JP4720642B2 - Variable valve timing device - Google Patents
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Description
本発明は、可変バルブタイミング装置に関し、特に、インテークバルブおよびエキゾーストバルブのうちの少なくともいずれか一方のバルブの開閉タイミングを予め定められたタイミングにした状態でエンジンを始動する技術に関する。 The present invention relates to a variable valve timing device, and more particularly, to a technique for starting an engine in a state where an opening / closing timing of at least one of an intake valve and an exhaust valve is set to a predetermined timing.
従来より、インテークバルブやエキゾーストバルブが開閉する位相(クランク角)を運転状態に応じて変更するVVT(Variable Valve Timing)が知られている。一般的に、VVTにおいてはインテークバルブやエキゾーストバルブを開閉させるカムシャフトをスプロケット等に対して相対的に回転させることにより位相を変更する。 Conventionally, VVT (Variable Valve Timing) is known in which the phase (crank angle) at which an intake valve or an exhaust valve opens and closes is changed according to the operating state. In general, in VVT, the phase is changed by rotating a camshaft for opening and closing an intake valve and an exhaust valve relative to a sprocket or the like.
ところで、内燃機関の始動時に適したインテークバルブの位相に対して実際のインテークバルブの位相が遅い状態で内燃機関が停止すると、次回に内燃機関を始動する際に混合気の圧縮が不足し、始動性が悪化し得る。逆に、内燃機関の始動時に適したインテークバルブの位相に対して実際のインテークバルブの位相が早い状態で内燃機関が停止すると、次回に内燃機関を始動する際にエキゾーストバルブとのオーバーラップ量が大きくなる。この場合、内部EGR(Exhaust Gas Recirculation)量が大きくなり、始動性が悪化し得る。そこで、次回の始動時に適した位相で内燃機関を停止させる技術が提案されている。 By the way, if the internal combustion engine stops when the phase of the actual intake valve is slower than the phase of the intake valve suitable for starting the internal combustion engine, the mixture will not be compressed the next time the internal combustion engine is started. Sex can be worse. Conversely, if the internal combustion engine stops when the phase of the actual intake valve is earlier than the phase of the intake valve suitable for starting the internal combustion engine, the amount of overlap with the exhaust valve will be the next time the internal combustion engine is started. growing. In this case, the internal EGR (Exhaust Gas Recirculation) amount becomes large, and the startability can be deteriorated. Therefore, a technique for stopping the internal combustion engine at a phase suitable for the next start has been proposed.
特開2004−156508号公報(特許文献1)は、内燃機関のクランクシャフトによって回転駆動される駆動回転体と、カムシャフトもしくは同シャフトに結合された別体部材からなり、駆動回転体が必要に応じて相対回転できるように組み付けられた従動回転体と、電磁アクチュエータによって駆動回転体と従動回転体の組付角を操作する組付角変更部とを備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置を開示する。このバルブタイミング制御装置は、内燃機関の完全停止の兆候が検出されたときに検出信号を出力する停止兆候検出部を含む。停止兆候検出部によって検出信号が出力されたときに、内燃機関の始動が可能な組付角に変更する制御信号が電磁アクチュエータに出力される。イグニッションキーがオフになったことを検出することで、内燃機関が完全停止する兆候にあることが検出される。 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-156508 (Patent Document 1) is composed of a drive rotating body that is rotationally driven by a crankshaft of an internal combustion engine and a separate member coupled to the camshaft or the shaft, and requires a driving rotating body. Disclosed is a valve timing control device for an internal combustion engine, which includes a driven rotating body that is assembled so as to be able to rotate relative to the motor, and an assembly angle changing unit that operates an assembly angle of the driving rotating body and the driven rotating body by an electromagnetic actuator. To do. The valve timing control device includes a stop sign detection unit that outputs a detection signal when a sign of a complete stop of the internal combustion engine is detected. When a detection signal is output by the stop sign detection unit, a control signal for changing to an assembly angle at which the internal combustion engine can be started is output to the electromagnetic actuator. By detecting that the ignition key is turned off, it is detected that there is a sign that the internal combustion engine is completely stopped.
