(57)【要約】【課題】作用角とリフト量を連続的に調整可能にすることにより、出力と燃費を両立させることができる動弁制御装置及びこれを備えたエンジン装置並びに輸送機器を提供する。【解決手段】点Ｐ１から点Ｐ２のように制御すると、差し引きの吸気量を少なくすることができ、燃費をあまり低下させずに出力を小さくできる。さらに出力を小さくする場合に点Ｐ２から点Ｐ３のように制御すると、吸気量を少なくして出力を小さくできる。さらに出力を小さくする場合には、点Ｐ３から点Ｐ４のように制御すると、吸気量を少なくして出力を小さくできる。したがって、等燃費図の燃費の良い領域を通って出力を変えることができるので、出力と燃費を両立させることができる。【選択図】図２
2010014059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁の開閉動作を制御する動弁制御装置において、
気筒に配設された吸気弁と、
前記吸気弁に配設され、任意のタイミング及び任意のリフト量で前記吸気弁を開閉駆動する吸気弁駆動手段と、
出力を小さくする場合には、最大出力時のリフト量をほぼ維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に遅角させ、さらに出力を小さくする場合には、最大出力時の閉じタイミングにほぼ一致するまで閉じタイミングを徐々に進角させるとともにリフト量を徐々に小さくさせ、さらに出力を小さくする場合には、閉じタイミングを徐々に進角させるとともにリフト量を最小出力時のリフト量にまで徐々に小さくさせ、
出力を大きくする場合には、最大出力時の閉じタイミングにほぼ一致するまで閉じタイミングを徐々に遅角させるとともにリフト量を徐々に大きくさせ、さらに出力を大きくする場合には、リフト量を最大出力時のリフト量にまで徐々に大きくさせるとともに閉じタイミングを徐々に遅角させ、出力を最大にまで大きくする場合には、リフト量をほぼ最大出力時のリフト量に維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に進角させるように、前記吸気弁駆動手段を操作する制御手段と、
を備えていることを特徴とする動弁制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の動弁制御装置において、
前記制御手段は、
出力を最小にする過程における低負荷では、リフト量をほぼ最小出力時のリフト量に維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に進角させ、
出力を最小から大きくする過程における低負荷では、リフト量をほぼ最小出力時のリフト量に維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に遅角させることを特徴とする動弁制御装置。
【請求項３】
吸気弁の開閉動作を制御する動弁制御装置において、
気筒に配設された吸気弁と、
前記吸気弁に配設され、任意のタイミング及びリフト量で前記吸気弁を開閉駆動する吸気弁駆動手段と、
出力を小さくする場合には、最大出力時の閉じタイミングをほぼ維持させたままリフト量だけを徐々に最小出力時のリフト量となるように小さくさせ、
出力を大きくする場合には、最大出力時の閉じタイミングをほぼ維持させたままリフト量だけを徐々に最大出力時のリフト量となるように大きくさせるように、前記吸気弁駆動手段を操作する制御手段と、
を備えていることを特徴とする動弁制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の動弁制御装置において、
前記制御手段は、
出力を最小にする過程における低負荷では、最小出力時のリフト量をほぼ維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に進角させ、
出力を最小から大きくする過程における低負荷では、最小出力時のリフト量をほぼ維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に遅角させることを特徴とする動弁制御装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の動弁制御装置において、
前記制御手段は、等出力線図及び等燃費図とに基づいて、アクセル開度と回転数に応じた閉じタイミング並びにリフト量の制御情報を予め記憶した記憶部を備え、前記制御情報を参照して、前記吸気弁駆動手段を操作することを特徴とする動弁制御装置。
【請求項６】
燃焼室を備えたエンジンと、
気筒に配設された吸気弁と、
前記吸気弁に配設され、任意のタイミング及び任意のリフト量で前記吸気弁を開閉駆動する吸気弁駆動手段と、
前記エンジンの出力を小さくする場合には、最大出力時のリフト量をほぼ維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に遅角させ、さらに出力を小さくする場合には、最大出力時の閉じタイミングにほぼ一致するまで閉じタイミングを徐々に進角させるとともにリフト量を徐々に小さくさせ、さらに出力を小さくする場合には、閉じタイミングを徐々に進角させるとともにリフト量を最小出力時のリフト量にまで徐々に小さくさせ、
前記エンジンの出力を大きくする場合には、最大出力時の閉じタイミングにほぼ一致するまで閉じタイミングを徐々に遅角させるとともにリフト量を徐々に大きくさせ、さらに出力を大きくする場合には、リフト量を最大出力時のリフト量にまで徐々に大きくさせるとともに閉じタイミングを徐々に遅角させ、出力を最大にまで大きくする場合には、リフト量をほぼ最大出力時のリフト量に維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に進角させるように、前記吸気弁駆動手段を操作する制御手段と、
を備えていることを特徴とするエンジン装置。
【請求項７】
請求項６に記載のエンジン装置において、
前記制御手段は、
出力を最小にする過程における低負荷では、リフト量をほぼ最小出力時のリフト量に維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に進角させ、
