JP2010116902A - Valve system of internal combustion engine - Google Patents

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亨裕 宮下
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology capable of approximating an operation mode of an intake valve and/or an exhaust valve to a desired mode, even when a request torque of a prime mover exceeds the upper limit value, in a valve system of an internal combustion engine for driving a cam by the prime moved independent of the internal combustion engine. <P>SOLUTION: This invention is the valve system of the internal combustion engine for driving the cam by the prime mover independent of the internal combustion engine. When the request torque as torque requested to the prime mover exceeds the upper limit value, a torque shortage of the prime mover is compensated by controlling an electric motor by a torque command value of larger amplitude than the request torque. <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カムが駆動される内燃機関の動弁システムに関する。   The present invention relates to a valve operating system for an internal combustion engine in which a cam is driven by a prime mover independent of the internal combustion engine.

従来、内燃機関と独立した原動機によりカムが駆動される内燃機関の動弁システムが提案されている。例えば、内燃機関と独立した原動機として電動モータを利用した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2007−154848号公報 特開2005−180238号公報 特開2007−292045号公報 特許第3690811号公報
Conventionally, a valve operating system for an internal combustion engine in which a cam is driven by a prime mover independent of the internal combustion engine has been proposed. For example, a valve operating system using an electric motor as a prime mover independent of an internal combustion engine has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
JP 2007-154848 A JP 2005-180238 A JP 2007-292045 A Japanese Patent No. 3690811

ところで、上記した従来の動弁システムの作動時において、内燃機関の運転状態によっては原動機の要求トルクが上限値を超える場合がある。そのような場合は、吸気バルブ又は排気バルブを所望の態様(タイミングや速度)で動作させることができない可能性がある。   By the way, during the operation of the above-described conventional valve operating system, the required torque of the prime mover may exceed the upper limit depending on the operating state of the internal combustion engine. In such a case, there is a possibility that the intake valve or the exhaust valve cannot be operated in a desired manner (timing or speed).

これに対し、原動機の定格を大きくする方法が考えられるが、動弁システムのサイズや重量が増大し、車載性が悪化するという問題がある。   On the other hand, a method of increasing the rating of the prime mover is conceivable, but there is a problem that the size and weight of the valve operating system increase and the in-vehicle performance deteriorates.

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関と独立した原動機によりカムが駆動される内燃機関の動弁システムにおいて、原動機の要求トルクが上限値を超えるような場合であっても、吸気バルブおよび/または排気バルブの動作態様を所望の態様に近似させることができる技術の提供にある。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to make the required torque of the prime mover exceed the upper limit value in the valve operating system of the internal combustion engine in which the cam is driven by the prime mover independent of the internal combustion engine. Even in such a case, the present invention provides a technique capable of approximating the operation mode of the intake valve and / or the exhaust valve to a desired mode.

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カムが駆動される内燃機関の動弁システムにおいて、原動機の要求トルクが上限値より大きくなる場合に、前記要求トルクより大きな振幅のトルク指令値に従って原動機を制御するようにした。   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 is driven by a prime mover independent of the internal combustion engine. The prime mover was controlled according to the torque command value with a large amplitude.

詳細には、本発明は、内燃機関と独立した原動機によりカムが駆動される内燃機関の動弁システムにおいて、
前記原動機に対して要求されるトルクとしての要求トルクが上限値を超える場合に、前記要求トルクより大きな振幅のトルク指令値によって前記電動機を制御する制御手段を備えるようにした。
Specifically, the present invention relates to a valve operating system for an internal combustion engine in which a cam is driven by a prime mover independent of the internal combustion engine.
Control means for controlling the electric motor with a torque command value having an amplitude larger than the required torque when a required torque as a torque required for the prime mover exceeds an upper limit value is provided.

尚、ここでいう「上限値」とは、原動機が発生し得る最大のトルクに相当する。また、「要求トルクが上限値を超える」とは、バルブの開弁開始から閉弁終了までの期間(以下、「バルブ作動期間」と称する)に必要となるトルク(要求トルク)の波形において、少なくとも一部の要求トルクが上限値を超えることを指す。   Here, the “upper limit value” corresponds to the maximum torque that can be generated by the prime mover. Further, “the required torque exceeds the upper limit value” means a torque (requested torque) waveform required for a period from the start of valve opening to the end of valve closing (hereinafter referred to as “valve operating period”). It means that at least part of the required torque exceeds the upper limit value.

