JP2009215889A - Variable valve gear for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関の吸気弁もしくは排気弁の作動角を変更する第1可変動弁機構と、この作動角の中心角を変更する第2可変動弁機構と、を組み合わせてなる内燃機関の可変動弁装置に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine comprising a combination of a first variable valve mechanism for changing the operating angle of an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine and a second variable valve mechanism for changing the central angle of the operating angle. The present invention relates to a variable valve gear.
内燃機関の低速低負荷時における燃費の改善や安定した運転性並びに高速高負荷時における吸気充填効率の向上による十分な出力の確保、などのために、吸気弁あるいは排気弁の作動角やその中心角を機関運転状態に応じて変えることができる可変動弁装置が従来から種々提案されている。 In order to improve fuel efficiency at low speed and low load of the internal combustion engine, ensure stable operation, and secure sufficient output by improving intake charge efficiency at high speed and high load, the operating angle of the intake valve or exhaust valve and its center Various variable valve gears that can change the angle according to the engine operating state have been proposed.
特許文献1は、本出願人が先に提案したものであるが、吸気弁の可変動弁装置として、吸気弁のリフト・作動角を同時にかつ連続的に拡大,縮小可能な第1可変動弁機構(リフト・作動角可変機構)と、リフトの中心角の位置を連続的に遅進させる第2可変動弁機構(位相可変機構)と、を備え、機関運転状態に応じて、吸気弁の作動角とその中心角とを、互いに独立して適切に可変制御することにより、所望のバルブリフト特性を得るようにした技術が開示されている。 Patent Document 1 previously proposed by the present applicant, as a variable valve operating device for an intake valve, is a first variable valve that can simultaneously increase and decrease the lift and operating angle of the intake valve simultaneously. A mechanism (lift / operating angle variable mechanism) and a second variable valve mechanism (phase variable mechanism) that continuously delays the position of the center angle of the lift, and according to the engine operating state, A technique is disclosed in which a desired valve lift characteristic is obtained by appropriately variably controlling an operating angle and a central angle thereof independently of each other.
このように2つの可変動弁機構を備えた可変動弁装置では、運転状態に応じて、それぞれの目標値が与えられ、これに沿って各可変動弁機構が制御されることになるため、例えば、吸気弁の場合に、作動角が最大限に大きく制御された状態で中心角が最大限に進角すると、上死点近傍で、リフト中の吸気弁とピストンとが干渉する虞がある。そのため、特許文献2には、実際のバルブリフト量に応じてバルブタイミング上限値を設定し、目標バルブタイミングがこの上限値を越えないように制限することが開示されている。なお、目標バルブリフト量には制限は加えられず、機構上可能な全範囲で可変制御される。
上記特許文献2では、運転条件の変化に伴いバルブリフト量やバルブタイミングが変化する際の変化速度は特に制御されておらず、従って、比較的大きな安全代を見込んでバルブタイミング上限値を制限することになり、それだけ制御可能な範囲が狭められる、という問題がある。
In the above-mentioned
特に、実際の制御位置を検出するセンサの故障など制御システムの異常を検知して何らかの対応(例えばバルブリフト特性の固定など)を行うには、多少の時間が必要であるため、この異常時にも弁とピストンとの干渉を確実に回避するために、より大きな安全代を与える必要がある。あるいは、万一の際の弁とピストンとの干渉を防止するために、ピストン冠面に深いバルブリセスが必要となる。 In particular, it takes some time to detect an abnormality in the control system, such as a failure of the sensor that detects the actual control position, and take some action (for example, fixing the valve lift characteristics). In order to reliably avoid the interference between the valve and the piston, it is necessary to give a larger safety allowance. Alternatively, in order to prevent interference between the valve and the piston in the unlikely event, a deep valve recess is required on the piston crown surface.
この発明は、吸気もしくは排気の弁の作動角を連続的に拡大,縮小可能な第1可変動弁機構と、上記作動角の中心角を連続的に遅進させる第2可変動弁機構と、を備え、各々の制御の組み合わせによって機関運転条件に応じたバルブリフト特性を実現する内燃機関の可変動弁装置を前提としており、上記第1可変動弁機構による作動角の制御範囲と上記第2可変動弁機構による中心角の制御範囲とを、両者の組み合わせからなるバルブリフト特性がピストン移動軌跡と干渉しない限界となる作動角と中心角との組み合わせに沿って、相互に関連した形で制限している。すなわち、吸気弁であれば、大作動角でかつ進角側にあるときにバルブリフトがピストン移動軌跡に近づくので、ピストン移動軌跡と干渉する作動角と中心角との組み合わせが生じないように、各々の大作動角側および進角側の制御範囲が相互に関連した形で制限され、これにより、基本的に、ピストン移動軌跡と干渉するバルブリフト特性(作動角・中心角)に制御されることはない。 The present invention includes a first variable valve mechanism that can continuously increase and decrease the operating angle of an intake or exhaust valve, a second variable valve mechanism that continuously delays the central angle of the operating angle, And a variable valve device for an internal combustion engine that realizes a valve lift characteristic according to engine operating conditions by a combination of controls, and the control range of the operating angle by the first variable valve mechanism and the second The control range of the central angle by the variable valve mechanism is limited in a way that is related to each other along the combination of the operating angle and the central angle at which the valve lift characteristic that is a combination of both does not interfere with the piston trajectory. is doing. That is, if it is an intake valve, the valve lift approaches the piston movement trajectory when it is at a large operating angle and advanced angle side, so that a combination of the operating angle and the central angle that interferes with the piston movement trajectory does not occur. The control range of each large operating angle side and advanced angle side is limited in an interrelated manner, and basically, the valve lift characteristics (operating angle / center angle) that interfere with the piston movement trajectory are controlled. There is nothing.
