JP2005325786A - Valve opening and closing property control device for internal combustion engine - Google Patents

Valve opening and closing property control device for internal combustion engine Download PDF

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Yasuaki Kinoshita
靖朗 木下
Toshiaki Hamaguri
稔章 蛤
Koji Kasahara
幸治 笠原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a valve opening and closing property control device for an internal combustion engine capable of reducing energy required for driving the device as much as possible and of improving response in changing the opening and closing property of a valve of the internal combustion engine. <P>SOLUTION: Variable mechanisms 50 are for changing the opening and closing property of the intake valves opened and closed by a plurality of air suction intake cams 22 formed on an intake camshaft 21 of the gasoline engine 10. The variable mechanisms 50 provided correspondingly to the intake valves can be independently driven respectively, and are controlled by ECU (Electronic Control Unit) 70 independently. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関の吸気バルブや排気バルブといったバルブの開閉特性を制御可能な内燃機関のバルブ開閉特性制御装置に関する。   The present invention relates to a valve opening / closing characteristic control device for an internal combustion engine capable of controlling the opening / closing characteristics of valves such as an intake valve and an exhaust valve of the internal combustion engine.

こうした装置としては、例えば、特許文献1に示すようなものが知られている。この構成においては、カムシャフトに設けられたカムからのバルブ駆動力を吸気バルブ或いは排気バルブといったバルブへ伝達するロッカアーム等からなる可変機構が設けられている。この機構では、エンジンの運転状態に基づきロッカアームの振幅を切り替えることで機関バルブの最大リフト量が変更されるようになっている。この機構はエンジンの気筒毎に設けられ、これら機構の全てが同一の圧力源から供給される油圧に基づき駆動されて上記最大リフト量の調節がなされるようになっている(特許文献1参照)。
特開平1−257708号公報
As such an apparatus, for example, the one shown in Patent Document 1 is known. In this configuration, a variable mechanism including a rocker arm or the like that transmits a valve driving force from a cam provided on the cam shaft to a valve such as an intake valve or an exhaust valve is provided. In this mechanism, the maximum lift amount of the engine valve is changed by switching the amplitude of the rocker arm based on the operating state of the engine. This mechanism is provided for each cylinder of the engine, and all of these mechanisms are driven based on the hydraulic pressure supplied from the same pressure source to adjust the maximum lift amount (see Patent Document 1). .
JP-A-1-257708

上記構成では、圧力源から各機構への油圧供給経路の一部がこれら各機構で共用されており、この共用部分に設けられた電磁弁からなるアクチェータによって、各機構を駆動すべく供給される油圧が制御されて上記最大リフト量の調節がなされる。しかしながら、こうした複数の可変機構の全てを同一のアクチェータから供給される油圧に基づき駆動するという態様においては、全機構がこの油圧に基づき一律に駆動されることとなる。   In the above configuration, a part of the hydraulic pressure supply path from the pressure source to each mechanism is shared by each mechanism, and the mechanism is supplied to drive each mechanism by an actuator including an electromagnetic valve provided in the shared portion. The maximum lift is adjusted by controlling the hydraulic pressure. However, in a mode in which all of the plurality of variable mechanisms are driven based on the hydraulic pressure supplied from the same actuator, all the mechanisms are uniformly driven based on the hydraulic pressure.

従って、仮に、或る一つの機構についてのみ最大リフト量を変更するのに最適な期間が存在したとしても、他の全ての機構についてもそれらが同期間において共に駆動されてしまうこととなる。従って、他の機構についてはその駆動エネルギの増大、ひいてはその駆動の応答性低下が避けきれないものとなる。   Therefore, even if there is an optimum period for changing the maximum lift amount for only one mechanism, all the other mechanisms are driven together during the same period. Therefore, for other mechanisms, an increase in driving energy, and hence a decrease in driving response, cannot be avoided.

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関のバルブについてその開閉特性を変更するに際し、その駆動に要するエネルギを極力低減させるとともに、応答性の向上を図り得る内燃機関のバルブ開閉特性制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to reduce the energy required for driving the internal combustion engine when changing its opening / closing characteristics as much as possible, and to improve the responsiveness. An object of the present invention is to provide an engine valve opening / closing characteristic control device.

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。
先ず、請求項1に係る発明は、内燃機関のカムシャフトに複数形成されたカムにより開閉されるバルブの開閉特性を可変機構を通じて変更する内燃機関のバルブ開閉特性制御装置において、前記バルブに対応する前記可変機構をそれぞれ独立して駆動可能に構成し、それら各可変機構を各別に制御する制御手段を備えることをその要旨とする。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
First, the invention according to claim 1 corresponds to the valve in the valve opening / closing characteristic control device for the internal combustion engine that changes the opening / closing characteristic of the valve opened / closed by a plurality of cams formed on the camshaft of the internal combustion engine through a variable mechanism. The gist of the present invention is that each of the variable mechanisms is configured to be independently drivable, and includes control means for controlling the variable mechanisms.

前記構成では、各可変機構を各別に制御することが可能であるため、バルブの開閉特性の変更時期を、各可変機構単位で個別に設定することができる。従って、各バルブの開閉特性を変更する際には、例えばカムによるバルブ駆動力やこれに基づき各可変機構に作用する反力が低下する期間にそれぞれその変更時期を設定する等して、各可変機構における消費エネルギの低減、ひいては、バルブ開閉特性を変更する際の応答性向上を図り得るようになる。   In the above-described configuration, each variable mechanism can be controlled separately, so that the change timing of the opening / closing characteristics of the valve can be set individually for each variable mechanism. Therefore, when changing the opening / closing characteristics of each valve, for example, each change time is set in a period in which the valve driving force by the cam and the reaction force acting on each variable mechanism are reduced based on this. It is possible to reduce energy consumption in the mechanism and to improve responsiveness when changing the valve opening / closing characteristics.

また、各可変機構を各別に制御可能なこうした態様においては、例えば、一部の気筒において燃料供給を停止するいわゆる気筒停止を行う場合に、その気筒に関してのみバルブの開閉特性をポンピングロスが少なくなるように変更することができ、燃費の低減を図ることが可能になる。   Further, in such an aspect in which each variable mechanism can be controlled individually, for example, when performing so-called cylinder stop in which fuel supply is stopped in some cylinders, the pumping loss of the valve opening / closing characteristics only for that cylinder is reduced. Thus, the fuel consumption can be reduced.

なお、バルブ開閉特性としては、例えば、バルブの最大リフト量や、最小リフト位置から最大リフト位置までの間におけるリフト量の変化態様の他、バルブの開タイミングや閉タイミング等を挙げることができる。   The valve opening / closing characteristics include, for example, the valve lift timing and the valve closing timing, in addition to the valve maximum lift amount and the change in lift amount between the minimum lift position and the maximum lift position.

因みに、内燃機関の各気筒において、吸気バルブ或いは排気バルブがそれぞれ複数設けられる構成においては、それら吸気バルブや排気バルブの各々について各別に可変機構を設ける構成としてもよい。また、請求項2に記載の発明によるように、前記内燃機関は各気筒について吸気バルブ或いは排気バルブがそれぞれ複数設けられるものであり、前記可変機構はこれら吸気バルブ又は排気バルブを各気筒毎に独立駆動可能である、といった態様を採用することもできる。   Incidentally, in a configuration in which each cylinder of the internal combustion engine is provided with a plurality of intake valves or exhaust valves, a variable mechanism may be provided for each of the intake valves and the exhaust valves. According to a second aspect of the present invention, the internal combustion engine is provided with a plurality of intake valves or exhaust valves for each cylinder, and the variable mechanism is independent of each intake valve or exhaust valve for each cylinder. It is also possible to adopt a mode in which driving is possible.

