JP6476649B2 - Variable valve system, internal combustion engine, and control method for variable valve system - Google Patents

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Description

本発明は、車両走行時の吸排気弁の挙動から、弁バネ受けを固定するコッタ(弁止環)の経時的な摩耗を検出して、燃焼室への吸排気弁の落下を未然に防止できる可変動弁システム、内燃機関、及び可変動弁システムの制御方法に関する。   The present invention detects the wear of the cotter (valve stop ring) that fixes the valve spring holder over time from the behavior of the intake and exhaust valves when the vehicle is running, and prevents the intake and exhaust valves from falling into the combustion chamber. The present invention relates to a variable valve system, an internal combustion engine, and a control method for the variable valve system.

従来技術のディーゼル機関においては、シリンダ内への吸気及びシリンダ内からの排気のための吸排気弁の開閉動作はカムシャフトにより駆動されている。このカムシャフトはエンジンの回転と同期して回転するため、吸排気弁の開閉時期はクランク角ベースでは常に一定のタイミングとなる。   In the conventional diesel engine, the opening / closing operation of the intake / exhaust valve for intake into the cylinder and exhaust from the cylinder is driven by the camshaft. Since this camshaft rotates in synchronization with the rotation of the engine, the opening and closing timing of the intake / exhaust valve is always constant on the crank angle base.

このカム駆動方式に対し、エンジンの運転状態に応じて吸排気弁の開閉時期とリフト量を任意に設定できるようにするために、特にカム機構を有さずに、即ち、吸排気弁の開閉をカムシャフトではなく、油圧などの流体圧を利用して吸排気弁の開閉制御を行う、所謂カムレス方式の内燃機関の動弁駆動装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   For this cam drive system, in order to be able to arbitrarily set the opening / closing timing and lift amount of the intake / exhaust valve according to the operating state of the engine, there is no special cam mechanism, that is, the intake / exhaust valve open / close A valve drive device for a so-called camless type internal combustion engine that controls opening / closing of an intake / exhaust valve using fluid pressure such as hydraulic pressure instead of a camshaft has been proposed (for example, see Patent Document 1).

図1に示すように、このような内燃機関の動弁駆動装置の油圧駆動の可変動弁システム1では、吸排気弁のバルブ4の開弁動作は、高圧の作動油を油圧制御室18へ供給し、油圧ピストン4cを介してバルブ4を開弁している。つまり、バルブ4の開弁時には、第1作動弁(アクチュエータ)15aを作動させ、油圧制御室18に油圧ポンプ11で昇圧された高圧作動油を流路Aを通じて送ることにより、油圧制御室18の油圧によりバルブスプリング8の付勢力に抗して弁軸4bを押し下げて開弁し、閉弁時には第2作動弁15bを作動させ、油圧制御室18から高圧作動油を油圧用配管21の流路Bを通じて逃がすことにより油圧制御室18の油圧を低下させてバルブスプリング8の付勢力により弁軸4bを押し上げて閉弁する構成となっている。   As shown in FIG. 1, in such a hydraulically driven variable valve system 1 of a valve drive apparatus for an internal combustion engine, the valve 4 of the intake / exhaust valve is opened by supplying high-pressure hydraulic oil to the hydraulic control chamber 18. The valve 4 is supplied via the hydraulic piston 4c. That is, when the valve 4 is opened, the first operation valve (actuator) 15a is operated, and the high-pressure hydraulic oil boosted by the hydraulic pump 11 is sent to the hydraulic control chamber 18 through the flow path A. The valve shaft 4b is pushed down against the urging force of the valve spring 8 by hydraulic pressure to open the valve, and when the valve is closed, the second operating valve 15b is operated, and the high-pressure hydraulic fluid is supplied from the hydraulic control chamber 18 to the flow path of the hydraulic pipe 21. By letting it escape through B, the hydraulic pressure in the hydraulic control chamber 18 is lowered and the valve shaft 4b is pushed up by the urging force of the valve spring 8 to close the valve.

一方、油圧制御室内のエネルギーを吸排気弁へ伝達する際に、閉弁時に吸排気弁へ掛かる着座衝撃力を緩和するために、例えば、流体圧によりピストンを作動させ、そのピストンにより吸・排気弁等のバルブをリフトさせて、そのバルブを開弁すると共に、流体圧を解除してバルブを閉弁する内燃機関の動弁駆動装置において、ピストンに流体圧を作用させて、そのピストンが最大ストロークに達する直前に、ピストンにかかる流体圧を下げるための流体圧開放手段を備えた内燃機関の動弁駆動装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。   On the other hand, when transferring the energy in the hydraulic control chamber to the intake / exhaust valve, in order to reduce the seating impact force applied to the intake / exhaust valve when the valve is closed, for example, the piston is operated by fluid pressure, and the intake / exhaust by the piston is performed. In a valve drive system for an internal combustion engine that lifts a valve such as a valve and opens the valve, and releases the fluid pressure and closes the valve, the fluid pressure is applied to the piston so that the piston is There has been proposed a valve drive apparatus for an internal combustion engine provided with a fluid pressure releasing means for reducing the fluid pressure applied to the piston immediately before reaching the stroke (see, for example, Patent Document 2).

この内燃機関の動弁駆動装置を用いた油圧による吸排気弁の動作例を図4の実線で示し、カム駆動における吸排気弁動作を点線で併せて示す。また、この時の排気弁の閉弁時の弁速度を図5に示す。この図5から分かるように、油圧駆動可変動弁システムにおいては、閉弁時における吸排気弁の速度を落とし着座衝撃力を緩和しているものの、着座時の閉弁速度はカム駆動よりも依然として高い。そのため、吸排気弁の傘部の折損もしくはコッタ内側の突起部の経時的な磨耗により、燃焼室内への吸排気弁の落下、及び、それに伴うエンジンの甚大な損傷が懸念されるという問題がある。   An operation example of the hydraulic intake / exhaust valve using the valve drive device of the internal combustion engine is shown by a solid line in FIG. 4, and an intake / exhaust valve operation in the cam drive is also shown by a dotted line. FIG. 5 shows the valve speed when the exhaust valve is closed at this time. As can be seen from FIG. 5, in the hydraulically driven variable valve system, the speed of the intake / exhaust valve at the time of closing is reduced to reduce the seating impact force, but the valve closing speed at the time of sitting is still higher than that of the cam drive. high. Therefore, there is a concern that the intake / exhaust valve may fall into the combustion chamber and the engine may be seriously damaged due to breakage of the umbrella portion of the intake / exhaust valve or wear of the protrusion inside the cotter over time. .

一方、内燃機関の動弁駆動装置の制御に関しては、例えば、バルブの開弁時期におけるバルブ前後の差圧を算出すると共に、設定バルブリフト量に必要なバルブ推力を算出し、必要な高圧作動流体の投入量を算出すると共に、必要な高圧作動流体の投入期間を予め作成したマップにより決定し、これら高圧作動流体の投入量および投入期間に基いてバルブを開閉制御する制御装置とを備える可変動弁制御システムが提案されている(例えば、特許文献3参照)。   On the other hand, regarding the control of the valve drive device of the internal combustion engine, for example, the differential pressure before and after the valve at the valve opening timing is calculated, the valve thrust required for the set valve lift amount is calculated, and the necessary high-pressure working fluid is calculated. And a control device that determines a required high-pressure working fluid charging period based on a map prepared in advance and controls the opening and closing of the valve based on the high-pressure hydraulic fluid charging period and charging period. A valve control system has been proposed (see, for example, Patent Document 3).