そして、上記限界に近い作動角と中心角との組み合わせの領域では、上記第1可変動弁機構の大作動角側への変化速度の上限値および上記第2可変動弁機構のピストン移動軌跡へ近づく方向(つまり吸気弁であれば進角側、排気弁であれば遅角側)への変化速度の上限値の少なくとも一方を、上記限界から離れた作動角および中心角での変化速度上限値よりも相対的に低い値に制限する。 In the region of the combination of the operating angle and the central angle close to the limit, the upper limit value of the changing speed of the first variable valve mechanism toward the large operating angle and the piston movement trajectory of the second variable valve mechanism. At least one of the upper limit values of the change speed in the direction of approach (ie, the advance side if the intake valve is used, or the retard side if the exhaust valve) is the upper limit value of the change speed at the operating angle and the central angle away from the above limit. Limit to a relatively low value.
すなわち、機関運転条件が変化して目標作動角や目標中心角が変化すると、これに対応して第1,第2可変動弁機構が動作し、作動角や中心角が変化するが、例えば機関運転条件がステップ的に変化したときに作動角や中心角の変化速度が最も大(つまり変化速度上限値)となるとすると、この上限値が、上記限界付近では低い値に制限される。時に、作動角については大作動角側への変化の速度の上限値、中心角については、吸気弁であれば進角側、排気弁であれば遅角側、への変化の速度の上限値、が低い値に制限される。これにより、過渡時に、バルブリフト特性がピストンと干渉する方向へ急激に変化することがなく、従って、過度に大きな安全代を見込まずに作動角および中心角の制御範囲を設定することが可能となる。 That is, when the engine operating condition changes and the target operating angle and the target central angle change, the first and second variable valve mechanisms operate correspondingly, and the operating angle and the central angle change. If the change speed of the operating angle or the central angle becomes the largest (that is, the change speed upper limit value) when the operating condition changes stepwise, the upper limit value is limited to a low value near the limit. Sometimes, for the operating angle, the upper limit value of the speed of change to the large operating angle side, and for the central angle, the upper limit value of the speed of change to the advanced angle side for the intake valve and the retarded side for the exhaust valve , Is limited to a low value. As a result, the valve lift characteristics do not change suddenly in the direction of interference with the piston during a transition, and therefore it is possible to set the control range of the operating angle and the central angle without allowing an excessively large safety allowance. Become.
この変化速度の上限値の制限としては、上記作動角および上記中心角に基づき、上記限界に近いほど、上記上限値がより低い値に制限されるようにすることが望ましい。 As a limitation on the upper limit value of the change speed, it is desirable that the upper limit value is limited to a lower value as the limit is closer based on the operating angle and the central angle.
この発明によれば、弁とピストンとの干渉がより確実に回避され、過度に大きな安全代を見込まずに作動角および中心角の制御範囲を設定することが可能となるため、実現可能なバルブリフト特性の可変範囲が広くなり、機関運転条件により適した特性とすることができる。また、ピストン冠面に設けられるバルブリセスを廃止あるいはより浅くすることが可能となる。 According to the present invention, the interference between the valve and the piston can be avoided more reliably, and the control range of the operating angle and the central angle can be set without allowing an excessively large safety allowance. The variable range of the lift characteristic is widened, and the characteristic can be made more suitable for engine operating conditions. Further, the valve recess provided on the piston crown surface can be eliminated or made shallower.
