JP5488481B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、バルブタイミングを変更する油圧駆動式の可変機構と同バルブタイミングを特定時期にロックするロック機構とを有する可変動弁装置を備えた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 provided with a variable valve gear having a hydraulically driven variable mechanism that changes valve timing and a lock mechanism that locks the valve timing at a specific time.
内燃機関に搭載される装置として、カム軸により開閉駆動される吸気バルブや排気バルブのバルブタイミングを機関運転状態に応じて変更する油圧駆動式の可変機構が知られている。 As a device mounted on an internal combustion engine, there is known a hydraulically driven variable mechanism that changes valve timings of an intake valve and an exhaust valve that are driven to open and close by a camshaft according to an engine operating state.
従来一般の可変機構についてその構成を図11に示す。図11(a)は、可変機構100のカバーを取り外した状態の内部構造を示し、同図11(b)は、図11(a)のB−B線に沿った断面構造を示す。なお、図11(a)ではカム軸200の回転方向を矢印RCで示している。
A configuration of a conventional variable mechanism is shown in FIG. FIG. 11A shows the internal structure of the
同図11に示す可変機構100は、同一の回転軸周りに回転する二つの回転体として、クランク軸にチェーン(いずれも図示略)を介して駆動連結されたスプロケット101及びこれに固定されたハウジング102と、カム軸200に駆動連結されたベーンロータ103とを備えている。ハウジング102の内部に形成された複数の収容室105の内部には、ベーンロータ103に設けられた複数のベーン103Aがそれぞれ収容され、各収容室105はベーン103Aによって進角室106と遅角室107とにそれぞれ区画されている。そして、これら進角室106及び遅角室107に供給される油圧により収容室105でベーン103Aが変位し、ハウジング102とベーンロータ103とが相対回転することにより、クランク軸に対するカム軸200の相対回転位相、換言すればバルブタイミングが変更される。
A
また、この可変機構100には、バルブタイミングを最遅角時期及び最進角時期を除くそれらの間の中間時期(以下、「特定時期」という)にロックするロック機構110が設けられている。図11(b)に示すように、このロック機構110は、スプロケット101に形成された凹部112と、この凹部112に対して近接離間可能な態様でベーン103Aに収容されたピン111とを備えている。さらに、ベーン103Aにおいてピン111を収容する空間には、ピン111を付勢するばね113が設けられるとともに、作動油が供給される解除室114が形成されている。ピン111は、ばね113により凹部112に嵌入する方向に付勢される一方、解除室114に供給される作動油の圧力に基づく力により凹部112から抜脱される方向に付勢される。
In addition, the
また、こうしたロック機構として、例えば特許文献1に記載されるように、凹部に複数の段部が形成されたラチェット機能を有するものが知られている。以下、こうしたラチェット機能について説明する。 As such a locking mechanism, one having a ratchet function in which a plurality of steps are formed in a recess is known, as described in Patent Document 1, for example. Hereinafter, such a ratchet function will be described.
機関停止要求に伴ってバルブタイミングが特定時期にロックされなかった場合、すなわちロック機構がロック状態に移行しなかった場合には、バルブタイミングが特定時期とは異なる時期となった状態で内燃機関の運転が停止する。また、このようにロック機構がロック状態に移行しなかった場合には、内燃機関の停止が完了するまでに、進角室及び遅角室の各油圧の低下に伴いバルブタイミングが遅角する方向に向かって両回転体が相対回転するため、バルブタイミングが最遅角時期まで変化することが多い。 If the valve timing is not locked at a specific time in response to the engine stop request, that is, if the lock mechanism does not shift to the locked state, the valve timing of the internal combustion engine is changed to a time different from the specific time. Operation stops. Further, when the lock mechanism does not shift to the locked state in this way, the valve timing is retarded as the hydraulic pressures of the advance chamber and the retard chamber are decreased until the stop of the internal combustion engine is completed. Since both rotating bodies rotate relative to each other, the valve timing often changes up to the most retarded timing.
ここで、機関運転中には、カム軸のカムによりバルブが開閉駆動される。そのため、カムによるバルブの開閉駆動に伴い、バルブタイミングが遅角側に変化する方向に両回転体を相対回転させようとする正トルクと、バルブタイミングが進角側に変化する方向に両回転体を相対回転させようとする負トルクとがカム軸に対して交互に作用する。こうした交番トルクが、機関始動時であって進角室及び遅角室の油圧が十分上昇していない状況のもとでカム軸に対して作用すると、バルブタイミングが遅角側及び進角側に変化するように両回転体がその向きを変化させつつ相対回転する。そして、交番トルクに基づき両回転体が相対回転すると、ロック機構の凹部の複数の段部にピンが順次嵌入することによりバルブタイミングは最遅角時期から徐々に進角し、最終的に、ハウジングとベーンロータとの相対回転が規制されてバルブタイミングが特定時期にロックされることとなる。 Here, during engine operation, the valve is driven to open and close by the cam of the cam shaft. Therefore, as the valve is driven to open and close by the cam, the positive torque that relatively rotates both rotating bodies in the direction in which the valve timing changes to the retard side, and both rotating bodies in the direction in which the valve timing changes to the advance side. The negative torque that is intended to rotate the motor alternately acts on the camshaft. If such an alternating torque acts on the camshaft when the engine is started and the hydraulic pressure in the advance and retard chambers is not sufficiently increased, the valve timing will be retarded and advanced. Both rotating bodies rotate relative to each other while changing their direction so as to change. Then, when both rotating bodies rotate relative to each other based on the alternating torque, the valve timing is gradually advanced from the most retarded timing by sequentially inserting the pins into the plurality of step portions of the recess of the lock mechanism, and finally the housing And the relative rotation between the vane rotor and the valve timing are locked at a specific time.
ところで、バルブタイミングが特定時期にロックされずに機関停止した後、すなわち上述したロック機構がロック状態に移行せずに機関停止した後の機関始動時において、カム軸に作用する交番トルクによりバルブタイミングが進角する方向に両回転体が相対回転するときに、その相対回転量が十分確保できない場合には、ロック機構のピンが凹部に嵌入し難くなる。これにより、上述したラチェット機能を通じてバルブタイミングを特定時期にまで迅速に進角させることが困難になるため、機関始動が不能となったり、機関始動に長期間を要したりする等、機関始動性の悪化を招くこととなる。なお、ラチェット機能を通じてバルブタイミングを特定時期にまで進角させる場合について説明したが、バルブタイミングを特定時期にまで遅角させる場合にあっても同様の課題が生じ得る。 By the way, after the engine is stopped without being locked at a specific time, that is, when the engine is stopped without the lock mechanism being shifted to the locked state, the valve timing is determined by the alternating torque acting on the camshaft. When the two rotating bodies rotate relative to each other in the direction in which the angle is advanced, if the relative rotation amount cannot be secured sufficiently, the pin of the lock mechanism is difficult to fit into the recess. This makes it difficult to quickly advance the valve timing to a specific time through the ratchet function described above, so that it is impossible to start the engine or it takes a long time to start the engine. Will be worsened. In addition, although the case where the valve timing is advanced to the specific time through the ratchet function has been described, the same problem may occur even when the valve timing is delayed to the specific time.
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、クランキング開始時にバルブタイミングが特定時期にない場合であっても、バルブタイミングを特定時期にまで迅速に変更することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the object thereof is to quickly change the valve timing to the specific time even when the valve timing is not at the specific time at the start of cranking. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine.
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、クランク軸に駆動連結された第1の回転体とカム軸に駆動連結された第2の回転体とを作動油の油圧に基づき同一の回転軸線周りに相対回転させることにより前記カム軸で開閉駆動されるバルブのバルブタイミングを変更する油圧駆動式の可変機構と、前記両回転体の一方に設けられたロックピンを前記両回転体の他方に設けられた凹部に嵌入させることにより前記両回転体の相対回転を機械的にロックしてバルブタイミングを最遅角時期と最進角時期との間の機関始動可能な特定時期にロックしたロック状態にする一方、前記凹部から前記ロックピンを抜脱することにより前記両回転体を相対回転可能な状態とするものであり、前記回転体の周方向に沿って前記凹部に形成された複数の段部に対して前記カム軸に作用する交番トルクに基づいて前記両回転体が相対回転するときに前記ロックピンを順次嵌入させてバルブタイミングを前記特定時期まで段階的に進角又は遅角させるラチェット機能を有するロック機構とを有する可変動弁装置を備えた内燃機関の制御装置において、前記ロック機構がロック状態にないときに、機関始動装置によるクランキング操作に際してそのクランキング速度の低下及び上昇を連続して複数回実行するクランキング速度変更処理を実行することを要旨とする。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
According to the first aspect of the present invention, the first rotating body drivingly connected to the crankshaft and the second rotating body drivingly connected to the camshaft are relatively rotated around the same rotation axis based on the hydraulic pressure of the hydraulic oil. A hydraulically-driven variable mechanism that changes the valve timing of the valve that is driven to open and close by the camshaft, and a recess provided on the other of the two rotating bodies. While mechanically locking the relative rotation of the two rotating bodies by inserting into the valve state, the valve timing is locked at a specific time at which the engine can be started between the most retarded angle timing and the most advanced angle timing, By removing the lock pin from the recess, the rotating bodies are in a relatively rotatable state, and a plurality of step portions formed in the recess along the circumferential direction of the rotating body. On the camshaft A lock mechanism having a ratchet function that sequentially inserts the lock pins when the two rotating bodies rotate relative to each other based on the alternating torque to be used, and advances or retards the valve timing step by step until the specific timing. In a control device for an internal combustion engine having a variable valve operating device, when the lock mechanism is not in a locked state, the cranking speed is decreased and increased continuously several times during the cranking operation by the engine starting device. The gist is to execute the ranking speed changing process.
カムによりバルブを開弁するとき、すなわちバルブリフト量が増大する期間には、バルブスプリングが収縮するために、バルブタイミングが遅角する方向に両回転体を相対回転させようとするトルク(正トルク)がカム軸に対して作用する。一方、バルブが閉弁するとき、すなわちバルブリフト量が減少する期間には、その収縮したバルブスプリングが元の状態に復元するために、バルブタイミングが進角する方向に両回転体を相対回転させようとするトルク(負トルク)がカム軸に対して作用する。 When the valve is opened by the cam, that is, during a period when the valve lift amount increases, the valve spring contracts, so that the torque (positive torque) that tries to relatively rotate both rotating bodies in the direction in which the valve timing is retarded. ) Acts on the camshaft. On the other hand, when the valve is closed, that is, during the period when the valve lift amount decreases, the two rotating bodies are relatively rotated in the direction in which the valve timing is advanced in order to restore the contracted valve spring to its original state. The torque (negative torque) to be applied acts on the cam shaft.
