(57)【要約】【課題】内燃機関に搭載された可変バルブタイミング制御機構における低速カムと高速カムとを切換える機関回転速度を適切に設定すること。【解決手段】車速ＳＰＤと機関回転速度ＮＥとに基づき可変バルブタイミング制御機構１０における低速カムと高速カムとを切換える機関回転速度αが、ギヤポジション信号を必要とすることなく適切に設定される（ステップＳ１０５）。この際、車速センサの異常時やクラッチＯＮでクラッチが切離状態であるときには、所定の機関回転速度βに設定されるため（ステップＳ１０６）、可変バルブタイミング制御機構１０における低速カムから高速カムへと早めに切換完了されることとなり、内燃機関１の損傷等の発生を未然に防止することができる。このため、ギヤポジションセンサを廃止した簡素化されたシステムを構築することができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の速度である車速を検出する車速センサと、
内燃機関の機関回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブのうち少なくとも一方を、機関回転速度の低速域または高速域に対応して開閉作動し、バルブ位相またはリフト量を変更するよう低速カムと高速カムとを切換自在な可変バルブタイミング制御機構と、
前記車速と前記機関回転速度とに基づき前記可変バルブタイミング制御機構における前記低速カムと前記高速カムとを切換える機関回転速度を設定する切換回転速度設定手段と
を具備することを特徴とする内燃機関用制御装置。
【請求項２】
前記切換回転速度設定手段は、前記車速センサの異常時には、前記可変バルブタイミング制御機構における前記低速カムと前記高速カムとを切換える機関回転速度を低く設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用制御装置。
【請求項３】
前記切換回転速度設定手段は、クラッチの切離時には、前記可変バルブタイミング制御機構における前記低速カムと前記高速カムとを切換える機関回転速度を低く設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用制御装置。
【請求項４】
前記切換回転速度設定手段は、前記車速センサの異常時または前記クラッチの切離時には、前記可変バルブタイミング制御機構における前記低速カムと前記高速カムとを切換える機関回転速度を通常時の最低機関回転速度に設定することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の内燃機関用制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関は、二輪車に搭載されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の機関回転速度の低速域に対応する低速カムと高速域に対応する高速カムとを切換自在な可変バルブタイミング制御機構におけるカムを機関回転速度に応じて切換える内燃機関用制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、機関回転速度の低速域に対応する低速カムと高速域に対応する高速カムとを切換自在な可変バルブタイミング制御機構を備えた内燃機関が知られており、これに関連する先行技術文献としては、特許第２８９７０８１号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、可変バルブタイミング制御機構における低速カムと高速カムとを機関回転速度に応じて切換える際、トランスミッションのニュートラル位置または１速位置の少なくとも一方のギヤポジションにおけるカム切換の機関回転速度を、他のポジションにおけるカム切換の機関回転速度よりも低く設定する技術が示されている。
【特許文献】特許第２８９７０８１号公報（第１頁〜第２頁）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のものでは、内燃機関（エンジン）に連結されたトランスミッションのギヤポジションを検出するギヤポジションセンサが必要となるため、構成が複雑かつコスト上昇が避けられないという不具合があった。