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、この発明に係る可変動弁装置を利用した内燃機関の吸入空気量制御装置のシステム構成を示す構成説明図であって、内燃機関1は、吸気弁3と排気弁4とを有し、かつ吸気弁3の動弁装置として、吸気弁3のリフト・作動角を連続的に拡大・縮小させることが可能な第1可変動弁機構(VEL)5と、作動角の中心角を連続的に遅進させることが可能な位相可変機構すなわち第2可変動弁機構(VTC)6と、を備えている。また、吸気通路7には、モータ等のアクチュエータにより開度が制御される電子制御スロットル弁2が設けられている。ここで、上記スロットル弁2は、吸気通路7内に、ブローバイガスの処理などのために必要な僅かな負圧(例えば−50mmHg)を発生させるためだけに用いられており、吸入空気量の調整は、基本的に、上記第1,第2可変動弁機構5,6により吸気弁3のバルブリフト特性を変更することで行われる。すなわち、吸入空気量の調整をスロットル弁開度に依存しない実質的なスロットルレス運転が実現される。これらの第1,第2可変動弁機構5,6および電子制御スロットル弁2は、コントロールユニット10によって制御されている。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a system configuration of an intake air amount control device for an internal combustion engine using a variable valve device according to the present invention. The internal combustion engine 1 has an
また、燃料噴射弁8が吸気通路7に配設されており、上記のように吸気弁3により調整された吸入空気量に応じた量の燃料が、この燃料噴射弁8から噴射される。従って、内燃機関1の出力は、第1,第2可変動弁機構5,6により吸入空気量を調整することによって制御される。
A fuel injection valve 8 is disposed in the
上記のコントロールユニット10には、運転者により操作されるアクセルペダルに設けられたアクセル開度センサ11からのアクセル開度信号APO、エンジン回転速度センサ12からのエンジン回転速度信号Ne、吸入空気量センサ13からの吸入空気量信号、などが入力されており、コントロールユニット10は、これらの信号に基づいて、燃料噴射量、点火時期、スロットル弁開度、作動角目標値、中心角目標値、等を演算し、燃料噴射弁8、点火プラグ9、スロットル弁2、第1,第2可変動弁機構5,6、等を制御する。
The
図2は、上記第1,第2可変動弁機構5,6の構成を示す構成説明図である。これらの第1可変動弁機構5および第2可変動弁機構6は、その機械的な構成は公知であり、例えば、上述した特許文献1,2に記載の装置と同様の構成を有している。従って、その概要のみを説明する。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the first and second
リフト・作動角を可変制御する第1可変動弁機構5は、内燃機関1のクランクシャフトにより駆動される駆動軸22と、この駆動軸22に固定された駆動偏心カム23と、回転自在に支持された制御軸32と、この制御軸32の制御偏心カム38に揺動自在に支持されたロッカアーム26と、吸気弁3のタペット30に当接する揺動カム29と、を備えており、上記駆動偏心カム23とロッカアーム26とはリンクアーム24によって連係され、ロッカアーム26と揺動カム29とは、リンク部材28によって連係されている。
The first
上記ロッカアーム26は、略中央部が上記制御偏心カム38によって揺動可能に支持されており、その一端部に、連結ピン25を介して上記リンクアーム24のアーム部が連係しているとともに、他端部に、連結ピン27を介して上記リンク部材28の上端部が連係している。上記制御偏心カム38は、制御軸32の軸心から偏心しており、従って、制御軸32の角度位置に応じてロッカアーム26の揺動中心は変化する。
The
上記揺動カム29は、駆動軸22の外周に嵌合して回転自在に支持されており、側方へ延びた端部に、連結ピン37を介して上記リンク部材28の下端部が連係している。この揺動カム29の下面には、駆動軸22と同心状の円弧をなす基円面と、該基円面から所定の曲線を描いて延びるカム面と、が連続して形成されており、これらの基円面ならびにカム面が、揺動カム29の揺動位置に応じてタペット30の上面に当接する。
The
上記制御軸32は、一端部に設けられたリフト・作動角制御用アクチュエータ33によって所定角度範囲内で回転するように構成されている。このリフト・作動角制御用アクチュエータ33は、例えばウォームギア35を介して制御軸32を駆動する電動モータからなり、コントロールユニット10からの制御信号によって制御される。上記制御軸32の回転角度は、制御軸センサ34によって検出される。
The
上記第1可変動弁機構5によれば、上記制御軸32の回転角度位置に応じて吸気弁3のリフトならびに作動角が、両者同時に、連続的に拡大,縮小し、このリフト・作動角の大小変化に伴い、吸気弁3の開時期と閉時期とがほぼ対称に変化する。リフト・作動角の大きさは、制御軸32の回転位置によって一義的に定まるので、上記制御軸センサ34の検出値により、そのときの実際のリフト・作動角が示されることになる。
According to the first
一方、中心角を可変制御する第2可変動弁機構6は、上記駆動軸22の前端部に設けられたスプロケット42と、このスプロケット42と上記駆動軸22とを、所定の角度範囲内において相対的に回転させる位相制御用アクチュエータ43と、から構成されている。上記スプロケット42は、図示せぬタイミングチェーンもしくはタイミングベルトを介して、クランクシャフトに連動している。上記位相制御用アクチュエータ43は、本実施例では油圧式の回転型アクチュエータからなり、コントロールユニット10からの制御信号によって油圧制御弁44を介してアクチュエータ43内の進角側油圧室および遅角側油圧室への油圧供給が制御される。この位相制御用アクチュエータ43の作用によって、スプロケット42と駆動軸22とが相対的に回転し、バルブリフトにおけるリフト中心角が遅進する。つまり、リフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角する。また、この変化も、連続的に得ることができる。この第2可変動弁機構6の制御状態は、駆動軸22の回転位置に応答する駆動軸センサ36によって検出される。
On the other hand, the second
図3は、代表的な運転条件における吸気弁3のバルブリフト特性を示したもので、図示するように、アイドル等の極低負荷域においては、リフト・作動角が最小となり、かつ中心角の位相は、最も遅角した位置となる。これによって、閉時期は、下死点直前位置となる。
FIG. 3 shows the valve lift characteristics of the
アイドル等の極低負荷域よりも負荷の大きな低負荷領域(補機負荷が加わっているアイドル状態を含む)においては、リフト・作動角が大きくなり、かつ中心角は進角した位置となる。このときには、吸気弁閉時期を早めることで、吸気量が比較的少量に制御される。 In a low load region where the load is larger than an extremely low load region such as an idle (including an idle state where an auxiliary machine load is applied), the lift / operation angle is large and the center angle is an advanced position. At this time, the intake amount is controlled to a relatively small amount by advancing the intake valve closing timing.