出力を最小から大きくする過程における低負荷では、リフト量をほぼ最小出力時のリフト量に維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に遅角させることを特徴とするエンジン装置。
【請求項８】
燃焼室を備えたエンジンと、
気筒に配設された吸気弁と、
前記吸気弁に配設され、任意のタイミング及び任意のリフト量で前記吸気弁を開閉駆動する吸気弁駆動手段と、
前記エンジンの出力を小さくする場合には、最大出力時の閉じタイミングをほぼ維持させたままリフト量だけを徐々に最小出力時のリフト量となるように小さくさせ、
前記エンジンの出力を大きくする場合には、最大出力時の閉じタイミングをほぼ維持させたままリフト量だけを徐々に最大出力時のリフト量となるように大きくさせるように、前記吸気弁駆動手段を操作する制御手段と、
を備えていることを特徴とするエンジン装置。
【請求項９】
請求項８に記載のエンジン装置において、
前記制御手段は、
出力を最小にする過程における低負荷では、最小出力時のリフト量をほぼ維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に進角させ、
出力を最小から大きくする過程における低負荷では、最小出力時のリフト量をほぼ維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に遅角させることを特徴とするエンジン装置。
【請求項１０】
請求項６から９のいずれかに記載のエンジン装置と、
駆動輪と、
前記エンジン装置により発生される動力を前記駆動輪に伝達する伝達機構と、
を備えていることを特徴とする輸送機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気弁を備えた内燃機関において動弁の開閉を制御するための動弁制御装置及びそれを備えたエンジン装置並びに輸送機器に係り、特に、カムを備えていないカムレスの動弁制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置（第１の装置）として、カム高さとカム作用角とが連続的に変化するように形成され、カムシャフトに沿って移動可能に構成されているとともに一体的に回転するカムと、このカムのカム面によって押圧されて吸気弁を駆動するバルブリフタとを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。このように構成されている動弁制御装置では、回転域に応じてカムを移動させることにより、バルブを微小リフトさせたり通常通りにリフトさせたりしてリフト量を可変することができる。また、カムを移動させることにより、同時に作用角も可変することができる。
【０００３】
また、この種の他の装置（第２の装置）として、カムシャフトに配設されたカムと、カムと吸気弁との間に介在し、カム山の変化が入力される入力部及び入力部からの変位量に対して所定の関係を有するリフト量を吸気弁に対して出力してリフトさせる出力部を備えた中間機構とを備えたものがある（例えば、特許文献２参照）。このように構成された動弁制御装置では、回転域に応じて入力部を操作することで、リフト量及び作用角を可変することができる。
【特許文献１】特開２００３−３１４２３３号公報
【特許文献２】特開２００４−２７８４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来の装置は、回転域に応じて吸気弁のリフト量や作用角を可変することができるものの、機構上の制約により、リフト量を小さくするにつれて、作用角も小さくなる。そのため、図７の運転状態図（等出力線図及び等燃費図における吸気弁のリフト量及び閉じタイミングを示す図）にて点Ｐ１０１から点Ｐ１０２に二点鎖線で示すような制御経路となるので、大出力から小出力に運転を移行してゆく際には、出力と燃費を両立させることができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、作用角とリフト量を連続的に調整可能にすることにより、出力と燃費を両立させることができる動弁制御装置及びこれを備えたエンジン装置並びに輸送機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、吸気弁の開閉動作を制御する動弁制御装置において、気筒に配設された吸気弁と、前記吸気弁に配設され、任意のタイミング及び任意のリフト量で前記吸気弁を開閉駆動する吸気弁駆動手段と、出力を小さくする場合には、最大出力時のリフト量をほぼ維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に遅角させ、さらに出力を小さくする場合には、最大出力時の閉じタイミングにほぼ一致するまで閉じタイミングを徐々に進角させるとともにリフト量を徐々に小さくさせ、さらに出力を小さくする場合には、閉じタイミングを徐々に進角させるとともにリフト量を最小出力時のリフト量にまで徐々に小さくさせ、出力を大きくする場合には、最大出力時の閉じタイミングにほぼ一致するまで閉じタイミングを徐々に遅角させるとともにリフト量を徐々に大きくさせ、さらに出力を大きくする場合には、リフト量を最大出力時のリフト量にまで徐々に大きくさせるとともに閉じタイミングを徐々に遅角させ、出力を最大にまで大きくする場合には、リフト量をほぼ最大出力時のリフト量に維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に進角させるように、前記吸気弁駆動手段を操作する制御手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【０００７】
