JP2004116365A - 可変動弁系の制御装置 - Google Patents
可変動弁系の制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004116365A JP2004116365A JP2002279466A JP2002279466A JP2004116365A JP 2004116365 A JP2004116365 A JP 2004116365A JP 2002279466 A JP2002279466 A JP 2002279466A JP 2002279466 A JP2002279466 A JP 2002279466A JP 2004116365 A JP2004116365 A JP 2004116365A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- camshaft
- reaction force
- intake valve
- opening period
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
Abstract
【課題】テーパ状のカム面を有するカムシャフトを軸線方向に移動させ、機関弁のリフト量及び開弁期間を同時に変化させる可変動弁系において、所望のリフト量及び開弁期間を実現可能とする制御装置を提供する。
【解決手段】駆動装置5によってテーパ状のカム面を有するカムシャフト1を軸線方向に移動させて、機関弁8の開弁期間及び最大リフト量を同時に大きく又は小さく変化させることを可能とする可変動弁系の制御装置であって、機関弁の開弁中においてカムシャフトに作用する軸線方向の反力を算出し、反力が発生している時にだけ反力を相殺するように、カムシャフトへ反対方向の押圧力を作用させる。
【選択図】 図1
【解決手段】駆動装置5によってテーパ状のカム面を有するカムシャフト1を軸線方向に移動させて、機関弁8の開弁期間及び最大リフト量を同時に大きく又は小さく変化させることを可能とする可変動弁系の制御装置であって、機関弁の開弁中においてカムシャフトに作用する軸線方向の反力を算出し、反力が発生している時にだけ反力を相殺するように、カムシャフトへ反対方向の押圧力を作用させる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関における可変動弁系の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の可変動弁装置として、テーパ状のカム表面を有するカムシャフトを軸線方向に移動させることにより、機関弁(吸気弁又は排気弁)の開弁期間及び最大リフト量を同時に大きく又は小さく変化させるものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
この可変動弁装置において、所望の開弁期間及び最大リフト量を実現するためには、対応する設定移動量だけカムシャフトを移動させることとなるが、実際に機関弁を開弁させると、バルブスプリングの反力がテーパ状のカム表面に作用してカムシャフトには軸線方向の反力が発生するために、特に最大リフト時には、カムシャフトは押し戻されて意図する位置で機関弁がカム面と接触せず、所望の開弁期間は実現されても、実際の最大リフト量は所望最大リフト量より小さくなってしまう。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−115810号公報(段落番号0043−0076、
図1及び2)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
これを防止するために、例えば、最大リフト時においてカムシャフトが押し戻されることを考慮して機関弁が意図する位置でカム面と接触するように、カムシャフトの設定移動量を予め増大させることが考えられる。しかしながら、これでは、開弁開始時において機関弁は意図する位置でカム面と接触せず、意図するより以前に開弁が開始され、開弁期間が長くなってしまう。
【0006】
従って、本発明の目的は、テーパ状のカム面を有するカムシャフトを軸線方向に移動させ、機関弁のリフト量及び開弁期間を同時に変化させる可変動弁系において、所望のリフト量及び開弁期間を実現可能とする制御装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明による請求項1に記載の可変動弁系の制御装置は、駆動装置によってテーパ状のカム面を有するカムシャフトを軸線方向に移動させて、機関弁の開弁期間及び最大リフト量を同時に大きく又は小さく変化させることを可能とする可変動弁系の制御装置であって、前記機関弁の開弁中において前記カムシャフトに作用する軸線方向の反力を算出し、前記反力が発生している時にだけ前記反力を相殺するように、前記カムシャフトへ反対方向の押圧力を作用させることを特徴とする。
