JP2014181645A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
油圧の作用により機関弁の動作特性を変更する油圧式可変動弁装置が知られている。特許文献1〜4には、このような装置が開示されている。
2. Description of the Related Art A hydraulic variable valve operating device that changes the operating characteristics of an engine valve by the action of hydraulic pressure is known.
このような油圧式可変動弁装置に油を供給して機関弁の動作特性を変更する場合に他の部分に油が使用されていると、油圧式可変動弁装置に供給される油圧を確保できずに応答性が悪化するおそれがある。また、油圧式可変動弁装置への油の供給を停止して機関弁の動作特性を変更する場合に油圧式可変動弁装置内の油圧を早期に低減できない場合においても、応答性が悪化するおそれがある。 When supplying oil to such a hydraulic variable valve device to change the operating characteristics of the engine valve, if oil is used in other parts, the hydraulic pressure supplied to the hydraulic variable valve device is secured. There is a possibility that the responsiveness deteriorates without being able to. In addition, when the supply of oil to the hydraulic variable valve device is stopped to change the operating characteristics of the engine valve, the responsiveness deteriorates even if the hydraulic pressure in the hydraulic variable valve device cannot be reduced early. There is a fear.
そこで、油圧式可変動弁装置の応答性の悪化を抑制する内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that suppresses the deterioration of responsiveness of the hydraulic variable valve device.
上記目的は、内燃機関の吸気弁及び排気弁の一方の弁の動作特性を油圧により変更する油圧式可変動弁装置と、モータ、前記モータによって軸方向に移動して前記吸気弁及び排気弁の他方の弁の動作特性を変更する制御軸、前記制御軸へ油を吐出する開口が形成され前記制御軸を支持する軸受部、前記制御軸の軸方向の移動に応じて前記開口の開口率を変更する変更部、を含む可変動弁装置と、前記油圧式可変動弁装置に油を供給して前記吸気弁及び排気弁の一方の弁の動作特性を変更する際に、前記変更部により前記開口率を縮小させるように前記制御軸を移動させる制御部と、を備えた内燃機関の制御装置によって達成できる。 The object is to change the operating characteristics of one of the intake valve and the exhaust valve of the internal combustion engine by hydraulic pressure, a motor, and a motor, which is moved in the axial direction by the motor to move the intake valve and the exhaust valve. A control shaft for changing the operating characteristics of the other valve, an opening for discharging oil to the control shaft, a bearing portion for supporting the control shaft, and an opening ratio of the opening according to the axial movement of the control shaft A variable valve device including a change unit to be changed, and when changing the operating characteristics of one of the intake valve and the exhaust valve by supplying oil to the hydraulic variable valve device, the change unit causes the change This can be achieved by an internal combustion engine control device including a control unit that moves the control shaft so as to reduce the aperture ratio.
上記目的は、内燃機関の吸気弁及び排気弁の一方の弁の動作特性を油圧により変更する油圧式可変動弁装置と、モータ、前記モータによって軸方向に移動して前記吸気弁及び排気弁の他方の弁の動作特性を変更する制御軸、前記制御軸へ油を吐出する開口が形成され前記制御軸を支持する軸受部、前記制御軸の軸方向の移動に応じて前記開口の開口率を変更する変更部、を含む可変動弁装置と、前記油圧式可変動弁装置への油の供給を停止して前記吸気弁及び排気弁の一方の弁の動作特性を変更する際に、前記変更部により前記開口率を増大させるように前記制御軸を移動させる制御部と、を備えた内燃機関の制御装置によっても達成できる。 The object is to change the operating characteristics of one of the intake valve and the exhaust valve of the internal combustion engine by hydraulic pressure, a motor, and a motor, which is moved in the axial direction by the motor to move the intake valve and the exhaust valve. A control shaft for changing the operating characteristics of the other valve, an opening for discharging oil to the control shaft, a bearing portion for supporting the control shaft, and an opening ratio of the opening according to the axial movement of the control shaft A variable valve device including a change unit to be changed, and the change in operating characteristics of one of the intake valve and the exhaust valve by stopping the supply of oil to the hydraulic variable valve device And a control unit that moves the control shaft so as to increase the aperture ratio by the unit.
油圧式可変動弁装置の応答性の悪化を抑制する内燃機関の制御装置を提供できる。 It is possible to provide a control device for an internal combustion engine that suppresses deterioration of responsiveness of the hydraulic variable valve operating device.
