JP2006307810A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
Control device for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006307810A JP2006307810A JP2005134437A JP2005134437A JP2006307810A JP 2006307810 A JP2006307810 A JP 2006307810A JP 2005134437 A JP2005134437 A JP 2005134437A JP 2005134437 A JP2005134437 A JP 2005134437A JP 2006307810 A JP2006307810 A JP 2006307810A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- drive mode
- internal combustion
- combustion engine
- engine
- cam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Abstract
Description
本発明は、電動機によって吸気弁や排気弁を開閉駆動する動弁機構を備えた内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine including a valve operating mechanism that opens and closes an intake valve and an exhaust valve by an electric motor.
吸気弁又は排気弁を開閉駆動するカムを電動モータによって回転駆動し、この電動モータは内燃機関の運転状態に応じてカムを一方向に連続的に回転させる正転モードとカムの回転方向を正逆転させる正逆転モードとに切り替えて制御される弁駆動システムが知られている(特許文献1参照)。
正転モードにおける弁のリフトカーブと正逆転モード(以下、揺動モードと記述することもある。)における弁のリフトカーブが異なるため、電動機の駆動モード切替時に吸入空気量などが断続的に変化し、内燃機関のトルク変動が発生するおそれがある。 The valve lift curve in the forward rotation mode and the valve lift curve in the forward / reverse rotation mode (hereinafter also referred to as the swing mode) are different, so the intake air amount etc. changes intermittently when the drive mode of the motor is switched. However, there is a risk of torque fluctuations in the internal combustion engine.
そこで、本発明は、電動機の駆動モードを切り替える際のトルク変動を抑制し、内燃機関の出力を安定させることが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can suppress torque fluctuation when switching the drive mode of the electric motor and can stabilize the output of the internal combustion engine.
本発明の制御装置は、電動機の回転運動をカムにより直線運動に変換し、その直線運動により気筒の弁を開閉駆動する動弁機構と、前記カムを一方向に連続的に回転させる正転駆動モード及び前記弁のリフト中に前記カムの回転方向を切り替える揺動駆動モードのそれぞれで前記電動機を駆動させることが可能な電動機制御手段と、を備えた内燃機関に適用される制御装置において、前記電動機制御手段は、前記揺動駆動モードと前記正転駆動モードとの切替時に、この駆動モードの切り替えに伴って発生が見込まれる前記内燃機関のトルク変動が抑制されるように前記内燃機関の出力を調整するトルク変動抑制手段を備えていることにより、上述した課題を解決する(請求項1)。 The control device of the present invention converts a rotary motion of an electric motor into a linear motion by a cam, and a valve mechanism that opens and closes a cylinder valve by the linear motion, and a forward rotation drive that continuously rotates the cam in one direction. A control device applied to an internal combustion engine comprising: a motor control means capable of driving the motor in each of a mode and a swing drive mode for switching a rotation direction of the cam during lift of the valve; The motor control means outputs the output of the internal combustion engine so as to suppress torque fluctuations of the internal combustion engine that are expected to occur in association with switching of the drive mode when switching between the swing drive mode and the forward drive mode. The above-described problem is solved by providing torque fluctuation suppressing means for adjusting the above (claim 1).
本発明の制御装置によれば、トルク変動抑制手段によって駆動モード切替時のトルク変動が抑制されるので、駆動モード切替時における内燃機関の出力を安定させることができる。なお、本発明のトルク変動の抑制の概念には、駆動モードの切り替えに伴って発生する内燃機関のトルクの変化を内燃機関の出力を調整することによって部分的に打ち消すものと、駆動モード切替時のトルクの変化を内燃機関の出力の調整によって略ゼロに打ち消す、すなわち相殺するものの両方が含まれる。 According to the control device of the present invention, torque fluctuation at the time of switching the drive mode is suppressed by the torque fluctuation suppressing means, so that the output of the internal combustion engine at the time of switching the drive mode can be stabilized. The concept of torque fluctuation suppression according to the present invention includes partially canceling the change in torque of the internal combustion engine caused by switching the drive mode by adjusting the output of the internal combustion engine, and at the time of switching the drive mode. This includes both canceling out the change in torque of the engine to substantially zero by adjusting the output of the internal combustion engine, that is, canceling out.
本発明の制御装置の一形態において、前記トルク変動抑制手段は、駆動モードの切替時における前記内燃機関の回転数に基づいて前記内燃機関の出力を調整してもよい(請求項2)。駆動モードの切替に伴って発生が見込まれるトルク変動は、内燃機関の回転数に応じて変化する。例えば、内燃機関の回転数が高い場合、内燃機関の回転数が低いときよりも単位時間当たりの弁の開閉回数が多い。そのため、駆動モードの切替による弁のリフトカーブの変化が内燃機関のトルクに与える影響も、内燃機関の回転数が高い方が大きい。そこで、このように内燃機関の回転数に基づいて内燃機関の出力を調整することで、駆動モードの切替に伴って発生が見込まれるトルク変動を適切に抑制することができる。 In one form of the control device of the present invention, the torque fluctuation suppressing means may adjust the output of the internal combustion engine based on the rotational speed of the internal combustion engine when the drive mode is switched (Claim 2). The torque fluctuation that is expected to occur with the switching of the drive mode changes according to the rotational speed of the internal combustion engine. For example, when the rotational speed of the internal combustion engine is high, the number of opening / closing of the valve per unit time is larger than when the rotational speed of the internal combustion engine is low. Therefore, the effect of the change in the lift curve of the valve due to the switching of the drive mode on the torque of the internal combustion engine is also greater when the rotational speed of the internal combustion engine is higher. Thus, by adjusting the output of the internal combustion engine based on the rotational speed of the internal combustion engine in this way, it is possible to appropriately suppress torque fluctuations that are expected to occur in association with the switching of the drive mode.
本発明の制御装置の一形態において、前記トルク変動抑制手段は、切替前の前記カムの駆動モードが前記正転駆動モードの場合は前記正転駆動モードで回転中の前記カムの回転数に基づいて前記内燃機関の出力を調整し、切替前の前記カムの駆動モードが前記揺動駆動モードの場合は前記揺動駆動モードで揺動中の前記カムの単位時間当たりの揺動回数に基づいて前記内燃機関の出力を調整してもよい(請求項3)。正転駆動モード時におけるカムの回転数、及び揺動駆動モード時における単位時間当たりのカムの揺動回数は、内燃機関の回転数に対して一義的に定められる。例えば、4サイクルの内燃機関の場合、内燃機関の回転数が決まれば、カムの回転数又はカムの揺動回数は、内燃機関の回転数の半分の値に定められる。そのため、これらカムの回転数、及びカムの揺動回数に基づいて内燃機関の出力を調整することでも、駆動モードの切替に伴って発生が見込まれるトルク変動を適切に抑制することができる。 In one form of the control device of the present invention, the torque fluctuation suppressing means is based on the number of rotations of the cam that is rotating in the forward rotation drive mode when the drive mode of the cam before switching is the forward rotation drive mode. And adjusting the output of the internal combustion engine, and if the drive mode of the cam before switching is the swing drive mode, based on the number of swings per unit time of the cam that is swinging in the swing drive mode The output of the internal combustion engine may be adjusted (Claim 3). The rotational speed of the cam in the forward rotation drive mode and the number of cam swings per unit time in the swing drive mode are uniquely determined with respect to the rotational speed of the internal combustion engine. For example, in the case of a four-cycle internal combustion engine, if the rotational speed of the internal combustion engine is determined, the rotational speed of the cam or the number of cam swings is set to a value that is half the rotational speed of the internal combustion engine. Therefore, even by adjusting the output of the internal combustion engine based on the rotational speed of the cams and the number of cam swings, it is possible to appropriately suppress the torque fluctuation that is expected to occur with the switching of the drive mode.
本発明の制御装置の一形態において、前記トルク変動抑制手段は、駆動モードの切替時に変化する吸入空気量の変化分に基づいて前記内燃機関の出力を調整してもよい(請求項4)。正転駆動モード時の弁のリフトカーブと揺動駆動モード時の弁のリフトカーブとは同一ではないため、駆動モードの切替時に吸入空気量が変化する。この吸入空気量の変化は、内燃機関の燃焼状態を変化させて内燃機関のトルクに影響を与える。そこで、駆動モード切替時のこの吸入空気量に基づいて内燃機関の出力を調整し、内燃機関のトルク変動を適切に抑制する。 In one form of the control device of the present invention, the torque fluctuation suppressing means may adjust the output of the internal combustion engine based on a change in the intake air amount that changes when the drive mode is switched. Since the lift curve of the valve in the forward drive mode and the lift curve of the valve in the swing drive mode are not the same, the intake air amount changes when the drive mode is switched. This change in the intake air amount changes the combustion state of the internal combustion engine and affects the torque of the internal combustion engine. Therefore, the output of the internal combustion engine is adjusted based on the intake air amount when the drive mode is switched, and torque fluctuations of the internal combustion engine are appropriately suppressed.
この形態において、前記トルク変動抑制手段は、駆動モードの切替時に、前記揺動駆動モードにおける前記カムを前記内燃機関の回転数に対して応答遅れが発生せず、かつ前記内燃機関の吸入空気量が前記揺動駆動モードにおいて設定可能な範囲内で前記正転駆動モード時の前記内燃機関の吸入空気量との差が最も小さくなる値に設定されるように揺動させ、この時の前記内燃機関の吸入空気量と前記正転駆動モードにて前記カムが駆動されているときの前記内燃機関の吸入空気量との差に基づいて前記内燃機関の出力を調整してもよい(請求項5)。揺動駆動モード時の内燃機関の吸入空気量をこのように設定することで、駆動モード切替時の吸入空気量の差を小さくし、駆動モードの切り替えに伴って発生する内燃機関のトルク変動を小さくすることができる。 In this embodiment, the torque fluctuation suppressing means does not cause a response delay with respect to the rotational speed of the internal combustion engine, and the intake air amount of the internal combustion engine when the drive mode is switched. Is swung so that the difference from the intake air amount of the internal combustion engine in the forward rotation drive mode is set to the smallest value within a range that can be set in the swing drive mode. The output of the internal combustion engine may be adjusted based on the difference between the intake air amount of the engine and the intake air amount of the internal combustion engine when the cam is driven in the forward drive mode. ). By setting the intake air amount of the internal combustion engine in the oscillating drive mode in this way, the difference in the intake air amount at the time of switching the drive mode is reduced, and the torque fluctuation of the internal combustion engine that occurs when the drive mode is switched is reduced. Can be small.