【0008】
また、本発明による請求項2に記載の可変動弁系の制御装置は、請求項1に記載の可変動弁系の制御装置において、応答遅れを考慮して前記駆動装置が前記押圧力を前記カムシャフトへ作用させることを特徴とする。
【0009】
また、本発明による請求項3に記載の可変動弁系の制御装置は、請求項2に記載の可変動弁系の制御装置において、前記応答遅れは前記駆動装置をモデル化して算出されることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明による内燃機関の可変動弁装置を示す概略断面図である。同図において、1は吸気弁又は排気弁(機関弁)用のカムシャフトであり、カムシャフト1には、機関弁の数に相当する数の軸線方向に傾斜するテーパ状のカム面を有するカム2が配置されている。カムシャフト1の図示されていない一方の端部は、クランクシャフト(図示せず)にタイミングベルト等を介して連結され、それにより、カムシャフト1はクランクシャフトにより回転駆動される。また、カムシャフト1の図示された他方の端部は、ベアリング等を介してボールネジ3に取り付けられ、それにより、カムシャフト1はボールネジ3対して軸線方向には不動であるが回転可能に支持されている。
【0011】
ボールネジ3は大径ギヤ4の内歯に噛合し、大径ギヤ4の外歯にはモータ5の駆動軸5aに取り付けられた小径ギヤ6が噛合している。このような構成により、制御装置20によってモータ5を駆動すれば、小径ギヤ6によって大径ギヤ4が回転駆動される。ボールネジ3は、大径ギヤ4に対して回転しないように支持されているために、大径ギヤ4の回転に伴ってカムシャフト1と共にカムシャフト1の軸線方向に移動する。7はカムシャフト1の軸線方向の移動量を検出するための検出装置である。
【0012】
機関弁として、例えば、吸気弁8は、開弁期間及び最大リフト量を制御して吸入空気量を制御することが望まれている。吸気弁8のバルブリフタ9には揺動子10が設けられ、バルブスプリング11によって揺動子10がカム2に常に当接するようになっている。
【0013】
それにより、カムシャフト1を前述したように軸線方向(図1において右方向)に移動させることにより、揺動子10とテーパ状のカム面との当接位置が変化し、吸気弁8の開弁期間が長くなると共に最大リフト量も大きくなる。逆に、カムシャフト1を反対方向(図1において左方向)へ移動させると、図1に示すようになって、吸気弁8の開弁期間が短くなると共に最大リフト量も小さくなる。
【0014】
こうして、必要吸気量が少ない時には吸気弁8の開弁期間を短くすると共に最大リフト量を小さくし、必要吸気量が多くなるほど吸気弁8の開弁期間を長くすると共に最大リフト量も大きくされ、スロットル弁(図示せず)を全開してポンピング損失を発生させることなく、所望量の吸気を気筒内へ供給することが可能となる。
【0015】
吸気弁8において、所望の開弁期間及び所望の最大リフト量を実現するためには、検出装置7によりカムシャフト1の移動量を監視して、対応する設定移動量だけカムシャフト1を移動させることとなるが、実際に吸気弁8を開弁させると、バルブスプリング11の反力がテーパ状のカム表面に作用してカムシャフト1には軸線方向の反力が発生するために、特に最大リフト時には、カムシャフト1は押し戻されて意図する位置で吸気弁8がカム面と接触せず、所望の開弁期間は実現されても、実際の最大リフト量は所望最大リフト量より小さくなってしまう。
【0016】
これを防止するために、例えば、最大リフト時においてカムシャフト1が押し戻されることを考慮して、この時に吸気弁8が意図する位置でカム面と接触するように、カムシャフト1の設定移動量を予め増大させることが考えられる。しかしながら、これでは、開弁開始時において機関弁は意図する位置でカム面と接触せず、意図するより以前に吸気弁8の開弁が開始され、開弁期間が長くなってしまう。
【0017】
図2は、バルブスプリング11によって発生するカムシャフト1を押し戻そうとする軸線方向の反力の大きさを示すタイムチャートである。点線は、吸気弁8の開弁期間が短く、吸気弁8の最大リフト量が小さい場合を示している。この場合において、反力は、吸気弁8の開弁開始と共に発生して、吸気弁8のリフト量の増加に伴って増加し、吸気弁8の最大リフト時に最大となり、吸気弁8のリフト量の減少に伴って減少し、吸気弁8の閉弁と同時に無くなる。同様な反力が、他気筒の吸気弁の開弁に際して順次発生する。