さらに負荷が増加し、燃焼が安定してくる中負荷域では、リフト・作動角をさらに拡大しつつ、中心角の位相を進角させる。中心角の位相は、中負荷域のある点で、最も進角した状態となる。 In the middle load range where the load further increases and the combustion becomes stable, the phase of the central angle is advanced while further increasing the lift / operation angle. The phase of the central angle is the most advanced state at a certain point in the middle load region.
また、最大負荷時には、さらにリフト・作動角を拡大し、かつ最適なバルブタイミングとなるように第2可変動弁機構6を制御する。なお、図示するように、機関回転数によっても最適なバルブリフト特性は異なるものとなる。
Further, at the maximum load, the second
次に、本発明の要部であるリフト・作動角および中心角の制御範囲ならびにこれに対応した変化速度上限値の制限について説明する。 Next, the control range of the lift / operating angle and the central angle and the limitation on the change speed upper limit value corresponding to the control range of the lift / operating angle and the central angle, which are the main parts of the present invention, will be described.
図4は、リフト・作動角および中心角の制御範囲についての基本的な考え方を説明するための説明図であって、横軸を作動角(本実施例ではリフト・作動角と同義)、縦軸を中心角、として、その制御範囲を示している。作動角の可変範囲は、第1可変動弁機構5の機構上の制限(例えば図示せぬストッパ機構)によって一定範囲に定まり、同様に、中心角の可変範囲は、第2可変動弁機構6の機構上の制限によって一定範囲に定まるので、物理的には、図4では長方形となる範囲で、作動角と中心角とが変化し得る。しかし、図4の右上の部分となる大作動角でかつ進角側となる作動角および中心角の組み合わせは、上死点付近でピストンとの干渉が生じるため、実際には、利用できない。図4上の各々の点は、その点の作動角と中心角とから定まる特定のバルブリフト特性に個々に対応するので、ピストン移動軌跡との干渉が生じる限界の線(換言すれば干渉が生じないバルブリフト特性と干渉が生じるバルブリフト特性との境界となる線)を図4の上に描くことができる。図4の線L1は、設計値の上で干渉が生じる限界を示しているが、寸法公差等による製品個々のばらつきを考慮した限界は、図4の線L2のようになる。つまり、この線L2よりも右上のバルブリフト特性は、使用することができない。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the basic concept of the control range of the lift / working angle and the central angle, in which the horizontal axis represents the working angle (synonymous with the lift / working angle in this embodiment), and the vertical The control range is shown with the axis as the central angle. The variable range of the operating angle is determined to be within a certain range by a restriction on the mechanism of the first variable valve mechanism 5 (for example, a stopper mechanism (not shown)). Similarly, the variable range of the central angle is the second
理解を容易にするために、図5に、図4の3つの代表点a,b,cにおけるバルブリフト特性を示す。また曲線Pは、ピストン移動軌跡を示す。なお、このピストン移動軌跡は、図5では、バルブシート面からの相対的な距離の変化(クランク角に応じた変化)を示す形に描かれており、従って、図5において、あるクランク角におけるバルブリフト特性と曲線Pとの上下方向の距離が、その瞬間における吸気弁3とピストン冠面との間の距離に相当する。つまり、図5において、曲線Pと接触ないし交差するバルブリフト特性は、利用することができない。図示するように、点aのバルブリフト特性は、中心角が最進角位置であるが、作動角が比較的小さいので、ピストン移動軌跡Pと干渉しない。逆に、点cのバルブリフト特性は、作動角が最大であるが、中心角が最遅角位置であるため、やはりピストン移動軌跡Pと干渉しない。また点bは、中間的な進角位置であるが、作動角も中間的な大きさであるため、やはりピストン移動軌跡Pと干渉しない。このように、大作動角側でかつ進角側の部分では、作動角および中心角の制御範囲が、相互に関連した形で制限されている。なお、点aは部分負荷時、点bは低速高負荷時、点cは高速高負荷時の目標の特性に概ね相当する。
For easy understanding, FIG. 5 shows valve lift characteristics at three representative points a, b, and c in FIG. Curve P shows the piston movement trajectory. In FIG. 5, the piston movement trajectory is drawn in a form showing a change in relative distance from the valve seat surface (change according to the crank angle). Accordingly, in FIG. The vertical distance between the valve lift characteristic and the curve P corresponds to the distance between the