この可変動弁制御システムにおけるバルブの開弁制御では、油圧制御室への高圧作動油の投入量はエンジンの運転状態に応じて異なるため、運転状態および目標リフト量に応じて必要なエネルギー量を計算し、必要なエネルギー量および作動油圧力に対するマップから抽出された期間の指示パルスをアクチュエータに送っている。   In the valve opening control in this variable valve control system, the amount of high-pressure hydraulic oil charged into the hydraulic control chamber differs depending on the operating state of the engine, so the amount of energy required depends on the operating state and the target lift amount. An indication pulse of the period calculated and extracted from the map for the required amount of energy and hydraulic oil pressure is sent to the actuator.

つまり、吸排気弁の開弁に必要な投入エネルギー量を、吸排気弁のバルブの弁体の傘部に掛かる筒内圧および吸排気ポート圧、バルブスプリングによる反力、および永久磁石による吸引力から算出し、作動油圧力に応じて高圧作動油供給量、アクチュエータへの駆動パルス印加期間を決定している。この際、筒内圧および吸排気ポート圧はエンジン運転状態に応じて時々刻々変化する値であるが、バルブスプリングによる反力および永久磁石による吸引力はエンジンの運転状態に依らず、組み立て時の初期値に依るものとしている。   In other words, the amount of energy required to open the intake / exhaust valve is calculated from the cylinder pressure and intake / exhaust port pressure applied to the umbrella of the valve body of the intake / exhaust valve, the reaction force of the valve spring, and the attractive force of the permanent magnet. The high-pressure hydraulic oil supply amount and the drive pulse application period to the actuator are determined according to the hydraulic oil pressure. At this time, the in-cylinder pressure and the intake / exhaust port pressure are values that change from moment to moment depending on the engine operating state, but the reaction force by the valve spring and the attractive force by the permanent magnet do not depend on the operating state of the engine and It depends on the value.

しかしながら、バルブの弁軸の上端部近くに設けられた溝部に嵌め込まれて、弁バネ受けを固定するコッタ(弁止環)に磨耗が発生した場合には、閉弁状態におけるコッタおよびバルブスプリングを係止している弁バネ受け(スプリングアッパーシート)はバルブスプリングの付勢力により永久磁石へ近づく方向へ移動することになり、バルブスプリングが伸びて設定力(セットフォース)が低下し、磁石の吸引力が増加することになり、全体としての閉弁保持力(スプリング+磁石)が増加することになる。   However, if wear occurs in the cotter (valve stop ring) that is fitted in the groove provided near the upper end of the valve shaft of the valve and fixes the valve spring receiver, the cotter and valve spring in the closed state are The locked valve spring receiver (spring upper seat) moves in the direction approaching the permanent magnet due to the urging force of the valve spring, the valve spring expands, the set force (set force) decreases, and the magnet attracts. As a result, the force increases, and the overall valve-holding holding force (spring + magnet) increases.

その結果、目標とするリフト量を達成するために必要な投入エネルギー量も増加し、上述の手法にて決定された駆動パルス印加期間では目標リフト量まで到達しなくなり、制御の目標通りにバルブの開弁度合いや開弁時期を確保できなくなり、気筒内の燃焼状態や燃費が悪化するという問題が生じる。   As a result, the amount of input energy necessary to achieve the target lift amount also increases, and the target lift amount is not reached in the drive pulse application period determined by the above-described method, and the valve does not reach the control target. There is a problem that the degree of valve opening and the valve opening timing cannot be secured, and the combustion state and fuel consumption in the cylinder deteriorate.

例として、図6に、通常の初期設定の場合Aに対して、コッタおよび弁バネ受けが0.5mm磁石へ近付いた場合Bの、バルブの開弁へ掛かる磁石の力、スプリングの力、これらの和、及び、開弁に必要となるエネルギー量の比較を示す。また、図7に、駆動パルス印加期間を同一とした場合のバルブリフトプロファイルの計算結果を示す。この図7より、コッタおよび弁バネ受けが0.5mm磁石へ近付いた場合Bには、バルブの開弁のリフト量は、初期設定の場合Aのリフト量に対して1mm強低下することが予想される。   As an example, in FIG. 6, when the cotter and the valve spring receiver are close to the 0.5 mm magnet, the force of the magnet applied to the valve opening, the force of the spring, etc. The comparison of the sum of and the amount of energy required for valve opening is shown. FIG. 7 shows the calculation results of the valve lift profile when the drive pulse application period is the same. From FIG. 7, when the cotter and the valve spring receiver are close to the 0.5 mm magnet, the lift amount of the valve opening is expected to be slightly lower than the lift amount of A in the initial setting. Is done.

特開2003−328713号公報JP 2003-328713 A 特開2006−152872号公報JP 2006-152872 A 特開2011−196233号公報JP 2011-196233 A

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、車両走行時の吸排気弁の挙動から、弁バネ受けを固定するコッタの経時的な摩耗を検出して、燃焼室への吸排気弁の落下を未然に防止できる可変動弁システム、内燃機関、及び可変動弁システムの制御方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to detect wear over time of a cotter that fixes a valve spring receiver from the behavior of an intake / exhaust valve during vehicle travel, and It is an object of the present invention to provide a variable valve system, an internal combustion engine, and a control method for the variable valve system that can prevent the intake / exhaust valve from dropping into the valve.

上記の目的を達成するための本発明の可変動弁システムは、内燃機関の吸気弁又は排気弁をなすバルブをバルブスプリングおよび磁石により閉弁方向に付勢する付勢手段と、前記付勢手段の付勢力を受ける付勢手段受けと、該付勢手段受けを前記バルブに固定するコッタと、前記バルブを開弁方向にカムレス方式で駆動するバルブ開弁手段と、該バルブ開弁手段により前記バルブの開閉制御を行う制御装置とを備える可変動弁システムにおいて、前記バルブの実際のバルブリフト量を検出するギャップセンサからなるギャップ検出手段を備えると共に、前記制御装置が、前記ギャップセンサで検出した実際のバルブリフト量と前記開閉制御における目標値である目標リフト量を比較して、前記目標リフト量に対して前記実際のバルブリフト量が小さい場合に前記コッタの摩耗を検出するコッタ摩耗検出手段を備えて構成される。 To achieve the above object, a variable valve system according to the present invention includes an urging means for urging a valve constituting an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine in a valve closing direction by a valve spring and a magnet, and the urging means. An urging means receiver for receiving the urging force, a cotter for fixing the urging means receiver to the valve, a valve opening means for driving the valve in a valve-opening direction in a camless manner , and the valve opening means In a variable valve system comprising a control device that controls opening and closing of a valve, the variable valve system includes gap detection means including a gap sensor that detects an actual valve lift amount of the valve, and the control device detects the gap sensor. The actual valve lift amount is compared with the target lift amount which is a target value in the opening / closing control, and the actual valve lift amount is compared with the target lift amount. Configured with a cotter wear detection means for detecting the wear of the cotter is smaller.

この構成によれば、車両走行(モータリング)時の吸排気弁の挙動からコッタの経時的な磨耗を検出することができ、燃焼室への吸排気弁の落下を未然に防止することが可能となる。   According to this configuration, the wear of the cotter over time can be detected from the behavior of the intake and exhaust valves during vehicle running (motoring), and the intake and exhaust valves can be prevented from falling into the combustion chamber. It becomes.