そして、機関始動時にロック機構がロック状態にない場合であって、可変動弁装置の進角室及び遅角室の油圧が十分に上昇しておらずカム軸に作用する交番トルクに基づき両回転体が相対回転する状況のもとでは、バルブリフト量の減少期間においてバルブスプリングの付勢力がカムに作用すると、カム軸に駆動連結された第2の回転体の回転速度がクランク軸に駆動連結された第1の回転体の回転速度を上回るようになる。これによりバルブタイミングが進角する方向に両回転体が相対回転し、一方の回転体の設けられたロックピンが他方の回転体に設けられた凹部の段部に嵌入可能な位置にまで変位したときに、同ロックピンが段部に嵌入可能となる。 Then, when the engine is started, the lock mechanism is not in the locked state, and the hydraulic pressure in the advance chamber and retard chamber of the variable valve operating device is not sufficiently increased, and both rotations are performed based on the alternating torque acting on the camshaft. Under the situation where the body rotates relatively, if the biasing force of the valve spring acts on the cam during the period when the valve lift is decreasing, the rotational speed of the second rotating body drivingly connected to the camshaft is drivingly connected to the crankshaft. The rotational speed of the first rotating body is increased. As a result, both rotating bodies rotate relative to each other in the direction in which the valve timing advances, and the lock pin provided on one rotating body is displaced to a position where it can be inserted into the stepped portion of the recess provided on the other rotating body. Sometimes, the lock pin can be inserted into the stepped portion.
しかしながら、たとえこうした交番トルクがカム軸に対して作用する場合であっても、この交番トルクに基づく両回転体の相対回転量が十分ではなく、ロックピンが段部に嵌入可能な位置にまで変位しない場合には、ロックピンを段部に嵌入させることができず、ラチェット機能を通じてバルブタイミングを特定時期まで進角することが困難になる。また、交番トルクに基づきロックピンが段部に嵌入可能な位置にまで変位した場合であっても、こうした嵌入可能な状態にある期間がロックピンが段部に向けて変位しこれに嵌入するのに要する期間よりも短い場合には、やはりロックピンを段部に嵌入させることができない。 However, even if such an alternating torque acts on the camshaft, the relative rotational amount of both rotating bodies based on this alternating torque is not sufficient, and the lock pin is displaced to a position where it can be inserted into the stepped portion. If not, the lock pin cannot be fitted into the stepped portion, and it is difficult to advance the valve timing to a specific time through the ratchet function. Further, even when the lock pin is displaced to a position where it can be inserted into the stepped portion based on the alternating torque, the lock pin is displaced toward the stepped portion and is inserted into the stepped portion during such a state where it can be inserted. If the period is shorter than the time required for this, the lock pin cannot be fitted into the stepped portion.
ここで、バルブリフト量の減少期間であってカム軸に駆動連結された第2の回転体の回転速度がクランク軸に駆動連結された第1の回転体の回転速度を上回る期間において、それら回転速度の相対差が大きくなるほど、両回転体の相対回転量が大きくなる。したがって、第2の回転体の回転速度が第1の回転体の回転速度を大きく上回ったときほど、ロックピンが段部に嵌入しやすくなる。 Here, in the period during which the valve lift amount is reduced and the rotation speed of the second rotating body that is drivingly connected to the camshaft exceeds the rotation speed of the first rotating body that is drivingly connected to the crankshaft, these rotations are performed. The greater the relative difference in speed, the greater the relative amount of rotation of both rotating bodies. Accordingly, the lock pin is more easily fitted into the step portion as the rotation speed of the second rotation body greatly exceeds the rotation speed of the first rotation body.
そこで、この発明では、ロック機構がロック状態ではない旨判定されるときに、機関始動装置によるクランキング操作に際してそのクランキング速度を低下させるクランキング速度変更処理を実行するようにしている。このため、カム軸に駆動連結された第2の回転体の回転速度がクランク軸に駆動連結された第1の回転体の回転速度を上回るときに、それら回転速度の相対差を増大させることができる。そしてこれにより、バルブタイミングが進角する方向への両回転体の相対回転量が大きくなるため、ロックピンが段部に嵌入しやすくなる。したがって、クランキング開始時にロック機構がロック状態になく、バルブタイミングが特定時期にない場合であっても、ロック機構のラチェット機能を通じてバルブタイミングを特定時期に迅速に進角させることができるようになる。 Therefore, according to the present invention, when it is determined that the lock mechanism is not in the locked state, the cranking speed changing process for reducing the cranking speed during the cranking operation by the engine starting device is executed. For this reason, when the rotational speed of the second rotating body drivingly connected to the camshaft exceeds the rotational speed of the first rotating body drivingly connected to the crankshaft, the relative difference between the rotational speeds can be increased. it can. As a result, the amount of relative rotation between the two rotating bodies in the direction in which the valve timing advances is increased, so that the lock pin is easily fitted into the stepped portion. Therefore, even when the lock mechanism is not in the locked state at the start of cranking and the valve timing is not at a specific time, the valve timing can be rapidly advanced to the specific time through the ratchet function of the lock mechanism. .
さらに、クランキング速度の低下及び上昇が連続して複数回実行されるため、カム軸に駆動連結された第2の回転体の回転速度がクランク軸に駆動連結された第1の回転体の回転速度を上回る機会を多くすることができる。これにより、ロックピンを複数の段部に順次嵌入させることが容易になり、バルブタイミングを特定時期までより迅速に進角させることができるようになる。 Further, since the lowering and raising of the cranking speed are continuously performed a plurality of times, the rotation speed of the second rotating body drivingly connected to the camshaft is the rotation of the first rotating body drivingly connected to the crankshaft. There are many opportunities to exceed speed. Accordingly, it becomes easy to sequentially insert the lock pins into the plurality of step portions, and the valve timing can be advanced more rapidly until the specific time.
なお、バルブタイミングが特定時期よりも遅角側にあるときに、これを段階的に特定時期まで進角させる場合について説明したが、バルブタイミングが特定時期よりも進角側にあるときにこれを段階的に特定時期まで遅角させる場合にあっても、上述したようにクランキング速度の低下及び上昇を連続して複数回実行することにより、同バルブタイミングを特定時期にまで迅速に遅角させることができるようになる。 In addition, when the valve timing is retarded from the specific time, the case where the valve timing is advanced to the specific time step by step has been described. Even in the case of retarding to a specific time step by step, the valve timing can be quickly retarded to a specific time by continuously decreasing and increasing the cranking speed a plurality of times as described above. Will be able to.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、前記機関始動装置によるクランキング操作はプッシュ式スタートスイッチが押動操作されたことを条件に実行されることを要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine according to the first aspect, the cranking operation by the engine starting device is executed on condition that the push type start switch is pushed. The gist.
イグニッションキーの操作位置が始動位置に保持されていることを条件に機関始動装置によるクランキング操作がなされる内燃機関では、上述したクランキング速度変更処理の実行中にイグニッションキーの操作位置が始動位置からオン位置に戻されると、これに合わせて機関始動装置によるクランキング操作も停止されることとなる。このため、クランキング速度変更処理の実行期間を十分に確保することができず、ロック機構のラチェット機能を十分に発揮することができなくなる虞がある。 In an internal combustion engine in which the cranking operation is performed by the engine starter on the condition that the operation position of the ignition key is held at the start position, the operation position of the ignition key is set to the start position during execution of the cranking speed changing process described above. Accordingly, the cranking operation by the engine starting device is also stopped. For this reason, there is a possibility that the execution period of the cranking speed changing process cannot be sufficiently secured and the ratchet function of the locking mechanism cannot be fully exhibited.
上記構成によれば、機関始動装置によるクランキング操作はプッシュ式スタートスイッチが押動操作されたことを条件に実行される。すなわち、操作者によりプッシュ式スタートスイッチが一度押動操作されると、クランキングが自動制御されるため、クランキング速度変更処理の実行期間を十分に確保することができるようになる。 According to the above configuration, the cranking operation by the engine starting device is executed on condition that the push type start switch is pushed. That is, once the push-type start switch is pushed by the operator, cranking is automatically controlled, so that it is possible to secure a sufficient execution period of the cranking speed changing process.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置において、内燃機関が完爆状態に移行しないまま前記クランキング速度変更処理が所定回数以上実行されたか否かを判定し、前記クランキング速度変更処理が所定回数以上実行された旨判定されるときに前記機関始動装置によるクランキング操作を強制終了することを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine according to the first or second aspect, whether or not the cranking speed changing process has been executed a predetermined number of times or more without the internal combustion engine shifting to a complete explosion state. The gist is that the cranking operation by the engine starting device is forcibly terminated when it is determined that the cranking speed changing process has been executed a predetermined number of times or more.
内燃機関が完爆状態に移行しないままクランキング速度変更処理を長期間実行することにより機関始動装置によるクランキングを長期間継続すると、この機関始動装置の動力源、具体的にはバッテリに対する負荷が増大することになる。 If cranking by the engine starting device is continued for a long period of time by executing the cranking speed changing process for a long period of time without the internal combustion engine shifting to the complete explosion state, the load on the power source of the engine starting device, specifically the battery, is increased. Will increase.
この点、上記構成によれば、内燃機関が完爆状態に移行しないままクランキング速度変更処理が所定回数以上実行されたか否かを判定し、クランキング速度変更処理が所定回数以上実行された旨判定されるときに機関始動装置によるクランキング操作が強制終了されるため、機関始動装置の動力源であるバッテリに対する負荷を軽減することができるようになる。 In this regard, according to the above configuration, it is determined whether or not the cranking speed changing process has been executed a predetermined number of times or more without the internal combustion engine shifting to the complete explosion state, and the cranking speed changing process has been executed a predetermined number of times or more. Since the cranking operation by the engine starter is forcibly terminated when the determination is made, the load on the battery that is the power source of the engine starter can be reduced.
なお、上述した所定回数は、クランキング開始時にロック機構がロック状態にない場合であっても、ラチェット機能を通じてロック機構をロック状態に移行させることができると考えられる回数やバッテリの負荷等を考慮して予め設定されている。なお、この所定回数は、機関始動時の機関温度に応じて可変設定するようにしてもよい。 Note that the predetermined number of times described above takes into consideration the number of times that the lock mechanism can be shifted to the locked state through the ratchet function, the battery load, etc. even when the lock mechanism is not in the locked state at the start of cranking. Is set in advance. The predetermined number of times may be variably set according to the engine temperature at the time of engine start.
