持されていると共に、図３，図４に示すように、外周の所定位置に、吸排気弁４をバルブスプリング５のばね力に抗してバルブリフター６を介して開作動させる複数のカム７…が一体に設けられている。
【００２９】
また、カムシャフト３は、上述したように複数個に分割形成されているが、その一方の分割端部に、フランジ部８が設けられている。また、この複数に分割されたカムシャフト３の端部間に、それぞれスリーブ９と環状ディスク１０が配置されている。上記フランジ部８は、図５にも示すように、中空部から半径方向に沿った細長い矩形状の係合溝１１が形成されていると共に、環状ディスク１０の一方の表面に摺接するフランジ面８ａを有している。
【００３０】
上記スリーブ９は、小径な一端部がカムシャフト３の他方の分割端部内に回転自在に挿入されている共に、駆動軸２の外周に嵌合しており、かつ直径方向に貫通した連結ピン１２を介して該駆動軸２に連結固定されている。また、スリーブ９の他端部に設けられたフランジ部１３は、カムシャフト３側のフランジ部８と対向して位置し、かつ図６にも示す如く、半径方向に沿った細長い矩形状の係合溝１４が形成されていると共に、外周面に環状ディスク１０の他方の表面に摺接するフランジ面９ａを有している。上記係合溝１４は、カムシャフト３側フランジ部８の係合溝１１と１８０°異なる反対側に配置されている。
【００３１】
上記環状ディスク１０は、略ドーナツ板状を呈し、内径がカムシャフト３の内径と略同径に形成され、駆動軸２の外周面との間に環状の隙間部Ｓが形成されていると共に、小巾の外周部１０ａが環状のベアリングメタル１５を介して制御環１６の内周面に回転自在に保持されている。また、互いに１８０°異なる直径線上の対向位置にそれぞれ保持孔１０ｂ，１０ｃが貫通して形成されており、該各保持孔１０ｂ，１０ｃには、各係合溝１１，１４に係合する一対のピン１７，１８が嵌合配置されている。
【００３２】
これら各ピン１７，１８は、互いにカムシャフト３の軸方向へ逆向きに突出しており、円筒面からなる基部が保持孔１０ｂ，１０ｃ内に回転自在に嵌合支持されていると共に、環状ディスク１０の表面から突出する先端部には、図５及び図６に示す如く、各係合溝１１，１４の対向内面１１ａ，１１ｂ、１４ａ，１４ｂと当接する２面巾状の平面部１７ａ，１７ｂ、１８ａ，１８ｂがそれぞれ形成されている。
【００３３】
なお、図３に示すように、カムリフトの最大となる位相が一対のピン１７，１８の中心を結ぶ線に沿った位置となるようにカム７のプロフィルが設定されている。
【００３４】
また、各ピン１７，１８の軸方向への位置決めは、突出方向については、ピン１７，１８の円筒面と上記平面部１７ａ，１７ｂ、１８ａ，１８ｂとの間に生じる段部１７ｃ，１８ｃとフランジ面８ａ，９ａとの当接により、また後退方向については、上記保持孔１０ｂ，１０ｃを貫通したピン１７，１８の基端面１７ｄ，１８ｄとフランジ面９ａ，９ａとの当接により、それぞれ行われる。
【００３５】
上記制御環１６は、略円環状をなすとともに、図３に示す如く、外周の一部にボス部１６ａを有し、該ボス部１６ａを貫通した揺動軸１９を支点として、駆動軸２の軸方向と直交する面に沿って上下に揺動自在に構成されている。またボス部１６ａと反対側の外周面にはレバー部１６ｂが半径方向に沿って突設されており、このレバー部１６ｂを後述の駆動機構２８が操作することにより制御環１６の揺動位置が制御されるようになっている。
【００３６】
また、上記揺動軸１９内部には、図３に示すように、機関のオイルギャラリから潤滑油が圧送される潤滑油通路２０が設けられており、ここから給油孔２１，２２，２３を介してベアリングメタル１５と環状ディスク１０との摺動面を潤滑している。環状ディスク１０の外周面には、上記給油孔２２と連通する油溝２４が形成されており、環状ディスク１０の全周に潤滑油が行きわたるようになっている。また、この油溝２４からは、各ピン１７，１８の保持孔１０ｂ，１０ｃへ向けて給油孔２５が形成されている。これらの潤滑機構により、環状ディスク１０と制御環１６との間、および環状ディスク１０とピン１７，１８との間が強制潤滑される。
