JP2010013973A - Valve system for internal combustion engine - Google Patents

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Kenji Kataoka
顕二 片岡
Natsuki Yanase
夏樹 柳瀬
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid valve stamping when the rotation of a cam is stopped in a valve system, in which a cam rotated or rocked by a motor separately provided from an internal combustion engine opens and closes a valve. <P>SOLUTION: In this valve system for the internal combustion engine in which a cam rotated or rocked by the rotation of a motor separately provided from an internal combustion engine opens and closes a valve, when a rotating position of the cam is within a range for opening the valve, a rotating force is applied to the cam by magnetizing a nose of the cam and the valve to the same pole. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関と独立した原動機により回転駆動されるカムがバルブを開閉させる動弁システムに関する。   The present invention relates to a valve operating system in which a cam that is rotationally driven by a prime mover independent of an internal combustion engine opens and closes the valve.

近年、内燃機関と独立した原動機(例えば、電動モータ)によりカムを回転駆動する動弁システムが提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
特開2005−54732号公報 実開昭61−198504号公報 特開2007−285292号公報
In recent years, a valve operating system has been proposed in which a cam is rotationally driven by a prime mover (for example, an electric motor) independent of an internal combustion engine (see, for example, Patent Document 1).
JP 2005-54732 A Japanese Utility Model Publication No. 61-198504 JP 2007-285292 A

ところで、上記したような動弁システムでは、内燃機関の出力軸(クランクシャフト)とカムとが機械的に連結されない。このため、動弁システムにフェイルが発生した場合等に、カムとクランクシャフトとが同期しなくなり、カムとピストンとの干渉(バルブスタンプ)が発生する可能性があった。   By the way, in the valve operating system as described above, the output shaft (crankshaft) of the internal combustion engine and the cam are not mechanically connected. For this reason, when a failure occurs in the valve operating system, the cam and the crankshaft are not synchronized, and there is a possibility that interference (valve stamp) between the cam and the piston occurs.

これに対し、フェイル発生時にカムの回転を停止させる方法が考えられるが、バルブが開弁した状態でカムが回転停止すると、バルブスタンプを回避しきれない可能性がある。   On the other hand, a method of stopping the rotation of the cam when a failure occurs is conceivable. However, if the cam stops rotating with the valve opened, the valve stamp may not be avoided.

本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、内燃機関と独立した原動機により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる動弁システムにおいて、カムの回転が停止された際のバルブスタンプの発生を回避することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a valve operating system in which a cam rotated or swung by a prime mover independent of an internal combustion engine opens and closes a valve, when the rotation of the cam is stopped. The purpose is to avoid the occurrence of valve stamps.

本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関と独立した原動機により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、
前記カムの回転位置が前記バルブを開弁させる範囲にある時に、前記原動機から独立して前記カムに回転力を付加する動力付加機構を備えるようにした。
In order to solve the above-described problem, the present invention provides a valve operating system for an internal combustion engine in which a cam rotated or swung by a prime mover independent of the internal combustion engine opens and closes a valve.
When the rotational position of the cam is in a range where the valve is opened, a power addition mechanism is provided that applies a rotational force to the cam independently of the prime mover.

かかる発明によれば、カムの回転が停止された時(原動機の作動が停止された時)にバルブが開弁状態にあると、動力付加機構がカムに回転力を付加する。動力付加機構による回転力の付加は、バルブが閉弁状態になるまで付加されることが好ましいが、バルブのリフト量がバルブスタンプを発生し得ない量となるまで付加されればよい。   According to this invention, when the rotation of the cam is stopped (when the operation of the prime mover is stopped), if the valve is in the open state, the power addition mechanism applies a rotational force to the cam. Although it is preferable to add the rotational force by the power addition mechanism until the valve is closed, it may be added until the lift amount of the valve becomes an amount that cannot generate the valve stamp.

その結果、カムの回転位置がバルブを開弁させる範囲(言い換えれば、バルブスタンプが発生し得る範囲)に属する状態でカムが停止しなくなる。このため、バルブとピストンとの干渉を回避することが可能となる。   As a result, the cam does not stop in a state where the rotational position of the cam belongs to a range in which the valve is opened (in other words, a range in which a valve stamp can be generated). For this reason, it is possible to avoid interference between the valve and the piston.

本発明にかかる動力付加機構としては、カムのノーズ部分とバルブとを同極に磁化する機構を例示することができる。また、原動機が電動モータである場合には、バルブが開弁状態になる時に電動モータの出力軸にコギングトルクが作用するように電動モータを取り付けることにより、該電動モータを動力付加機構として機能させてもよい。   Examples of the power addition mechanism according to the present invention include a mechanism that magnetizes the nose portion of the cam and the valve to the same polarity. In addition, when the prime mover is an electric motor, the electric motor is attached to the output shaft of the electric motor so that the cogging torque acts on the valve when the valve is opened, so that the electric motor functions as a power adding mechanism. May be.

