JP2013160065A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】クランキング開始時にバルブタイミングが特定時期にない場合であっても、それに起因する機関始動性の悪化を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】この装置は、ロック機構を有する油圧駆動式の可変動弁装置を備える。ロック機構は、ベーンロータのロックピンをハウジングの凹部に嵌入させることにより、それらの相対回転を機械的にロックしてバルブタイミングを機関始動に適した特定時期にロックする。クランキング操作の実行に際して(S11:YES)、ロック機構がロック状態にないことを条件に(S12:NO)、燃料噴射動作を禁止する。ロック機構がロック状態にないときであっても(S12:NO)、クランキング操作の実行時における機関回転速度が所定速度JVより高いときには(S14:YES)、燃料噴射動作を禁止することなく実行する(S15)。
【選択図】図6
【解決手段】この装置は、ロック機構を有する油圧駆動式の可変動弁装置を備える。ロック機構は、ベーンロータのロックピンをハウジングの凹部に嵌入させることにより、それらの相対回転を機械的にロックしてバルブタイミングを機関始動に適した特定時期にロックする。クランキング操作の実行に際して(S11:YES)、ロック機構がロック状態にないことを条件に(S12:NO)、燃料噴射動作を禁止する。ロック機構がロック状態にないときであっても(S12:NO)、クランキング操作の実行時における機関回転速度が所定速度JVより高いときには(S14:YES)、燃料噴射動作を禁止することなく実行する(S15)。
【選択図】図6
Description
本発明は、内燃機関のバルブタイミングを変更する油圧駆動式の可変動弁機構と同バルブタイミングを特定時期にロックするロック機構とを有する内燃機関の制御装置に関するものである。
従来、カム軸により開閉駆動される吸気バルブや排気バルブのバルブタイミングを機関運転状態に応じて変更する油圧駆動式の可変動弁機構が知られている(例えば特許文献1参照)。特許文献1に記載されるものを含め、従来一般の可変動弁機構についてその構成を図8に示す。図8[a]は、カバーを取り外した状態での可変動弁機構100の内部構造を示し、図8[b]は、図8[a]のB−B線に沿った断面構造を示す。なお、図8[a]ではカム軸200の回転方向を矢印RCにて示している。
図8に示す可変動弁機構100は、同一の回転軸線回りに回転する二つの回転体として、クランク軸にチェーン(いずれも図示略)を介して駆動連結されたスプロケット101に固定されたハウジング102と、カム軸200に駆動連結されたベーンロータ103とを備えている。ハウジング102の内部に形成された複数の収容室105の内部には、ベーンロータ103に設けられた複数のベーン103Aがそれぞれ収容され、各収容室105はベーン103Aによって進角室106と遅角室107とに区画されている。そして、これら進角室106および遅角室107に供給される油圧により収容室105内においてベーン103Aが変位し、ハウジング102とベーンロータ103とが相対回転することにより、クランク軸に対するカム軸200の相対回転位相、換言すればバルブタイミングが変更される。
また、この可変動弁機構100には、バルブタイミングを最遅角時期および最進角時期を除くそれらの間の中間時期であって且つ機関始動に適した時期(以下、「特定時期」という)にロックするロック機構110が設けられている。図8[b]に示すように、このロック機構110は、スプロケット101に形成された凹部112と、この凹部112に対して近接離間可能な状態でベーン103Aに収容されたロックピン111とを備えている。さらに、ベーン103Aにおいてロックピン111を収容する空間には、ロックピンを付勢するばね113が設けられるとともに、所定油圧にて作動油が供給される解除室114が形成されている。ロックピン111は、ばね113により凹部112に嵌入する方向に付勢される一方、解除室114に供給される作動油の圧力に基づく力により凹部112から脱出する方向に付勢される。
そして、機関停止要求時など、バルブタイミングを特定時期にロックする条件が成立した場合には、解除室114から作動油が排出される。これに伴い解除室114の油圧が解除油圧より低くなると、ばね113の付勢力によりロックピン111が凹部112に嵌入し、ベーンロータ103とハウジング102との相対回転が機械的にロックされる。その結果、バルブタイミングが特定時期にある状態でクランキングが開始されるため、良好な機関始動性を確保することができる。
一方、バルブタイミングの変更要求時など、バルブタイミングを特定時期から解除する条件が成立した場合には、解除室114に作動油が供給される。これに伴い解除室114の油圧が解除油圧より高くなると、この油圧に基づく付勢力によりロックピン111が凹部112から脱出し、ベーンロータ103とハウジング102との相対回転のロックが解除される。そして、作動油が進角室106および遅角室107に対して選択的に供給されることで、特定時期にロックされていたバルブタイミングが機関運転状態に適した時期に変更される。
こうしたロック機構110を備えた可変動弁機構100では、機関停止要求時においてロック機構110が適正に作動せずに、バルブタイミングが特定時期でロックされない状態になることがある。この場合には、バルブタイミングが特定時期と異なる時期(例えば最遅角時期)になった状態で内燃機関の運転が停止するため、次回の機関始動時においてバルブタイミングが特定時期にない状態でクランキング操作が開始されることになる。したがって、機関始動に長時間を要するなど、機関始動性の低下を招くこととなる。
ここでカム軸200が回転すると、カムによる機関バルブの開閉に伴いカム軸200およびベーンロータ103には、バルブタイミングを遅角させる方向にカム軸200およびベーンロータ103を回転させる正トルクと、バルブタイミングを進角させる方向にカム軸200およびベーンロータ103を回転させる負トルクとが交互に作用する。そのため、仮にバルブタイミングがロックされていない状態で機関始動が開始されると、進角室および遅角室内の油圧が十分に上昇していない状態でベーンロータ103およびカム軸200に正トルクおよび負トルクが作用するため、ハウジング102内においてベーンロータ103が進角側と遅角側とに交互に揺動するようになる。そして、そうしたベーンロータ103の揺動に際してバルブタイミングが特定時期になると、ロック機構110が作動してバルブタイミングが特定時期で固定されるようになる。
特許文献1に記載の装置では、機関始動時にバルブタイミングが不要に変動して機関運転状態が不安定になることを抑えるために、機関始動時におけるクランキング操作の実行に際してバルブタイミングが特定時期でない場合には、燃料噴射動作および点火動作が禁止される。すなわち、バルブタイミングが特定時期でロックされるのを待って燃料噴射動作および点火動作が開始される。
ところで、バルブタイミングが特定時期でロックされていない状態での機関始動に際して、上述した正トルクおよび負トルクからなる交番トルクによるベーンロータ103の揺動量が小さくなってしまうことがある。そして、そうした場合にはバルブタイミングが特定時期でロックされるまでに長い時間を要するようになる。
特許文献1に記載の装置では、内燃機関を始動する際に、バルブタイミングが特定時期にならない限り燃料噴射動作および点火動作が実行されないため、バルブタイミングが特定時期になるまでに時間がかかる場合にはその分だけ機関始動に要する時間が長くなってしまう。しかも、ベーンロータ103の揺動量がごく小さくなってバルブタイミングが特定時期にならないようなことがあると、機関始動を完了させて機関運転を開始することができなくなってしまう。