この公報に記載のバルブタイミング制御装置によれば、内燃機関が完全に停止する直前に、駆動回転体と従動回転体の組付角を電磁アクチュエータによって機関始動のための適正位置に変更することができる。そのため、機関の再始動時には、適正な組付角でもって機関始動を行なうことができる。
しかしながら、特開2004−156508号公報に記載のバルブタイミング制御装置においては、イグニッションキーがオフになったことをもって内燃機関が完全停止する兆候にあることを検出してから駆動回転体と従動回転体の組付角、すなわち位相を変更している。そのため、イグニッションキーがオフにならずにエンジンがストールした場合は、次回の始動性を良好にすることができない場合がある。 However, in the valve timing control device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-156508, the drive rotator and the driven rotator are detected after detecting that there is a sign that the internal combustion engine is completely stopped due to the ignition key being turned off. The assembly angle, that is, the phase is changed. Therefore, when the engine is stalled without turning off the ignition key, the next startability may not be improved.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、内燃機関の始動性を良好にすることができる可変バルブタイミング装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a variable valve timing device that can improve the startability of an internal combustion engine.
第1の発明に係る可変バルブタイミング装置は、インテークバルブおよびエキゾーストバルブのうちの少なくともいずれか一方のバルブの開閉タイミングを変更する。この可変バルブタイミング装置は、可変バルブタイミング装置を作動させるアクチュエータと、内燃機関の出力軸回転数が予め定められた値以下である場合の開閉タイミングが、内燃機関を始動する際のタイミングとして予め定められたタイミングになるように、アクチュエータを制御するための制御手段とを含む。 The variable valve timing device according to the first aspect of the invention changes the opening / closing timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve. In this variable valve timing device, the opening and closing timing when the actuator for operating the variable valve timing device and the output shaft rotational speed of the internal combustion engine are equal to or less than a predetermined value are determined in advance as the timing for starting the internal combustion engine. And a control means for controlling the actuator so as to be at a predetermined timing.
第1の発明によると、内燃機関の出力軸回転数が予め定められた値以下である場合の開閉タイミングが、内燃機関を始動する際のタイミングとして予め定められたタイミングになるように、可変バルブタイミング装置を作動させるアクチュエータが制御される。これにより、内燃機関の出力軸回転数が低く、エンジンがストールする可能性がある場合において、インテークバルブおよびエキゾーストバルブのうちの少なくともいずれか一方のバルブの開閉タイミングを、内燃機関の始動に適したタイミングにすることができる。そのため、エンジンがストールした場合、次回エンジンを始動する際において、始動性を良好にすることができる。その結果、内燃機関の始動性を良好にすることができる可変バルブタイミング装置を提供することができる。 According to the first aspect of the present invention, the variable valve is set so that the opening / closing timing when the output shaft rotational speed of the internal combustion engine is equal to or less than a predetermined value becomes a predetermined timing as a timing when starting the internal combustion engine. The actuator that operates the timing device is controlled. Accordingly, when the output shaft speed of the internal combustion engine is low and the engine may stall, the opening / closing timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve is suitable for starting the internal combustion engine. It can be timing. Therefore, when the engine is stalled, the startability can be improved when the engine is started next time. As a result, it is possible to provide a variable valve timing device that can improve the startability of the internal combustion engine.
第2の発明に係る可変バルブタイミング装置においては、第1の発明の構成に加え、予め定められたタイミングは、可変バルブタイミング装置において最も遅くなるタイミングよりも早く、かつ最も早くなるタイミングよりも遅いタイミングである。 In the variable valve timing apparatus according to the second invention, in addition to the configuration of the first invention, the predetermined timing is earlier than the latest timing and later than the earliest timing in the variable valve timing apparatus. It is timing.