【００３７】
また、図２に示す如く、駆動軸２およびカムシャフト３の上方に、その軸方向に沿って、給油パイプ２６が配置されており、この給油パイプ２６に、各フランジ部８，１３と環状ディスク１０との境界付近に向けてそれぞれ給油孔２７が開口形成されている。この給油パイプ２６には、やはり機関潤滑油が圧送されるようになっており、給油孔２７から供給される潤滑油によって各ピン１７，１８と係合溝１１，１４との間が潤滑される。
【００３８】
制御環１６を揺動させる駆動機構２８は、図３に示すように、シリンダヘッドの所定部位に互いに対向して形成された第１，第２シリンダ２９，３０と、各シリンダ２９，３０内に出没自在に嵌合した油圧ピストン３１及びリテーナ３２と、上記第１シリンダ２９内に画成される油圧室２９ａに油圧を給排して油圧ピストン３１を進退させる油圧回路３３とを備えている。上記油圧ピストン３１及びリテーナ３２は、互いに対向し、かつ両者の先端の間で、上記レバー部１６ｂの円弧状先端部を上下方向から挾持するようになっている。
【００３９】
ここで、上記第２シリンダ３０内に設けられたリテーナ３２は、略有底円筒状に形成され、第２シリンダ３０内に配設されたコイルスプリング３４のばね力で突出方向に付勢されている。また、上記油圧ピストン３１は、第１シリンダ２９の底面に当接することにより後退位置が規制されるようになっており、該底面に当接した最大後退位置において、環状ディスク１０の回転中心Ｙと駆動軸２の中心Ｘとが同心状態となるように設定されている。
【００４０】
上記可変動弁機構１用の油圧回路３３は、図３に示すように、一端部が機関のオイルパン３５内に、他端部が上記油圧室２９ａにそれぞれ連通した油通路３６と、該油通路３６のオイルパン３５側に設けられたオイルポンプ３７と、該オイルポンプ３７の下流側に設けられた３ポート２位置型の電磁弁３８とから主として構成されている。なお、この油圧回路は、一般に機関潤滑系統を利用して構成され、オイルポンプ３７等を機関潤滑系統と共用したものとなる。
【００４１】
上記電磁弁３８は、前述した制御用アクチュエータ１１４に相当するものであり、前述したように、コントロールユニット１１０によって開閉制御される。特に、この実施例では、上記コントロールユニット１１０が、電磁弁３８をいわゆるデューテイ制御し、制御油圧を連続的に変化させることができるようになっている。
【００４２】
次に、上記可変動弁機構１のみの作用について図８を参照して説明する。
【００４３】
まず、コントロールユニット１１０から電磁弁３８にＯＦＦ信号が出力されると、この電磁弁３８を介して油通路３６とオイルパン３５とが接続される。このため、図３に示した油圧室２９ａ内の油圧が解放され、油圧ピストン３１がバルブスプリング５及びコイルスプリング３４のばね力で第１シリンダ２９の底面に当接する最大後退位置まで後退する。
【００４４】
従って、制御環１６つまり環状ディスク１０の回転中心Ｙと駆動軸２の中心Ｘが合致する。つまり図３中に実線で示すような状態となる。この場合は、環状ディスク１０と駆動軸２との間に回転位相差が生じず、また、カムシャフト３の中心と環状ディスク１０の中心Ｙも合致するため、両者３，１０間の回転位相差も生じない。
【００４５】
そのため、駆動軸２，環状ディスク１０およびカムシャフト３の３者は、ピン１７，１８を介して等速で同期回転する。この結果、図８（Ａ）中の実線に示すようなカムプロフィルに沿ったバルブリフト特性が得られる。また、このときには、ピン１７，１８と係合溝１１，１４との間で実質的に滑りが生じない。
【００４６】
一方、コントロールユニット１１０から電磁弁３８にＯＮ信号が出力されると、電磁弁３８が切り換わり、オイルポンプ３７からの作動油が油通路３６を介して油圧室２９ａに供給され、油圧室２９ａの油圧が上昇する。
【００４７】
