CN108533349B - 内燃机系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种具备凸轮切换机构的内燃机系统，所述凸轮切换机构具有：凸轮槽，其设置于凸轮轴的外周面；和致动器，其能够使能够与凸轮槽卡合/分离的卡合销朝向凸轮轴突出，所述内燃机系统能够将伴随卡合销的突出动作而产生的碰撞声抑制得较小。ECU(40)在使凸轮切换机构(20)进行凸轮切换动作的情况下，控制致动器(24)以使得卡合销(28)落座于前方外周面，所述前方外周面相对于凸轮槽(26)的插入区间位于凸轮轴(12)的旋转方向的前方侧。

Description

内燃机系统
技术领域
本发明涉及内燃机系统，更详细而言，涉及具备凸轮切换机构的内燃机系统，所述凸轮切换机构能够切换驱动对燃烧室进行开闭的进气门或排气门的凸轮。
背景技术
在专利文献1中公开了具备凸轮切换机构的内燃机系统，所述凸轮切换机构能够在多个凸轮之间切换驱动对燃烧室进行开闭的气门的凸轮。该凸轮切换机构具备凸轮槽(螺旋槽)、致动器以及凸轮推杆。凸轮推杆以在凸轮轴的轴向上滑动自如的形态设置于该凸轮轴。凸轮槽形成于该凸轮推杆的外周面。另外，上述多个凸轮固定于凸轮推杆。致动器具有能够与凸轮槽卡合/分离的卡合销，构成为能够使卡合销朝向凸轮槽突出。
上述的凸轮切换机构构成为，在通过致动器的动作而使得卡合销插入了凸轮槽时，凸轮推杆伴随凸轮轴的旋转而在凸轮轴的轴向上滑动。并且，通过凸轮推杆滑动来切换驱动气门的凸轮。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：德国专利申请公开第102004027966号说明书
专利文献2：日本专利第5404427号公报
发明内容
发明要解决的问题
像在专利文献1中记载的内燃机系统那样，已知有具备凸轮切换机构的内燃机系统，所述凸轮切换机构具有：凸轮槽，其设置于凸轮轴的外周面；和致动器，其能够使能够与凸轮槽卡合/分离的卡合销朝向凸轮轴突出。在这样的内燃机中，在切换凸轮的情况下，当卡合销直接向凸轮槽内突出时，伴随该突出动作而产生碰撞声。作为这样的碰撞声的典型的例子，有卡合销落座于凸轮槽的底面时产生的落座声。此外，即使致动器构成为卡合销不与凸轮槽的底面接触，例如在致动器内卡合销的一部分碰到挡块时也可能会产生上述的碰撞声。为了提高内燃机的肃静性，希望能够将上述那样的碰撞声抑制得较小。
本发明是鉴于上述那样的问题而作出的发明，目的在于：在具备凸轮切换机构的内燃机系统中能够将伴随卡合销的突出动作而产生的碰撞声抑制得较小，所述凸轮切换机构具有：凸轮槽，其设置于凸轮轴的外周面；和致动器，其能够使能够与凸轮槽卡合/分离的卡合销朝向凸轮轴突出。
用于解决问题的技术方案
本发明涉及的内燃机系统具备：凸轮轴，其被驱动而旋转；轮廓不同的多个凸轮，所述多个凸轮设置于所述凸轮轴；凸轮切换机构，其进行凸轮切换动作，在所述多个凸轮之间切换用于驱动对燃烧室进行开闭的气门的凸轮；以及控制装置，其控制所述凸轮切换机构。所述凸轮切换机构包括：凸轮槽，其设置于所述凸轮轴的外周面；和致动器，其具有能够与所述凸轮槽卡合/分离的卡合销，并且能够使所述卡合销朝向所述凸轮轴突出。所述凸轮切换机构构成为，在所述卡合销与所述凸轮槽卡合时，驱动所述气门的凸轮伴随所述凸轮轴的旋转而在所述多个凸轮之间切换。所述凸轮轴的所述外周面包括前方外周面，所述前方外周面比所述凸轮槽的所述凸轮轴的旋转方向的前方侧的端部位于所述旋转方向的前方侧。所述控制装置，在使所述凸轮切换机构进行所述凸轮切换动作的情况下，控制所述致动器以使得所述卡合销落座于所述前方外周面。
也可以是，所述控制装置，在使所述凸轮切换机构进行所述凸轮切换动作时，在发动机转速小于阈值的情况下，控制所述致动器以使得所述卡合销落座于所述前方外周面，另一方面，在发动机转速是所述阈值以上的情况下，控制所述致动器以使得所述卡合销不落座于所述前方外周面而是插入所述凸轮槽。
也可以是，对所述凸轮轴进行润滑的油的温度是第一温度值时的发动机转速的所述阈值比所述油的温度是第二温度值时的所述阈值小，所述第二温度值比所述第一温度值高。
发明效果
根据本发明，在使凸轮切换机构进行凸轮切换动作的情况下，控制致动器以使得卡合销落座于前方外周面。结果，卡合销在落座于前方外周面之后伴随凸轮轴的旋转而插入凸轮槽的插入区间。通过像这样使卡合销暂时落座于前方外周面，能够减小之后卡合销从前方外周面向凸轮槽的插入区间突出时的卡合销的行程量。另外，在卡合销落座于前方外周面时卡合销的突出速度暂时变成零。根据这些理由，能够降低之后卡合销插入凸轮槽内时的突出速度。因此，根据本发明，能够将伴随卡合销的突出动作而产生的碰撞声抑制得较小。
附图说明