図1は、本実施例に係るエンジンシステムAの模式図である。図1に示すエンジンシステムAは、エンジンENを含み、エンジンENは、4つの気筒42(図1では1つのみ図示)を有している。気筒42は、4つに限定されず複数あればよい。このエンジンENでは、吸気通路43を流れる空気が燃焼室45に充填され、筒内燃料噴射弁44によって燃料が噴射され、空気と燃料との混合気が生成される。この混合気に対し点火プラグ46による点火が行われると、混合気が燃焼してピストン47が往復動し、エンジンENの出力軸であるクランク軸48が回転駆動される。そして、各燃焼室45での燃焼により生じた排気は排気通路49等を通ってエンジンENの外部へ排出される。
FIG. 1 is a schematic diagram of an engine system A according to the present embodiment. The engine system A shown in FIG. 1 includes an engine EN, and the engine EN has four cylinders 42 (only one is shown in FIG. 1). The number of
エンジンENの出力調整は、吸気通路43に設けられたスロットル弁51をアクチュエータ52等によって駆動して、そのスロットル弁51の開度を調節することによって実現される。スロットル開度の開度調節は、運転者によって操作されるアクセルペダル53の踏込み量に応じてアクチュエータ52が駆動されることにより行われる。
The output adjustment of the engine EN is realized by driving a
エンジンENには、吸気弁IV及び排気弁EVが気筒42毎に設けられている。吸気弁IV、排気弁EVはそれぞれ、クランク軸48の回転が伝達されて回転する吸気側カムシャフトIS、排気側カムシャフトESによって作動する。この作動により、各吸気弁IVは燃焼室45と吸気通路43との連結部分を開閉し、各排気弁EVは燃焼室45と排気通路49との連結部分を開閉する。
The engine EN is provided with an intake valve IV and an exhaust valve EV for each
エンジンENには、吸気弁IVの作用角及び最大リフト量を連続的に変更する吸気側可変動弁装置1Iと、排気弁EVの作用角を油圧により多段で変更する排気側可変動弁装置1Eとが設けられている。吸気側可変動弁装置1Iは、詳しくは後述するがECU5からの指令に基づいてモータにより吸気弁IVの動作特性を変更する。排気側可変動弁装置1Eは、ECU5からの指令に基づいて、供給される油の圧力により、排気弁EVの動作特性を変更する。具体的には、吸気側可変動弁装置1Iは、吸気弁IVの作用角、最大リフト量を変更し、排気側可変動弁装置1Eは、排気弁EVの位相、作用角、最大リフト量を変更する。ここで、動作特性とは、これら弁の位相、最大リフト量、及び作用角の少なくとも一つを含む。従って、本実施例において、吸気側可変動弁装置1Iは、吸気弁IVの作用角及び最大リフト量を変更するものであるがこれに限定されず、例えば作用角及び最大リフト量の少なくとも一方を変更するものであってもよい。尚、吸気側可変動弁装置1I、排気側可変動弁装置1Eは、複数の気筒42毎に設けられた吸気弁IV、排気弁EVの動作特性を変更する。吸気側可変動弁装置1Iは、可変動弁装置の一例である。排気側可変動弁装置1Eは、油圧式可変動弁装置の一例である。
The engine EN includes an intake side variable valve apparatus 1I that continuously changes the operating angle and maximum lift amount of the intake valve IV, and an exhaust side
また、エンジンシステムAには、排気側可変動弁装置1Eを駆動するための作動油を貯留しているオイルパン90が設けられている。オイルポンプPにより、オイルパン90に貯留された油が排気側可変動弁装置1Eに供給される。また、オイルパン90に貯留された油は、詳しくは後述するが吸気側可変動弁装置1Iの制御軸を支持する軸受部に供給される。これら油の供給量は、それぞれオイルコントロールバルブOCV1、OCV2により制御される。オイルコントロールバルブOCV1、OCV2は、電磁駆動式の流量制御弁であり、ECU5によって制御される。オイルポンプPは、エンジンENのクランク軸48に連動した機械式である。
The engine system A is provided with an
エンジンENには、クランク軸48が一定角度回転する毎にパルス状の信号を発生するクランク角センサ71が設けられている。また、吸気通路43内のスロットル弁51よりも下流には、吸入空気の圧力を検出するための吸気圧センサ74が設けられている。また、運転者による同アクセルペダル53の踏込み量を検出するアクセルセンサ75、スロットル開度を検出するスロットルセンサ76、エンジンENを冷却するため冷却水の温度を検出する水温センサ77が設けられている。また、オイルパン90には、オイルパン90に貯留された油の温度を検出する温度センサ79が設けられている。
The engine EN is provided with a
ECU5は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などから構成され、各センサからの出力に基づいて、エンジンシステムA全体の作動を制御する。また、ECU5は、制御部に相当する。
The
次に、排気側可変動弁装置1Eについて詳細に説明する。図2、3は、本実施例の排気側可変動弁装置1Eの外観図である。排気側可変動弁装置1Eは、排気側カムシャフトES、排気側カムシャフトESに設けられたカムユニットCU、を含む。排気側カムシャフトESは、カムユニットCUの一端に接続した部分SA、カムユニットCUの他端に接続した部分SB、を含む。排気側カムシャフトESは、内燃機関からの動力により回転する。排気側カムシャフトESと共にカムユニットCUが回転することにより、ロッカーアームRを介して排気弁EVをリフトさせる。排気弁EVは、内燃機関の吸気弁又は排気バルブである。
Next, the exhaust side variable
カムユニットCUは、カムシャフトSよりも径が大きくカムシャフトSの部分SA、SBに連結されたカムベース部10、カムベース部10に連結された2つのカムロブ部20、を含む。カムベース部10は、略円柱状であり、カムシャフトSの軸方向(以下、軸方向と称する)から見た場合に略円形のベース円部11を有している。ベース円部11は、カムベース部10の外周面に相当する。2つのカムロブ部20は、軸方向に所定の間隔をあけて並んでいる。2つのカムロブ部20は、それぞれ2つのロッカーアームRを押して2つの排気弁EVをリフトさせる。カムベース部10の軸方向の厚さは、カムロブ部20の軸方向の厚さよりも厚い。
The cam unit CU includes a
図3に示すように、カムベース部10は、2つのカムロブ部20の間に凹部10Hが形成されている。凹部10Hは、2つのロッカーアームRがカムベース部10に接触する部分の間に形成されている。凹部10Hは、ロッカーアームRに接触しない。支持シャフト33は、カムベース部10、2つのカムロブ部20を軸方向に貫通している。カムロブ部20は、支持シャフト33を支点としてカムベース部10に対して揺動する。カムロブ部20は、カムベース部10のベース円部11から最大限に突出した高位置とベース円部11から突出し高位置よりも低い低位置間を揺動可能である。支持シャフト33の一部は凹部10H内で露出している。2つのカムロブ部20には、それぞれストッパピン34Pが貫通している。
As shown in FIG. 3, the
カムベース部10の凹部10Hでは、2つのスプリング34Sが支持シャフト33に巻かれている。スプリング34Sの一端は凹部10Hの内側面を押し、スプリング34Sの他端はストッパピン34Pを押している。即ち、スプリング34Sは、ストッパピン34Pが凹部10Hから離れるように付勢している。これにより、カムロブ部20はカムベース部10から突出するように付勢される。スプリング34Sは、付勢部材の一例である。