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、クランキング開始時にバルブタイミングが特定時期にない場合であっても、それに起因する機関始動性の悪化を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項1に記載の装置は、機関バルブのバルブタイミングを変更する油圧駆動式の可変動弁機構と、バルブタイミングを最遅角時期および最進角時期の中間の機関始動に適した特定時期にロックするロック機構とを有する内燃機関に適用される。可変動弁機構は、クランク軸に駆動連結された第1の回転体とカム軸に駆動連結された第2の回転体とを作動油の圧力に基づき同一の回転軸線周りに相対回転させることによりカム軸で開閉駆動される機関バルブのバルブタイミングを変更する。またロック機構は、第1の回転体及び第2の回転体の一方に設けられたロックピンをそれら回転体の他方に設けられた凹部に嵌入させることにより両回転体の相対回転を機械的にロックしてバルブタイミングを特定時期にロックしたロック状態にする一方、凹部からロックピンを抜脱することにより両回転体を相対回転可能な状態とする。そして、機関始動装置によるクランキング操作の実行に際してロック機構がロック状態にないときには燃料噴射動作が禁止される。これにより、機関始動に際して機関運転状態が不安定になることが抑えられる。
請求項1に記載の装置は、機関バルブのバルブタイミングを変更する油圧駆動式の可変動弁機構と、バルブタイミングを最遅角時期および最進角時期の中間の機関始動に適した特定時期にロックするロック機構とを有する内燃機関に適用される。可変動弁機構は、クランク軸に駆動連結された第1の回転体とカム軸に駆動連結された第2の回転体とを作動油の圧力に基づき同一の回転軸線周りに相対回転させることによりカム軸で開閉駆動される機関バルブのバルブタイミングを変更する。またロック機構は、第1の回転体及び第2の回転体の一方に設けられたロックピンをそれら回転体の他方に設けられた凹部に嵌入させることにより両回転体の相対回転を機械的にロックしてバルブタイミングを特定時期にロックしたロック状態にする一方、凹部からロックピンを抜脱することにより両回転体を相対回転可能な状態とする。そして、機関始動装置によるクランキング操作の実行に際してロック機構がロック状態にないときには燃料噴射動作が禁止される。これにより、機関始動に際して機関運転状態が不安定になることが抑えられる。
クランキング操作の実行時における機関回転速度(クランキング速度)が高いときほど、前述した負トルクや正トルクがカム軸および第2の回転体に作用する時間が短くなるために、それらトルクによるカム軸および第2の回転体の揺動量が小さくなり易い。そのため、ロック機構がロック状態にない状態で機関始動が開始された場合に、バルブタイミングが特定時期になってロック機構がロック状態になるまでに要する時間が長くなり易く、機関始動性能の低下を招き易いと云える。
この点、請求項1に記載の装置では、クランキング操作の実行時における機関回転速度が予め定めた所定速度より高くなる特定状況であるときには、ロック機構がロック状態にない場合であっても、燃料噴射動作が禁止されることなく実行される。そのため、ロック機構がロック状態にない状態で機関始動が開始され、且つバルブタイミングが特定時期になるまでに長い時間を要することが見込まれる場合に、同バルブタイミングが特定時期になるのを待たずに燃料噴射動作を開始して機関始動の早期完了を図ることができる。
このように請求項1に記載の装置によれば、クランキング操作の実行開始時にバルブタイミングが特定時期にない場合であっても、それに起因する機関始動性の悪化を抑制することができる。
なお請求項2によるように、機関回転速度を検出する検出装置を有する制御装置では、クランキング操作の実行時において検出装置により検出した機関回転速度が予め定めた所定速度より高いときを、前記特定状況であるときとすることができる。
また、請求項3によるように、スタータモータと同モータに電力を供給する蓄電池とを有する機関始動装置が設けられた内燃機関では、蓄電池の電圧が予め定めた所定電圧より高いときを、前記特定状況とすることができる。
機関始動に際して作動油の温度が低いときには、可変動弁機構のフリクションが高くなるために、前記負トルクや正トルクによるカム軸および第2の回転体の揺動量が小さくなり易いと云え、バルブタイミングが特定時期になるまでに要する時間が長くなり易いと云える。
請求項4に記載の発明では、そうした作動油の温度の指標になる温度が予め定めた所定温度より低いこと、言い換えればバルブタイミングが特定時期になるまでに要する時間が過度に長くなる可能性があることを条件に、前記特定状況における燃料噴射動作の実行が許可される。これにより、機関始動の開始時においてロック機構がロック状態にない場合であっても、作動油の温度が高くロック機構が速やかにロック状態になると見込まれるときには、ロック機構がロック状態になるのを待って燃料噴射動作の実行を開始させることができる。しかも、作動油の温度が低いためにロック機構がロック状態になるのに長い時間を要することが見込まれるときには、ロック機構がロック状態になるのを待たずに燃料噴射動作の実行を開始することができる。このように請求項4に記載の装置によれば、可変動弁機構のフリクションに応じて適正なタイミングで燃料噴射動作の実行を開始することができる。
なお、作動油の温度の指標になる温度としては、機関始動時における外気温度や機関温度、機関冷却水の温度を採用することの他、作動油の温度そのものを採用することもできる。
請求項5に記載の装置では、前記ロック機構が、カム軸に作用する交番トルクに基づいて前記両回転体が相対回転するときに回転体の周方向に沿って前記凹部に形成された複数の段部に対してロックピンを順次嵌入させてバルブタイミングを特定時期まで段階的に進角または遅角させるラチェット機能を有する。
同装置によれば、機関始動の開始時においてロック機構がロック状態にない場合であっても、同ロック機構のラチェット機能により、カム軸が回転するのに伴って機関バルブが開閉する際に第1回転体に対して第2の回転体が揺動した場合にバルブタイミングが特定時期に近づく方向に第1の回転体と第2の回転体とが相対回動するようになる。そして、バルブタイミングが特定時期になるとロック機構がロック状態になる。
上記装置によれば、そうしたラチェット機能を有するロック機構が設けられた内燃機関の始動開始時においてロック機構がロック状態にない場合に、同ロック機構が速やかにロック状態になると見込まれるときには、ロック機構がロック状態になるのを待って燃料噴射動作の実行を開始させることができる。また、そうした場合においてロック機構がロック状態になるのに長い時間を要することが見込まれるときには、ロック機構がロック状態になるのを待たずに燃料噴射動作の実行を開始することができる。
以下、本発明にかかる内燃機関の制御装置を具体化した一実施形態について説明する。
図1に示すように、内燃機関10の気筒には、ピストン11が往復動可能に収容されている。このピストン11の頂面と気筒の内周面とによって燃焼室12が区画形成されている。燃焼室12には、同燃焼室12に吸入空気を供給する吸気通路13と、同燃焼室12から排気が排出される排気通路14とが接続されている。吸気通路13には、内部に燃料を噴射する燃料噴射弁15が取り付けられている。また燃焼室12には吸入空気と燃料との混合気を点火するための点火プラグ16が設けられている。
図1に示すように、内燃機関10の気筒には、ピストン11が往復動可能に収容されている。このピストン11の頂面と気筒の内周面とによって燃焼室12が区画形成されている。燃焼室12には、同燃焼室12に吸入空気を供給する吸気通路13と、同燃焼室12から排気が排出される排気通路14とが接続されている。吸気通路13には、内部に燃料を噴射する燃料噴射弁15が取り付けられている。また燃焼室12には吸入空気と燃料との混合気を点火するための点火プラグ16が設けられている。
