JP2005180408A - Variable valve system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、可変動弁機構に係り、特に、カムシャフトの回転と同期して開閉する弁の作用角およびまたはリフト量を変化させることのできる内燃機関の可変動弁機構に関する。 The present invention relates to a variable valve mechanism, and more particularly to a variable valve mechanism for an internal combustion engine that can change the operating angle and / or lift amount of a valve that opens and closes in synchronization with the rotation of a camshaft.
従来、例えば特開平7−63023号公報には、カムシャフトの回転と同期して開閉する弁体を備える内燃機関において、その弁体のリフト量を変化させる可変動弁機構が開示されている。この可変動弁機構は、カムと弁体との間に、カムの動作と同期して揺動する揺動アームを備えている。揺動アームは、弁体に対する基本の相対角度を変化させることができるように、自由度をもって内燃機関に組み付けられている。そして、この機構は、揺動アームをカムに向けて付勢することで揺動アームの動きを規制するロストモーションスプリングと、制御軸の回転に伴って、揺動アームと弁体との相対角度を変化させる可変機構とを備えている。 Conventionally, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-63023 discloses a variable valve mechanism that changes a lift amount of a valve body in an internal combustion engine having a valve body that opens and closes in synchronization with the rotation of a camshaft. This variable valve mechanism includes a swing arm that swings in synchronization with the operation of the cam between the cam and the valve element. The swing arm is assembled to the internal combustion engine with a degree of freedom so that the basic relative angle with respect to the valve body can be changed. And this mechanism is a relative motion angle between the swing arm and the valve body in accordance with the rotation of the lost motion spring that regulates the motion of the swing arm by urging the swing arm toward the cam. And a variable mechanism for changing.
上述した可変動弁機構によれば、ロストモーションスプリングの作用により、常に、カムと揺動アームとが機械的に接した状態を維持することができる。このため、この機構によれば、カムの発する機械的な力を、常にロス無く弁体に伝えることができる。更に、この可変動弁機構によれば、制御軸を回転させることにより、揺動アームと弁体の基準の相対角度を変化させることができる。この相対角度が変化すると、カムの押圧力が揺動アームに伝達され始めた後、つまり、カムの作用により揺動アームが揺動し始めた後、揺動アームが実際に弁体を押し下げ始めるまでの期間(クランク角)を変化させることができる。 According to the variable valve mechanism described above, the state where the cam and the swing arm are in mechanical contact with each other can always be maintained by the action of the lost motion spring. For this reason, according to this mechanism, the mechanical force generated by the cam can always be transmitted to the valve body without loss. Furthermore, according to this variable valve mechanism, the reference relative angle between the swing arm and the valve body can be changed by rotating the control shaft. When this relative angle changes, after the cam pressing force starts to be transmitted to the swing arm, that is, after the swing arm starts to swing due to the action of the cam, the swing arm actually starts to push down the valve body. The period until (crank angle) can be changed.
揺動アームが実際に弁体を押し下げ始めるまでの期間が変化すると、弁体が非閉弁状態とされるクランク角の幅(以下、その幅を「作用角」と称する)が変化し、また、弁体に生ずるリフト量のプロファイルが変化する。このため、上記従来の機構によれば、弁体の作用角およびリフト量を、高い自由度で変化させることが可能である。 When the period until the swing arm actually starts to push down the valve body changes, the width of the crank angle at which the valve body is in the non-closed state (hereinafter, the width is referred to as “working angle”) changes. The lift amount profile generated in the valve body changes. For this reason, according to the conventional mechanism, it is possible to change the operating angle and the lift amount of the valve body with a high degree of freedom.
内燃機関を適切に運転させるための作用角およびリフト量は、その運転状態に応じて適切に設定することが必要である。具体的には、内燃機関の始動時には、始動に適した作用角およびリフト量を設定しておくことが必要である。しかし、内燃機関の停止時には、その始動に適した作用角およびリフトが実現されていないことがある。このため、可変動弁機構を備える内燃機関においては、内燃機関の停止が要求された後、次の始動までの間に、作用角およびリフト量を修正しておくことが必要である。 The operating angle and lift amount for appropriately operating the internal combustion engine must be set appropriately according to the operating state. Specifically, when starting the internal combustion engine, it is necessary to set a working angle and a lift amount suitable for starting. However, when the internal combustion engine is stopped, a working angle and a lift suitable for starting the engine may not be realized. For this reason, in an internal combustion engine having a variable valve mechanism, it is necessary to correct the operating angle and the lift amount before the next start after the stop of the internal combustion engine is requested.
上述した従来の可変動弁機構においては、制御軸を回転させることにより弁体の作用角およびリフト量を修正することができる。このため、例えば、内燃機関の始動が要求された際に、先ず、始動に適した作用角およびリフト量が実現されるように制御軸の回転位置を調整し、その後に内燃機関の始動を開始すれば、良好な始動特性を得ることができる。 In the conventional variable valve mechanism described above, the operating angle and lift amount of the valve body can be corrected by rotating the control shaft. For this reason, for example, when the internal combustion engine is requested to start, first, the rotational position of the control shaft is adjusted so that the operating angle and the lift amount suitable for the start are realized, and then the internal combustion engine is started. As a result, good starting characteristics can be obtained.
ところが、制御軸の回転位置を調整するためには、その回転位置を検出する必要がある。そして、その検出を可能とするセンサの出力と、現実の回転位置との関係は、センサや可変動弁機構の個体差、或いはそれらの経時変化などに応じて変化することがある。このため、内燃機関の始動時に、制御軸の回転位置を正しく調整するためには、制御軸の状態との相関関係が正しく補正されたセンサ出力を基礎として、その調整を行うことが必要である。 However, in order to adjust the rotational position of the control shaft, it is necessary to detect the rotational position. Then, the relationship between the output of the sensor that enables the detection and the actual rotational position may change according to individual differences of the sensor and the variable valve mechanism, or changes with time thereof. Therefore, in order to correctly adjust the rotational position of the control shaft at the start of the internal combustion engine, it is necessary to perform the adjustment based on the sensor output in which the correlation with the state of the control shaft is correctly corrected. .
制御軸の回転位置と、その位置を検知するためのセンサ出力との関係は、例えば、制御軸を移動端まで回転させ、その際に得られるセンサ出力を読み取ることにより較正することができる。しかし、内燃機関の始動時には、時間的な制約から、そのような手法でセンサ出力を較正することはできない。このため、上記の要求を満たす手法としては、内燃機関の始動後にセンサ出力を較正しておき、内燃機関の停止が要求された際に、その要求時におけるセンサ出力を、その時点における制御軸の回転位置(または弁体の作用角、リフト量)に対応するものとして検知し、更に、そのセンサ出力を基礎として、始動のための制御軸調整を行うことが妥当であると考えられる。 The relationship between the rotational position of the control shaft and the sensor output for detecting the position can be calibrated by, for example, rotating the control shaft to the moving end and reading the sensor output obtained at that time. However, when the internal combustion engine is started, the sensor output cannot be calibrated by such a method due to time constraints. For this reason, as a method of satisfying the above requirements, the sensor output is calibrated after the internal combustion engine is started, and when the stop of the internal combustion engine is requested, the sensor output at the time of the request is changed to that of the control shaft at that time. It is considered appropriate to detect the rotation position (or the valve operating angle and the lift amount) and adjust the control axis for starting based on the sensor output.
しかしながら、可変動弁機構の周囲温度は、内燃機関の停止後に大きく変化するのが通常である。このため、制御軸やカムシャフトの周辺では、内燃機関の停止後に大きな熱変形が生じ易い。可変動弁機構において、このような熱変形が生ずると、制御軸とカムの間に介在している揺動アームや、その揺動アームの角度を変化させるための可変機構の状態に変化が生ずる。 However, it is normal that the ambient temperature of the variable valve mechanism changes greatly after the internal combustion engine is stopped. For this reason, large thermal deformation tends to occur around the control shaft and the camshaft after the internal combustion engine is stopped. In the variable valve mechanism, when such thermal deformation occurs, the state of the swing arm interposed between the control shaft and the cam and the state of the variable mechanism for changing the angle of the swing arm change. .
具体的には、上記従来の可変動弁機構においては、制御軸周辺の温度が下降する際には、制御軸とカムシャフトの間隔が短くなり、その結果、揺動アームの状態が大作用角・大リフト方向に変化する現象が生ずる。一方、制御軸周辺の温度が上昇する際には、制御軸とカムシャフトの間隔が長くなり、その結果、揺動アームの状態が小作用角・小リフト方向に変化する現象が生ずる。このため、可変動弁機構を備える内燃機関では、その停止時にセンサ出力を取得し、そのセンサ出力を基礎として始動のための制御軸調整を行うこととしても、始動時の制御軸の状態は、停止後に生じた温度変化の分だけ、最適な作用角およびリフト量を発生させる状態からずれることとなる。 Specifically, in the conventional variable valve mechanism described above, when the temperature around the control shaft decreases, the distance between the control shaft and the camshaft is shortened, and as a result, the state of the swing arm becomes a large working angle.・ Phenomenon that changes in the direction of large lift occurs. On the other hand, when the temperature around the control shaft rises, the distance between the control shaft and the camshaft increases, and as a result, a phenomenon occurs in which the state of the swing arm changes in a small working angle and small lift direction. For this reason, in an internal combustion engine having a variable valve mechanism, a sensor output is acquired when the engine is stopped, and even if control axis adjustment for starting is performed based on the sensor output, the state of the control axis at the time of starting is The optimum operating angle and lift amount are deviated from each other by the amount of temperature change that occurs after the stop.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の停止後に生ずる温度変化に影響されることなく、内燃機関の始動時に、常に最適な開弁特性を弁体に与えることのできる可変動弁機構を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. The valve body always has an optimum valve opening characteristic when starting the internal combustion engine without being affected by a temperature change that occurs after the internal combustion engine is stopped. An object is to provide a variable valve mechanism that can be provided.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の弁体の作用角およびまたはリフト量を変化させる機能を有する可変動弁機構であって、
前記作用角およびまたはリフト量を変化させるべくその状態が制御される制御軸と、
カムと弁体との間に介在しカムの回転と同期して揺動することにより当該カムの押圧力を前記弁体に伝達する揺動アームと、
前記制御軸の状態に応じて、前記弁体に対する前記揺動アームの基本相対角を変化させる可変機構と、
前記制御軸および前記カムの近傍温度を検出または推定する温度検出手段と、
前記制御軸の状態を検知する状態検知センサと、
内燃機関の停止時における前記近傍温度を停止時温度として取得する停止時温度取得手段と、
内燃機関の停止時における作用角およびまたはリフト量を、前記制御軸の状態に基づいて、停止時特性値として検知する停止時特性値検知手段と、
内燃機関の再始動想定温度と前記停止時温度との差、および前記停止時特性値に基づいて、非補正再始動時特性値を算出する非補正再始動時特性値算出手段と、
前記非補正再始動時特性値を、前記再始動想定温度に適した作用角およびまたはリフト量に変換するための補正値を算出する補正値算出手段と、
内燃機関の再始動に先立って、作用角およびまたはリフト量に前記補正値の変化が生ずるように、前記制御軸の状態を補正する始動前補正手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a variable valve mechanism having a function of changing a working angle and / or a lift amount of a valve body of an internal combustion engine,
A control shaft whose state is controlled to change the working angle and / or lift amount;
A swing arm that is interposed between the cam and the valve body and swings in synchronization with the rotation of the cam to transmit the pressing force of the cam to the valve body;
A variable mechanism that changes a basic relative angle of the swing arm with respect to the valve body according to a state of the control shaft;
Temperature detecting means for detecting or estimating the temperature in the vicinity of the control shaft and the cam;
A state detection sensor for detecting the state of the control axis;
A stop-time temperature acquisition means for acquiring the temperature near the stop when the internal combustion engine is stopped as a stop-time temperature;
A stop characteristic value detecting means for detecting a working angle and / or lift amount when the internal combustion engine is stopped as a stop characteristic value based on the state of the control shaft;
Non-corrected restart characteristic value calculating means for calculating a non-corrected restart characteristic value based on the difference between the assumed restart temperature of the internal combustion engine and the stop temperature, and the stop characteristic value;
Correction value calculating means for calculating a correction value for converting the non-corrected restart characteristic value into a working angle and / or lift amount suitable for the assumed restart temperature;
A pre-start correction means for correcting the state of the control shaft so that a change in the correction value occurs in the operating angle and / or the lift amount prior to restarting the internal combustion engine;
It is characterized by providing.