同構成によれば、各気筒に複数設けられた吸気バルブ或いは排気バルブについては、共通の可変機構を通じてその開閉特性が変更されるため、気筒毎の吸気特性或いは排気特性のばらつきを、気筒単位で設けられた可変機構による開閉特性の変更を通じて吸収することができるようになる。   According to this configuration, the opening / closing characteristics of a plurality of intake valves or exhaust valves provided in each cylinder are changed through a common variable mechanism. Absorption can be achieved through changing the opening / closing characteristics by the provided variable mechanism.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記制御手段は前記バルブの開閉特性を変更するに際し、前記バルブを開弁させる前記カムからの反力が作用していない期間に前記可変機構を駆動制御することをその要旨とする。   According to a third aspect of the invention, in the invention of the first or second aspect, when the control means changes the opening / closing characteristics of the valve, a reaction force from the cam that opens the valve acts. The gist of the invention is to drive and control the variable mechanism during a non-period.

可変機構を通じてバルブの開閉特性を変更するに際し、カムによるバルブ駆動力やこれに起因する反力、即ち可変機構の駆動を妨げる力が作用している期間に同可変機構を駆動させるようにすると、エネルギ損失が大きなものとなる。この点、前記構成によれば、前記バルブ駆動力や反力が作用していない期間に可変機構を駆動するようにしているため、同機構の駆動に必要なエネルギを極力低減することができるようになる。   When changing the opening and closing characteristics of the valve through the variable mechanism, the variable mechanism is driven during a period in which the valve driving force by the cam and the reaction force resulting therefrom, i.e., the force that impedes the driving of the variable mechanism, is applied. Energy loss is significant. In this regard, according to the configuration, the variable mechanism is driven during a period in which the valve driving force or reaction force is not acting, so that the energy required for driving the mechanism can be reduced as much as possible. become.

請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の発明において、前記各可変機構はその駆動力を電動式アクチェータを通じて発生させることをその要旨とする。
例えば各可変機構を油圧駆動とした場合には、駆動に充分な油圧が確保されるまでに時間を要したり、同駆動に関しての応答性が油圧の伝播速度に左右されたりといったことから、結局、制御の応答性についてはそれらによって律速されることとなる。この点、本発明においては電動式アクチェータを採用するようにしたため、こうした制御性の確保が容易となる。
The gist of the invention according to claim 4 is that, in the invention according to any one of claims 1 to 3, each variable mechanism generates its driving force through an electric actuator.
For example, when each variable mechanism is hydraulically driven, it takes time until sufficient hydraulic pressure is secured for driving, and the response to the driving depends on the propagation speed of the hydraulic pressure. The response of the control is limited by them. In this respect, since the electric actuator is employed in the present invention, it is easy to ensure such controllability.

請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の発明において、前記可変機構は前記バルブの開閉特性として同バルブの最大リフト量を変更するものであることをその要旨とする。   The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the variable mechanism changes the maximum lift amount of the valve as an opening / closing characteristic of the valve. The gist.

前記構成によれば、一部のバルブについてのみ最大リフト量を変更することができるようになり、仮に一部のバルブについてのみ最大リフト量を変更するのに最適な期間が存在するときには、例えば他の全てのバルブについては最大リフト量を変更せず前記一部のバルブのみこれを変更することができるようになる。   According to the above configuration, the maximum lift amount can be changed only for some valves, and if there is an optimum period for changing the maximum lift amount only for some valves, for example, For all the valves, the maximum lift amount is not changed, and only the part of the valves can be changed.

図1は、多気筒内燃機関としてのガソリンエンジン(以下、「エンジン」と略す)10における機関バルブ周辺の構成を示している。図1は一つの気筒における縦断面を表している。図2はエンジン10の上部構成を説明する平面図である。   FIG. 1 shows a configuration around an engine valve in a gasoline engine (hereinafter abbreviated as “engine”) 10 as a multi-cylinder internal combustion engine. FIG. 1 shows a longitudinal section of one cylinder. FIG. 2 is a plan view for explaining the upper structure of the engine 10.

エンジン10は車両走行駆動用として車両に搭載されているものである。このエンジン10は、シリンダブロック11、ピストン12及びシリンダブロック11上に取り付けられたシリンダヘッド13等を備えている。シリンダブロック11には、複数の気筒、本実施形態では四つの気筒14が形成され、各気筒14には、シリンダブロック11、ピストン12及びシリンダヘッド13にて区画された燃焼室15が形成されている。各気筒14には、それぞれ吸気側の機関バルブである吸気バルブ16と排気側の機関バルブである排気バルブ17とが二つずつ配置されている。吸気バルブ16は吸気ポート18を、排気バルブ17は排気ポート19を開閉する。   The engine 10 is mounted on the vehicle for driving the vehicle. The engine 10 includes a cylinder block 11, a piston 12, a cylinder head 13 mounted on the cylinder block 11, and the like. The cylinder block 11 is formed with a plurality of cylinders, in this embodiment four cylinders 14, and each cylinder 14 is formed with a combustion chamber 15 defined by the cylinder block 11, the piston 12 and the cylinder head 13. Yes. Each cylinder 14 is provided with two intake valves 16 that are engine valves on the intake side and two exhaust valves 17 that are engine valves on the exhaust side. The intake valve 16 opens and closes the intake port 18, and the exhaust valve 17 opens and closes the exhaust port 19.

各気筒14の吸気ポート16は吸気マニホールド内に形成された吸気通路を介してサージタンクに接続され、エアクリーナを介してサージタンクから空気を各気筒14に供給している。上記各吸気通路には各気筒14の吸気ポート18に燃料を噴射するためのフューエルインジェクタがそれぞれ配置されている。なお、このように吸気バルブ16の上流側にて燃料噴射するエンジン以外に、直接、各燃焼室15内に燃料を噴射する筒内噴射型ガソリンエンジンを用いることもできる。   The intake port 16 of each cylinder 14 is connected to a surge tank via an intake passage formed in the intake manifold, and supplies air from the surge tank to each cylinder 14 via an air cleaner. A fuel injector for injecting fuel into the intake port 18 of each cylinder 14 is disposed in each intake passage. In addition to the engine that injects fuel on the upstream side of the intake valve 16 as described above, an in-cylinder gasoline engine that injects fuel directly into each combustion chamber 15 can also be used.

本実施形態では、後述する可変機構50により吸気バルブ16の最大リフト量を変化させることで吸入空気量を調節するようにしている。そのため、サージタンク上流の吸気通路にはスロットルバルブは配置されていない。但し、補助的なスロットルバルブを配置しても良い。このような補助用スロットルバルブを配置した場合には、例えば、エンジン10の始動時に補助用スロットルバルブを全開にし、エンジン10の停止時に補助用スロットルバルブを全閉にする制御を行う。そして、例えば可変機構50の故障時には補助用スロットルバルブの開度制御により吸入空気量を制御するようにしても良い。   In the present embodiment, the intake air amount is adjusted by changing the maximum lift amount of the intake valve 16 by a variable mechanism 50 described later. Therefore, no throttle valve is disposed in the intake passage upstream of the surge tank. However, an auxiliary throttle valve may be arranged. When such an auxiliary throttle valve is arranged, for example, the auxiliary throttle valve is fully opened when the engine 10 is started, and the auxiliary throttle valve is fully closed when the engine 10 is stopped. For example, when the variable mechanism 50 fails, the intake air amount may be controlled by controlling the opening of the auxiliary throttle valve.