以下、図1〜図9を参照し、本発明にかかる内燃機関の制御装置を具体化した一実施形態について説明する。
図1に示すように、内燃機関10の気筒には、ピストン11が往復動可能に収容されている。このピストン11の頂面と気筒の内周面とによって燃焼室12が区画形成されている。燃焼室12には、同燃焼室12に吸入空気を供給する吸気通路13と、同燃焼室12から排気が排出される排気通路14とが接続されている。
Hereinafter, an embodiment embodying a control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, a piston 11 is accommodated in a cylinder of the
上述したピストン11には、その往復運動を回転運動に変換するクランク軸15がコネクティングロッド18を介して連結されている。また、内燃機関10の上部には、吸気バルブ31を開閉する吸気用カム軸32と、排気バルブ41を開閉する排気用の排気用カム軸42とが設けられている。吸気用カム軸32の先端には、吸気バルブ31のバルブタイミングを変更する可変動弁装置30が設けられている。この可変動弁装置30に設けられた吸気用カム軸32のスプロケット35、排気用カム軸42のスプロケット45、及びクランク軸15のスプロケット16は、タイミングチェーン17を介して駆動連結されている。これにより、クランク軸15が回転すると、この回転がタイミングチェーン17を介してスプロケット35,45に伝達されて吸気用カム軸32及び排気用カム軸42がそれぞれ回転する。
A
吸気バルブ31は、吸気用バルブスプリング34によって閉弁方向に付勢されている。この吸気用バルブスプリング34が吸気用カム軸32の回転に伴いこの吸気用カム軸32に設けられた吸気用カム33で押圧されて収縮及び復元することにより、吸気バルブ31が開閉される。
The
また、排気バルブ41は、排気用バルブスプリング44によって閉弁方向に付勢されている。この排気用バルブスプリング44が排気用カム軸42の回転に伴いこの排気用カム軸42に設けられた排気用カム43で押圧されて収縮及び復元することにより、排気バルブ41が開閉される。
The
一方、内燃機関10の下部には、作動油を貯留するオイルパン21が取り付けられるとともに、クランク軸15の回転力により駆動されてオイルパン21の作動油を組み上げるオイルポンプ20が設けられている。このオイルポンプ20により作動油が供給される作動油通路24には、上述した可変動弁装置30の各油室に対する作動油の給排状態を変更する油路制御弁(以下、「OCV(Oil Control Valve)」という)25が設けられている。なお、オイルパン21に貯留される作動油は、可変動弁装置30を駆動するための油圧を発生する作動油としての機能の他、内燃機関10の各部を潤滑するための潤滑油としての機能も併せ有している。
On the other hand, an
また、クランク軸15には、内燃機関10の始動時に同クランク軸15を強制回転(クランキング)させる機関始動装置としてのスタータ22が接続されている。このスタータ22には、バッテリ23から電力が供給される。なお、このスタータ22は、クランク軸15に設けられたリングギヤ(図示略)とスタータ22に設けられたピニオンギヤ(図示略)とが常時噛み合っている常時噛み合い式のスタータである。また、スタータ22は、ピニオンギヤがリングギヤに対して正回転方向に相対回転しようとするときのみスタータ22とクランク軸15との間でトルクを伝達するワンウェイクラッチを備えている。
The
内燃機関10には、同内燃機関10の運転状態を検出するための各種センサが設けられている。例えば、こうした各種センサとして、クランク角センサ81、カム角センサ82、エアフロメーター83、吸気温センサ84等がある。クランク角センサ81は、クランク軸15の近傍に設けられてクランク角CA及び機関回転速度NEを検出する。カム角センサ82は、吸気用カム軸32の近傍に設けられて同吸気用カム軸32の位置を検出する。エアフロメーター83は、吸気通路13に設けられて吸入空気量を検出する。吸気温センサ84は、吸気通路13に設けられて吸入空気の温度(吸気温Tair)を検出する。また、内燃機関10が搭載される車両には、内燃機関10の始動要求時に操作者により押動操作されるプッシュ式スタートスイッチ85が設けられている。このスタートスイッチ85は、押動操作されたときにスタート信号STSWを出力する。これら各種センサから出力される信号は、内燃機関10の各種装置を統括して制御する制御部80に取り込まれる。
The
制御部80は、演算ユニットをはじめ、各種制御プログラムや演算マップ、制御の実行に際して算出されるデータ等を記憶保持する記憶手段(記憶部)としての複数のメモリ80Aを備えている。なお、メモリ80Aの一部は、バッテリ23から常時電力が供給されることにより、機関停止中においてもその記憶された情報を保持するバックアップメモリとして機能する。そして、制御部80は、上述した各センサの検出結果に基づいて内燃機関10の運転状態を監視し、その運転状態に基づいて、OCV25の制御を通じて吸気バルブ31のバルブタイミングを制御するバルブタイミング可変制御、スタータ22による機関始動制御等の各種制御を実行する。
The
内燃機関10は、直列三気筒型であって、吸気用カム軸32には各気筒に対応した3つの吸気用カム33が設けられている。図2に示すように、これら3つの吸気用カム33は、吸気用カム軸32の端部側からみてカムノーズ33Aが吸気用カム軸32まわりに等間隔に配置されるように設けられている。すなわち、カムノーズ33Aの頂点は、吸気用カム軸32の中心軸周りに120°ごとに配置されている。
The
次に、図3を参照し、可変動弁装置30の構成について説明する。可変動弁装置30は、吸気バルブ31のバルブタイミングを変更する可変機構50と、バルブタイミングを最進角時期PAと最遅角時期PRとの間の中間時期(以下、「特定時期PM」という)に機械的にロックするロック機構51とを備えている。この特定時期PMは、機関始動可能なバルブタイミングであって、特に極低温始動時に機関始動可能なバルブタイミングが設定されている。同図3は、可変機構50からスプロケット35を取り外した状態で、スプロケット35側からカバー36側をみた可変機構50の内部構造を示している。
Next, the configuration of the
可変機構50のハウジング52、上述したスプロケット35及びカバー36は、図示しないボルトによって固定され、吸気用カム軸32の回転軸線周りに一体回転する。これらハウジング52、スプロケット35及びカバー36は、クランク軸15に駆動連結された第1の回転体として機能する。なお、吸気用カム軸32及びハウジング52は、図3に矢印で示す回転方向RCに回転するものとする。
The
ハウジング52には、その径方向内側に延びる3つの区画部54が設けられている。また、ハウジング52には、ハウジング52と同一の回転軸線周りに回転するベーンロータ53が回動可能に収容されている。ベーンロータ53は、吸気用カム軸32に一体回転可能に連結されるボス53Aと、ボス53Aの径方向外側に突出する3つのベーン53Bを有している。そして、ハウジング52の各区画部54とベーンロータ53のボス53Aによって収容室55が区画形成されるとともに、この収容室55は各ベーン53Bにより進角室56と遅角室57とにそれぞれ区画されている。なお、ベーンロータ53は、吸気用カム軸32に駆動連結された第2の回転体として機能する。
The
ロック機構51は、互いに異なるベーン53Bにそれぞれ設けられた進角ロック機構60と遅角ロック機構70とを備えている。進角ロック機構60は、バルブタイミングが特定時期PMよりも進角側に変化する方向にハウジング52とベーンロータ53とが相対回転することを規制する機能を有している。一方、遅角ロック機構70は、バルブタイミングが特定時期PMよりも遅角する方向にハウジング52とベーンロータ53とが相対回転することを規制する機能を有している。また、進角ロック機構60及び遅角ロック機構70は、バルブタイミングを特定時期PMよりも遅角側から特定時期PMまで段階的に進角させるラチェット機能も併せ有している。そして、これら進角ロック機構60及び遅角ロック機構70の協働によりバルブタイミングが特定時期PMにロックされる。
The
次に、図4を参照し、ロック機構51の詳細な構成について説明する。以下では、吸気用カム軸32の軸方向において可変機構50のカバー36が配置される側を「先端側ZA」とし、スプロケット35が配置される側を「基端側ZB」とする。
Next, a detailed configuration of the
進角ロック機構60は、ベーン53Bに設けられた円筒状の第1のロックピン61と、第1のロックピン61が嵌入又は抜脱する第1の凹部63とを備えている。この第1の凹部63は、カバー36に形成されている。
The
第1のロックピン61は、ベーン53Bに形成されたベーン孔66において先端側ZA及び基端側ZBに往復動するとともに、その一部がベーン53Bの外部に突出して第1の凹部63に嵌入する。ベーン孔66は、第1のロックピン61により、基端側ZBの第1のばね室68と、先端側ZAの第1の解除室67とに区画されている。第1のばね室68には、第1のロックピン61を先端側ZAに付勢する第1のばね62が収容されている。一方、第1の解除室67には、上述した作動油通路24(図1参照)を通じて作動油が供給される。この供給される作動油の圧力に基づく力により第1のロックピン61は基端側ZBに付勢される。
The
第1の凹部63は、カバー36においてその周方向に沿った円弧状をなしている。詳しくは、第1の凹部63は、相対的に深さが浅く形成された第1の上段部64と、相対的に深さが深く形成された第1の下段部65とから構成されている。第1の上段部64は、第1の下段部65よりも遅角側に形成されている。
The
遅角ロック機構70は、ベーン53Bに設けられた円筒状の第2のロックピン71と、第2のロックピン71が嵌入する第2の凹部73とを備えている。この第2の凹部73は、カバー36に形成されている。
The
第2のロックピン71は、ベーン53Bに形成されたベーン孔76において先端側ZA及び基端側ZBに往復動するとともに、ベーン53Bの外部に突出して第2の凹部73に嵌入する。ベーン孔76は、第2のロックピン71により、基端側ZBの第2のばね室78と、先端側ZAの第2の解除室77とに区画されている。第2のばね室78には、第2のロックピン71を先端側ZAに付勢する第2のばね72が収容されている。一方、第2の解除室77には、上述した作動油通路24(図1参照)を通じて作動油が供給される。この供給される作動油の圧力に基づく力により第2のロックピン71は基端側ZBに付勢される。
The
第2の凹部73は、カバー36においてその周方向に沿った円弧状をなしている。詳しくは、第2の凹部73は、相対的に深さが浅く形成された第2の上段部74と、相対的に深さが深く形成された第2の下段部75とから構成されている。第2の上段部74は、第2の下段部75よりも遅角側に形成されている。
The
第1のロックピン61、第2のロックピン71、第1の凹部63に形成された第1の上段部64及び第1の下段部65、並びに第2の凹部73に形成された第2の上段部74及び第2の下段部75は、吸気用カム軸32に作用する交番トルクによりバルブタイミングを特定時期PMにまで段階的に進角させるラチェット機能を有する。すなわち、第1の凹部63に形成された第1の上段部64及び第1の下段部65は、第1のロックピン61がこれら段部64,65に嵌入したときに同ロックピン61の遅角側への変位をそれぞれ規制する。一方、第2の凹部73に形成された第2の上段部74及び第2の下段部75は、第2のロックピン71が嵌入したときに同ロックピン71の遅角側への変位をそれぞれ規制する。さらに、第1のロックピン61が第1の下段部65に嵌入するとともに第2のロックピン71が第2の下段部75に嵌入したときには、第1の下段部65の進角側の内壁により第1のロックピン61の進角側への変位が規制される。また、併せて第2の下段部75の遅角側の内壁により第2のロックピン71の遅角側への変位が規制される。これにより、バルブタイミングが特定時期PMでロックされる。なお、図4には、ロック機構51がロック状態であって、バルブタイミングが特定時期PMでロックされた状態を示している。
The
次に、可変動弁装置30の作用について説明する。
機関運転に伴いクランク軸15が回転するとその駆動力がタイミングチェーン17を介して可変機構50のスプロケット35に伝達され、この可変機構50とともに、吸気用カム軸32が回転する。これにより、吸気バルブ31は吸気用カム軸32に設けられた吸気用カム33により開閉される。
Next, the operation of the
When the
また、可変機構50の進角室56及び遅角室57に対する作動油の供給又は排出がOCV25を通じて制御されると、進角室56及び遅角室57の油圧に基づき収容室55でベーン53Bが変位する。これにより、スプロケット35及びハウジング52に対するベーンロータ53の相対回転位置、すなわちクランク軸15に対する吸気用カム軸32の相対回転位置が変更され、吸気バルブ31のバルブタイミングが変更される。
Further, when the supply or discharge of the hydraulic oil to or from the
具体的には、可変機構50の進角室56に対して作動油が供給される一方で遅角室57の作動油が排出されることにより、ベーンロータ53がハウジング52に対して進角側方向に相対回転すると、バルブタイミングが進角される。そして、ベーン53Bが遅角室57の進角側の内壁に接触すると、バルブタイミングは最進角時期PAとなる。また、遅角室57に対して作動油が供給される一方で進角室56の作動油が排出されることにより、ベーンロータ53がハウジング52に対して遅角側方向に相対回転すると、バルブタイミングは遅角される。そして、ベーン53Bが進角室56の遅角側の内壁に接触すると、バルブタイミングは最遅角時期PRとなる。
Specifically, hydraulic oil is supplied to the
