JP2006170033A - Control device of variable valve mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンバルブの作動特性を変更する可変動弁機構の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a variable valve mechanism that changes operating characteristics of an engine valve.
特許文献1には、吸気バルブの開弁量を変更する可変動弁機構を備え、エンジン始動時に吸気バルブの開弁量を増大せしめることでエンジンの始動性を向上させる技術手段の開示がある。
ところで、前記可変動弁機構では、ピストンリングから吹き抜けた燃焼ガスがクランクケースからシリンダヘッドに入り、燃焼ガスに含まれる水分が可変動弁機構の可動部分に付着し、エンジンの停止中に氷結してしまう可能性がある。 By the way, in the variable valve mechanism, the combustion gas blown out from the piston ring enters the cylinder head from the crankcase, moisture contained in the combustion gas adheres to the movable part of the variable valve mechanism, and freezes while the engine is stopped. There is a possibility that.
前記可動部分に発生した氷は、エンジンが再始動されてシリンダヘッド部の温度が上昇すれば溶けるが、前述のように、始動時から吸気バルブの開特性を変更する必要があると、前記氷の噛み込みや前記氷による固着によって可変動弁機構を動作させることができなくなる可能性がある。 The ice generated in the movable part melts when the engine is restarted and the temperature of the cylinder head rises. However, as described above, if it is necessary to change the opening characteristics of the intake valve from the start, There is a possibility that the variable valve mechanism cannot be operated due to the biting of the water or the fixation by the ice.
そして、始動時に可変動弁機構を動作させることができないと、エンジンバルブの開特性を所望の開特性に変更することができず、始動性が悪化してしまうという問題が発生する。 If the variable valve mechanism cannot be operated at the time of starting, the opening characteristic of the engine valve cannot be changed to a desired opening characteristic, and there arises a problem that startability deteriorates.
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、氷結による可変動弁機構の作動不良の発生を回避できる可変動弁機構の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a control device for a variable valve mechanism that can avoid the occurrence of malfunction of the variable valve mechanism due to freezing.
そのため請求項1記載の発明では、可変動弁機構の氷結条件を判定し、氷結条件の成立時に可変動弁機構を強制的に駆動する構成とした。 Therefore, the invention according to claim 1 is configured to determine the icing condition of the variable valve mechanism and forcibly drive the variable valve mechanism when the icing condition is satisfied.
かかる構成によると、可変動弁機構の可動部分が氷結する条件を判定し、氷結が発生し得る条件であるときには、可変動弁機構を強制的に駆動することで、前記可動部分の氷を噛み砕き、又は、剥離させ、通常に動作できるようにする。 According to this configuration, the condition for freezing of the movable part of the variable valve mechanism is determined, and when the freezing condition can occur, the variable valve mechanism is forcibly driven to bite the ice of the movable part. Alternatively, it is peeled off so that it can operate normally.
従って、低温条件で可変動弁機構の動作不良が発生し、エンジンバルブの開特性を所望の特性に変更できずに、始動不良等が発生することを回避できる。 Therefore, it is possible to avoid the occurrence of a malfunction in the variable valve mechanism due to a low temperature condition, the engine valve opening characteristic cannot be changed to a desired characteristic, and a starting failure or the like.
請求項2記載の発明では、氷結条件として、エンジンの冷却水温度,エンジンの潤滑油温度,外気温度のうちの少なくとも1つを判定する構成とした。
The invention according to
かかる構成によると、シリンダヘッドにおいて氷結が発生する低温条件を、エンジンの冷却水温度,エンジンの潤滑油温度,外気温度のうちの少なくとも1つから判断し、氷結の発生が推定される低温条件であれば、可変動弁機構を強制的に駆動する。 According to such a configuration, a low temperature condition in which icing occurs in the cylinder head is determined from at least one of the engine coolant temperature, the engine lubricating oil temperature, and the outside air temperature. If so, the variable valve mechanism is forcibly driven.
従って、可変動弁機構における氷結条件を的確に判断して、可変動弁機構を強制的に駆動させることができる。 Therefore, it is possible to forcibly drive the variable valve mechanism by accurately determining the icing conditions in the variable valve mechanism.
