JP2008095657A - Valve drive system - Google Patents

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Shuichi Ezaki
修一 江崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a valve drive system allowing high-accuracy acquisition of correspondence relation between a rotation position of an electric motor and a rotation position of a cam. <P>SOLUTION: This valve drive system has: a motive power transmission mechanism 10A converting rotary motion of the electric motor 8A into opening/closing motion of an intake valve 3 provided in a cylinder 2 of an internal combustion engine 1 through the cam 9A and transmitting it; a mechanism part 21A provided in a motion transmission route from the electric motor 8A to the intake valve 3, capable of restricting rotation of the cam 9A by blocking the rotary motion of the cam 9A in a prescribed position; and a rotation position detection sensor 37 detecting the rotation position of the electric motor 8A. The rotation position of the electric motor 8A is acquired from the rotation position detection sensor 37 in a state that the rotary motion of the cam 9A is blocked in the mechanism part 21A, and the correspondence relation between the rotation position of the electric motor 8A and the rotation position of the cam 9A is stored on the basis of the rotation position of the electric motor 8A acquired in the state. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は電動モータの回転運動をカムを介して内燃機関の気筒に設けられた弁の開閉運動に変換して伝達し、電動モータの回転位置とカムの回転位置との対応関係を記憶する弁駆動システムに関する。   The present invention converts a rotational movement of an electric motor into an opening / closing movement of a valve provided in a cylinder of an internal combustion engine via a cam and transmits the valve, and stores a correspondence relationship between the rotational position of the electric motor and the rotational position of the cam. It relates to the drive system.

このような弁駆動システムとして、電動モータを一定速度で回転させた状態でカム軸の回転に要する電動モータのトルクを検出し、そのトルク変化に基づいて電動モータの回転位置とカムの回転位置との対応関係を記憶する初期化処理を実行するものが知られている(特許文献1)。このシステムは電動モータのトルクが最大値となった時にカムの回転位置が弁に最大リフト量を与える位置となる関係を初期化処理において利用する。   As such a valve drive system, the electric motor torque required for the rotation of the cam shaft is detected with the electric motor rotating at a constant speed, and the rotation position of the electric motor and the rotation position of the cam are determined based on the torque change. One that executes an initialization process for storing the correspondence relationship is known (Patent Document 1). This system uses the relationship in which the rotational position of the cam is the position that gives the maximum lift amount to the valve when the torque of the electric motor reaches the maximum value in the initialization process.

特開2004−183612号公報JP 2004-183612 A

しかしながら、電動モータのトルクはその回転速度が同一であってもカムを潤滑する潤滑油の温度変化に伴う粘度変化や潤滑油の劣化等の諸要因により変化する。このため、電動モータのトルクの変化に基づいて電動モータの回転位置とカムの回転位置との対応関係を把握したのでは、上記の諸要因の影響を受けることで実際の対応関係との間にずれが生じるおそれがある。   However, even if the rotational speed of the electric motor is the same, the torque changes due to various factors such as a change in viscosity accompanying a change in temperature of the lubricating oil that lubricates the cam and a deterioration of the lubricating oil. For this reason, if the correspondence relationship between the rotational position of the electric motor and the rotational position of the cam is grasped based on the change in the torque of the electric motor, the relationship between the actual correspondence relationship is affected by the influence of the above-mentioned factors. Deviation may occur.

そこで、本発明は、電動モータの回転位置とカムの回転位置との対応関係を精度良く把握できる弁駆動システムを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a valve drive system that can accurately grasp the correspondence between the rotational position of the electric motor and the rotational position of the cam.

本発明の弁駆動システムは、電動モータの回転運動をカムを介して内燃機関の気筒に設けられた弁の開閉運動に変換して伝達する動力伝達機構と、前記電動モータから前記弁までの運動伝達経路に設けられ、前記カムの回転運動を阻止することにより前記カムの回転を所定角度範囲に制限可能な回転角度制限機構と、前記電動モータの回転位置を検出するモータ回転位置検出手段と、前記回転角度制限機構にて前記カムの回転運動が阻止された状態で前記電動モータの回転位置を前記モータ回転位置検出手段から取得し、かつ前記状態で取得した前記電動モータの回転位置に基づいて前記電動モータの回転位置と前記カムの回転位置との対応関係を記憶する位置学習手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する(請求項1)。   A valve drive system according to the present invention includes a power transmission mechanism that converts rotational movement of an electric motor into an opening / closing movement of a valve provided in a cylinder of an internal combustion engine via a cam, and a movement from the electric motor to the valve. A rotation angle limiting mechanism provided in the transmission path and capable of limiting the rotation of the cam to a predetermined angle range by preventing the rotational movement of the cam; and a motor rotation position detecting means for detecting the rotation position of the electric motor; The rotational position of the electric motor is acquired from the motor rotational position detecting means in a state where the rotational movement of the cam is blocked by the rotational angle limiting mechanism, and based on the rotational position of the electric motor acquired in the state The above-described problem is solved by providing position learning means for storing a correspondence relationship between the rotational position of the electric motor and the rotational position of the cam.

この弁駆動システムによれば、カムの回転運動が阻止される際のカムの回転位置が予め設定されているので、カムの回転運動が阻止された際の電動モータの回転位置に基づいて電動モータの回転位置とカムの回転位置とを対応付けることができる。この対応関係は電動モータのトルクの変化とは無関係であるから、トルクの変化をもたらす諸要因の影響が排除されて、実際の対応関係との間のずれを低減できる。   According to this valve drive system, since the rotational position of the cam when the rotational movement of the cam is blocked is preset, the electric motor is based on the rotational position of the electric motor when the rotational movement of the cam is blocked. Can be associated with the rotational position of the cam. Since this correspondence is irrelevant to the change in torque of the electric motor, the influence of various factors that cause the change in torque is eliminated, and deviation from the actual correspondence can be reduced.

回転角度制限機構はカムの回転を機械的に制限できるものであれば、その構成に特段の制限はない。例えば、前記回転角度制限機構は、前記運動伝達経路に設けられた回転部材の回転中心よりも半径方向外側に位置するようにして前記回転部材に設けられた回転規制部と、前記回転規制部の通過範囲に干渉する制限位置と前記通過範囲から離れた非制限位置との間で移動可能な可動部材とを備えていてもよい(請求項2)。この態様によれば、可動部材が非制限位置から制限位置へ移動することにより、可動部材が回転規制部の通過範囲に干渉して回転部材の自由な回転を阻止することができる。これにより、動力伝達機構による電動モータの回転運動の伝達が運動伝達経路内で制限されるため、カムの回転角度を制限することができる。   As long as the rotation angle limiting mechanism can mechanically limit the rotation of the cam, the configuration is not particularly limited. For example, the rotation angle limiting mechanism includes a rotation restricting portion provided on the rotating member so as to be located radially outside the rotation center of the rotating member provided on the motion transmission path, and the rotation restricting portion. You may provide the movable member which can move between the restriction | limiting position which interferes in a passage range, and the non-restriction position away from the said passage range (Claim 2). According to this aspect, when the movable member moves from the non-restricted position to the restricted position, the movable member can interfere with the passage range of the rotation restricting portion and prevent the rotation member from freely rotating. Thereby, since transmission of the rotational motion of the electric motor by the power transmission mechanism is restricted in the motion transmission path, the rotation angle of the cam can be restricted.

回転部材は、運動伝達経路に設けられたものであれば十分である。例えば、電動モータからカムが設けられたカム軸までの間にギア列等の伝達機構が設けられている場合には、そのギア列を構成するギアを回転部材として設けてもよい。また、そのギアと一体回転するギア軸に別部品としての回転部材を設けるようにしてもよい。更に、前記回転部材は前記カムと一体回転可能に設けられていてもよい(請求項3)。この場合、カムと回転部材との間にバックラッシやクリアランス等の遊びが存在しないため、そのような遊びを考慮せずにカムの回転を正確に制限できる。これにより、電動モータの回転位置とカムの回転位置との対応関係を精度よく取得することができる。   It is sufficient that the rotating member is provided in the motion transmission path. For example, when a transmission mechanism such as a gear train is provided between the electric motor and the cam shaft provided with the cam, a gear constituting the gear train may be provided as a rotating member. Moreover, you may make it provide the rotation member as another component in the gear shaft which rotates integrally with the gear. Furthermore, the rotating member may be provided so as to be integrally rotatable with the cam. In this case, since there is no play such as backlash or clearance between the cam and the rotating member, the rotation of the cam can be accurately restricted without considering such play. Thereby, the correspondence between the rotational position of the electric motor and the rotational position of the cam can be obtained with high accuracy.

回転部材に設けられる回転規制部は、所定の位置でカムの回転運動を阻止できる限りどのような形態でもよくまたその数に制限はない。従って、複数の回転規制部を回転部材に設けてもよい。その場合、前記回転規制部には、前記回転規制部として、前記カムの回転を制限できる範囲が互いに異なるように構成された複数の回転規制部が同一円周上に並ぶように設けられてもよい(請求項4)。この場合、複数の回転規制部が同一円周上に並んでいるので、それぞれの回転規制部を利用してカムの回転を制限するために一つの可動部材を回転部材に対して進退させるだけで足りる。また、カムの回転を制限できる範囲が回転規制部毎に異なっているので、カムが制限される範囲を確認することにより、いずれの回転規制部でカムの回転が制限されているかを判別することが可能となる。   The rotation restricting portion provided in the rotating member may be in any form as long as the rotational movement of the cam can be prevented at a predetermined position, and the number thereof is not limited. Therefore, you may provide a some rotation control part in a rotation member. In this case, the rotation restricting portion may be provided with a plurality of rotation restricting portions arranged as different from each other in the range in which the rotation of the cam can be restricted as the rotation restricting portion. Good (Claim 4). In this case, since a plurality of rotation restricting portions are arranged on the same circumference, only one movable member is moved forward and backward with respect to the rotating member in order to restrict the rotation of the cam using each rotation restricting portion. It ’s enough. In addition, since the range in which the rotation of the cam can be restricted is different for each rotation restricting portion, it is possible to determine which rotation restricting portion restricts the rotation of the cam by checking the range in which the cam is restricted. Is possible.