上記の可変動弁システムにおいて、複数のサイクル回数に渡って、前記ギャップ検出手段が、前記バルブの一回の開弁期間に対して複数回、実際のバルブリフト量を検出し、前記コッタ摩耗検出手段が、前記バルブの一回の開弁期間内における目標リフト量と実際のバルブリフト量の差を複数算出し、算出した複数の差から算出した統計値が予め設定した第1閾値を上回るサイクル回数が連続して予め設定された第1設定回数以上連続して発生した場合に警告用信号を発生し、さらに、第1閾値よりも大きい、予め設定された第2閾値を上回るサイクル回数が予め設定された第2設定回数以上連続して発生した場合に前記コッタの摩耗を検出したとの通知信号を発生するように構成されると次の効果を奏することができる。 In the variable valve system described above, the gap detecting means detects the actual valve lift amount a plurality of times during one valve opening period over a plurality of cycles, and detects the cotter wear. A cycle in which the means calculates a plurality of differences between the target lift amount and the actual valve lift amount within one valve opening period of the valve, and a statistical value calculated from the calculated plurality of differences exceeds a preset first threshold value A warning signal is generated when the number of times is continuously generated for a predetermined first time or more, and the number of cycles that is greater than the first threshold and exceeds a preset second threshold If it is configured to generate a notification signal that the wear of the cotter has been detected when it occurs continuously for the set second set number of times or more, the following effects can be obtained.

つまり、計算結果より,コッタの経時的な摩耗を検出する手段として,目標リフト量に対して実リフト量が低下した場合を検出することにより、バルブの燃焼室内への落下を回避することが可能であるが、実エンジンにおいては燃料噴射量および吸排気圧力のサイクル間のバラツキにより、目標リフト量に対して±1mm程度のバラツキが発生することが予想される。そのため、コッタの経時的な摩耗の検出として、目標リフト量と実リフト量の差の統計値が第1閾値を上回るサイクルが複数回、即ち、第1設定回数連続して発生した場合を警告(ワーニング)とし,さらに第2閾値を上回るサイクルが複数回、即ち、第2設定回数連続して発生した場合に摩耗の検出とする。   In other words, it is possible to avoid falling of the valve into the combustion chamber by detecting when the actual lift amount is lower than the target lift amount as a means for detecting wear over time of the cotter from the calculation result. However, in an actual engine, a variation of about ± 1 mm with respect to the target lift amount is expected due to a variation in the fuel injection amount and the intake / exhaust pressure cycle. Therefore, as detection of wear over time of the cotter, a warning is given when a cycle in which the statistical value of the difference between the target lift amount and the actual lift amount exceeds the first threshold occurs multiple times, that is, continuously for the first set number of times ( When the cycle exceeding the second threshold value occurs a plurality of times, that is, continuously for the second set number of times, the wear is detected.

これにより、警告信号から修理の機会があればコッタを新品と交換した方がよいとの情報を得られ、通知信号から修理をすべきであるとの情報を得られるので、コッタの交換に対してより極め細かく対処できるようになり、より、燃焼室への吸排気弁の落下を未然に防止することが容易となる。   As a result, if there is an opportunity for repair from the warning signal, information that it is better to replace the cotter with a new one can be obtained, and information that repair should be performed can be obtained from the notification signal. Thus, it becomes possible to deal with the problem more precisely, and it becomes easier to prevent the intake and exhaust valves from dropping into the combustion chamber.

なお、ここで、バルブの開弁期間における目標リフト量と実際のバルブリフト量の差の統計値としては、バルブの開弁期間における差の時系列における最大値、平均値、標準偏差、及び、バルブの開弁期間よりも短い予め設定した検出期間における差の時系列の最大値、平均値、最小値、標準偏差等を用いることができる。また、サイクル回数とはバルブが開弁するピストン行程に入った時を1回と数える回数である。   Here, as a statistical value of the difference between the target lift amount and the actual valve lift amount in the valve opening period, the maximum value, the average value, the standard deviation in the time series of the difference in the valve opening period, and A time series maximum value, average value, minimum value, standard deviation, etc. of the difference in a preset detection period shorter than the valve opening period can be used. The number of cycles is the number of times that the piston stroke that opens the valve is counted as one time.

この第1閾値としては、例えば、0.5mm以上1.5mm以下の値、好ましくは1.0mmとし、第2閾値としては、例えば、0.5mm以上1.5mm以下の値、好ましくは1.0mmとするが、第1閾値と等しい値でも良い。また、第1設定回数としては、例えば、5回以上15回以下の値、好ましくは10回とし、第2設定回数としては、例えば、15回以上25回以下の値、好ましくは20回とすることが好ましい。   The first threshold value is, for example, a value of 0.5 mm or more and 1.5 mm or less, preferably 1.0 mm, and the second threshold value is, for example, a value of 0.5 mm or more and 1.5 mm or less, preferably 1. Although it is 0 mm, it may be a value equal to the first threshold value. In addition, the first set number of times is, for example, a value of 5 to 15 times, preferably 10 times, and the second set number of times is, for example, a value of 15 to 25 times, preferably 20 times. It is preferable.

そして、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、上記の可変動弁システムを備えて構成され、上記の可変動弁システムと同様の効果を奏することができる。   And the internal combustion engine of this invention for achieving said objective is comprised including said variable valve system, and there can exist an effect similar to said variable valve system.

そして、上記の目的を達成するための本発明の可変動弁システムの制御方法は、内燃機関の吸気弁又は排気弁をなすバルブをバルブスプリングおよび磁石により閉弁方向に付勢する付勢手段と、前記付勢手段の付勢力を受ける付勢手段受けと、該付勢手段受けを前記バルブに固定するコッタと、前記バルブを開弁方向にカムレス方式で駆動するバルブ開弁手段と、該バルブ開弁手段により前記バルブの開閉制御を行う制御装置とを備える可変動弁システムの制御方法において、ギャップセンサにより、前記バルブの実際のバルブリフト量を検出し、前記制御装置より、前記ギャップセンサで検出した実際のバルブリフト量と前記開閉制御における目標値である目標リフト量を比較して、前記目標リフト量に対して前記実際のバルブリフト量が小さい場合に前記コッタの摩耗を検出することを特徴とする方法である。 And the control method of the variable valve system of the present invention for achieving the above object comprises an urging means for urging a valve forming an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine in a valve closing direction by a valve spring and a magnet. A biasing means receiver that receives a biasing force of the biasing means; a cotter that fixes the biasing means receiver to the valve; a valve opening means that drives the valve in a valveless direction in a camless manner ; and the valve In a control method of a variable valve system including a control device that performs opening / closing control of the valve by valve opening means, an actual valve lift amount of the valve is detected by a gap sensor, and the gap sensor is detected by the control device. The detected actual valve lift amount is compared with the target lift amount which is the target value in the opening / closing control, and the actual valve lift amount is compared with the target lift amount. A method characterized by detecting the wear of the cotter when again.