要求トルクが上限値を超えた場合は、バルブ作動期間のうち、要求トルクが上限値を上回る期間において、原動機の発生トルクが不足する。そのため、カムの回転速度が目標値
より低くなり、バルブの開閉タイミングや作用角が目標値からかけ離れる可能性がある。その結果、内燃機関が所望の性能を発揮することができなくなる可能性や、排気エミッションが悪化する可能性がある。
When the required torque exceeds the upper limit value, the torque generated by the prime mover is insufficient during the valve operation period in which the required torque exceeds the upper limit value. Therefore, the rotational speed of the cam becomes lower than the target value, and there is a possibility that the valve opening / closing timing and the operating angle are far from the target value. As a result, the internal combustion engine may not be able to exhibit desired performance, and exhaust emission may be deteriorated.

これに対し、要求トルクより振幅の大きなトルク指令値により原動機が作動させられると、要求トルクに従って原動機が作動した場合と同様に、原動機の発生トルクの最大値は上限値に制限される。しかしながら、原動機の発生トルクが上限値に到達するタイミングは、原動機が要求トルクに従って作動させられた場合より早くなる。すなわち、原動機の発生トルクの増加率は、原動機が要求トルクに従って作動させられた場合より大きくなる。その結果、カムの回転慣性力が増加するため、バルブの開閉タイミングや作用角が目標値に近似する。   On the other hand, when the prime mover is operated with a torque command value having a larger amplitude than the required torque, the maximum value of the generated torque of the prime mover is limited to the upper limit value as in the case where the prime mover is operated according to the required torque. However, the timing at which the generated torque of the prime mover reaches the upper limit is earlier than when the prime mover is operated according to the required torque. That is, the increase rate of the generated torque of the prime mover is larger than when the prime mover is operated according to the required torque. As a result, the rotational inertia force of the cam increases, so that the valve opening / closing timing and operating angle approximate the target value.

本発明において、制御手段は、要求トルクの積算値とトルク指令値の積算値とが等しくなるように原動機を制御してもよい。言い換えれば、制御手段は、要求トルクの積算値とトルク指令値の積算値とが等しくなるようにトルク指令値を決定してもよい。その場合、トルク指令値に従って原動機が作動した場合のカムの角速度は、原動機が要求トルクと同等のトルクを発生し得た場合(原動機の発生トルクが上限値に制限されないと仮定した場合)のカムの角速度に近似する。その結果、カムの回転位置(クランク角度を基準としたカムの実際の位相)が目標回転位置(クランク角度を基準としたカムの目標位相)からかけ離れることが抑制される。   In the present invention, the control means may control the prime mover so that the integrated value of the required torque is equal to the integrated value of the torque command value. In other words, the control means may determine the torque command value so that the integrated value of the required torque is equal to the integrated value of the torque command value. In that case, the angular velocity of the cam when the prime mover operates according to the torque command value is the cam when the prime mover can generate a torque equivalent to the required torque (assuming that the generated torque of the prime mover is not limited to the upper limit value). Approximate the angular velocity of. As a result, the rotational position of the cam (actual phase of the cam with reference to the crank angle) is prevented from moving away from the target rotational position (target phase of the cam with reference to the crank angle).

また、本発明において、制御手段は、トルク指令値を積分して得られる波形の極値の位相と要求トルクを積分して得られる波形の極値の位相とが等しくなるように、トルク指令値を決定してもよい。   Further, in the present invention, the control means is configured so that the phase of the waveform extreme value obtained by integrating the torque command value is equal to the phase of the waveform extreme value obtained by integrating the required torque. May be determined.

言い換えれば、制御手段は、トルク指令値を積分して得られる波形が極値を示すタイミング(クランク角度を基準としたタイミング)と要求トルクを積分して得られる波形が極値を示すタイミング(クランク角度を基準としたタイミング)とが等しくなるように、トルク指令値を定めてもよい。   In other words, the control means is the timing at which the waveform obtained by integrating the torque command value shows the extreme value (timing based on the crank angle) and the timing at which the waveform obtained by integrating the required torque shows the extreme value (crank The torque command value may be determined so that the timing with respect to the angle becomes equal.

このようにトルク指令値が定められると、バルブ作動期間におけるカムの回転位置(クランク角度を基準としたカムの実際の位相)が目標回転位置(クランク角度を基準としたカムの目標位相)からかけ離れることが抑制される。   When the torque command value is determined in this manner, the cam rotation position (actual cam phase based on the crank angle) during the valve operation period is far from the target rotation position (cam target phase based on the crank angle). Is suppressed.