内燃機関10の吸気通路13には、同吸気通路13の通路断面積を調節するためのスロットルバルブ17が設けられている。本実施形態の装置では、内燃機関10の運転状態に基づいてスロットルバルブ17の開度が調節されることにより、同内燃機関10の吸入空気量が運転状態に見合う量に調節される。
内燃機関10のピストン11には、その往復運動を回転運動に変換するクランク軸20がコネクティングロッド23を介して連結されている。また、内燃機関10の上部には、吸気バルブ31を開閉する吸気用カム軸32と、排気バルブ41を開閉する排気用カム軸42とが設けられている。吸気用カム軸32の先端には、吸気バルブ31のバルブタイミングを変更する可変動弁機構30が設けられている。この可変動弁機構30に設けられた吸気用カム軸32のスプロケット35、排気用カム軸42のスプロケット45、およびクランク軸20のスプロケット21は、タイミングチェーン22を介して駆動連結されている。これにより、クランク軸20が回転すると、この回転がタイミングチェーン22を介してスプロケット35,45に伝達されて吸気用カム軸32および排気用カム軸42がそれぞれ回転する。
吸気バルブ31は、吸気用バルブスプリング34によって閉弁方向に付勢されている。この吸気用バルブスプリング34が吸気用カム軸32の回転に伴いこの吸気用カム軸32に設けられた吸気用カム33で押圧されて収縮および復元することにより、吸気バルブ31が開閉される。また、排気バルブ41は、排気用バルブスプリング44によって閉弁方向に付勢されている。この排気用バルブスプリング44が排気用カム軸42の回転に伴いこの排気用カム軸42に設けられた排気用カム43で押圧されて収縮および復元することにより、排気バルブ41が開閉される。
一方、内燃機関10の下部には、作動油を貯留するオイルパン25が取り付けられるとともに、クランク軸20の回転力により駆動されてオイルパン25の作動油を汲み上げるオイルポンプ24が設けられている。このオイルポンプ24により作動油が供給される作動油通路28には、上述した可変動弁機構30の各油室に対する作動油の給排状態を変更する油路制御弁(以下、「OCV)」)25が設けられている。なお、オイルパン25に貯留される作動油は、可変動弁機構30を駆動するための油圧を発生する作動油としての機能の他、内燃機関10の各部を潤滑するための潤滑油としての機能も併せ有している。
また、クランク軸20には、内燃機関10の始動時に同クランク軸20を強制回転(クランキング)させるスタータモータ26が接続されている。このスタータモータ26には、蓄電池27から電力が供給される。
内燃機関10には、同内燃機関10の運転状態を検出するための各種センサが設けられている。各種センサとしては、例えばクランクセンサ81や、カム角センサ82、吸気温センサ84等がある。クランクセンサ81は、クランク軸20の近傍に設けられて同クランク軸20の回転速度(機関回転速度NE)や回転位置(クランク角CA)を検出する。カム角センサ82は、吸気用カム軸32の近傍に設けられて同吸気用カム軸32の回転位置を検出する。吸気温センサ84は、吸気通路13に設けられて吸入空気の温度(吸気温度THA)を検出する。また、内燃機関10が搭載される車両には、内燃機関10の始動要求時に操作者により操作される運転スイッチ85が設けられている。これら各種センサから出力される信号は、内燃機関10の各種装置を統括して制御する制御部80に取り込まれる。
制御部80は、演算ユニットをはじめ、各種制御プログラムや演算マップ、制御の実行に際して算出されるデータ等を記憶保持する複数のメモリ80Aを備えている。なお、メモリ80Aの一部は、蓄電池27から常時電力が供給されることにより、機関停止中においてもその記憶された情報を保持するバックアップメモリとして機能する。そして、制御部80は、上述した各種センサの検出結果に基づいて内燃機関10の運転状態を監視し、その運転状態に基づいて燃料噴射弁15の作動制御や、点火プラグ16の作動制御、スロットルバルブ17の作動制御、OCV29の作動制御、スタータモータ26の駆動制御(スタータ制御)等の各種制御を実行する。本実施形態では、スタータモータ26、蓄電池27、および制御部80が機関始動装置として機能する。また、クランクセンサ81および制御部80が検出装置として機能する。
次に、可変動弁機構30の構成について詳しく説明する。
図2に、可変動弁機構30からスプロケット35を取り外した状態で同スプロケット35側から見た可変動弁機構30の内部構造を示す。
図2に、可変動弁機構30からスプロケット35を取り外した状態で同スプロケット35側から見た可変動弁機構30の内部構造を示す。
図2に示すように、可変動弁機構30のハウジング52、上述したスプロケット35およびカバー36は、図示しないボルトによって互いに固定され、吸気用カム軸32の回転軸線周りに一体回転する。これらハウジング52、スプロケット35およびカバー36は、クランク軸20に駆動連結された第1の回転体として機能する。なお、吸気用カム軸32およびハウジング52は、図2に矢印で示す回転方向RCに回転するものとする。
ハウジング52には、その径方向内側に延びる3つの区画部54が設けられている。またハウジング52内部には、ハウジング52と同一の回転軸線周りに回転するベーンロータ53が回動可能に収容されている。ベーンロータ53は、吸気用カム軸32に一体回転可能に連結されるボス53Aと、ボス53Aの径方向外側に突出する3つのベーン53Bを有している。そして、ハウジング52の各区画部54とベーンロータ53のボス53Aによって収容室55が区画形成されるとともに、この収容室55は各ベーン53Bにより進角室56と遅角室57とにそれぞれ区画されている。なお、ベーンロータ53は、吸気用カム軸32に駆動連結された第2の回転体として機能する。
可変動弁機構30には、バルブタイミングについての最進角時期PAおよび最遅角時期PRを除くそれらの中間時期(以下、「特定時期PM」)において同バルブタイミングを機械的にロックするロック機構51が設けられている。なお特定時期PMとしては、機関始動に適したバルブタイミングであって、特に極低温始動時においても機関始動可能なバルブタイミングが設定されている。
ロック機構51は、互いに異なるベーン53Bにそれぞれ設けられた進角ロック機構60と遅角ロック機構70とを備えている。進角ロック機構60は、バルブタイミングが特定時期PMよりも進角側に変化する方向にハウジング52とベーンロータ53とが相対回転することを規制する機能を有している。一方、遅角ロック機構70は、バルブタイミングが特定時期PMよりも遅角する方向にハウジング52とベーンロータ53とが相対回転することを規制する機能を有している。また、進角ロック機構60および遅角ロック機構70は、バルブタイミングを特定時期PMよりも遅角側から特定時期PMまで段階的に進角させるラチェット機能を併せ有している。そして、これら進角ロック機構60および遅角ロック機構70の協働によりバルブタイミングが特定時期PMにロックされる。
次に、ロック機構51の詳細な構成について説明する。
図3に、図2のA−A線に沿った可変動弁機構30の断面構造を示す。図3に示すように、以下では、吸気用カム軸32の軸方向において可変動弁機構30のカバー36が配置される側を「先端側ZA」とし、スプロケット35が配置される側を「基端側ZB」とする。
図3に、図2のA−A線に沿った可変動弁機構30の断面構造を示す。図3に示すように、以下では、吸気用カム軸32の軸方向において可変動弁機構30のカバー36が配置される側を「先端側ZA」とし、スプロケット35が配置される側を「基端側ZB」とする。