吸気バルブ16のリフト駆動は、シリンダヘッド13に配置された可変機構50及びローラロッカーアーム20を介して、吸気カムシャフト21に設けられた吸気カム22のバルブ駆動力が伝達されることにより可能となっている。吸気バルブ16は、バルブスプリング28のばね力によって閉弁されるようになっており、吸気カム22による上述のバルブ駆動力によりリフトされる、即ち開弁されるようになっている。吸気カムシャフト21は、これ一本で全ての吸気バルブ16をリフト駆動する。なお、吸気カムシャフト21は、その一端に設けられたタイミングスプロケット(タイミングギアやタイミングプーリでも良い)とタイミングチェーン23を介してエンジン10のクランクシャフト24と連動して回転する。   The lift drive of the intake valve 16 can be performed by transmitting the valve drive force of the intake cam 22 provided on the intake camshaft 21 via the variable mechanism 50 and the roller rocker arm 20 arranged in the cylinder head 13. It has become. The intake valve 16 is closed by the spring force of the valve spring 28, and is lifted, that is, opened by the above-described valve driving force by the intake cam 22. One intake camshaft 21 drives all intake valves 16 to lift. The intake camshaft 21 rotates in conjunction with a crankshaft 24 of the engine 10 via a timing sprocket (may be a timing gear or a timing pulley) provided at one end thereof and a timing chain 23.

各気筒14の排気バルブ17は、クランクシャフト24と連動して回転する排気カムシャフト25に設けられた排気カム26により、ローラロッカーアーム27を介して一定の最大リフト量で開閉されている。そして、各気筒14の各排気ポート19は排気マニホルドに連結され、排気を触媒コンバータを介して外部に排出している。   The exhaust valve 17 of each cylinder 14 is opened and closed with a certain maximum lift amount via a roller rocker arm 27 by an exhaust cam 26 provided on an exhaust camshaft 25 that rotates in conjunction with the crankshaft 24. Each exhaust port 19 of each cylinder 14 is connected to an exhaust manifold, and exhaust is discharged to the outside through a catalytic converter.

次に、可変機構50について説明する。
可変機構50は、吸気カム22からローラロッカーアーム20を介して吸気バルブ16に伝達されるバルブ駆動力につきその伝達状態を変更することで、吸気バルブ16の開閉特性、本実施形態では吸気バルブ16の最大リフト量を調節可能とするものである。
Next, the variable mechanism 50 will be described.
The variable mechanism 50 changes the transmission state of the valve driving force transmitted from the intake cam 22 to the intake valve 16 via the roller rocker arm 20, thereby opening / closing characteristics of the intake valve 16, in this embodiment, the intake valve 16. The maximum lift amount can be adjusted.

可変機構50は、上記最大リフト量を調節するための駆動力が入力されるコントロールシャフト51を有している。コントロールシャフト51は、吸気カムシャフト21と平行に配置されるとともにシリンダヘッド13において同シャフト51の軸心周りに回転自在に支持されている。コントロールシャフト51には、ロッカアーム押接部材52が回転自在に支持されている。ロッカアーム押接部材52は、その下面52aがローラロッカーアーム20のローラに当接される。   The variable mechanism 50 has a control shaft 51 to which a driving force for adjusting the maximum lift amount is input. The control shaft 51 is disposed in parallel with the intake camshaft 21 and is supported by the cylinder head 13 so as to be rotatable around the axis of the shaft 51. A rocker arm pressing member 52 is rotatably supported on the control shaft 51. The lower surface 52 a of the rocker arm pressing member 52 is in contact with the roller of the roller rocker arm 20.

また、コントロールシャフト51にはスイングアーム支持部材53がボルト54によって固定されており、これによりスイングアーム支持部材53はコントロールシャフト51と一体回転可能となっている。スイングアーム支持部材53にはスイングアーム55がピン56を支点として揺動可能に連結されている。スイングアーム55の自由端にはコロ57が設けられており、同コロ57はロッカアーム押接部材52に当接されるようになっている。スイングアーム55の中間部には、吸気カム22のカム面に当接されるローラ58が設けられている。   In addition, a swing arm support member 53 is fixed to the control shaft 51 with a bolt 54, so that the swing arm support member 53 can rotate integrally with the control shaft 51. A swing arm 55 is pivotally connected to the swing arm support member 53 with a pin 56 as a fulcrum. A roller 57 is provided at the free end of the swing arm 55, and the roller 57 comes into contact with the rocker arm pressing member 52. A roller 58 that is in contact with the cam surface of the intake cam 22 is provided at an intermediate portion of the swing arm 55.

なお、吸気カム22、スイングアーム55のローラ58、コロ57、ロッカアーム押接部材52、及びローラロッカーアーム20のローラにおいては、ローラロッカーアーム20の支点側に設けられたラッシュアジャスタ59の作用等により、上記したそれぞれの当接が常時維持されるようになっている。   The intake cam 22, the roller 58 of the swing arm 55, the roller 57, the rocker arm pressing member 52, and the roller of the roller rocker arm 20 are affected by the action of the lash adjuster 59 provided on the fulcrum side of the roller rocker arm 20. Each contact described above is always maintained.

このように構成された可変機構50においては、スイングアーム55のローラ58が吸気カム22のカムノーズ(カム面において最も吸気カムシャフト21の回転中心に近い部分を除いた部分)に押圧されたときに、同ローラ58が吸気カム22からのバルブ駆動力を受けることとなる。そしてローラ58がこのバルブ駆動力を受けることによりスイングアーム55がピン56を支点として回動される。そしてこの回動に伴いロッカアーム押接部材52がコロ57に押圧されて同部材52の下面52aによりローラロッカーアーム20が押し下げられることで排気バルブ17がリフトされる。このとき可変機構50には、吸気バルブ16を閉弁させようとするバルブスプリング28のばね力等に起因する反力(換言すれば上記バルブ駆動力に起因する反力)が作用することとなる。   In the variable mechanism 50 configured as described above, when the roller 58 of the swing arm 55 is pressed by the cam nose of the intake cam 22 (excluding the portion closest to the rotation center of the intake camshaft 21 on the cam surface). The roller 58 receives the valve driving force from the intake cam 22. When the roller 58 receives this valve driving force, the swing arm 55 is rotated about the pin 56 as a fulcrum. With this rotation, the rocker arm pressing member 52 is pressed by the roller 57 and the roller rocker arm 20 is pushed down by the lower surface 52a of the member 52, whereby the exhaust valve 17 is lifted. At this time, a reaction force caused by the spring force of the valve spring 28 that attempts to close the intake valve 16 (in other words, a reaction force caused by the valve driving force) acts on the variable mechanism 50. .

また、可変機構50においては、コントロールシャフト51の回転を通じてピン56の位置即ちスイングアーム55の支点位置を変更することにより、吸気バルブ16の最大リフト量を変更することができるようになっている。即ち、このスイングアーム55の支点位置の変更に伴いコロ57が移動されることで同コロ57とロッカアーム押接部材52との当接箇所がずらされ、これによりコントロールシャフト51の軸心を中心としたロッカアーム押接部材52の配置角度が変更される。この配置角度の相違によって、ローラ58が吸気カム22からのバルブ駆動力を受けたときの上記押下に伴うローラロッカーアーム20の移動量が変化し上記最大リフト量が変化する。なお、本実施形態では、この配置角度の変更によって、いわゆる吸気カム22の作用角も変更されることとなる。   In the variable mechanism 50, the maximum lift amount of the intake valve 16 can be changed by changing the position of the pin 56, that is, the fulcrum position of the swing arm 55 through the rotation of the control shaft 51. That is, when the roller 57 is moved in accordance with the change of the fulcrum position of the swing arm 55, the contact position between the roller 57 and the rocker arm pressing member 52 is shifted, and thereby the axis of the control shaft 51 is centered. The arrangement angle of the rocker arm pressing member 52 is changed. Due to the difference in the arrangement angle, the amount of movement of the roller rocker arm 20 accompanying the pressing when the roller 58 receives the valve driving force from the intake cam 22 changes, and the maximum lift amount changes. In the present embodiment, the working angle of the so-called intake cam 22 is also changed by changing the arrangement angle.

