KR20180094796A - 내연 기관 시스템 - Google Patents

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시게히로 스기히라
노리야스 아다치
게이스케 사사키
다카요시 가와이
가오루 오츠카
신지 사다카네
히로유키 스기하라
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

엔진 시동 시의 구동 캠으로서 대캠(16)을 선택하는 시스템에 있어서, 엔진 정지 요구가 나온 경우에, 구동 캠으로서 소캠(14)이 선택되어 있는 소캠 기통이 있는지 여부를 판정한다. 소캠 기통(14)이 있다고 판정된 경우, 소캠(14)으로부터 대캠(16)으로의 전환 지령을 내린다. 엔진 시동 요구가 나온 경우에, 상기 판정과 동일한 내용의 판정을 다시 행한다. 소캠 기통이 있다고 판정된 경우, 모든 솔레노이드 액추에이터(24)에 대해 상술한 전환 지령을 다시 내린다. 또한, 구동 캠의 전환 동작이 모든 기통에 있어서 완료될 때까지, 연료 인젝터(36)의 구동을 대기시킨다.

Description

내연 기관 시스템 {INTERNAL COMBUSTION ENGINE SYSTEM}
본 발명은, 내연 기관 시스템에 관한 것이다.
일본 특허 제5404427호에는, 엔진의 캠 샤프트에 설치된 캠 캐리어와, 캠 샤프트의 축 방향으로 캠 캐리어를 슬라이드시키는 서보 기구를 구비하는 밸브 구동 장치가 개시되어 있다. 캠 캐리어는, 흡기 밸브를 구동 가능한 캠 프로파일이 상이한 3종류의 캠을 갖고 있다. 캠 캐리어의 외주면에는, 소정 형상의 홈이 형성되어 있다. 소정 형상의 홈은, 캠 샤프트의 축에 대해 경사지는 경사부를 구비하고 있다. 서보 기구는, 캠 캐리어의 홈과 결합 가능한 결합 요소를, 소정의 인입 위치로부터 압출하거나, 또는 소정의 인입 위치로 복귀시키도록 동작한다. 캠 샤프트의 회전 중에 서보 기구를 작동시키면, 캠 캐리어의 홈을 따라 결합 요소가 이동한다. 결합 요소가 상술한 경사부를 따라 이동하면, 캠 샤프트의 축 방향으로 캠 캐리어가 슬라이드한다. 이러한 밸브 구동 장치에 따르면, 원하는 타이밍에 있어서, 흡기 밸브를 구동하는 캠(이하, 「구동 캠」이라고도 함)을 원하는 캠으로 전환할 수 있다.
그런데, 상술한 바와 같은 구동 캠의 전환을 이용하는 엔진이 다기통 엔진인 경우는 통상, 모든 기통에 있어서 구동 캠의 캠 프로파일이 동일한 캠 프로파일로 정렬된다. 가령, 모든 기통에 공통되는 단일의 캠 캐리어가 캠 샤프트에 설치되어 있는 경우는, 모든 구동 캠의 캠 프로파일이 일제히, 동일한 캠 프로파일로 정렬되게 된다. 한편, 그렇지 않은 경우, 즉, 캠 캐리어가 기통마다 또는 기통 군마다 설치되어 있는 경우는, 구동 캠의 캠 프로파일이 캠 캐리어 단위로 차례로 전환되게 된다.
다기통 엔진의 시동 시에 있어서는, 모든 구동 캠의 캠 프로파일이, 시동에 적합한 캠 프로파일(이하, 「시동용 프로파일」이라고도 함)로 정렬되어 있는 것이 바람직하다. 단, 기통마다 또는 기통 군마다 캠 캐리어가 설치되어 있는 경우에, 시동용 프로파일로의 변경을 엔진 시동과 병행하여 행하면, 이 변경이 완료되지 않은 기통의 연소 상태가 불안정해질 가능성이 있다. 또한, 변경이 완료된 기통과 변경이 완료되지 않은 기통 사이에서, 연소 상태에 변동이 발생할 가능성도 있다. 그 때문에, 시동용 프로파일로의 변경은, 엔진 시동까지 완료시켜 두는 것이 바람직하고, 다시 말하면, 엔진의 전회 정지 시에 완료시켜 두는 것이 더 바람직하다. 그러나, 전회 정지 시에 있어서, 시동용 프로파일로의 변경이 반드시 성공한다고는 할 수 없다.
가령, 전회 정지 시의 시동용 프로파일로의 변경이 일부의 캠 캐리어에 있어서 실패한 상태 그대로 엔진 시동을 행한 경우는, 상술한 연소 상태에 관한 문제가 발생하게 된다. 이 대책으로서, 전회 정지 시에 있어서, 시동용 프로파일로의 변경이 완료될 때까지 엔진 정지를 연장하는 것을 들 수 있다. 그러나, 엔진 정지를 연장하면, 그만큼 연료 소비량이 증가한다고 하는 문제가 있다. 또한, 엔진 정지에도 각종 양태가 있어, 엔진 정지의 연장을 행하는 것이 애당초 불가능한 경우도 있다. 즉, 운전자의 의사나, 차량 탑재 컴퓨터의 제어에 의하지 않은 뜻밖의 엔진 정지인 경우에는, 전회 정지 시의 시동용 프로파일로의 변경 자체를 할 수 없다고 하는 문제도 있다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 과제에 비추어 이루어진 것이다. 즉, 기통마다 또는 기통 군마다 설치된 캠 캐리어에 따라 캠 프로파일이 상이한 복수 종류의 캠을 전환하는 다기통 엔진의 시스템에 있어서, 엔진 시동 시의 연소 상태에 문제가 발생하는 것을 억제하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 관한 내연 기관 시스템은, 복수 기통을 갖는 내연 기관과, 상기 내연 기관의 각 기통에 설치된 흡기 밸브를 구동 가능한 캠 프로파일이 상이한 복수 종류의 캠과, 상기 내연 기관의 크랭크 샤프트와 동기하여 회전하는 캠 샤프트에 설치되어 상기 복수 종류의 캠을 기통 단위 또는 기통 군 단위로 지지하는 복수의 캠 캐리어와, 상기 캠 캐리어 각각에 대응하여 설치되고, 상기 흡기 밸브를 실제로 구동하는 구동 캠을 상기 복수 종류의 캠 사이에서 전환하는 복수의 전환 기구와, 제어 장치를 포함한다. 상기 제어 장치는, i) 상기 내연 기관을 정지시킬 때에는, 상기 각 기통의 상기 구동 캠을 소정의 시동용 캠으로의 전환을 하기 위한 전환 지령을 상기 전환 기구에 대해 출력하고; ii) 상기 전환의 실패가 발생한 경우에는, 상기 내연 기관의 다음번 시동 시에 상기 전환 기구에 대해 상기 전환 지령을 출력하고; iii) 상기 전환이 전 기통에 있어서 완료될 때까지 각 기통에서의 혼합기의 연소 개시를 대기시키도록 구성된다.