このような判別を実現するため、本発明の弁駆動システムの一態様においては、前記可動部材が前記制限位置に移動して前記カムの回転運動が阻止された場合、前記カムの回転運動が阻止された状態から前記カムが反転するように前記電動モータを制御するモータ制御手段と、前記カムの回転運動が阻止された状態から前記カムが反転して前記カムの回転運動が阻止されるまでの回転角度を取得する制限角度取得手段とを更に備えてもよい(請求項5)。この場合、カムの回転運動が阻止された状態からカムを反転させて次にカムの回転運動が阻止されるまでの回転角度を取得することにより、回転規制部によってカムの回転が制限された範囲が判明する。従って、その範囲に基づいていずれの回転規制部でカムの回転が制限されていたかを判別することが可能となる。   In order to realize such discrimination, in one aspect of the valve drive system of the present invention, when the movable member moves to the restriction position and the rotational movement of the cam is prevented, the rotational movement of the cam is blocked. Motor control means for controlling the electric motor so that the cam is reversed from the state where the cam is reversed, and from the state where the rotational movement of the cam is blocked until the cam is reversed and the rotational movement of the cam is blocked Limit angle acquisition means for acquiring a rotation angle may be further provided. In this case, a range in which the rotation of the cam is restricted by the rotation restricting portion is obtained by reversing the cam from the state in which the rotational movement of the cam is prevented and obtaining the rotational angle until the next rotational movement of the cam is prevented. Becomes clear. Therefore, based on the range, it is possible to determine which rotation restricting portion restricts the rotation of the cam.

回転規制部に可動部材を干渉させる態様では、可動部材を回転規制部に干渉させてカムの回転運動を強制的に阻止しているため、この干渉が繰り返されることにより、回転規制部及び可動部材のそれぞれが機械的に摩耗して規制範囲に誤差が生じる可能性がある。そこで、本発明の弁駆動システムの一態様においては、前記可動部材が前記制限位置に移動して前記カムの回転運動が阻止された場合、前記カムの回転運動が阻止された状態から前記カムが反転するように前記電動モータを制御するモータ制御手段と、前記カムの回転運動が阻止された状態から前記カムが反転して次に前記カムの回転運動が阻止されるまでの前記カムの回転角度を取得する制限角度取得手段と、前記制限角度取得手段が取得した前記回転角度と前記所定角度範囲との差を算出し、その算出結果に基づいて前記位置学習手段が記憶する前記対応関係を補正する補正手段と、を更に備えてもよい(請求項6)。この態様によれば、回転規制部と可動部材とに生じた摩耗を考慮して対応関係が補正されるので、その摩耗を原因とした実際の対応関係とのずれを低減できる。   In the aspect in which the movable member interferes with the rotation restricting portion, the movable member interferes with the rotation restricting portion to forcibly prevent the rotational movement of the cam. Therefore, when this interference is repeated, the rotation restricting portion and the movable member are Each of these may be mechanically worn and cause an error in the regulation range. Therefore, in one aspect of the valve drive system of the present invention, when the movable member moves to the limit position and the rotational movement of the cam is blocked, the cam is moved from the state where the rotational movement of the cam is blocked. Motor control means for controlling the electric motor so as to be reversed; and a rotation angle of the cam from the state where the rotational movement of the cam is prevented until the cam is reversed and then the rotational movement of the cam is prevented And calculating the difference between the rotation angle acquired by the limit angle acquiring unit and the predetermined angle range, and correcting the correspondence stored in the position learning unit based on the calculation result And a correction means for performing the correction (claim 6). According to this aspect, since the correspondence is corrected in consideration of the wear generated in the rotation restricting portion and the movable member, the deviation from the actual correspondence caused by the wear can be reduced.

回転角度制限機構が制限できる所定角度範囲は適宜に設定してよい。例えば、所定角度範囲は弁の最大リフト量が得られる範囲よりも狭い範囲に設定してもよいし、更には内燃機関のピストンと弁とが干渉しない範囲、つまりバルブスタンプが生じない範囲に設定されてもよい。所定角度範囲をバルブスタンプが生じない範囲に設定した場合には、前記内燃機関のクランク軸の回転と前記カムの回転とが非同期である場合に、前記カムの回転が前記所定角度範囲に制限されるように前記回転角度制限機構を制御するフェールセーフ手段を更に備えてもよい(請求項7)。この態様によれば、内燃機関のクランク軸の回転とカムの回転とが非同期である場合に、回転角度制限機構にてカムの回転が制限される。その制限下においては、カムの回転がピストンと弁とが干渉しないように設定された所定角度範囲を超えることがないため、バルブスタンプを確実に防止することができる。   The predetermined angle range that can be limited by the rotation angle limiting mechanism may be set as appropriate. For example, the predetermined angle range may be set to a range narrower than the range in which the maximum lift amount of the valve can be obtained, or further set to a range where the piston and valve of the internal combustion engine do not interfere with each other, that is, a range where no valve stamp is generated. May be. When the predetermined angle range is set to a range where no valve stamp is generated, the rotation of the cam is limited to the predetermined angle range when the rotation of the crankshaft of the internal combustion engine and the rotation of the cam are asynchronous. Further, a fail safe means for controlling the rotation angle limiting mechanism may be further provided (Claim 7). According to this aspect, when the rotation of the crankshaft of the internal combustion engine and the rotation of the cam are asynchronous, the rotation of the cam is limited by the rotation angle limiting mechanism. Under the limitation, the rotation of the cam does not exceed a predetermined angle range set so that the piston and the valve do not interfere with each other, so that the valve stamp can be reliably prevented.

以上説明したように、本発明の弁駆動システムによれば、カムの回転運動が阻止される際のカムの回転位置が予め設定されているので、カムの回転運動が阻止された際の電動モータの回転位置に基づいて電動モータの回転位置とカムの回転位置とを対応付けることができる。この対応関係は電動モータのトルクの変化とは無関係であるから、トルクの変化をもたらす諸要因の影響が排除されて実際の対応関係との間のずれを低減できる。   As described above, according to the valve drive system of the present invention, since the rotational position of the cam when the rotational movement of the cam is blocked is preset, the electric motor when the rotational movement of the cam is blocked is set. The rotational position of the electric motor and the rotational position of the cam can be associated with each other based on the rotational position. Since this correspondence is irrelevant to the change in torque of the electric motor, the influence of various factors that cause the change in torque is eliminated, and the deviation from the actual correspondence can be reduced.

(第1の形態)
図1は本発明の第1の形態に係る弁駆動システムが適用された内燃機関の要部を模式的に示し、図2は図1の内燃機関を同図の矢印II-IIの方向から見た状態を示している。内燃機関1は車両に走行用動力源として搭載されるもので、4つの気筒2が一列に配置された直列4気筒型内燃機関である。4つ(図6では2つのみを示す)の気筒2のそれぞれには、本発明に係る弁としての吸気弁3が2本ずつ不図示の排気弁が2本ずつ設けられている。吸気弁3はそのステム3aが不図示のシリンダヘッドのステムガイドに通されることによりステム3aの軸線方向に往復運動可能に設けられている。吸気弁3はバルブスプリング(不図示)の圧縮反力によってバルブフェースが吸気ポートのバルブシートに密着する方向に付勢されている。また、各気筒2にはコネクティングロッド4を介してクランク軸5に連結されたピストン6が往復運動可能な状態で設けられている。
(First form)
FIG. 1 schematically shows a main part of an internal combustion engine to which the valve drive system according to the first embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2 shows the internal combustion engine of FIG. 1 as viewed from the direction of arrows II-II in FIG. The state is shown. The internal combustion engine 1 is mounted on a vehicle as a driving power source, and is an in-line four-cylinder internal combustion engine in which four cylinders 2 are arranged in a row. Each of the four cylinders 2 (only two are shown in FIG. 6) is provided with two intake valves 3 (not shown) and two exhaust valves (not shown) as valves according to the present invention. The intake valve 3 is provided so that the stem 3a can be reciprocated in the axial direction of the stem 3a by passing the stem 3a through a stem guide of a cylinder head (not shown). The intake valve 3 is urged in a direction in which the valve face is in close contact with the valve seat of the intake port by a compression reaction force of a valve spring (not shown). Each cylinder 2 is provided with a piston 6 connected to a crankshaft 5 via a connecting rod 4 so as to be able to reciprocate.

内燃機関1には、吸気弁3の開閉のために第1の可変動弁機構7A及び第2の可変動弁機構7Bが設けられている。一方の可変動弁機構7Aは外側の2気筒、即ち1番目及び4番目の気筒2の吸気弁3の開閉を担当し、他方の可変動弁機構7Bは内側の2気筒、即ち2番目及び3番目の気筒3の開閉を担当する。なお、図1では3番目及び4番目の気筒2に関する図示を省略している。可変動弁機構7Aは、電動モータ8Aと、この電動モータ8Aの回転運動を後述するカム9Aを介して吸気弁3の開閉運動に変換して伝達する動力伝達機構10Aとを有している。可変動弁機構7Bも同様に、電動モータ8Bと、この電動モータ8Bの回転運動を後述するカム9Bを介して吸気弁3の開閉運動に変換して伝達する動力伝達機構10Bとを有する。各カム9A、9Bと各吸気弁3との間にはバルブリフタ11が介在している。   The internal combustion engine 1 is provided with a first variable valve mechanism 7A and a second variable valve mechanism 7B for opening and closing the intake valve 3. One variable valve mechanism 7A is responsible for opening and closing the intake valves 3 of the outer two cylinders, ie, the first and fourth cylinders 2, and the other variable valve mechanism 7B is the inner two cylinders, ie, the second and third cylinders. Responsible for opening and closing the third cylinder 3. In FIG. 1, illustration of the third and fourth cylinders 2 is omitted. The variable valve mechanism 7A includes an electric motor 8A and a power transmission mechanism 10A that converts the rotational movement of the electric motor 8A into an opening / closing movement of the intake valve 3 and transmits the rotation movement via a cam 9A described later. Similarly, the variable valve mechanism 7B includes an electric motor 8B and a power transmission mechanism 10B that converts the rotational movement of the electric motor 8B into an opening / closing movement of the intake valve 3 through a cam 9B, which will be described later. A valve lifter 11 is interposed between each cam 9A, 9B and each intake valve 3.

第1の電動モータ8A及び第2の電動モータ8Bは互いに同一の構成を有し、例えば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。また、各電動モータ8A、8Bはその回転位置を検出するモータ回転位置検出手段としてレゾルバ、ロータリエンコーダ等の回転位置検出センサ37を内蔵する。   The first electric motor 8A and the second electric motor 8B have the same configuration, and for example, a DC brushless motor capable of controlling the rotation speed is used. Each of the electric motors 8A and 8B incorporates a rotational position detection sensor 37 such as a resolver or a rotary encoder as a motor rotational position detecting means for detecting the rotational position.