第2の発明によると、可変バルブタイミング装置において最も遅くなるタイミングよりも早く、かつ最も早くなるタイミングよりも遅いタイミングが、内燃機関を始動する際のタイミングとして定められる。これにより、空気と燃料の混合気の圧縮が不足したり、インテークバルブとエキゾーストバルブのオーバーラップ量が大きくなって内部EGR量が必要以上に増大したりすることを抑制することができる。そのため、内燃機関の始動性を良好にすることができる。 According to the second invention, the timing that is earlier than the latest timing and later than the earliest timing in the variable valve timing device is determined as the timing for starting the internal combustion engine. As a result, it is possible to suppress the compression of the air / fuel mixture from being insufficient, or the amount of overlap between the intake valve and the exhaust valve from increasing to increase the internal EGR amount more than necessary. Therefore, the startability of the internal combustion engine can be improved.
第3の発明に係る可変バルブタイミング装置は、第1または2の発明の構成に加え、開閉タイミングが第1の領域にある場合において、アクチュエータの作動量に対して第1の変化量で開閉タイミングを変更し、開閉タイミングが第1の領域とは異なる第2の領域にある場合において、アクチュエータの作動量に対して第1の変化量よりも大きい第2の変化量で開閉タイミングを変更する変更機構をさらに含む。予め定められたタイミングは、第1の領域内のタイミングである。 The variable valve timing device according to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect, provides an opening / closing timing with a first change amount with respect to the operating amount of the actuator when the opening / closing timing is in the first region. And the opening / closing timing is changed by a second change amount larger than the first change amount with respect to the operation amount of the actuator when the opening / closing timing is in a second region different from the first region. It further includes a mechanism. The predetermined timing is the timing in the first region.
第3の発明によると、開閉タイミングが第1の領域にある場合、アクチュエータの作動量に対して第1の変化量で開閉タイミングが変更される。開閉タイミングが第1の領域とは異なる第2の領域にある場合において、アクチュエータの作動量に対して第1の変化量よりも大きい第2の変化量で開閉タイミングが変更される。これにより、第1の領域における減速比を大きくすることができる。そのため、第1の領域内では、カムシャフトに作用するトルクによりアクチュエータが逆に駆動されて開閉タイミングが変化することを抑制することができる。このような第1の領域内のタイミングが、内燃機関を始動する際のタイミングとして定められる。すなわち減速比が大きい第1の領域内のタイミングが、内燃機関を始動する際のタイミングとして定められる。これにより、内燃機関を始動する際の開閉タイミングを精度よく維持することができる。そのため、内燃機関の始動性を良好にすることができる。 According to the third invention, when the opening / closing timing is in the first region, the opening / closing timing is changed by the first change amount with respect to the operation amount of the actuator. When the opening / closing timing is in a second region different from the first region, the opening / closing timing is changed by a second change amount larger than the first change amount with respect to the operation amount of the actuator. Thereby, the reduction ratio in the first region can be increased. Therefore, in the first region, it is possible to prevent the opening / closing timing from changing due to the actuator being driven reversely by the torque acting on the camshaft. Such timing within the first region is determined as timing when starting the internal combustion engine. That is, the timing within the first region where the reduction ratio is large is determined as the timing when starting the internal combustion engine. Thereby, the opening / closing timing at the time of starting the internal combustion engine can be accurately maintained. Therefore, the startability of the internal combustion engine can be improved.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
図1を参照して、本発明の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置を搭載した車両のエンジンについて説明する。 With reference to FIG. 1, the engine of the vehicle carrying the variable valve timing apparatus which concerns on embodiment of this invention is demonstrated.
