JP2011226331A - Variable valve device of internal combustion engine - Google Patents

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智 大森
Hideji Takamiya
秀治 高宮
Masayoshi Nishino
正嘉 西野
Hirohito Ide
博仁 井出
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To timely lean a reference position of a variable valve train by monitoring a drive current of an actuator that drives the variable valve train during the traveling of a vehicle.SOLUTION: A variable valve device includes: a variable valve train which can vary a lift amount of an intake valve of an internal combustion engine; an actuator which drives the variable valve train; a default mechanism having a biasing means that biases the variable valve train in one direction so as to hold a lift amount of the intake valve to a default position when the actuator is not driven; a position detecting means which detects a drive position of the variable valve train; a control device which controls the drive of the actuator based on the detected drive position of the variable valve train; and a current sensor which detects a drive current of the actuator. The control device determines that the lift amount of the intake valve corresponds to the default position when a variation in the detected drive current of the actuator is equal to or larger than a specified variation, and then learns the detected drive position of the variable valve train as a reference position of the variable valve train.

Description

本発明は、内燃機関に設けられ、制御軸の回転によって吸気弁のリフト量を可変可能な可変動弁装置に関し、特に可変動弁装置の制御軸とモータ軸の基準位置の学習に関する。   The present invention relates to a variable valve gear that is provided in an internal combustion engine and can vary the lift amount of an intake valve by rotation of a control shaft, and particularly relates to learning of reference positions of a control shaft and a motor shaft of the variable valve gear.

従来から、内燃機関に設けられた可変動弁機構の制御軸の回転角度をその制御軸を回転駆動するモータの軸(モータ軸)の回転角度から計測(推定)する手法がある。その場合、モータ軸と制御軸の回転角度の相関関係を学習する、すなわち両角度の位置関係を明確にしておく必要がある。   Conventionally, there is a method of measuring (estimating) the rotation angle of a control shaft of a variable valve mechanism provided in an internal combustion engine from the rotation angle of a motor shaft (motor shaft) that rotationally drives the control shaft. In that case, it is necessary to learn the correlation between the rotation angles of the motor shaft and the control shaft, that is, to clarify the positional relationship between the two angles.

特許文献1は、内燃機関の吸気弁の基準位置を学習するための装置を開示する。この装置では、制御軸のストッパを全閉ストッパ(全閉位置)に突き当てて、そのときの角度をモータ軸および制御軸の基準位置(0度)として両者の相関関係を学習する。   Patent Document 1 discloses an apparatus for learning a reference position of an intake valve of an internal combustion engine. In this apparatus, the stopper of the control shaft is abutted against the fully closed stopper (fully closed position), and the correlation between the two is learned with the angle at that time as the reference position (0 degree) of the motor shaft and the control shaft.

特許文献2は、可変動弁機構用アクチュエータのデフォルト装置を開示する。この装置では、可変動弁機構のアクチュエータの故障時に、支軸まわりに枢支されたレバーの被押圧部をコイルスプリングの弾発力で付勢し、レバーのカム部でアームを押圧してコントロールシャフトを一方向に回転させ、バルブリフトが所定値以下になるのを抑制する。   Patent Document 2 discloses a default device for an actuator for a variable valve mechanism. In this device, when the actuator of the variable valve mechanism fails, the pressed part of the lever pivoted around the support shaft is urged by the spring force of the coil spring, and the arm is pressed by the lever cam part to control it. The shaft is rotated in one direction to prevent the valve lift from becoming a predetermined value or less.

特開2009−36034号公報JP 2009-36034 A 特開2007−224777号公報JP 2007-224777 A

しかし、電力の瞬断などによる電子制御装置(ECU)のリセット発生時には、その相関関係の学習値がクリアされる可能性があり、その結果モータ軸の回転角度から制御軸の回転角度を推定することができない場合がある。   However, when an electronic control unit (ECU) reset occurs due to an instantaneous power interruption or the like, the learning value of the correlation may be cleared, and as a result, the rotation angle of the control shaft is estimated from the rotation angle of the motor shaft. It may not be possible.

その場合の対策として、特許文献1に例示されるような手法により、再度相関関係を学習することが考えられるが、車両の走行中においては運転者の意図しない加減速が生じる為、その実施は車両を停止させない限り実際にはほとんど不可能である。   As a countermeasure in such a case, it is conceivable to learn the correlation again by the method exemplified in Patent Document 1, but since the acceleration / deceleration unintended by the driver occurs while the vehicle is traveling, Actually it is almost impossible unless the vehicle is stopped.

そこで、本発明は、例えば特許文献2に開示されるような可変動弁機構用アクチュエータのデフォルト機構を利用しながら、車両の走行中に電力の瞬断などによりモータ軸と制御軸の回転角度の相関関の学習値が不正となった場合においても、速やかに再学習可能な可変動弁装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention uses a default mechanism of an actuator for a variable valve mechanism as disclosed in, for example, Patent Document 2, and controls the rotation angle between the motor shaft and the control shaft due to an instantaneous power interruption while the vehicle is running. It is an object of the present invention to provide a variable valve apparatus that can be re-learned quickly even when the correlation learning value becomes invalid.