動力伝達機構10Aは、ギア列12Aとカム機構13Aとを備えている。ギア列12Aは電動モータ8Aの出力軸と一体回転するモータギア14Aと、このモータギア14Aと噛み合うカム駆動ギア15Aとを有する。カム機構13Aは、カム駆動ギア15Aと同軸かつ一体回転可能に設けられたカム軸16Aを備えており、そのカム軸16Aには1番目及び4番目の気筒2の吸気弁3を開閉するためのカム9Aが一体回転可能に設けられている。図2に示すように、実線で示された1番目の気筒側のカム9Aと、破線で示した4番目の気筒側のカム9Aはノーズの頂点が周方向に互いに180°ずれるようにしてカム軸16Aにそれぞれ設けられている。そのため、1番目の気筒2の吸気弁3及び4番目の気筒2の吸気弁3の開弁時期は互いに重ならない。ギア列12Aは電動モータ8Aとカム9Aとの間の減速比が2:1になるように構成されている。   The power transmission mechanism 10A includes a gear train 12A and a cam mechanism 13A. The gear train 12A has a motor gear 14A that rotates integrally with the output shaft of the electric motor 8A, and a cam drive gear 15A that meshes with the motor gear 14A. The cam mechanism 13A includes a cam shaft 16A that is coaxially and integrally rotatable with the cam drive gear 15A. The cam shaft 16A opens and closes the intake valves 3 of the first and fourth cylinders 2. A cam 9A is provided so as to be integrally rotatable. As shown in FIG. 2, the cam 9A on the first cylinder side indicated by the solid line and the cam 9A on the fourth cylinder side indicated by the broken line are cams so that the apexes of the nose are shifted from each other by 180 ° in the circumferential direction. Each of the shafts 16A is provided. Therefore, the opening timings of the intake valve 3 of the first cylinder 2 and the intake valve 3 of the fourth cylinder 2 do not overlap each other. The gear train 12A is configured such that the reduction ratio between the electric motor 8A and the cam 9A is 2: 1.

一方、図1に示すように、動力伝達機構10Bも動力伝達機構10Aと同様に、ギア列12Bとカム機構13Bとを備えている。ギア列12Bはモータギア14Bとカム駆動ギア15Bとの間に中間ギア16が介在する点を除き動力伝達機構10Aのギア列12Aと同一の構成を有している。また、カム機構13Bは、カム駆動ギア15Bと同軸かつ一体回転可能に設けられるとともに、動力伝達機構10Aのカム軸16Aの外周に同軸的に組み合わされる中空軸状のカム軸16Bを備えている。そのカム軸16Bには2番目及び3番目の気筒2の吸気弁3を開閉するためのカム9Bが一体回転可能に設けられている。図示を省略したが、2番目の気筒側のカム9Bと3番目の気筒側のカム9Bとは、カム9Aの場合と同様にノーズの頂点が周方向に互いに180°ずれるようにしてカム軸16Bにそれぞれ設けられていて、2番目の気筒2の吸気弁3及び3番目の気筒2の吸気弁3の開弁時期が互いに重ならないようになっている。ギア列12Bは電動モータ8Bとカム9Bとの間の減速比が2:1になるように構成されている。   On the other hand, as shown in FIG. 1, the power transmission mechanism 10B is also provided with a gear train 12B and a cam mechanism 13B, similarly to the power transmission mechanism 10A. The gear train 12B has the same configuration as the gear train 12A of the power transmission mechanism 10A except that the intermediate gear 16 is interposed between the motor gear 14B and the cam drive gear 15B. The cam mechanism 13B is provided with a hollow shaft-like cam shaft 16B that is coaxially and integrally rotatable with the cam drive gear 15B and is coaxially combined with the outer periphery of the cam shaft 16A of the power transmission mechanism 10A. The cam shaft 16B is provided with a cam 9B for opening and closing the intake valves 3 of the second and third cylinders 2 so as to be integrally rotatable. Although not shown, the cam 9B on the second cylinder side and the cam 9B on the third cylinder side have a camshaft 16B so that the apexes of the nose are shifted from each other by 180 ° in the circumferential direction as in the case of the cam 9A. The opening timings of the intake valve 3 of the second cylinder 2 and the intake valve 3 of the third cylinder 2 do not overlap each other. The gear train 12B is configured such that the reduction ratio between the electric motor 8B and the cam 9B is 2: 1.

内燃機関1には、カム9A及びカム9Bのそれぞれの回転を制限する手段として回転角度制限ユニット20が設けられている。回転角度制限ユニット20は、カム9Aの回転を制限する回転角度制限機構としての第1の機構部21Aと、カム9Bの回転を制限する回転角度制限機構としての第2の機構部21Bとが一体化されている。機構部21Aは、カム軸16Aに一体回転可能に設けられた回転部材としての円板状のフランジ22Aと、そのフランジ22Aに対して進退する可動部材としてのストッパピン23Aとを備える。機構部21Bも同様に、カム軸16Bに一体回転可能に設けられた回転部材としてのフランジ22Bと、そのフランジ22Bに対して進退する可動部材としてのストッパピン23Bとを備える。   The internal combustion engine 1 is provided with a rotation angle limiting unit 20 as means for limiting the rotation of each of the cam 9A and the cam 9B. In the rotation angle limiting unit 20, a first mechanism portion 21A as a rotation angle limiting mechanism for limiting the rotation of the cam 9A and a second mechanism portion 21B as a rotation angle limiting mechanism for limiting the rotation of the cam 9B are integrated. It has become. The mechanism portion 21A includes a disc-shaped flange 22A as a rotating member provided so as to be rotatable integrally with the cam shaft 16A, and a stopper pin 23A as a movable member that moves forward and backward with respect to the flange 22A. Similarly, the mechanism portion 21B includes a flange 22B as a rotating member provided so as to be rotatable integrally with the cam shaft 16B, and a stopper pin 23B as a movable member that moves forward and backward with respect to the flange 22B.

フランジ22Aには、図2にも示すように回転規制部としての二つの溝状長穴24A、25Aが設けられている。各溝状長穴24A、25Aはフランジ22Aの周方向に延びるように円弧状に形成されており、ストッパピン23Aを挿入可能な大きさを有している。なお、二つの溝状長穴24A、25Aの周方向に関する寸法は互いに相違するようになっているが詳しい説明は後述する。一方、フランジ22Bにも、フランジ22Aと同様の二つの溝状長穴24B、25Bが設けられており、各溝状長穴24B、25Bはストッパピン23Bを挿入可能な大きさを有し、かつ周方向に関する寸法は互いに相違するようになっている。   As shown in FIG. 2, the flange 22A is provided with two groove-like long holes 24A and 25A as rotation restricting portions. Each of the groove-like long holes 24A, 25A is formed in an arc shape so as to extend in the circumferential direction of the flange 22A, and has a size capable of inserting the stopper pin 23A. In addition, although the dimension regarding the circumferential direction of two groove-shaped long holes 24A and 25A is mutually different, detailed description is mentioned later. On the other hand, the flange 22B is also provided with two groove-like long holes 24B and 25B similar to the flange 22A, and each groove-like long hole 24B and 25B has a size into which the stopper pin 23B can be inserted, and The dimensions in the circumferential direction are different from each other.

これらのストッパピン23A、23Bは油圧を利用した油圧機構26にて図1に示す制限位置と図3に示す非制限位置との間で駆動される。図1の制限位置ではストッパピン23Aが溝状長穴24A、25Aのいずれか一方に挿入され、かつストッパピン23Bが溝状長穴24B、25Bのいずれか一方に挿入されるので、ストッパピン23Aが溝状長穴24B、25Bのいずれかの通過範囲に干渉し、かつストッパピン23Bが溝状長穴24B、25Bのいずれかの通過範囲に干渉する。これにより、カム9A、9Bの回転が制限される。一方、非制限位置では、ストッパピン23Aが溝状長穴24A、25Aのいずれかの通過範囲から離れ、かつストッパピン23Bが溝状長穴24B、25Bの通過範囲から離れることになる。これにより、カム9A、9Bの回転の制限が解除される。   These stopper pins 23A and 23B are driven between a restricting position shown in FIG. 1 and an unrestricted position shown in FIG. 3 by a hydraulic mechanism 26 using hydraulic pressure. 1, the stopper pin 23A is inserted into one of the slotted long holes 24A and 25A, and the stopper pin 23B is inserted into one of the slotted elongated holes 24B and 25B. Interferes with the passing range of any one of the slotted long holes 24B and 25B, and the stopper pin 23B interferes with the passing range of any of the slotted elongated holes 24B and 25B. Thereby, the rotation of the cams 9A and 9B is limited. On the other hand, at the non-restricted position, the stopper pin 23A is separated from the passing range of either of the slotted long holes 24A, 25A, and the stopper pin 23B is separated from the passing range of the slotted elongated holes 24B, 25B. Thereby, the restriction | limiting of rotation of cam 9A, 9B is cancelled | released.

油圧機構26には内燃機関1を駆動源とするオイルポンプ(不図示)にて生成された油圧、つまり内燃機関1の運転に伴って生成される油圧が供給される。油圧機構26はストッパピン23Aが収められる油圧室27a及びストッパピン23Bが収められる油圧室27bがそれぞれ形成されたハウジング27と、各油圧室27a、27bに連通する供給通路28と、各油圧室27a、27bへの油圧の供給及びその遮断とを切替える手段として供給通路28に設けられた電磁弁29とを備えている。ストッパピン23Aは油圧室27a内を摺動する鍔状のピストン部30Aを有しており、その油圧室27a内に設けられた付勢手段としてのスプリング31の圧縮反力によって制限位置側に付勢されている。一方、ストッパピン23Bも同様に油圧室27b内を摺動する鍔状のピストン部30Bを有しており、その油圧室27b内に設けられた付勢手段としてのスプリング31の圧縮反力によって制限位置側に付勢されている。これにより、電磁弁29にて供給通路28が開かれると、各油圧室27a、27bに油圧がそれぞれ導かれる。これらの油圧がストッパピン23Aのピストン部30Aに、ストッパピン23Bのピストン部30Bにそれぞれ作用することで、各ストッパピン23A、23Bはスプリング31の反力に抗して制限位置から非制限位置へ移動する。一方、電磁弁29にて供給通路28が閉じられると油圧の供給が遮断されるので、各ストッパピン23A、23Bはスプリング31の圧縮反力によって非制限位置から制限位置へ移動する。   The hydraulic mechanism 26 is supplied with hydraulic pressure generated by an oil pump (not shown) using the internal combustion engine 1 as a drive source, that is, hydraulic pressure generated as the internal combustion engine 1 is operated. The hydraulic mechanism 26 includes a housing 27 in which a hydraulic chamber 27a in which the stopper pin 23A is accommodated and a hydraulic chamber 27b in which the stopper pin 23B is accommodated, a supply passage 28 communicating with each of the hydraulic chambers 27a and 27b, and each hydraulic chamber 27a. , 27b, and an electromagnetic valve 29 provided in the supply passage 28 as means for switching between supply of hydraulic pressure and switching off of the hydraulic pressure. The stopper pin 23A has a bowl-shaped piston portion 30A that slides in the hydraulic chamber 27a. The stopper pin 23A is attached to the limit position side by a compression reaction force of a spring 31 as an urging means provided in the hydraulic chamber 27a. It is energized. On the other hand, the stopper pin 23B also has a bowl-shaped piston portion 30B that slides in the hydraulic chamber 27b, and is limited by the compression reaction force of the spring 31 as an urging means provided in the hydraulic chamber 27b. It is biased to the position side. Thus, when the supply passage 28 is opened by the electromagnetic valve 29, the hydraulic pressure is guided to the hydraulic chambers 27a and 27b, respectively. These hydraulic pressures act on the piston portion 30A of the stopper pin 23A and the piston portion 30B of the stopper pin 23B, so that each stopper pin 23A, 23B resists the reaction force of the spring 31 from the restricted position to the unrestricted position. Moving. On the other hand, when the supply passage 28 is closed by the electromagnetic valve 29, the supply of hydraulic pressure is cut off, so that the stopper pins 23A and 23B are moved from the non-restricted position to the restricted position by the compression reaction force of the spring 31.