本発明の制御装置の一形態において、前記内燃機関は、前記気筒内の燃料混合気に点火する点火プラグを備え、前記トルク変動抑制手段は、前記点火プラグの点火時期を変化させて前記内燃機関の出力を調整してもよい(請求項6)。点火時期を変化させることで、内燃機関のトルクを変化させることができる。例えば、点火時期を遅角させることにより、内燃機関のトルクを低下させることができる。そこで、駆動モードの切り替えに伴って発生が見込まれるトルク変動に応じて点火時期を変化して駆動モード切替時の内燃機関のトルク変動を抑制する。 In one form of the control device of the present invention, the internal combustion engine includes an ignition plug that ignites a fuel mixture in the cylinder, and the torque fluctuation suppression means changes the ignition timing of the ignition plug to change the internal combustion engine. May be adjusted (claim 6). The torque of the internal combustion engine can be changed by changing the ignition timing. For example, the torque of the internal combustion engine can be reduced by retarding the ignition timing. Therefore, the ignition timing is changed in accordance with the torque fluctuation that is expected to occur with the switching of the drive mode to suppress the torque fluctuation of the internal combustion engine when the drive mode is switched.
本発明の制御装置の一形態において、前記トルク変動抑制手段は、前記弁の動弁特性を変化させて前記内燃機関の出力を調整してもよい(請求項7)。弁の動弁特性(開閉タイミング、作用角など)を変化させることによって気筒に導入される空気量を変化させることができるので、も内燃機関の出力を調整することができる。例えば、弁の閉じ時期(閉タイミング)を遅角させることで、一旦気筒に導入された空気を気筒から排出させることができる。また、弁の作用角を変化させることによっても気筒に導入される空気量を調整することができる。そのため、トルク変動抑制手段は、弁の動弁特性を変化させて内燃機関の出力を調整してもよい。 In one form of the control device of the present invention, the torque fluctuation suppressing means may adjust an output of the internal combustion engine by changing a valve operating characteristic of the valve (Claim 7). Since the amount of air introduced into the cylinder can be changed by changing the valve operating characteristics (opening / closing timing, working angle, etc.), the output of the internal combustion engine can also be adjusted. For example, the air once introduced into the cylinder can be discharged from the cylinder by retarding the valve closing timing (closing timing). Also, the amount of air introduced into the cylinder can be adjusted by changing the operating angle of the valve. Therefore, the torque fluctuation suppressing means may adjust the output of the internal combustion engine by changing the valve operating characteristic of the valve.
本発明の制御装置の一形態は、前記内燃機関に接続され、前記内燃機関の出力を利用して発電する発電機及び前記内燃機関の出力をアシストする電気モータとして機能することが可能なモータジェネレータを備え、前記トルク変動抑制手段は、前記モータジェネレータの動作を制御して前記内燃機関の出力を調整してもよい(請求項8)。モータジェネレータが発電機として機能させることにより、内燃機関の出力を低下させることができる。一方、モータジェネレータを電気モータとして機能させた場合は内燃機関の出力がアシストされる。そのため、トルク変動抑制手段は、このモータジェネレータの動作を制御して、駆動モードの切り替えに伴って発生するトルク変動を抑制してもよい。 One aspect of the control device of the present invention is a motor generator connected to the internal combustion engine and capable of functioning as a generator that generates electric power using the output of the internal combustion engine and an electric motor that assists the output of the internal combustion engine. And the torque fluctuation suppressing means may adjust the output of the internal combustion engine by controlling the operation of the motor generator. When the motor generator functions as a generator, the output of the internal combustion engine can be reduced. On the other hand, when the motor generator functions as an electric motor, the output of the internal combustion engine is assisted. For this reason, the torque fluctuation suppressing means may control the operation of the motor generator to suppress the torque fluctuation generated when the drive mode is switched.
本発明の制御装置の一形態において、前記トルク変動抑制手段は、駆動モードの切替時に前記内燃機関のトルク変動が抑制されるように前記揺動駆動モードにて開閉駆動される前記弁のリフトカーブ又は前記正転駆動モードにて開閉駆動される前記弁のリフトカーブの少なくともいずれか一方のリフトカーブを調整するリフトカーブ調整手段を備えていてもよい(請求項9)。このように弁のリフトカーブを調整することで、駆動モード切替時の内燃機関のトルク変動をさらに抑制することができる。 In one form of the control device of the present invention, the torque fluctuation suppression means is a lift curve of the valve that is opened and closed in the swing drive mode so that torque fluctuation of the internal combustion engine is suppressed when the drive mode is switched. Alternatively, there may be provided a lift curve adjusting means for adjusting a lift curve of at least one of the lift curves of the valves that are driven to open and close in the normal rotation drive mode. Thus, by adjusting the lift curve of the valve, it is possible to further suppress the torque fluctuation of the internal combustion engine when the drive mode is switched.
この形態において、前記リフトカーブ調整手段は、駆動モードの切替時に、駆動モードの切替前後における前記内燃機関の吸入空気量が略同一に維持されるように前記揺動駆動モードにて開閉駆動される前記弁のリフトカーブ又は前記正転駆動モードにて開閉駆動される前記弁のリフトカーブの少なくともいずれか一方のリフトカーブを調整してもよい(請求項10)。このように駆動モードの切替前後の吸入空気量を略同一に維持することで、内燃機関のトルクを略同一に維持することができる。そのため、駆動モードの切替に伴って発生が見込まれるトルク変動を抑制することができる。 In this embodiment, the lift curve adjusting means is driven to open and close in the swing drive mode so that the intake air amount of the internal combustion engine before and after switching of the drive mode is maintained substantially the same when the drive mode is switched. The lift curve of at least one of the lift curve of the valve or the lift curve of the valve that is driven to open and close in the forward rotation drive mode may be adjusted. Thus, by maintaining the intake air amount before and after switching of the drive mode substantially the same, the torque of the internal combustion engine can be maintained substantially the same. Therefore, it is possible to suppress torque fluctuations that are expected to occur with the switching of the drive mode.
また、前記リフトカーブ調整手段は、前記揺動駆動モードにおいて前記内燃機関の回転数に対して前記カムの動作の応答遅れが発生せず、かつ前記内燃機関の吸入空気量が前記揺動駆動モードにおいて設定可能な範囲内で前記正転駆動モード時の前記内燃機関の吸入空気量との差が最も小さくなる値に設定されるように前記揺動駆動モードにて開閉駆動される前記弁のリフトカーブを調整してもよい(請求項11)。このように揺動駆動モード時の弁のリフトカーブを調整することで、駆動モードの切り替え前後における吸入空気量の変動を抑制し、内燃機関のトルク変動を抑制することができる。 Further, the lift curve adjusting means does not cause a delay in the response of the cam operation to the rotational speed of the internal combustion engine in the swing drive mode, and the intake air amount of the internal combustion engine is in the swing drive mode. The lift of the valve that is driven to open and close in the swing drive mode so that the difference from the intake air amount of the internal combustion engine in the forward drive mode is set to the smallest value within the settable range in FIG. The curve may be adjusted (claim 11). Thus, by adjusting the lift curve of the valve in the swing drive mode, fluctuations in the intake air amount before and after switching of the drive modes can be suppressed, and torque fluctuations in the internal combustion engine can be suppressed.
本発明の制御装置の一形態において、前記トルク変動抑制手段は、駆動モードの切替時に、前記揺動駆動モードにおける前記カムを前記内燃機関の回転数に対して応答遅れが発生せず、かつ前記内燃機関の吸入空気量が前記揺動駆動モードにおいて設定可能な範囲内で前記正転駆動モード時の前記内燃機関の吸入空気量との差が最も小さくなる値に設定されるように揺動させ、この時の前記内燃機関の吸入空気量と前記正転駆動モード時の前記内燃機関の吸入空気量との差に基づいて前記内燃機関の出力を調整してもよい(請求項12)。このように内燃機関の出力を調整することで、駆動モードの切り替えに伴って発生が見込まれる内燃機関のトルク変動を抑制することができる。 In one form of the control device of the present invention, the torque fluctuation suppressing means does not cause a response delay of the cam in the swing drive mode with respect to the rotational speed of the internal combustion engine when the drive mode is switched. The intake air amount of the internal combustion engine is swung so that the difference from the intake air amount of the internal combustion engine in the forward rotation drive mode is set to the smallest value within the range that can be set in the swing drive mode. The output of the internal combustion engine may be adjusted based on the difference between the intake air amount of the internal combustion engine at this time and the intake air amount of the internal combustion engine in the forward rotation drive mode (claim 12). By adjusting the output of the internal combustion engine in this way, it is possible to suppress torque fluctuations of the internal combustion engine that are expected to occur as the drive mode is switched.
上述したように、内燃機関の出力は、点火プラグの点火時期、弁の動弁特性、及びモータジェネレータによって調整することができる。そこで、この形態において、前記内燃機関は、前記気筒内の燃料混合気に点火する点火プラグを備え、前記トルク変動抑制手段は、前記点火プラグの点火時期を変化させて前記内燃機関の出力を調整してもよいし(請求項13)、前記トルク変動抑制手段は、前記弁の動弁特性を変化させて前記内燃機関の出力を調整してもよい(請求項14)。また、前記内燃機関に接続され、前記内燃機関の出力を利用して発電する発電機及び前記内燃機関の出力をアシストする電気モータとして機能することが可能なモータジェネレータを備え、前記トルク変動抑制手段は、前記モータジェネレータの動作を制御して前記内燃機関の出力を調整してもよい(請求項15)。 As described above, the output of the internal combustion engine can be adjusted by the ignition timing of the spark plug, the valve operating characteristics, and the motor generator. Therefore, in this embodiment, the internal combustion engine includes an ignition plug that ignites the fuel mixture in the cylinder, and the torque fluctuation suppressing means adjusts the output of the internal combustion engine by changing the ignition timing of the ignition plug. Alternatively, the torque fluctuation suppressing means may adjust the output of the internal combustion engine by changing the valve operating characteristic of the valve (claim 14). The torque fluctuation suppressing means includes a generator that is connected to the internal combustion engine and generates electric power using the output of the internal combustion engine, and a motor generator that can function as an electric motor that assists the output of the internal combustion engine. May control the operation of the motor generator to adjust the output of the internal combustion engine (claim 15).
