JP2005069147A - Variable valve system of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関に設けられた吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブ特性を可変とする内燃機関の可変動弁装置に関するものである。 The present invention relates to a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that can vary at least one of an intake valve and an exhaust valve provided in the internal combustion engine.
近年、例えば車両に搭載される内燃機関にあっては、吸気バルブの作用角、最大リフト量等のバルブ特性を機関運転状態に応じて可変とする可変動弁装置を設けることが提案されている。この技術によれば、例えば内燃機関の低回転低負荷域では、吸気バルブの作用角を小さくして吸気ポートを通じて各気筒に吸入される空気の量(吸入空気量)を制御する。この制御により、スロットルバルブの開度制御によって生ずるポンピングロスを小さくし、燃費の向上を図ることができる。また、高回転高負荷域では吸気バルブの作用角を大きくし、吸気充填効率の向上により出力の増加を確保することができる。 In recent years, for example, in an internal combustion engine mounted on a vehicle, it has been proposed to provide a variable valve gear that makes valve characteristics such as an operating angle of an intake valve and a maximum lift amount variable according to an engine operating state. . According to this technique, for example, in a low rotation and low load region of an internal combustion engine, the operating angle of the intake valve is reduced to control the amount of air taken into each cylinder through the intake port (intake air amount). By this control, the pumping loss caused by the throttle valve opening control can be reduced, and the fuel consumption can be improved. Also, in the high rotation and high load range, the operating angle of the intake valve can be increased, and the increase in output can be secured by improving the intake charging efficiency.
上記可変動弁装置の1つとして、例えば特許文献1には、電動モータ等のアクチュエータによって制御軸の回転角度を変化させて吸気バルブの作用角を連続的に変化させる技術が記載されている。この可変動弁装置では、制御軸の回転角度がポテンショメータ等のセンサによって検出され、その回転角度に基づいて吸気バルブの実作用角が算出される。また、機関運転状態に基づき吸気バルブの目標作用角が算出される。そして、センサの正常時には、実作用角が目標作用角となるようにアクチュエータに対する通電がフィードバック制御される。
As one of the variable valve operating devices, for example,
一方、センサの異常時には制御軸の回転角度を正確に検出できず、実作用角の正確な算出及びその実作用角に基づくフィードバック制御ができなくなる。反面、制御軸の回転角度がピン、ストッパ等により所定の範囲に規制されることから、制御軸の回転方向を切替えることにより、吸気バルブの作用角を最小値又は最大値のいずれかに保持することは可能である。そこで、センサの異常時には、最小値又は最大値のいずれか一方が目標作用角として設定される。そして、こうして設定された目標作用角となるようにアクチュエータに対する通電がオープンループ制御される。 On the other hand, when the sensor is abnormal, the rotation angle of the control shaft cannot be accurately detected, and accurate calculation of the actual working angle and feedback control based on the actual working angle cannot be performed. On the other hand, since the rotation angle of the control shaft is regulated within a predetermined range by pins, stoppers, etc., the operating angle of the intake valve is held at either the minimum value or the maximum value by switching the rotation direction of the control shaft. It is possible. Therefore, when the sensor is abnormal, either the minimum value or the maximum value is set as the target operating angle. The energization of the actuator is subjected to open loop control so that the target operating angle set in this way is achieved.
なお、本発明にかかる先行技術文献としては、前述した特許文献1のほかにも下記に示す特許文献2及び特許文献3が挙げられる。
ところで、センサの異常時には、吸気バルブの作用角を最小値又は最大値に保持するためにアクチュエータに連続して通電する必要があり、電動モータを含む各種電子部品には連続通電に耐え得る性能が要求される。しかし、こうした要求を満たす電子部品を用いるとコストアップが避けられない。 By the way, when the sensor is abnormal, it is necessary to energize the actuator continuously in order to keep the working angle of the intake valve at the minimum value or the maximum value, and various electronic parts including an electric motor have a performance capable of withstanding continuous energization. Required. However, using electronic parts that satisfy these requirements inevitably increases costs.
これに対しては、最小値又は最大値に対応する回転角度(保持角度)に制御軸を保持する機構を設け、この保持角度まで制御軸を回転させるための見込みの通電量に基づいて電動モータに通電した後、通電を停止することが考えられる。 For this, a mechanism for holding the control shaft at the rotation angle (holding angle) corresponding to the minimum value or the maximum value is provided, and the electric motor is based on the expected energization amount for rotating the control shaft to this holding angle. It is conceivable that the energization is stopped after the energization.
しかしながら、見込みの通電量では、車両の運転状態の変化や可変動弁装置の経時変化等、様々な要因により、実際には制御軸が保持角度まで回転されないことがある。また、一度は保持角度まで回転されたものの、その後に保持角度から外れてしまうこともある。これらの場合には吸気バルブが所定の作用角でリフトしないため、所定量の空気が得られず、要求する機関出力を確保できずにドライバビリティが悪化するおそれがある。なお、こうした不具合は、吸気バルブに限らず排気バルブのバルブ特性を可変とする可変動弁装置でも同様に起こり得る。 However, at the expected energization amount, the control shaft may not actually be rotated to the holding angle due to various factors such as a change in the driving state of the vehicle and a change over time of the variable valve gear. Moreover, although it rotated once to the holding angle, it may remove | deviate from a holding angle after that. In these cases, since the intake valve does not lift at a predetermined operating angle, a predetermined amount of air cannot be obtained, and the required engine output cannot be secured and drivability may deteriorate. Such a problem can occur not only in the intake valve, but also in a variable valve apparatus that varies the valve characteristics of the exhaust valve.
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、センサの異常時にアクチュエータに対する連続駆動を不要にしつつ、機関出力を確保するための所望のバルブ特性で機関バルブをリフトさせることのできる内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to lift an engine valve with desired valve characteristics for ensuring engine output while eliminating the need for continuous driving of the actuator when the sensor is abnormal. An object of the present invention is to provide a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that can be made to operate.
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明では、内燃機関における機関バルブの作用角及び最大リフト量の少なくとも一方をバルブ特性とし、制御指令値に応じて作動するアクチュエータにより前記バルブ特性を変更する可変動弁機構と、前記機関バルブのバルブ特性を検出するセンサとを備え、前記センサの正常時には同センサの検出結果に応じた制御指令値を前記アクチュエータに出力するようにした内燃機関の可変動弁装置において、前記バルブ特性についての所定の保持条件が満たされると前記可変動弁機構をそのときの状態に機械的に保持する保持機構と、前記センサの異常時には、前記可変動弁機構を前記保持機構により保持される状態にするための保持移行用制御指令値を前記アクチュエータに出力し、その出力後に、前記バルブ特性の変更に応じて変化する内燃機関の運転状態に関するパラメータが前記保持条件に相応する保持相応条件を満たしていないと、前記保持移行用制御指令値を再び前記アクチュエータに出力する制御手段とを備えている。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
According to the first aspect of the present invention, there is provided a variable valve mechanism that has at least one of an engine valve working angle and a maximum lift amount in an internal combustion engine as a valve characteristic, and changes the valve characteristic by an actuator that operates according to a control command value. A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, comprising: a sensor that detects a valve characteristic of the engine valve; and when the sensor is normal, a control command value corresponding to a detection result of the sensor is output to the actuator. A holding mechanism that mechanically holds the variable valve mechanism in its current state when a predetermined holding condition for valve characteristics is satisfied, and the variable valve mechanism is held by the holding mechanism when the sensor is abnormal. The control command value for holding transition to enter the state to output is output to the actuator, and after the output, the change in the valve characteristic is applied. If the parameter does not meet the holding corresponding condition corresponding to the holding condition regarding the operating state of the internal combustion engine that changes Te, and a control means for outputting the holding transition control command value again the actuator.
上記の構成によれば、センサの正常時には、その検出結果に応じた制御指令値がアクチュエータに出力され、同アクチュエータが作動して機関バルブのバルブ特性が目的とする特性に変更される。 According to the above configuration, when the sensor is normal, a control command value corresponding to the detection result is output to the actuator, and the actuator is operated to change the valve characteristic of the engine valve to a target characteristic.
これに対し、センサの異常時には、センサの検出結果に応じた制御指令値の出力ができなくなる。しかし、機関バルブのバルブ特性についての保持条件が満たされれば、保持機構によって可変動弁機構をそのときの状態に保持することは可能である。このことから、センサの異常時には、センサの検出結果に応じた制御指令値に代えて、可変動弁機構を保持機構により保持される状態にするための保持移行用制御指令値がアクチュエータに出力される。この保持移行用制御指令値に応じたアクチュエータの作動によりバルブ特性が変更される。この変更により、基本的にはバルブ特性についての保持条件が満たされ、保持機構により可変動弁機構がそのときの状態に機械的に保持される。この際、保持条件が、機関出力との関係において適切に設定されていれば、前記のように保持条件が満たされることで機関出力が確保される。また、保持期間中には、アクチュエータによって可変動弁機構をそのときの状態に保持しなくてもよくなり、同アクチュエータに対する保持移行用制御指令値の出力の停止が可能になる。 On the other hand, when the sensor is abnormal, it becomes impossible to output a control command value corresponding to the detection result of the sensor. However, if the holding condition for the valve characteristic of the engine valve is satisfied, the variable valve mechanism can be held in the state at that time by the holding mechanism. From this, when the sensor is abnormal, instead of the control command value according to the detection result of the sensor, a holding transition control command value for setting the variable valve mechanism to be held by the holding mechanism is output to the actuator. The The valve characteristics are changed by the operation of the actuator in accordance with the hold transition control command value. By this change, basically, the holding condition for the valve characteristics is satisfied, and the variable valve mechanism is mechanically held in the state at that time by the holding mechanism. At this time, if the holding condition is appropriately set in relation to the engine output, the engine output is ensured by satisfying the holding condition as described above. Further, during the holding period, the variable valve mechanism need not be held at that time by the actuator, and the output of the holding transition control command value to the actuator can be stopped.