また、第2の発明は、第1の発明において、前記始動前補正手段は、内燃機関の停止時に上記の補正を行うことを特徴とする。 In a second aspect based on the first aspect, the pre-start correction means performs the above correction when the internal combustion engine is stopped.
また、第3の発明は、第1または第2の発明において、前記再始動想定温度は、内燃機関の使用温度範囲の最低温度であることを特徴とする。 According to a third aspect, in the first or second aspect, the assumed restart temperature is the lowest temperature in the operating temperature range of the internal combustion engine.
また、第4の発明は、内燃機関の弁体の作用角およびまたはリフト量を変化させる機能を有する可変動弁機構であって、
前記作用角およびまたはリフト量を変化させるべくその状態が制御される制御軸と、
カムと弁体との間に介在しカムの回転と同期して揺動することにより当該カムの押圧力を前記弁体に伝達する揺動アームと、
前記制御軸の状態に応じて、前記弁体に対する前記揺動アームの基本相対角を変化させる可変機構と、
前記制御軸および前記カムの近傍温度を検出または推定する温度検出手段と、
前記制御軸の状態を検知する状態検知センサと、
内燃機関の停止時における前記近傍温度を停止時温度として取得する停止時温度取得手段と、
内燃機関の停止時における作用角およびまたはリフト量を、前記制御軸の状態に基づいて、停止時特性値として検知する停止時特性値検知手段と、
内燃機関の停止中における前記近傍温度を停止中温度として取得する停止中温度取得手段と、
前記停止時温度、前記停止時特性値、および前記停止中温度に基づいて、内燃機関の停止中における作用角およびまたはリフト量が再始動に適した値に維持されるように、前記制御軸の状態を補正する停止中補正手段と、
を備えることを特徴とする。
The fourth invention is a variable valve mechanism having a function of changing the operating angle and / or lift amount of a valve body of an internal combustion engine,
A control shaft whose state is controlled to change the working angle and / or lift amount;
A swing arm that is interposed between the cam and the valve body and swings in synchronization with the rotation of the cam to transmit the pressing force of the cam to the valve body;
A variable mechanism that changes a basic relative angle of the swing arm with respect to the valve body according to a state of the control shaft;
Temperature detecting means for detecting or estimating the temperature in the vicinity of the control shaft and the cam;
A state detection sensor for detecting the state of the control axis;
A stop-time temperature acquisition means for acquiring the temperature near the stop when the internal combustion engine is stopped as a stop-time temperature;
A stop characteristic value detecting means for detecting a working angle and / or lift amount when the internal combustion engine is stopped as a stop characteristic value based on the state of the control shaft;
A temperature-in-stop acquisition means for acquiring the temperature in the vicinity of the internal combustion engine as the temperature during stop;
Based on the stop temperature, the stop characteristic value, and the stop temperature, the operating angle and / or lift amount during stop of the internal combustion engine are maintained at values suitable for restart. A stopping correction means for correcting the state;
It is characterized by providing.
また、第5の発明は、第4の発明において、
前記停止中補正手段は、
前記停止時温度と前記停止中温度との差に基づいて第1の特性値変動量を算出する第1特性値変動量算出手段と、
前記停止時特性値と前記第1の特性値変動量との和を実特性値として算出する第1実特性値算出手段と、
算出された実特性値が再始動に適した値であるか否かを判断する適正判断手段と、
実特性値が再始動に適した値でないと判断された場合に、実特性値が再始動に適した値となるように前記制御軸の状態を補正する制御軸補正手段と、
前記制御軸の補正により実現された補正後特性値を算出する補正後特性値算出手段と、
前記制御軸の補正が行われた後に前記停止中温度に生じた温度差に基づいて第2の特性値変動量を算出する第2特性値変動量算出手段と、
前記補正後特性値と前記第2の特性値変動量との和を実特性値として算出する第2実特性値算出手段と、
を含むことを特徴とする。
The fifth invention is the fourth invention, wherein
The stopping correction means includes:
First characteristic value fluctuation amount calculating means for calculating a first characteristic value fluctuation amount based on a difference between the temperature at the time of stop and the temperature during the stop;
First actual characteristic value calculation means for calculating a sum of the characteristic value at the time of stop and the first characteristic value fluctuation amount as an actual characteristic value;
Appropriate judgment means for judging whether or not the calculated actual characteristic value is a value suitable for restart;
Control axis correction means for correcting the state of the control axis so that the actual characteristic value becomes a value suitable for restarting when it is determined that the actual characteristic value is not suitable for restarting;
A corrected characteristic value calculating means for calculating a corrected characteristic value realized by correcting the control axis;
Second characteristic value fluctuation amount calculating means for calculating a second characteristic value fluctuation amount based on a temperature difference generated in the temperature during stop after the correction of the control axis;
Second actual characteristic value calculating means for calculating a sum of the corrected characteristic value and the second characteristic value fluctuation amount as an actual characteristic value;
It is characterized by including.
また、第6の発明は、内燃機関の弁体の作用角およびまたはリフト量を変化させる機能を有する可変動弁機構であって、
前記作用角およびまたはリフト量を変化させるべくその状態が制御される制御軸と、
カムと弁体との間に介在しカムの回転と同期して揺動することにより当該カムの押圧力を前記弁体に伝達する揺動アームと、
前記制御軸の状態に応じて、前記弁体に対する前記揺動アームの基本相対角を変化させる可変機構と、
前記制御軸および前記カムの近傍温度を検出または推定する温度検出手段と、
前記制御軸の状態を検知する状態検知センサと、
内燃機関の停止時における前記近傍温度を停止時温度として取得する停止時温度取得手段と、
内燃機関の停止時における作用角およびまたはリフト量を、前記制御軸の状態に基づいて、停止時特性値として検知する停止時特性値検知手段と、
内燃機関の再始動要求時における前記近傍温度を再始動要求時温度として取得する再始動要求時温度取得手段と、
前記再始動要求時温度と前記停止時温度との差、および前記停止時特性値に基づいて、非補正再始動要求時特性値を算出する非補正再始動要求時特性値算出手段と、
前記非補正再始動要求時特性値を、再始動に適した特性値に変換するための補正値を算出する補正値算出手段と、
内燃機関の再始動に先立って、作用角およびまたはリフト量に前記補正値の変化が生ずるように、前記制御軸の状態を補正する再始動前補正手段と、
を備えることを特徴とする。
The sixth invention is a variable valve mechanism having a function of changing the operating angle and / or lift amount of a valve body of an internal combustion engine,
A control shaft whose state is controlled to change the working angle and / or lift amount;
A swing arm that is interposed between the cam and the valve body and swings in synchronization with the rotation of the cam to transmit the pressing force of the cam to the valve body;
A variable mechanism that changes a basic relative angle of the swing arm with respect to the valve body according to a state of the control shaft;
Temperature detecting means for detecting or estimating the temperature in the vicinity of the control shaft and the cam;
A state detection sensor for detecting the state of the control axis;
A stop-time temperature acquisition means for acquiring the temperature near the stop when the internal combustion engine is stopped as a stop-time temperature;
A stop characteristic value detecting means for detecting a working angle and / or lift amount when the internal combustion engine is stopped as a stop characteristic value based on the state of the control shaft;
Restart request temperature acquisition means for acquiring the temperature near the restart time of the internal combustion engine as a restart request temperature;
A non-correction restart request time characteristic value calculating means for calculating a non-correction restart request time characteristic value based on the difference between the restart request temperature and the stop temperature, and the stop characteristic value;
Correction value calculating means for calculating a correction value for converting the non-correction restart request time characteristic value into a characteristic value suitable for restart;
Pre-restart correction means for correcting the state of the control shaft so that the correction value changes in the operating angle and / or lift amount prior to restarting the internal combustion engine;
It is characterized by providing.
また、第7の発明は、第4乃至第6の発明の何れかにおいて、前記内燃機関は、運転者の操作に依らずに自動停止および自動始動する機能を有するものであることを特徴とする。 According to a seventh invention, in any one of the fourth to sixth inventions, the internal combustion engine has a function of automatically stopping and starting without depending on a driver's operation. .
第1の発明によれば、制御軸を回転させることにより、制御軸とカムとの間に介在する可変機構と揺動アームの状態を変化させ、その結果として弁体の開弁特性を変化させることができる。そして、本発明によれば、内燃機関の停止時における温度(停止時温度)と内燃機関の再始動想定温度との差と、内燃機関の停止時における作用角およびまたはリフト量(停止時特性値)とに基づいて、制御軸の状態が補正されずに再始動がなされた場合に生ずる作用角およびまたはリフト量(非補正再始動時特性値)を算出し、更に、その非補正再始動時特性値を再始動想定温度に適した特性値に変換するための補正値を算出することができる。その後、内燃機関の再始動に先立ってその補正値に基づく補正が実行されるため、内燃機関の再始動時には常に、想定温度下で最適とされる開弁特性を弁体に与えることができる。 According to the first invention, by rotating the control shaft, the state of the variable mechanism and the swing arm interposed between the control shaft and the cam is changed, and as a result, the valve opening characteristic of the valve body is changed. be able to. According to the present invention, the difference between the temperature when the internal combustion engine is stopped (temperature when the engine is stopped) and the assumed restart temperature of the internal combustion engine, the operating angle and / or the lift amount when the internal combustion engine is stopped (characteristic value at the time of stop) ) To calculate the operating angle and / or lift amount (characteristic value at the time of non-correction restart) that occurs when the control shaft state is restarted without being corrected. A correction value for converting the characteristic value into a characteristic value suitable for the assumed restart temperature can be calculated. Thereafter, correction based on the correction value is executed prior to restarting the internal combustion engine, so that the valve opening characteristic that is optimal under the assumed temperature can be given to the valve body whenever the internal combustion engine is restarted.
第2の発明によれば、想定温度下で最適とされる開弁特性を実現するための補正を、内燃機関の停止時に行うことができる。このため、本発明によれば、再始動の要求が生じた後に、内燃機関を迅速に再始動させることができる。 According to the second aspect of the invention, the correction for realizing the valve opening characteristic that is optimal under the assumed temperature can be performed when the internal combustion engine is stopped. For this reason, according to this invention, after the request | requirement of a restart arises, an internal combustion engine can be restarted rapidly.
第3の発明によれば、内燃機関の始動時に、使用温度範囲の最低温度下での最適な開弁特性を弁体に与えることができる。このため、本発明によれば、全ての使用温度範囲内で内燃機関を良好に始動させることができる。 According to the third aspect of the invention, when the internal combustion engine is started, an optimal valve opening characteristic under the lowest temperature in the operating temperature range can be given to the valve body. For this reason, according to the present invention, the internal combustion engine can be favorably started within the entire operating temperature range.
