JP2625895B2 - 内燃機関の弁駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関の吸排気弁等の開閉弁を油圧によ
り開閉駆動する装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、吸排気弁を油圧アクチュエータによって開閉駆
動し、アクチュエータへの油圧の供給タイミングおよび
供給時間を制御して吸排気弁の任意の開閉動作を得よう
とするものが知られている。特開昭58−82010号公報は
機関の運転状態に応じてアクチュエータを構成するサー
ボ弁の開度を制御する構成を、また特開昭58−152140号
公報は燃料性状等の運転条件の変化に応じてアクチュエ
ータを制御し、排気弁の開弁時期を制御する構成を示し
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記構成を有する従来の弁駆動装置は、吸
排気弁を開閉駆動するための作動油の性状が機関の温度
変化等により変化した場合について考慮されておらず、
このため吸排気弁の開閉動作の精度が低下するおそれが
ある。すなわち、例えば作動油の粘性が変化して流量特
性が変動すると、アクチュエータの作動が変化して吸排
気弁が所期の開閉動作を高精度に行わなくなり、エンジ
ン性能が低下するとともに吸排気弁の異常挙動を誘起し
て騒音が発生するおそれが生じる。また作動油中に含ま
れる気泡の割合がエンジンの運転状態によって変化する
と、作動油の体積弾性率が変化し、これにより作動油の
圧力上昇特性が変わってアクチュエータの作動が変化
し、同様な問題が生じる。

本発明は、作動油の性状が変化しても、開閉弁が常に
所期の開閉動作を行うことを可能ならしめ弁駆動装置を
得ることを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る弁駆動装置は、第１図の発明の構成図に
示すように、圧力源116と、開閉弁を開閉駆動するアク
チュエータ12,22と、上記圧力源とアクチュエータの間
に設けられ、上記圧力源の油圧のアクチュエータへの供
給、およびこの油圧のアクチュエータからの解放を制御
して上記開閉弁の開閉時期を制御する圧力制御弁111,11
2と、上記圧力源から供給される作動油の性状を検出す
る手段Ａとに応じて、上記圧力制御弁の開閉動作を制御
し、上記開閉弁の開閉動作を調整する手段Ｂとを備える
ことを特徴としている。

〔作 用〕

作動油の性状が変化してアクチュエータへ供給される
作動油の流量特性あるいは圧力変化特性が変化すると、
圧力制御弁の開閉動作が制御されてアクチュエータに対
する作動油の供給状態が、調整され、開閉弁の所期の開
閉動作が得られる。

〔実施例〕

以下図示実施例に基いて本発明を説明する。

第２図は本発明の一実施例を示す。この図において、
吸気弁11,21およびこれらを支持する周囲の部材の構造
は従来公知の構成を有し、簡略化されて示されている。
本実施例において、シリンダヘッドはアルミ合金から、
また吸気弁11,21は鋼から形成される。

吸気弁11,21は油圧アクチュエータ12,22によって駆動
され、それぞればね15,25により常時開弁方向に付勢さ
れる。油圧アクチュエータ12,22はプランジャ13,23と油
圧室14,24とを備える。油圧室14,24は配管101,102を介
して油圧導入用圧力制御弁111に接続されると共に配管1
01,103を介して油圧排出用圧力制御弁112に接続され
る。圧電素子積層体としての電気式アクチュエータ113
は油圧導入用圧力制御弁111の開閉作動を行い、圧電素
子積層体としての電気式アクチュエータ114は油圧排出
用圧力制御弁112の開閉作動をおこなう。高圧アキュム
レータ115は配管104を介して油圧ポンプ116に接続され
る。117は調圧弁であり、油圧アクチュエータ14,24への
制御油圧を制御する。低圧アキュムレータ118は配管105
を介して油タンク106に接続される。107はストレーナで
ある。

制御回路130は圧電アクチュエータ113,114を制御する
ことにより、吸気弁11,21の作動を制御するものであ
り、例えば、マイクロコンピュータシステムとして構成
される。制御回路130は、マイクロプロセシングユニッ
ト（MPU）131と、メモリ132と、入力ポート133と、出力
ポート134と、これらを相互に接続するバス135とを基本
的構成要素とする。

