JP4266170B2 - 内燃機関の空気量制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、吸気バルブのバルブリフト量を可変にする可変動弁機構が低リフト側で故障した場合であっても、機関運転に要求される吸入空気量を確保しつつ、制動力倍力装置の作動負圧を確保できるようにすることを目的とする。
かかる構成によると、可変動弁機構が故障したときに、機関回転速度が高い場合には、同じシリンダ吸入空気量を得るためには、低回転時に比べて吸気絞り弁をより開くことになるため、吸気絞り弁の開度を制限して、制動力倍力装置が要求する吸入負圧が確保されるようにする。
従って、高回転域において制動力倍力装置が要求する吸入負圧を確保できる一方、低回転域において無用に吸気絞り弁の開度が制限されることを回避できる。
請求項2記載の発明では、請求項1記載の発明において、吸入負圧に応じて吸気絞り弁の開度上限値を設定する構成とした。
かかる構成によると、制動力倍力装置が要求する吸入負圧に対する実際の吸入負圧状態に応じて、吸気絞り弁の開度上限値を設定し、該開度上限値を超える開度に吸気絞り弁が開かれることを阻止する。
図1において、内燃機関101の吸気管102には、スロットルモータ103aでスロットルバルブ103b(吸気絞り弁)を開閉駆動する電子制御スロットル104が介装され、該電子制御スロットル104及び吸気バルブ105を介して、燃焼室106内に空気が吸入される。
前記排気バルブ107は、排気側カム軸110に軸支されたカム111によって一定のバルブリフト量,バルブ作動角及びバルブタイミングを保って開閉駆動される。
一方、吸気バルブ105側には、吸気バルブ105のバルブリフト量を作動角と共に連続的に可変する可変動弁機構であるVEL(Variable valve Event and Lift)機構112が設けられる。
マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット(ECU)114は、前記VEL機構112及びVTC機構113を制御することによって、機関の吸入空気量,シリンダにおける残留ガス率を制御する一方、一定の吸入負圧を得るべく前記電子制御スロットル104を制御する。
更に、本実施形態の機関101が搭載される車両には、ブレーキペダル141による制動力を前記スロットルバルブ103b下流の吸入負圧によって増大させる制動力倍力装置(マスターバック)142が備えられている。
図2〜図4に示すVEL機構112は、一対の吸気バルブ105,105と、シリンダヘッド11のカム軸受14に回転自在に支持された中空状のカム軸13(駆動軸)と、該カム軸13に軸支された回転カムである2つの偏心カム15,15(駆動カム)と、前記カム軸13の上方位置に同じカム軸受14に回転自在に支持された制御軸16と、該制御軸16に制御カム17を介して揺動自在に支持された一対のロッカアーム18,18と、各吸気バルブ105,105の上端部にバルブリフター19,19を介して配置された一対のそれぞれ独立した揺動カム20,20とを備えている。
上記ロッカアーム18,18,リンクアーム25,25,リンク部材26,26が伝達機構を構成する。
また、前記偏心カム15は、カム軸13に対し前記バルブリフター19に干渉しない両外側にカム軸挿通孔15cを介して圧入固定されている。
また、基部18aの外端部に突設された一端部18bには、リンクアーム25の先端部と連結するピン21が圧入されるピン孔18dが貫通形成されている一方、基部18aの内端部に突設された他端部18cには、各リンク部材26の後述する一端部26aと連結するピン28が圧入されるピン孔18eが形成されている。
前記揺動カム20は、図2及び図6,図7に示すように略横U字形状を呈し、略円環状の基端部22にカム軸13が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔22aが貫通形成されていると共に、ロッカアーム18の他端部18c側に位置する端部23にピン孔23aが貫通形成されている。
即ち、図8に示すバルブリフト特性からみると、図2に示すように基円面24aの所定角度範囲θ1がベースサークル区間になり、カム面24bの前記ベースサークル区間θ1から所定角度範囲θ2が所謂ランプ区間となり、更に、カム面24bのランプ区間θ2から所定角度範囲θ3がリフト区間になるように設定されている。
更に、前記リンク部材26は、所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部26a,26bには前記ロッカアーム18の他端部18cと揺動カム20の端部23の各ピン孔18d,23aに圧入した各ピン28,29の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔26c,26dが貫通形成されている。
上記構成において、制御軸16の軸心P2と制御カム17の軸心P1との位置関係によって、図6,7に示すように、バルブリフト量が変化することになり、前記制御軸16を回転駆動させることで、制御カム17の軸心P1に対する制御軸16の軸心P2の位置を変化させる。
一方、前記制御軸16の先端に一対のステー123a,123bが固定され、一対のステー123a,123bの先端部を連結する制御軸16と平行な軸周りに、ナット124が揺動可能に支持される。
ここで、ナット124の位置をかさ歯車126に近づける方向が、バルブリフト量が小さくなる方向で、逆に、ナット124の位置をかさ歯車126から遠ざける方向が、バルブリフト量が大きくなる方向となっている。
前記制御軸16の外周にはストッパ部材128が突出形成されており、該ストッパ部材128が、固定側の受け部材(図示省略)に対してバルブリフトの増大方向及び減少方向の双方で当接することで、制御軸16の回転範囲が規制され、これにより最小バルブリフト量及び最大バルブリフト量が規定されるようになっている。