尚、本発明にかかる動力付加機構は、動弁システムにフェイルが発生した場合に加え、内燃機関がフューエルカット運転される場合や、内燃機関が減筒運転される場合等にも有
効である。すなわち、内燃機関がフューエルカット運転される場合や内燃機関が減筒運転される場合に動力付加機構が作動すると、カムの停止位置を制御しなくとも吸気バルブを閉弁状態にすることができる。
The power addition mechanism according to the present invention is effective not only when a failure occurs in the valve operating system, but also when the internal combustion engine is fuel cut or when the internal combustion engine is reduced in cylinder. In other words, when the power addition mechanism is operated when the internal combustion engine is operated by fuel cut or when the internal combustion engine is operated by reduced cylinder operation, the intake valve can be closed without controlling the stop position of the cam.

本発明によれば、内燃機関と独立した原動機により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる動弁システムにおいて、カムの回転が停止された際のバルブスタンプの発生を回避することができる。   According to the present invention, in a valve operating system in which a cam rotated or swung by a prime mover independent of an internal combustion engine opens and closes a valve, it is possible to avoid the occurrence of a valve stamp when the rotation of the cam is stopped.

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.

<実施例1> <Example 1>

先ず、本発明の第1の実施例について図1乃至図7に基づいて説明する。   First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、複数の気筒2を備えた4ストローク・サイクルの火花点火式内燃機関(ガソリンエンジン)である。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the present invention is applied. An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a 4-stroke cycle spark ignition internal combustion engine (gasoline engine) having a plurality of cylinders 2.

内燃機関1の各気筒2には、ピストン3が摺動自在に内装されている。ピストン3は、コネクティングロッド4を介してクランクシャフト5と連結されている。   Each cylinder 2 of the internal combustion engine 1 is internally slidably provided with a piston 3. The piston 3 is connected to the crankshaft 5 via a connecting rod 4.

気筒2の内部は、吸気ポート6及び排気ポート7と連通している。気筒2内における吸気ポート6の開口端は、吸気バルブ8により開閉される。気筒2内における排気ポート7の開口端は、排気バルブ9により開閉される。吸気バルブ8と排気バルブ9は、吸気側駆動機構10と排気側駆動機構11とにより各々開閉駆動される。   The inside of the cylinder 2 communicates with the intake port 6 and the exhaust port 7. The opening end of the intake port 6 in the cylinder 2 is opened and closed by an intake valve 8. An open end of the exhaust port 7 in the cylinder 2 is opened and closed by an exhaust valve 9. The intake valve 8 and the exhaust valve 9 are respectively opened and closed by an intake side drive mechanism 10 and an exhaust side drive mechanism 11.

前記吸気ポート6は、吸気通路60と連通している。吸気通路60を流れる吸気は、吸気ポート6へ導かれる。吸気ポート6へ導かれた吸気は、吸気バルブ8の開弁時に気筒2内へ吸入される。その際、吸気通路60に取り付けられた燃料噴射弁12が吸気ポート6へ向けて燃料を噴射すると、該燃料も吸気とともに気筒2内へ吸入される。   The intake port 6 communicates with the intake passage 60. The intake air flowing through the intake passage 60 is guided to the intake port 6. The intake air guided to the intake port 6 is sucked into the cylinder 2 when the intake valve 8 is opened. At this time, when the fuel injection valve 12 attached to the intake passage 60 injects fuel toward the intake port 6, the fuel is also taken into the cylinder 2 together with the intake air.

気筒2内に導かれた燃料及び吸気(混合気)は、点火プラグ13が発生する火花を火種として燃焼される。気筒2内で燃焼されたガス(既燃ガス)は、排気バルブ9の開弁時に排気ポート7へ排出される。排気ポート7は排気通路70と連通しており、前記した既燃ガスが排気ポート7から排気通路70を介して大気中へ排出される。   The fuel and the intake air (air mixture) guided into the cylinder 2 are burned using the spark generated by the spark plug 13 as a spark. Gas burned in the cylinder 2 (burned gas) is discharged to the exhaust port 7 when the exhaust valve 9 is opened. The exhaust port 7 communicates with the exhaust passage 70, and the burnt gas described above is discharged from the exhaust port 7 into the atmosphere through the exhaust passage 70.

このように構成された内燃機関1には、ECU14が併設されている。ECU14は、CPU、ROM、RAM、バックアップRAM等から構成される電子制御ユニットである。ECU14には、クランクポジションセンサ15、水温センサ16、イグニッションスイッチ17等の各種センサと電気的に接続されている。   The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU 14. The ECU 14 is an electronic control unit that includes a CPU, a ROM, a RAM, a backup RAM, and the like. The ECU 14 is electrically connected to various sensors such as a crank position sensor 15, a water temperature sensor 16, and an ignition switch 17.

