JP4932797B2 - Variable valve operating device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、機関弁である吸気弁や排気弁のバルブリフト量を機関運転状態に応じて可変制御すると共に吸入空気量も制御し得る内燃機関の可変動弁装置に関する。 The present invention relates to a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that can variably control valve lift amounts of intake valves and exhaust valves, which are engine valves, according to engine operating conditions, and can also control an intake air amount.
周知のように、機関運転状態に応じて機関弁のバルブリフト量を可変制御して、例えば機関低回転時における燃費の向上や高回転時における出力の向上など機関性能を効果的に発揮させる可変動弁装置としては、以下の特許文献1,2に記載されているものがある。
As is well known, it is possible to variably control the valve lift amount of the engine valve in accordance with the engine operating state so that the engine performance can be effectively exhibited, for example, improvement of fuel consumption at low engine speed and improvement of output at high engine speed. Examples of the variable valve device are described in
概略を説明すれば、前者の可変動弁装置は、クランクシャフトによって回転駆動されるカムシャフトと、該カムシャフトに設けられた回転カムと、カムシャフトとは異なる支持パイプに揺動自在に支持され、入力部と出力部とを有することで吸気バルブを駆動する仲介駆動機構と、該仲介駆動機構の入力部と出力部との相対位相差を可変とする仲介位相差を可変にする仲介位相差可変手段とを備えている。 In brief, the former variable valve operating device is swingably supported by a camshaft driven to rotate by a crankshaft, a rotating cam provided on the camshaft, and a support pipe different from the camshaft. An intermediate drive mechanism that drives the intake valve by having an input portion and an output portion; and an intermediate phase difference that makes the intermediate phase difference variable that makes the relative phase difference between the input portion and the output portion of the intermediate drive mechanism variable. Variable means.
そして、仲介位相手段のリフト量可変アクチュエータが仲介駆動機構のコントロールシャフトを介して揺動カムと入力部との相対位相を可変とするので、吸気バルブのリフト量や作動角の大きさを連続的に調整することができるようになっている。
ところで、前記従来の可変動弁装置にあっては、前述のように仲介駆動機構のコントロールシャフトの回転制御などによって吸気弁のリフト量を機関運転状態に可変制御することができるようになっており、したがって、かかる機構を用いて機関への吸入空気量をスロットルバルブを用いずに制御することも可能である。 By the way, in the conventional variable valve operating device, as described above, the lift amount of the intake valve can be variably controlled to the engine operating state by the rotation control of the control shaft of the mediation drive mechanism. Therefore, it is possible to control the intake air amount to the engine without using the throttle valve by using such a mechanism.
このように、かかる機構によって吸入空気量を制御するようにすれば、スロットルによる絞りがなくなることから、吸気管内に負圧が殆ど発生しないことから、いわゆるポンピングロスを大幅に低減することができる。 In this way, if the intake air amount is controlled by such a mechanism, the throttle by the throttle is eliminated, so that no negative pressure is generated in the intake pipe, and so-called pumping loss can be greatly reduced.
しかしながら、例えば機関のアイドル運転などにおいて、スロットルを絞って吸入空気量を十分に少なくするためには、例えば0.3〜0.4mmといった極小リフトに制御する必要があるが、この際、前記コントロールシャフトには、機関のバルブスプリングなどに起因した変動トルクが伝達されて正逆回転変動(ばたつき)が発生して、前記極小な低リフト量がばらついてしまう。 However, in order to sufficiently reduce the intake air amount by narrowing the throttle, for example, during idling of the engine, it is necessary to control the lift to a minimum lift of, for example, 0.3 to 0.4 mm. Fluctuation torque caused by the engine valve spring or the like is transmitted to the shaft to cause forward / reverse rotation fluctuations (flapping), and the minimal low lift amount varies.
すなわち、図11に示すように、コントロールシャフトに回転変動がない場合の理論リフト量LTと回転変動を考慮した場合の実際のリフトLのばらつきについてみると、この図11から明らかなように、リフトの絶対値によってリフトばらつき幅±ΔLはあまり変わらないので、高回転域や高負荷域での高リフト領域では、コントロールシャフトが回転変動(斜線幅)しても制御リフト量自体の絶対値が大きいため、制御リフト量のばらつき比率ΔL/LTは小さいことから影響が少ないのであるが、制御リフト量の小さい低負荷あるいは低回転などの低リフト領域に移行すればするほどリフトのばらつき比率ΔL/LTが大きくなる。 That is, as shown in FIG. 11, when the theoretical lift amount LT when there is no rotational fluctuation in the control shaft and the variation in the actual lift L when the rotational fluctuation is taken into account, as shown in FIG. Since the lift variation width ± ΔL does not change much depending on the absolute value of, the absolute value of the control lift amount itself is large even if the control shaft rotates and fluctuates (shaded line width) in the high lift range in the high rotation range and high load range. For this reason, the variation ratio ΔL / LT of the control lift amount is small, so the influence is small. However, the shift variation ratio ΔL / LT is increased as the control lift amount is shifted to a low lift region such as a low load or low rotation with a small control lift amount. Becomes larger.
この結果、吸入空気量を精度良く制御することができなくなるおそれがあり、燃焼のサイクルばらつきや気筒間のばらつきが発生して燃費効果が十分に得られないばかりか機関回転の不安定化を招くおそれがある。 As a result, there is a risk that the intake air amount cannot be accurately controlled, and variations in the combustion cycle and variations between cylinders occur, resulting in insufficient fuel efficiency and instability of engine rotation. There is a fear.
