JPS61252848A - バルブリフト特性可変装置付エンジン - 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、運転状態に応じてバルブリフト特性を変える
ことのできるエンジンに関し、特にこのエンジンの燃料
制御に関するものである。

（従来技術） エンジンの吸、排気バルブの作動特性を設定する場合に
、低速時にはバルブオーバーラツプ期間における排気の
吹返しゃ吸気の吹抜けを抑制する等により燃焼の安定性
および燃費の向上を図るため、吸気と排気のオーバーラ
ツプ量を比較的小さくすることが望ましく、高速時には
出力の向上等のため、低速時と比べてバルブリフト量や
開弁期間を大きくすることが望ましい。

このような要求を満足するため、運転状態に応じて、吸
気と排気のオーバーラツプ量が少ない低速用バルブリフ
ト特性と、上記オーバーラツプ量がこの低速用バルブリ
フト特性より大きい高速用バルブリフト特性とにバルブ
の動作を切替制御するバルブリフト特性可変装置を備え
たエンジンは従来から知られている（例えば実開昭５７
−１８２２０５号公報）。この従来のエンジンでは、吸
気バルブもしくは排気バルブに対し、低速用バルブリフ
ト特性を与える低速型カムと高速用バルブリフト特性を
与える高速型カムとを設けるとともに、これらのカムお
よびバルブに当接するロッカーアームの高速型カム側端
部に摺動可能な高速カム当接部材およびその摺動を阻止
するストッパを装備している。そして、このストッパを
作動するアクチュエータを運転状態に応じて制御するこ
とにより、低速時には上記高速カム当接部材が遊動して
高速型カムの作動がバルブに伝達されず低速型カムでバ
ルブが作動され、高速時には上記高速カム当接部材の摺
動が阻止されて高速型カムの作動がバルブに伝達される
ようにしている。

ところが、従来のこの種のエンジンでは、吸入空気量検
出手段による検出値に基いて燃料供給量を制御する燃料
制御手段を具備している場合に、バルブリフト特性が低
速用とされたときと高速用とされたときとで燃料制御に
くるいが生じ易かった。つまり、バルブリフト特性が高
速用とされたときはバルブオーバーラツプ量が大きくな
って吸気の脈動が大きくなり、また、吸気管負圧が大気
圧に近ずくため、例えば上記吸入空気量検出手段がベー
ンタイプであれば脈動による差圧で開き、ホットワイヤ
タイプであれば脈動の往復による影響を受け、カルマン
タイプであれば渦の発生が大きくなり、吸気負圧を検出
するタイプ（Ｄジェトロニック）であればその負圧が低
くなる等、いずれにしても吸入空気量の検出値が実際よ
りも大きくなる。従って、燃料が余分に噴射されて空燃
比がリッチになるという傾向があった。また、バルブリ
フト特性が高速用に切替えられる運転領域が、０２セン
サのフィードバック制御域でも、フィードバック制御が
追従しきれずに一時的にリッチになる傾向があった。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑み、バルブリフト特性の変
化に応じて燃料供給量の制御値を補正することにより、
空燃比を適正に調整し、トルクショックの防止や燃費、
エミッションを向上することができるバルブリフト特性
可変装置付エンジンを提供するものである。

（発明の構成） 本発明は、運転状態に応じて、吸気と排気のオーバーラ
ツプ量が小さい低速用バルブリフト特性と、上記オーバ
ーラツプ量がこの低速用バルブリフト特性より大きい高
速用バルブリフト特性とにバルブの動作が切替えられる
ようにしたバルブリフト特性可変装置付エンジンにおい
て、燃料供給量を制御する制御手段と、この制御手段に
よる燃料供給量の制御値を、高速用バルブリフト特性で
バルブが作動されるときは低速用バルブリフト特性でバ
ルブが作動されるときよりもリーン側に補正する補正手
段とを設けたものである。