また、上記の可変動弁システムの制御方法において、複数のサイクル回数に渡って、前記ギャップセンサにより、前記バルブの一回の開弁期間に対して複数回、実際のバルブリフト量を検出し、前記制御装置より、前記バルブの一回の開弁期間内における目標リフト量と実際のバルブリフト量の差を複数算出し、次いで、算出した複数の差から前記バルブの開弁期間内における統計値を算出し、次いで、算出したその統計値が予め設定した第1閾値を上回るサイクル回数が連続して予め設定された第1設定回数以上連続して発生した場合に警告用信号を発生し、さらに、第1閾値よりも大きい、予め設定された第2閾値を上回るサイクル回数が予め設定された第2設定回数以上連続して発生した場合に前記コッタの摩耗を検出したとの通知信号を発生する。 Further, in the above control method of the variable valve system , an actual valve lift amount is detected by the gap sensor a plurality of times during one valve opening period of the valve over a plurality of cycles. The controller calculates a plurality of differences between the target lift amount and the actual valve lift amount within one valve opening period of the valve , and then calculates a statistical value within the valve opening period of the valve from the calculated plurality of differences. And then generating a warning signal when the number of cycles in which the calculated statistical value exceeds a preset first threshold value continuously occurs for a preset first set number of times or more, and A notification that the wear of the cotter has been detected when the number of cycles that is greater than the first threshold and exceeds the preset second threshold occurs continuously for the preset second preset number of times or more. The occur.

これらの可変動弁システムの制御方法によれば、上記の可変動弁システムと同様の効果を奏することができる。   According to these control methods for the variable valve system, the same effects as the above variable valve system can be obtained.

本発明の可変動弁システム、内燃機関、及び可変動弁システムの制御方法によれば、車両走行時の吸排気弁の挙動からコッタの経時的な磨耗を検出することができ、燃焼室への吸排気弁の落下を未然に防止することが可能となる。   According to the variable valve system, the internal combustion engine, and the control method of the variable valve system of the present invention, it is possible to detect the wear of the cotter over time from the behavior of the intake and exhaust valves when the vehicle travels, and to the combustion chamber It is possible to prevent the intake / exhaust valve from dropping.

本発明に係る実施の形態の可変動弁システムの構成を模式的に示す図である。It is a figure showing typically composition of a variable valve system of an embodiment concerning the present invention. 本発明に係る実施の形態の可変動弁システムにおける各手段を示す図である。It is a figure which shows each means in the variable valve system of embodiment which concerns on this invention. 目標リフト量と実際のバルブリフト量の時系列を示す図である。It is a figure which shows the time series of target lift amount and actual valve lift amount. 油圧駆動及びカム駆動による吸排気弁のクランク角に対するバルブリフト量を示す図である。It is a figure which shows the valve lift amount with respect to the crank angle of the intake / exhaust valve by hydraulic drive and cam drive. 油圧及びカム駆動による排気弁の閉弁時の弁速度を示す図である。It is a figure which shows the valve speed at the time of valve closing of the exhaust valve by hydraulic pressure and cam drive. バルブリフト量に対する磁気力とスプリング力とその和と吸排気弁の開弁に要求されるエネルギーを示す図である。It is a figure which shows the energy requested | required for valve opening of the magnetic force with respect to valve lift amount, a spring force, its sum, and an intake / exhaust valve. コッタおよび弁バネ受けの移動前と異動後のバルブリフト量の時系列を示す図である。It is a figure which shows the time series of the valve lift amount before the movement of a cotter and a valve spring holder, and after a change.

本発明に係る実施の形態の可変動弁システム、内燃機関、及び可変動弁システムの制御方法について説明する。なお、下記の説明では、バルブを閉弁方向に付勢するためにバルブスプリングおよび磁石を併用しているが、バルブスプリングのみとしても良い。   A variable valve system, an internal combustion engine, and a variable valve system control method according to embodiments of the present invention will be described. In the following description, a valve spring and a magnet are used together to urge the valve in the valve closing direction, but only the valve spring may be used.

図1及び図2に示すように、この可変動弁システム1は、内燃機関の吸気弁又は排気弁をなすバルブ4と、このバルブ4を閉弁方向に付勢するバルブスプリング8と磁石(図示しない)を有する付勢手段S1と、バルブ4に流体圧を作用させるための油圧制御室18を有する弁開閉手段S2と、この油圧制御室18に作動流体を供給してバルブ4を開弁方向に作動させるための油圧ポンプ11と第1作動弁15aを有する流体供給手段S3と、油圧制御室18内の流体圧を解放してバルブ4を付勢手段S1により閉弁させるための第2作動弁15bを有する圧力開放手段S4と、バルブ4の開閉制御を行う制御装置12を備えて、バルブ4を作動流体の流体圧により駆動するシステムである。   As shown in FIGS. 1 and 2, the variable valve system 1 includes a valve 4 that forms an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine, a valve spring 8 that biases the valve 4 in a valve closing direction, and a magnet (illustrated). A valve opening / closing means S2 having a hydraulic control chamber 18 for applying fluid pressure to the valve 4, and supplying a working fluid to the hydraulic control chamber 18 to open the valve 4 A fluid supply means S3 having a hydraulic pump 11 and a first operating valve 15a for operating the valve, and a second operation for releasing the fluid pressure in the hydraulic control chamber 18 and closing the valve 4 by the biasing means S1. This is a system that includes a pressure release means S4 having a valve 15b and a control device 12 that controls opening and closing of the valve 4, and drives the valve 4 by the fluid pressure of the working fluid.

より詳細には、図1に示すように、バルブ4は、エンジンのシリンダヘッド20に昇降自在に設けられている。このバルブ4の弁軸4bは、全体的に軸状に形成され、その下端部に傘状の弁体4aが、その上端部に油圧ピストン4cが設けられ、長手方向中間部には弁バネ受け(鍔部)4dが設けられている。この弁体4aは、開弁時にはシリンダヘッド20の弁座部(シート部)6から離間し、閉弁時には弁座部6に着座するように構成されている。   More specifically, as shown in FIG. 1, the valve 4 is provided on the cylinder head 20 of the engine so as to be movable up and down. The valve shaft 4b of the valve 4 is formed in a shaft shape as a whole, an umbrella-shaped valve body 4a is provided at a lower end portion thereof, a hydraulic piston 4c is provided at an upper end portion thereof, and a valve spring receiver is provided at an intermediate portion in the longitudinal direction. (Human part) 4d is provided. The valve body 4a is configured to be separated from the valve seat portion (seat portion) 6 of the cylinder head 20 when the valve is opened, and to be seated on the valve seat portion 6 when the valve is closed.

また、バルブ4の弁バネ受け4dとシリンダヘッド20との間にはバルブ4を閉弁方向に付勢するバルブスプリング8が圧縮状態で配設され、また、シリンダヘッド20には弁バネ受け4dを上方に吸引してバルブ4を閉弁方向に付勢する磁石(図示しない)が設けられている。これらのバルブスプリング8と磁石により、バルブ4を閉弁方向に付勢する付勢手段S1が構成され、バルブ4を閉弁方向に付勢する力を大きくして、バルブ4の閉弁速度を高めて、バルブ4の制御性を向上させている。   A valve spring 8 that biases the valve 4 in the valve closing direction is disposed in a compressed state between the valve spring receiver 4d of the valve 4 and the cylinder head 20, and the valve spring receiver 4d is disposed in the cylinder head 20. A magnet (not shown) is provided to attract the valve 4 upward and bias the valve 4 in the valve closing direction. These valve springs 8 and magnets constitute urging means S1 for urging the valve 4 in the valve closing direction. The force for urging the valve 4 in the valve closing direction is increased to increase the valve closing speed of the valve 4. The controllability of the valve 4 is improved.