图1是大致表示本发明的实施方式1涉及的内燃机系统的气门传动系统的主要部分的构成的图。
图2是用于说明图1所示的凸轮槽的具体的构成的图。
图3是用于大致说明图1所示的致动器的构成例的图。
图4是用于说明凸轮切换机构的凸轮切换动作的一个例子的图。
图5是用于说明与卡合销的突出动作有关的问题的图。
图6是用于说明本发明的实施方式1涉及的卡合销的突出动作的图。
图7是用于说明发动机高速旋转时的外周落座的问题的图。
图8是表示与本发明的实施方式2涉及的致动器的通电控制有关的处理的例程的流程图。
图9是用于说明用于利用深槽落座的致动器的通电控制的一个例子的图。
标号说明
10可变气门装置
12凸轮轴
14进气凸轮(小凸轮)
16进气凸轮(大凸轮)
18摇臂
20凸轮切换机构
22凸轮推杆
24致动器
26(26a、26b)凸轮槽
28(28a、28b)卡合销
30(30a、30b)电磁体
40电子控制单元(ECU)
42曲轴角传感器
44油温传感器
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。但是，在以下示出的实施方式中提及各要素的个数、数量、量、范围等数值的情况下，除了特别明示了的情况、在原理上明确确定为该数值的情况以外，本发明并非限定于该提及的数值。另外，在以下所示的实施方式中说明的构造、步骤等，除了特别明示了的情况、在原理上明确确定为该构造、步骤等的情况以外，并非一定是本发明所必需的。
实施方式1.
首先，参照图1～图6对本发明的实施方式1进行说明。
1.实施方式1的内燃机系统的构成
本实施方式的内燃机系统所具备的内燃机搭载于车辆，并且被用作车辆的动力源。作为一个例子，本实施方式的内燃机是直列四汽缸型的四冲程发动机。作为一个例子，该内燃机的点火顺序是1号汽缸#1、3号汽缸#3、4号汽缸#4及2号汽缸#2这一顺序。
图1是大致表示本发明的实施方式1涉及的内燃机系统的气门传动系统的主要部分的构成的图。作为一个例子，在本实施方式的内燃机的各汽缸具备两个进气门(省略图示)。并且，内燃机具备用于驱动这两个进气门的可变气门装置10。此外，以下说明的可变气门装置10所用于驱动的是对燃烧室进行开闭的气门即可，也可以替代进气门，为了驱动排气门而使用可变气门装置10。
1-1.凸轮轴
可变气门装置10具备用于驱动各汽缸的进气门的凸轮轴12。凸轮轴12经由省略图示的正时带轮和正时链条(或带)而与曲轴(省略图示)连结，通过曲轴的转矩来驱动凸轮轴12以使得凸轮轴12以曲轴的1/2的速度旋转。
1-2.进气凸轮
可变气门装置10针对各汽缸的各个进气门具备轮廓不同的多个(例如，两个)进气凸轮14、16。进气凸轮14、16以后述的形态设置于凸轮轴12。一方的进气凸轮14的轮廓被设定为使得进气凸轮14作为用于得到相对较小的升程量和作用角来作为进气门的升程量和作用角的“小凸轮”发挥作用。另一方的进气凸轮16的轮廓被设定为使得进气凸轮16作为能得到比通过进气凸轮14得到的升程量和作用角大的升程量和作用角的“大凸轮”发挥作用。此外，多个进气凸轮的轮廓之一可以仅是距凸轮轴12的轴心的距离相等的基圆部。即，进气凸轮之一可以被设定成不向进气门施加按压力的零升程凸轮。
在各进气门设置有用于向进气门传递来自进气凸轮14或进气凸轮16的按压力的摇臂18。图1示出进气凸轮(小凸轮)14驱动进气门时的动作状态。因此，在该动作状态下，进气凸轮14分别与摇臂18(更详细而言，摇臂18的滚子)接触。
1-3.凸轮切换机构
可变气门装置10还具备凸轮切换机构20。凸轮切换机构20是进行在进气凸轮14、16之间切换驱动进气门的凸轮(换言之，成为与进气门机械地连结的对象的凸轮)的凸轮切换动作的机构。凸轮切换机构20针对每个汽缸均具备凸轮推杆22和致动器24。
凸轮推杆22以在凸轮轴12的轴向上滑动自如、并且其旋转方向的移动被约束的形态被凸轮轴12支承。如图1所示，在凸轮推杆22形成有用于驱动同一汽缸的两个进气门的两对进气凸轮14、16。并且，进气凸轮14、16中的各对凸轮彼此相邻地设置。另外，在相当于凸轮轴12的外周面的一部分的凸轮推杆22的外周面形成有凸轮槽26。
(凸轮槽)
图2是用于说明图1所示的凸轮槽26的具体的构成的图。更详细而言，图2(A)是将形成于凸轮推杆22的外周面的凸轮槽26在平面上展开而得到的图。关于凸轮槽26，与后面详细描述的一对卡合销28a、28b对应地具备一对凸轮槽26a、26b。此外，因为卡合销28相对于凸轮槽26的行进基于凸轮轴12的旋转，所以如图2(A)所示，其行进方向为与凸轮轴12的旋转方向相反的方向。
一对凸轮槽26a、26b形成为在凸轮轴12的周向上延伸，如图2(A)所示，两者的路径在路径中途汇合成一条。更详细而言，凸轮槽26a、26b分别与卡合销28a、28b对应，并且分别包括“插入区间”和“切换区间”。