【0018】
図2における実線は、吸気弁8の開弁期間が長く、吸気弁8の最大リフト量が大きい場合を示している。この場合においても、軸線方向の反力は、前述同様に発生するが、開弁期間が長くて吸気弁8が閉弁される以前に他気筒の吸気弁8が開弁することとなるために、カムシャフト1に作用する反力が無くなることはない。また、反力は、前述したように、バルブスプリング11の変位量、すなわち、吸気弁8のリフト量に比例して大きくなるために、この場合においては、最大リフト量が大きくされている分、大きな反力が発生している。
【0019】
このように、吸気弁8の開弁中には、カムシャフト1を押し戻すように、吸気弁8のリフト量に応じた反力が発生することとなる。もちろん、図2に実線で示すように、二つの気筒において同時に吸気弁8が開弁している間は、それぞれのバルブスプリング11により吸気弁8のリフト量に応じた反力が同時にカムシャフト1に発生する。
【0020】
可変動弁装置による吸気弁8の開閉制御では、吸気弁8を意図する開弁時期から意図する開弁期間及び意図する最大リフト量で開弁させるものであり、すなわち、吸気弁8のリフト量に応じたクランク角度に対する前述の反力の大きさは、予め推定可能である。それにより、クランク角度に対する反力の大きさに合わせて、これを相殺するようにカムシャフト1へ反対方向の押圧力を作用させれば、カムシャフト1が押し戻されることを防止することができる。すなわち、図2は、バルブスプリング11によりカムシャフト1へ作用する反力の大きさを示したが、これと同じ押圧力をモータ5によってカムシャフト1へ反対方向に作用させれば良いこととなる。
【0021】
図3は、モータ5の電圧印加から実際に駆動軸5aが所望角度Xだけ回転するまでの応答遅れを示すモデルである。ここで、Eは印加電圧、Rはモータ抵抗、Lはモータインダクタンス、Dはモータ粘性、Jはイナーシャ、Tはモータトルク、Iはモータ電流、Kiはモータトルク定数、τは外乱トルク、ωはモータ角速度、Xはモータ回転角、Kgはモータ逆起電力定数、Egはモータ逆起電力である。モータ5へ電圧を印加して実際に所望値の電流が流れるまで、また、発生したトルクTによって駆動軸5aが実際に所望角速度で回転するまで、また、所望角速度ωで回転した駆動軸5aが実際に所望角度回転するまでに、それぞれ応答遅れが発生する。
【0022】
吸入空気量を変化させるために、吸気弁8の開弁期間及び最大リフト量を変更することが要求された時には、制御装置20によって、先ず、そのための設定移動量(例えば、吸気弁8の開弁期間を最短として吸気弁8の最大リフト量を最小とする時には、基準設定移動量としてゼロが設定されている。)がマップ(図示せず)等を使用して算出され、次いで、この設定移動量を実現するために、現在のカムシャフト1の移動量を考慮して、大径ギヤ4の所望回転角が算出され、さらに、小径ギヤ6の所望回転角、すなわち、モータ5の駆動軸5aの所望回転角Xが算出される。こうして、所望回転角Xが算出されれば、図3に示すモデルに従って、制御装置20により必要な電圧Eがモータ5へ印加されることとなる。
【0023】
このように、吸気弁8の開弁期間及び最大リフト量を変更することが要求されてモータ5への必要電圧Eが算出されると直ぐにモータ5は駆動されて、小径ギヤ6、大径ギヤ4、及び、ボールネジ3等の機械系における応答遅れの後、カムシャフト1の設定移動量が実現され、吸気弁8の開弁に備えられる。
【0024】
制御装置20は、このような実際的にカムシャフト1を移動させる時だけでなく、前述したように、吸気弁8の開弁中にカムシャフト1に発生する反力を相殺するためにモータ5においてトルクTを発生する。前述したように、吸気弁8を開弁させた際にカムシャフト1に発生するクランク角度毎の軸線方向の反力は、吸気弁8の開弁パターン(開弁開始時期、開弁期間、及び、リフト量)が定まった時点で推定可能である。すなわち、吸入空気量に基づき吸気弁8の開弁パターンが定まって、これを実現するための所望移動量だけカムシャフト1が移動さされば、次いで実際に吸気弁8が開弁される際にカムシャフト1に作用する反力は、図2に示すグラフのように、クランク角度毎の反力として推定することができる。
【0025】