상기 복수의 전환 기구는, 상기 캠 캐리어와 결합 가능한 핀을 돌출시킴으로써 상기 캠 캐리어 각각을 상기 캠 샤프트의 축 방향으로 차례로 슬라이드시켜도 된다.
상기 복수의 전환 기구는 솔레노이드 액추에이터여도 된다. 상기 내연 기관 시스템은, 상기 핀이 상기 솔레노이드 액추에이터로 되밀림으로써 발생하는 유도 기전력이 모든 솔레노이드 액추에이터에 있어서 검출되어 있지 않은 경우에 상기 소정의 시동용 캠으로의 전환의 실패가 발생한다고 판정해도 된다.
상기 양태에 따르면, 내연 기관의 정지 시에 있어서 시동용 캠으로의 전환이 실패하였다고 해도, 당해 내연 기관의 다음번 시동 시에 있어서 시동용 캠으로의 전환을 행하고, 또한 이 전환이 전 기통에 있어서 완료될 때까지 각 기통에서의 혼합기의 연소 개시를 대기시킬 수 있다. 즉, 내연 기관의 다음번 시동 시에 있어서 시동용 캠으로의 전환이 전 기통에 있어서 완료된 후에, 각 기통에서의 혼합기의 연소를 개시할 수 있다. 따라서, 내연 기관의 다음번 시동 시의 연소 상태에 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
상기 제어 장치가, 상기 내연 기관을 정지시킬 때에 상기 시동용 캠으로의 전환의 실패가 발생한 기통인 특정 기통 또는 상기 시동용 캠으로의 전환의 실패가 발생한 기통을 포함하는 특정 기통 군을 특정하고, 상기 내연 기관의 다음번 시동 시에 상기 특정 기통, 또는 상기 특정 기통 군에 대응하여 설치되는 상기 전환 기구에 대해서만 상기 전환 지령을 출력하도록 구성되어도 된다.
상기 양태에 따르면, 내연 기관의 정지 시에 있어서 시동용 캠으로의 전환이 실패한 기통 또는 기통 군에 있어서만, 당해 내연 기관의 다음번 시동 시에 있어서 시동용 캠으로의 전환을 행할 수 있다. 따라서, 모든 기통에 있어서 시동용 캠으로의 전환을 행하는 경우에 비해, 전환 기구의 구동에 의해 소비되는 전력량을 억제할 수 있다.
상기 내연 기관 시스템은 상기 크랭크 샤프트를 회전시키는 전동기를 더 구비해도 된다. 상기 제어 장치가, 상기 내연 기관을 정지시킬 때에 상기 시동용 캠으로의 전환의 실패가 발생한 기통인 특정 기통, 또는 상기 시동용 캠으로의 전환의 실패가 발생한 기통을 포함하는 특정 기통 군을 특정하고, 상기 기통 또는 상기 기통 군의 상기 내연 기관의 다음번 시동 시에 있어서의 상기 시동용 캠으로의 전환의 순서를 앞당기도록 상기 내연 기관의 정지 중에 상기 전동기를 제어하도록 구성되어도 된다.
상기 양태에 따르면, 내연 기관의 정지 시에 있어서 시동용 캠으로의 전환이 실패한 기통 또는 기통 군의, 당해 내연 기관의 다음번 시동 시에 있어서의 시동용 캠으로의 전환의 순서를 앞당길 수 있다. 따라서, 내연 기관의 다음번 시동 시에 있어서의 각 기통에서의 혼합기의 연소 대기 시간을 단축하여, 시동 동작을 조기에 완료시키는 것이 가능해진다.
본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점 및 기술적 및 산업적 의의는 유사 요소들을 유사 도면 부호로 나타낸 첨부 도면을 참조로 하여 후술될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 시스템의 구성예를 도시하는 개략도이다.
도 2의 (A)∼(D)는 도 1에 도시한 핀(20)과 홈(18)의 결합에 의한 캠 캐리어(12)의 회전 동작예를 설명하는 도면이다.
도 3은 구동 캠의 전환 동작과, 엔진의 4행정의 대응 관계의 예를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 1의 정지 시 제어 및 시동 시 제어의 예를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서, ECU가 실행하는 시동 시 제어에 관한 처리 루틴의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 2에 있어서, ECU가 실행하는 시동 시 제어에 관한 처리 루틴의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태 3의 정지 중 제어의 예를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태 3의 정지 중 제어의 다른 예를 설명하는 도면이다.
이하, 도면에 기초하여 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 공통되는 요소에는, 동일한 부호를 붙여 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 이하의 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
우선, 본 발명의 실시 형태 1에 대해 도 1 내지 도 5를 참조하면서 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 시스템의 구성예를 도시하는 개략도이다. 도 1에 도시한 시스템은, 차량에 탑재되는 내연 기관의 시스템이다. 이 내연 기관은, 4 스트로크형 레시프로 엔진이며, 직렬 4 기통형 엔진이기도 하다. 이 엔진의 점화 순서는, 1번 기통(#1), 3번 기통(#3), 4번 기통(#4), 2번 기통(#2)의 순이다. 또한, 엔진의 기통 수는 2여도 되고, 3이어도 되고, 5 이상이어도 된다. 또한, 엔진의 점화 순서도 특별히 한정되지 않는다.
도 1에 도시한 밸브 트레인은, 캠 샤프트(10)를 구비하고 있다. 캠 샤프트(10)는, 엔진의 크랭크 샤프트(도시 생략)에 접속되어 있고, 이 크랭크 샤프트와 동기하여 회전한다. 캠 샤프트(10)에는, 중공축으로 형성된 4개의 캠 캐리어(12)가 배치되어 있다. 캠 캐리어(12)는, 캠 샤프트(10)의 회전 방향으로 고정되는 한편, 캠 샤프트(10)의 축 방향으로 슬라이드 가능하게 배치되어 있다. 캠 캐리어(12)는, 캠 프로파일(리프트양 및 작용각 중 적어도 한쪽을 의미함. 이하 동일함.)이 상이한 2종류의 흡기 캠(14, 16)을 인접 상태로 갖고 있다. 「작용각」이라 함은, 밸브가 개방되는 시간을 각도로 나타내는 것이다.