因みに、図1の状態は吸気バルブ16の最大リフト量を最小としたときのものであり、この状態からコントロールシャフト51を時計回り方向に回転させることで上記最大リフト量が増大される。なお本実施形態では、可変機構50がバルブ駆動力を受けていない状態にあれば、コントロールシャフト51が上記最大リフト量の調節範囲(最小の最大リフト量から最大の最大リフト量までの範囲)内で回転される限り、吸気バルブ16がリフトされることのないようにロッカアーム押接部材52の下面52aが形成されている。   Incidentally, the state of FIG. 1 is when the maximum lift amount of the intake valve 16 is minimized, and the maximum lift amount is increased by rotating the control shaft 51 clockwise from this state. In this embodiment, if the variable mechanism 50 is not receiving the valve driving force, the control shaft 51 is within the adjustment range of the maximum lift amount (range from the minimum maximum lift amount to the maximum maximum lift amount). The lower surface 52a of the rocker arm pressing member 52 is formed so that the intake valve 16 is not lifted as long as it is rotated at the position.

本実施形態においては、このように構成された可変機構50が各気筒14毎に設けられ、これら各機構50を連動させることなく吸気カムシャフト21からのバルブ駆動力を独立して各気筒14の吸気バルブ16に伝達できるようになっている。吸気カム22は、吸気カムシャフト21において各気筒14につき一つが割り当てられており、各気筒14毎に二つ設けられた吸気バルブ16の双方に対して共通の可変機構50を介して上記吸気カム22からのバルブ駆動力が伝達される。   In the present embodiment, the variable mechanism 50 configured as described above is provided for each cylinder 14, and the valve driving force from the intake camshaft 21 is independently generated without interlocking these mechanisms 50. It can be transmitted to the intake valve 16. One intake cam 22 is assigned to each cylinder 14 in the intake camshaft 21, and the intake cam 22 is connected to both intake valves 16 provided for each cylinder 14 via a variable mechanism 50. The valve driving force from 22 is transmitted.

また、本実施形態においては、上記最大リフト量を調節すべく可変機構50のコントロールシャフト51を駆動するアクチェータとして、電動モータ60が各機構50毎に個別に設けられている。これら電動モータ60は、ECU(電子制御装置)70から出力される駆動信号に基づき各別に独立して駆動される。   In the present embodiment, an electric motor 60 is individually provided for each mechanism 50 as an actuator for driving the control shaft 51 of the variable mechanism 50 to adjust the maximum lift amount. These electric motors 60 are independently driven based on drive signals output from an ECU (electronic control unit) 70.

このように、本実施形態では同一の吸気カムシャフト21につき複数設けられた可変機構50が電動モータ60によって各別に独立して駆動され得るようになっている。即ち、吸気カムシャフト21を共用する全ての吸気バルブ16のうち、その一部についてのみ最大リフト量を変更することができるようになる。   Thus, in the present embodiment, a plurality of variable mechanisms 50 provided for the same intake camshaft 21 can be independently driven by the electric motor 60. That is, the maximum lift amount can be changed only for a part of all the intake valves 16 that share the intake camshaft 21.

従って、仮に一部の吸気バルブ16についてのみ最大リフト量を変更するのに最適な期間が存在するときには、例えば他の全ての吸気バルブ16については最大リフト量を変更せず上記一部の吸気バルブ16のみこれを変更することができるようになる。これにより、電動モータ60における消費エネルギの低減を図り得るとともに、駆動の必要な可変機構50にエネルギを集中させることができるため最大リフト量を変更する際の応答性の向上を図り得るようになる。本実施形態においては可変機構50が各気筒14毎に設けられているため、吸気バルブ16の最大リフト量を各気筒14毎に調節することができ、例えば一つの可変機構に複数の気筒14を割り当てた場合と比較して、上述したエネルギ低減や応答性向上をより一層効果的なものとすることができるようになる。   Therefore, if there is an optimum period for changing the maximum lift amount only for some of the intake valves 16, for example, the maximum lift amount is not changed for all the other intake valves 16, for example. Only 16 will be able to change this. As a result, energy consumption in the electric motor 60 can be reduced, and energy can be concentrated on the variable mechanism 50 that needs to be driven, so that responsiveness when changing the maximum lift amount can be improved. . In the present embodiment, since the variable mechanism 50 is provided for each cylinder 14, the maximum lift amount of the intake valve 16 can be adjusted for each cylinder 14. For example, a plurality of cylinders 14 are provided in one variable mechanism. Compared with the case of assignment, the energy reduction and response improvement described above can be made more effective.

更に、本実施形態において、例えば一部の気筒14において燃料供給を停止するいわゆる気筒停止を行う場合には、その気筒14に関してのみポンピングロスが少なくなるように最大リフト量や作用角を変更することも可能となる。   Furthermore, in this embodiment, for example, when performing so-called cylinder stop in which the fuel supply is stopped in some cylinders 14, the maximum lift amount and the operating angle are changed so that the pumping loss is reduced only for the cylinders 14. Is also possible.

また、例えば上述の従来態様における可変機構のように、各別に独立してこれらを駆動することのできない態様においては、例えば吸気バルブ16の最大リフト量に関し気筒14毎のばらつきが生じないように機械的に調整する必要が生じ面倒である。その点、本実施形態では、電動モータ60によって各可変機構50を独立して駆動できるため、その駆動態様を各機構50毎に設定することによって各機構50間での上記ばらつきを吸収することができるようになる。従って、可変機構50に関しこうした調整作業の軽減を図り得るようになる。   Further, in an aspect in which these can not be independently driven, such as the variable mechanism in the above-described conventional aspect, for example, a machine is provided so that variations in each cylinder 14 with respect to the maximum lift amount of the intake valve 16 do not occur. It is necessary to make adjustments and is troublesome. In this respect, in the present embodiment, each variable mechanism 50 can be driven independently by the electric motor 60, so that the variation among the mechanisms 50 can be absorbed by setting the driving mode for each mechanism 50. become able to. Therefore, the adjustment work for the variable mechanism 50 can be reduced.

更に、可変機構50は各気筒14毎に設けられているため、電動モータ60による上記駆動態様を各気筒14毎に設定することで上記ばらつきを各気筒14毎に吸収することができるようになり、実質的に上記調整作業を省略、即ちメンテナンスフリー化を図り得るようになる。   Furthermore, since the variable mechanism 50 is provided for each cylinder 14, the variation can be absorbed for each cylinder 14 by setting the driving mode by the electric motor 60 for each cylinder 14. Thus, the adjustment work can be substantially omitted, that is, maintenance-free can be achieved.

また、本実施形態では可変機構50においてその駆動力を電動モータ60を通じて発生させるようにしている。例えば、各可変機構50を油圧駆動とした場合には、駆動に充分な油圧が確保されるまでに時間を要したり、同駆動に関しての応答性が油圧の伝播速度に左右されたりといったことから、結局、制御の応答性についてはそれらによって律速されることとなる。その点、本実施形態においては電動モータ60の採用によりこうした制御性の確保が容易となる。   In the present embodiment, the variable mechanism 50 generates the driving force through the electric motor 60. For example, when each variable mechanism 50 is hydraulically driven, it takes time until a sufficient hydraulic pressure is ensured for driving, and the response with respect to the driving depends on the propagation speed of the hydraulic pressure. Eventually, the responsiveness of control is limited by them. In that respect, in the present embodiment, the use of the electric motor 60 makes it easy to ensure such controllability.

次に、可変機構50における電動モータ60とコントロールシャフト51との連結構造について説明する。即ち、これら電動モータ60とコントロールシャフト51とは、ウォーム機構61を介して駆動連結されている。電動モータ60の出力軸62にはウォーム機構61を構成するウォーム63が固定され、入力軸となるコントロールシャフト51の端部には同じくウォーム機構61を構成するウォームホイール64が固定されている。このウォーム機構61により電動モータ60の出力軸トルクを増大変換してコントロールシャフト51に伝達することができるため、同シャフト51を駆動するために必要な電動モータ60の出力軸トルクを比較的小さくでき、同モータ60の小型化を図り得るようになる。   Next, a connection structure between the electric motor 60 and the control shaft 51 in the variable mechanism 50 will be described. That is, the electric motor 60 and the control shaft 51 are drivingly connected via the worm mechanism 61. A worm 63 constituting the worm mechanism 61 is fixed to the output shaft 62 of the electric motor 60, and a worm wheel 64 constituting the worm mechanism 61 is also fixed to the end of the control shaft 51 serving as the input shaft. Since the output shaft torque of the electric motor 60 can be increased and converted and transmitted to the control shaft 51 by the worm mechanism 61, the output shaft torque of the electric motor 60 required to drive the shaft 51 can be made relatively small. The motor 60 can be downsized.

