(57)【要約】【課題】低速カム運転時でのレギュラーガソリンの燃費を向上する内燃機関を提供することを目的とする。【解決手段】１つのカムプロフィールに応動する吸気弁２と、この吸気弁の作動角とリフト量を、内燃機関の負荷と回転速度に応じて可変とする可変動弁手段１、７０とを備えた内燃機関において、内燃機関に供給される燃料の性状を判定する手段５１と、判定された燃料の性状に応じて前記吸気弁の作動角とリフト量とを変化させる時期を設定する手段５０とを備える。【選択図】　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのカムプロフィールに応動する吸気弁と、
この吸気弁の作動角とリフト量を、内燃機関の負荷と回転速度に応じて可変とする可変動弁手段とを備えた内燃機関において、
内燃機関に供給される燃料の性状を判定する燃料性状判定手段と、
判定された燃料の性状に応じて前記吸気弁の作動角とリフト量とを変化させる時期を設定する切換時期設定手段とを備えたことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
複数のカムプロフィールに応動する吸気弁と、
この吸気弁のカムプロフィールに対応する作動角とリフト量を、内燃機関の負荷と回転速度に応じて切り換える可変動弁手段とを備えた内燃機関において、
内燃機関に供給される燃料の性状を判定する手段と、
判定された燃料の性状に応じて前記吸気弁の作動角とリフト量とを切り換える時期を設定する手段とを備えたことを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
前記吸気弁の作動角とリフト量とを変化させる時期は、燃料のオクタン価が高いほど高負荷側に設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記吸気弁の作動角は、オクタン価の高い燃料を使用する場合ほど、中負荷域の作動角をオクタン価の低い燃料を使用する場合に比して大きく設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の内燃機関。
【請求項５】
前記燃料の性状判定は、ノックセンサの出力に基づき判定することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンの低回転速度時の燃費の向上と高回転速度時の高出力との両立を可能とする手段としてそれぞれの要求性能を満たす低速カムと高速カムを設け、例えばエンジン要求負荷と回転速度に応じてカムを切り換え制御することが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術においては、燃料の性状によっては燃焼効率のよいＭＢＴ（最小点火進角値）での運転ができないという問題がある。
【０００４】
この問題は低速カムの場合に生じやすい。ハイオクガソリンの場合にはノッキング限界がＭＢＴより進角側にあり、ＭＢＴでの燃焼が可能であるが、レギュラーガソリンの場合には、ノッキング限界がＭＢＴより遅角側にあると、ＭＢＴでの燃焼がノッキングを発生するために不可能となり、ノッキング限界時での燃費が高速カムの燃費より悪化する可能性がある。
【０００５】
これは低速カム運転時は、カムのリフト量が小さい状態で運転されるために吸気時にシリンダ内で発生するタンブル流（縦渦）の生成が弱く、燃焼が遅くなり、ノック特性が悪化するためである。
【０００６】
本発明はこのような問題点を鑑みてなされたもので、低速カム運転時でのレギュラーガソリンの燃費を向上する内燃機関を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、１つのカムプロフィールに応動する吸気弁と、この吸気弁の作動角とリフト量を、内燃機関の負荷と回転速度に応じて可変とする可変動弁手段１、７０とを備えた内燃機関において、内燃機関に供給される燃料の性状を判定する燃料性状判定手段５０ｂと、判定された燃料の性状に応じて前記吸気弁の作動角とリフト量とを変化させる時期を設定する切換時期設定手段５０ａとを備える。
【０００８】
なお、上記符号は実施形態の符号に対応するものである。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料性状に応じて吸気弁の作動角とリフト量とを変化させる時期を設定するため、燃料性状にかかわらずノッキングが発生しにくくでき、これによりレギュラーガソリン使用時のハイオクガソリン使用時に対する燃費の悪化代を抑制する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
まず図１、２を参照して、バルブリフト調整機構１の一例について説明する。図１に示すように、各気筒には２本の吸気弁２に対応して単一のメインロッカアーム３が設けられる。メインロッカアーム３の基端は各気筒に共通なメインロッカシャフト４を介してシリンダヘッド５に揺動自在に支持され、メインロッカアーム３の先端には各吸気弁２のステム頂部を当接させるアジャストスクリュー６がナット７を介して締結される。
【００１２】
メインロッカアーム３にはシャフト８にニードルベアリングを介してローラ９が回転自在に連結され、このローラ９に小カム２９を転接させるようになっている。
