(57)【要約】  本発明は、低リフトと高リフトとの間で内燃機関の吸気弁（２）のリフト量を変更する方法に関する。本発明によれば、吸気弁（２）のリフトは、低リフトカム（３）と高リフトカム（４）とをそれぞれ有する少なくとも１つのカム軸（１）によって制御され、低リフトカム（３）又は高リフトカム（４）が吸気弁（２）と接触状態にされることによって吸気弁（２）に交互に作用する。吸気弁（２）に連動した全てのカム軸（１）の開閉時期は、カム軸（１）を一定角度だけ回転させることによって調整される。吸気弁の開閉時期は、低リフトカム（３）と高リフトカム（４）との間の切換が、低リフトカム（３）を使用するときの内燃機関の吸気容量が高リフトカム（４）を使用するときの内燃機関の吸気容量に基本的に一致する内燃機関の特性線図の範囲内の点において実行されるようにカム軸（１）全体の回転によって調整できる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁のリフトが、低リフトカム又は高リフトカムを有する少なくとも１本のカム軸によって制御され、前記吸気弁と接触状態にされることによって前記低リフトカムと前記高リフトカムが前記吸気弁に切り替えられて作用し、前記カム軸に割り当てられた全ての前記吸気弁の開閉時期は、前記カム軸を回転することによって所定角度だけ調整される、低リフト量と高リフト量との間で内燃機関の吸気弁のリフト量を切替える方法において、
前記吸気弁（２）の前記開閉時期は、前記低リフトカム（３）と前記高リフトカム（４）との切換が、前記低リフトカム（３）を使用するときの前記内燃機関の吸気容量が、前記高リフトカム（４）を使用するときの前記内燃機関の吸気容量に一致する前記内燃機関の特性マップの範囲内の点において実行されるように前記カム軸（１）を調整することによって設定されることを特徴とする吸気弁のリフト量の切替方法。
【請求項２】
前記低リフトカム（３）を使用するときと前記高リフトカム（４）を使用するときとの前記内燃機関の前記吸気容量の一致は、前記吸気弁（２）の閉時期を遅延させることによって達成させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記切換が、略５％の前記内燃機関の前記吸気容量の差の範囲内で実行されることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段で詳細に定義されたように低リフトと高リフトとの間で内燃機関の吸気弁のリフト量を切り替えて変更する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バルブリフト量の変更の一般的な方法は、非特許文献１に記載されている。この方法では、切換え可能なカップタペットによって、異なるカムプロファイルに割り当てられ、吸気弁に作用する、内部タペットと外部タペットとの間で実行される。内部タペット（低リフトカム）は、それが略３ｍｍの吸気弁のリフト量をもたらすが、外部タペット（高リフトカム）は略１２ｍｍの吸気弁のリフト量を生じるように設計される。
【０００３】
これに関して、内燃機関が低負荷状態の時は小さい吸気弁リフトが設定され、そのおかげで燃費及び排出物質の低減を達成できる。内燃機関が搭載されている自動車の運転者がより高いトルクを要求すると直ちに、より大きな吸気弁のリフト量をもたらすタペット又はカムへの切換が行われる。
【０００４】
しかしながら、吸気弁の低リフトと高リフトで切換えるとき、異なる吸気口断面を通してシリンダへの非常に異なる充填が起こるために、運転者が不快と感じる比較的大きなトルクの変動が起こるという問題がある。
【０００５】
上述の従来技術によれば、このトルク急変動は、シリンダ内部の混合体の調整、スロットル弁角度の変更、及び点火角度の変更によって比較的複雑な方法で補正される。特にスロットル弁角度の変更、ゆえに内燃機関内への外気流量の調整は、大きな問題を含む複雑な操作であり、それはさらに内燃機関の負荷サイクルの範囲内で実行できるものではない。
【０００６】
特許文献１は、内燃機関が切換前と切換後とで基本的に同トルクを分配するようにその切換が行われる内燃機関内の弁の切換を制御する方法を記載している。これを達成するために、噴射される燃料量は、切換前と切換後に測定される。
【０００７】
特許文献１に記載の方法は、吸気弁開閉時期及び吸気弁リフトの独立した調整を許容しないので、切換は比較的固定的となる。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５，００９，２０３号明細書
【非特許文献１】ＭＴＺ６１（２００２）、７３０〜７４６ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＭＴＺ６１（２００２）に記載の従来技術から始まり、可能な限り短時間に実行される吸気弁の低リフトと高リフトとの間の簡単な切換を、制御に要する時間や弁リフトの大きな変動にもかかわらず、提供できる、内燃機関の吸気弁のリフト量を変更する方法を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、上記目的は請求項１に記載の特徴によって達成される。