第4の発明によれば、制御軸を回転させることにより、制御軸とカムとの間に介在する可変機構と揺動アームの状態を変化させ、その結果として弁体の開弁特性を変化させることができる。そして、本発明によれば、内燃機関の停止時における(停止時温度)と、内燃機関の停止中における温度(停止中温度)と、内燃機関の停止時における作用角およびまたはリフト量(停止時特性値)とに基づいて制御軸の状態を制御することにより、内燃機関の停止中における作用角およびまたはリフト量を常に再始動に適した値に維持することができる。このため、本発明によれば、内燃機関の再始動時に、常に最適な開弁特性を弁体に与えることができる。 According to the fourth invention, by rotating the control shaft, the state of the variable mechanism and the swinging arm interposed between the control shaft and the cam is changed, and as a result, the valve opening characteristic of the valve body is changed. be able to. According to the present invention, when the internal combustion engine is stopped (temperature when stopped), the temperature when the internal combustion engine is stopped (temperature during stop), the operating angle and / or the lift amount when the internal combustion engine is stopped (when stopped) By controlling the state of the control shaft based on the characteristic value), the operating angle and / or the lift amount during the stop of the internal combustion engine can always be maintained at values suitable for restart. For this reason, according to the present invention, it is possible to always give the valve element the optimum valve opening characteristic when the internal combustion engine is restarted.
第5の発明によれば、停止時温度と停止中温度との差に基づいて、停止時特性値からの作用角およびまたはリフト量の変動量(第1の特性値変動量)を算出し、その変動量を停止時特性値に加えることにより実作用角およびまたは実リフト量を算出することができる。そして、その実作用角およびまたは実リフト量が再始動に適した値でない場合には、それらが再始動に適した値となるように制御軸の状態を補正することができる。その後、上記の補正により実現された作用角またはリフト量(補正後特性値)に、その補正の後の温度変化に起因する作用角およびまたはリフト量の変動量(第2の特性値変動量)を加えることで再び実作用角およびまたは実リフト量が算出される。そして、それらが始動に適した値から外れる毎に制御軸の補正が行われ、その結果、実作用角およびまたは実リフト量が常に再始動に適した値に維持される。 According to the fifth invention, based on the difference between the stop-time temperature and the stop-time temperature, the operating angle and / or lift amount fluctuation amount (first characteristic value fluctuation amount) from the stop-time characteristic value is calculated, The actual operating angle and / or the actual lift amount can be calculated by adding the fluctuation amount to the stop time characteristic value. If the actual operating angle and / or the actual lift amount are not values suitable for restart, the state of the control shaft can be corrected so that they become values suitable for restart. Thereafter, the operating angle or lift amount (corrected characteristic value) realized by the above correction is added to the operating angle and / or lift amount fluctuation amount (second characteristic value fluctuation amount) due to the temperature change after the correction. The actual working angle and / or the actual lift amount are calculated again. Each time they deviate from a value suitable for starting, the control shaft is corrected. As a result, the actual operating angle and / or the actual lift amount are always maintained at values suitable for restarting.
第6の発明によれば、制御軸を回転させることにより、制御軸とカムとの間に介在する可変機構と揺動アームの状態を変化させ、その結果として弁体の開弁特性を変化させることができる。そして、本発明によれば、内燃機関の再始動が要求された際に、内燃機関の停止時における温度(停止時温度)とその時点での温度(再始動要求時温度)との差と、内燃機関の停止時における作用角およびまたはリフト量(停止時特性値)とに基づいて、停止時の状態のまま再始動がなされた場合に生ずる作用角およびまたはリフト量(非補正再始動要求時特性値)を算出し、更に、その非補正再始動要求時特性値を再始動に適した値に変換するための補正値を算出することができる。その後、内燃機関の再始動に先立ってその補正値に基づく補正が実行されることにより、再始動時には、常に再始動に最適な開弁特性が弁体に付与される。 According to the sixth invention, by rotating the control shaft, the state of the variable mechanism and the swing arm interposed between the control shaft and the cam is changed, and as a result, the valve opening characteristic of the valve body is changed. be able to. According to the present invention, when the restart of the internal combustion engine is requested, the difference between the temperature at the time of stop of the internal combustion engine (temperature at the time of stop) and the temperature at that time (temperature at the time of restart request), Based on the operating angle and / or lift amount (characteristic value at the time of stopping) of the internal combustion engine, the operating angle and / or lift amount that is generated when the engine is restarted in the stopped state (when an uncorrected restart request is made) Characteristic value), and a correction value for converting the non-correction restart request time characteristic value into a value suitable for restart can be calculated. Thereafter, correction based on the correction value is executed prior to restarting the internal combustion engine, so that at the time of restarting, a valve opening characteristic that is optimal for restarting is always imparted to the valve body.
第7の発明によれば、自動停止および自動始動する機能を有する内燃機関において、再始動時に常に最適な開弁特性を弁体に与えることができる。このような機能を有する内燃機関においては、始動と停止が数多く繰り返されるため、本発明により始動性が改善されると、内燃機関の状態を著しく良好なものにすることができる。 According to the seventh aspect of the invention, in the internal combustion engine having a function of automatically stopping and automatically starting, it is possible to always give the valve element the optimum valve opening characteristic at the time of restart. In an internal combustion engine having such a function, start and stop are repeated many times. Therefore, when the startability is improved by the present invention, the state of the internal combustion engine can be remarkably improved.
実施の形態1.
[可変動弁機構の全体構成]
図1は、本発明の実施の形態1の可変動弁機構の全体構成を説明するための図である。より具体的には、図1(A)は、可変動弁機構の全体を表した平面図であり、図1(B)はその機構を図1(A)に示すB矢視で表した側面図である。
Embodiment 1 FIG.
[Overall configuration of variable valve mechanism]
FIG. 1 is a diagram for explaining an overall configuration of a variable valve mechanism according to Embodiment 1 of the present invention. More specifically, FIG. 1 (A) is a plan view showing the entire variable valve mechanism, and FIG. 1 (B) is a side view showing the mechanism as shown by arrow B in FIG. 1 (A). FIG.
図1に示す構成は、内燃機関のシリンダヘッド10を含んでいる。シリンダヘッド10は、各気筒の両側に位置するように配置された複数の制御軸軸受け11を有しており、それらの制御軸軸受け11により、制御軸12を回転可能に保持している。本実施形態における内燃機関は、4つの気筒を直列に備えたものであり、制御軸12は、それら4つの気筒の上方を縦断するように設けられている。
The configuration shown in FIG. 1 includes a
内燃機関における個々の気筒は、それぞれカムの回転と同期して開閉する吸気弁および排気弁を備えている(何れも図1への表示は省略)。本実施形態における可変動弁機構は、少なくとも各気筒の吸気弁について作用角およびリフト量を可変とするための機構である。そして、上述した制御軸12は、その作用角およびリフト量の変更を可能とするために回転位置が制御される構成要素である。
Each cylinder in the internal combustion engine includes an intake valve and an exhaust valve that open and close in synchronization with the rotation of the cam (both are not shown in FIG. 1). The variable valve mechanism in the present embodiment is a mechanism for making the operating angle and the lift amount variable at least for the intake valve of each cylinder. And the
吸気弁の作用角およびリフト量を自由に変更することができると、それらを制御することにより、スロットルバルブを用いずに吸入空気量を制御することが可能となる。そして、吸入空気量をそのようにして制御することとすると、吸気管圧力が負圧となるのを避けることができ、内燃機関におけるポンピングロスを無くすことができる。本実施形態における内燃機関は、そのような効果を得るべく、スロットルバルブを用いずに可変動弁機構により吸入空気量を制御するいわゆるスロットルレスタイプの内燃機関であるものとする。尚、可変動弁機構の詳細については、後に図2乃至図5を参照して詳細に説明する。 If the operating angle and lift amount of the intake valve can be freely changed, the intake air amount can be controlled without using the throttle valve by controlling them. If the intake air amount is controlled in such a manner, the intake pipe pressure can be prevented from becoming negative, and the pumping loss in the internal combustion engine can be eliminated. In order to obtain such an effect, the internal combustion engine in the present embodiment is a so-called throttle-less internal combustion engine in which the intake air amount is controlled by a variable valve mechanism without using a throttle valve. The details of the variable valve mechanism will be described later in detail with reference to FIGS.
制御軸12の端部には、平歯状の第1ギヤ14が固定されている。第1ギヤ14には、同じく平歯状の第2ギヤ16が噛み合わされている。第2ギヤ16の中心には、回転軸18が固定されている。また、回転軸18には、図1(B)に示すように、第2ギヤ16と重なるように半円状のウォームホイル20が固定されている。更に、ウォームホイル20には、モータ22の回転軸に固定されたウォームギヤ24が噛み合わされている。このような構成によれば、モータ22の回転を制御することで、制御軸12の回転位置を制御することができる。
A spur-shaped
制御軸12の端部には、また、制御軸12の回転位置を検出するための回転角センサ26が配置されている。回転角センサ26の出力は、ECU(Electronic Control Unit)28に供給されている。ECU28には、更に、内燃機関の冷却水温THWを検出する水温センサ29が接続されている。ECU28は、回転角センサ26の出力や、水温センサ29の出力を検知し、また、モータ22の状態を制御することができる。
A
また、回転角センサ26の出力と、制御軸12の現実の回転位置との関係は、センサの個体差や、機械的なバラツキ、更にはそれらの経時変化などの影響で、必ずしも全ての場合において一定にはならない。このような前提の下、ECU28は、例えば内燃機関の始動直後などに、制御軸12を一方の制御端まで回転させ(以下、この処理を「突き当て処理」と称す)、その際のセンサ出力に基づいて、その出力を較正する機能を有している。このため、ECU28は、上述した経時変化等の影響を受けることなく、回転角センサ26の出力に基づいて、制御軸12の回転位置を正確に検知することができる。
Further, the relationship between the output of the
[可変動弁機構の詳細構成]
次に、本実施形態の可変動弁機構が、個々の気筒に対応して備える機械的機構の構成と動作を説明する。尚、以下の説明においては、説明の便宜上、その機械的機構も、符号30を付したうえで「可変動弁機構」と称することとする。また、内燃機関の個々の気筒には、2つの吸気弁が配設されており、それぞれの可変動弁機構30は、2つの吸気弁を駆動するものとする。
[Detailed configuration of variable valve mechanism]