本発明は、内燃機関の吸気弁のリフトを可変可能な可変動弁機構と、可変動弁機構を駆動するアクチュエータと、アクチュエータの非駆動時に吸気弁のリフトをデフォルト位置に保持するように可変動弁機構を一方向に付勢する付勢手段を有するデフォルト機構と、可変動弁機構の駆動位置を検出する位置検出手段と、検出された可変動弁機構の駆動位置に基づきアクチュエータの駆動を制御する制御装置と、アクチュエータの駆動電流を検出する電流センサと、を備える可変動弁装置である。その制御装置は、検出されたアクチュエータの駆動電流の変化量が所定変化量以上の場合に、吸気弁のリフトがデフォルト位置にあると判断し、検出された可変動弁機構の駆動位置を可変動弁機構の基準位置として学習する。   The present invention relates to a variable valve mechanism that can vary the lift of an intake valve of an internal combustion engine, an actuator that drives the variable valve mechanism, and a variable motion that holds the lift of the intake valve at a default position when the actuator is not driven. A default mechanism having an urging means for urging the valve mechanism in one direction, a position detecting means for detecting the driving position of the variable valve mechanism, and controlling the driving of the actuator based on the detected driving position of the variable valve mechanism. And a current sensor that detects the drive current of the actuator. The control device determines that the lift of the intake valve is in the default position when the detected change amount of the drive current of the actuator is equal to or greater than the predetermined change amount, and variably moves the detected drive position of the variable valve mechanism. Learning as the reference position of the valve mechanism.

本発明によれば、車両の走行中において可変動弁機構を駆動するアクチュエータの駆動電流をモニターするだけで可変動弁機構の基準位置を適時学習することができる。その結果、学習の精度しいては吸気弁のリフト量制御の精度を向上させることが可能となる。   According to the present invention, the reference position of the variable valve mechanism can be learned in a timely manner only by monitoring the drive current of the actuator that drives the variable valve mechanism while the vehicle is running. As a result, it is possible to improve the accuracy of learning and the accuracy of lift amount control of the intake valve.

本発明の可変動弁装置を含む内燃機関およびその制御装置の全体的な構成図である。1 is an overall configuration diagram of an internal combustion engine including a variable valve device of the present invention and a control device thereof. 本発明の可変動弁装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the variable valve apparatus of this invention. 本発明の可変動弁機構の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the variable valve mechanism of this invention. 本発明の可変動弁装置の制御軸とモータ軸との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the control shaft and motor shaft of the variable valve apparatus of this invention. 本発明のデフォルト機構を説明する図である。It is a figure explaining the default mechanism of this invention. 制御軸の角度(CS角度)と制御軸36の駆動トルク(CSトルク)との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the angle (CS angle) of a control shaft, and the drive torque (CS torque) of the control shaft. CS角度およびアクチュエータのモータの駆動電流の時間変化を示した図である。It is the figure which showed the time change of the drive current of the motor angle of CS angle and an actuator. 本発明の基準位置の学習フローを示す図である。It is a figure which shows the learning flow of the reference position of this invention. モータ軸の回転角度と制御軸の回転角度との相関関係を示す図である。It is a figure which shows the correlation of the rotation angle of a motor shaft, and the rotation angle of a control shaft.

次に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態に従う、内燃機関(以下、エンジンと呼ぶ)およびその制御装置の全体的な構成図である。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) and its control device according to an embodiment of the present invention.

電子制御ユニット(以下、「ECU」)という)1は、中央演算処理装置(CPU)およびメモリを備えるコンピュータである。メモリには、車両の様々な制御を実現するためのコンピュータ・プログラムおよび該プログラムの実施に必要なデータ(マップを含む)を格納することができる。ECU1は、車両の各部から信号を受取ると共に、該メモリに記憶されたデータおよびプログラムに従って演算を行い、車両の各部を制御するための制御信号を生成する。   An electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 1 is a computer including a central processing unit (CPU) and a memory. The memory can store a computer program for realizing various controls of the vehicle and data (including a map) necessary for executing the program. The ECU 1 receives a signal from each part of the vehicle and performs an operation according to data and a program stored in the memory to generate a control signal for controlling each part of the vehicle.

エンジン2は、たとえば4気筒を有するエンジンである。エンジン2には、吸気管3および排気管4が連結されている。吸気管4には、スロットル弁5が設けられている。スロットル弁5の開度は、ECU1からの制御信号に従って制御される。スロットル弁5の開度を制御することにより、エンジン2に吸入される空気の量を制御することができる。スロットル弁5には、スロットル弁の開度を検出するスロットル弁開度(θTH)センサ6が連結されており、この検出値は、ECU1に送られる。   The engine 2 is an engine having, for example, four cylinders. An intake pipe 3 and an exhaust pipe 4 are connected to the engine 2. The intake pipe 4 is provided with a throttle valve 5. The opening degree of the throttle valve 5 is controlled in accordance with a control signal from the ECU 1. By controlling the opening degree of the throttle valve 5, the amount of air taken into the engine 2 can be controlled. A throttle valve opening (θTH) sensor 6 for detecting the opening of the throttle valve is connected to the throttle valve 5, and this detected value is sent to the ECU 1.