請求項3記載の発明では、可変動弁機構の目標値又は制御信号を強制的に振動させることで、可変動弁機構を強制的に駆動する構成とした。
The invention according to
かかる構成によると、可変動弁機構(エンジンバルブ開特性)の目標値、又は、可変動弁機構(アクチュエータ)の制御信号を強制的に振動させることで、可動部分に加わるトルクを周期的に変化させ、氷の噛み砕き・剥離を図る。 According to this configuration, the torque applied to the movable part is periodically changed by forcibly oscillating the target value of the variable valve mechanism (engine valve opening characteristic) or the control signal of the variable valve mechanism (actuator). Let the ice break up and peel off.
従って、可変動弁機構の強制駆動による氷結状態の解消を、効果的に行わせることができる。 Therefore, it is possible to effectively eliminate the icing state by forced driving of the variable valve mechanism.
以下に本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
図1は、実施形態における可変動弁機構及びその制御装置を示す。 FIG. 1 shows a variable valve mechanism and a control apparatus thereof according to an embodiment.
実施形態の可変動弁機構が適用されるエンジンは、各気筒に一対の吸気弁2が設けられており、これら吸気弁2の上方に、図外のクランクシャフトによって回転駆動される吸気駆動軸3が気筒列方向に沿って回転可能に支持されている。
In an engine to which the variable valve mechanism of the embodiment is applied, a pair of
前記吸気駆動軸3には、吸気弁2のバルブリフタ2aに当接して吸気弁2を開閉駆動する揺動カム4が相対回転可能に外嵌されている。
A swing cam 4 that contacts the
前記吸気駆動軸3と揺動カム4との間には、吸気弁2の作動角及びバルブリフト量を連続的に変更する作動角変更機構10が設けられている。
Between the
また、前記吸気駆動軸3の一端部には、クランクシャフトに対する前記吸気駆動軸3の回転位相を変化させることにより、吸気弁2の作動角の中心位相を連続的に変更する位相変更機構20が配設されている。
A
前記作動角変更機構10は、図1及び図2に示すように、吸気駆動軸3に偏心して固定的に設けられる円形の駆動カム11と、この駆動カム11に相対回転可能に外嵌するリング状リンク12と、吸気駆動軸3と略平行に気筒列方向へ延びる制御軸13と、この制御軸13に偏心して固定的に設けられた円形の制御カム14と、この制御カム14に相対回転可能に外嵌すると共に、一端がリング状リンク12の先端に連結されたロッカアーム15と、このロッカアーム15の他端と揺動カム4とに連結されたロッド状リンク16と、を有している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the operating
制御軸13は、電動アクチュエータ17(モータ)によりギヤ列18を介して所定の制御範囲内で回転駆動される。
The
上記の構成により、クランクシャフトに連動して吸気駆動軸3が回転すると、駆動カム11を介してリング状リンク12がほぼ並進移動するとともに、ロッカアーム15が制御カム14の軸心周りに揺動し、ロッド状リンク16を介して揺動カム4が揺動して吸気弁2が開閉駆動される。
With the above configuration, when the
また、制御軸13の回転角度を変化させることにより、ロッカアーム15の揺動中心となる制御カム14の軸心位置が変化して揺動カム4の姿勢が変化する。
Further, by changing the rotation angle of the
これにより、吸気弁2の作動角の中心位相が略一定のままで、吸気弁2の作動角及びバルブリフト量が連続的に変化する。
As a result, the operating angle of the
図3は、前記位相変更機構20を示している。
FIG. 3 shows the
位相変更機構20は、クランクシャフトと同期して回転するスプロケット25に固定され、このスプロケット25と一体的に回転する第1回転体21と、ボルト22aにより前記吸気駆動軸3の一端に固定され、吸気駆動軸3と一体的に回転する第2回転体22と、ヘリカルスプライン26により第1回転体21の内周面と第2回転体22の外周面とに噛合する筒状の中間ギア23と、を有している。
The
前記中間ギア23には3条ネジ28を介してドラム27が連結されており、このドラム27と中間ギア23との間にねじりスプリング29が介装されている。
A
前記中間ギア23は、ねじりスプリング29によって遅角方向(図3の左方向)へ付勢されており、電磁リターダ24に電圧を印加して磁力を発生すると、ドラム27及び3条ネジ28を介して進角方向(図3の右方向)へ動かされる。
The
この中間ギア23の軸方向位置に応じて、回転体21,22の相対位相が変化して、クランクシャフトに対する吸気駆動軸3の位相が変化する。
Depending on the position of the
前記電動アクチュエータ17及び電磁リターダ24は、エンジンコントロールユニット(ECU)30からの制御信号により、エンジンの運転状態に応じて駆動制御される。
The
マイクロコンピュータを内蔵する前記エンジンコントロールユニット30には、各種センサからの検出信号が入力される。
Detection signals from various sensors are input to the
前記各種センサとしては、吸気駆動軸3及び制御軸13の角度を検出する角度センサ31,32の他、クランクシャフトの角度を検出するクランク角センサ33、エンジンの吸入空気流量を検出するエアフローメータ34、エンジンの冷却水温度Twを検出する水温センサ35、エンジンの潤滑油の温度を検出する油温センサ36、外気温度を検出する外気温センサ37などが設けられている。
The various sensors include