Next, the configuration and operation of a mechanical mechanism that the variable valve mechanism of the present embodiment includes for each cylinder will be described. In the following description, for convenience of explanation, the mechanical mechanism is also referred to as a “variable valve mechanism” after being denoted by
図2は、一の気筒に対応して設けられる可変動弁機構30の主要部の斜視図である。この可変動弁機構30は、駆動すべき2つの弁体32(ここでは吸気弁)を備えている。弁体32には、それぞれ弁軸34が固定されている。弁軸34の端部は、ロッカーアーム36の一端に設けられたピボットに接している。弁軸34には、バルブスプリング(図2への表示は省略)の付勢力が作用しており、ロッカーアーム36は、その付勢力を受けた弁軸34により上方に付勢されている。ロッカーアーム36の他端は、油圧ラッシュアジャスタ38により回動可能に支持されている。油圧ラッシュアジャスタ38によれば、ロッカーアームの高さ方向の位置を油圧により自動調整することにより、タペットクリアランスを自動調整することができる。
FIG. 2 is a perspective view of the main part of the
ロッカーアーム36の中央部には、ローラ40が配設されている。ローラ40の上部には、揺動アーム42が配置されている。以下、揺動アーム42の周辺の構造を、図3を参照して説明する。
A
図3は、第1アーム部材44と第2アーム部材46の分解斜視図である。第1アーム部材44および第2アーム部材46は、何れも図2に示す可変動弁機構30の主要な構成部材である。既述した揺動アーム42は、図3に示すように、第1アーム部材44の一部である。
FIG. 3 is an exploded perspective view of the
すなわち、第1アーム部材44は、図3に示すように、2つの揺動アーム42と、それらに挟まれたローラ当接面48とを一体に備える部材である。2つの揺動アーム42は、2つの弁体32のそれぞれに対応して設けられたものであり、それぞれ既述したローラ40(図2参照)に接している。
That is, as shown in FIG. 3, the
第1アーム部材44には、2つの揺動アーム42を貫通するように開口した軸受け部50が設けられている。また、揺動アーム42には、それぞれ、ローラ40と接する面に同心円部52と押圧部54とが設けられている。同心円部52は、ローラ40との接触面が軸受け部50と同心円を構成するように設けられている。一方、押圧部54は、その先端側の部分ほど軸受け部50の中心からの距離が遠くなるように設けられている。
The
第2アーム部材46は、非揺動部56と揺動ローラ部58を備えている。非揺動部56には貫通孔が設けられており、その貫通孔には、図1を参照して説明した制御軸12が挿入される。更に、非揺動部56および制御軸12には、両者の相対位置を固定するための固定ピン62が挿入されている。このため、非揺動部56と制御軸12とは、一体の構造物として機能する。
The
揺動ローラ部58は、2つの側壁64を備えている。これらの側壁64は、回転軸66を介して回動自在に非揺動部56に連結されている。また、2つの側壁64の間には、カム当接ローラ68と、スライドローラ70が配設されている。カム当接ローラ68およびスライドローラ70は、それぞれ側壁64に挟まれた状態で自由に回動することができる。
The
上述した制御軸12は、第1アーム部材44の軸受け部50により回転可能に保持される部材である。つまり、制御軸12は、軸受け部50に保持された状態で非揺動部56と一体化されるべき部材である。この要求を満たすべく、非揺動部56(つまり第2アーム部材46)は、制御軸12と固定される前に、第1アーム部材44の2つの揺動アーム42の間に位置合わせされる。制御軸12は、この位置合わせがなされた状態で、2つの軸受け部50および非揺動部56を貫通するように挿入される。その後、制御軸12と非揺動部56とを固定すべく固定ピン62が装着される。その結果、第1アーム部材44が制御軸12回りを自由に回動することができ、非揺動部56が制御軸12と一体化され、かつ、揺動ローラ部58が非揺動部56に対して揺動し得る機構が実現される。
The
第1アーム部材44と第2アーム部材46とが、以上のように組み付けられた場合、第1アーム部材44と制御軸12との相対角、つまり、第1アーム部材44と非揺動部56との相対角が所定の条件を満たす範囲では、揺動ローラ部58のスライドローラ70が、第1アーム部材44のローラ当接面48と接することができる。そして、それら両者の接触を維持しながら、上記の所定の条件を満たす範囲で第1アーム部材44を制御軸12回りで回動させると、スライドローラ70は、ローラ当接面48に沿って転動することができる。本実施形態の可変動弁機構は、その転動を伴いながら弁体32を開閉動作させる。尚、その動作については、後に図4および図5を参照して詳細に説明する。
When the
図2は、第1アーム部材44、第2アーム部材46、および制御軸12が、上記の手順で組み付けられた状態を示している。この状態において、第1アーム部材44および第2アーム部材46の位置は制御軸12の回転位置により規制される。制御軸12には、上述した通りギヤ機構を介してモータ22が連結されている(図1参照)。図2に示す状態は、そのモータ22により、スライドローラ70がローラ当接面48に当接するように、制御軸12の回転角を調整した状態を示している。
FIG. 2 shows a state in which the
本実施形態の可変動弁機構は、また、クランクシャフトと同期して回転するカムシャフト72を備えている。カムシャフト72は、制御軸12と同様に、シリンダヘッド10に固定された軸受けにより回転可能に保持されている。カムシャフト72には、内燃機関の気筒毎に設けられたカム74が固定されている。図2に示す状態において、カム74は、カム当接ローラ68に接しており、揺動ローラ部58の上方への移動を規制している。つまり、図2に示す状態では、揺動ローラ部58のカム当接ローラ68およびスライドローラ70を介して、第1アーム部材44のローラ当接面48がカム74と機械的に連結された状態が実現されている。
The variable valve mechanism of this embodiment also includes a
上述した状態によれば、カム74の回転に伴ってカムノーズがカム当接ローラ68を押圧すると、その力はスライドローラ70を介してローラ当接面48に伝達される。スライドローラ70は、ローラ当接面48の上を転動しながらカム74の作用力を第1アーム部材44に伝え続けることができる。その結果、第1アーム部材44に、制御軸12を中心とする回転が生じ、揺動アーム42によりロッカーアーム36が押し下げられ、弁体32に開弁方向の動きが与えられる。可変動弁機構30は、以上説明したように、カム74の作用力を、カム当接ローラ68およびスライドローラ70を介してローラ当接面48に伝達することで弁体32を作動させることができる。
According to the state described above, when the cam nose presses the
[可変動弁機構の動作]
次に、図4および図5を参照して、可変動弁機構30の動作を説明する。ここで、図4および図5には、既述した構成要素に加えて、ロストモーションスプリング76と、バルブスプリング78とが図示されている。バルブスプリング78は、既述した通り、弁軸34およびロッカーアーム36を閉弁方向に付勢するためのスプリングである。一方、ロストモーションスプリング76は、ローラ当接面48とカム74との機械的接触を維持するためのスプリングである。
[Operation of variable valve mechanism]
Next, the operation of the
すなわち、可変動弁機構30は、上述した通り、カム74の作用力を機械的にローラ当接面48に伝えることで弁体32を駆動する。このため、可変動弁機構30が適正に作動するためには、カム74とローラ当接面48とが、カム当接ローラ68およびスライドローラ70を介して常に機械的に連結されていることが必要である。そして、この要求を満たすためには、ローラ当接面48を、つまり、第1アーム部材44を、カム74の方向に付勢することが必要である。
That is, the
本実施形態において用いられるロストモーションスプリング76は、その上端がシリンダヘッド等に固定され、かつ、その下端がローラ当接面48の後端部を付勢するように組み付けられている。この場合、その付勢力は、ローラ当接面48がスライドローラ70を押し上げる方向に作用し、更には、カム当接ローラ68をカム74に押し当てる力として作用する。その結果、可変動弁機構30は、カム74とローラ当接面48とが機械的に連結された状態を維持することができる。
The lost
図4は、可変動弁機構30が弁体32に対して小さなリフトを与えるように動作している様子を示す。以下、この動作を「小リフト動作」と称す。より具体的には、図4(A)は、小リフト動作の過程で弁体32が閉弁している様子を、また、図4(B)は小リフト動作の過程で弁体32が開弁している様子を、それぞれ表している。
FIG. 4 shows a state in which the
図4(A)において、符号θCは、制御軸12の回転位置を表すパラメータである。以下、そのパラメータを「制御軸回転角θC」とする。ここでは、便宜上、制御軸12と非揺動部56とを固定する固定ピン62の軸方向と鉛直方向とのなす角を制御軸回転角θCと定義することとする。また、図4(A)において、符号θAは、揺動アーム42の回転位置を表すパラメータである。以下、そのパラメータを「アーム回転角θA」とする。ここでは、便宜上、揺動アーム42の先端部と制御軸12の中心とを結ぶ直線と水平方向とのなす角をアーム回転角θAと定義することとする。
In FIG. 4A, the symbol θ C is a parameter representing the rotational position of the
可変動弁機構30において、揺動アーム42の回転位置、つまり、アーム回転角θAは、スライドローラ70の位置により決定される。また、スライドローラ70の位置は、揺動ローラ部58の回転軸66の位置と、カム当接ローラ68の位置とで決定される。そして、カム当接ローラ68とカム74との接触が維持される範囲では、回転軸66が図4における左回り方向に回転するほど、つまり、制御軸回転角θcが大きくなるほど、スライドローラ70の位置は上方に変化する。このため、可変動弁機構30においては、制御軸回転角θCが大きくなるほど、アーム回転角θAが小さくなるという現象が生ずる。
In the
図4(A)に示す状態において、制御軸回転角θCは、カム当接ローラ68がカム74との接触を保てる範囲で、つまり、カム74がカム当接ローラ68の上方への移動を規制し得る範囲でほぼ最大の値とされている。従って、図4(A)に示す状態において、アーム回転角θAは、ほぼ最小の値となっている。可変動弁機構30は、この場合において、揺動アーム42の同心円部52のほぼ中央がロッカーアーム36のローラ40に接し、その結果、弁体32が閉弁状態となるように構成されている。以下、この場合のアーム回転角θAを、「小リフト時の基準アーム回転角θA0」と称す。
In the state shown in FIG. 4A, the control shaft rotation angle θ C is within a range in which the
図4(A)に示す状態からカム74が回転すると、カム当接ローラ68がカムノーズにより押圧されて制御軸12方向に移動する。揺動ローラ部58の回転軸66からスライドローラ70までの距離は変化しないため、カム当接ローラ68が制御軸12に近づく際には、ローラ当接面48が、その面上を転動するスライドローラ70により押し下げられる。その結果、アーム回転角θAが大きくなる方向に揺動アーム42が回転し、揺動アーム42とローラ40との接触点が、同心円部52の中央付近から押圧部54に向かって移行する。
When the
揺動アーム42の回転に伴い、押圧部54がローラ40に接するようになると、バルブスプリング78の付勢力に抗って弁体32が開弁方向に移動する。そして、図4(B)に示すように、カムノーズの頂点がカム当接ローラ68と接するタイミングにおいて、アーム回転角θAが最大値(以下、「最大アーム回転角θAMAX」とする)となり、弁体32のリフト量が最大となる。その後、カム74の回転に伴い、アーム回転角θAが小さくなるに連れて弁体32のリフト量は減少し、ローラ40と揺動アーム42との接触点が同心円部52に戻った時点で弁体32は閉弁状態となる。
When the
小リフト動作の際には、基準アーム回転角θA0が小さな値とされているため、カムノーズがカム当接ローラ68に接し始めた後、しばらくの間は、弁体32が閉弁状態に維持される。そして、最大リフト量が生じた後は、カムノーズによるカム当接ローラ68の押圧が終わる以前に、比較的早期に弁体32が閉弁状態に復帰する。その結果、小リフト動作の際には、弁体32が非閉弁状態とされる期間、つまり、弁体32の作用角が小さな値となり、また、弁体32の最大リフト量も小さな値となる。
During the small lift operation, since the reference arm rotation angle θ A0 is set to a small value, the
図5は、可変動弁機構30が弁体32に対して大きなリフトを与えるように動作している様子を示す。以下、この動作を「大リフト動作」と称す。より具体的には、図5(A)は、大リフト動作の過程で弁体32が閉弁している様子を、また、図5(B)は大リフト動作の過程で弁体32が開弁している様子を、それぞれ表している。
FIG. 5 shows a state in which the
大リフト動作を行う場合は、図5(A)に示すように、制御軸回転角θCが十分に小さな値に調整される。その結果、非リフト時におけるアーム回転角θA、つまり、基準アーム回転角θA0は、スライドローラ70がローラ当接部28から脱落しない範囲で十分に大きな値とされる。可変動弁機構30は、このような基準アーム回転角θA0において、揺動アーム42とローラ40との接触点が、同心円部52の端部に位置するように構成されている。このため、その状態において、弁体32は閉弁状態に維持される。
When performing a large lift operation, as shown in FIG. 5A, the control shaft rotation angle θ C is adjusted to a sufficiently small value. As a result, the arm rotation angle θ A when not lifted, that is, the reference arm rotation angle θ A0 is set to a sufficiently large value within a range in which the
図5(A)に示す状態からカム74が回転すると、カム当接ローラ68がカムノーズに押圧され始めた後、即座に、ローラ40と揺動アーム42との接触点は同心円部52から押圧部54に移行する。そして、カム当接ローラ68がカムノーズのピーク部に押圧されるまで、弁体32は大きく開弁方向に押し出される。更に、図5(B)に示すように弁体32のリフトが最大量となった後も、カムノーズがカム当接ローラ68を押圧している間は、弁体32の開弁が長期に渡って維持される。このため、可変動弁機構30によれば、上述した大リフト動作の実行中は、弁体32に対して、大きな作用角と大きなリフト量を与えることができる。
When the
[本実施形態の可変動弁機構の課題]
以上説明した通り、本実施形態の可変動弁機構は、制御軸12を回転させることにより、弁体32の作用角およびリフト量を変化させることができる。そして、本実施形態における内燃機関は、その作用角およびリフト量を適正な値とすることにより所望の吸入空気量を実現し、所望の運転状態を実現することができる。
[Problems of the variable valve mechanism of this embodiment]
As described above, the variable valve mechanism of the present embodiment can change the operating angle and lift amount of the
内燃機関を適正に始動させるためには、その始動の際に、始動に適した作用角およびリフト量を弁体32に与えておくことが必要である。そして、内燃機関には、想定される全ての使用温度領域において良好な始動性を示すことが要求されるため、内燃機関の始動時には、最も厳しい条件下でも良好な始動性が確保できる作用角およびリフト量が設定されることが必要である。本実施形態では、内燃機関の使用温度領域の最低値を「−35℃」としているため、始動時の作用角およびリフト量は、−35℃の環境下で内燃機関を適正に始動できる範囲に制御されなければならない。以下、その要求を満たす作用角の幅を「極低温始動要求作用角幅」と称す。 In order to start the internal combustion engine properly, it is necessary to give the valve body 32 a working angle and a lift amount suitable for the start-up. Since the internal combustion engine is required to exhibit good startability in all assumed operating temperature ranges, when the internal combustion engine is started, an operating angle that can ensure good startability even under the most severe conditions and It is necessary to set the lift amount. In this embodiment, since the minimum value of the operating temperature range of the internal combustion engine is set to “−35 ° C.”, the operating angle and the lift amount at the start are within a range where the internal combustion engine can be started properly in an environment of −35 ° C. Must be controlled. Hereinafter, the operating angle width satisfying the requirement is referred to as “cryogenic start required operating angle width”.