エンジン1000は、「A」バンク1010と「B」バンク1012とに、それぞれ4つの気筒(シリンダ)からなる気筒群が設けられたV型8気筒エンジンである。なお、V型8気筒以外の形式のエンジンを用いるようにしてもよい。
The
エンジン1000には、エアクリーナ1020から空気が吸入される。吸入空気量は、スロットルバルブ1030により調整される。スロットルバルブ1030はモータにより駆動される電子スロットルバルブである。
空気は、吸気通路1032を通ってシリンダ1040に導入される。空気は、シリンダ1040(燃焼室)において燃料と混合される。シリンダ1040には、インジェクタ1050から燃料が直接噴射される。すなわち、インジェクタ1050の噴射孔はシリンダ1040内に設けられている。
Air is introduced into the
燃料は吸気行程において噴射される。なお、燃料が噴射される時期は、吸気行程に限らない。また、本実施の形態においては、インジェクタ1050の噴射孔がシリンダ1040内に設けられた直噴エンジンとしてエンジン1000を説明するが、直噴用のインジェクタ1050に加えて、ポート噴射用のインジェクタを設けてもよい。さらに、ポート噴射用のインジェクタのみを設けるようにしてもよい。
Fuel is injected during the intake stroke. Note that the timing of fuel injection is not limited to the intake stroke. In this embodiment,
シリンダ1040内の混合気は、点火プラグ1060により着火され、燃焼する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、三元触媒1070により浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン1080押し下げられ、クランクシャフト1090が回転する。
The air-fuel mixture in the
シリンダ1040の頭頂部には、インテークバルブ1100およびエキゾーストバルブ1110が設けられる。インテークバルブ1100はインテークカムシャフト1120により駆動される。エキゾーストバルブ1110はエキゾーストカムシャフト1130により駆動される。インテークカムシャフト1120とエキゾーストカムシャフト1130とは、チェーンやギヤ等により連結され、同じ回転数で回転する。
An
インテークバルブ1100は、インテークカムシャフト1120に設けられたインテーク用VVT機構2000により、位相(開閉タイミング)が制御される。エキゾーストバルブ1110は、エキゾーストカムシャフト1130に設けられたエキゾースト用VVT機構3000により、位相(開閉タイミング)が制御される。
The phase (opening / closing timing) of
本実施の形態においては、インテークカムシャフト1120およびエキゾーストカムシャフト1130がVVT機構により回転されることにより、インテークバルブ1100およびエキゾーストバルブ1110の位相が制御される。なお、位相を制御する方法はこれに限らない。
In the present embodiment,
インテーク用VVT機構2000は、電動モータ2060(図3において図示せず)により作動する。電動モータ2060は、ECU4000により制御される。電動モータ2060の電流や電圧は電流計(図示せず)および電圧計(図示せず)により検知され、ECU4000に入力される。
エキゾースト用VVT機構3000は、油圧により作動する。なお、エキゾースト用VVT機構3000を電動モータにより作動するようにしてもよい。
The
ECU4000には、クランク角センサ5000からクランクシャフト1090の回転数、すなわちエンジン回転数NEおよびクランク角を表す信号が入力される。また、ECU4000には、カムポジションセンサ5010からインテークカムシャフト1120およびエキゾーストカムシャフト1130の位相(回転方向におけるカムシャフトの位置)を表す信号(インテークバルブ1100およびエキゾーストバルブ1110の位相を表す信号)が入力される。
さらに、ECU4000には、水温センサ5020からエンジン1000の水温(冷却水の温度)を表す信号が、エアフローメータ5030からエンジン1000の吸入空気量(エンジン1000に吸入される空気量)を表す信号が入力される。
Further, the
ECU4000は、これらのセンサから入力された信号、メモリ(図示せず)に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン1000が所望の運転状態になるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、インテークバルブ1100の位相、エキゾーストバルブ1110の位相などを制御する。
Based on signals input from these sensors, a map stored in a memory (not shown), and a program,
本実施の形態において、ECU4000は、図2に示すように、エンジン回転数NEと吸入空気量KLとをパラメータとしたマップに基づいて、インテークバルブ1100の位相を決定する。インテークバルブ1100の位相を決定するためのマップは、水温別に複数記憶される。
In the present embodiment,