插入区间分别形成为在与凸轮轴12的轴向垂直的“垂直方向”上延伸、并且接受卡合销28a、28b中的一方的插入。切换区间形成为相对于插入区间在凸轮轴12的旋转方向的后方侧的位置与插入区间的一端连续、并且在相对于上述垂直方向倾斜的方向上延伸。切换区间设置为处于进气凸轮14、16没有使进气门升起的区间(基圆区间)内，所述进气凸轮14、16设置于形成有具有该切换区间的凸轮槽26的凸轮推杆22。凸轮槽26a的切换区间与凸轮槽26b的切换区间相对于凸轮轴12的轴向向彼此相反的方向倾斜。另外，在凸轮槽26a、26b中两者的路径汇合的共通的部位相当于卡合销28从凸轮槽26退出的“退出区间”。
在图2(A)中示出与凸轮轴12的旋转相伴的卡合销28的移动路径R。图2(B)是以图2(A)中的A-A线(即，沿卡合销28的移动路径R)对凸轮推杆22进行剖视而得到的凸轮槽26a的纵向剖视图。此外，凸轮槽26b的纵向剖视图也与此同样。如图2(B)所示，作为一个例子，插入区间与切换区间的槽深是恒定的。另一方面，退出区间的槽深不是恒定的，随着槽的位置接近凸轮轴12的旋转方向的后方侧的端部而逐渐变浅。此外，各汽缸的凸轮槽26按照上述的点火顺序的顺序伴随以凸轮角计90°的相位差而形成。
另外，如图2(B)所示，相对于凸轮槽26a的插入区间在凸轮轴12的旋转方向的前方侧存在相当于凸轮轴12的外周面的一部分的凸轮推杆22的外周面。在此，为了便于进行说明，将存在于该位置的外周面称为“前方外周面”。如图2(A)所示，在凸轮槽26b中也存在同样的前方外周面。
此外，在图2(A)和图2(B)所示的例子中，在凸轮槽26a、26b的“前方外周面”与“插入区间”之间设置有槽深逐渐变化的“倾斜区间”。然而，也可以是，在本发明涉及的凸轮槽中不一定设置有这样的倾斜区间，因此，“前方外周面”与“插入区间”的边界也可以伴随台阶形状地连续。此外，在具有上述倾斜区间的凸轮槽26中，倾斜区间中的凸轮轴12的旋转方向的前方侧的端部相当于本发明中的“凸轮槽中的凸轮轴的旋转方向的前方侧的端部”，在不具有倾斜区间的凸轮槽中，插入区间中的上述旋转方向的前方侧的端部相当于“凸轮槽中的凸轮轴的旋转方向的前方侧的端部”。
(致动器)
致动器24在与凸轮槽26相对的位置固定于汽缸盖等静止部件27。致动器24具有能够与凸轮槽26a、26b分别卡合/分离的卡合销28a、28b。致动器24构成为能够选择性地使卡合销28a、28b中的一方朝向凸轮轴12(更详细而言，朝向凸轮槽26)突出。
此外，作为凸轮切换动作的前提，如图1所示，在一对进气凸轮14、16与一对凸轮槽26a、26b以及一对卡合销28a、28b之间，满足以下这样的位置关系。即，凸轮槽26a的插入区间的槽中心线与凸轮槽26a、26b的(共通的)退出区间的槽中心线的距离、和凸轮槽26b的插入区间的槽中心线与退出区间的槽中心线的距离均为距离D1而相等。并且，该距离D1与一对进气凸轮14、16的中心线间距离D2和一对卡合销28a、28b的中心线间距离D3分别相等。
图3是用于大致说明图1所示的致动器24的构成例的图。作为一个例子，本实施方式的致动器24是电磁式的。关于致动器24，如图3所示，相对于一对卡合销28a、28b具备电磁体30(一对电磁体30a、30b)。卡合销28内置于致动器24。卡合销28在与电磁体30相对的一侧的端部具有由磁性材料形成的板状的部位29。对致动器24(电磁体30)的通电的控制基于来自后述的电子控制单元(ECU)40的指令来进行。致动器24构成为，在执行对电磁体30的通电时，卡合销28与电磁体30相斥而朝向凸轮轴12(凸轮推杆22)突出。因此，详细而言，通过在后述的适当的正时执行对致动器24的通电，从而能够使卡合销28与凸轮槽26卡合。
当卡合于凸轮槽26的卡合销28伴随凸轮轴12的旋转而进入退出区间时，由于槽深逐渐变浅的退出区间的底面的作用，卡合销28发生变位而被向电磁体30侧推回。当卡合销28像这样被推回时，在电磁体30b中产生感应电动势。当检测出该感应电动势时，停止对致动器24(电磁体30)的通电。结果，卡合销28被电磁体30吸引，卡合销28从凸轮槽26的退出完成。
1-4.控制系统
本实施方式的内燃机系统具备作为控制装置的ECU40。ECU40与在内燃机和搭载有内燃机的车辆所搭载的各种传感器以及用于控制内燃机的运转的各种致动器电连接。
上述的各种传感器包括曲轴角传感器42、油温传感器44以及空气流量传感器46。曲轴角传感器42输出与曲轴角相应的信号。ECU40能够使用曲轴角传感器42来取得发动机转速。油温传感器44输出与对内燃机的各部(包括凸轮轴12等可变气门装置10的各部)进行润滑的油的温度相应的信号。空气流量传感器46输出与被吸入内燃机的空气的流量相应的信号。另外，上述的各种致动器包括致动器24，并且包括燃料喷射阀48和点火装置50。