【００１３】
メインロッカアーム３は平面図上ほぼ矩形に形成され、メインロッカアーム３にはローラ９と並んでサブロッカアーム１１が設けられる。このサブロッカアーム１１の基端はサブロッカシャフト１２を介してメインロッカアーム３に相対回転可能に連結される。サブロッカシャフト１２はサブロッカアーム１１に形成された穴１３に摺動可能に嵌合する一方、各メインロッカアーム３に形成された穴１４に圧入されている。
【００１４】
サブロッカアーム１１は吸気弁２に当接する部位を持たず、その先端には大カム２７に摺接するカムフォロア部１６が円弧状に突出して形成され、その下側にはこのカムフォロア部１６を大カム２７に押し付けるロストモーションスプリング１７が介装される。
【００１５】
メインロッカアーム３にはサブロッカアーム１１の直下に位置してロストモーションスプリング１７を介装する円柱状の凹部１８が一体形成される。コイル状のロストモーションスプリング１７の下端は凹部１８の底面１８ａに着座し、その上端は凹部１８に摺動自在に嵌合するリテーナ１９を介してサブロッカアーム１１に一体形成されたフォロア部２０に当接する。
【００１６】
小カム２９と大カム２７はそれぞれ共通のカムシャフト２１に一体形成され、エンジンの低回転時と高回転時において要求されるバルブリフト特性を満足するように異なる形状（大きさが異なる相似形も含む）に形成されている。この実施例では、図４に示すように、大カム２７は小カム２９と比べ、バルブリフト量と開弁期間（作動角）を共に大きくしたプロフィールを有している。
【００１７】
両ロッカアーム３、１１の相対回転を係止可能とする連結駆動手段として、メインロッカアーム３とサブロッカアーム１１に渡ってプランジャ２２、２３、２４が摺動自在に嵌合され、プランジャ２２の背後にオイル供給通路２６が接続される一方、プランジャ２４の背後にリターンスプリング２５が介装される。
【００１８】
オイル供給通路２６から導かれる作動油圧が低いと、リターンスプリング２５の付勢力によりプランジャ２２、２３がサブロッカアーム１１とメインロッカアーム３にそれぞれ収まって両者の揺動を拘束しない。一方、オイル供給通路２６から導かれる作動油圧が上昇すると、プランジャ２２、２３がリターンスプリング２５を圧縮しながら摺動して、メインロッカアーム３とサブロッカアーム１１に渡って嵌合することにより両者が一体となって揺動する。
【００１９】
オイル供給通路２６はメインロッカアーム３およびメインロッカシャフト４の内部を通して設けられる。オイル供給通路２６には、動弁切換制御弁を構成する第１ソレノイド弁２８を介してオイルポンプ３０の吐出油圧が所定の高回転時に導かれる。
【００２０】
次に、バルブタイミング調整機構７０の一例について説明する。バルブタイミング調整機構７０はカムシャフト７２とカムプーリ７１の間に設けられ、運転条件に応じて両者の位相角度を変えて吸気弁８９の開閉時期を変えるようになっている。
【００２１】
カムプーリ７１はタイミングベルト６６を介してクランクシャフト（図示せず）からの回転力が伝達される。
【００２２】
カムシャフト７２の端部は筒形のインナハウジング６５がボルト６４を介して締結される。インナハウジング６５の外周に回転可能に嵌合する筒形のアウタハウジング６３が設けられ、アウタハウジング６３にカムプーリ７１が一体形成される。
【００２３】
インナハウジング６５とアウタハウジング６３の間にはリング状のヘリカルギア７３が介装される。ヘリカルギア７３の内外周にヘリカルスプラインがそれぞれ形成され、各ヘリカルスプラインがインナハウジング６５の外周とアウタハウジング６３の内周と噛合い、ヘリカルギア７３がリターンスプリング７４に抗して軸方向に移動するのに伴いアウタハウジング６３に対してインナハウジング６５が相対回転し、カムプーリ７１に対するカムシャフト７２の回転方向の位相角が変化する。
【００２４】
インナハウジング６５とアウタハウジング６３とヘリカルギア７３の間には油圧室７５が画成される。油圧室７５に導かれる油圧力が所定値を越えて上昇すると、ヘリカルギア７３が所期位置からリターンスプリング７４に抗して図中右方向に移動することにより、カムシャフト７２は吸気弁２の開閉時期を進角させる方向に回転するようになっている。
【００２５】
これにより、ヘリカルギア７３が初期位置にあるときは、吸気弁２の開閉時期が遅れ、ヘリカルギア７３が最大に変位したときは、吸気弁２の開閉時期が進められる。
【００２６】
油圧室７５はカムシャフト７２の内部に形成された軸孔７８と、シンダヘッド５に形成されたオイルギャラリ５９と、オリフィス７７と、シリンダブロック６８に形成されてオイル供給通路２６を構成するメインギャラリ５８を介してオイルポンプ３０からの吐出油圧が導入される。
【００２７】
動弁切換制御弁として、カムシャフト７２の他端にはエンジン運転条件に応じて開閉制御される第２ソレノイド弁７９が設けられる。第２ソレノイド弁７９は非通電時に軸孔７８を開いて油圧室７５に導かれる油圧を低下させ、通電時に軸孔７８を閉塞して油圧室７５に導かれる油圧を高めるようになっている。
【００２８】
バルブリフト調整機構１とバルブタイミング調整機構７０の制御手段として、第１ソレノイド弁２８と第２ソレノイド弁７９から構成される油圧切換制御弁１５の通電を制御するコントロールユニット５０が設けられる。