In the
図2、3において、2つのカムロブ部20は双方とも低位置にある。本実施例の場合、カムロブ部20が高位置でロックされている場合には、カムロブ部20がロッカーアームRを駆動して排気弁EVをリフトさせる。カムロブ部20は、低位置及び高位置の何れの位置にある場合も排気弁EVをリフトさせる。
2 and 3, the two
図4A、4Bは、軸方向からみたカムユニットCUの断面図である。図4Aは、高位置にあるカムロブ部20を示し、図4Bは、低位置にあるカムロブ部20を示している。カムロブ部20は、カムベース部10の供給経路Tを回避した略U字状又は略L字状である。カムロブ部20の基端側は支持シャフト33が貫通している。図4A、4Bにおいて、カムシャフトSは時計方向に回転する。これに伴いカムベース部10、カムロブ部20も時計方向に回転する。カムベース部10には、ストッパピン34Pが貫通した長孔14が形成されている。カムロブ部20の揺動に伴って移動するストッパピン34Pの移動範囲を長孔14が規制することにより、カムロブ部20の揺動範囲が規制している。
4A and 4B are sectional views of the cam unit CU as seen from the axial direction. 4A shows the
図4A、4Bに示すように、カムロブ部20が低位置にある場合もカムベース部10から突出する。尚、詳しくは後述するが、カムロブ部20が高位置にある場合では排気弁EVの作用角は大きく、カムロブ部20が低位置にある場合には排気弁EVの作用角は小さい。また、カムロブ部20の形状は、カムロブ部20が高位置及び低位置の何れの位置にあっても排気弁EV閉じるタイミングは略同じであるように形成されている。しかしながら、カムロブ部20が低位置にある場合の排気弁EVの開くタイミングは、カムロブ部20が高位置にある場合での排気弁EVの開くタイミングよりも遅角するようにカムロブ部20の形状が設計されている。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the
図5A、5Bは、カムユニットCUの内部構造を示した断面図である。図5A、5Bにおいては、2つのカムロブ部20は共にリフト状態にある。図5A、5Bは、それぞれ図4AのA−A断面図、図4BのB−B断面図に相当する。図5A、5Bに示すように、カムユニットCUは、軸方向でのカムユニットCUの中心に軸方向に対称に形成されている。従って、以下の説明では2つのカムロブ部20のうち一方について説明する。カムベース部10には、カムロブ部20を収納可能なスリット12が形成されている。カムベース部10内には、カムシャフトSの軸心上で延びた供給経路T、供給経路Tから径方向外側に延びた経路T5、T6が形成されている。経路T5、T6は、それぞれ供給経路Tから径方向外側に延び、次に軸方向に延びて2つのカムロブ部側に延びている。経路T6は第1経路の一例である。経路T5は、第2経路の一例である。
5A and 5B are cross-sectional views showing the internal structure of the cam unit CU. 5A and 5B, the two
オイルコントロールバルブOCV2は、オイルポンプPにより供給経路T内に供給される油圧を、オイルコントロールバルブOCV2に印加される電流値に基づいてリニアに調整できる。オイルコントロールバルブOCV2は、油圧制御弁の一例である。オイルコントロールバルブOCV1も同様である。尚、油圧制御弁は、段階的に供給経路T内に供給される油圧を調整可能なものであってもよい。ECU5は、CPU、ROM、RAMなどから構成され、内燃機関全体の動作を制御する。ROMには、後述する制御を実行するためのプログラムが格納されている。
The oil control valve OCV2 can linearly adjust the hydraulic pressure supplied into the supply path T by the oil pump P based on the current value applied to the oil control valve OCV2. The oil control valve OCV2 is an example of a hydraulic control valve. The same applies to the oil control valve OCV1. The hydraulic control valve may be capable of adjusting the hydraulic pressure supplied into the supply path T in stages. The
カムベース部10は、2つのカムロブ部20にそれぞれ作用するピン15P、16P、17Pを保持している。2つのカムロブ部20はそれぞれピン26Pを保持している。ピン26Pは、ロック部材の一例である。図5Bは、ピン15P等を省略した図である。カムロブ部20は、支持シャフト33が貫通した基端部から離れた自由端部を有し、カムロブ部20の自由端部側にはピン26Pを保持した孔26が形成されている。孔26は、カムロブ部20を軸方向に貫通している。孔26は、保持孔の一例である。
The
カムベース部10には、スリット12に連通した孔15、16が形成されている。孔15、16は、スリット12に対して同一側に形成されている。孔15、16は、軸方向に延び、底面を有している。孔15、16には、それぞれピン15P、16Pが収納されている。孔15の底面とピン15Pとの間にはピン15Pに連結されたスプリング15Sが配置されている。孔16の底面とピン16Pとの間にはピン16Pに連結されたスプリング16Sが配置されている。スプリング16Sは、カムロブ部20に向けてピン16Pを付勢している。スプリング15Sは、ピン15Pが孔15から離脱しない程度の長さに設定されている。スプリング15Sは、第2スプリングの一例である。スプリング16Sは、第1スプリングの一例である。
カムベース部10には、スリット12を介して孔16に対向する孔17が形成されている。孔17には、ピン17Pが収納されている。孔17は、経路T6に連通している。孔17は、孔16と同軸上に位置している。孔17は、軸方向に延びている。
A
カムロブ部20が高位置にある場合、孔16、17、26は軸方向に並び、ピン16P、17P、26Pは軸方向に並ぶ。換言すれば、カムロブ部20が揺動範囲の一端でこのような位置に位置づけられるように、ストッパピン34Pに係合した長孔14によりカムロブ部20の揺動範囲が規定されている。リフト状態においては、スプリング16Sの付勢力により、ピン16Pが孔16、26に共通に挿入され、ピン26Pは孔26、17に共通に挿入される。これにより、カムロブ部20はリフト状態でカムベース部10にロックされる。孔17は、第1ロック孔の一例である。
When the
次に、カムロブ部20のロックについて詳細に説明する。図6A〜7Bは、カムロブ部20のロックの説明図である。オイルコントロールバルブOCV2及びオイルポンプPにより供給経路Tを介して経路T5、T6内にオイルが供給されると、図6Aに示すように、ピン17Pがスプリング16Sの付勢力に抗してカムロブ部20側に押される。これにより、ピン16Pは孔26から離脱し、ピン26Pは孔17から離脱する。即ち、ピン16P、17P、26Pは、それぞれ孔16、17、26に収納される。これにより、高位置でカムロブ部20のロックが解除される。
Next, the locking of the
カムロブ部20のロックが解除された状態でカムシャフトSが回転することにより、カムロブ部20はロッカーアームRから反力を順に受ける。これにより、図6Bに示すように、カムロブ部20はスプリング34Sの付勢力に抗して低位置に移動する。換言すれば、スプリング34Sの付勢力は、カムロブ部20のロックが解除されている状態でロッカーアームRからの反力のみでカムロブ部20は低位置に移動可能な程度に設定されている。このようにロッカーアームRはロックが解除されたカムロブ部20を低位置側に付勢する。カムロブ部20が低位置にある場合には、孔15、26とは同軸上に並ぶ。換言すれば、カムロブ部20が揺動範囲の他端でこのような位置に位置づけられるように、ストッパピン34Pに係合した長孔14によりカムロブ部20の揺動範囲が規定されている。ロッカーアームRは、バブルを駆動するためのカムフォロアの一例である。尚、カムフォロアは、カムに直接駆動されるバルブリフタであってもよい。