つまり、高速用バルブリフト特性でバルブ作動されると
きは、低速用バルブリフト特性で作動されるときと比べ
、吸入空気量の検出値に基づく燃料供給量の制御値がリ
ッチ側ずれる傾向があることから、このような制御値の
ずれを見込んでこれを相殺するように燃料供給量を補正
する構成としたものである。

（実施例） 第１図乃至第４図は、バルブリフト特性可変装置の一例
を示し、図では１気筒当り２個の吸気バルブを備えたエ
ンジンに適用した場合について示している。これらの図
において、１は気筒で、２ａ、２ｂは気筒１に装備され
た吸気バルブであり、排気バルブとその駆動系について
は図示を省略している。上記吸気バルブ２ａ、２ｂに対
し、低速用バルブリフト特性を与えるための低速型カム
３と高速用バルブリフト特性を与えるための高速型カム
４ａ、４ｂとが共通のカムシャフト５に配設されるとと
もに、これらのカム３．４ａ、４ｂと吸気バルブ２ａ、
２ｂとの間にはロッカーアーム６が配置されている。

上記低速型カム３と高速型カム４ａ、４ｂとは後述の切
替機構によって選択的にいずれかがバルブに連係される
ものであって、図ではカムからの力がバランスよくロッ
カーアーム６に作用するように、ロッカーアーム６の略
幅方向中央に対応する位置に低速型カム３が配置され、
その両側に対称的に２個の高速型カム４ａ、４ｂが配Ｗ
されている。上記低速型カム３は、吸気バルブ２ａ、２
ｂの開弁期間およびリフト量を小さくして排気バルブと
のオーバーラツプ量を小さくするようにカムノーズが小
さく形成され、高速型カム４　ａ　、’　４ｂは低速型
カム３よりも、開弁期間もしくはリフト量の少なくとも
一方を大きくすることにより上記オーバーラツプ量を大
きくするように、カムノーズが大きく形成されている。

また、上記ロッカーアーム６にはカムとバルブとの連係
を切替えることによってバルブリフト特性を変化させる
切替機構が設けられている。当実施例ではこの切替機構
として、上記ロッカーアーム６が、両高速型カム３ａ、
３ｂに当接する左右一対のアーム部７ａ、７ｂおよび上
部の連結部分７Ｃを一体に備えた第１アーム７と、両吸
気バルブ２ａ、２ｂへの当接部分８ａ、８ｂおよび低速
型カム４への当接部分８Ｃを一体に備えた第２アーム８
とに分割されて、この両アーム７．８がロッカーシャフ
ト９回りに相対運動可能となるように支承されるととも
に、この両アーム７．８を接続状態と非接続状態とに切
替えるためのプランジャ１１およびレバ一部材１２等か
らなるセレクタ１０が設けられている。

上記セレクタ１０は、具体的には次のような構造となっ
ている。すなわち、第１アーム７の上部には第２アーム
８の上部に向かって開口するガイド孔１３が形成され、
このガイド孔１３に上記プランジャ１１が移動可能に収
容され、このプランジャ１１はガイド孔１３内のスプリ
ング１４によって第２アーム８に当接するように付勢さ
れており、プランジャ１１の途中部には小径の係合部１
５が形成されている。また、第１アーム７の上部には、
上記レバ一部材１２がプランジャ１１に直交してロッカ
ーシャフト９の軸方向に移動可能に支承されており、こ
のレバ一部材１２には、プランジャ１１より若干大径の
プランジャ挿通孔１６と上記係合部１５に対応する大き
さで上記プランジャ挿通孔１６に連なった係止孔１７と
が形成されている。

こうして、上記レバ一部材１２の係止孔１７がプランジ
ャ１１の係合部１５から離脱してプランジャ挿通孔１６
にプランジャ１１が挿通される非ロツク位置にレバ一部
材１２が移動したときは、プランジャ１１の活動が許容
されることにより両アーム７．８の相対運動が許容され
（このときが非接続状態）、他方、係止孔１７が係合部
１５に係合するロック位置にレバ一部材１２が移動した
ときは、プランジャ１１の活動が阻止されることにより
、両アーム７．８の上部が互いに接近する方向の相対運
動が阻止されるようになっている（このときが接続状態
）。そして、上記両アーム７．８が非接続状態となった
ときは、ロッカーアーム６の回転に伴う第１アーム７の
揺動が第２アーム８に伝達されないため低速型カム３の
回転に応じた第２アーム８の揺動により吸気バルブ２ａ
。