クランクポジションセンサ15は、クランクシャフト5の回転位置に応じた信号を出力するセンサである。水温センサ16は、内燃機関1を循環する冷却水の温度に応じた信号を出力するセンサである。   The crank position sensor 15 is a sensor that outputs a signal corresponding to the rotational position of the crankshaft 5. The water temperature sensor 16 is a sensor that outputs a signal corresponding to the temperature of the cooling water circulating through the internal combustion engine 1.

ECU14は、前記した各種センサの測定値に基づいて燃料噴射弁12、点火プラグ1
3、吸気側駆動機構10、及び排気側駆動機構11を電気的に制御する。
The ECU 14 determines the fuel injection valve 12 and the spark plug 1 based on the measured values of the various sensors.
3. The intake side drive mechanism 10 and the exhaust side drive mechanism 11 are electrically controlled.

ここで、図2に基づいて吸気側駆動機構10の構成を説明する。図2中の#1〜♯4は、内燃機関1の1番気筒〜4番気筒を各々表している。尚、1番気筒(#1)〜4番気筒(#4)の燃焼順序は、1番気筒(#1)→3番気筒(#3)→4番気筒(#4)→2番気筒(#2)である。   Here, the configuration of the intake side drive mechanism 10 will be described with reference to FIG. 2 represent the first to fourth cylinders of the internal combustion engine 1, respectively. The combustion order of the first cylinder (# 1) to the fourth cylinder (# 4) is as follows: the first cylinder (# 1) → the third cylinder (# 3) → the fourth cylinder (# 4) → the second cylinder ( # 2).

1番気筒(#1)〜4番気筒(#4)の各々には、2つの吸気バルブ8が設けられている。吸気バルブ8のステム基端には、バルブリフタ80が取り付けられている。吸気バルブ8は吸気側バルブスプリング87によって閉弁方向へ付勢されており、その付勢力によってバルブリフタ80が第1吸気カム81又は第2吸気カム82に押し付けられている。   Two intake valves 8 are provided in each of the first cylinder (# 1) to the fourth cylinder (# 4). A valve lifter 80 is attached to the stem base end of the intake valve 8. The intake valve 8 is urged in the valve closing direction by an intake side valve spring 87, and the valve lifter 80 is pressed against the first intake cam 81 or the second intake cam 82 by the urging force.

第1吸気カム81は、1番気筒(#1)及び4番気筒(#4)の吸気バルブ8を開閉駆動させるカムであり、第1吸気カムシャフト83に固定されている。第2吸気カム82は、2番気筒(#2)及び3番気筒(#3)の吸気バルブ8を開閉駆動するカムであり、第2吸気カムシャフト84に固定されている。すなわち、本実施例では、燃焼時期が360度異なる2つの気筒が1本の吸気カムシャフトを共用するように構成されている。   The first intake cam 81 is a cam that opens and closes the intake valves 8 of the first cylinder (# 1) and the fourth cylinder (# 4), and is fixed to the first intake camshaft 83. The second intake cam 82 is a cam that opens and closes the intake valves 8 of the second cylinder (# 2) and the third cylinder (# 3), and is fixed to the second intake camshaft 84. That is, in this embodiment, two cylinders having different combustion timings are configured to share one intake camshaft.

第1吸気カムシャフト83と第2吸気カムシャフト84は、同軸に配置されるとともに、互いに独立して周方向へ回転或いは揺動可能に内燃機関1に支持されている。   The first intake camshaft 83 and the second intake camshaft 84 are arranged coaxially and are supported by the internal combustion engine 1 so as to be rotatable or swingable in the circumferential direction independently of each other.

第1吸気カムシャフト83の一端には、第1ドリブンギヤ85が固定されている。第1ドリブンギヤ85は、第1モータ18の出力軸に固定された第1出力ギア19と噛合している。以下では、第1ドリブンギヤ85及び第1出力ギア19を第1減速機構と総称する。   A first driven gear 85 is fixed to one end of the first intake camshaft 83. The first driven gear 85 meshes with the first output gear 19 fixed to the output shaft of the first motor 18. Hereinafter, the first driven gear 85 and the first output gear 19 are collectively referred to as a first reduction mechanism.

この場合、第1モータ18の回転トルクは、第1減速機構を介して第1吸気カムシャフト83へ伝達される。よって、第1モータ18は、第1減速機構を介して第1吸気カムシャフト83を周方向へ回転又は揺動させることができる。   In this case, the rotational torque of the first motor 18 is transmitted to the first intake camshaft 83 via the first reduction mechanism. Therefore, the first motor 18 can rotate or swing the first intake camshaft 83 in the circumferential direction via the first reduction mechanism.