ECU40具备处理器、存储器以及输入/输出接口。输入/输出接口从上述的各种传感器取入传感器信号，并且对上述的各种致动器输出操作信号。在存储器中存储有用于控制各种致动器的各种控制程序和映射(map)。处理器从存储器读出并执行控制程序。由此实现本实施方式涉及的“控制装置”的功能。
2.凸轮切换动作
接着，参照图4对使用凸轮切换机构20实现的凸轮切换动作进行说明。例如根据发动机运转条件(主要是发动机负荷和发动机转速)和来自驾驶员的要求转矩的变化率的大小来决定使用进气凸轮(小凸轮)14和进气凸轮(大凸轮)16中的哪一个来作为驱动进气门的凸轮。
2-1.从小凸轮向大凸轮的凸轮切换动作
图4是用于说明凸轮切换机构20的凸轮切换动作的一个例子的图。更详细而言，图4所示的例子相当于将驱动气门的凸轮从进气凸轮(小凸轮)14向进气凸轮(大凸轮)16切换时的凸轮切换动作。在图4中示出凸轮角A～D中的各凸轮角下的凸轮推杆22和致动器24。此外，在图4中，伴随凸轮轴12的旋转，凸轮槽26从纸面的上方朝向下方移动。
在图4中的凸轮角A下，凸轮推杆22以凸轮槽26b的插入区间与卡合销28b相对的方式位于凸轮轴12上。在该凸轮角A下，没有进行对致动器24的电磁体30a、30b的通电。另外，在凸轮角A下，摇臂18分别与进气凸轮14接触。
图4中的凸轮角B相当于凸轮轴12从凸轮角A起旋转了90°后的凸轮角。卡合销28b伴随对致动器(电磁体30b)的通电的执行而朝向凸轮轴12(凸轮推杆22)突出，结果，卡合销28b在插入区间与凸轮槽26b卡合。如图4所示，在凸轮角B下，卡合销28b在插入区间与凸轮槽26b卡合。
图4中的凸轮角C相当于凸轮轴12从凸轮角B起进一步旋转了90°后的凸轮角。关于卡合销28b，伴随凸轮轴12的旋转，卡合销28经过插入区间而进入切换区间。如图4所示，在凸轮角C下，卡合销28b在切换区间中与凸轮槽26b卡合。像这样，卡合销28位于切换区间，所以，若对图4中的凸轮角B与凸轮角C进行比较则可知，凸轮推杆22伴随凸轮轴12的旋转而从与凸轮角B对应的位置向图4的左方向滑动。
图4中的凸轮角D相当于凸轮轴12从凸轮角C起进一步旋转了90°后的凸轮角。卡合销28b在通过了切换区间后进入退出区间。当卡合销28b进入退出区间时，如上所述，由于退出区间的底面的作用，卡合销28b被向电磁体30b侧推回。当卡合销28b被推回时，ECU40检测出电磁体30b的感应电动势而停止对电磁体30b的通电。结果，卡合销28b被电磁体30b吸引，卡合销28b从凸轮槽26b的退出完成。在图4中示出在卡合销28b从凸轮槽26b的退出完成后的凸轮角D下的凸轮推杆22和致动器24。
另外，在图4中的凸轮角D下，凸轮推杆22向图4中的左方向的滑动动作也完成。因此，将对摇臂18施加按压力的凸轮从进气凸轮(小凸轮)14向进气凸轮(大凸轮)16切换的凸轮切换动作完成。通过这样的凸轮切换动作，能够在凸轮轴12旋转一圈的期间进行凸轮的切换。
此外，当从进气凸轮(小凸轮)14向进气凸轮(大凸轮)16的凸轮切换动作完成时，根据图4中的与凸轮角D有关的图示可知，另一方的卡合销28a与另一方的凸轮槽26a的插入区间相对。
2-2.从大凸轮向小凸轮的凸轮切换动作
从进气凸轮(大凸轮)16向进气凸轮(小凸轮)14的凸轮切换动作，与上述的从进气凸轮(小凸轮)14向进气凸轮(大凸轮)16的凸轮切换动作同样，所以，在此像以下这样进行大致的说明。
即，从进气凸轮(大凸轮)16向进气凸轮(小凸轮)14的凸轮切换动作在凸轮推杆22处于与图4中的关于凸轮角D的图示同样的位置时执行。首先，执行对致动器24(电磁体30a)的通电以使得卡合销28a插入凸轮槽26a的插入区间。此后，在卡合销28a通过切换区间的期间，凸轮推杆22伴随凸轮轴12的旋转而向图4中的右方向滑动。此后，当卡合销28a通过了切换区间后，凸轮推杆22的滑动动作完成，使对摇臂18施加按压力的凸轮从进气凸轮(大凸轮)16切换为进气凸轮(小凸轮)14。另外，进行卡合销28a从凸轮槽26a的退出。此外，当像这样凸轮切换动作完成时，与图4中的关于凸轮角A的图示同样地，凸轮推杆22的位置回到使得卡合销28b与凸轮槽26b的插入区间相对的位置。
3.实施方式1涉及的致动器的通电控制
3-1.与卡合销的突出动作有关的问题
图5是用于说明与卡合销的突出动作有关的问题的图，表示出为了与在后面参照图6描述的本实施方式的方法进行对比所参照的典型的卡合销的突出动作。