更に、シリンダヘッド20内には、油圧ピストン4cの上面に面した油圧制御室(圧力室)18が設けられ、その底面は油圧ピストン4cの上面によって塞がれている。この油圧制御室18には、バルブ4を開弁方向にリフトするための作動油(作動流体)が供給される。このバルブ4を開弁するための作動油としてエンジンの燃料と共通の軽油が用いられる。   Further, a hydraulic control chamber (pressure chamber) 18 facing the upper surface of the hydraulic piston 4c is provided in the cylinder head 20, and the bottom surface thereof is closed by the upper surface of the hydraulic piston 4c. The hydraulic control chamber 18 is supplied with hydraulic oil (working fluid) for lifting the valve 4 in the valve opening direction. Light oil common to engine fuel is used as the hydraulic oil for opening the valve 4.

また、油圧制御室18の側方には、油圧制御室18への高圧の作動油の供給、供給停止を切り換えるための第1作動弁(第1のアクチュエータ)15aが設けられている。この第1作動弁15aの作動により、油圧制御室18へ油圧ポンプ11(若しくはコモンレール)から高圧の燃料からなる作動油が流路A経由で油圧用配管21を通じて供給される。この油圧ポンプ11は、エンジンからの駆動力を回転数センサ14a、14bでその回転数をモニターされているギア13a、13bを介して受けて駆動される。   Further, on the side of the hydraulic control chamber 18, a first operating valve (first actuator) 15a for switching between supply and stop of supply of high-pressure hydraulic oil to the hydraulic control chamber 18 is provided. By the operation of the first operation valve 15a, hydraulic oil composed of high-pressure fuel is supplied to the hydraulic control chamber 18 from the hydraulic pump 11 (or common rail) through the hydraulic line 21 via the flow path A. The hydraulic pump 11 is driven by receiving driving force from the engine via gears 13a and 13b whose rotational speeds are monitored by rotational speed sensors 14a and 14b.

また、油圧制御室18の上方には第2作動弁(第2のアクチュエータ)15bが油圧制御室18の上面を塞ぐように設けられている。この第2作動弁15bの作動により、油圧制御室18の作動油が流路B経由で油圧用配管21を通じて油圧ポンプ11へ戻るようになっている。   Further, a second operating valve (second actuator) 15 b is provided above the hydraulic control chamber 18 so as to block the upper surface of the hydraulic control chamber 18. By the operation of the second operation valve 15b, the hydraulic oil in the hydraulic control chamber 18 returns to the hydraulic pump 11 through the hydraulic line 21 via the flow path B.

これらの第1作動弁15aおよび第2作動弁15bは電磁ソレノイド等により、制御装置12からの制御信号により制御されるようになっている。つまり、この油圧駆動の可変動弁システム1は、エンジンコントロールユニットと呼ばれるエンジン制御装置(ECU)2からの指令を受けて可変動弁システム1の制御装置12からの制御信号を、信号線3を経由して油圧ポンプ11に伝達してこの油圧ポンプ11を駆動し、この油圧ポンプ11で昇圧された高圧の作動油を油圧用配管21の流路Aを通じて油圧制御室18に供給し、また、この油圧制御室18から高圧の作動油を油圧用配管21の流路Bを通じて油圧ポンプ11に戻している。   The first operating valve 15a and the second operating valve 15b are controlled by a control signal from the control device 12 by an electromagnetic solenoid or the like. That is, the hydraulically driven variable valve system 1 receives a command from an engine control unit (ECU) 2 called an engine control unit and sends a control signal from the control unit 12 of the variable valve system 1 to a signal line 3. The hydraulic pump 11 is driven to drive the hydraulic pump 11, and the high-pressure hydraulic oil boosted by the hydraulic pump 11 is supplied to the hydraulic control chamber 18 through the flow path A of the hydraulic pipe 21. High pressure hydraulic oil is returned from the hydraulic control chamber 18 to the hydraulic pump 11 through the flow path B of the hydraulic pipe 21.

より詳細には、バルブ4の弁体4aの開弁時には、制御装置12からの制御信号により第1作動弁15aを作動させて、バルブ4の弁体4aを開弁させるために油圧ポンプ11で昇圧された高圧の作動油を流路Aを通じて油圧制御室18に送ることにより、油圧制御室18の油圧によりバルブスプリング8及び磁石の付勢力に抗して油圧ピストン4cを押し下げてシリンダヘッド20の弁座部6から離間させて開弁する。   More specifically, when the valve body 4a of the valve 4 is opened, the hydraulic pump 11 operates the first operating valve 15a by the control signal from the control device 12 to open the valve body 4a of the valve 4. By sending the pressurized high-pressure hydraulic oil to the hydraulic control chamber 18 through the flow path A, the hydraulic piston 4c is pushed down against the urging force of the valve spring 8 and the magnet by the hydraulic pressure of the hydraulic control chamber 18, and the cylinder head 20 The valve is opened away from the valve seat 6.

また、閉弁時には制御装置12からの制御信号により第2作動弁15bを作動させて、油圧制御室18から高圧の作動油を油圧用配管21の流路Bを通じて油圧ポンプ11に逃がすことにより油圧制御室18の油圧を低下させてバルブスプリング8及び磁石の付勢力により油圧ピストン4cを押し上げて弁体4aをシリンダヘッド20の弁座部6に接触させて閉弁する。   Further, when the valve is closed, the second operating valve 15 b is operated by a control signal from the control device 12, and high pressure hydraulic oil is released from the hydraulic control chamber 18 to the hydraulic pump 11 through the flow path B of the hydraulic pipe 21. The hydraulic pressure in the control chamber 18 is lowered, the hydraulic piston 4c is pushed up by the biasing force of the valve spring 8 and the magnet, and the valve body 4a is brought into contact with the valve seat portion 6 of the cylinder head 20 to close the valve.

この油圧駆動の可変動弁システム1におけるバルブ4の開弁動作の場合に、油圧制御室18への高圧作動油の投入量が、エンジンの運転状態に応じて異なるため,運転状態および目標リフト量Ltに応じて必要なエネルギー量Eを計算し、必要なエネルギー量Eおよび作動油圧力に対するマップから抽出された期間の指示パルスを第1作動弁15aと第2作動弁15bに送ってこれらを制御している。   When the valve 4 is opened in the hydraulically driven variable valve system 1, the amount of high-pressure hydraulic oil supplied to the hydraulic control chamber 18 differs depending on the operating state of the engine. A required energy amount E is calculated according to Lt, and an instruction pulse of a period extracted from the map for the required energy amount E and the hydraulic oil pressure is sent to the first operating valve 15a and the second operating valve 15b to control them. doing.

この必要なエネルギー量Eの算出においては、シリンダヘッド20に、筒内の圧力を検出する筒用センサ(図示しない)と、給排気ポート(図示しない)内の圧力を検出する給排気ポート用センサ(図示しない)とを設け、開弁時におけるバルブ4の前後の差圧、すなわち、吸排気ポート内の圧力および筒内の圧力を測定し、制御モデル内に設けた空気系モデルと筒内圧算出モデルを用いて、必要なエネルギー量Eを算出する。   In calculating the required energy amount E, the cylinder head 20 includes a cylinder sensor (not shown) for detecting the pressure in the cylinder and a supply / exhaust port sensor for detecting the pressure in the supply / exhaust port (not shown). (Not shown) and the differential pressure before and after the valve 4 when the valve is opened, that is, the pressure in the intake and exhaust ports and the pressure in the cylinder are measured, and the air system model provided in the control model and the cylinder pressure calculation A required energy amount E is calculated using the model.

