(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の気筒に組み合わされる吸気弁と排気弁を含めた弁機構と、
前記弁機構を制御する弁機構制御手段と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段を備え、
ブレーキの踏力を検出するブレーキ踏力検出手段と、
急ブレーキ時に車両の横滑りを防止するアンチロックブレーキシステムを備えた車両に搭載される内燃機関の制御方法において、
前記ブレーキ踏力検出手段がブレーキ踏力を検出し、前記アンチロックブレーキシステムの作動を検出した時に、前記吸気弁または排気弁の少なくともどちらか一方を閉弁し、前記吸気弁または排気弁の閉弁しない方の弁をピストンが上死点から下死点に移動する間、すなわち１回転に１回開弁し、そのリフト量をある所定値に制御すること、
を特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項２】
内燃機関の気筒に組み合わされる吸気弁と排気弁を含めた弁機構と、
前記弁機構を制御する弁機構制御手段と、
を備えた車両に搭載される内燃機関の制御方法において、
ブレーキの作動量を検出するブレーキ状態検出手段を設け、
前記ブレーキ状態検出手段が検出したブレーキ作動量に応じて前記吸気弁のリフト量を変化させ、吸入空気量を制御するものであって、前記ブレーキ状態検出手段がブレーキの作動を検出した時に前記吸気弁または排気弁の少なくともどちらか一方を閉弁し、前記吸気弁または排気弁の閉弁しない方の弁をピストンが上死点から下死点に移動する間、すなわち１回転に１回開弁し、そのリフト量を前記ブレーキ状態検出手段が検出したブレーキ作動量に応じてある所定値に制御すること、
を特徴とする内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの吸排気バルブの開閉タイミングおよびリフト量がエンジン運転状態によって制御されるようになっている内燃機関の制御方法に関するもので、特にエンジンブレーキを用いて制動力補助を行う制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より車両の減速時には、ブレーキ装置による制動力とエンジンブレーキによる制動補助力が用いられてきた。エンジンブレーキは、ブレーキペダルが操作されたときはアクセルペダルから足が離されるために、エンジンに吸入される空気量を制御するスロットル弁が閉じて、燃焼室内が負圧となりポンプ損失が発生することに起因している。しかし、近年燃費向上のためエンジンの損失を低減するためのシステムとしてスロットル弁を持たないノンスロットルエンジンが考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ノンスロットルエンジンでは、燃焼室内が負圧とならずポンプ損失がほとんど発生しないため、エンジンブレーキが弱くなるという問題が発生する。
【０００４】
上記の事情から、本発明は吸気バルブおよび排気バルブの開閉タイミングおよびそのリフト量を任意に制御できる可変バルブ機構を用いて効果的にポンプ損失を発生させ、車両減速時の制動力を補助することができる内燃機関の制御方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、内燃機関の気筒に組み合わされる吸気弁と排気弁を含めた弁機構と、弁機構を制御する弁機構制御手段と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、ブレーキの踏力を検出するブレーキ踏力検出手段と、急ブレーキ時に車両の横滑りを防止するアンチロックブレーキシステムを備えた車両に搭載される内燃機関の制御方法において、ブレーキ踏力検出手段がブレーキ踏力を検出し、アンチロックブレーキシステムの作動を検出した時に、吸気弁または排気弁のどちらか一方を閉弁し、前記吸気弁または排気弁の閉弁しない方の弁をピストンが上死点から下死点に移動する間、すなわち１回転に１回開弁し、そのリフト量をある所定値に制御することを特徴とする内燃機関の制御方法を提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【０００７】