前記エンジンコントロールユニット30は、前記各種センサからの検出信号に基づいて、燃料噴射量,燃料噴射時期,点火時期の制御を行うと共に、吸気弁2の作動角及び中心位相を制御する。
The
更に、本実施形態において、前記エンジンコントロールユニット30は、前記作動角変更機構10(可変動弁機構)の可動部分において発生する氷結状態の解消を図る制御を、図4のフローチャートに示すようにして行う。
Furthermore, in the present embodiment, the
図4のフローチャートにおいて、ステップS1では、前記作動角変更機構10の駆動許可条件が成立しているか否かを判別する。
In the flowchart of FIG. 4, in step S <b> 1, it is determined whether a drive permission condition for the operating
前記駆動許可条件としては、前記作動角変更機構10の故障が診断されていないこと、エンジンの回転中(クランキング中を含む)であること、電源であるバッテリの電圧が所定値以上であることなどが含まれる。
As the drive permission condition, failure of the operating
ステップS1で、駆動許可条件が成立していないと判断された場合には、ステップS2へ進み、前記作動角変更機構10の駆動(電動アクチュエータ17への電源供給)を禁止する。 If it is determined in step S1 that the drive permission condition is not satisfied, the process proceeds to step S2, and the driving of the operating angle changing mechanism 10 (power supply to the electric actuator 17) is prohibited.
一方、ステップS1で、駆動許可条件が成立していると判断された場合には、ステップS3へ進む。 On the other hand, if it is determined in step S1 that the drive permission condition is satisfied, the process proceeds to step S3.
ステップS3では、前記作動角変更機構10における氷結条件が成立しているか否かを判別する。
In step S3, it is determined whether or not the icing condition in the operating
前記氷結条件とは、前記作動角変更機構10において、電動アクチュエータ17の駆動力を制御軸13に伝達するギヤ列18(可動部分)などに付着した水分が氷結するような温度条件を示す。
The icing condition refers to a temperature condition in which moisture adhering to the gear train 18 (movable part) that transmits the driving force of the
水分を含む燃焼ガスが、ピストンリングからクランクケースに吹き抜けて、シリンダヘッドに入り込み、その後、外気温度の低い環境でエンジンが停止されると、前記ギヤ列18などに結露した水分が凍り付くことがある。
Moisture-containing combustion gas blows off from the piston ring into the crankcase and enters the cylinder head. After that, when the engine is stopped in an environment where the outside air temperature is low, the condensed moisture may freeze on the
上記のようにして、ギヤ例18などが凍り付くと、吸気弁2の開閉特性(作動角,リフト量)をエンジン停止状態における特性(デフォルト位置)から始動時(クランキング時)に要求される特性にまで変化させることができず、始動性が悪化してしまう。
As described above, when the gear example 18 freezes, the opening / closing characteristics (operating angle, lift amount) of the
そこで、ステップS3では、前記作動角変更機構10において氷結(ギヤ列18の凍り付き)が発生する条件であるか否かを、水温Tw,油温,外気温度から判断する。
Therefore, in step S3, it is determined from the water temperature Tw, the oil temperature, and the outside air temperature whether or not the operating
具体的には、水温Tw及び/又は油温が0℃付近以下であれば、氷結条件が成立していると判断し、更に、始動時であってそのときの外気温度が0℃付近以下である場合も、氷結条件が成立していると判断する。 Specifically, if the water temperature Tw and / or the oil temperature is about 0 ° C. or less, it is determined that the icing condition is satisfied, and further, at the time of start and the outside air temperature at that time is about 0 ° C. or less. In some cases, it is determined that the icing condition is satisfied.
また、エンジンが停止していた時間が所定時間以上であってかつ外気温度が0℃付近以下である始動時に、氷結条件が成立していると判断させることができる。 Further, it can be determined that the icing condition is satisfied at the start-up when the engine is stopped for a predetermined time or more and the outside air temperature is about 0 ° C. or less.