燃料噴射弁7が、エンジン2とスロットル弁5との間であって、エンジン2の吸気弁(図示せず)の少し上流側に、気筒ごとに設けられている。燃料噴射弁7は、図示しない燃料ポンプに接続されている。燃料噴射弁7の燃料噴射時期および燃料噴射量は、ECU1からの制御信号に従って変更される。   A fuel injection valve 7 is provided for each cylinder between the engine 2 and the throttle valve 5 and slightly upstream of the intake valve (not shown) of the engine 2. The fuel injection valve 7 is connected to a fuel pump (not shown). The fuel injection timing and the fuel injection amount of the fuel injection valve 7 are changed according to a control signal from the ECU 1.

スロットル弁の上流には、吸気管3を流れる空気の量を検出するエアフローメータ(AFM)8が設けられている。   An air flow meter (AFM) 8 that detects the amount of air flowing through the intake pipe 3 is provided upstream of the throttle valve.

スロットル弁5の下流には、吸気管内絶対圧(PBA)センサ10が設けられており、吸気管内の圧力を検出する。また、吸気管内絶対圧センサ10の下流には吸気温(TA)センサ11が設けられており、吸気管内の温度を検出する。これらの検出値は、ECU1に送られる。また、エンジン2には、エンジンの水温TWを検出するためのエンジン水温センサ12が設けられており、該センサの検出値は、ECU1に送られる。   An intake pipe absolute pressure (PBA) sensor 10 is provided downstream of the throttle valve 5 to detect the pressure in the intake pipe. An intake air temperature (TA) sensor 11 is provided downstream of the intake pipe absolute pressure sensor 10 to detect the temperature in the intake pipe. These detected values are sent to the ECU 1. The engine 2 is provided with an engine water temperature sensor 12 for detecting the engine water temperature TW, and the detected value of the sensor is sent to the ECU 1.

エンジン2には、吸気弁のリフト量および開角(開弁期間)を連続的に変更することができる第1の機構21と、吸気弁を駆動するカムのクランク軸を基準とした位相を連続的に変更する第2の機構22とを有する可変動弁装置20を備える。第2の機構22により吸気弁を駆動するカムの位相が変更され、よって吸気弁の位相が変更される。   The engine 2 has a first mechanism 21 capable of continuously changing the lift amount and opening angle (valve opening period) of the intake valve and a phase based on the crankshaft of the cam that drives the intake valve. The variable valve operating apparatus 20 having the second mechanism 22 to be changed automatically is provided. The phase of the cam that drives the intake valve is changed by the second mechanism 22, and thus the phase of the intake valve is changed.

ECU1には、エンジン1のクランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ13およびエンジン1の吸気弁を駆動するカムが連結されたカム軸の回転角度を検出するカム角センサ14が接続されており、これらのセンサの検出値はECU1に供給される。クランク角センサ13は、所定のクランク角度(たとえば30度)毎に1パルス(CRKパルス)を発生し、該パルスにより、クランク軸の回転角度位置を特定することができる。また、カム角センサ14は、エンジン2の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス(CYLパルス)と、各気筒の吸入行程開始時の上死点(TDC)でパルス(TDCパルス)を発生する。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種の制御タイミングおよびエンジン回転数NEの検出に使用される。なお、カム角センサ14より出力されるTDCパルスと、クランク角センサ13より出力されるCRKパルスとの相対関係から、カム軸の実際の位相CAINが検出される。   Connected to the ECU 1 are a crank angle sensor 13 for detecting the rotation angle of the crankshaft of the engine 1 and a cam angle sensor 14 for detecting the rotation angle of the camshaft to which a cam for driving the intake valve of the engine 1 is connected. The detection values of these sensors are supplied to the ECU 1. The crank angle sensor 13 generates one pulse (CRK pulse) every predetermined crank angle (for example, 30 degrees), and can specify the rotational angle position of the crankshaft by the pulse. The cam angle sensor 14 generates a pulse (CYL pulse) at a predetermined crank angle position of a specific cylinder of the engine 2 and a pulse (TDC pulse) at the top dead center (TDC) at the start of the intake stroke of each cylinder. . These pulses are used for detection of various control timings such as fuel injection timing and ignition timing, and engine speed NE. The actual phase CAIN of the camshaft is detected from the relative relationship between the TDC pulse output from the cam angle sensor 14 and the CRK pulse output from the crank angle sensor 13.