機関停止要求時には、バルブタイミングが特定時期PMになるようにOCV25を通じて進角室56及び遅角室57の油圧が制御される。そして、進角ロック機構60の第1の解除室67から作動油が排出されてこの第1の解除室67の油圧が解除油圧よりも低くなると、第1のばね62で付勢された第1のロックピン61が第1の凹部63(第1の下段部65)に嵌入する。併せて、遅角ロック機構70の第2の解除室77から作動油が排出されてこの第2の解除室77の油圧が解除油圧よりも低下すると、第2のばね72で付勢された第2のロックピン71が第2の凹部73(第2の下段部75)に嵌入する。これにより、第1のロックピン61の進角側への変位が第1の下段部65の進角側の内壁で規制されるとともに、第2のロックピン71の遅角側への変位が第2の下段部75の遅角側の内壁で規制されて、ロック機構51がロック状態になる。すなわち、バルブタイミングが特定時期PMにロックされる。以下、このようにロック機構51がロック状態に移行して機関停止することを「機関通常停止」という。
When the engine stop is requested, the hydraulic pressure in the
ここで、上述した機関通常停止の後に、内燃機関10の始動要求があったときには、ロック機構51がロック状態にあってバルブタイミングが特定時期PMにロックされた状態でクランキングが開始される。上述したように、この特定時期PMは機関始動可能なバルブタイミングに設定されているため、内燃機関10は良好に始動することができる。
Here, when there is a request for starting the
そして、機関始動後に所定条件が成立すると、第1のロックピン61及び第2のロックピン71が第1の凹部63及び第2の凹部73からそれぞれ抜脱される。具体的には、進角ロック機構60の第1の解除室67に作動油が供給されてこの第1の解除室67の油圧が解除油圧よりも上昇すると、この油圧に基づく付勢力により第1のロックピン61は基端側ZBに移動して第1の凹部63から抜脱する。また、遅角ロック機構70の第2の解除室77に対しても作動油が供給されてこの第2の解除室77の油圧が解除油圧よりも上昇すると、この油圧に基づく付勢力により第2のロックピン71は基端側ZBに移動して第2の凹部73から抜脱する。これにより、ハウジング52とベーンロータ53との相対回転が許容される。その後、バルブタイミングが機関運転状態に適した所望の時期となるように、OCV25の制御が実行される。
When a predetermined condition is established after the engine is started, the
一方、機関停止要求時においてロック機構51がロック状態に移行しなかったときには、特定時期PMとは異なる時期となった状態で内燃機関10の運転が停止する。以下、このようにロック機構51がロック状態に移行することなく機関停止することを「機関異常停止」という。
On the other hand, when the
そして、こうした機関異常停止の後に、内燃機関10の始動要求があったときには、バルブタイミングが特定時期PMにない状態でクランキングが開始されることとなり、機関始動が不能となったり、機関始動に長期間を要したりする等、機関始動性の悪化を招くおそれがある。なお、こうした機関異常停止時には、内燃機関10の停止が完了するまでに、進角室56及び遅角室57の各油圧の低下に伴いバルブタイミングが遅角する方向に向かってベーンロータ53とスプロケット35とが相対回転するため、バルブタイミングが最遅角時期PRまで変化することが多い。
Then, when there is a request for starting the
そこで、機関異常停止後の機関始動性を向上させるべく、本実施形態のロック機構51は、上述したラチェット機能を有している。すなわち、ロック機構51の第1の凹部63及び第2の凹部73に複数の段部64,65,74,75が形成されている。これにより、クランキング時に吸気用カム軸32に作用する交番トルクを利用して、バルブタイミングを最遅角時期PRから特定時期PMにまで進角させるようにしている。
Therefore, in order to improve the engine startability after an abnormal engine stop, the
次に、図5及び図6を参照し、機関始動時においてバルブタイミングが最遅角時期PRから特定時期PMまで進角する過程について説明する。図6(a)〜(d)は、バルブタイミングが最遅角時期PRから特定時期PMまで進角する過程について順に示したものである。なお、図6(a)〜(d)では、進角ロック機構60の動作状態と遅角ロック機構70の動作状態との関係を容易に把握できるよう、第1のロックピン61と第2のロックピン71とを同一のベーン53Bから互いに逆向きに突出するように示しているとともに、第1の凹部63と第2の凹部73とを軸方向に向き合うように示している。
Next, a process in which the valve timing is advanced from the most retarded timing PR to the specific timing PM when the engine is started will be described with reference to FIGS. FIGS. 6A to 6D sequentially show a process in which the valve timing is advanced from the most retarded timing PR to the specific timing PM. In FIGS. 6A to 6D, the
ここで、機関運転中には、吸気用カム33による吸気バルブ31の開閉駆動に伴い、バルブタイミングが遅角側に変化する方向にベーンロータ53とハウジング52とを相対回転させようとする正トルクと、バルブタイミングが進角側に変化する方向にベーンロータ53とハウジング52とを相対回転させようとする負トルクとが吸気用カム軸32に対して交互に作用する。
Here, during engine operation, with the opening / closing drive of the
すなわち、図5(c)の左図に示すように、バルブリフト量が増大する期間であるタイミングT1からタイミングT2までの期間では、吸気用カム軸32が回転方向RCに回転すると、吸気用カム33のカムノーズ33Aによりリフタ37を介して吸気用バルブスプリング34が押圧される。これにより、吸気用バルブスプリング34が収縮するため、正トルクF1が吸気用カム軸32に作用する。
That is, as shown in the left diagram of FIG. 5C, when the
一方、図5(c)の右図に示すように、バルブリフト量が減少する期間であるタイミングT2からタイミングT3までの期間では、収縮した吸気用バルブスプリング34が元の状態に復元するため、負トルクF2が吸気用カム軸32に対して作用する。
On the other hand, as shown in the right diagram of FIG. 5C, the contracted
なお、図5(c)の中央図に示すように、吸気用バルブスプリング34が最も収縮するとともにカムノーズ33Aの頂点がリフタ37と接触しているタイミングT2では、正トルク及び負トルクのいずれも吸気用カム軸32に作用しない。
As shown in the central view of FIG. 5C, at the timing T2 when the
こうした交番トルクが、上述した機関異常停止後の機関始動時であって、進角室56及び遅角室57の各油室の油圧が十分に上昇していない状況のもとで、吸気用カム軸32に対して作用すると、ベーンロータ53及びハウジング52が相対回転する。すなわち、負トルクが作用する期間にはロックピン61,71はカバー36に対して進角側に変位し、正トルクが作用する期間にはロックピン61,71はカバー36に対して遅角側に変位する。
Such an alternating torque is at the time of starting the engine after the abnormal engine stop described above, and under the situation where the oil pressure in each of the
例えばバルブタイミングが最遅角時期PRにあるときに上述したような負トルクが吸気用カム軸32に作用すると、吸気用カム軸32に駆動連結されたベーンロータ53の回転速度がクランク軸15に駆動連結されたハウジング52の回転速度を一時的に上回る。これにより、ベーンロータ53がハウジング52に対して進角側方向に相対回転し、第1のロックピン61及び第2のロックピン71が進角側に変位する。そして、図6(a)に示すように、第1のロックピン61が第1の上段部64に嵌入可能な位置にあるときに、すなわち第1のロックピン61が第1の上段部64の基端側ZBに位置するときに、第1のロックピン61が第1の上段部64に嵌入する。この状態において正トルクが吸気用カム軸32に作用することによりバルブタイミングが遅角する方向にハウジング52とベーンロータ53とが相対回転しようとするときには、第1の上段部64の遅角側の内壁に第1のロックピン61が接触する。そのため、バルブタイミングが遅角する方向にハウジング52とベーンロータ53とが相対回転することが規制される。これにより、最遅角時期PRよりも進角側の第1遅角時期PX1において、バルブタイミングの遅角が規制される。
For example, when the negative torque as described above acts on the
そして、この状態で、吸気用カム軸32に対してさらに作用する交番トルクに基づき、第2のロックピン71が第2の上段部74に嵌入し(図6(b))、第1のロックピン61が第1の下段部65に嵌入し(図6(c))、第2のロックピン71が第2の下段部75に嵌入する(図6(d))。これにより、バルブタイミングの遅角が第2遅角時期PX2、第3遅角時期PX3、特定時期PMで順に規制され、バルブタイミングが特定時期PMでロックされた状態に移行する。
In this state, the
図7(a)には、図7(c)の実線に示すようにクランキングを継続して実行した「通常時」におけるハウジング52の回転速度及びベーンロータ53の回転速度の推移を示している。同図7(a)のタイミングT2からタイミングT3の破線に示すように、バルブリフト量の減少期間であって負トルクが吸気用カム軸32に作用する期間には、吸気用カム軸32に駆動連結されたベーンロータ53の回転速度がクランク軸15に駆動連結されたハウジング52の回転速度を一時的に上回る。これにより、ベーンロータ53がハウジング52に対して進角側方向に相対回転する。このときの両回転体の相対回転量は、同図7(a)の斜線で示す範囲で示される。しかし、この相対回転量が十分ではない場合には、たとえ吸気用カム軸32に対して負トルクが作用する場合であっても、ベーンロータ53がハウジング52に対して十分に進角側方向に相対回転しないため、ロックピン61,71が段部64,65,74,75に嵌入可能な位置まで変位しなくなる。そして、ロックピン61,71が段部64,65,74,75に嵌入可能な位置まで変位しない場合には、ロックピン61,71を段部64,65,74,75に嵌入させることができず、ラチェット機能を通じてバルブタイミングを特定時期PMまで進角させることが困難になる。また、ロックピン61,71が段部64,65,74,75に嵌入可能な位置にまで変位した場合であっても、こうした嵌入可能な位置にある期間が、ロックピン61,71が段部64,65,74,75に向けて変位しこれに嵌入するのに要する期間よりも短い場合には、やはりロックピン61,71を段部64,65,74,75に嵌入させることができない。
FIG. 7A shows changes in the rotation speed of the
そこで、本実施形態では、ベーンロータ53とハウジング52との相対回転量を増大すべく、図7(b)、(c)に示すように、「クランキング速度変更処理」が実行される。具体的には、「クランキング速度変更処理」として、同図7(c)の二点鎖線で示すように、カムノーズ33Aの頂点がリフタ37と接触するタイミングT2を過ぎた時点でクランキングが停止される。すなわち、カムノーズ33Aの頂点がリフタ37を通過した時点でクランキングが停止される。これにより、クランク軸15に駆動連結されたハウジング52の回転速度が低下して吸気用カム軸32に駆動連結されたベーンロータ53の回転速度との相対差を増大させることができる。そのため、同図7(b)の斜線で示される「クランキング速度低下時」のベーンロータ53とハウジング52との相対回転量は、図7(a)の斜線で示される「通常時」のベーンロータ53とハウジング52との相対回転量よりも大きくなる。
Therefore, in the present embodiment, “cranking speed change processing” is executed as shown in FIGS. 7B and 7C in order to increase the relative rotation amount between the
ここで、吸気用カム軸32に駆動連結されたベーンロータ53は、収縮した吸気用バルブスプリング34が復元する際に吸気用カム33に作用する押圧力によりその回転速度が上昇する。したがって、クランキング速度の停止時期が、吸気用バルブスプリング34が復元する期間であるバルブリフト量の減少期間において早く設定されるほど、ベーンロータ53の回転速度とハウジング52の回転速度との相対差が大きくなる。そして、これら回転速度の相対差が大きくなることにより、同図7の斜線で示されるベーンロータ53とハウジング52との相対回転量も大きくなる。そこで、本実施形態では、カムノーズ33Aの頂点がリフタ37を通過した時点であって、吸気用カム軸32に作用するトルクが正トルクから負トルクに切り替わったとき、すなわち、バルブリフト量の減少期間に切り替わったときにクランキングが停止される。
Here, the rotational speed of the
なお、図7(a)、(b)のタイミングT1からタイミングT2に示すように、バルブリフト量の増大期間であって正トルクが吸気用カム軸32に作用する期間には、ハウジング52に対するベーンロータ53の遅角側への相対回転は、進角室56の遅角側の内壁(最遅角時期PRにある場合)またはラチェット機能(第1遅角時期PX1、第2遅角時期PX2、第3遅角時期PX3にある場合)により規制される。したがって、吸気用カム軸32に駆動連結されたベーンロータ53は、クランク軸15に駆動連結されたハウジング52と同一の回転速度で回転する。