［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、吸気弁に配設され、任意のタイミング及び任意のリフト量で吸気弁を開閉駆動する吸気弁駆動手段を備えており、制御手段は、次のように吸気弁駆動手段を操作する。つまり、出力を小さくする場合には、最大出力時のリフト量をほぼ維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に遅角させる。これにより、吸気弁を長い期間にわたって開き、一旦吸い込んだ空気を吐き出させ、差し引きの吸気量を少なくする。したがって、燃費をあまり低下させずに出力を小さくすることができる。そして、さらに出力を小さくする場合には、最大出力時の閉じタイミングにほぼ一致するまで閉じタイミングを徐々に進角させるとともにリフト量を徐々に小さくさせることで、吸気量を少なくして出力を小さくする。さらに出力を小さくする場合には、閉じタイミングを徐々に進角させるとともにリフト量を最小出力時のリフト量にまで徐々に小さくさせることにより、吸気量を少なくして出力を小さくする。また、出力を大きくする場合には、上記と逆の操作を行う。したがって、等燃費図の燃費の良い領域を通って出力を変えることができるので、出力と燃費を両立させることができる。
【０００８】
また、本発明において、前記制御手段は、出力を最小にする過程における低負荷では、リフト量をほぼ最小出力時のリフト量に維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に進角させ、出力を最小から大きくする過程における低負荷では、リフト量をほぼ最小出力時のリフト量に維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に遅角させることが好ましい（請求項２）。出力が小さい低負荷領域では、吸気弁の閉じタイミングを早めると、空気を多く吸い込み過ぎないうちに吸気弁を閉じることになる。したがって、リフト量を維持させたままであっても出力を小さくすることができ、しかも低負荷領域での燃費改善を図ることができる。
【０００９】
なお、出力を小さくする際に、吸気弁の「開き」タイミングも徐々に遅角させるようにしてもよい。これにより、吸気弁の閉じタイミングが進角されることと相まって、より吸気量を少なくしてゆくことができるので、リフト量を維持させたままであっても出力を小さくでき、特に低負荷領域での燃費向上が期待できる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、吸気弁の開閉動作を制御する動弁制御装置において、気筒に配設された吸気弁と、前記吸気弁に配設され、任意のタイミング及びリフト量で前記吸気弁を開閉駆動する吸気弁駆動手段と、出力を小さくする場合には、最大出力時の閉じタイミングをほぼ維持させたままリフト量だけを徐々に最小出力時のリフト量となるように小さくさせ、出力を大きくする場合には、最大出力時の閉じタイミングをほぼ維持させたままリフト量だけを徐々に最大出力時のリフト量となるように大きくさせるように、前記吸気弁駆動手段を操作する制御手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
［作用・効果］請求項３に記載の発明によれば、吸気弁に配設され、任意のタイミング及び任意のリフト量で吸気弁を開閉駆動する吸気弁駆動手段を備えており、制御手段は、次のように吸気弁駆動手段を操作する。つまり、出力を小さくする場合には、最大出力時の閉じタイミングをほぼ維持させたままリフト量だけを徐々に最小出力時のリフト量となるように小さくさせる。これにより、吸気量を少なくして出力を小さくする。出力を大きくする場合には、上記と逆の操作を行う。したがって、従来に比較して等燃費図の燃費の良い領域を通って出力を変えることができるので、制御を簡略化しつつも出力と燃費を両立させることができる。
【００１２】
また、本発明において、前記制御手段は、出力を最小にする過程における低負荷では、最小出力時のリフト量をほぼ維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に進角させ、出力を最小から大きくする過程における低負荷では、最小出力時のリフト量をほぼ維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に遅角させることが好ましい（請求項４）。出力が小さい低負荷領域では、吸気弁の閉じタイミングを早めると、空気を多く吸い込み過ぎないうちに吸気弁を閉じることになる。したがって、リフト量を維持させたままであっても出力を小さくすることができ、しかも低負荷領域での燃費改善を図ることができる。
【００１３】
なお、出力を小さくする際に、吸気弁の「開き」タイミングも徐々に遅角させるようにしてもよい。これにより、吸気弁の閉じタイミングが進角されることと相まって、より吸気量を少なくしてゆくことができるので、リフト量を維持させたままであっても出力を小さくでき、特に低負荷領域での燃費向上が期待できる。
【００１４】
また、本発明において、前記制御手段は、等出力線図及び等燃費図とに基づいて、アクセル開度と回転数に応じた閉じタイミング並びにリフト量の制御情報を予め記憶した記憶部を備え、前記制御情報を参照して、前記吸気弁駆動手段を操作することが好ましい（請求項５）。等出力線図及び等燃費図とに基づいて、等燃費図の燃費の良い領域を通って出力を変えるための閉じタイミング及びリフト量の制御情報を決めることができる。したがって、その制御情報を参照して制御部が吸気弁駆動手段を操作することにより、出力と燃費を両立させることができる。また、記憶部の制御情報を書き換えることにより、各種特性に対応させることができる。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明は、燃焼室を備えたエンジンと、気筒に配設された吸気弁と、前記吸気弁に配設され、任意のタイミング及び任意のリフト量で前記吸気弁を開閉駆動する吸気弁駆動手段と、前記エンジンの出力を小さくする場合には、最大出力時のリフト量をほぼ維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に遅角させ、さらに出力を小さくする場合には、最大出力時の閉じタイミングにほぼ一致するまで閉じタイミングを徐々に進角させるとともにリフト量を徐々に小さくさせ、さらに出力を小さくする場合には、閉じタイミングを徐々に進角させるとともにリフト量を最小出力時のリフト量にまで徐々に小さくさせ、前記エンジンの出力を大きくする場合には、最大出力時の閉じタイミングにほぼ一致するまで閉じタイミングを徐々に遅角させるとともにリフト量を徐々に大きくさせ、さらに出力を大きくする場合には、リフト量を最大出力時のリフト量にまで徐々に大きくさせるとともに閉じタイミングを徐々に遅角させ、出力を最大にまで大きくする場合には、リフト量をほぼ最大出力時のリフト量に維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に進角させるように、前記吸気弁駆動手段を操作する制御手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１６】