可変動弁装置20には、吸気弁のリフト量を制御する制御軸の回転角度位置を検出するための制御軸回転角度センサ(CSA)センサ15が設けられている。可変動弁装置20には、さらに後述するアクチュエータ24のモータ23(図2、図4)の回転軸(以下、「モータ軸」と呼ぶ)の回転角度を検出するMOセンサ16およびモータ23の駆動電流を検出する電流センサ17が設けられている。各センサの検出信号はECU1に送られる。   The variable valve operating apparatus 20 is provided with a control shaft rotation angle sensor (CSA) sensor 15 for detecting the rotation angle position of the control shaft that controls the lift amount of the intake valve. The variable valve apparatus 20 further includes an MO sensor 16 that detects a rotation angle of a rotation shaft (hereinafter referred to as a “motor shaft”) of a motor 23 (FIGS. 2 and 4) of an actuator 24, which will be described later, and driving of the motor 23. A current sensor 17 for detecting current is provided. Detection signals from the sensors are sent to the ECU 1.

ECU1は、各種センサからの入力信号に応じて、メモリに記憶されたプログラムおよびデータ(マップを含む)に従い、エンジン2の運転状態を検出すると共に、スロットル弁5、燃料噴射弁7、可変動弁装置20を制御するための制御信号を生成する。   The ECU 1 detects the operating state of the engine 2 in accordance with programs and data (including a map) stored in a memory in accordance with input signals from various sensors, and also detects a throttle valve 5, a fuel injection valve 7, a variable valve. A control signal for controlling the device 20 is generated.

図2は、可変動弁装置20のより具体的な構成図を示す。図に示すように、可変動弁装置20は、吸気弁のリフト量および開角(以下、単にリフト量と呼ぶ)を連続的に変更することができる第1の機構21と、吸気弁の位相を連続的に変更することができる第2の機構22と、該第1の機構を介して吸気弁のリフト量LFTを連続的に変更するためのモータ23を備えるアクチュエータ24と、該第2の機構を介して吸気弁の位相を連続的に変更するために、その開度が連続的に変更可能な電磁弁25を備えるアクチュエータ26と、を備えている。   FIG. 2 shows a more specific configuration diagram of the variable valve gear 20. As shown in the figure, the variable valve apparatus 20 includes a first mechanism 21 that can continuously change the lift amount and opening angle of the intake valve (hereinafter simply referred to as lift amount), and the phase of the intake valve. , A second mechanism 22 that can continuously change, an actuator 24 that includes a motor 23 for continuously changing the lift amount LFT of the intake valve via the first mechanism, and the second In order to continuously change the phase of the intake valve via the mechanism, an actuator 26 including an electromagnetic valve 25 whose opening degree can be changed continuously is provided.

吸気弁の位相を示すパラメータとして、吸気弁のカム軸の位相CAINが用いられる。電磁弁25には、オイルパン28の潤滑油がオイルポンプ27により加圧されて供給される。モータ23および電磁弁25は、ECU1からの制御信号に従って作動する。   As a parameter indicating the phase of the intake valve, the cam axis phase CAIN of the intake valve is used. Lubricating oil in the oil pan 28 is pressurized and supplied to the solenoid valve 25 by the oil pump 27. The motor 23 and the electromagnetic valve 25 operate according to a control signal from the ECU 1.

図3を参照して、第1の機構21を説明する。(a)に示すように、カム32が設けられたカム軸31と、シリンダヘッドに軸35aを中心として揺動可能に支持されるコントロールアーム35と、コントロールアーム35を揺動させるコントロールカム37が設けられた制御軸36と、コントロールアーム35に支軸33bを介して揺動可能に支持されると共に、カム32に従動して揺動するサブカム33と、サブカム33に従動し、吸気弁40を駆動するロッカーアーム34とを備えている。ロッカーアーム34は、コントロールアーム35内に揺動可能に支持されている。   The first mechanism 21 will be described with reference to FIG. As shown to (a), the cam shaft 31 provided with the cam 32, the control arm 35 supported by the cylinder head so that rocking is possible centering on the shaft 35a, and the control cam 37 which rocks the control arm 35 are provided. The control shaft 36 provided and the control arm 35 are supported so as to be swingable via a support shaft 33b, and are also driven by a cam 32 to swing and a sub cam 33. And a rocker arm 34 to be driven. The rocker arm 34 is swingably supported in the control arm 35.

サブカム33は、カム32に当接するローラ33aを有し、カム軸31の回転により、軸33bを中心として揺動する。ロッカーアーム34は、サブカム33に当接するローラ34aを有し、サブカム33の動きが、ローラ34aを介して、ロッカーアーム34に伝達される。   The sub cam 33 has a roller 33 a that contacts the cam 32, and swings about the shaft 33 b as the cam shaft 31 rotates. The rocker arm 34 has a roller 34a that contacts the sub cam 33, and the movement of the sub cam 33 is transmitted to the rocker arm 34 via the roller 34a.