以上に説明したように、本発明によれば、点火プラグの点火時期、弁の動弁特性、又はモータジェネレータによって内燃機関の出力を調整することで、駆動モードの切り替えに伴って発生が見込まれる内燃機関のトルク変動を抑制する。そのため、駆動モードの切替時における内燃機関の出力を安定させることができる。 As described above, according to the present invention, the ignition timing of the ignition plug, the valve operating characteristics of the valve, or the output of the internal combustion engine is adjusted by the motor generator, so that the occurrence is expected with the switching of the drive mode. Suppresses torque fluctuations in internal combustion engines. Therefore, it is possible to stabilize the output of the internal combustion engine when the drive mode is switched.
[第1の形態]
図1は本発明の制御装置が組み込まれた4サイクルの多気筒レシプロ式内燃機関(以降、エンジンと記述することもある。)の一形態を示している。なお、図1では、エンジン100のうちの一つの気筒1を拡大して示している。エンジン100は車両に走行用動力源として搭載されるもので、エンジン100の一つの気筒1には、気筒1を開閉する弁として吸気弁2及び排気弁3が2本ずつ設けられている。また、各気筒1には、点火プラグ4がその電極部を各気筒の略中心線上に位置させてそれぞれ取り付けられている。2本の吸気弁2は共通の動弁装置(動弁機構)11Aにて駆動され、排気弁3は別の動弁装置(動弁機構)11Bにてそれぞれ開閉駆動される。図示を省略した他の気筒に関しても同様に吸気弁及び排気弁が互いに異なる動弁装置11A、11Bにて開閉駆動される。吸気側の動弁装置11Aと排気側の動弁装置11Bとは基本的に同一の構成を有しており、以下では吸気側の動弁装置11Aについて説明する。
[First embodiment]
FIG. 1 shows an embodiment of a four-cycle multi-cylinder reciprocating internal combustion engine (hereinafter also referred to as an engine) in which the control device of the present invention is incorporated. In FIG. 1, one
吸気側の動弁装置11Aは、駆動源としての電動機(以下、モータと呼ぶ。)12と、モータ12の回転運動を伝達する伝達機構としてのギア列13と、ギア列13から伝達された回転運動を吸気弁2の直線的な開閉運動に変換するカム機構14とを備えている。モータ12には、回転速度の制御が可能なDCブラシレスモータ等が使用される。モータ12には、その回転位置を検出するためのレゾルバ、ロータリエンコーダ等の位置検出センサ48が内蔵されている。ギア列13は、モータ12の出力軸(不図示)に取り付けられたモータギア15の回転を中間ギア16を介してカム駆動ギア17に伝達する。ギア列13はモータギア15とカム駆動ギア17とが互いに等しい速度で回転するように構成されてもよいし、モータギア15に対してカム駆動ギア17を増速又は減速させるように構成されてもよい。
The intake
図2にも示したように、カム機構14は、カム駆動ギア17と同軸かつ一体回転可能に設けられたカム軸20と、カム軸20にカム軸20と一体回転可能に設けられた二つのカム21と、各カム21に対応してロッカーアーム軸22の回りに揺動可能に支持された一対のロッカーアーム23とを備えている。カム21はカム軸20と同軸の円弧状のベース円21bの一部を半径方向外側に向かって膨らませてノーズ21aを形成した板カムの一種として形成されている。カム21のプロファイルはその全周に亘って負の曲率が生じないように、つまり半径方向外側に向かって凸曲面を描くように設定されている。
As shown in FIG. 2, the
各カム21はロッカーアーム23の一端部23aと対向する。各吸気弁2はバルブスプリング24の圧縮反力によってロッカーアーム23側に付勢され、それらにより吸気ポートのバルブシート(不図示)に吸気弁2が密着して吸気ポートが閉じられる。ロッカーアーム23の他端部23bはアジャスター25と接している。アジャスター25がロッカーアーム23の他端部23bを押し上げることにより、ロッカーアーム23はその一端部23aが吸気弁2の上端部と接触した状態に保たれる。
Each
以上のカム機構14においては、モータ12の回転運動がギア列13を介してカム軸20に伝達されると、カム軸20と一体にカム21が回転し、ノーズ21aがロッカーアーム23を乗り越える間にロッカーアーム23がロッカーアーム軸22の回りに一定範囲で揺動する。これにより、ロッカーアーム23の一端部23aが押し下げられ、吸気弁2がバルブスプリング24に抗して開閉駆動される。
In the
動弁機構11Aには、トルク低減機構30が設けられている。トルク低減機構30は、バルブスプリング24が吸気弁2を閉方向に押し戻す力に基づいてカム機構14に作用するトルク(バルブスプリングトルクと呼ぶ。)を低減するために設けられている。トルク低減機構30は、カム軸20と一体に回転可能な反位相カム31と、その反位相カム31と対向して配置されたトルク付加装置32とを備えている。反位相カム31にはバルブスプリングトルクに基づいた形状のカム面が形成されており、このカム面にトルク付加装置32からバルブスプリングトルクと逆位相で相補的な力が付加されることで、カム機構14に作用するバルブスプリングトルクが低減される。
A
図1に示すように、動弁装置11A、11Bのモータ12の動作は電動機制御手段としてのモータ制御装置40により制御される。モータ制御装置40は、マイクロプロセッサとその動作に必要な主記憶装置等の周辺部品とを備えたコンピュータユニットである。モータ制御装置40はそのROMに記憶された弁制御プログラムに従って各モータ12の動作を制御する。なお、図1では一つの気筒1の動弁装置11A、11Bを示しているが、モータ制御装置40は他の気筒1の動弁装置11A、11Bに対しても共用されてもよい。気筒1毎又は動弁装置毎にモータ制御装置40が設けられてもよい。モータ制御装置40は動弁装置11A、11Bの制御専用に設けられてもよいし、他の用途と併用されてもよい。例えば、内燃機関の燃料噴射量などを制御するエンジンコントロールユニット(ECU)をモータ制御装置として兼用してもよい。
As shown in FIG. 1, the operation of the
モータ制御装置40には、情報入力手段として、排気ガスの空燃比に対応した信号を出力するA/Fセンサ41、吸入空気量を調整するスロットルバルブ47の開度(以下、スロットル量と記述することもある。)に対応した信号を出力するスロットル開度センサ42、アクセルペダルの開度に対応した信号を出力するアクセル開度センサ43、吸入空気量に対応した信号を出力するエアフローメータ44、クランク軸の角度に対応した信号を出力するクランク角センサ45、吸気マニホールド(インマニ)の吸気圧に対応した信号を出力する吸気圧センサ46等が接続されている。なお、モータ12の制御には、これらのセンサによる実測値に代えて所定の関数式やマップから求めた値を使用してもよい。また、モータ12に内蔵された位置検出センサ48の出力信号もモータ制御装置40に入力される。
In the
次に、モータ制御装置40によるモータ12の制御について説明する。なお、以下では、一つの気筒1の吸気弁2を駆動するためのモータ12の制御について説明するが、他の吸気弁2を駆動するモータ12の制御についても同様である。
Next, control of the
カム21の駆動モードには、モータ12を一方向に連続回転させて図3(a)に示すようにカム21を吸気弁2のリフト量が最大リフト量となる位置、すなわちカム21のノーズ21aの頂点が相手側の部品(動弁装置11Aではロッカーアーム23)と接する位置(以下、最大リフト位置と略称する。)を超えて正転方向(図3(a)中の矢印方向)に連続的に回転させる正転駆動モードと、吸気弁2のリフト途中(気筒1を開く途中)にモータ12の回転方向を切り替えて図3(b)に示すようにカム21を往復運動させる揺動駆動モードとがある。揺動駆動モードでは、カム21の回転方向を切り替えるタイミングを変化させることにより吸気弁2のリフト量の最大値を変化させることができる。例えば、カム21の回転方向の切り替えをカム21が最大リフト位置に達する前に行うことで、吸気弁2のリフト量の最大値を最大リフト量以下に調整することができる。なお、揺動駆動モードのおいてカム21の回転方向を切り替えるタイミングは、モータ制御装置40によりエンジン100の運転状態などに応じて適宜設定される。
In the drive mode of the
図4は、正転駆動モード及び揺動駆動モードのそれぞれにおけるクランク角θ、吸気弁2のリフト量y、及びカム21の回転速度(回転数と呼ぶことがある。)Ncの対応関係の一例を示している。なお、図4(a)が正転駆動モードにおける対応関係の一例を、図4(b)が揺動駆動モードにおける対応関係の一例をそれぞれ示している。リフト量yは、上側ほど開方向に増加することを示す。カム回転数は、カム回転数Nc=0の位置よりも上側ほど回転数が正転方向に増加する。図4(a)に示したように正転駆動モードでは、カム21をクランク軸の回転数(以下、クランク回転数と呼ぶ。)の1/2の回転速度(これを基本速度と呼ぶ。)Nbで回転させる。以降、正転駆動モードにおいてこのようにカム21を駆動させることを通常正転駆動と呼ぶ。
FIG. 4 shows an example of the correspondence relationship between the crank angle θ, the lift amount y of the
一方、揺動駆動モードでは、図4(b)に実線で示したようにカム21が停止している状態(カム回転数Ncが0の状態)からカム21を正転方向に回転させ、リフト開始位置Psにおいてカム回転数Ncが所定速度Naに達するようにカム21の回転数Ncを上昇させる。その後、暫く所定速度Naでカム21を正転させる。なお、所定速度Naは、エンジン100の運転状態に対応して吸気弁2が適切に開閉駆動するようにエンジン100の運転状態などに基づいて適宜に設定される。第1切替位置Paに到達した時点でカム21の回転数Ncを減少させ、リフト量yが最大値となる位置Ppにてカム21の回転数Ncを0としてカム21を一旦停止状態とさせた後は、カム21の回転方向を逆転方向に切り替えて回転数Ncを徐々に増加させる。そして、カム21の逆転方向への回転数が所定速度Naに達した第2切替位置Pbからリフト終了位置Peまでカム21を逆転方向に所定速度Naで回転させ、リフト終了位置Peでカム21の減速を開始してその後にカム21を停止させる。なお、図4(b)の想像線は、カム21がエンジン100の回転数に対して応答遅れが発生しないように揺動駆動され、かつ吸気弁2の時間面積が揺動駆動モードにおいて設定可能な時間面積の最大値(以下、最大時間面積と呼ぶ。)に設定された場合のクランク角θ、リフト量y及びカム21の回転速度Ncの対応関係を示している。このときカム21は、最大リフト位置において回転方向が切り替えられる。なお、時間面積とは、クランク角を示す横軸と、リフト量の変化を示す曲線とに囲まれた範囲の面積であり、リフト量を積分することによって与えられる。そのため、時間面積は、リフトカーブによって変化し、吸入空気量と相関関係を有する。図4にリフト量の差Δyで示したように揺動駆動モードにおいて最大リフト位置までカム21を揺動させても、その時のリフト量(揺動駆動モードにおける最大リフト量)は、正転駆動モードの最大リフト量よりも幾らか小さい。これは、揺動駆動モードでは、リフト量が最大値となる位置Ppに達するよりも前にカム21の減速を行っていることに起因する。なお、以降、図4(b)に実線で示したリフトカーブで吸気弁2を開閉駆動する場合を通常揺動駆動と呼ぶ。
On the other hand, in the oscillating drive mode, as shown by the solid line in FIG. 4B, the
