JP2004324458A - Variable valve system for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a variable valve system for an internal combustion engine capable of accurately holding a valve opening characteristic to a predetermined valve opening characteristic while suppressing the worsening of fuel economy. <P>SOLUTION: In the variable valve system for the internal combustion engine for controlling the valve opening characteristic of at least one of an intake valve and an exhaust valve, a mechanism with position holding property is used as a mechanism for changing the valve opening characteristic, and when the failure of a valve opening characteristic sensor for detecting the valve opening characteristic is detected (103, 105), control for making the valve opening characteristic into the predetermined valve opening characteristic (107) is carried out when detecting, and thereafter the control for making the valve opening characteristic into the predetermined valve opening characteristic (107) is carried out every prescribed time T. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の可変動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、スロットル弁を制御する装置に加え、吸気弁や排気弁における作用角やリフト量を制御する可変動弁装置を有し、スロットル弁開度と共に上記作用角等をも制御して吸気量を制御するようにした内燃機関の吸気制御装置が開発され、公知となっている。
【０００３】
このような吸気制御装置を備えた内燃機関において、上記作用角等を検出するセンサが故障した場合には、通常、退避走行を可能とするために作用角等は予め定めた値となるように制御され、その後はその値を保持するように制御される。そして、吸気量の制御はスロットル弁開度を制御することのみによって行われるようになる。
【０００４】
このような場合、従来の一般的な可変動弁装置の構成では、上記作用角等を上記予め定めた値に保持するために上記可変動弁装置に比較的大きな駆動力を供給し続ける必要があるため、燃費の悪化等を招く可能性がある。特に、駆動源として電動機を用いる可変動弁装置では、燃費の悪化に加えて電動機やハーネスの過熱を招く可能性がある。
一方、特許文献１には、上記のような可変動弁装置において上記作用角等を調節する機構にウォームギヤを使用する技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１５６９６４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ウォームギヤは元来、位置保持性（すなわち、外力または外部からのエネルギーによる補助なしで現在の位置を保持する性質）を有しているため、上記のように作用角等を予め定めた値に保持するために比較的大きな駆動力を供給し続ける必要はなく、上記のような問題はないと考えられるが、ウォームギヤの有する位置保持性のみに頼った場合には、内燃機関の振動等により上記作用角等が上記予め定めた値から徐々にずれてしまう可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、上記作用角等の開弁特性を制御する内燃機関の可変動弁装置であって、燃費の悪化を抑えつつ上記開弁特性を予め定めた開弁特性に精度良く保持することが可能な内燃機関の可変動弁装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された内燃機関の可変動弁装置を提供する。
１番目の発明は、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開弁特性を制御する、内燃機関の可変動弁装置であって、上記開弁特性を変化させる機構には位置保持性を有する機構が用いられていて、上記開弁特性を検出する開弁特性センサの故障が検出された場合には、その検出時に上記開弁特性を予め定めた開弁特性にする制御を実施し、その後は所定時間毎に上記開弁特性を上記予め定めた開弁特性にする制御を実施する、内燃機関の可変動弁装置を提供する。
【０００９】
吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開弁特性を制御する可変動弁装置は、例えば、開弁特性センサの出力が所望の目標開弁特性と一致するように制御されるため、開弁特性センサが故障した場合には実際の開弁特性を所望の目標開弁特性に収束させることが困難となり、内燃機関の運転状態が不安定になる可能性がある。そこで、開弁特性センサの故障が検出された場合には、開弁特性を予め定めた特定の開弁特性に固定することが望ましい。
【００１０】
１番目の発明では、上記開弁特性を変化させる機構に上記位置保持性を有する機構が用いられているので、上記センサの故障検出時に上記開弁特性を予め定めた開弁特性にする制御を実施すれば、その後上記開弁特性を上記予め定めた開弁特性に保持するために上記可変動弁装置に比較的大きな駆動力を供給し続ける必要はない。
【００１１】
また、実際には、内燃機関の振動等によって上記開弁特性が徐々に上記予め定めた開弁特性から変化することが懸念されるが、本発明によれば、上記故障検出時の制御の後、所定時間毎に上記開弁特性を上記予め定めた開弁特性にする制御が実施されるので、定期的に上記開弁特性が上記予め定めた開弁特性へと補正されることになる。したがって、上記開弁特性を予め定めた開弁特性に精度良く保持することが可能である。また、この補正のための制御は上記所定時間毎に行われるだけであるので、これに必要な駆動力は上記開弁特性を上記予め定めた開弁特性に保持するために比較的大きな駆動力を供給し続ける場合に比べてはるかに小さい。このように、１番目の発明によれば、燃費の悪化を抑えつつ上記開弁特性を予め定めた開弁特性に精度良く保持することが可能となる。
なお、本明細書において開弁特性とは、バルブリフト量と作用角とのうちの一方、もしくは両方を意味する。
【００１２】
２番目の発明では１番目の発明において、可変動弁装置の駆動源が電動機であって、上記開弁特性センサの故障が検出された場合には、その検出時に上記開弁特性を予め定めた開弁特性とすべく上記電動機へ駆動電流を供給し、その後は所定時間毎に上記開弁特性を上記予め定めた開弁特性とするための駆動電流を上記電動機へ供給する。
２番目の発明によれば、１番目の発明とほぼ同様の作用及び効果により燃費の悪化を抑えつつ、すなわち電力消費を抑えつつ上記開弁特性を予め定めた開弁特性に精度良く保持することが可能となる。
【００１３】
３番目の発明では１番目または２番目の発明において、上記の位置保持性を有する機構はウォームギヤを含む。
３番目の発明によれば比較的簡単な構成により、１番目または２番目の発明と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００１４】
４番目の発明では１番目から３番目の何れかの発明において、上記所定時間は、上記内燃機関の運転状態に応じて設定される。
内燃機関の運転状態によって振動等の上記開弁特性を上記予め定めた開弁特性から変化させる要因の強度が異なる。また、上記所定時間が短い程上記開弁特性を上記予め定めた開弁特性に保持する精度は高まる一方、燃費は悪化する。したがって、４番目の発明のようにして上記所定時間を適切に設定することにより、所望のバランスで、燃費悪化の抑制と、上記開弁特性を予め定めた開弁特性に精度良く保持することとの両立を図ることができる。