［作用・効果］請求項６に記載の発明によれば、制御手段は、次のように吸気弁駆動手段を操作する。つまり、出力を小さくする場合には、最大出力時のリフト量をほぼ維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に遅角させる。これにより、吸気弁を長い期間にわたって開き、一旦吸い込んだ空気を吐き出させ、差し引きの吸気量を少なくする。したがって、燃費をあまり低下させずに出力を小さくすることができる。そして、さらに出力を小さくする場合には、最大出力時の閉じタイミングにほぼ一致するまで閉じタイミングを徐々に進角させるとともにリフト量を徐々に小さくさせることで、吸気量を少なくして出力を小さくする。さらに出力を小さくする場合には、閉じタイミングを徐々に進角させるとともにリフト量を最小出力時のリフト量にまで徐々に小さくさせることにより、吸気量を少なくして出力を小さくする。また、出力を大きくする場合には、上記と逆の操作を行う。したがって、等燃費図の燃費の良い領域を通って出力を変えることができるので、エンジン装置の出力と燃費を両立させることができる。
【００１７】
また、請求項８に記載の発明は、燃焼室を備えたエンジンと、気筒に配設された吸気弁と、前記吸気弁に配設され、任意のタイミング及び任意のリフト量で前記吸気弁を開閉駆動する吸気弁駆動手段と、前記エンジンの出力を小さくする場合には、最大出力時の閉じタイミングをほぼ維持させたままリフト量だけを徐々に最小出力時のリフト量となるように小さくさせ、前記エンジンの出力を大きくする場合には、最大出力時の閉じタイミングをほぼ維持させたままリフト量だけを徐々に最大出力時のリフト量となるように大きくさせるように、前記吸気弁駆動手段を操作する制御手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１８】
［作用・効果］請求項８に記載の発明によれば、制御手段は、次のように吸気弁駆動手段を操作する。つまり、出力を小さくする場合には、最大出力時の閉じタイミングをほぼ維持させたままリフト量だけを徐々に最小出力時のリフト量となるように小さくさせる。これにより、吸気量を少なくして出力を小さくする。出力を大きくする場合には、上記と逆の操作を行う。したがって、従来に比較して等燃費図の燃費の良い領域を通って出力を変えることができるので、制御を簡略化しつつもエンジン装置の出力と燃費を両立させることができる。
【００１９】
また、本発明において、請求項６から９のいずれかに記載のエンジン装置と、駆動輪と、前記エンジン装置により発生される動力を前記駆動輪に伝達する伝達機構と、を備えていることが好ましい（請求項１０）。エンジン装置により発生された動力を伝達機構により駆動輪に対して伝達することにより、出力と燃費を両立させることができるエンジン装置を備えた輸送機器を実現できる。
【００２０】
なお、ここでいう輸送機器は、自動車、自動二輪車、水上バイク、スノーモービル、ボートなど、エンジン装置を搭載して人や荷物などを運搬可能なものをいう。
【００２１】
なお、本明細書は、次のような動弁制御方法に係る発明も開示している。
【００２２】
（１）吸気弁の開閉動作を制御する動弁制御方法において、
吸気弁に配設され、任意のタイミング及び任意のリフト量で吸気弁を吸気弁駆動手段で開閉駆動するにあたり、
出力を小さくする場合には、
最大出力時のリフト量をほぼ維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に遅角させる過程と、
さらに出力を小さくする場合には、最大出力時の閉じタイミングにほぼ一致するまで閉じタイミングを徐々に進角させるとともにリフト量を徐々に小さくさせる過程と、
さらに出力を小さくする場合には、閉じタイミングを徐々に進角させるとともにリフト量を最小出力時のリフト量にまで徐々に小さくさせる過程と、
さらに出力を最小にする場合には、リフト量をほぼ最小出力時のリフト量に維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に進角させる過程と、を実行し、
出力を大きくする場合には、
出力を最小から大きくする場合には、リフト量をほぼ最小出力時のリフト量に維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に遅角させる過程と、
最大出力時の閉じタイミングにほぼ一致するまで閉じタイミングを徐々に遅角させるとともにリフト量を徐々に大きくさせる過程と、
さらに出力を大きくする場合には、リフト量を最大出力時のリフト量にまで徐々に大きくさせるとともに閉じタイミングを徐々に遅角させる過程と、
出力を最大にまで大きくする場合には、リフト量をほぼ最大出力時のリフト量に維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に進角させる過程と、
を実行することを特徴とする動弁制御方法。
【００２３】