更に、シリンダヘッドや電動アクチュエータ17の温度をセンサによって直接的に検出し、係る検出温度が0℃付近以下であるか否かを判断させることができる。
Furthermore, the temperature of the cylinder head or the
ステップS3で氷結条件が成立していないと判断されると、ステップS4へ進み、通常に前記作動角変更機構10を制御する(通常駆動モードを実行する)。
If it is determined in step S3 that the icing condition is not satisfied, the process proceeds to step S4, and the operating
前記通常の制御では、エンジンの運転状態(回転速度・負荷・水温など)から吸気弁2の目標開特性(目標作動角若しくは目標リフト量)を設定し、この目標開特性に対応する角度に前記制御軸13の角度が一致するように、前記角度センサ32の検出結果に基づいて前記電動アクチュエータ17に出力する制御信号(デューティ信号)をフィードバック制御する。
In the normal control, the target opening characteristic (target operating angle or target lift amount) of the
尚、エンジンの回転速度は、クランク角センサ33からの検出信号に基づいて算出され、エンジンの負荷は、エアフローメータ34で検出される吸入空気流量とエンジン回転速度とに基づくシリンダ吸入空気量(基本燃料噴射量)として算出される。
The engine rotation speed is calculated based on a detection signal from the
一方、ステップS3で氷結条件が成立していると判断されるときには、ステップS5へ進み、氷結条件の成立後から所定時間(例えば100ms)が経過しているか否か、換言ずれば、氷結状態を解消させる制御を前記所定時間以上継続して行ったか否かを判別する。 On the other hand, when it is determined in step S3 that the icing condition is satisfied, the process proceeds to step S5, whether or not a predetermined time (for example, 100 ms) has elapsed since the icing condition is satisfied, in other words, the icing state is changed. It is determined whether or not the control to be canceled is continuously performed for the predetermined time or more.
ステップS5で、氷結条件の成立後から所定時間(例えば100ms)が経過していないと判断されたときには、ステップS6へ進んで、氷結状態を解消させる制御を実行させる(氷結時駆動モードを実行する)。 If it is determined in step S5 that a predetermined time (for example, 100 ms) has not elapsed since the establishment of the icing condition, the process proceeds to step S6 to execute control for eliminating the icing state (executes the icing drive mode). ).
但し、始動時(クランキング時)以外の通常のエンジン運転状態で後述するような氷結解消制御を実行すると、排ガス性能や燃費性能などのエンジン運転性を低下させてしまうので、氷結解消制御の実行は、クランキング中又は燃料カット中の短時間に限定する。 However, if icing elimination control (described later) is performed in normal engine operating conditions other than during start-up (cranking), engine operability such as exhaust gas performance and fuel consumption performance will be reduced. Is limited to a short time during cranking or fuel cut.
一方、ステップS5で、氷結条件の成立後から所定時間(例えば100ms)が経過していると判断されたときには、ステップS4へ進んで、通常に前記作動角変更機構10を制御する(通常駆動モードを実行する)。 On the other hand, when it is determined in step S5 that a predetermined time (for example, 100 ms) has elapsed since the establishment of the icing condition, the process proceeds to step S4 to normally control the operating angle changing mechanism 10 (normal drive mode). Run).
即ち、氷結解消制御の実行を、前記所定時間(例えば100ms)に限定して行わせ、過剰な氷結解消制御による運転性への影響,電力消費の増大を回避する。 That is, the icing elimination control is executed only for the predetermined time (for example, 100 ms) to avoid the influence on the drivability and the increase in power consumption due to excessive icing elimination control.
ステップS6における氷結解消制御は、以下のいずれかの制御を行う。
(1)作動角変更機構10の制御目標値を、本来の制御目標値を中心に一定周期で滑らかに振動させる。
(2)作動角変更機構10の制御信号を、強制的に一定周期でステップ的に振動させる。
The freezing elimination control in step S6 performs any of the following controls.