コントロールアーム35は、コントロールカム37に当接するローラ35bを有し、制御軸36の回転により軸35aを中心として揺動する。(a)に示す状態では、サブカム33の動きはロッカーアーム34にほとんど伝達されないため、吸気弁40はほぼ全閉の状態を維持する。(b)に示す状態では、サブカム33の動きがロッカーアーム34を介して吸気弁40に伝達され、吸気弁40は最大リフト量LFTMAX(たとえば12mm)まで開弁する。   The control arm 35 has a roller 35b that contacts the control cam 37, and swings about the shaft 35a by the rotation of the control shaft 36. In the state shown in (a), since the movement of the sub cam 33 is hardly transmitted to the rocker arm 34, the intake valve 40 is maintained in a substantially fully closed state. In the state shown in (b), the movement of the sub cam 33 is transmitted to the intake valve 40 via the rocker arm 34, and the intake valve 40 opens to the maximum lift amount LFTMAX (for example, 12 mm).

したがって、アクチュエータ24のモータ23(図2)により制御軸36を回転させることにより、吸気弁40のリフト量LFTを連続的に変更することができる。この実施形態では、第1の機構21に、制御軸36の回転角度位置を検出するCSAセンサ15(図1)が設けられており、制御軸36の回転角度位置CSAを検出する。該検出される回転角度位置CSAが、リフト量LFTを示すパラメータとして使用される。   Therefore, the lift amount LFT of the intake valve 40 can be continuously changed by rotating the control shaft 36 by the motor 23 (FIG. 2) of the actuator 24. In this embodiment, the first mechanism 21 is provided with a CSA sensor 15 (FIG. 1) that detects the rotation angle position of the control shaft 36, and detects the rotation angle position CSA of the control shaft 36. The detected rotation angle position CSA is used as a parameter indicating the lift amount LFT.

図4は、吸気弁のリフト量を制御する制御軸とアクチュエータのモータのモータ軸との関係を示す図である。制御軸36は、ウォームギヤ機構を介して、図2で示したモータ23を備えるアクチュエータ24に接続されている。ウォームギヤ機構は、アクチュエータ24のモータ23のモータ軸42に固定されてモータ軸42と一体的に回転するウォーム43と、制御軸36に固定されて制御軸36と共に回転するウォームホイール44と、から構成されている。ウォームホイール44の外周には、ウォーム43と噛み合うウォームギヤが形成されている。   FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a control shaft that controls the lift amount of the intake valve and a motor shaft of the actuator motor. The control shaft 36 is connected to the actuator 24 including the motor 23 shown in FIG. 2 via a worm gear mechanism. The worm gear mechanism includes a worm 43 fixed to the motor shaft 42 of the motor 23 of the actuator 24 and rotating integrally with the motor shaft 42, and a worm wheel 44 fixed to the control shaft 36 and rotated together with the control shaft 36. Has been. A worm gear that meshes with the worm 43 is formed on the outer periphery of the worm wheel 44.

アクチュエータ24のモータ23は、ECU1からの制御信号に従ってモータ軸42を回転駆動し、これにより、ウォームギヤ機構を介して制御軸36を回転駆動する。このとき、MOセンサ16によりモータ軸42の回転角度が検出され、さらに電流センサ17によりモータ23の駆動電流が検出され、それぞれECU1へ検出信号が送られる。こうして、制御軸36の回転量を制御することにより、吸気弁40のリフト量LFTを制御する。   The motor 23 of the actuator 24 rotationally drives the motor shaft 42 according to the control signal from the ECU 1, and thereby rotationally drives the control shaft 36 via the worm gear mechanism. At this time, the rotation angle of the motor shaft 42 is detected by the MO sensor 16, the drive current of the motor 23 is detected by the current sensor 17, and a detection signal is sent to the ECU 1. Thus, the lift amount LFT of the intake valve 40 is controlled by controlling the rotation amount of the control shaft 36.

次に、図5を参照しながら、本発明のデフォルト機構の一実施形態について説明する。図5はデフォルト機構を一方向から見た側面図であり、反対側に同様な(対称な)構成がある。ここでは、この一側面における構成の動作について説明するが、同時に反対側の構成においても同様な動作が行われる。   Next, an embodiment of the default mechanism of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a side view of the default mechanism as viewed from one direction, and there is a similar (symmetric) configuration on the opposite side. Here, the operation of the configuration on this one side will be described, but the same operation is performed on the configuration on the opposite side at the same time.

(a)は、可変動弁装置20が高リフト状態にあるときであって、コントロールアーム35に連なる制御軸36は反時計方向の限界回転位置(回転角94度)に停止している。このとき第1レバー73の被押圧部73bは第1コイルスプリング75の弾発力でそれぞれストッパ83に当接して停止している。第1レバー73のカム部73cは、制御軸36のアーム85の先端のローラ86から離間している。   (A) is when the variable valve apparatus 20 is in a high lift state, and the control shaft 36 connected to the control arm 35 is stopped at the counterclockwise limit rotation position (rotation angle 94 degrees). At this time, the pressed portion 73b of the first lever 73 is in contact with the stopper 83 by the elastic force of the first coil spring 75 and stopped. The cam portion 73 c of the first lever 73 is separated from the roller 86 at the tip of the arm 85 of the control shaft 36.