図4は図2のフランジ22A及びカム9Aを拡大して示し、1番目の気筒側に設けられたカム9Aを実線で、4番目の気筒側に設けられたカム9Aを破線でそれぞれ示している。なお、フランジ22Bは、フランジ22Aと同一であるため図4を代用することにより説明を省略する。図4に示すように、二つの溝状長穴24A、25Aはそれらの周方向に関する寸法が互いに相違している。つまり、二つの溝状長穴24A、25Aはストッパピン23Aが溝状長穴24Aに挿入された場合と、ストッパピン23Aが溝状長穴25Aに挿入された場合とでカム9Aの回転を制限できる角度範囲が相違するように構成される。換言すれば、二つの溝状長穴24A、25Aは周方向の両端とフランジ22Aの回転中心Cとを結んだ中心角β1、β2が互いに相違している。図示の形態では、溝状長穴24Aの中心角β1が溝状長穴25Aの中心角β2よりも小さくなるように構成されている。また、フランジ22Aが図4の矢印方向(時計方向)に回転した場合にストッパピン23Aが突き当てられる溝状長穴24A、25Aの一端P1、P2はフランジ22Aの回転中心Cを通る直線L上に並んでいる。上述したように、1番目の気筒側に設けられたカム9Aと4番目の気筒側に設けられたカム9Aとは位相が互いに180°ずれているため、1番目の気筒側に設けられたカム9Aのノーズの頂点Q1と溝状長穴24Aの一端P1とを回転中心Cで結ぶ中心角αは、4番目の気筒側に設けられたカム9Aのノーズの頂点Q2と溝状長穴25Aの一端P2とを回転中心Cで結ぶ中心角αと等しくなる。   FIG. 4 is an enlarged view of the flange 22A and the cam 9A shown in FIG. 2, and the cam 9A provided on the first cylinder side is indicated by a solid line, and the cam 9A provided on the fourth cylinder side is indicated by a broken line. . In addition, since the flange 22B is the same as the flange 22A, description is abbreviate | omitted by substituting FIG. As shown in FIG. 4, the two groove-like long holes 24 </ b> A and 25 </ b> A have different dimensions in the circumferential direction. In other words, the two slotted long holes 24A and 25A limit the rotation of the cam 9A when the stopper pin 23A is inserted into the slotted elongated hole 24A and when the stopper pin 23A is inserted into the slotted elongated hole 25A. The range of possible angles is configured to be different. In other words, the two groove-like long holes 24A and 25A have different central angles β1 and β2 connecting the circumferential ends and the rotation center C of the flange 22A. In the illustrated form, the central angle β1 of the groove-like long hole 24A is configured to be smaller than the central angle β2 of the groove-like long hole 25A. Further, when the flange 22A rotates in the direction of the arrow in FIG. 4 (clockwise), the ends P1, P2 of the slotted holes 24A, 25A against which the stopper pin 23A is abutted are on a straight line L passing through the rotation center C of the flange 22A. Are lined up. As described above, since the cam 9A provided on the first cylinder side and the cam 9A provided on the fourth cylinder side are 180 ° out of phase with each other, the cam provided on the first cylinder side. The central angle α connecting the apex Q1 of the nose 9A and the end P1 of the slotted slot 24A with the rotation center C is the apex Q2 of the nose of the cam 9A provided on the fourth cylinder side and the slotted slot 25A. It becomes equal to the central angle α connecting the one end P2 with the rotation center C.

本形態の弁駆動システムは、以上の構成を持つ回転角度制限ユニット20を利用して、カム9Aの回転位置と電動モータ8Aの回転位置との関係とカム9Bの回転位置と電動モータ8Bの回転位置との関係とをそれぞれ把握して、これらの関係が適正に保持されるようにしている。図4から明らかなように、カム9Aが回転運動中にストッパピン23Aが非制限位置から制限位置へ移動した場合、カム9Aの回転運動はストッパピン23Aが溝状長穴24A、25Aの一端P1、P2のいずれかに突き当たることにより阻止される。ストッパピン23Aが溝状長穴24A、25Aの一端P1、P2のいずれかに突き当たる位置が本発明の所定の位置に相当する。溝状長穴24A、25Aの一端P1、P2のいずれによってカム9Aの回転運動が阻止されたかを特定できれば、一端P1、P2からカム9Aのノーズの頂点までの角度αが既定値であるのでカム9Aの回転位置を特定できる。このとき、回転運動が阻止された状態における電動モータ8Aの回転位置を回転位置検出センサ37より取得すれば、電動モータ8Aの回転位置とカム9Aの回転位置との対応関係を把握できる。また、これと同様の考え方で電動モータ8Bの回転位置とカム9Bの回転位置との対応関係も把握できる。   The valve drive system of the present embodiment uses the rotation angle limiting unit 20 having the above configuration, and the relationship between the rotation position of the cam 9A and the rotation position of the electric motor 8A, the rotation position of the cam 9B, and the rotation of the electric motor 8B. Each of the relations with the position is grasped so that these relations are properly maintained. As is apparent from FIG. 4, when the stopper pin 23A moves from the non-restricted position to the restricted position while the cam 9A is rotating, the cam 9A rotates when the stopper pin 23A is at one end P1 of the slot-like elongated holes 24A and 25A. , P2 is blocked by hitting any one of them. The position where the stopper pin 23A hits one of the ends P1, P2 of the slot-like long holes 24A, 25A corresponds to the predetermined position of the present invention. If one of the ends P1 and P2 of the slotted long holes 24A and 25A can prevent the rotational movement of the cam 9A from being specified, the angle α from the ends P1 and P2 to the apex of the nose of the cam 9A is a predetermined value. The rotational position of 9A can be specified. At this time, if the rotational position of the electric motor 8A in a state where the rotational motion is blocked is acquired from the rotational position detection sensor 37, the correspondence between the rotational position of the electric motor 8A and the rotational position of the cam 9A can be grasped. Further, the correspondence between the rotational position of the electric motor 8B and the rotational position of the cam 9B can be grasped with the same concept.

図1に示すように、本形態の弁駆動システムには、各電動モータ8A、8Bの動作制御を行うとともに、上記の考え方に基づいて電動モータ8Aの回転位置とカム9Aの回転位置との対応関係及び電動モータ8Bの回転位置とカム9Bの回転位置との対応関係をそれぞれ把握するためにエンジンコントロールユニット(ECU)35が設けられている。ECU35はマイクロプロセッサ及びその主記憶装置としてのRAM、ROMを備えたコンピュータとして構成され、各電動モータ8A、8Bの制御や上記対応関係の把握の他にも燃料噴射量、点火時期等の各種パラメータを所定のロジックに基づいて制御する。ECU35には各電動モータ8A、8Bの制御に必要な情報の入力手段として、クランク軸5の回転位置に応じた信号を出力するクランク角センサ36や、スロットル開度センサ、エアフローメータ(いずれも不図示)等の各種センサが接続される。また、ECU35には各電動モータ8A、8Bに内蔵された回転位置検出センサ37の出力信号もECU35に入力される。   As shown in FIG. 1, the valve drive system according to the present embodiment controls the operation of the electric motors 8A and 8B and, based on the above concept, the correspondence between the rotational position of the electric motor 8A and the rotational position of the cam 9A. An engine control unit (ECU) 35 is provided to grasp the relationship and the correspondence between the rotational position of the electric motor 8B and the rotational position of the cam 9B. The ECU 35 is configured as a computer having a microprocessor and a RAM and a ROM as its main storage device. In addition to controlling the electric motors 8A and 8B and grasping the correspondence relationship, various parameters such as fuel injection amount and ignition timing are provided. Is controlled based on a predetermined logic. The ECU 35 has a crank angle sensor 36 that outputs a signal corresponding to the rotational position of the crankshaft 5, a throttle opening sensor, and an air flow meter (both are not available) as input means for information necessary for controlling the electric motors 8 A and 8 B. Various sensors such as those shown in FIG. Further, the ECU 35 also receives an output signal of the rotational position detection sensor 37 built in each electric motor 8A, 8B.

次に、ECU35による制御について説明する。なお、以下では1番目及び4番目の気筒2に関する制御を説明するが、2番目及び3番目の気筒2に関する制御ついても同様である。図5はECU35が電動モータ8Aの回転位置とカム9Aの回転位置との対応関係を把握するために所定間隔で繰り返し実行するカム位置学習制御の制御ルーチンの一例を示している。この制御ルーチンを実行することにより、ECU35は本発明に係る位置学習手段として機能する。   Next, control by the ECU 35 will be described. In the following, control related to the first and fourth cylinders 2 will be described, but the same applies to control related to the second and third cylinders 2. FIG. 5 shows an example of a control routine of cam position learning control that the ECU 35 repeatedly executes at predetermined intervals in order to grasp the correspondence between the rotational position of the electric motor 8A and the rotational position of the cam 9A. By executing this control routine, the ECU 35 functions as position learning means according to the present invention.