7A and 7B, the vane rotor with respect to the
次に、図8を参照し、内燃機関10の始動時に実行される「始動時処理」の処理手順について説明する。同図に示す一連の処理は、制御部80により一定周期をもって繰り返し実行される。
Next, with reference to FIG. 8, a processing procedure of “startup processing” executed when the
本処理が開始されると、まず、処理回数カウンタCが「0」であるか否かが判定される(ステップS100)。この処理回数カウンタCの初期値は「0」であって、後述する「クランキング速度変更処理」が1回実行されると「1」インクリメントされる。 When this process is started, first, it is determined whether or not the process number counter C is “0” (step S100). The initial value of the processing number counter C is “0”, and is incremented by “1” when a “cranking speed changing process” described later is executed once.
ここで、処理回数カウンタCが「0」である旨判定される場合には(ステップS100:YES)、始動要求があるか否かが判定される(ステップS101)。具体的には、操作者による押動操作に伴いプッシュ式スタートスイッチ85からスタート信号STSWが出力されたときに始動要求がある旨判定される。そして、始動要求がない旨判定される場合には(ステップS101:NO)、本処理は終了される。
Here, when it is determined that the processing number counter C is “0” (step S100: YES), it is determined whether or not there is a start request (step S101). Specifically, it is determined that there is a start request when a start signal STSW is output from the push start
一方、始動要求がある旨判定される場合には(ステップS101:YES)、極低温始動時であるか否かが判定される(ステップS102)。具体的には、吸気温センサ84により検出される吸気温Tairが摂氏マイナス30度以下であるとき(Tair≦−30℃)に極低温始動時である旨判定される。
On the other hand, when it is determined that there is a start request (step S101: YES), it is determined whether or not it is a cryogenic start (step S102). Specifically, when the intake air temperature Tair detected by the intake
ここで、吸気温の極低温時であって内燃機関10の温度が低い冷間始動時である場合には、作動油の温度が低くその粘性が高くなるため、吸気用カム軸32に作用する交番トルクによりベーンロータ53とハウジング52とが相対回転する際に生じる作動油の抵抗力も増大するようになる。その結果、負トルクが吸気用カム軸32に作用したときに生じるベーンロータ53とハウジング52との相対回転量が小さくなり、クランキングの実行中にバルブタイミングを特定時期PMまで変更してロック機構51をロック状態に移行させ難くなる。また、冷間始動時には、噴射燃料の気化が促進されず燃焼し難い状態にあるため、クランキング開始から内燃機関10が完爆状態に移行するまでの期間が長くなる。したがって、こうした冷間始動時においてクランキング開始時にロック機構51がロック状態ではなくバルブタイミングが特定時期PMにない場合には、機関始動性の悪化がより顕著なものとなる。
Here, when the temperature of the
一方、極低温始動時ではなく、内燃機関10の温度が比較的高い場合には、たとえロック機構51がロック状態になくバルブタイミングが特定時期PMにロックされていない場合であっても、機関始動を完了させることができる可能性が高いと判断することができる。これは、内燃機関10の温度が比較的高く作動油の粘性が低い時には、クランキング時に吸気用カム軸32に作用する負トルクにより生じるベーンロータ53とハウジング52との相対回転量も比較的大きくなるため、ラチェット機能を通じて比較的良好にバルブタイミングを進角させて特定時期PMにまで移行させることができる可能性が高いと判断することができるためである。さらに、内燃機関10の温度が比較的高い場合には、燃焼室12における噴射燃料の気化が比較的良好に行われて、燃焼しやすい状況にあると判断することができるためである。
On the other hand, when the temperature of the
そこで、上記ステップS102の判定処理において極低温始動時でない旨判定される場合には(ステップS102:NO)、ロック機構51のロック状態であるか否かに関わらず、ステップS103以下の処理が実行されず、通常の機関始動が実行される(ステップS111)。すなわち、スタータ22によるクランキングが実行されて本処理は終了される。
Therefore, when it is determined in the determination process of step S102 that the engine is not at an extremely low temperature start (step S102: NO), the processes after step S103 are executed regardless of whether or not the
一方、上記ステップS102の判定処理において極低温始動時である旨判定される場合には(ステップS102:YES)、まず、ロック機構51がロック状態にあるか否かが判定される。すなわち、スタータ22によるクランキングが実行された後(ステップS103)、所定期間Tαが経過するまでに内燃機関10が完爆状態に移行したか否かが判定される(ステップS104)。具体的には、クランク角センサ81により検出される機関回転速度NEが完爆回転速度NSに達した場合に(NE≧NS)、完爆状態に移行した旨判定される。なお、「完爆」とは、内燃機関10のクランク軸15が自律回転可能な状態に達したことを示す。また、「完爆回転速度NS」とは、クランク軸15が自律回転可能な状態に達したと判断することのできる機関回転速度NEとして予め設定された値である(例えば400rpm)。上述した所定期間Tαは、クランキング開始時にバルブタイミングが特定時期PMにない可能性が高いと判断することのできる期間が予め設定されている(例えば5秒)。
On the other hand, when it is determined in the determination process of step S102 that the engine is at a very low temperature start (step S102: YES), it is first determined whether or not the
そして、所定期間Tαが経過するまでに内燃機関10が完爆状態に移行した旨判定される場合には(ステップS104:YES)、ロック機構51がロック状態にあって、良好に機関始動が完了したと判断することができる。そのため、スタータ22が停止されてクランキングが停止される(ステップS109)。続いて、処理回数カウンタCが初期値である「0」に戻されて、または「0」のまま維持されて(ステップS110)本処理は終了される。
Then, when it is determined that the
一方、所定期間Tαが経過するまでに完爆状態に移行しなかった旨判定される場合には(ステップS104:NO)、ロック機構51がロック状態になくバルブタイミングが特定時期PMにない状態であると判断することができる。
On the other hand, when it is determined that the complete explosion state has not been reached before the predetermined period Tα has elapsed (step S104: NO), the
そこで、処理回数カウンタCが第2の所定回数Nβに達しているか(C=Nβ)否かが判定される(ステップS105)。すなわち、本ステップの判定処理実行時よりも前に、「クランキング速度変更処理」がすでに第2の所定回数Nβ実行されたか否かが判定される。そして、「クランキング速度変更処理」の実行回数が第2の所定回数Nβ未満である旨(C<Nβ)判定される場合には(ステップS105:NO)、「クランキング速度変更処理」として、スタータ22によるクランキングの停止及び再開が第1の所定回数Nα繰り返して実行される(ステップS106)。すなわち、スタータ22を一旦停止して再び駆動する動作が1セットとされ、このセットが第1の所定回数Nα連続して実行される。この第1の所定回数Nαは、クランキング開始時にロック機構51がロック状態になく、バルブタイミングが最遅角時期PRにある場合に、ラチェット機能を通じてバルブタイミングを特定時期PMにまで進角するためにクランキングを停止する回数として適切な回数が予め設定されている。本実施形態では、第1の凹部63及び第2の凹部73に4つの段部64,65,74,75が形成されており、4段階で特定時期PMまで進角される。また、上述したように、クランキングを一旦停止すると、吸気用カム軸32に駆動連結されたベーンロータ53の回転速度と、クランク軸15に駆動連結されたハウジング52の回転速度との相対差が大きくなることにより、ベーンロータ53とハウジング52との相対回転量を増大させることができる。こうして相対回転量が増大することにより、ロックピン61,71を段部64,65,74,75に嵌入させることのできる可能性が高まる。そこで、例えば第1の所定回数Nαとして、4回に設定される。これにより、1回のクランキング停止に伴いロックピン61,71が段部64,65,74,75に嵌入可能であって1段階進角することが可能な場合には、こうしたクランキング停止が4回実行される「クランキング速度変更処理」が1回実行されることにより、バルブタイミングが特定時期PMにまで進角される。
Therefore, it is determined whether or not the processing number counter C has reached the second predetermined number Nβ (C = Nβ) (step S105). That is, it is determined whether the “cranking speed changing process” has already been executed for the second predetermined number of times Nβ prior to the execution of the determination process in this step. When it is determined that the number of executions of the “cranking speed changing process” is less than the second predetermined number Nβ (C <Nβ) (step S105: NO), as the “cranking speed changing process”, Stopping and resuming cranking by the
なお、スタータ22によるクランキングを一旦停止する時期は、上述したように、カムノーズ33Aの頂点がリフタ37を通過した時点に設定される。具体的には、制御部80は、クランク角センサ81及びカム角センサ82から出力される信号により吸気用カム軸32の位置を把握し、この把握した吸気用カム軸32の位置に基づきスタータ22の停止時期を制御する。
The timing for temporarily stopping the cranking by the
こうして「クランキング速度変更処理」が実行されると、処理回数カウンタCが更新されて「1」インクリメントされ(ステップS107)、本処理は一旦終了される。
そして、ステップS100からの処理が再び実行されると、処理回数カウンタCが「0」ではないため、ステップS100の判定処理が否定判定される(ステップS100:NO)。これにより、ステップS103に移行してクランキングが実行される(ステップS103)。ここでは、スタータ22によるクランキングがすでに実行されているため、このクランキングが続行される。そして、ステップS103に移行した後、所定期間Tαが経過するまでに内燃機関10が完爆状態に移行したか否かが再び判定される(ステップS104)。ここで、内燃機関10が完爆状態に移行しなかった旨判定される場合には(ステップS104:NO)、処理回数カウンタCが第2の所定回数Nβに達するまで、上述したステップS106の「クランキング速度変更処理」が繰り返し実行される。この第2の所定回数Nβは、クランキング開始時にロック機構がロック状態にない場合であっても、ラチェット機能を通じてロック機構をロック状態に移行させることができると考えられる「クランキング速度変更処理」の実行回数や、バッテリ23の負荷等を考慮して予め設定されている。
When the “cranking speed changing process” is executed in this way, the process count counter C is updated and incremented by “1” (step S107), and this process is temporarily terminated.