この空気系モデルでは、過給機仕様およびポート形状に対し、エンジン回転数、作動油投入量、給排気温度、EGRバルブ開度およびVGT(Variable Geometry Turbo)開度をパラメータとし、また、筒内圧算出モデルでは、エンジン仕様(排気量、幾何学的圧縮比など)に対し、エンジン回転数および作動油投入量をパラメータとして、給排気バルブの開弁時期におけるバルブ前後の圧力を算出する。なお、これらのパラメータはエンジン制御装置2より入手する。   In this air system model, the engine speed, hydraulic oil input, supply / exhaust temperature, EGR valve opening and VGT (Variable Geometry Turbo) opening are used as parameters for the turbocharger specification and port shape. In the calculation model, the pressure before and after the valve at the valve opening timing of the supply / exhaust valve is calculated with respect to the engine specifications (displacement, geometric compression ratio, etc.) using the engine speed and the amount of hydraulic oil input as parameters. These parameters are obtained from the engine control device 2.

さらに、これらの制御モデルによる圧力算出に加え、以下に示す力学的物理式を加えることにより、可変動弁システム1におけるバルブ4の開弁動作において、適正な高圧の作動油の投入期間および投入量を求める。   Furthermore, in addition to the pressure calculation based on these control models, by adding the following mechanical physical formula, in the valve opening operation of the valve 4 in the variable valve system 1, an appropriate high-pressure hydraulic oil charging period and amount Ask for.

つまり、高圧の作動油がバルブ4を押す力をFo、磁石の吸引力をFm、バルブスプリング8の反力をFs、吸排気ポート側からの弁座部6への力をFp、筒内からのバルブ4への力をFcとする。この場合、バルブ4への開弁方向へかかる力Fvは、「Fv=Fo−(Fc−Fp)−(Fm+Fs)」の(1)式で表される。   That is, Fo is the force by which the high-pressure hydraulic oil pushes the valve 4, Fm is the suction force of the magnet, Fs is the reaction force of the valve spring 8, Fp is the force to the valve seat 6 from the intake / exhaust port side, and The force on the valve 4 is Fc. In this case, the force Fv applied to the valve 4 in the valve opening direction is expressed by the equation (1) of “Fv = Fo− (Fc−Fp) − (Fm + Fs)”.

ここで、油圧制御室18へ投入する高圧作動油の圧力をPoとし、油圧制御室18に面しているバルブ上面の直径をφ1とするとFoは「Fo=Po×(φ1/2)2×π」の(2)式となり、また、式(1)の右辺の「(Fc−Fp)」は筒内及び吸排気ポートにて圧力センサにより計測した圧力Pc、Ppを用い、バルブ4のシート径をφ2とすると、「Fc−Fp=(Pc、Pp)×(φ2/2)2×π」の(3)式となる。 Here, assuming that the pressure of the high-pressure hydraulic oil supplied to the hydraulic control chamber 18 is Po and the diameter of the upper surface of the valve facing the hydraulic control chamber 18 is φ1, Fo is “Fo = Po × (φ1 / 2) 2 × π ”(2), and“ (Fc−Fp) ”on the right side of equation (1) uses the pressures Pc and Pp measured by the pressure sensor in the cylinder and at the intake and exhaust ports, and the seat of the valve 4 When the diameter is φ2, Equation (3) of “Fc−Fp = (Pc, Pp) × (φ2 / 2) 2 × π” is obtained.

ただし、「(Pc、Pp)」はバルブ開弁過程中に変動するため、「WAVE」などの吸排気系シミュレーションにて特性マップを作成する必要がある。また、開弁時の圧力Pcに関しては、圧力センサの応答性を考慮し、開弁時期の直前圧からポリトロープ変化と見なし、開弁時の圧力Pcを算出する。   However, since “(Pc, Pp)” fluctuates during the valve opening process, it is necessary to create a characteristic map by intake / exhaust system simulation such as “WAVE”. Further, regarding the pressure Pc at the time of opening the valve, the pressure Pc at the time of opening the valve is calculated considering the responsiveness of the pressure sensor and considering the change in the polytropy from the pressure immediately before the valve opening timing.

(1)式の右辺の最後の項の「(Fm+Fs)」のFmについては、磁石の吸引力を事前に調査しておくことでFmの特性マップを作成しておくことで、また、Fsについてはバルブスプリング8のバネ定数k及び取り付け時の長さLbを計測しておくことで、「Fs=k×(L+Lb)」の(4)式で求められる。   For the Fm of “(Fm + Fs)” in the last term on the right side of the equation (1), the Fm characteristic map is created by investigating the attractive force of the magnet in advance. Is obtained by the equation (4) of “Fs = k × (L + Lb)” by measuring the spring constant k of the valve spring 8 and the length Lb at the time of attachment.

以上の物理式を(1)式に適用することで、開弁過程におけるリフト量Lに対するバルブ4への開弁方向へかかる力Fvを求めることができる。これにより、バルブ4を設定したリフト量Lまで開弁させるために必要な推力W(J)は、「W=∫FvdL」(積分範囲は0〜L)の(5)式となる。   By applying the above physical formula to the formula (1), the force Fv applied in the valve opening direction to the valve 4 with respect to the lift amount L in the valve opening process can be obtained. Thereby, the thrust W (J) necessary for opening the valve 4 to the set lift amount L is expressed by the equation (5) of “W = ∫FvdL” (integral range is 0 to L).

上記の物理式を制御ロジックに組み込み、先ず、エンジン仕様および運転パラメータよりバルブ4の開閉時期におけるバルブ前後の差圧を算出する。次に設定リフト量Lに必要なバルブ推力Wを算出し、高圧の作動油の必要投入量Owを算出し、さらに事前に作成した特性マップより必要な高圧の作動油の投入期間Taを決定する。これにより、モデルベース制御により可変動弁システム1における安定したバルブ動作を可能とする。   The above physical formula is incorporated into the control logic, and first, the differential pressure before and after the valve at the opening and closing timing of the valve 4 is calculated from the engine specifications and the operating parameters. Next, the valve thrust W required for the set lift amount L is calculated, the required input amount Ow of the high-pressure hydraulic oil is calculated, and the required high-pressure hydraulic oil supply period Ta is determined from the characteristic map created in advance. . Thereby, the stable valve operation | movement in the variable valve system 1 is enabled by model base control.

従って、開弁時におけるバルブ前後の差圧を明確にしてバルブ開閉時に設定したリフト量Lを得るために必要なバルブ推力Wを求めて高圧作動油の必要投入量Owを制御するので、バルブ4の開弁時においては、バルブ4の前後の圧力によって、設定した目標リフト量Ltを得るために必要なバルブ推力Wが変化してしまって、求めている目標リフト量Ltよりも小さいか或いは大きいといった症状が生じることを防止でき、筒内の吸気量および吸気組成の変動への影響をなくすることができる。   Therefore, since the differential pressure before and after the valve at the time of opening the valve is clarified and the valve thrust W required to obtain the lift amount L set at the time of opening and closing the valve is obtained and the required input amount Ow of the high pressure hydraulic oil is controlled, the valve 4 When the valve is opened, the valve thrust W required to obtain the set target lift amount Lt changes depending on the pressure before and after the valve 4, and is smaller or larger than the desired target lift amount Lt. Such a symptom can be prevented, and the influence on the fluctuation of the intake amount and the intake composition in the cylinder can be eliminated.