しかし、保持移行用制御指令値はセンサの検出結果を反映した値ではないことから見込みの値となる。このため、内燃機関の運転状態の変化や可変動弁機構の経時変化等、様々な要因により、変更されたバルブ特性が実際には保持条件を満たさず、保持機構による保持が行われないおそれがある。また、バルブ特性が保持条件を満たして保持機構による保持が一度は行われても、その後に保持条件を満たさなくなるおそれもある。 However, the holding shift control command value is not a value reflecting the detection result of the sensor, and thus is an expected value. For this reason, due to various factors such as changes in the operating state of the internal combustion engine and changes over time of the variable valve mechanism, the changed valve characteristics may not actually satisfy the holding condition and may not be held by the holding mechanism. is there. In addition, even if the valve characteristic satisfies the holding condition and the holding mechanism performs the holding once, the holding condition may not be satisfied after that.
この点、請求項1に記載の発明では、前述した保持移行用制御指令値が出力された後に、バルブ特性の変更に応じて変化する内燃機関の運転状態に関するパラメータが、保持条件に相応する保持相応条件を満たしているかどうかが判定される。そして、パラメータが保持相応条件を満たしていないと、保持移行用制御指令値が再びアクチュエータに出力される。この出力に応じてアクチュエータが作動してバルブ特性が変更され、保持条件を満たすようになる。 In this regard, according to the first aspect of the present invention, the parameter relating to the operating state of the internal combustion engine that changes in accordance with the change in the valve characteristic after the above-described holding transition control command value is output has the holding condition corresponding to the holding condition. It is determined whether the corresponding conditions are met. If the parameter does not satisfy the holding condition, the holding shift control command value is output to the actuator again. In response to this output, the actuator is actuated to change the valve characteristics and satisfy the holding condition.
このように、センサの異常時において、バルブ特性が保持条件を満たしている場合には、可変動弁機構の連続駆動のためにアクチュエータに保持移行用制御指令値を出力し続けなくてもよく、耐久性の高いアクチュエータ等を用いなくてもすむようになる。また、バルブ特性が保持条件を満たさなかったり、一旦、保持条件を満たしたが、その後に満たさなくなったりしても、可変動弁機構を保持機構により保持される状態にして、機関バルブを所定のバルブ特性でリフトさせて機関出力を確保することが可能となる。 Thus, when the valve characteristic satisfies the holding condition when the sensor is abnormal, it is not necessary to continue to output the holding transition control command value to the actuator for continuous driving of the variable valve mechanism. There is no need to use a highly durable actuator or the like. Further, even if the valve characteristic does not satisfy the holding condition, or once the holding condition is satisfied but is not satisfied after that, the variable valve mechanism is held by the holding mechanism, and the engine valve is It is possible to ensure engine output by lifting with valve characteristics.
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の発明において、前記制御手段は、前記保持移行用制御指令値の出力後に前記パラメータが前記保持相応条件を満たしていると、同出力後の所定時間にわたり前記保持移行用制御指令値の出力を停止するものであるとする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the control means, after the output of the holding transition control command value, if the parameter satisfies the holding appropriate condition, Assume that the output of the holding transition control command value is stopped for a predetermined time.
上記の構成によれば、センサの異常時において、保持移行用制御指令値が出力された後に、内燃機関の運転状態に関するパラメータが保持相応条件を満たしていると、可変動弁機構が、保持機構により保持され得る状態になっているといえる。従って、この場合には所定時間にわたり保持移行用制御指令値の出力が停止されるが、保持機構により可変動弁機構をそのときの状態(バルブ特性が保持条件を満たす状態)に保持することが可能である。このため、耐久性の高いアクチュエータを用いなくてもすむという請求項1に記載の発明の効果がより一層確実なものとなる。
According to the above configuration, if the parameter relating to the operating state of the internal combustion engine satisfies the holding appropriate condition after the holding transition control command value is output when the sensor is abnormal, the variable valve mechanism is It can be said that it is in the state which can be hold | maintained by. Accordingly, in this case, the output of the control command value for holding transition is stopped for a predetermined time, but the holding mechanism can hold the variable valve mechanism in the state at that time (the valve characteristic satisfies the holding condition). Is possible. For this reason, it is not necessary to use a highly durable actuator, and the effect of the invention according to
請求項3に記載の発明では、請求項2に記載の発明において、前記制御手段は、前記所定時間の経過後に前記パラメータが前記保持相応条件を満たしていないと、前記保持移行用制御指令値を再び前記アクチュエータに出力するものであるとする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the control means sets the holding transition control command value if the parameter does not satisfy the holding proper condition after the predetermined time has elapsed. It is assumed that the signal is output again to the actuator.
ここで、保持移行用制御指令値の出力に応じてパラメータが一旦保持相応条件を満たし、バルブ特性が保持条件を満たしても、その後に同パラメータが保持相応条件を満たさなくなることがあり得る。この点、請求項3に記載の発明では、保持移行用制御指令値の出力が所定時間にわたって停止された後に、パラメータが保持相応条件を満たしているかどうかが判定される。そして、保持相応条件を満たしていない場合には、保持移行用制御指令値が再びアクチュエータに出力される。この出力に応じてアクチュエータが作動してバルブ特性が変更されて前記保持条件を満たすようになる。従って、保持機構によって可変動弁機構をそのときの状態に保持し、機関出力を確保することができる。 Here, even if the parameter once satisfies the holding condition according to the output of the holding transition control command value and the valve characteristic satisfies the holding condition, the parameter may not satisfy the holding condition after that. In this regard, according to the third aspect of the present invention, after the output of the holding transition control command value is stopped for a predetermined time, it is determined whether or not the parameter satisfies the holding appropriate condition. If the holding appropriate condition is not satisfied, the holding shift control command value is output to the actuator again. In response to this output, the actuator is operated to change the valve characteristics to satisfy the holding condition. Therefore, the variable valve mechanism can be held in the current state by the holding mechanism, and the engine output can be secured.
請求項4に記載の発明では、請求項1〜3のいずれか1つに記載の発明において、前記保持条件は前記作用角又は前記最大リフト量が最大になることであるとする。
上記の構成によれば、センサの異常時には、保持移行用制御指令値の出力によりアクチュエータが作動してバルブ特性が変更される。この変更により、機関バルブの作用角又は最大リフト量が最大になって保持条件を満たすと、保持移行用制御指令値の出力が停止されても、保持機構により可変動弁機構がそのときの状態に保持される。従って、例えば可変動弁機構が吸気バルブのバルブ特性を変更するものである場合には、作用角又は最大リフト量を最大としたバルブ特性で吸気バルブがリフトされることとなる。その結果、必要量の空気を内燃機関に吸入して機関出力を確保することが可能となる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the holding condition is that the operating angle or the maximum lift amount is maximized.
According to the above configuration, when the sensor is abnormal, the actuator is operated by the output of the holding transition control command value to change the valve characteristic. As a result of this change, when the engine valve operating angle or maximum lift amount is maximized and the holding condition is satisfied, even if the output of the holding transfer control command value is stopped, the holding mechanism causes the variable valve mechanism to Retained. Therefore, for example, when the variable valve mechanism changes the valve characteristic of the intake valve, the intake valve is lifted with the valve characteristic that maximizes the operating angle or the maximum lift amount. As a result, the required amount of air can be sucked into the internal combustion engine to ensure engine output.
請求項5に記載の発明では、請求項1〜4のいずれか1つに記載の発明において、前記可変動弁機構は吸気バルブのバルブ特性を変更するものであり、前記内燃機関の運転状態に関するパラメータは前記可変動弁機構による前記バルブ特性の変更に伴い変化する吸入空気量又は吸気圧であり、前記保持相応条件は前記パラメータが所定値よりも大きくなることであるとする。 According to a fifth aspect of the invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the variable valve mechanism changes a valve characteristic of an intake valve, and relates to an operating state of the internal combustion engine. The parameter is an intake air amount or an intake pressure that changes as the valve characteristic is changed by the variable valve mechanism, and the holding appropriate condition is that the parameter is larger than a predetermined value.
上記の構成によれば、吸気バルブのバルブ特性が変更されると、その変更に伴い吸入空気量や吸気圧も変化する。このように、バルブ特性との間に相関関係の見られる吸入空気量や吸気圧を内燃機関の運転状態に関するパラメータとし、これを保持相応条件の成否判定に用いることで、センサの検出結果を用いなくても、可変動弁機構が保持機構により保持される状態になっているかどうかを判定することが可能となる。 According to the above configuration, when the valve characteristic of the intake valve is changed, the intake air amount and the intake pressure also change with the change. In this way, the intake air amount and intake pressure that are correlated with the valve characteristics are used as parameters relating to the operating state of the internal combustion engine, and these are used to determine the success or failure of the holding appropriate conditions. Even without this, it is possible to determine whether or not the variable valve mechanism is held by the holding mechanism.
請求項6に記載の発明では、請求項1〜5のいずれか1つに記載の発明において、前記アクチュエータは通電により出力軸が回転し、その回転により前記機関バルブのバルブ特性を変更するモータであるとする。 According to a sixth aspect of the invention, in the invention according to any one of the first to fifth aspects, the actuator is a motor that rotates an output shaft when energized and changes a valve characteristic of the engine valve by the rotation. Suppose there is.
上記の構成によれば、センサの異常時には、可変動弁機構を保持機構により保持される状態にするための保持移行用制御指令値が出力される。この出力に応じた通電によりモータの出力軸が回転してバルブ特性が変更される。この変更により、バルブ特性についての保持条件が満たされ、保持機構により可変動弁機構がそのときの状態に保持されると、モータによって可変動弁機構をそのときの状態に保持しなくてもよくなり、同モータに通電し続けなくてもすむ。 According to the above configuration, when the sensor is abnormal, the holding transition control command value for setting the variable valve mechanism to be held by the holding mechanism is output. The energization according to this output rotates the output shaft of the motor and changes the valve characteristics. With this change, when the holding condition for the valve characteristics is satisfied and the variable valve mechanism is held in that state by the holding mechanism, the variable valve mechanism need not be held in that state by the motor. Therefore, it is not necessary to continue energizing the motor.