본 실시 형태 1에 있어서, 흡기 캠(14)은, 흡기 캠(16)보다 작은 작용각과 리프트양을 갖고 있다. 이하, 설명의 편의상, 상대적으로 소작용각·소리프트양의 흡기 캠을 「소캠」이라고도 칭하고, 상대적으로 대작용각·대리프트양의 흡기 캠을 「대캠」이라고도 한다. 소캠(14) 및 대캠(16)은, 1 기통당 2세트 비치되어 있다. 그 이유는, 1 기통당 2개의 흡기 밸브가 배치되어 있기 때문이다. 단, 본 발명에 있어서의 1 기통당 흡기 밸브의 배치 수는 1개여도 되고, 3개 이상이어도 된다.
캠 캐리어(12)의 표면에는, 캠 샤프트(10)의 축 방향으로 회전하면서 연장되는 나선상의 홈(18)이 형성되어 있다. 홈(18)은, 기통 사이에서 위상차를 갖고 형성되어 있다. 구체적으로, 1번 기통(#1)의 홈(18)과 3번 기통(#3)의 홈(18) 사이, 3번 기통(#3)의 홈(18)과 4번 기통(#4)의 홈(18) 사이, 4번 기통(#4)의 홈(18)과 2번 기통(#2)의 홈(18) 사이, 그리고, 2번 기통(#2)의 홈(18)과 1번 기통(#1)의 홈(18) 사이에, 각각 90°의 위상차가 설정되어 있다. 각 기통의 홈(18)은 분기되는 2개가 도중에서 1개로 합류하고 있다. 이하, 홈(18)의 부위를 특별히 구별할 때에는, 합류 후의 홈(18)을 홈(18a)이라고 칭하고, 합류 전의 홈(18)을 홈(18b, 18c)이라고 칭한다. 홈(18a)의 홈 깊이는 일정하지 않고, 홈(18a)의 중간부로부터 단부에 걸쳐서는, 단부를 향할수록 얕아지도록 형성되어 있다.
도 1에 도시한 밸브 트레인은, 2개의 핀(20, 22)과, 코일(도시 생략)을 갖는 솔레노이드 액추에이터(24)를 기통마다 구비하고 있다. 핀(20, 22)은, 자성체로 구성되어 있다. 코일에 통전하면, 핀(20)(또는 핀(22))이 솔레노이드 액추에이터(24)로부터 돌출된다. 핀(20)(또는 핀(22))이 돌출되면, 핀(20)(또는 핀(22))이 홈(18b)(또는 홈(18c))에 삽입되어 핀(20)(또는 핀(22))과 홈(18)이 결합된다.
홈(18)과 결합 상태에 있는 핀(20)(또는 핀(22))이 홈(18a)의 얕은 부분의 단부로부터 눌리면, 핀(20)(또는 핀(22))이 솔레노이드 액추에이터(24)측으로 되밀린다. 코일에는 전류가 흐르고 있기 때문에, 핀(20)(또는 핀(22))이 솔레노이드 액추에이터(24)측으로 되밀리면, 유도 기전력이 발생한다. 이 유도 기전력이 검출되면, 코일에의 통전을 차단한다. 코일에의 통전을 차단하면, 핀(20)(또는 핀(22))이 솔레노이드 액추에이터(24)에 인입되어, 핀(20)(또는 핀(22))과 홈(18)의 결합 상태가 해제된다. 이하, 핀(20, 22)을 특별히 구별할 필요가 없을 때에는, 단순히 「핀」이라고 칭한다.
도 2의 (A)∼(D)는, 핀(20)과 홈(18)의 결합에 의한 캠 캐리어(12)의 회전 동작예를 설명하는 도면이다. 또한, 도 2의 (A)∼(D)에서는, 상방으로부터 하방을 향하는 방향으로 캠 캐리어(12)가 회전하는 것으로 한다. 설명의 편의상, 도 2의 (A)∼(D)에는, 캠 캐리어(12) 및 솔레노이드 액추에이터(24)와, 소캠(14) 또는 대캠(16)과 접촉하는 로커 아암 롤러(26)만을 나타낸다. 도 2의 (A)에서는, 핀(20, 22)이 모두 솔레노이드 액추에이터(24)로 당겨져 있다. 또한, 핀(20)은 홈(18b)과 대향하고, 한편 핀(22)은 캠 캐리어(12)의 홈(18)이 형성되어 있지 않은 부분과 대향하고 있다.
도 2의 (B)에는, 도 2의 (A)에 도시한 상태로부터 90°회전한 캠 캐리어(12)의 자세가 그려져 있다. 도 2의 (B)와 도 2의 (A)를 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 캠 캐리어(12)가 회전하면, 홈(18a)이 안쪽으로 이동하고, 한편 홈(18b, 18c)이 전방측으로 이동해 온다. 도 2의 (B)에 그려진 홈(18b, 18c)은, 캠 캐리어(12)의 축에 대해 직교하고 있다. 이 도 2의 (B)에 그려진 홈(18b, 18c)의 부위를, 이하 「직교 부위」라고도 한다. 도 2의 (B)에서는, 핀(20)이 솔레노이드 액추에이터(24)로부터 돌출되어 있다. 핀(20)의 돌출 동작은, 홈(18b)의 직교 부위와 핀(20)이 대향하고 있는 동안에 행해진다. 코일에의 통전에 의해 솔레노이드 액추에이터(24)로부터 돌출된 핀(20)은 홈(18b)의 직교 부위에 삽입되어 홈(18b)과 결합한다.
도 2의 (C)에는, 도 2의 (B)에 도시한 상태로부터 90°회전한 캠 캐리어(12)의 자세가 그려져 있다. 도 2의 (C)와 도 2의 (B)를 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 캠 캐리어(12)가 회전하면, 홈(18a)의 전역이 완전히 안쪽으로 이동하고, 한편 홈(18b, 18c)이 전방측으로 더욱 이동해 간다. 도 2의 (C)에 그려진 홈(18b, 18c)은, 캠 캐리어(12)의 축에 대해 경사져 있다. 이 도 2의 (C)에 그려진 홈(18b, 18c)의 부위를, 「경사 부위」라고도 한다. 또한, 도 2의 (C)와 도 2의 (B)를 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 캠 캐리어(12)는 좌측 방향으로 슬라이드하고 있다. 이것은, 홈(18b)의 직교 부위 및 경사 부위가, 캠 캐리어(12)의 회전에 수반하여, 핀(20)과의 결합 상태를 유지하면서 이동하였기 때문이다.