【００１５】
５番目の発明では４番目の発明において、上記所定時間は、上記内燃機関の回転数が高い程短く設定される。
内燃機関の回転数が高くなると振動が大きくなる等の理由で上記開弁特性を上記予め定めた開弁特性に保持することが困難になる。５番目の発明によれば、内燃機関の回転数が高い程、上記所定時間が短くなるので、必要に応じた適切な頻度で上記開弁特性を補正することが可能となり、燃費悪化の抑制と、上記開弁特性を予め定めた開弁特性に精度良く保持することとの両立を図ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態の可変動弁装置が搭載された火花点火式内燃機関の断面図であり、図２は図１に示した内燃機関の吸気系等を含めた概略構成図である。なお、本発明の可変動弁装置は筒内噴射型の火花点火式内燃機関や圧縮自着火式のディーゼル内燃機関にも搭載可能である。
【００１７】
図１及び図２を参照すると、機関本体１はシリンダブロック２と、このシリンダブロック２内で往復動するピストン３と、シリンダブロック２上に取付けられたシリンダヘッド４とを具備する。また、シリンダヘッド４には点火栓５５が設けられている。シリンダブロック２には複数の気筒５が形成され、各気筒５内にはシリンダブロック２、ピストン３、シリンダヘッド４によって画成される燃焼室６が形成される。
【００１８】
各燃焼室６はシリンダヘッド４内に形成された吸気ポート７および排気ポート８に通じている。燃焼室６と吸気ポート７との間には吸気弁９が配置され、吸気弁９は燃焼室６と吸気ポート７との間の流路を開閉している。一方、燃焼室６と排気ポート８との間に排気弁１０が配置され、排気弁１０は燃焼室６と排気ポート８との間の流路を開閉している。吸気弁９は、後述する仲介駆動機構１１とロッカーアーム１２とを介して吸気カム１３によってリフトされ、排気弁１０はロッカーアーム１４を介して排気カム１５によってリフトされる。吸気カム１３は吸気カムシャフト１６に取付けられ、一方、排気カム１５は排気カムシャフト１７に取付けられる。なお、本実施形態では、仲介駆動機構１１が吸気弁９側のみに設けられているが、排気弁１０側に設けられてもよいし、吸気弁９側および排気弁１０側の両方に設けられてもよい。
【００１９】
図２において、１９はエアフローメータ、５２は吸気管、５３はサージタンク、５６はスロットル弁である。本実施形態において、スロットル弁５６の開度はアクセルペダルの踏込み量（以下、「アクセル踏込み量」と言う）とは無関係に変更することができ、スロットル弁開度を調整することで吸気圧が制御される。
【００２０】
次に、図３および図４を参照して、上記仲介駆動機構１１等について説明する。本実施形態において仲介駆動機構１１は、後述する動力伝達機構５７と共に吸気弁９の開弁特性、すなわち吸気弁９における作用角とバルブリフト量を変化させるための開弁特性変更機構を構成する。
【００２１】
図３は上記仲介駆動機構１１の斜視図を示し、図４は本実施形態の可変動弁装置の概略構成を示す説明図である。ここで上記仲介駆動機構１１は特開２００１−２６３０１５号公報に記載された仲介駆動機構と同様な構成を有するものであり、いわゆる揺動カム機構として既に公知のものであるので、以下では簡単に説明する。図３に示した仲介駆動機構１１は内燃機関の一つの気筒５に対応する。仲介駆動機構１１は円筒形の入力部２１と、この入力部２１の軸線方向において入力部２１の一方の側に配置される円筒形の第一揺動カム２２と、入力部２１の軸線方向において入力部２１の上記一方の側とは反対側に配置される円筒形の第二揺動カム２３とを具備する。これら入力部２１、揺動カム２２、２３はその軸線を中心として軸線方向に延びる円筒状の貫通孔を有し、この貫通孔を支持パイプ２４が貫通する。入力部２１、揺動カム２２、２３はそれぞれ支持パイプ２４によって支持され、且つそれぞれ支持パイプ２４を中心に回動することができる。支持パイプ２４はシリンダヘッド４に固定される。また、支持パイプ２４はその軸線を中心として軸線方向に延びる円筒状の貫通孔を有し、この貫通孔を制御シャフト２５が貫通する。制御シャフト２５は支持パイプ２４の貫通孔内で、支持パイプ２４の軸線方向に摺動可能である。
【００２２】
入力部２１の外周面からは入力部２１の径方向に向かってアーム２１ａ、２１ｂが延び、これらアーム２１ａ、２１ｂの先端の間にローラ２１ｃが配置される。ローラ２１ｃは、図１に示したように吸気カム１３のカム面１３ａに当接し、これにより入力部２１はカム面１３ａの形状に応じて支持パイプ２４周りで回動する。一方、揺動カム２２、２３の外周面からは揺動カム２２、２３の径方向に向かってノーズ２２ａ、２３ａが延び、これらノーズ２２ａ、２３ａはロッカーアーム１２に当接可能である。
【００２３】
さらに、入力部２１および揺動カム２１、２２と制御シャフト２５との間は一定の制御機構（図示せず）によって結合されている。この制御機構は、制御シャフト２５を支持パイプ２４に対して相対的に移動させると、入力部２１と揺動カム２２、２３とを互いに反対方向に回動させるように構成されている。特に、本実施形態では、制御シャフト２５を支持パイプ２４に対して方向Ｄ１に移動させると、入力部２１のローラ２１ｃと揺動カム２２、２３のノーズ２２ａ、２３ａとの間の相対角度が大きくなるように入力部２１と揺動カム２２、２３とが回動し、制御シャフト２５を支持パイプ２４に対して上記方向Ｄ１とは反対向きの方向Ｄ２に移動させると、入力部２１のローラ２１ｃと揺動カム２２、２３のノーズ２２ａ、２３ａとの間の相対角度が小さくなるように入力部２１と揺動カム２２、２３とが回動する。ローラ２１ｃとノーズ２２ａ、２３ａとの相対角度が大きくなると、ローラ２１ｃとノーズ２２ａ、２３ａとの間隔が長くなり、逆にローラ２１ｃとノーズ２２ａ、２３ａとの相対角度が小さくなるとローラ２１ｃとノーズ２２ａ、２３ａとの間隔が短くなる。
【００２４】
一方、図１からわかるように、吸気弁９が吸気カム１３によってリフトされる量はローラ２１ｃとノーズ２２ａ、２３ａとの間隔によって変わる。すなわち、ローラ２１ｃとノーズ２２ａ、２３ａとの間隔が長くなると、ローラ２１ｃが吸気カム１３のカム山部１３ｂと当接するときに、ノーズ２２ａ、２３ａが吸気弁９をリフトする期間が長くなると共にリフトする量が多くなる。逆に、ローラ２１ｃとノーズ２２ａ、２３ａとの間隔が短くなると、ローラ２１ｃが吸気カム１３のカム山部１３ｂと当接するときに、ノーズ２２ａ、２３ａが吸気弁９をリフトする期間が短くなると共にリフトする量も少なくなる。すなわち、ローラ２１ｃとノーズ２２ａ、２３ａとの間隔が長くなると、吸気弁９の作用角が大きくなると同時に吸気弁９のリフト量も大きくなり、一方、ローラ２１ｃとノーズ２２ａ、２３ａとの間隔が短くなると、吸気弁９の作用角が小さくなると同時に吸気弁９のリフト量も小さくなる。
【００２５】
したがって、仲介駆動機構１１では、制御シャフト２５を第一方向Ｄ１に移動させると、吸気弁９の作用角が大きくなると同時に吸気弁９のリフト量も大きくなり、制御シャフト２５を第二方向Ｄ２に移動させると吸気弁９の作用角が小さくなると同時に吸気弁９のリフト量も小さくなる。なお、本実施形態では、このように開弁特性である作用角とリフト量に一定の関係があるが、他の実施形態では開弁特性として作用角のみあるいはリフト量のみを変更するようにしても良い。
【００２６】
図４に示したように、制御シャフト２５の一方の端部にはモータ（電動機）５８に連結される動力伝達機構５７が設けられ、モータ５８を制御することで制御シャフト２５の位置を制御できるようになっている。本実施形態においてこの動力伝達機構５７は制御シャフト２５の上記端部に設けられた直径拡大部６２とウォームギヤ（ウォーム５９及びウォームホイール６１）とを含んで構成されている。
【００２７】
図４に示したように、上記直径拡大部６２はその外周面に螺旋状の突起部６２ａが設けられている。この直径拡大部６２はウォームホイール６１の中心部に設けられた貫通孔に受容されるが、その際、上記突起部６２ａがウォームホイール６１の上記貫通孔の内面に上記突起部６２ａと係合するように設けられた螺旋状の溝６１ａと係合するようにされる。一方、モータ５８はウォームホイール６１と係合するウォーム５９を回動するようにされている。以上より、ウォームホイール６１が、モータ５８により回動されたウォーム５９によって上記直径拡大部６２の周りで回動されると、制御シャフト２５の位置がその軸線方向に移動することになる。
【００２８】