進角ロック機構60は、ベーン53Bに設けられた円筒状の第1のロックピン61と、第1のロックピン61が嵌入または抜脱する第1の凹部63とを備えている。この第1の凹部63は、カバー36に形成されている。
第1のロックピン61は、ベーン53Bに形成されたベーン孔66において先端側ZAおよび基端側ZBに往復動するとともに、その一部がベーン53Bの外部に突出して第1の凹部63に嵌入する。ベーン孔66は、第1のロックピン61により、基端側ZBの第1のばね室68と、先端側ZAの第1の解除室67とに区画されている。第1のばね室68には、第1のロックピン61を先端側ZAに付勢する第1のばね62が収容されている。一方、第1の解除室67には、上述した作動油通路28(図1参照)を通じて作動油が供給される。この供給される作動油の圧力に基づく力により第1のロックピン61は基端側ZBに付勢される。
第1の凹部63は、カバー36においてその周方向に沿った円弧状をなしている。詳しくは、第1の凹部63は、相対的に深さが浅く形成された第1の上段部64と、相対的に深さが深く形成された第1の下段部65とから構成されている。第1の上段部64は、第1の下段部65よりも遅角側に形成されている。
遅角ロック機構70は、ベーン53Bに設けられた円筒状の第2のロックピン71と、第2のロックピン71が嵌入する第2の凹部73とを備えている。この第2の凹部73は、カバー36に形成されている。
第2のロックピン71は、ベーン53Bに形成されたベーン孔76において先端側ZAおよび基端側ZBに往復動するとともに、ベーン53Bの外部に突出して第2の凹部73に嵌入する。ベーン孔76は、第2のロックピン71により、基端側ZBの第2のばね室78と、先端側ZAの第2の解除室77とに区画されている。第2のばね室78には、第2のロックピン71を先端側ZAに付勢する第2のばね72が収容されている。一方、第2の解除室77には、上述した作動油通路28(図1参照)を通じて作動油が供給される。この供給される作動油の圧力に基づく力により第2のロックピン71は基端側ZBに付勢される。
第2の凹部73は、カバー36においてその周方向に沿った円弧状をなしている。詳しくは、第2の凹部73は、相対的に深さが浅く形成された第2の上段部74と、相対的に深さが深く形成された第2の下段部75とから構成されている。第2の上段部74は、第2の下段部75よりも遅角側に形成されている。
第1のロックピン61、第2のロックピン71、第1の凹部63に形成された第1の上段部64および第1の下段部65、並びに第2の凹部73に形成された第2の上段部74および第2の下段部75は、吸気用カム軸32に作用する交番トルクによりバルブタイミングを特定時期PMにまで段階的に進角させるラチェット機能を有する。すなわち、第1の凹部63に形成された第1の上段部64および第1の下段部65は、第1のロックピン61がこれら段部64,65に嵌入したときに同ロックピン61の遅角側への変位をそれぞれ規制する。一方、第2の凹部73に形成された第2の上段部74および第2の下段部75は、第2のロックピン71が嵌入したときに同ロックピン71の遅角側への変位をそれぞれ規制する。さらに、第1のロックピン61が第1の下段部65に嵌入するとともに第2のロックピン71が第2の下段部75に嵌入したときには、第1の下段部65の進角側の内壁により第1のロックピン61の進角側への変位が規制される。また、併せて第2の下段部75の遅角側の内壁により第2のロックピン71の遅角側への変位が規制される。これにより、バルブタイミングが特定時期PMでロックされる。なお、図3には、ロック機構51がロック状態であって、バルブタイミングが特定時期PMでロックされた状態を示している。
次に、上述した可変動弁機構30の動作態様について説明する。
図1または図2に示すように、機関運転に伴いクランク軸20が回転するとその駆動力がタイミングチェーン22を介して可変動弁機構30のスプロケット35に伝達され、この可変動弁機構30とともに、吸気用カム軸32が回転する。これにより、吸気バルブ31が吸気用カム軸32に設けられた吸気用カム33により開閉される。
図1または図2に示すように、機関運転に伴いクランク軸20が回転するとその駆動力がタイミングチェーン22を介して可変動弁機構30のスプロケット35に伝達され、この可変動弁機構30とともに、吸気用カム軸32が回転する。これにより、吸気バルブ31が吸気用カム軸32に設けられた吸気用カム33により開閉される。
また、可変動弁機構30の進角室56および遅角室57に対する作動油の供給または排出がOCV29を通じて制御されると、進角室56および遅角室57の油圧に基づき収容室55でベーン53Bが変位する。これにより、スプロケット35およびハウジング52に対するベーンロータ53の相対回転位置、すなわちクランク軸20に対する吸気用カム軸32の相対回転位置が変更され、吸気バルブ31のバルブタイミングが変更される。
具体的には、可変動弁機構30の進角室56に対して作動油が供給される一方で遅角室57の作動油が排出されることにより、ベーンロータ53がハウジング52に対して進角側方向に相対回転すると、バルブタイミングが進角される。そして、ベーン53Bが遅角室57の進角側の内壁に接触すると、バルブタイミングは最進角時期PAとなる。また、遅角室57に対して作動油が供給される一方で進角室56の作動油が排出されることにより、ベーンロータ53がハウジング52に対して遅角側方向に相対回転すると、バルブタイミングは遅角される。そして、ベーン53Bが進角室56の遅角側の内壁に接触すると、バルブタイミングは最遅角時期PRとなる。
機関停止要求時には、バルブタイミングが特定時期PMになるようにOCV29を通じて進角室56および遅角室57の油圧が制御される。そして、進角ロック機構60の第1の解除室67(図3)から作動油が排出されてこの第1の解除室67の油圧が解除油圧よりも低くなると、第1のばね62で付勢された第1のロックピン61が第1の凹部63(第1の下段部65)に嵌入する。併せて、遅角ロック機構70の第2の解除室77から作動油が排出されてこの第2の解除室77の油圧が解除油圧よりも低下すると、第2のばね72で付勢された第2のロックピン71が第2の凹部73(第2の下段部75)に嵌入する。これにより、第1のロックピン61の進角側への変位が第1の下段部65の進角側の内壁で規制されるとともに、第2のロックピン71の遅角側への変位が第2の下段部75の遅角側の内壁で規制されて、ロック機構51がロック状態になる。すなわち、バルブタイミングが特定時期PMにロックされる。以下、このようにロック機構51がロック状態に移行して機関停止することを「機関通常停止」という。
ここで、上述した機関通常停止の後に、内燃機関10の始動要求があったときには、ロック機構51がロック状態にあってバルブタイミングが特定時期PMにロックされた状態でクランキングが開始される。上述したように、この特定時期PMは機関始動に適したバルブタイミングに設定されているため、内燃機関10を良好に始動することができる。
そして、機関始動後に所定条件が成立すると、第1のロックピン61および第2のロックピン71が第1の凹部63および第2の凹部73からそれぞれ抜脱される。具体的には、進角ロック機構60の第1の解除室67に作動油が供給されてこの第1の解除室67の油圧が解除油圧よりも高くなると、第1のロックピン61が、第1の解除室67内の油圧に基づく付勢力により第1のばね62の付勢力に抗して基端側ZBに移動して第1の凹部63から抜脱する。また、遅角ロック機構70の第2の解除室77に対しても作動油が供給されてこの第2の解除室77の油圧が解除油圧よりも高くなると、第2のロックピン71が、第2の解除室77の油圧に基づく付勢力により第2のばね72の付勢力に抗して基端側ZBに移動して第2の凹部73から抜脱する。これにより、ハウジング52とベーンロータ53との相対回転が許容される。その後、バルブタイミングが機関運転状態に適した所望の時期となるように、OCV29の制御が実行される。