本発明によれば、内燃機関と独立した原動機によりカムが駆動される内燃機関の動弁システムにおいて、原動機の要求トルクが上限値を超えるような場合であっても、吸気バルブおよび/または排気バルブの動作態様を所望の態様に近似させることができる。   According to the present invention, in a valve operating system for an internal combustion engine in which a cam is driven by a prime mover independent of the internal combustion engine, even when the required torque of the prime mover exceeds the upper limit value, the intake valve and / or the exhaust valve Can be approximated to a desired mode.

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>
図1は、本発明を適用する内燃機関の動弁システムの概略構成を示す図である。
<Example 1>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a valve operating system for an internal combustion engine to which the present invention is applied.

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。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。
An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a four-stroke cycle spark ignition type internal combustion engine (gasoline engine) having a plurality of cylinders 2. 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13、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 electrically controls the fuel injection valve 12, the spark plug 13, the intake side drive mechanism 10, and the exhaust side drive mechanism 11 based on the measurement values of the various sensors described above.

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、吸気バルブ8が開弁し始めてから閉弁し終わるまでの期間(バルブ作動期間)において各モータ18,21に要求されるトルクが上限値(モータ18,21が発生可能なトルクの最大値)を上回ると、吸気カム81,82の回転速度が目標値より低くなる可能性がある。その場合は、吸気バルブ8の開閉タイミングや作用角が目標値からかけ離れる可能性がある。   By the way, the torque required for each motor 18, 21 during the period from when the intake valve 8 starts to open until the valve is closed (valve operation period) is the upper limit value (maximum value of torque that can be generated by the motors 18, 21). ), The rotational speed of the intake cams 81 and 82 may be lower than the target value. In that case, there is a possibility that the opening / closing timing and the operating angle of the intake valve 8 are far from the target value.

図3は、バルブ作動期間にモータ18,21へ入力されるトルク指令値(要求トルク)を示す図である。尚、図3において、吸気カム81,82及びモータ18,21は、一方向へ連続回転するモード(正転モード)で動作しているものとする。   FIG. 3 is a diagram showing torque command values (requested torques) input to the motors 18 and 21 during the valve operation period. In FIG. 3, it is assumed that the intake cams 81 and 82 and the motors 18 and 21 are operating in a mode that rotates continuously in one direction (forward rotation mode).

トルク指令値が上限値(モータ18,21が発生可能なトルクの最大値)Tmmax以下であれば、モータ18,21が実際に発生するトルク(以下、「実トルク」と称する)
は図3に示したトルク指令値と略同等の波形となる。
If the torque command value is equal to or less than the upper limit value (the maximum value of torque that can be generated by the motors 18 and 21) Tmmax, the torque actually generated by the motors 18 and 21 (hereinafter referred to as “actual torque”).
Is a waveform substantially equivalent to the torque command value shown in FIG.

これに対し、トルク指令値が上限値Tmmaxを上回る場合は、図4に示すように、トルク指令値(図4中の破線)が上限値Tmmaxを上回る期間(以下、「トルク不足期間」と称する)Pにおいて、モータの実トルク(図4中の実線)が上限値Tmmaxに制限される。その結果、トルク不足期間Pにおいて、モータ18,21及び吸気カム81,82の回転速度が目標回転速度より低くなる可能性がある。その場合は、吸気バルブ8の開閉タイミングや作用角が目標値からかけ離れる可能性がある。   On the other hand, when the torque command value exceeds the upper limit value Tmmax, as shown in FIG. 4, a period during which the torque command value (broken line in FIG. 4) exceeds the upper limit value Tmmax (hereinafter referred to as “torque shortage period”). ) At P, the actual torque of the motor (solid line in FIG. 4) is limited to the upper limit value Tmmax. As a result, in the torque shortage period P, the rotational speeds of the motors 18 and 21 and the intake cams 81 and 82 may be lower than the target rotational speed. In that case, there is a possibility that the opening / closing timing and the operating angle of the intake valve 8 are far from the target value.

吸気バルブ8の開閉タイミングや作用角が目標値からかけ離れると、気筒2内に吸入される空気量の変化等が発生し、内燃機関1の発生トルクが要求トルクを下回る事態や、内燃機関1の排気エミッションが増加する事態等が誘発される。   If the opening / closing timing or operating angle of the intake valve 8 is far from the target value, a change in the amount of air sucked into the cylinder 2 or the like occurs, and the generated torque of the internal combustion engine 1 falls below the required torque, or the internal combustion engine 1 The situation where the exhaust emission of the gas increases is induced.