モータ５８は電子制御ユニット（ＥＣＵ）２７に接続されており、これによって制御される。ＥＣＵ２７は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、入力ポート、出力ポートを相互に双方向性バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュータから構成される。制御シャフト２５の他方の端部近傍には、制御シャフト２５の軸線方向の位置を検出するための位置センサ２８が配置される。この位置センサ２８により制御シャフト２５の位置を検出することができる。なお、上述したように本実施形態においては、制御シャフト２５の位置を制御することでローラ２１ｃとノーズ２２ａ、２３ａとの間隔を変化させ、それによって吸気弁９の開弁特性である作用角とリフト量を制御するので、上記位置センサ２８は、上記開弁特性を検出する開弁特性センサであると言える。
【００２９】
本実施形態においては、以上のような構成によりＥＣＵ２７からの指令によって吸気弁９の開弁特性である作用角とリフト量を連続的に制御することができる。また、スロットル弁５６を制御することで吸気圧を制御することができる。そして、通常はこの開弁特性（リフト量、作用角）と吸気圧とを協調制御することによって吸気量が目標吸気量になるように制御される。
【００３０】
ところで、本実施形態において上記位置センサ（すなわち開弁特性センサ）２８が故障した場合には、正確な開弁特性制御を行うことが困難になるため、上記協調制御による吸気量制御から上記スロットル弁５６を制御することのみによる吸気量制御へと切替えられる。そしてこの場合、上記開弁特性は上記スロットル弁５６の制御のみによる吸気量制御を実施する上で都合の良い所定の開弁特性に保持されることが好ましい。この所定の開弁特性については、実験もしくはシミュレーション等により適切な開弁特性が予め定められるが、通常は退避走行をする上で充分な吸気量が得られるように作用角及びリフト量が比較的大きくなる場合が選択される。
【００３１】
そして従来、このようなセンサ故障等の場合において、上記開弁特性を電力消費を抑えつつ上記予め定めた開弁特性に精度良く保持することは困難であったが、本実施形態では、このようなセンサ故障等の場合において、以下で説明するような制御を行い、電力消費の抑制と、上記開弁特性を予め定めた開弁特性に精度良く保持することとの両立を図っている。次に、この制御について、図５のフローチャートを参照しつつ説明する。
【００３２】
図５は、本実施形態の可変動弁装置のための制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはＥＣＵ２７により繰り返し実施される。本制御ルーチンがスタートすると、まずステップ１０１において、開弁特性センサである位置センサ２８が故障している時にセットされる開弁特性センサ故障フラグがセットされているか否かが判定される。ステップ１０１において上記センサ故障フラグがセットされていると判定された場合にはステップ１０７に進み、上記センサ故障フラグがセットされていないと判定された場合にはステップ１０３に進む。
【００３３】
ステップ１０３においては開弁特性センサである位置センサ２８に故障が発生しているか否かが判定される。位置センサ２８の故障の発生は種々の方法で検出可能であるが、例えば、位置センサ２８からの出力信号の電圧値の正常な範囲を予め定めておき、位置センサ２８からの出力信号の電圧値がその範囲を逸脱した時に故障が発生したと判定するようにすることができる。あるいは、位置センサ２８を複数の位置センサで構成し、各位置センサからの出力信号を比較することによって故障の発生を判定するようにしてもよい。
【００３４】
ステップ１０３においてセンサ故障が発生していないと判定された場合には本制御ルーチンは終了する。但し、この場合においてもすぐに本制御ルーチンが再度実施されることとなる。一方、ステップ１０３においてセンサ故障が発生していると判定された場合には、ステップ１０５に進んで開弁特性センサ故障フラグがセットされる。また、この開弁特性センサ故障フラグをセットするのと同時に吸気量制御が上記協調制御によるものから上記スロットル弁５６を制御することのみによるものへと切替えられる。したがって、本実施形態において上記開弁特性センサ故障フラグがセットされているということは、開弁特性センサである位置センサ２８が故障しているということと、上記スロットル弁５６を制御することのみによる吸気量制御が実施されていることとの両方を意味する。なお、この開弁特性センサ故障フラグは、開弁特性センサである位置センサ２８の故障を修理した時に同時に解除される。
【００３５】
ステップ１０５において開弁特性センサ故障フラグがセットされると続いてステップ１０７へ進む。ステップ１０７においては、開弁特性を予め定めた開弁特性に変更する制御が行われる。すなわち、本実施形態においては、吸気弁９の作用角及びリフト量が予め定めた作用角及びリフト量となるように制御シャフト２５の位置が予め定めた位置へと制御される。上述したように、この予め定めた開弁特性（作用角及びリフト量）については、実験もしくはシミュレーション等により適切な開弁特性が予め定められるが、通常は退避走行をする上で充分な吸気量が得られるように作用角及びリフト量が比較的大きくなる場合が選択される。すなわち例えば、作用角及びリフト量が機構的に最大となる場合が選択されてもよい。
【００３６】
本実施形態において、上記吸気弁９の作用角及びリフト量の予め定めた作用角及びリフト量への制御、すなわち上記制御シャフト２５の予め定めた位置への制御は、モータ５８へ上記制御シャフト２５のとるべき予め定めた位置に対応する電流を供給することにより行われる。なお、本実施形態では、より大きな作用角及びリフト量に対応する位置へ上記制御シャフト２５を移動させる時程、より大きな電流をモータ５８に供給する必要がある。
【００３７】
ステップ１０７に続くステップ１０９では、開弁特性保持制御が実施される。本実施形態では、上述したように、吸気弁９の開弁特性（すなわち吸気弁９における作用角とバルブリフト量）を変化させるための開弁特性変更機構に元来位置保持性を有するウォームギヤ（ウォーム５９及びウォームホイール６１）が用いられている。このため、ステップ１０９において特別な制御（例えば、以下で述べるような小電流供給制御）を実施しなくてもある程度の開弁特性の保持は可能である。しかしながら本実施形態ではステップ１０９において上記ウォームギヤの位置保持性を補助する目的でモータ５８に小電流を供給し、開弁特性が上記予め定めた開弁特性からずれるのを抑制するようにしている。すなわち、本実施形態ではステップ１０９において、吸気弁９の作動等のために制御シャフト２５に作用する力に対抗する力をモータ５８が発生するようにモータ５８へ電流が供給される。
【００３８】
但し、上述したように、ステップ１０９において上述の小電流供給制御等の特別な制御を実施しなくてもある程度の開弁特性の保持は可能であるので、消費電力の抑制をより重視する他の実施形態においては、ステップ１０９における上記制御を省略してもよい（すなわち、ステップ１０９における電流供給を実施しなくてもよい。）。また、このような場合には、ウォーム５９とウォームホイール６１のギヤ比を工夫すること等によって、ウォームホイール６１からウォーム５９への動力伝達が抑制されるようにして位置保持性を高めることが好ましい。
【００３９】
ステップ１０９に続くステップ１１１では、前回のステップ１０７における制御を実施してからの経過時間が所定時間Ｔに達したか否かが判定される。ステップ１１１において上記経過時間が所定時間Ｔに達していないと判定された場合には、ステップ１０９に戻って上記開弁特性保持制御が継続される。一方、ステップ１１１において上記経過時間が所定時間Ｔに達したと判定された場合には、本制御ルーチンが再度ステップ１０１から繰り返されることになる。この場合、開弁特性センサ故障フラグが既にセットされているので制御はステップ１０１からステップ１０７へ進むことになる。ステップ１０７においては、開弁特性を予め定めた開弁特性にする制御が行われるので、この場合には前回のステップ１０７における制御の後（例えば、上記開弁特性保持制御が実施される場合にはその実施中）に生じた開弁特性についてのずれを補正する制御が実施されることになる。その後、制御はステップ１０９、ステップ１１１と進み、本制御ルーチンが繰り返し実施される。そしてこのように本制御ルーチンが繰り返し実施されることにより、上記所定時間Ｔ毎に開弁特性についてのずれを補正する制御が実施される。
【００４０】
以上の説明からも明らかなように、上記所定時間Ｔは、予め定めた開弁特性からずれた開弁特性を再度予め定めた開弁特性に補正する制御を実施する周期に相当するものであり、上記所定時間Ｔが短い程、開弁特性を上記予め定めた開弁特性に保持する精度は高まる一方、電力消費は増加する。したがって、上記所定時間Ｔは、所望する電力消費の抑制の程度と開弁特性の保持精度とのバランスを考慮して決定される。