【０００４】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、内燃機関が機関回転速度の低速域に対応する低速カムと高速域に対応する高速カムとを切換自在な可変バルブタイミング制御機構を備えており、カム切換の機関回転速度をギヤポジションセンサからの信号によらず適切に設定可能な内燃機関用制御装置の提供を課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関用制御装置によれば、車速センサによる車速と回転速度検出手段による機関回転速度とに基づき内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブのうち少なくとも一方を、機関回転速度の低速域または高速域に対応して開閉作動させ、バルブ位相またはリフト量を変更させる可変バルブタイミング制御機構における低速カムと高速カムとを切換える機関回転速度が切換回転速度設定手段によって設定される。このため、可変バルブタイミング制御機構におけるカム切換のための機関回転速度が、車速及び機関回転速度以外の他の運転パラメータを必要とすることなく適切に設定されることとなり、簡素化されたシステムが構築される。
【０００６】
請求項２の内燃機関用制御装置では、車速センサの異常時には、切換回転速度設定手段にて可変バルブタイミング制御機構におけるカム切換のための機関回転速度が低く設定される。これにより、車速センサが異常となり車速が分からないときでも、カム切換のための機関回転速度が安全性を見込んで低めに設定されることとなり、喩え車速が急激に高くなっても、可変バルブタイミング制御機構における低速カムから高速カムへと早めに切換完了されることにより、内燃機関の損傷等の発生が未然に防止される。
【０００７】
請求項３の内燃機関用制御装置では、クラッチの切離時には、切換回転速度設定手段にて可変バルブタイミング制御機構におけるカム切換のための機関回転速度が低く設定される。これにより、クラッチが切離状態となり無負荷状態になり機関回転速度の変化が大きくなっても、カム切換のための機関回転速度が安全性を見込んで低めに設定されることとなり、喩え機関回転速度が急激に高くなっても、可変バルブタイミング制御機構における低速カムから高速カムへと早めに切換完了されることにより、内燃機関の損傷等の発生が未然に防止される。
【０００８】
請求項４の内燃機関用制御装置では、車速センサの異常時またはクラッチの切離時には、切換回転速度設定手段にて可変バルブタイミング制御機構におけるカム切換のための機関回転速度が通常時の最適機関回転速度に設定される。これにより、車速センサが異常となり車速が分からないとき、またはクラッチが切離状態となり無負荷状態になり機関回転速度の変化が大きくなっても、カム切換のための機関回転速度が安全性を見込んで通常時の最低機関回転速度に設定されることとなり、喩え車速が急激に高くなったり、クラッチが切離状態で機関回転速度が急激に高くなっても、可変バルブタイミング制御機構における低速カムから高速カムへと早めに切換完了されることにより、内燃機関の損傷等の発生が未然に防止される。
【０００９】
請求項５の内燃機関用制御装置では、内燃機関が二輪車に搭載されることで、二輪車における簡素化されたシステムの構築の要望に応えられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置が適用された二輪車における内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【００１２】
図１において、内燃機関１は４サイクル４気筒（＃１気筒〜＃４気筒）の火花点火式として構成され、その吸入空気は上流側からエアクリーナ２、吸気通路３、スロットルバルブ４を通過して吸気通路３内でインジェクタ（燃料噴射弁）５から噴射された燃料と混合され、所定空燃比の混合気として吸気バルブ６の開閉タイミングに応じてシリンダ内に供給される。また、内燃機関１のシリンダヘッドには点火プラグ７が配設され、点火タイミング毎に点火コイル／イグナイタ８から高電圧が点火プラグ７に印加され、シリンダ内の混合気に点火される。そして、内燃機関１のシリンダ内で燃焼された排気ガスは排気バルブ１１の開閉タイミングに応じて排気通路１２の下流側に配設された三元触媒１３を通過して大気中に排出される。
【００１３】
エアクリーナ２内には吸気温センサ２１が配設され、吸気温センサ２１によってエアクリーナ２内に流入される吸気温ＴＨＡ〔℃〕が検出される。また、吸気通路３には吸気圧センサ２２が配設され、吸気圧センサ２２によってスロットルバルブ４の下流側の吸気圧ＰＭ〔ｋＰａ：キロパスカル〕が検出される。そして、スロットルバルブ４にはスロットル開度センサ２３が配設され、スロットル開度センサ２３によってスロットルバルブ４のスロットル開度ＴＡ〔°〕が検出される。また、内燃機関１のシリンダブロックには水温センサ２４が配設され、水温センサ２４によって内燃機関１内の冷却水温ＴＨＷ〔℃〕が検出される。そして、内燃機関１のクランクシャフト（図示略）にはクランク角センサ２５が配設され、クランク角センサ２５からのクランク角信号によって内燃機関１の機関回転速度ＮＥ〔ｒｐｍ〕が検出される。
【００１４】