도 2의 (D)에는, 도 2의 (C)에 도시한 상태로부터 90°회전한 캠 캐리어(12)의 자세가 그려져 있다. 도 2의 (D)와 도 2의 (C)를 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 캠 캐리어(12)가 회전하면, 홈(18b, 18c)의 경사 부위가 안쪽으로 이동하고, 한편 홈(18a)이 전방측으로 이동해 간다. 도 2의 (D)에서는, 핀(20)이 솔레노이드 액추에이터(24)에 인입되어 있다. 핀(20)의 인입 동작은, 핀(20)이 홈(18a)과 대향하고 있는 동안에 행해진다. 홈(18a)과 결합 상태에 있는 핀(20)은, 캠 캐리어(12)의 회전에 수반하여 홈(18a)의 얕은 부분의 단부에 도달한다. 홈(18a)의 얕은 부분의 단부를 핀(20)이 이동하면, 핀(20)이 솔레노이드 액추에이터(24)측으로 되밀린다. 핀(20)이 되밀리면 유도 기전력이 발생하고, 이 검출에 수반하여 코일에의 통전이 차단되면, 핀(20)이 솔레노이드 액추에이터(24)로 인입된다.
도 2의 (A)∼(D)로부터 알 수 있는 바와 같이, 캠 캐리어(12)가 좌측 방향으로 슬라이드하면, 로커 아암 롤러(26)와 접촉하는 캠(즉, 구동 캠)이 소캠(14)으로부터 대캠(16)으로 전환된다.
또한, 대캠(16)으로부터 소캠(14)으로의 전환 동작은, 다음과 같이 행해진다. 캠 캐리어(12)가 도 2의 (D)에 도시한 상태로부터 더욱 회전하여, 홈(18c)의 직교 부위에 핀(22)이 대향하고 있는 동안에 솔레노이드 액추에이터(24)로부터 핀(22)을 돌출시킨다. 그렇게 하면, 핀(22)이 홈(18c)의 직교 부위에 삽입된다. 그리고, 홈(18c)의 직교 부위 및 경사 부위가 핀(22)과의 결합 상태를 유지하면서 이동한다. 이 때문에, 캠 캐리어(12)가 우측 방향으로 슬라이드한다. 핀(22)이 홈(18c)으로부터 홈(18a)으로 이동하고, 홈(18a)의 얕은 부분의 단부에 도달하면, 핀(22)이 솔레노이드 액추에이터(24)측으로 되밀린다. 핀(22)이 되밀리면 유도 기전력이 발생하고, 이 검출에 수반하여 코일에의 통전이 차단되면, 핀(22)이 솔레노이드 액추에이터(24)에 인입된다. 이상에 의해, 로커 아암 롤러(26)와 접촉하는 캠이, 대캠(16)으로부터 소캠(14)으로 전환된다.
도 1로 되돌아가, 시스템의 구성예의 설명을 계속한다. 도 1에 도시한 시스템은, 제어 장치로서의 ECU(30)를 구비하고 있다. ECU(30)는, RAM(랜덤 액세스 메모리), ROM(리드 온리 메모리), CPU(마이크로프로세서) 등을 구비하고 있다. ECU(30)는, 차량에 탑재된 각종 센서의 신호를 도입하여 처리한다. 각종 센서에는, 크랭크 샤프트의 회전 각도에 따른 신호를 출력하는 크랭크각 센서(32)가 포함된다. 각종 센서에는, 엔진을 시동시키는 신호(IG 신호) 및 엔진을 정지시키는 신호(IG-OFF 신호)를 출력하는 이그니션 키(34)도 포함되어 있다. ECU(30)는, 도입한 각종 센서의 신호를 처리하여 소정의 제어 프로그램에 따라서 각종 액추에이터를 조작한다. 각종 액추에이터에는, 상술한 솔레노이드 액추에이터(24)가 포함된다. 각종 액추에이터에는, 엔진의 각 기통에 설치되는 연료 인젝터(36)와 점화 장치(38)도 포함된다. 각종 액추에이터에는, 시동용 모터(스타터)(40)도 포함된다. 시동용 모터(40)는, 배터리(도시 생략)로부터의 구동 전력을 받아 크랭크 샤프트를 회전시키는 주지의 시동 장치이다.
본 실시 형태 1에서는, 엔진 통상 시(엔진 시동 시를 제외함. 이하 동일함.)에는 주로 소캠을 구동 캠으로서 사용한다. 한편, 엔진 시동 시에는 반드시 대캠을 구동 캠으로서 사용한다. 도 3은 구동 캠의 전환 동작과, 엔진의 4행정의 대응 관계의 예를 설명하는 도면이다. 또한, 도 3에 있어서는, 1번 기통(#1)의 구동 캠의 전환 동작을 설명하지만, 2번 기통(#2) 내지 4번 기통(#4)의 구동 캠의 전환 동작도 기본적으로는 이것과 동일하다. 1번 기통(#1)의 구동 캠의 전환 동작은, 캠 샤프트(캠 캐리어)가 1회전하는 동안에 행해진다. 더 상세하게, 1번 기통(#1)의 구동 캠의 전환 동작은, 도 3의 좌측에 나타낸 배기 행정의 중기에 있어서 개시된다. 이 배기 행정의 중기는, 홈(18b) 또는 홈(18c)의 직교 부위에 핀이 대향하기 직전의 기간에 상당한다. 핀의 돌출 동작은, 이 기간에 있어서 개시된다.