【００４１】
また、上記所定時間Ｔは一定値であってもよいが、内燃機関の運転状態等に応じて設定されるようにしてもよい。すなわち、内燃機関の運転状態によって、開弁特性を上記予め定めた開弁特性から変化させる要因（例えば、振動等）の強度が異なる。そこで、上記所定時間Ｔを内燃機関の運転状態に応じて適切に設定するようにすれば、必要に応じた適切な頻度で上記開弁特性を補正することが可能となり、電力消費の抑制と、上記開弁特性を予め定めた開弁特性に精度良く保持することとの両立をより好適に図ることができる。内燃機関の運転状態を表す指標としては、例えば機関回転数、アクセル踏込み量、機関発生トルク等を用いることができる。ここで機関回転数ＮＥを例にとると、機関回転数ＮＥが高くなると振動が大きくなる等の理由で上記開弁特性を上記予め定めた開弁特性に保持することが困難になるので、この場合、図６に示すように、機関回転数ＮＥが高い程、上記所定時間Ｔが短くなるようにするのが好ましい。また、機関の油温や水温を考慮して上記所定時間Ｔを設定するようにしてもよい。すなわち、油温や水温が低い時は可変動弁系のフリクションが大きくなり上記位置保持性が高まるため、油温や水温が低い時には上記所定時間Ｔを長く設定するようにする。
【００４２】
次に、本実施形態の可変動弁装置によって図５に示した制御ルーチンによる制御が実施された場合の一例について、その制御時の吸気弁９の作用角及びモータ５８への供給電流の経時変化を示す図を参照しつつ説明する。図７は横軸が経過時間、縦軸の上段が上記作用角、下段がモータ５８への供給電流を示しており、時刻ｔ１に開弁特性センサである位置センサ２８の故障が検出された場合を示している。
【００４３】
時刻ｔ１に開弁特性センサである位置センサ２８の故障が検出されると、モータ５８へ電流（大）Ｉｏが供給され、作用角が開弁特性センサ故障時に保持すべき予め定めた作用角Ｓａｏへと変更される。その後、モータ５８への供給電流は電流（小）Ｉｂまで低下されるが、開弁特性変更機構に位置保持性を有する機構であるウォームギヤが用いられているので、ほぼ予め定めた作用角Ｓａｏが保持される。この電流（小）Ｉｂを供給している間が上述した開弁特性保持制御（ステップ１０９）に相当する。図７に示した例では、この電流（小）Ｉｂを供給している間に、内燃機関の振動等によって実際の作用角と予め定めた作用角Ｓａｏとの間に僅かにずれが生じている。
【００４４】
そして、最初にモータ５８へ電流（大）Ｉｏを供給した時、すなわち作用角を予め定めた作用角Ｓａｏへ変更する制御を行った時（つまり、時刻ｔ１）から所定時間Ｔが経過すると、再びモータ５８へ電流（大）Ｉｏが供給され、作用角の予め定めた作用角Ｓａｏからのずれが補正される。そしてその後も、所定時間Ｔ毎に作用角の補正がなされる。
【００４５】
なお、上記予め定めた作用角Ｓａｏは、機構的に可能な最大の作用角であってもよい。また、上記電流（大）Ｉｏ及び電流（小）Ｉｂの値は、例えば電流（大）Ｉｏが１５Ａであるのに対して電流（小）Ｉｂが５Ａ程度となり得る。また、上述したように消費電力の抑制を重視する場合等には上記電流Ｉｂを０Ａとしてもよい。
【００４６】
以上、説明したように本実施形態の可変動弁装置では、開弁特性変更機構に位置保持性を有する機構であるウォームギヤが用いられているので、上記位置センサ２８の故障検出時に上記開弁特性を予め定めた開弁特性にする制御を実施すれば、その後、上記開弁特性を上記予め定めた開弁特性に保持するためにモータ５８に大電流を供給し続ける必要はない。
【００４７】
また、実際には、内燃機関の振動等によって上記開弁特性が徐々に上記予め定めた開弁特性から変化する場合があるが、本実施形態の可変動弁装置によれば、上記故障検出時の制御の後、所定時間Ｔ毎に上記開弁特性を上記予め定めた開弁特性にする制御が実施されるので、定期的に上記開弁特性が上記予め定めた開弁特性へと補正されることになる。したがって、上記開弁特性を予め定めた開弁特性に精度良く保持することが可能である。また、この補正のための制御は上記所定時間Ｔ毎に行われるだけであるので、これに必要な電力は上記開弁特性を上記予め定めた開弁特性に保持するために比較的大きな電流を供給し続ける場合に比べてはるかに小さい。このように、本実施形態の可変動弁装置によれば、電力消費を抑えつつ上記開弁特性を予め定めた開弁特性に精度良く保持することが可能となる。
【００４８】
なお、他の実施形態においては、上述した可変動弁装置の構成に加え、吸気弁９や排気弁１０のバルブ開閉タイミングを制御する公知の機構を更に有していて、必要に応じて作用角やバルブリフト量と共にバルブ開閉タイミングも制御できるようになっていてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、開弁特性を制御する内燃機関の可変動弁装置において、燃費の悪化を抑えつつ上記開弁特性を予め定めた開弁特性に精度良く保持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の可変動弁装置が搭載された内燃機関の断面図である。
【図２】図２は、図１に示した内燃機関の吸気系等を含めた概略構成図である。
【図３】図３は、仲介駆動機構の斜視図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態の可変動弁装置の概略構成を示す説明図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態の可変動弁装置のための制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】図６は、機関回転数ＮＥと所定時間Ｔとの関係の一例を示す図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態の可変動弁装置によって図５に示した制御ルーチンによる制御が実施された場合の一例について説明するための図であって、その制御時の吸気弁の作用角及びモータへの供給電流の経時変化を示す図である。
【符号の説明】
１…内燃機関（機関本体）
９…吸気弁
１１…仲介駆動機構
１０…排気弁
１３…吸気カム
１５…排気カム
２７…電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２８…位置センサ（開弁特性センサ）
５７…動力伝達機構
５９…ウォーム
６１…ウォームホイール[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable valve operating device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in addition to a device that controls the throttle valve, the company has a variable valve device that controls the operating angle and lift amount of the intake valve and the exhaust valve, and controls the operating angle and the like together with the throttle valve opening to reduce the intake air amount. An intake control device for an internal combustion engine that is controlled has been developed and is known.
[0003]
In the internal combustion engine provided with such an intake control device, when the sensor for detecting the operating angle or the like fails, the operating angle or the like is usually set to a predetermined value in order to enable the limp-home running. Control, and then control to maintain that value. The control of the intake air amount is performed only by controlling the opening degree of the throttle valve.