When the camshaft S rotates with the
ピン26Pは経路T5からのオイルの圧力により、図6Cに示すように、スプリング15Sの付勢力に抗して孔15、26に共通に挿入される。これにより、リフト停止状態でカムロブ部20はロックされる。このように、オイルが所定の圧力以上で供給経路T内に供給されている間は、カムロブ部20は低位置でロックされる。孔15は、第2ロック孔の一例である。
The
次にオイルコントロールバルブOCV2により供給経路Tへのオイルの供給が停止されると、図7Aに示すように、スプリング15Sの付勢力によりピン26Pが孔15から離脱して孔26に収納される。これにより、低位置でカムロブ部20のロックが解除される。
Next, when the oil supply to the supply path T is stopped by the oil control valve OCV2, the
次に、スプリング34Sの付勢力に従って、図7Bに示すように、カムロブ部20が低位置から高位置へ移動する。実際には、カムロブ部20がロッカーアームRに接触していない間に、スプリング34Sの付勢力に従ってカムロブ部20は高位置へと移行する。カムロブ部20が高位置にある状態では、前述したようにピン16P、26P、17Pが軸方向に並ぶ。
Next, according to the urging force of the spring 34S, the
この状態で、図5Aに示すように、スプリング16Sの付勢力に従って、ピン16Pが孔16、26に共通に挿入され、同様にピン26Pは孔26、17に共通に挿入される。これにより、高位置でカムロブ部20がロックされる。以上のようにしてカムロブ部20が高位置及び低位置でロックされる。孔26、ピン26P、スプリング15S、16S、孔15、17等は、ロック機構の一例である。このようにカムロブ部20が低位置でもロックされるので、カムロブ部20を安定した状態で保持でき、信頼性や耐久性が確保されている。
In this state, as shown in FIG. 5A, the
図2、3、4A、4B、5A、5Bに示したように、カムベース部10は、カムシャフトSに連結されており、カムシャフトSはカムベース部10を貫通していない。このため、カムベース部10の軸方向の断面積を確保することができ、カムベース部10の強度を確保することができる。カムシャフトSはカムベース部10を貫通していないためカムシャフトSの径を細くする必要はない。このためカムシャフトSの強度も確保されている。カムベース部10に形成された孔15、16、17、カムロブ部20に形成された孔26などは、全て軸方向に延びている。このため、例えば、軸方向と交差する方向に延びた孔を設けこの孔内を摺動するピンを配置した場合と比較して、カムベース部10の軸方向での断面積を確保することができる。これにより、カムユニットCUの強度が確保されている。
As shown in FIGS. 2, 3, 4 A, 4 B, 5 A, and 5 B, the
図4A、4Bに示したように、カムロブ部20の自由端は、カムロブ部20の基端側からカムシャフトSの回転方向から逆方向に離れている。ここで、カムロブ部20の基端側は、支持シャフト33により揺動の支点となっている。このため、ロッカーアームRの反力により、カムロブ部20がカムシャフトSの回転方向と逆方向に揺動するのが容易となる。これによって、ロックが解除された状態で、カムロブ部20の低位置から高位置へ移動が容易となっている。また、低位置へ移動する際のカムロブ部20が受けるロッカーアームRからの反力による負荷が低減され、カムロブ部20の耐久性が確保されている。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the free end of the
また、カムベース部10は、2つのカムロブ部20を支持している。このため、カムベース部10は軸方向の長さを確保しているため強度が確保されている。また、カムベース部10を2つのカムロブ部20に共通化して使用しているため部品点数も削減されている。また、支持シャフト33は2つのカムロブ部20に共通に貫通しているため、これによっても部品点数が削減されている。
The
また、図2、3に示したように、スプリング15S、16S、34Sは、カムロブ部20に対して軸方向に配置されている。例えばこのようなスプリング34S等をカムロブ部20に対して径方向に重なる位置に配置する場合と比較して、カムロブ部20の軸方向での断面積を確保できる。これによりカムロブ部20の強度を確保することができる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
また、上述したようにスプリングS34が配置された凹部10Hは、ロッカーアームRに接触しない部分に設けられているので、この部分を有効利用している。スプリングS34が、ロッカーアームRに接触するカムベース部10の部分から退避した位置に配置されていることにより、ロッカーアームRが接触するカムベース部10の部分の軸方向の断面積も確保されている。これにより、カムベース部10の強度も確保されている。
Further, as described above, the
図4Aに示したように、経路T5の出口はスリット12に開口するように形成され、この出口はリフト状態のカムロブ部20から離れた位置に形成されている。このため、リフト状態の場合において、供給経路Tにオイルを供給することにより、経路T5の出口からスリット12を介してロッカーアームR等にオイルを供給できる。これにより、ロッカーアームRとカムユニットCU等の潤滑を確保することができる。また、従来のカムシャワー機構を廃止したとしても、本実施例の排気側可変動弁装置1Eにより、潤滑を促進することができる。
As shown in FIG. 4A, the outlet of the path T5 is formed so as to open to the
以上のように、排気側可変動弁装置1Eは油圧により多段で排気弁EVの作用角を変更する。
As described above, the exhaust side variable
次に、吸気側可変動弁装置1Iについて説明する。図8は、吸気側可変動弁装置1Iの説明図である。吸気側可変動弁装置1Iは、モータ160の動力により吸気弁IVの最大リフト量及び作用角を連続的に変更する電動式の可変動弁装置である。吸気側可変動弁装置1Iの詳細な構造は、例えば特開2010−180865号公報等に記載されており公知であるので、以下では概略のみを説明する。吸気側可変動弁装置1Iは、制御軸140、制御軸140を軸方向に駆動するモータ160、モータ160の回転を直進運動に変換して制御軸140を往復動させる変換機構を含む。制御軸140とモータ160の出力軸160Aとは締結部材180を介して連結されている。
Next, the intake side variable valve operating apparatus 1I will be described. FIG. 8 is an explanatory diagram of the intake side variable valve operating apparatus 1I. The intake-side variable valve apparatus 1I is an electric variable valve apparatus that continuously changes the maximum lift amount and operating angle of the intake valve IV by the power of the
