JP5874614B2 - Variable valve operating device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関が備える可変動弁装置に関する。 The present invention relates to a variable valve gear provided in an internal combustion engine.
機関バルブの最大リフト量を機関運転状態に応じて変更する可変動弁装置が知られている。例えば特許文献1に記載の可変動弁装置は、コントロールシャフトや、コントロールシャフトの中心軸が延びる方向である軸方向にて同コントロールシャフトの位置を変えるカム、このカムを回転駆動するモータ、カムの回転駆動を制御する制御装置などを備えている。上記カムのカム面には、コントロールシャフトの変位量が一定であって最大リフト量が一定値に保持される保持区間と、コントロールシャフトの変位量が変わることで最大リフト量が変化する変化区間とが形成されている。そしてこの可変動弁装置では、カム面の変化区間を使用してコントロールシャフトの位置を変更することにより、最大リフト量が変更される。また、カム面の保持区間を使用してコントロールシャフトの位置を一定値に保持することにより、最大リフト量は一定値に保持される。 2. Description of the Related Art A variable valve operating device that changes a maximum lift amount of an engine valve according to an engine operating state is known. For example, a variable valve operating device described in Patent Document 1 includes a control shaft, a cam that changes the position of the control shaft in the axial direction in which the central axis of the control shaft extends, a motor that rotationally drives the cam, A control device for controlling the rotation drive is provided. On the cam surface of the cam, there is a holding section where the displacement amount of the control shaft is constant and the maximum lift amount is held at a constant value, and a changing section where the maximum lift amount changes as the displacement amount of the control shaft changes. Is formed. In this variable valve operating apparatus, the maximum lift amount is changed by changing the position of the control shaft using the cam surface changing section. Further, the maximum lift amount is held at a constant value by holding the position of the control shaft at a constant value using the holding section of the cam surface.
ところで、上記コントロールシャフトには、機関バルブを付勢するバルブスプリングの反力に起因して軸方向の力(以下、軸力という)が加わる。この軸力が上記変化区間のカム面に作用すると、その軸力から発生した分力によって、カムには最大リフト量が小さくなる方向に回転トルクが作用する。 By the way, an axial force (hereinafter referred to as an axial force) is applied to the control shaft due to a reaction force of a valve spring that biases the engine valve. When this axial force acts on the cam surface in the change section, rotational torque acts on the cam in a direction in which the maximum lift amount decreases due to the component force generated from the axial force.
機関バルブの最大リフト量を増大させるときに、そうした回転トルクが作用すると、カムの回転方向と回転トルクの作用方向とが逆になっているため、最大リフト量を変更するときの制御性が低下するおそれがある。 When the maximum lift amount of the engine valve is increased, if such rotational torque is applied, the cam rotation direction and the rotational torque operation direction are reversed, so the controllability when changing the maximum lift amount is reduced. There is a risk.
本発明は、最大リフト量を変更するときの制御性を高めることのできる内燃機関の可変動弁装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that can improve controllability when changing the maximum lift amount.
上記課題を解決する内燃機関の可変動弁装置は、機関バルブの最大リフト量を軸方向の位置によって定めるコントロールシャフトと、前記コントロールシャフトを前記軸方向に沿って変位させるカムと、前記カムを回転させる駆動部を制御する制御部と、を備え、前記カムのカム面には、一方向に向かってカム径が次第に大きくなっており最大リフト量が変化する変化区間と、最大リフト量が一定値に保持される保持区間とが交互に形成されており、前記制御部は、目標とする最大リフト量に向けて最大リフト量を増大させるときには、目標とする最大リフト量に対応した前記保持区間よりもカム径の大きい前記変化区間まで前記カムを駆動してから前記カムの駆動を停止する。なお、上記カム径とは、カムの回転中心からカム面までの半径のことをいう。 A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that solves the above problems includes a control shaft that determines a maximum lift amount of an engine valve by an axial position, a cam that displaces the control shaft along the axial direction, and a rotation of the cam. A control section for controlling the drive section to be driven, and the cam surface of the cam has a change section in which the cam diameter gradually increases in one direction and the maximum lift amount changes, and the maximum lift amount is a constant value. Are held alternately, and when the control unit increases the maximum lift amount toward the target maximum lift amount, the control section starts from the holding section corresponding to the target maximum lift amount. After the cam is driven up to the changing section having a large cam diameter, the driving of the cam is stopped. The cam diameter means a radius from the rotation center of the cam to the cam surface.
上記構成では、目標とする最大リフト量に向けて最大リフト量を増大させるときには、目標とする最大リフト量に対応した保持区間よりもカム径の大きい変化区間にまでカムが駆動される。このようにして保持区間よりもカム径の大きい変化区間にまでカムが駆動されると、上述した回転トルク、すなわちコントロールシャフトに加わる軸力に起因して発生するトルクであって、最大リフト量が小さくなる方向にカムを回転させるトルクが発生する。この回転トルクの付勢力により、変化区間にまで回転駆動されたカムは、最大リフト量が小さくなる方向、つまり上述の変化区間からみて、目標とする最大リフト量に対応した保持区間の方向に向かって自ら回転するようになる。従って、上述の変化区間にまでカムを駆動してから同カムの駆動を停止しても、上記回転トルクの作用により、カムの回転位相は、目標とする最大リフト量に対応した保持区間内の位相にまで変化し、最大リフト量は保持区間に対応するリフト量にて一定値に保持される。 In the above configuration, when the maximum lift amount is increased toward the target maximum lift amount, the cam is driven to a change section having a larger cam diameter than the holding section corresponding to the target maximum lift amount. In this way, when the cam is driven to a changing section having a larger cam diameter than the holding section, the rotational torque described above, that is, the torque generated due to the axial force applied to the control shaft, the maximum lift amount is Torque is generated to rotate the cam in the direction of decreasing. The cam that is rotationally driven to the changing section by the urging force of the rotational torque is directed toward the holding section corresponding to the target maximum lift amount in the direction in which the maximum lift amount decreases, that is, from the above-described changing section. Will turn itself. Therefore, even if driving of the cam is stopped after the cam has been driven to the above-described change interval, the rotation phase of the cam causes the rotation phase of the cam to be within the holding interval corresponding to the target maximum lift amount. It changes to the phase, and the maximum lift amount is held at a constant value at the lift amount corresponding to the holding section.
このように同構成では、目標とする最大リフト量に向けて最大リフト量を増大させるときには、上述の変化区間にまで一旦カムを駆動して、カムに回転トルクを生じさせるようにしている。そして、その発生した回転トルクによってカムの回転位相は自ずと保持区間内の位相に収束するようになるため、最大リフト量を変更するときの制御性が高まるようになる。 As described above, in the same configuration, when the maximum lift amount is increased toward the target maximum lift amount, the cam is temporarily driven to the above-described changing section to generate a rotational torque in the cam. Since the rotational phase of the cam naturally converges to the phase in the holding section due to the generated rotational torque, the controllability when changing the maximum lift amount is enhanced.
上記内燃機関の可変動弁装置について、前記制御部は、最大リフト量に関する目標値として、目標とする最大リフト量に対応した前記保持区間よりもカム径の大きい前記変化区間まで前記カムを駆動する第1目標値と、目標とする最大リフト量に対応した前記保持区間まで前記カムを駆動する第2目標値とを設定し、最大リフト量に関する目標値を前記第1目標値に設定することによって、目標とする最大リフト量に対応した前記保持区間よりもカム径の大きい前記変化区間まで前記カムを駆動してから、最大リフト量に関する目標値を前記第2目標値に変更することによって、目標とする最大リフト量に対応した前記保持区間にまで前記カムを駆動し、前記保持区間にまで前記カムが駆動された後に前記カムの駆動を停止することが好ましい。 With respect to the variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, the control unit drives the cam to the changing section having a cam diameter larger than the holding section corresponding to the target maximum lift amount as a target value for the maximum lift amount. By setting a first target value and a second target value for driving the cam to the holding section corresponding to the target maximum lift amount, and setting a target value for the maximum lift amount to the first target value The cam is driven to the changing section having a cam diameter larger than the holding section corresponding to the target maximum lift amount, and then the target value related to the maximum lift amount is changed to the second target value. It is preferable that the cam is driven to the holding section corresponding to the maximum lift amount, and the driving of the cam is stopped after the cam is driven to the holding section. .