また図4の線L2よりも左下側のバルブリフト特性は、基本的にはピストン移動軌跡Pと干渉することがない、と言えるが、前述した制御軸センサ34や駆動軸センサ36の故障やアクチュエータあるいはコントローラ10の異常など制御システムの何らかの異常があったときにも、吸気弁3とピストンとの干渉(衝突)が生じないようにするためには、さらに、少なくとも異常検知に要する時間を考慮して、安全代を見込む必要がある。つまり、第1可変動弁機構5が作動角の拡大方向へ変化しているときに、例えば制御軸センサ34が異常値を発したとすると、この異常値を検知して何らかのフェールセーフ機能(例えばアクチュエータ33の停止)が働くまでの所要時間(主に異常検知に要する時間)の間に、作動角の多少の拡大が生じる。この検知遅れに伴う作動角拡大量をΔ1とすると、図4の線L2を図左側へΔ1だけ移動させた線L3を作動角制御範囲の限界とする必要がある。同様に、第2可変動弁機構6が進角側へ変化しているときに何らかの異常が生じてフェールセーフ機能(例えばアクチュエータ43の進角側への油圧供給の停止)が働く場合にも、異常検知までの時間によって中心角の進角が生じる。この検知遅れに伴う進角量をΔ2とすると、図4の線L2を図下側へΔ2だけ移動させた線L4を中心角制御範囲の限界とする必要がある。従って、図4に参考例として示す線L5(これはΔ1だけ左側へ移動させた線L3とΔ2だけ下側へ移動させた線L4とを1本に結んだ線に相当する)を作動角および中心角の制御範囲限界とすれば、万一の異常時にも吸気弁3とピストンとの衝突が回避されることになる。しかし、このように大きな安全代を見込んで作動角および中心角の制御範囲を設定すると、それだけ実現し得るバルブリフト特性の範囲が狭められてしまう。
Further, it can be said that the valve lift characteristic on the lower left side of the line L2 in FIG. 4 basically does not interfere with the piston movement locus P. However, the failure of the
そこで、本発明では、さらに、作動角および中心角が変化する際の変化速度、特にピストンとの距離が小さくなる方向への変化速度の上限値を制限する。 Therefore, in the present invention, the upper limit value of the changing speed when the operating angle and the central angle change, in particular, the changing speed in the direction in which the distance from the piston becomes smaller is limited.
図6は、第2可変動弁機構6による中心角の進角側への変化速度の上限値の制限を示す図である。例えば、第2可変動弁機構6の油圧式アクチュエ43は、該油圧式アクチュエータ43の進角側油圧室および遅角側油圧室へ供給される油圧を、デューティ比制御されるスプール弁型の油圧制御弁44を介して制御することにより、その位置が制御されるものであり、その進角側へのデューティ比を最大値とすることで、進角側への変化速度が最大となる。図6に示す線M1よりも左下側の領域では、この変化速度の上限値は、特に制限されない。従って、例えば、運転条件がステップ的に変化したような場合に、デューティ比が最大となる最も大きな速度で中心角が変化する。なお、過渡時の種々の条件に応じて、運転性や燃費等が最適となるような変化速度に制御されるので、必ずしも常に上限の変化速度となるものではない。この線M1は、干渉が生じる限界となる線L2に対し前述した変化量Δ2を考慮した特性となる。この線M1よりも右上側となるバルブリフト特性(作動角および中心角の組み合わせ)の点では、中心角の進角側への変化速度の上限値が相対的に低くなるように制限される。線L2に近接して設定された線M4上のバルブリフト特性では、進角側への変化速度の上限値が、例えば、線M1よりも左下側の領域における基本的な上限値の25パーセントとなる。この変化速度の上限値の制限は、具体的には、上記の進角側へのデューティ比の最大値を通常時の25パーセントに制限することにより実現される。そして、この制限の程度は、線M1と線M4との間で連続的に変化し、線M4に近いほど上限値が低い値となる。図の線M2は上限値が基本的な上限値の75パーセントとなる線、線M3は同じく50パーセントとなる線、をそれぞれ示している。これらの特性は、前述したように異常時の検知に要する時間を考慮して設定されている。なお、これらの制限の程度が連続的ではなく段階的に変化するようしてもよい。そして、中心角の制御範囲は、基本的に線M4までの範囲となる。このように変化速度が低くなれば、一定時間(例えば、異常検知に要する時間)の間に変化する進角量は小さくなるので、ピストンとの干渉が生じ得る線L2に対する安全代が小さくても、干渉が生じることはない。
FIG. 6 is a diagram showing a limitation on the upper limit value of the rate of change of the central angle toward the advance side by the second
なお、遅角側への変化速度の上限値は特に制限されないので、図6の全てのバルブリフト特性において、過渡時にデューティ比の最大値が与えられ得る。 Since the upper limit value of the changing speed toward the retard side is not particularly limited, the maximum value of the duty ratio can be given during transition in all the valve lift characteristics of FIG.