在图5所示的例子中，卡合销向凸轮槽内直接突出以切换凸轮，结果，卡合销落座于凸轮槽的插入区间的底面。在像这样卡合销直接落座于凸轮槽的底面的例子中，在卡合销的行程增大了的状态下(也就是说，在突出的卡合销的速度变快了的状态下)卡合销落座于凸轮槽。结果，与突出动作相伴的碰撞声(在这个例子中为落座声)变大。以下，也将以像这样卡合销直接落座于凸轮槽的插入区间的底面的形态进行的突出动作称为“深槽落座”。
此外，在此，参照图5，举出在卡合销落座于凸轮槽的底面时产生与卡合销的突出动作相伴的碰撞声的例子。在卡合销插入到凸轮槽时卡合销落座于凸轮槽的底面，结果产生了碰撞声(落座声)，关于这一点，本实施方式的凸轮切换机构20也与上述的例子同样。然而，即使致动器构成为卡合销以不接触凸轮槽的底面的形态插入凸轮槽，也可能会产生与突出动作相伴的碰撞声。例如，在图3所示的致动器24构成为卡合销28不落座于凸轮槽26的底面而板状的部位29落座于与电磁体30相反的一侧的壁面的情况下，在板状的部位29落座于上述壁面时会产生落座声(碰撞声)。
3-2.实施方式1的卡合销的突出动作的实施形态(外周落座)
图6是用于说明本发明的实施方式1涉及的卡合销28的突出动作的图。在本实施方式中，在切换凸轮的情况下，不是利用如图5所示的深槽落座，而是如图6所示，控制致动器24以使得卡合销28落座于“前方外周面”(即，相对于插入区间位于凸轮轴12的旋转方向的前方侧的外周面)。以下，将以这样的形态进行的落座方式称为“外周落座”。
3-3.实施方式1涉及的与致动器的通电控制有关的ECU的处理
具体而言，用于利用卡合销28的外周落座的致动器24(电磁体30)的通电控制，例如能够由ECU40按照如下的技术方案来执行。
(目标落座位置P1的设定)
即，ECU40首先设定前方外周面上的目标落座位置P1。作为目标落座位置P1，例如可以使用考虑卡合销28的工作的偏差等而预先决定的值(曲轴角位置)。
(卡合销的突出速度的推定)
接着，ECU40推定卡合销28的突出速度。作为一个例子，突出速度基于由油温传感器44取得的油的温度和致动器24(电磁体30)的施加电压来推定。当施加电压高时，在电磁体30的同一电阻值下在电磁体30流动的电流增大，所以突出速度变高。另外，因为电磁体30的温度与上述油的温度成比例，所以，能够基于该油温度来掌握电磁体30的温度。当电磁体30的温度变高时，电磁体30的电阻值增加，与此相伴地，同一施加电压下的电流值减少。另外，为了进行可变气门装置10的凸轮轴12等的润滑，上述油也存在于卡合销28的周围、也附着于卡合销28。因此，突出速度也受油的粘度的影响。更详细而言，当油温度低时粘度变高，所以突出速度降低。考虑到以上这几点，在ECU40中存储有与油温度和施加电压相关联的突出速度的映射(省略图示)。通过参照这样的映射，ECU40能够推定(取得)与当前的油温度和施加电压相应的卡合销28的突出速度。
(通电开始位置P2的设定)
接着，ECU40设定对电磁体30的通电开始位置(曲轴角位置)P2。作为一个例子，通电开始位置P2除了基于上述的目标落座位置P1和突出速度的推定值以外，还基于使用曲轴角传感器42取得的当前的发动机转速来设定。更详细而言，卡合销28从落座于电磁体30的状态起落座于前方外周面时的卡合销28的移动量(行程量)是已知的。为了使卡合销28移动该行程量所需要的时间能够基于行程量和突出速度来算出。并且，与该所需时间对应的曲轴角期间α能够使用发动机转速来确定。因此，能够算出相对于目标落座位置P1提前了曲轴角期间α的曲轴角位置作为通电开始位置P2。
(通电指令)
ECU40在所算出的通电开始位置P2到来时，开始对电磁体30的通电(更详细而言，图6中所示的施加电压的施加)。由此，能够利用外周落座来进行凸轮切换动作。
4.实施方式1涉及的致动器的通电控制的效果
当执行上述的致动器24的通电控制以使得卡合销28落座于前方外周面时，如图6所示，卡合销28在暂时落座于前方外周面之后，伴随凸轮轴12的旋转而插入凸轮槽26的插入区间。根据这样的外周落座，通过使卡合销28暂时落座于前方外周面，能够使之后卡合销28从前方外周面向凸轮槽26的插入区间的底面突出时的行程量比深槽落座时小。另外，在卡合销28落座于前方外周面时卡合销28的突出速度暂时变成零。根据这些理由，能够降低之后卡合销28落座于凸轮槽26的底面时的突出速度。与此相对，在利用深槽落座的情况下，在突出动作的中途卡合销28的速度不会降低。因此，根据外周落座，能够使卡合销28落座于凸轮槽26的底面时的落座声比利用深槽落座时的落座声小。另外，因为卡合销28落座于前方外周面时的卡合销28的行程量小，所以此时的落座声减小。
如上所述，根据本实施方式，在使凸轮切换机构20进行凸轮切换动作的情况下利用“外周落座”。由此，能够将伴随卡合销28的突出动作产生的碰撞声(落座声)抑制得较小。
实施方式2.