図5は、モータ制御装置40がカム21を揺動駆動モードで動作させるために実行する制御ルーチンを示し、図6は、モータ制御装置40がカム21を正転駆動モードで動作させるために実行する制御ルーチンを示している。図5及び図6の制御ルーチンは、エンジン100の運転中に所定の周期でそれぞれ繰り返し実行される。また、図5及び図6の制御ルーチンは、並列に実行される。
FIG. 5 shows a control routine executed by the
図5の揺動駆動モード制御ルーチンにおいて、モータ制御装置40はまずステップS11でカム21の駆動モードが揺動駆動モードか否か判別する。揺動駆動モードではない場合、今回の制御ルーチンを終了する。一方、揺動駆動モードである場合は、ステップS12に進み、モータ制御装置40は各センサ41〜46の出力を参照してエンジン100の回転数(以下、機関回転数と記述することもある。)及びエンジン100のトルク(以下、機関トルクと記述することもある。)などエンジン100の運転状態を取得する。なお、機関回転数は、例えばクランク角センサ45の出力を参照して割り出し、機関トルクは、スロットル開度センサ42が検出するスロットル開度やエアフローメータ44が検出する吸入空気量に基づいて推定する。
In the swing drive mode control routine of FIG. 5, the
続くステップS13においてモータ制御装置40は、揺動駆動モードから正転駆動モードへの駆動モードの切り替えが要求されたか否か判断する。カム21の駆動モードは、例えば図7に示したように機関回転数と機関トルクとに関連付けて使い分ける。図7では、基本的に低回転領域で揺動駆動モードが選択され、高回転領域で正転駆動モードが選択されるが、両駆動モードの境界の機関回転数は機関トルクが高いほど低回転側に偏るように調整されている。カム21の駆動モードの切り替えが要求されたか否かは、図7をモータ制御装置40のROMにマップとして記憶させ、このマップを参照して判断する。例えば、ステップS12で取得した機関回転数及び機関トルクに対応する駆動モードを図7のマップを参照して判別し、判別した駆動モードが正転駆動モードの場合、即ち取得した機関回転数及び機関トルクが図7のマップの正転駆動領域に対応していた場合にカム21の駆動モードの切り替えが要求されたと判断する。以下の説明では、図7の点Aの運転状態から点Bの運転状態に切り替わる場合、すなわち駆動モードの切替前後で機関トルクが一定に維持される場合に関して説明する。なお、図7の点Aの運転状態から点Cの運転状態に切り替わる場合、すなわち駆動モードの切替前後で機関トルクが変化する場合に関しては後述する。
In subsequent step S13, the
カム21の駆動モードの切り替えが要求されていないと判断した場合はステップS14に進み、モータ制御装置40はカム21を上述した通常揺動駆動で動作させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
When it is determined that switching of the drive mode of the
一方、カム21の駆動モードの切り替えが要求されていると判断した場合はステップS15に進み、エンジン100のスロットル開度を徐々に減少させるとともに吸気弁2の時間面積を徐々に増加させる。図4に示したように、各駆動モードでは吸気弁2に与えられるリフト特性(特に最大リフト量)が異なるため、カム21の駆動モードが切り替わる際にその影響で吸入空気量が断続的に変化してエンジン100のトルクが変動するおそれがある。そこで、モータ制御装置40はカム21の駆動モードを切り替える準備として、揺動駆動モード時における吸気弁2の時間面積を、正転駆動モードの時間面積に近付けるべく徐々に増加させる。また、モータ制御装置40はこの時間面積の増加に対応させてスロットル弁46の開度を減少させて吸入空気量の変化を抑える。なお、吸気弁2の時間面積の増加は、例えば吸気弁2のリフト量の最大値を増加させて実施してもよいし、吸気弁2の作用角を広げて実施してもよい。この際、吸入空気量が一定に維持され、かつエンジン100のトルク変動が発生しないように、吸気弁2の時間面積の増加及びスロットル量の減少がそれぞれ実施されるが、詳細は後述する。
On the other hand, if it is determined that switching of the drive mode of the
次のステップS16においてモータ制御装置40は、駆動モードを切り替える準備が完了したか否か判断する。切り替え準備が完了したか否かは、例えば吸気弁2の時間面積によって判断し、増加させている吸気弁2の時間面積が最大時間面積に達したと判断した場合、すなわち吸気弁2のリフトカーブが図4(b)の想像線のリフトカーブに到達したと判断した場合に切り替え準備が完了したと判断する。駆動モードの切り替え準備が完了していないと判断した場合は、切り替え準備が完了するまでステップS16の処理を繰り返す。一方、駆動モードの切り替え準備が完了したと判断した場合はステップS17に進み、モータ制御装置40はカム21の駆動モードを正転駆動モードに切り替える。また、モータ制御装置40は、この駆動モードの切り替えと略同時に、駆動モードの切り替えに伴って発生が見込まれるエンジン100のトルク変動が抑制されるように、言い換えるとエンジン100のトルクが略一定に維持されるように点火プラグ4の点火時期を遅角させる。図4に示したように、揺動駆動モードから正転駆動モードに切り替える場合、吸気弁2の時間面積が増加して吸入空気量が増加するため、トルクの増加が見込まれる。そこで、エンジン100の出力が低下するように点火時期を遅角させる。
In the next step S16, the
駆動モードの切り替えに伴って発生が見込まれるトルク変動は、エンジン100の回転数(機関回転数)及びエンジン100の負荷率(充填効率)の影響を受ける。例えば、機関回転数が高いほど単位時間当たりに吸気弁2が開閉する回数が増加するので、機関回転数が高いほど吸気弁2の時間面積の変化がエンジン100のトルク変動に及ぼす影響が大きい。また、エンジン100の負荷率が小さい、すなわちエンジン100の充填効率が小さいほど、駆動モードの切り替え前の吸入空気量が少ない。そのため、負荷率が小さい場合は、負荷率が大きい場合よりも吸気弁2の時間面積の変化が吸入空気量の変化に及ぼす影響が大きく、エンジン100のトルクが大きく変動する。
Torque fluctuations that are expected to occur as the drive mode is switched are affected by the rotational speed of the engine 100 (engine rotational speed) and the load factor of the engine 100 (charging efficiency). For example, since the number of times the
そこで、モータ制御装置40のROMにエンジン100の回転数及びエンジン100の負荷率と点火プラグ4の点火時期との対応関係を示したマップを予め記憶させ、このマップを利用して点火時期の遅角量を設定してもよい。図8は、このマップの一例を示している。図8の線Aはエンジン100の負荷率が小さい場合の通常の点火時期を、線Bはエンジン100の負荷率が大きい場合の通常の点火時期をそれぞれ示している。なお、通常の点火時期とは、エンジン100の通常運転時に設定される点火時期を示し、エンジン100の仕様などに応じて適宜設定される。また、図8の線Cは、エンジン100の負荷率が小さい場合に設定することでエンジン100のトルク変動を抑制可能な点火時期を示し、線Dはエンジン100の負荷率が大きい場合に設定することでエンジン100のトルク変動を抑制可能な点火時期を示している。図8の縦軸の0は上死点(TDC)を示している。また、この縦軸の正は上死点よりも前の時期(BTDC)を示し、この縦軸の負は上死点よりも後の時期(ATDC)を示している。そのため、図8の縦軸では、数値が小さくなるほど点火時期が遅角される。図8のマップを利用した点火時期の設定方法について説明する。例えば、エンジン100の負荷率が小さく、かつ機関回転数が回転数Nの場合、点火プラグ4の点火時期を線C上の点P1に設定することで、駆動モード切り替え時のエンジン100のトルク変動を抑制できる。そこで、モータ制御装置40は、駆動モードの切り替え時に線A上の点P2と線C上の点P1との差ΔθI分点火プラグ4の点火時期を遅角させる。すなわち、点P2と点P1との差ΔθIが点火時期の遅角量として設定される。なお、エンジン100の回転数及び負荷率が駆動モード切替時のトルク変動に及ぼす影響は、排気量などのエンジン100の仕様によって異なる。そのため、図8のマップにおける線C及び線Dは、エンジン100の仕様などに応じて駆動モード切替時にトルク変動が発生しないように適宜に設定される。
Therefore, a map showing the correspondence relationship between the rotational speed of the
図5に戻って揺動駆動モード制御ルーチンの説明を続ける。次のステップS18においてモータ制御装置40は、スロットル量を、正転駆動モードにおいてもエンジン100のトルクが駆動モード切り替え前の値に維持されるスロットル量(以下、正転切替時目標スロットル量と呼ぶ。)に徐々に調整しつつ、このスロットル量の調整によってエンジン100のトルク変動が発生しないように、かつ点火時期が通常の点火時期に戻されるように点火プラグ4の点火時期を調整する。続くステップS19においてモータ制御装置40は、駆動モードの切り替えが完了したか否か判断する。駆動モードの切り替えは、例えばスロットル量が正転切替時目標スロットル量に達し、かつインマニの圧力が略安定している場合に完了したと判断する。インマニの圧力は、例えば吸気圧センサ46の出力信号を参照して取得する。駆動モードの切り替えが完了していると判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、切り替えが完了していないと判断した場合はステップS18に戻り、ステップS18及びS19の処理を繰り返す。
Returning to FIG. 5, the description of the swing drive mode control routine will be continued. In the next step S18, the
図9は、図5に示した揺動駆動モード制御ルーチンのステップS15〜S19の処理が実行されたときの、駆動モード、吸気弁2の時間面積、スロットル量、点火時期、及び機関トルクの時間変化の一例を示している。図9の時刻t0において駆動モードの切り替えが要求される、すなわち図5のステップS13が肯定判断されると、モータ制御装置40は吸気弁2の時間面積を増加させるとともにスロットル量を減少させる。スロットルバルブ47を通過した吸気は、所定の時間(以下、吸入遅れ時間と呼ぶ。)経過後に吸気弁2に到達する。そこで、図9に示したように、吸入空気量が一定に維持され、かつエンジン100のトルク変動が発生しないように、吸入遅れ時間を考慮し、スロットル量の減少に対して吸気弁2の時間面積を緩やかに増加させる。
FIG. 9 shows the drive mode, the time area of the
その後、吸気弁2の時間面積が最大時間面積に達すると、カム21の駆動モードが揺動駆動モードから正転駆動モードに切り替えられる(図9の時刻t1)。その際、図9に示したように駆動モードの切り替えによって吸気弁2の時間面積が増加するので、この時間面積の増加によるエンジン100のトルクの増加が抑制されるように点火プラグ4の点火時期が遅角される。正転駆動モードに切り替えた後は、スロットル量を、正転切替時目標スロットル量に調整しつつ、このスロットル量の調整によってエンジン100のトルクが変動しないように、かつ点火時期が通常の点火時期に徐々に戻されるように点火時期が調整される。スロットル量が正転切替時目標スロットル量に達し、かつインマニの圧力がほぼ安定した時点(図9の時刻t2)で、駆動モードの切り替えが完了する。
Thereafter, when the time area of the
次に、図6の正転駆動モード制御ルーチンについて説明する。なお、図6において図5と共通する部分には同一符号を使用し、それらの詳細な説明は省略する。 Next, the normal rotation drive mode control routine of FIG. 6 will be described. In FIG. 6, the same reference numerals are used for portions common to FIG. 5, and detailed descriptions thereof are omitted.