第2吸気カムシャフト84の外周面の一部には、第2ドリブンギヤ86が同軸に固定されている。第2ドリブンギヤ86は、第2モータ21の出力軸に固定された第2出力ギア22と噛合している。以下では、第2ドリブンギヤ86及び第2出力ギア22を第2減速機構と総称する。第2減速機構による減速比は、前述した第1減速機構と同等であるものとする。   A second driven gear 86 is coaxially fixed to a part of the outer peripheral surface of the second intake camshaft 84. The second driven gear 86 meshes with the second output gear 22 fixed to the output shaft of the second motor 21. Hereinafter, the second driven gear 86 and the second output gear 22 are collectively referred to as a second reduction mechanism. It is assumed that the reduction ratio by the second reduction mechanism is equivalent to that of the first reduction mechanism described above.

この場合、第2モータ21の回転トルクは、第2減速機構を介して第2吸気カムシャフト84へ伝達される。よって、第2モータ21は、第2減速機構を介して第2吸気カムシャフト84を周方向へ回転又は揺動させることができる。   In this case, the rotational torque of the second motor 21 is transmitted to the second intake camshaft 84 via the second reduction mechanism. Therefore, the second motor 21 can rotate or swing the second intake camshaft 84 in the circumferential direction via the second reduction mechanism.

尚、第1吸気カムシャフト83には、該第1吸気カムシャフト83の回転位置を検出する第1カムポジションセンサ30が取り付けられている。第2吸気カムシャフト84には、該第2吸気カムシャフト84の回転位置を検出する第2カムポジションセンサ31が取り付けられている。これら第1カムポジションセンサ30及び第2カムポジションセンサ31の検出信号は、ECU14へ入力されるようになっている。   A first cam position sensor 30 that detects the rotational position of the first intake camshaft 83 is attached to the first intake camshaft 83. A second cam position sensor 31 that detects the rotational position of the second intake camshaft 84 is attached to the second intake camshaft 84. The detection signals of the first cam position sensor 30 and the second cam position sensor 31 are input to the ECU 14.

また、第1モータ18は、出力軸の回転角度(位相)を検出する第1レゾルバ20を備えており、第1レゾルバ20の検出信号がECU14へ入力されるようになっている。第2モータ21は、出力軸の回転角度を検出する第2レゾルバ23を備えており、第2レゾルバ23の検出信号がECU14へ入力されるようになっている。   The first motor 18 includes a first resolver 20 that detects the rotation angle (phase) of the output shaft, and a detection signal of the first resolver 20 is input to the ECU 14. The second motor 21 includes a second resolver 23 that detects the rotation angle of the output shaft, and a detection signal of the second resolver 23 is input to the ECU 14.

排気側駆動機構11の構成については説明を省略するが、吸気側駆動機構10と同様にモータとカムシャフトが各々2つ設けられるように構成されてもよく、又は、モータとカムシャフトが各々1つ設けられるように構成されてもよい。   Although the description of the configuration of the exhaust side drive mechanism 11 is omitted, it may be configured such that two motors and two camshafts are provided similarly to the intake side drive mechanism 10, or each of the motor and the camshaft is one. One may be provided.

このように構成された動弁系では、ECU14がクランクシャフト5の回転に同期したタイミングで各モータを回転動作又は揺動動作させることにより、1番気筒(#1)〜4番気筒(#4)の吸気バルブ8及び排気バルブ9がクランクシャフト5の回転に同期したタイミング(すなわち、1番気筒(#1)〜4番気筒(#4)の燃焼サイクルに同期したタイミング)で開閉可能となる。   In the valve train configured as described above, the ECU 14 rotates or swings each motor at a timing synchronized with the rotation of the crankshaft 5, whereby the first cylinder (# 1) to the fourth cylinder (# 4). ) Of the intake valve 8 and the exhaust valve 9 can be opened and closed at the timing synchronized with the rotation of the crankshaft 5 (that is, the timing synchronized with the combustion cycle of the first cylinder (# 1) to the fourth cylinder (# 4)). .

ところで、上記した動弁系にフェイルが発生した場合は、カムシャフトとクランクシャフト5とが同期しなくなる可能性がある。カムシャフトとクランクシャフト5とが同期しなくなると、吸気バルブ8又は排気バルブ9がピストン3と干渉(バルブスタンプ)する虞がある。これに対し、各モータに対する通電を停止する方法が考えられる。しかしながら、カムシャフトの停止位置によっては吸気バルブ8又は排気バルブ9が開弁状態となり、バルブスタンプを回避しきれない可能性がある。   By the way, when a failure occurs in the valve train described above, the camshaft and the crankshaft 5 may not be synchronized. If the camshaft and the crankshaft 5 are not synchronized, the intake valve 8 or the exhaust valve 9 may interfere with the piston 3 (valve stamp). On the other hand, a method of stopping energization of each motor is conceivable. However, depending on the stop position of the camshaft, the intake valve 8 or the exhaust valve 9 may be opened, and the valve stamp may not be avoided.