Then, when the processing from step S100 is executed again, the processing number counter C is not “0”, so the determination processing in step S100 is negative (step S100: NO). Thereby, it transfers to step S103 and cranking is performed (step S103). Here, since cranking by the
ところで、ステップS105の判定処理において、処理回数カウンタCが第2の所定回数Nβに達した旨(C=Nβ)判定される場合には(ステップS105:YES)、スタータ22によるクランキングが長期間継続されることによりバッテリ23の負荷が増大している虞があると判断される。そこで、機関始動が中止される(ステップS108)。すなわち、たとえ内燃機関10が完爆状態に移行していない場合であっても、スタータ22によるクランキング操作が強制終了される。これにより、クランキングが停止されるとともに(ステップS109)、処理回数カウンタCが初期値である「0」に戻されて(ステップS110)、本処理は終了される。
By the way, in the determination process of step S105, when it is determined that the processing number counter C has reached the second predetermined number Nβ (C = Nβ) (step S105: YES), cranking by the
次に、図9を参照し、吸気バルブ31のバルブリフト量及び吸気用カム軸32に作用するトルク(カムトルク)の推移と、上述した「クランキング速度変更処理」が実行されたときのクランキング及びクランキング速度の推移、並びにバルブタイミングの推移について説明する。なお、同図9には、吸気用カム軸32に設けられた3つの吸気用カム33により開閉駆動される吸気バルブ31の開弁期間が240°CAである場合を例に、バルブリフト量及びカムトルクの推移をそれぞれ示している。また、先の図8のステップS106に示した「クランキング速度変更処理」の第1の所定回数Nαが「4回」であるときの例を示している。
Next, referring to FIG. 9, the transition of the valve lift amount of the
バルブタイミングが最遅角時期PRにあるときに機関始動が実行されて、クランキングが開始されると、同図9に示すように、バルブリフト量が増大する期間には、吸気用カム軸32に正トルクが作用する(例えばタイミングT1からタイミングT2の期間)。そして、バルブリフト量が減少する期間には吸気用カム軸32に負トルクが作用するため、カムノーズ33Aの頂点がリフタ37に接触するタイミングT2を過ぎたときから、クランキングが停止される。換言すると、吸気用カム軸32に作用するトルクが正トルクから負トルクに切り替わったときにクランキングが停止される。そして、クランキングが停止されてから所定期間ΔTの経過後にスタータ22が再び駆動されてクランキングが再開される。なお、ラチェット機能を通じたバルブタイミングの進角効果は、クランク軸15に駆動連結されたハウジング52の回転速度と吸気用カム軸32に駆動連結されたベーンロータ53の回転速度との相対差が大きくなるほどこれら両回転体の相対回転量が大きくなるため、高くなる傾向がある。そこで、上述した所定期間ΔTは、同図9に示すように、クランキング速度を一旦「0」にまで低下させた上で再び上昇させることができる好適な期間が設定される。
When the engine is started and the cranking is started when the valve timing is at the most retarded angle PR, as shown in FIG. 9, during the period when the valve lift amount increases, the intake camshaft 32 A positive torque acts on (for example, a period from timing T1 to timing T2). Since the negative torque acts on the
上述したタイミングT2をすぎた時点で実行されたクランキングの停止により、最遅角時期PRにあったバルブタイミングが第1遅角時期PX1にまで進角される。さらに、カムノーズ33Aの頂点がリフタ37に再び接触したタイミングT3を過ぎた時点で停止され、これによりバルブタイミングが第2遅角時期PX2にまで進角される。同様に、タイミングT4を過ぎた時点、及びタイミングT5を過ぎた時点においてクランキングがそれぞれ停止され、これにより、バルブタイミングが特定時期PMにまで進角される。
By stopping the cranking that is executed when the timing T2 is over, the valve timing that is at the most retarded timing PR is advanced to the first retarded timing PX1. Further, when the apex of the
こうしてステップS106で実行される「クランキング速度変更処理」が終了すると、再び実行される「始動時処理」のステップS104において内燃機関10が完爆状態に移行したか否かが判定される。同図9に示すように、バルブタイミングが特定時期PMにまで移行することにより機関始動が良好に完了した場合には、ステップS104において肯定判定がなされるため、「始動時処理」が終了される。一方、「クランキング速度変更処理」が実行された場合であっても、内燃機関10が完爆状態に移行しなかった旨判定される場合には、ステップS104において否定判定がなされるため、図9に示す「クランキング速度変更処理」が第2の所定回数Nβに達するまで繰り返し実行される。
When the “cranking speed changing process” executed in step S106 is completed in this way, it is determined in step S104 of the “startup process” executed again whether or not the
以上説明した本実施形態によれば、以下の作用効果を得ることができる。
(1)ロック機構がロック状態ではない旨判定されるときに(ステップS104:NO)、スタータ22によるクランキング操作に際してそのクランキング速度を低下させる「クランキング速度変更処理」が実行される(ステップS106)。このため、吸気用カム軸32に駆動連結されたベーンロータ53の回転速度がクランク軸15に駆動連結されたハウジング52の回転速度を上回るときに、それら回転速度の相対差を増大させることができる。これにより、バルブタイミングが進角する方向へのベーンロータ53及びハウジング52の相対回転量が大きくなるため、ロックピン61,71が段部64,65,74,75に嵌入しやすくなる。したがって、クランキング開始時にロック機構51がロック状態になく、バルブタイミングが特定時期PMにない場合であっても、ロック機構51のラチェット機能を通じてバルブタイミングを特定時期PMに迅速に進角させることができるようになる。
According to this embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) When it is determined that the lock mechanism is not in the locked state (step S104: NO), a “cranking speed changing process” is executed to reduce the cranking speed during the cranking operation by the starter 22 (step S104). S106). Therefore, when the rotational speed of the
(2)「クランキング速度変更処理」により、クランキング中においてクランキング速度の低下が複数回実行されるため(ステップS106)、吸気用カム軸32に駆動連結されたベーンロータ53の回転速度がクランク軸15に駆動連結されたハウジング52の回転速度を上回る機会を多くすることができる。これにより、ロックピン61,71を複数の段部64,65,74,75に順次嵌入させることが容易になり、バルブタイミングを特定時期PMまでより迅速に進角させることができるようになる。
(2) The “cranking speed changing process” causes the cranking speed to be lowered a plurality of times during cranking (step S106), so that the rotational speed of the
(3)スタータ22によるクランキング操作はプッシュ式スタートスイッチ85が押動操作されたことを条件に実行される。これに対し、オン位置、オフ位置、始動位置、アクセサリ位置といった4種の位置が操作者によるイグニッションキーの操作により選択され、同イグニッションキーの操作位置が始動位置に保持されていることを条件にスタータ22によるクランキング操作がなされる内燃機関では、上述した「クランキング速度変更処理」の実行中にイグニッションキーの操作位置が始動位置からオン位置に戻されると、これに合わせてスタータ22によるクランキング操作も停止されることとなる。このため、「クランキング速度変更処理」の実行期間を十分に確保することができず、ロック機構51のラチェット機能を十分に発揮することができなくなる虞がある。この点、本実施形態では、操作者によりプッシュ式スタートスイッチ85が一度押圧操作されると、クランキングが自動制御されるため、「クランキング速度変更処理」の実行期間を十分に確保することができるようになる。
(3) The cranking operation by the
(4)内燃機関10が完爆状態に移行しないまま「クランキング速度変更処理」が第2の所定回数Nβ実行された旨判定されるときに(ステップS105:YES)スタータ22によるクランキング操作が強制終了されるため(ステップS108)、スタータ22の動力源であるバッテリ23に対する負荷を軽減することができるようになる。
(4) When it is determined that the “cranking speed changing process” has been executed for the second predetermined number of times Nβ without the
(5)常時噛み合い式のスタータ22が使用されているため、スタータ22に設けられたピニオンギヤとクランク軸15に設けられたリングギヤとの噛み合い動作が「クランキング速度変更処理」に伴うクランキングの停止及び再開の都度実行されることはない。したがって、スタータに設けられたピニオンギヤとクランク軸15に設けられたリングギヤとがクランキングの実行時にのみ噛み合うべくこれらギヤの噛み合いと離間とが繰り返されるスタータが使用された場合と比較して、ギヤの摩耗を抑制することができる。
(5) Since the constantly meshing
(6)吸気用カム軸32の位置に基づき、クランキングの停止時期が決定される。詳しくは、カムノーズ33Aの頂点がリフタ37を通過した時点であって、吸気用カム軸32に作用するトルクが正トルクから負トルクに切り替わったとき、すなわち、バルブリフト量の減少期間に切り替わったときにクランキングが停止される。したがって、クランキングの停止に伴うベーンロータ53とハウジング52との相対回転量をより大きくすることができ、ラチェット機能を通じてバルブタイミングをより迅速に特定時期PMに進角することができるようになる。
(6) The cranking stop timing is determined based on the position of the
(7)極低温始動時であることを条件に(ステップS102:YES)、ロック機構51がロック状態にあるか否かを判定すべく始動不良が発生したか否かが判定されるとともに(ステップS104)、「クランキング速度変更処理」が実行される(ステップS106)。したがって、作動油の粘性が高いためにラチェット機能を通じてバルブタイミングを迅速に変更し難く、また噴射燃料の気化が促進されず燃焼し難いといった機関始動性の悪化が発生しやすい状況において、これを好適に抑制することができるようになる。
(7) On the condition that it is at the start of cryogenic temperature (step S102: YES), it is determined whether or not a start failure has occurred to determine whether or not the
(その他の実施形態)
なお、この発明にかかる内燃機関の制御装置は、上述した実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、この実施形態を適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
(Other embodiments)
Note that the control device for an internal combustion engine according to the present invention is not limited to the configuration exemplified in the above-described embodiment, and can be implemented as, for example, the following form obtained by appropriately modifying this embodiment.