前記（１）に記載の発明によれば、出力を小さくする場合には、最大出力時のリフト量をほぼ維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に遅角させる。これにより、吸気弁を長い期間にわたって開き、一旦吸い込んだ空気を吐き出させ、差し引きの吸気量を少なくする。したがって、燃費をあまり低下させずに出力を小さくすることができる。そして、さらに出力を小さくする場合には、最大出力時の閉じタイミングにほぼ一致するまで閉じタイミングを徐々に進角させるとともにリフト量を徐々に小さくさせることで、吸気量を少なくして出力を小さくする。さらに出力を小さくする場合には、閉じタイミングを徐々に進角させるとともにリフト量を最小出力時のリフト量にまで徐々に小さくさせることにより、吸気量を少なくして出力を小さくする。したがって、等燃費図の燃費の良い領域を通って出力を変えることができるので、出力と燃費を両立させることができる。さらに、出力が小さい低負荷領域では、吸気弁の閉じタイミングを遅らせることで、長い期間にわたり吸気を行わせつつも一旦吸い込んだ混合気を排出させ、差し引きの吸気量を少なくすることができる。したがって、リフト量を維持させたままでであっても出力を小さくすることができ、しかも低負荷領域での燃費改善を図ることができる。
【００２４】
（２）吸気弁の開閉動作を制御する動弁制御方法において、
吸気弁に配設され、任意のタイミング及び任意のリフト量で吸気弁を吸気弁駆動手段で開閉駆動するにあたり、
出力を小さくする場合には、
出力を小さくする場合には、最大出力時の閉じタイミングをほぼ維持させたままリフト量だけを徐々に最小出力時のリフト量となるように小さくさせる過程と、
出力を最小にする過程における低負荷では、最小出力時のリフト量をほぼ維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に進角させる過程と、を実行し、
出力を大きくする場合には、
出力を最小から大きくする過程における低負荷では、最小出力時のリフト量をほぼ維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に遅角させる過程と、
最大出力時の閉じタイミングをほぼ維持させたままリフト量だけを徐々に最大出力時のリフト量となるように大きくさせる過程と、
を実行することを特徴とする動弁制御方法。
【００２５】
前記（２）に記載の発明によれば、制御手段は、次のように吸気弁駆動手段を操作する。つまり、出力を小さくする場合には、最大出力時の閉じタイミングをほぼ維持させたままリフト量だけを徐々に最小出力時のリフト量となるように小さくさせる。これにより、吸気量を少なくして出力を小さくする。出力を大きくする場合には、上記と逆の操作を行う。したがって、従来に比較して等燃費図の燃費の良い領域を通って出力を変えることができるので、制御を簡略化しつつも出力と燃費を両立させることができる。また、出力が小さい低負荷領域では、吸気弁の閉じタイミングを早めると、空気を多く吸い込み過ぎないうちに吸気弁を閉じることになる。したがって、リフト量を維持させたままでであっても出力を小さくすることができ、しかも低負荷領域での燃費改善を図ることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る動弁制御装置によれば、制御手段は、次のように吸気弁駆動手段を操作する。つまり、出力を小さくする場合には、最大出力時のリフト量をほぼ維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に遅角させる。これにより、吸気弁を長い期間にわたって開き、一旦吸い込んだ空気を吐き出させ、差し引きの吸気量を少なくする。したがって、燃費をあまり低下させずに出力を小さくすることができる。そして、さらに出力を小さくする場合には、最大出力時の閉じタイミングにほぼ一致するまで閉じタイミングを徐々に進角させるとともにリフト量を徐々に小さくさせることで、吸気量を少なくして出力を小さくする。さらに出力を小さくする場合には、閉じタイミングを徐々に進角させるとともにリフト量を最小出力時のリフト量にまで徐々に小さくさせることにより、吸気量を少なくして出力を小さくする。また、出力を大きくする場合には、上記と逆の操作を行う。したがって、等燃費図の燃費の良い領域を通って出力を変えることができるので、出力と燃費を両立させることができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、動弁制御装置と、この動弁制御装置を備えたエンジン装置と、このエンジン装置を備えた輸送機器の一例である自動二輪車について順に説明する。
【００２８】
＜動弁制御装置＞
以下、図面を参照して本発明に係る動弁制御装置の実施例について説明する。
図１は、実施例に係る動弁制御装置の構成を示すブロック図である。
【００２９】
本実施例に係る動弁制御装置は、例えば、２バルブ構成のものであり、エンジン１の一つのシリンダ２（気筒）に対して吸気弁ＩＶ１と、排気弁ＥＶ１とを備えている。吸気弁ＩＶ１と排気弁ＥＶ１とは、外観がいわゆるポペットバルブ（poppet valve）と呼ばれるキノコ形を呈している。吸気弁ＩＶ１及び排気弁ＥＶ１は、ラッパ状のバルブ傘部３と、エンジン１の燃焼室４とは反対側にあたるバルブ傘部３から延出されたバルブステム７とを備えている。各吸気弁ＩＶ１及び排気弁ＥＶ１は、バルブ傘部３を燃焼室４に対して進退させるアクチュエータ９がバルブステム７に取り付けられている。
【００３０】
なお、上記のアクチュエータ９が本発明における「吸気弁駆動手段」に相当する。このアクチュエータ９は、例えば、後述するＥＣＵ（１９）からの信号に基づいて吸気弁ＩＶ１及び排気弁ＥＶ１を任意のタイミング及び任意のリフト量で進退駆動できるものである。このアクチュエータ９としては、例えば、電磁式のものや油圧式ものが挙げられる。
【００３１】
エンジン１のシリンダ２は、燃焼室４に電極部が露出した状態で取り付けられた点火プラグ１１を備えている。この点火プラグ１１は、イグニッションコイル等を含む点火系１３により高電圧が付与され、燃焼室４内に火花を飛ばして着火する。なお、点火プラグ１１に代えて、レーザ式点火装置などの他の方式の点火装置を備えてもよい。
【００３２】