このように、電動モータ60をギヤ連結してコントロールシャフト51の駆動力を得る構成としている関係上、吸気カム22のバルブ駆動力やこれに起因する上記反力がコントロールシャフト51を介して電動モータ60の出力軸62に対し負荷トルクとして伝達される。この場合、この負荷トルクにより出力軸62が従動回転されると上記最大リフト量を一定に維持できなくなる懸念がある。本実施形態では、こうした負荷トルクによる出力軸62の従動回転をウォーム機構61によって極力生じ難くすることができる点に着目してこれを採用し、上記従動回転を阻止するための電動モータ60への電力供給量の低減を図るようにしている。   As described above, the electric motor 60 is gear-coupled to obtain the driving force of the control shaft 51, so that the valve driving force of the intake cam 22 and the reaction force resulting therefrom are transmitted via the control shaft 51 to the electric motor. It is transmitted as load torque to 60 output shafts 62. In this case, when the output shaft 62 is driven and rotated by the load torque, there is a concern that the maximum lift amount cannot be maintained constant. In the present embodiment, paying attention to the fact that the driven rotation of the output shaft 62 due to such load torque can be made as difficult as possible by the worm mechanism 61, this is adopted and applied to the electric motor 60 for preventing the driven rotation. The power supply amount is reduced.

ところで、吸気バルブ16をリフトさせるべくバルブ駆動力を発生させる吸気カム22を有するこうした態様では、最大リフト量を変更する際に電動モータ60に作用する負荷が、同最大リフト量を増大させるときの方が減少させるときよりも大きくなる、即ち最大リフト量変更のために必要なエネルギが大きくなる。また、吸気カム22によるバルブリフトがなされているときには可変機構50に対して上記反力が作用することとなるため、上記エネルギについては、最大リフト量の増大変更が、上記バルブリフト時に行われる場合の方が同バルブリフトのなされていないときに行われる場合よりも大きくなる。   By the way, in such an aspect having the intake cam 22 that generates a valve driving force to lift the intake valve 16, a load acting on the electric motor 60 when the maximum lift amount is changed increases when the maximum lift amount is increased. However, the amount of energy required for changing the maximum lift amount becomes larger than when it is decreased. In addition, when the valve lift is performed by the intake cam 22, the reaction force acts on the variable mechanism 50. Therefore, when the energy is changed during the valve lift, the maximum lift amount is changed. Is larger than when the valve lift is not performed.

図3は、或る一つの気筒14に関して、吸気バルブ16のリフト量、及び上記バルブ駆動力や上記反力により可変機構50のコントロールシャフト51に作用する負荷トルクについてその変化の態様を示したタイムチャートである。なお、同図においては、吸気カムシャフト21を略一定の回転速度で回転させたときの状態が示されている。   FIG. 3 is a time chart showing the change of the lift amount of the intake valve 16 and the load torque acting on the control shaft 51 of the variable mechanism 50 by the valve driving force and the reaction force with respect to a certain cylinder 14. It is a chart. In the figure, the state when the intake camshaft 21 is rotated at a substantially constant rotational speed is shown.

同図に示されるように、吸気カム22のバルブ駆動力によって吸気バルブ16がリフトされているときには、これがリフトされていないときと比較して格段に負荷トルクが大きなものとなっている。そして、可変機構50による最大リフト量の増大変更中にあるバルブリフト時の負荷トルクのピークP1は、他のピークに比較して大きなものとなっている。   As shown in the figure, when the intake valve 16 is lifted by the valve driving force of the intake cam 22, the load torque is much larger than when the intake valve 16 is not lifted. The peak P1 of the load torque at the time of valve lift during the change of the maximum lift amount by the variable mechanism 50 is larger than the other peaks.

また、本実施形態のエンジン10のように複数の気筒14を有する態様では一般に、クランクシャフト24が二回転する間に燃焼の行われる気筒14を順々に交代させることで、その出力トルク変動の抑制を図るようにしている。従って、吸気バルブ16の開閉もこうした気筒14の交代に合わせて順々に行われるようになる。このような構成では、気筒14が多いほど上記交代が一巡するまでになされる吸気バルブ16の開閉の機会が増えるため、各気筒14間で吸気バルブ16の開期間が近接或いは重複し易くなる。   Further, in an aspect having a plurality of cylinders 14 as in the engine 10 of the present embodiment, the output torque fluctuations are generally changed by sequentially changing the cylinders 14 that are combusted while the crankshaft 24 rotates twice. I try to suppress it. Accordingly, the opening and closing of the intake valve 16 is sequentially performed in accordance with the change of the cylinder 14. In such a configuration, as the number of cylinders 14 increases, the opening and closing times of the intake valves 16 that are performed before the above-mentioned change is completed increase, so that the opening periods of the intake valves 16 are likely to approach or overlap between the cylinders 14.

図4は、例えば本実施形態の各可変機構50のコントロールシャフト51同士を直結する等して全機構50を共通の入力軸により駆動するようにした構成において、各吸気バルブ16のリフト量、及び上記共通の入力軸に作用する負荷トルクについてその変化の態様を示したタイムチャートである。即ち同図に係る上記構成は、各可変機構50におけるスイングアーム55やロッカアーム押接部材52が各気筒14毎に設けられるものの、共通の入力軸によってスイングアーム支持部材53が回転されるため最大リフト量の調節を各気筒14で独立して行うことのできない従来同様の態様である。なお、同図においても、図3同様に、吸気カムシャフト21を略一定の回転速度で回転させたときの状態が示されている。   FIG. 4 shows the lift amount of each intake valve 16 in a configuration in which all the mechanisms 50 are driven by a common input shaft, for example, by directly connecting the control shafts 51 of each variable mechanism 50 of the present embodiment. It is the time chart which showed the aspect of the change about the load torque which acts on the said common input shaft. That is, in the above configuration shown in the figure, although the swing arm 55 and the rocker arm pressing member 52 in each variable mechanism 50 are provided for each cylinder 14, the swing arm support member 53 is rotated by a common input shaft, so that the maximum lift is achieved. This is a mode similar to the prior art in which the amount cannot be adjusted independently for each cylinder 14. Note that, also in this figure, as in FIG. 3, the state when the intake camshaft 21 is rotated at a substantially constant rotational speed is shown.

同図に示されるリフト量の変化態様において、実線、破線、一点鎖線、二点鎖線はそれぞれ異なる気筒14に関するものとなっている。同図に示されるように、最大リフト量の増大に伴い、各気筒14間で吸気バルブ16の開期間(バルブリフト期間)が、それらの重複される、或いはその重複量の大きくなるように変化している。なお、同図における負荷トルクの変化態様は、上記共通の入力軸に作用するもの、即ち全ての気筒14に関する負荷トルクの合計を示している。   In the variation of the lift amount shown in the figure, the solid line, the broken line, the alternate long and short dash line, and the alternate long and two short dashes line relate to different cylinders 14, respectively. As shown in the figure, as the maximum lift amount increases, the opening period (valve lift period) of the intake valves 16 between the cylinders 14 changes so that they overlap or the overlap amount increases. doing. It should be noted that the change mode of the load torque in the figure shows the sum of the load torques related to all the cylinders 14 acting on the common input shaft.