更に、吸気バルブ６には、内燃機関１のオイルパン内より圧送れさた作動油が油圧制御バルブ９によって調圧された油圧にて、カムシャフト（図示略）におけるバルブタイミング（相対回転角）をクランクシャフトと所定の位相差となるよう機関回転速度の低速域／高速域に対応した低速カム／高速カムを用いて制御する油圧式アクチュエータを用いた周知の可変バルブタイミング制御機構１０が設置されている。ここで、油圧制御バルブ９は、後述のＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１からの駆動信号ＳＶによって作動される。なお、この吸気バルブ６のカムシャフトにはカム角センサ２６が配設され、カム角センサ２６からのカム角信号によって内燃機関１のカムシャフト回転角θ２  〔°ＣＡ（Ｃｒａｎｋ  Ａｎｇｌｅ：クランク角）〕が検出される。
【００１５】
また、排気通路１２の下流側に配設された三元触媒１３の上流側には酸素（Ｏ２  ）センサ２７が配設され、酸素センサ２７によって排気通路１２の三元触媒１３の上流側の酸素濃度ＶＯＸ１が検出される。この他、大気圧センサ２８が配設され、大気圧センサ２８によって大気圧ＰＡ〔ｋＰａ〕が検出され、また、車載バッテリ（図示略）には電源電圧センサ２９が配設され、電源電圧センサ２９によって電源電圧ＶＢ  〔Ｖ：ボルト〕が検出される。
【００１６】
また、車両の車輪（図示略）またはトランスミッションの出力軸（図示略）には車速センサ５１が配設され、この車速センサ５１によって車輪または出力軸の回転に伴って単位時間当たりに発生されるパルス数からなる車速信号に基づく車速ＳＰＤ〔ｋｍ／ｈ〕が検出される。そして、二輪車のハンドルのクラッチレバー（図示略）にはクラッチスイッチ５２が配設され、運転者にてクラッチレバーが握られクラッチＯＮ、即ち、クラッチスイッチ５２からのクラッチ信号が「ＯＦＦ（オフ）」から「ＯＮ（オン）」となることでクラッチの切離状態が検出される。
【００１７】
一方、燃料タンク３１内から燃料ポンプ３２で汲上げられた燃料は、燃料配管３３、燃料フィルタ３４、燃料配管３５、デリバリパイプ３６の順に圧送され、インジェクタ５に供給される。デリバリパイプ３６内の余剰燃料は、プレッシャレギュレータ３７、リターン配管３８の経路にて燃料タンク３１内に戻される。このプレッシャレギュレータ３７によってデリバリパイプ３６内の燃圧（燃料圧力）と吸気圧との差圧が一定になるようにデリバリパイプ３６内の燃圧が調整される。
【００１８】
内燃機関１の運転状態を制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）４０は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ４１、制御プログラムや制御マップ等を格納したＲＯＭ４２、各種データ等を格納するＲＡＭ４３、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ４４等を中心に論理演算回路として構成され、上述の各種センサからの検出信号を入力する入力ポート４５及びインジェクタ５、燃料ポンプ３２等の各種アクチュエータや点火コイル／イグナイタ８、油圧制御バルブ９等に各制御信号を出力する出力ポート４６等に対しバス４７を介して接続されている。
【００１９】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１による油圧制御バルブ９の油圧制御により可変バルブタイミング制御機構１０の低速カムから高速カムに切換えるための機関回転速度ＮＥに対する閾値としての機関回転速度演算の処理手順を示す図２のフローチャートに基づいて説明する。なお、この機関回転速度演算ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ４１にて繰返し実行される。
【００２０】
図２において、まず、ステップＳ１０１で、クランク角センサ２５からのクランク角信号に基づく機関回転速度ＮＥが読込まれる。次にステップＳ１０２に移行して、車速センサ５１からの車速信号に基づく車速ＳＰＤが読込まれる。次にステップＳ１０３に移行して、車速センサ５１が異常であるかが判定される。ここで、車速センサ５１が正常であるときには、走行中ではロータ回転に応じた所定間隔のパルス発生が検出され、このパルス発生が検出されなくなることで異常であると判定できる。ステップＳ１０３の判定条件が成立せず、即ち、車速センサ５１が正常であるときにはステップＳ１０４に移行し、クラッチＯＮでクラッチスイッチ５２からのクラッチ信号が「ＯＮ」であり、クラッチが切離状態にあるかが判定される。
【００２１】
