JP2010223081A - 可変動弁機構の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】突起部を有する変位部材の変位によりバルブの開弁特性を切り換える可変機構を備える。また、カム軸の外周面に形成され、アクチュエータに突き出された突起部と係合しうる螺旋状溝を備える。さらに、バルブの開弁特性を切り換える開弁特性変更要求があった場合に、カム軸の外周面に定めた目標接触位置に向けて突起部を突き出すようにアクチュエータを駆動させる。この目標接触位置を、カム軸の回転数及びアクチュエータの応答実力値の少なくとも一方に基づいて定める。
【選択図】図6
Description
突起部を有する変位部材と、
前記変位部材の変位によりバルブの開弁特性を切り換える可変機構と、
前記突起部を突き出し可能なアクチュエータと、
カム軸の外周面に形成され、前記アクチュエータに突き出された前記突起部と係合しうる螺旋状溝と、
前記バルブの開弁特性を切り換える開弁特性変更要求があった場合に、前記カム軸の外周面に定めた目標接触位置に向けて突起部を突き出すように、前記アクチュエータを駆動させるアクチュエータ制御手段と、
前記カム軸の回転数及び前記アクチュエータの応答実力値の少なくとも一方に基づいて、前記目標接触位置を定める目標接触位置決定手段と、を備えることを特徴とする。
前記目標接触位置決定手段は、
前記カム軸の回転数が高いほど大きな値となり前記アクチュエータの応答実力値が高いほど小さな値となる関係値について、該関係値が上限値より大きいか否かを判定する判定手段と、
前記関係値が前記上限値以下である場合は、前記目標接触位置を、前記螺旋状溝の開始区間に定める第1位置決定手段と、
前記関係値が前記上限値より大きい場合は、前記目標接触位置を、前記螺旋状溝の開始区間より前の回転位置にある前記カム軸の外周面上に定める第2位置決定手段と、を含むことを特徴とする。
前記第2位置決定手段は、前記関係値が前記上限値より大きい場合において、前記関係値が小さいほど、前記目標接触位置を、前記螺旋状溝の開始区間の近くに定めること、を特徴とする。
前記カム軸は、前記螺旋状溝の開始区間より前の前記カム軸の外周面であって前記突起部が前記螺旋状溝に挿入されることのない区間の円径が、他区間の円径よりも大きいこと、を特徴とする。
前記開弁特性変更要求があった場合に、前記カム軸を遅角させる遅角手段、を備えることを特徴とする。
一方、関係値が上限値を超える場合、即ち、アクチュエータの実力に対してカム軸の回転が高回転である場合には、突起部を螺旋状溝の開始区間よりも手前のカム軸外周面上に当接させることができる。そのため、カム軸の回転に伴い、突起部を螺旋状溝に確実に挿入しバルブの開弁特性を変更することができる。高回転領域では、突起部とカム軸との接触音よりも、機関の振動や、バルブ着座音等によるNVが問題となるため、相対的に接触音は問題とならない。
このように、本発明によれば、突起部とカム軸との接触音が問題となる低回転領域におけるNV低減を図りつつ、高回転領域においても応答性高くバルブの開弁特性を変更することができる。また、関係値が上限を超える場合にのみ、突起部とカム軸周面とを当接させるため、突起部とカム軸周面との磨耗を低減することができる。
[実施の形態1のシステム構成]
(動弁装置の全体構成)
図1は、本発明の実施の形態1の内燃機関の動弁装置10を説明するための図である。ここでは、内燃機関は、4つの気筒(#1〜#4)を有し、#1→#3→#4→#2の順で爆発行程が行われる直列4気筒型エンジンであるものとする。また、内燃機関の個々の気筒には、2つの吸気バルブと2つの排気バルブとが備わっているものとする。そして、図1に示す構成は、各気筒に配設された2つの吸気バルブ、或いは2つの排気バルブを駆動する機構として機能するものとする。
次に、可変機構20の構成について説明する。尚、図1では、後述する第1ローラ36、第2ローラ40の軸心位置で切断した断面を用いて可変機構20を表している。図1に示すように、可変機構20は、カムシャフト12と平行に配置されたロッカーシャフト30を備えている。ロッカーシャフト30には、1つの第1ロッカーアーム32と、一対の第2ロッカーアーム34R、34Lとが回転自在に取り付けられている。第1ロッカーアーム32は、2つの第2ロッカーアーム34R、34Lの間に配置されている。尚、本明細書では、左右の第2ロッカーアーム34R、34Lを特に区別しないときには、単に第2ロッカーアーム34と表記する場合がある。