入力ポート133には種々のセンサが接続され、エンジ
ン運転条件信号が入力される。クランク角センサ141は7
20゜CA毎（即ちエンジン一サイクル毎）にパルス信号を
発生し、基準信号となる。クランク角センサ142は30゜C
A毎にパルス信号を発生し、エンジン回転数を知ること
ができる。スロットルセンサ143は内燃機関のスロット
ル弁開度（又はアクセスペダル開度）を検出する。作動
油温センサ144は配管101に設けられ作動油の温度を検出
する。作動油粘性センサ145、および気泡割合センサ147
は例えば配管101に取付けられ、後述するようにそれぞ
れ作動油の粘性、作動油中の気泡の割合を検出する。冷
却水温センサ146は機関本体のウォータジャケットに設
けられて冷却水温を検出する。スロットルセンサ143、
作動油温センサ144、作動油粘性センサ145、冷却水温セ
ンサ146、および気泡割合センサ147の検出信号はAD変換
器148に入力されてAD変換される。

作動油粘性センサ145としては、例えば、磁気ひずみ
式振動粘度計、電磁式振動粘度計、回転粘度計、細管粘
度計を用いることが可能である。磁気ひずみ式振動粘度
計は、磁気ひずみ材料でできた振動片に固有振動数より
長い周期の電気パルスを印加し、その後の振幅の減衰の
様子から粘性を検出するものである。電磁式振動粘度計
は、電気ひずみ素子の作動油中と空気中における振動時
の振幅を比較することにより粘性を検出するものであ
る。回転粘度計は作動油中の回転子の受ける粘性トルク
から粘性を検出し、細管粘度計は配管101に連結したバ
イパス管内の出入口の差圧を測って粘性を検出する。一
方、気泡割合センサ147は、配管の一部を石英等の透光
性材料で形成し、発光素子から発光された光を透光配管
部を通過させて受光素子で受光し、その時の受光量によ
って気泡割合を検出する。

出力ポート131は、駆動回路136,137を介して油圧導入
制御用、油圧排出制御用の圧電アクチュエータ113,114
に接続される。メモリ132には、以下に説明する制御回
路130の作動を達成するためのプログラムが格納されて
いる。

第３図は吸気弁11,21の開閉タイミングを制御するル
ーチンの第１実施例を示す。この制御ルーチンは所定の
クランク角毎に割込み処理される。

ステップ201では、エンジンの運転状態に応じて吸気
弁の開閉磁気およびリフト量が定められ、この吸気弁の
開閉作動が得られるように圧力制御弁111,112の開閉タ
イミングが定められる。ステップ202では作動油温セン
サ144から作動油温が読込まれる。ステップ203では、マ
ップあるいは計算式に基いて作動油温から作動油の粘性
が推定される。

作動油の粘性が増大すると、圧力制御弁111,112にお
ける作動油の抵抗が大きくなる。この結果、吸気弁11,2
1において、開弁動作が遅くなって最大リフト量が小さ
くなり、また閉弁時期が遅れ、エンジン性能が低下する
おそれがある。逆に作動油の粘性が減少すると、圧力制
御弁111,112における作動油の抵抗が小さくなり、吸気
弁11,21の開閉速度が増大し、動弁系の各部材での衝撃
が大きくなり、騒音が増大する。ステップ204では、作
動油の粘性の大きさに拘らず吸気弁11,21が所期の開閉
動作をするように、圧力制御弁111,112の開閉タイミン
グの補正係数が定められる。すなわち、作動油の粘性が
大きくなるほど補正係数は大きくなり、圧力制御弁111,
112の開弁期間が長くなってアクチュエータ14,24への作
動油の供給および解放動作の低下が防止され、吸気弁1
1,21の所期の開閉動作が確保される。また作動油の粘性
が小さくなるほど補正係数は小さくなり、圧力制御弁11
1,112の開弁期間が短くなって吸気弁11,21の開閉速度が
課題になることが防止される。

ステップ205では、ステップ204で求められた補正係数
を用いて開弁期間が算出され、駆動回路136,137内のタ
イマにセットされる。駆動回路136,137はタイマにセッ
トされた時間だけ圧力制御弁111,112を開弁させる。

第４図は制御ルーチンの第２実施例を示す。第１実施
例ではステップ202において作動油温が読込まれていた
が、第２実施例では、ステップ212においてセンサ145か
ら作動油の粘性が読込まれる。したがって第１実施例の
ステップ203のように作動油の粘性を推定する処理が不
要であり、ステップ212から直接ステップ204へ進み、圧
力制御弁111,112の開閉タイミングの補正係数が定めら
れる。その他の処理は第１実施例と同様である。