[0004]
In such a case, in the configuration of the conventional general variable valve operating device, it is necessary to continuously supply a relatively large driving force to the variable valve operating device in order to maintain the working angle or the like at the predetermined value. Therefore, there is a possibility that fuel efficiency may be deteriorated. In particular, in a variable valve operating device that uses an electric motor as a drive source, the electric motor and the harness may be overheated in addition to the deterioration of fuel efficiency.
On the other hand, Patent Literature 1 discloses a technique in which a worm gear is used as a mechanism for adjusting the operating angle or the like in the above-described variable valve operating device.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-5-156964
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Since the worm gear originally has a position holding property (that is, a property of holding a current position without assistance by external force or external energy), the working angle and the like are maintained at a predetermined value as described above. It is not necessary to continue to supply a relatively large driving force in order to perform the above operation, and it is considered that there is no problem as described above. The angle or the like may gradually deviate from the predetermined value.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a variable valve operating device for an internal combustion engine that controls valve opening characteristics such as the operating angle, and suppresses deterioration of fuel efficiency while suppressing the valve opening characteristics. Is to provide a variable valve actuation device for an internal combustion engine that can accurately maintain a predetermined valve opening characteristic.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a variable valve device for an internal combustion engine described in each claim as means for solving the above-mentioned problems.
A first aspect of the present invention is a variable valve operating device for an internal combustion engine for controlling at least one of an intake valve and an exhaust valve, wherein the mechanism for changing the valve opening characteristic includes a mechanism having a position holding property. If a failure of the valve opening characteristic sensor that detects the valve opening characteristic is detected, control is performed to set the valve opening characteristic to a predetermined valve opening characteristic at the time of the detection, and thereafter, a predetermined control is performed. A variable valve actuation device for an internal combustion engine, which performs control to change the valve opening characteristic to the predetermined valve opening characteristic every time.
[0009]
The variable valve operating device that controls the valve opening characteristics of at least one of the intake valve and the exhaust valve is controlled, for example, so that the output of the valve opening characteristic sensor matches the desired target valve opening characteristic. If it fails, it becomes difficult to converge the actual valve opening characteristics to the desired target valve opening characteristics, and the operating state of the internal combustion engine may become unstable. Therefore, when a failure of the valve opening characteristic sensor is detected, it is desirable to fix the valve opening characteristic to a predetermined specific valve opening characteristic.
[0010]
In the first invention, since the mechanism having the position holding property is used as the mechanism for changing the valve opening characteristic, the control for setting the valve opening characteristic to the predetermined valve opening characteristic when the failure of the sensor is detected. If implemented, it is not necessary to continue to supply a relatively large driving force to the variable valve operating device in order to maintain the valve opening characteristic at the predetermined valve opening characteristic thereafter.
[0011]
Further, in practice, there is a concern that the valve opening characteristic may gradually change from the predetermined valve opening characteristic due to vibration of the internal combustion engine or the like. Since the control for changing the valve opening characteristic to the predetermined valve opening characteristic is performed at predetermined time intervals, the valve opening characteristic is periodically corrected to the predetermined valve opening characteristic. Therefore, it is possible to accurately maintain the valve opening characteristic at the predetermined valve opening characteristic. Further, since the control for this correction is performed only at every predetermined time, the driving force required for this is a relatively large driving force for maintaining the valve opening characteristic at the predetermined valve opening characteristic. Is much smaller than if you continue to supply. As described above, according to the first aspect, it is possible to accurately maintain the valve opening characteristic at the predetermined valve opening characteristic while suppressing deterioration in fuel efficiency.
In this specification, the valve opening characteristic means one or both of the valve lift and the operating angle.
[0012]
According to a second aspect, in the first aspect, when the drive source of the variable valve operating device is an electric motor and a failure of the valve opening characteristic sensor is detected, the valve opening characteristic is determined in advance at the time of the detection. A drive current is supplied to the electric motor so as to obtain the valve opening characteristic, and thereafter, a drive current for making the valve opening characteristic the predetermined valve opening characteristic is supplied to the motor every predetermined time.
According to the second aspect of the invention, it is possible to maintain the above-described valve opening characteristic accurately at a predetermined valve opening characteristic while suppressing deterioration of fuel consumption by substantially the same operation and effect as the first invention, that is, while suppressing power consumption. Becomes possible.
[0013]
In a third aspect based on the first or second aspect, the mechanism having the above-described position holding property includes a worm gear.
According to the third aspect, the same operation and effect as those of the first or second aspect can be obtained with a relatively simple configuration.
[0014]
In a fourth aspect based on any of the first to third aspects, the predetermined time is set according to an operating state of the internal combustion engine.
The strength of a factor that changes the valve opening characteristic such as vibration from the predetermined valve opening characteristic differs depending on the operation state of the internal combustion engine. Further, as the predetermined time is shorter, the accuracy of maintaining the valve opening characteristic at the predetermined valve opening characteristic increases, but the fuel efficiency deteriorates. Therefore, by appropriately setting the predetermined time as in the fourth aspect of the invention, it is possible to suppress the deterioration of fuel efficiency and maintain the valve opening characteristic at the predetermined valve opening characteristic accurately with a desired balance. Can be achieved.
[0015]
In a fifth aspect based on the fourth aspect, the predetermined time is set shorter as the rotation speed of the internal combustion engine is higher.
When the rotational speed of the internal combustion engine increases, it becomes difficult to maintain the valve opening characteristic at the predetermined valve opening characteristic because vibration increases. According to the fifth aspect, the predetermined time becomes shorter as the number of revolutions of the internal combustion engine becomes higher. Therefore, the valve opening characteristic can be corrected at an appropriate frequency as required, and the reduction in fuel consumption can be suppressed. In addition, it is possible to simultaneously maintain the above-described valve opening characteristic with a predetermined valve opening characteristic with high accuracy.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a spark ignition type internal combustion engine equipped with a variable valve device according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram including an intake system and the like of the internal combustion engine shown in FIG. is there. It should be noted that the variable valve apparatus of the present invention can also be mounted on a direct injection type spark ignition type internal combustion engine or a compression self ignition type diesel internal combustion engine.
[0017]
Referring to FIGS. 1 and 2, an engine main body 1 includes a cylinder block 2, a piston 3 reciprocating in the cylinder block 2, and a cylinder head 4 mounted on the cylinder block 2. The cylinder head 4 is provided with an ignition plug 55. A plurality of cylinders 5 are formed in the cylinder block 2, and a combustion chamber 6 defined by the cylinder block 2, the piston 3, and the cylinder head 4 is formed in each cylinder 5.
[0018]
Each combustion chamber 6 communicates with an intake port 7 and an exhaust port 8 formed in the cylinder head 4. An intake valve 9 is disposed between the combustion chamber 6 and the intake port 7, and the intake valve 9 opens and closes a flow path between the combustion chamber 6 and the intake port 7. On the other hand, an exhaust valve 10 is disposed between the combustion chamber 6 and the exhaust port 8, and the exhaust valve 10 opens and closes a flow path between the combustion chamber 6 and the exhaust port 8. The intake valve 9 is lifted by an intake cam 13 via an intermediary drive mechanism 11 and a rocker arm 12, which will be described later, and the exhaust valve 10 is lifted by an exhaust cam 15 via a rocker arm 14. The intake cam 13 is attached to an intake camshaft 16, while the exhaust cam 15 is attached to an exhaust camshaft 17. In the present embodiment, the intermediate drive mechanism 11 is provided only on the intake valve 9 side, but may be provided on the exhaust valve 10 side, or provided on both the intake valve 9 side and the exhaust valve 10 side. You may.