図5(b)に示すように、コントロールアーム23に連なる制御軸36を時計方向の限界回転位置(回転角0度)まで回転させて可変動弁装置20を低リフト状態にすると、時計方向に回転する制御軸36のアーム85の先端のローラ86が第1レバー73のカム部73cを押圧する。その結果、第1レバー73が支軸72を中心に揺動し、それらの被押圧部73bが第1スライダ78を押し上げて第1コイルスプリング75を圧縮する。   As shown in FIG. 5B, when the control valve 36 connected to the control arm 23 is rotated to the limit rotation position in the clockwise direction (rotation angle 0 degree) and the variable valve apparatus 20 is brought into the low lift state, the control valve 36 is rotated in the clockwise direction. The roller 86 at the tip of the arm 85 of the rotating control shaft 36 presses the cam portion 73 c of the first lever 73. As a result, the first lever 73 swings around the support shaft 72, and the pressed portion 73 b pushes up the first slider 78 to compress the first coil spring 75.

この状態でアクチュエータ24が故障等により非駆動になって制御軸36が(b)の位置に停止すると、吸気弁20は低リフト(リフト量ゼロ)の状態に固定されてしまうため、エンジンを始動することも運転することもできなくなってしまう。しかしながら本実施の形態によれば、(c)に示すように、アクチュエータ24が非駆動になっても、圧縮された第1コイルスプリング75が第12スライダ78を介して第1レバー73の被押圧部73bを押し下げることで、第1レバー73が所定角度だけ時計方向に回転する。その結果、第1レバー73のカム部73cによってローラ86を押圧されたアーム85が制御軸36を所定角度(実施の形態では36度)だけ反時計方向に回転させることで、吸気弁20のバルブリフトがゼロよも大きい必要量(例えば2mm)が確保されてエンジンの始動や運転が可能となる。この制御軸36の所定角度が本発明で言うデフォルト位置に相当する。   In this state, if the actuator 24 is not driven due to a failure or the like and the control shaft 36 stops at the position (b), the intake valve 20 is fixed to a low lift (lift amount zero) state, so the engine is started. You will not be able to drive or drive. However, according to the present embodiment, as shown in (c), even when the actuator 24 is not driven, the compressed first coil spring 75 is pressed by the first lever 73 via the twelfth slider 78. By depressing the portion 73b, the first lever 73 rotates clockwise by a predetermined angle. As a result, the arm 85 whose roller 86 is pressed by the cam portion 73c of the first lever 73 rotates the control shaft 36 by a predetermined angle (36 degrees in the embodiment) in the counterclockwise direction. The required amount (for example, 2 mm) greater than zero is ensured, and the engine can be started and operated. The predetermined angle of the control shaft 36 corresponds to the default position referred to in the present invention.

図6は、制御軸36の角度(CS角度)と制御軸36の駆動トルク(CSトルク)との関係を示す図である。図6の両者の関係を示すグラフAにおいて、CS角度Θ1でCSトルクが急反転する。このCS角度Θ1は、上述した図5(c)における制御軸36の所定角度に相当し、制御軸36が所定角度(CS角度Θ1)を通過するたびにこの急反転現象が発生する。この反転現象についてさらに説明する。   FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the angle (CS angle) of the control shaft 36 and the drive torque (CS torque) of the control shaft 36. In the graph A showing the relationship between the two in FIG. 6, the CS torque suddenly reverses at the CS angle Θ1. The CS angle Θ1 corresponds to a predetermined angle of the control shaft 36 in FIG. 5C described above, and this sudden inversion phenomenon occurs every time the control shaft 36 passes the predetermined angle (CS angle Θ1). This inversion phenomenon will be further described.

CS角度がΘ1より小さい場合は、図5(b)に例示されるように、アーム85が第1レバー73のカム部73cを押圧し、被押圧部73bが第1コイルスプリング75を圧縮するトルク(CSトルク)が制御軸36に必要となる。そのトルク量は、CS角度が小さくなる(低リフトになる)につれて小さくなる。その理由は、第1レバー73のカム部73cとローラ86との接触角度が低リフトになるにつれて浅くなるからである。この接触角度の設定に応じてCSトルクの特性は変化する。   When the CS angle is smaller than Θ1, the arm 85 presses the cam portion 73c of the first lever 73 and the pressed portion 73b compresses the first coil spring 75 as illustrated in FIG. (CS torque) is required for the control shaft 36. The amount of torque decreases as the CS angle decreases (lower lift). This is because the contact angle between the cam portion 73c of the first lever 73 and the roller 86 becomes shallower as the lift becomes lower. The characteristics of the CS torque change according to the setting of the contact angle.