一方、機関停止要求時においてロック機構51がロック状態に移行しなかったときには、バルブタイミングが特定時期PMと異なる時期である状態で内燃機関10の運転が停止する。以下、このようにロック機構51がロック状態に移行することなく機関停止することを「機関異常停止」という。
そして、こうした機関異常停止の後に、内燃機関10の始動要求があったときには、バルブタイミングが特定時期PMにない状態でクランキングが開始されることとなり、機関始動が不能となったり、機関始動に長期間を要したりする等、機関始動性の悪化を招くおそれがある。ちなみに、こうした機関異常停止時においては、内燃機関10の停止が完了するまでの間に、進角室56および遅角室57の各油圧の低下に伴いバルブタイミングが遅角する方向に向かってベーンロータ53とスプロケット35とが相対回転するために、バルブタイミングが最遅角時期PRまで変化することが多い。
そこで本実施形態では、機関異常停止後の機関始動性を向上させるべく、ロック機構51が上述したラチェット機能を有している。すなわち、ロック機構51の第1の凹部63および第2の凹部73に複数の段部64,65,74,75が形成されており、クランキング時に吸気用カム軸32に作用する交番トルクを利用してバルブタイミングを最遅角時期PRから特定時期PMにまで進角させるようにしている。
以下、図4および図5を参照して、ロック機構51のラチェット機能により、機関始動時においてバルブタイミングが最遅角時期PRから特定時期PMまで進角する過程について説明する。
なお、図4は吸気用カム軸32の回転に伴い同吸気用カム軸32に作用する回転トルク(カムトルク)の推移を示したものであり、図5[a]〜[d]はバルブタイミングが最遅角時期PRから特定時期PMまで進角する過程について順に示したものである。図5[a]〜[d]では、進角ロック機構60の動作状態と遅角ロック機構70の動作状態との関係を容易に把握できるように、第1のロックピン61と第2のロックピン71とを同一のベーン53Bから互いに逆向きに突出するように示しており、また第1の凹部63と第2の凹部73とを軸方向に向き合うように示している。
先ず、機関運転中においては、吸気用カム33による吸気バルブ31の開閉駆動に伴い、バルブタイミングが遅角側に変化する方向にベーンロータ53とハウジング52とを相対回転させようとする正トルクと、バルブタイミングが進角側に変化する方向にベーンロータ53とハウジング52とを相対回転させようとする負トルクとが吸気用カム軸32に対して交互に作用する。
すなわち、図4[c]の左図に示すように、バルブリフト量(同図[a])が増大する期間であるタイミングT11からタイミングT12までの期間では、吸気用カム軸32が回転方向RCに回転すると、吸気用カム33のカムノーズ33Aによりリフタ37を介して吸気用バルブスプリング34が押圧される。これにより、吸気用バルブスプリング34が収縮するため、正トルクF1が吸気用カム軸32に作用する。
一方、図4[c]の右図に示すように、バルブリフト量が減少する期間であるタイミングT12からタイミングT13までの期間では、収縮した吸気用バルブスプリング34が元の状態に復元するため、負トルクF2が吸気用カム軸32に対して作用する。
なお、図4[c]の中央図に示すように、吸気用バルブスプリング34が最も収縮するとともにカムノーズ33Aの頂点がリフタ37と接触しているタイミングT12では、正トルクF1および負トルクF2のいずれも吸気用カム軸32に作用しない。
これら正トルクF1および負トルクF2とからなる交番トルク(同図[b])が、上述した機関異常停止後の機関始動時であって進角室56および遅角室57の各油室の油圧が十分に上昇していない状況のもとで吸気用カム軸32に作用すると、ベーンロータ53およびハウジング52が相対回転する。すなわち、負トルクF2が作用する期間にはロックピン61,71はカバー36に対して進角側に変位し、正トルクF1が作用する期間にはロックピン61,71はカバー36に対して遅角側に変位する。
例えばバルブタイミングが最遅角時期PRにあるときに上述したような負トルクF2が吸気用カム軸32に作用すると、吸気用カム軸32に駆動連結されたベーンロータ53の回転速度がクランク軸20に駆動連結されたハウジング52の回転速度を一時的に上回る。これにより、ベーンロータ53がハウジング52に対して進角側方向に相対回転し、第1のロックピン61および第2のロックピン71が進角側に変位する。そして、図5[a]に示すように、第1のロックピン61が第1の上段部64に嵌入可能な位置にあるときに、すなわち第1のロックピン61が第1の上段部64の基端側ZBに位置するときに、第1のロックピン61が第1の上段部64に嵌入する。この状態において正トルクF1が吸気用カム軸32に作用することによりバルブタイミングが遅角する方向にハウジング52とベーンロータ53とが相対回転しようとするときには、第1の上段部64の遅角側の内壁に第1のロックピン61が接触する。そのため、バルブタイミングが遅角する方向にハウジング52とベーンロータ53とが相対回転することが規制される。これにより、最遅角時期PRよりも進角側の第1遅角時期PX1において、バルブタイミングの遅角が規制される。
そして、この状態で、吸気用カム軸32に対してさらに作用する交番トルクに基づき、第2のロックピン71が第2の上段部74に嵌入し(図5[b])、その後において第1のロックピン61が第1の下段部65に嵌入し(図5[c])、さらにその後において第2のロックピン71が第2の下段部75に嵌入する(図5[d])。これにより、バルブタイミングの遅角が第2遅角時期PX2、第3遅角時期PX3、特定時期PMで順に規制されて、バルブタイミングが特定時期PMでロックされた状態に移行するようになる。
本実施形態の装置では、基本的に、スタータモータ26の駆動によるクランキング操作の実行に際してロック機構51がロック状態にないときには燃料噴射弁15の開弁駆動(燃料噴射動作)および点火プラグ16の作動(点火動作)が禁止される。これにより、内燃機関10の始動に際してロック機構51がロック状態にない場合に、ロック機構51がロック状態になるのを待って燃料噴射動作および点火動作が開始されるようになるために、機関始動に際して機関運転状態が不安定になることが抑えられる。
ここで、本実施形態の装置では、ロック機構51がロック状態にない状態での内燃機関10の始動に際して、吸気用カム軸32に作用する交番トルクによるベーンロータ53の揺動量が小さくなってしまうことがある。
具体的には、低温環境下での内燃機関10の始動に際して可変動弁機構30の温度がごく低くなっているときなど、可変動弁機構30内の作動油の温度が低いときには、同可変動弁機構30のフリクションが高いために収容室55の内部におけるベーンロータ53の動作が緩慢になり易い。そのため、交番トルクによる吸気用カム軸32およびベーンロータ53の揺動量が小さくなり易く、バルブタイミングが特定時期PMになってロック機構51がロック状態になるまでに要する時間が長くなり易い。
また、蓄電池27の交換直後や外部電源からの電力供給によるスタータモータ26の駆動時など、スタータモータ26への供給電圧が高くなるときには、スタータモータ26の回転速度、ひいてはクランキング操作の実行時における機関回転速度NE(クランキング速度)が高くなる。そして、クランキング速度が高いときほど、交番トルクにおける負トルクF2、すなわち吸気用カム軸32およびベーンロータ53を進角側に回転させる方向に作用するトルクが同吸気用カム軸32およびベーンロータ53に作用する時間(図4におけるタイミングT12〜T13に相当する時間)が短くなる。そのため、同トルクによる吸気用カム軸32およびベーンロータ53の揺動量が小さくなり易く、ロック機構51がロック状態にない状態で機関始動が開始された場合に、バルブタイミングが特定時期PMになってロック機構51がロック状態になるまでに要する時間が長くなり易い。