このクランク角度毎の反力を相殺するクランク角度毎の押圧力をクランク角センサ(図示せず)の出力に基づきボールネジ3によってカムシャフト1に作用させるようにすれば良く、そのためには、ボールネジ3に作用させるクランク角度毎の必要トルクが算出される。次いで、このために必要な大径ギヤ4に作用させるクランク角度毎の必要トルクが算出され、次いで、このために必要な小径ギヤ6のクランク角度毎の発生トルク、すなわち、クランク角度毎のモータ5における発生トルクTが算出される。
【0026】
こうして、吸気弁8の開弁中にカムシャフト1に発生する反力を相殺するためのモータ5におけるクランク角度毎の発生トルクTを吸気弁8の実際の開弁以前に算出するようにすれば、これを実現するために、モータ5への電圧印加から実際に所望トルクTが発生するまでの前述した応答遅れを考慮して、必要な電圧波形をモータ5へ印加すれば良い。
【0027】
尚、各吸気弁8のバルブスプリング11によってカムシャフト1に作用する反力を完全に相殺するためには、図2に示す発生反力の波形とモータ5における発生トルクの波形とにおいて、位相をゼロとして周期を一致させることが必要である。こうして、反力を相殺すれば、設定移動量とされたカムシャフト1は、吸気弁の開弁中においても軸線方向には不動となる。
【0028】
本実施形態において、機関弁として主に吸気弁8に関して説明したが、もちろん、排気弁において前述同様なカムを使用して開弁期間及び最大リフトが制御される場合には、カムシャフトへ同様な反力が作用するために、所望の開弁期間及び所望の最大リフト量を実現するためには、やはり、クランク角度毎に変化する反力を前述同様に相殺することが必要となる。
【0029】
【発明の効果】
本発明による可変動弁系の制御装置は、機関弁の開弁中においてテーパ状のカム面を有するカムシャフトに作用する軸線方向の反力を算出し、この反力が発生している時にだけ反力を相殺するように、カムシャフトへ反対方向の押圧力を作用させるようになっているために、機関弁の開弁中において作用する反力によってカムシャフトが押し戻されることはなく、テーパ状のカム面によって機関弁の所望リフト量及び所望開弁期間を確実に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による可変動弁装置を示す概略断面図である。
【図2】機関弁の開弁によってカムシャフトに作用する軸線方向の反力を示すタイムチャートである。
【図3】モータにおける電圧印加から実際に駆動軸が所望角度だけ回転するまでの応答遅れを示すモデルである。
【符号の説明】
1…カムシャフト
2…カム
3…ボールネジ
5…モータ
8…吸気弁
11…バルブスプリング
20…制御装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関における可変動弁系の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の可変動弁装置として、テーパ状のカム表面を有するカムシャフトを軸線方向に移動させることにより、機関弁(吸気弁又は排気弁)の開弁期間及び最大リフト量を同時に大きく又は小さく変化させるものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
この可変動弁装置において、所望の開弁期間及び最大リフト量を実現するためには、対応する設定移動量だけカムシャフトを移動させることとなるが、実際に機関弁を開弁させると、バルブスプリングの反力がテーパ状のカム表面に作用してカムシャフトには軸線方向の反力が発生するために、特に最大リフト時には、カムシャフトは押し戻されて意図する位置で機関弁がカム面と接触せず、所望の開弁期間は実現されても、実際の最大リフト量は所望最大リフト量より小さくなってしまう。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−115810号公報(段落番号0043−0076、
図1及び2)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
これを防止するために、例えば、最大リフト時においてカムシャフトが押し戻されることを考慮して機関弁が意図する位置でカム面と接触するように、カムシャフトの設定移動量を予め増大させることが考えられる。しかしながら、これでは、開弁開始時において機関弁は意図する位置でカム面と接触せず、意図するより以前に開弁が開始され、開弁期間が長くなってしまう。
【0006】