このマップにおいては、エンジン回転数NEがしきい値NE(0)以下である場合の位相が、始動時位相になるように定められる。ここで、始動時位相とは、エンジン1000の始動時における位相として設定された位相を意味する。すなわち、インテークバルブ1100の位相を始動時位相にした状態で、エンジン1000が始動される。
In this map, the phase when the engine speed NE is equal to or less than the threshold value NE (0) is determined to be the starting phase. Here, the starting phase means a phase set as a phase when
以下、インテーク用VVT機構2000についてさらに説明する。なお、エキゾースト用VVT機構3000を、以下に説明するインテーク用VVT機構2000と同じ構成にするようにしてもよい。
Hereinafter, the
図3に示すように、インテーク用VVT機構2000は、スプロケット2010、カムプレート2020、リンク機構2030、ガイドプレート2040、減速機2050、および電動モータ2060から構成される。
As shown in FIG. 3,
スプロケット2010は、チェーン等を介してクランクシャフト1090に連結される。スプロケット2010の回転数は、クランクシャフト1090の2分の1の回転数である。スプロケット2010の回転軸と同心軸で、スプロケット2010に対して相対的に回転可能であるように、インテークカムシャフト1120が設けられる。
The
カムプレート2020は、ピン(1)2070によりインテークカムシャフト1120に連結される。カムプレート2020は、スプロケット2010の内部において、インテークカムシャフト1120と一体的に回転する。なお、カムプレート2020とインテークカムシャフト1120とを一体的に形成するようにしてもよい。
リンク機構2030は、アーム(1)2031とアーム(2)2032とから構成される。図3におけるA−A断面である図4に示すように、インテークカムシャフト1120の回転軸に対して点対称になるように、一対のアーム(1)2031がスプロケット2010内に設けられる。各アーム(1)2031は、ピン(2)2072を中心として搖動可能であるようにスプロケット2010に連結される。
The
図3におけるB−B断面である図5、および図5の状態からインテークバルブ1100の位相を進角させた状態である図6に示すように、アーム(1)2031とカムプレート2020とが、アーム(2)2032により連結される。
As shown in FIG. 5 which is a BB cross section in FIG. 3 and FIG. 6 which is a state where the phase of the
アーム(2)2032は、ピン(3)2074を中心として、アーム(1)2031に対して搖動可能であるように支持される。また、アーム(2)2032は、ピン(4)2076を中心として、カムプレート2020に対して搖動可能であるように支持される。
The arm (2) 2032 is supported so as to be swingable with respect to the arm (1) 2031 about the pin (3) 2074. The arm (2) 2032 is supported so as to be swingable with respect to the
一対のリンク機構2030により、インテークカムシャフト1120がスプロケット2010に対して相対的に回転し、インテークバルブ1100の位相が変更される。そのため、一対のリンク機構2030のうちのいずれか一方が破損等して折れた場合であっても、他方のリンク機構によりインテークバルブ1100の位相を変更することが可能である。
By the pair of
図3に戻って、各リンク機構2030(アーム(2)2032)のガイドプレート2040側の面には、制御ピン2034が設けられる。制御ピン2034は、ピン(3)2074と同心軸に設けられる。各制御ピン2034は、ガイドプレート2040に設けられたガイド溝2042内を摺動する。
Returning to FIG. 3, a
各制御ピン2034は、ガイドプレート2040のガイド溝2042内を摺動することにより、半径方向に移動される。各制御ピン2034が半径方向に移動されることにより、インテークカムシャフト1120がスプロケット2010に対して相対回転せしめられる。
Each
図3におけるC−C断面である図7に示すように、ガイド溝2042は、ガイドプレート2040が回転することにより各制御ピン2034を半径方向に移動させるように、渦巻形状に形成される。なお、ガイド溝2042の形状はこれに限らない。
As shown in FIG. 7 which is a CC cross section in FIG. 3, the
制御ピン2034がガイドプレート2040の軸心から半径方向に離れるほど、インテークバルブ1100の位相はより遅角される。すなわち、位相の変化量は、制御ピン2034が半径方向に変化することによるリンク機構2030の作動量に対応した値になる。なお、制御ピン2034がガイドプレート2040の軸心から半径方向に離れるほど、インテークバルブ1100の位相がより進角されるようにしてもよい。
The more the
図7に示すように、制御ピン2034がガイド溝2042の端部に当接すると、リンク機構2030の作動が制限される。そのため、制御ピン2034がガイド溝2042の端部に当接する位相が、最遅角もしくは最進角の位相になる。