こうした状況下では、全ての吸気バルブ16が同時に閉(非リフト)状態となる可能性が低くなり、例えば、上記従来態様においては、気筒14が多いほど、可変機構50による最大リフト量の変更時に吸気バルブ16のいずれかがリフトされる可能性が高くなる。従って、こうした構成においては、可変機構50によって最大リフト量を増大させる際に、既にリフト状態にある吸気バルブ16のリフト量を更に増大させる可能性が高く、入力軸に作用する負荷トルク、即ち同入力軸を回転駆動するためのアクチェータに作用する負荷トルクが大きくなりがちである。図4に示されるように上記負荷トルクに関しては、最大リフト量の増大変更中にあるバルブリフト時の負荷トルクのピークP11が他のピークに比較して大きなものとなっている。   Under such circumstances, the possibility that all the intake valves 16 are simultaneously closed (non-lifted) is reduced. For example, in the above-described conventional mode, the more the cylinders 14, the more the maximum lift amount is changed by the variable mechanism 50. There is a high possibility that any of the intake valves 16 is lifted. Therefore, in such a configuration, when the maximum lift amount is increased by the variable mechanism 50, there is a high possibility that the lift amount of the intake valve 16 that is already in the lifted state is further increased, and the load torque acting on the input shaft, that is, the same The load torque acting on the actuator for rotationally driving the input shaft tends to increase. As shown in FIG. 4, with respect to the load torque, a peak P11 of the load torque at the time of valve lift during the increase change of the maximum lift amount is larger than the other peaks.

本実施形態では、こうした負荷トルクを低減すべく、可変機構50において最大リフト量を増大させるための駆動を、吸気バルブ16がバルブリフトされていない期間(例えば図3に示す期間t1〜t4等)内、即ち吸気カム22によるバルブ駆動力や上記反力が同機構50に作用していない期間内に行うようにしている。以下、こうした可変機構50の駆動を実現すべく実行されるECU70の制御態様について説明する。   In the present embodiment, in order to reduce such load torque, the drive for increasing the maximum lift amount in the variable mechanism 50 is performed during a period when the intake valve 16 is not lifted (for example, periods t1 to t4 shown in FIG. 3). In other words, the valve driving force and the reaction force by the intake cam 22 are performed within a period during which the mechanism 50 is not applied. Hereinafter, the control aspect of ECU70 performed in order to implement | achieve the drive of such a variable mechanism 50 is demonstrated.

ECU70は、クランク角センサ71、エアフローメータ72、カム角センサ73、及びモータ回転角度センサ74等からの入力信号に基づき、電動モータ60への駆動信号を出力する。これにより、上記最大リフト量を調節するための可変機構50駆動を行う。   The ECU 70 outputs a drive signal to the electric motor 60 based on input signals from the crank angle sensor 71, the air flow meter 72, the cam angle sensor 73, the motor rotation angle sensor 74, and the like. Thereby, the variable mechanism 50 for adjusting the maximum lift amount is driven.

図5のフローチャートは、上記したECU70による可変機構50の駆動制御の処理手順を示し、ECU70は、同図に示される一連の処理を所定の時間周期をもって繰り返し実行する。   The flowchart of FIG. 5 shows a processing procedure of drive control of the variable mechanism 50 by the ECU 70 described above, and the ECU 70 repeatedly executes a series of processes shown in FIG.

先ずステップS100においては、吸気バルブ16の最大リフト量を増大変更すべき要求がなされているか否かが判定される。こうした要求は、例えば吸入空気量を増大すべき要求がなされること等に基づき判定される。この判定処理は、同判定の結果がYESとなるまで繰り返され、これがYESと判定されると、ステップS110において、複数の気筒14のうち吸気バルブ16のリフトされていない気筒14がどれであるかの判別処理が行われる。   First, in step S100, it is determined whether or not a request for increasing the maximum lift amount of the intake valve 16 is made. Such a request is determined based on, for example, a request to increase the intake air amount. This determination process is repeated until the result of the determination is YES. If this determination is YES, which of the plurality of cylinders 14 is not lifted by the intake valve 16 in step S110. The determination process is performed.

この気筒判別処理においては、カム角センサ73によって検出される吸気カムシャフト21の回転位相情報が参照される。そして吸気バルブ16のリフトされていない気筒14が判明すると、その気筒14の可変機構50を駆動すべく、これに対応する電動モータ60に駆動信号が出力される(ステップS120)。この可変機構50の駆動においては、モータ回転角度センサ74により検出される電動モータ60の出力軸62の回転位相情報に基づくフィードバック制御を通じて、その駆動量、即ちコントロールシャフト51の回転変位量が調節される。これにより、吸気バルブ16のリフトされていない気筒14での最大リフト量の増大変更がなされる。   In this cylinder discrimination process, the rotational phase information of the intake camshaft 21 detected by the cam angle sensor 73 is referred to. When the cylinder 14 in which the intake valve 16 is not lifted is found, a drive signal is output to the corresponding electric motor 60 to drive the variable mechanism 50 of the cylinder 14 (step S120). In driving the variable mechanism 50, the drive amount, that is, the rotational displacement amount of the control shaft 51 is adjusted through feedback control based on the rotational phase information of the output shaft 62 of the electric motor 60 detected by the motor rotational angle sensor 74. The As a result, the maximum lift amount in the cylinder 14 where the intake valve 16 is not lifted is changed.

上記フィードバック制御に関しては、上述したような出力軸62の回転位相情報に限らず、例えば、コントロールシャフト51の回転位相を検出しその検出結果に基づくようにしてもよい。また、例えば、クランク角センサ71により検出される機関回転速度情報及びエアフローメータ72等により検出される吸入空気量情報により算出した最大リフト量情報に基づくようにしてもよい。   The feedback control is not limited to the rotational phase information of the output shaft 62 as described above. For example, the rotational phase of the control shaft 51 may be detected and based on the detection result. Further, for example, the maximum lift amount information calculated from the engine rotational speed information detected by the crank angle sensor 71 and the intake air amount information detected by the air flow meter 72 or the like may be used.

なお、上記したステップS120においては、吸気バルブ16のリフトされていないものと判別された気筒14に関して、次に吸気バルブ16のリフトが開始されるまでの残り時間が、当該可変機構50によって最大リフト量を目標値に至らせるのに充分なものであることを同機構50の駆動開始許可条件としている。即ち、最大リフト量を変更するための可変機構50駆動中において同機構50に吸気カム22のバルブ駆動力が作用して電動モータ60の負荷トルクが増大することのないように、駆動対象となる可変機構50の制限が行われる。   In step S120 described above, the remaining time until the next lift of the intake valve 16 for the cylinder 14 determined that the intake valve 16 is not lifted is the maximum lift by the variable mechanism 50. The drive start permission condition of the mechanism 50 is that the amount is sufficient to reach the target value. In other words, during the driving of the variable mechanism 50 for changing the maximum lift amount, the load torque of the electric motor 60 is not increased due to the valve driving force of the intake cam 22 acting on the mechanism 50. The variable mechanism 50 is limited.

この条件が成立せず駆動対象から外れた可変機構50や、上記気筒判別処理において吸気バルブ16がリフトされているものと判別された気筒14の可変機構50については、吸気バルブ16の閉弁を待ってその駆動が開始される。この待機時間は、クランク角センサ71によって検出される機関回転速度情報やカム角センサ73によって検出される吸気カムシャフト21の回転位相情報等を参照して演算される。   For the variable mechanism 50 that does not satisfy this condition and is not driven, and the variable mechanism 50 of the cylinder 14 that is determined to be lifted in the cylinder determination process, the intake valve 16 is closed. The driving is started after waiting. This standby time is calculated with reference to engine rotational speed information detected by the crank angle sensor 71, rotational phase information of the intake camshaft 21 detected by the cam angle sensor 73, and the like.