この制御ルーチンにおいて、ECU35はまずステップS1で学習開始条件が成立したか否かを判定する。学習開始条件は位置学習の必要性を考慮して適宜に設定される。例えば内燃機関1の始動時に、又は内燃機関1の運転時間の積算値が閾値を超えた場合等に、この開始条件が成立するとしてよい。学習開始条件が成立したと判断した場合はステップS2に進み、そうでない場合は処理を待つ。ステップS2では、カム9A(カム軸16A)が一方向に回転を開始するように電動モータ8Aの動作を制御する。次に、ステップS3でストッパピン23Aを非制限位置から制限位置に切り変えられるように電磁弁29を制御する。これにより、ストッパピン23Aがフランジ22Aの溝状長穴24A、25Aのいずれかに挿入される。次に、ステップS4で、カム9Aの回転運動が阻止されたか否か、つまり溝状長穴24A、25Aのいずれかの一端P1、P2に突き当たってカム9Aの動作が制限されたか否かを判定する。この判定は適宜に行ってよい。例えば、電動モータ9Aのトルク変動に相関する物理量である電動モータ9Aへの供給電流を監視し、その電流値が所定の判定値を超えた場合に回転運動が阻止されたと判定してよい。また電動モータ9Aが内蔵する回転位置検出センサ37は、回転運動が阻止された場合にはその出力信号が止まるため、このような信号の変化に基づいて回転運動が阻止されたか否かを判定することもできる。   In this control routine, the ECU 35 first determines whether or not a learning start condition is satisfied in step S1. The learning start condition is appropriately set in consideration of the necessity of position learning. For example, this start condition may be satisfied when the internal combustion engine 1 is started or when the integrated value of the operation time of the internal combustion engine 1 exceeds a threshold value. If it is determined that the learning start condition is satisfied, the process proceeds to step S2, and if not, the process waits. In step S2, the operation of the electric motor 8A is controlled so that the cam 9A (cam shaft 16A) starts to rotate in one direction. Next, in step S3, the solenoid valve 29 is controlled so that the stopper pin 23A can be switched from the non-restricted position to the restricted position. As a result, the stopper pin 23A is inserted into one of the groove-like long holes 24A and 25A of the flange 22A. Next, in step S4, it is determined whether or not the rotational movement of the cam 9A is blocked, that is, whether or not the operation of the cam 9A is restricted by hitting one end P1 or P2 of the slotted long holes 24A or 25A. To do. This determination may be made as appropriate. For example, the supply current to the electric motor 9A, which is a physical quantity that correlates with the torque fluctuation of the electric motor 9A, may be monitored, and it may be determined that the rotational motion is prevented when the current value exceeds a predetermined determination value. Further, the rotational position detection sensor 37 built in the electric motor 9A stops its output signal when the rotational movement is blocked. Therefore, the rotational position detection sensor 37 determines whether or not the rotational movement is blocked based on the change of the signal. You can also.

回転運動が阻止された場合にはステップS5に進み、回転運動が阻止された際における電動モータ9Aの回転位置θをECU35が持つRAMに記憶する。回転位置θは電動モータ9Aの所定の回転原点からの回転角度で定義され、回転位置検出センサ37からの信号に基づいて取得される。次いで、ステップS6において、カム9Aのノーズの頂点位置に対する電動モータの回転位置θnを算出する。カム9Aの回転運動は溝状長穴24A、25Aのいずれかにストッパピン23Aが突き当たることによって阻止されるが、これらのいずれにストッパピン23Aが挿入されたかをこの時点で判別できない。そのため、1番目の気筒側のカム9Aに関して言えば、そのカム9Aのノーズの頂点位置に対する電動モータ8Aの回転位置θnは、電動モータ8Aとカム9Aとの間の減速比を考慮して、θ−2α又はθ−2(α+180°)のいずれかとなる(図4参照)。そこで、ステップS7〜S12の処理を行うことにより、いずれの長穴にストッパピン23Aが挿入されてカム9Aの回転運動が阻止されたかを判別し、その判別結果に基づいて回転位置θnを確定させている。   When the rotational motion is blocked, the process proceeds to step S5, and the rotational position θ of the electric motor 9A at the time when the rotational motion is blocked is stored in the RAM of the ECU 35. The rotation position θ is defined by a rotation angle from a predetermined rotation origin of the electric motor 9A, and is acquired based on a signal from the rotation position detection sensor 37. Next, in step S6, the rotational position θn of the electric motor with respect to the nose apex position of the cam 9A is calculated. The rotational movement of the cam 9A is prevented by the stopper pin 23A hitting any one of the slot-like long holes 24A and 25A, but it cannot be determined at this time which of the stopper pins 23A has been inserted. Therefore, with respect to the cam 9A on the first cylinder side, the rotational position θn of the electric motor 8A relative to the nose apex position of the cam 9A is determined in consideration of the reduction ratio between the electric motor 8A and the cam 9A. -2α or θ-2 (α + 180 °) (see FIG. 4). Therefore, by performing the processing of steps S7 to S12, it is determined in which elongated hole the stopper pin 23A has been inserted to prevent the rotational movement of the cam 9A, and the rotational position θn is determined based on the determination result. ing.

ステップS7では、カム9Aの回転運動が阻止された状態からカム9Aが反転するように電動モータ8Aを制御する。この時点で、ストッパピン23Aは制限位置に切り替えられたままであるので、カム9Aが反対方向に回転するとストッパピン23Aが溝状長穴24A、25Aの反対側の他端P′1、P′2(図4参照)に突き当たり、カム9Aの反対方向の回転運動が阻止される。ステップS7を実行することにより、ECU35は本発明に係るモータ制御手段として機能する。回転運動が阻止されたか否かは上記ステップS4と同様の方法で判定し、回転運動が阻止された場合にはステップS9に進む。ステップS9では、カム9Aの一方向への回転運動が阻止された状態からカム9Aの反対方向への回転運動が阻止されるまでのカム9Aの回転角度βを取得する。回転角度βは、反対方向への回転運動が阻止された際における電動モータ8Aの回転位置θ′を回転位置検出センサ37からの信号に基づいて取得し、この回転位置θ′からステップS5で記憶した回転位置θを減じた上で1/2を乗ずることによって取得される。即ち、回転角度βは、β=(θ′−θ)/2である。ステップS9を実行することにより、ECU35は本発明に係る制限角度取得手段として機能する。   In step S7, the electric motor 8A is controlled so that the cam 9A is reversed from the state where the rotational movement of the cam 9A is blocked. At this time, since the stopper pin 23A remains switched to the limit position, when the cam 9A rotates in the opposite direction, the stopper pin 23A is moved to the other end P'1, P'2 on the opposite side of the slot-like long holes 24A, 25A. (See FIG. 4), the rotational movement of the cam 9A in the opposite direction is prevented. By executing step S7, the ECU 35 functions as motor control means according to the present invention. Whether or not the rotational motion is blocked is determined by the same method as in step S4. If the rotational motion is blocked, the process proceeds to step S9. In step S9, the rotation angle β of the cam 9A from the state in which the rotational movement in one direction of the cam 9A is blocked to the rotation in the opposite direction of the cam 9A is acquired. As the rotation angle β, the rotational position θ ′ of the electric motor 8A when the rotational movement in the opposite direction is prevented is acquired based on the signal from the rotational position detection sensor 37, and stored in step S5 from this rotational position θ ′. Is obtained by subtracting the rotational position θ and multiplying by 1/2. That is, the rotation angle β is β = (θ′−θ) / 2. By executing step S9, the ECU 35 functions as a limit angle acquisition unit according to the present invention.

次に、ステップS10で、回転角度βが溝状長穴24Aの中心角β1と等しいか否かを判定する。β=β1の場合はストッパピン23Aが溝状長穴24Aに挿入されて、カム9Aの回転運動が阻止されたことになる。そこで、ステップS11に進んで、1番目の気筒側に設けられたカム9Aのノーズの頂点位置に対する電動モータ8Aの回転位置θnをθ−2αとして確定させるとともに、4番目の気筒側に設けられたカム9Aのノーズの頂点位置に対する電動モータ8Aの回転位置θnをθ−2(α+180°)として確定させる。一方、β≠β1の場合はストッパピン23Aが溝状長穴25Aに挿入されて、カム9Aの回転運動が阻止されたことになる。そこで、ステップS12に進んで、ステップS11の場合と反対に回転位置θnを確定させる。即ち、1番目の気筒側に設けられたカム9Aのノーズの頂点位置に対する電動モータ8Aの回転位置θnをθ−2(α+180°)として確定させるとともに、4番目の気筒側に設けられたカム9Aのノーズの頂点位置に対する電動モータ8Aの回転位置θnをθ−2αとして確定させる。   Next, in step S10, it is determined whether or not the rotation angle β is equal to the central angle β1 of the groove-like long hole 24A. When β = β1, the stopper pin 23A is inserted into the groove-like long hole 24A, and the rotational movement of the cam 9A is prevented. Therefore, the process proceeds to step S11, where the rotational position θn of the electric motor 8A with respect to the nose apex position of the cam 9A provided on the first cylinder side is determined as θ-2α and provided on the fourth cylinder side. The rotational position θn of the electric motor 8A with respect to the apex position of the nose of the cam 9A is determined as θ-2 (α + 180 °). On the other hand, when β ≠ β1, the stopper pin 23A is inserted into the groove-like elongated hole 25A, and the rotational movement of the cam 9A is prevented. Therefore, the process proceeds to step S12, and the rotational position θn is determined contrary to the case of step S11. That is, the rotational position θn of the electric motor 8A relative to the nose apex position of the cam 9A provided on the first cylinder side is determined as θ-2 (α + 180 °), and the cam 9A provided on the fourth cylinder side. The rotational position θn of the electric motor 8A with respect to the nose apex position is determined as θ-2α.

次に、ステップS13では、確定した回転位置θnを、本発明に係る対応関係としてECU35が持つRAMに記憶させる。そして、ステップS14で、ストッパピン23Aを制限位置から非制限位置に切り変えられるように電磁弁29を制御して今回のルーチンを終了する。   Next, in step S13, the determined rotational position θn is stored in the RAM of the ECU 35 as a correspondence relationship according to the present invention. In step S14, the electromagnetic valve 29 is controlled so that the stopper pin 23A can be switched from the restricted position to the unrestricted position, and the current routine is terminated.

図5のルーチンによれば、カム9Aの回転運動が阻止される際のカム9Aの回転位置が予め設定されているので、カム9Aの回転運動が阻止された際の電動モータ8Aの回転位置θに基づいて電動モータ8Aの回転位置とカムの回転位置とが対応付けられる。この対応関係は電動モータ8Aのトルクの変化とは無関係であるから、トルクの変化をもたらす諸要因の影響が排除されて実際の対応関係との間のずれを低減することができる。   According to the routine of FIG. 5, since the rotational position of the cam 9A when the rotational movement of the cam 9A is blocked is preset, the rotational position θ of the electric motor 8A when the rotational movement of the cam 9A is blocked. The rotational position of the electric motor 8A and the rotational position of the cam are associated with each other. Since this correspondence relationship is irrelevant to the torque change of the electric motor 8A, the influence of various factors that cause the torque change is eliminated, and the deviation from the actual correspondence relationship can be reduced.