この圧力上昇に伴い、油圧ピストン３１が図３中の一点鎖線で示す如く、コイルスプリング３４のばね力に抗してレバー部１６ｂを所定位置まで押し上げるため、制御環１６が揺動軸１９を支点として上方へ揺動し、環状ディスク１０の中心Ｙが図３中のＹ′として示すように駆動軸２の中心Ｘから偏心する。
【００４８】
この状態では、スリーブ９の係合溝１４とピン１８との摺動位置、ならびに、カムシャフト３の係合溝１１とピン１７との摺動位置が、いずれも駆動軸２の１回転毎に移動し、環状ディスク１０の角速度が変化する不等速回転になる。
【００４９】
特に、一方の係止溝１４とピン１８の摺動位置が駆動軸２の中心Ｘに接近する角度領域では、他方の係止溝１１とピン１７の摺動位置が中心Ｘから離れる関係になる。この場合は、環状ディスク１０は、駆動軸２に対して角速度が小さくなり、さらに環状ディスク１０に対しカムシャフト３の角速度も小さくなる。したがって、カムシャフト３の角速度は、駆動軸２に対して２重に減速された状態になる。
【００５０】
逆に、一方の係止溝１４とピン１８の摺動位置が駆動軸２の中心Ｘから離間する角度領域では、他方の係止溝１１とピン１７の摺動位置が中心Ｘに接近する関係になる。この場合は、環状ディスク１０は、駆動軸２に対して角速度が大きくなり、さらに環状ディスク１０に対しカムシャフト３の角速度も大きくなる。したがって、カムシャフト３の角速度は、駆動軸２に対して２重に増速された状態になる。
【００５１】
これにより、図８（Ｂ）中に一点鎖線で示す如く、駆動軸２とカムシャフト３との間で比較的大きな位相差が与えられる。また、回転位相差の最大，最小点の途中に同位相点（Ｐ点）が存在する。なお、図８（Ｂ）の特性図では、カムシャフト３が相対的に進む方向の位相差を正に、相対的に遅れる方向の位相差を負にしてある。
【００５２】
そして、カムシャフト３が相対的に遅れ側となる領域に位置する吸排気弁４の開時期は、上記位相差に伴って遅れることになる。逆に、カムシャフト３が相対的に進み側となる領域に位置する吸排気弁４の閉時期は、位相差に伴って進むことになる。従って、図８（Ａ）中に一点鎖線で示すようなバルブリフト特性が得られ、その作動角は小さくなる。
【００５３】
特に、この実施例では、カムリフトのピークが同位相点Ｐに一致しているので、作動角が変化しても、バルブリフトが最大となるクランク角は一定であり、かつ開時期および閉時期の双方が同量だけ遅進する。従って、開時期および閉時期が互いに逆方向に変化する関係が、常に確保される。しかもバルブリフト特性が常に左右略対称の曲線となり、バルブ加速度が略対称となるため、バルブ運動上の悪影響がない。
【００５４】
また上記の説明では、制御油圧が所定値以上に達した場合（油圧ピストン３１が最大に突出した状態）を例にしているが、実際には、制御油圧は連続的に可変制御される。そのため、中心Ｘ，Ｙの偏心量を油圧に応じて連続的に変化させることができ、図８に示すように、バルブリフト特性を連続的に変化させることが可能である。詳しくは、最大リフト量は変わらずに、作動角のみを連続的に変化させることができる。
【００５５】
ここで、機関低速域では、吸気弁閉時期を早めることによる低速状態での充填効率の向上およびバルブオーバラップの低減等の点から、吸気側および排気側の双方で小作動角とすることが好ましい。逆に、機関高速域では、吸気弁閉時期を遅らせることによる高速状態での充填効率の向上およびバルブオーバラップの拡大による掃気効果等の点から、吸気側および排気側の双方で大作動角とすることが好ましい。従って、主に機関回転数に基づいて、低速回転ほど作動角を小さく、高速回転ほど作動角を大きくするように、バルブリフト特性が制御される。このバルブリフト特性の制御は、具体的には、機関回転数をパラメータとして目標バルブリフト特性を割り付けた所定の制御マップに基づいて行われる。
【００５６】