そこで、本実施例の動弁システムは、カム(カムシャフト)の回転位置が吸気バルブ8又は排気バルブ9を開弁させる範囲にある時に、カム(カムシャフト)に回転力を付加することができる動力付加機構を備えるようにした。   Therefore, the valve operating system of the present embodiment can apply a rotational force to the cam (camshaft) when the rotational position of the cam (camshaft) is in a range where the intake valve 8 or the exhaust valve 9 is opened. A power addition mechanism is provided.

以下、動力付加機構の構成について図3乃至図5に基づいて説明する。動力付加機構は、吸気側駆動機構10と排気側駆動機構11の各々に設けられる。吸気側駆動機構10の動力付加機構と排気側駆動機構11の動力付加機構とは同等の構成になるため、ここでは吸気側駆動機構10の動力付加機構のみを説明する。   Hereinafter, the configuration of the power addition mechanism will be described with reference to FIGS. 3 to 5. The power addition mechanism is provided in each of the intake side drive mechanism 10 and the exhaust side drive mechanism 11. Since the power addition mechanism of the intake side drive mechanism 10 and the power addition mechanism of the exhaust side drive mechanism 11 have the same configuration, only the power addition mechanism of the intake side drive mechanism 10 will be described here.

図3は、第2吸気カムシャフト84の側面図である。図3において、2番気筒(#2)の第2吸気カム82と3番気筒(#3)の第2吸気カム82との間に位置する第2吸気カムシャフト84には、カム側コイル800が巻き付けられている。このカム側コイル800は、該カム側コイル800に対する励磁電流の印加/印加停止を切り換えるカム側スイッチ801と電気的に接続されている。カム側スイッチ801は、ECU14によって制御される。   FIG. 3 is a side view of the second intake camshaft 84. In FIG. 3, the second intake camshaft 84 positioned between the second intake cam 82 of the second cylinder (# 2) and the second intake cam 82 of the third cylinder (# 3) has a cam-side coil 800. Is wrapped around. The cam side coil 800 is electrically connected to a cam side switch 801 that switches application / stop of excitation current to the cam side coil 800. The cam side switch 801 is controlled by the ECU 14.

尚、前記カム側スイッチ801からカム側コイル800に対する励磁電流の流れは、2番気筒(#2)の第2吸気カム82の磁極がN極となり、3番気筒(#3)の第2吸気カム82の磁極がS極となるように定められている。   The flow of excitation current from the cam side switch 801 to the cam side coil 800 is such that the magnetic pole of the second intake cam 82 of the second cylinder (# 2) becomes N pole and the second intake of the third cylinder (# 3). The magnetic pole of the cam 82 is determined to be the S pole.

図4は、2番気筒(#2)の吸気バルブ8及びバルブリフタ80の断面図である。図4において、2番気筒(#2)の吸気バルブ8のステムには、バルブ側コイル802が巻き付けられている。バルブ側コイル802は、該バルブ側コイル802に対する励磁電流の印加/印加停止を切り換えるバルブ側スイッチ803と電気的に接続されている。バルブ側スイッチ803は、ECU14によって制御される。   FIG. 4 is a sectional view of the intake valve 8 and the valve lifter 80 of the second cylinder (# 2). In FIG. 4, a valve side coil 802 is wound around the stem of the intake valve 8 of the second cylinder (# 2). The valve side coil 802 is electrically connected to a valve side switch 803 that switches application / stop of excitation current to the valve side coil 802. The valve side switch 803 is controlled by the ECU 14.

尚、前記バルブ側スイッチ803からバルブ側コイル802に対する励磁電流の流れは、ステムの基端(図4中の上端)側の磁極がS極となり、ステムの先端(図4中の下端)側の磁極がN極となるように定められている。この場合、バルブリフタ80の磁極は、2番気筒(#2)の第2吸気カム82と同じN極になる。   The flow of excitation current from the valve side switch 803 to the valve side coil 802 is such that the magnetic pole on the base end (upper end in FIG. 4) side of the stem is the S pole, and on the tip end (lower end in FIG. 4) side of the stem. The magnetic poles are determined to be N poles. In this case, the magnetic pole of the valve lifter 80 has the same N pole as the second intake cam 82 of the second cylinder (# 2).