請求項7に記載の発明では、請求項6に記載の発明において、前記モータの出力軸が前記バルブ特性の前記保持条件に対応する角度を越えて回転するのを規制する回転規制部材をさらに備え、前記制御手段は、前記センサの異常時には、前記モータに流れる電流が前記回転規制部材の規制により所定値よりも大きくなるまで同モータに通電するものとする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect of the present invention, the apparatus further includes a rotation restricting member that restricts the output shaft of the motor from rotating beyond an angle corresponding to the holding condition of the valve characteristic. When the sensor is abnormal, the control means energizes the motor until the current flowing through the motor becomes larger than a predetermined value due to the restriction of the rotation restricting member.
上記の構成によれば、モータの出力軸のある回転角度と保持条件とが対応していて、出力軸がこの回転角度を越えて回転しようとすると、その回転が回転規制部材によって規制される。このように回転が規制されている状態で引き続きモータに通電されると、モータに流される電流が増加する。このため、電流と所定値との比較結果に基づき、可変動弁機構が保持機構により保持される状態になっているかどうかを判定することが可能となる。そして、電流が所定値よりも大きくなるまでモータに通電することにより、可変動弁機構を保持機構によって保持される状態に確実にすることができる。 According to the above configuration, a certain rotation angle of the output shaft of the motor corresponds to the holding condition, and when the output shaft tries to rotate beyond this rotation angle, the rotation is restricted by the rotation restricting member. When the motor is continuously energized in such a state where the rotation is restricted, the current flowing through the motor increases. For this reason, it becomes possible to determine whether or not the variable valve mechanism is in a state of being held by the holding mechanism based on the comparison result between the current and the predetermined value. And it can be ensured that the variable valve mechanism is held by the holding mechanism by energizing the motor until the current becomes larger than the predetermined value.
請求項8に記載の発明では、請求項1〜7のいずれか1つに記載の発明において、前記可変動弁機構は、前記アクチュエータにより軸方向へ移動させられるコントロールシャフトと、前記コントロールシャフト上にそれぞれ揺動可能に設けられた入力アーム及び出力アームと、前記コントロールシャフトと、前記入力アーム及び前記出力アームとの間に設けられたスライダとを備え、前記内燃機関のカムシャフトによる前記入力アームの揺動を前記スライダを介して前記出力アームに伝達して前記機関バルブを駆動するとともに、前記アクチュエータによる前記コントロールシャフトの軸方向の移動に伴う前記スライダの変位により、前記入力アーム及び前記出力アームの相対位相差を変更して前記バルブ特性を変更するものであるとする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to seventh aspects, the variable valve mechanism includes a control shaft that is moved in an axial direction by the actuator, and a control shaft on the control shaft. Each of the input arm and the output arm provided to be swingable, the control shaft, and a slider provided between the input arm and the output arm. The swing is transmitted to the output arm through the slider to drive the engine valve, and the displacement of the slider accompanying the movement of the control shaft in the axial direction by the actuator causes the input arm and the output arm to move. It is assumed that the valve characteristic is changed by changing the relative phase difference.
上記の構成によれば、内燃機関のカムシャフトが回転すると、可変動弁機構では、そのカムシャフトによって入力アームがコントロールシャフトを支点として揺動される。この揺動はスライダを介して出力アームに伝達され、同出力アームが揺動する。この揺動する出力アームによって、対応する機関バルブが駆動され、内燃機関内に空気が吸入されたり、排気が内燃機関から排出されたりする。 According to the above configuration, when the camshaft of the internal combustion engine rotates, in the variable valve mechanism, the input arm is swung around the control shaft by the camshaft. This swing is transmitted to the output arm via the slider, and the output arm swings. The corresponding engine valve is driven by the swinging output arm, and air is sucked into the internal combustion engine or exhaust gas is discharged from the internal combustion engine.
また、アクチュエータによってコントロールシャフトが駆動されて軸方向へ移動すると、その移動に伴ってスライダが変位し、その変位に応じて入力アーム及び出力アームの相対位相差が変更され、機関バルブのバルブ特性が変更される。ここで、バルブ特性が例えば相対位相差に略比例する機関バルブの作用角であるとすると、相対位相差が小さいときには作用角が小さく、相対位相差の増大に伴い作用角が大きくなる。 Further, when the control shaft is driven by the actuator and moved in the axial direction, the slider is displaced along with the movement, and the relative phase difference between the input arm and the output arm is changed according to the displacement, and the valve characteristic of the engine valve is changed. Be changed. Here, if the valve characteristic is, for example, the working angle of the engine valve that is substantially proportional to the relative phase difference, the working angle is small when the relative phase difference is small, and the working angle increases as the relative phase difference increases.
このようなタイプの可変動弁機構を搭載した内燃機関において、センサの異常時には、可変動弁機構を保持機構により保持される状態にするための保持移行用制御指令値がアクチュエータに出力される。この保持移行用制御指令値に応じたアクチュエータの作動によりコントロールシャフト及びスライダが軸方向へ変位させられると、その変位に応じて入・出力アームの相対位相差が変更され、機関バルブのバルブ特性が変更される。この変更により、基本的にはバルブ特性についての保持条件が満たされ、保持機構により可変動弁機構がそのときの状態に機械的に保持される。この際、保持条件が機関出力との関係において適切に設定されていれば、前記のように保持条件が満たされることで機関出力が確保される。また、この保持期間中には、アクチュエータによってコントロールシャフト及びスライダを軸方向へ変位不能に保持しなくてもよくなり、同アクチュエータに対する保持移行用制御指令値の出力の停止が可能になる。 In an internal combustion engine equipped with such a type of variable valve mechanism, when the sensor is abnormal, a control command value for holding transition for setting the variable valve mechanism to be held by the holding mechanism is output to the actuator. When the control shaft and the slider are displaced in the axial direction by the operation of the actuator according to the holding transition control command value, the relative phase difference between the input and output arms is changed according to the displacement, and the valve characteristics of the engine valve are changed. Be changed. By this change, basically, the holding condition for the valve characteristics is satisfied, and the variable valve mechanism is mechanically held in the state at that time by the holding mechanism. At this time, if the holding condition is appropriately set in relation to the engine output, the engine output is ensured by satisfying the holding condition as described above. Further, during this holding period, the actuator does not have to hold the control shaft and the slider in the axial direction so as not to be displaced, and the output of the holding transfer control command value to the actuator can be stopped.
保持移行用制御指令値が出力された後に、内燃機関の運転状態の作動状態に関するパラメータが保持条件に相応する保持相応条件を満たしていないと、保持移行用制御指令値が再びアクチュエータに出力される。この出力に応じてアクチュエータが作動してコントロールシャフト及びスライダが軸方向へ変位してバルブ特性が変更され、保持条件を満たすようになる。 After the holding transition control command value is output, if the parameter relating to the operating state of the operating state of the internal combustion engine does not satisfy the holding proper condition corresponding to the holding condition, the holding shift control command value is output to the actuator again. . In response to this output, the actuator operates to displace the control shaft and slider in the axial direction, thereby changing the valve characteristics and satisfying the holding condition.
従って、上記タイプの可変動弁機構を搭載した内燃機関においても、請求項1に記載の発明の効果が確実に得られる。
Therefore, even in an internal combustion engine equipped with the variable valve mechanism of the above type, the effect of the invention of
(第1実施形態)
以下、本発明を内燃機関としての車両用多気筒ガソリンエンジン(以下、単にエンジンという)に具体化した第1実施形態について、図1〜図14を参照して説明する。
(First embodiment)
A first embodiment in which the present invention is embodied in a vehicular multi-cylinder gasoline engine (hereinafter simply referred to as an engine) as an internal combustion engine will be described below with reference to FIGS.