２ｂが作動され、また両アーム７．８が接続状態となっ
たときは、高速型カム４ａ、４ｂの回転に応じて両アー
ム７．８が一体的に揺動することにより吸気バルブ２ａ
、２ｂが作動されるようにしている。

上記レバ一部材１２の端部は第１アーム７の外部に突出
し、ロッカーシャフト９の周囲に回転可能に支承された
環状の油圧式のアクチュエータ２０にレバ一部材１２の
アーム１２ａを介して連結されており、このアクチュエ
ータ２０は、その油圧室２１に図外のオイルポンプから
オイル通路２２を介してオイルが供給されたときにはレ
バ一部材１２を上記ロック位置に向けて移動させ、オイ
ルがリリーフされたときはリターンスプリング２３によ
りレバ一部材１２を上記非ロツク位置に向けて移動させ
るようになっている。上記オイル通路２２中には、アク
チュエータ２０の油圧室２１に対するオイルの供給、排
出を制御する制御弁２４が設けられている。

なお、２７．２８は第２アーム８に配設されたパルプク
リアランス調整用のアジャスタであり、また、２９はシ
リンダヘッドである。

第５図は上記のような動弁系に対するバルブリフト特性
の切替えの制御と、エンジンに装備された燃料噴射装置
に対する燃料制御とを行う制御系を示している。この図
において、３０はマイクロコンピュータ等を用いた制御
回路であり、エンジン回転数検出信号３１と、エアフロ
ーメータ等の吸入空気量検出信号からの吸入空気量検出
信号３２とを受け、上記制御弁２４を介してセレクタ１
０のアクチュエータ２０を制御する一方、図外の吸気通
路中に設けられた燃料噴射弁３４を制御している。

上記制御回路３０は、動弁系に対しては運転状態に応じ
てバルブリフト特性を切替制御し、例えば予め吸入空気
量の設定値を定め、吸入空気量の検出値が上記設定値よ
り小さいときは吸気バルブ２ａ、２ｂを低速型カム３に
連係するように制御し、上記検出値が上記設定値より大
きくなったときは吸気バルブ２ａ、２ｂを高速型カム４
ａ、４ｂに連係するように制御している。また燃料噴射
装置に対しては、エンジン回転数および吸入空気量に応
じて燃料噴射ｍ（燃料供給量）を制御する制御手段とし
て働くとともに、バルブリフト特性が低速用とされる運
転領域と高速用とされる運転領域とに応じた燃料噴ｒＪ
Ｊｆｆｉの補正を行う補正手段として働くようにしてい
る。

この制御回路３０による燃料噴射量の制御、補正は第６
図および第７図のフローチャートに示すように行われる
。

すなわち、第６図の７０−ヂヤートは燃料制御手段とし
ての処理を行うもので、このフローチャートにおいては
、ステップＳＡ１．８Ａ２でエンジン回転数および吸入
空気１を算出し、ステップＳＡ３で同期パルスのパルス
幅Ｔを算出する。この同期パルス幅Ｔは、エンジン回転
数および吸入空気量に応じた基本パルス幅Ｔｐに後述す
る第７図のフローチャートによる処理で求められた補正
係数ＣＶｔと、水温等に応じた補正係数ＣＸとを乗算し
て求められる。次にステップＳＡ４　、ＳＡ５で、噴射
タイミングとなったときに同期パルスを出力し、燃料噴
射弁３４を制御する。