エンジン１は、クランクシャフトの回転角度を検出するロータリエンコーダ１５が取り付けられている。また、吸気弁ＩＶ１側に混合気を供給する側には、燃料噴射装置(Fuel Injector)やアクセル（図示省略）の操作量に応じた信号を出力するアクセルセンサ１７が取り付けられている。
【００３３】
上述したアクチュエータ９と点火プラグ１１は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）１９により統括的に制御される。ＥＣＵ１９は、制御マップＣＭを予め記憶した記憶部２１を備えている。この制御マップＣＭは、吸気弁ＩＶ１及び排気弁ＥＶ１ごとに、運転状態に応じてそのリフト量及び閉じタイミング並びに開きタイミングを規定したものである。ＥＣＵ１９は、ロータリエンコーダ１５及びアクセルセンサ１７からの出力信号と制御マップＣＭに応じて、各アクチュエータ９を独立して制御する。点火プラグ１１へ高電圧を付与するタイミングも制御マップＣＭに規定されているが、本明細書においてはその説明を省略する。
【００３４】
なお、上述したＥＣＵ１９が本発明における「制御手段」に相当し、制御マップＣＭが本発明における「制御情報」に相当する。
【００３５】
上述した制御マップＣＭは、次のようにして予め決定されている。ここで、図２を参照する。なお、図２は、吸気弁のリフト量及び閉じタイミングの制御例を示す運転状態図である。ここでいう運転状態図とは、等燃費図と等出力図とを重ね合わせて作成されたエンジン１の特性図において、エンジン１の出力である負荷に応じて吸気弁ＩＶ１の閉じタイミングとリフト量との制御経路（図２中に点線で示す）を描いたものである。なお、ここでは、吸気弁ＩＶ１の開きタイミングについては固定としている。
【００３６】
具体的には、出力を最大出力から最小出力にまで小さくする場合には、ＥＣＵ１９は次のようにアクチュエータ９を操作する。
すなわち、最大出力時における吸気弁ＩＶ１のリフト量をほぼ維持させたまま、吸気弁ＩＶ１の閉じタイミングだけを徐々に遅角させる（点Ｐ１から点Ｐ２）。さらに出力を小さくする場合には、最大出力時における吸気弁ＩＶ１の閉じタイミングにほぼ一致するまで、吸気弁ＩＶ１の閉じタイミングを徐々に進角させるとともにリフト量を徐々に小さくさせる（点Ｐ２から点Ｐ３）。さらに出力を小さくする場合には、吸気弁ＩＶ１の閉じタイミングを徐々に進角させるとともに、吸気弁ＩＶ１のリフト量を最小出力時のリフト量にまで徐々に小さくさせる（点Ｐ３から点Ｐ４）。さらに、出力を最小にする過程における低負荷では、吸気弁ＩＶ１のリフト量をほぼ最小出力時のリフト量に維持させたまま、吸気弁ＩＶ１の閉じタイミングだけを徐々に進角させる（点Ｐ４から点Ｐ５）。
【００３７】
また、出力を最小出力から最大出力にまで大きくする場合には、次のように、上述した操作とは逆方向の制御をＥＣＵ１９が行う。
すなわち、出力を最小から大きくする過程における低負荷では、吸気弁ＩＶ１のリフト量をほぼ最小出力時のリフト量に維持させたまま、吸気弁ＩＶ１の閉じタイミングだけを徐々に遅角させる（点Ｐ５から点Ｐ４）。さらに、出力を大きくする場合には、最大出力時における吸気弁ＩＶ１の閉じタイミングにほぼ一致するまで閉じタイミングを徐々に遅角させるとともに、吸気弁ＩＶ１のリフト量を徐々に大きくさせる（点Ｐ４から点Ｐ３）。さらに出力を大きくする場合には、吸気弁ＩＶ１のリフト量を最大出力時のリフト量にまで徐々に大きくさせるとともに、吸気弁ＩＶ１の閉じタイミングを徐々に遅角させる（点Ｐ３から点Ｐ２）。また、出力を最大にまで大きくする場合には、吸気弁ＩＶ１のリフト量をほぼ最大出力時のリフト量に維持させたまま、吸気弁ＩＶ１の閉じタイミングだけを徐々に進角させる（点Ｐ２から点Ｐ１）。
【００３８】
上述した制御マップＣＭは、例えば、図３に示すように、吸気弁ＩＶ１について、エンジン回転数とアクセル開度に応じて上述したようにリフト量を規定したリフトマップと、エンジン回転数とアクセル開度に応じて上述したように規定した閉じタイミングを規定した閉じタイミングマップと、エンジン回転数とアクセル開度に応じて吸気弁ＩＶ１の開きタイミングを規定した開きタイミングマップとを有する。
【００３９】
なお、図３中には、具体的な数値が記載されていないが、例えば、リフト量が１〜１０［ｍｍ］と規定されている場合が開閉動作を表すようにリフト量マップが規定されている。この制御マップＣＭは、エンジン回転数及びアクセル開度に基づいて、上述したように最小出力と最大出力にわたる運転状態において種々の試験を行った結果に基づいて、上述した制御経路を満たすように決定される。なお、吸気弁が複数個（例えば、２個）ある場合に、いずれかの吸気弁のリフト量が０［ｍｍ］と規定されている場合は休止を表す。このように複数個の吸気弁がある場合には、運転状態に応じて休止動作を行わせるようにしてもよい。これによりシリンダ２内に渦を発生させて燃焼効率を向上させることができる。また、排気弁が複数個ある場合にも休止を含む動作を行わせるようにしてもよい。
【００４０】
上述した制御経路でＥＣＵ１９がアクチュエータ９を操作することで次のような作用効果を奏する。
すなわち、最大出力から出力を小さくする際に、点Ｐ１から点Ｐ２のように制御すると、吸気弁ＩＶ１を長い期間にわたって開き、一旦吸い込んだ空気をシリンダ２から吐き出させ、差し引きの吸気量を少なくすることになる。したがって、燃費をあまり低下させずに出力を小さくすることができる。そして、さらに出力を小さくする場合に点Ｐ２から点Ｐ３のように制御すると、最大出力時の閉じタイミングにほぼ一致するまで閉じタイミングを徐々に進角させるとともにリフト量を徐々に小さくさせることで、シリンダ２内への吸気量を少なくして出力を小さくすることができる。さらに出力を小さくする場合には、点Ｐ３から点Ｐ４のように制御すると、閉じタイミングを徐々に進角させるとともにリフト量を最小出力時のリフト量にまで徐々に小さくさせることにより、シリンダ２への吸気量を少なくして出力を小さくすることができる。さらに、出力を最小にする過程における低負荷では、点Ｐ４から点Ｐ５のように制御すると、リフト量をほぼ最小出力時のリフト量に維持させたまま閉じタイミングだけを徐々に進角させることができる。したがって、吸気弁ＩＶ１の閉じタイミングを遅らせることで、長い期間にわたり吸気を行わせつつも一旦吸い込んだ空気をシリンダ２から排出させ、差し引きの吸気量を少なくすることができる。したがって、リフト量を維持させたままでであっても出力を小さくすることができ、しかも低負荷領域での燃費改善を図ることができる。