制御軸140には、ローラーアーム200と、ローラーアーム200を挟んで両側に位置する一対の揺動カム220とが設けられている。ローラーアーム200のローラーには、上述した吸気カムシャフトISのカムが当接する。その吸気カムシャフトISが回転すると、ローラーアーム200は揺動される。この揺動カム220は、ローラーアーム200と共に揺動される。揺動カム220は、ロッカーアームRのローラーに当接されている。揺動カム220が揺動すると、ロッカーアームRが揺動して、ロッカーアームRが吸気弁IVを押圧することにより、吸気弁IVが駆動する。
The
ローラーアーム200及び揺動カム220の内周部には、互いに逆方向の螺旋状をなすヘリカルスプラインが形成されている。また、ローラーアーム200及び揺動カム220の内側には、上記ヘリカルスプラインと噛み合うスライダギヤが配設されている。このスライダギヤは、制御軸140と共に軸方向に移動する。制御軸140を軸方向に移動させると、上記ヘリカルスプラインとスライダギヤとの作用により、ローラーアーム200と揺動カム220との相対位相が変化する。その結果、吸気カムシャフトISの回転に伴う揺動カム220の揺動範囲が変化することにより、吸気弁IVの最大リフト量及び作用角が連続的に変化する。このようなローラーアーム200及び揺動カム220は、気筒毎に設けられている。
Helical splines having spiral shapes in opposite directions are formed on the inner peripheral portions of the
吸気側可変動弁装置1Iでは、モータ160によって制御軸140を一方向(例えば図1中の右方向)に移動させることにより、吸気弁IVの作用角及び最大リフト量をともに連続的に縮小させる。一方、制御軸140を逆の方向(例えば図1中の左方向)に移動させることにより、吸気弁IVの作用角及び最大リフト量をともに連続的に拡大させることができる。
In the intake side variable valve operating apparatus 1I, both the operating angle and the maximum lift amount of the intake valve IV are continuously reduced by moving the
尚、モータ160の回転量を検出する回転量センサ260が設けられている。モータ160、回転量センサ260は、ECU5に接続されている。ECU5は、回転量センサ260の出力値によりモータ160の回転量を把握できる。これにより、ECU5は制御軸140の位置を把握して吸気弁IVの作用角及び最大リフト量を把握できる。
A
制御軸140は、エンジンENのシリンダヘッド等に設けられた軸受部150により回転可能に支持されている。軸受部150は、ローラーアーム200、揺動カム220を挟むように複数設けられている。軸受部150には、制御軸140の外周面141に油を供給するための開口152が形成されている。開口152は、軸受部150の内周面に形成され制御軸140に対向している。開口152は、軸受部150内に形成された油路に連通している。オイルコントロールバルブOCV1によりこの油路に油が供給されて開口152から油が吐出する。また、開口152に対向する制御軸140の外周面141の部分に溝部142が形成されている。
The
図9A〜9Cは、溝部142の説明図である。図9Aは、軸受部150から制御軸140を取外した状態での溝部142を示した制御軸140の斜視図である。溝部142は、外周面141から下り傾斜した傾斜面143、傾斜面143に連続した底面144を含む。底面144は、制御軸140の軸心方向周りに湾曲している。傾斜面143は、吸気弁IVの作用角を拡大させる際に制御軸140が移動する側に形成され、底面144は吸気弁IVの作用角を縮小させる際に制御軸140が移動する側に形成されている。
9A to 9C are explanatory views of the
図9B、9Cは、開口152と溝部142との位置関係の説明図である。図9Bに示すように、吸気弁IVの作用角及び最大リフト量を最大に設定した場合、溝部142の傾斜面143と開口152が対向する。これにより開口152から吐出した油は、傾斜面143から底面144側に流れて、底面144から外周面141に流れる。油は、外周面141から軸受部150に隣接するローラーアーム200、揺動カム220側へ流れて、ローラーアーム200、揺動カム220と制御軸140との潤滑が確保される。
9B and 9C are explanatory views of the positional relationship between the
図9Cに示すように、吸気弁IVの作用角及び最大リフト量を最小に設定した場合、開口152が部分的に外周面141、溝部142に対向する。詳細には、外周面141と傾斜面143との間の境界部分が開口152の中心に位置する。これにより、開口152の開口率が全開よりも半減される。開口152の開口率が縮小されることにより開口152から吐出する油の流量も低下する。このように、吸気弁IVの作用角が拡大するように制御軸140が駆動すると開口152の開口率は増大し、吸気弁IVの作用角が縮小するように制御軸140が駆動すると開口152の開口率も縮小される。溝部142は、変更部の一例である。尚、開口152の最小の開口率は、50パーセントに限らず、最大の開口率も100パーセントに限らない。
As shown in FIG. 9C, when the operating angle and the maximum lift amount of the intake valve IV are set to the minimum, the
次に、ECU5が実行する制御について説明する。図10は、ECU5が実行する制御の一例を示すフローチャートである。尚、図10においては、排気弁EVの作用角が拡大した状態から縮小した状態に移行する場合のフローチャートである。ECU5は、エンジンENの運転状態に応じて要求される、排気側可変動弁装置1Eへの油の供給要求があるか否かを判定する(ステップS1)。即ち、排気弁EVの作用角を縮小する要求があるか否かを判定する。否定判定の場合には、ECU5は本制御を終了する。
Next, control executed by the
肯定判定の場合、ECU5は、油圧が第1閾値以下であるか否かを判定する(ステップS2)。具体的には、ECU5は、図11に示すマップに基づいて油圧を推定する。図11は、油温、エンジン回転数に応じた油圧を示したマップであり、予めECU5のROMに記録されている。油圧は、オイルコントロールバルブOCV1を通過する直前の油の圧力である。油の温度は、温度センサ79からの出力値により取得できる。エンジンENの回転数は、クランク角センサ71からの出力値により取得できる。一般的に油温が高いほど油圧が低くなる傾向がある。また、油を供給するオイルポンプはクランク軸48の回転によって駆動するため、エンジン回転数が低いほど油圧が低下する傾向がある。ECU5は、温度センサ79とクランク角センサ71との出力値に基づいて推定した油圧が第1閾値以下であるか否かを判定する。
In the case of an affirmative determination, the
否定判定の場合、即ちECU5が油圧は第1閾値よりも高いと判断した場合には、ECU5は要求されたとおりに排気側可変動弁装置1Eに油を供給してカムロブ部20の状態を切り替える(ステップS3)。肯定判定の場合、即ちECU5が油圧は第1閾値以下と判断した場合には、図9Cに示すように、開口152の開口率が縮小されるように制御軸140を移動させる(ステップS4)。換言すれば、吸気弁IVの作用角及び最大リフト量が縮小するように制御軸140を移動させる。これにより、開口152から吐出する油の流量が低下するので、軸受部150に供給される油の量を減らすことができる。この状態で、ECU5は、排気側可変動弁装置1Eへ油を供給する(ステップS5)。これにより、カムロブ部20が高位置から低位置に移動して排気弁EVの作用角及び最大リフト量が縮小する。
In the negative determination, that is, when the