次に、切換機構24の詳細な構成を説明する。切換機構24は、第1ロッカーアーム32と第2ロッカーアーム34との連結/分離を切り換えるための機構であり、これにより、主カム14の作用力が第2ロッカーアーム34に伝達される状態と、当該作用力が第2ロッカーアーム34に伝達されない状態とを切り換えて、バルブ18の開弁特性を切り換えることができるようになっている。
図2は、切換機構24をカムシャフト12の軸方向(図1中の矢視Bの方向)から見た図である。尚、図2以降の図においては、ロックピン70とソレノイド68との関係を簡略化して図示している。
図3は、螺旋状溝64が形成されたカムシャフト12の大径部62を展開して表した図である。より具体的には、図3は、螺旋状溝64における各ポイントを内燃機関のクランク角度と対応付けて表した図である。尚、図3においては、圧縮上死点をクランク角度0°CAとしている。
図3には、便宜上、カムシャフト12の2回転分(2サイクル分)の螺旋状溝64が示されている。螺旋状溝64は、カムシャフト12が1回転(1サイクル)する間に、Pmax1位置にあるスライドピン58を、始端64aから浅溝部64cまで案内し、Pmax2位置に変位させる。
図4は、スライドピン58の突起部58cと大径部62の周面との接触により生じる接触音の発生箇所について説明するための図である。図4(A)は、ソレノイドONにより、スライドピン58の突起部58cが、螺旋状溝64以外の大径部62の周面に接触したケースを示している。上述した通り、ソレノイド68の推力は、突起部58cが大径部62の周面に到達する位置まで高まるため、その接触音は大きい。一方、図4(B)は、ソレノイドONにより、スライドピン58の突起部58cが、螺旋状溝64に直接挿入された状態を示している。上述した通り、ソレノイド68の推力は、螺旋状溝64内に挿入し始める位置から螺旋状溝64の底面にかけて減少するため、その接触音は図4(A)の場合に比して小さく抑えられる。
本実施形態におけるECU26は、カムシャフト12の回転数に基づいた応答要求の高低を、応答要求値として定めた「応答要求マップ」を記憶している。回転数が高いほど、即ち高応答要求であるほど応答要求値は高くなる。また、ECU26は、ソレノイド68の温度・振動・バッテリー電圧に基づいたソレノイド68の応答性の高低を、応答実力値として定めた「応答実力マップ」を記憶している。ソレノイド68の温度が高く、振動が大きく、バッテリー電圧が低いほど、即ち、低応答性であるほど応答実力値は低くなる。
また、応答要求に対してソレノイドの応答性が不足している場合(高応答要求/低応答性の場合)には、マージン区間の大径部62周面に突起部52cを当接させることができる。予め突起部58cを大径部62周面に当接させておくことで、突起部52cを確実に螺旋状溝64のカム溝区間に挿入することができる。そのため、確実に1サイクルで弁停止動作を実施することができる。なお、突起部58cと大径部62周面との接触により接触音が発生するが、この場合は高応答要求であり、高回転領域であるため、機関の振動音やバルブ着座音等が大きく、相対的に接触音は問題とならない。このように、本実施形態のシステムによれば、低回転時のNVを低減しつつ、高回転時においても1サイクルで確実な弁停止動作を実現することができる。
加えて、応答要求に対してソレノイドの応答性が不足している場合であっても、応答要求が低く応答性が高いほど、カム溝区間の近くを目標接触位置とすることができる。上述した通り、マージン区間は、手前の回転位置であるほど、突起部58cと大径部62の周面との接触面積が小さくなる。そのため、積極的にカム溝区間の近くを目標接触位置とすることで、接触面積を大きくとって面圧の低減を図り、突起部58cと大径部62の周面との磨耗を抑制することができる。
また、ここでは、ECU50が、上記S140の処理を実行することにより前記第1の発明における「アクチュエータ制御手段」が、上記S100〜S130の処理を実行することにより前記第1の発明における「目標接触位置決定手段」が、上記S110の処理を実行することにより前記第2の発明における「判定手段」が、上記S120の処理を実行することにより前記第2の発明における「第1位置決定手段」が、上記S130の処理を実行することにより前記第2及び第3の発明における「第2位置決定手段」が、それぞれ実現されている。更に、実施の形態1のおいては、フューエルカット要求等の弁停止動作の実行要求が「開弁特性変更要求」に、カム溝区間が「開始区間」に、それぞれ対応している。