本発明は、前記従来の可変動弁装置を吸入空気量制御用に用いた場合の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項1記載の発明は、機関運転状態の変化に伴い機関弁のバルブリフト量及び機関への吸入空気量を可変制御する可変リフト機構と、機関への吸入空気量を制御する吸気量制御機構と、前記可変リフト機構と吸気量制御機構の作動を制御する制御機構とを備え、
前記制御機構は、前記可変リフト機構の作動位置を固定的に規制する規制手段と、該規制手段により可変リフト機構の作動位置が規制された制御状態時において、機関への吸入空気量を吸気量制御機構によって制御させる吸気制御手段と、を有し、
前記規制手段による可変リフト機構の作動位置規制リフト量を、機関の低回転低負荷にある場合であって、かつ変速ポジションがDレンジである場合に設定される基本規制リフト量に対して、冷機始動時は大きくなるように制御する一方、常温始動時のクランキング時は小さくなるように制御することを特徴としている。
The present invention was devised in view of a technical problem when the conventional variable valve operating device is used for intake air amount control. The invention according to
The control mechanism is configured to restrict the operation position of the variable lift mechanism in a fixed manner, and in a control state where the operation position of the variable lift mechanism is restricted by the restriction means, the intake air amount to the engine is an intake air amount. Intake control means to be controlled by a control mechanism,
The operating position restriction lift amount of the variable lift mechanism by the restriction means is lower than the basic restriction lift amount set when the engine is at a low rotation and low load and the shift position is in the D range. It is characterized in that it is controlled so as to increase at the start, while it is controlled so as to decrease at the time of cranking at the start at room temperature.
この発明によれば、所定の低リフト制御時には、規制手段によって可変リフト機構の作動位置が極端な極小リフトではなく、ある程度の小リフトにほぼ固定的に規制されることから、例えば、可変リフト機構の構成部品の振動などによる前述の実制御リフトばらつき比率(ΔL/LT)が小さくなり、かつ吸気量制御機構によって吸入空気量を制御するため、吸入空気量を精度良く制御することができる。 According to the present invention, at the time of predetermined low lift control, the operating position of the variable lift mechanism is not fixed to an extremely small lift by the restricting means, but is fixedly fixed to some small lift. The above-described actual control lift variation ratio (ΔL / LT) due to the vibrations of the constituent parts is reduced, and the intake air amount is controlled by the intake air amount control mechanism, so that the intake air amount can be accurately controlled.
この結果、燃焼のサイクルばらつきや気筒間のばらつきの発生を抑制でき、十分な燃費効果が得られると共に、機関回転の安定化が図れる。 As a result, it is possible to suppress the occurrence of combustion cycle variations and variations between cylinders, so that a sufficient fuel consumption effect can be obtained and engine rotation can be stabilized.
しかも、規制可変手段によって、前記可変リフト機構による前記作動位置規制リフト量を、車両の運転状態に応じて可変制御したことから、各車両運転状態でのかかる小バルブリフト制御時における前記各気筒間のバルブリフトのばらつきの影響を抑制しつつ、吸入時のポンプ損失となる絞り量を抑制したり、あるいは各運転状態における種々の要求性能を満たすことが可能になる。 In addition, since the operating position restriction lift amount by the variable lift mechanism is variably controlled by the restriction variable means according to the driving state of the vehicle, the cylinders can be controlled between the cylinders during the small valve lift control in each vehicle driving state. It is possible to suppress the amount of throttle that becomes a pump loss at the time of suction or to satisfy various required performances in each operation state while suppressing the influence of the variation in the valve lift.
以下、本発明の可変動弁装置の各実施形態を図面に基づいて詳述する。この実施形態の可変動弁装置は、1気筒あたり2つの吸気弁を備えた内燃機関に適用したものを示している。 Hereinafter, each embodiment of the variable valve operating apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The variable valve operating apparatus according to this embodiment is applied to an internal combustion engine having two intake valves per cylinder.