図1及び図2に示すように、エンジン11は複数のシリンダ(気筒)12を有するシリンダブロック13と、その上に取付けられたシリンダヘッド14とを備えている。各シリンダ12内にはピストン15が往復動可能に収容されている。各ピストン15は、コネクティングロッド(図示略)を介し、出力軸であるクランクシャフト16(図2参照)に連結されている。各ピストン15の往復運動は、コネクティングロッドによって回転運動に変換された後、クランクシャフト16に伝達される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ピストン15、シリンダ12及びシリンダヘッド14によって囲まれた空間は燃焼室17となっている。シリンダヘッド14には、各燃焼室17に連通する吸気ポート18及び排気ポート19が設けられている。
A space surrounded by the
これらの吸・排気ポート18,19を開閉するために、シリンダヘッド14には、シリンダ12毎に吸気バルブ21及び排気バルブ22が、機関バルブとしてそれぞれ往復動可能に支持されている。吸・排気バルブ21,22はバルブスプリング23によって常に上方へ付勢されている。この付勢方向は、吸・排気ポート18,19を閉じる方向(閉弁方向)である。
In order to open and close these intake /
シリンダヘッド14における吸気バルブ21の略上方には、吸気カム24を有する吸気カムシャフト25が支持壁部26により回転可能に支持されている(図2参照)。同様に、シリンダヘッド14における排気バルブ22の略上方には排気カムシャフト27が回転可能に支持されている。吸・排気カムシャフト25,27は、タイミングチェーン28、スプロケット(図示略)等によりクランクシャフト16に駆動連結されている。そして、クランクシャフト16の回転がタイミングチェーン28等を介して吸・排気カムシャフト25,27に伝達され、同カムシャフト25,27の回転により吸・排気バルブ21,22が往復動(リフト)し、吸・排気ポート18,19を開閉する。
An
吸気ポート18には吸気通路(図示略)が接続されており、エンジン11の外部の空気が吸気通路及び吸気ポート18を通過して燃焼室17に取り込まれる。吸気通路には、燃焼室17へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁(図示略)が各シリンダ12に対応して取付けられている。噴射された燃料は、吸気ポート18を通って燃焼室17内に導入される吸入空気と混ざり合って混合気となる。なお、燃料噴射弁を吸気通路に代えてシリンダヘッド14に取付け、燃料を燃焼室17に直接噴射するようにしてもよい。
An intake passage (not shown) is connected to the
シリンダヘッド14には点火プラグ29が各シリンダ12に対応して取付けられている。そして、前記混合気は点火プラグ29の電気火花によって着火され、爆発・燃焼する。このときに生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストン15が往復動され、クランクシャフト16が回転されて、エンジン11の駆動力(出力トルク)が得られる。
A
一方、排気ポート19には排気通路(図示略)が接続されており、燃焼室17で生じた排気が、排気ポート19、排気通路等を通ってエンジン11の外部へ排出される。
図2に示すように、エンジン11におけるタイミングチェーン28側の端部(図2の左端部)には、クランクシャフト16に対する吸気カムシャフト25の相対回転位相を調節して、吸気バルブ21のバルブ特性の一部であるバルブタイミング(開閉期間)を進角又は遅角させるバルブタイミング可変機構31が設けられている。また、エンジン11には、各吸気バルブ21のバルブ特性の一部である作用角及び最大リフト量を連続的に変更する作用角可変機構32が設けられている。これらのバルブタイミング可変機構31及び作用角可変機構32によって可変動弁機構が構成されている。ここで、吸気バルブ21の作用角は、クランクシャフト16の回転について、吸気バルブ21が開弁を開始してから閉弁するまでの角度範囲である(図10参照)。また、吸気バルブ21の最大リフト量は、吸気バルブ21が最も下方まで移動(リフト)したときの移動量である。なお、排気バルブ22については、このような可変動弁機構は設けられていない。
On the other hand, an exhaust passage (not shown) is connected to the
As shown in FIG. 2, at the end of the
作用角可変機構32は、シリンダ12毎に設けられた仲介駆動機構33と、全仲介駆動機構33にそれぞれ共通する1本の支持パイプ34、1本のコントロールシャフト35及び1つの作用角可変アクチュエータとを備えている。
The operating
支持パイプ34はシリンダ12の配列方向(図2の左右方向)へ延びるように配置され、前述した支持壁部26に貫通固定されている。なお、この方向について、特に区別する必要のない場合には「軸方向」といい、区別する必要のある場合には矢印A方向又は矢印B方向というものとする。矢印A方向は、前述したタイミングチェーン28に近づく方向であり、吸気バルブ21の作用角及び最大リフト量を小さくする方向である。また、矢印B方向はタイミングチェーン28から遠ざかる方向であり、前記作用角及び最大リフト量を大きくする方向である。前記貫通固定により、支持パイプ34は軸方向への移動が不能であり、しかも回転不能である。
The
コントロールシャフト35は、支持パイプ34内に軸方向への往復動可能に挿通されている。コントロールシャフト35を軸方向へ変位させるとともに、その軸方向における位置を調整するために、図3及び図4に示すように、コントロールシャフト35の端部上にはボールねじ37を介して回転体38が設けられている。回転体38はコントロールシャフト35に対し回転可能であるが、軸方向への変位が規制されている。回転体38には平歯車からなるウォームホイール39が一体回転可能に取付けられている。
The
また、回転体38の近傍には作用角可変アクチュエータとしてのモータ41が配置されている。このモータ41として、本実施形態では電流に比例又は略比例した回転力(トルク)を発生する直流モータ(DCモータ)が用いられている。モータ41を駆動する駆動回路42はヒューズ43を介してバッテリ44に接続されている。
A
モータ41の出力軸45上には、ねじ状の歯車からなるウォーム46が取付けられており、このウォーム46がウォームホイール39に噛合わされている。そして、これらのウォームホイール39及びウォーム46によってウォームギヤが構成されている。ウォームギヤは、周知のようにウォームホイール39及びウォーム46間の摩擦が大きいことから、大きな減速比の回転を伝動する際に用いられる。ウォームギヤには、ウォームホイール39側からウォーム46を回転させるために大きな荷重が必要になるという特徴がある。
On the
ウォームギヤは、バルブ特性(作用角、最大リフト量)についての所定の保持条件が満たされると、作用角可変機構32をそのときの状態に機械的に保持するための保持機構47として機能する。保持条件は、バルブ特性が車両の退避走行用吸入空気量を確保するための特性になることであり、ここでは「作用角が最大値であること」を保持条件としている。
The worm gear functions as a
出力軸45の回転を規制するために、回転体38にはピン48が固定されている。また、シリンダヘッド14等において、前記ピン48の可動範囲の両端に対応する箇所には、回転規制部材として一対のストッパ51,52が設けられている。そして、モータ41により、ピン48がストッパ51に近づく方向である反時計回り方向へウォームホイール39を回転させると、コントロールシャフト35が矢印A方向(作用角及び最大リフト量を小さくする方向)へ変位させられる。ピン48がストッパ51に突き当てられると、それ以上の反時計回り方向への回転がストッパ51によって規制される。これとは逆に、モータ41により、ピン48がストッパ52に近づく方向である時計回り方向へウォームホイール39を回転させると、コントロールシャフト35が矢印B方向(作用角及び最大リフト量を大きくする方向)へ変位させられる。ピン48がストッパ52に突き当てられると、それ以上の時計回り方向への回転がストッパ52によって規制される。このように、両ストッパ51,52によってピン48の移動が規制された角度範囲内でウォームホイール39が回転可能である。
In order to restrict the rotation of the
各仲介駆動機構33は、吸気カムシャフト25と吸気バルブ21との間に設けられている(図1参照)。各仲介駆動機構33は、図5〜図7に示すように、入力アーム53と、その軸方向についての両側に配置された一対の出力アーム54,55とを備えている。入力アーム53及び各出力アーム54,55は、それらの相対向する端部において嵌合により連結されている。各仲介駆動機構33の入力アーム53及び両出力アーム54,55は支持壁部26,26間に配置されており、軸方向への動きが両支持壁部26,26によって規制されている(図7参照)。
Each
入力アーム53は一対の支持片56,56を備えており、両支持片56,56の先端には、軸57によりローラ58が支持されている。また、各出力アーム54,55は、いずれもベース円部59と、略三角形状をなし、かつ凹状に湾曲するカム面61aを有するノーズ61とを備えている。
The
支持パイプ34と、入力アーム53及び両出力アーム54,55との間には、動力伝達用のスライダ62が配置されている。このスライダ62は、支持パイプ34上に回動可能かつ軸方向への移動可能に支持されている。スライダ62をコントロールシャフト35に動力伝達可能に連結するために、同スライダ62の内周面には、周方向に延びる溝部63が形成されている。溝部63は、スライダ62に設けられた貫通孔64によって同スライダ62の外部に連通している(図8参照)。また、支持パイプ34において、各仲介駆動機構33に対応する箇所には、軸方向へ延びる長孔65が形成されている。これらの溝部63及び長孔65には、前述した貫通孔64を通じて挿入された係止ピン66が配置され、その一端部(図7及び図8の下端部)がコントロールシャフト35に圧入固定されている。また、溝部63内に位置する係止ピン66の他端部(図7及び図8の上端部)にはブッシュ67が固定されている。
A
従って、前述したように支持パイプ34がシリンダヘッド14(支持壁部26)に固定されているが、コントロールシャフト35の軸方向への移動に伴い、係止ピン66が支持パイプ34の長孔65内を移動することで、ブッシュ67を介してスライダ62を軸方向へ移動させることが可能である。さらに、スライダ62自体は、周方向へ延びる溝部63にて係止ピン66及びブッシュ67に係止されていることから、係止ピン66及びブッシュ67にて軸方向の位置は決定されるが、軸周りについては回動可能である。
Therefore, as described above, the
入力アーム53及びスライダ62間で動力を伝達するために、入力アーム53の内周面には、出力アーム54側ほど時計回り方向へねじれたヘリカルスプライン53aが形成されている。これに対応して図6に示すように、スライダ62の外周面の軸方向における中間部分には、同方向へねじれたヘリカルスプライン62aが形成され、これが前述した入力アーム53のヘリカルスプライン53aに噛合わされている。
In order to transmit power between the
また、各出力アーム54,55及びスライダ62間で動力を伝達するために、各出力アーム54,55の内周面には、前記入力アーム53のヘリカルスプライン53aとは逆方向、すなわち入力アーム53から出力アーム54側へ離れるほど反時計回り方向へねじれたヘリカルスプライン54b,55cが形成されている。これに対応して、スライダ62の外周面の軸方向における両端部には同方向へねじれたヘリカルスプライン62b,62cが形成され、これらが前記出力アーム54,55のヘリカルスプライン54b,55cに噛合わされている。このようにヘリカルスプライン53a,62aと、ヘリカルスプライン54b,55c,62b,62cとは逆方向へねじれている。そのため、コントロールシャフト35の軸方向の移動に連動してスライダ62が同方向へ変位しながら回転することにより、入力アーム53と各出力アーム54,55とに対し互いに逆方向のねじり力が付与され、入力アーム53及び出力アーム54,55の相対位相差が変化する。また、前記ヘリカルスプライン53a,54b,55c,62a,62b,62cのねじれ方向の設定により、入・出力アーム53〜55の相対位相差はスライダ62が矢印A方向(作用角を小さくする方向)へ変位するに従い小さくなる。
Further, in order to transmit power between the