内燃機関の運転中は、時々刻々運転状態に応じた作用角が実現される。このため、内燃機関の停止が要求された時点では、作用角が極低温始動要求作用角幅から外れているのが通常である。従って、作用角をその幅に収めて内燃機関を始動させるためには、停止が要求された後、現実に始動が開始される前に、作用角が極低温始動要求作用角幅に収まるように制御軸12の回転位置を修正することが必要である。
During operation of the internal combustion engine, an operating angle corresponding to the operating state is realized from moment to moment. For this reason, when the stop of the internal combustion engine is requested, it is normal that the operating angle deviates from the cryogenic start required operating angle width. Therefore, in order to start the internal combustion engine with the working angle within that range, after the stop is requested, before the actual starting is started, the working angle should be within the required working angle width of the cryogenic start. It is necessary to correct the rotational position of the
上述した通り、本実施形態の可変動弁機構は、制御軸12の回転位置を検出する回転角センサ26を備えている。このため、ECU28は、回転角センサ26の出力を見ながらモータ22を制御することにより、制御軸12の回転位置を適当に修正することができる。ところが、回転角センサ26の出力と現実の作用角との関係は、必ずしも絶対的なものではなく、経時変化等の影響を受ける。このため、内燃機関の始動時に、制御軸12の回転位置を調整する際には、現実の作用角との対応が保証されたセンサ出力を基礎としてモータ22を制御することが望ましい。そして、内燃機関の始動時から見て、回転角センサ26の出力と現実の作用角との関係が保証されていた最後の時点は、最後に内燃機関が停止された時点である。従って、内燃機関の始動に備えて制御軸12の回転位置を調整するにあたっては、内燃機関の停止時に回転角センサ26の出力(つまり、作用角)を検知し、その出力を基礎とすることが妥当である。
As described above, the variable valve mechanism of the present embodiment includes the
しかしながら、可変動弁機構30の周囲温度は、内燃機関の停止後に大きく変化するのが通常である。このため、制御軸12やカムシャフト72の周辺では、内燃機関の停止後に大きな熱変形が生じ易い。そして、このような熱変形が生ずると、回転角センサ26の出力と、弁体32の実作用角との関係に変化が生ずる。
However, it is normal that the ambient temperature of the
すなわち、図4(A)中に符号Lを付して示す距離は、制御軸12とカムシャフト72の間の寸法である。このL寸法は、内燃機関の停止後、シリンダヘッド10周辺温度が低下することにより小さくなる。一方、シリンダヘッド10の周辺温度が低下する過程では、制御軸12とカムシャフト72の間に介在している部材、つまり、第1アーム部材44や第2アーム部材46にも熱収縮が生ずる。
That is, the distance indicated by the reference symbol L in FIG. 4A is the dimension between the
本実施形態において、シリンダヘッド10はアルミを主成分とする材質で構成されており、他方、第1アーム部材44や第2アーム部材46は鉄系の材質で構成されている。それらの材質は、それぞれ異なる線膨張係数を示すため、シリンダヘッド10の周辺温度が低下する際には、L寸法が、第1アーム部材44および第2アーム部材46より大きく収縮する事態が生ずる。
In the present embodiment, the
つまり、本実施形態の可変動弁機構30においては、内燃機関の停止後、シリンダヘッド10の周辺温度が低下することにより、実質的にL寸法が小さくなったのと同じ事態が発生する。その結果、アーム回転角θAが大きくなる方向に揺動アーム42が回転し、弁体12の実作用角が増加するという現象が生ずる。
That is, in the
図6は、内燃機関の温度低下と弁体32の実作用角変化との関係を整理した図である。図6において、A点は、温度t0、実作用角Aの状態に対応する点である。温度t0は、内燃機関の運転中における可変動弁機構30の周辺温度である。また、図6中に、A点を通るように描かれた実線の直線は、制御軸12の回転位置がA点で固定された後に、温度と実作用角との間に成立する関係を示したものである。この関係によれば、温度t0、実作用角Aの状態で内燃機関が停止された後、制御軸12が動かされることなく、内燃機関の温度が使用範囲内の最低温度(ここでは−35℃とする)にまで低下すると、その温度と実作用角との関係は、A点からB点に移行することになる。
FIG. 6 is a diagram in which the relationship between the temperature drop of the internal combustion engine and the actual operating angle change of the
図6中に2本の水平破線で示した「極低温始動要求作用角幅」は、−35℃の極低温環境下で内燃機関を良好に始動させるための最適な作用角幅である。使用温度範囲の中で内燃機関を常に良好に始動させるためには、弁体32の実作用角が、その「極低温始動要求作用角幅」に収められた状態で内燃機関の始動処理(クランキング)が開始されることが望ましい。例えば、温度と実作用角との関係が図6に示すB点に対応している場合は、実作用角Bが極低温始動要求作用角幅に収まるように制御軸12の回転位置を調整した後に、クランキングが開始されることが望ましい。
The “cryogenic start required operating angular width” indicated by two horizontal broken lines in FIG. 6 is an optimal operating angular width for starting the internal combustion engine satisfactorily in a cryogenic environment of −35 ° C. In order to always start the internal combustion engine well within the operating temperature range, the internal combustion engine start-up process (queuing) is performed in a state where the actual operating angle of the
ところが、温度と実作用角との関係がA点からB点に変化する過程において、制御軸12の回転位置には何らの変化も生じない。このため、内燃機関の停止後に実作用角がAからBに変化したとしても、その変化が温度の変化のみに起因するものである場合は、回転角センサ26の出力には何らの変化も生じない。この場合、回転角センサ28の出力のみを基礎として実作用角が認識されるとすれば、極低温(−35℃)下での再始動時には、本来はBである作用角がAであるものと誤認される事態が生ずる。
However, no change occurs in the rotational position of the
作用角が現実にAである場合は、そのAと極低温始動要求作用角幅との差分だけ作用角が大きくなるように制御軸12の回転位置を調整することで、実作用角を、極低温始動要求作用角幅に収まる値Cとすることができる。ところが、実作用角がBである状況下で、その値がAであるものとして同様の調整が行われると、実作用角は、(C−A)分だけBより更に大きな値Dとなる(図6中の破線参照)。
When the operating angle is actually A, the actual operating angle is set to the extreme by adjusting the rotational position of the
これに対して、実作用角の温度に対する依存性は、予め実験的に把握しておくことが可能であるため、内燃機関の停止時における温度t0が判れば、内燃機関の温度が極低温(−35℃)まで低下する過程で実作用角に生ずる変化量(B−A)は、温度の変化幅「t0−(−35)」の関数として求めることができる。そして、内燃機関の停止時における実作用角Aと、その変化量(B−A)が共に判れば、両者を加えることにより、制御軸12が固定されていた場合に実現される極低温下での実作用角Bを求めることができる。更に、その実作用角Bが判れば、その値Bを、極低温始動要求作用角幅に収まる値Eとするための補正値ΔVLを算出することができる。
On the other hand, since the dependence of the actual working angle on the temperature can be experimentally grasped in advance, if the temperature t0 when the internal combustion engine is stopped is known, the temperature of the internal combustion engine is extremely low ( The amount of change (B−A) that occurs in the actual working angle in the process of decreasing to −35 ° C. can be obtained as a function of the temperature variation range “t0 − (− 35)”. Then, if both the actual operating angle A when the internal combustion engine is stopped and the amount of change (B−A) are known, by adding both, the cryogenic temperature realized when the
そして、内燃機関の停止時に、実作用角AがΔVLだけ小さな値Fとなるように制御軸12を調整しておけば、その後内燃機関の温度が極低温(−35℃)となった場合に、実作用角Eが極低温始動要求作用角幅に収まる状態を作り出すことができる。この場合、極低温下での再始動時には、何ら制御軸12の回転位置を調整することなく、即座にクランキングを開始するだけで内燃機関を良好に始動させることができる。そこで、本実施形態において、ECU28は、内燃機関の停止時に、実作用角A(回転角センサ26の出力)と温度t0(水温センサ29の出力)を検出し、それらの検出値に基づいて補正値ΔVLを算出し、更に、その補正値ΔVLが作用角に生ずるように、制御軸12の回転位置を調整することとした。
If the
図7は、上記の機能を実現するためにECU28が実行するルーチンのフローチャートである。尚、このルーチンは、内燃機関の始動時に起動されるルーチンであるものとする。このルーチンでは、先ず、回転角センサ26の出力に基づいて実作用角Aが検出されると共に、水温センサ29の出力に基づいて冷却水温THWが検出される。ここでは、このようにして検出されたTHWが、機関温度t0、つまり、可変動弁機構30の周辺温度として扱われる(ステップ100)。
FIG. 7 is a flowchart of a routine executed by the
次に、内燃機関の停止が要求されたか否かが判別される(ステップ102)。具体的には、車両のイグニッションスイッチがONからOFFに切り替えられたか否かが判別される。その結果、停止要求が生じていないと判別された場合は、再び上記ステップ100の処理が実行される。一方、停止要求が生じたと判別された場合は、次に、内燃機関の再始動想定温度、具体的には、使用温度範囲における最低温度である「−35℃」と、現時点の機関温度、つまり、停止時温度t0との差Δt=t0−(−35℃)が算出される(ステップ104)。
Next, it is determined whether or not a stop of the internal combustion engine has been requested (step 102). Specifically, it is determined whether or not the ignition switch of the vehicle has been switched from ON to OFF. As a result, when it is determined that a stop request has not occurred, the process of
次に、非補正再始動時作用角B(図6参照)が算出される。具体的には、制御軸12の回転位置が補正されることなく可変動弁機構30の周辺温度が再始動想定温度にまで低下した場合に、現実に生ずると予想される作用角、つまり、現在の制御軸12の状態が維持された場合に極低温(−35℃)の環境下で生ずると予測される作用角が算出される(ステップ106)。ECU28は、図6に示すような温度と実作用角との関係に対応するマップ或いは演算式(例えば、y=ax+bのような一次式)を記憶している。本ステップ106では、その関係に、停止時の実作用角Aと、温度差Δt=t0−(−35℃)とを当てはめることにより、非補正再始動時作用角Bが算出される。
Next, the non-corrected restart operating angle B (see FIG. 6) is calculated. Specifically, when the ambient temperature of the
次に、補正値ΔVL(図6参照)が算出される(ステップ108)。具体的には、非補正再始動時作用角Bを、極低温始動要求作用角幅に収めるための補正値ΔVLが算出される。ECU28は、極低温始動要求作用角幅の中央値Eを予め記憶しており、「B−E」なる演算を行うことで、その補正値ΔVLを算出する。
Next, a correction value ΔVL (see FIG. 6) is calculated (step 108). Specifically, a correction value ΔVL for keeping the non-corrected restart operating angle B within the cryogenic start required operating angle width is calculated. The
次に、停止時作用角Aを、補正値ΔVLだけ小さくして、停止時目標作用角F(図6参照)を実現するための処理が行われる(ステップ110)。具体的には、実作用角が補正値ΔVL分だけ小さくなるように、制御軸12の回転位置を調整すべく、モータ22を駆動する処理が行われる。
Next, a process for reducing the stop operating angle A by the correction value ΔVL and realizing the stop target operating angle F (see FIG. 6) is performed (step 110). Specifically, a process of driving the
以上の処理が終わると、作用角制御の処理が停止され、図7に示すルーチンが終了される。以上の処理によれば、内燃機関の停止時に、可変動弁機構30の周辺温度がその後極低温(−35℃)にまで低下するのを見越して、実作用角Aを停止時目標作用角Fに変化させておくことができる。この場合、内燃機関の再始動が図られるまでに可変動弁機構30の周辺温度が現実に極低温にまで低下すれば、極低温始動要求作用角幅に収まる実作用角Eを用いてクランキングを開始することができる。
When the above processing is completed, the operation angle control processing is stopped, and the routine shown in FIG. 7 is terminated. According to the above processing, when the internal combustion engine is stopped, the actual operating angle A is set to the target operating angle F at the time of stopping in anticipation of the ambient temperature of the
このため、本実施形態の可変動弁機構30によれば、極低温の環境下で、常に良好な始動性を内燃機関に与えることができる。内燃機関の始動性は、始動時の温度が高いほど良好となる。このため、極低温の環境下で良好な始動性が得られる条件によれば、全ての温度領域で良好な始動性を実現することができる。従って、本実施形態の可変動弁機構30によれば、如何なる環境下でも内燃機関を良好に再始動させることができる。
For this reason, according to the
また上述した作用角制御の手法によれば、内燃機関の停止時に、再始動に備えた制御軸12の回転位置調整を終了させておくことができる。この場合、再始動時には、何ら制御軸12の状態を変化させることなく速やかにクランキングを開始することができる。このため、本実施形態の可変動弁機構によれば、内燃機関の再始動が要求された後、違和感なくその始動に必要なクランキングを開始させることができる。
Further, according to the above-described method of operating angle control, when the internal combustion engine is stopped, the rotational position adjustment of the