すなわち、この可変動弁装置は、図1に示すように、機関のシリンダヘッドブロック1とシリンダヘッド2との間に形成された燃焼室3にシリンダヘッド2の吸気ポート2aを介して吸気を供給する吸気管4と、シリンダヘッド2に図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられ、バルブスプリング5,5のばね力により閉弁方向に付勢された一対の吸気弁6,6と、機関運転状態の変化に応じて吸気弁6,6のバルブリフト量及び機関への吸入空気量を連続的に可変制御する可変リフト機構7と、前記吸気管4内に設けられて、前記燃焼室3への吸入空気量を制御する吸気量制御機構8と、前記可変リフト機構7と吸気量制御機構8とを機関運転状態を含む車両の運転状態に応じて作動制御する制御機構9とを備えている。
That is, as shown in FIG. 1, this variable valve operating apparatus supplies intake air to a
前記シリンダブロック1のシリンダボア1a内には、クランク軸10にコンロッド10aを介して連結されたピストン11が上下摺動自在に設けられている。また、シリンダヘッド2の吸気ポート2aと反対側には、排気ポート2bが設けられていると共に、該排気ポート2bを開閉する排気弁12がバルブスプリング12aを介して閉方向に付勢されている。
A
前記燃焼室3には、該燃焼室3内の燃焼圧力を検出する燃焼圧力検出センサ41が設けられている。また、前記吸気管4には、吸気脈動を低減するサージタンク4aが取り付けられていると共に、吸気量制御機構8の上流側に吸気流量を検出するエアーフローメータ37が設けられている。また、前記排気ポート2bには、排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出センサ42が設けられている。
The
前記可変リフト機構7は、図1〜図4に示すように、シリンダヘッド2上部の軸受14に回転自在に支持された中空状の駆動軸13と、該駆動軸13に圧入等により固設された駆動カム15と、駆動軸13の外周面に揺動自在に支持されて、各吸気弁6,6の上端部に配設されたバルブリフター16,16の上面16a,16aに摺接して各吸気弁6,6を開作動させる一対の揺動カム17,17と、駆動カム15と揺動カム17,17との間に連係されて、駆動カム15の回転力を揺動カム17,17の揺動力(開弁力)として伝達する伝達手段18と、該伝達手段18の作動位置を可変制御する可変手段19とを備えている。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
前記駆動軸13は、機関前後方向に沿って配置されていると共に、一端部に設けられた図外の従動スプロケットや該従動スプロケットに巻装されたタイミングチェーン等を介して機関のクランク軸10から回転力が伝達されており、この回転方向は図2中時計方向に設定されている。
The
前記駆動カム15は、ほぼ円環状に形成されていると共に、軸心Yが駆動軸13の軸心Xから径方向へ所定量だけオフセットして、外周面が偏心円のカムプロフィールに形成されている。
The
前記各揺動カム17は、図2に示すように同一形状のほぼ雨滴状を呈し、ほぼ円環状の基端部20に支持孔を介して駆動軸13に回転自在に支持されていると共に、一端部のカムノーズ部21側にピン孔が貫通形成されている。また、揺動カム17の下面には、カム面22が形成され、基端部20側の基円面と、該基円面からカムノーズ部21側に円弧状に延びるランプ面と、該ランプ面からカムノーズ部21の先端側に有する最大リフトの頂面に連なるリフト面とを有しており、該基円面とランプ面、リフト面及び頂面とが、揺動カム17の揺動位置に応じて各バルブリフター16の上面16a所定位置に当接するようになっている。
Each of the rocking
前記伝達手段18は、駆動軸13の上方に配置されたロッカアーム23と、該ロッカアーム23の一端部23aと駆動カム15とを連係するリンクアーム24と、ロッカアーム23の他端部23bと揺動カム17とを連係するリンクロッド25とを備えている。
The transmission means 18 includes a
前記ロッカアーム23は、中央に有する筒状基部が支持孔を介して後述する制御カム30に揺動自在に支持されていると共に、筒状基部の外端部に突設された一端部23aには、ピン26が嵌入するピン孔が貫通形成されている一方、筒状基部の内端部に夫々突設された他端部23bには、リンクロッド25の一端部25aと連結するピン27が嵌入するピン孔が形成されている。
The
また、前記リンクアーム24は、比較的大径な円環状の基部24aと、該基部24aの外周面所定位置に突設された突出端24bとを備え、基部24aの中央位置に有する嵌合孔内に前記駆動カム15が回転自在に保持されている一方、突出端24bには、前記ピン26が回転自在に挿通するピン孔が貫通形成されている。
The
さらに、前記リンクロッド25は、ロッカアーム23側が凹状のほぼく字形状に形成され、両端部25a,25bには前記ロッカアーム23の他端部23bと揺動カム17のカムノーズ部21の各ピン孔に圧入した各ピン27,28の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔が貫通形成されている。
Further, the
前記可変手段19は、駆動軸13の上方位置に同じ軸受14に回転自在に支持された制御軸29と、該制御軸29の外周に固定されてロッカアーム23の揺動支点となる制御カム30とを備えている。
The variable means 19 includes a
前記制御軸29は、図4に示すように、駆動軸13と並行に機関前後方向に配設され、一端部に設けられたウォーム歯車機構60を介してアクチュエータである電動モータ34(DCモータ)によって所定回転角度範囲内で回転するようになっており、後述する規制手段によって回転が規制される小リフトを越えたリフト領域では、連続的に回転して連続的なリフト制御を行うようになっている。
As shown in FIG. 4, the
また、前記制御カム30は、円筒状を呈し、図2に示すように軸心P1の位置が肉厚部30aの分だけ制御軸29の軸心P2からα分だけ偏倚している。
Further, the
前記吸気量制御機構8は、図1に示すように、いわゆるバタフライ式のスロットルバルブによって構成され、円盤状のスロットル弁体38と、該スロットル弁体38をスロットル軸39を介して正逆回転させてスロットル開度を制御する図外の作動機構とを備えている。