一方、バルブリフト特性を小作動角とすると、図８（Ａ）から容易に理解できるように、大作動角時に比較して吸排気弁４の加速度が大となる。従って、吸排気弁が不正運動し始める所定回転数は、大作動角ほど高く、かつ小作動角ほど低くなる。そのため、上記の目標バルブリフト特性を定めた制御マップは、この所定回転数を考慮したものとなっており、実際の機関回転数（実回転数）が常に上記所定回転数以下に保たれるようになっている。図９は、各作動角に応じて設定される所定回転数と実回転数との関係を示したものである。図中、ラインＬが上記所定回転数と実回転数とが等しい線であるので、これより左上の領域であれば、吸排気弁の不正運動が発生しない領域であり、右下の領域であれば、不正運動が発生して異音の生じる可能性がある好ましくない領域であることを意味する。従って、上記制御マップにおける目標バルブリフト特性は、その左上の領域内に収まるように設定されている。
【００５７】
しかしながら、低速域において小作動角で運転中に変速機１０１が低速段側へギアチェンジされると、急激に回転数が上昇し、過渡的に図９右下の領域で運転される可能性がある。例えば、図９のａ点で回転数ｎ１でもって運転中に、ギアチェンジにより回転数ｎ２にまで急に上昇すると、可変動弁機構１の制御の応答遅れによって、一時的に作動角が小さいままｂ点で運転されてしまうことになり、好ましくない。そこで、本発明では、予め変速後の回転数上昇を予測し、作動角を補正するようにしている。
【００５８】
図１０のフローチャートは、コントロールユニット１１０において実行されるその具体的な制御の流れを示したものであり、まずステップ１で、内燃機関１００の運転条件つまり機関回転数Ｎ１、負荷、水温等を読み込み、次にステップ２で、クラッチ１０２がオフとなったか否かをクラッチスイッチ１０６の検出信号から判定する（クラッチオフ検出手段）。ここで、クラッチ１０２がオンのままであれば、ステップ１１へ進み、通常のバルブリフト特性可変制御を実行する。つまり、そのときの機関回転数Ｎ１等に基づき、所定の制御マップを参照して最適なバルブリフト特性（作動角）に制御する。クラッチ１０２がオフとなった場合は、ステップ３へ進み、シフトレバー１０７の位置が変更されたか否か、つまり変速操作がなされたかを判定する。シフトレバー１０７が変速操作された場合には、ステップ４で、シフト操作後に選択されたギア位置を読み込む（ギア位置検出手段）。さらにステップ５でそのときの車速ＶＳＰを読み込む（車速検出手段）。そして、ステップ６で、ギア位置により定まる既知の変速比と車速ＶＳＰとから、クラッチ１０２のオン直後に生じる機関回転数Ｎ２を推定する（回転数推定手段）。
【００５９】
次にステップ７で、この推定した機関回転数Ｎ２と実回転数Ｎ１とを比較し（比較手段）、実回転数Ｎ１の方が高い場合には、通常制御（ステップ１１）に戻る。逆に、実回転数Ｎ１の方が低い場合には、ステップ８へ進み、推定機関回転数Ｎ２に対応する作動角θ２（バルブリフト特性）を、所定の制御マップを参照して決定する。なお、ここで用いられる制御マップは、機関回転数をパラメータとして吸排気弁が不正運動を起こさないように最適なバルブリフト特性を割り付けたものとなるが、別個に設けずに前述した通常制御時の制御マップをそのまま利用することもできる。この場合には、コントロールユニット１１０におけるメモリの使用を削減できる。そして、ステップ９で、この作動角θ２を、現在のバルブリフト特性における作動角θ１と比較し、現在の作動角θ１より大きい場合には、ステップ１０へ進んで、その作動角θ２を新たな目標バルブリフト特性として、バルブリフト特性を直ちに補正する（補正手段）。具体的には、作動角θが拡大する方向に変化することになる。
【００６０】
これにより、その後、クラッチ１０２がオンとなって実回転数Ｎ１が急に上昇したとしても、吸排気弁の不正運動発生を抑制することができる。例えば、前述した図９において、ａ点で運転中に変速され、回転数がｎ２に上昇する場合には、クラッチ１０２がオンとなる前に、予めｃ点に示すように作動角θが大きな状態となり、この状態からｄ点へと変化する。そのため、常に吸排気弁の不正運動が発生しない左上の領域で運転されることになる。