上記構成によれば、最大リフト量に関する目標値として上記第1目標値が設定されることにより、目標とする最大リフト量に対応した保持区間よりもカム径の大きい変化区間までカムが駆動される。従って、最大リフト量が小さくなる方向に作用する回転トルクを確実に発生させることができる。 According to the above configuration, when the first target value is set as the target value related to the maximum lift amount, the cam is driven to a change section having a larger cam diameter than the holding section corresponding to the target maximum lift amount. . Therefore, it is possible to reliably generate the rotational torque that acts in the direction in which the maximum lift amount decreases.
また、上記変化区間までカムを駆動してから、最大リフト量に関する目標値を上記第1目標値から上記第2目標値に変更するようにしている。従って、上記変化区間にまで駆動されたカムを、目標とする最大リフト量に対応する保持区間にまで確実に駆動することができる。 Further, after the cam is driven to the change section, the target value related to the maximum lift amount is changed from the first target value to the second target value. Therefore, it is possible to reliably drive the cam driven to the change section to the holding section corresponding to the target maximum lift amount.
ここで、上記変化区間までカムを駆動した時点で直ちにカムの駆動を停止する場合には、変化区間から保持区間に向けてカムが回転するときの回転トルクは、上記軸力に起因して発生する回転トルクだけとなるが、同構成では、駆動部からの駆動トルクも加わるようになる。従って、変化区間から保持区間に向けてより速やかにカムが回転するようになり、これにより最大リフト量の変更に要する時間を短縮することができる。 Here, when the cam drive is stopped immediately after the cam is driven to the change section, the rotational torque when the cam rotates from the change section toward the holding section is generated due to the axial force. However, in this configuration, the drive torque from the drive unit is also applied. Therefore, the cam rotates more rapidly from the change section toward the holding section, thereby shortening the time required for changing the maximum lift amount.
上記内燃機関の可変動弁装置について、前記制御部は、最大リフト量に関する目標値を前記第1目標値に設定した後、前記カムの回転位相が、目標とする最大リフト量に対応した前記保持区間よりもカム径の大きい前記変化区間内の回転位相になったときに、最大リフト量に関する目標値を前記第1目標値から前記第2目標値に変更することが好ましい。 In the variable valve system for an internal combustion engine, the control unit sets the target value related to the maximum lift amount to the first target value, and then the rotation phase of the cam corresponds to the target maximum lift amount. It is preferable that the target value related to the maximum lift amount is changed from the first target value to the second target value when the rotational phase is within the changing section having a cam diameter larger than the section.
上記構成では、最大リフト量に関する目標値を上述の第1目標値に設定することによって、目標とする最大リフト量に対応する保持区間よりもカム径の大きい変化区間までカムが駆動される。この第1目標値を設定した後、カムの回転位相が、目標とする最大リフト量に対応した保持区間よりもカム径の大きい変化区間内の回転位相になっているときには、カムの回転位相が保持区間を超えて変化区間に達している。そのため、最大リフト量が小さくなる方向に作用する上記回転トルク、つまり変化区間から保持区間に向けてカムを回転させるトルクが生じている。そこで、同構成では、最大リフト量に関する目標値を第1目標値に設定した後、カムの回転位相が、目標とする最大リフト量に対応した保持区間よりもカム径の大きい変化区間内の回転位相になったときには、最大リフト量に関する目標値を第1目標値から第2目標値に変更するようにしている。従って、変化区間内に設定された第1目標値に達するまでカムを駆動してから、最大リフト量に関する目標値を第2目標値に変更する場合と比較して、より早い時期にカムの駆動方向を変化区間方向から保持区間方向に切り替えることができるようになる。そのため、例えば最大リフト量の変更時間を短縮することができる。 In the above configuration, by setting the target value related to the maximum lift amount to the above-described first target value, the cam is driven to the changing section where the cam diameter is larger than the holding section corresponding to the target maximum lift amount. After the first target value is set, when the rotational phase of the cam is the rotational phase in the changing section having a larger cam diameter than the holding section corresponding to the target maximum lift amount, the rotational phase of the cam is The change section is reached beyond the holding section. Therefore, the rotational torque that acts in the direction in which the maximum lift amount decreases, that is, torque that rotates the cam from the change section toward the holding section is generated. Therefore, in the same configuration, after setting the target value related to the maximum lift amount to the first target value, the rotation phase of the cam rotates within the change interval where the cam diameter is larger than the holding interval corresponding to the target maximum lift amount. When the phase is reached, the target value related to the maximum lift amount is changed from the first target value to the second target value. Accordingly, the cam is driven at an earlier time than when the cam is driven until the first target value set in the change section is reached and then the target value related to the maximum lift amount is changed to the second target value. The direction can be switched from the change section direction to the holding section direction. Therefore, for example, the change time of the maximum lift amount can be shortened.
上記内燃機関の可変動弁装置について、前記保持区間では、カム径が一定にされていることが好ましい。
上記構成によれば、カムによるコントロールシャフトの変位量が一定になるため、保持区間内では最大リフト量が一定値に保持されるようになる。また、カム径が一定になっているカム面では、上述の軸力が作用しても、その軸力からの分力の発生が抑えられる。そのため、カムには最大リフト量が小さくなる方向に作用する上記回転トルクが発生しにくい。従って、この保持区間では、最大リフト量を一定値に保持するための保持力(たとえば駆動部の駆動力など)を抑えることができ、場合によっては、保持力を「0」にすることも可能になる。
In the variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, it is preferable that a cam diameter is constant in the holding section.
According to the above configuration, the amount of displacement of the control shaft by the cam is constant, so that the maximum lift amount is held at a constant value in the holding section. Further, on the cam surface having a constant cam diameter, even if the above-described axial force is applied, generation of a component force from the axial force can be suppressed. Therefore, it is difficult for the cam to generate the rotational torque that acts in the direction in which the maximum lift amount decreases. Therefore, in this holding section, the holding force (for example, the driving force of the drive unit) for holding the maximum lift amount at a constant value can be suppressed, and in some cases, the holding force can be set to “0”. become.
上記内燃機関の可変動弁装置について、前記保持区間は、カム径が減少から増大に変わる極小点を有していることが好ましい。
上記構成によれば、カムの回転位相が極小点からずれると、カム面のカム径が増大して最大リフト量は大きくなる。ここで、上述したように、カム面のカム径が増大するカム面には上記軸力の分力が作用し、カムには最大リフト量が小さくなる方向に働く回転トルクが作用する。従って、カムの回転位相が極小点からずれた場合には、最大リフト量が小さくなる方向に働く回転トルクの作用により、カムの回転位相が極小点に向かうようにカムは回転する。このようにカムの回転位相が極小点からずれたとしても、最終的にはカムの回転位相が極小点に向かって収束するようになる。そのため、最大リフト量を、極小点の回転位相に対応した最大リフト量に保持することができるようになる。
In the variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, the holding section preferably has a minimum point at which the cam diameter changes from decreasing to increasing.
According to the above configuration, when the rotational phase of the cam deviates from the minimum point, the cam diameter of the cam surface increases and the maximum lift amount increases. Here, as described above, the component force of the axial force acts on the cam surface where the cam diameter of the cam surface increases, and the rotational torque acting in the direction of decreasing the maximum lift amount acts on the cam. Therefore, when the rotational phase of the cam deviates from the minimum point, the cam rotates so that the rotational phase of the cam is directed toward the minimum point due to the action of rotational torque acting in the direction in which the maximum lift amount decreases. Even if the rotational phase of the cam deviates from the minimum point in this way, the rotational phase of the cam eventually converges toward the minimum point. Therefore, the maximum lift amount can be held at the maximum lift amount corresponding to the rotation phase of the minimum point.
図1から図9を参照して、内燃機関の可変動弁装置における一実施形態の構成を説明する。
[内燃機関の一部構成]
図1を参照して内燃機関の一部構成を説明する。
With reference to FIGS. 1 to 9, the configuration of an embodiment of a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine will be described.
[Partial configuration of internal combustion engine]
A partial configuration of the internal combustion engine will be described with reference to FIG.