本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(1)上記実施形態では、各可変機構50を各別に制御することが可能であるため、吸気バルブ16の最大リフト量の変更時期を、各可変機構50単位で個別に設定することができる。従って、各吸気バルブ16の最大リフト量を変更する際には、例えば吸気カム22によるバルブ駆動力に基づき各可変機構50に作用する上記反力が低下する期間にそれぞれその変更時期を設定する等して、各可変機構50における消費エネルギの低減、ひいては、最大リフト量を変更する際の応答性向上を図り得るようになる。
In the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the above-described embodiment, each variable mechanism 50 can be controlled separately. Therefore, the change timing of the maximum lift amount of the intake valve 16 can be set individually for each variable mechanism 50. Accordingly, when changing the maximum lift amount of each intake valve 16, for example, the change timing is set in a period in which the reaction force acting on each variable mechanism 50 is reduced based on the valve driving force by the intake cam 22, for example. As a result, the energy consumption in each variable mechanism 50 can be reduced, and as a result, the response when the maximum lift amount is changed can be improved.

(2)上記実施形態によれば、各気筒14に複数設けられた吸気バルブ16については、共通の可変機構50を通じてその最大リフト量が変更されるため、気筒14毎の吸気特性のばらつきを、気筒14単位で設けられた可変機構50による最大リフト量の変更を通じて吸収することができるようになる。   (2) According to the above-described embodiment, the maximum lift amount of the intake valves 16 provided in each cylinder 14 is changed through the common variable mechanism 50. Absorption can be achieved by changing the maximum lift amount by the variable mechanism 50 provided in units of 14 cylinders.

(3)可変機構50を通じて吸気バルブ16の最大リフト量を変更するに際し、吸気カム22によるバルブ駆動力やこれに起因する反力、即ち可変機構50の駆動を妨げる力が作用している期間に同可変機構50を駆動させるようにすると、エネルギ損失が大きなものとなる。この点、本実施形態によれば、上記バルブ駆動力や反力が作用していない期間に可変機構50を駆動するようにしているため、同機構50の駆動に必要なエネルギを極力低減することができるようになる。   (3) When the maximum lift amount of the intake valve 16 is changed through the variable mechanism 50, the valve driving force by the intake cam 22 and the reaction force resulting therefrom, that is, the period during which the force that hinders the driving of the variable mechanism 50 is acting. If the variable mechanism 50 is driven, energy loss becomes large. In this respect, according to the present embodiment, since the variable mechanism 50 is driven during a period in which the valve driving force or reaction force is not applied, the energy required for driving the mechanism 50 can be reduced as much as possible. Will be able to.

(4)例えば各可変機構50を油圧駆動とした場合には、駆動に充分な油圧が確保されるまでに時間を要したり、同駆動に関しての応答性が油圧の伝播速度に左右されたりといったことから、結局、制御の応答性についてはそれらによって律速されることとなる。この点、本実施形態においては電動モータ(電動式アクチェータ)60を採用するようにしたため、こうした制御性の確保が容易となる。   (4) For example, when each variable mechanism 50 is hydraulically driven, it takes time until a sufficient hydraulic pressure is secured for driving, and the response with respect to the driving depends on the propagation speed of the hydraulic pressure. As a result, the responsiveness of control is ultimately limited by them. In this regard, in this embodiment, since the electric motor (electric actuator) 60 is employed, it is easy to ensure such controllability.

(5)電動モータ60とコントロールシャフト51とをウォーム機構61を介して駆動連結した。これによれば、コントロールシャフト51を駆動するために必要な電動モータ60の出力軸トルクを比較的小さくできるため、電動モータ60の小型化を図り得るようになる。また、吸気カム22のバルブ駆動力やこれに起因する上記反力に基づく電動モータ60の出力軸62の従動回転を阻止するための電力供給量を少なく、或いは皆無とすることができるようになる。   (5) The electric motor 60 and the control shaft 51 are drivingly connected via the worm mechanism 61. According to this, since the output shaft torque of the electric motor 60 required for driving the control shaft 51 can be made relatively small, the electric motor 60 can be downsized. Further, the power supply amount for preventing the driven rotation of the output shaft 62 of the electric motor 60 based on the valve driving force of the intake cam 22 and the reaction force resulting therefrom can be reduced or eliminated. .

なお、実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば、以下の様態としてもよい。
・上記実施形態は、吸気バルブ16の作用角が最大リフト量の変更に伴って変更される態様とされたが、これに限らず、作用角の変更を伴うことなく最大リフト量が変更される態様において本発明を適用するようにしてもよい。
In addition, embodiment is not limited above, For example, it is good also as the following aspects.
In the above embodiment, the working angle of the intake valve 16 is changed with the change of the maximum lift amount. However, the present invention is not limited to this, and the maximum lift amount is changed without changing the working angle. You may make it apply this invention in an aspect.

・上記実施形態では、可変機構50による最大リフト量の増大変更に関し、吸気カム22からのバルブ駆動力やこれに起因する反力が同可変機構50に作用していない期間内に開始するとともに同期間内に終了するようにした。が、これに限定されず、例えば、上記最大リフト量の増大変更のための可変機構50の駆動期間の一部が、上記バルブ駆動力や反力が同機構50に作用している期間と重なってもよい。この場合であっても、この期間の重なり度合を電動モータ60の駆動タイミングの制御を通じて極力抑制することで、上記エネルギの低減や応答性の向上を図り得るとともに、上記メンテナンスフリー化については上述同様の効果を得られる。   In the above embodiment, regarding the change in the increase in the maximum lift amount by the variable mechanism 50, the valve driving force from the intake cam 22 and the reaction force resulting therefrom are started within a period during which the variable mechanism 50 is not acting. Ended within the period. However, the present invention is not limited to this. For example, a part of the drive period of the variable mechanism 50 for increasing and changing the maximum lift amount overlaps with a period during which the valve driving force and reaction force are applied to the mechanism 50. May be. Even in this case, the degree of overlap during this period can be suppressed as much as possible through control of the drive timing of the electric motor 60, so that the energy can be reduced and the response can be improved. The effect of.

・上記実施形態では、可変機構50における最大リフト量の増大変更のための駆動に関し記載したが、上記最大リフト量の減少変更のための駆動に関し、上記バルブ駆動力や反力が同機構50に作用していない期間内に行うようにしてもよい。また、逆に、上記最大リフト量の減少変更のための駆動に関し、上記バルブ駆動力や反力が同機構50に作用している期間内に行うようにしてもよい。この場合、上記駆動に必要なエネルギの一部として上記バルブ駆動力や反力を利用することで、電動モータ60への電力供給量を低減することも可能となる。   In the above embodiment, the drive for increasing and changing the maximum lift amount in the variable mechanism 50 has been described. However, the valve driving force and reaction force are applied to the mechanism 50 with respect to the drive for changing and decreasing the maximum lift amount. You may make it carry out within the period which is not acting. Conversely, the drive for reducing and changing the maximum lift amount may be performed within a period during which the valve driving force or reaction force is applied to the mechanism 50. In this case, the amount of electric power supplied to the electric motor 60 can be reduced by using the valve driving force and reaction force as part of the energy required for the driving.

・電動モータ60に代えて、可変機構50を油圧駆動するアクチェータを採用してもよい。
・ウォーム機構61からなるトルク変換手段を介してコントロールシャフト51と電動モータ60とを連結したが、これに限らず、例えば、平歯車等からなる機構を介して連結してもよい。
Instead of the electric motor 60, an actuator that hydraulically drives the variable mechanism 50 may be employed.
The control shaft 51 and the electric motor 60 are connected via the torque conversion means including the worm mechanism 61. However, the present invention is not limited thereto, and may be connected via a mechanism including a spur gear or the like.