図１に示す内燃機関（以下、エンジンと呼ぶ）１はコンロッド４およびクランクシャフト５からクランク機構を備え、そのクランク機構に連結されたピストン２とエンジン１のエンジンヘッド８によって燃焼室３が形成されている。その燃焼室３はエンジンヘッド８に装着されている吸気バルブ１０，排気バルブ１１，点火プラグ１２および燃料噴射弁１３によって密閉される。吸気バルブ１０，排気バルブ１１は可変バルブ機構３０，４０で動作される。可変バルブ機構３０，４０は、例えばコイルに電流を流した時に発生する電磁力でバルブに固定された可動子を吸引し、可動子上下のコイルとスプリングを作用させて、その動作の繰り返しでバルブの開閉動作を行う構成のバルブ機構が望ましい。エンジン１はピストン２の往復動作によって、燃焼に必要な空気を燃焼室３に吸入する。エンジン１に吸入される空気はエアクリーナ１４で空気中に含まれる塵埃が除去され、空気量センサ１５で燃料噴射量の演算の基となる吸入空気量が計測される。エンジン１を制御するコントロールユニット５０は、各種センサからの信号を基にエンジン１の運転状態を検出する運転状態検出手段５１と、エンジン１に装着されている可変バルブ機構３０，４０の動作を制御する可変バルブ制御手段５４と、燃料噴射弁１３から噴射される燃料量と噴射時期を制御する燃料噴射制御手段５３と、点火プラグ１２での点火時期を制御する点火制御手段５２を備えている。さらに可変バルブ制御手段５４からの制御信号は可変バルブ駆動回路５７に送られ、可変バルブ機構３０，４０を操作して吸排気バルブ１０，１１の動作を制御する。吸排気バルブ１０，１１を閉弁させるときはそれぞれコイル３０ａ，４０ａに電流を流し、可動子を吸引する。吸排気バルブ１０，１１を開弁させるときはそれぞれコイル３０ｂ，４０ｂに電流を流し、可動子を吸引する。燃料噴射制御手段５３からの制御信号は燃料噴射弁駆動回路５６に送られ、燃料噴射弁１３を制御する。点火制御手段５２からの制御信号は点火コイル５５に送られ、点火プラグ１２で点火動作が行われる。
【０００８】
エンジン１を搭載した車両の運転者６０によって操作されたブレーキペダル６１の操作量はブレーキ踏力検出手段６２によって電気信号に変換され、コントロールユニット５０内の運転状態検出手段５１に入力される。運転状態検出手段５１に入力される信号として、その他には例えばクランクシャフト５に装着されたクランク角度センサ６，７からの回転信号，前述した空気量センサ１５からの吸入空気量，排気管内に取り付けられた空燃比センサ２１からの空燃比，排気触媒２２の温度を検出する温度センサ２３から触媒温度，燃焼室３に取り付けられた圧力センサ１８からの燃焼室３内の圧力，ノックセンサ２２からのノッキング信号などがある。可変バルブ制御手段５４は運転状態検出手段５１からの信号を基に吸気バルブ１０を動作させる可変バルブ機構３０ａ，３０ｂに制御信号を出力し、エンジン１に吸入される空気量を調整する。燃料噴射制御手段５３は運転状態検出手段５１からの信号を基に燃料噴射弁１３に制御信号を出力し、燃料噴射量と噴射時期を調整する。点火制御手段５２は運転状態検出手段５１からの信号を基に点火コイル５５に制御信号を出力し、点火時期を調整する。エンジン１は吸気ポート１６内に吸入空気量を調整するスルットル弁を備えていないため、吸入空気の密度は絞られずに燃焼室３に吸入される。そのためエンジン１は空燃比が４０以上の超リーンバーン運転ができる筒内噴射エンジンが望ましい。
【０００９】
図２に吸排気バルブ１０，１１の開閉挙動と筒内圧力波形の関係を示す。吸排気バルブ１０，１１の開閉弁タイミングは通常の運転状態の場合を示した。圧力線図７０Ｐは、吸気バルブ１０がリフト７０ＩＮで、排気バルブ１１がリフト７０ＥＸで作動した時の燃焼サイクルのものを表わしている。吸気バルブ１０は最大リフト付近まで開弁しているので、吸入空気は絞られずに燃焼室３内に入るため、吸気行程中の筒内圧力は大気圧力７５に近い値となり、ポンプ損失がほぼ無い状態となっている。この状態から燃料供給を止め、燃焼を止めるとエンジン１は惰性で回転し、しばらくするとピストン２とシリンダ間の摩擦や軸受の摩擦損失で回転数が低下し、最後にはエンジン１は停止する。この現象は一般にエンジンブレーキとして利用されているが、吸気バルブ１０が最大リフト付近の場合は、吸気行程時のポンプ損失が発生しないためエンジンブレーキは弱く、エンジン停止までには長い時間がかかる。そこで、吸気バルブ１０のリフト量を71ＩＮ，７２ＩＮ，７３ＩＮと小さくすると吸気行程中に吸気バルブ１０の開口面積が狭くなり、吸入空気が絞られることになるため、筒内圧力はそれぞれ７１Ｐ，７２Ｐ，７３Ｐのようになる。すなわち、吸気行程中に燃焼室３内が負圧となり、ポンプ損失が発生している。このように吸気バルブ１０のリフト量を変化させることでポンプ損失、すなわちエンジンブレーキの強さを制御する。
【００１０】
図３に吸気バルブリフト量とエンジンブレーキの強さの関係を示す。最大リフト量を８mmとした場合について示した。吸気バルブリフト量が最大の８mmの時においてもエンジンの摩擦損失のためわずかなエンジンブレーキはかかっている。リフト量を小さくしていくとエンジンブレーキは実線７５のように強くなっていく。