・上記実施形態で示した第1の所定回数Nα、第2の所定回数Nβ及び所定期間Tα等は、それぞれ一例であって、適宜変更することができる。また、吸気温や、内燃機関10の温度に基づき、これらの値を可変設定するようにしてもよい。例えば、吸気温や機関温度が低いときには作動油の粘性が高くなることを考慮し、温度が低いときほど第1の所定回数Nαを多く設定するといった態様を採用することもできる。
The first predetermined number Nα, the second predetermined number Nβ, the predetermined period Tα, and the like shown in the above embodiment are examples, and can be changed as appropriate. Further, these values may be variably set based on the intake air temperature or the temperature of the
・上記実施形態では、吸気温センサ84により検出される吸気温Tairが摂氏マイナス30度以下である(Tair≦−30℃)ときに極低温始動時である旨判定される(ステップS102)例を示した。しかし、極低温始動時である旨判定する態様としては、この例に限られず適宜変更することができる。例えば、エアフロメーター83に吸気温を検出するセンサを内蔵するとともに、このエアフロメーター83により吸気温Tairを検出するようにしてもよい。
In the above embodiment, when the intake air temperature Tair detected by the intake
・また、極低温始動時である旨判定する際の吸気温Tairの閾値(上記実施形態では摂氏マイナス30度)についても変更することができる。この閾値としては、内燃機関10の特性等を考慮して設定するようにすればよい。
Further, the threshold value of the intake air temperature Tair when determining that it is at the time of cryogenic start (in the above embodiment, minus 30 degrees Celsius) can be changed. This threshold may be set in consideration of the characteristics of the
・さらに、上記実施形態で示したような吸気温が低温であることを条件とする態様に代わり、内燃機関10が低温であることを条件とする態様を採用することもできる。例えば、内燃機関10の冷却水温の温度が所定温度以下であることを条件として、始動不良が発生したか否かを判定するとともに(ステップS104)、始動不良が発生した旨判定されるとき、すなわちロック機構51がロック状態にないと判断されるときに(ステップS104:NO)、ステップS106に示した「クランキング速度変更処理」を実行するようにしてもよい。この場合であっても上記各作用効果を奏することができる。なお、たとえ吸気温が低温であっても、内燃機関10の停止後、再度始動されるまでの期間が比較的短い場合には、内燃機関10の温度が比較的高く維持されている。そして、こうした温間始動時には、作動油の粘度が比較的低く、ベーンロータ53とハウジング52との相対回転が良好に生じることや、噴射燃料の気化が促進されること等により、たとえ機関異常停止後の機関始動であっても、比較的良好に機関始動が完了する可能性がある。したがって、内燃機関10の温度に基づいて「クランキング速度変更処理」の実行機会を適切に判断することができる。
In addition, instead of the aspect that the intake air temperature is low as shown in the above embodiment, an aspect that requires the
・上記実施形態では、極低温始動時であることを条件に(ステップS102:YES)、始動不良が発生したか否かが判定されるとともに(ステップS104)、「クランキング速度変更処理」が実行される(ステップS106)例を示した。しかし、極低温始動時であるか否かに関わらず、始動不良が発生した旨判定されるとき、すなわちロック機構51がロック状態にないと判断されるときに(ステップS104:NO)、ステップS106に示した「クランキング速度変更処理」を実行するようにしてもよい。この場合であっても、上記(1)〜(6)に示した各作用効果を奏することができる。
In the above embodiment, it is determined whether or not a starting failure has occurred (step S104), and “cranking speed changing process” is executed on the condition that it is at the time of extremely low temperature starting (step S102: YES). An example is shown (step S106). However, when it is determined that a starting failure has occurred regardless of whether or not it is during a cryogenic start, that is, when it is determined that the
・上記実施形態では、常時噛み合い式のスタータ22が設けられる例を示した。しかし、スタータに設けられたピニオンギヤとクランク軸15に設けられたリングギヤとがクランキングの実行時にのみ噛み合い、機関回転速度が上昇したときにはこれらギヤの噛み合いが解除されるタイプのスタータを採用するようにしてもよい。この場合であっても、上記(1)〜(4)、(6)、及び(7)に示した各作用効果を奏することができる。
In the above embodiment, an example in which the
・上記実施形態では、プッシュ式スタートスイッチ85が押動操作されたことを条件にクランキング操作が実行される例を示した。これに対し、操作者によりイグニッションキーが始動位置に保持されていることを条件にクランキング操作が実行される態様を採用してもよい。この場合であっても、上記(1)、(2)、及び(4)〜(7)に示した各作用効果を奏することができる。
In the above-described embodiment, the example in which the cranking operation is executed on the condition that the push-
・上記実施形態では、クランキング時に内燃機関10が完爆状態に移行するか否かに基づいて、クランキング開始時にロック機構51がロック状態にあるか否かが判定される例を示した(ステップS104)。しかし、ロック機構51がロック状態に移行したか否かを機関停止時に判定するとともに、この判定結果を制御部80のメモリ80Aに記憶し、次の機関始動時においてメモリ80Aを参照することによりロック機構51がロック状態にあるか否かを判定するようにしてもよい。
In the above embodiment, an example in which it is determined whether or not the
・また、ロック機構51がロック状態にあるか否かを検出することのできるセンサを設けるとともに、このセンサの検出結果に基づきロック機構51がロック状態にあるか否かを判定するようにしてもよい。
In addition, a sensor that can detect whether or not the
・上記実施形態では、吸気用カム軸32の位置に基づいてクランキング速度の低下時期が決定される例を示した。しかし、吸気用カム軸32の位置に関係なくスタータ22の停止及び再駆動を実行し、これによりクランキング速度の低下及び上昇を実行するようにしてもよい。この場合には、「クランキング速度変更処理」におけるクランキングの停止及び再開の回数(上述した第1の所定回数Nα)を増加させるなど、第1の所定回数Nαを適宜変更するようにしてもよい。この場合であっても、上記(1)〜(5)、及び(7)に示した各作用効果を奏することができる。
In the above embodiment, the example in which the cranking speed decrease time is determined based on the position of the
・上記実施形態では、カムノーズ33Aの頂点がリフタ37を通過した時点でスタータ22を停止させる例を示した。しかし、こうしたクランキング速度を低下させる時期については変更することもできる。例えば、カムノーズ33Aの頂点がリフタ37に接触した時点、すなわち吸気用バルブスプリング34が最も収縮している時点で(先の図7に示したタイミングT2)スタータ22を停止させることにより、クランキング速度の低下を開始する態様を採用してもよい。この場合であっても、吸気用カム軸32が有する慣性力により吸気用カム軸32が回転方向RCに回転するため、バルブリフト量の減少期間であって吸気用カム軸32に対して負トルクが作用する期間において、吸気用カム軸32に駆動連結されたベーンロータ53の回転速度とクランク軸15に駆動連結されたハウジング52の回転速度との相対差を大きくすることができる。さらに、こうして吸気用カム軸32に作用する慣性力を考慮することにより、カムノーズ33Aの頂点がリフタ37に接触する以前にスタータ22を停止させる態様も採用することができる。すなわち、たとえバルブリフト量の増大期間であって吸気用カム軸32に対して正トルクが作用する期間においてスタータ22を停止した場合であっても、吸気用カム軸32が有する慣性力によりカムノーズ33Aの頂点がリフタ37に接触してこれを通過することができる場合には、カムノーズ33Aの頂点がリフタ37に接触する以前にスタータ22を停止させることもできる。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、「クランキング速度変更処理」において、スタータ22を停止させることによりクランキング速度を低下させる例を示した。これに対し、クランキング速度を可変設定することのできるスタータを設けるとともに、このスタータを停止せずクランキング速度を低下させるようにしてもよい。例えばクランキング速度を半分の速度に低下させるといった態様を採用することもできる。この場合であっても、吸気用カム軸32に駆動連結されたベーンロータ53の回転速度とクランク軸15に駆動連結されたハウジング52の回転速度の相対差を、クランキング速度を低下させる前と比較して大きくすることができるため、上述した各作用効果を奏することができる。ただし、両回転体の回転速度の相対差を増大させることにより相対回転量を大きくする上では、「クランキング速度変更処理」に伴うクランキング速度の低下勾配は急であるとともに、低下度合いも大きく設定されることが好ましい。したがって、上記実施形態で示したように、クランキングを停止してクランキング速度を「0」にまで低下させることにより相対回転量をより増大させることができ、上記(1)に示した作用効果を好適に得ることができる。
In the above-described embodiment, the example in which the cranking speed is decreased by stopping the
・本発明にかかる制御装置の適用対象となる内燃機関は、上記実施形態で例示した直列三気筒型の内燃機関に限られるものではない。すなわち、V型の気筒配列とした内燃機関の他、例えば、図10に示すように、直列四気筒型の内燃機関の制御装置として具体化することもできる。この場合には、カムノーズ133Aの頂点は、カム軸132の中心軸周りに90°ごとに配置される。したがって、先の図9に示したように、240°CAごとにクランキングを停止する上記実施形態の実行態様に代わり、カムノーズ133Aの位置を考慮して180°CAごとにクランキングを停止することにより、上記各作用効果を奏することができる。
The internal combustion engine to which the control device according to the present invention is applied is not limited to the in-line three-cylinder internal combustion engine exemplified in the above embodiment. That is, in addition to an internal combustion engine having a V-type cylinder arrangement, for example, as shown in FIG. 10, it can be embodied as a control device for an in-line four-cylinder internal combustion engine. In this case, the apex of the
・上記実施形態で示したロック機構51の構成については一例であって、適宜変更することができる。例えば、上記実施形態では、進角ロック機構60及び遅角ロック機構70は、特定時期PMよりも遅角側にあるバルブタイミングを進角させるラチェット機能を有する例を示した。これに対し、特定時期PMよりも進角側にあるバルブタイミングを遅角させる機能も併せて有するように進角ロック機構60及び遅角ロック機構70を構成するようにしてもよい。
The configuration of the
・また、上記各実施形態では、ロック機構51が進角ロック機構60と遅角ロック機構70とにより構成される例を示した。これに対し、単一のロック機構によりロック機構51が構成されていてもよい。この場合であっても、深さが異なる複数の段部が単一のロック機構の凹部に形成されることにより、このロック機構は、バルブタイミングを自律的に変更することのできるラチェット機能を有することが可能である。したがって、上述した各作用効果を奏することができる。
In each of the above embodiments, the example in which the
・上記実施形態では、凹部63,73がカバー36に形成された例を示したが、これら凹部63,73をスプロケット35に形成するようにしてもよい。