また、図5は、3番気筒(#3)の吸気バルブ8及びバルブリフタ80の断面図である
。図5において、2番気筒(#2)との差違は、バルブ側コイル802の巻き方向のみである。すなわち、3番気筒(#3)のバルブ側コイル802の巻き方向は、2番気筒(#2)のバルブ側コイル802の巻き方向と逆向きになっている。この場合、ステムの基端(図5中の上端)側の磁極がN極となり、ステムの先端(図5中の下端)側の磁極がS極となる。その結果、バルブリフタ80の磁極は、3番気筒(#3)の第2吸気カム82と同じS極になる。
FIG. 5 is a sectional view of the intake valve 8 and the valve lifter 80 of the third cylinder (# 3). In FIG. 5, the difference from the second cylinder (# 2) is only the winding direction of the valve side coil 802. That is, the winding direction of the valve side coil 802 of the third cylinder (# 3) is opposite to the winding direction of the valve side coil 802 of the second cylinder (# 2). In this case, the magnetic pole on the proximal end (upper end in FIG. 5) side of the stem is an N pole, and the magnetic pole on the distal end (lower end in FIG. 5) side of the stem is an S pole. As a result, the magnetic pole of the valve lifter 80 becomes the same S pole as the second intake cam 82 of the third cylinder (# 3).

尚、3番気筒(#3)のバルブ側コイル802の巻き方向を2番気筒(#2)と逆向きにする代わりに、励磁電流の流れ方向を逆向きにしてもよい。   Instead of reversing the winding direction of the valve side coil 802 of the third cylinder (# 3) with respect to the second cylinder (# 2), the flow direction of the excitation current may be reversed.

上記したカム側コイル800、カム側スイッチ801、バルブ側コイル802、及びバルブ側スイッチ803は、動力付加機構に相当する。すなわち、ECU14がカム側コイル800及びバルブ側コイル802に励磁電流が印加されるようにカム側スイッチ801及びバルブ側スイッチ803を制御すると、第2吸気カム82とバルブリフタ80とが同極に磁化される。その場合、第2吸気カム82とバルブリフタ80との間に斥力が働く。この斥力は、図6中の矢印Rが示すように、第2吸気カム82のノーズ部分をバルブリフタ80から離間させるべく第2吸気カム82を回転させる。よって、第2吸気カム82が吸気バルブ8を開弁させた状態にある時に上記した動力付加機構が作動すると、吸気バルブ8を閉弁状態へ移行させることができる。   The cam side coil 800, the cam side switch 801, the valve side coil 802, and the valve side switch 803 correspond to a power addition mechanism. That is, when the ECU 14 controls the cam side switch 801 and the valve side switch 803 so that the excitation current is applied to the cam side coil 800 and the valve side coil 802, the second intake cam 82 and the valve lifter 80 are magnetized to the same polarity. The In that case, a repulsive force acts between the second intake cam 82 and the valve lifter 80. This repulsive force rotates the second intake cam 82 to separate the nose portion of the second intake cam 82 from the valve lifter 80, as indicated by the arrow R in FIG. Therefore, if the above-described power addition mechanism is activated when the second intake cam 82 is in the state where the intake valve 8 is opened, the intake valve 8 can be shifted to the closed state.

尚、第1吸気カムシャフト83に設けられる動力付加機構は、第2吸気カムシャフト84に設けられる動力付加機構と同様の構成を有するものとする。   The power addition mechanism provided on the first intake camshaft 83 has the same configuration as the power addition mechanism provided on the second intake camshaft 84.

次に、本実施例における動力付加機構の制御手順について図7に沿って説明する。図7は、動力付加機構の制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御ルーチンは、予めECU14のROMに記憶されているルーチンであり、ECU14によって周期的に実行される。   Next, the control procedure of the power addition mechanism in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing a control routine of the power addition mechanism. This control routine is a routine stored in advance in the ROM of the ECU 14 and is periodically executed by the ECU 14.

図7の制御ルーチンにおいて、ECU14は、先ずS101の処理を実行する。S101では、ECU14は、モータの停止要求が発生しているか否かを判別する。モータの停止要求は、動弁システムにフェイルが発生した場合に発生するものとする。   In the control routine of FIG. 7, the ECU 14 first executes the process of S101. In S101, the ECU 14 determines whether or not a motor stop request is generated. The motor stop request is generated when a failure occurs in the valve operating system.

S101において否定判定された場合は、ECU14は、S105へ進み、動力付加機構を停止状態に維持する。   If a negative determination is made in S101, the ECU 14 proceeds to S105 and maintains the power addition mechanism in a stopped state.

S101において肯定判定された場合は、ECU14は、S102へ進む。S102では、ECU14は、モータの作動を停止させる。   If an affirmative determination is made in S101, the ECU 14 proceeds to S102. In S102, the ECU 14 stops the operation of the motor.

続いて、ECU14は、S103へ進み、動力付加機構を作動させる。例えば、ECU14は、カム側コイル800及びバルブ側コイル802に励磁電流が印加されるようにカム側スイッチ801及びバルブ側スイッチ803を制御する。   Then, ECU14 progresses to S103 and operates a power addition mechanism. For example, the ECU 14 controls the cam side switch 801 and the valve side switch 803 so that an excitation current is applied to the cam side coil 800 and the valve side coil 802.