【００１１】
本発明によれば、低リフトカムを使用するときの内燃機関の吸気容量が高リフトカムを使用するときの内燃機関の吸気容量に基本的に一致するように、カム軸の角度位置が制御される。つまり、高リフトカムを使用するときの内燃機関の吸気容量は、低リフトカムを使用するときの内燃機関の吸気容量と同様になるように制御される。例えば、公知の連続可変カム軸アジャスタで実行できるカム軸の調整は、吸気弁が低リフトから高リフトに又は、その逆に切換えられる前に実行され、そのおかげで後の切換え中のトルク急変動を回避できる。このために、上述の結果、すなわち低リフトカム又は高リフトカムの使用に関係なく内燃機関の吸気容量の一致を達成できるように低リフトカムと高リフトカムとのクランク角度についてのプロファイルと相対的位置とを設計することだけが必要となる。低リフトカムに対する高リフトカムのこの関係は内燃機関の吸気容量という結果により定義され、得られた近似結果は内燃機関によって分配されたトルクに比例し、そして適当な方法を利用してあらかじめ計算できる。
【００１２】
低リフトカム又は高リフトカムを使用するときの内燃機関の回転数及び負荷についてのカム軸位相角との関係は、これに関して内燃機関の制御装置内の特性マップに記憶される。高リフトカムと低リフトカムとの間の上述の動的切換は、ゆえに記憶された特性マップ又はその中に記憶された特性に戻って、機械的切換を引き起こす制御装置によって行われる。このために、好都合にもスロットル弁の位置を変更する、つまりスロットル弁によって一時的な予備制御を実行する必要もなく、そのおかげで本発明による方法を従来技術の方法よりも著しく少ない費用で実施できる。これに関しては、互いに関係なく吸気弁のリフトや開閉時期を調整することが可能であり、そのおかげで、本発明による方法が第一に可能となる。
【００１３】
吸気弁の閉時期を制御して吸気口が閉じるタイミングを遅らすことによって、上述の吸気カムプロファイルを使用して簡単且つ有利な方法で内燃機関の吸気容量の一致を実現できる。吸気弁の閉時期が遅れる方向に調整される場合、これは、吸気弁が閉じる前に取り入れられた空気が再びシリンダからある程度押し出されることになるので高リフトカムで動作する内燃機関の低吸気容量化につながる。低リフトカムが使用されるときに大きな割合の取り入れられた外気が残留し、高リフトカムの場合と同じになるように、低リフトカムを設計することにより、課題となる吸気容量の一致が達成できる。
【００１４】
本発明の他の有利な構造や発展形態は、他の従属項や、図面を参照して以下で説明される実施形態から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、内燃機関（全体図示省略）のカム軸１の概略図を示す。カム軸１は、それ自体周知の方法で内燃機関のシリンダ（同じく図示せず）への空気又は燃料／空気混合気の流入を制御する多数の吸気弁２を作動させる働きをする。本事例の場合、エンジンはＶ８エンジンであり、全部で８又は１６本の吸気弁２をもち、２本の吸気用のカム軸１を備える。内燃機関はまた排気弁と、排気弁を制御するためのカム軸を有するが、これらは簡略化のため図示していない。
【００１６】
吸気弁２の異なるリフト量を達成できるようにするために、カム軸１は、いくつかの低リフトカム３といくつかの高リフトカム４とを有し、それらのいずれかを吸気弁２に接触させることによって、それらの間の切換を行うことができる。低リフトカム３が吸気弁２と接触しているとき弁リフトは略３ｍｍであり、高リフトカム４が吸気弁２と接触しているとき弁リフトは略１２ｍｍである。低リフトカム３と高リフトカム４との間の切換は、例えば、ＭＴＺ６１（２０００）の７３０〜７４６ページからそれ自体周知であり、したがって、以下では詳述しない。これに関しては、低リフトカム３と高リフトカム４とは、それぞれ対になって吸気弁２の一方に割り当てられ、高リフトカム４は、２部品構成のものであり、本事例の場合では低リフトカム３の外部に配置される。
【００１７】
低リフトカム３と高リフトカム４との間の切換に関して、内燃機関の低負荷領域では、小さい吸気弁リフトが低リフトカム３によって設定され、そのおかげで、燃費及び排出物質の低減を達成できる。より高いトルクが要求されると、高リフトカム４によってより大きな吸気弁リフトへの切換が行われる。
【００１８】
カム軸１の一端に、カム軸１の角度位置又は位相角を調整でき、吸気弁２の開閉のタイミングを調整できる、きわめて簡単に示された調整装置５が提供される。調整装置５の機能のモードも、同様に従来技術から知られており、以下では詳述しない。
【００１９】