図7は、第1可変動弁機構5による作動角の大作動角側への変化速度の上限値の制限を示す図である。作動角の変化速度は、電動モータからなるアクチュエータ33の回転速度に相関するが、その最大値は、アクチュエータ33へ加えられる電流値もしくは電圧値に依存する。図7に示す線M11よりも左下側の領域では、この変化速度の上限値は、特に制限されない。従って、例えば、運転条件がステップ的に変化したような場合に、定格トルクなどから定まる最も大きな速度で中心角が変化する。なお、中心角と同じく、過渡時の種々の条件に応じて、運転性や燃費等が最適となるような変化速度に制御されるので、必ずしも常に上限の変化速度となるものではない。この線M11は、干渉が生じる限界となる線L2に対し前述した変化量Δ1を考慮した特性となる。この線M11よりも右上側となるバルブリフト特性(作動角および中心角の組み合わせ)の点では、作動角の大作動角側への変化速度の上限値が相対的に低くなるように制限される。線L2に近接して設定された線M14上のバルブリフト特性では、大作動角側への変化速度の上限値が、例えば、線M11よりも左下側の領域における基本的な上限値の25パーセントとなる。この変化速度の上限値の制限は、具体的には、上記のアクチュエータ33へ与えられる電流値もしくは電圧値の最大値を通常時の25パーセントに制限することにより実現される。そして、この制限の程度は、線M11と線M14との間で連続的に変化し、線M14に近いほど上限値が低い値となる。図の線M12は上限値が基本的な上限値の75パーセントとなる線、線M13は同じく50パーセントとなる線、をそれぞれ示している。これらの特性は、前述したように異常時の検知に要する時間を考慮して設定されている。なお、これらの制限の程度が連続的ではなく段階的に変化するようしてもよい。そして、作動角の制御範囲は、基本的に線M14までの範囲となる。
FIG. 7 is a diagram showing a limitation on the upper limit value of the changing speed of the operating angle toward the large operating angle by the first
なお、小作動角側への変化速度の上限値は特に制限されない。 The upper limit value of the changing speed toward the small operating angle is not particularly limited.
上記の図6および図7は、理解を容易にするために、中心角の変化速度の制限と作動角の変化速度の制限とを個別に示したが、両者は、実際には、図8に示すように、同時に行われる。すなわち、図6のM1〜M4の範囲内でかつ同時に図7のM11〜M14の範囲内にあるバルブリフト特性(作動角+中心角)であれば、例えば過渡時に作動角の拡大および中心角の進角が行われるとすると、双方の変化速度の上限値が各々所定範囲に制限されることになる。また、作動角および中心角の制御範囲としては、最終的に、図6の中心角の制御範囲と図7の作動角の制御範囲との重複範囲となる。つまり、線M1と線M4とを重ね合わせて1本に連続させた線L6が、中心角と作動角との組み合わせにより定まるバルブリフト特性の制御範囲の限界となる。 FIG. 6 and FIG. 7 individually show the limitation on the change rate of the central angle and the limitation on the change rate of the operating angle for the sake of easy understanding. As shown, it is done at the same time. That is, if the valve lift characteristic (operating angle + center angle) is within the range of M1 to M4 in FIG. 6 and simultaneously within the range of M11 to M14 in FIG. If the advance angle is performed, the upper limit values of both change speeds are respectively limited to a predetermined range. Further, the control range of the operating angle and the central angle finally becomes an overlapping range of the control range of the central angle in FIG. 6 and the control range of the operating angle in FIG. That is, the line L6 in which the line M1 and the line M4 are overlapped and continuous is the limit of the control range of the valve lift characteristic determined by the combination of the center angle and the operating angle.