S104では、ECU14は、各バルブのリフト量が所定値以下になったか否かを判別する。所定値は、バルブスタンプを回避し得るリフト量の最大値であってもよく、又は零であってもよい。尚、S104の判別は、各カムシャフトの回転位置に基づいて判別することができる。各カムシャフトの回転位置は、レゾルバの出力信号やカムポジションセンサの出力信号に基づいて特定することができる。   In S104, the ECU 14 determines whether or not the lift amount of each valve has become a predetermined value or less. The predetermined value may be the maximum value of the lift amount that can avoid the valve stamp, or may be zero. Note that the determination in S104 can be performed based on the rotational position of each camshaft. The rotational position of each camshaft can be specified based on the output signal of the resolver or the output signal of the cam position sensor.

S104において否定判定された場合は、ECU14は、S103へ戻り、動力付加機構の作動を継続する。一方、S104において肯定判定された場合は、ECU14は、S
105へ進み、動力付加機構の作動を停止させる。
If a negative determination is made in S104, the ECU 14 returns to S103 and continues the operation of the power addition mechanism. On the other hand, if an affirmative determination is made in S104, the ECU 14
Proceeding to 105, the operation of the power addition mechanism is stopped.

尚、フェイルの種類によっては、各バルブのリフト量を正確に検出することができない場合も考えられる。そのような場合は、ECU14は、前述したS104の処理を実行する代わりに、動力付加機構を所定時間作動させるようにしてもよい。所定時間は、開弁状態にあるバルブが動力付加機構によって閉弁させられるまでに要する時間であり、予め実験的に求められているものとする。   Depending on the type of failure, there may be a case where the lift amount of each valve cannot be accurately detected. In such a case, the ECU 14 may operate the power addition mechanism for a predetermined time instead of executing the process of S104 described above. The predetermined time is the time required for the valve in the valve open state to be closed by the power addition mechanism, and is determined experimentally in advance.

以上述べた実施例によれば、動弁システムにフェイルが発生した場合に、バルブスタンプの発生を回避することができる。   According to the embodiment described above, it is possible to avoid the occurrence of a valve stamp when a failure occurs in the valve operating system.

尚、第2吸気カム82の磁極及びバルブリフタ80の磁極は、前述した図3,4に示した例に限られるものではなく、各気筒2における第2吸気カム82の磁極とバルブリフタ80の磁極とが同極となるように定められればよい。   The magnetic poles of the second intake cam 82 and the valve lifter 80 are not limited to the examples shown in FIGS. 3 and 4 described above, and the magnetic poles of the second intake cam 82 and the valve lifter 80 in each cylinder 2 Should be determined to be the same polarity.

また、前述した図3,4では、第2吸気カム82とバルブリフタ80の双方が電磁石として機能する構成を示したが、第2吸気カム82とバルブリフタ80の何れか一方が永久磁石とされてもよい。   3 and 4 described above, both the second intake cam 82 and the valve lifter 80 function as electromagnets. However, even if either the second intake cam 82 or the valve lifter 80 is a permanent magnet. Good.

さらに、カム側コイル800とバルブ側コイル802の配置は、前述した図3,4に示した配置に限られるものではなく、第2吸気カム82とバルブリフタ80を励磁可能であれば如何なる配置であってもよい。   Furthermore, the arrangement of the cam side coil 800 and the valve side coil 802 is not limited to the arrangement shown in FIGS. 3 and 4 described above, and any arrangement is possible as long as the second intake cam 82 and the valve lifter 80 can be excited. May be.

また、本実施例では、動弁システムにフェイルが発生した時に動力付加機構が作動される例について述べたが、内燃機関1がフューエルカット運転される場合や、内燃機関1が減筒運転される場合等にも有効である。すなわち、内燃機関1がフューエルカット運転される場合や内燃機関1が減筒運転される場合に吸気側駆動機構10の動力付加機構が作動させられれば、第1吸気カムシャフト83及び第2吸気カムシャフト84の停止位置を制御しなくとも吸気バルブ8を閉弁状態にすることができる。その結果、制御ロジックの簡略化を図ることができる。   In the present embodiment, the example in which the power addition mechanism is operated when a failure occurs in the valve operating system has been described. However, the internal combustion engine 1 is operated in a fuel-cut operation, or the internal combustion engine 1 is operated in a reduced cylinder operation. It is also effective in cases. That is, if the power addition mechanism of the intake side drive mechanism 10 is operated when the internal combustion engine 1 is operated by fuel cut or when the internal combustion engine 1 is operated by reduced cylinder operation, the first intake camshaft 83 and the second intake cam The intake valve 8 can be closed without controlling the stop position of the shaft 84. As a result, the control logic can be simplified.

<実施例2>
次に、本発明の第2の実施例について図8基づいて説明する。ここでは、前述した第1の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
<Example 2>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, a configuration different from that of the first embodiment will be described, and description of the same configuration will be omitted.