【００６１】
なお、上記実施例においては、現在のバルブリフト特性つまり作動角θ１は、例えばコントロールユニット１１０が出力する制御パルス信号自体によって示されることになるが、必要ならば、油圧室２９ａに供給されている油圧あるいは制御環１６の揺動角等をセンサで検出するようにしてもよい。
【００６２】
また上記実施例では、車速ＶＳＰを車速センサ１０９によって検出しているが、変速前つまりクラッチオフ時のギア位置と実回転数とから車速ＶＳＰを推定することも可能である。
【００６３】
次に、本発明を自動変速機付自動車に適用した実施例を図１１および図１２に基づいて説明する。
【００６４】
図１１は、この実施例の全体的構成を示す構成説明図であって、車両に搭載された内燃機関１００は、前述した可変動弁機構１を吸気弁側および排気弁側の一方もしくは双方に備えている。この内燃機関１００のクランクシャフトには、トルクコンバータ１２２と変速機構１２３とからなる自動変速機１２１が接続されている。上記変速機構１２３は、遊星歯車列を主体とするもので、その一部を油圧式バンドブレーキや油圧式クラッチ等の油圧機構により適宜に係止することにより、例えば、前進４段、後進１段の変速段が得られる構成となっている。１２４は、上記油圧機構への油圧の切換を制御する油圧制御部であり、複数のスプール弁を含む油圧回路と、複数のソレノイドバルブとからなり、ソレノイドバルブへ与えられる変速信号によって、上記油圧機構を介して変速を実行するようになっている。また、この自動変速機１２１は、運転者によって操作されるセレクトレバー１２５を備えており、これによって、レンジの切換がなされる。例えば、Ｐ（パーキング）、Ｒ（後退）、Ｎ（ニュートラル）、Ｄ（ドライブ）、“２”およびＬ（ロー）の６種のレンジを備えている。通常の走行レンジであるＤレンジでは、所定の変速マップに基づき、運転条件に応じて４速〜１速の全範囲内で変速が可能である。これに対し、Ｌレンジおよび“２”レンジは、エンジンブレーキを必要とする場合等に選択される低速側レンジであり、Ｌレンジでは、１速に固定され、“２”レンジでは、１速および２速の間でのみ変速がなされる。なお、“２”レンジでは、２速固定としてもよい。上記セレクトレバー１２５によって、いずれのレンジが選択されているかは、レンジ位置検出スイッチ１２６によって検出される。
【００６５】
また１２７は、運転者によって操作されるアクセル開度を検出するアクセル開度センサである。そして、前述した実施例と同様に、１０９は車速センサ、１１１は内燃機関１００の回転数を検出する回転数センサ、１１２は内燃機関１００の負荷（例えば吸入空気量等）を検出する負荷センサ、１１３は内燃機関１００の水温を検出する水温センサである。これらの各種センサの検出信号は、マイクロコンピュータシステムからなるコントロールユニット１１０に入力されている。このコントロールユニット１１０は、自動変速機１２１の変速制御と、可変動弁機構１におけるバルブリフト特性の可変制御とを行っている。なお、変速制御は、周知のように、主にアクセル開度と車速とに基づいて行われる。
【００６６】
図１２のフローチャートは、この自動変速機付自動車に適用した実施例における制御の流れを示したものである。
【００６７】
まずステップ１で、内燃機関１００の運転条件つまり機関回転数Ｎ１、負荷、水温等を読み込み、次にステップ２で、変速信号に基づき変速が開始したか否かを判定する（変速時期検出手段）。ここで、変速が行われていない場合は、ステップ１２へ進み、通常のバルブリフト特性可変制御を実行する。つまり、そのときの機関回転数Ｎ１等に基づき、所定の制御マップを参照して最適なバルブリフト特性（作動角）に制御する。変速指令が出された場合は、ステップ２からステップ３へ進み、セレクトレバー１２５により選択されているレンジ位置を示すレンジ位置検出スイッチ１２６の信号を読み込み、さらにステップ４に進んで、そのレンジ位置が低速側レンジであるか否かを判定する。