従って、本発明の目的は、テーパ状のカム面を有するカムシャフトを軸線方向に移動させ、機関弁のリフト量及び開弁期間を同時に変化させる可変動弁系において、所望のリフト量及び開弁期間を実現可能とする制御装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明による請求項1に記載の可変動弁系の制御装置は、駆動装置によってテーパ状のカム面を有するカムシャフトを軸線方向に移動させて、機関弁の開弁期間及び最大リフト量を同時に大きく又は小さく変化させることを可能とする可変動弁系の制御装置であって、前記機関弁の開弁中において前記カムシャフトに作用する軸線方向の反力を算出し、前記反力が発生している時にだけ前記反力を相殺するように、前記カムシャフトへ反対方向の押圧力を作用させることを特徴とする。
【0008】
また、本発明による請求項2に記載の可変動弁系の制御装置は、請求項1に記載の可変動弁系の制御装置において、応答遅れを考慮して前記駆動装置が前記押圧力を前記カムシャフトへ作用させることを特徴とする。
【0009】
また、本発明による請求項3に記載の可変動弁系の制御装置は、請求項2に記載の可変動弁系の制御装置において、前記応答遅れは前記駆動装置をモデル化して算出されることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明による内燃機関の可変動弁装置を示す概略断面図である。同図において、1は吸気弁又は排気弁(機関弁)用のカムシャフトであり、カムシャフト1には、機関弁の数に相当する数の軸線方向に傾斜するテーパ状のカム面を有するカム2が配置されている。カムシャフト1の図示されていない一方の端部は、クランクシャフト(図示せず)にタイミングベルト等を介して連結され、それにより、カムシャフト1はクランクシャフトにより回転駆動される。また、カムシャフト1の図示された他方の端部は、ベアリング等を介してボールネジ3に取り付けられ、それにより、カムシャフト1はボールネジ3対して軸線方向には不動であるが回転可能に支持されている。
【0011】
ボールネジ3は大径ギヤ4の内歯に噛合し、大径ギヤ4の外歯にはモータ5の駆動軸5aに取り付けられた小径ギヤ6が噛合している。このような構成により、制御装置20によってモータ5を駆動すれば、小径ギヤ6によって大径ギヤ4が回転駆動される。ボールネジ3は、大径ギヤ4に対して回転しないように支持されているために、大径ギヤ4の回転に伴ってカムシャフト1と共にカムシャフト1の軸線方向に移動する。7はカムシャフト1の軸線方向の移動量を検出するための検出装置である。
【0012】
機関弁として、例えば、吸気弁8は、開弁期間及び最大リフト量を制御して吸入空気量を制御することが望まれている。吸気弁8のバルブリフタ9には揺動子10が設けられ、バルブスプリング11によって揺動子10がカム2に常に当接するようになっている。
【0013】
それにより、カムシャフト1を前述したように軸線方向(図1において右方向)に移動させることにより、揺動子10とテーパ状のカム面との当接位置が変化し、吸気弁8の開弁期間が長くなると共に最大リフト量も大きくなる。逆に、カムシャフト1を反対方向(図1において左方向)へ移動させると、図1に示すようになって、吸気弁8の開弁期間が短くなると共に最大リフト量も小さくなる。
【0014】
こうして、必要吸気量が少ない時には吸気弁8の開弁期間を短くすると共に最大リフト量を小さくし、必要吸気量が多くなるほど吸気弁8の開弁期間を長くすると共に最大リフト量も大きくされ、スロットル弁(図示せず)を全開してポンピング損失を発生させることなく、所望量の吸気を気筒内へ供給することが可能となる。
【0015】
吸気弁8において、所望の開弁期間及び所望の最大リフト量を実現するためには、検出装置7によりカムシャフト1の移動量を監視して、対応する設定移動量だけカムシャフト1を移動させることとなるが、実際に吸気弁8を開弁させると、バルブスプリング11の反力がテーパ状のカム表面に作用してカムシャフト1には軸線方向の反力が発生するために、特に最大リフト時には、カムシャフト1は押し戻されて意図する位置で吸気弁8がカム面と接触せず、所望の開弁期間は実現されても、実際の最大リフト量は所望最大リフト量より小さくなってしまう。
【0016】
これを防止するために、例えば、最大リフト時においてカムシャフト1が押し戻されることを考慮して、この時に吸気弁8が意図する位置でカム面と接触するように、カムシャフト1の設定移動量を予め増大させることが考えられる。しかしながら、これでは、開弁開始時において機関弁は意図する位置でカム面と接触せず、意図するより以前に吸気弁8の開弁が開始され、開弁期間が長くなってしまう。
【0017】