【００１１】
本発明の別の実施例を図４に示す。吸排気バルブ１０，１１をそれぞれ76ＩＮ，７７ＥＸのように常時閉弁した場合、燃焼室３内の空気は上死点(図中ＴＤＣ)付近では圧縮され、下死点（図中ＢＤＣ）付近では膨張して、圧力線図７６Ｐのようになる。この状態では圧縮分の仕事と膨張分の仕事が相殺されエンジンブレーキ効果としては小さい。吸気バルブを７７ＩＮのように、すなわち上死点直後に開弁し、下死点で閉弁した時の圧力線図は７７Ｐのようになり、上死点付近で高い圧縮圧力が得られている。その直後に吸気バルブ１０を開弁するので、燃焼室３内の圧縮された空気は吸気ポート１６側に排出され筒内圧力は直ちに低下する。吸気ポート１６側に排出された空気は、ピストン２の下降運動によって再び燃焼室３内に吸入されるが、吸気バルブ１０のリフト量が最大付近の時はポンプ損失はほとんど発生しない。下死点付近で吸気バルブ１０を閉弁すると燃焼室３内の空気は再び圧縮される。この時、エンジン１には空気を圧縮するための仕事損失が発生するため、エンジンブレーキの作用が働く。さらに、本実施例ではエンジンが１回転する間に１回圧縮作用が働くため、強力なエンジンブレーキが期待できる。また、図４では吸気バルブ１０が開弁し、排気バルブ１１が常時閉弁する例を示したが、排気バルブ１１が開弁し、吸気バルブ１０が常時閉弁するようにしても同様の効果が期待できる。図５に本実施例のエンジンブレーキの強さを点７８で示す。実線７５は吸気行程中にポンピング損失を発生させた場合のエンジンブレーキの強さを表わしていて、圧縮作用を利用した場合は約２倍の強さのエンジンブレーキとなる。
【００１２】
図６にアクセルペダル,ブレーキペダルの操作量とエンジン出力およびエンジンブレーキトルクの関係を示す。発進，加速等の車両を動かすという運転者６０の意思はアクセルペダルの操作（踏み込み）量に現われる。アクセルペダルの踏み込み量が大きいときは停止している車両を発進させる時や加速時などの大きいエンジントルクを要求している時であり、踏み込み量が小さい時は定常走行時の負荷が小さく、エンジントルクをあまり必要としない領域である。したがって、アクセル開度（踏み込み量）と要求エンジントルクの関係は実線８０のような傾向にある。この直線の傾きはエンジン回転数によって変化するので、運転状態検出手段５１はエンジン回転数を検出して補正する。減速時にはアクセルペダルの踏み込み量は０となり、ブレーキペダルを踏み込むことになる。ブレーキペダルの操作量はペダルの踏力を検出するブレーキ踏力検出手段６２によって検出される。ブレーキの踏力は運転者の減速の意思を表わしていて、踏力に応じたブレーキ力がブレーキ装置に伝達される。本発明によると、エンジンはブレーキ踏力に応じてエンジンブレーキトルクを発生させて制動力の補助を行う。実線８４はブレーキ踏力とエンジンブレーキトルクの関係を示したもので、吸気バルブのリフト量を減少させてエンジンブレーキを発生させている。急ブレーキ時などの運転者の減速の意思が強い時はブレーキ踏力が大きくなり、車両に装備されたアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）が作動する領域８５に入る。このときにエンジンは制動力補助のために実線８６のような強力なエンジンブレーキを作用させる。この時は圧縮作用を利用しエンジンブレーキトルクを発生させる。また、アクセルペダルもブレーキペダルも踏み込まれていない状態としてはエンジンが停止している状態８２と、車両は停止しているがエンジンが回転している状態（すなわち、アイドリング状態）８１と、走行中の車両が惰性で減速している状態８３がある。状態８１ではエンジンは摩擦損失などに抵抗して回転するためのわずかなエンジントルクを発生している。状態８３では燃料供給は停止して、燃焼爆発によるエンジントルクは発生していない。そのためエンジンの摩擦抵抗分のわずかなエンジンブレーキが発生している。
【００１３】