本実施形態におけるVTC機構113は、ベーン式の可変バルブタイミング機構であり、クランク軸120によりタイミングチェーンを介して回転駆動されるカムスプロケット51(タイミングスプロケット)と、吸気側カム軸13の端部に固定されてカムスプロケット51内に回転自在に収容された回転部材53と、該回転部材53をカムスプロケット51に対して相対的に回転させる油圧回路54と、カムスプロケット51と回転部材53との相対回転位置を所定位置で選択的にロックするロック機構60とを備えている。
前記ハウジング56は、前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面には、横断面台形状を呈し、それぞれハウジング56の軸方向に沿って設けられる4つの隔壁部63が90°間隔で突設されている。
前記第1〜第4ベーン78a〜78dは、それぞれ断面が略逆台形状を呈し、各隔壁部63間の凹部に配置され、前記凹部を回転方向の前後に隔成し、ベーン78a〜78dの両側と各隔壁部63の両側面との間に、進角側油圧室82と遅角側油圧室83を構成する。
前記油圧回路54は、進角側油圧室82に対して油圧を給排する第1油圧通路91と、遅角側油圧室83に対して油圧を給排する第2油圧通路92との2系統の油圧通路を有し、この両油圧通路91,92には、供給通路93とドレン通路94a,94bとがそれぞれ通路切り換え用の電磁切換弁95を介して接続されている。
前記第1油圧通路91は、回転部材53の基部77内に略放射状に形成されて各進角側油圧室82に連通する4本の分岐路91dに接続され、第2油圧通路92は、各遅角側油圧室83に開口する4つの油孔92dに接続される。
前記ECU114は、前記電磁切換弁95を駆動する電磁アクチュエータ99に対する通電量を、ディザ信号が重畳されたデューティ制御信号に基づいて制御する。
例えば、電磁アクチュエータ99にデューティ比0%の制御信号(OFF信号)を出力すると、オイルポンプ47から圧送された作動油は、第2油圧通路92を通って遅角側油圧室83に供給されると共に、進角側油圧室82内の作動油が、第1油圧通路91を通って第1ドレン通路94aからオイルパン96内に排出される。
一方、電磁アクチュエータ99にデューティ比100%の制御信号(ON信号)を出力すると、作動油は、第1油圧通路91を通って進角側油圧室82内に供給されると共に、遅角側油圧室83内の作動油が第2油圧通路92及び第2ドレン通路94bを通ってオイルパン96に排出され、遅角側油圧室83が低圧になる。
前記ECU114は、前述のように、前記電子制御スロットル104,VEL機構112及びVTC機構113を制御することによって、機関の吸入空気量等を制御する機能を有すると共に、VEL機構112の故障診断を行い、VEL機構112の故障発生時に、図12のフローチャートに示すようなフェイルセーフ処理を行なう。
前記故障診断においては、例えば、VEL機構112の制御軸16の角度を目標値に追従変化させるフィードバック制御系において、制御偏差が所定以上である状態が所定時間以上継続したときや、目標値に変化がない状態で角度センサ127により検出される実際の角度が継続的に変化している場合などに、VEL機構112の故障の発生を判定する。
ステップS2では、ステップS1における診断の結果、VEL機構112の故障発生が判定されたか否かを判別する。
そして、VEL機構112の故障発生が判定された場合には、ステップS3へ進み、VEL機構112(DCサーボモータ121)の駆動を停止させる。
機関回転速度が前記所定値以下であるときには、吸気バルブ105のバルブリフト量が最小値であったとしても、制動力倍力装置142に要求される吸入負圧を確保しつつ、必要なシリンダ空気量を確保できるが、機関回転速度が前記所定値よりも高くなると、必要なシリンダ空気量を確保するためには、低回転時よりもスロットルバルブ103bをより開く必要が生じ、これによって、制動力倍力装置142の負圧源となる吸入負圧が低下する。
一方、ステップS4で、機関回転速度が所定値を超えていると判断されたときには、ステップS5へ進む。
前記吸気圧の所定値は、前記制動力倍力装置142で要求される負圧に基づいて設定され、前記ステップS5で、吸気圧センサ140で検出されるスロットルバルブ103b下流における吸気圧が所定値以上であると判断された場合には、前記制動力倍力装置142が作動するに充分な吸入負圧が確保されていないものと判断される。
前記開度上限値は、予め記憶された固定値として設定することができる。
これにより、前記制動力倍力装置142で要求される負圧が確保される開度にまで、スロットルバルブ103bの開度を最小限に制限することができる。
上記実施形態によると、故障によってVEL機構112の駆動が停止され、スロットルバルブ103bの開度制御によって吸入空気量を制御するときに、スロットルバルブ103bの開度が、制動力倍力装置142で要求される負圧を確保すべく制限される。
また、特に、スロットルバルブ103の開度上限値を、実際の吸気圧に基づいて設定すれば、スロットルバルブ103bの開度が過剰に制限されることを回避しつつ、制動力倍力装置142に供給する負圧を確保できる。
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
(イ)請求項2記載の内燃機関の空気量制御装置において、
吸入負圧が小さいときほど、前記吸気絞り弁の開度上限値としてより小さい開度を設定することを特徴とする内燃機関の空気量制御装置。
Claims (2)
- 吸気バルブのバルブリフト量を可変にする可変動弁機構と、前記吸気バルブの上流側に設けられる吸気絞り弁と、前記吸気絞り弁下流の吸入負圧によってブレーキペダルによる制動力を増大させる制動力倍力装置とを備えた内燃機関における空気量制御装置であって、
前記可変動弁機構が故障したときに、前記可変動弁機構の駆動を停止する一方、前記吸気絞り弁の開度を制御して機関の吸入空気量を制御すると共に、機関の回転速度が所定速度以上であるときに、前記制動力倍力装置が要求する吸入負圧に基づいて前記吸気絞り弁の開度を制限することを特徴とする内燃機関の空気量制御装置。 - 前記吸入負圧に応じて前記吸気絞り弁の開度上限値を設定することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の空気量制御装置。
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