図2は、バルブスプリング11によって発生するカムシャフト1を押し戻そうとする軸線方向の反力の大きさを示すタイムチャートである。点線は、吸気弁8の開弁期間が短く、吸気弁8の最大リフト量が小さい場合を示している。この場合において、反力は、吸気弁8の開弁開始と共に発生して、吸気弁8のリフト量の増加に伴って増加し、吸気弁8の最大リフト時に最大となり、吸気弁8のリフト量の減少に伴って減少し、吸気弁8の閉弁と同時に無くなる。同様な反力が、他気筒の吸気弁の開弁に際して順次発生する。
【0018】
図2における実線は、吸気弁8の開弁期間が長く、吸気弁8の最大リフト量が大きい場合を示している。この場合においても、軸線方向の反力は、前述同様に発生するが、開弁期間が長くて吸気弁8が閉弁される以前に他気筒の吸気弁8が開弁することとなるために、カムシャフト1に作用する反力が無くなることはない。また、反力は、前述したように、バルブスプリング11の変位量、すなわち、吸気弁8のリフト量に比例して大きくなるために、この場合においては、最大リフト量が大きくされている分、大きな反力が発生している。
【0019】
このように、吸気弁8の開弁中には、カムシャフト1を押し戻すように、吸気弁8のリフト量に応じた反力が発生することとなる。もちろん、図2に実線で示すように、二つの気筒において同時に吸気弁8が開弁している間は、それぞれのバルブスプリング11により吸気弁8のリフト量に応じた反力が同時にカムシャフト1に発生する。
【0020】
可変動弁装置による吸気弁8の開閉制御では、吸気弁8を意図する開弁時期から意図する開弁期間及び意図する最大リフト量で開弁させるものであり、すなわち、吸気弁8のリフト量に応じたクランク角度に対する前述の反力の大きさは、予め推定可能である。それにより、クランク角度に対する反力の大きさに合わせて、これを相殺するようにカムシャフト1へ反対方向の押圧力を作用させれば、カムシャフト1が押し戻されることを防止することができる。すなわち、図2は、バルブスプリング11によりカムシャフト1へ作用する反力の大きさを示したが、これと同じ押圧力をモータ5によってカムシャフト1へ反対方向に作用させれば良いこととなる。
【0021】
図3は、モータ5の電圧印加から実際に駆動軸5aが所望角度Xだけ回転するまでの応答遅れを示すモデルである。ここで、Eは印加電圧、Rはモータ抵抗、Lはモータインダクタンス、Dはモータ粘性、Jはイナーシャ、Tはモータトルク、Iはモータ電流、Kiはモータトルク定数、τは外乱トルク、ωはモータ角速度、Xはモータ回転角、Kgはモータ逆起電力定数、Egはモータ逆起電力である。モータ5へ電圧を印加して実際に所望値の電流が流れるまで、また、発生したトルクTによって駆動軸5aが実際に所望角速度で回転するまで、また、所望角速度ωで回転した駆動軸5aが実際に所望角度回転するまでに、それぞれ応答遅れが発生する。
【0022】
吸入空気量を変化させるために、吸気弁8の開弁期間及び最大リフト量を変更することが要求された時には、制御装置20によって、先ず、そのための設定移動量(例えば、吸気弁8の開弁期間を最短として吸気弁8の最大リフト量を最小とする時には、基準設定移動量としてゼロが設定されている。)がマップ(図示せず)等を使用して算出され、次いで、この設定移動量を実現するために、現在のカムシャフト1の移動量を考慮して、大径ギヤ4の所望回転角が算出され、さらに、小径ギヤ6の所望回転角、すなわち、モータ5の駆動軸5aの所望回転角Xが算出される。こうして、所望回転角Xが算出されれば、図3に示すモデルに従って、制御装置20により必要な電圧Eがモータ5へ印加されることとなる。
【0023】
このように、吸気弁8の開弁期間及び最大リフト量を変更することが要求されてモータ5への必要電圧Eが算出されると直ぐにモータ5は駆動されて、小径ギヤ6、大径ギヤ4、及び、ボールネジ3等の機械系における応答遅れの後、カムシャフト1の設定移動量が実現され、吸気弁8の開弁に備えられる。
【0024】
制御装置20は、このような実際的にカムシャフト1を移動させる時だけでなく、前述したように、吸気弁8の開弁中にカムシャフト1に発生する反力を相殺するためにモータ5においてトルクTを発生する。前述したように、吸気弁8を開弁させた際にカムシャフト1に発生するクランク角度毎の軸線方向の反力は、吸気弁8の開弁パターン(開弁開始時期、開弁期間、及び、リフト量)が定まった時点で推定可能である。すなわち、吸入空気量に基づき吸気弁8の開弁パターンが定まって、これを実現するための所望移動量だけカムシャフト1が移動さされば、次いで実際に吸気弁8が開弁される際にカムシャフト1に作用する反力は、図2に示すグラフのように、クランク角度毎の反力として推定することができる。