図1に示すように、内燃機関10のシリンダブロック11内には、複数の円筒状をなすシリンダ12が形成されており、各シリンダ12には、ピストン13が収められている。シリンダブロック11の上部には、シリンダヘッド20が組み付けられており、シリンダ12の内周面と、シリンダ12内のピストン13の上面と、シリンダヘッド20の下面とによって、燃焼室14が区画されている。
As shown in FIG. 1, a plurality of
シリンダヘッド20には、燃焼室14に繋がる吸気通路21と排気通路22とが、例えば、1つの燃焼室14に対して2つずつ形成されている。なお、吸気通路21と排気通路22とは、1つの燃焼室14に対して1つずつ形成されてもよい。吸気通路21と燃焼室14との接続部分には、吸気ポート23が形成されており、排気通路22と燃焼室14との接続部分には、排気ポート24が形成されている。
In the
吸気ポート23には、吸気ポート23の開口を開閉することにより、燃焼室14と吸気通路21との間を連通させたり、遮断したりする吸気バルブ31が配置され、排気ポート24には、排気ポート24の開口を開閉することにより、燃焼室14と排気通路22との間を連通させたり、遮断したりする排気バルブ41が配置されている。吸気バルブ31は、バルブスプリング32によって吸気ポート23を塞ぐ方向、すなわち閉弁方向に付勢され、排気バルブ41は、バルブスプリング42によって排気ポート24を塞ぐ方向、すなわち閉弁方向に付勢されている。
The
吸気バルブ31と排気バルブ41との各々の上端には、ロッカアーム51の一端が接し、各ロッカアーム51の他端は、シリンダヘッド20内に配設されたラッシュアジャスタ52によって支えられている。各ロッカアーム51には、ローラ51aがロッカアーム51に対する回転中心を変えることなく回転できる状態で取り付けられている。
One end of each
シリンダヘッド20には、吸気バルブ31を駆動する吸気カムシャフト33と、排気バルブ41を駆動する排気カムシャフト43とが、各々の回転中心の位置を変えることなく回転できる状態で支えられている。吸気カムシャフト33と排気カムシャフト43とは、シリンダ12の並ぶ方向に沿って延びている。吸気カムシャフト33の外周面には、複数の吸気カム34が形成され、排気カムシャフト43の外周面には、複数の排気カム44が形成されている。
An
このうち、排気カム44の外周面は、排気バルブ41の上端に接しているロッカアーム51のローラ51aに接している。そのため、排気カムシャフト43が回転することによって、ロッカアーム51は、ラッシュアジャスタ52によって支えられた端部を支点として揺動する。これにより、ロッカアーム51における排気バルブ41側の端部がシリンダブロック11に向けて回動し、排気バルブ41がシリンダ12内に押し下げられることにより、排気バルブ41は開弁する。
Among these, the outer peripheral surface of the
一方、吸気バルブ31の上端に接しているロッカアーム51と吸気カム34との間には、吸気バルブ31のバルブ特性の一つである最大リフト量を変える可変部60が、シリンダ12毎に配設されている。なお、可変部60は、吸気カム34と吸気カム34に接しているロッカアーム51との間だけでなく、排気カム44と排気カム44に接しているロッカアーム51との間に配接されてもよいし、排気カム44側にのみ可変部60が配接されてもよい。
On the other hand, a
可変部60は、シリンダヘッド20に固定された支持パイプ61を備え、支持パイプ61の外周面には、入力アーム62と出力アーム63とが、支持パイプ61を中心にした搖動ができる状態で取り付けられている。吸気バルブ31に接したロッカアーム51は、バルブスプリング32によって出力アーム63に向けて付勢されており、ローラ51aは、出力アーム63の外周面に接している。
The
可変部60には、突起部64が形成されている。この突起部64は、シリンダヘッド20内に固定されたスプリング25によって付勢されている。これにより、入力アーム62のローラ62aは吸気カム34の外周面に対して常に接している。
The
吸気カムシャフト33が回転すると、支持パイプ61を中心にして入力アーム62と出力アーム63とが揺動する。そして、出力アーム63によってロッカアーム51が押されることにより、ロッカアーム51が、ラッシュアジャスタ52によって支えられた端部を支点として揺動する。これにより、ロッカアーム51における吸気バルブ31側の端部がシリンダブロック11に向けて回動し、吸気バルブ31がシリンダ12内に押し下げられることにより、吸気バルブ31は開弁する。
When the
支持パイプ61内には、支持パイプ61の中心軸が延びる方向である軸方向に沿って延び、且つ、軸方向に沿って移動するコントロールシャフト65が通されている。可変部60では、コントロールシャフト65が軸方向における位置を変えることにより、支持パイプ61を中心とした入力アーム62と出力アーム63との相対的な位相差(図1に示す角度θ)が変化する。
A
[可変部の構成]
図2を参照して、可変動弁装置の備える可変部60の構成をより詳しく説明する。
図2に示すように、可変部60では、入力アーム62を備える入力部70と、入力部70を挟む2つの出力部80とが、支持パイプ61の外周面に取り付けられている。入力部70のハウジング71、及び、各出力部80のハウジング81は、中空の円筒状をなしている。
[Configuration of variable part]
With reference to FIG. 2, the structure of the
As shown in FIG. 2, in the
入力部70のハウジング71における内周面には、ヘリカルスプライン72が形成され、各出力部80のハウジング81における内周面には、入力部70のヘリカルスプライン72とは歯筋が逆向きのヘリカルスプライン82が形成されている。
A
入力部70のハウジング71の内周面、及び、各出力部80のハウジング81の内周面によって形成される空間には、スライダギヤ90が配接されている。スライダギヤ90は中空の円筒状をなしており、支持パイプ61の外周面において、支持パイプ61の軸方向における往動及び復動が可能であって、且つ、支持パイプ61を中心に支持パイプ61に対して相対回転可能な状態で配接されている。
A
スライダギヤ90の外周面には、入力部70のヘリカルスプライン72に噛み合うヘリカルスプライン91が、上記軸方向における中央部に形成されている。また、スライダギヤ90の外周面には、各出力部80のヘリカルスプライン82に噛み合うヘリカルスプライン92が、軸方向における両端部に1つずつ形成されている。
A
支持パイプ61内には、支持パイプ61の軸方向にて位置を変えることができるコントロールシャフト65が通されている。コントロールシャフト65には、スライダギヤ90が、支持パイプ61を中心とする回転が可能であって、且つ、コントロールシャフト65とともに軸方向へ移動できるように配設されている。
A
可変部60では、コントロールシャフト65が軸方向に移動すると、コントロールシャフト65の移動とともにスライダギヤ90も軸方向に移動する。スライダギヤ90の外周面に形成されたヘリカルスプライン91及びヘリカルスプライン92は、歯筋の形成方向が相互に異なっており、これらヘリカルスプライン91,92の各々が、入力部70のヘリカルスプライン72や、出力部80のヘリカルスプライン82に噛み合っている。そのため、スライダギヤ90が軸方向に移動すると、入力部70と出力部80とは、支持パイプ61を中心として相互に逆の方向に相対回転する。その結果、入力アーム62と出力アーム63との相対位相差が変化して、吸気バルブ31の最大リフト量が変更される。
In the
例えば、図2に示す矢印Hi方向にコントロールシャフト65が移動すると、コントロールシャフト65とともにスライダギヤ90も矢印Hi方向に移動する。これによって、入力アーム62と出力アーム63との相対位相差(図1に示した角度θ)が大きくなり、吸気バルブ31の最大リフト量VLが大きくなることで、吸入空気量は多くなる。
For example, when the
一方、図2に示す矢印Loの減少方向にコントロールシャフト65が移動すると、コントロールシャフト65とともにスライダギヤ90も矢印Lo方向に移動する。これによって、入力アーム62と出力アーム63との相対位相差が小さくなり、吸気バルブ31の最大リフト量VLが小さくなることで、吸入空気量は少なくなる。
On the other hand, when the
[可変動弁装置の構成]
図3から図6を参照して、可変動弁装置の構成を説明する。なお、以下では、可変動弁装置の全体構成、可変動弁装置に備えられたカム、吸気バルブ31の最大リフト量、及び、カムに生じる回転トルクの順に説明する。
[Configuration of variable valve gear]
With reference to FIGS. 3 to 6, the configuration of the variable valve operating apparatus will be described. In the following description, the overall configuration of the variable valve operating apparatus, the cam provided in the variable valve operating apparatus, the maximum lift amount of the
図3に示すように、可変動弁装置100は、駆動部としてのモータ110、モータ110の回転速度を減速する減速部120、減速部120の回転運動をコントロールシャフト65の直線運動に変換する変換部130を備えている。モータ110には、同モータ110の回転角度を検出する回転角度センサ100Aが設けられている。
As shown in FIG. 3, the
減速部120には、複数の歯車等が備えられている。減速部120の入力軸には、モータ110の出力軸が接続されており、減速部120の出力軸には、変換部130に設けられたカム135が接続されている。
The
変換部130は、ホルダ131と、ホルダ131の移動を案内するガイド132とを備えており、ホルダ131は、ガイド132に沿って往動及び復動する。ホルダ131には、コントロールシャフト65に向けて延びる接続軸133が取り付けられ、接続軸133の端部は、連結部134によって、コントロールシャフト65における接続軸133側の端部に連結されている。
The
ホルダ131内には、減速部120の出力軸によって回動されるカム135が配置されている。また、ホルダ131には、カム135のカム面が接するローラ136が回転可能に取り付けられている。
A
カム135が回動すると、カム135の運動が伝達される部材である従動節としてのホルダ131がガイド132に沿って移動する。このホルダ131の移動によってコントロールシャフト65は、コントロールシャフト65の中心軸の延びる方向である軸方向に変位する。
When the
上記モータ110には、同モータ110の駆動を制御する制御部としてのモータ用制御装置110Cが接続されている。モータ110は、モータ用制御装置110Cからの駆動信号に応じて回転角度が制御される。モータ用制御装置110Cには、内燃機関10の運転状態を制御する機関用制御装置10Cが接続されている。
The