接着，参照图7～图9对本发明的实施方式2进行说明。
1.实施方式2的内燃机系统的构成和凸轮切换动作
在以下的说明中，使用图1所示的构成作为实施方式2的内燃机系统的构成的一个例子。另外，本实施方式中的凸轮切换动作除了以下说明的与致动器24的通电控制有关的点以外，与实施方式1的凸轮切换动作同样。
2.实施方式2涉及的致动器的通电控制
2-1.发动机高速旋转时的外周落座的问题
图7是用于说明发动机高速旋转时的外周落座的问题的图。在图7中示出在高发动机转速下，利用深槽落座来进行卡合销28的突出动作的例子和利用外周落座来进行卡合销28的突出动作的例子。
为了实现凸轮切换动作，需要将卡合销28可靠地插入凸轮槽26的插入区间。关于这一点，当发动机转速变高时，每单位时间的曲轴角的变化量和与此相伴的凸轮角的变化量增大。因此，当发动机转速变高时，在以时基(time base)考虑的情况下，允许向插入区间插入卡合销28的时间变短。图7中的曲轴角位置E表示切换区间侧的插入区间的端部。
通过利用外周落座，像在实施方式1中说明的那样，能够将伴随卡合销28的突出动作而产生的碰撞声(落座声)抑制得较小。然而，如在实施方式1中也说明、并且在图7中也示出的那样，在卡合销28落座于前方外周面时卡合销28的突出速度暂时变成零。结果，卡合销28在通过了前方外周面后，像图7所示那样从初始速度零的状态再次加速。像这样，由于卡合销28的突出速度暂时变成零的影响，在利用外周落座时，与利用深槽落座时相比，为了使卡合销28突出到凸轮槽26的底面而需要的时间有时会变长。
如上所述，当发动机转速变高时，允许向插入区间插入卡合销28的时间变短。因此，若在高发动机转速时利用外周落座，则与利用深槽落座时相比，容易变得像图7所示的例子那样难以使卡合销28在相当于插入区间的端部的曲轴角位置E到来之前完成向凸轮槽26的插入。也就是说，若与发动机转速NE的高低无关地使用外周落座，则在发动机高速旋转时，与发动机低速旋转时相比，难以确保凸轮切换动作的成立性。
2-2.与发动机转速NE相应的落座方式的切换
鉴于上述的问题，在本实施方式中，在使凸轮切换机构20进行凸轮切换动作时，在发动机转速NE小于预定的阈值NEth的情况下利用“外周落座”，另一方面，在发动机转速NE是阈值NEth以上的情况下利用“深槽落座”。
2-3.实施方式2涉及的与致动器的通电控制有关的ECU的处理
图8是表示与本发明的实施方式2涉及的致动器24的通电控制有关的处理的例程的流程图。此外，本例程在内燃机的运转期间，针对每个汽缸按预定的控制周期反复被执行。
在图8所示的例程中，ECU40首先判定是否有凸轮切换要求(步骤S100)。有无凸轮切换要求例如基于是否根据发动机运转条件(主要是发动机负荷和发动机转速)的变化而所要求的进气凸轮(小凸轮14或大凸轮16)发生变化来判定。另外，例如，在进气凸轮(小凸轮)14的利用期间要求转矩的变化率成为了预定值以上的情况下，判定为有向进气凸轮(大凸轮)16的切换要求。
ECU40在步骤S100中判定为无凸轮切换要求的情况下，结束本例程的本次的处理循环。另一方面，在判定为有凸轮切换要求的情况下，ECU40判定发动机转速NE是否是阈值NEth以上(步骤S102)。例如从对内燃机要求的肃静性(振动噪音性能)的观点、和凸轮切换动作的成立性的观点出发考虑来预先设定该阈值NEth。作为一个例子，阈值NEth是固定值。
ECU40在步骤S102中判定为发动机转速NE小于阈值NEth的情况下，执行致动器24的通电控制以选择外周落座(步骤S104)。用于利用外周落座的通电控制例如可以通过在实施方式1中参照图6执行的方法来进行。
另一方面，在步骤S102中判定为发动机转速NE是阈值NEth以上的情况下，ECU40执行致动器24的通电控制以选择深槽落座(步骤S106)。
图9是用于说明用于利用深槽落座的致动器24的通电控制的一个例子的图。图9所示的通电控制的例子除了目标落座位置P1’的设定方法主要不同这一点以外，与在实施方式1中说明的用于利用外周落座的通电控制的例子基本是同样的。
即，如图9所示，目标落座位置P1’设定于凸轮槽26的插入区间上。作为目标落座位置P1’，与目标落座位置P1同样地，例如可以使用考虑卡合销28的工作的偏差等而预先决定的值(曲轴角位置)。