上記のように中心角および作動角の変化速度の上限値を制限することで、吸気弁3とピストンとが干渉し得る線L2に対し過度に大きな安全代を与えることなく制御範囲を設定でき、それだけバルブリフト特性を広い範囲で変化させることができる。図9は、一例として、図4に示した制御限界線L5と図7のように速度上限値を制限した場合の制御限界線L6とを対比して示したものであり、図示するように、制御範囲が拡大する。なお、吸気弁3とピストンとの干渉を避けるためにピストン冠面に設けられるバルブリセスを浅くし、あるいは無くすことも可能となる。
By limiting the upper limit value of the change speed of the central angle and the operating angle as described above, the control range can be set without giving an excessively large safety allowance to the line L2 where the
ところで、フェールセーフ機能のための異常検知に要する時間は、内燃機関においては、多くの場合、実時間ではなくクランク角によって定まる。例えば、一定クランク角毎に読み込まれるセンサの検出値が異常であると判別するためには、あるクランク角に相当する時間が必要である。このように、異常検知に要する時間がクランク角による定まるものとすると、単位クランク角の実時間は機関回転速度が高いほど短くなるので、実時間として早期に異常検知が可能である。従って、上記のように例えば基本的な上限値の75パーセント〜25パーセントとする制限を、さらに内燃機関の回転速度に応じて補正し、低速時ほど上限値がより低い値となり、高速時には基本的な上限値により近づくようにしてもよい。これにより、高速域では過度の制限を与えることがなくなり、バルブリフト特性の変化の応答性が高くなる。 By the way, in many cases, the time required for detecting an abnormality for the fail-safe function is determined not by real time but by a crank angle in an internal combustion engine. For example, a time corresponding to a certain crank angle is required to determine that the detection value of the sensor read at every constant crank angle is abnormal. As described above, assuming that the time required for abnormality detection is determined by the crank angle, the actual time of the unit crank angle becomes shorter as the engine rotational speed is higher, so that the abnormality can be detected early as the actual time. Accordingly, for example, the limitation of 75% to 25% of the basic upper limit value is corrected according to the rotational speed of the internal combustion engine as described above, and the upper limit value becomes lower at lower speeds and is basically at high speeds. The upper limit value may be approached. Thereby, an excessive restriction is not given in the high speed range, and the response of the change in the valve lift characteristic is increased.
また同様に、冷間始動直後などの機関温度(油温あるいは冷却水温度など)が低い条件下では、潤滑油の粘性によるフリクションが大きくなるとともに油圧式アクチュエータの駆動源となる油圧自体も低い、などの理由により、万一の異常検知に一定の時間を要しても、その間に変化する作動角ないし中心角の変化量が小さくなる。従って、内燃機関の温度に応じて、低温時ほど速度上限値が高くなるように補正してもよい。図10は、一例として、油圧式アクチュエータを用いた場合のONデューティ比と作動角ないし中心角の変化速度と油温との関係を示したものであり、図示するように、同じONデューティ比であっても、油温が低くなると変化速度は低くなる。従って、例えば前述した図6〜図8の特性に従って、基準温度T1の下での適当な上限値が40パーセントであるとすると、現在の温度T2に対し、これと同じ変化速度となるONデューティ比(丸で示す点)を求めればよい。これにより、低温時に過度の制限を与えることがなくなり、バルブリフト特性の変化の応答性悪化が回避される。 Similarly, under conditions where the engine temperature (oil temperature or cooling water temperature, etc.) is low, such as immediately after a cold start, the friction due to the viscosity of the lubricating oil increases and the hydraulic pressure itself that drives the hydraulic actuator is low. For this reason, even if a certain amount of time is required for abnormality detection, the amount of change in the operating angle or the central angle that changes during that time becomes small. Therefore, the speed upper limit value may be corrected so as to increase as the temperature decreases according to the temperature of the internal combustion engine. FIG. 10 shows, as an example, the relationship between the ON duty ratio, the operating angle or the change speed of the central angle, and the oil temperature when a hydraulic actuator is used. Even so, the rate of change decreases as the oil temperature decreases. Therefore, for example, if the appropriate upper limit value under the reference temperature T1 is 40% in accordance with the characteristics shown in FIGS. 6 to 8 described above, the ON duty ratio that provides the same change speed as the current temperature T2. (Points indicated by circles) may be obtained. Thereby, an excessive restriction is not given at a low temperature, and the responsive deterioration of the change in the valve lift characteristic is avoided.
以上、この発明の一実施例を説明したが、この発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、排気弁についても、進角と遅角の方向が逆になるだけで、全く同様に適用できる。また変化速度の上限値の制限は種々の手段で行うことができ、例えば専用の電磁弁を付加するようにしてもよい。また、例えば作動角および中心角のいずれか一方の変化速度が基本的に遅いような機構の場合には、他方のみについて速度の上限値を制限するようにしてもよい。 As mentioned above, although one Example of this invention was described, this invention is not limited to this, A various change is possible. For example, the exhaust valve can be applied in exactly the same manner only by reversing the direction of the advance angle and the retard angle. Further, the upper limit value of the change speed can be limited by various means. For example, a dedicated electromagnetic valve may be added. Further, for example, in the case of a mechanism in which either one of the operating angle and the central angle is basically slow, the upper limit value of the speed may be limited only for the other.