(第2の形態)
次に、本発明の弁駆動システムの第2の形態を説明する。この形態は、図4に示した各溝状長穴の大きさ、つまり中心角β1、β2の上限がピストン6と吸気弁3とが干渉しない限度で設定されていること、及びクランク軸5の回転とカム9A、9Bの回転が非同期の場合に、バルブスタンプを防止するためにカム9A、9Bの回転を制限することを特徴としている。この特徴以外は第1の形態と同一であるので、以下、第1の形態との共通部分については説明を省略する。
(Second form)
Next, the 2nd form of the valve drive system of this invention is demonstrated. In this embodiment, the size of each slot-shaped slot shown in FIG. 4, that is, the upper limits of the central angles β 1 and β 2 are set so that the piston 6 and the intake valve 3 do not interfere with each other. When the rotation and the rotation of the cams 9A and 9B are asynchronous, the rotation of the cams 9A and 9B is limited to prevent the valve stamp. Except for this feature, the second embodiment is the same as the first embodiment, and hence the description of the common parts with the first embodiment will be omitted.

内燃機関1が正常に運転されるためには、クランク軸5の回転とカム軸16A、16Bの回転とを同期させる必要がある。その同期は、ECU35がクランク軸5に設けられたクランク角センサ36の出力信号と各電動モータ8A、8Bが内蔵する回転位置検出センサ37の出力信号とを参照して、電動モータ8A、8Bの動作を制御することにより実現されている。何らかの要因で内燃機関1に異常が発生した故障時には、これらの同期が崩れる場合があり得る。非同期の状態で何らかの故障対策が行われたり、内燃機関1の運転が続行されると、バルブスタンプが生じるおそれがある。そこでECU35は故障時におけるバルブスタンプを回避するための以下のフェールセーフ制御を実行する。この制御ルーチンを実行することにより、ECU35は本発明に係るフェールセーフ手段として機能する。   In order for the internal combustion engine 1 to operate normally, it is necessary to synchronize the rotation of the crankshaft 5 and the rotation of the camshafts 16A and 16B. The ECU 35 refers to the output signals of the crank angle sensor 36 provided on the crankshaft 5 and the output signals of the rotational position detection sensors 37 incorporated in the electric motors 8A and 8B. This is realized by controlling the operation. When a failure occurs in the internal combustion engine 1 due to some cause, these synchronizations may be lost. If any countermeasure is taken in an asynchronous state or if the operation of the internal combustion engine 1 is continued, a valve stamp may occur. Therefore, the ECU 35 executes the following fail-safe control for avoiding the valve stamp at the time of failure. By executing this control routine, the ECU 35 functions as fail-safe means according to the present invention.

図6はフェールセーフ制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンのプログラムはECU35によって予め保持されており、ECU35はこれを適宜に読み出して繰り返し実行する。まず、ECU35はステップS21においてクランク角センサ36及び回転位置検出センサ37のそれぞれからの出力信号に基づいて、クランク軸5の回転位置とカム軸16A、16Bの回転位置とを検出する。次に、ECU35はステップS22において、クランク軸5の回転とカム軸16A、16Bの回転とが同期しているか否かをステップS21の検出結果に基づいて確認する。その結果、これらが同期していない非同期の場合は、ステップS23に進み、これらの同期が確認された場合にはステップS26に進む。   FIG. 6 is a flowchart showing an example of a control routine for fail-safe control. The program of this routine is held in advance by the ECU 35, and the ECU 35 reads it out appropriately and repeatedly executes it. First, in step S21, the ECU 35 detects the rotational position of the crankshaft 5 and the rotational positions of the camshafts 16A and 16B based on the output signals from the crank angle sensor 36 and the rotational position detection sensor 37, respectively. Next, in step S22, the ECU 35 checks whether or not the rotation of the crankshaft 5 and the rotation of the camshafts 16A and 16B are synchronized based on the detection result in step S21. As a result, when these are not synchronized, the process proceeds to step S23, and when the synchronization is confirmed, the process proceeds to step S26.

ステップS23では、内燃機関1に何らかの異常が発生したことを運転者に報知するため、警告アラーム等の警告情報を出力させる。次に、ステップS24ではストッパピン23A、23Bを非制限位置から制限位置に切り変えられるように電磁弁29を制御する。そしてステップS25において、カム9A、9Bの動作が停止するように電動モータ8A、8Bを制御して、今回のルーチンを終了する。   In step S23, warning information such as a warning alarm is output in order to notify the driver that some abnormality has occurred in the internal combustion engine 1. Next, in step S24, the solenoid valve 29 is controlled so that the stopper pins 23A and 23B can be switched from the non-restricted position to the restricted position. In step S25, the electric motors 8A and 8B are controlled so that the operations of the cams 9A and 9B are stopped, and the current routine ends.

一方、ステップS26では、ストッパピン23A、23Bを制限位置から非制限位置に切り変えられるように電磁弁29を制御して今回のルーチンを終了する。なお、同期が確認できている正常時にはステップS28が繰り返し実行されるので、ストッパピン23A、23Bは非制限位置に保持される。   On the other hand, in step S26, the solenoid valve 29 is controlled so that the stopper pins 23A and 23B can be switched from the restricted position to the non-restricted position, and this routine is finished. In addition, since step S28 is repeatedly performed at the normal time when the synchronization can be confirmed, the stopper pins 23A and 23B are held at the unrestricted positions.

図6の制御が実行されることにより、クランク軸5とカム軸16A、16Bとが非同期になった場合にはストッパピン23A、23Bが制限位置に切替えられる。本形態では、各溝状長穴の大きさ、つまり図4に示す中心角β1、β2の上限がピストン6と吸気弁3とが干渉しない限度で設定されているため、回転角度制限ユニット20によってカム16A、16Bの回転角度がピストン6と吸気弁3とが干渉しない範囲に物理的に制限される。これにより、バルブスタンプを確実に回避することができ信頼性が向上する。   When the control of FIG. 6 is executed, when the crankshaft 5 and the camshafts 16A and 16B become asynchronous, the stopper pins 23A and 23B are switched to the limit positions. In this embodiment, since the size of each slot-shaped slot, that is, the upper limit of the central angles β1 and β2 shown in FIG. 4 is set so that the piston 6 and the intake valve 3 do not interfere with each other, the rotation angle limiting unit 20 The rotation angles of the cams 16A and 16B are physically limited to a range where the piston 6 and the intake valve 3 do not interfere with each other. Thereby, a valve stamp can be avoided reliably and reliability is improved.

(第3の形態)
次に、本発明の弁駆動システムの第3の形態を説明する。この形態はカム位置学習制御の内容が相違することを除き、第1の形態と同一の構成を有している。以下、相違点について説明し第1の形態との共通点については説明を省略する。図7は本形態に係るカム位置学習制御の制御ルーチンを示している。この図において図5と同一処理には同一の符号を付して説明を省略する。上述したように、カム9Aの回転運動を阻止する操作は溝状長穴24A、25Aにストッパピン23Aが突き当たってこれらが干渉するものであるため、この操作が繰り返されると溝状長穴24A、25A及びストッパピン23Aが摩耗し、溝状長穴24A、25Aの中心角β1、β2が設計値よりも大きくなる可能性がある。中心角β1、β2が設計値よりも大きくなると、カム9Aのノーズ頂点Q1までの角度αが小さくなるため(図4参照)、カム9Aのノーズの頂点位置に対する電動モータ8Aの回転位置θnに誤差が発生する。そこで、ECU35は図7に示す制御ルーチンを実行してその誤差を低減している。
(Third form)
Next, the 3rd form of the valve drive system of this invention is demonstrated. This form has the same configuration as the first form except that the contents of the cam position learning control are different. Hereinafter, differences will be described, and description of points common to the first embodiment will be omitted. FIG. 7 shows a control routine of the cam position learning control according to this embodiment. In this figure, the same processes as those in FIG. As described above, the operation for preventing the rotational movement of the cam 9A is such that the stopper pin 23A hits the groove-like long holes 24A, 25A and interferes therewith. Therefore, when this operation is repeated, the groove-like long holes 24A, The 25A and the stopper pin 23A are worn, and the central angles β1 and β2 of the groove-like long holes 24A and 25A may be larger than the design values. When the central angles β1 and β2 become larger than the design values, the angle α to the nose vertex Q1 of the cam 9A becomes smaller (see FIG. 4), and therefore an error occurs in the rotational position θn of the electric motor 8A with respect to the nose vertex position of the cam 9A. Will occur. Therefore, the ECU 35 executes the control routine shown in FIG. 7 to reduce the error.

図7において、ECU35はステップS1〜ステップS9を実行して回転角度βを取得し、次のステップS30において、回転角度βと中心角β1との差dが所定値d1以下であるか否かを判定する。この所定値d1は、いずれの長穴にストッパピン23Aが挿入されてカム9Aの回転運動が阻止されたかを判別できるように、中心角β1と中心角β2との差(=|β1−β2|)よりも小さい値に設定される。ステップS30において、差dが所定値d1以下の場合はストッパピン23Aが溝状長穴24Aに挿入されてカム9Aの回転運動が阻止されたことになる。そこで、ステップS31に進み、上記の差dの存在を考慮して、1番目の気筒側に設けられたカム9Aのノーズの頂点位置に対する電動モータ8Aの回転位置θnをθ−2α+dとして算出するとともに、4番目の気筒側に設けられたカム9Aのノーズの頂点位置に対する電動モータ8Aの回転位置θnをθ−2(α+180°)+dとして算出する。一方、ステップS30において、差dが所定値d1を超えている場合はストッパピン23Aが溝状長穴25Aに挿入されてカム9Aの回転運動が阻止されたことになるため、ステップS32に進み、上記の差dの存在を考慮して、1番目の気筒側に設けられたカム9Aのノーズの頂点位置に対する電動モータ8Aの回転位置θnをθ−2(α+180°)+dとして算出するとともに、4番目の気筒側に設けられたカム9Aのノーズの頂点位置に対する電動モータ8Aの回転位置θnをθ−2α+dとして算出する。これにより、ステップS13で記憶する回転位置θnが上記の差dを原因とした実際の値とのずれが低減するようにECU35にて補正されることになる。本形態において、図7の制御ルーチンを実行することによりECU35は本発明に係る位置学習手段として、同図のステップS7を実行することにより、ECU35は本発明に係るモータ制御手段として、同図のステップS9を実行することにより、ECU35は本発明に係る制限角度取得手段として、同図のステップS30〜ステップS32を実行することにより、ECU35は本発明に係る補正手段としてそれぞれ機能する。   In FIG. 7, the ECU 35 executes steps S1 to S9 to obtain the rotation angle β. In the next step S30, it is determined whether or not the difference d between the rotation angle β and the center angle β1 is equal to or less than a predetermined value d1. judge. This predetermined value d1 is the difference between the central angle β1 and the central angle β2 (= | β1-β2 |) so that it can be determined in which elongated hole the stopper pin 23A has been inserted to prevent the rotational movement of the cam 9A. ) Is set to a smaller value. In step S30, when the difference d is equal to or smaller than the predetermined value d1, the stopper pin 23A is inserted into the slotted long hole 24A, and the rotational movement of the cam 9A is prevented. Therefore, the process proceeds to step S31, and the rotational position θn of the electric motor 8A with respect to the nose apex position of the cam 9A provided on the first cylinder side is calculated as θ-2α + d in consideration of the existence of the difference d. The rotational position θn of the electric motor 8A with respect to the nose apex position of the cam 9A provided on the fourth cylinder side is calculated as θ-2 (α + 180 °) + d. On the other hand, if the difference d exceeds the predetermined value d1 in step S30, the stopper pin 23A is inserted into the groove-like long hole 25A and the rotational movement of the cam 9A is prevented, so the process proceeds to step S32. In consideration of the existence of the difference d, the rotational position θn of the electric motor 8A relative to the nose apex position of the cam 9A provided on the first cylinder side is calculated as θ−2 (α + 180 °) + d and 4 The rotational position θn of the electric motor 8A with respect to the nose apex position of the cam 9A provided on the second cylinder side is calculated as θ-2α + d. As a result, the rotational position θn stored in step S13 is corrected by the ECU 35 so that the deviation from the actual value caused by the difference d is reduced. In this embodiment, by executing the control routine of FIG. 7, the ECU 35 performs position learning means according to the present invention, and by executing step S7 of FIG. 7, the ECU 35 functions as motor control means according to the present invention. By executing step S9, the ECU 35 functions as a limiting angle acquisition unit according to the present invention, and by executing steps S30 to S32 in the figure, the ECU 35 functions as a correction unit according to the present invention.