CS角度がΘ1より大きい場合は、図5(a)に例示されるように、デフォルト機構による荷重は発生しないが、コントロールカム37(図3)がコントロールアーム35(図3)を揺動させるためのトルクが必要になる。コントロールアーム35は低リフトになる方向にロストモーションスプリング(図示なし)で付勢されているために、CS角度が大きくなるにつれてCSトルクも上昇することになる。   When the CS angle is larger than Θ1, no load is generated by the default mechanism as illustrated in FIG. 5A, but the control cam 37 (FIG. 3) swings the control arm 35 (FIG. 3). Torque is required. Since the control arm 35 is urged by a lost motion spring (not shown) in the direction of low lift, the CS torque increases as the CS angle increases.

CS角度をΘ1から小さくあるいは大きく変化させるためには、その変化の方向に応じてデフォルト機構(第1コイルスプリング75)またはロストモーションスプリングによるそれぞれ逆方向の付勢力に打ち勝つ必要がある。そのためCS角度Θ1において図6に示すようなCSトルクの急反転が生ずることになる。   In order to change the CS angle from Θ1 to small or large, it is necessary to overcome the biasing force in the reverse direction by the default mechanism (first coil spring 75) or the lost motion spring, depending on the direction of the change. Therefore, the CS torque suddenly reverses as shown in FIG. 6 at the CS angle Θ1.

図7は、このCS角度およびアクチュエータ24のモータ23の駆動電流の時間変化を示した図である。図7において、CS角度のグラフBが時間と共に増加していく過程で所定角度Θ1の位置Pを通過するとき、モータ電流のグラフCは、図6のCSトルクの変化と同様に急反転する。このモータ電流の急反転現象は、CSトルクの場合と同様な理由により、制御軸36が所定角度(CS角度Θ1)を通過するたびに観測される。したがって、このモータ電流の急激な変化を検出することで、制御軸36が位置P、すなわち所定角度(CS角度Θ1)にあることを認知することができ、この位置(角度)を基準位置(学習値)として学習することが本発明の意図である。   FIG. 7 is a diagram showing the change over time of the CS angle and the drive current of the motor 23 of the actuator 24. In FIG. 7, when the CS angle graph B passes through the position P of the predetermined angle Θ <b> 1 in the process of increasing with time, the motor current graph C rapidly reverses in the same manner as the CS torque change of FIG. 6. This sudden reversal phenomenon of the motor current is observed every time the control shaft 36 passes a predetermined angle (CS angle Θ1) for the same reason as in the case of CS torque. Therefore, by detecting this sudden change in the motor current, it can be recognized that the control shaft 36 is at the position P, that is, the predetermined angle (CS angle Θ1), and this position (angle) is determined as the reference position (learning). It is the intent of the present invention to learn as value).

図8は、本発明の基準位置の学習フローを示す図である。図8のフローはECU1により所定のタイミング毎に実行される。ステップS10において、CSAセンサ15により制御軸の角度(CS角度)を検出する。ステップS11において、電流センサ17によりアクチュエータ24のモータ23の電流Imを検出する。ステップS12において、電流Imの今回値と1つ前のタイミングでの前回値との差分ΔIを算出する。なお、各タイミングで検出される電流Im値はECU1のメモリに格納されており、そこから呼び出されて利用される。ステップS13において、電流値の差分ΔIが所定値ΔI1以上であるか否かを判定する。この所定値ΔI1は、図7のモータ電流の時間T1における急激な変化が起こったことを検出するための1つのしきい値として決められる。この判定がNoの場合は処理を終了し、Yesの場合は次のステップS14に進む。   FIG. 8 is a diagram showing a learning flow of the reference position according to the present invention. The flow in FIG. 8 is executed by the ECU 1 at every predetermined timing. In step S10, the CSA sensor 15 detects the angle of the control axis (CS angle). In step S11, the current Im of the motor 23 of the actuator 24 is detected by the current sensor 17. In step S12, a difference ΔI between the current value of the current Im and the previous value at the previous timing is calculated. The current Im value detected at each timing is stored in the memory of the ECU 1 and is called up and used. In step S13, it is determined whether or not the current value difference ΔI is equal to or greater than a predetermined value ΔI1. The predetermined value ΔI1 is determined as one threshold value for detecting that a rapid change in the motor current time T1 in FIG. 7 has occurred. If this determination is No, the process ends. If Yes, the process proceeds to the next step S14.

ステップS14において、基準位置の学習をおこなう。具体的には、最初に、ステップS10において検出されたCS角度が、図7の所定角度(CS角度Θ1)であるとして両者の相関をとる。   In step S14, the reference position is learned. Specifically, first, the CS angle detected in step S10 is correlated to the predetermined angle (CS angle Θ1) in FIG.