・上記実施形態では、第1のロックピン61及び第2のロックピン71がいずれもベーンロータ53に設けられる一方、第1の凹部63及び第2の凹部73がいずれもカバー36に設けられる例を示した。これに対し、ピン61,71がいずれもカバー36に設けられる一方、凹部63,73がいずれもベーンロータ53に設けられる構成を採用してもよい。また、ピン61,71が互いに異なる回転体に設けられる構成を採用してもよい。例えば、第1のロックピン61はベーンロータ53に設けられるとともに第1の凹部63がカバー36に設けられる一方、第2のロックピン71はカバー36に設けられるとともに第2の凹部73がベーンロータ53に設けられるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, an example in which the
In the above embodiment, the
・また、上記実施形態では、ベーンロータ53に設けられたロックピン61,71が先端側ZA及び基端側ZBに往復動するとともに、これらロックピン61,71がそれぞれ嵌入する凹部63,73がカバー36に形成された例を示した。これに対し、ベーンロータ53の外周面から突出する態様でロックピンを設ける一方、このロックピンが嵌入する凹部をハウジング52の内周面に設ける構成を採用してもよい。
In the above-described embodiment, the lock pins 61 and 71 provided on the
・上記実施形態では、スプロケット35がクランク軸15に駆動連結され、ベーンロータ53が吸気用カム軸32に駆動連結された例を示した。しかし、スプロケット35が吸気用カム軸32に駆動連結され、ベーンロータ53がクランク軸15に駆動連結される態様にて可変動弁装置30を構成することもできる。この場合であっても、上述した各作用効果を奏することができる。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、吸気バルブ31のバルブタイミングを変更する可変動弁装置30を備える内燃機関の制御装置として具体化した例を示したが、排気バルブ41のバルブタイミングを変更する可変動弁装置を備える内燃機関の制御装置として本発明を具体化することも可能である。また、吸気バルブ31のバルブタイミングを変更する可変動弁装置、及び排気バルブ41のバルブタイミングを変更する可変動弁装置のいずれも備える内燃機関の制御装置として本発明を具体化することも可能である。
In the above-described embodiment, an example in which the embodiment is embodied as a control device for an internal combustion engine including the variable
・上記実施形態では、バルブタイミングが特定時期よりも遅角側にあるときに、これを段階的に特定時期まで進角させる場合について説明したが、バルブタイミングが特定時期よりも進角側にあるときにこれを段階的に特定時期まで遅角させる場合にあっても、上述したようにクランキング速度の低下及び上昇を連続して複数回実行することにより、同バルブタイミングを特定時期にまで迅速に遅角させることができる。 In the above embodiment, when the valve timing is retarded from the specific time, the case where the valve timing is advanced stepwise to the specific time has been described. However, the valve timing is advanced from the specific time. Sometimes, even if this is delayed in stages until a specific time, the valve timing can be quickly increased to a specific time by continuously decreasing and increasing the cranking speed multiple times as described above. Can be retarded.
・車両駆動源として内燃機関の他、電動発電機(モータジェネレータ)を備えるハイブリッド車両にあっては、内燃機関の始動操作がこの電動発電機を通じて行われることとなる。上記実施形態において説明した一連の制御は、こうした電動発電機によって内燃機関の始動操作が行われる場合であっても適用することができる。なお、本発明において適用可能な機関始動装置は内燃機関を停止状態から完爆状態に移行させることが可能なものであれば、上述したスタータや電動発電機に限定されない。 In a hybrid vehicle that includes a motor generator (motor generator) in addition to an internal combustion engine as a vehicle drive source, the starting operation of the internal combustion engine is performed through the motor generator. The series of controls described in the above embodiment can be applied even when the start operation of the internal combustion engine is performed by such a motor generator. The engine starting device applicable in the present invention is not limited to the above-described starter and motor generator as long as the internal combustion engine can be shifted from the stopped state to the complete explosion state.
10…内燃機関、11…ピストン、12…燃焼室、13…吸気通路、14…排気通路、15…クランク軸、16…クランク軸用スプロケット、17…タイミングチェーン、18…コネクティングロッド、20…オイルポンプ、21…オイルパン、22…スタータ(機関始動装置)、23…バッテリ、24…作動油通路、25…油路制御弁(OCV)、30…可変動弁装置、31…吸気バルブ、32,132,200…吸気用カム軸、33…吸気用カム、33A,133A…吸気用カムノーズ、34…吸気用バルブスプリング、35,101…スプロケット(第1の回転体)、36…カバー(第1の回転体)、37…リフタ、41…排気バルブ、42…排気用カム軸、43…排気用カム、44…排気用バルブスプリング、45…排気用カム軸用スプロケット、50,100…可変機構、51,110…ロック機構、52,102…ハウジング(第1の回転体)、53,103…ベーンロータ(第2の回転体)、53A…ボス、53B,103A…ベーン、54…区画部、55,105…収容室、56,106…進角室、57,107…遅角室、60…進角ロック機構、61…第1のロックピン、62…第1のばね、63…第1の凹部、64…第1の上段部、65…第1の下段部、66,76…ベーン孔、67…第1の解除室、68…第1のばね室、70…遅角ロック機構、71…第2のロックピン、72…第2のばね、73…第2の凹部、74…第2の上段部、75…第2の下段部、77…第2の解除室、78…第2のばね室、80…制御部、80A…メモリ、81…クランク角センサ、82…カム角センサ、83…エアフロメーター、84…吸気温センサ、85…プッシュ式スタートスイッチ、111…ピン、112…凹部、113…ばね、114…解除室。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記両回転体の一方に設けられたロックピンを前記両回転体の他方に設けられた凹部に嵌入させることにより前記両回転体の相対回転を機械的にロックしてバルブタイミングを最遅角時期と最進角時期との間の機関始動可能な特定時期にロックしたロック状態にする一方、前記凹部から前記ロックピンを抜脱することにより前記両回転体を相対回転可能な状態とするものであり、前記回転体の周方向に沿って前記凹部に形成された複数の段部に対して前記カム軸に作用する交番トルクに基づいて前記両回転体が相対回転するときに前記ロックピンを順次嵌入させてバルブタイミングを前記特定時期まで段階的に進角又は遅角させるラチェット機能を有するロック機構と
を有する可変動弁装置を備えた内燃機関の制御装置において、
前記ロック機構がロック状態にないときに、機関始動装置によるクランキング操作に際してそのクランキング速度の低下及び上昇を連続して複数回実行するクランキング速度変更処理を実行する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 The first rotating body drivingly connected to the crankshaft and the second rotating body drivingly connected to the camshaft are driven to open and close by the camshaft by relatively rotating around the same rotation axis based on the hydraulic pressure of the hydraulic oil. A hydraulically driven variable mechanism that changes the valve timing of the valve to be
By fitting a lock pin provided on one of the two rotating bodies into a recess provided on the other of the two rotating bodies, the relative rotation of the two rotating bodies is mechanically locked to set the valve timing to the most retarded timing. The locked state is locked at a specific time at which the engine can be started between the most advanced angle timing and the most advanced angle timing, and the two rotating bodies are relatively rotated by removing the lock pin from the recess. The lock pins are sequentially moved when the two rotating bodies rotate relative to the plurality of step portions formed in the concave portion along the circumferential direction of the rotating body based on the alternating torque acting on the cam shaft. A control apparatus for an internal combustion engine, comprising: a variable valve apparatus having a lock mechanism having a ratchet function to insert and insert the valve timing step by step until the specific time.
An internal combustion engine that performs a cranking speed changing process that continuously lowers and raises the cranking speed a plurality of times during a cranking operation by the engine starting device when the lock mechanism is not in a locked state. Control device.
請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the cranking operation by the engine starting device is executed on condition that a push-type start switch is pushed.
請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の制御装置。 It is determined whether or not the cranking speed changing process has been executed a predetermined number of times or more without the internal combustion engine shifting to a complete explosion state, and when it is determined that the cranking speed changing process has been executed a predetermined number of times or more, the engine The control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the cranking operation by the starting device is forcibly terminated.
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