As shown in FIG. 1, the intake air
そして、前記電動モータ34と前記吸気量制御機構8の作動機構は、機関の運転状態を含む車両の運転状態を検出する前記制御機構9である電子コントローラ35からの制御信号によって駆動制御されるようになっている。
The operation mechanism of the
すなわち、電子コントローラ35は、図1に示すように、現在の機関回転数を検出するクランク角センサ36や、前記エアーフローメータ37、水温センサ及び前記スロットルバルブ38の開度を検出するスロットル開度検出センサ(フィードバック)、アクセル開度検出センサ、前記制御軸29の回転位置を検出するポテンションメータ34、前記燃焼圧センサ41、空燃比センサ42及び自動変速機の変速レバーのポジションセンサ、つまり、いわゆるP(パーキング)レンジ、D(ドライブ)レンジ、N(ニュートラル)レンジ、L(1速、2速)レンジのポジションを検出するポジションセンサ等の各種センサからの情報信号を入力し、該情報信号に基づいて現在の車両の運転状態を制御マップや演算等により検出して、前記電動モータ34に回転駆動制御信号を出力していると共に、前記吸入量制御機構8の作動機構にスロットル開度指令信号を出力している。
That is, as shown in FIG. 1, the
すなわち、この電子コントローラ35は、機関中負荷以上乃至中回転以上の領域において、前記可変リフト機構7によって吸気弁6,6が所定小バルブリフトを越えるバルブリフト量に制御されている際には、機関運転状態に応じて電動モータ34を介して制御軸29を正逆回転させて回転位置制御するが、小バルブリフト領域に制御された際には、規制手段である規制回路によって前記電動モータ34を介して前記制御軸29の回転を所定小トルクにほぼ固定状態に規制するようになっている。
That is, when the
また、電子コントローラ35は、前記規制回路によって制御軸29の回転が規制された状態(小バルブリフト状態)では、前記吸気量制御機構8が吸気制御手段である吸気制御回路によって燃焼室3への吸入空気量を制御するようになっている。
In addition, in a state where the rotation of the
つまり、吸気量制御機構8は、前記可変リフト機構7によって吸気弁6が後述する小リフトL1(図3参照)に制御されて制御軸29が規制回路により固定状態に規制されている場合に、この機関運転領域(約1.5mm範囲)、つまりアイドル運転時か低負荷時あるいは低回転時において前記電子コントローラ35によってスロットル弁体38のスロットル開度が連続的に制御されると共に、この規制リフト領域を越える領域に移行した場合はスロットル弁体38のスロットル開度がほぼ全開乃至大開度になるように制御されるようになっている。
That is, the intake air
さらに、電子コントローラ35は、前記規制回路による可変リフト機構7の小バルブリフト制御時における規制リフト量が、前記基本規制リフト(L1)の他に、規制可変手段である規制可変回路によって車両の運転状態に応じて可変制御するようになっている。
Furthermore, the
以下、まず、本実施形態の可変リフト機構7による吸気弁6,6の通常のバルブリフト制御を簡単に説明する。
Hereinafter, first, normal valve lift control of the
例えば、機関のアイドル運転を含む機関低速低負荷時には、コントローラ35からの制御信号によって電動モータ34を介して制御軸29が図2及び図3に示す時計方向に回転駆動される。このため、制御カム30は、軸心P1が図2、図3に示すように、肉厚部30aが駆動軸13から上方向に離間移動し、制御軸29の軸心P2から左上方の回動角度位置に保持される。これにより、ロッカアーム端部23bとリンクロッドの枢支点は、駆動軸13に対して上方向へ移動し、このため、各揺動カム17は、リンクロッド25を介してカムノーズ部21側を強制的に引き上げられて全体が反時計方向へ回動する。
For example, at the time of engine low speed and low load including idling of the engine, the
したがって、図2、図3に示すように、駆動カム15が回転してリンクアーム24を介してロッカアーム23の一端部23aを押し上げると、そのリフト量がリンクロッド25を介して揺動カム17及びバルブリフター16に伝達され、その吸気弁6,6のバルブリフト量L1は図3示すように小さくなる。
Therefore, as shown in FIGS. 2 and 3, when the
よって、かかる低速低負荷域では、図6の破線で示すように吸気弁6,6のバルブリフト特性(L1)が小さくなる。このバルブリフトL1は、基本的に0.3〜0.4mmよりも大きな約1〜1.5mmになるように設定されており、これはスロットル開度が絞られた場合であっても、アイドル相当の吸気量を確保することが可能なリフト量である。
Therefore, in such a low-speed and low-load region, the valve lift characteristics (L1) of the
また、この運転状態においては、機関の前記変動トルクに全く影響されない前記吸気量制御機構8のスロットル弁体38のスロットル開度が連続的に制御される。
Further, in this operating state, the throttle opening degree of the
なお、常温クランキング時は、L1より小さなリフトL0に制御しても良い(図6)。このようにすると、クランキング時の動弁起動フリクションが下がるので、良好なクランキング回転の上昇を得ることができ、その後リフト増大制御すれば、良好な機関始動性が得られる。 Note that during normal temperature cranking, the lift may be controlled to be smaller than L1 (FIG. 6). In this way, the valve-starting friction at the time of cranking is lowered, so that a good increase in cranking rotation can be obtained, and then good engine startability can be obtained by performing lift increase control.