さらに、上記実施例では作動角とともに弁のリフトが増減変化する可変動弁装置に適用した例を説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、特開平9−184406号公報や特開平9−268906号公報等に開示された作動角のみが変化する形式の可変動弁装置や、その他種々の形式の可変動弁装置に適用することが可能である。 Furthermore, in the above-described embodiment, an example was described in which the present invention is applied to a variable valve operating apparatus in which the lift of the valve increases and decreases with the operating angle. However, the present invention is not limited to this, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-184406. The present invention can be applied to a variable valve device of a type that changes only an operating angle disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-268906 and other various types of variable valve devices.
また上記実施例では、主に異常時の検知に要する遅れについて説明したが、本発明においては、フェールセーフ機能は必ずしも必須のものではなく、異常検知やフェールセーフ機能を考慮しない場合でも、例えば、バルブリフト特性がピストンとの干渉が生じる方向に近づく場合の制御の応答遅れなどに対し有利となる。 Further, in the above embodiment, the delay mainly required for detection at the time of abnormality has been described, but in the present invention, the fail-safe function is not necessarily essential, and even when the abnormality detection and the fail-safe function are not considered, for example, This is advantageous for a response delay in control when the valve lift characteristic approaches a direction in which interference with the piston occurs.
3…吸気弁
5…第1可変動弁機構
6…第2可変動弁機構
10…コントロールユニット
32…制御軸
33…リフト・作動角制御用アクチュエータ
43…位相制御用アクチュエータ
44…油圧制御弁
DESCRIPTION OF
Claims (8)
上記第1可変動弁機構による作動角の制御範囲と上記第2可変動弁機構による中心角の制御範囲とを、両者の組み合わせからなるバルブリフト特性がピストン移動軌跡と干渉しない限界となる作動角と中心角との組み合わせに沿って、相互に関連した形で制限するとともに、
上記限界に近い作動角と中心角との組み合わせの領域では、上記第1可変動弁機構の大作動角側への変化速度の上限値および上記第2可変動弁機構のピストン移動軌跡へ近づく方向への変化速度の上限値の少なくとも一方を、上記限界から離れた作動角および中心角での変化速度上限値よりも相対的に低い値に制限することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 A first variable valve mechanism capable of continuously increasing or decreasing the operating angle of the intake or exhaust valve, and a second variable valve mechanism for continuously delaying the central angle of the operating angle, In a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that realizes valve lift characteristics according to engine operating conditions by a combination of controls
The operating angle at which the valve lift characteristic composed of a combination of the control range of the operating angle by the first variable valve mechanism and the control range of the central angle by the second variable valve mechanism is a limit that does not interfere with the piston movement trajectory. Along with the combination of and center angle,
In the region of the combination of the operating angle and the central angle close to the limit, the upper limit value of the changing speed of the first variable valve mechanism toward the large operating angle and the direction of approaching the piston movement trajectory of the second variable valve mechanism A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, wherein at least one of the upper limit values of the change speed to the above is limited to a value relatively lower than the upper limit value of the change speed at the operating angle and the central angle away from the limit .
上記第1可変動弁機構の大作動角側への変化速度の上限値および上記第2可変動弁機構のピストン干渉へ近づく方向への変化速度の上限値の少なくとも一方を、
上記作動角および上記中心角の値に基づいて制限することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 A first variable valve mechanism capable of continuously increasing or decreasing the operating angle of the intake or exhaust valve, and a second variable valve mechanism for continuously delaying the central angle of the operating angle, In a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that realizes valve lift characteristics according to engine operating conditions by a combination of controls
At least one of an upper limit value of a change speed toward the large operating angle side of the first variable valve mechanism and an upper limit value of a change speed in a direction approaching the piston interference of the second variable valve mechanism,
A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, which is limited based on the values of the operating angle and the central angle.
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JP2011149324A (en) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Toyota Motor Corp | Control device for variable valve actuation mechanism |
CN108625994A (en) * | 2017-03-22 | 2018-10-09 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | The method for carrying out cam phase control based on cylinder wall temperature |
DE102015122537B4 (en) | 2015-12-22 | 2019-12-05 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for operating an internal combustion engine and internal combustion engine |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011149324A (en) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Toyota Motor Corp | Control device for variable valve actuation mechanism |
US10260431B2 (en) | 2010-01-21 | 2019-04-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device and control method for variable valve actuation mechanism |
DE102015122537B4 (en) | 2015-12-22 | 2019-12-05 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for operating an internal combustion engine and internal combustion engine |
CN108625994A (en) * | 2017-03-22 | 2018-10-09 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | The method for carrying out cam phase control based on cylinder wall temperature |
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