図1に示すように、各仲介駆動機構33のローラ58は、吸気カムシャフト25の吸気カム24に接触しており、同吸気カムシャフト25の回転に伴い吸気カム24による略下向きの力がローラ58に加えられる。また、支持片56及びシリンダヘッド14間にはスプリング68が圧縮状態で配置されており、このスプリング68によりローラ58が常に吸気カム24に押付けられている。そして、吸気カム24のカムプロフィールに応じて変化する略下向きの力と、スプリング68による上向きの力とがつり合うように入力アーム53がコントロールシャフト35を支点として上下に揺動する。
As shown in FIG. 1, the
一方、吸気バルブ21及び出力アーム54,55間にはロッカーアーム69が配置され、同ロッカーアーム69を介して出力アーム54,55の揺動が吸気バルブ21に伝達される。すなわち、各ロッカーアーム69は、その基端部(図1の左端部)69aにおいてアジャスタ71にて揺動可能に支持され、先端部(図1の右端部)69bにおいて吸気バルブ21に接触している。そして、バルブスプリング23の付勢力が吸気バルブ21を通じてロッカーアーム69の先端部69bに加わり、同ロッカーアーム69のローラ72が両出力アーム54,55のベース円部59又はノーズ61に接触している。
On the other hand, a
従って、吸気カムシャフト25が回転すると、仲介駆動機構33では、吸気カム24によって入力アーム53がコントロールシャフト35を支点として上下に揺動する。この揺動はスライダ62を介して各出力アーム54,55に伝達され、同出力アーム54,55が上下に揺動する。これらの揺動する出力アーム54,55によって、対応する吸気バルブ21が駆動されて開弁する。この開弁に伴い吸気ポート18から燃焼室17へ空気が吸入される。
Accordingly, when the
また、モータ41によってコントロールシャフト35が軸方向へ移動されることで、入・出力アーム53〜55の揺動方向について、入力アーム53と各出力アーム54,55の相対位相差とが変更される。この変更に伴い各吸気バルブ21のバルブ特性(作用角及び最大リフト量)が連続的に変化する。スライダ62が矢印A方向へ最大量変位して相対位相差が小さいときには作用角及び最大リフト量がともに小さく、1気筒当りの吸入空気量が少ない。そして、スライダ62の矢印B方向への移動に伴って相対位相差が増大すると、作用角及び最大リフト量がともに大きくなって吸入空気量が多くなる。
Further, when the
また、図1及び図6に示すように仲介駆動機構33においては、吸気カム24により入力アーム53のローラ58に略下向きの力が加わる。この力はヘリカルスプライン53a,62aを通じてスライダ62に伝達される。前述したように両ヘリカルスプライン53a,62aが出力アーム54側ほど時計回り方向へねじれている。このねじれ方向と、吸気カム24からの力とにより決定されるスラスト方向の力として、スライダ62には矢印A方向の荷重が作用する。
As shown in FIGS. 1 and 6, in the
一方、バルブスプリング23により、吸気バルブ21、ロッカーアーム69等を介して両出力アーム54,55に略上向きの力が加わる。この力はヘリカルスプライン54b,55c及び62b,62cを通じてスライダ62に伝達される。前述したようにこれらのヘリカルスプライン54b,55c及び62b,62cが前記ヘリカルスプライン53a,62aとは逆方向へねじれている。これらのねじれ方向と、バルブスプリング23からの力とにより決定されるスラスト力として、スライダ62には矢印A方向の荷重が作用する。
On the other hand, the
このように、入力アーム53を通じて作用する荷重と、両出力アーム54,55を通じて作用する荷重とにより、スライダ62は矢印A方向へ移動しようとする。
ところで、図9(a)及び図9(b)は、モータ41によってコントロールシャフト35を図2の矢印B方向へ最大量移動させたときの仲介駆動機構33の状態を示している。スライダ62が可動範囲における矢印B方向の端に位置している。このときには、入力アーム53と各出力アーム54,55との相対位相差が最大となっている。
Thus, the
9A and 9B show the state of the
特に、図9(a)は、吸気カム24がそのベース円部24aにおいて、仲介駆動機構33のローラ58に接触している状態を示している。この状態では、両出力アーム54,55のベース円部59においてノーズ61に近い部分がロッカーアーム69のローラ72に接触している。このため、吸気バルブ21は閉弁状態(リフト量が「0」)となる。
In particular, FIG. 9A shows a state where the
吸気カムシャフト25が回転すると、ノーズ24bによってローラ58が押下げられて、入力アーム53が下方へ揺動する。この揺動がスライダ62を介して各出力アーム54,55に伝達されて、同出力アーム54,55が下方へ揺動する。これらの揺動により、ノーズ61のカム面61aが直ちにロッカーアーム69のローラ72に接触して、図9(b)に示すように、カム面61aの略全範囲を使用してローラ72を押下げる。この押下げにより、ロッカーアーム69が基端部69aを支点として下方へ揺動し、ロッカーアーム69の先端部69bが大きく吸気バルブ21を押下げ、吸気ポート18を大きく開放(開弁)させる。作用角及び最大リフト量はそれぞれ最大となる。吸気バルブ21の開弁に伴い吸気ポート18から燃焼室17に流入する空気量は最大となる。
When the
前記の状態から、モータ41によってコントロールシャフト35を図2の矢印A方向へ移動させると、それに連動してスライダ62が回転しながら同方向へ変位する。スライダ62の回転により入力アーム53及び各出力アーム54,55に対し互いに逆方向のねじり力が付与され、入力アーム53及び各出力アーム54,55の相対位相差が変化する。この相対位相差は、スライダ62の変位量が大きくなるほど小さくなる。
When the
吸気カム24のベース円部24aが、仲介駆動機構33のローラ58に接触するときに、出力アーム54,55のベース円部59についてロッカーアーム69のローラ72との接触箇所がノーズ61から遠ざかる。このため、出力アーム54,55が揺動しても、しばらくはロッカーアーム69のローラ72はノーズ61のカム面61aに接触することなくベース円部59に接触し続ける。
When the
その後、カム面61aがローラ72を押下げて、基端部69aを支点としてロッカーアーム69を下方へ揺動させるが、ローラ72が当初、ノーズ61から離れている分、カム面61aの使用範囲が少なくなる。その結果、ロッカーアーム69の揺動角度が小さくなり、作用角及び最大リフト量がともに小さくなる。こうして、吸気バルブ21は最大時よりも小さな作用角及び最大リフト量にて吸気ポート18を開放状態にする。吸気バルブ21の開弁に伴い各吸気ポート18から燃焼室17に流入する空気量は、スライダ62の矢印A方向への変位量に応じて少なくなる。
Thereafter, the
このように、モータ41によってコントロールシャフト35を通じてスライダ62の位置を調整することにより、図10のグラフに示すリフト量パターンの間で、出力アーム54,55によって駆動される吸気バルブ21の作用角及び最大リフト量を連続的に調整することが可能である。
Thus, by adjusting the position of the
図3に示すように、車両には、各部の状態を検出するセンサが種々取付けられている。これらのセンサの一部として、クランク角センサ75、一対の回転角センサ76,77、エアフロメータ78及び吸気圧センサ79が用いられている。クランク角センサ75はクランクシャフト16の回転角度であるクランク角を検出する。クランク角センサ75の検出値はクランクシャフト16の回転速度であるエンジン回転速度を検出する際にも用いられる。各回転角センサ76,77は、吸気バルブ21のバルブ特性(作用角及び最大リフト量)を検出すべく、ウォームホイール39の回転角度を通じてモータ41の出力軸45の回転角度(モータ回転角)を検出する。エアフロメータ78は、吸気通路を流れる空気の量である吸入空気量を検出し、吸気圧センサ79は吸気通路における吸入空気の圧力である吸気圧を検出する。
As shown in FIG. 3, various sensors for detecting the state of each part are attached to the vehicle. As a part of these sensors, a
ここで、モータ回転角とバルブ特性(作用角、最大リフト量)との間には図11に示す関係が見られる。なお、図11中の斜線部分は、ピン48がストッパ51,52に当たることによりモータ41の出力軸45の回転が規制される領域を示している。モータ41の出力軸45の可動範囲は可変領域及び保持領域からなる。可変領域では、ピン48が一方のストッパ51に当たっているときには作用角が最小となり、ピン48がストッパ51から離れる側へ出力軸45が回転するに従って作用角が増大する。可変領域ではピン48がストッパ52に近づいてモータ回転角が所定の値Xになったときに作用角が最大となる。また、保持領域では、出力軸45の回転に拘らず前述した可変領域での作用角の最大値が保持される。従って、ウォームホイール39の回転角度が回転角センサ76,77によって検出されれば、その検出結果から吸気バルブ21の実作用角を一義的に決定することが可能である。
Here, the relationship shown in FIG. 11 is observed between the motor rotation angle and the valve characteristics (working angle, maximum lift amount). 11 indicates a region where the rotation of the
なお、保持領域を設定しているのは以下の理由による。前述したようにスライダ62には入力アーム53及び両出力アーム54,55を通じて作用角を小さくする側(矢印A方向)の荷重が加わる。この荷重はコントロールシャフト35、ボールねじ37等を介してモータ41にも伝達される。同荷重が、モータ41への通電停止時において、ウォームホイール39の回転を停止した状態に保持する力(保持力)を上回ると、つり合う位置までモータ41の出力軸45が回転してスライダ62が矢印A方向へ移動するおそれがある。そこで、このようにスライダ62が多少移動しても作用角に影響が及ばないようにするために、モータ回転角が変化しても作用角が最大値に保持される保持領域を設けている。
The holding area is set for the following reason. As described above, the load on the side (arrow A direction) that reduces the operating angle is applied to the
図3に示すように、車両には、前記各種センサ75〜79からの信号に基づいてモータ41等の各部を制御する制御手段として電子制御装置(Electronic Control Unit :ECU)81が設けられている。ECU81はマイクロコンピュータを中心として構成されており、中央処理装置(CPU)が、読出し専用メモリ(ROM)に記憶されている制御プログラム、初期データ、制御マップ等に従って演算処理を行い、その演算結果に基づいて各種制御を実行する。CPUによる演算結果は、ランダムアクセスメモリ(RAM)において一時的に記憶される。また、ECU81はモータ41に流される電流値(モータ電流値ともいう)を検出する電流検出回路82を備えている。
As shown in FIG. 3, the vehicle is provided with an electronic control unit (ECU) 81 as a control means for controlling each part of the
ECU81が行う制御の1つとして吸気バルブ21の作用角制御が挙げられる。同制御では、エンジン回転速度、エンジン負荷等のエンジン11の運転状態に関するパラメータに基づいて目標作用角が算出される。エンジン負荷は、例えばエンジン11の吸入空気量に関係するパラメータ(吸気圧を含む)に基づき求められる。一方で、回転角センサ76,77によって検出された回転角に基づき、その回転角に対応する吸気バルブ21の実作用角が算出される。そして、この実作用角が前述した目標作用角となるようにモータ41に対する通電がフィードバック制御される。このようにモータ41に対する通電が制御されることで、吸気バルブ21の作用角(最大リフト量)がエンジン11の運転状態に適した値に調整される。
As one of the controls performed by the
ところで、回転角センサ76,77の異常時には、モータ回転角についての正確な情報が得られなくなり、実作用角の正確な算出及びその実作用角に基づくフィードバック制御ができなくなる。しかし、吸気バルブ21のバルブ特性についての保持条件(作用角が最大値であること)が満たされれば、保持機構47によって作用角可変機構32をそのときの状態に保持することは可能である。そこで、ECU81は作用角制御のほかにも回転角センサ76,77の診断を行い、同センサ76,77のいずれか一方が異常である場合にはフェイルセーフ処理を行う。次に、図12に示すフローチャートに従いフェイルセーフ処理の具体的内容について説明する。