本実施例の動力付加機構は、モータのコギングトルクを利用してカム(カムシャフト)に回転力を付加する機構である。すなわち、図8に示すように、カムシャフトの回転位置がバルブを開弁させる回転位置にある時に、モータのコギングトルクが正の値を示すようにモータを取り付ける。詳細には、バルブリフト量が最大となる時にコギングトルクが極大となるようにモータを取り付ける。   The power addition mechanism of the present embodiment is a mechanism that applies a rotational force to the cam (camshaft) using the cogging torque of the motor. That is, as shown in FIG. 8, when the rotational position of the camshaft is at the rotational position for opening the valve, the motor is mounted so that the cogging torque of the motor shows a positive value. Specifically, the motor is mounted so that the cogging torque is maximized when the valve lift is maximized.

かかる構成によると、モータの作動が停止された時にバルブが開弁状態にあっても、コギングトルクとバルブスプリングとの協働によってバルブを閉弁させるようにカムが回転させられる。その結果、バルブのリフト量がバルブスタンプを回避可能なリフト量となるまでカムを回転させることができる。このため、前述した第1の実施例と同様の効果を得ることが可能である。   According to this configuration, even if the valve is in the open state when the operation of the motor is stopped, the cam is rotated so as to close the valve by the cooperation of the cogging torque and the valve spring. As a result, the cam can be rotated until the lift amount of the valve reaches a lift amount that can avoid the valve stamp. For this reason, it is possible to obtain the same effect as the first embodiment described above.

本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the present invention is applied. 吸気側駆動機構の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of an intake side drive mechanism. 第2吸気カムシャフトの側面図である。It is a side view of the 2nd intake camshaft. 2番気筒の吸気バルブの側面図である。It is a side view of the intake valve of the second cylinder. 3番気筒の吸気バルブの側面図である。It is a side view of the intake valve of the third cylinder. 動力付加機構の作用を模式化した図である。It is the figure which modeled the effect | action of the power addition mechanism. 動力付加機構の制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control routine of a power addition mechanism. コギングトルクの位相とカムの位相との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the phase of cogging torque, and the phase of a cam.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・・内燃機関
2・・・・気筒
3・・・・ピストン
4・・・・コネクティングロッド
5・・・・クランクシャフト
6・・・・吸気ポート
7・・・・排気ポート
8・・・・吸気バルブ
9・・・・排気バルブ
10・・・吸気側駆動機構
11・・・排気側駆動機構
14・・・ECU
18・・・第1モータ
21・・・第2モータ
80・・・バルブリフタ
81・・・第1吸気カム
82・・・第2吸気カム
83・・・第1吸気カムシャフト
84・・・第2吸気カムシャフト
87・・・吸気側バルブスプリング
800・・カム側コイル
801・・カム側スイッチ
802・・バルブ側コイル
803・・バルブ側スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 2 ... Cylinder 3 ... Piston 4 ... Connecting rod 5 ... Crankshaft 6 ... Intake port 7 ... Exhaust port 8 ... .... Intake valve 9 ... Exhaust valve 10 ... Intake side drive mechanism 11 ... Exhaust side drive mechanism 14 ... ECU
18 ... first motor 21 ... second motor 80 ... valve lifter 81 ... first intake cam 82 ... second intake cam 83 ... first intake cam shaft 84 ... second Intake cam shaft 87... Intake valve spring 800 .. Cam side coil 801 .. Cam side switch 802 .. Valve side coil 803 .. Valve side switch

Claims (3)

内燃機関と独立した原動機により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、
前記カムの回転位置が前記バルブを開弁させる範囲にある時に、前記原動機から独立して前記カムに回転力を付加する動力付加機構を備えることを特徴とする内燃機関の動弁システム。
In a valve operating system of an internal combustion engine in which a cam rotated or rocked by a prime mover independent of the internal combustion engine opens and closes the valve,
A valve operating system for an internal combustion engine, comprising: a power addition mechanism that applies a rotational force to the cam independently of the prime mover when the rotational position of the cam is within a range for opening the valve.
請求項1において、前記動力付加機構は、前記カムのノーズ部分と前記バルブとを同極に磁化する機構であることを特徴とする内燃機関の動弁システム。   2. The valve operating system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the power addition mechanism is a mechanism that magnetizes the nose portion of the cam and the valve to the same polarity. 請求項1又は2において、前記動力付加機構は、前記バルブが開弁状態で停止した時に前記カムに回転力を付加することを特徴とする内燃機関の動弁システム。   3. The valve operating system for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the power adding mechanism applies a rotational force to the cam when the valve stops in a valve open state.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011163274A (en) * 2010-02-12 2011-08-25 Mitsubishi Motors Corp Engine with variable valve device

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