・同一の吸気カムシャフト21につき可変機構50が複数設けられさえすれば、例えば、可変機構50が複数の気筒14で共用されるように構成してもよい。こうした場合であっても、例えば、同一の吸気カムシャフト21につき可変機構50が一つ、即ち、全ての気筒14で可変機構50が共用される態様と比較して、上記エネルギの低減や応答性の向上、上記調整作業軽減を図り得る。また、複数設けられる吸気バルブ16の各々について各別に可変機構50を設けるようにしてもよい。   As long as a plurality of variable mechanisms 50 are provided for the same intake camshaft 21, for example, the variable mechanism 50 may be shared by a plurality of cylinders 14. Even in such a case, for example, as compared with a mode in which one variable mechanism 50 is used for the same intake camshaft 21, that is, the variable mechanism 50 is shared by all the cylinders 14, the energy reduction and responsiveness described above. Can be improved and the adjustment work can be reduced. Further, a variable mechanism 50 may be provided for each of a plurality of intake valves 16 provided.

・各吸気バルブ16毎に可変機構50を設け、これをアクチェータにより各機構50毎に駆動するようにしてもよい。
・上記実施形態では、吸気カムシャフト21と吸気バルブ16とを仲介するタイプの可変機構50を用いたが、これに限らず、カム22がローラロッカーアーム20や吸気バルブ16に直接当接される態様に適用してもよい。この場合、例えば、カムシャフトにおいて各カムを独立して軸線方向にスライド移動可能に設けるとともに、各カムについてカムシャフトの軸線方向に変化するプロフィールを有するように形成する。これによれば、各カムのスライド移動量を個別に調節することで、これらカムに対応する吸気バルブ16に関し、格別に独立して最大リフト量を変更することができるようになる。
A variable mechanism 50 may be provided for each intake valve 16, and this may be driven for each mechanism 50 by an actuator.
In the above embodiment, the variable mechanism 50 of the type that mediates the intake camshaft 21 and the intake valve 16 is used. However, the present invention is not limited to this, and the cam 22 directly contacts the roller rocker arm 20 and the intake valve 16. You may apply to an aspect. In this case, for example, each cam is provided on the camshaft so as to be independently slidable in the axial direction, and each cam has a profile that changes in the axial direction of the camshaft. According to this, by individually adjusting the slide movement amount of each cam, the maximum lift amount can be changed independently of the intake valve 16 corresponding to these cams.

・上記実施形態では、可変機構により変更される吸気バルブ16の開閉特性をその最大リフト量としたが、これに限らず、最小リフト位置から最大リフト位置までの間におけるリフト量の変化態様としてもよい。また、リフト量に関しての開閉特性に限らず、例えば、これを吸気バルブ16の開タイミングや閉タイミングとしてもよい。これらの場合、例えば、カムシャフトに対して各カムを独立して軸線周りに相対回転可能に設ける。これによれば、カムシャフトに対する各カムの相対回転位相を個別に調節することでこれらカムに対応する吸気バルブに関し格別に独立して開タイミングや閉タイミングを変更することができるようになる。そしてこの場合、同カムによるバルブ駆動力やこれに起因する反力の作用していない期間内に同カムの相対回転位相を変更することで、こうした変更に係る消費エネルギの低減や応答性の向上を図ることができる。   In the above embodiment, the opening / closing characteristic of the intake valve 16 changed by the variable mechanism is the maximum lift amount. However, the present invention is not limited to this, and the change amount of the lift amount from the minimum lift position to the maximum lift position may be used. Good. Further, the opening / closing characteristics relating to the lift amount are not limited to the opening / closing timing of the intake valve 16. In these cases, for example, each cam is provided independently relative to the cam shaft so as to be relatively rotatable around the axis. According to this, by individually adjusting the relative rotational phase of each cam with respect to the camshaft, the opening timing and the closing timing can be changed independently of the intake valves corresponding to these cams. In this case, by changing the relative rotational phase of the cam during the period when the valve driving force and the reaction force due to the cam are not acting, the energy consumption and response of the change are improved. Can be achieved.

・上記実施形態では、吸気バルブ16に関しての開閉特性を変更する可変機構に本発明を適用したが、排気バルブ17に関して適用するようにしてもよい。   In the above embodiment, the present invention is applied to the variable mechanism that changes the opening / closing characteristics of the intake valve 16, but may be applied to the exhaust valve 17.

一実施形態におけるエンジンの縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the engine in one Embodiment. 上記エンジンの平面図。The top view of the said engine. 吸気バルブのリフト量、及びコントロールシャフトに作用する負荷トルクについてその変化の態様を示したタイムチャート。The time chart which showed the aspect of the change about the lift amount of an intake valve, and the load torque which acts on a control shaft. 従来態様に関し、吸気バルブのリフト量、及びコントロールシャフトに作用する負荷トルクについてその変化の態様を示したタイムチャート。The time chart which showed the aspect of the change about the lift amount of an intake valve, and the load torque which acts on a control shaft regarding the conventional aspect. ECUが実行する可変機構の駆動制御処理に関するフローチャート。The flowchart regarding the drive control process of the variable mechanism which ECU performs.

符号の説明Explanation of symbols

10…ガソリンエンジン、14…気筒、16…吸気バルブ、21…吸気カムシャフト、22…吸気カム、50…可変機構、51…コントロールシャフト、60…電動モータ(電動式アクチェータ)、61…ウォーム機構、63…ウォーム、64…ウォームホイール、70…ECU(制御手段)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Gasoline engine, 14 ... Cylinder, 16 ... Intake valve, 21 ... Intake cam shaft, 22 ... Intake cam, 50 ... Variable mechanism, 51 ... Control shaft, 60 ... Electric motor (electric actuator), 61 ... Worm mechanism, 63 ... Worm, 64 ... Worm wheel, 70 ... ECU (control means).

Claims (5)

内燃機関のカムシャフトに複数形成されたカムにより開閉されるバルブの開閉特性を可変機構を通じて変更する内燃機関のバルブ開閉特性制御装置において、
前記バルブに対応する前記可変機構をそれぞれ独立して駆動可能に構成し、それら各可変機構を各別に制御する制御手段を備える
ことを特徴とする内燃機関のバルブ開閉特性制御装置。
In a valve opening / closing characteristic control device for an internal combustion engine that changes, through a variable mechanism, an opening / closing characteristic of a valve that is opened and closed by a plurality of cams formed on a camshaft of the internal combustion engine,
A valve opening / closing characteristic control apparatus for an internal combustion engine, comprising: a control unit configured to independently drive each of the variable mechanisms corresponding to the valves, and controlling each of the variable mechanisms.
前記内燃機関は各気筒について吸気バルブ或いは排気バルブがそれぞれ複数設けられるものであり、前記可変機構はこれら吸気バルブ又は排気バルブを各気筒毎に独立駆動可能である
請求項1に記載の内燃機関のバルブ開閉特性制御装置。
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the internal combustion engine is provided with a plurality of intake valves or exhaust valves for each cylinder, and the variable mechanism can independently drive these intake valves or exhaust valves for each cylinder. Valve opening / closing characteristics control device.
前記制御手段は前記バルブの開閉特性を変更するに際し、前記バルブを開弁させる前記カムからの反力が作用していない期間に前記可変機構を駆動制御する
請求項1又は2に記載の内燃機関のバルブ開閉特性制御装置。
3. The internal combustion engine according to claim 1, wherein when changing the opening / closing characteristics of the valve, the control unit drives and controls the variable mechanism during a period in which a reaction force from the cam that opens the valve does not act. Valve opening / closing characteristics control device.
前記各可変機構はその駆動力を電動式アクチェータを通じて発生させる
請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関のバルブ開閉特性制御装置。
The valve opening / closing characteristic control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein each of the variable mechanisms generates a driving force through an electric actuator.
前記可変機構は前記バルブの開閉特性として同バルブの最大リフト量を変更するものである
請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関のバルブ開閉特性制御装置。
The valve opening / closing characteristic control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the variable mechanism changes a maximum lift amount of the valve as an opening / closing characteristic of the valve.
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