As shown in FIG. 7, when the
図3に戻って、ガイドプレート2040には、ガイドプレート2040と減速機2050とを連結するための凹部2044が、減速機2050側の面において複数設けられる。
Returning to FIG. 3, the
減速機2050は、外歯ギヤ2052および内歯ギヤ2054から構成される。外歯ギヤ2052は、スプロケット2010と一体的に回転するように、スプロケット2010に対して固定される。
The
内歯ギヤ2054には、ガイドプレート2040の凹部2044に収容される凸部2056が複数形成される。内歯ギヤ2054は、電動モータ2060の出力軸の軸心2064に対して偏心して形成されたカップリング2062の偏心軸2066を中心に回転可能に支持される。
The
図3におけるD−D断面を、図8に示す。内歯ギヤ2054は、複数の歯のうちの一部の歯が外歯ギヤ2052と噛合うように設けられる。電動モータ2060の出力軸回転数がスプロケット2010の回転数と同じである場合は、カップリング2062および内歯ギヤ2054は外歯ギヤ2052(スプロケット2010)と同じ回転数で回転する。この場合、ガイドプレート2040がスプロケット2010と同じ回転数で回転し、インテークバルブ1100の位相が維持される。
A DD cross section in FIG. 3 is shown in FIG. The
電動モータ2060により、カップリング2062が、軸心2064を中心に外歯ギヤ2052に対して相対的に回転されると、内歯ギヤ2054全体が軸心2064を中心に回転(公転)するとともに、内歯ギヤ2054が偏心軸2066を中心に自転する。内歯ギヤ2054の回転運動により、ガイドプレート2040がスプロケット2010に対して相対的に回転せしめられ、インテークバルブ1100の位相が変更される。
When the
インテークバルブ1100の位相は、電動モータ2060の出力軸とスプロケット2010との相対回転数(電動モータ2060の作動量)が、減速機2050、ガイドプレート2040およびリンク機構2030において減速されることにより変化する。なお、電動モータ2060の出力軸とスプロケット2010との相対回転数を増速してインテークバルブ1100の位相を変更するようにしてもよい。
The phase of
図9に示すように、インテーク用VVT機構2000全体の減速比(位相の変化量に対する電動モータ2060の出力軸とスプロケット2010との相対回転数の比)は、インテークバルブ1100の位相に応じた値をとり得る。なお、本実施の形態においては、減速比が大きいほど、電動モータ2060の出力軸とスプロケット2010との相対回転数に対する位相の変化量がより小さくなる。
As shown in FIG. 9, the overall reduction ratio of intake VVT mechanism 2000 (the ratio of the relative rotational speed of output shaft of
インテークバルブ1100の位相が最遅角からCA(1)までの第1の領域にある場合では、インテーク用VVT機構2000全体の減速比はR(1)となる。インテークバルブ1100の位相がCA(2)(CA(2)はCA(1)よりも進角側)から最進角までの第2の領域にある場合には、インテーク用VVT機構2000全体の減速比は、R(2)(R(1)>R(2))となる。
When the phase of
インテークバルブ1100の位相がCA(1)からCA(2)までの第3の領域にある場合には、インテーク用VVT機構2000全体の減速比は、予め定められた変化率((R(2)−R(1))/(CA(2)−CA(1)))で変化する。
When the phase of
以下、可変バルブタイミング装置のインテーク用VVT機構2000の作用について説明する。
Hereinafter, an operation of the
インテークバルブ1100の位相(インテークカムシャフト1120)を進角させる場合、電動モータ2060を作動させ、ガイドプレート2040をスプロケット2010に対して相対的に回転させると、図10に示すように、インテークバルブ1100の位相が進角される。
When the phase of the intake valve 1100 (intake camshaft 1120) is advanced, when the
インテークバルブ1100の位相が最遅角とCA(1)との間の第1の領域にある場合、電動モータ2060の出力軸とスプロケット2010との相対回転数が減速比R(1)で減速されて、インテークバルブ1100の位相が進角される。
When the phase of
インテークバルブ1100の位相がCA(2)と最進角との間の第2の領域にある場合、電動モータ2060の出力軸とスプロケット2010との相対回転数が減速比R(2)で減速されて、インテークバルブ1100の位相が進角される。
When the phase of
位相を遅角する場合は、位相を進角する場合とは逆方向に電動モータ2060の出力軸がスプロケット2010に対して相対回転される。位相を遅角する場合も、進角する場合と同様に、最遅角とCA(1)との間の第1の領域において、電動モータ2060の出力軸とスプロケット2010との相対回転数が減速比R(1)で減速されて、位相が遅角される。また、CA(2)と最進角との間の第2の領域において、電動モータ2060の出力軸とスプロケット2010との相対回転数が減速比R(2)で減速され、位相が遅角される。
When retarding the phase, the output shaft of the