図9は、モータ軸42の回転角度と制御軸36の回転角度との関係を示す図である。この図(マップ)は、ECU1のメモリに予め格納されている。駆動力伝達機構(ウォーム43とウォームホイール44)の減速比rを36とした場合の例である。図のように、モータ軸42の回転角度と制御軸36の回転角度は線形な関係にあり、制御軸36の回転角度の180度(半回転)がモータ軸42の回転角度6480度に対応する。すなわち、モータ軸42が1回転(360度)すると、制御軸36が10度回転する。   FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the rotation angle of the motor shaft 42 and the rotation angle of the control shaft 36. This figure (map) is stored in advance in the memory of the ECU 1. This is an example in which the reduction ratio r of the driving force transmission mechanism (worm 43 and worm wheel 44) is set to 36. As shown in the figure, the rotation angle of the motor shaft 42 and the rotation angle of the control shaft 36 are in a linear relationship, and the rotation angle of the control shaft 36 (half rotation) corresponds to the rotation angle 6480 degrees of the motor shaft 42. . That is, when the motor shaft 42 rotates once (360 degrees), the control shaft 36 rotates 10 degrees.

次に、図9の相関図(マップ)を参照して、得られた制御軸36の所定角度(CS角度Θ1)とモータ軸42の回転角度との相関をとる。得られた両者の相関は、ECU1のメモリに格納されて基準値として利用される。   Next, referring to the correlation diagram (map) in FIG. 9, the obtained predetermined angle (CS angle Θ1) of the control shaft 36 and the rotation angle of the motor shaft 42 are correlated. The obtained correlation between the two is stored in the memory of the ECU 1 and used as a reference value.

このように、本発明の実施形態によれば、車両の走行中において可変動弁機構を駆動するアクチュエータのモータの駆動電流をモニターし、その変化量が所定値を超えたことを検出する毎に可変動弁機構の基準位置(角度)を学習することができる。その結果、基準位置の学習精度しいては吸気弁のリフト量制御の精度を向上させることが可能となる。   Thus, according to the embodiment of the present invention, the drive current of the motor of the actuator that drives the variable valve mechanism is monitored while the vehicle is running, and each time it is detected that the amount of change exceeds a predetermined value. The reference position (angle) of the variable valve mechanism can be learned. As a result, it is possible to improve the learning accuracy of the reference position and the accuracy of lift amount control of the intake valve.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において改変して用いることができる。例えば、上述した実施形態では、検出したCS角度に基づきモータ軸の回転角度との相関関係を取得しているが、MOセンサ16によりモータ軸の回転角度を検出し、その検出値に基づきCS角度との相関関係を取得してもよい。   The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to such an embodiment, and can be modified and used without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the correlation with the rotation angle of the motor shaft is acquired based on the detected CS angle. However, the rotation angle of the motor shaft is detected by the MO sensor 16, and the CS angle is detected based on the detected value. You may acquire the correlation with.

1 ECU
2 エンジン
15 CSAセンサ
16 MOセンサ
17 電流センサ
20 可変動弁装置
23 モータ
24 アクチュエータ
36 制御軸
40 吸気弁
42 モータ軸
1 ECU
2 Engine 15 CSA sensor 16 MO sensor 17 Current sensor 20 Variable valve operating device 23 Motor 24 Actuator 36 Control shaft 40 Intake valve 42 Motor shaft

Claims (1)

内燃機関の吸気弁のリフトを可変可能な可変動弁機構と、
前記可変動弁機構を駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータの非駆動時に前記吸気弁のリフトをデフォルト位置に保持するように前記可変動弁機構を一方向に付勢する付勢手段を有するデフォルト機構と、
前記可変動弁機構の駆動位置を検出する位置検出手段と、
検出された前記可変動弁機構の駆動位置に基づき前記アクチュエータの駆動を制御する制御装置と、
前記アクチュエータの駆動電流を検出する電流センサと、を備える可変動弁装置であって、
前記制御装置は、検出された前記アクチュエータの駆動電流の変化量が所定変化量以上の場合に、前記吸気弁のリフトがデフォルト位置にあると判断し、検出された前記可変動弁機構の駆動位置を前記可変動弁機構の基準位置として学習する、可変動弁装置。
A variable valve mechanism that can vary the lift of the intake valve of the internal combustion engine;
An actuator for driving the variable valve mechanism;
A default mechanism having biasing means for biasing the variable valve mechanism in one direction so as to hold the lift of the intake valve at a default position when the actuator is not driven;
Position detecting means for detecting a driving position of the variable valve mechanism;
A control device for controlling the drive of the actuator based on the detected drive position of the variable valve mechanism;
A variable valve device comprising a current sensor for detecting a drive current of the actuator,
The control device determines that the lift of the intake valve is at a default position when the detected change amount of the drive current of the actuator is equal to or greater than a predetermined change amount, and detects the detected drive position of the variable valve mechanism Is learned as a reference position of the variable valve mechanism.
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US9523294B2 (en) 2014-05-12 2016-12-20 Hyundai Motor Company Valve driving device using piezoelectric actuator

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