【００２９】
コントロールユニット５０は、エンジン回転信号、エンジン負荷信号、冷却水温信号をはじめ、潤滑油の温度信号、過給機による吸気の過給圧力信号、さらに油圧センサ１６の検出信号等を入力して、これらの検出値に基づいてエンジントルクの急激な変動（トルク段差）を抑えつつ、バルブリフト特性の切換えを円滑に行うようになっている。
【００３０】
図３は、大カム２７と小カム２９の切換を制御するコントロールユニット（以下、ＥＣＵという。）５０の構成を説明するブロック図である。
【００３１】
ＥＣＵ５０は、目標バルブタイミング算出部（切換時期設定手段）５０ａと、燃料性状判定部（燃料性状判定手段）５０ｂと、作動角可変機構ソレノイド駆動部５０ｃと、連続位相可変ソレノイド駆動部５０ｄとからなる。目標バルブタイミング算出部５０ａにはエンジン回転速度検出手段からの回転速度信号と、エンジンの要求負荷検出手段としてのアクセルペダル開度検出手段からのアクセル開度ＡＰＯが入力される。さらにノック検出手段（例えば、ノックセンサ５１）の出力結果に基づきレギュラーガソリンかハイオクガソリンかの燃料性状を判定する燃料性状判定部５０ｂの出力が入力される。
【００３２】
目標バルブタイミング算出部５０ａは、エンジン回転速度とエンジン負荷とに応じて吸気弁の作動角及びリフト量と、その切換時期を設定し、この演算値に基づいて作動角可変機構ソレノイド駆動部４０ｃと連続位相可変ソレノイド駆動部５０ｄとに制御信号を出力し、これら駆動部が演算値となるように第１ソレノイド弁２８と第２ソレノイド弁７９を制御する。
【００３３】
次に本発明の特徴的なガソリンの性状に応じてカムのリフト量及び作動角を切り換える制御について図を用いて説明する。
【００３４】
図４は、本発明を適用する大小カム特性の一例を示すもので、レギュラーガソリン使用での小カム作動時にＭＢＴ運転が可能なように従来技術に対して遅角側に位相を変化させている。
【００３５】
図５は、ＥＣＵ５０が実施する大カムと小カムとの切り換え制御について説明するフローチャートである。本発明のカムの切り換えは、使用する燃料の性状に応じて切り換える。この燃料性状の判定制御は、エンジン始動時または燃料補給時燃料給油口が開いた後に実施される。
【００３６】
まずステップ１で、ノック検出手段５１からの出力信号の基づいて燃料性状を判定する。レギュラーガソリンの場合にはステップ２に、ハイオクガソリンの場合にはステップ３に進む。
【００３７】
ステップ２では、予め記憶したレギュラーガソリン用のマップ（例えば、図６に示す。）に基づいて、カムの切り換えを制御する。一方ステップ３では、同様に予め記憶したハイオクガソリン用のマップ（例えば、図６に示す。）に基づいて、カムの切り換えを制御する。
【００３８】
図６に示すように本発明では、レギュラーガソリン使用時とハイオクガソリン使用時とでは、カムの切り換え特性が異なるように設定される。具体的には、低回転ほどレギュラーガソリンとハイオクガソリンとの切り換え特性の差が大きく、またハイオクガソリンほど切り換えが高負荷側に設定される。これは高負荷ほどノッキングが発生しやすく、かつレギュラーガソリンほどノッキングが発生しやすいという特性を考慮して、燃料性状にかかわらずノッキングが発生しにくくなるように設定されるためである。このような制御によりレギュラーガソリン使用時のハイオクガソリン使用時に対する燃費の悪化代を抑制する。
【００３９】
また本実施形態においては、大小２種類のカムの切り換えを説明してきたが、これに限らず１つのカムの作動角とリフト量を連続的に変化させることができる構成に適用することも可能である。この場合の切り換え特性の一例を図７に示す。これは一定回転速度でのエンジン負荷と弁作動角の関係を示しており、オクタン価の低いレギュラーガソリンほどハイオクガソリンに比して、特に中負荷域においてノッキングを防止するために作動角が大きくなるように設定される。このような設定とすることで、ハイオクガソリン使用時の燃費に対してレギュラーガソリン使用時の燃費の悪化代を抑制することができる。
【００４０】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態のバルブリフト調整機構とバルブタイミング調整機構の構成を示す図である。
【図２】同じくバルブリフト調整機構とバルブタイミング調整機構の構成を示す詳細図である。
【図３】コントロールユニットの構成を示すブロック図である。
【図４】大小カム特性の一例を示す図である。
【図５】コントロールユニットが実施する制御内容を説明するフローチャートである。
【図６】レギュラーガソリン使用時とハイオクガソリン使用時とのカムの切り換え特性を示す図である。
【図７】１つのカムの作動角とリフト量を連続的に変化する構成のカム切り換え特性を示す一例である。
【符号の説明】
１　バルブリフト調整機構
２　吸気弁
２７　大カム
２９　小カム
５０　コントロールユニット
５１　ノックセンサ
７０　バルブタイミング調整機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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