図6の制御ルーチンにおいてモータ制御装置40は、まずステップS21でカム21の駆動モードが正転駆動モードか否か判断する。正転駆動モードではないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、正転駆動モードと判断した場合はステップS12に進み、モータ制御装置40はエンジン100の運転状態を取得する。続くステップS22においてモータ制御装置40は、正転駆動モードから揺動駆動モードへの駆動モードの切り替えが要求されたか否か判断する。この駆動モードの切り替えは、例えば図7のマップを参照して判断し、取得した機関回転数及び機関トルクが図7のマップの揺動駆動領域に対応していた場合に駆動モードの切替が要求されたと判断する。駆動モードの切り替えが要求されていないと判断した場合はステップS23に進み、モータ制御装置40はカム21を上述した通常正転駆動で動作させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
In the control routine of FIG. 6, the
一方、駆動モードの切り替えが要求されたと判断した場合はステップS24に進み、モータ制御装置40は点火時期を徐々に遅角させるとともに、この点火時期の遅角によってエンジン100のトルクが変動しないようにスロットル量を徐々に増加させる。正転駆動モードから揺動駆動モードへの切り替え時は吸気弁2の時間面積が減少するため、機関トルクが低下する。そこで、この機関トルクの低下を点火時期の進角によって抑制すべく予め点火時期を遅角させる。駆動モード切り替え時に進角させるべき進角量は例えば図8のマップを参照して取得する。点火時期は、駆動モード切り替え時にこの進角量分点火時期を進角させた場合に点火時期が通常の点火時期に戻るような点火時期(以下、目標点火時期と呼ぶ。)まで遅角される。次のステップS25においてモータ制御装置40は駆動モードの切り替え準備が完了したか否か判断する。切り替え準備は、例えば点火時期が目標点火時期まで遅角された場合に完了したと判断される。切り替え準備が完了していないと判断した場合は、切り替え準備が完了するまでステップS25の処理を繰り返す。
On the other hand, if it is determined that switching of the drive mode has been requested, the process proceeds to step S24, where the
一方、駆動モードの切り替え準備が完了したと判断した場合はステップS26に進み、モータ制御装置40はカム21の駆動モードを揺動駆動モードに切り替える。また、モータ制御装置40は、この駆動モードの切り替えと略同時に、駆動モードの切り替えに伴って発生が見込まれるエンジン100のトルク変動が抑制されるように点火プラグ4の点火時期を進角させる。なお、点火時期は、この進角によって通常の点火時期に戻される。なお、駆動モードが切り替えられた直後、揺動駆動モードで駆動される吸気弁2の時間面積は最大時間面積に設定される。すなわち、吸気弁2は、図4(b)に想像線で示したリフトカーブで開閉駆動される。吸気弁2をこのように開閉駆動し、正転駆動モードから揺動駆動モードに切り替えられた際の吸気弁2の時間面積の変化を最小に抑える。
On the other hand, if it is determined that preparation for switching the drive mode is completed, the process proceeds to step S26, and the
次のステップS27においてモータ制御装置40は、スロットル量を、揺動駆動モードにおいてもエンジン100のトルクが駆動モード切り替え前の値に維持されるスロットル量(以下、揺動切替時目標スロットル量と呼ぶ。)に調整しつつ、このスロットル量の調整によってエンジン100のトルクが変動しないように、言い換えるとエンジン100のトルクが一定に維持されるように、かつ吸気弁2の時間面積が通常揺動駆動における時間面積(図4(b)に実線で示したリフトカーブにおける時間面積)に徐々に移行するように吸気弁2の時間面積を調整する。続くステップS28においてモータ制御装置40は、駆動モードの切り替えが完了したか否か判断する。駆動モードの切り替えは、例えばスロットル量が揺動切替時目標スロットル量に達し、かつインマニの圧力が略安定している場合に完了したと判断する。駆動モードの切り替えが完了していると判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、切り替えが完了していないと判断した場合はステップS27に戻り、ステップS27及びS28の処理を繰り返す。
In the next step S27, the
図10は、図6の正転駆動モード制御ルーチンのステップS24〜S28の処理が実行されたときの、駆動モード、吸気弁2の時間面積、スロットル量、点火時期、及び機関トルクの時間変化の一例を示している。図10の時刻t10において正転駆動モードから揺動駆動モードへの駆動モードの切り替えが要求される、すなわち図6のステップS22が肯定判断されると、モータ制御装置40は点火プラグ4の点火時期を遅角させるとともに、エンジン100のトルクが一定に維持されるようにスロットル量を増加させる。点火時期が目標点火時期まで遅角されるとカム21の駆動モードが正転駆動モードから揺動駆動モードに切り替えられる(図10の時刻t11)。その際、図10に示したように吸気弁2の時間面積が減少するので、この時間面積の減少によるエンジン100のトルク変動が抑制されるように点火プラグ4の点火時期が進角される。また、この時刻t11の進角によって、点火時期は通常の点火時期に戻される。なお、上述したように駆動モードが切り替えられた直後の吸気弁2は、図4(b)に想像線で示したリフトカーブで開閉駆動される。
FIG. 10 shows the change over time of the drive mode, the time area of the
その後、スロットル量を揺動切替時目標スロットル量まで徐々に増加させつつ、このスロットル量の増加によってエンジン100のトルクが変動しないように、かつ吸気弁2の時間面積が通常揺動駆動における時間面積に移行するように吸気弁2の時間面積を減少させる。この際も吸入遅れ時間を考慮し、スロットル量の増加に対して吸気弁2の時間面積を緩やかに減少させる。スロットル量が揺動切替時目標スロットル量に達し、かつインマニの圧力がほぼ安定した時点(図10の時刻t12)で、駆動モードの切り替えが完了する。
Thereafter, while gradually increasing the throttle amount to the target throttle amount at the time of swing switching, the time area of the
以上に説明したように、図5及び図6の制御ルーチンでは、カム21の駆動モードの切り替え時に、この駆動モードの切り替えに伴って発生が見込まれるエンジン100のトルク変動が抑制されるように点火プラグ4の点火時期を調整する。そのため、エンジン100のトルクをほぼ一定に維持することができる。なお、モータ制御装置40による点火プラグ4及びスロットルバルブ47の制御は、点火時期及びスロットル量を制御する他のコンピュータが存在する場合には点火時期の調整に関する指示及びスロットル量の調整に関する指示をモータ制御装置40からそのコンピュータに対して与えることにより実現すればよい。
As described above, in the control routines of FIGS. 5 and 6, when the drive mode of the
駆動モード切替時に遅角させる点火時期の遅角量は、通常正転駆動におけるカム21の回転数又は通常揺動駆動における単位時間当たりのカム21の揺動回数に応じて設定してもよい。これらカム21の回転数及びカム21の揺動回数は、それぞれ機関回転数に応じて設定されるため、これらに基づいて点火時期の遅角量を設定することができる。また、上述したように、駆動モードの切り替えに伴って発生が見込まれるトルク変動は駆動モード切替時の吸入空気量の変動に起因している。そのため、点火時期の遅角量は、駆動モード切替時の吸入空気量の差に応じて設定してもよい。駆動モードの切り替えに伴って発生が見込まれるトルク変動を点火時期の遅角によって十分に抑制できる場合は、駆動モードの切替時に揺動駆動モードで開閉駆動されている吸気弁2の時間面積を最大時間面積に設定しなくてもよい。このように吸気弁2の時間面積を最大時間面積に設定しないことで、駆動モードの切り替えに要する時間を短縮することができる。
The retard amount of the ignition timing retarded when the drive mode is switched may be set according to the number of rotations of the
なお、図5のステップS17及び図6のステップS26の処理を実行し、駆動モードの切り替えに伴って発生が見込まれるトルク変動を点火時期を調整して抑制することで、モータ制御装置40は本発明のトルク変動抑制手段として機能する。また、図5のステップS15及びS16の処理、及び図6のステップS24及びS25の処理を実行し、エンジン100のトルク変動が抑制されるようにリフトカーブを調整することで、モータ制御装置40は本発明のリフトカーブ調整手段として機能する。
The
[第2の形態]
次に、図11〜図13を参照して本発明の第2の形態を説明する。エンジン100の出力は吸気弁2の動弁特性を変化させることによっても調整できる。そこで、この形態においては、図1のモータ制御装置40が図5の揺動駆動モード制御ルーチンに代えて図11の制御ルーチンを実行し、吸気弁2の閉じ時期を変化させてエンジン100のトルク変動を抑制する。なお、図11において図5と共通する部分には同一符号を使用し、それらの詳細な説明は省略する。
[Second form]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The output of the
図11の制御ルーチンにおいてモータ制御装置40は、ステップS16まで図5と同様に処理を実行する。ステップS16にて駆動モードの切り替え準備が完了したと判断した場合はステップS31に進み、モータ制御装置40はカム21の駆動モードを正転駆動モードに切り替える。また、モータ制御装置40は、この駆動モードの切り替えと同時に、駆動モードの切り替えに伴って発生が見込まれるエンジン100のトルク変動が抑制されるように吸気弁2の閉じ時期を遅角させる。揺動駆動モードから正転駆動モードに切り替える場合、吸気弁2の時間面積が増加するため、トルクの増加が見込まれる。そこで、気筒1内からインマニに空気が逆流するように、言い換えると気筒1内からインマニへの空気の吹き返しが発生するように吸気弁2の閉じ時期を遅角させて気筒1内の空気量を減少させる。この空気量の減少はエンジン100の出力を低下させるので、吸気弁2の時間面積の増加によるトルクの増加が抑制され、エンジン100のトルク変動が抑制される。
In the control routine of FIG. 11, the
上述したように駆動モードの切り替え時に発生が見込まれるトルク変動は、エンジン100の回転数及び負荷率の影響を受ける。そこで、モータ制御装置40のROMにエンジン100の回転数及びエンジン100の負荷率と吸気弁2の閉じ時期とを対応付けたマップを予め記憶させ、このマップを利用して閉じ時期の遅角量を設定してもよい。図12は、このマップの一例を示している。図12の線Eはエンジン100の負荷率が大きく、かつカム21が正転駆動モードで通常正転駆動されている場合の吸気弁2の閉じ時期を示し、図12の線Fはエンジン100の負荷率が小さく、かつカム21が正転駆動モードで通常正転駆動されている場合の吸気弁2の閉じ時期を示している。また、図12の線Gはエンジン100の負荷率が大きい場合に設定することでエンジン100のトルク変動を抑制可能な閉じ時期を示し、線Hはエンジン100の負荷率が小さい場合に設定することでエンジン100のトルク変動を抑制可能な閉じ時期を示している。なお、図12の縦軸は正方向が進角を示し、負方向が遅角を示している。図12のマップを利用した駆動モード切替時の閉じ時期の設定方法について説明する。例えば、エンジン100の負荷率が大きく、かつ機関回転数が回転数Nの場合、吸気弁2の閉じ時期を線G上の点P3に設定することで、駆動モード切替時のエンジン100のトルク変動を抑制できる。そこで、モータ制御装置40は、駆動モードの切り替え時に線E上の点P4と線G上の点P3との差ΔθV分吸気弁2の閉弁時期を遅角させる。駆動モードの切り替え時に発生するトルク変動は、エンジン100の仕様によって異なる。そのため、図12の線G及び線Hは、エンジン100の仕様などに応じて駆動モードの切り替えに伴って発生が見込まれるトルク変動が抑制できるように適宜に設定される。
As described above, the torque fluctuation that is expected to occur when the drive mode is switched is affected by the rotational speed of the