なお、上記の計算では、バルブ4を閉弁方向に付勢するためにバルブスプリング8および磁石(図示しない)を併用したが、バルブスプリング8のみとしても良い。   In the above calculation, the valve spring 8 and the magnet (not shown) are used together to urge the valve 4 in the valve closing direction, but only the valve spring 8 may be used.

そして、本発明においては、図1に示すように、吸排気弁4の実際のバルブリフト量Lmを検出するためのギャップセンサ7を有するギャップ検出手段S5を備えて構成される。また、制御装置12が、ギャップセンサ7で検出した実際のバルブリフト量Lmと目標リフト量Ltを比較して、バルブ4の弁軸4bの上端部近くに設けられた溝部に嵌め込まれて、弁バネ受け4dを固定するコッタ(弁止環)5の継時的な摩耗を検出するコッタ摩耗検出手段を備えて構成される。このコッタ摩耗検出手段S6により、バルブ4の実際のバルブリフト量Lmと目標リフト量Ltとの比較に基づいてコッタ5の継時的な摩耗を検出する。 And in this invention, as shown in FIG. 1, it is provided with the gap detection means S5 which has the gap sensor 7 for detecting the actual valve lift amount Lm of the intake / exhaust valve 4. Further, the control device 12 compares the actual valve lift amount Lm detected by the gap sensor 7 with the target lift amount Lt, and is fitted into a groove provided near the upper end of the valve shaft 4b of the valve 4. The cotter wear detecting means for detecting the continuous wear of the cotter (valve stop ring) 5 for fixing the spring receiver 4d is provided. The cotter wear detecting means S6 detects the continuous wear of the cotter 5 based on the comparison between the actual valve lift amount Lm of the valve 4 and the target lift amount Lt.

この構成によれば、車両走行(モータリング)時のバルブ4の挙動からコッタ5の経時的な磨耗を検出することができ、燃焼室へのバルブ4の落下を未然に防止することが可能となる。   According to this configuration, it is possible to detect the wear of the cotter 5 over time from the behavior of the valve 4 during vehicle running (motoring), and to prevent the valve 4 from falling into the combustion chamber. Become.

そして、コッタ摩耗検出手段S6が、バルブ4の開弁期間内における目標リフト量Ltと実際のバルブリフト量Lmの差ΔLの統計値ΔLvが予め設定した第1閾値ΔL1を上回るサイクル回数Nmが連続して予め設定された第1設定回数N1以上連続して発生した場合に警告用信号を発生し、さらに、第1閾値ΔL1よりも大きい、予め設定された第2閾値ΔL2を上回るサイクル回数Nnが予め設定された第2設定回数N2以上連続して発生した場合にコッタ5の摩耗を検出したとの通知信号を発生するように構成される。   Then, the cotter wear detecting means S6 continues the cycle number Nm in which the statistical value ΔLv of the difference ΔL between the target lift amount Lt and the actual valve lift amount Lm within the valve opening period of the valve 4 exceeds the preset first threshold value ΔL1. When a predetermined first set number N1 or more is continuously generated, a warning signal is generated, and a cycle number Nn larger than the first threshold ΔL1 and exceeding a preset second threshold ΔL2 is generated. A notification signal indicating that the wear of the cotter 5 has been detected is generated when the occurrence occurs continuously for a second preset number of times N2 or more.

これにより、警告信号から修理の機会があればコッタ5を新品と交換した方がよいとの情報を得られ、通知信号から修理をすべきであるとの情報を得られるので、コッタ5の交換に対してより極め細かく対処できるようになり、より、燃焼室へのバルブ4の落下を未然に防止することが容易となる。   Thus, if there is an opportunity for repair from the warning signal, information indicating that the cotter 5 should be replaced with a new one can be obtained, and information indicating that repair should be performed can be obtained from the notification signal. Therefore, it becomes easier to prevent the valve 4 from falling into the combustion chamber.

なお、ここで、tを経過時間(又はクランク角)として、バルブ4の開弁期間Toにおける目標リフト量Lt(t)と実際のバルブリフト量Lm(t)の差ΔL(t)の統計値ΔLvとしては、バルブ4の開弁期間Toにおける差ΔL(t)の時系列における最大値、平均値、標準偏差、及び、バルブ4の開弁期間Toよりも短い予め設定した検出期間Tcにおける差ΔL(t)の時系列の最大値、平均値、最小値、標準偏差等を用いることができる。また、サイクル回数Nとはバルブ4が開弁するピストン行程に入った時を1回と数える回数である。   Here, t is the elapsed time (or crank angle), and the statistical value of the difference ΔL (t) between the target lift amount Lt (t) and the actual valve lift amount Lm (t) in the valve opening period To of the valve 4 ΔLv includes the maximum value, average value, standard deviation in the time series of the difference ΔL (t) in the valve opening period To of the valve 4, and the difference in the preset detection period Tc shorter than the valve opening period To of the valve 4. A time series maximum value, average value, minimum value, standard deviation, etc. of ΔL (t) can be used. The number of cycles N is the number of times that the time when the piston 4 enters the piston stroke where the valve 4 opens is counted as one time.

この第1閾値ΔL1としては、例えば、0.5mm以上1.5mm以下の値、好ましくは1.0mmとし、第2閾値ΔL2としては、例えば、0.5mm以上1.5mm以下の値、好ましくは1.0mmとするが、第1閾値ΔL1と等しい値でも良い。また、第1設定回数N1としては、例えば、5回以上15回以下の値、好ましくは10回とし、第2設定回数N2としては、例えば、15回以上25回以下の値、好ましくは20回とすることが好ましい。   The first threshold value ΔL1 is, for example, a value of 0.5 mm or more and 1.5 mm or less, preferably 1.0 mm, and the second threshold value ΔL2 is, for example, a value of 0.5 mm or more and 1.5 mm or less, preferably Although it is 1.0 mm, it may be a value equal to the first threshold value ΔL1. Further, the first set number N1 is, for example, a value of 5 to 15 times, preferably 10 times, and the second set number N2 is, for example, a value of 15 to 25 times, preferably 20 times. It is preferable that

そして、本発明に係る実施の形態の内燃機関は、この可変動弁システム1を備えて構成される。   The internal combustion engine of the embodiment according to the present invention is configured to include this variable valve system 1.

上記の構成の可変動弁システム1、内燃機関、及び可変動弁システムの制御方法によれば、車両走行時の吸排気弁の挙動からコッタ5の経時的な磨耗を検出することができ、燃焼室への吸排気弁のバルブ4の落下を未然に防止することが可能となる.   According to the variable valve system 1, the internal combustion engine, and the control method for the variable valve system configured as described above, the wear of the cotter 5 over time can be detected from the behavior of the intake and exhaust valves when the vehicle is running, It is possible to prevent the valve 4 of the intake / exhaust valve from falling into the chamber.