[0019]
In FIG. 2, 19 is an air flow meter, 52 is an intake pipe, 53 is a surge tank, and 56 is a throttle valve. In the present embodiment, the opening degree of the throttle valve 56 can be changed independently of the accelerator pedal depression amount (hereinafter, referred to as “accelerator depression amount”). By adjusting the throttle valve opening degree, the intake pressure can be reduced. Controlled.
[0020]
Next, the intermediary drive mechanism 11 and the like will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the intermediate drive mechanism 11 constitutes a valve opening characteristic changing mechanism for changing the valve opening characteristic of the intake valve 9, that is, the operating angle and the valve lift amount of the intake valve 9, together with a power transmission mechanism 57 described later.
[0021]
FIG. 3 is a perspective view of the intermediary drive mechanism 11, and FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of the variable valve apparatus of the present embodiment. Here, the intermediate drive mechanism 11 has the same configuration as the intermediate drive mechanism described in JP-A-2001-263015, and is already known as a so-called swing cam mechanism. explain. The intermediary drive mechanism 11 shown in FIG. 3 corresponds to one cylinder 5 of the internal combustion engine. The intermediate drive mechanism 11 includes a cylindrical input portion 21, a cylindrical first swing cam 22 disposed on one side of the input portion 21 in the axial direction of the input portion 21, and an axial direction of the input portion 21. The input unit 21 includes a cylindrical second swing cam 23 disposed on a side opposite to the one side. Each of the input portion 21 and the oscillating cams 22 and 23 has a cylindrical through-hole extending in the axial direction about the axis thereof, and the support pipe 24 passes through the through-hole. The input unit 21 and the swing cams 22 and 23 are supported by the support pipes 24, respectively, and can rotate around the support pipes 24, respectively. The support pipe 24 is fixed to the cylinder head 4. The support pipe 24 has a cylindrical through-hole extending in the axial direction about the axis thereof, and the control shaft 25 passes through this through-hole. The control shaft 25 is slidable in the axial direction of the support pipe 24 in the through hole of the support pipe 24.
[0022]
Arms 21a and 21b extend from the outer peripheral surface of the input unit 21 in the radial direction of the input unit 21, and a roller 21c is disposed between the tips of the arms 21a and 21b. The roller 21c contacts the cam surface 13a of the intake cam 13 as shown in FIG. 1, whereby the input unit 21 rotates around the support pipe 24 according to the shape of the cam surface 13a. On the other hand, nose portions 22a, 23a extend from the outer peripheral surfaces of the oscillating cams 22, 23 in the radial direction of the oscillating cams 22, 23, and these nose portions 22a, 23a can contact the rocker arm 12.
[0023]
Further, the input shaft 21 and the swing cams 21 and 22 and the control shaft 25 are connected to each other by a certain control mechanism (not shown). The control mechanism is configured such that when the control shaft 25 is moved relatively to the support pipe 24, the input unit 21 and the swing cams 22 and 23 are rotated in opposite directions. In particular, in the present embodiment, the control shaft 25 is moved in the direction D with respect to the support pipe 24. 1 , The input unit 21 and the swing cams 22 and 23 rotate so that the relative angle between the roller 21c of the input unit 21 and the nose 22a and 23a of the swing cams 22 and 23 increases, The control shaft 25 is moved in the direction D 1 Direction D opposite to 2 , The input unit 21 and the oscillating cams 22 and 23 rotate so that the relative angle between the roller 21c of the input unit 21 and the nose 22a and 23a of the oscillating cams 22 and 23 decreases. When the relative angle between the roller 21c and the nose 22a, 23a increases, the interval between the roller 21c and the nose 22a, 23a increases, and when the relative angle between the roller 21c and the nose 22a, 23a decreases, the roller 21c and the nose 22a decrease. , 23a becomes shorter.
[0024]
On the other hand, as can be seen from FIG. 1, the amount by which the intake valve 9 is lifted by the intake cam 13 changes depending on the distance between the roller 21c and the nose 22a, 23a. That is, when the distance between the roller 21c and the nose 22a, 23a becomes longer, when the roller 21c comes into contact with the cam ridge 13b of the intake cam 13, the period during which the nose 22a, 23a lifts the intake valve 9 becomes longer and the lift becomes longer. The amount to do increases. Conversely, when the interval between the roller 21c and the nose 22a, 23a is shortened, the period during which the nose 22a, 23a lifts the intake valve 9 becomes shorter when the roller 21c comes into contact with the cam ridge 13b of the intake cam 13. The amount of lift is also reduced. That is, when the interval between the roller 21c and the nose 22a, 23a is increased, the working angle of the intake valve 9 is increased, and at the same time, the lift amount of the intake valve 9 is increased, while the interval between the roller 21c and the nose 22a, 23a is reduced. Then, the working angle of the intake valve 9 becomes smaller, and at the same time, the lift amount of the intake valve 9 becomes smaller.
[0025]
Therefore, in the intermediate drive mechanism 11, the control shaft 25 is moved in the first direction D 1 , The working angle of the intake valve 9 increases, and at the same time, the lift amount of the intake valve 9 increases, and the control shaft 25 is moved in the second direction D. 2 In this case, the operating angle of the intake valve 9 decreases, and at the same time, the lift amount of the intake valve 9 decreases. In this embodiment, there is a fixed relationship between the valve opening characteristic and the lift amount as described above, but in other embodiments, only the valve angle or only the lift amount is changed as the valve opening characteristic. Is also good.
[0026]
As shown in FIG. 4, a power transmission mechanism 57 connected to a motor (electric motor) 58 is provided at one end of the control shaft 25, and the position of the control shaft 25 can be controlled by controlling the motor 58. It has become. In the present embodiment, the power transmission mechanism 57 includes an enlarged diameter portion 62 provided at the end of the control shaft 25 and a worm gear (worm 59 and worm wheel 61).
[0027]
As shown in FIG. 4, a spiral projection 62a is provided on the outer peripheral surface of the enlarged diameter portion 62. The enlarged diameter portion 62 is received in a through hole provided at the center of the worm wheel 61, and at this time, the protrusion 62 a engages with the protrusion 62 a on the inner surface of the through hole of the worm wheel 61. Is engaged with the spiral groove 61a provided as described above. On the other hand, the motor 58 rotates the worm 59 that engages with the worm wheel 61. As described above, when the worm wheel 61 is rotated around the enlarged diameter portion 62 by the worm 59 rotated by the motor 58, the position of the control shaft 25 moves in the axial direction.
[0028]
The motor 58 is connected to and controlled by an electronic control unit (ECU) 27. The ECU 27 includes a microcomputer having a known configuration in which a read-only memory (ROM), a random access memory (RAM), a microprocessor (CPU), an input port, and an output port are connected to each other via a bidirectional bus. Near the other end of the control shaft 25, a position sensor 28 for detecting the position of the control shaft 25 in the axial direction is arranged. The position of the control shaft 25 can be detected by the position sensor 28. As described above, in the present embodiment, the distance between the roller 21c and the nose 22a, 23a is changed by controlling the position of the control shaft 25, whereby the operating angle, which is the valve opening characteristic of the intake valve 9, is changed. Since the lift amount is controlled, it can be said that the position sensor 28 is a valve opening characteristic sensor that detects the valve opening characteristic.
[0029]
In the present embodiment, the operating angle and the lift amount, which are the valve opening characteristics of the intake valve 9, can be continuously controlled by a command from the ECU 27 with the above configuration. Further, the intake pressure can be controlled by controlling the throttle valve 56. Normally, the valve opening characteristics (lift amount, operating angle) and the intake pressure are controlled in a coordinated manner so that the intake amount is controlled to the target intake amount.