このレンジ位置が、低速側レンジつまりＬレンジもしくは“２”レンジである場合には、ステップ５以降へ進む。また低速側レンジでない場合には、ステップ１２へ進み、通常のバルブリフト特性可変制御を実行する。つまり、この例では、通常の走行レンジであるＤレンジである場合には、作動角の補正は行わない。ステップ５では、変速終了時の変速比つまりその変速における目標変速比を読み込む（変速比検出手段）。さらにステップ６でそのときの車速ＶＳＰを読み込む（車速検出手段）。そして、ステップ７で、上記の目標変速比と車速ＶＳＰとから、変速終了時の機関回転数Ｎ２を推定する（回転数推定手段）。
【００６８】
次にステップ８で、この推定した機関回転数Ｎ２と実回転数Ｎ１とを比較し（比較手段）、実回転数Ｎ１の方が高い場合には、通常制御（ステップ１２）に戻る。逆に、実回転数Ｎ１の方が低い場合には、ステップ９へ進み、推定機関回転数Ｎ２に対応する作動角θ２（バルブリフト特性）を、所定の制御マップを参照して決定する。なお、ここで用いられる制御マップは、前述した実施例と同様に、機関回転数をパラメータとして吸排気弁が不正運動を起こさないように最適なバルブリフト特性を割り付けたものとなるが、別個に設けずに前述した通常制御時の制御マップをそのまま利用することもできる。この場合には、コントロールユニット１１０におけるメモリの使用を削減できる。そして、ステップ１０で、この作動角θ２を、現在のバルブリフト特性における作動角θ１と比較し、現在の作動角θ１より大きい場合には、ステップ１１へ進んで、その作動角θ２を新たな目標バルブリフト特性として、バルブリフト特性を直ちに補正する（補正手段）。具体的には、作動角θが拡大する方向に変化することになる。
【００６９】
これにより、その後、変速終了とともに実回転数Ｎ１が急に上昇したとしても、吸排気弁の不正運動発生を抑制することができる。
【００７０】
なお、上記の制御の例では、急激なシフトダウンが生じる可能性の高い低速側レンジでのみ補正を行っているが、勿論、Ｄレンジを含めて補正を行うようにすることもできる。
【００７１】
また上記実施例では、自動変速機１２１として有段の変速機を用いているが、無段変速機を用いた自動車にも本発明は同様に適用できる。
【００７２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、この発明の請求項１および請求項４に係る車両用内燃機関の可変動弁装置によれば、変速時に急激に機関回転数が上昇したとしても、予め吸排気弁の不正運動が発生しないバルブリフト特性に補正される。従って、定常時に過度に余裕を見込むことなく、運転条件に一層適したバルブリフト特性を与えることができる。
【００７３】
また請求項２および請求項５によれば、機関回転数が変速により低下する場合には、バルブリフト特性の格別な補正がなされず、不必要なバルブリフト特性の変化を抑制できる。
【００７４】
また請求項３の構成によれば、車速センサの省略が図れる。
【００７５】
また請求項６によれば、急激なシフトダウンが発生しにくに通常走行レンジでは、不必要な補正が行われない。
【００７６】
さらに請求項７によれば、通常制御時と補正時とで同一の制御マップが用いられるので、メモリの使用が抑制され、かつ制御が簡素化される。
【００７７】
また請求項８の構成によれば、作動角に応じて設定される所定回転数が大きく変化するが、変速時に確実に上記所定回転数以上に保持できるので、十分に小作動角となるバルブリフト特性を実用に供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の構成説明図。
【図２】可変動弁機構の要部を示す一部断面図。
【図３】図２中のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図４】可変動弁機構の要部を示す平面図。
【図５】図４中のＢ−Ｂ線に沿った断面図。
【図６】図４中のＣ−Ｃ線に沿った断面図。