図11に戻って揺動駆動モード制御ルーチンの説明を続ける。駆動モードを正転駆動モードに切り替えた後、次のステップS32においてモータ制御装置40は、スロットル量を正転切替時目標スロットル量まで徐々に減少させつつ、このスロットル量の減少によってエンジン100のトルク変動が発生しないように、かつ吸気弁2の閉じ時期が通常正転駆動における閉じ時期に移行するように吸気弁2の閉じ時期を進角させる。続くステップS19においてモータ制御装置40は、駆動モードの切り替えが完了したか否か判断する。駆動モードの切り替えが完了したと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、駆動モードの切り替えが完了していないと判断した場合はステップS32に戻り、ステップS32及びS19の処理を繰り返す。
Returning to FIG. 11, the description of the swing drive mode control routine will be continued. After switching the drive mode to the forward rotation drive mode, in the next step S32, the
図13は、図11に示した揺動駆動モード制御ルーチンのステップS15、S16、S31、S32及びS19の処理が実行されたときの、駆動モード、吸気弁2の時間面積、スロットル量、吸気弁2の閉じ時期、及び機関トルクの時間変化の一例を示している。図13の時刻t20において駆動モードの切り替えが要求される、すなわち図11のステップS13が肯定判断されると、モータ制御装置40は吸気弁2の時間面積を増加させるとともに、エンジン100のトルクが略一定に維持されるようにスロットル量を減少させる。なお、図13に示したように、吸気弁2の時間面積は、吸入遅れ時間を考慮してスロットル量の減少に対して緩やかに増加させる。なお、吸気弁2の時間面積は、吸気弁2の作用角及びリフト量の最大値を増加させることによって増加させる。そのため、この作用角の増加に伴って時刻t20から吸気弁2の閉弁時期が徐々に遅角される。
FIG. 13 shows the drive mode, the time area of the
その後、時刻t21において吸気弁2の時間面積が最大時間面積に達するとカム21の駆動モードが揺動駆動モードから正転駆動モードに切り替えられる。この際、図13に示したように吸気弁2の時間面積が急に増加するので、エンジン100のトルクを一定に維持すべく吸気弁2の閉じ時期が遅角される。正転駆動モードへの切り替え後は、スロットル量を正転切替時目標スロットル量に調整しつつ、このスロットル量の調整によってエンジン100のトルクが変動しないように、かつ吸気弁2の閉じ時期が通常正転駆動における閉じ時期に移行するように吸気弁2の閉じ時期が調整される。スロットル量が正転切替時目標スロットル量に達し、かつインマニの圧力が略安定した時点(図13の時刻t22)で、駆動モードの切り替えが完了する。
Thereafter, when the time area of the
以上に説明したように、吸気弁2の閉じ時期を調整することでも、駆動モードの切り替えに伴って発生が見込まれるエンジン100のトルク変動を抑制できる。
As described above, adjusting the closing timing of the
なお、上記では揺動駆動モードから正転駆動モードへの切り替えを例に挙げたが、正転駆動モードから揺動駆動モードへの切替時には上記と逆の制御を行うことにより駆動モードの切り替え時に発生が見込まれるエンジン100のトルク変動を抑制する。正転駆動モードから揺動駆動モードに切り替える場合は、駆動モードの切替時に吸気弁2の時間面積が急に減少するので、この時間面積の減少によってエンジン100のトルク変動しないように吸気弁2の閉じ時期を調整する。このような閉じ時期としては、例えば気筒1からインマニへの空気の吹き返しが発生せず、かつ気筒1内に空気が十分に充填されるような閉じ時期が設定される。このように設定された閉じ時期は、エンジン100の出力を増加させるので、時間面積の減少によるエンジン100のトルク変動を抑制できる。なお、このような吸気弁2の閉じ時期は、予め種々の運転状態において実験を実施して求めておき、モータ制御装置40のROMにマップとして記憶させておく。
In the above, switching from the swing drive mode to the forward drive mode has been described as an example. However, when switching from the forward drive mode to the swing drive mode, the reverse control is performed to switch the drive mode. Torque fluctuations in
なお、気筒1内の空気量を調整する手段は吸気弁2の閉じ時期に限定されない。例えば、排気弁3の閉じ時期を遅角させることによっても気筒1内に導かれる空気量を調整してエンジン100の出力を調整することができる。そのため、排気弁3の動弁特性を調整して駆動モード切り替え時に発生が見込まれるトルク変動を抑制してもよい。また、トルク変動を抑制すべく調整する動弁特性は閉じ時期に限定されない。例えば、吸気弁2の作用角を調整して気筒1からインマニに空気を逆流させてもよい。
The means for adjusting the air amount in the
[第3の形態]
図14〜図16を参照して本発明の第3の形態を説明する。図14は、本発明の第3の形態に係る制御装置が組み込まれるエンジン100の構成を示した図である。なお、このエンジン100も第1の形態に示したものと同様に動弁装置11A、11Bを備えている。図14に示したように、この形態ではエンジン100にモータジェネレータ(以下、MGと略称する。)200が接続されている。このMG200は、エンジン100の出力を利用して発電でき、かつエンジン100に動力を出力してエンジン100の出力をアシストすることが可能なようにエンジン100と接続されている。なお、エンジン100とMG200の接続方法は周知のハイブリッド車両などに使用されているものと同様でよいため、ここでの詳細な説明は省略する。MG200は電気モータ及び発電機として機能し、これらの切り替えはモータ制御装置40によって制御される。モータ制御装置40は、例えばエンジン100のトルク(機関トルク)が低下している場合、MG200を電動機として機能させてエンジン100をアシストさせる。一方、MG200に接続されているバッテリ201の電圧が低下している場合などは、MG200を発電機として機能させてバッテリ201の充電を行う。この場合、MG200はエンジン100によって駆動されるので、機関トルクを低下させることができる。そのため、このようにMG200がエンジン100に接続されている場合は、駆動モード切り替え時に発生が見込まれるトルク変動をMG200によって抑制してもよい。
[Third embodiment]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 14 is a diagram showing a configuration of an
図15は、図14のモータ制御装置40がエンジン100の運転中に所定の周期で実行する揺動駆動モード制御ルーチンを示している。なお、図15において図5と共通する部分には同一符号を使用し、それらの詳細な説明は省略する。
FIG. 15 shows a swing drive mode control routine executed by the
図15の制御ルーチンにおいてモータ制御装置40は、ステップS16まで図5と同様に処理を実行する。ステップS16にて駆動モードの切り替え準備が完了したと判断した場合はステップS41に進み、モータ制御装置40は駆動モードを揺動駆動モードから正転駆動モードに切り替える。また、モータ制御装置40は、この駆動モードの切り替えと略同時に、駆動モードの切り替えに伴って発生が見込まれるエンジン100のトルク変動が抑制されるようにMG200を動作させる。揺動駆動モードから正転駆動モードに切り替える場合、機関トルクの増加が見込まれるので、モータ制御装置40はMG200を発電機として機能させて機関トルクを低下させる。上述したように、この駆動モード切替時に発生が見込まれるエンジン100のトルク変動は機関回転数及び負荷率の影響を受ける。そこで、駆動モード切り替え時にMG200によって低下させるべき機関トルク(以下、調整トルクと呼ぶ。)は、例えばこの調整トルクとエンジン100の回転数及び負荷率との関係をモータ制御装置40のROMに予めマップとして記憶させ、このマップを利用して調整トルクの値を設定する。
In the control routine of FIG. 15, the
次のステップS42においてモータ制御装置40は、スロットル量を正転切替時目標スロットル量まで徐々に減少させつつ、このスロットル量の減少によってエンジン100のトルク変動が発生しないように、かつMG200のトルク(以下、MGトルクと略称する。)が駆動モードを切り替える前の値に戻されるようにMGトルクを調整する。続くステップS19においてモータ制御装置40は、駆動モードの切り替えが完了したか否か判断する。駆動モードの切り替えが完了していると判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、切り替えが完了していないと判断した場合はステップS42に戻り、ステップS42及びS19の処理を繰り返す。
In the next step S42, the
図16は、図15に示した揺動駆動モード制御ルーチンのステップS15、S16、S41、S42及びS19の処理が実行されたときの、駆動モード、吸気弁2の時間面積、スロットル量、MGトルク、及び機関トルクの時間変化の一例を示している。図16の時刻t30において駆動モードの切り替えが要求されると、モータ制御装置40は吸気弁2の時間面積の増加を開始するとともに、エンジン100のトルクが略一定に維持されるようにスロットル量を減少させる。
FIG. 16 shows the drive mode, the time area of the
その後、時刻t31において吸気弁2の時間面積が最大時間面積に達するとカム21の駆動モードが揺動駆動モードから正転駆動モードに切り替えられる。この際、吸気弁2の時間面積が急に増加して機関トルクが増加が、この機関トルクの増加を抑制し、機関トルクを一定に維持するようにMGトルクが調整される。具体的には、MG200を発電機として機能させ、機関トルクを低下させる。正転駆動モードへの切り替え後は、スロットル量を正転切替時目標スロットル量に調整しつつ、このスロットル量の調整によってエンジン100のトルクが変動しないように、かつMGトルクが駆動モードを切り替える前の値に戻されるようにMG200の出力が調整される。スロットル量が正転切替時目標スロットル量に達し、かつインマニの圧力が略安定した時点(図16の時刻t32)で、駆動モードの切り替えが完了する。
Thereafter, when the time area of the
以上に説明したように、エンジン100にMG200が接続されている場合は、MG200の出力を調整することによっても駆動モード切り替え時に発生が見込まれるエンジン100のトルク変動を抑制することができる。なお、以上の説明では、揺動駆動モードから正転駆動モードへの切り替え時に関して示したが、正転駆動モードから揺動駆動モードへの切り替えに伴って発生が見込まれるエンジン100のトルク変動もMG200の出力を調整することで抑制できる。正転駆動モードから揺動駆動モードへの切り替え時は、吸気弁2の時間面積が減少するため、エンジン100のトルクが低下する。そこで、この場合はMG200を電気モータとして機能させ、エンジン100のトルクが一定に維持されるようにエンジン100のトルクをアシストさせる。モータ制御装置40によるMG200の制御は、MG200の動作を制御する他のコンピュータが存在する場合にはMG200の出力調整に関する指示をモータ制御装置40からそのコンピュータに対して与えることにより実現すればよい。
As described above, when
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、上述した第1〜第3の形態では、駆動モードの切り替え前後においてエンジン100のトルクが一定の場合における制御を示したが、駆動モードの切り替えは、エンジン100の出力を変化させているとき、すなわちトルクを変化させているときに実施してもよい。例えば、エンジン100の加速時などは、機関トルク及び機関回転数をそれぞれ増加させるので、揺動駆動モードから正転駆動モードへの切り替えが要求される可能性がある。また、エンジン100の減速時などは、機関トルク及び機関回転数をそれぞれ低下させるので、正転駆動モードから揺動駆動モードへの切り替えが要求される可能性がある。そこで、例えばエンジン100の加速時など、機関トルクを増加させている場合における制御の概略を以下に示す。
The present invention is not limited to the form described above, and may be implemented in various forms. For example, in the first to third embodiments described above, the control in the case where the torque of the