本実施形態の装置では、基本的に、内燃機関10の始動に際してバルブタイミングが特定時期PMになるのを待って燃料噴射動作および点火動作が開始される。そのため、ロック機構51がロック状態になるまでに時間がかかる場合には、その分だけ内燃機関10の始動に要する時間が長くなってしまう。しかも、仮に内燃機関10の始動に際してロック機構51がロック状態にならない限り燃料噴射動作および点火動作が開始されないようにすると、ベーンロータ53の揺動量がごく小さくなってバルブタイミングが特定時期PMにならない場合に、機関始動を完了させて機関運転を開始することができなくなってしまう。
この点をふまえて本実施形態の装置では、内燃機関10の始動に際してロック機構51がロック状態にないときであっても、以下の[条件イ]および[条件ロ]が共に満たされるときには、燃料噴射動作および点火動作を禁止することなく実行するようにしている。
[条件イ]クランキング操作の実行時における機関回転速度NE(クランキング速度)が予め定めた所定速度JVより高いこと。
[条件ロ]吸気温度THAが予め定めた所定温度JTH(例えば、摂氏マイナス30度)より低いこと。
[条件イ]クランキング操作の実行時における機関回転速度NE(クランキング速度)が予め定めた所定速度JVより高いこと。
[条件ロ]吸気温度THAが予め定めた所定温度JTH(例えば、摂氏マイナス30度)より低いこと。
上記[条件イ]が満たされることにより、クランキング速度が高いためにバルブタイミングが特定時期PMになってロック機構51がロック状態になるまでに長い時間を要することが見込まれると判断される。そして、この判断をもとに、バルブタイミングが特定時期PMになるのを待たずに燃料噴射動作および点火動作が開始されて、内燃機関10の始動の早期完了が図られるようになる。このように本実施形態の装置によれば、クランキング操作の実行開始時にバルブタイミングが特定時期PMにない場合であっても、それに起因する機関始動性の悪化を抑制することができる。
また[条件ロ]が満たされることにより、作動油の温度の指標になる温度としての吸気温度THAが低くなっているために、バルブタイミングが特定時期PMになってロック機構51がロック状態になるまでに要する時間が過度に長くなる可能性があると判断される。そして、この判断をもとに、ロック機構51がロック状態になるのを待たずに燃料噴射動作および点火動作の実行が開始される。しかも、[条件ロ]が満たされないとき、すなわち内燃機関10の始動開始時においてロック機構51がロック状態にない場合であっても、作動油の温度が高くロック機構51が速やかにロック状態になると見込まれるときには、同ロック機構51がロック状態になるのを待って燃料噴射動作および点火動作の実行が開始される。このように本実施形態の装置によれば、可変動弁機構30のフリクションに応じて適正なタイミングで燃料噴射動作および点火動作の実行を開始することができる。
なお、バルブタイミングが特定時期PMではない期間、すなわち機関始動に適した時期でない期間において燃料噴射動作を実行した場合に、機関始動が完了しない状態が長いてしまうと、噴射した燃料が点火プラグ16に多量に付着した状態になるおそれがある。この場合には、その後においてバルブタイミングが特定時期PMになった場合であっても、点火プラグ16による燃料着火がうまくなされず、機関始動を適正に完了させることができなくなるおそれがある。この点、本実施形態では、吸気温度THAが高くバルブタイミングが速やかに特定時期PMになる可能性が高いときには、ロック機構51がロック状態になるまでの期間において燃料噴射動作が禁止されるために、上述した点火プラグ16への燃料付着に起因する機関始動性能の低下が抑えられるようになる。
以下、こうした内燃機関10の始動時における機関制御にかかる処理(始動時制御処理)の実行手順(作用)について説明する。
図6は上記始動時制御処理の実行手順を示すフローチャートであり、このフローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の割り込み処理として、制御部80により実行される。
図6は上記始動時制御処理の実行手順を示すフローチャートであり、このフローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の割り込み処理として、制御部80により実行される。
図6に示すように、この処理では先ず、運転スイッチ85の操作によるクランキング操作が実行されているか否かが判断される(ステップS11)。そして、クランキング操作が実行されていない場合(ステップS11:NO)、すなわち運転スイッチ85が操作されていない場合やクランキング操作による機関始動が完了して内燃機関10が自律運転されている場合には、以下の処理を実行することなく、本処理は一旦終了される。
クランキング操作が実行されている場合には(ステップS11:YES)、ロック機構51がロック状態であるか否かが判断される(ステップS12)。ここでは、バルブタイミングが特定時期PMであることをもってロック機構51がロック状態であると判断される。また、ロック機構51がロック状態でない場合には(ステップS12:NO)、前記[条件イ]および[条件ロ]が共に満たされるか否かが判断される(ステップS13およびステップS14)。
そして、ロック機構51がロック状態でなく(ステップS12:NO)、且つ[条件ロ]が満たされる場合すなわち吸気温度THAが所定温度JTH以上である場合には(ステップS13:NO)、燃料噴射動作および点火動作の実行を開始することなく(ステップS15の処理がジャンプされて)、本処理は一旦終了される。この場合には、バルブタイミングが特定時期PMになっていないものの、吸気温度THAが高いために可変動弁機構30のフリクションが低くクランキング操作に伴ってバルブタイミングが速やかに特定時期PMになる可能性が高いとして、バルブタイミングが特定時期PMになるのを待つべく燃料噴射動作および点火動作の実行が開始されない。
また、ロック機構51がロック状態でなく且つ吸気温度THAが所定温度JTHより低い場合であっても(ステップS12:NO且つステップS13:YES)、[条件イ]が満たされない場合すなわちクランキング速度が所定速度JV以下である場合には(ステップS14:NO)、燃料噴射動作および点火動作の実行が開始されない(ステップS15の処理がジャンプされる)。この場合には、バルブタイミングが特定時期PMでないものの、クランキング速度が低いために前述した交番トルクによるベーンロータ53の揺動量が大きく、バルブタイミングが比較的早期に特定時期PMになってロック機構51がロック状態になる可能性が高いとして、燃料噴射動作および点火動作の実行が開始されない。
そして、その後において本処理が繰り返し実行されて、上記交番トルクによってバルブタイミングが特定時期PMになってロック機構51がロック状態になると(ステップS12:YES)、燃料噴射動作および点火動作の実行が開始された後(ステップS15)、本処理は一旦終了される。
一方、ロック機構51がロック状態でない場合であっても(ステップS12:NO)、吸気温度THAが所定温度JTHより低く且つクランキング速度が所定速度JVより高い場合には(ステップS13:YES且つステップS14:YES)、燃料噴射動作および点火動作の実行が開始された後(ステップS15)、本処理は一旦終了される。なお本実施形態では、燃料噴射動作および点火動作の実行が適切に開始されるようになる所定速度JVと所定温度THAとが各種実験やシミュレーションの結果をもとに予め求められて、制御部80のメモリ80Aに記憶されている。