핀의 돌출 동작은, 도 3의 좌측에 나타낸 흡기 행정의 초기에 있어서 완료된다. 돌출 동작이 완료된 핀은, 풀 스트로크 상태로 되어 있다. 풀 스트로크 상태의 핀은, 홈(18b)(또는 홈(18c))의 직교 부위에 착좌되어 결합되어 있다. 홈(18b)(또는 홈(18c))의 경사 부위는, 이 상태로부터 홈(18b)(또는 홈(18c))의 직교 부위에 착좌한 핀과의 결합 상태를 유지하면서 이동한다. 그리고, 배기 행정의 초기에 있어서 핀이 홈(18a)과 결합하는 상태로 되어 있다. 풀 스트로크 상태의 핀이 홈(18a)과 결합할 때까지의 기간이, 구동 캠의 전환 기간에 상당한다. 그리고, 도 3의 우측에 나타낸 배기 행정의 후기로부터 핀의 인입 동작이 개시된다. 이 배기 행정의 후기는, 도 2의 (D)에 설명한 홈(18a)의 얕은 부분의 단부에 핀이 도달하는 기간에 상당한다. 핀의 인입 동작은, 도 3의 우측에 나타낸 흡기 행정의 후기에 있어서 완료된다. 이에 의해, 1번 기통(#1)의 구동 캠의 전환 동작도 완료된다.
엔진 통상 시에 주로 소캠을 사용하는 시스템에 있어서는, 엔진에 대한 정지 요구(연료 인젝터와 점화 장치의 구동에 대한 정지 요구를 말한다. 이하 동일함.)가 나왔을 때, 구동 캠으로서 소캠이 선택되어 있는 케이스가 다발할 것이 예상된다. 그래서, 본 실시 형태 1에서는, 엔진에 대한 정지 요구가 나온 경우에, 구동 캠으로서 소캠이 선택되어 있는 기통(이하, 「소캠 기통」이라고도 함)이 포함되어 있는지 여부를 판정한다. 그리고, 소캠 기통이 포함되어 있다고 판정된 경우, 소캠으로부터 대캠으로의 전환 지령을 내린다. 이하, 이러한 엔진을 정지시킬 때의 제어를 「정지 시 제어」라고도 한다. 본 실시 형태 1의 정지 시 제어에서는, 모든 솔레노이드 액추에이터에 대해 소캠으로부터 대캠으로의 전환 지령이 내려진다.
그러나, 엔진에 대한 정지 요구가 나와 있는 이상, 정지 시 제어 중이라도 캠 샤프트의 회전이 멈추게 된다. 정지 시 제어 중에 캠 샤프트의 회전이 멈추었을 때에는, 상술한 전환 지령에 기초한 구동 캠의 전환 동작이 일부의 기통에 있어서 완료되지 않을 가능성이 있다. 즉, 상술한 전환 지령에 기초한 구동 캠의 전환 동작이 실패할 가능성이 있다. 정지 시 제어의 실행보다 엔진 정지를 우선하는 본 실시 형태 1에 따르면, 정지 시 제어의 실행을 우선하여 엔진 정지를 연장하는 경우에 비해 연료 소비량을 억제할 수 있다. 그 반면, 전환 동작의 실패가 발생한 상태에서 엔진을 시동한 경우는, 소캠 기통에 있어서 연소 상태가 악화될 가능성이 있다. 또한, 기통 사이에서의 구동 캠의 불균일이 원인이 되어, 기통 사이에서 연소 상태에 변동이 발생할 가능성도 있다.
그래서, 본 실시 형태 1에서는, 엔진에 대한 시동 요구가 나온 경우에, 상술한 판정과 동일한 내용의 판정을 다시 행한다. 그리고, 소캠 기통이 포함되어 있다고 판정된 경우, 모든 솔레노이드 액추에이터에 대해 상술한 전환 지령을 다시 내린다. 또한, 구동 캠의 전환 동작이 모든 기통에 있어서 완료될 때까지, 연료 인젝터의 구동을 대기시킨다. 이하, 이러한 엔진 시동 시의 제어를 「시동 시 제어」라고도 한다.
도 4는, 본 발명의 실시 형태 1의 정지 시 제어 및 시동 시 제어의 예를 설명하는 도면이다. 도 4의 예에서는, 시각 t1에 있어서 엔진에 대한 정지 요구가 나오고, 시각 t2에 있어서 엔진 회전 속도가 제로가 된다. 또한, 시각 t1로부터 시각 t2까지의 동안에, 1번 기통(#1), 3번 기통(#3) 및 4번 기통(#4)에서의 구동 캠의 전환이 행해진다. 한편, 2번 기통(#2)에서의 구동 캠의 전환이 완료되지 않은 상태로 되어 있다. 즉, 2번 기통(#2)은 소캠 기통으로 되어 있다. 그래서, 시각 t3 이후에, 2번 기통(#2)에서의 구동 캠의 전환이 행해진다. 시각 t3은, 엔진에 대한 시동 요구에 따라서, 시동용 모터의 구동이 개시되는 시각이다. 시동용 모터가 구동되면, 크랭크 샤프트의 회전에 동기하여 캠 캐리어가 회전한다. 그러므로, 시각 t3 이후에 상술한 전환 지령을 내리면, 2번 기통(#2)에서의 구동 캠의 전환이 시각 t4에 있어서 완료된다.
2번 기통(#2)에서의 구동 캠의 전환이 완료되면, 모든 기통에서의 구동 캠의 전환이 완료된다. 도 4의 예에서는, 시각 t4에 있어서 각 인젝터에 대한 분사 허가가 나오고, 시각 t5 이후에 있어서 실제로 연료의 분사가 개시된다. 바꾸어 말하면, 시각 t4까지는 각 인젝터로부터의 연료의 분사가 대기 상태로 된다. 이와 같이, 시동 시 제어에서는, 시동용 모터의 구동 중, 모든 기통에서의 구동 캠의 전환이 완료될 때까지, 각 기통에서의 혼합기의 연소의 개시가 대기 상태로 된다. 따라서, 상술한 연소 상태에 관한 문제가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다. 엔진 회전 속도가, 시동용 모터로부터 공급되는 토크 및 혼합기의 연소에 의해 발생하는 토크에 의해 상승한다. 또한, 시동용 모터의 구동은, 엔진 회전 속도가 역치(Neth)에 도달한 시각 t6에 있어서 정지된다.