一方、機関運転領域が低回転低負荷領域からそれ以上の例えば中回転中負荷域〜高回転高負荷域に移行した場合は、コントローラ35からの制御信号によってスロットル弁体38の開度量つまりスロットル開度量がほぼ全開乃至大開度状態に制御されると共に、可変リフト機構7によって吸気弁6のリフト量が連続的に制御され、それにより、燃焼室3への吸入空気量が制御される。
On the other hand, when the engine operating region shifts from a low rotation / low load region to a higher middle rotation / high load region, for example, a high rotation / high load region, an opening amount of the
すなわち、コントローラ35からの制御信号により電動モータ34を介して制御軸29が反時計方向に回転駆動される。したがって、制御軸29が、制御カム30を図3に示す位置から反時計方向の回転角度位置まで回転させ、軸心P1(肉厚部30a)を下方向へ移動させる。このため、ロッカアーム23は、今度は全体が駆動軸13方向(下方向)に移動して端部23bが揺動カム17のカムノーズ部21をリンクロッド25を介して下方へ押圧して該揺動カム17全体を所定量だけ時計方向へ回動させる。
That is, the
したがって、揺動カム17のバルブリフター16上面16aに対するカム面22の当接位置が右方向位置(頂面22d側)に移動する。このため、駆動カム15が回転してロッカアーム23の一端部23aをリンクアーム24を介して押し上げると、バルブリフター16に対するそのリフト量、つまり吸気弁6,6のバルブリフト量L2は大きくなる。
Therefore, the contact position of the
よって、かかる運転領域では、カムリフト特性が低速低負荷域に比較して大きくなり、図6の実線で示すようにバルブリフト特性も大きくなり、各吸気弁12の開時期が早くなると共に、閉時期が遅くなる。この結果、吸気充填効率が向上し十分なトルク・出力が確保できる。
Therefore, in such an operation region, the cam lift characteristic is larger than that in the low speed and low load region, the valve lift characteristic is also increased as shown by the solid line in FIG. 6, the opening timing of each
さらに、このリフト制御中には、スロットル弁体38がほぼ全開乃至大開度状態に制御されることから、該スロットル弁体38の絞り作用による機関のポンピングロスが大幅に低減され、所望のトルク出力を確保しつつ燃費を向上させることができる。
Further, during the lift control, the
次に、前記電子コントローラ35の主として前記規制回路及び規制可変回路による前記可変リフト機構7の制御を図7〜図10に示すフローチャート図によって説明する。
Next, the control of the
まず、図7は自動変速機の前記変速ポジションにより規制リフトを変化させる一例を示し、ステップ1ではクランク角センサ10とアクセル開度センサから機関回転数Nとアクセル開度量Vを読み込む。
First, FIG. 7 shows an example of changing the regulated lift according to the shift position of the automatic transmission. In
ステップ2では、前記各センサからの情報信号に基づいて、現在の運転状態がリフト規制領域か否かを判断する。
In
ここで、規制リフト領域ではないと判断した場合はステップ3に移行して、通常のバルブリフト制御を行ない、規制リフト領域であると判断した場合、つまり小リフトに規制すべき領域になっていると判断した場合は、ステップ4に移行する。ここでは、現在の変速機の変速ポジション(P、N、L、Dレンジ)を読み込む。 Here, when it is determined that it is not the restricted lift region, the routine proceeds to step 3 where normal valve lift control is performed, and when it is determined that it is the restricted lift region, that is, the region should be restricted to a small lift. If it is determined, step 4 is entered. Here, the current shift position (P, N, L, D range) of the transmission is read.
このステップ4で読み込んだ変速ポジションが、ステップ5でDレンジか否かを判断し、ここでDレンジになっていると判断になっていればステップ6に移行して、前述したように規制回路によって電動モータ34を介して制御軸29の回転を規制して吸気弁6,6のバルブリフトを前記所定の規制小リフトL1にほぼ固定的に規制する。この所定のリフトL1は、0.3〜0.4mmの極小リフトではなく、約1〜1.5mm程度のリフトであり、前述の制御リフト量ばらつき比率が小さく、燃焼ばらつきが少なく、機関の安定性が良好になっている。
In
また、この間における吸気量はスロットル弁体38のスロットル開度によって連続的に制御されることから、要求される吸入空気量を確保できる。この結果、燃焼サイクルのばらつきや各気筒間における吸気量のばらつきも十分に抑制され、燃費の向上と機関回転の安定化が図れる。
Further, since the intake air amount during this period is continuously controlled by the throttle opening of the
特に、前記可変リフト機構7によって各吸気弁6,6の開時期が遅くなり、排気弁とのバルブオーバラップが小さくなるため、燃費の向上と機関回転の安定化が一層図れる。
In particular, the opening timing of the
また、ステップ4で読み込んだ変速ポジションがステップ7においてPレンジであるか否かを判断し、Pレンジである場合は、ステップ8に進み、ここでは、規制回路によって規制リフトをDレンジの場合における基本規制リフトL1よりやや大きな規制リフトL1aに制御する。これは、通常はPレンジで冷機始動が行われるが、この場合は、機関のピストンなどのフリクションが大きいことから規制リフト量を僅かに大きくして吸入空気量を増加させて、フリクションに打ち勝つ出力トルクを発生させるように制御する。これによって機関の良好な始動性を確保することが可能になる。
Further, it is determined whether or not the shift position read in step 4 is in the P range in
また、前記ステップ7においてPレンジではないと判断した場合は、ステップ9に移行し、ここではNレンジか否かを判断する。ここで、Nレンジであると判断した場合は、ステップ10に進み、ここではDレンジのL1よりもやや小さな規制リフトL1bに制御する。
On the other hand, if it is determined in
このNレンジの場合は、自動変速機各部のクラッチ、ブレーキが開放されてフリー状態になっていることから、機関の負荷として作用するフリクショントルクが十分に小さい。したがって、規制リフトL1bを基本規制リフトL1よりも小さくしても、前記小さなフリクショントルクに十分に対応できる吸入空気量が確保できると共に、燃費をさらに向上できる。この場合、若干制御リフトのばらつき比率が増加しても、負荷自体が小さいので、機関が不安定になりにくい。 In the case of the N range, the friction torque acting as a load on the engine is sufficiently small because the clutches and brakes of each part of the automatic transmission are released and are in a free state. Therefore, even if the regulation lift L1b is smaller than the basic regulation lift L1, it is possible to secure an intake air amount that can sufficiently cope with the small friction torque and further improve fuel efficiency. In this case, even if the variation ratio of the control lift is slightly increased, the load itself is small and the engine is not likely to become unstable.