そこで、本実施例では、モータ18,21のトルク指令値が上限値Tmmaxを超える場合に、図5に示すように、バルブ作動期間におけるトルク指令値の振幅が増加補正されるようにした。尚、図5中の実線は補正後のトルク指令値を示し、図5中の破線は補正前のトルク指令値を示すものとする。   Therefore, in this embodiment, when the torque command values of the motors 18 and 21 exceed the upper limit value Tmmax, the amplitude of the torque command value during the valve operation period is corrected to be increased as shown in FIG. The solid line in FIG. 5 indicates the torque command value after correction, and the broken line in FIG. 5 indicates the torque command value before correction.

この場合、モータ18,21の実トルクは、図6の実線で示すように、トルク指令値が補正されない場合(図6中の破線)と同様に上限値Tmmaxに制限される。しかしながら、モータ18,21の実トルクが上限値Tmmaxに到達するタイミングは、トルク指令値が補正されない場合(図6中のt10)に比べ、トルク指令値が補正された場合(図6中のt1)の方が早くなる。すなわち、実トルクの増加率(傾き)は、トルク指令値が補正されない場合に比してトルク指令値が補正された場合の方が大きくなる。   In this case, the actual torque of the motors 18 and 21 is limited to the upper limit value Tmmax, as shown by the solid line in FIG. 6, as in the case where the torque command value is not corrected (broken line in FIG. 6). However, the timing at which the actual torques of the motors 18 and 21 reach the upper limit value Tmmax is higher when the torque command value is corrected (t1 in FIG. 6) than when the torque command value is not corrected (t10 in FIG. 6). ) Is faster. That is, the rate of increase (inclination) of the actual torque is greater when the torque command value is corrected than when the torque command value is not corrected.

その結果、モータ18,21及び吸気カム81,82の回転慣性力が増加するため、吸気バルブ8の開閉タイミングや作用角を目標値に近似させることが可能となる。このようにECU14がトルク指令値を補正することにより、本発明にかかる制御手段が実現される。   As a result, the rotational inertia force of the motors 18 and 21 and the intake cams 81 and 82 increases, so that the opening / closing timing and operating angle of the intake valve 8 can be approximated to the target values. Thus, the control means concerning this invention is implement | achieved when ECU14 correct | amends a torque instruction value.

尚、トルク指令値の増加補正量は、図7中の領域B1,B2の合計面積が領域A1の面積と等しくなる(A1=B1+B2)とともに、領域B3,B4の合計面積が領域A2の面積と等しくなる(A2=B3+B4)ように定められてもよい。   The increase correction amount of the torque command value is such that the total area of the areas B1 and B2 in FIG. 7 is equal to the area of the area A1 (A1 = B1 + B2), and the total area of the areas B3 and B4 is the area of the area A2. It may be determined to be equal (A2 = B3 + B4).

この場合、吸気カム81,82の角速度が目標値(実トルクが上限値Tmmaxに制限されることなく補正前のトルク指令値と同等になる場合の角速度)と略同等になるため、吸気バルブ8の開閉タイミングや作用角を目標値に近似させやすくなる。   In this case, since the angular velocities of the intake cams 81 and 82 are substantially equal to the target value (the angular velocity when the actual torque is equal to the torque command value before correction without being limited to the upper limit value Tmmax), the intake valve 8 It becomes easy to approximate the opening / closing timing and working angle of the valve to the target value.

また、補正前のトルク指令値を角速度に換算(トルク指令値を積分)した波形(以下、「基準角速度波形」と称する)と実トルクを角速度に換算(実トルクを積分)した波形(以下、「補正角速度波形」と称する)との振幅及び位相が略同等となるように、トルク指令値の増加補正量が定められてもよい。   Further, a waveform (hereinafter referred to as “reference angular velocity waveform”) obtained by converting the torque command value before correction into angular velocity (hereinafter referred to as “reference angular velocity waveform”) and a waveform obtained by converting actual torque into angular velocity (hereinafter referred to as integrating actual torque). The increase correction amount of the torque command value may be determined so that the amplitude and phase of “corrected angular velocity waveform” are substantially equal.