図７に本実施例のフローチャートを示す。運転状態検出手段５１はブロック９１でアクセルペダルの踏み込みを検出し、アクセルペダルが踏み込まれている場合は、エンジンブレーキは不要と判定して処理を終了する。アクセルペダルが踏まれていない場合はブロック９２でブレーキペダル６１が踏み込まれているかどうかを判定する。ここで、ブレーキペダル６１が踏み込まれていない場合は、ブロック９３で車両速度を検出し、車両が走行しているかどうかを判定する。車両速度が０の場合は車両が停止していると判断し、処理を終了する。ブロック９３で車両速度が０でない場合は車両が惰性走行している状態である。この時はブロック９４で減速時モードとして、吸気バルブのリフト量を最大リフト量のある所定値（たとえば０.７ 倍）に設定し、燃焼室３内に負圧を発生させポンプ損失によるエンジンブレーキを作用させる。これにより車両速度は徐々に低下していく。ブロック９５で再びブレーキペダル６１の踏み込みを検出し、ブレーキペダル６１が踏み込まれていない場合は処理を最初のブロック９１に戻す。ブロック９５または９２でブレーキペダル６１が踏み込まれていると判定した場合は、図８に示したように、ブレーキ踏力検出手段６２がブレーキペダルの踏力を判定し、まず車両に装備されたアンチロックブレーキシステムが作動する領域かどうかを判断する。ＡＢＳ非作動領域と判定した場合はブロック９６のエンジンブレーキ強度決定手段でブレーキ踏力に応じたエンジンブレーキが作用するように吸気バルブ１０のリフト量を決定し、制御信号を出力する。ＡＢＳ作動領域と判定した場合はブロック９８でＡＢＳ作動モードとして、圧縮作用による強力なエンジンブレーキを作用させるように吸気バルブ１または排気バルブ１１のリフト量および開閉弁タイミングを決定し、制御信号を出力する。ブロック９６または９８からの制御信号は可変バルブ制御手段５４に送られ、可変バルブ駆動回路５７によって吸排気バルブ１０，１１が動作する。
【００１４】
本発明の別の実施例について説明する。図１に記載した可変バルブ機構３０，４０を備えたエンジン１を搭載した車両がステアリング６５に装備されたエアバッグ６７が作動するような衝突をした場合、燃焼室３内に噴射された燃料１７は未燃焼のまま燃焼室３に残留してしまう。また、エンジン１が停止してしまい、排気バルブ１１が開いたままになった場合は燃焼室３内に残った燃料１７が排気管２４に流出する可能性がある。排気管２４は常時高温の排気ガスにさらされていて３００℃位の高温になってるので、この排気管２４に燃焼室３から燃料１７が漏れ出して来た場合、火災が発生する可能性がある。図９に本実施例のフローチャートを示す。車両衝突時に運転状態検出手段５１はブロック１０６で車両に装備されているエアバッグ６７が作動したかどうかをエアバッグ検出手段６６で検出し、エアバッグ６７の作動を検出した場合はブロック１０７でエアバッグ作動モードとして、吸排気バルブ１０，１１を閉弁するような制御信号を可変バルブ制御手段５４に出力する。可変バルブ制御手段５４は可変バルブ駆動回路５７に閉弁側のコイル３０ａ，４０ａに電流を流して吸排気バルブ１０，１１を閉弁して、燃焼室３を密閉する。この結果燃焼室３内に未燃焼のまま残った燃料１７が排気管２４に流出して火災になることを防止できる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の内燃機関の制御方法では、可変バルブ機構のエンジンブレーキ動作モードを車両に搭載されるブレーキシステムと関連付けて制御し、車両の制動力を補助することが出来るので、ブレーキシステムの小型化，簡略化できる優れた効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が採用されるシステム図。
【図２】吸排気バルブの開閉挙動と筒内圧力波形の関係を示す図。
【図３】吸気バルブリフト量とエンジンブレーキの強さの関係を示す図。
【図４】本発明の別の実施例で、ＡＢＳ作動モード時の吸排気バルブの開閉挙動と筒内圧力波形の関係を示す図。
【図５】ＡＢＳ作動モード時のエンジンブレーキの強さを示す図。
【図６】アクセルおよびブレーキペダルの操作量とエンジン出力およびエンジンブレーキトルクの関係を示す図。
【図７】エンジンブレーキによる制動力補助制御方法のフローチャート図。
【図８】ブレーキペダル踏力と吸気バルブリフト量の関係を示す図。
【図９】本発明の別の実施例のフローチャート図。
【符号の説明】
１…エンジン、２…ピストン、３…燃焼室、４…コンロッド、５…クランクシャフト、８…エンジンヘッド、１０…吸気バルブ、１１…排気バルブ、１２…点火プラグ、１３…燃料噴射弁、１６…吸気ポート、１７…燃料、１８…圧力センサ、１９…ノッキングセンサ、２１…空燃比センサ、３０，４０…可変バルブ機構、５０…コントロールユニット。
【図１】
0003702862.tif 000002
【図２】
0003702862.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003702862.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003702862.tif 000008
【図８】
0003702862.tif 000009
【図９】
0003702862.tif 000010