【0025】
このクランク角度毎の反力を相殺するクランク角度毎の押圧力をクランク角センサ(図示せず)の出力に基づきボールネジ3によってカムシャフト1に作用させるようにすれば良く、そのためには、ボールネジ3に作用させるクランク角度毎の必要トルクが算出される。次いで、このために必要な大径ギヤ4に作用させるクランク角度毎の必要トルクが算出され、次いで、このために必要な小径ギヤ6のクランク角度毎の発生トルク、すなわち、クランク角度毎のモータ5における発生トルクTが算出される。
【0026】
こうして、吸気弁8の開弁中にカムシャフト1に発生する反力を相殺するためのモータ5におけるクランク角度毎の発生トルクTを吸気弁8の実際の開弁以前に算出するようにすれば、これを実現するために、モータ5への電圧印加から実際に所望トルクTが発生するまでの前述した応答遅れを考慮して、必要な電圧波形をモータ5へ印加すれば良い。
【0027】
尚、各吸気弁8のバルブスプリング11によってカムシャフト1に作用する反力を完全に相殺するためには、図2に示す発生反力の波形とモータ5における発生トルクの波形とにおいて、位相をゼロとして周期を一致させることが必要である。こうして、反力を相殺すれば、設定移動量とされたカムシャフト1は、吸気弁の開弁中においても軸線方向には不動となる。
【0028】
本実施形態において、機関弁として主に吸気弁8に関して説明したが、もちろん、排気弁において前述同様なカムを使用して開弁期間及び最大リフトが制御される場合には、カムシャフトへ同様な反力が作用するために、所望の開弁期間及び所望の最大リフト量を実現するためには、やはり、クランク角度毎に変化する反力を前述同様に相殺することが必要となる。
【0029】
【発明の効果】
本発明による可変動弁系の制御装置は、機関弁の開弁中においてテーパ状のカム面を有するカムシャフトに作用する軸線方向の反力を算出し、この反力が発生している時にだけ反力を相殺するように、カムシャフトへ反対方向の押圧力を作用させるようになっているために、機関弁の開弁中において作用する反力によってカムシャフトが押し戻されることはなく、テーパ状のカム面によって機関弁の所望リフト量及び所望開弁期間を確実に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による可変動弁装置を示す概略断面図である。
【図2】機関弁の開弁によってカムシャフトに作用する軸線方向の反力を示すタイムチャートである。
【図3】モータにおける電圧印加から実際に駆動軸が所望角度だけ回転するまでの応答遅れを示すモデルである。
【符号の説明】
1…カムシャフト
2…カム
3…ボールネジ
5…モータ
8…吸気弁
11…バルブスプリング
20…制御装置
Claims (3)
- 駆動装置によってテーパ状のカム面を有するカムシャフトを軸線方向に移動させて、機関弁の開弁期間及び最大リフト量を同時に大きく又は小さく変化させることを可能とする可変動弁系の制御装置であって、前記機関弁の開弁中において前記カムシャフトに作用する軸線方向の反力を算出し、前記反力が発生している時にだけ前記反力を相殺するように、前記カムシャフトへ反対方向の押圧力を作用させることを特徴とする可変動弁系の制御装置。
- 応答遅れを考慮して前記駆動装置が前記押圧力を前記カムシャフトへ作用させることを特徴とする請求項1に記載の可変動弁系の制御装置。
- 前記応答遅れは前記駆動装置をモデル化して算出されることを特徴とする請求項2に記載の可変動弁系の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002279466A JP2004116365A (ja) | 2002-09-25 | 2002-09-25 | 可変動弁系の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002279466A JP2004116365A (ja) | 2002-09-25 | 2002-09-25 | 可変動弁系の制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004116365A true JP2004116365A (ja) | 2004-04-15 |
Family
ID=32274461