例えば、エンジン100の運転状態を図7の点Aから点Cに移行させる場合は、機関トルクを徐々に増加させつつ、駆動モードを揺動駆動モードから正転駆動モードに切り替える。図17は、このようにエンジン100のトルクを徐々に増加させつつカム21の駆動モードを切り替えるときの駆動モード、吸気弁2の時間面積、スロットル量、点火時期、及び機関トルクの時間変化の一例を示している。なお、比較例として、駆動モード切り替え前後においてトルクを一定に維持させる場合のスロットル量、点火時期、及び機関トルクの時間変化の一例を図17に想像線で示す。
For example, when the operating state of the
図17の時刻t41において揺動駆動モードから正転駆動モードへの駆動モードの切り替えが要求されると、モータ制御装置40は吸気弁2の時間面積を徐々に増加させるとともにスロットル量を減少させる。この際、モータ制御装置40は、エンジン100のトルクが図7の点Cの値に急な変動がなくスムーズに移行するようにスロットル量を比較例よりも小さく減少させる。このようにスロットル量の変化量を減少させることで、機関トルクを徐々に増加させる。
When switching of the drive mode from the swing drive mode to the forward drive mode is requested at time t41 in FIG. 17, the
その後、吸気弁2の時間面積が最大時間面積に達すると、カム21の駆動モードが揺動駆動モードから正転駆動モードに切り替えられる(図17の時刻t41)。また、この駆動モードの切り替えと略同時に、駆動モードの切り替えに伴って発生するエンジン100のトルク変動が抑制されるように点火プラグ4の点火時期を遅角させる。この際の点火時期の遅角量は、図17に示したようにエンジン100のトルクが図7の点Cのトルクまでスムーズに移行するように比較例よりも小さく設定される。また、このときの遅角量は、例えば時刻t41においてエンジン100のトルクが急に増加しないように、すなわち図7の点Aから点Cにエンジン100のトルクがスムーズに増加するように設定される。
Thereafter, when the time area of the
駆動モードの切り替え後は、遅角させた点火時期が通常の点火時期に徐々に戻されるとともに、この点火時期の変更によってエンジン100のトルクが変動しないようにスロットル量が調整される。図17の時刻t42において点火プラグ4の点火時期が通常の点火時期に戻されると、その後はエンジン100のトルクが図7の点Cのトルクにスムーズに移行するようにスロットル量を徐々に増加させる。
After the drive mode is switched, the retarded ignition timing is gradually returned to the normal ignition timing, and the throttle amount is adjusted so that the torque of the
エンジン100の減速時など、エンジン100のトルクを低下させつつ駆動モードを正転駆動モードから揺動駆動モードに切り替える場合は、吸気弁2の時間面積が減少するので、駆動モードの切り替え時にエンジン100のトルクが急に低下しないように点火プラグ4の点火時期の調整を行う。上述したように正転駆動モードから揺動駆動モードに切り替える場合は、切り替え時までに点火時期を目標点火時期まで遅角させ、駆動モードが切り替えられたときに点火時期を進角させてエンジン100のトルク変動を抑制している。エンジン100の減速時などは、エンジン100のトルクをスムーズに低下させるべく、エンジン100のトルクを一定に維持する場合と比較して切り替え時までに遅角させる点火時期の遅角量を小さく設定する。駆動モード切り替え後は、吸気弁2の時間面積を最大時間面積から通常の揺動駆動モードで設定される時間面積に移行させる。また、この時間面積の減少に起因するエンジン100のトルク変動が抑制され、かつエンジン100のトルクがスムーズに減少するようにスロットル量を増加させる。
When the drive mode is switched from the normal rotation drive mode to the swing drive mode while reducing the torque of the
以上に説明したように、駆動モード切替時における点火時期及びスロットル量をこのように調整することで、エンジン100のトルクをスムーズに増加又は減少させつつカム21に駆動モードを切り替えることができる。なお、このように機関トルクを変化させつつ駆動モードを切り替える場合も、点火プラグ4の点火時期以外に、吸気弁2の動弁特性、又はMG200の動作を制御して駆動モードの切り替えに伴って発生が見込まれるトルク変動を抑制してもよい。
As described above, the drive mode can be switched to the
本発明が適用されるエンジンは、動弁装置11Aが各気筒にそれぞれ設けられていてものに限定されない。例えば、開弁期間が重ならない複数の気筒によって構成される気筒群毎に動弁装置11Aがそれぞれ設けられているエンジンに本発明を適用してもよい。図18は、このようなエンジン100の要部の断面図を示している。なお、図18において図1と共通する部分には同一の参照符号を付し、それらの説明は省略する。図18のエンジン100は4つの気筒1が一列に配置された、いわゆる直列4気筒型エンジンである。なお、図18に示したように各気筒1に#1〜#4の番号を付して各気筒1を区別する。図18のエンジン100は、#1の気筒1と#4の気筒1の開弁時期が重ならず、#2の気筒1と#3の気筒1の開弁期間が重ならないように各気筒1の開弁時期が設定されている。そのため、#1及び#4の気筒1で構成される第1の気筒群と、#2及び#3の気筒で構成される第2の気筒群に、それぞれ動弁装置11Aが設けられる。
The engine to which the present invention is applied is not limited to the case where the
図18に示したように第1の気筒群の動弁装置11Aは、モータ12aと、モータ12aの回転がギア列13aを介して伝達される第1のカム機構14aと、トルク低減機構30aとを備えている。ギア列13aは、モータ12aの出力軸と一体に回転するモータギア15と、カム軸50の一端に一体回転可能に取り付けられてモータギア15と噛み合うカム駆動ギア17とを備えている。第1のカム機構14aはカム軸50を備えており、カム軸50には#1の気筒1の吸気弁2を開閉駆動するための二つのカム51及び#4の気筒1の吸気弁2を開閉駆動するための二つのカム52がカム軸50と一体回転可能に設けられている。なお、カム51とカム52は、ノーズの頂点が周方向に互いに180°ずれるようにカム軸50にそれぞれ設けられている。カム軸50は、カム51が設けられる第1軸部50aと、カム52が設けられる第2軸部50bとを組み合わせた連結構造を有している。図18に示したように、第1軸部50aには、#2の気筒及び#3の気筒の上方を通過して#4の気筒まで延びる連結軸部50cが同軸かつ一体に形成されている。この連結軸部50cの先端が第2軸部50bに同軸的に嵌ることにより両軸部50a、50bが同軸的に連結される。
As shown in FIG. 18, the
第2の気筒群の動弁装置11Aは、モータ12bと、モータ12bの回転がギア列13bを介して伝達される第2のカム機構14bと、トルク低減機構30bとを備えている。第2のカム機構14bは、カム軸53を備えており、カム軸53には#2の気筒1の吸気弁2を開閉駆動するための二つのカム54及び#3の気筒1の吸気弁2を開閉駆動するための二つのカム55がカム軸53と一体回転可能に設けられている。カム54とカム55は、ノーズの頂点が周方向に互いに180°ずれるようにカム軸53にそれぞれ設けられている。図18に示したように、カム軸53は、軸方向に延びる貫通孔53aを備えた中空軸状に形成され、その外周にカム54及びカム55が設けられている。カム軸53の貫通孔53aには、カム軸50の連結軸部50cが回転自在に挿入される。これにより、カム軸53はカム軸50の外周に回転自在な状態で同軸的に配置される。なお、カム軸53の外径はカム軸50の第1軸部50a及び第2軸部50bの外径と同じである。
The
図18に示したように各気筒1に設けられた吸気弁2の上端にはバルブリフター60が吸気弁2と一体的に往復運動可能に取り付けられている。各カム51、52、54、55は、各カムのノーズでこのバルブリフター60を押し込むことによって、吸気弁2を開閉駆動する。
As shown in FIG. 18, a
このようなエンジン100では、各気筒群の気筒は互いに開弁期間が重ならないため、一方の気筒の弁の動弁特性を変化させてもこの変化が他方の気筒の弁の動弁特性に影響を与えない。そのため、各カムの駆動モードを正転駆動モードと揺動駆動モードに切り替えることができる。そこで、このようなエンジン100に本発明を適用し、カムの駆動モード切り替え時のトルク変動を抑制する。
In such an
上述した形態では、点火プラグ4の点火時期、吸気弁2の動弁特性、及びMG200によってそれぞれエンジン100のトルク変動を抑制したが、これらを適宜に組み合わせて駆動モード切替時のトルク変動を抑制してもよい。例えば、点火プラグ4の点火時期と吸気弁2の動弁特性の両方を変化させて、駆動モード切替時のエンジン100のトルク変動を抑制してもよい。
In the above-described embodiment, the torque variation of the
上述した形態では、揺動駆動モードにおける吸気弁2の時間面積、即ち吸気弁2のリフトカーブを変化させて駆動モード切替時の時間面積の差を減少させてエンジン100のトルク変動を抑制しているが、正転駆動モードにおける吸気弁2の時間面積(リフトカーブ)を変化させることによって駆動モード切替時の時間面積の差を減少させてもよい。例えば、正転駆動モードにおけるカム21の回転速度を、ノーズ21aが相手側の部品に接してる期間だけ速くすることによって吸気弁2の時間面積を減少させることができる。また、正転駆動モードにおける吸気弁2のリフトカーブ及び揺動駆動モードにおける吸気弁2のリフトカーブの両方を調整し、図19に示したようにそれぞれの駆動モードにおける時間面積、即ち吸入空気量を略一致させてもよい。このように各駆動モードのリフトカーブを調整し、駆動モード切替時の吸入空気量を略同一に維持することで、駆動モード切替時におけるエンジン100のトルク変動をさらに抑制することができる。
In the embodiment described above, the time area of the
揺動駆動モード時におけるカム21の揺動範囲は、ノーズ21aの頂点(以下、ノーズ頂点と略称する。)を挟んだカム21の両側が吸気弁2の駆動に利用されるように適当な期間毎に変更してもよい。例えば、カム21のノーズ頂点を挟んだ一方の側のカム面21c(図3(b)参照)と他方の側のカム面21d(図3(b)参照)とが交互に相手側の部品、例えば図3(b)ではロッカーアーム23と接触するように適当な期間毎に揺動範囲を切り替えてもよい。このように揺動範囲を切り替えることで、カム21の磨耗を均等に進行させたり、カム21と相手側の部品との潤滑の偏りを抑制することができる。
The swing range of the
本発明が適用される動弁装置は、上述した動弁装置に限定されない。例えば、モータの出力軸とカム軸とが直結されていてもよい。トルク低減機構は、本発明の実施の形態において必ずしもこれを設けなくてもよい。トルク低減機構を設ける場合、その反位相カムは必ずしもカム軸に設ける必要はない。例えば、反位相カムがギア列の中間軸に設けられていてもよい。但し、反位相カムの回転速度はカム軸の回転速度に対して整数倍に設定する必要がある。 The valve gear to which the present invention is applied is not limited to the valve gear described above. For example, the output shaft of the motor and the cam shaft may be directly connected. The torque reduction mechanism is not necessarily provided in the embodiment of the present invention. When the torque reduction mechanism is provided, the antiphase cam is not necessarily provided on the cam shaft. For example, an antiphase cam may be provided on the intermediate shaft of the gear train. However, the rotational speed of the antiphase cam needs to be set to an integral multiple of the rotational speed of the cam shaft.