これにより、電動モータ2060の出力軸とスプロケット2010との相対的な回転方向が同じである限り、最遅角とCA(1)との間の第1の領域およびCA(2)と最進角との間の第2の領域の両方の領域においてインテークバルブ1100の位相を進角させたり、遅角させたりすることができる。このとき、CA(2)と最進角との間の第2の領域において、位相をより大きく進角させたり、遅角させたりすることができる。そのため、大きな範囲で位相を変化させることができる。
Thus, as long as the relative rotation direction of the output shaft of the
また、最遅角とCA(1)との間の第1の領域においては、減速比が大きいため、エンジン1000の運転に伴なってインテークカムシャフト1120に作用するトルクにより電動モータ2060の出力軸を回転させるためには大きなトルクが必要になる。そのため、電動モータ2060の停止時等において、電動モータ2060がトルクを発生しない状態であっても、インテークカムシャフト1120に作用するトルクにより電動モータ2060の出力軸が回転されることを抑制することができる。そのため、制御上の位相から実際の位相が変化することを抑制することができる。
Further, in the first region between the most retarded angle and CA (1), since the reduction ratio is large, the output shaft of
ところで、インテークバルブ1100の位相がCA(1)とCA(2)との間の第3の領域にある場合、予め定められた変化率で変化する減速比で、電動モータ2060の出力軸とスプロケット2010との相対回転数が減速されて、インテークバルブ1100の位相が進角されたり、遅角されたりする。
By the way, when the phase of
これにより、位相が第1の領域から第2の領域に、もしくは第2の領域から第1の領域に変化する場合において、電動モータ2060の出力軸とスプロケット2010との相対回転数に対する位相の変化量を漸増もしくは漸減させることができる。そのため、位相の変化量がステップ状に急変することを抑制して、位相が急変することを抑制することができる。その結果、位相の制御性を向上することができる。
As a result, when the phase changes from the first region to the second region or from the second region to the first region, the phase changes with respect to the relative rotational speed between the output shaft of the
前述の始動時位相は、図11に示すように、減速比が大きい第1の領域内の位相であって、かつ最遅角よりも進角側の位相として定められる。これにより、インテークバルブ1100が閉じるタイミングが遅くなりすぎて、始動時において混合気の圧縮が不足することを抑制することができる。また、インテークバルブ1100が開くタイミングが早くなりすぎてインテークバルブ1100とエキゾーストバルブ1110のオーバーラップ量が大きくなり、内部EGR量が必要以上に増大することを抑制することができる。さらに、始動時における制御上の位相から実際の位相が変化することを抑制することができる。
As shown in FIG. 11, the start-up phase described above is a phase in the first region where the reduction ratio is large, and is determined as a phase on the advance side with respect to the most retarded angle. As a result, it is possible to suppress the closing timing of the
図12を参照して、本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置を制御するECU4000が実行するプログラムの制御構造について説明する。
With reference to FIG. 12, a control structure of a program executed by
ステップ(以下、ステップをSと略す)100にて、ECU4000は、エンジン回転数NEがしきい値NE(0)以下である場合の位相が、第1の領域であって、かつ最遅角よりも進角側の始動時位相になるように定められたマップを用いて、インテークバルブ1100の目標位相を決定する。
In step (hereinafter, step is abbreviated as S) 100,
S102にて、ECU4000は、インテークバルブ1100の位相が目標位相になるように、電動モータ2060を作動する。
In S102,
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置の動作について説明する。 The operation of the variable valve timing apparatus according to the present embodiment based on the above-described structure and flowchart will be described.