図7に、バルブタイミングが最遅角時期PRであり且つ吸気温度THAが所定温度JTHより低い状況で機関始動が開始されるとともに、クランキング操作の実行中にクランキング速度が所定速度JVより高くなる場合における内燃機関10の運転状態の一例を示す。
なお図7において、実線は本実施形態の装置における内燃機関10の運転状態を示し、一点鎖線はバルブタイミングが特定時期PMにならない限り燃料噴射動作および点火動作が開始されない比較例の装置における内燃機関の運転状態を示す。
図7に示すように、時刻T21において運転スイッチ85が押動操作されると、クランキング操作の実行が開始されて、同図[c]に示す機関回転速度NE(クランキング速度)が上昇するようになる。
そして、クランキング操作の実行開始直後(時刻T21〜T22)においては、バルブタイミング(同図[a])が特定時期PMでなく、且つ吸気温度THA(同図[b])が所定温度JTHより低く、且つクランキング速度が所定速度JVより低いために、燃料噴射動作(同図[d])および点火動作の実行が開始されない。
その後、時刻T22においてクランキング操作中において機関回転速度NEが所定速度JVを上回ると、本実施形態の装置(実線)では燃料噴射動作および点火動作の実行が開始される。そして本例では、時刻T23において内燃機関10の燃焼室12内における燃料の燃焼が良好に行われるようになり、以後において機関回転速度NEが急上昇して内燃機関10の始動が完了される。
これに対して、比較例の装置(一点鎖線)では、バルブタイミングが特定時期PMにならない限り燃料噴射動作および点火動作の実行が開始されないために、それら動作の実行開始が遅くなってしまう。しかも、前述した交番トルクによるベーンロータ53の揺動量がごく小さくなる場合には、バルブタイミングが特定時期PMにまで変化しなくなって燃料噴射動作および点火動作の実行を開始することができなくなる可能もある。このように比較例の装置では、機関始動性能の低下を招いてしまう。
この点、本実施形態の装置によれば、そうした状況であっても、バルブタイミングが特定時期PMになるのを待たずに燃料噴射動作および点火動作の実行が開始されるために、これによる機関始動を図ることができ、内燃機関10の始動完了がごく遅くなることが抑えられるようになる。
以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果を得ることができる。
(1)内燃機関10の始動に際してロック機構51がロック状態にないときであっても、クランキング速度が所定速度JVより高いときには、燃料噴射動作および点火動作を禁止することなく実行するようにした。そのため、クランキング操作の実行開始時にバルブタイミングが特定時期PMにない場合であっても、それに起因する機関始動性の悪化を抑制することができる。
(1)内燃機関10の始動に際してロック機構51がロック状態にないときであっても、クランキング速度が所定速度JVより高いときには、燃料噴射動作および点火動作を禁止することなく実行するようにした。そのため、クランキング操作の実行開始時にバルブタイミングが特定時期PMにない場合であっても、それに起因する機関始動性の悪化を抑制することができる。
(2)吸気温度THAが所定温度JTHより低いことを条件に、クランキング速度が所定速度JVより高いときにおける燃料噴射動作および点火動作の実行を許可するようにした。そのため、可変動弁機構30のフリクションに応じて適正なタイミングで燃料噴射動作および点火動作の実行を開始することができる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施形態で示したロック機構51の構成は一例であって適宜変更することができる。例えば、上記実施形態では進角ロック機構60及び遅角ロック機構70として特定時期PMよりも遅角側にあるバルブタイミングを進角させるラチェット機能を有する例を示したが、これに代えて特定時期PMよりも進角側にあるバルブタイミングを遅角させる機能も併せて有するように進角ロック機構60および遅角ロック機構70を構成してもよい。
・上記実施形態で示したロック機構51の構成は一例であって適宜変更することができる。例えば、上記実施形態では進角ロック機構60及び遅角ロック機構70として特定時期PMよりも遅角側にあるバルブタイミングを進角させるラチェット機能を有する例を示したが、これに代えて特定時期PMよりも進角側にあるバルブタイミングを遅角させる機能も併せて有するように進角ロック機構60および遅角ロック機構70を構成してもよい。
・上記実施形態では、凹部63,73がカバー36に形成された例を示したが、これら凹部63,73をスプロケット35に形成するようにしてもよい。
・上記実施形態では、第1のロックピン61及び第2のロックピン71がいずれもベーンロータ53に設けられる一方、第1の凹部63及び第2の凹部73がいずれもカバー36に設けられる例を示した。これに対し、ロックピン61,71がいずれもカバー36に設けられる一方、凹部63,73がいずれもベーンロータ53に設けられる構成を採用してもよい。また、ロックピン61,71が互いに異なる回転体に設けられる構成を採用してもよい。例えば、第1のロックピン61をベーンロータ53に設けるとともに第1の凹部63をカバー36に設ける一方、第2のロックピン71をカバー36に設けるとともに第2の凹部73をベーンロータ53に設けるようにしてもよい。
・上記実施形態では、第1のロックピン61及び第2のロックピン71がいずれもベーンロータ53に設けられる一方、第1の凹部63及び第2の凹部73がいずれもカバー36に設けられる例を示した。これに対し、ロックピン61,71がいずれもカバー36に設けられる一方、凹部63,73がいずれもベーンロータ53に設けられる構成を採用してもよい。また、ロックピン61,71が互いに異なる回転体に設けられる構成を採用してもよい。例えば、第1のロックピン61をベーンロータ53に設けるとともに第1の凹部63をカバー36に設ける一方、第2のロックピン71をカバー36に設けるとともに第2の凹部73をベーンロータ53に設けるようにしてもよい。
・上記実施形態では、ベーンロータ53に設けられたロックピン61,71が先端側ZA(図3参照)及び基端側ZBに往復動するとともに、これらロックピン61,71がそれぞれ嵌入する凹部63,73がカバー36に形成された例を示した。これに対し、ベーンロータ53の外周面から突出する態様でロックピンを設ける一方、このロックピンが嵌入する凹部をハウジング52の内周面に設ける構成を採用してもよい。
・上記実施形態の装置は、ラチェット機能を有していないロック機構が設けられた装置にも適用することができる。
・上記実施形態では、スプロケット35がクランク軸20に駆動連結され、ベーンロータ53が吸気用カム軸32に駆動連結された例を示した。これに代えて、スプロケット35が吸気用カム軸32に駆動連結され、ベーンロータ53がクランク軸20に駆動連結される態様にて可変動弁機構30を構成することもできる。
・上記実施形態では、スプロケット35がクランク軸20に駆動連結され、ベーンロータ53が吸気用カム軸32に駆動連結された例を示した。これに代えて、スプロケット35が吸気用カム軸32に駆動連結され、ベーンロータ53がクランク軸20に駆動連結される態様にて可変動弁機構30を構成することもできる。
・上記実施形態では、ロック機構51がロック状態にないことを条件に、燃料噴射動作および点火動作を共に禁止するようにしたが、燃料噴射動作のみを禁止するようにしてもよい。
・上記実施形態では、作動油の温度の指標になる温度として、吸気温度THAを採用したが、これに限らず内燃機関10の温度や機関冷却水の温度などを採用したり、作動油の温度そのものを検出して用いたりするようにしてもよい。