但し、再始動に備えた制御軸12の回転位置調整は、内燃機関の停止時に行うことに限定されるものではない。つまり、その回転位置調整は、内燃機関の再始動が要求された時点で実行することとしてもよい。図8は、この場合の処理手順を説明するための図である。制御軸12の回転位置調整を始動要求時に行うこととすると、内燃機関の停止後、機関温度が低下する過程においては、弁体32の実作用角が図8に示すA点を通る直線に沿って変化する。そして、可変動弁機構30の周辺温度が極低温にまで低下すると、実作用角はBとなる。
However, the rotational position adjustment of the
制御軸12の回転位置調整を停止時と始動時の何れのタイミングで行うかに関わらず、停止時温度t0と、停止時作用角Aとが検出されていれば、上記の手法により、補正値ΔVLを算出することが可能である。このため、内燃機関の停止時或いは始動時に、その手法によって補正値ΔVLを算出し、更に、内燃機関の始動時に、その補正値ΔVL分だけ制御軸12の回転位置を調整すれば、始動要求の発生後速やかに、実作用角をBからEに変化させること、つまり、実作用角が極低温始動要求作用角幅に収まる状況を作り出すことができる。そして、その状況が形成された後にクランキングを開始することとすれば、実施の形態1の場合と同様に、全ての温度環境下で内燃機関に対して良好な始動性を与え得る可変動弁機構を実現することができる。
Regardless of whether the rotational position of the
ところで、上述した実施の形態1においては、制御軸12を回転させることにより弁体32の作用角およびリフト量を変化させる機構を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、弁体32の作用角およびリフト量を変化させる可変動弁機構は、制御軸12を軸方向に移動させることによりその変化を生じさせるものであってもよい。
By the way, in Embodiment 1 mentioned above, although the mechanism which changes the working angle and lift amount of the
また、上述した実施の形態1においては、可変動弁機構30が、制御軸12の状態に応じて、作用角およびリフト量の双方を変化させることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、可変動弁機構は、作用角およびリフト量の一方のみを変化させるものであってもよい。そして、その場合は、内燃機関の再始動に備えた制御軸12の調整は、作用角およびリフト量のうち、変化の生ずる方の値のみに着目して行うこととすればよい。
In the first embodiment described above, the
尚、上述した実施の形態1においては、第1アーム部材44および第2アーム部材46が前記第1の発明における「可変機構」に、水温センサ29が前記第1の発明における「温度検出手段」に、回転角センサ26が前記第1の発明における「状態検知センサ」に、それぞれ相当していると共に、ECU28が、上記ステップ100において機関温度t0を検出することにより前記第1の発明における「停止時温度取得手段」が、実作用角Aを検出することにより「停止時特性値検知手段」が、上記ステップ106の処理を実行することにより前記第1の発明における「非補正再始動時特性値算出手段」が、上記ステップ108の処理を実行することにより前記第1の発明における「補正値算出手段」が、上記ステップ110の処理を実行することにより前記第1の発明における「始動前補正手段」が、それぞれ実現されている。
In the first embodiment described above, the
実施の形態2.
次に、図9乃至図10を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。本実施形態の可変動弁機構は、構造的には実施の形態1の可変動弁機構と同様の構造を有している。本実施形態の可変動弁機構は、所謂アイドリングストップ機能を有するエコラン車両や、ハイブリッド自動車など、自動停止・自動始動の機能を有する内燃機関と組み合わせて用いるのに好適な特性を有している。以下、本実施形態の可変動弁機構が、自動停止・自動始動の機能を有する車両との組み合わせで用いられる場合について説明する。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The variable valve mechanism of the present embodiment is structurally similar to the variable valve mechanism of the first embodiment. The variable valve mechanism of this embodiment has characteristics suitable for use in combination with an internal combustion engine having an automatic stop / automatic start function, such as an eco-run vehicle having a so-called idling stop function or a hybrid vehicle. Hereinafter, the case where the variable valve mechanism of the present embodiment is used in combination with a vehicle having an automatic stop / automatic start function will be described.
図9は、本実施形態の可変動弁機構において用いられる制御軸12の制御手法を説明するための図を示す。図9において、一点鎖線で示す直線は、制御軸12の回転位置が、A点を通る位置で固定された場合に、可変動弁機構30の周辺温度と実作用角との間に成立する関係を表したものである。本実施形態の可変動弁機構30は、実施の形態1の場合と同様の構成を有しているため、弁体32の実作用角には、実施の形態1の場合と同様の温度特性が表れる。このため、内燃機関の停止後は、制御軸12の回転位置が固定されていても、機関温度の低下に伴って弁体32の実作用角に変化が生ずる。
FIG. 9 is a view for explaining a control method of the
エコラン車両やハイブリッド車両においては、内燃機関の自動停止と自動始動とが頻繁に繰り返される。また、これらの車両においては、内燃機関を、違和感なく自動始動させることが要求される。そして、このような要求を満たすためには、内燃機関の始動時に、弁体32の実作用角を十分に振動等を抑え得る値に制御しておくことが必要である。
In eco-run vehicles and hybrid vehicles, the automatic stop and automatic start of the internal combustion engine are frequently repeated. Further, in these vehicles, it is required to automatically start the internal combustion engine without feeling uncomfortable. In order to satisfy such a requirement, it is necessary to control the actual working angle of the
図9中に2本の水平破線で示した「再始動要求作用角幅」は、そのような要求を満たす作用角の幅である。この再始動要求作用角幅は、あくまでも内燃機関の始動に適した作用角の幅であるから、内燃機関に通常の運転が要求されている間は実作用角がその幅から外れるのが通常である。このため、内燃機関は、多くの場合、実作用角が再始動要求作用角幅から外れた状態(例えば、実作用角Aの状態)で停止される。そして、良好な始動性を得るためには、その停止の後、再始動が図られるまでの間に、実作用角Aが再始動要求作用角幅に収まるように、制御軸12の回転位置を調整しておくことが必要である。
“Restart required operating angle width” indicated by two horizontal broken lines in FIG. 9 is the operating angle width satisfying such a requirement. This restart required operating angle width is a width of an operating angle suitable for starting the internal combustion engine, so that the actual operating angle is usually out of the width while the internal combustion engine is required to perform normal operation. is there. For this reason, the internal combustion engine is often stopped in a state where the actual operating angle deviates from the restart required operating angle width (for example, the state of the actual operating angle A). In order to obtain a good startability, the rotational position of the
始動要求に対する内燃機関の応答性は良好であるほど好ましい。特に、始動と停止が頻繁に繰り返されるエコラン車両やハイブリッド車両では、良好な応答性が特に望まれる。始動に対する応答性を高めるためには、実作用角を再始動要求作用角幅に収めるための調整作業は、始動要求の発生に先立って終了していることが望ましい。このため、本実施形態では、図9中に実線の折れ線(矢印含む)で示すように、内燃機関の停止後、実作用角Aが即座に再始動要求作用角幅内の値に変化し、その後、内燃機関が停止している間中、温度変化に関わらず、実作用角が再始動要求作用角幅内に収まり続けるように、制御軸12の回転位置の調整を行うこととした。この場合、如何なるタイミングで内燃機関の自動始動が要求されても、実作用角が常に再始動要求作用角幅に収まっているため、即座にクランキングを開始するだけで、速やかにその自動始動を実現することが可能である。
The better the response of the internal combustion engine to the start request, the better. In particular, in an eco-run vehicle or a hybrid vehicle that is frequently started and stopped, good responsiveness is particularly desired. In order to improve the responsiveness to the start, it is desirable that the adjustment work for keeping the actual operating angle within the restart request operating angle width is completed before the start request is generated. For this reason, in the present embodiment, as indicated by a solid line (including an arrow) in FIG. 9, after the internal combustion engine is stopped, the actual operating angle A immediately changes to a value within the restart required operating angle width, After that, while the internal combustion engine is stopped, the rotational position of the
図10は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU28が実行するルーチンのフローチャートである。尚、このルーチンは、エコラン車両やハイブリッド車両のシステムが始動されることにより起動されるルーチンであるものとする。このルーチンでは、先ず、回転角センサ26の出力に基づいて実作用角Aが検出されると共に、水温センサ29の出力に基づいて冷却水温THWが検出される。ここでは、このようにして検出されたTHWが、機関温度t0、つまり、可変動弁機構30の周辺温度として扱われる(ステップ120)。
FIG. 10 is a flowchart of a routine executed by the
次に、内燃機関の停止が要求されたか否かが判別される(ステップ122)。その結果、機関の停止は要求されていないと判別された場合は、再び上記ステップ120の処理が実行される。一方、機関の停止が要求されていると判別された場合は、更に、車両システム自体の停止が要求されているか否かが判別される(ステップ124)。そして、車両システム自体の停止が要求されていると判別された場合は、その後速やかに今回の処理サイクルが終了される。一方、車両システム自体の停止は要求されていないと判別された場合は、次に、内燃機関の再始動が要求されているか否かが判別される(ステップ126)。
Next, it is determined whether or not a stop of the internal combustion engine has been requested (step 122). As a result, when it is determined that the stop of the engine is not requested, the process of
本実施形態のシステムは、内燃機関の停止が要求されると、内燃機関を自動的に停止させ、その後、内燃機関の再始動が要求されると内燃機関を自動的に始動させる。従って、上記ステップ122において機関停止の要求が認められた後、上記ステップ126において再始動の要求が認められるまでの間は、内燃機関が停止状態に維持される。この間、可変動弁機構30の周辺温度は時々刻々と低下し、一方、ECU28の内部では、以下に説明するステップ128以降の処理が実行される。
The system of the present embodiment automatically stops the internal combustion engine when a stop of the internal combustion engine is requested, and then automatically starts the internal combustion engine when a restart of the internal combustion engine is requested. Therefore, after the request for stopping the engine is accepted in
すなわち、この場合、ECU28は、先ず、現在の冷却水温度THWを、内燃機関の停止中温度t1として検出する(ステップ128)。次に、上記ステップ120において検出された停止時温度t0と上記の停止中温度t1との差、つまり、内燃機関の停止後に可変動弁機構30の周辺温度に生じた温度差Δt=t0−t1が算出される(ステップ130)。
That is, in this case, the
次いで、その温度差Δtに起因して、内燃機関の停止後に実作用角に生じたと予想される作用角変化量ΔAが算出される(ステップ132)。ECU28は、図9に示すような温度と実作用角との関係に対応するマップ或いは演算式(例えば、y=ax+bのような一次式)を記憶している。本ステップ132では、その関係に温度差Δt=t0−t1を当てはめることにより、作用角変化量ΔAが算出される。
Next, due to the temperature difference Δt, a working angle change amount ΔA that is expected to occur in the actual working angle after the internal combustion engine is stopped is calculated (step 132). The
次に、A+ΔAが再始動要求作用角幅の下限値α以上であり、かつ、再始動要求作用角幅の上限値β以下であるかが判別される(ステップ134)。内燃機関の停止後に、実作用角にΔAの変化が生じていれば、現時点における実作用角は、停止時作用角Aに作用角変化量ΔAを加えた値A+ΔAであると推定できる。ここでは、具体的には、その実作用角A+ΔAが、再始動要求作用角幅に収まっているかが判別される。 Next, it is determined whether A + ΔA is equal to or greater than the lower limit value α of the restart required operating angle width and equal to or lower than the upper limit value β of the restart required operating angle width (step 134). If there is a change in ΔA in the actual operating angle after the internal combustion engine is stopped, the actual operating angle at the present time can be estimated to be a value A + ΔA obtained by adding the operating angle change amount ΔA to the operating angle A at the time of stop. Specifically, it is determined whether or not the actual operating angle A + ΔA is within the restart required operating angle width.