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002279466A Pending JP2004116365A (ja) | 2002-09-25 | 2002-09-25 | 可変動弁系の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004116365A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102808671A (zh) * | 2012-08-30 | 2012-12-05 | 上海交通大学 | 进气压力调节式进气门升程可变系统 |
CN102926834A (zh) * | 2012-10-12 | 2013-02-13 | 上海交通大学 | 机械式气门升程连续可变装置 |
CN102926835A (zh) * | 2012-10-12 | 2013-02-13 | 上海交通大学 | 两气门升程同步可变装置 |
CN102966393A (zh) * | 2012-11-06 | 2013-03-13 | 上海交通大学 | 机械式气门上段滑动装置 |
CN102966398A (zh) * | 2012-11-22 | 2013-03-13 | 上海交通大学 | 杠杆运行角度压差式调节系统 |
-
2002
- 2002-09-25 JP JP2002279466A patent/JP2004116365A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102808671A (zh) * | 2012-08-30 | 2012-12-05 | 上海交通大学 | 进气压力调节式进气门升程可变系统 |
CN102926834A (zh) * | 2012-10-12 | 2013-02-13 | 上海交通大学 | 机械式气门升程连续可变装置 |
CN102926835A (zh) * | 2012-10-12 | 2013-02-13 | 上海交通大学 | 两气门升程同步可变装置 |
CN102966393A (zh) * | 2012-11-06 | 2013-03-13 | 上海交通大学 | 机械式气门上段滑动装置 |
CN102966398A (zh) * | 2012-11-22 | 2013-03-13 | 上海交通大学 | 杠杆运行角度压差式调节系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2007023800A (ja) | 内燃機関のバルブ特性制御装置 | |
JP2007023814A (ja) | 内燃機関の可変動弁装置 | |
WO2008065881A1 (fr) | Mécanisme de distribution variable | |
US7513231B2 (en) | Valve gear of internal combustion engine | |
JP4429286B2 (ja) | 可変動弁機構の制御装置 | |
JP2004116365A (ja) | 可変動弁系の制御装置 | |
JP2001280167A (ja) | 内燃機関の吸排気弁駆動制御装置 | |
JP4591366B2 (ja) | 内燃機関の回転直線運動変換機構の制御装置 | |
JP4581984B2 (ja) | 内燃機関のバルブ特性制御装置 | |
JP2002161764A (ja) | 内燃機関の可変動弁装置 | |
JP2007198252A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP2004360661A (ja) | 内燃機関の可変動弁装置 | |
JP4579323B2 (ja) | 可変動弁機構の制御装置 | |
JP4760691B2 (ja) | 内燃機関の可変動弁装置 | |
JP5076856B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP2007292160A (ja) | 弁装置 | |
JP6854048B2 (ja) | 車両用駆動機構の制御装置及び制御方法 | |
JP3996763B2 (ja) | V型内燃機関の可変動弁装置 | |
JP2005016426A (ja) | 可変動弁機構の制御装置 | |
JP5151901B2 (ja) | 内燃機関の可変動弁装置 | |
JP2007146688A (ja) | 内燃機関の動弁装置 | |
JP6642350B2 (ja) | 電動バルブタイミング調整装置 | |
JPH0714105U (ja) | 内燃機関の動弁装置 | |
JP4432746B2 (ja) | 内燃機関の吸気制御装置 | |
JP2006250042A (ja) | 内燃機関の制御装置 |