[0030]
In the present embodiment, if the position sensor (that is, the valve opening characteristic sensor) 28 fails, it becomes difficult to perform accurate valve opening characteristic control. The control is switched to the intake air amount control only by controlling 56. In this case, it is preferable that the valve opening characteristic be maintained at a predetermined valve opening characteristic that is convenient for performing the intake air amount control only by controlling the throttle valve 56. As for the predetermined valve opening characteristic, an appropriate valve opening characteristic is determined in advance by an experiment or a simulation, but usually, the operating angle and the lift amount are relatively large so as to obtain a sufficient intake air amount for the limp-home running. The case where it becomes large is selected.
[0031]
Conventionally, in the case of such a sensor failure or the like, it has been difficult to accurately maintain the valve opening characteristics at the predetermined valve opening characteristics while suppressing power consumption. In the case of a serious sensor failure or the like, the following control is performed to achieve both the suppression of power consumption and the accurate maintenance of the valve opening characteristics at the predetermined valve opening characteristics. Next, this control will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0032]
FIG. 5 is a flowchart showing a control routine for the variable valve operating device of the present embodiment. This control routine is repeatedly executed by the ECU 27. When the present control routine is started, first, in step 101, it is determined whether or not a valve opening characteristic sensor failure flag that is set when the position sensor 28 that is the valve opening characteristic sensor has failed is set. If it is determined in step 101 that the sensor failure flag is set, the process proceeds to step 107. If it is determined that the sensor failure flag is not set, the process proceeds to step 103.
[0033]
In step 103, it is determined whether a failure has occurred in the position sensor 28, which is a valve opening characteristic sensor. The occurrence of the failure of the position sensor 28 can be detected by various methods. For example, a normal range of the voltage value of the output signal from the position sensor 28 is determined in advance, and the voltage value of the output signal from the position sensor 28 is determined. Can be determined to have failed when the value deviates from the range. Alternatively, the position sensor 28 may be composed of a plurality of position sensors, and the occurrence of a failure may be determined by comparing output signals from the position sensors.
[0034]
If it is determined in step 103 that no sensor failure has occurred, this control routine ends. However, even in this case, the control routine is immediately executed again. On the other hand, if it is determined in step 103 that a sensor failure has occurred, the routine proceeds to step 105, where a valve opening characteristic sensor failure flag is set. At the same time as setting the valve opening characteristic sensor failure flag, the intake air amount control is switched from the above-described cooperative control to the only control of the throttle valve 56. Therefore, in the present embodiment, the fact that the valve opening characteristic sensor failure flag is set means that the position sensor 28, which is the valve opening characteristic sensor, has failed and that the throttle valve 56 is controlled. This means that the intake air amount control is being performed. The valve opening characteristic sensor failure flag is released at the same time when the failure of the position sensor 28, which is the valve opening characteristic sensor, is repaired.
[0035]
When the valve opening characteristic sensor failure flag is set in step 105, the process proceeds to step 107. In step 107, control is performed to change the valve opening characteristic to a predetermined valve opening characteristic. That is, in the present embodiment, the position of the control shaft 25 is controlled to the predetermined position so that the operation angle and the lift amount of the intake valve 9 become the predetermined operation angle and the lift amount. As described above, with respect to the predetermined valve opening characteristics (operating angle and lift amount), appropriate valve opening characteristics are determined in advance by experiments or simulations. Is selected when the operating angle and the lift amount are relatively large so as to obtain. That is, for example, a case where the operating angle and the lift amount are mechanically maximum may be selected.
[0036]
In the present embodiment, control of the operating angle and lift amount of the intake valve 9 to a predetermined operating angle and lift amount, that is, control of the control shaft 25 to a predetermined position, is performed by the motor 58 This is done by supplying a current corresponding to a predetermined position to be taken. In the present embodiment, a larger current needs to be supplied to the motor 58 as the control shaft 25 is moved to a position corresponding to a larger operating angle and a larger lift amount.
[0037]
In step 109 following step 107, valve opening characteristic holding control is performed. In the present embodiment, as described above, the worm gear (which originally has a position holding property) is provided in the valve opening characteristic changing mechanism for changing the valve opening characteristics of the intake valve 9 (that is, the operating angle and the valve lift amount of the intake valve 9). A worm 59 and a worm wheel 61) are used. For this reason, it is possible to maintain a certain degree of valve opening characteristics without performing special control (for example, small current supply control as described below) in step 109. However, in the present embodiment, in step 109, a small current is supplied to the motor 58 for the purpose of assisting the position holding of the worm gear, so that the valve opening characteristic is prevented from deviating from the predetermined valve opening characteristic. That is, in the present embodiment, in step 109, a current is supplied to the motor 58 so that the motor 58 generates a force opposing the force acting on the control shaft 25 for the operation of the intake valve 9 or the like.
[0038]
However, as described above, the valve opening characteristics can be maintained to some extent without performing the above-described special control such as the small current supply control in step 109, so that other emphasis is placed on suppressing power consumption. In the embodiment, the above control in step 109 may be omitted (that is, the current supply in step 109 may not be performed). In such a case, it is preferable that the power transmission from the worm wheel 61 to the worm 59 is suppressed by improving the gear ratio between the worm 59 and the worm wheel 61 to enhance the position holding property. .
[0039]
In step 111 subsequent to step 109, it is determined whether or not the elapsed time from the execution of the control in the previous step 107 has reached a predetermined time T. If it is determined in step 111 that the elapsed time has not reached the predetermined time T, the process returns to step 109 to continue the valve opening characteristic holding control. On the other hand, if it is determined in step 111 that the elapsed time has reached the predetermined time T, the control routine is repeated from step 101 again. In this case, since the valve opening characteristic sensor failure flag has already been set, the control proceeds from step 101 to step 107. In step 107, control is performed to set the valve opening characteristic to the predetermined valve opening characteristic. In this case, after the control in the previous step 107 (for example, when the valve opening characteristic holding control is performed) Control is performed to correct the deviation in the valve opening characteristics caused during the operation. Thereafter, the control proceeds to steps 109 and 111, and this control routine is repeatedly executed. By repeating this control routine in this manner, control for correcting the deviation in the valve opening characteristics is performed at the predetermined time T.
[0040]
As is clear from the above description, the predetermined time T corresponds to a cycle of performing control for correcting the valve opening characteristic deviated from the predetermined valve opening characteristic to the predetermined valve opening characteristic again. The shorter the predetermined time T, the higher the accuracy of maintaining the valve opening characteristics at the predetermined valve opening characteristics, while increasing the power consumption. Therefore, the predetermined time T is determined in consideration of the balance between the desired degree of suppression of power consumption and the accuracy of maintaining the valve opening characteristics.
[0041]
The predetermined time T may be a constant value, but may be set according to the operating state of the internal combustion engine. That is, the intensity of a factor (for example, vibration) that changes the valve opening characteristic from the predetermined valve opening characteristic differs depending on the operation state of the internal combustion engine. Therefore, if the predetermined time T is appropriately set according to the operating state of the internal combustion engine, the valve opening characteristic can be corrected at an appropriate frequency as needed, thereby suppressing power consumption and Compatibility with maintaining the above-mentioned valve opening characteristic at a predetermined valve opening characteristic with high accuracy can be achieved more suitably. As the index indicating the operating state of the internal combustion engine, for example, an engine speed, an accelerator depression amount, an engine generated torque, or the like can be used. Here, taking the engine speed NE as an example, it becomes difficult to maintain the valve opening characteristic at the above-mentioned predetermined valve opening characteristic because, for example, the vibration increases when the engine speed NE increases. In this case, as shown in FIG. 6, it is preferable that the higher the engine speed NE is, the shorter the predetermined time T is. Further, the predetermined time T may be set in consideration of the oil temperature and the water temperature of the engine. That is, when the oil temperature or the water temperature is low, the friction of the variable valve system increases and the position retention is enhanced. Therefore, when the oil temperature or the water temperature is low, the predetermined time T is set to be long.