例えば、ECU14は、基準波形の最大振幅値の大きさと補正波形の最大振幅値の大きさとが一致するとともに、基準波形が最大振幅値を示すタイミング(クランク角度)と補正波形が最大振幅値を示すタイミング(クランク角度)とが一致するように、トルク指令値の増加補正量が定められてもよい。   For example, the ECU 14 matches the maximum amplitude value of the reference waveform with the maximum amplitude value of the correction waveform, the timing at which the reference waveform shows the maximum amplitude value (crank angle), and the correction waveform shows the maximum amplitude value. The increase correction amount of the torque command value may be determined so that the timing (crank angle) matches.

このようにトルク指令値の増加補正量が定められると、クランク角度に対する吸気カム81,82の回転角度(位相)が目標値(実トルクが上限値Tmmaxに制限されること
なく補正前のトルク指令値と同等になる場合のカムの位相)に近似する。その結果、吸気バルブ8の開閉タイミング及び作用角が目標値に近似し易くなる。
When the increase correction amount of the torque command value is thus determined, the rotation angle (phase) of the intake cams 81 and 82 relative to the crank angle is set to the target value (the torque command before correction without limiting the actual torque to the upper limit value Tmmax). Approximate the cam phase when it is equal to the value). As a result, the opening / closing timing and operating angle of the intake valve 8 can be easily approximated to the target value.

尚、以上述べた実施例では、吸気側駆動機構10を例に挙げたが、排気側駆動機構11についても同様の制御を適用することができる。   In the embodiment described above, the intake side drive mechanism 10 is taken as an example, but the same control can be applied to the exhaust side drive mechanism 11.

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. バルブ作動期間におけるトルク指令値の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the torque command value in a valve | bulb operating period. トルク指令値が上限値を超える場合の実トルクを示す図である。It is a figure which shows the actual torque when a torque command value exceeds an upper limit. 補正前のトルク指令値と補正後のトルク指令値とを示す図である。It is a figure which shows the torque command value before correction | amendment, and the torque command value after correction | amendment. 補正前のトルク指令値に対応する実トルクと補正後のトルク指令値に対応する実トルクとを示す図である。It is a figure which shows the actual torque corresponding to the torque command value before correction | amendment, and the actual torque corresponding to the torque command value after correction | amendment. トルク指令値の補正量を決定する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of determining the correction amount of a torque command value.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・・内燃機関
2・・・・気筒
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(制御手段)
15・・・クランクポジションセンサ
18・・・第1モータ(原動機)
19・・・第2モータ(原動機)
30・・・第1カムポジションセンサ
31・・・第2カムポジションセンサ
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 2 ... Cylinder 8 ... Intake valve 9 ... Exhaust valve 10 ... Intake side drive mechanism 11 ... Exhaust side drive mechanism 14 ... ECU (control) means)
15 ... Crank position sensor 18 ... First motor (motor)
19 ... Second motor (motor)
30 ... first cam position sensor 31 ... second cam position sensor 80 ... valve lifter 81 ... first intake cam 82 ... second intake cam 83 ... first intake cam shaft 84 ..Second intake camshaft 87 ... intake side valve spring

Claims (3)

内燃機関と独立した原動機により駆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、
前記バルブの開弁開始から閉弁終了までの期間に前記原動機が発生すべきトルクである要求トルクが上限値を超える場合に、前記要求トルクより大きな振幅のトルク指令値によって前記原動機を作動させる制御手段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 for an internal combustion engine in which a cam driven by a prime mover independent of the internal combustion engine opens and closes the valve,
Control for operating the prime mover with a torque command value having an amplitude larger than the required torque when the required torque, which is the torque that should be generated by the prime mover, exceeds the upper limit during the period from the start of valve opening to the end of valve closing. A valve operating system for an internal combustion engine, characterized by comprising means.
請求項1において、前記制御手段は、要求トルクの積算値とトルク指令値の積算値とが等しくなるように前記トルク指令値を決定す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 control means determines the torque command value so that an integrated value of the required torque is equal to an integrated value of the torque command value. 請求項1又は2において、前記制御手段は、トルク指令値を積分して得られる波形の極値の位相と要求トルクを積分して得られる波形の極値の位相とが等しくなるように、トルク指令値を決定することを特徴とする内燃機関の動弁システム。   3. The control means according to claim 1, wherein the control means is configured so that the phase of the extreme value of the waveform obtained by integrating the torque command value is equal to the phase of the extreme value of the waveform obtained by integrating the required torque. A valve operating system for an internal combustion engine, wherein a command value is determined.
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