此外，深槽落座的例子，在算出与外周落座的例子的曲轴角期间α对应的曲轴角期间α’的过程中使用的卡合销28的行程量为落座于电磁体30的卡合销28到落座于凸轮槽26的底面为止的移动量这一点上，与外周落座的例子不同。
在步骤S106中，ECU40在使用图9所示的方法算出的通电开始位置P2’到来时，开始对电磁体30的通电(更详细而言，图9中所示的施加电压的施加)。由此，能够利用深槽落座来进行凸轮切换动作。
4.实施方式2涉及的致动器的通电控制的效果
根据以上所说明的本实施方式的致动器24的通电控制，在发动机转速NE小于阈值NEth的情况下选择外周落座，在发动机转速NE是阈值NEth以上的情况下选择深槽落座。换言之，根据发动机转速NE是否是阈值NEth以上来在前方外周面与凸轮槽26的插入区间的底面之间变更目标落座位置(P1或P1’)。
在发动机低速旋转时，内燃机整体的噪声比发动机高速旋转时小，所以，对于车辆的搭乘人员而言卡合销28的碰撞声(落座声)听起来会相对较大。像这样，卡合销28的碰撞声的问题在发动机低速旋转时变得明显。另一方面，如上所述，在发动机高速旋转时，与发动机低速旋转时相比，难以确保利用外周落座的凸轮切换动作的成立性。鉴于这几点，根据本实施方式的控制，在发动机低速旋转时利用外周落座。由此，能够以与相对容易确保凸轮切换动作的成立性、并且对卡合销28的碰撞声的降低要求较高的发动机低速旋转时相适的技术方案(即，以重视肃静性的技术方案)来进行凸轮切换动作。另一方面，在发动机高速旋转时利用深槽落座。根据在突出动作的中途卡合销28的速度不会降低的深槽落座，与外周落座相比，能够使卡合销28朝向目标落座位置快速地突出。因此，能够以与对卡合销28的碰撞声的降低的要求相对较低、并且对凸轮切换动作的成立性的要求相对较高的发动机高速旋转时相适的技术方案(即，以重视凸轮切换动作的成立性的技术方案)来进行凸轮切换动作。
如上所述，根据本实施方式中的与发动机转速NE相应的落座位置的切换，与实施方式1相比，在发动机高速旋转时能够良好地确保凸轮切换动作的成立性、并且在对卡合销28的碰撞声的降低要求较高的发动机低速旋转时能够进行重视提高肃静性的凸轮切换动作。
(与阈值NEth的设定有关的其他例子)
在上述的实施方式2中，举出为了切换落座方式而使用的发动机转速NE的阈值NEth是预先设定的固定值的例子。然而，阈值NEth例如也可以像以下这样设定。即，像上述那样，当由于对内燃机的各部(包括凸轮轴12等可变气门装置10的各部)进行润滑的油的温度较低而油的粘度较低时，卡合销28的突出动作容易被油阻碍。因此，阈值NEth也可以根据发出凸轮切换要求时的上述油的温度来变更。具体而言，例如也可以是，以油的温度是第一温度值时的阈值NEth1比油的温度是比第一温度值高的第二温度值时的阈值NEth2小这一技术方案，根据油温度来变更阈值NEth。根据这样的控制例，能够也考虑油的温度(粘度)对卡合销28的突出动作造成的影响来决定阈值NEth。因此，能够进一步提高基于外周落座的凸轮切换动作的成立性，并且如上所述能够选择适合于所使用的发动机转速NE的落座方式。
(致动器的通电控制的其他例子)
在上述的实施方式2中，根据是要求外周落座和深槽落座中的哪一方来变更目标落座位置(P1或P1’)，并且基于所设定的目标落座位置来变更通电开始位置(P2或P2’)。然而，用于能够选择性地执行外周落座和深槽落座中的一方的致动器24的控制并非限定于上述的例子。即也可以是，用于变更落座位置的致动器24的控制是用于变更卡合销28的突出速度的对电磁体30的施加电流的控制来代替上述的通电开始位置的控制，或者，用于变更落座位置的致动器24的控制是用于变更卡合销28的突出速度的对电磁体30的施加电流的控制、和上述的通电开始位置的控制。这是因为通过施加电流变化而突出速度变化。更详细而言，该施加电流的控制例如能够通过变更施加电压的大小来进行。另外，在进行施加电压的占空(duty)控制的情况下也可以通过变更占空比来控制施加电流。
(以汽缸组为单位的凸轮切换动作)
在上述的实施方式1和实施方式2中，举出按每个汽缸具备多个进气凸轮14、16、形成有凸轮槽26的凸轮推杆22、以及与其相关联的致动器24的例子。也就是说，举出按每个汽缸进行凸轮切换动作的构成的例子。然而，也可以按每个由两个以上的汽缸构成的汽缸组而具备这样的凸轮推杆和致动器。更详细而言，以在卡合销通过切换对象的汽缸组所包括的多个汽缸的凸轮的共通的基圆区间时凸轮推杆滑动的方式构成凸轮切换机构即可。