内燃機関の停止時には、実作用角Aが再始動要求作用角幅から外れていることが多い。また、その停止の直後においては、実作用角Aと再始動要求作用角幅との乖離を相殺するほどの作用角変化量ΔAは生じていない。このため、このようなタイミングにおいては、通常は、上記ステップ134の条件が不成立となる。この場合、最新の実作用角A+ΔAと再始動要求作用角幅の中央値との差が補正値ΔVL= (A+ΔA)−{(α+β)/2}として算出される(ステップ136)。
When the internal combustion engine is stopped, the actual operating angle A often deviates from the restart required operating angle width. Immediately after the stop, there is not a working angle change amount ΔA enough to offset the deviation between the actual working angle A and the restart required working angle width. For this reason, the condition of
次に、その補正値ΔVL分だけ実作用角を変化させ、新たな実補正角が(A+ΔA−ΔVL)となるように、制御軸12の回転位置が調整される。そして、その結果実現される実作用角「A+ΔA−ΔVL」が最新の実作用角Aとして記憶される(ステップ138)。更に、上記の調整が行われた場合は、その時点で検出されていた停止中温度t1が、新たな温度t0として記憶され直される(ステップ140)。以後、再び上記ステップ124以降の処理が実行される。
Next, the actual operating angle is changed by the correction value ΔVL, and the rotational position of the
以上の処理によれば、内燃機関が自動的に停止された直後に、実作用角Aを速やかに再始動要求作用角幅の中央値に変化させることができる。そして、その変化後の最新の実作用角を新たなAとして記憶し、また、その変化が生じた時点の温度を新たなt0として、それぞれ記憶することができる。 According to the above processing, immediately after the internal combustion engine is automatically stopped, the actual operating angle A can be quickly changed to the median value of the restart required operating angle width. Then, the latest actual operating angle after the change can be stored as a new A, and the temperature at the time when the change has occurred can be stored as a new t0.
エコラン車両やハイブリッド車両のシステム自体が停止されず、かつ、内燃機関の再始動が要求されない限りは、以後、上述したステップ128〜140の処理が繰り返し実行される。この場合、上記ステップ130では、制御軸12の調整が行われた時点での温度t0と、現在の停止中温度t1との差が温度差Δtとして算出される。そして、ステップ134では、制御軸12の調整により実現された実作用角Aに、その調整後に生じた作用角変化量ΔAを加えた値が、最新の実作用角A+ΔAとして算出され、更に、その値A+ΔAが再始動要求作用角幅に収まっているか否かが判別される。
As long as the system of the eco-run vehicle or the hybrid vehicle is not stopped and the restart of the internal combustion engine is not required, the processes of
制御軸12の調整が行われた直後は、その調整の後に大きな作用角変化量ΔAが生じていないため、最新の実作用角A+ΔAは、再始動要求作用角幅に収まっている。この場合は、ステップ134において、条件の成立が判定され、以後、再び上記ステップ124以降の処理が行われる。そして、制御軸12の調整が行われた後、十分な時間が経過すると、停止中温度t1の低下に伴い、最新の実作用角A+ΔAが再び再始動要求作用角幅から外れる事態が生ずる。この場合、ステップ134の条件が不成立となり、再び制御軸12の回転位置の調整が行われる(ステップ136〜140)。
Immediately after the adjustment of the
以上の処理が繰り返される結果、内燃機関の自動停止中は、常に実作用角が再始動要求作用角幅の中に収められる。このため、本実施形態の可変動弁機構によれば、内燃機関が自動停止した後、その再始動が要求された際に、優れた応答性を伴って良好な再始動を実現することができる。尚、図10に示すルーチンによれば、内燃機関の再始動が要求された後は、ステップ126の条件成立が判別され、以後、再びステップ120以降の処理が繰り返されることとなる。
As a result of the above processing being repeated, the actual operating angle is always within the restart required operating angle width during the automatic stop of the internal combustion engine. For this reason, according to the variable valve mechanism of the present embodiment, when the restart is requested after the internal combustion engine is automatically stopped, it is possible to realize a good restart with excellent responsiveness. . According to the routine shown in FIG. 10, after the restart of the internal combustion engine is requested, it is determined that the condition of
ところで、上述した実施の形態2では、再始動時における応答性を優先する観点から、内燃機関の停止中に、常に実作用角を再始動時要求作用角幅に収めることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、実作用角は、再始動が要求された時点で再始動要求作用角幅に収めることとしてもよい。図11は、この場合の処理手順を説明するための図である。実作用角の修正を始動要求時に行うこととすると、内燃機関の停止後、機関温度が低下する過程においては、その実作用角が図11に示すA点を通る直線に沿って変化する。 By the way, in the second embodiment described above, from the viewpoint of giving priority to the responsiveness at the time of restart, the actual operating angle is always kept within the restart required operating angle width while the internal combustion engine is stopped. Is not limited to this. That is, the actual operating angle may be within the restart request operating angle width when restarting is requested. FIG. 11 is a diagram for explaining the processing procedure in this case. If the actual working angle is corrected at the time of the start request, the actual working angle changes along a straight line passing through the point A shown in FIG. 11 in the process of lowering the engine temperature after the internal combustion engine is stopped.
この場合、停止時作用角Aおよび停止時温度t0に加えて、再始動要求時における温度t1が判れば、その再始動要求時における実作用角Bは求めることができる。そして、その時点の実作用角Bが判れば、その実作用角Bを再始動要求作用角幅に収めるための補正値ΔVLも演算により求めることができる。このため、内燃機関の停止中には補正値ΔVLの算出処理のみを繰り返し実行しておき、再始動の要求時には、クランキングの開始に先立って、その補正値ΔVLを実現するための制御軸12の調整のみを行うこととしても良好な始動性を得ることは可能である。
In this case, if the temperature t1 at the restart request is known in addition to the stop operating angle A and the stop temperature t0, the actual operating angle B at the restart request can be obtained. If the actual operating angle B at that time is known, the correction value ΔVL for keeping the actual operating angle B within the restart required operating angle width can also be obtained by calculation. For this reason, while the internal combustion engine is stopped, only the calculation process of the correction value ΔVL is repeatedly executed. When the restart is requested, the
更に、補正値ΔVLの演算に要する時間が、始動時の応答性にさほど影響しない程度であれば、内燃機関の停止中には何ら処理を行わず、内燃機関の再始動が要求された時点で、その時点における温度t1に基づく補正値ΔVLの演算と、その補正値ΔVL実現のための制御軸12の制御とを順次実行し、その後にクランキングを開始することとしてもよい。このような手法によっても、適切な実作用角での再始動を図ることが可能であり、内燃機関に対して良好な始動性を付与することができる。
Furthermore, if the time required for calculating the correction value ΔVL is not so much affected by the responsiveness at the start, no processing is performed while the internal combustion engine is stopped, and when the restart of the internal combustion engine is requested. The calculation of the correction value ΔVL based on the temperature t1 at that time and the control of the
また、上述した実施の形態2においては、可変動弁機構が、エコラン車両やハイブリッド車両など、自動停止および自動始動の機能を有する内燃機関と組み合わされるものとされているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、内燃機関の始動が要求された際に、その時点における現実の機関温度t1の下で、始動に適した最適な作用角およびリフト量を実現しようとするものであり、このような可変動弁機構は、通常の内燃機関の始動性を改善するうえでも有用である。 In the second embodiment described above, the variable valve mechanism is combined with an internal combustion engine having functions of automatic stop and automatic start, such as an eco-run vehicle and a hybrid vehicle. It is not limited. That is, the present invention seeks to realize an optimum operating angle and lift amount suitable for starting under the actual engine temperature t1 at the time when the starting of the internal combustion engine is requested. Such a variable valve mechanism is also useful for improving the startability of a normal internal combustion engine.