・[条件イ]に代えて、クランキング速度が所定速度JVより高くなる特定状況になったことを精度良く判断可能な条件であれば、任意の条件を設定することができる。そうした条件としては、例えば以下の[条件ハ]や[条件ニ]を採用することができる。
[条件ハ]蓄電池27の電圧が予め定めた所定電圧より高いこと。
[条件ニ]制御部80のメモリ80Aの特定の記憶値が初期値であること。
[条件ハ]蓄電池27の電圧が予め定めた所定電圧より高いこと。
[条件ニ]制御部80のメモリ80Aの特定の記憶値が初期値であること。
上記[条件ハ]を採用することにより、蓄電池27の交換直後や外部電源からの電力供給によるスタータモータ26の駆動時などのようにスタータモータ26への供給電圧が高いことに起因してクランキング速度が高くなる場合に、これを精度良く判断することができる。また、上記[条件ニ]を採用することにより、蓄電池27の交換に伴う電力供給の一時的な遮断によって制御部80のメモリ80Aの特定の記憶値が初期化された直後であること、すなわち蓄電池27の電圧が高くなっている可能性があることを精度良く判断することができる。そして、この判断をもとに、特定状況になる可能性があることを精度良く判断することができる。
・ロック機構51がロック状態にあるか否かの判定を、例えばロックピン61,71の移動位置を検出するためのセンサを新たに設けるとともに同センサの検出結果に基づき行うようにするなど、カム角センサ82以外のセンサの検出結果に基づき行うようにしてもよい。
・図6のステップS13の処理を省略してもよい。すなわち、作動油の温度の指標になる温度の高低によることなく、クランキング速度が所定速度JVより高いときに、燃料噴射動作および点火動作を禁止することなく実行するようにしてもよい。
・上記実施形態では、吸気バルブ31のバルブタイミングを変更する可変動弁機構30を備える内燃機関の制御装置として具体化した例を示した。その他、排気バルブ41のバルブタイミングを変更する可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置や、吸気バルブ31のバルブタイミングを変更する可変動弁機構と排気バルブ41のバルブタイミングを変更する可変動弁機構とを共に備える内燃機関の制御装置において、本発明を具体化することも可能である。
10…内燃機関、11…ピストン、12…燃焼室、13…吸気通路、14…排気通路、15…燃料噴射弁、16…点火プラグ、17…スロットルバルブ、20…クランク軸、21…クランク軸用スプロケット、22…タイミングチェーン、23…コネクティングロッド、24…オイルポンプ、25…オイルパン、26…スタータモータ、27…蓄電池、28…作動油通路、29…油路制御弁(OCV)、30,100…可変動弁機構、31…吸気バルブ、32,200…吸気用カム軸、33…吸気用カム、33A…吸気用カムノーズ、34…吸気用バルブスプリング、35,101…スプロケット(第1の回転体)、36…カバー(第1の回転体)、37…リフタ、41…排気バルブ、42…排気用カム軸、43…排気用カム、44…排気用バルブスプリング、45…排気用カム軸用スプロケット、51,110…ロック機構、52,102…ハウジング(第1の回転体)、53,103…ベーンロータ(第2の回転体)、53A…ボス、53B,103A…ベーン、54…区画部、55,105…収容室、56,106…進角室、57,107…遅角室、60…進角ロック機構、61…第1のロックピン、62…第1のばね、63…第1の凹部、64…第1の上段部、65…第1の下段部、66,76…ベーン孔、67…第1の解除室、68…第1のばね室、70…遅角ロック機構、71…第2のロックピン、72…第2のばね、73…第2の凹部、74…第2の上段部、75…第2の下段部、77…第2の解除室、78…第2のばね室、80…制御部、80A…メモリ、81…クランクセンサ、82…カム角センサ、84…吸気温センサ、85…運転スイッチ、111…ロックピン、112…凹部、113…ばね、114…解除室。
Claims (5)
- クランク軸に駆動連結された第1の回転体とカム軸に駆動連結された第2の回転体との両回転体を作動油の圧力に基づき同一の回転軸線周りに相対回転させることにより前記カム軸で開閉駆動される機関バルブのバルブタイミングを変更する油圧駆動式の可変動弁機構と、
前記両回転体の一方に設けられたロックピンを前記両回転体の他方に設けられた凹部に嵌入させることにより前記両回転体の相対回転を機械的にロックしてバルブタイミングを最遅角時期および最進角時期の中間の機関始動に適した特定時期にロックしたロック状態にする一方で、前記凹部から前記ロックピンを抜脱することにより前記両回転体を相対回転可能な状態とするロック機構と
を備え、機関始動装置によるクランキング操作の実行に際して前記ロック機構がロック状態にないときには燃料噴射動作を禁止する内燃機関の制御装置において、
前記クランキング操作の実行時における機関回転速度が予め定めた所定速度より高くなる特定状況であるときには、前記燃料噴射動作を禁止することなく実行する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、
当該装置は機関回転速度を検出する検出装置を有してなり、
前記特定状況であるときは、前記クランキング操作の実行時において前記検出装置により検出した機関回転速度が前記所定速度より高いときである
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、
前記機関始動装置はスタータモータと同スタータモータに電力を供給する蓄電池とを有してなり、
前記特定状況であるときは、前記蓄電池の電圧が予め定めた所定電圧より高いときである
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
当該装置は、前記作動油の温度の指標になる温度が予め定めた所定温度より低いことを条件に、前記特定状況における前記燃料噴射動作の実行を許可する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記ロック機構は、前記カム軸に作用する交番トルクに基づいて前記両回転体が相対回転するときに前記回転体の周方向に沿って前記凹部に形成された複数の段部に対して前記ロックピンを順次嵌入させてバルブタイミングを前記特定時期まで段階的に進角または遅角させるラチェット機能を有する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012020161A JP2013160065A (ja) | 2012-02-01 | 2012-02-01 | 内燃機関の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012020161A JP2013160065A (ja) | 2012-02-01 | 2012-02-01 | 内燃機関の制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2013160065A true JP2013160065A (ja) | 2013-08-19 |
Family
ID=49172551
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2012020161A Pending JP2013160065A (ja) | 2012-02-01 | 2012-02-01 | 内燃機関の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013160065A (ja) |
-
2012
- 2012-02-01 JP JP2012020161A patent/JP2013160065A/ja active Pending
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