第７図のフローチャートは低速用バルブリフト特性、高
速用バルブリフト特性（図中ではそれぞれ「低速リフト
特性」、「高速リフト特性」と略す）のいずれであるか
に応じて補正係数を変える補正手段としての処理を行う
ものである。このフローチャートにおいては、ステップ
ＳＢｔ　、８８２ではそれぞれフラッグＦ１およびフラ
ッグＦ２がセットされているか否かを調べ、両フラッグ
Ｆ１、Ｆ２がいずれもセットされていないときは、ステ
ップＳＢ３で、動弁系に出力される信号によりバルブリ
フト特性が低速用から高速用に切替ったか否かを調べ、
その判定結果がＮＯであればステップ８８４でバルブリ
フト特性が高速用から低速用に切替ったか否かを調べる
。これらステップＳ８１〜ＳＢ４の処理を行なっている
のは、バルブリフト特性の切替わり時に後述のステップ
ｓ８８〜５Ｂｔ３による処理を行うためである。

ステラ７８８３　、ＳＢ４の判定結果がともにＮＯであ
れば、ステップＳＢｓで低速用バルブリフト特性となっ
ているか否かを調べ、その判定結果がＹＥＳのときはス
テップＳｅｅで［ＣＶｔ＝ｉ−α］と、また、判定結果
がＮＯのとき（高速用バルブリフト特性となっていると
き）はステップＳＢ７で［ＣＶｔ−１−β］と補正係数
Ｃｖｔヲｍ　定する。ここで、α、βは予めα〈βとな
るように予め定められた一定値（エンジン回転数等に応
じた値でもよい）であり、従って、バルブリフト特性が
高速用であるときは低速用であるときよりも補正係数Ｃ
Ｖｔが小さくなる。

また、ステップ８８３でバルブリフト特性が低速用から
高速用に切替ったことを判定したときは、ステップＳＢ
ａでフラッグＦ１をセットしてからステップＳＢ９に移
り、またステップＳ８１でフラッグＦ１が既にセットさ
れていることを判定したときもステップＳＢ９に移る。

そしてステップＳＢ９でフラッグＦ１のセット後所定時
間ｔ１を経過したか否かを調べ、その判定結果がＮｏで
あればステップＳＢａに移り、ＹＥＳであればステップ
５Ｂ１ｏでフラッグＦ１をクリアしてからステップＳＢ
７に移る。一方、ステップ８８４でバルブリフト特性が
高速用から低速用に切替りたことを判定したときは、ス
テップ５８１１でフラッグＦ２をセットしてからステッ
プ５Ｂ１２に移り、またステップ８８２でフラッグＦ２
が既にセットされていることを判定したときもステップ
５Ｂｔ２に移る。そしてステップ５８１２でフラッグＦ
２のセット後所定時間ｔ２を経過したか否かを調べ、そ
の判定結果がＮｏであればステップ８８７に移り、ＹＥ
Ｓであればステップ５Ｂｔ１でフラッグＦ２をクリアし
てからステップＳＢａに移る。

上記のステップＳＢａ〜５Ｂｔ３の処理は、バルブリフ
ト特性が切替わる際に、切替信号が出力されてから実際
に切替わるまでの動弁系の作動遅れを見越し、この作動
遅れに相当する所定時開ｔ１゜ｔまたけ補正係数Ｃｖｔ
の変更を遅らせるようにしたものである。

以上のような動弁系と燃料供給量の制御、補正手段とを
備えたエンジンによると、低速低負荷側の運転領域では
低速用バルブリフト特性で吸気バルブ２ａ、　２ｂが作
動され、高速高負荷側の運転領域では、高速用バルブリ
フト特性で吸気パルプ２ａ、２ｂが作動されることによ
り、それぞれの運転領域に適合した吸気導入状態が得ら
れるとともに、バルブリフト特性が低速用とされるとき
と高速用とされるときとに応じ、燃料噴射量が適正に制
御、補正される。つまり、前述のように高速用バルブリ
フト特性となったときは低速用バルブリフト特性のとき
と比べ、バルブオーバーラツプ量が大きくなることに伴
い吸気脈動等が大きくなることから、吸入空気量の検出
値が大きくなる方向にずれるため、その分だけ前記の吸
入空気量に応じた基本パルス幅Ｔｏは、低速用バルブリ
フト特性の時よりも高速用バルブリフト特性の時の方が
燃料をリッチ化する方向にずれる。これに対し、゛補正
係数ＣＶｔは、高速用バルブリフト特性のときには低速
用バルブリフト特性の時と比べて小さくされ、つまり相
対的に燃料噴ｆＡ量がリーン側に補正され、これによっ
て上記基本パルス幅Ｔｐのずれが相殺されることとなる
。従って、空燃比の変動が抑制されることとなる。