また、ステップ9でNレンジではないと判断した場合は、ステップ11に進み、ここではローレンジ(1速乃至2速)か否かを判断する。ローレンジと判断した場合は、ステップ12において基本規制リフトL1よりやや小さくかつNレンジの規制リフトL1bよりもやや大きな規制リフトL1cに制御する。
If it is determined in
このローレンジの場合は、機関トルクが大きな減速比を介して車軸に伝達されるので、路面からの同じ走行抵抗に対しては小さな機関トルクで十分になる。したがって、前記比較的小さな規制トルクL1cに制御することによって燃費の向上が図れる。また、負荷自体が小さいので、機関が不安定になりにくい。 In the case of this low range, the engine torque is transmitted to the axle via a large reduction ratio, so that a small engine torque is sufficient for the same running resistance from the road surface. Therefore, fuel efficiency can be improved by controlling to the relatively small regulation torque L1c. Moreover, since the load itself is small, the engine is less likely to become unstable.
また、これらの変速ポジション毎の吸入空気量制御を、規制リフトの制御ではなく、スロットル開度側を変えて行うことも考えられるが、この場合は、スロットル開度の制御パターンあるいは制御マップを変速ポジション毎に全く変えてしまうことになり、吸気量制御機構8の制御構造が複雑になる。ところが、本実施形態の場合は、変速ポジションに応じて規制リフトを変化させるだけであるから、制御構造が簡素化される。
In addition, it is conceivable that the intake air amount control at each shift position is performed by changing the throttle opening side instead of the control of the regulated lift. In this case, the throttle opening control pattern or control map is shifted. The position is completely changed for each position, and the control structure of the intake air
なお、本実施形態では自動変速機の例について説明したが、いわゆるCVTやマニュアル変速機の場合に適用することもできる。 In this embodiment, an example of an automatic transmission has been described. However, the present invention can also be applied to a so-called CVT or a manual transmission.
図8は制御対象を2輪駆動(2WD)と4輪駆動(4WD)を切り換え可能な車両における規制リフトの可変制御フローチャートを示している。 FIG. 8 shows a variable control flowchart of a regulated lift in a vehicle in which the control target can be switched between two-wheel drive (2WD) and four-wheel drive (4WD).
すなわち、まずステップ11では、前述と同じくそれぞれ機関回転数Nとアクセル開度量Vを読み込み、ステップ12において機関運転状態がリフト規制領域になっているか否かを判断する。ここでリフト規制領域ではないと判断した場合は、ステップ13に移行し、ここでは通常のバルブリフト制御を行ってリターンする。
That is, first, at
リフト規制領域であると判断した場合は、ステップ14に進み、ここでは現在の車両の駆動制御状態、つまり2WDと4WDの制御信号を読み取る。次に、ステップ15では読み込まれた現在の駆動制御状態が4WDであるか否かを判断し、2WDであると判断した場合は、ステップ16に進む。このステップ16では電動モータ34と制御軸29を介して吸気弁6,6の規制リフトを、基本規制リフトL1にする制御処理を行う。2輪駆動中は車両の駆動走行の引きずり抵抗が比較的小さいことから、規制トルクを通常の基本トルクに制御することによって燃費を向上させることが可能になる。
If it is determined that the region is in the lift restriction region, the process proceeds to step 14 where the current vehicle drive control state, that is, 2WD and 4WD control signals are read. Next, in
一方、ステップ15で4WDであると判断した場合は、ステップ17に移行し、ここでは規制リフトL1dを基本規制リフトL1よりもやや大きなリフトにする制御処理を行う。4WD駆動時は、駆動走行の引きずり抵抗が大きいことから、機関が発生させなければならないトルクを大きくしなければならない。したがって、大きな規制リフトL1dに制御して駆動力を確保する。さらに、リフトが大きくなるので、リフトのばらつき率がさらに低減するため、引きずり抵抗が大きくても燃焼を安定させることができる。
On the other hand, if it is determined in
図9は車両の累積走行距離に応じて規制リフトを可変制御するフローチャートを示し、ステップ21では、同じく機関回転数Nとアクセル開度量Vを読み込む。次に、ステップ22ではリフト規制領域か否かを判断し、リフト規制領域ではないと判断した場合はステップ23において通常のバルブリフト制御を行うが、リフト領域であると判断した場合は、ステップ24に進む。このステップ24では、現在の累積走行距離を読み込む。
FIG. 9 shows a flowchart for variably controlling the regulated lift in accordance with the cumulative travel distance of the vehicle. In
次に、ステップ25では、累積走行距離が所定の走行距離K未満か否かを判断し、未満であると判断した場合は、ステップ26において規制リフトを通常の基本リフトL1に制御する処理を行う。
一方、ステップ25で、未満ではなくそれ以上と判断した場合は、ステップ27において規制リフトを基本リフトL1よりもやや大きなリフトL1eに制御する。
Next, in
On the other hand, if it is determined in
一般に、車両の累積走行距離が長くなると、吸気弁6,6のバルブリフト量は、バルブクリアランスの経時的変化や動弁機構の各構成部品の摩耗などによって変化していくが、そうした現象によって気筒間のバルブリフトのばらつきが増加し、これによって気筒間の燃焼サイクルのばらつきが発生し易くなる。この結果、機関のアイドル回転の変動や運転性の不良、排気エミッション性能の低下など、機関作動の不安定化を招き易くなる。
In general, as the cumulative mileage of the vehicle increases, the valve lift amount of the
そこで、前述のように車両の累積走行距離が十分に長くなった場合は、前述のような規制リフトL1eをやや大きく制御することによって各気筒間の吸気弁6,6のリフト量のばらつきの発生を抑制することが可能になり、よって良好な運転性を確保できる。
Therefore, when the cumulative travel distance of the vehicle becomes sufficiently long as described above, the lift amount of the
図10は機関の燃焼圧力変動から機関作動の不安定化を検出して規制リフトを制御するもので、まずステップ31では、同じく機関回転数Nとアクセル開度量Vを読み込み、ステップ32においてリフト規制領域か否かを判断し、リフト規制領域でない場合は、ステップ33で、通常のバルブリフト量制御を行う。
FIG. 10 detects engine instability from fluctuations in engine combustion pressure and controls the regulated lift. First, at