このように、油圧が低い場合に制御軸140側の潤滑に消費される油の量を減らして排気側可変動弁装置1Eへ油を供給してカムロブ部20の位置を切り替える。これにより、排気側可変動弁装置1E側に供給される油圧が低下することを抑制でき、排気側可変動弁装置1Eの切り替えの応答性が悪化することを抑制できる。
In this way, when the hydraulic pressure is low, the amount of oil consumed for lubrication on the
尚、カムロブ部20が低位置に移動した後は、ECU5は、エンジンENの運転状態に応じて制御軸140を移動させる。ステップS4、S5の処理が実行される場合は、例えば、エンジンENが低回転低負荷から低回転高負荷の状態に移行する場合や、エンジンENの始動時等のエンジンENの回転数が低い場合などである。尚、上記ステップS4、S5の処理は同時に実行してもよい。
Note that after the
尚、吸気弁IV及び排気弁EVの双方の作用角が大きい状態から両者の作用角を小さくすることが要求される場合、例えばバルブオーバラップ期間の縮小が要求される場合等では、上記処理の実行後に吸気弁IVの作用角は小さい状態に維持される。この場合、吸気弁IVの作用角を元に戻す処理が不要となり、エンジンENへの運転要求に合わせて吸気弁IV及び排気弁EVの作用角を制御しつつ排気側可変動弁装置1Eへの油の供給を確保できる。
When it is required to reduce the operating angle of both the intake valve IV and the exhaust valve EV from a state where both operating angles are large, for example, when the valve overlap period is required to be reduced, the above processing is performed. After execution, the operating angle of the intake valve IV is kept small. In this case, there is no need to return the operating angle of the intake valve IV to the original, and the exhaust side variable
図12は、ECU5が実行する制御の一例を示すフローチャートである。尚、図12においては、排気弁EVの作用角が縮小した状態から拡大した状態に移行する場合のフローチャートである。ECU5は、エンジンENの運転状態に応じて要求される、排気側可変動弁装置1Eへの油の供給の停止要求があるか否かを判定する(ステップS11)。即ち、排気弁EVの作用角を拡大する要求があるか否かを判定する。否定判定の場合には、ECU5は本制御を終了する。肯定判定の場合、ECU5は、油圧が第2閾値を超えているか否かを判定する(ステップS12)。油圧は上述した方法により推定される。尚、第2閾値は第1閾値よりも大きい値であるがこれに限定されない。
FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of control executed by the
否定判定の場合、即ちECU5が油圧は第2閾値以下と判断した場合には、ECU5は要求されたとおりに排気側可変動弁装置1Eへの油の供給を停止してカムロブ部20の状態を切り替える(ステップS13)。肯定判定の場合、即ちECU5が油圧は第2閾値を超えていると判断した場合には、図9Bに示すように、開口152の開口率が拡大されるように制御軸140を移動させる(ステップS14)。即ち、吸気弁IVの作用角を拡大するように制御軸140を移動させる。これにより、開口152から吐出する油の流量が増大するので、軸受部150に供給される油の量を増大させることができる。この状態で、ECU5は、排気側可変動弁装置1Eへ油を供給する(ステップS15)。これにより、カムロブ部20が低位置から高位置に移動し排気弁EVの作用角及び最大リフト量が拡大する。
In the negative determination, that is, when the
このように、油圧が高い場合に制御軸140側の潤滑に消費される油の量を増大させて排気側可変動弁装置1Eへ油の供給を停止してカムロブ部20の位置を切り替える。これにより、排気側可変動弁装置1E側に供給されている油圧を早期に低減でき、排気側可変動弁装置1Eの切り替えの応答性が悪化することを抑制できる。
As described above, when the hydraulic pressure is high, the amount of oil consumed for lubrication on the
尚、カムロブ部20が高位置に移動した後は、ECU5は、エンジンENの運転状態に応じて制御軸140を移動させる。また、ステップS14、S15の処理が実行される場合は、例えば、エンジンENが中回転高負荷から高回転(負荷は問わない)の状態に移行する場合などである。上記ステップS14、S15の処理は同時に実行してもよい。
Note that after the
尚、吸気弁IV及び排気弁EVの双方の作用角が小さい状態から両者の作用角を大きくすることが要求される場合、例えばバルブオーバラップ期間の増大が要求される場合等では、上記処理の実行後に吸気弁IVの作用角は大きい状態に維持される。この場合、吸気弁IVの作用角を元に戻す処理が不要となり、エンジンENへの運転要求に合わせて吸気弁IV及び排気弁EVの作用角を制御しつつ排気側可変動弁装置1Eに供給されている油圧を早期に低減できる。
In addition, when it is required to increase the operating angle of both the intake valve IV and the exhaust valve EV from a state where the operating angle of both the intake valve IV and the exhaust valve EV is small, for example, when an increase in the valve overlap period is required, the above processing is performed. After the execution, the operating angle of the intake valve IV is maintained in a large state. In this case, there is no need to return the operating angle of the intake valve IV to the original, and the exhaust valve is supplied to the exhaust-side
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
本実施例では、油圧式可変動弁装置の例として多段式の排気側可変動弁装置を例に説明したが、油圧式可変動弁装置はこれに限定されず、排気弁の最大リフト量、作用角、位相の少なくとも一つが油圧の作用により変更できるものであれば、その他の公知のものを採用してもよい。 In the present embodiment, the multistage exhaust side variable valve operating device has been described as an example of the hydraulic variable valve operating device, but the hydraulic variable valve operating device is not limited to this, and the maximum lift amount of the exhaust valve, Other known ones may be adopted as long as at least one of the operating angle and phase can be changed by the action of hydraulic pressure.