【００４１】
また、出力を大きくする場合には、上記と逆の制御経路を辿る制御を行う。したがって、等燃費図の燃費の良い領域を通って出力を変えることができるので、出力と燃費を両立させることができる。
【００４２】
なお、上述した制御例において、図２中における制御経路のうち、点Ｐ１から点Ｐ４までだけを制御経路として採用し、点Ｐ４と点Ｐ５との間の制御経路については採用せず、この間だけを従来例のように操作するようにしてもよい。このようにしても、従来例に比較して出力と燃費の両立を図ることができる。
【００４３】
＜その他の制御例＞
上述した制御経路に代えて、図４のような制御経路で制御するようにしてもよい。なお、図４は、吸気弁のリフト量及び閉じタイミングの他の制御例を示す運転状態図である。
【００４４】
出力を最大出力から最小出力まで小さくする場合には、ＥＣＵ１９は次にようにアクチュエータ９を操作する。
すなわち、最大出力時における吸気弁ＩＶ１の閉じタイミングをほぼ維持させたまま、吸気弁ＩＶ１のリフト量だけを徐々に最小出力時のリフト量となるように小さくさせる（点Ｐ１１から点Ｐ１２）。さらに出力を最小出力にする過程における低負荷では、最小出力時における吸気弁ＩＶ１のリフト量をほぼ維持させたまま、吸気弁ＩＶ１の閉じタイミングだけを徐々に進角させる（点Ｐ１２から点Ｐ１３）。
【００４５】
また、出力を最小出力から最大出力にまで大きくする場合には、次のように、上述した操作とは逆方向の制御をＥＣＵ１９が行う。
すなわち、出力を最小出力から大きくする過程における低負荷では、最小出力時における吸気弁ＩＶ１のリフト量をほぼ維持させたまま、吸気弁ＩＶ１の閉じタイミングだけを徐々に遅角させる（点Ｐ１３から点Ｐ１２）。さらに出力を最大出力まで大きくする場合には、最大出力時における吸気弁ＩＶ１の閉じタイミングをほぼ維持させたまま、吸気弁ＩＶ１のリフト量だけを徐々に最大出力時のリフト量となるように大きくさせる（点Ｐ１２から点Ｐ１１）。
【００４６】
上述した制御経路でＥＣＵ１９がアクチュエータ９を操作することで次のような作用効果を奏する。
すなわち、最大出力から出力を小さくする際に、点Ｐ１１から点Ｐ１２のように制御すると、吸気弁ＩＶ１からのシリンダ２内への吸気量を少なくして出力を小さくすることができる。さらに、出力を小さくする場合に、点Ｐ１２から点Ｐ１３のように制御すると、吸気弁ＩＶ１の閉じタイミングを早めてシリンダ２内へ空気を多く吸い込み過ぎないうちに吸気弁ＩＶ１を閉じることになる。したがって、吸気弁ＩＶ１のリフト量を維持させたままであっても出力を小さくすることができ、低負荷領域での燃費改善を図ることができる。
【００４７】
また、出力を大きくする場合には、上記と逆の操作を行う。したがって、従来に比較して等燃費図の燃費の良い領域を通って出力を変えることができるので、制御を簡略化しつつも出力と燃費を両立させることができる。
【００４８】
なお、上述した制御例において、図４中における制御経路のうち、点Ｐ１１から点Ｐ１２までだけを制御経路として採用し、点Ｐ１２と点Ｐ１３にわたる制御経路については採用せず、この間だけを従来例のように操作するようにしてもよい。このようにしても、従来例に比較して出力と燃費の両立を図ることができる。
【００４９】
また、上述した各制御例において、出力を小さくする際に、吸気弁ＩＶ１の「開き」タイミングを徐々に遅角させるようにしてもよい。これにより、吸気弁ＩＶ１の閉じタイミングが進角されることと相まって、より吸気量を少なくしてゆくことができるので、リフト量を維持させたままであっても出力を小さくでき、特に低負荷領域での燃費向上が期待できる。
【００５０】
＜エンジン装置＞
図５を参照して、上述した動弁制御装置を備えたエンジン装置の例について説明する。なお、図５は、実施例に係るエンジン装置の概略構成を示す図である。
【００５１】
このエンジン装置のエンジン１は、シリンダ２を構成するシリンダボディ３１と、シリンダヘッド３３と、クランクシャフト３５と、ピストン３７と、燃焼室４と、吸気管３９と、吸気弁ＩＶ１と、排気管４１と、排気弁ＥＶ１と、点火プラグ１１とを備えている。
【００５２】
燃焼室４内に配置されているピストン３７は、コンロッド４３によってクランクシャフト３５に連動連結されている。燃焼室４の一方側には、吸気弁ＩＶ１を介して吸気管３９が連通接続されている。吸気管３９の対向位置にあたる燃焼室４の他方側には、排気弁ＥＶ１を介して排気管４１が連通接続されている。吸気管３９には、燃料噴射装置(Fuel Injector)４５が取り付けられている。図示しないグリップ等には、アクセル操作量に応じて信号を出力するアクセルセンサ１７が配設されており、このアクセルセンサ１７からの信号がＥＣＵ１９に取り込まれ、その信号に応じてＥＣＵ１９によって燃料噴射装置４５が操作される。
【００５３】
また、シリンダボディ３１には、クランクシャフト３５の回転角度を検出するロータリエンコーダ１５が取り付けられている。さらに、シリンダボディ３１には、エンジン冷却水の温度を検出するための水温センサ４９が取り付けられている。ロータリエンコーダ１５の出力信号により、クランクシャフト３５の回転角度（クランクアングル）が検出され、水温センサ４９の出力信号により、エンジン１の温度が検出され、これらによりＥＣＵ１９はエンジン１の運転条件（運転状態）を判断することができる。また、図示省略しているが、エンジン１の運転条件を判断するために、吸気管３９内の吸気流量を検出するための吸気流量センサまたはエアフローセンサや、排気管４１内を流通するガスの空燃比を検出する排気空燃比センサなどを設けておき、これらからの出力信号を併せてＥＣＵ１９が運転条件を判断するようにしてもよい。
【００５４】