リフト規制領域であると判断した場合は、ステップ34にて前記燃焼圧センサ41から現在の燃焼圧を読み込み、ステップ35ではこの情報信号に基づいて燃焼圧変動が所定値以上か否かを判断する。
If it is determined that it is in the lift regulation region, the current combustion pressure is read from the
ここで、燃焼圧変動が所定値未満であると判断した場合は、ステップ36に進み、ここで規制リフト量を通常の基本規制リフトL1に制御する処理を行う。一方、所定値と同じまたはそれ以上であると判断した場合は、ステップ37において規制リフトL1fを基本規制リフトL1よりもやや大きなリフトに制御する。
Here, if it is determined that the combustion pressure fluctuation is less than the predetermined value, the process proceeds to step 36, where a process of controlling the regulated lift amount to the normal basic regulated lift L1 is performed. On the other hand, if it is determined that the value is equal to or greater than the predetermined value, in
したがって、燃焼圧力の変動が起きて機関の作動が不安定になる限界まで基本規制リフトL1に制御できるので燃費の向上が図れると共に、燃焼圧力の変動が起きた場合は規制リフトL1fを大きく制御したことから、前述の制御リフトのばらつき比率が低下し、機関作動の不安定化を抑制することができる。 Therefore, the basic regulation lift L1 can be controlled to the limit where the combustion pressure fluctuations cause the engine operation to become unstable, so that fuel efficiency can be improved, and when the combustion pressure fluctuations occur, the regulation lift L1f is largely controlled. Therefore, the variation ratio of the control lift described above can be reduced, and the instability of the engine operation can be suppressed.
なお、機関の作動状態を検出する方法としては、前記燃焼圧力ばかりかクランク角センサ10からの機関回転変動の増減から検出しても良く、また空燃比センサ42からの排気ガスの空燃比のずれを検出して間接的に機関の作動状態を検出することができる。
As a method for detecting the operating state of the engine, not only the combustion pressure but also the increase / decrease in engine rotation fluctuation from the
前記実施形態から把握できる請求項以外の技術的思想について、以下に記載する。
(イ) 前記制御機構は、前記検出手段からの検出信号に基づいて機関運転状態が不安定であると検出した際に、前記規制可変手段によって前記規制リフト量を増加させるように制御することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置。
Technical ideas other than the claims that can be grasped from the embodiment will be described below.
(A) When the control mechanism detects that the engine operating state is unstable based on the detection signal from the detection means, the control mechanism controls the increase in the restriction lift amount by the restriction variable means. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to
この発明によれば、機関運転状態が不安定なときだけ規制リフト量を増加するだけなので、実制御リフトのばらつきを必要時にのみ抑制することが可能になり、機関運転状態が安定しているときには、小さく制御された規制リフト量より吸気量制御機構による吸入空気量絞りを低減することによってポンプ損失をより小さくすることができ、燃費を向上させることができる。
(ロ) 前記制御機構は、車両の累積走行距離が所定以上になった際に、前記規制可変手段によって規制リフト量を増加させるように制御することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置。
According to the present invention, since the regulated lift amount is only increased only when the engine operating state is unstable, it is possible to suppress variation in the actual control lift only when necessary, and when the engine operating state is stable. By reducing the intake air amount restriction by the intake air amount control mechanism from the regulated lift amount controlled to be small, the pump loss can be further reduced, and the fuel efficiency can be improved.
(B) The internal combustion engine according to
一般に、車両の累積走行距離が長くなると、例えば機関弁のバルブシートや可変リフト機構などの各構成部品の摩耗などによってガタが発生して、バルブリフト量が各気筒間でばらつきが発生し易くなるが、この場合、この発明によれば、規制リフト量を増加させるようにしたため、気筒間のばらつきの発生を効果的に抑制できる。しかも、単に距離だけで制御を行うので、システムを簡素化できる。
(ハ) 前記可変リフト機構により機関弁のバルブリフト量が前記規制リフト量を越えて制御された領域の場合は、前記吸気量制御機構による吸入空気量がほぼ最大になるように制御すると共に、前記バルブリフト量が前記規制手段により規制リフト量に制御された際には、前記吸気量制御機構によって吸入空気量を可変制御するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置。
In general, when the cumulative mileage of a vehicle increases, backlash occurs due to, for example, wear of each component such as a valve seat of an engine valve and a variable lift mechanism, and the valve lift amount tends to vary among the cylinders. However, in this case, according to the present invention, since the regulated lift amount is increased, the occurrence of variations among the cylinders can be effectively suppressed. In addition, the system can be simplified because control is performed only by distance.