ステップＳ１０４の判定条件が成立せず、即ち、クラッチＯＦＦでクラッチスイッチ５２からのクラッチ信号が「ＯＦＦ」であり、クラッチが接続状態にあるときにはクラッチにて滑りが生じることはないとしてステップＳ１０５に移行する。ステップＳ１０５では、ステップＳ１０１で読込まれた機関回転速度ＮＥとステップＳ１０２で読込まれた車速ＳＰＤとに基づき、油圧制御バルブ９の油圧制御により可変バルブタイミング制御機構１０における低速カムと高速カムとを切換えるための機関回転速度ＮＥに対する通常時の閾値としての切換回転速度に相当する機関回転速度αが設定され、本ルーチンを終了する。具体的には、ステップＳ１０５のマップ上で、このときの機関回転速度ＮＥ及び車速ＳＰＤにて決まる点と「０（零）」点とを結ぶ直線と予め適合にてマップ上に表わした折線との交点が機関回転速度αとなる。なお、ステップＳ１０５で使用されているマップによれば、機関回転速度ＮＥ及び車速ＳＰＤにて決まる点が、折線より下側にあれば低速カム使用域、折線より上側にあれば高速カム使用域となる。
【００２２】
一方、ステップＳ１０３の判定条件が成立、即ち、車速センサ５１が異常であるとき、またはステップＳ１０４の判定条件が成立、即ち、クラッチＯＮでクラッチスイッチ５２からのクラッチ信号が「ＯＮ」であり、クラッチが切離状態にあるときには無負荷状態になり機関回転速度の変化が大きくなるとしてステップＳ１０６に移行する。ステップＳ１０６では、油圧制御バルブ９の油圧制御により可変バルブタイミング制御機構１０における低速カムと高速カムとを切換えるための機関回転速度ＮＥに対する通常時より低い閾値としての切換回転速度に相当する所定の機関回転速度βが設定され、本ルーチンを終了する。
【００２３】
次に、上述の切換回転速度演算ルーチンにより設定された機関回転速度ＮＥの閾値としての切換回転速度が機関回転速度αまたは機関回転速度βに設定されたときの各種センサ信号等の遷移状態について図３に示すタイムチャートを参照して説明する。
【００２４】
図３に示すように、まず、時刻ｔ０  からスロットルバルブ４を開方向変位させる加速操作によりスロットル開度ＴＡ〔°〕が大きくなるよう遷移される。このスロットル開度ＴＡの遷移に伴い車速ＳＰＤ〔ｋｍ／ｈ〕及び機関回転速度ＮＥ〔ｒｐｍ〕が上昇する。ここで、クラッチスイッチ５２が「ＯＦＦ」及び車速センサ５１が正常である通常時には、機関回転速度ＮＥの閾値としての切換回転速度が機関回転速度αに設定されている。このため、機関回転速度ＮＥが機関回転速度αとなる時刻ｔ２  にて、通常時切換信号が「ＯＦＦ」から「ＯＮ」となり、このタイミングにてＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１からの駆動信号ＳＶにより油圧制御バルブ９が油圧制御され可変バルブタイミング制御機構１０における低速カムが高速カムに切換えられる。
【００２５】
一方、クラッチスイッチ５２が「ＯＮ」または車速センサ５１が異常であるときには、機関回転速度ＮＥの閾値としての切換回転速度が通常時の機関回転速度αより低い所定の機関回転速度βに設定されている。このため、機関回転速度ＮＥが機関回転速度βとなる、図３に示す時刻ｔ２  から白抜矢印にて示す時間だけ早い時刻ｔ１  にて、クラッチＯＮまたは車速センサ異常時切換信号が「ＯＦＦ」から「ＯＮ」となり、このタイミングにてＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１からの駆動信号ＳＶにより油圧制御バルブ９が通常時よりも早めに油圧制御され可変バルブタイミング制御機構１０における低速カムが通常時よりも早めに高速カムに切換えられる。
【００２６】
このように、本実施例の内燃機関用制御装置は、車両の速度である車速ＳＰＤを検出する車速センサ５１と、内燃機関１の機関回転速度ＮＥを検出する回転速度検出手段としてのクランク角センサ２５と、内燃機関１の吸気バルブ６を機関回転速度の低速域または高速域に対応して開閉作動し、バルブ位相またはリフト量を変更するよう低速カムと高速カムとを切換自在な可変バルブタイミング制御機構１０と、車速ＳＰＤと機関回転速度ＮＥとに基づき可変バルブタイミング制御機構１０における低速カムと高速カムとを切換える機関回転速度ＮＥの閾値としての切換回転速度に相当する機関回転速度αを設定するＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される切換回転速度設定手段とを具備するものである。また、本実施例の内燃機関用制御装置は、内燃機関１が二輪車に搭載されているものである。
【００２７】
つまり、車速ＳＰＤと機関回転速度ＮＥとに基づき可変バルブタイミング制御機構１０における低速カムと高速カムとを切換える機関回転速度αが設定されるため、カム切換の機関回転速度αがギヤポジション信号を必要とすることなく適切に設定される。これにより、ギヤポジションセンサを廃止した簡素化されたシステムを構築することができ、特に簡素化が要求される二輪車において有効なものとすることができる。
【００２８】