When the
ECU81はまずステップ100において、回転角センサ76,77のいずれか一方が異常であるかどうかを判定する。この判定に際しては、例えば、両回転角センサ76,77によって検出されるモータ回転角の偏差が所定の値よりも大きいかどうかを判定する。ここで、両回転角センサ76,77がともに正常であれば、それらによって検出されるモータ回転角はともに同程度の値になるはずである。このことから、前記偏差が所定値よりも大きい場合には一方の回転角センサ76(又は77)が異常であると判断する。ただし、この場合には、異常である回転角センサ76(又は77)を特定することは困難である。
In
ステップ100の判定条件が満たされていない(センサ正常)と、フェイルセーフルーチンの各処理を終了する。これに対し、ステップ100の判定条件が満たされている(センサ異常)とステップ110へ移行する。ステップ110では、吸気バルブ21の作用角を保持条件が満たされる値(最大値)にするための保持移行用制御指令値として、デューティ比D1と、そのデューティ比D1にて通電・非通電が行われる時間T1とを算出する。デューティ比は、通電時間及び非通電時間からなる1サイクル中の通電時間の占める割合である。
If the determination condition of
続いて、ステップ120において、前記デューティ比D1によりモータ41に対する通電時間を制御する。そして、ステップ130において前記ステップ120の処理を開始してから前記時間T1が経過したかどうかを判定する。この判定条件が満たされていないと前記ステップ120へ戻り、満たされているとステップ140に移行する。このようにステップ120,130において、デューティ比D1によって時間T1にわたり通電時間を制御する処理は、作用角可変機構32を保持機構47により保持される状態にするための保持移行用制御指令値をモータ41に出力する処理に相当する。
Subsequently, in
ここで、一般に吸気バルブ21の作用角及び最大リフト量が小さいと吸入空気量が少なく、作用角及び最大リフト量が大きくなるに従って吸入空気量が多くなる。そのため、回転角センサ76,77の検出結果によらなくても、エアフロメータ78による実吸入空気量を用いることで、吸気バルブ21の作用角及び最大リフト量を推定して、それらが最大値になっているかどうかを判断することは可能である。このことから、ステップ140では、エアフロメータ78による吸入空気量が予め設定した判定値αよりも大きいかどうかを判定する。ここでの判定値αとしては、吸気バルブ21の作用角が最大値になったときに採り得る吸入空気量又はそれに近い値が設定されている。なお、ステップ140の判定条件は、前記保持条件(作用角が最大値であること)に相応する保持相応条件に相当する。
Here, generally, when the operating angle and the maximum lift amount of the
前記ステップ140の判定条件が満たされていないと、保持移行用制御指令値の出力にも拘らず作用角が最大値となっておらず、未だ作用角可変機構32が保持機構47により保持される状態になっていないと考えられる。このことから、ステップ150において、所定のデューティ比D2によりモータ41に対する通電時間を制御する。そして、ステップ160において、ステップ150の処理開始から所定の時間T2が経過したかどうかを判定する。この判定条件が満たされていないと前記ステップ150へ戻り、満たされているとステップ190へ移行する。このようにステップ150,160において、デューティ比D2によって時間T2にわたり通電時間を制御する処理は、保持相応条件が満たされていない場合に再び保持移行用制御指令値をモータ41に出力する処理に相当する。
If the determination condition of
これに対し、前記ステップ140の判定条件が満たされていると、作用角が最大値となっていて、作用角可変機構32が保持機構47により保持される状態になっていると考えられる。このことからステップ170においてデューティ比を「0」としてモータ41の通電時間を制御(通電を停止)する。次に、ステップ180においてステップ170の処理開始から所定の時間T3が経過したかどうかを判定する。この判定条件が満たされていないとステップ170へ戻り、満たされているとステップ190へ移行する。
On the other hand, when the determination condition of
前記ステップ160又は180から移行したステップ190では、予め定められたエンジン停止条件が成立しているかどうかを判定する。このエンジン停止条件としては、例えば「スタータスイッチがオフ操作されること」が挙げられる。そして、この判定条件が満たされていないと、前述したステップ140へ戻る。そして、エンジン停止条件が成立するまでの期間にわたり、ステップ140〜190の処理を繰り返し行う。これらの処理により、デューティ比D2による通電時間の制御又は通電停止が行われる。ステップ190の判定条件が満たされると、フェイルセーフルーチンの一連の処理を終了する。
In
上述したフェイルセーフルーチンに従って各処理が行われると、モータ回転角、通電制御におけるデューティ比及び吸入空気量は例えば図13及び図14に示すように変化する。 When each process is performed according to the above-described fail-safe routine, the motor rotation angle, the duty ratio in energization control, and the intake air amount change as shown in FIGS. 13 and 14, for example.
図13のタイミングt1で回転角センサ76,77のいずれか一方が異常であることが検出されると、ステップ100→110→120→130の順に処理が行われる。デューティ比D1によって通電時間が制御されることにより、ピン48がストッパ52に近づく側へモータ41の出力軸45が回転し、コントロールシャフト35及びスライダ62が矢印B方向へ移動する。仲介駆動機構33では入力アーム53と各出力アーム54,55との相対位相差が増大し、吸気バルブ21の作用角及び最大リフト量が大きくなって吸入空気量が多くなる。
When it is detected that either one of the
デューティ比D1による通電時間の制御開始から時間T1が経過したタイミングt2において、吸入空気量が判定値αよりも多いと、ステップ140→170の順に処理が行われる。デューティ比が「0」とされてモータ41に対する通電が停止される。この通電停止は、ステップ170→180の処理により、タイミングt2から時間T3が経過するタイミングt3まで継続される。エンジン停止条件が満たされず、タイミングt3以降も吸入空気量が判定値αよりも多い状況が続くと、ステップ180→190→140→170の順に処理が行われ通電停止が継続される。この通電停止は、ステップ180の判定条件が満たされるまで、すなわちタイミングt3から時間T3が経過するタイミングt4まで継続される。そして、タイミングt14以降も吸入空気量が判定値αよりも多い状況が続くと、ステップ140→170→180→190→140の順に処理が行われる。これらの一連の処理により、時間T3にわたる通電停止がエンジン停止条件が成立するまで繰り返し行われる。
If the intake air amount is larger than the determination value α at the timing t2 when the time T1 has elapsed from the start of control of the energization time based on the duty ratio D1, the processing is performed in the order of
一方、図14は、デューティ比D1による通電時間の制御により一旦は吸入空気量が判定値αを越えたが、前記ステップ170,180による通電停止期間(タイミングt2〜t3)中に、吸入空気量が減少して判定値αよりも少なくなった場合を示している。この場合には、ステップ140の判定条件が満たされず、ステップ140→150の順に処理が行われる。デューティ比D2によって時間T2にわたり通電時間が制御される。この制御により吸気バルブ21の作用角及び最大リフト量が大きくなって吸入空気量が多くなる。この増加の過程で吸入空気量が判定値αよりも多くなる。このデューティ比D2による通電時間の制御は、ステップ160の判定条件が満たされるまで、すなわちタイミングt3から時間T2が経過するタイミングt5まで行われる。タイミングt5で吸入空気量が判定値αよりも多いと、ステップ140の判定条件が満たされることから、図13と同様、ステップ190→140→170の順に順に処理が行われ、通電が停止される。この通電停止は、ステップ180の判定条件が満たされるまで継続される。その後については、吸入空気量が判定値αよりも多い状況が続けば、ステップ140→170→180→190→140の順に処理が行われ、吸入空気量が判定値αよりも少ない状況が発生すれば、ステップ140→150→160→190→140の順に処理が行われる。このようにエンジン停止条件が成立するまでの期間中、吸入空気量に応じて、デューティ比D2による通電時間の制御又は通電停止が行われる。
On the other hand, FIG. 14 shows that the intake air amount once exceeds the determination value α by the control of the energization time based on the duty ratio D1, but the intake air amount during the energization stop period (timing t2 to t3) by the
以上詳述した第1実施形態によれば次の効果が得られる。
(1)通電により出力軸45が回転し、その回転により吸気バルブ21の作用角及び最大リフト量を変更するモータ41を作用角可変アクチュエータとして用いている。そして、回転角センサ76又は77の異常時には、その検出結果に応じた制御指令値に代えて、作用角可変機構32を保持機構47により保持される状態にするための保持移行用制御指令値を駆動回路42に出力するようにしている(ステップ120,130)。この保持移行用制御指令値に応じたモータ41の作動によりバルブ特性(作用角、最大リフト量)が変更され、基本的にはバルブ特性についての保持条件が満たされ、保持機構47により作用角可変機構32がそのときの状態に保持される。そのため、この保持期間中には、モータ41によって作用角可変機構32をそのときの状態に保持しなくてもよくなり、モータ41に対する保持移行用制御指令値の出力を停止すること、すなわちモータ41に対する通電を停止することができる(ステップ170)。モータ41に通電し続けなくてもすみ、耐久性の高いモータ41を含む各種電子部品を用いなくてもよくなる。その結果、耐久性の高い電子部品を用いることに伴うコストアップを回避することができる。
According to the first embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1) The
(2)図11に示すように、モータ回転角と作用角との関係について保持領域を設定し、この領域ではモータ回転角に拘らず作用角が最大値になるようにしている。このため、エンジン運転時にはスライダ62に対し矢印A方向(作用角を小さくする方向)の荷重が加わるものの、回転角センサ76,77の異常時にモータ回転角がこの保持領域に入っていれば、たとえモータ41の通電が停止されても、前記荷重に抗してモータ回転角が前記保持領域から外れるのを抑制することができる。前記荷重はエンジン回転速度等の運転状態に応じて変化するが、この変化に拘らず作用角を最大値に保持することができる。結果として、作用角制御を精度よく行い、また作用角が変動してクランクシャフト16の回転が不安定になるのを抑制することができる。
(2) As shown in FIG. 11, a holding region is set for the relationship between the motor rotation angle and the working angle, and in this region, the working angle is set to the maximum value regardless of the motor rotation angle. For this reason, if the load in the direction of arrow A (direction to reduce the operating angle) is applied to the