(C) When the variable lift mechanism is in a region where the valve lift amount of the engine valve is controlled to exceed the regulated lift amount, control is performed so that the intake air amount by the intake amount control mechanism is substantially maximized, and 2. The internal combustion engine according to
この発明によれば、バルブリフト量が、規制手段によって規制リフト量に制御されずに、可変リフト手段による制御範囲になっている場合は、吸入空気量制御を、吸気量制御機構ではなく、可変リフト手段によって主に行い、また、バルブリフト量が、規制手段により規制リフト量に制御されている際には、吸入空気量制御を、吸気量制御機構のみによって行う。これにより、可変リフト機構と吸気量制御機構によって相対的に制御することが可能になる。また、規制リフト領域では、制御リフトのばらつき比率が小であることから、燃焼ばらつきを低減し、他の領域ではポンピングロスをほぼ最大限に低減し、もって、領域トータルで良好な燃費を得ることができる。
(ニ) 前記可変リフト機構は、バルブリフト量を連続的に制御することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置。
(ホ) 前記可変リフト機構は、機関のクランク軸に同期して回転し、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、支軸に揺動自在に支持されて、カム面がバルブリフター上面を摺接して機関弁を開閉作動させる揺動カムと、前記駆動カムと揺動カムとを機械的に連係する伝達手段と、機関運転状態に応じて前記伝達手段の揺動支点を前記制御軸を介して変化させる制御手段とを備え、前記制御軸によって前記伝達手段の揺動支点を変化させることにより前記揺動カムのカム面の機関弁の上端に対する当接位置を変化させて機関弁のバルブリフトを可変制御することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置。
(へ) 前記吸気量制御機構を、吸気通路の通路断面積を可変にするスロットルバルブによって構成したことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置。
(ホ) 前記検出手段は、機関の不安定な状態を機関回転数の変化及びまたは排気ガスの空燃比変化によって検出することを特徴とする請求項(イ)に記載の内燃機関の可変動弁装置。
According to the present invention, when the valve lift amount is not controlled to the restricted lift amount by the restricting means but is within the control range by the variable lift means, the intake air amount control is not variable but the intake air amount control mechanism. When the valve lift amount is controlled to the restricted lift amount by the restricting means, the intake air amount control is performed only by the intake amount control mechanism. Thereby, it becomes possible to relatively control by the variable lift mechanism and the intake air amount control mechanism. In the regulated lift area, the variation ratio of the control lift is small, so the combustion fluctuation is reduced, and the pumping loss is reduced to the maximum in other areas, so that a good fuel economy can be obtained in the total area. Can do.
(D) The variable valve mechanism for an internal combustion engine according to
(E) The variable lift mechanism rotates in synchronization with the crankshaft of the engine, and is supported by a drive shaft provided with a drive cam on the outer periphery and a support shaft so as to be swingable. A swing cam that opens and closes the engine valve by sliding contact, a transmission means that mechanically links the drive cam and the swing cam, and a swing fulcrum of the transmission means according to the engine operating state with the control shaft. And a control means for changing the valve position of the engine valve by changing a swing fulcrum of the transmission means by the control shaft, thereby changing a contact position of the cam surface of the swing cam with respect to an upper end of the engine valve. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to
(F) The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to
(E) The variable valve for an internal combustion engine according to claim (a), wherein the detecting means detects an unstable state of the engine by a change in the engine speed and / or a change in the air-fuel ratio of the exhaust gas. apparatus.
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、前記小リフト制御領域である低負荷領域あるいは低回転領域とは、低負荷中高回転領域を含み、低回転中高負荷領域も含んでいる。また、規制手段としては、前記規制回路のような電子回路の他に、ストッパピンなどを用いた機械的規制手段など、どのような構成のものであってもよい。また、可変リフト機構は油圧式のものであってもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and the low load region or the low rotation region, which is the small lift control region, includes a low load medium / high rotation region, and also includes a low rotation medium / high load region. In addition to the electronic circuit such as the restriction circuit, the restriction means may have any configuration such as a mechanical restriction means using a stopper pin or the like. The variable lift mechanism may be a hydraulic type.
A…可変リフト機構
B…吸気量制御機構
C…制御機構
D…各種検出手段
E…メイン制御回路
F…規制手段
G…吸気制御手段
H…規制可変手段
2…シリンダヘッド
6…吸気弁
7…可変リフト機構
8…吸気量制御機構
9…制御機構
13…駆動軸
15…駆動カム
17…揺動カム
18…伝達手段
19…可変手段
35…電子コントローラ
A ... Variable lift mechanism B ... Intake amount control mechanism C ... Control mechanism D ... Various detection means E ... Main control circuit F ... Restriction means G ... Intake control means H ... Restriction variable means 2 ...
Claims (1)
前記制御機構は、前記可変リフト機構の作動位置を固定的に規制する規制手段と、該規制手段により可変リフト機構の作動位置が規制された制御状態時において、機関への吸入空気量を吸気量制御機構によって制御させる吸気制御手段と、を有し、
前記規制手段による可変リフト機構の作動位置規制リフト量を、機関の低回転低負荷にある場合であって、かつ変速ポジションがDレンジである場合に設定される基本規制リフト量に対して、冷機始動時は大きくなるように制御する一方、常温始動時のクランキング時は小さくなるように制御することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 A variable lift mechanism that variably controls the valve lift amount of the engine valve and the intake air amount to the engine in accordance with a change in the engine operating state, an intake air amount control mechanism that controls the intake air amount to the engine, the variable lift mechanism and the intake air A control mechanism for controlling the operation of the quantity control mechanism,
The control mechanism is configured to restrict the operation position of the variable lift mechanism in a fixed manner, and in a control state where the operation position of the variable lift mechanism is restricted by the restriction means, the intake air amount to the engine is an intake air amount. Intake control means to be controlled by a control mechanism,
The operating position restriction lift amount of the variable lift mechanism by the restriction means is lower than the basic restriction lift amount set when the engine is at a low rotation and low load and the shift position is in the D range. A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, which is controlled so as to increase at the time of starting, and to decrease at the time of cranking at the start of normal temperature.
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