吸気弁の動作特性を変更する可変動弁装置は、制御軸の軸方向の移動により吸気弁の動作特性を変更できるものであれば、上記実施例以外のものであってもよい。 The variable valve operating apparatus that changes the operating characteristic of the intake valve may be other than the above-described embodiment as long as the operating characteristic of the intake valve can be changed by moving the control shaft in the axial direction.
本実施例では、油圧式可変動弁装置は排気側に設け、電動式可変動弁装置を吸気側に設けたがこれに限定されない。即ち、電動式可変動弁装置が排気弁EVの動作特性を変更し、油圧式可変動弁装置が吸気弁IVの動作特性を変更してもよい。 In this embodiment, the hydraulic variable valve device is provided on the exhaust side and the electric variable valve device is provided on the intake side. However, the present invention is not limited to this. That is, the electric variable valve device may change the operation characteristic of the exhaust valve EV, and the hydraulic variable valve device may change the operation characteristic of the intake valve IV.
上記実施例のステップS2、S12において、油温とエンジン回転数とに基づいて油圧を推定したがこれに限定されない。例えば、油温及びエンジン回転数の一方のみに基づいて油圧を推定してもよい。また、油圧を直接検出するセンサを設けてもよい。 In steps S2 and S12 of the above embodiment, the oil pressure is estimated based on the oil temperature and the engine speed, but the present invention is not limited to this. For example, the oil pressure may be estimated based on only one of the oil temperature and the engine speed. A sensor that directly detects the hydraulic pressure may be provided.
排気側可変動弁装置1Eでは、油圧が供給されることにより排気弁EVの作用角及び最大リフト量が縮小し油圧の供給が停止されることにより排気弁EVの作用角及び最大リフト量が拡大するがこれに限定されない。油圧式可変動弁装置は、油圧の供給により排気弁の作用角等を拡大し、油圧の供給の停止により排気弁の作用角等を縮小するものであってもよい。
In the exhaust side variable
本実施例では、カムロブ部20がカムベース部10から突出した位置にある場合を低位置として説明した。しかしながらこれに限定されず、例えば、カムロブ部20は、カムベース部10のベース円部11から突出した高位置と突出しない低位置との間を揺動するものであってもよい。
In this embodiment, the case where the
リフト状態において、ピン17Pを介さずに直接ピン26Pにオイルの圧力を作用させてもよい。また、ピン15P、16Pを介さずにスプリング15S、16Sが直接ピン26Pを付勢してもよい。
In the lift state, the oil pressure may be applied directly to the
カムベース部10は、カムシャフトESと一体に成型されていてもよいし、本実施例のように別体で成型した後に接合してもよい。
The
1I 吸気側可変動弁装置(可変動弁装置)
1E 排気側可変動弁装置(油圧式可変動弁装置)
IV 吸気弁
EV 排気弁(カムフォロア)
5 ECU
R ロッカーアーム
OCV1、OCV2 オイルコントロールバルブ
10 カムベース部
11 ベース円部
20 カムロブ部
26 ピン(ロック部材)
34S スプリング(付勢部材)
140 制御軸
141 外周面
142 溝部
143 傾斜面
144 底面
150 軸受部
152 開口
160 モータ
1I Intake side variable valve gear (variable valve gear)
1E Exhaust-side variable valve gear (hydraulic variable valve gear)
IV Intake valve EV Exhaust valve (cam follower)
5 ECU
R Rocker arm OCV1, OCV2
34S Spring (Biasing member)
140
Claims (8)
モータ、前記モータによって軸方向に移動して前記吸気弁及び排気弁の他方の弁の動作特性を変更する制御軸、前記制御軸へ油を吐出する開口が形成され前記制御軸を支持する軸受部、前記制御軸の軸方向の移動に応じて前記開口の開口率を変更する変更部、を含む可変動弁装置と、
前記油圧式可変動弁装置に油を供給して前記吸気弁及び排気弁の一方の弁の動作特性を変更する際に、前記変更部により前記開口率を縮小させるように前記制御軸を移動させる制御部と、を備えた内燃機関の制御装置。 A hydraulic variable valve operating device that changes the operating characteristic of one of the intake valve and the exhaust valve of the internal combustion engine by oil pressure;
A motor, a control shaft that moves in the axial direction by the motor to change the operating characteristics of the other valve of the intake valve and the exhaust valve, and a bearing portion that is formed with an opening for discharging oil to the control shaft and supports the control shaft A variable valve operating apparatus including a changing unit that changes an opening ratio of the opening in accordance with an axial movement of the control shaft;
When changing the operating characteristic of one of the intake valve and the exhaust valve by supplying oil to the hydraulic variable valve device, the control shaft is moved by the changing unit so as to reduce the opening ratio. And a control unit for the internal combustion engine.