1 可変動弁システム
2 エンジン制御装置(ECU)
3 信号線
4 バルブ(吸気弁又は排気弁)
4a 弁体
4b 弁軸
4c 油圧ピストン
4d 弁バネ受け(鍔部)
5 コッタ
6 弁座部(シート部)
7 ギャップセンサ
8 バルブスプリング
11 油圧ポンプ
12 制御装置
13a、13b ギア
14a、14b 回転数センサ
15a 第1作動弁(第1のアクチュエータ)
15b 第2作動弁(第2のアクチュエータ)
18 油圧制御室(圧力室)
20 シリンダヘッド
21 油圧用配管
S1 付勢手段
S2 弁開閉手段
S3 流体供給手段
S4 圧力開放手段
S5 ギャップ検出手段
S6 コッタ摩耗検出手段
1 Variable Valve System 2 Engine Control Unit (ECU)
3 Signal line 4 Valve (intake valve or exhaust valve)
4a Valve body 4b Valve shaft 4c Hydraulic piston 4d Valve spring holder (buttock)
5 Cotta 6 Valve seat (seat)
7 Gap sensor 8 Valve spring 11 Hydraulic pump 12 Control devices 13a, 13b Gears 14a, 14b Rotational speed sensor 15a First operating valve (first actuator)
15b Second actuation valve (second actuator)
18 Hydraulic control chamber (pressure chamber)
20 Cylinder head 21 Hydraulic pipe S1 Energizing means S2 Valve opening / closing means S3 Fluid supply means S4 Pressure release means S5 Gap detection means S6 Cotta wear detection means

Claims (5)

内燃機関の吸気弁又は排気弁をなすバルブをバルブスプリングおよび磁石により閉弁方向に付勢する付勢手段と、前記付勢手段の付勢力を受ける付勢手段受けと、該付勢手段受けを前記バルブに固定するコッタと、前記バルブを開弁方向にカムレス方式で駆動するバルブ開弁手段と、該バルブ開弁手段により前記バルブの開閉制御を行う制御装置とを備える可変動弁システムにおいて、
前記バルブの実際のバルブリフト量を検出するギャップセンサからなるギャップ検出手段を備えると共に、
前記制御装置が、前記ギャップセンサで検出した実際のバルブリフト量と前記開閉制御における目標値である目標リフト量を比較して、前記目標リフト量に対して前記実際のバルブリフト量が小さい場合に前記コッタの摩耗を検出するコッタ摩耗検出手段を備えて構成されることを特徴とする可変動弁システム。
An urging means for urging a valve constituting an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine in a valve closing direction by a valve spring and a magnet , an urging means receiver for receiving an urging force of the urging means, and the urging means receiver In a variable valve system comprising: a cotter that is fixed to the valve; a valve opening means that drives the valve in a valve opening direction in a camless manner ; and a control device that controls the opening and closing of the valve by the valve opening means.
A gap detecting means comprising a gap sensor for detecting an actual valve lift amount of the valve;
When the control device compares the actual valve lift amount detected by the gap sensor with the target lift amount that is the target value in the opening / closing control, and the actual valve lift amount is smaller than the target lift amount. A variable valve system comprising cotter wear detecting means for detecting wear of the cotter.
複数のサイクル回数に渡って、前記ギャップ検出手段が、前記バルブの一回の開弁期間に対して複数回、実際のバルブリフト量を検出し、
前記コッタ摩耗検出手段が、前記バルブの一回の開弁期間内における目標リフト量と実際のバルブリフト量の差を複数算出し、算出した複数の差から算出した統計値が予め設定した第1閾値を上回るサイクル回数が連続して予め設定された第1設定回数以上連続して発生した場合に警告用信号を発生し、さらに、第1閾値よりも大きい、予め設定された第2閾値を上回るサイクル回数が予め設定された第2設定回数以上連続して発生した場合に前記コッタの摩耗を検出したとの通知信号を発生するように構成された請求項1に記載の可変動弁システム。
Over a plurality of cycles, the gap detection means detects the actual valve lift amount a plurality of times for one valve opening period of the valve,
The cotter wear detecting means calculates a plurality of differences between the target lift amount and the actual valve lift amount within a single valve opening period of the valve, and a statistical value calculated from the calculated plurality of differences is a preset first value. A warning signal is generated when the number of cycles exceeding the threshold value is continuously generated for a predetermined first set number of times or more, and further exceeds a preset second threshold value that is greater than the first threshold value. The variable valve system according to claim 1, wherein a notification signal indicating that the wear of the cotter has been detected is generated when the number of cycles is continuously generated for a predetermined second set number or more.
請求項1又は2に記載の可変動弁システムを備えたことを特徴とする内燃機関。   An internal combustion engine comprising the variable valve system according to claim 1. 内燃機関の吸気弁又は排気弁をなすバルブをバルブスプリングおよび磁石により閉弁方向に付勢する付勢手段と、前記付勢手段の付勢力を受ける付勢手段受けと、該付勢手段受けを前記バルブに固定するコッタと、前記バルブを開弁方向にカムレス方式で駆動するバルブ開弁手段と、該バルブ開弁手段により前記バルブの開閉制御を行う制御装置とを備える可変動弁システムの制御方法において、
ギャップセンサにより、前記バルブの実際のバルブリフト量を検出し、
前記制御装置より、前記ギャップセンサで検出した実際のバルブリフト量と前記開閉制御における目標値である目標リフト量を比較して、前記目標リフト量に対して前記実際のバルブリフト量が小さい場合に前記コッタの摩耗を検出することを特徴とする可変動弁システムの制御方法。
An urging means for urging a valve constituting an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine in a valve closing direction by a valve spring and a magnet , an urging means receiver for receiving an urging force of the urging means, and the urging means receiver Control of a variable valve system comprising: a cotter fixed to the valve; a valve opening means for driving the valve in a valve- opening direction in a camless manner ; and a control device for controlling the opening and closing of the valve by the valve opening means. In the method
The gap sensor detects the actual valve lift amount of the valve,
When the actual valve lift amount is smaller than the target lift amount by comparing the actual valve lift amount detected by the gap sensor with the target lift amount that is the target value in the opening / closing control from the control device. A control method for a variable valve system, wherein wear of the cotter is detected.
複数のサイクル回数に渡って、前記ギャップセンサにより、前記バルブの一回の開弁期間に対して複数回、実際のバルブリフト量を検出し、
前記制御装置より、前記バルブの一回の開弁期間内における目標リフト量と実際のバルブリフト量の差を複数算出し、次いで、算出した複数の差から前記バルブの開弁期間内における統計値を算出し、次いで、算出したその統計値が予め設定した第1閾値を上回るサイクル回数が連続して予め設定された第1設定回数以上連続して発生した場合に警告用信号を発生し、さらに、第1閾値よりも大きい、予め設定された第2閾値を上回るサイクル回数が予め設定された第2設定回数以上連続して発生した場合に前記コッタの摩耗を検出したとの通知信号を発生する請求項4に記載の可変動弁システムの制御方法。
Over a plurality of cycles, the gap sensor detects the actual valve lift amount a plurality of times for one valve opening period of the valve,
The controller calculates a plurality of differences between the target lift amount and the actual valve lift amount within one valve opening period of the valve, and then calculates a statistical value within the valve opening period of the valve from the calculated plurality of differences. And then generating a warning signal when the number of cycles in which the calculated statistical value exceeds a preset first threshold value continuously occurs for a preset first set number of times or more, and A notification signal indicating that the wear of the cotter has been detected is generated when the number of cycles that is greater than the first threshold and exceeds the preset second threshold occurs continuously for the preset second preset number of times or more. The control method of the variable valve system of Claim 4.
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