도 4의 예에서는, 모든 솔레노이드 액추에이터에 대해 상술한 전환 지령이 내려져 있다. 그 때문에, 핀의 돌출 동작은, 2번 기통(#2)뿐만 아니라, 구동 캠의 전환이 완료되어 있는 다른 기통에 있어서도 행해지게 된다. 단, 2번 기통(#2) 이외의 기통에 있어서는, 솔레노이드 액추에이터로부터 돌출된 핀이, 도 2의 (A)∼(D)에서 설명한 홈(18b)의 직교 부위와 홈(18c)의 직교 부위 사이에 위치하는 캠 캐리어(12)의 표면과 대향하게 된다. 또한, 도 2의 (A)∼(D)에 나타낸 캠 캐리어(12)가 회전하였다고 해도, 돌출 상태의 핀이 홈(18a)에 삽입되고, 그 후, 홈(18a)의 얕은 부분의 단부로부터 눌려 솔레노이드 액추에이터측으로 되밀리게 된다. 따라서, 2번 기통(#2) 이외의 기통에서는 캠 캐리어의 슬라이드는 일어나지 않고, 2번 기통(#2)의 캠 캐리어만이 슬라이드한다.
또한, 핀이 솔레노이드 액추에이터측으로 되밀리면, 상술한 유도 기전력이 발생하고, 코일에의 통전이 차단된다. 따라서, 핀의 돌출 동작과 마찬가지로, 핀의 인입 동작도 모든 기통에 있어서 행해지게 된다.
도 5는, 본 발명의 실시 형태 1에 있어서, ECU가 실행하는 시동 시 제어에 관한 처리 루틴의 일례를 나타내는 도면이다. 본 루틴은, 엔진에 대한 시동 요구가 나올 때마다 실행되는 것으로 한다. 또한, 시동 요구의 유무에 대해서는, 예를 들어 도 1에 도시한 이그니션 키(34)로부터의 IG 신호를 ECU가 수취하였는지 여부에 기초하여 판정된다. IG 신호는, 차량의 운전자에 의해 소정의 조작(예를 들어, 이그니션 키를 소정 위치까지 돌리는 등의 조작)이 이루어진 경우에 출력되는 신호이다.
도 5에 나타낸 루틴에서는, 우선, 시동용 모터에 대해 구동 지령이 내려진다(스텝 S2). 계속해서, 모든 기통에 있어서 구동 캠이 대캠으로 전환되어 있는지 여부가 판정된다(스텝 S4). 스텝 S4의 판정은, 본 루틴의 실행 직전에 행해진 정지 시 제어에서의 유도 기전력의 발생의 검출 결과를 이용하여 행해진다. 구체적으로, 모든 솔레노이드 액추에이터에 있어서 유도 기전력의 발생이 검출된 경우는, 모든 기통에 있어서 구동 캠이 대캠으로 전환되었다고 판정된다. 한편, 어느 솔레노이드 액추에이터에 있어서 유도 기전력의 발생이 검출되지 않은 경우에는, 정지 시 제어에 의한 구동 캠의 전환의 실패가 발생하였다고 판정된다.
스텝 S4의 판정이 부정적인 경우는, 소캠 기통이 포함되어 있다고 판단할 수 있다. 그 때문에, 모든 솔레노이드 액추에이터에 대해 상술한 전환 지령이 내려진다(스텝 S6). 계속해서, 모든 기통에 있어서 구동 캠이 대캠으로 전환되어 있는지 여부가 판정된다(스텝 S8). 스텝 S8의 판정은, 스텝 S6에서 내려진 전환 지령에 기초하여 발생하는 유도 기전력의 검출 결과를 이용하여 행해진다. 구체적으로, 모든 솔레노이드 액추에이터에 있어서 유도 기전력의 발생이 검출된 경우는, 모든 기통에 있어서 구동 캠이 대캠으로 전환되었다고 판정된다. 스텝 S8의 처리는, 긍정적인 판정 결과가 나올 때까지 반복된다.
스텝 S4 또는 스텝 S8의 판정이 긍정적인 경우는, 소캠 기통이 포함되어 있지 않다고 판단할 수 있다. 그 때문에, 연료 인젝터로부터의 분사를 허가하는 지령이 내려진다(스텝 S10). 계속해서, 엔진 회전 속도가 역치(Neth)를 상회하였는지 여부가 판정된다(스텝 S12). 스텝 S12의 처리는, 긍정적인 판정 결과가 나올 때까지 반복된다. 스텝 S12의 판정이 긍정적인 경우는, 시동용 모터에 대해 구동 정지 지령이 내려진다(스텝 S14).
이상, 도 5에 나타낸 루틴에 의하면, 엔진에 대한 시동 요구가 나온 경우에, 연료 분사의 개시까지, 모든 기통에 있어서 구동 캠을 대캠으로 정렬시켜 둘 수 있다. 따라서, 상술한 연소 상태에 관한 문제가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 도 5에 나타낸 루틴에 의하면, 정지 시 제어에서의 유도 기전력의 검출 결과가 어떠한 결과였다고 해도, 그 후의 엔진 시동 시의 연료 분사의 개시까지, 모든 기통에 있어서 구동 캠을 대캠으로 정렬시켜 둘 수 있다. 즉, 전회 정지 시에 있어서의 엔진 정지의 양태에 관계없이, 금회의 엔진 시동 시의 연료 분사의 개시까지, 모든 기통에 있어서 구동 캠을 대캠으로 정렬시켜 둘 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태 1에 있어서는, 솔레노이드 액추에이터가 「전환 기구」의 일례에 상당한다. ECU가 「제어 장치」의 일례에 상당한다. 대캠이 「시동용 캠」의 일례에 상당한다.
다음으로, 본 발명의 실시 형태 2에 대해 도 6을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 실시 형태 2의 시스템 구성예는, 도 1에 도시한 구성예와 공통된다. 또한, 구동 캠의 전환 동작에 대해서는, 도 2의 (A)∼(D) 내지 도 3에서 설명한 바와 같다. 따라서, 시스템의 구성예와 구동 캠의 전환 동작에 관한 설명은 생략한다.
상기 실시 형태 1에서는, 정지 시 제어를 실행하고, 또한 엔진에 대한 정지 요구가 나왔을 때의 소캠 기통에 관한 판정 결과에 따른 시동 시 제어를 실행하였다. 또한, 시동 시 제어의 실행 시에는, 정지 시 제어 시에 내려진 전환 지령을 모든 솔레노이드 액추에이터에 대해 다시 내렸다. 본 실시 형태 2에서는, 상기 실시 형태 1과 동일한 내용의 정지 시 제어를 실행하고, 또한 상술한 소캠 기통에 관한 판정 결과에 따라서 시동 시 제어를 실행한다. 단, 본 실시 형태 2의 시동 시 제어의 실행 시에는, 정지 시 제어 시에 내린 전환 지령을 소캠 기통에 대응하는 솔레노이드 액추에이터에 대해서만 다시 내린다.