機関用制御装置10Cには、アクセル操作量センサによって検出されるアクセル操作量や、クランク角センサによって検出されるクランク角などが入力される。そして、機関用制御装置10Cは、例えば、アクセル操作量やクランク角から算出される機関回転速度などに基づいて機関運転状態に応じた要求吸入空気量を算出し、要求吸入空気量が得られる吸気バルブ31の最大リフト量を算出する。そしてその算出された最大リフト量を目標リフト量VLpとして設定する。このようにして目標リフト量VLpが設定されると、モータ用制御装置110Cでは、目標リフト量VLpに対応するカム135の回転位相が算出され、その算出された回転位相となるようにモータ110の回転角度を制御する。なお、モータ用制御装置110Cは、回転角度センサ100Aにより検出されるモータ110の回転角度からカム135の回転位相を算出し、その算出された回転位相から実際の最大リフト量VLを算出する。そして、目標リフト量VLpと実際の最大リフト量VLとが一致するように、カム135の駆動を、つまりモータ110の駆動量(駆動トルク)を目標リフト量VLpと実際の最大リフト量VLとの偏差等に基づいてフィードバック制御する。
The
次に、コントロールシャフト65を変位させるカム135について詳細に説明する。
図4に示すように、カム135のカム面には、一方向に向かってカム径(カムの回転中心からカム面までの半径)が次第に大きくなる変化区間(図4に示す第1回転位相R1〜第2回転位相R2、及び、第3回転位相R3〜第4回転位相R4の区間)が設けられている。また、カム135のカム面には、カム径が一定であって変化しない保持区間(図4に示す第2回転位相R2〜第3回転位相R3の区間、第4回転位相R4〜第5回転位相R5の区間、及び、ローラ136がカム135の基準円135aに接触する第1回転位相R1以前の区間)も設けられている。
Next, the
As shown in FIG. 4, the cam surface of the
なお、以下の説明では、カム135の回転位相について、第1回転位相R1から第2回転位相R2、第3回転位相R3へと変化させる方向(図4において右回り(時計回り)にカム135を回転させる方向)を、回転位相を大きくする方向と定義して説明を行う。
In the following description, the
ローラ136が変化区間に接しながらカム135の回転位相が大きくなるときには、コントロールシャフト65の移動量が線形に大きくなる。他方、ローラ136が保持区間に接しながらカム135の回転位相が大きくなるときには、コントロールシャフト65の移動量は一定に保たれる。
When the rotational phase of the
カム135の回転位相が第1回転位相R1以下の範囲である第1保持区間内にあるときは、コントロールシャフト65の変位量が「0」に保たれる。なお、変位量とは、コントロールシャフト65の軸方向における基準位置からの移動量のことであり、カム135の回転位相が第1回転位相R1以下の範囲ではコントロールシャフト65の軸方向の位置が基準位置にあり、変位量は「0」になる。
When the rotational phase of the
カム135の回転位相が、第1回転位相R1よりも大きく第2回転位相R2未満の範囲である第1変化区間内にあるときには、カム135の回転位相が大きくなるに従ってコントロールシャフト65の変位量は線形に大きくなる。
When the rotational phase of the
カム135の回転位相が、第2回転位相R2以上第3回転位相R3以下の範囲である第2保持区間にあるときには、コントロールシャフト65の変位量は、一定の変位量である第1変位量L1に保たれる。
When the rotational phase of the
カム135の回転位相が、第3回転位相R3より大きく第4回転位相R4未満の範囲である第2変化区間にあるときには、コントロールシャフト65の変位量は、カム135の回転位相が大きくなるに従って第1変位量L1よりも線形に大きくなる。
When the rotational phase of the
カム135の回転位相が、第4回転位相R4以上第5回転位相R5以下の範囲である第3保持区間にあるときには、コントロールシャフト65の変位量は、第1変位量L1よりも大きい一定の変位量である第2変位量L2に保たれる。
When the rotational phase of the
カム135のカム面は、上述したカムプロファイルを有しているため、カム135が1回転する間に、吸気バルブ31の最大リフト量VLは、図5に示すように変化する。
図5に示すように、モータ110の回転角度が大きくなるに従って、カム135の回転位相も次第に大きくなる。そして、カム135の回転位相が、第1保持区間内(第1回転位相R1以下)にあるときには、ローラ136がカム135の基準円135aに接しているため、コントロールシャフト65の変位量は「0」である。このとき、吸気バルブ31の最大リフト量VLは、第1リフト量VL1に保たれる。なお第1リフト量VL1は、可変とされる最大リフト量VLの最小値である。
Since the cam surface of the
As shown in FIG. 5, as the rotational angle of the
そして、カム135の回転位相が、第1変化区間内(第1回転位相R1〜第2回転位相R2)にあるときには、回転位相が大きくなること従ってコントロールシャフト65の変位量は次第に大きくなるため、最大リフト量VLは、第1リフト量VL1よりも次第に大きくなる。
When the rotational phase of the
カム135の回転位相が、第2保持区間内(第2回転位相R2〜第3回転位相R3)にあるときには、回転位相が変化してもコントロールシャフト65の変位量は第1変位量L1のまま保たれる。従って、第1保持区間内での最大リフト量VLは、第1リフト量VL1よりも大きい第2リフト量VL2に保たれる。
When the rotational phase of the
そして、カム135の回転位相が、第2変化区間内(第3回転位相R3〜第4回転位相R4)にあるときには、回転位相が大きくなるに従ってコントロールシャフト65の変位量は次第に大きくなるため、最大リフト量VLは、第2リフト量VL2よりも次第に大きくなる。
When the rotational phase of the
カム135の回転位相が、第3保持区間内(第4回転位相R4〜第5回転位相R5)にあるときには、回転位相が変化してもコントロールシャフト65の変位量は第2変位量L2のまま保たれる。従って、最大リフト量VLは、第2リフト量VL2よりも大きい第3リフト量VL3に保たれる。なお、この第3リフト量VL3は、可変とされる最大リフト量VLの最大値である。
When the rotational phase of the
ここで、上記可変部60の出力部80には、バルブスプリング32の反力が作用するため、入力アーム62と出力アーム63との相対位相差を小さくしようとする力がかかる。従って、スライダギヤ90やコントロールシャフト65には、吸気バルブ31の最大リフト量が小さくなる方向(図2や図3に示した矢印Lo方向)に軸力が作用する。
Here, since the reaction force of the
図6に示すように、そうした軸力が、カム135において、コントロールシャフト65の変位量を変化させる変化区間(第1回転位相R1〜第2回転位相R2、第3回転位相R3〜第4回転位相R4)のカム面に作用すると、その軸力からの分力が発生し、その分力により、カム135には最大リフト量VLが小さくなる方向に作用する回転トルクが働くようになる。そのため、変化区間内で最大リフト量VLを保持しようとする場合には、上記回転トルクに抗する保持力をモータ110から発生させる必要があり、モータ110に対して保持電流を供給する必要がある。
As shown in FIG. 6, such an axial force changes in the
他方、カム135において上述した保持区間のカム面に上記軸力が作用するとき、つまりカム径が一定であってコントロールシャフト65の変位量が一定に保持される保持区間のカム面に上記軸力が作用するときには、そうした軸力が作用したとしても、その軸力からの分力の発生は抑えられる。そのため、カム135には、最大リフト量VLが小さくなる方向に作用する回転トルクが発生しにくい。従って、この保持区間では、最大リフト量VLを一定値に保持するための保持力を抑えることができ、モータ110に供給する保持電流を低減することができ、場合によっては保持電流を「0」にすることも可能である。
On the other hand, when the axial force acts on the cam surface of the holding section described above in the
そこで、可変動弁装置100は、吸気バルブ31の目標リフト量VLpとして、上述した第1リフト量VL1、第2リフト量VL2、及び、第3リフト量VL3のいずれかを機関運転状態に応じて選択する。そして、選択された最大リフト量を保持することにより、吸気バルブ31の最大リフト量VLを3段階に変更するようにしている。
Therefore, the
ところで最大リフト量VLを増大させるときに上述した回転トルクが作用すると、カム135の回転方向と回転トルクの作用方向とが逆になっているため、最大リフト量VLを変更するときの制御性が低下するおそれがある。
By the way, if the rotational torque described above is applied when the maximum lift amount VL is increased, the rotational direction of the
例えば、最大リフト量VLを第1リフト量VL1から第2リフト量VL2にまで増大させるときには、第1保持区間(第1回転位相R1以下)内にあったカム135の回転位相を、第1変化区間(第1回転位相R1〜第2回転位相R2)、第2保持区間(第2回転位相R2〜第3回転位相R3)の順に変化させるべく、カム135を駆動する必要がある。ここで、第1変化区間では、カム135の回転方向と回転トルクの作用方向とが逆になっており、カム135の回転速度が低下しやすいため、モータ110の駆動トルクは比較的大きくされる。一方、第2保持区間に達すると回転トルクが小さくなるため、モータ110の駆動トルクは小さくされるのであるが、カム135の回転位相が第1変化区間から第2保持区間に変わった直後では、回転トルクが大きく低下する。そのため、その低下した回転トルクに見合った駆動トルクに調整されるまでは、モータ110の駆動トルクは過剰に大きい状態となっており、カム135の回転位相が一定の位相に収束するまでの時間が長くなるため、カム135の駆動に関する制御性が低下するおそれがある。
For example, when the maximum lift amount VL is increased from the first lift amount VL1 to the second lift amount VL2, the rotation phase of the
そこで、本実施形態の可変動弁装置100は、目標リフト量VLpを設定するに際して、図7に示す目標値の設定処理を実行することにより、最大リフト量VLを変更するときの制御性を高めるようにしている。
Therefore, the
[最大リフト量の変更処理]
図7から図9を参照して、モータ用制御装置110Cが、吸気バルブ31の最大リフト量VLを変えるときの処理手順を説明する。なお、以下では、吸気バルブ31の最大リフト量VLが、第1リフト量VL1から第2リフト量VL2に変えられるとき、及び、第3リフト量VL3から第2リフト量VL2に変えられるときの最大リフト量VLの目標値の設定処理について説明する。
[Change processing of maximum lift amount]
With reference to FIG. 7 to FIG. 9, the processing procedure when the motor control device 110C changes the maximum lift amount VL of the
図7に示すように、モータ用制御装置110Cは、まずはじめに、最大リフト量の変更指令が出ているか否かを判定する(S101)。そして、最大リフト量の変更指令が出ていないときには(ステップS101:NO)、本処理を終了する。 As shown in FIG. 7, the motor control device 110C first determines whether or not a command for changing the maximum lift amount has been issued (S101). When the maximum lift amount change command is not issued (step S101: NO), this process is terminated.
一方、最大リフト量の変更指令が出ているときには(ステップS101:YES)、目標リフト量VLpとして第1目標値TAを設定する(ステップS102)。なお、第1目標値TAは、目標とする最大リフト量に対応した保持区間よりもカム径の大きい変化区間にまでカム135を駆動するための目標値であり、本実施形態では、第2リフト量VL2よりも大きく、且つ、第3リフト量VL3よりも小さいリフト量が設定されている。こうして第1目標値TAが設定されると、最大リフト量VLと第1目標値TAとが一致するようにカム135が駆動される。
On the other hand, when a command for changing the maximum lift amount is issued (step S101: YES), the first target value TA is set as the target lift amount VLp (step S102). The first target value TA is a target value for driving the
次いで、モータ用制御装置110Cは、吸気バルブ31の最大リフト量VLを増大させている途中であって、且つ、現在の最大リフト量VLが第2目標値TBよりも大きいか否かを判定する(S103)。なお、第2目標値TBは、目標とする最大リフト量に対応した保持区間にまでカム135を駆動するための目標値であり、本実施形態では、第2リフト量VL2と同じリフト量が設定されている。
Next, the motor control device 110C determines whether the current maximum lift amount VL is larger than the second target value TB while the maximum lift amount VL of the
そして、吸気バルブ31の最大リフト量VLを増大させている途中であって、且つ、現在の最大リフト量VLが第2目標値TBよりも大きいときには(S103:YES)、モータ用制御装置110Cは、目標リフト量VLpを第1目標値TAから第2目標値TBに変更する(ステップS104)。こうして目標リフト量VLpが第2目標値TBに変更されると、最大リフト量VLと第2目標値TBとが一致するようにカム135が駆動される。
When the maximum lift amount VL of the
次に、モータ用制御装置110Cは、目標リフト量VLpと実際の最大リフト量VLとを比べることにより、最大リフト量VLが第2目標値TBに収束したか否かを判定する(ステップS105)。なお、モータ用制御装置110Cは、例えば第2目標値TBと最大リフト量VLとの偏差が、機関運転に支障が無い程度に小さくなった場合に最大リフト量VLが第2目標値TBに収束したと判定する。 Next, the motor control apparatus 110C determines whether or not the maximum lift amount VL has converged to the second target value TB by comparing the target lift amount VLp and the actual maximum lift amount VL (step S105). . The motor control device 110C, for example, converges the maximum lift amount VL to the second target value TB when the deviation between the second target value TB and the maximum lift amount VL becomes small enough that there is no hindrance to engine operation. It is determined that
そして、最大リフト量VLが第2目標値TBに収束していないときには(ステップS105:NO)、最大リフト量VLが第2目標値TBに収束するまで、ステップS105での判定処理を繰り返す。そして、最大リフト量VLが第2目標値TBに収束すると(ステップS105:YES)、モータ用制御装置110Cは、モータ110の駆動を停止して(S106)、本処理を終了する。 When the maximum lift amount VL has not converged to the second target value TB (step S105: NO), the determination process in step S105 is repeated until the maximum lift amount VL converges to the second target value TB. When the maximum lift amount VL converges to the second target value TB (step S105: YES), the motor control device 110C stops driving the motor 110 (S106) and ends this process.
他方、上記ステップS103にて否定判定される場合(S103:NO)、つまり吸気バルブ31の最大リフト量VLを減少させている途中の場合や、現在の最大リフト量VLが第2目標値TB以下である場合には、モータ用制御装置110Cは、ステップS107の処理を実行する。
On the other hand, when a negative determination is made in step S103 (S103: NO), that is, when the maximum lift amount VL of the
このステップS107では、モータ用制御装置110Cは、吸気バルブ31の最大リフト量VLを減少させている途中であって、且つ、現在の最大リフト量VLが上記第1目標値TA以下であるか否かを判定する。
In step S107, the motor control device 110C is in the process of decreasing the maximum lift amount VL of the
そして、吸気バルブ31の最大リフト量VLを減少させている途中であって、且つ、現在の最大リフト量VLが第1目標値TA以下であるときには(S107:YES)、モータ用制御装置110Cは、上述したステップS104の処理を実行して、目標リフト量VLpを第1目標値TAから第2目標値TBに変更する。
When the maximum lift amount VL of the
次に、モータ用制御装置110Cは、上述したステップS105の処理を実行し、最大リフト量VLが第2目標値TBに収束すると(ステップS105:YES)、モータ110の駆動を停止して(S106)、本処理を終了する。
Next, the motor control device 110C executes the process of step S105 described above, and when the maximum lift amount VL converges to the second target value TB (step S105: YES), the drive of the
他方、上記ステップS107にて否定判定される場合、つまり吸気バルブ31の最大リフト量VLを減少させている途中ではない場合、または現在の最大リフト量VLが第1目標値TAよりも大きい場合には、モータ用制御装置110Cは、上述したステップS102以降の処理を実行する。
On the other hand, when a negative determination is made in step S107, that is, when the maximum lift amount VL of the
次に、図8及び図9を参照して、上記目標値の設定処理を実行したときの最大リフト量の変化を説明する。なお、図8には、最大リフト量VLを第1リフト量VL1から第2リフト量VL2へ増大させるときの最大リフト量の変化を示す。また、図9には、最大リフト量VLを第3リフト量VL3から第2リフト量VL2へ減少させるときの最大リフト量の変化を示す。そして、図8及び図9において、目標リフト量VLpの変化を実線で示し、実際の最大リフト量VLの変化を一点鎖線で示す。 Next, changes in the maximum lift amount when the target value setting process is executed will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows a change in the maximum lift amount when the maximum lift amount VL is increased from the first lift amount VL1 to the second lift amount VL2. FIG. 9 shows changes in the maximum lift amount when the maximum lift amount VL is decreased from the third lift amount VL3 to the second lift amount VL2. 8 and 9, the change in the target lift amount VLp is indicated by a solid line, and the actual change in the maximum lift amount VL is indicated by a one-dot chain line.
図8に示すように、第1リフト量VL1になっていた最大リフト量VLを、目標とする第2リフト量VL2に向けて増大させるときには、まず初めに目標リフト量VLpとして上記第1目標値TAが設定される(時刻t1)。これにより第1リフト量VL1になっていた最大リフト量VLが、第2リフト量VL2を超えたリフト量にまで増大するように、カム135の回転位相は大きくなっていく。
As shown in FIG. 8, when the maximum lift amount VL that has been the first lift amount VL1 is increased toward the target second lift amount VL2, first, the first target value is set as the target lift amount VLp. TA is set (time t1). As a result, the rotational phase of the
そして、時刻t2において、カム135の回転位相が第2回転位相R2に達すると、これ以降第3回転位相R3に達するまで、最大リフト量VLは第2リフト量VL2のまま一定になる。
When the rotational phase of the
時刻t3において、カム135の回転位相が第3回転位相R3になり、更にカム135の回転位相が第3回転位相R3を超えて第2変化区間に達すると(時刻t3以降)、最大リフト量VLは、第2目標値TBとして設定されている第2リフト量VL2よりも大きくなるため、先の図7に示したステップS103の処理において肯定判定される。その結果、目標リフト量VLpは第1目標値TAから第2目標値TBに変更される。こうして目標リフト量VLpが第1目標値TAから第2目標値TBに変更されると、カム135等の回転慣性等が収まった時点で(時刻t4)、カム135の回転位相は増大から減少に転じる。そして時刻t4以降、カム135は、第2保持区間に戻るように駆動される。そして、時刻t5において、最大リフト量VLが第2目標値TBに達すると、つまりカム135の回転位相が第3回転位相R3にまで戻ると、時刻t5以降、最大リフト量VLは、第2リフト量VL2に収束する。
At time t3, when the rotational phase of the
一方、図9に示すように、第3リフト量VL3なっていた最大リフト量VLを、目標とする第2リフト量VL2に向けて減少させるときには、まず初めに目標リフト量VLpとして上記第1目標値TAが設定される(時刻t1)。これにより第3リフト量VL3になっていた最大リフト量VLが、第3リフト量VL3と第2リフト量VL2との間のリフト量にまで減少するように、カム135の回転位相は小さくなっていく。
On the other hand, as shown in FIG. 9, when the maximum lift amount VL that has been the third lift amount VL3 is decreased toward the target second lift amount VL2, the first target lift amount VLp is first set as the first target lift amount VLp. A value TA is set (time t1). As a result, the rotational phase of the
そして、カム135の回転位相が第2変化区間(第4回転位相R4〜第3回転位相R3)内の位相になり、時刻t2において最大リフト量VLが、第1目標値TAとして設定されている最大リフト量VL以下に小さくなると、先の図7に示したステップS107の処理において肯定判定され、その結果、目標リフト量VLpは第1目標値TAから第2目標値TBに変更される。こうして目標リフト量VLpが第1目標値TAから第2目標値TBに変更されると、カム135は、第2保持区間(第3回転位相R3〜第2回転位相R2)に向けて駆動される。そして、時刻t3において、最大リフト量VLが第2目標値TBに達する、つまりカム135の回転位相が第3回転位相R3に達すると、時刻t3以降、最大リフト量VLは、第2リフト量VL2に収束する。ここで、目標リフト量VLpが第1目標値TAから第2目標値TBに変更されるときには、実際の最大リフト量VLが第2リフト量VL2にある程度近づいている。従って、第1目標値TAから第2目標値TBである第2リフト量VL2に向けてカム135を駆動されるときには、第3リフト量VL3から第2リフト量VL2に向けてカム135を直接駆動する場合と比較して、偏差に応じた制御ゲインが小さくなる。そのため、最大リフト量VLを減少させるときに起きるおそれのあるアンダーシュート(最大リフト量VLを第3リフト量VL3から第2リフト量VL2にまで減少させるときに、カム135の回転位相が第2保持区間を通過して第1変化区間にまで回転してしまう現象)の発生が抑えられる。
Then, the rotational phase of the
次に、本実施形態の作用を説明する。
目標とする第2リフト量VL2に向けて最大リフト量VLを増大させるときには、まず初めに、目標リフト量VLpとして上記第1目標値TAを設定するようにしている。従って、目標とする第2リフト量VL2に対応した第2保持区間(第2回転位相R2〜第3回転位相R3)よりもカム径の大きい第2変化区間(第3回転位相R3〜第4回転位相R4)にまでカム135は駆動される。このようにして保持区間よりもカム径の大きい変化区間にまでカム135が駆動されると、上述した回転トルク、すなわちコントロールシャフト65に加わる軸力に起因して発生するトルクであって、最大リフト量VLが小さくなる方向にカム135を回転させるトルクが発生する。この回転トルクの付勢力により、第2変化区間にまで回転駆動されたカム135は、最大リフト量VLが小さくなる方向、つまり上述の第2変化区間からみて、目標とする第2リフト量VL2に対応した第2保持区間の方向に向かって自ら回転するようになる。従って、上述の第2変化区間にまでカム135を駆動してからカム135の駆動を停止しても、上記回転トルクの作用により、カム135の回転位相は、目標とする第2リフト量VL2に対応した第2保持区間内の位相にまで変化し、最大リフト量VLは第2保持区間に対応する第2リフト量VL2にて一定値に保持される。
Next, the operation of this embodiment will be described.
When the maximum lift amount VL is increased toward the target second lift amount VL2, first, the first target value TA is set as the target lift amount VLp. Accordingly, the second change section (third rotation phase R3 to fourth rotation) having a cam diameter larger than the second holding section (second rotation phase R2 to third rotation phase R3) corresponding to the target second lift amount VL2. The
このように目標とする第2リフト量VL2に向けて最大リフト量VLを増大させるときには、上述の第2変化区間にまで一旦カム135を駆動して、カム135に回転トルクを生じさせるようにしている。そして、その発生した回転トルクによってカム135の回転位相は自ずと第2保持区間内の位相に収束するようになるため、最大リフト量VLを変更するときの制御性が高まるようになる。
In this way, when the maximum lift amount VL is increased toward the target second lift amount VL2, the
また、目標リフト量VLpとして上記第1目標値TAを設定するようにしているため、目標とする第2リフト量VL2に対応した第2保持区間よりもカム径の大きい第2変化区間までカム135が駆動される。従って、最大リフト量VLが小さくなる方向に作用する回転トルクが確実に発生するようになる。
In addition, since the first target value TA is set as the target lift amount VLp, the
また、上記第2変化区間までカム135を駆動してから、目標リフト量VLpを上記第1目標値TAから上記第2目標値TBに変更するようにしている。従って、上記第2変化区間にまで駆動されたカム135は、目標とする第2リフト量VL2に対応する第2保持区間にまで確実に駆動される。
Further, after the
ここで、上記第2変化区間までカム135を駆動した時点で直ちにカム135の駆動を停止する場合には、第2変化区間から第2保持区間に向けてカム135が回転するときの回転トルクは、上記軸力に起因して発生する回転トルクだけとなる。しかし、本実施形態では、目標リフト量VLpを第1目標値TAから第2目標値TBに変更することによって、目標とする第2リフト量VL2に対応した第2保持区間にまでカム135を駆動している。そして、先の図7に示したステップS105での肯定判定により、第2保持区間にまでカム135が駆動されたことを確認すると、その後に、カム135の駆動を停止するようにしている。従って、第2変化区間から第2保持区間に向けてカム135が回転するときの回転トルクは、上記軸力に起因して発生する回転トルクだけではなく、モータ110からの駆動トルクも加わるようになる。従って、第2変化区間から第2保持区間に向けてより速やかにカム135が回転するようになり、これにより最大リフト量VLの変更に要する時間が短縮される。
Here, when the drive of the
また、目標リフト量VLpを上述の第1目標値TAに設定することによって、目標とする第2リフト量VL2に対応する第2保持区間よりもカム径の大きい第2変化区間までカム135は駆動される。この第1目標値TAを設定した後、カム135の回転位相が、目標とする第2リフト量VL2に対応した第2保持区間よりもカム径の大きい第2変化区間内の回転位相になっているときには、カム135の回転位相が第2保持区間を超えて第2変化区間に達している。そのため、最大リフト量VLが小さくなる方向に作用する上記回転トルク、つまり第2変化区間から第2保持区間に向けてカムを回転させるトルクが生じている。そこで、先の図5に示したステップS103の処理では、現在の最大リフト量VLが第2目標値TBよりも大きいか否かを判定することにより、目標リフト量VLpとして第1目標値TAを設定した後、カム135の回転位相が、目標とする第2リフト量VL2に対応した第2保持区間よりもカム径の大きい第2変化区間内の回転位相になったか否かを判定している。そして、ステップS103で肯定判定されるとき、つまりカム135の回転位相が、目標とする第2リフト量VL2に対応した第2保持区間よりもカム径の大きい第2変化区間内の回転位相になったときには、目標リフト量VLpの値を第1目標値TAから第2目標値TBに変更するようにしている。従って、第2変化区間内に設定された第1目標値TAに達するまでカム135を駆動してから、目標リフト量VLpを第2目標値TBに変更する場合と比較して、より早い時期にカム135の駆動方向を第2変化区間方向から第2保持区間方向に切り替えることができるようになる。そのため、例えば最大リフト量VLの変更時間が短縮される。
Further, by setting the target lift amount VLp to the above-described first target value TA, the
以上説明したように、上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)目標とする最大リフト量に向けて実際の最大リフト量VLを増大させるときには、目標とする最大リフト量に対応した保持区間よりもカム径の大きい変化区間までカム135を駆動してから、カム135の駆動を停止するようにしている。従って、最大リフト量VLを変更するときの制御性が高まるようになる。
As described above, according to the embodiment, the following effects can be obtained.
(1) When the actual maximum lift amount VL is increased toward the target maximum lift amount, the
(2)目標リフト量VLpとして、目標とする最大リフト量に対応した保持区間よりもカム径の大きい変化区間までカム135を駆動する第1目標値TAと、目標とする最大リフト量に対応した保持区間までカム135を駆動する第2目標値TBとを設定するようにしている。そして、目標リフト量VLpの値を第1目標値TAの値に設定することによって、目標とする最大リフト量に対応した保持区間よりもカム径の大きい変化区間までカム135を駆動してから、目標リフト量VLpの値を第2目標値TBの値に変更することによって、目標とする最大リフト量に対応した保持区間にまでカム135を駆動する。そしてその保持区間にまでカム135が駆動された後に、カム135の駆動を停止している。従って、上記変化区間までカム135を駆動した時点で直ちにカム135の駆動を停止する場合と比較して、最大リフト量VLの変更に要する時間を短縮することができる。
(2) As the target lift amount VLp, it corresponds to the first target value TA for driving the
(3)目標リフト量VLpの値を上記第1目標値TAの値に設定した後、カム135の回転位相が、目標とする最大リフト量に対応した保持区間よりもカム径の大きい変化区間内の回転位相になったときには、目標リフト量VLpの値を上記第2目標値TBの値に変更している。従って、変化区間内に設定された第1目標値TAに達するまでカム135を駆動してから目標リフト量VLpを第2目標値TBに変更する場合と比較して、より早い時期にカム135の駆動方向を変化区間方向から保持区間方向に切り替えることができるようになる。そのため、例えば最大リフト量VLの変更時間を短縮することができる。
(3) After setting the value of the target lift amount VLp to the value of the first target value TA, the rotation phase of the
(4)上述した保持区間では、カム径が一定にされている。従って、最大リフト量VLを一定値に保持するための保持力を抑えることができ、場合によっては、保持力を「0」にすることも可能になる。 (4) In the holding section described above, the cam diameter is constant. Accordingly, the holding force for holding the maximum lift amount VL at a constant value can be suppressed, and in some cases, the holding force can be set to “0”.
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・先の図7に示したステップS104及びステップS105の処理を省略する。そして、ステップS103やステップS107にて肯定判定されるときには、ステップS106の処理を実行して、目標値の設定処理を終了させるようにしてもよい。この場合には、カム135の回転位相が第2変化区間内の位相になった段階で、モータ110の駆動が停止されることになるが、上述したように、カム135は、軸力に起因した回転トルクによって第2保持区間の方向に回転する。従って、この場合でも、最大リフト量VLを第2リフト量VL2に変更することができ、上記(1)や(4)に記載の効果を得ることができる。
In addition, the said embodiment can also be suitably changed and implemented as follows.
-The process of step S104 and step S105 shown in previous FIG. 7 is abbreviate | omitted. If an affirmative determination is made in step S103 or step S107, the process of step S106 may be executed to end the target value setting process. In this case, the drive of the
・先の図7に示したステップS103では、現在の最大リフト量VLが第2目標値TBよりも大きくなっていることを判定するようにしたが、これに代えて現在の最大リフト量VLが第1目標値TAに達したことを判定するようにしてもよい。この場合でも、上記(3)以外の効果を得ることができる。 In step S103 shown in FIG. 7, it is determined that the current maximum lift amount VL is larger than the second target value TB, but instead the current maximum lift amount VL is It may be determined that the first target value TA has been reached. Even in this case, effects other than the above (3) can be obtained.
・最大リフト量VLを増大させるときにのみ、先の図7に示した目標値の設定処理を行うようにしてもよい。この変形例は、例えば図7に示したステップS107の処理を省略する。そしてステップS103にて否定判定されるときには、ステップS102以降の処理を実行することにより具現化できる。 The target value setting process shown in FIG. 7 may be performed only when the maximum lift amount VL is increased. In this modification, for example, the process of step S107 shown in FIG. 7 is omitted. And when negative determination is carried out in step S103, it can embody by performing the process after step S102.
・フィードバック制御を通じてカム135の駆動を制御するようにしたが、この他の制御態様を採用してもよい。例えばフィードフォワード制御(オープンループ制御)を通じてカム135の駆動を制御するようにしてもよい。この場合でも、上記軸力に起因した回転トルクを利用して、最大リフト量VLを、目標とする最大リフト量VLに収束させることができる。
Although the drive of the
・上述の手順で機関バルブの最大リフト量VLを変える可変動弁装置は、最大リフト量VLを変える対象を排気バルブ41としてもよいし、吸気バルブ31と排気バルブ41との両方を対象としてもよい。
The variable valve operating apparatus that changes the maximum lift amount VL of the engine valve in the above-described procedure may use the
・カム135では、4つ以上の保持区間がカム面に形成されてもよい。そして、変化区間に挟まれる保持区間が複数形成されている場合には、それら各保持区間に対応する最大リフト量VLに変更されるときに、上記実施形態で述べた最大リフト量VLの変更処理を採用することができる。この変形例の一例を、図10を参照して説明する。
In the
図10に示すように、この変形例のおけるカムには、最大リフト量VLが一定に保持される保持区間が4つ形成されている。より詳細には、第1保持区間では、最大リフト量VLが、最小値である第1リフト量VL1に保持される。また、第1保持区間よりもカムの回転位相が大きい部位に形成される第2保持区間では、最大リフト量VLが、上記第1リフト量VL1よりも大きい第2リフト量VL2に保持される。また、第2保持区間よりもカムの回転位相が大きい部位に形成される第3保持区間では、最大リフト量VLが、上記第2リフト量VL2よりも大きい第3リフト量VL3に保持される。そして、第3保持区間よりもカムの回転位相が大きい部位に形成される第4保持区間では、最大リフト量VLが、上記第3リフト量VL3よりも大きく、可変とされる最大リフト量の最大値である第4リフト量VL4に保持される。 As shown in FIG. 10, the cam in this modification has four holding sections where the maximum lift amount VL is held constant. More specifically, in the first holding section, the maximum lift amount VL is held at the first lift amount VL1 that is the minimum value. Further, in the second holding section formed at a portion where the rotational phase of the cam is larger than that in the first holding section, the maximum lift amount VL is held at the second lift amount VL2 which is larger than the first lift amount VL1. Further, in the third holding section formed at a portion where the rotational phase of the cam is larger than that in the second holding section, the maximum lift amount VL is held at the third lift amount VL3 which is larger than the second lift amount VL2. Then, in the fourth holding section formed in the part where the rotational phase of the cam is larger than that in the third holding section, the maximum lift amount VL is larger than the third lift amount VL3, and the maximum maximum lift amount is variable. The value is held at the fourth lift amount VL4.
一方、第1保持区間と第2保持区間との間には、第1リフト量VL1から第2リフト量VL2に向けて最大リフト量VLが変化する第1変化区間が形成されている。また、第2保持区間と第3保持区間との間には、第2リフト量VL2から第3リフト量VL3に向けて最大リフト量VLが変化する第2変化区間が形成されている。そして、第3保持区間と第4保持区間との間には、第3リフト量VL3から第4リフト量VL4に向けて最大リフト量VLが変化する第3変化区間が形成されている。 On the other hand, a first change interval in which the maximum lift amount VL changes from the first lift amount VL1 toward the second lift amount VL2 is formed between the first holding interval and the second holding interval. Further, a second change section in which the maximum lift amount VL changes from the second lift amount VL2 toward the third lift amount VL3 is formed between the second holding section and the third holding section. A third change section in which the maximum lift amount VL changes from the third lift amount VL3 toward the fourth lift amount VL4 is formed between the third holding section and the fourth holding section.
こうしたカムを備える場合において、吸気バルブ31の最大リフト量VLを、第1リフト量VL1から第2リフト量VL2に変えるとき、及び、第3リフト量VL3から第2リフト量VL2に変えるときには、最大リフト量VLの第1目標値TAとして、第2リフト量VL2よりも大きく、且つ、第3リフト量VL3よりも小さいリフト量を設定する(同図10に示す第1目標値TA1)。また、最大リフト量VLの第2目標値TBとして、第2リフト量VL2と同じリフト量を設定する(同図10に示す第2目標値TB1)。
When such a cam is provided, when the maximum lift amount VL of the
同様に、吸気バルブ31の最大リフト量VLを、第2リフト量VL2から第3リフト量VL3に変えるとき、及び、第4リフト量VL4から第3リフト量VL3に変えるときには、最大リフト量VLの第1目標値TAとして、第3リフト量VL3よりも大きく、且つ、第4リフト量VL4よりも小さいリフト量を設定する(同図10に示す第1目標値TA2)。また、最大リフト量VLの第2目標値TBとして、第3リフト量VL3と同じリフト量を設定する(同図10に示す第2目標値TB2)。
Similarly, when the maximum lift amount VL of the
こうした処理を行うことにより、最大リフト量VLを第2リフト量VL2に変更するとき、あるいは第3リフト量VL3に変更するときには、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。 By performing such processing, when changing the maximum lift amount VL to the second lift amount VL2, or when changing to the third lift amount VL3, it is possible to obtain the same operational effects as in the above embodiment.
・上述した保持区間では、カム径が一定にされていたが、この他の形状にて最大リフト量VLを保持するようにしてもよい。例えば、カム径が減少から増大に変わる極小点を有する区間を、保持区間として形成するようにしてもよい。この場合には、カム135の回転位相が極小点からずれると、カム面のカム径が増大して最大リフト量が大きくなる。ここで、上述したように、カム面のカム径が増大するカム面には上記軸力から発生する分力が作用し、カム135には最大リフト量が小さくなる方向に働く回転トルクが作用する。従って、カム135の回転位相が極小点からずれた場合には、最大リフト量が小さくなる方向に働く回転トルクの作用により、カム135の回転位相が極小点に向かうようにカム135は回転する。このようにカム135の回転位相が極小点からずれたとしても、最終的にはカム135の回転位相が極小点に向かって収束するようになるため、最大リフト量VLを、極小点の回転位相に対応した最大リフト量VLに保持することができる。
In the holding section described above, the cam diameter is constant, but the maximum lift amount VL may be held in another shape. For example, a section having a minimum point where the cam diameter changes from decreasing to increasing may be formed as the holding section. In this case, when the rotational phase of the
・最大リフト量VLに関する目標値として、最大リフト量VL自体の目標値である目標リフト量VLpを設定するようにした。この他、最大リフト量VLに関する目標値として、カム135の回転位相を目標値としてもよい。この場合には、第1目標値TAとして、変化区間内の回転位相を設定すればよい。また、第2目標値TBとしては、保持区間内の回転位相における最大値を設定すればよい。なお、第2目標値TBとしては、保持区間内の回転位相であって最大値以外の回転位相を設定してもよい。
The target lift amount VLp, which is the target value of the maximum lift amount VL itself, is set as the target value related to the maximum lift amount VL. In addition, the rotation phase of the
10…内燃機関、10C…機関用制御装置、11…シリンダブロック、12…シリンダ、13…ピストン、14…燃焼室、20…シリンダヘッド、21…吸気通路、22…排気通路、23…吸気ポート、24…排気ポート、25…スプリング、31…吸気バルブ、32,42…バルブスプリング、33…吸気カムシャフト、34…吸気カム、41…排気バルブ、43…排気カムシャフト、44…排気カム、51…ロッカアーム、51a…ローラ、52…ラッシュアジャスタ、60…可変部、61…支持パイプ、62…入力アーム、62a…ローラ、63…出力アーム、64…突起部、65…コントロールシャフト、70…入力部、71,81…ハウジング、72,82,91,92…ヘリカルスプライン、80…出力部、90…スライダギヤ、100…可変動弁装置、100A…回転角度センサ、110…モータ、110C…モータ用制御装置、120…減速部、130…変換部、131…ホルダ、132…ガイド、133…接続軸、134…連結部、135…カム、135a…基準円、136…ローラ。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記コントロールシャフトを前記軸方向に沿って変位させるカムと、
前記カムを回転させる駆動部を制御する制御部と、を備え、
前記カムのカム面には、一方向に向かってカム径が次第に大きくなっており最大リフト量が変化する変化区間と、最大リフト量が一定値に保持される保持区間とが交互に形成されており、
前記制御部は、
目標とする最大リフト量に向けて最大リフト量を増大させるときには、目標とする最大リフト量に対応した前記保持区間よりもカム径の大きい前記変化区間まで前記カムを駆動してから前記カムの駆動を停止する
内燃機関の可変動弁装置。 A control shaft that determines the maximum lift amount of the engine valve by the position in the axial direction;
A cam for displacing the control shaft along the axial direction;
A control unit that controls a drive unit that rotates the cam;
On the cam surface of the cam, a changing section in which the cam diameter gradually increases in one direction and the maximum lift amount changes and a holding section in which the maximum lift amount is held at a constant value are alternately formed. And
The controller is
When increasing the maximum lift amount toward the target maximum lift amount, the cam is driven after the cam is driven to the changing section having a cam diameter larger than the holding section corresponding to the target maximum lift amount. A variable valve system for an internal combustion engine.
最大リフト量に関する目標値として、
目標とする最大リフト量に対応した前記保持区間よりもカム径の大きい前記変化区間まで前記カムを駆動する第1目標値と、目標とする最大リフト量に対応した前記保持区間まで前記カムを駆動する第2目標値とを設定し、
最大リフト量に関する目標値を前記第1目標値に設定することによって、目標とする最大リフト量に対応した前記保持区間よりもカム径の大きい前記変化区間まで前記カムを駆動してから、最大リフト量に関する目標値を前記第2目標値に変更することによって、目標とする最大リフト量に対応した前記保持区間にまで前記カムを駆動し、前記保持区間にまで前記カムが駆動された後に前記カムの駆動を停止する
請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置。 The controller is
As a target value for maximum lift,
A first target value for driving the cam to the changing section having a larger cam diameter than the holding section corresponding to the target maximum lift amount, and the cam to the holding section corresponding to the target maximum lift amount Set the second target value to be
By setting the target value related to the maximum lift amount to the first target value, the cam is driven to the change section having a cam diameter larger than the holding section corresponding to the target maximum lift amount, and then the maximum lift By changing the target value related to the amount to the second target value, the cam is driven to the holding section corresponding to the target maximum lift amount, and after the cam is driven to the holding section, the cam The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1.
最大リフト量に関する目標値を前記第1目標値に設定した後、前記カムの回転位相が、目標とする最大リフト量に対応した前記保持区間よりもカム径の大きい前記変化区間内の回転位相になったときに、最大リフト量に関する目標値を前記第1目標値から前記第2目標値に変更する
請求項2に記載の内燃機関の可変動弁装置。 The controller is
After setting the target value related to the maximum lift amount to the first target value, the rotational phase of the cam is set to the rotational phase in the changing section having a cam diameter larger than the holding section corresponding to the target maximum lift amount. 3. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the target value related to the maximum lift amount is changed from the first target value to the second target value.
請求項1から3のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。 The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the holding section has a constant cam diameter.
請求項1から3のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。 The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the holding section has a minimum point at which the cam diameter changes from decreasing to increasing.
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