本発明は以上の各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の形態にて実施できる。回転角度制限機構の構成は、上述した形態に制限されない。図示の形態では回転規制部としての溝状長穴が凹部、可動部材としてのストッパピンが凸部として実施され、凹部と凸部とが噛み合うことにより回転部材の回転を阻止する。しかし、これら凹部と凸部との関係を入れ変えることは容易である。つまり、回転が阻止される側を凸部とし、回転を阻止する側を凹部としてもよい。また、凸部と凸部とを干渉させる形態でもよい。また、カム軸16A、16Bに回転部材を設けるだけでなく、カム軸16A、16Bそのものを回転部材として利用してもよい。更に、カム軸の他、電動モータからカムまでの運動伝達経路に設けられた部材、例えば中間ギア等を回転部材として利用してもよい。要はカム軸の回転角度が所定角度範囲に物理的に制限できる機構であればよい。   The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various forms within the scope of the gist of the present invention. The configuration of the rotation angle limiting mechanism is not limited to the above-described form. In the illustrated embodiment, the slot-like elongated hole as the rotation restricting portion is implemented as a concave portion, and the stopper pin as the movable member is implemented as a convex portion, and the concave portion and the convex portion engage with each other to prevent the rotation of the rotating member. However, it is easy to interchange the relationship between the concave and convex portions. That is, the side that prevents rotation may be a convex portion, and the side that prevents rotation may be a concave portion. Moreover, the form which makes a convex part and a convex part interfere may be sufficient. In addition to providing the rotating members on the cam shafts 16A and 16B, the cam shafts 16A and 16B themselves may be used as the rotating members. Further, in addition to the cam shaft, a member provided in a motion transmission path from the electric motor to the cam, such as an intermediate gear, may be used as the rotating member. In short, any mechanism that can physically limit the rotation angle of the cam shaft within a predetermined angle range may be used.

図8A及び図8Bの形態は、図1に示す形態の第1の変形例に相当し、図8Aが制限位置の状態を図8Bが非制限位置の状態をそれぞれ示している。以下では図1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。この変形例は、各カム軸16A、16Bの軸線に対して垂直の方向に各ストッパピン23A、23Bを移動させる油圧機構126を備えた回転角度制限ユニット120が設けられている。カム軸16Aの外周面及びカム軸16Bの外周面にそれぞれ回転規制部としての湾曲溝124A、124Bが形成されており、各カム軸16A、16Bは回転部材に相当する。ハウジング127には、ストッパピン23Aが収容される油圧室127aと、ストッパピン23Bが収容される油圧室127bとがそれぞれ形成される。これにより、図1の形態と同等の機能を発揮でき、特に各カム軸9A、9Bの軸線と平行な方向に関する回転角度制限ユニット120の寸法の増大を抑制できる。   8A and 8B correspond to a first modification of the form shown in FIG. 1, and FIG. 8A shows a state of the restricted position and FIG. 8B shows a state of the unrestricted position. In the following description, the same components as those in FIG. In this modification, a rotation angle limiting unit 120 including a hydraulic mechanism 126 that moves the stopper pins 23A and 23B in a direction perpendicular to the axis of the cam shafts 16A and 16B is provided. Curved grooves 124A and 124B as rotation restricting portions are formed on the outer peripheral surface of the cam shaft 16A and the outer peripheral surface of the cam shaft 16B, and each of the cam shafts 16A and 16B corresponds to a rotating member. The housing 127 is formed with a hydraulic chamber 127a in which the stopper pin 23A is accommodated and a hydraulic chamber 127b in which the stopper pin 23B is accommodated. Thereby, the function equivalent to the form of FIG. 1 can be exhibited, and especially the increase in the dimension of the rotation angle limiting unit 120 regarding the direction parallel to the axis of each cam shaft 9A, 9B can be suppressed.

また、上述した各形態の油圧機構は油圧の供給により制限位置から非制限位置へ切り替えているが、これとは反対に図9に示すように油圧の供給により非制限位置から制限位置へ切り替えることも可能である。図9に示す形態は図1の形態の第2の変形例に相当し、図1の形態と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。この油圧機構226は回転角度制限ユニット220に組み込まれ、スプリング31が各ストッパピン23A、23Bに対して図1の形態の逆向きに付勢するようになっている。このスプリング31によって各ストッパピン23A、23Bは非制限位置側に付勢されている。油圧機構226はストッパピン23Aが収められる油圧室227a及びストッパピン23Bが収められる油圧室227bがそれぞれ形成されたハウジング227と、各油圧室227a、227bに連通する供給通路228とを備えている。供給通路228には内燃機関1にて生成された油圧が導かれ、その供給通路228を開閉する図1の形態と同一の電磁弁29が設けられている。これにより、電磁弁29にて供給通路228が開かれると、各油圧室227a、227bに油圧がそれぞれ導かれる。これらの油圧がストッパピン23Aのピストン部30Aに、ストッパピン23Bのピストン部30Bにそれぞれ作用することで、各ストッパピン23A、23Bはスプリング31の反力に抗して図8の実線で示す非制限位置から破線で示す制限位置へ移動する。一方、電磁弁29にて供給通路228が閉じられると油圧の供給が遮断されるので、各ストッパピン23A、23Bはスプリング31の圧縮反力によって制限位置から非制限位置へ移動する。油圧機構226は、いわゆるハイブリッド車両に搭載される内燃機関のように始動時の回転速度が高い内燃機関や、高回転高負荷領域を多用する内燃機関への適用に適している。   Further, the hydraulic mechanism of each embodiment described above is switched from the restricted position to the non-restricted position by supplying hydraulic pressure. On the contrary, as shown in FIG. 9, the hydraulic mechanism is switched from the non-restricted position to the restricted position by supplying hydraulic pressure. Is also possible. The form shown in FIG. 9 corresponds to a second modification of the form of FIG. 1, and the same components as those of the form of FIG. The hydraulic mechanism 226 is incorporated in the rotation angle limiting unit 220, and the spring 31 is urged against the stopper pins 23A and 23B in the reverse direction of the configuration shown in FIG. The stopper pins 23A and 23B are urged toward the non-restricted position by the spring 31. The hydraulic mechanism 226 includes a housing 227 in which a hydraulic chamber 227a in which the stopper pin 23A is accommodated and a hydraulic chamber 227b in which the stopper pin 23B is accommodated, and a supply passage 228 communicating with each of the hydraulic chambers 227a and 227b. The supply passage 228 is provided with the same solenoid valve 29 as that in FIG. 1 for guiding the hydraulic pressure generated in the internal combustion engine 1 and opening and closing the supply passage 228. Thus, when the supply passage 228 is opened by the electromagnetic valve 29, the hydraulic pressure is guided to the hydraulic chambers 227a and 227b, respectively. These hydraulic pressures act on the piston portion 30A of the stopper pin 23A and the piston portion 30B of the stopper pin 23B, so that each stopper pin 23A, 23B resists the reaction force of the spring 31 and is shown by a solid line in FIG. Move from the limit position to the limit position indicated by the broken line. On the other hand, when the supply passage 228 is closed by the electromagnetic valve 29, the supply of hydraulic pressure is interrupted, so that the stopper pins 23 </ b> A and 23 </ b> B are moved from the limit position to the non-limit position by the compression reaction force of the spring 31. The hydraulic mechanism 226 is suitable for application to an internal combustion engine having a high rotational speed at start-up, such as an internal combustion engine mounted on a so-called hybrid vehicle, or an internal combustion engine that frequently uses a high rotation / high load region.

上述した各形態では、可動部材の駆動手段として、油圧を利用する油圧機構26、126、226を設けたが、可動部材を移動できる形態であればどのような手段で実現してもよい。例えば、電磁力を利用して可動部材を制限位置と非制限位置との間で移動させる得る駆動手段を用いてもよい。そのような電磁力を利用した駆動手段の一例を図10に示す。図10の形態は図1の形態の第3の変形例に相当し、図1の形態と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。この電磁駆動機構50は回転角度制限ユニット320に組み込まれる。各ストッパピン23A、23Bは摺動自在かつスプリング31にて実線で示す制限位置側に付勢された状態でハウジング327に収容され、そのハウジング327には電流の供給により磁力を発生するソレノイド51が設けられている。ソレノイド51に電流が供給されると、各ストッパピン23A、23Bは制限位置からスプリング31の圧縮反力に抗して破線で示す非制限位置へ移動する。一方、電流の供給が停止されると、各ストッパピン23A、23Bはスプリング31の圧縮反力により非制限位置から制限位置へ移動する。これにより、ソレノイド51への電流供給を制御することで、上述した油圧機構と同等に機能させることができる。なお、電磁力を利用する場合には、各ストッパピン23A、23Bの少なくとも一部が磁性体で構成される必要がある。   In each of the embodiments described above, the hydraulic mechanisms 26, 126, and 226 that use hydraulic pressure are provided as the movable member driving means. However, any mechanism may be used as long as the movable member can be moved. For example, a drive unit that can move the movable member between a restricted position and an unrestricted position using electromagnetic force may be used. An example of the drive means using such electromagnetic force is shown in FIG. The form of FIG. 10 corresponds to a third modification of the form of FIG. 1, and the same components as those of the form of FIG. This electromagnetic drive mechanism 50 is incorporated in the rotation angle limiting unit 320. Each stopper pin 23A, 23B is slidable and accommodated in a housing 327 in a state where it is urged by a spring 31 toward a limit position indicated by a solid line, and a solenoid 51 that generates a magnetic force by supplying current is provided in the housing 327. Is provided. When a current is supplied to the solenoid 51, the stopper pins 23A and 23B move from the restricted position to the unrestricted position indicated by the broken line against the compression reaction force of the spring 31. On the other hand, when the supply of current is stopped, the stopper pins 23A and 23B are moved from the non-restricted position to the restricted position by the compression reaction force of the spring 31. Thereby, by controlling the current supply to the solenoid 51, it can function in the same manner as the hydraulic mechanism described above. In addition, when using electromagnetic force, at least one part of each stopper pin 23A, 23B needs to be comprised with a magnetic body.