また、本実施例の内燃機関用制御装置のＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される切換回転速度設定手段は、車速センサ５１の異常時には、可変バルブタイミング制御機構１０における低速カムと高速カムとを切換える機関回転速度を低く設定するものである。つまり、車速ＳＰＤと機関回転速度ＮＥとに基づき可変バルブタイミング制御機構１０における低速カムと高速カムとを切換える機関回転速度が設定されるのであるが、車速センサ５１が異常であるときには、切換回転速度が機関回転速度βと低く設定される。
【００２９】
これにより、車速センサ５１が異常となり車速ＳＰＤが分からないときでも、切換回転速度が安全性を見込んだ低めの機関回転速度βに設定されることで、喩え車速ＳＰＤが急激に高くなっても、可変バルブタイミング制御機構１０における低速カムから高速カムへと早めに切換完了されることにより、内燃機関１の損傷等の発生を未然に防止することができる。
【００３０】
そして、本実施例の内燃機関用制御装置のＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される切換回転速度設定手段は、クラッチＯＮでクラッチスイッチ５２からのクラッチ信号が「ＯＮ」となるクラッチの切離時には、可変バルブタイミング制御機構１０における低速カムと高速カムとを切換える機関回転速度を低く設定するものである。つまり、車速ＳＰＤと機関回転速度ＮＥとに基づき可変バルブタイミング制御機構１０における低速カムと高速カムとを切換える機関回転速度が設定されるのであるが、クラッチが切離状態にあるときには、切換回転速度が機関回転速度βと低く設定される。
【００３１】
これにより、クラッチスイッチ５２からのクラッチ信号が「ＯＮ」となりクラッチが切離状態となると無負荷状態になり機関回転速度の変化が大きくなることが予想されため、切換回転速度がこの分の安全性を見込んだ低めの機関回転速度βに設定されることで、喩え機関回転速度ＮＥが急激に高くなっても、可変バルブタイミング制御機構１０における低速カムから高速カムへと早めに切換完了されることにより、内燃機関１の損傷等の発生を未然に防止することができる。
【００３２】
ところで、上記実施例では、可変バルブタイミング制御機構における低速カムと高速カムとを切換える機関回転速度に対する閾値としての切換回転速度を、車速センサ異常時またはクラッチＯＮ時には所定の機関回転速度βに設定したが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、通常時の最低機関回転速度に設定するようにしてもよい。
【００３３】
このような内燃機関用制御装置のＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される切換回転速度設定手段は、車速センサ５１の異常時またはクラッチＯＮでクラッチスイッチ５２からのクラッチ信号が「ＯＮ」となるクラッチの切離時には、可変バルブタイミング制御機構１０における低速カムと高速カムとを切換える機関回転速度を通常時の最低機関回転速度に設定するものである。つまり、車速ＳＰＤと機関回転速度ＮＥとに基づき可変バルブタイミング制御機構１０における低速カムと高速カムとを切換える機関回転速度が設定されるのであるが、車速センサ５１の異常時またはクラッチが切離状態にあるときには、切換回転速度が通常時の最低機関回転速度に設定される。
【００３４】
これにより、車速センサ５１が異常となり車速ＳＰＤが分からないとき、またはクラッチスイッチ５２からのクラッチ信号が「ＯＮ」となりクラッチが切離状態となると無負荷状態になり機関回転速度の変化が大きくなることが予想されため、切換回転速度がこの分の安全性を見込んだ通常時の最低機関回転速度（図２のステップＳ１０５で用いられるマップ上で点線にて示された機関回転速度）に設定されることで、喩え車速ＳＰＤが急激に高くなったり、クラッチが切離状態で機関回転速度ＮＥが急激に高くなっても、可変バルブタイミング制御機構１０における低速カムから高速カムへと早めに切換完了されることにより、内燃機関１の損傷等の発生を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置が適用された二輪車における内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける機関回転速度演算の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は図２の処理に対応する各種センサ信号等の遷移状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１  内燃機関
６  吸気バルブ
９  油圧制御バルブ
１０  可変バルブタイミング制御機構
２５  クランク角センサ
４０  ＥＣＵ（電子制御ユニット）
５１  車速センサ
５２  クラッチスイッチ
【図１】
2004183505.tif 000003
【図２】
2004183505.tif 000004
【図３】
2004183505.tif 000005