【図７】図３中のＤ−Ｄ線に沿った断面図。
【図８】駆動軸とカムシャフトとの回転位相差特性およびバルブリフト特性を対比して示す特性図。
【図９】実回転数と各作動角に応じた所定回転数および作動角との関係を示す特性図。
【図１０】この実施例の制御の流れを示すフローチャート。
【図１１】自動変速機付自動車に適用した実施例を示す構成説明図。
【図１２】この実施例の制御の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
１…可変動弁機構
１００…内燃機関
１０１…変速機
１０２…クラッチ
１０６…クラッチスイッチ
１０８…ギア位置検出スイッチ
１０９…車速センサ
１１０…コントロールユニット

Claims

吸気弁もしくは排気弁の少なくとも一方のバルブリフト特性を変化させる可変動弁機構を備えてなる車両用内燃機関の可変動弁装置において、車両のクラッチのオフを検出するクラッチオフ検出手段と、クラッチオフ後に選択された変速機のギア位置を検出するギア位置検出手段と、クラッチオフ時の車速を検出する車速検出手段と、この車速と上記ギア位置とからクラッチオン直後の機関回転数を推定する回転数推定手段と、この推定された機関回転数が、バルブリフト特性に応じて設定される所定回転数以下となるように、この推定された機関回転数に応じてバルブリフト特性を予め補正する補正手段とを備えたことを特徴とする車両用内燃機関の可変動弁装置。
上記回転数推定手段によって推定された機関回転数とクラッチオフ時の実際の機関回転数とを比較する比較手段を有し、推定回転数が実回転数を上回る場合にのみ上記補正手段による補正を実行することを特徴とする請求項１記載の車両用内燃機関の可変動弁装置。
上記車速検出手段は、クラッチオフ時の変速機のギア位置および実回転数から車速を推定するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用内燃機関の可変動弁装置。
自動変速機を具備した車両に用いられるとともに、吸気弁もしくは排気弁の少なくとも一方のバルブリフト特性を変化させる可変動弁機構を備えてなる車両用内燃機関の可変動弁装置において、上記自動変速機の変速開始を検出する変速時期検出手段と、変速後の目標変速比を検出する変速比検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、変速開始時に上記車速と目標変速比とから変速終了時の機関回転数を推定する回転数推定手段と、この推定された機関回転数が、バルブリフト特性に応じて設定される所定回転数以下となるように、この推定された機関回転数に応じてバルブリフト特性を予め補正する補正手段とを備えたことを特徴とする車両用内燃機関の可変動弁装置。
上記回転数推定手段によって推定された機関回転数と変速開始時の実際の機関回転数とを比較する比較手段を有し、推定回転数が実回転数を上回る場合にのみ上記補正手段による補正を実行することを特徴とする請求項４記載の車両用内燃機関の可変動弁装置。
自動変速機のレンジ位置が、低速段側の一つあるいは複数の変速比に制限されてなる低速側レンジにあるときにのみ上記補正手段による補正を実行し、高速段側の変速比を含んで変速可能な通常走行レンジにあるときには補正を実行しないことを特徴とする請求項４または５に記載の車両用内燃機関の可変動弁装置。
機関回転数をパラメータとして目標バルブリフト特性を割り付けた制御マップを有し、通常時にこの制御マップに基づいて上記可変動弁機構を制御するとともに、上記補正手段が同一の制御マップに基づいてバルブリフト特性の補正を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の車両用内燃機関の可変動弁装置。
上記可変動弁機構は、最大リフト量が不変で、作動角が変化するものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の車両用内燃機関の可変動弁装置。