(3)保持移行用制御指令値は回転角センサ76,77の検出結果を反映した値ではないことから見込みの値となる。このため、エンジン11の運転状態の変化や作用角可変機構32の経時変化等、様々な要因により、変更されたバルブ特性が実際には保持条件を満たさず、保持機構47による保持が行われないおそれがある。また、バルブ特性が保持条件を満たして保持機構47による保持が一度は行われても、その後に保持条件を満たさなくなるおそれもある。
(3) Since the holding transition control command value is not a value reflecting the detection results of the
この点、第1実施形態では、保持移行用制御指令値が出力された後に、バルブ特性の変更に応じて変化する吸入空気量が保持条件に相応する保持相応条件(判定値αよりも多いこと)を満たしているかどうかを判定する(ステップ140)。そして、吸入空気量が保持相応条件を満たしていないと、保持移行用制御指令値を再び出力するようにしている(ステップ150,160)。この出力に応じてモータ41が作動し、それに伴い吸入空気量が変化して保持相応条件を満たすようになる。
In this regard, in the first embodiment, after the holding transition control command value is output, the amount of intake air that changes in accordance with the change in the valve characteristic is greater than the holding appropriate condition (determination value α) corresponding to the holding condition. ) Is satisfied (step 140). If the intake air amount does not satisfy the holding appropriate condition, the holding shift control command value is output again (
このように、作用角が保持条件を満たさなかったり、一旦、保持条件を満たしたが、その後に満たさなくなったりしても、作用角可変機構32を保持機構47により保持される状態にして、吸気バルブ21を所定の吸入空気量が得られるバルブ特性でリフトさせることができる。
In this way, even if the operating angle does not satisfy the holding condition or once satisfies the holding condition, but does not satisfy the holding condition after that, the operating
(4)回転角センサ76又は77の異常時において、保持移行用制御指令値を出力した後に、吸入空気量が保持相応条件を満たしていると、作用角可変機構32が保持機構47により保持され得る状態になっているといえる。従って、この場合には時間T3にわたりモータ41に対する通電を停止する(ステップ170,180)が、保持機構47により作用角可変機構32をそのときの状態(バルブ特性が保持条件を満たす状態)に保持することができる。このため、耐久性の高い電子部品を用いなくてもすむという上記(1)の効果をより一層確実なものとすることができる。
(4) When the
(5)保持移行用制御指令値の出力に応じて吸入空気量が一旦保持相応条件を満たしても、その後に同吸入空気量が保持相応条件を満たさなくなることがあり得る。この点、第1実施形態では、モータ41の通電を時間T3にわたって停止した後に、吸入空気量が保持相応条件を満たしているかどうかを判定する(ステップ170→180→190→140)。そして、保持相応条件を満たしていない場合には、再び保持移行用制御指令値を出力するようにしている(ステップ140→150)。この出力に応じてモータ41が作動して作用角が変更されて保持条件を満たすようになる。従って、モータ41に対する連続通電を不要にしつつ、吸気バルブ21を所定の作用角(最大値)で確実にリフトさせることができる。
(5) Even if the intake air amount once satisfies the holding appropriate condition in accordance with the output of the holding transition control command value, the intake air amount may not satisfy the holding appropriate condition thereafter. In this regard, in the first embodiment, after the energization of the
(6)作用角が最大値になることを保持条件としている。このため、回転角センサ76又は77の異常時には、保持移行用制御指令値の出力によりモータ41が作動して作用角が最大となって保持条件を満たすと、保持移行用制御指令値の出力が停止されても、保持機構47により作用角可変機構32をそのときの状態に保持することができる。従って、作用角可変機構32によって作用角及び最大リフト量を最大としたバルブ特性で吸気バルブ21をリフトさせることができ、必要量の空気をエンジン11の燃焼室17に吸入して車両待避走行のためのエンジン出力を確保することができる。
(6) The holding condition is that the operating angle becomes the maximum value. For this reason, when the
(7)吸気バルブ21の作用角及び最大リフト量が変更されると、その変更に伴い吸入空気量も変化する。この点、第1実施形態では、バルブ特性との間に相関関係の見られる吸入空気量をエンジン11の運転状態に関するパラメータとし、これを保持相応条件の成否判定に用いている(ステップ140)。このため、回転角センサ76又は77の検出結果を用いなくても、作用角可変機構32が保持機構47により保持される状態になっているかどうかを判断することができる。
(7) When the operating angle and the maximum lift amount of the
(第2実施形態)
次に、本発明を具体化した第2実施形態について、図15〜図17を参照して説明する。第2実施形態は、回転角センサ76又は77の異常時に出力される保持移行用制御指令値の内容が第1実施形態と異なっている。ここでは、ピン48がストッパ52に当たった後にもモータ41への通電が続けられた場合にモータ電流値が急激に増加する現象を利用している。この現象が発生したときのモータ電流値はモータロック電流とも呼ばれる。図15は前述した図12に対応するフェイルセーフルーチンを示すフローチャートであり、図16及び図17は前述した図13及び図14に対応するタイミングチャートである。なお、作用角可変機構32等、機械的な部分については第1実施形態と同様であるため、これについては説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS. The second embodiment is different from the first embodiment in the content of the holding transition control command value output when the
図15に示すフェイルセーフルーチンでは、まずステップ200において、回転角センサ76,77のいずれか一方が異常であるかどうかを判定する。この判定条件が満たされていない(センサ正常)と、フェイルセーフルーチンの処理を終了し、満たされている(センサ異常)とステップ210へ移行する。ステップ210では、デューティ比D11によりモータ41に対する通電時間を制御する。ここで、デューティ比D11は、同デューティ比D11での通電をある程度の時間にわたって行った場合に、作用角を、保持条件が満たされる値(最大値)にすることのできる値に設定されている。
In the fail-safe routine shown in FIG. 15, first, in
次に、ステップ220においてモータロック電流が検出されたかどうかを判定する。この判定に際しては、電流検出回路82によって検出されたモータ電流値が所定のロック判定値βよりも大きいか否かを判定する。ロック判定値βは、ピン48がストッパ51,52間で移動する際にモータ電流値が採り得る値よりも大きな値に設定されている。そして、ステップ220の判定条件が満たされていないと前述したステップ210へ戻る。従って、デューティ比D11によりモータ41に対する通電時間が制御され、その通電時間に応じた電流によりモータ41の出力軸45が回転する。この回転によりピン48がストッパ52に当たるが、その後も通電が続けられると、モータ電流値がロック判定値βよりも大きくなる。ピン48がストッパ52に当たった状態、又はピン48がストッパ52に接近した状態ではモータ回転角が前述した保持領域に属している。この保持領域では、モータ41への通電が停止されても基本的には作用角が最大値に保持される。このようにステップ210,220において、モータロック電流が検出されるまでデューティ比D11によって通電時間を制御する処理は、作用角可変機構32を保持機構47により保持される状態にするための保持移行用制御指令値をモータ41に出力する処理に相当する。
Next, in
前記ステップ220の判定条件が満たされていると、ステップ230においてデューティ比を「0」に設定してモータ41への通電を停止する。次に、ステップ240において前記ステップ230の処理開始から所定の時間T11が経過したかどうかを判定する。この判定条件が満たされていないとステップ230へ戻り、満たされているとステップ250へ移行する。このようにして、モータロック電流が検出されると、モータ41への通電が時間T11にわたって停止される。
If the determination condition of
続いて、ステップ250〜300において第1実施形態におけるステップ140〜190と同様の処理を行う。ステップ250では、エアフロメータ78による吸入空気量が判定値αよりも多いかどうかを判定する。この判定条件が満たされていないと、一旦は作用角が最大となったが、通電停止中に作用角が小さくなったと考えられる。このことから、ステップ260において、所定のデューティ比D12によりモータ41に対する通電時間を制御する。そして、ステップ270において、ステップ260の処理開始から所定の時間T12が経過したかどうかを判定する。この判定条件が満たされていないと前記ステップ260へ戻り、満たされているとステップ300へ移行する。このようにステップ260,270において、デューティ比D12によって時間T12にわたり通電時間を制御する処理は、保持相応条件が満たされていない場合に再び保持移行用制御指令値をモータ41に出力する処理に相当する。
Subsequently, in
これに対し、前記ステップ250の判定条件が満たされていると、作用角が最大値となっていて、作用角可変機構32が保持機構47により保持される状態になっていると考えられる。このことからステップ280においてデューティ比を「0」に設定してモータ41に対する通電を停止する。次に、ステップ290においてステップ280の処理開始から所定の時間T13が経過したかどうかを判定する。この判定条件が満たされていないとステップ280へ戻り、満たされているとステップ300へ移行する。
On the other hand, when the determination condition of
前記ステップ270又は290から移行したステップ300では、エンジン停止条件が成立しているかどうかを判定する。この判定条件が満たされていないと、前述したステップ250へ戻る。そして、エンジン停止条件が成立するまでの期間にわたり、ステップ250〜300の処理を繰り返し行う。これらの処理により、デューティ比D12による通電時間の制御又は通電停止が行われる。ステップ300の判定条件が満たされると、フェイルセーフルーチンの一連の処理を終了する。
In
上述したフェイルセーフルーチンに従って各処理が行われると、モータ回転角、通電制御におけるデューティ比、モータ電流値及び吸入空気量が例えば図16又は図17に示すように変化する。 When each process is performed according to the above-described fail safe routine, the motor rotation angle, the duty ratio in the energization control, the motor current value, and the intake air amount change as shown in FIG. 16 or FIG.