(进行不伴随凸轮的滑动动作的凸轮切换动作的凸轮切换机构的例子)
在上述的实施方式1和实施方式2涉及的凸轮切换机构20中，与凸轮槽26卡合的卡合销28内置于安装在汽缸盖等静止部件27的致动器24。并且，凸轮切换机构20构成为，在卡合销28在切换区间与凸轮槽26卡合时，固定于凸轮推杆22的进气凸轮14、16伴随凸轮轴12的旋转而滑动，结果，驱动进气门的凸轮切换。然而，在成为本发明的对象的凸轮切换机构中，卡合销伴随致动器的动作而插入凸轮槽，并且结果是驱动气门的凸轮切换了即可，凸轮自身不一定必须滑动。并且，若在卡合销伴随致动器的动作而插入凸轮槽的过程中产生了碰撞声，则是本发明的适用对象。因此，凸轮切换机构例如也可以像在国际公开第2011/064852号中记载的那样构成。
以下对在上述文献中记载的凸轮切换机构的构成的概要进行说明。即，在该凸轮切换机构中，凸轮槽(螺旋状的导轨)形成于固定(形成)在凸轮轴的一部分的圆筒部。另外，该凸轮切换机构在内置于电磁式的致动器的锁销(不是与凸轮槽卡合的“卡合销”)与凸轮槽之间配置有能够在平行于凸轮轴的轴向的方向上滑动的滑动部件(滑动销)。与凸轮槽卡合的卡合销(突起部)设置于该滑动部件。并且，在该凸轮切换机构中，当进行对致动器的通电时，内置于致动器的锁销推按滑动部件，由此滑动部件的卡合销(突起部)朝向凸轮轴的外周面突出并插入凸轮槽。结果，滑动部件伴随凸轮轴的旋转而在平行于凸轮轴的轴向的方向上滑动。与此相伴地介于多个凸轮与气门之间的摇臂的动作状态切换，由此切换驱动气门的凸轮。
在上述文献中记载的凸轮切换机构中，在像这样经由锁销而被致动器推按的滑动部件的卡合销的顶端与凸轮槽的底面碰撞时、或者在该卡合销的根部的表面与凸轮槽的周围的圆筒部的外周面碰撞时，产生与突出动作相伴的碰撞声。此外，像在上述文献中记载的凸轮切换机构那样，卡合销也可以不内置于致动器。另外，凸轮槽并非限定于像可变气门装置10那样形成于与凸轮轴分体的凸轮推杆的外周面(作为凸轮轴的外周面的一部分发挥作用)，也可以像在上述文献中记载的凸轮切换机构那样，形成于形成(固定)在凸轮轴的一部分的圆筒部的外周面(作为凸轮轴的外周面的一部分发挥作用)。另外，关于按每个汽缸或每个汽缸组设置的卡合销的数量，并非像可变气门装置10所具备的卡合销28那样限定于多个，也可以像在上述文献中记载的凸轮切换机构那样设为一个。
另外，在以上说明的各实施方式中记载的例子和其他的各变形例除了明示的组合以外，也可以在可能的范围内进行适当的组合，另外，也可以在不脱离本发明的要旨的范围内进行各种变形。

Claims (2)

1.一种内燃机系统，具备：
凸轮轴，其被驱动而旋转；
轮廓不同的多个凸轮，所述多个凸轮设置于所述凸轮轴；
凸轮切换机构，其进行凸轮切换动作，在所述多个凸轮之间切换用于驱动对燃烧室进行开闭的气门的凸轮；以及
控制装置，其控制所述凸轮切换机构，
所述内燃机系统的特征在于，
所述凸轮切换机构包括：
凸轮槽，其设置于所述凸轮轴的外周面；和
致动器，其具有能够与所述凸轮槽卡合/分离的卡合销，并且能够使所述卡合销朝向所述凸轮轴突出，
所述凸轮切换机构构成为，在所述卡合销与所述凸轮槽卡合时，驱动所述气门的凸轮伴随所述凸轮轴的旋转而在所述多个凸轮之间切换，
所述凸轮轴的所述外周面包括前方外周面，所述前方外周面比所述凸轮槽的所述凸轮轴的旋转方向的前方侧的端部位于所述旋转方向的前方侧，
所述控制装置，在使所述凸轮切换机构进行所述凸轮切换动作的情况下，控制所述致动器以使得所述卡合销落座于所述前方外周面，
所述控制装置，在使所述凸轮切换机构进行所述凸轮切换动作时，在发动机转速小于阈值的情况下，控制所述致动器以使得所述卡合销落座于所述前方外周面，另一方面，在发动机转速是所述阈值以上的情况下，控制所述致动器以使得所述卡合销不落座于所述前方外周面而是插入所述凸轮槽。
2.根据权利要求1所述的内燃机系统，其特征在于，
对所述凸轮轴进行润滑的油的温度是第一温度值时的发动机转速的所述阈值比所述油的温度是第二温度值时的所述阈值小，所述第二温度值比所述第一温度值高。
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