第５図は制御ルーチンの第３実施例を示す。第１実施
例では、ステップ202において作動油温が読込まれてス
テップ203において油温に基いて作動油の粘性が推定さ
れていたのに対し、この第３実施例では、ステップ222
においてセンサ146から冷却水温が読込まれ、ステップ2
23において、冷却水温に基いてマップあるいは計算式に
より作動油の粘性が推定される。その他の処理は第１実
施例と同様である。

しかして第１〜第３実施例によれば、作動油の粘性の
大きさに応じて圧力制御弁111,112の開閉タイミングが
制御され、吸気弁11,21が常に所期の開閉動作を行なよ
うになる。したがって、エンジン性能の低下が防止され
るとともに、吸気弁の各部材の衝突による騒音の発生が
防止され、また各部材の耐久性が向上する。

第６図は制御ルーチンの第４実施例を示す。この第４
実施例は、作動油中に含まれる気泡の割合に応じて圧力
制御弁111,112の開閉タイミングを変え、吸気弁11,21の
開閉動作の精度を確保するものである。第１実施例と対
比して説明すると、ステップ202,203,204がそれぞれス
テップ233,234に対応し、ステップ232ではセンサ142か
らエンジン回転数が読込まれ、ステップ233ではエンジ
ン回転数に基いてマップあるいは計算式により作動油中
の気泡割合が推定される。ここでエンジン回転数が高い
ほど、すなわち動弁系の作動サイクル数が大きいほど、
作動油中の気泡割合は多くなると推定される。この気泡
割合が変わると、作動油の体積弾性率が変化して作動油
の圧力上昇特性が変わり、吸気弁11,21の開閉動作が所
期のものとは異なってくる。ステップ234では、気泡割
合が多くなるほど圧力制御弁111,112の開弁期間を長く
すべく補正係数を大きく定め、すなわち気泡割合が多く
なるほどアクチュエータ12,22への作動油供給量を多く
して吸気弁11,21の所期の開閉動作を確保している。そ
の他の処理は第１実施例と同様である。

第７図は制御ルーチンの第５実施例を示す。第４実施
例ではステップ232においてエンジン回転数が読込まれ
ていたが、第５実施例では、ステップ242においてセン
サ147から作動油中の気泡割合が直接読込まれる。した
がって第４実施例のステップ233のように気泡割合を推
定する処理が不要であり、ステップ232から直接ステッ
プ234へ進み、圧力制御弁111,112の開閉タイミンダの補
正係数が定められる。その他の処理は第４実施例と同様
である。

しかして第４および第５実施例によれば、作動油中の
気泡割合に応じて圧力制御弁111,112の開閉タイミング
が制御され、吸気弁11,21が常に初期の開閉動作を行う
ようになり、したがってエンジンの性能の低下が防止さ
れるとともに吸気弁の各部材の衝突による騒音の発生が
防止され、また各部材の耐久性が向上する。

また、第１〜第５実施例は、吸気弁11,21の所期の開
閉動作を部品点数を増加させることなく達成するもので
あり、コスト、装置全体の寸法および重量、また各部材
の配置の点で有利である。

なお、上記各実施例は、吸気弁の開閉タイミングを制
御しているが、同様に、排気弁の開閉タイミングを制御
してもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、機関の運転状態等の変
化により作動油の性状が変化しても、開閉弁は常に所期
の開閉動作を行い、これにより、エンジン性能の低下が
防止され、また動弁系からの騒音の発生が防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は発明の構成図、 第２図は本発明の一実施例における油圧システムおよび
電子制御システムの概略構成図、 第３図は第１実施例の制御ルーチンのフローチャート、 第４図は第２実施例の制御ルーチンのフローチャート、 第５図は第３実施例の制御ルーチンのフローチャート、 第６図は第４実施例の制御ルーチンのフローチャート、 第７図は第５実施例の制御ルーチンのフローチャートで
ある。 11,21……吸気弁（開閉弁）、 12,22……アクチュエータ、 111,112……圧力制御弁、 116……油圧ポンプ（圧力源）、 130……制御回路。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の開閉弁を開閉駆動する装置であ
   って、圧力源と、上記開閉弁を開閉駆動するアクチュエ
   ータと、上記圧力源とアクチュエータの間に設けられ、
   上記圧力源の油圧のアクチュエータへの供給、および該
   油圧のアクチュエータからの解放を制御して上記開閉弁
   の開閉時期を制御する圧力制御弁と、上記圧力源から供
   給される作動油の性状を検出する手段と、該作動油の性
   状に応じて上記圧力制御弁の開閉動作を制御し、上記開
   閉弁の開閉動作を調整する手段とを備えることを特徴と
   する内燃機関の弁駆動装置。