なお、バルブリフト特性可変装置の構造は、上記実施例
に限定されず、種々変更可能である。例えば第８図およ
び第９図に示すように、ロッカーアーム６を一体化し、
その高速型カム４ａ、４ｂに対応する端部に、高速型カ
ム４ａ、４ｂに当接する１習動可能なプランジャ４１と
、これを高速型カム４ａ、４ｂに向けて付勢するスプリ
ング４２と、上記プランジャ４１に係脱するストッパ部
材４３とを備えたセレクタ４０を設けることにより、こ
の端部で高速型カム４ａ、４ｂの作動の吸収、伝達を行
うようにしてもよい。

また、バルブリフト特性の切替を、上記実施例では吸入
空気量に応じて制御する場合を示したが、これに限定さ
れるものではなく、例えばエンジン回転数のみで制御し
てもよい。

また、上記実施例では吸気パルプに適用した場合を示し
たが、本発明は排気バルブに適用してもよく、この場合
も、排気バルブのリフト特性を変えることによってバル
ブオーバーラツプ量が変化し、排気量および吸気口が変
動するので、吸気パルプに適用した場合と同様の制御を
行うようにすればよい。

（発明の効果） 以上のように本発明は、運転状態に応じてバルブの動作
を低速用リフト特性とへ速用リフト特性とに切替えるよ
うにしたエンジンにおいて、燃料供給量の制御値を、高
速用バルブリフト特性でバルブが作動されるときは低速
用バルブリフト特性でバルブが作動されるときよりもリ
ーン側に補正しているため、高速用バルブリフト特性で
作動されるときに空燃比がリッチ化することを防止し、
燃費、エミッションを向上するとともに、トルクショッ
クを防止することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置における動弁系の一実施例を示す平
面図、第２図は第１図の■−■線断面図、第３図は第１
図のＩ−Ｉ線断面図、第４図はロッカーシャフト位置で
の縦断正面図、第５図は制御系の概略ブロック図、第６
図および第７図は制御のフローチャート、第８図は動弁
系の別の実施例を示す平面図、第９図は第８図のＩＩ−
ＴＸ線断面図である。 ２ａ、２ｂ・・・吸気パルプ、３・・・低速型カム、４
ａ、４ｂ・・・高速型カム、６・・・ロッカーアーム、
１０．４０・・・セレクタ、３０・・・制御回路、３４
・・・燃料噴射弁。 特許出願人　　　　マ　ツ　ダ　株式会社代　理　人　
　　　弁理士　　　小谷悦司同　　　　　　弁理士　　
　艮１）１ 同　　　　　　弁理士　　　板谷康夫 第　　１　　図 Ｉ［７助 ｍへ　〜− 第　　４　　図 第　　５　　図 第　　６　　図 第　　８　　図 ｘ″１ ■１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、運転状態に応じて、吸気と排気のオーバーラップ量
   が小さい低速用バルブリフト特性と、上記オーバーラッ
   プ量がこの低速用バルブリフト特性より大きい高速用バ
   ルブリフト特性とにバルブの動作が切替えられるように
   したバルブリフト特性可変装置付エンジンにおいて、燃
   料供給量を制御する制御手段と、この制御手段による燃
   料供給量の制御値を、高速用バルブリフト特性でバルブ
   が作動されるときは低速用バルブリフト特性でバルブが
   作動されるときよりもリーン側に補正する補正手段とを
   設けたことを特徴とするバルブリフト特性可変装置付エ
   ンジン。