図16のタイミングt11で回転角センサ76,77のいずれか一方が異常であることが検出されると、ステップ200→210の順に処理が行われる。デューティ比D11によりモータ41に対する通電時間が制御されることにより、ピン48がストッパ52に近づく側へモータ41の出力軸45が回転し、コントロールシャフト35及びスライダ62が矢印B方向へ移動する。仲介駆動機構33では入力アーム53と各出力アーム54,55との相対位相差が増大し、吸気バルブ21の作用角及び最大リフト量が大きくなって吸入空気量が多くなる。この増加の過程で吸入空気量が判定値αよりも多くなる。
When it is detected that one of the
ピン48がストッパ52に当たってもなお通電が行われることによってタイミングt12でモータロック電流が発生すると、ステップ220の判定条件が満たされる。この場合には、ステップ230の処理が行われて、デューティ比が「0」に設定されてモータ41に対する通電が停止される。この通電停止は、タイミングt12から時間T11が経過するタイミングt13まで継続される。タイミングt13以降も、吸入空気量が判定値αよりも多い状況が続くと、ステップ250→280の順に処理が行われて通電停止が継続される。この通電停止は、ステップ290の判定条件が満たされるまで、すなわちタイミングt13から時間T13が経過するタイミングt14まで継続される。そして、タイミングt14以降も吸入空気量が判定値αよりも多い状況が続くと、ステップ250→280→290→300→250の順に処理が行われる。これらの一連の処理により、時間T13にわたる通電停止が、エンジン停止条件が成立するまでの期間中繰り返し行われる。
Even if the
一方、図17は、デューティ比D11による通電時間の制御により一旦は吸入空気量が判定値αを越えたが、ステップ230,240の処理に応じた通電停止期間(タイミングt12〜t13)中に、吸入空気量が減少して判定値αよりも少なくなった場合を示している。この場合には、ステップ250の判定条件が満たされず、ステップ250→260→270の順に処理が行われる。デューティ比D12により時間T12にわたりモータ41に対する通電時間が制御される。この制御により吸気バルブ21の作用角及び最大リフト量が大きくなって吸入空気量が多くなる。この増加の過程で吸入空気量が判定値αよりも多くなる。このデューティ比D12による通電時間の制御は、ステップ270の判定条件が満たされるまで、すなわちタイミングt13から時間T12が経過するタイミングt15まで継続される。タイミングt15で吸入空気量が判定値αよりも多いと、ステップ250→280の順に処理が行われ、通電が停止される。この通電停止は、ステップ290の判定条件が満たされるまで、すなわちタイミングt15から時間T13が経過するタイミングt16まで継続される。タイミングt16以降も吸入空気量が判定値αよりも多い状況が続けば、ステップ250→280→290→300→250の順に処理が行われ、吸入空気量が判定値αよりも少ない状況が発生すれば、ステップ250→260→270→300→250の順に処理が行われる。このようにエンジン停止条件が成立するまでの期間中、吸入空気量に応じて、デューティ比D12による通電時間の制御又は通電停止が行われる。
On the other hand, FIG. 17 shows that the intake air amount once exceeded the determination value α by the control of the energization time based on the duty ratio D11, but during the energization stop period (timing t12 to t13) according to the processing of
従って、第2実施形態によれば、前述した(1)〜(7)に加え、次の効果が得られる。
(8)ピン48がストッパ52に当たった後にも出力軸45が回転しようとすると、モータ電流値がロック判定値βよりも大きくなる。第2実施形態では、この現象を利用して、モータ電流値とロック判定値βとの比較結果に基づき、作用角可変機構32が保持機構47により保持される状態になっているかどうかを判定するようにしている。このため、判定結果に基づきモータ電流値がロック判定値βよりも大きくなるまでモータ41に対する通電時間の制御を行うことにより、作用角可変機構32を保持機構47によって保持される状態に確実にすることができる。
Therefore, according to the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the above (1) to (7).
(8) If the
なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・一般に、吸気バルブ21の作用角(最大リフト量)が小さいと吸気圧が低く、作用角(最大リフト量)が大きくなるに従って吸気圧が高くなる。そのため、前記各実施形態において、吸入空気量に変えて吸気圧を、吸気バルブ21の作用角の変更に伴い変化するエンジン運転状態としてもよい。この場合には、図12のステップ140及び図15のステップ250の処理内容を、「吸気圧センサによる吸気圧が所定の判定値よりも高いか」とする。このように変更しても吸気バルブ21の作用角が最大になっているかどうかを推定することができる。
Note that the present invention can be embodied in another embodiment described below.
Generally, when the operating angle (maximum lift amount) of the
・保持機構として前述したウォームギヤ以外の機構を採用してもよい。例えば、ボールねじ式のモータをアクチュエータとして用いる場合には、ボール溝に突出してボールの移動を停止させるストッパを保持機構として設けてもよい。この場合には、ボールの移動停止によりコントロールシャフトの軸方向の移動(ストローク)が規制され、可変動弁機構がそのときの状態に保持される。 A mechanism other than the worm gear described above may be employed as the holding mechanism. For example, when a ball screw type motor is used as an actuator, a stopper that protrudes into the ball groove and stops the movement of the ball may be provided as a holding mechanism. In this case, the movement (stroke) of the control shaft in the axial direction is restricted by stopping the movement of the ball, and the variable valve mechanism is held in that state.
・「作用角又は最大リフト量が最大値以外の所定の値であること」をバルブ特性についての保持条件とし、この保持条件が満たされた場合に、保持機構によって可変動弁機構を保持するようにしてもよい。 ・ "The operating angle or the maximum lift amount is a predetermined value other than the maximum value" is used as a holding condition for the valve characteristics, and when this holding condition is satisfied, the holding mechanism holds the variable valve mechanism. It may be.
・可変動弁機構は、吸・排気バルブ21,22の作用角及び最大リフト量の一方をバルブ特性とし、制御指令値に応じて作動するアクチュエータによりバルブ特性を変更するものであってもよい。
The variable valve mechanism may be one in which one of the operating angle and the maximum lift amount of the intake /
・本発明は、吸気バルブ21に代えて、又は加えて排気バルブ22のバルブ特性を変更する可変動弁機構を備えた内燃機関にも適用可能である。
・前記各実施形態で用いたタイプ以外の作用角可変機構又は最大リフト量可変機構を可変動弁機構としてもよい。
The present invention can also be applied to an internal combustion engine provided with a variable valve mechanism that changes the valve characteristics of the
A variable working angle mechanism or a variable maximum lift amount mechanism other than the type used in each embodiment may be used as a variable valve mechanism.
・可変動弁機構のアクチュエータとして、前述したモータ以外の電動アクチュエータを用いてもよい。また、電動アクチュエータ以外のアクチュエータを用いてもよい。
・吸・排気バルブ21,22のバルブ特性を検出するセンサとして、前述した回転角センサ76,77以外のセンサを用いてもよい。
-An electric actuator other than the motor described above may be used as the actuator of the variable valve mechanism. An actuator other than the electric actuator may be used.
A sensor other than the
・フェイルセーフルーチンのステップ100,200における回転角センサの診断(異常検出)を前記各実施形態とは異なる態様で行ってもよい。
The diagnosis (abnormality detection) of the rotation angle sensor in
11…エンジン(内燃機関)、21…吸気バルブ(機関バルブ)、22…排気バルブ(機関バルブ)、25…吸気カムシャフト、27…排気カムシャフト、32…作用角可変機構(可変動弁機構の一部)、35…コントロールシャフト、41…モータ(アクチュエータ)、45…出力軸、47…保持機構、51,52…ストッパ(回転規制部材)、53…入力アーム、54,55…出力アーム、62…スライダ、76,77…回転角センサ、81…ECU(制御手段)、α…判定値、β…ロック判定値。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記バルブ特性についての所定の保持条件が満たされると前記可変動弁機構をそのときの状態に機械的に保持する保持機構と、
前記センサの異常時には、前記可変動弁機構を前記保持機構により保持される状態にするための保持移行用制御指令値を前記アクチュエータに出力し、その出力後に、前記バルブ特性の変更に応じて変化する内燃機関の運転状態に関するパラメータが前記保持条件に相応する保持相応条件を満たしていないと、前記保持移行用制御指令値を再び前記アクチュエータに出力する制御手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 A variable valve mechanism that changes at least one of a working angle and a maximum lift amount of an engine valve in an internal combustion engine as a valve characteristic and changes the valve characteristic by an actuator that operates according to a control command value, and detects the valve characteristic of the engine valve A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that outputs a control command value according to a detection result of the sensor to the actuator when the sensor is normal.
A holding mechanism that mechanically holds the variable valve mechanism in its current state when a predetermined holding condition for the valve characteristic is satisfied;
When the sensor is abnormal, a control signal value for holding transition for setting the variable valve mechanism to be held by the holding mechanism is output to the actuator, and after the output, changes according to the change of the valve characteristics. An internal combustion engine comprising: a control means for outputting the holding transition control command value to the actuator again when a parameter relating to an operating state of the internal combustion engine does not satisfy a holding proper condition corresponding to the holding condition. Variable valve gear.
前記アクチュエータにより軸方向へ移動させられるコントロールシャフトと、
前記コントロールシャフト上にそれぞれ揺動可能に設けられた入力アーム及び出力アームと、
前記コントロールシャフトと、前記入力アーム及び前記出力アームとの間に設けられたスライダと
を備え、前記内燃機関のカムシャフトによる前記入力アームの揺動を前記スライダを介して前記出力アームに伝達して前記機関バルブを駆動するとともに、前記アクチュエータによる前記コントロールシャフトの軸方向の移動に伴う前記スライダの変位により、前記入力アーム及び前記出力アームの相対位相差を変更して前記バルブ特性を変更するものである請求項1〜7のいずれか1つに記載の内燃機関の可変動弁装置。 The variable valve mechanism is
A control shaft that is moved in the axial direction by the actuator;
An input arm and an output arm provided on the control shaft so as to be swingable,
The control shaft and a slider provided between the input arm and the output arm are provided, and the swing of the input arm by the cam shaft of the internal combustion engine is transmitted to the output arm via the slider. The engine valve is driven, and the valve characteristic is changed by changing the relative phase difference between the input arm and the output arm due to the displacement of the slider accompanying the axial movement of the control shaft by the actuator. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7.
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