[実施の形態2のシステム構成]
次に、図7〜図8を参照して本発明の実施の形態2について説明する。本実施形態のシステムは図1に示す構成において、大径部62の一部構造を変更することで実現することができる。他の構造及び、弁停止制御ルーチンの内容は実施の形態1と同様であるため、その説明は省略又は簡略する。
実施の形態1では、図1で述べた通り、カムシャフト12の同心円状に大径部62を形成している。すなわち、図6に示すマージン区間とカム軸区間の円径は同じである。これに対して、本実施形態では、マージン区間の円径を他区間の円径よりも大きくすることとした。
次に、本発明の実施の形態3について説明する。本実施形態のシステムは図1に示す構成に加えて、カムシャフト12を進角・遅角させることで主カム14の位相を変更する位相可変機構(VVT等)を備えている。なお、この位相可変機構の構成は、公知の内容であるため、その説明は省略する。
上述した実施の形態1では、高応答要求/低応答性等であって、突起部58cを螺旋状溝64のカム溝区間に直接挿入できない場合には、カム溝区間の手前のマージン区間において突起部58cを大径部62周面に当接させておくこととしている。ところで、NVや磨耗の観点から、カム溝区間に直接挿入できるケースを少しでも多くすることが望まれる。また、マージン区間において突起部58cを大径部62周面に当接させておく場合であっても、可能な限りカム溝区間に近い位置で当接させることが摩擦の低減の面から好適である。そこで、本実施形態では、弁停止動作に合わせてカムシャフト12を遅角することでこれらの問題を解消することとした。
カム回転数−VVT回転数=ソレノイド突き出し回転数 ・・・(数式1)
12 カムシャフト
14 主カム
16 副カム
18 バルブ
20 可変機構
24 切換機構
28 クランクポジションセンサ
48、54L,54R 切換ピン
56 リターンスプリング
58 スライドピン
58c 突起部
62 大径部
62a マージン区間
62c カム溝区間
64 螺旋状溝
64a 螺旋状溝の始端
64b 螺旋状溝の終端
64c 浅溝部
66 アクチュエータ
68 ソレノイド
70 ロックピン
Pmax1、Pmax2 変位端
Claims (5)
- 突起部を有する変位部材と、
前記変位部材の変位によりバルブの開弁特性を切り換える可変機構と、
前記突起部を突き出し可能なアクチュエータと、
カム軸の外周面に形成され、前記アクチュエータに突き出された前記突起部と係合しうる螺旋状溝と、
前記バルブの開弁特性を切り換える開弁特性変更要求があった場合に、前記カム軸の外周面に定めた目標接触位置に向けて突起部を突き出すように、前記アクチュエータを駆動させるアクチュエータ制御手段と、
前記カム軸の回転数及び前記アクチュエータの応答実力値の少なくとも一方に基づいて、前記目標接触位置を定める目標接触位置決定手段と、
を備えることを特徴とする可変動弁機構の制御装置。 - 前記目標接触位置決定手段は、
前記カム軸の回転数が高いほど大きな値となり前記アクチュエータの応答実力値が高いほど小さな値となる関係値について、該関係値が上限値より大きいか否かを判定する判定手段と、
前記関係値が前記上限値以下である場合は、前記目標接触位置を、前記螺旋状溝の開始区間に定める第1位置決定手段と、
前記関係値が前記上限値より大きい場合は、前記目標接触位置を、前記螺旋状溝の開始区間より前の回転位置にある前記カム軸の外周面上に定める第2位置決定手段と、を含むことを特徴とする請求項1記載の可変動弁機構の制御装置。 - 前記第2位置決定手段は、前記関係値が前記上限値より大きい場合において、前記関係値が小さいほど、前記目標接触位置を、前記螺旋所溝の開始区間の近くに定めること、
を特徴とする請求項2記載の可変動弁機構の制御装置。 - 前記カム軸は、
前記螺旋状溝の開始区間より前の前記カム軸の外周面であって前記突起部が前記螺旋状溝に挿入されることのない区間の円径が、他区間の円径よりも大きいこと、
を特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の可変動弁機構の制御装置。 - 前記開弁特性変更要求があった場合に、前記カム軸を遅角させる遅角手段、を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の可変動弁機構の制御装置。
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