상기 실시 형태 1의 도 5의 스텝 S4에서 설명한 바와 같이, 구동 캠의 전환의 실패에 관한 판정은, 정지 시 제어에서의 유도 기전력의 발생의 검출 결과를 이용하여 행해진다. 이 검출 결과는 솔레노이드 단위로 얻어진다는 점에서, 어느 기통이 소캠 기통에 해당되는지는 정지 시 제어의 종료 시점에서 판명되어 있다. 또한, 상술한 코일에의 통전은, 솔레노이드 액추에이터 단위로 행해진다. 그리고, 소캠 기통에 대응하는 솔레노이드 액추에이터에 대해서만 상술한 전환 지령을 내린다고 하는 것은, 그 이외의 솔레노이드 액추에이터에 대해서는 상술한 전환 지령을 내리지 않는다고 하는 것을 의미한다. 그 때문에, 본 실시 형태 2의 시동 시 제어에 의하면, 일부의 코일에의 통전을 생략할 수 있다. 따라서, 상기 실시 형태 1에 비해, 시동 시 제어의 실행에 수반되는 전력 소비량을 억제할 수 있다.
도 6은, 본 발명의 실시 형태 2에 있어서, ECU가 실행하는 시동 시 제어에 관한 처리 루틴의 일례를 나타내는 도면이다. 본 루틴은, 도 5에 나타낸 루틴과 마찬가지로, 엔진에 대한 시동 요구가 내려질 때마다 실행되는 것으로 한다. 또한, 본 루틴에 나타내는 처리는, 도 5에 나타낸 루틴의 처리와 기본적으로 동일하다. 구체적으로, 도 6의 스텝 S16, S18, S24, S26, S28의 처리는, 도 5의 스텝 S2, S4, S10, S12, S14의 처리와 동일하다. 이하에서는, 도 5의 처리와 부분적으로 상이한 도 6의 스텝 S20, S22의 처리에 대해 설명한다.
도 6의 스텝 S20에서는, 소캠 기통에 대응하는 솔레노이드 액추에이터에 대해 상술한 전환 지령이 내려진다. 이미 설명한 바와 같이, 어느 기통이 소캠 기통인지는 정지 시 제어의 종료 시점에서 판명되어 있다. 스텝 S20의 처리에서는, 이 정보에 기초하여 소캠 기통이 특정되고, 상술한 전환 지령이 내려진다. 계속해서, 소캠 기통에 있어서 구동 캠이 대캠으로 전환되어 있는지 여부가 판정된다(스텝 S22). 스텝 S22의 판정은, 스텝 S20에서 내려진 전환 지령에 기초하여 발생하는 유도 기전력의 검출 결과를 이용하여 행해진다. 구체적으로, 소캠 기통에 대응하는 솔레노이드 액추에이터에 있어서 유도 기전력의 발생이 검출된 경우는, 소캠 기통에 있어서 구동 캠이 대캠으로 전환되었다고 판정된다. 스텝 S22의 처리는, 긍정적인 판정 결과가 나올 때까지 반복된다.
이상, 도 6에 나타낸 루틴에 의하면, 소캠 기통이 포함되어 있는 경우에, 연료 분사의 개시까지, 소캠 기통의 구동 캠을 대캠으로 전환해 둘 수 있다. 따라서, 상기 실시 형태 1에 비해, 시동 시 제어의 실행에 수반되는 전력 소비량을 억제할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시 형태 3에 대해 도 7 내지 도 8을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 실시 형태 3의 시스템의 구성예는, 도 1에 도시한 구성예에 모터 제너레이터(도시 생략)가 추가된 구성예로 되어 있다. 모터 제너레이터는, 일례로서 영구 자석형 교류 동기 전동 모터에 의해 구성되어 있다. 모터 제너레이터의 회전축은 크랭크 샤프트와 연결되어 있다. 모터 제너레이터는, 역행 구동에 의해 발생한 모터 토크를 크랭크 샤프트에 부여한다. 모터 제너레이터는, 회생 구동에 의해 발전기로서도 동작한다. 단, 모터 제너레이터 이외의 구성에 대해서는, 도 1에 도시한 구성예와 공통된다. 또한, 구동 캠의 전환 동작에 대해서는, 도 2의 (A)∼(D) 내지 도 3에서 설명한 바와 같다. 따라서, 시스템의 구성예와 구동 캠의 전환 동작에 관한 설명은 생략한다.
상기 실시 형태 1에서는, 정지 시 제어를 실행하고, 또한 엔진에 대한 정지 요구가 나왔을 때의 소캠 기통에 관한 판정 결과에 따른 시동 시 제어를 실행하였다. 본 실시 형태 3에서는, 상기 실시 형태 1과 동일한 내용의 정지 시 제어와 시동 시 제어를 실행한다. 단, 본 실시 형태 3에서는, 정지 시 제어의 종료 시점에서 판명되어 있는 소캠 기통의 정보에 기초하여, 엔진 정지 중에 모터 제너레이터를 역행 구동시키는 제어를 실행한다. 이하, 이러한 엔진 정지 중의 제어를 「정지 중 제어」라고도 한다.
도 7은, 본 발명의 실시 형태 3의 정지 중 제어의 예를 설명하는 도면이다. 도 7의 예에서는, 시각 t1에 있어서 엔진에 대한 정지 요구가 나오고, 시각 t2에 있어서 엔진 회전 속도가 제로가 된다. 또한, 시각 t1로부터 시각 t2까지의 사이에, 1번 기통(#1), 3번 기통(#3) 및 4번 기통(#4)에서의 구동 캠의 전환이 행해진다. 한편, 2번 기통(#2)에서의 구동 캠의 전환이 완료되지 않은 그대로이다. 여기까지는, 도 4에서 설명한 정지 시 제어의 내용과 동일하다.
2번 기통(#2)이 소캠 기통에 해당되는 것은, 시각 t2에 있어서 판명되어 있다. 그래서, 도 7의 예에서는, 시각 t2 이후의 시각 t7에 있어서 모터 제너레이터의 역행 구동을 개시하여, 크랭크 샤프트를 회전시킨다. 크랭크 샤프트가 회전하면 캠 캐리어의 정지 위치가 이동한다. 도 7의 예에서는, 시각 t3 이후에 행하는 2번 기통(#2)의 핀 돌출 동작이 다른 기통의 전환 동작에 앞서 개시되도록, 크랭크각 센서로부터의 위치 정보를 참조하면서 시각 t8까지 모터 제너레이터의 구동을 계속한다. 즉, 2번 기통(#2)의 핀의 돌출 동작의 순서가 앞당겨지도록, 시각 t7로부터 시각 t8까지 모터 제너레이터가 역행 구동된다.