エンジン1000の運転中において、エンジン回転数NEがしきい値NE(0)以下である場合の位相が始動時位相になるように定められたマップを用いて、インテークバルブ1100の目標位相が決定される(S100)。この目標位相になるように、電動モータ2060が作動される(S102)。
During the operation of
エンジン回転数NEがしきい値NE(0)以下である場合は、インテークバルブ1100の位相が始動時位相になるように電動モータ2060が作動される。これにより、エンジン回転数NEが低く、エンジン1000がストールし得る状態において、インテークバルブ1100の位相を始動時位相にすることができる。そのため、エンジン1000がストールした場合において、エンジン1000を再始動する際、始動性を良好にすることができる。
When engine speed NE is equal to or smaller than threshold value NE (0),
以上のように、本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置によれば、エンジン回転数NEがしきい値NE(0)以下である場合は、インテークバルブの位相が始動時位相にされる。これにより、エンジンがストールし得る状態において、インテークバルブの位相を始動時位相にすることができる。そのため、エンジンがストールした場合において、エンジンを再始動する際、始動性を良好にすることができる。 As described above, according to the variable valve timing device according to the present embodiment, when the engine speed NE is equal to or less than the threshold value NE (0), the phase of the intake valve is set to the start-up phase. Thereby, in a state where the engine can be stalled, the phase of the intake valve can be set to the start-up phase. Therefore, when the engine is stalled, the startability can be improved when the engine is restarted.
なお、エンジン回転数NEがしきい値NE(0)以下である場合は、インテークバルブ1100の位相の代わりにもしくは加えて、エキゾーストバルブ1110の位相が、エンジン1000の始動時における位相になるようにしてもよい。
When engine speed NE is equal to or smaller than threshold value NE (0), the phase of
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1000 エンジン、1100 インテークバルブ、1110 エキゾーストバルブ、1120 インテークカムシャフト、1130 エキゾーストカムシャフト、2000 インテーク用VVT機構、3000 エキゾースト用VVT機構、4000 ECU、5000 クランク角センサ、5010 カムポジションセンサ、5020 水温センサ、5030 エアフローメータ。 1000 engine, 1100 intake valve, 1110 exhaust valve, 1120 intake camshaft, 1130 exhaust camshaft, 2000 intake VVT mechanism, 3000 exhaust VVT mechanism, 4000 ECU, 5000 crank angle sensor, 5010 cam position sensor, 5020 water temperature sensor, 5030 Airflow meter.
Claims (1)
前記可変バルブタイミング装置を作動させるアクチュエータと、
内燃機関の出力軸回転数がエンジンストールし得る回転数領域である場合の開閉タイミングが、内燃機関を始動する際のタイミングとして予め定められたタイミングになるように、前記アクチュエータを制御するための制御手段とを含み、
前記可変バルブタイミング装置は、
前記開閉タイミングが第1の領域にある場合には、前記開閉タイミングが第2の領域にある場合における前記アクチュエータの作動量に対する前記開閉タイミングの変化量の比よりも、小さい前記比によって前記開閉タイミングを変更するように構成された変更機構をさらに含み、
前記第1の領域は、最遅角から第1の位相角までの領域であり、
前記第2の領域は、前記第1の領域とは異なる、第2の位相角から最進角までの領域であり、
前記予め定められたタイミングは、前記第1の領域内のタイミングである、
可変バルブタイミング装置。 A variable valve timing device that changes the opening / closing timing of at least one of an intake valve and an exhaust valve,
An actuator for operating the variable valve timing device;
Control for controlling the actuator so that the opening / closing timing when the output shaft rotational speed of the internal combustion engine is in a rotational speed range where the engine can stall is a timing that is predetermined as a timing for starting the internal combustion engine. and it means only including,
The variable valve timing device is
When the opening / closing timing is in the first region, the opening / closing timing is determined by the ratio smaller than the ratio of the change amount of the opening / closing timing to the operation amount of the actuator in the case where the opening / closing timing is in the second region. Further comprising a change mechanism configured to change
The first region is a region from the most retarded angle to the first phase angle;
The second region is a region from a second phase angle to a most advanced angle different from the first region,
The predetermined timing is a timing in the first region.
Variable valve timing device.
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