尚、上述した実施の形態2においては、第1アーム部材44および第2アーム部材46が前記第4の発明における「可変機構」に、水温センサ25が前記第4の発明における「温度検出手段」に、回転角センサ22が前記第4の発明における「状態検知センサ」に、それぞれ相当している。また、ここでは、ECU24が、上記ステップ120において実作用角Aおよび機関温度t0を検知することにより前記第4の発明における「停止時特性値検知手段」および「停止時温度取得手段」が、上記ステップ128において停止中温度t1を検出することにより前記第4の発明における「停止中温度取得手段」が、上記ステップ138の処理を実行することにより前記第4の発明における「停止中補正手段」が、それぞれ実現されている。
In the second embodiment described above, the
また、上述した実施の形態2においては、ECU24が、内燃機関の停止直後に上記ステップ130および132の処理を実行することにより前記第5の発明における「第1特性値変動量算出手段」が、内燃機関の停止直後に上記ステップ134においてA+ΔAを算出することにより前記第5の発明における「第1実特性値算出手段」が、上記ステップ134においてα≦A+ΔA≦βの判断を行うことにより前記第5の発明における「適正判断手段」が、上記ステップ138において制御軸12を駆動することにより前記第5の発明における「制御軸補正手段」が、上記ステップ138においてA+ΔA−ΔVLを新たな実作用角Aとして算出することにより前記第5の発明における「補正後特性値算出手段」が、制御軸12の補正が行われた後に上記ステップ130および132の処理を実行することにより前記第5の発明における「第2特性値変動量算出手段」が、制御軸12の補正が行われた後に上記ステップ134においてA+ΔAを算出することにより前記第5の発明における「第2実特性値算出手段」が、それぞれ実現されている。
In the second embodiment described above, the
また、上述した実施の形態2においては、第1アーム部材44および第2アーム部材46が前記第7の発明における「可変機構」に、水温センサ25が前記第6の発明における「温度検出手段」に、回転角センサ22が前記第7の発明における「状態検知センサ」に、それぞれ相当している。また、ここでは、ECU24に、上記ステップ120において機関温度t0、および実作用角Aを検出させることにより前記第6の発明における「停止時温度取得手段」、および「停止時特性値検知手段」をそれぞれ実現することができる。また、ECU24に、再始動要求の発生時に機関温度を検出させることにより前記第6の発明における「再始動要求時温度取得手段」を、その再始動時の機関温度をt1として実作用角A+ΔA(上記ステップ130〜134参照)を算出させることにより前記第6の発明における「非補正再始動要求時特性値算出手段」を、次いで、上記ステップ136の処理を実行させることにより前記第6の発明における「補正値算出手段」を、上記ステップ138の処理を実行させることにより前記第6の発明における「再始動前補正手段」を、それぞれ実現することができる。
In the above-described second embodiment, the
12 制御軸
22 モータ
32 弁体
32 揺動アーム
44 第1アーム部材
46 第2アーム部材
72 カムシャフト
74 カム
θC 制御軸回転角
θA アーム回転角
12
Claims (7)
前記作用角およびまたはリフト量を変化させるべくその状態が制御される制御軸と、
カムと弁体との間に介在しカムの回転と同期して揺動することにより当該カムの押圧力を前記弁体に伝達する揺動アームと、
前記制御軸の状態に応じて、前記弁体に対する前記揺動アームの基本相対角を変化させる可変機構と、
前記制御軸および前記カムの近傍温度を検出または推定する温度検出手段と、
前記制御軸の状態を検知する状態検知センサと、
内燃機関の停止時における前記近傍温度を停止時温度として取得する停止時温度取得手段と、
内燃機関の停止時における作用角およびまたはリフト量を、前記制御軸の状態に基づいて、停止時特性値として検知する停止時特性値検知手段と、
内燃機関の再始動想定温度と前記停止時温度との差、および前記停止時特性値に基づいて、非補正再始動時特性値を算出する非補正再始動時特性値算出手段と、
前記非補正再始動時特性値を、前記再始動想定温度に適した作用角およびまたはリフト量に変換するための補正値を算出する補正値算出手段と、
内燃機関の再始動に先立って、作用角およびまたはリフト量に前記補正値の変化が生ずるように、前記制御軸の状態を補正する始動前補正手段と、
を備えることを特徴とする可変動弁機構。 A variable valve mechanism having a function of changing the operating angle and / or lift amount of a valve body of an internal combustion engine,
A control shaft whose state is controlled to change the working angle and / or lift amount;
A swing arm that is interposed between the cam and the valve body and swings in synchronization with the rotation of the cam to transmit the pressing force of the cam to the valve body;
A variable mechanism that changes a basic relative angle of the swing arm with respect to the valve body according to a state of the control shaft;
Temperature detecting means for detecting or estimating the temperature in the vicinity of the control shaft and the cam;
A state detection sensor for detecting the state of the control axis;
A stop-time temperature acquisition means for acquiring the temperature near the stop when the internal combustion engine is stopped as a stop-time temperature;
A stop characteristic value detecting means for detecting a working angle and / or lift amount when the internal combustion engine is stopped as a stop characteristic value based on the state of the control shaft;
Non-corrected restart characteristic value calculation means for calculating a non-corrected restart characteristic value based on the difference between the assumed restart temperature of the internal combustion engine and the stop temperature, and the stop characteristic value;
Correction value calculating means for calculating a correction value for converting the non-corrected restart characteristic value into a working angle and / or lift amount suitable for the assumed restart temperature;
A pre-start correction means for correcting the state of the control shaft so that a change in the correction value occurs in the operating angle and / or the lift amount prior to restarting the internal combustion engine;
A variable valve mechanism comprising:
前記作用角およびまたはリフト量を変化させるべくその状態が制御される制御軸と、
カムと弁体との間に介在しカムの回転と同期して揺動することにより当該カムの押圧力を前記弁体に伝達する揺動アームと、
前記制御軸の状態に応じて、前記弁体に対する前記揺動アームの基本相対角を変化させる可変機構と、
前記制御軸および前記カムの近傍温度を検出または推定する温度検出手段と、
前記制御軸の状態を検知する状態検知センサと、
内燃機関の停止時における前記近傍温度を停止時温度として取得する停止時温度取得手段と、
内燃機関の停止時における作用角およびまたはリフト量を、前記制御軸の状態に基づいて、停止時特性値として検知する停止時特性値検知手段と、
内燃機関の停止中における前記近傍温度を停止中温度として取得する停止中温度取得手段と、
前記停止時温度、前記停止時特性値、および前記停止中温度に基づいて、内燃機関の停止中における作用角およびまたはリフト量が再始動に適した値に維持されるように、前記制御軸の状態を補正する停止中補正手段と、
を備えることを特徴とする可変動弁機構。 A variable valve mechanism having a function of changing the operating angle and / or lift amount of a valve body of an internal combustion engine,
A control shaft whose state is controlled to change the working angle and / or lift amount;
A swing arm that is interposed between the cam and the valve body and swings in synchronization with the rotation of the cam to transmit the pressing force of the cam to the valve body;
A variable mechanism that changes a basic relative angle of the swing arm with respect to the valve body according to a state of the control shaft;
Temperature detecting means for detecting or estimating the temperature in the vicinity of the control shaft and the cam;
A state detection sensor for detecting the state of the control axis;
A stop-time temperature acquisition means for acquiring the temperature near the stop when the internal combustion engine is stopped as a stop-time temperature;
A stop characteristic value detecting means for detecting a working angle and / or lift amount when the internal combustion engine is stopped as a stop characteristic value based on the state of the control shaft;
A temperature-in-stop acquisition means for acquiring the temperature in the vicinity of the internal combustion engine as the temperature during stop;
Based on the stop temperature, the stop characteristic value, and the stop temperature, the operating angle and / or lift amount during stop of the internal combustion engine are maintained at values suitable for restart. A stopping correction means for correcting the state;
A variable valve mechanism comprising:
前記停止時温度と前記停止中温度との差に基づいて第1の特性値変動量を算出する第1特性値変動量算出手段と、
前記停止時特性値と前記第1の特性値変動量との和を実特性値として算出する第1実特性値算出手段と、
算出された実特性値が再始動に適した値であるか否かを判断する適正判断手段と、
実特性値が再始動に適した値でないと判断された場合に、実特性値が再始動に適した値となるように前記制御軸の状態を補正する制御軸補正手段と、
前記制御軸の補正により実現された補正後特性値を算出する補正後特性値算出手段と、
前記制御軸の補正が行われた後に前記停止中温度に生じた温度差に基づいて第2の特性値変動量を算出する第2特性値変動量算出手段と、
前記補正後特性値と前記第2の特性値変動量との和を実特性値として算出する第2実特性値算出手段と、
を含むことを特徴とする請求項4記載の可変動弁機構。 The stopping correction means includes:
First characteristic value fluctuation amount calculating means for calculating a first characteristic value fluctuation amount based on a difference between the temperature at the time of stop and the temperature during the stop;
First actual characteristic value calculation means for calculating a sum of the characteristic value at the time of stop and the first characteristic value fluctuation amount as an actual characteristic value;
Appropriate judgment means for judging whether or not the calculated actual characteristic value is a value suitable for restart;
Control axis correction means for correcting the state of the control axis so that the actual characteristic value becomes a value suitable for restarting when it is determined that the actual characteristic value is not suitable for restarting;
A corrected characteristic value calculating means for calculating a corrected characteristic value realized by correcting the control axis;
Second characteristic value fluctuation amount calculating means for calculating a second characteristic value fluctuation amount based on a temperature difference generated in the temperature during stop after the correction of the control axis;
Second actual characteristic value calculating means for calculating a sum of the corrected characteristic value and the second characteristic value fluctuation amount as an actual characteristic value;
The variable valve mechanism according to claim 4, comprising:
前記作用角およびまたはリフト量を変化させるべくその状態が制御される制御軸と、
カムと弁体との間に介在しカムの回転と同期して揺動することにより当該カムの押圧力を前記弁体に伝達する揺動アームと、
前記制御軸の状態に応じて、前記弁体に対する前記揺動アームの基本相対角を変化させる可変機構と、
前記制御軸および前記カムの近傍温度を検出または推定する温度検出手段と、
前記制御軸の状態を検知する状態検知センサと、
内燃機関の停止時における前記近傍温度を停止時温度として取得する停止時温度取得手段と、
内燃機関の停止時における作用角およびまたはリフト量を、前記制御軸の状態に基づいて、停止時特性値として検知する停止時特性値検知手段と、
内燃機関の再始動要求時における前記近傍温度を再始動要求時温度として取得する再始動要求時温度取得手段と、
前記再始動要求時温度と前記停止時温度との差、および前記停止時特性値に基づいて、非補正再始動要求時特性値を算出する非補正再始動要求時特性値算出手段と、
前記非補正再始動要求時特性値を、再始動に適した特性値に変換するための補正値を算出する補正値算出手段と、
内燃機関の再始動に先立って、作用角およびまたはリフト量に前記補正値の変化が生ずるように、前記制御軸の状態を補正する再始動前補正手段と、
を備えることを特徴とする可変動弁機構。 A variable valve mechanism having a function of changing the operating angle and / or lift amount of a valve body of an internal combustion engine,
A control shaft whose state is controlled to change the working angle and / or lift amount;
A swing arm that is interposed between the cam and the valve body and swings in synchronization with the rotation of the cam to transmit the pressing force of the cam to the valve body;
A variable mechanism that changes a basic relative angle of the swing arm with respect to the valve body according to a state of the control shaft;
Temperature detecting means for detecting or estimating the temperature in the vicinity of the control shaft and the cam;
A state detection sensor for detecting the state of the control axis;
A stop-time temperature acquisition means for acquiring the temperature near the stop when the internal combustion engine is stopped as a stop-time temperature;
A stop characteristic value detecting means for detecting a working angle and / or lift amount when the internal combustion engine is stopped as a stop characteristic value based on the state of the control shaft;
Restart request temperature acquisition means for acquiring the temperature near the restart time of the internal combustion engine as a restart request temperature;
A non-correction restart request time characteristic value calculating means for calculating a non-correction restart request time characteristic value based on the difference between the restart request temperature and the stop temperature, and the stop characteristic value;
Correction value calculating means for calculating a correction value for converting the non-correction restart request time characteristic value into a characteristic value suitable for restart;
Pre-restart correction means for correcting the state of the control shaft so that the correction value changes in the operating angle and / or lift amount prior to restarting the internal combustion engine;
A variable valve mechanism comprising:
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