ＥＣＵ１９は、ロータリエンコーダ１５やアクセルセンサ１７などの出力信号に基づいてエンジン１の運転状態を判断するとともに、記憶部２１の制御情報ＣＭを参照し、上述したように各アクチュエータ９を操作して、吸気弁ＩＶ１や排気弁ＥＶ１の開閉動作を制御する。
【００５５】
上述した構成のエンジン装置では、最大出力から出力を小さくする際に、燃費をあまり低下させずに出力を小さくすることができる。そして、さらに出力を小さくする場合に、吸気量を少なくして出力を小さくすることができる。さらに出力を小さくする場合には、吸気量を少なくして出力を小さくすることができる。さらに、出力を最小にする過程における低負荷では、吸気弁の閉じタイミングを遅らせることで、長い期間にわたり吸気を行わせつつも一旦吸い込んだ混合気を排出させ、差し引きの吸気量を少なくすることができる。したがって、リフト量を維持させたままであっても出力を小さくすることができ、しかも低負荷領域での燃費改善を図ることができる。
【００５６】
また、出力を大きくする場合には、上記と逆の操作を行う。したがって、等燃費図の燃費の良い領域を通って出力を変えることができるので、出力と燃費を両立させるエンジン装置を実現することができる。
【００５７】
このエンジン装置においても、上述した動弁制御装置のように、低負荷領域だけを従来と同様の操作を行うようにしてもよい。このようにしても、従来例に比較して出力と燃費の両立を図ることができる。
【００５８】
＜輸送機器＞
図６を参照して、上述した動弁制御装置及びエンジン装置を備えた輸送機器として、自動二輪車を例に採って以下に説明する。なお、図６は、実施例に係る自動二輪車の概略構成を示す図である。
【００５９】
メインフレーム１０１の前端部には、ヘッドパイプ１０３が設けられている。ヘッドパイプ１０３には、左右方向に揺動可能にフロントフォーク１０５が取り付けられている。フロントフォーク１０５の下端部には、前輪１０７が回転可能に取り付けられている。ヘッドパイプ１０３の上端部には、ステアリングハンドル１０９が取り付けられている。
【００６０】
ステアリングハンドル１０９の後方にあたるメインフレーム１０１には、燃料タンク１１０が取り付けられている。燃料タンク１１０のさらに後方には、シート１１１が取り付けられている。メインフレーム１０１のシート１１１下方には、メインフレーム１０１に対して揺動可能にスイングアーム１１３が取り付けられている。このスイングアーム１１３の後端部には、後輪１１５がドリブンスプロケット１１７とともに回転可能に取り付けられている。スイングアーム１１３の支点付近には、メインフレーム１０１とスイングアーム１１３とに挟持されるようにリアサスペンション１１９が配設されている。
【００６１】
なお、後輪１１５が本発明における「駆動輪」に相当する。
【００６２】
メインフレーム１０１を挟んだ燃料タンク１１０の反対側には、エンジン１及び変速機１２１が配設されている。エンジン１の前部には、ラジエータ１２３が取り付けられている。エンジン１から後方に延出された排気管４１の後端部には、排気音量を抑制するマフラー１２５が取り付けられている。
【００６３】
変速機１２１のドライブ軸１２７には、ドライブスプロケット１２９が取り付けられている。ドライブスプロケット１２９とドリブンスプロケット１１７との間には、チェーン１３１が懸架されている。また、変速機１２１付近には、変速機１２１を操作するためのシフトペダル１３３が取り付けられている。燃料タンク１１０の下部には、ＥＣＵ１９と、バッテリ１３５とが取り付けられている。
【００６４】
なお、上述した変速機１２１と、ドライブ軸１２７と、ドライブスプロケット１２９と、チェーン１３１とが本発明における「伝達機構」に相当する。
【００６５】
上述した構成では、エンジン装置により発生された動力をドライブ軸１２７等により後輪１１５に対して伝達することにより、出力と燃費を両立させることができるエンジン装置を備えた自動二輪車を実現することができる。
【００６６】
なお、本発明における輸送機器の例として自動二輪車を示したが、自動車、水上バイク、スノーモービル、ボートなど、エンジン装置を搭載して人や荷物などを運搬可能なものであれば適用可能である。
【００６７】
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上のように、本発明は、エンジンに備えられた吸気弁の開閉動作を行う動弁制御装置及びエンジン装置並びに自動二輪車などの輸送機器に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】実施例に係る動弁制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】吸気弁のリフト量及び閉じタイミングの制御例を示す運転状態図である。
【図３】制御マップの例を示す模式図である。
【図４】吸気弁のリフト量及び閉じタイミングの他の制御例を示す運転状態図である。
【図５】実施例に係るエンジン装置の概略構成を示す図である。
【図６】実施例に係る自動二輪車の概略構成を示す図である。
【図７】吸気弁のリフト量及び閉じタイミングの従来例を示す運転状態図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  …  エンジン
２  …  シリンダ
ＩＶ１  …  吸気弁
ＥＶ１  …  排気弁
３  …  バルブ傘部
４  …  燃焼室
７  …  バルブステム
９  …  アクチュエータ
１１  …  点火プラグ
１５  …  ロータリエンコーダ
１７  …  アクセルセンサ
１９  …  ＥＣＵ
ＣＭ  …  制御マップ
２１  …  記憶部
Ｐ１〜Ｐ５  …  制御経路における点
Ｐ１１〜Ｐ１３  …  制御経路における点
【図１】
2010014059.tif 000003
【図２】
2010014059.tif 000004
【図３】
2010014059.tif 000005
【図４】
2010014059.tif 000006
【図５】
2010014059.tif 000007
【図６】
2010014059.tif 000008
【図７】
2010014059.tif 000009