1 気筒
2 吸気弁
3 排気弁
4 点火プラグ
11A、11B 動弁装置(動弁機構)
12 モータ(電動機)
21 カム
40 モータ制御装置(電動機制御手段、トルク変動抑制手段、リフトカーブ調整手段)
100 エンジン(内燃機関)
200 モータジェネレータ
1
12 Motor (electric motor)
21
100 engine (internal combustion engine)
200 Motor generator
Claims (15)
前記電動機制御手段は、前記揺動駆動モードと前記正転駆動モードとの切替時に、この駆動モードの切り替えに伴って発生が見込まれる前記内燃機関のトルク変動が抑制されるように前記内燃機関の出力を調整するトルク変動抑制手段を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A valve operating mechanism that converts the rotational motion of the electric motor into a linear motion by a cam and drives the valve of the cylinder to open and close by the linear motion, a normal rotation driving mode in which the cam is continuously rotated in one direction, and a lift of the valve In the control device applied to the internal combustion engine, the motor control means capable of driving the motor in each of the swing drive modes for switching the rotation direction of the cam.
The motor control means controls the internal combustion engine to suppress torque fluctuations of the internal combustion engine that are expected to occur in association with switching of the drive mode when switching between the swing drive mode and the forward drive mode. A control apparatus for an internal combustion engine, comprising torque fluctuation suppressing means for adjusting an output.
前記トルク変動抑制手段は、前記点火プラグの点火時期を変化させて前記内燃機関の出力を調整することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。 The internal combustion engine includes a spark plug that ignites a fuel mixture in the cylinder,
The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the torque fluctuation suppressing means adjusts an output of the internal combustion engine by changing an ignition timing of the spark plug.
前記トルク変動抑制手段は、前記モータジェネレータの動作を制御して前記内燃機関の出力を調整することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。 A generator that is connected to the internal combustion engine and generates electric power using the output of the internal combustion engine, and a motor generator capable of functioning as an electric motor that assists the output of the internal combustion engine;
The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the torque fluctuation suppressing unit adjusts an output of the internal combustion engine by controlling an operation of the motor generator.
前記トルク変動抑制手段は、前記点火プラグの点火時期を変化させて前記内燃機関の出力を調整することを特徴とする請求項12に記載の内燃機関の制御装置。 The internal combustion engine includes a spark plug that ignites a fuel mixture in the cylinder,
The control device for an internal combustion engine according to claim 12, wherein the torque fluctuation suppressing means adjusts an output of the internal combustion engine by changing an ignition timing of the spark plug.
前記トルク変動抑制手段は、前記モータジェネレータの動作を制御して前記内燃機関の出力を調整することを特徴とする請求項12に記載の内燃機関の制御装置。 A generator that is connected to the internal combustion engine and generates electric power using the output of the internal combustion engine, and a motor generator capable of functioning as an electric motor that assists the output of the internal combustion engine;
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 12, wherein the torque fluctuation suppressing means adjusts an output of the internal combustion engine by controlling an operation of the motor generator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005134437A JP2006307810A (en) | 2005-05-02 | 2005-05-02 | Control device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005134437A JP2006307810A (en) | 2005-05-02 | 2005-05-02 | Control device for internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006307810A true JP2006307810A (en) | 2006-11-09 |
Family
ID=37474970
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005134437A Pending JP2006307810A (en) | 2005-05-02 | 2005-05-02 | Control device for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006307810A (en) |
-
2005
- 2005-05-02 JP JP2005134437A patent/JP2006307810A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4767096B2 (en) | Variable valve timing device | |
US7191746B2 (en) | Engine start control apparatus | |
JP4749988B2 (en) | Start control device for internal combustion engine | |
JP4267635B2 (en) | Variable valve timing device | |
JP4475222B2 (en) | Valve timing control device | |
EP2004976B1 (en) | Variable valve timing apparatus | |
JP2003065089A (en) | Variable valve mechanism for internal combustion engine | |
JP2011117399A (en) | Variable valve gear and variable valve system for internal combustion engine | |
JP2002285871A (en) | Variable valve gear for internal combustion engine | |
JP2006329022A (en) | Intake control device for internal combustion engine | |
JP4267636B2 (en) | Variable valve timing device | |
JP4643524B2 (en) | Variable valve timing device | |
EP2029863B1 (en) | Variable valve timing apparatus and control method therefor | |
JP4299327B2 (en) | Variable valve timing device | |
JP2007255410A (en) | Variable valve timing device | |
JP2007332798A (en) | Valve timing control system for variable compression ratio internal combustion engine | |
JP2006307810A (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2010071188A (en) | Control device for engine | |
JP2007146688A (en) | Valve gear for internal combustion engine | |
JP4720642B2 (en) | Variable valve timing device | |
JP4432746B2 (en) | Intake control device for internal combustion engine | |
JP2010024908A (en) | Method and internal combustion engine system for controlling internal combustion engine for vehicle | |
JP2006083721A (en) | Internal combustion engine with variable compression ratio mechanism | |
JP2004340106A (en) | Variable valve system in internal combustion engine | |
JP2009203896A (en) | Internal combustion engine and method for controlling internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080205 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090930 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091006 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100302 |