[0042]
Next, with respect to an example in which the control according to the control routine shown in FIG. 5 is performed by the variable valve operating device of the present embodiment, the change over time in the operating angle of the intake valve 9 and the current supplied to the motor 58 during the control. This will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows the elapsed time on the horizontal axis, the above operating angle on the vertical axis, and the current supplied to the motor 58 on the vertical axis, and the case where a failure of the position sensor 28, which is the valve opening characteristic sensor, is detected at time t1. Is shown.
[0043]
When the failure of the position sensor 28, which is the valve opening characteristic sensor, is detected at time t1, the current (large) Io is supplied to the motor 58, and the predetermined operating angle Sao that the operating angle should hold when the valve opening characteristic sensor fails is detected. Is changed to Thereafter, the supply current to the motor 58 is reduced to the current (small) Ib. However, since the worm gear, which is a mechanism having a position holding property, is used for the valve opening characteristic changing mechanism, the operating angle Sao which is substantially predetermined is reduced. Will be retained. The period during which the current (small) Ib is supplied corresponds to the above-described valve opening characteristic holding control (step 109). In the example shown in FIG. 7, while this current (small) Ib is being supplied, a slight deviation occurs between the actual operating angle and the predetermined operating angle Sao due to the vibration of the internal combustion engine or the like. .
[0044]
Then, when a predetermined time T elapses from the time when the current (large) Io is first supplied to the motor 58, that is, when the control for changing the working angle to the predetermined working angle Sao is performed (that is, at time t1), again. The current (large) Io is supplied to the motor 58, and the deviation of the operating angle from the predetermined operating angle Sao is corrected. After that, the operating angle is corrected every predetermined time T.
[0045]
The predetermined operating angle Sao may be the maximum operating angle mechanically possible. Further, the values of the current (large) Io and the current (small) Ib may be, for example, about 5 A while the current (large) Io is 15 A while the current (large) Io is 15 A. Further, as described above, when importance is placed on suppressing power consumption, the current Ib may be set to 0A.
[0046]
As described above, in the variable valve operating apparatus according to the present embodiment, since the worm gear which is a mechanism having a position holding property is used for the valve opening characteristic changing mechanism, the valve opening characteristic is detected when the position sensor 28 detects a failure. Is performed to make the valve opening characteristic a predetermined value, thereafter, it is not necessary to continuously supply a large current to the motor 58 in order to maintain the valve opening characteristic at the predetermined valve opening characteristic.
[0047]
Also, in practice, the valve opening characteristic may gradually change from the predetermined valve opening characteristic due to vibration of the internal combustion engine or the like. After the above control, the control for setting the valve opening characteristic to the predetermined valve opening characteristic is performed every predetermined time T, so that the valve opening characteristic is periodically corrected to the predetermined valve opening characteristic. Will be. Therefore, it is possible to accurately maintain the valve opening characteristic at the predetermined valve opening characteristic. Further, since the control for this correction is performed only at every predetermined time T, the electric power required for this is a relatively large current for maintaining the valve opening characteristic at the predetermined valve opening characteristic. Much smaller than if you continue to supply. As described above, according to the variable valve operating device of the present embodiment, it is possible to accurately maintain the valve opening characteristic at the predetermined valve opening characteristic while suppressing power consumption.
[0048]
In addition, in another embodiment, in addition to the above-described configuration of the variable valve apparatus, a known mechanism for controlling the valve opening / closing timing of the intake valve 9 or the exhaust valve 10 is further provided. The valve opening / closing timing may be controlled together with the valve lift amount.
[0049]
【The invention's effect】
According to the invention described in each claim, in the variable valve operating device for the internal combustion engine that controls the valve opening characteristic, it is possible to accurately maintain the valve opening characteristic at the predetermined valve opening characteristic while suppressing deterioration of fuel efficiency. It becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an internal combustion engine equipped with a variable valve operating device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram including an intake system and the like of the internal combustion engine shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a perspective view of an intermediate drive mechanism.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a variable valve apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing a control routine for a variable valve operating device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a relationship between an engine speed NE and a predetermined time T;
FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a case where control according to the control routine shown in FIG. 5 is performed by the variable valve apparatus according to one embodiment of the present invention; FIG. 3 is a diagram illustrating a change over time of a working angle of an intake valve and a supply current to a motor.
[Explanation of symbols]
1. Internal combustion engine (engine body)
9 ... intake valve
11: Mediation drive mechanism
10. Exhaust valve
13 ... intake cam
15 ... Exhaust cam
27 ... Electronic control unit (ECU)
28 ... Position sensor (valve opening characteristic sensor)
57 ... power transmission mechanism
59 ... Warm
61 ... Warm wheel

Claims (5)

吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開弁特性を制御する、内燃機関の可変動弁装置であって、
上記開弁特性を変化させる機構には位置保持性を有する機構が用いられていて、
上記開弁特性を検出する開弁特性センサの故障が検出された場合には、その検出時に上記開弁特性を予め定めた開弁特性にする制御を実施し、その後は所定時間毎に上記開弁特性を上記予め定めた開弁特性にする制御を実施する、内燃機関の可変動弁装置。A variable valve actuation device for an internal combustion engine, which controls at least one valve opening characteristic of an intake valve and an exhaust valve,
A mechanism having a position holding property is used for the mechanism for changing the valve opening characteristic,
When a failure of the valve opening characteristic sensor for detecting the valve opening characteristic is detected, control for setting the valve opening characteristic to a predetermined valve opening characteristic is performed at the time of detection, and thereafter, the valve opening characteristic is controlled at predetermined time intervals. A variable valve actuation device for an internal combustion engine, which performs control for setting valve characteristics to the predetermined valve opening characteristics. 電動機を駆動源とする可変動弁装置であって、上記開弁特性センサの故障が検出された場合には、その検出時に上記開弁特性を予め定めた開弁特性とすべく上記電動機へ駆動電流を供給し、その後は所定時間毎に上記開弁特性を上記予め定めた開弁特性とするための駆動電流を上記電動機へ供給する、請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。A variable valve actuation device using an electric motor as a drive source, wherein when a failure of the valve opening characteristic sensor is detected, the motor is driven to the motor so that the valve opening characteristic becomes a predetermined valve opening characteristic at the time of detection. 2. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a current is supplied, and thereafter, a drive current for setting the valve opening characteristic to the predetermined valve opening characteristic is supplied to the electric motor at predetermined time intervals. 上記の位置保持性を有する機構はウォームギヤを含む、請求項１または２に記載の内燃機関の可変動弁装置。3. The variable valve apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the mechanism having the position holding property includes a worm gear. 上記所定時間は、上記内燃機関の運転状態に応じて設定される、請求項１から３の何れか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。4. The variable valve gear for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the predetermined time is set according to an operation state of the internal combustion engine. 5. 上記所定時間は、上記内燃機関の回転数が高い程短く設定される、請求項４に記載の内燃機関の可変動弁装置。The variable valve train for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the predetermined time is set shorter as the rotation speed of the internal combustion engine is higher.
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