(1) The control target value of the operating
(2) The control signal of the operating
尚、作動角変更機構10の制御信号を、強制的に一定周期でステップ的に振動させる場合には、制御軸13に加わるトルクの方向(回転駆動方向)が周期的に切り換わるように制御信号を振動させるようにしても良いし、また、同一の回転方向に加わるトルクが増減変動するように制御信号を振動させるようにしても良い。
When the control signal of the operating
上記のように制御目標値又は制御信号を振動させることで、アクチュエータ17で発生するトルクが変動し、ギヤ列18などに凍り付いた氷を剥離・粉砕して、通常に動作できる状態への復帰を図る。
By oscillating the control target value or the control signal as described above, the torque generated by the
従って、例えばエンジン停止中の氷結によって作動角変更機構10が通常に動作しない状況であっても、始動開始直後の前記氷結解消制御によって直ぐに通常に動作できる状態にして、始動時に要求される吸気弁2の開特性(作動角,リフト量)に変化させることができる。
Therefore, for example, even in a situation where the operating
これにより、エンジン停止中の氷結による始動性の悪化を回避することができる。 Thereby, it is possible to avoid deterioration of startability due to freezing while the engine is stopped.
尚、上記実施形態では、図1に示す作動角変更機構10について、可動部分に氷結が発生する条件を判定し、氷結が発生し得る条件であるときには強制的に駆動するようにしたが、前記位相変更機構20やその他の機構でエンジンバルブの開特性を変更する公知の全ての可変動弁機構に対して適宜採用することで、上記実施形態と同様な作用・効果を得ることができる。
In the above-described embodiment, the operating
前記その他の機構には、クランクシャフトに連動するカムシャフト(吸気駆動軸3)を用いずに、電磁や油圧で直接エンジンバルブを開閉駆動する方式の可変動弁機構が含まれる。 The other mechanism includes a variable valve mechanism that directly opens and closes the engine valve by electromagnetic or hydraulic pressure without using the camshaft (intake drive shaft 3) that is linked to the crankshaft.
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
(イ)請求項1〜3のいずれか1つに記載の可変動弁機構の制御装置において、前記可変動弁機構を強制的に駆動する時間を所定時間内以内に制限することを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
Here, technical ideas other than the claims that can be grasped from the above embodiment will be described together with effects.
(A) In the control apparatus for a variable valve mechanism according to any one of claims 1 to 3, the time for forcibly driving the variable valve mechanism is limited within a predetermined time. Control device for variable valve mechanism.
かかる構成によると、氷結条件が成立していても、可変動弁機構の強制駆動を所定時間だけ行わせると、強制駆動を停止させ、通常の駆動制御に復帰させる。 According to this configuration, even if the icing condition is satisfied, if the variable valve mechanism is forcibly driven for a predetermined time, the forcible drive is stopped and returned to normal drive control.
従って、可変動弁機構を強制的に駆動することによる運転性などへの影響を必要最小限に抑制できる。
(ロ)請求項2記載の可変動弁機構の制御装置において、
エンジンの始動時の外気温度が所定温度以下であるときに、氷結条件が成立していると判断することを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
Therefore, it is possible to suppress the influence on the operability and the like by forcibly driving the variable valve mechanism to the minimum necessary.
(B) In the control apparatus for a variable valve mechanism according to
A control apparatus for a variable valve mechanism, wherein it is determined that an icing condition is satisfied when an outside air temperature at the time of starting the engine is equal to or lower than a predetermined temperature.
かかる構成によると、始動時の外気温度からエンジンの停止中における氷結の可能性を判断し、可変動弁機構の強制駆動を行うか否かを判断する。 According to such a configuration, the possibility of icing while the engine is stopped is determined from the outside air temperature at the start, and it is determined whether or not the variable valve mechanism is to be forcibly driven.
従って、外気温度からエンジン停止中における氷結の可能性を判断できる。 Therefore, the possibility of freezing while the engine is stopped can be determined from the outside air temperature.
2…吸気弁、3…吸気駆動軸、4…揺動カム、10…作動角変更機構、11…駆動カム、12…リング状リンク、13…制御軸、14…制御カム、15…ロッカアーム、16…ロッド状リンク、17…電動アクチュエータ、18…ギヤ列、20…位相変更機構、30…エンジンコントロールユニット、31,32…角度センサ、33…クランク角センサ、34…エアフローメータ、35…水温センサ、36…油温センサ、37…外気温度センサ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記可変動弁機構の氷結条件を判定し、氷結条件の成立時に前記可変動弁機構を強制的に駆動することを特徴とする可変動弁機構の制御装置。 A control device for a variable valve mechanism that changes the operating characteristics of an engine valve,
A control apparatus for a variable valve mechanism, which determines an icing condition of the variable valve mechanism and forcibly drives the variable valve mechanism when the icing condition is satisfied.
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070314 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20081202 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20090331 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |