JP6102437B2 - 内燃機関の可変動弁制御装置 - Google Patents
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Description
まず、本発明の実施の形態に係る可変動弁制御装置の説明に先駆けて、この可変動弁制御装置が適用される可変動弁装置100および吸気バルブ1の構成について説明する。
図1に示すように、吸気バルブ1は、内燃機関101に設けられている。吸気バルブ1は、図示しないシリンダヘッド側のバルブガイドで軸方向に進退可能に設けられ、上端がバルブリテーナ2で支持されたバルブスプリング3により引き上げる方向(吸気ポートと燃焼室とを閉じる方向)に付勢されている。吸気バルブ1は、閉弁時にシリンダヘッド側に設けられたバルブシート(弁座)4に接触している。
図1に示すように、可変動弁装置100は、第1揺動腕としてのロッカアーム5と、第2揺動腕としての揺動アーム6と、カム軸7と、可動部材としてのタペット8と、リフト量検出部としてのギャップセンサ9と、油圧アクチュエータ10と、アキュムレータとしてのオイルリザーブタンク32と、油圧弁としてのソレノイドバルブ12と、エンジンコントロールモジュール(以下、ECMと云う。)40と、を備える。
図1に示すように、ロッカアーム5は、図示しないシリンダヘッド側に対して、一端側の第1端部5Aが支持軸14で揺動自在に支持されている。ロッカアーム5の他端側の第2端部5Bには、吸気バルブ1の上端に当接するアジャストスクリュー15が下方に突出するようにロックナット16で締結されている。このため、吸気バルブ1は、支持軸14を支点とするロッカアーム5の揺動動作により、バルブ開閉動作を行う。ロッカアーム5の第1端部5Aの近傍には、図示しないシリンダヘッド側に設けられたギャップセンサ9と対向する位置に被検出部5Cが設けられている。
触するように設定されている。第2入力ローラ20は、後述する油圧アクチュエータ10のタペット8に常時接触するように設定されている。
図1に示すように、カム軸7は、図示しないシリンダヘッド側の軸受け部に回転自在に支持され、図示しないチェーンやベルトなどにより図示しないクランクシャフトと連動して回転するようになっている。カム軸7は、ロッカアーム5の支持軸14と平行に配置されている。カム軸7の回転数は、例えば図示しないクランクシャフトの回転数の1/2となるように設定されている。カム22は、基礎となるベース円部22Aと、ベース円部22Aより外側へ膨出するように形成されたノーズ部(カムプロファイル)22Bと、を有する。カム22は、第1入力ローラ18に接触してこの第1入力ローラ18を変位させることより、揺動アーム6を介してロッカアーム5を揺動させるようになっている。このカム22のカム軸7に対する配置状態により、図示しないクランクシャフトの動作に伴って動作する吸気バルブ1のリフト開始のタイミングが規定されている。
図2に示すように、本実施の形態で用いる油圧アクチュエータ10は、内部に第1油圧室構成管23Aを備える円筒容器状のガイド筒23と、第1油圧室構成管23Aにスライド自在に嵌め込まれた第2油圧室構成管24Aを備えたピストン24と、ピストン24を収納した状態でガイド筒23にスライド自在に嵌め込まれた円筒容器状のタペット8と、ガイド筒23とピストン22との間に介在されピストン22およびタペット8をガイド筒23から突出する方向に付勢するリターンスプリング25と、ガイド筒23の上部に設けられ第1油圧室構成管23Aに連通するオイル通路ケース26と、オイル通路ケース26に設けられたチェックバルブ27と、チェックバルブ27を介してオイル通路ケース26に連通するオイル供給通路28と、オイル供給通路28に接続されたオイルポンプ29と、を備えて構成されている。タペット8は、第2入力ローラ20に接触して、この第2入力ローラ20を支持し、かつ変位動作を行う。このようにタペット8が変位動作を行うことにより、揺動アーム6およびロッカアーム5を介して吸気バルブ1のリフト量を変更させることが可能となる。
図2に示すように、オイルリリーフ通路31には、オイルリザーブタンク32が配置されている。このオイルリザーブタンク32は、下部にオイルリリーフ通路31が連通するシリンダ33と、このシリンダ33内に収納されたピストン34と、シリンダ33の上部内壁とピストン34との間に介在されピストン34をシリンダ33の下部内壁へ向けて付勢するスプリング35と、備えて構成されている。シリンダ33の上部には、エア抜き孔33Aが形成されている。また、シリンダ33の側壁33Bの所定の高さ位置には、オイルリリーフ孔33Cが形成されている。
本実施の形態に係る可変動弁制御装置は、可変動弁制御部41としてECM40に組み込まれている。図3は、ECM40を含む制御系の構成を示すブロック図である。可変動弁制御部41は、バルブ制御領域判定部42と、可動部材制御部43と、を備えている。可動部材制御部43は、制御時間算出部44と、閉弁時間学習制御部45と、閉弁時間補正制御部46と、油圧弁制御部としてのソレノイドバルブ制御部47と、着座制御部48と、記憶部49と、計時部50と、を備えている。制御時間算出部44は、吸気バルブ開弁時間算出部51と、吸気バルブ閉弁時間算出部52と、吸気バルブ制動時間算出部53と、を備えている。
ここで、本実施の形態に係る可変動弁制御部41による制御動作の説明に先駆けて、可変動弁装置100の基本的動作について説明する。
次に、本実施の形態に係る可変動弁制御装置としての可変動弁制御部41の可変動弁装置100に対する制御動作について説明する。
本実施の形態に係る可変動弁制御部41で行う制御は、スロットルバルブ(電子スロットル)68の開度によって吸入空気量を制御するスロットル制御領域と、スロットルバルブ68を全開にした状態で、吸気バルブ1のリフト量および開弁時間により吸入空気量を制御するバルブ制御領域と、で成り立っている。
本実施の形態では、可動部材制御部43にて、開弁時間設定制御を、図19にリフトカーブを示す実線(2)における(a)の時点で行う。具体的には、可動部材制御部43では、クランク角センサ61からのクランク角信号を基に、カム作用角が開始するタイミングである(a)の時点で割り込み処理を行う。上記(a)の時点で、可変動弁制御部41のバルブ制御領域判定部42では、現在の運転状態がバルブ制御領域であるか否かを判断する(ステップS101)。具体的には、このステップS101おいて、可変動弁制御部41は、上記ステップS72において入力されたバルブ制御領域フラグメントVfが1となっているか否かを判断する。このステップS101で、バルブ制御領域でないと判定された場合は、開弁時間設定制御が終了する。
図16は、油圧弁制御としてのソレノイドバルブ制御の流れを示すフローチャートである。このソレノイドバルブ制御は、上記ステップS106にてこの制御の実行が許可された後、優先して実行される割り込み制御である(ステップS201)。このソレノイドバルブ制御において、可動部材制御部43は、ギャップセンサ9の出力値を取得して吸気バルブ1のリフト量Lを算出する(ステップS202)。
図17は、上記ステップS209で行われる閉弁時間学習制御のサブルーチンを示すフローチャートである。この閉弁時間学習制御では、閉弁時間経過後リフト量(Lend)にバルブリフト量Lをストアする(ステップS301)。ここで、リフト量Lが、図19に示す予め設定した設定値LmaxとLminとの間の範囲(Lmax≧L≧Lmin)内か否かの判定を行う(ステップS302)。このステップS302においてリフト量Lが設定値の範囲内でないときは、後述する閉弁時間補正制御を行う(ステップS400)。
図18は、上記ステップS400における閉弁時間補正制御のサブルーチンを示すフローチャートである。まず、ステップS401において、閉弁リフト量誤差(Ldiff)を算出する。図19に示すように、この閉弁リフト量誤差(Ldiff)は、上記閉弁時間経過時リフト量(Lend)から、閉弁判定リフト量目的値(Ltarget)を減じて算出される。
3 バルブスプリング
4 バルブシート
5 ロッカアーム(第1揺動腕)
6 揺動アーム(第2揺動腕)
7 カム軸
8 タペット(可動部材)
9 ギャップセンサ(リフト量検出部)
10 油圧アクチュエータ
12 ソレノイドバルブ(油圧弁)
12A プランジャ
14 支持軸
17 支点アームピン
18 第1入力ローラ(第1接触部)
20 第2入力ローラ(第2接触部)
22 カム
22A ベース円部
22B ノーズ部(カムプロファイル)
26 オイル通路ケース
30 油圧室
31 オイルリリーフ通路
32 オイルリザーブタンク
40 エンジンコントロールモジュール(ECM)
41 可変動弁制御部
42 バルブ制御領域判定部
43 可動部材制御部
44 制御時間算出部
45 閉弁時間学習制御部
46 閉弁時間補正制御部
47 ソレノイドバルブ制御部
48 着座制御部
49 記憶部
50 計時部
51 吸気バルブ開弁時間算出部
52 吸気バルブ閉弁時間算出部
53 吸気バルブ制動時間算出部
61 クランク角センサ
62 カム角センサ
63 吸気量センサ
64 スロットルセンサ
65 アクセルセンサ
66 燃料噴射装置
67 点火装置
68 スロットルバルブ
100 可変動弁装置
101 内燃機関
Claims (5)
- 支持軸に揺動自在に支持され、揺動動作に伴って吸気バルブを開閉動作させる第1揺動腕と、
前記第1揺動腕に対して、中間部が回転軸で回転自在に支持され、かつ該回転軸を挟んで互いに反対側に位置する第1接触部と第2接触部とを有する第2揺動腕と、
前記第1接触部に接触して該第1接触部を変位させて前記第1揺動腕を揺動させるカムを備えたカム軸と、
前記第2接触部に接触して該第2接触部を支持し、かつ変位動作を行って、前記第1揺動腕および前記第2揺動腕を介して前記吸気バルブのリフト量を変更させる可動部材と、
前記吸気バルブのリフト量を検出するリフト量検出部と、
を備える内燃機関の可変動弁制御装置であって、
前記吸気バルブが開弁状態にあるとき、前記可動部材を変位させて前記第2接触部の位置を変更させることにより前記吸気バルブの開弁状態を制御する可動部材制御部を備え、
前記可動部材制御部は、
前記吸気バルブを開弁する時間を算出する吸気バルブ開弁時間算出部と、
前記吸気バルブが閉弁方向へ駆動される途中において当該吸気バルブの閉弁速度を低下させる着座制御の開始時期までの閉弁時間を算出する吸気バルブ閉弁時間算出部を備え、
かつ前記可動部材の動作開始時期を算出する制御時間算出部と、
前記制御時間算出部で算出する制御時間を計時する計時部と、
閉弁時間経過後リフト量が設定値の範囲外のときに、前記リフト量が前記設定値の範囲内になるように前記閉弁時間を閉弁時間補正値に補正する閉弁時間補正制御部と、
を備える
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。 - 前記可動部材制御部は、
前記吸気バルブ閉弁時間算出部が前記閉弁時間の算出に用いるための閉弁時間学習値を記憶する記憶部と、
前記閉弁時間補正制御部が算出した前記閉弁時間補正値に基づき、前記閉弁時間学習値を変更する閉弁時間学習制御部と、
を備え、
前記閉弁時間学習制御部は、前記内燃機関の運転状態が安定しているときに、前記閉弁時間学習値を変更する
ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の可変動弁制御装置。 - 前記閉弁時間補正制御部は、前記リフト量と目的リフト量との偏差に応じて、前記閉弁時間の補正に用いる閉弁時間補正値を算出する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関の可変動弁制御装置。 - 可動部材は、作動油による油圧室の容積変化に応じて変位するように進退駆動され、
前記内燃機関は、前記カムのカムプロファイルによって前記吸気バルブがリフトしている間に、前記油圧室の容積を縮小させて前記可動部材を後退させて前記吸気バルブを任意のタイミングで閉じ動作させる油圧アクチュエータを備える
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁装置。 - 前記内燃機関の運転が吸気バルブのリフト量を制御する運転領域にあるか否かを判定するバルブ制御領域判定部を備える
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
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