モータ、前記モータによって軸方向に移動して前記吸気弁及び排気弁の他方の弁の動作特性を変更する制御軸、前記制御軸へ油を吐出する開口が形成され前記制御軸を支持する軸受部、前記制御軸の軸方向の移動に応じて前記開口の開口率を変更する変更部、を含む可変動弁装置と、
前記油圧式可変動弁装置への油の供給を停止して前記吸気弁及び排気弁の一方の弁の動作特性を変更する際に、前記変更部により前記開口率を増大させるように前記制御軸を移動させる制御部と、を備えた内燃機関の制御装置。 A hydraulic variable valve operating device that changes the operating characteristic of one of the intake valve and the exhaust valve of the internal combustion engine by oil pressure;
A motor, a control shaft that moves in the axial direction by the motor to change the operating characteristics of the other valve of the intake valve and the exhaust valve, and a bearing portion that is formed with an opening for discharging oil to the control shaft and supports the control shaft A variable valve operating apparatus including a changing unit that changes an opening ratio of the opening in accordance with an axial movement of the control shaft;
When changing the operating characteristic of one of the intake valve and the exhaust valve by stopping the supply of oil to the hydraulic variable valve operating device, the control shaft is configured to increase the opening ratio by the changing unit. And a control unit for moving the internal combustion engine.
前記開口は、前記溝部へ油を吐出する、請求項1乃至3の内燃機関の制御装置。 The change part is a groove provided on the outer peripheral surface of the control shaft,
The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the opening discharges oil into the groove portion.
前記変更部により前記開口率を縮小させるように前記制御軸を移動させることにより前記吸気弁及び排気弁の他方の弁のリフト量及び作用角の少なくとも一方が縮小され、
前記油圧式可変動弁装置に油の供給が停止されて前記吸気弁及び排気弁の一方の弁のリフト量及び作用角の少なくとも一方が拡大し、
前記変更部により前記開口率を増大させるように前記制御軸を移動させることにより前記吸気弁及び排気弁の他方の弁のリフト量及び作用角の少なくとも一方が拡大する、請求項1乃至4の何れかの内燃機関の制御装置。 By supplying oil to the hydraulic variable valve device, at least one of the lift amount and the working angle of one of the intake valve and the exhaust valve is reduced,
By moving the control shaft so as to reduce the opening ratio by the changing unit, at least one of the lift amount and the operating angle of the other valve of the intake valve and the exhaust valve is reduced,
The supply of oil to the hydraulic variable valve device is stopped, and at least one of the lift amount and the working angle of one of the intake valve and the exhaust valve is expanded,
Any one of the lift amount and the working angle of the other valve of the intake valve and the exhaust valve is expanded by moving the control shaft so as to increase the opening ratio by the changing unit. A control device for an internal combustion engine.
カムシャフトと共に回転するカムベース部と、
前記カムベース部の外周から突出した高位置と前記高位置よりも低い低位置間を揺動可能に前記カムベース部に連結されたカムロブ部と、
前記カムロブ部を前記高位置側へ付勢する付勢部材と、
前記カムロブ部を前記低位置側へ付勢するカムフォロアと、
前記カムロブ部に保持され前記高位置及び低位置で前記カムロブ部を前記カムベース部にロックするロック部材と、
前記カムベース部に形成され、前記高位置にある前記カムロブ部のロックを切り替えるように前記ロック部材に油圧を作用させ、前記低位置にある前記カムロブ部のロックを切り替えるように前記ロック部材に油圧を作用させる経路と、を含む、請求項1乃至7の何れかの内燃機関の制御装置。 The hydraulic variable valve operating device is:
A cam base that rotates with the camshaft;
A cam lobe connected to the cam base so as to be swingable between a high position protruding from the outer periphery of the cam base and a low position lower than the high position;
A biasing member that biases the cam lobe portion toward the high position;
A cam follower for urging the cam lobe portion toward the low position;
A lock member that is held by the cam lobe portion and locks the cam lobe portion to the cam base portion at the high position and the low position;
Hydraulic pressure is applied to the lock member so as to switch the lock of the cam lobe portion at the high position, and hydraulic pressure is applied to the lock member to switch the lock of the cam lobe portion at the low position. A control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, comprising a path to be operated.
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DE102016111505A1 (en) | 2015-07-08 | 2017-01-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for a vehicle |
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