図２は、内燃機関の回転数ｎに対するトルクＭの異なる特性がプロットされている線図を示す。これに関しては、トルクＭがまず得られた近似の結果において内燃機関の吸気容量、つまり内燃機関の排気量に関わる内燃機関が利用できる空気の体積に比例することに注目すべきである、ゆえに示された曲線はまた基本的に回転数ｎについての内燃機関の吸気容量の過程を表す。これに関しては、トルクＭの大きさは、内燃機関に大いに依存するので示されていない。回転数ｎに対してもそれらの値は単なる例と見なされる。
【００２０】
調整装置５によってカム軸１全体を回転することによって、吸気弁２の制御時期は、低リフトカム３を使用するときの内燃機関の吸気容量が高リフトカム４を使用するときの内燃機関の吸気容量に基本的に一致する内燃機関の特性マップの範囲内の点で、低リフトカム３と高リフトカム４との間の動的切換が実行されるように設定される。このことは、内燃機関が搭載される自動車の運転者が気付かない切換につながり、この切換の実行が不快に感じられない。最初に、低リフトカム３の高リフトカム４に対する適当な相対的角度位置が決定され、次にカム軸１の所定角度が調整装置５によって設定される。
【００２１】
これに関しては、「６」で示された特性又は曲線は、高リフトで、つまり高リフトカム４が使用され、吸気弁２の開閉が最高出力のタイミングである場合を示すトルクＭ６の上昇カーブを示す。これに関しては、調整装置５は、例えば、吸気弁２がカム軸アジャスタで遅延できる最遅角度よりも４２゜ほど早く閉じるようにカム軸１を調整できる。ここで「最高出力のタイミング」は、当然内燃機関によりまちまちであるが、専門家には完全に理解できることである。
【００２２】
「７」で示された曲線は、高リフトカム４が吸気弁２に対して使用されると現れるトルクＭ７を示し、吸気弁２の制御時期は変更され、導入された空気又は導入された燃料／空気混合体の一部が再びシリンダから排出されることにより、容積効率は、取り込まれた空気質量マイナス排出された空気質量に低減される。このために、カム軸１は本事例の場合、調整装置５によって吸気弁の閉じるのが遅くなる方向に調整される。
【００２３】
「８」で示された曲線は、吸気弁２の最高出力のタイミングでの低リフトカム３を使用するときのトルクＭ８を示す。曲線８は、曲線７に非常に近づいて延び、それと数回交差したりしている。これは、曲線７を参照して上述した、高リフトカム４の開閉時期をずらせることによって達成され、内燃機関の吸気容量、したがって、トルクがシリンダから導入された空気又は導入された燃料／空気混合体の排出によって低減されるからである。曲線８が曲線７の上にある点において、高リフトカム４の開閉時期は、少しばかり最適化され、トルクは、ゆえに切換前にカム軸１を回転することによって増加されるので、曲線７と８とを交差させることが可能となる。
【００２４】
本事例の場合のように、高リフトカム４が使用されるとき、吸気容量が低リフトカム３の吸気容量の範囲内、又はある場合には僅か下に、及びある場合では僅か上にあるようにこれが調整される場合、低リフトカム３と高リフトカム４との間の切換を基本的にトルク急変動なしに実行できる。
【００２５】
これに関して、「９」で示された曲線は、低リフトカム３から高リフトカム４への又はその逆の切換動作が任意に実行できることを示している。略２２５０ｒｐｍの回転数ｎにおける「１０」で示された点まで、この切換は、１５Ｎｍより小さい、一般に５％未満の範囲のトルク急変動で可能であり、制御装置内に記憶できるエンジン特性マップの切換点により内燃機関の制御装置によって自動的に開始される。
【００２６】
「１０」で示された点より上の回転数ｎにおいて、供給された空気質量は、スロットル弁（図示せず）又は内燃機関の吸気領域に設けたスロットル弁と同等のものによって制限され、供給される空気質量又は空気体積の低減によってトルク値が減少するため、低リフトカム３又は高リフトカム４によって発生されたトルクＭの差を略１５Ｎｍまで低減させることが可能になる。この場合、低リフトカム３と高リフトカムとの間、つまり吸気弁２の低リフトと高リフトとの間の切換線は、供給される空気を絞ることによってずらすことが可能になる。この一例は、２２５０ｒｐｍの回転数ｎ以後の線９の降下によって示される。
【００２７】
これはまた、トルクＭ及び回転数ｎの特性マップの範囲内の切換線９より下の回転数のいかなる点においても切換を実行でき、トルク変動なしに切り換えるために上述した吸気カム軸の位相角の関係を、負荷及び回転数との関係において特性マップにあらかじめ記憶されることが必要である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】吸気弁を制御することを目的とした低リフトカムと高リフトカムとを備えた、カム軸を示す。
【図２】内燃機関の回転数についての同内燃機関の異なるトルクの過程を例示する線図を示す。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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