図1の形態及びその変形例では、電動モータ8Aを駆動源としたカムの回転を制限する第1の機構部21Aと、電動モータ8Bを駆動源としたカムの回転を制限する第2の機構部21Bとを一体化した回転角度制限ユニット20、120、220、320を設けたが、これらの機構部21A、21Bを一体化することは必須ではなく、これらを別体に設けてそれぞれを回転角度制限機構として機能させても構わない。   In the form of FIG. 1 and its modification, the first mechanism portion 21A for limiting the rotation of the cam using the electric motor 8A as a drive source and the second mechanism for limiting the rotation of the cam using the electric motor 8B as a drive source. Although the rotation angle limiting units 20, 120, 220, and 320 that are integrated with the part 21B are provided, it is not essential to integrate these mechanism parts 21A and 21B, and these are provided separately and rotated. It may function as an angle limiting mechanism.

以上の説明では、専ら吸気弁の開閉を担当する可変動弁機構について説明したが、図示しない排気弁を担当する可変動弁機構についても以上の説明が当てはまる。従って、本発明の適用によって排気弁を駆動するカムの回転角度を制限することができる。また排気弁の開閉を担当する可変動弁機構を第2の形態と同様に構成することで、ピストンと排気弁との干渉を回避できる。   In the above description, the variable valve mechanism for exclusively opening and closing the intake valve has been described. However, the above description also applies to the variable valve mechanism for the exhaust valve (not shown). Therefore, the rotation angle of the cam that drives the exhaust valve can be limited by applying the present invention. Further, by configuring the variable valve mechanism responsible for opening and closing the exhaust valve in the same manner as in the second embodiment, interference between the piston and the exhaust valve can be avoided.

本発明の第1の形態に係る弁駆動システムが適用された内燃機関の要部を模式的に示した図。The figure which showed typically the principal part of the internal combustion engine to which the valve drive system which concerns on the 1st form of this invention was applied. 図2の内燃機関を同図の矢印II-IIの方向から見た状態を拡大して示した図。The figure which expanded and showed the state which looked at the internal combustion engine of FIG. 2 from the direction of arrow II-II of the figure. 図1の形態の非制限位置の状態を示した図。The figure which showed the state of the non-restricted position of the form of FIG. 図2のフランジ及びカムを拡大して示した図。The figure which expanded and showed the flange and cam of FIG. 第1の形態に係るカム位置学習制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。The flowchart which showed an example of the control routine of the cam position learning control which concerns on a 1st form. 第2の形態に係るフェールセーフ制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the control routine of the fail safe control which concerns on a 2nd form. 第3の形態に係るカム位置学習制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。The flowchart which showed an example of the control routine of the cam position learning control which concerns on a 3rd form. 図1の形態の第1の変形例の要部を示し、制限位置の状態を示した図。The figure which showed the principal part of the 1st modification of the form of FIG. 1, and showed the state of the restriction | limiting position. 図1の形態の第1の変形例の要部を示し、非制限位置の状態を示した図。The figure which showed the principal part of the 1st modification of the form of FIG. 1, and showed the state of the non-restricted position. 図1の形態の第2の変形例の要部を示した図。The figure which showed the principal part of the 2nd modification of the form of FIG. 図1の形態の第3の変形例の要部を示した図。The figure which showed the principal part of the 3rd modification of the form of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
2 気筒
3 吸気弁(弁)
8A、8B 電動モータ
9A、9B カム
10A、10B 動力伝達機構
21A 第1の機構部(回転角度制限機構)
21B 第2の機構部(回転角度制限機構)
22A、22B フランジ(回転部材)
23A、23B ストッパピン(可動部材)
24A、24B、25A、25B 溝状長穴(回転規制部)
35 ECU(位置学習手段、モータ制御手段、制限角度取得手段、補正手段、フェールセーフ手段)
37 回転位置検出センサ(モータ回転位置検出手段)
1 Internal combustion engine 2 Cylinder 3 Intake valve (valve)
8A, 8B Electric motors 9A, 9B Cams 10A, 10B Power transmission mechanism 21A First mechanism (rotation angle limiting mechanism)
21B Second mechanism (rotation angle limiting mechanism)
22A, 22B Flange (Rotating member)
23A, 23B Stopper pin (movable member)
24A, 24B, 25A, 25B Groove-shaped slot (rotation restricting part)
35 ECU (position learning means, motor control means, limit angle acquisition means, correction means, fail safe means)
37 Rotation position detection sensor (Motor rotation position detection means)

Claims (7)

電動モータの回転運動をカムを介して内燃機関の気筒に設けられた弁の開閉運動に変換して伝達する動力伝達機構と、前記電動モータから前記弁までの運動伝達経路に設けられ、前記カムの回転運動を所定の位置で阻止することにより前記カムの回転を所定角度範囲に制限可能な回転角度制限機構と、前記電動モータの回転位置を検出するモータ回転位置検出手段と、前記回転角度制限機構にて前記カムの回転運動が阻止された状態で前記電動モータの回転位置を前記モータ回転位置検出手段から取得し、かつ前記状態で取得した前記電動モータの回転位置に基づいて前記電動モータの回転位置と前記カムの回転位置との対応関係を記憶する位置学習手段と、を備えることを特徴とする弁駆動システム。   A power transmission mechanism that converts the rotational movement of the electric motor into a valve opening / closing movement provided in a cylinder of the internal combustion engine via a cam and transmits the movement, and a movement transmission path from the electric motor to the valve; A rotation angle limiting mechanism capable of limiting the rotation of the cam to a predetermined angle range by preventing the rotational movement of the motor at a predetermined position, motor rotation position detecting means for detecting the rotation position of the electric motor, and the rotation angle limitation The rotational position of the electric motor is acquired from the motor rotational position detection means in a state where the rotational movement of the cam is blocked by a mechanism, and the electric motor is controlled based on the rotational position of the electric motor acquired in the state. A valve drive system comprising: position learning means for storing a correspondence relationship between a rotational position and a rotational position of the cam. 前記回転角度制限機構は、前記運動伝達経路に設けられた回転部材の回転中心よりも半径方向外側に位置するようにして前記回転部材に設けられた回転規制部と、前記回転規制部の通過範囲に干渉する制限位置と前記通過範囲から離れた非制限位置との間で移動可能な可動部材とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の弁駆動システム。   The rotation angle limiting mechanism includes a rotation restricting portion provided in the rotating member so as to be positioned radially outward from a rotation center of the rotating member provided in the motion transmission path, and a passing range of the rotation restricting portion. The valve drive system according to claim 1, further comprising: a movable member that is movable between a restriction position that interferes with a non-restriction position that is distant from the passage range. 前記回転部材は前記カムと一体回転可能に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の弁駆動システム。   The valve driving system according to claim 2, wherein the rotating member is provided so as to be rotatable together with the cam. 前記回転部材には、前記回転規制部として、前記カムの回転を制限できる範囲が互いに異なるように構成された複数の回転規制部が同一円周上に並ぶように設けられていることを特徴とする請求項2又は3に記載の弁駆動システム。   The rotation member is provided with a plurality of rotation restricting portions arranged in a same circumference as the rotation restricting portions so that the ranges in which the rotation of the cam can be restricted are different from each other. The valve drive system according to claim 2 or 3. 前記可動部材が前記制限位置に移動して前記カムの回転運動が阻止された場合、前記カムの回転運動が阻止された状態から前記カムが反転するように前記電動モータを制御するモータ制御手段と、前記カムの回転運動が阻止された状態から前記カムが反転して次に前記カムの回転運動が阻止されるまでの回転角度を取得する制限角度取得手段とを更に備えることを特徴とする請求項4に記載の弁駆動システム。   Motor control means for controlling the electric motor so that the cam is reversed from a state in which the rotational movement of the cam is blocked when the movable member moves to the restriction position and the rotational movement of the cam is blocked; And a limit angle obtaining means for obtaining a rotation angle from a state where the rotational movement of the cam is prevented until the cam is reversed and then the rotational movement of the cam is prevented. Item 5. The valve drive system according to Item 4. 前記可動部材が前記制限位置に移動して前記カムの回転運動が阻止された場合、前記カムの回転運動が阻止された状態から前記カムが反転するように前記電動モータを制御するモータ制御手段と、前記カムの回転運動が阻止された状態から前記カムが反転して次に前記カムの回転運動が阻止されるまでの前記カムの回転角度を取得する制限角度取得手段と、前記制限角度取得手段が取得した前記回転角度と前記所定角度範囲との差を算出し、その算出結果に基づいて前記位置学習手段が記憶する前記対応関係を補正する補正手段と、を更に備えることを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載の弁駆動システム。   Motor control means for controlling the electric motor so that the cam is reversed from a state in which the rotational movement of the cam is blocked when the movable member moves to the restriction position and the rotational movement of the cam is blocked; A limit angle acquisition means for acquiring a rotation angle of the cam from the state in which the rotational movement of the cam is prevented until the cam is reversed and then the rotation movement of the cam is blocked; and the limit angle acquisition means And a correction unit that calculates a difference between the rotation angle acquired by the method and the predetermined angle range and corrects the correspondence stored in the position learning unit based on the calculation result. Item 5. The valve drive system according to any one of Items 2 to 4. 前記所定角度範囲が前記内燃機関のピストンと前記弁とが干渉しない範囲に設定されており、
前記内燃機関のクランク軸の回転と前記カムの回転とが非同期である場合に、前記カムの回転が前記所定角度範囲に制限されるように前記回転角度制限機構を制御するフェールセーフ手段を更に備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の弁駆動システム。
The predetermined angle range is set to a range in which the piston of the internal combustion engine and the valve do not interfere with each other;
When the rotation of the crankshaft of the internal combustion engine and the rotation of the cam are asynchronous, it further comprises fail-safe means for controlling the rotation angle limiting mechanism so that the rotation of the cam is limited to the predetermined angle range. The valve drive system according to any one of claims 1 to 6, wherein
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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