정지 중 제어를 실행하면, 2번 기통(#2)에서의 구동 캠의 전환을 시각 t9에 있어서 완료시킬 수 있다. 그리고, 시각 t9에 있어서 각 인젝터에 대한 분사 허가가 내려지면, 시각 t10 이후에 있어서 실제로 연료의 분사가 개시되게 된다. 가령, 2번 기통(#2)의 순서의 앞당기기를 행하지 않은 경우에는, 시동 시 제어의 실행에 수반되는 연료 분사의 개시가 지연될 가능성이 있다. 이 점에서, 정지 중 제어를 실행하면, 연료 분사의 개시까지의 지연 기간을 단축하여, 엔진 회전 속도를 단시간에 상승시키는 것이 가능해진다. 또한, 시동용 모터의 구동은, 엔진 회전 속도가 역치(Neth)에 도달한 시각 t11에 있어서 정지된다.
도 8은, 본 발명의 실시 형태 3의 정지 중 제어의 다른 예를 설명하는 도면이다. 도 8의 예에서는, 시각 t1에 있어서 엔진에 대한 정지 요구가 나오고, 시각 t2에 있어서 엔진 회전 속도가 제로가 된다. 여기까지는, 도 4에서 설명한 정지 시 제어의 내용과 동일하다.
도 8의 예에서는, 시각 t1로부터 시각 t2까지의 사이에, 1번 기통(#1) 및 4번 기통(#4)에서의 구동 캠의 전환이 행해진다. 한편, 2번 기통(#2) 및 3번 기통(#3)에서의 구동 캠의 전환이 완료되지 않은 상태 그대로이다. 단, 2번 기통(#2) 및 3번 기통(#3)이 소캠 기통에 해당되는 것은, 시각 t2에 있어서 판명되어 있다. 그래서, 도 8의 예에서는, 시각 t2 이후의 시각 t12에 있어서 모터 제너레이터의 역행 구동을 개시하여, 크랭크 샤프트를 회전시킨다. 크랭크 샤프트가 회전하면 캠 캐리어의 정지 위치가 이동한다. 도 8의 예에서는, 시각 t3 이후에 행하는 3번 기통(#3)의 핀 돌출 동작이 1번째로 개시되고, 2번 기통(#2)의 핀 돌출 동작이 3번째로 개시되고, 크랭크각 센서로부터의 위치 정보를 참조하면서 시각 t13까지 모터 제너레이터의 구동을 계속한다.
정지 중 제어를 실행하면, 3번 기통(#3)에서의 구동 캠의 전환을 시각 t14에 있어서 완료시키고, 2번 기통(#2)에서의 구동 캠의 전환을 시각 t15에 있어서 완료시킬 수 있다. 즉, 모든 기통에 있어서의 구동 캠의 전환을, 시각 t15에 있어서 완료시킬 수 있다. 그리고, 시각 t15에 있어서 각 인젝터에 대한 분사 허가가 나오면, 시각 t16 이후에 있어서 실제로 연료의 분사가 개시되게 된다. 도 7의 예의 설명 시에도 서술하였지만, 가령, 2번 기통(#2) 및 3번 기통(#3)의 순서의 앞당기기를 행하지 않은 경우에는, 시동 시 제어의 실행에 수반되는 연료 분사의 개시가 지연될 가능성이 있다. 이 점에서, 정지 중 제어를 실행하면, 연료 분사의 개시까지의 지연 기간을 단축하여, 엔진 회전 속도를 단시간에 상승시키는 것이 가능해진다. 또한, 시동용 모터의 구동은, 역치(Neth)에 도달한 시각 t17에 있어서 정지된다.
또한, 상술한 실시 형태 3에 있어서는, 모터 제너레이터가 「전동기」의 일례에 상당하고 있다.
그런데, 상기 실시 형태 1 내지 3에서는, 도 1에 도시한 캠 샤프트(10)에 4개의 캠 캐리어(12)를 배치하는 예를 설명하였다. 즉, 캠 캐리어(12)가 기통마다 배치되는 예를 설명하였다. 그러나, 캠 캐리어(12)가 2 기통 이상에 걸쳐 배치되어 있어도 된다. 이러한 배치예는, 일본 특허 공개 제2009-228543호에 개시되어 있는 바와 같다. 즉, 어떠한 캠 캐리어의 구성을 채용한 경우라도, 캠 캐리어의 슬라이드를 이용한 캠의 전환이 전 기통 일괄적으로 행해지지 않고, 기통 또는 기통 군을 단위로 하여 행해지는 것이면, 상술한 정지 시 제어, 시동 시 제어 및 정지 중 제어를 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태 1 내지 3에서는, 엔진 통상 시의 구동 캠을 주로 소캠으로 하고, 엔진 시동 시의 구동 캠을 대캠으로 하는 예를 설명하였다. 그러나, 엔진의 운전 상태와 구동 캠의 관계는 일례에 불과하며, 엔진 통상 시의 구동 캠을 주로 대캠으로 하고, 엔진 시동 시의 구동 캠을 소캠으로 해도 된다. 즉, 엔진 시동 시의 구동 캠을 소캠으로 하는 경우라도, 상술한 정지 시 제어, 시동 시 제어 및 정지 중 제어를 적용할 수 있다. 다시 말하면, 캠 캐리어가 갖는 구동 캠의 후보는 소캠과 대캠의 2종류에 한정되지 않고, 구동 캠의 후보가 3종류 이상이어도 된다. 이러한 경우라도, 엔진 시동 시의 구동 캠을 모든 기통에 있어서 특정한 시동용 캠으로 정렬시킬 때에는, 상술한 정지 시 제어, 시동 시 제어 및 정지 중 제어를 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태 1 내지 3에서는, 핀이 솔레노이드 액추에이터측으로 되밀렸을 때의 유도 기전력 검출 결과를 이용하여 구동 캠의 전환의 실패의 유무를 판정하였다. 또한, 상기 실시 형태 2에서는, 이 검출 결과를 소캠 기통의 특정에 이용하였다. 그러나, 로커 아암 롤러에 대향하는 흡기 캠을 검출하는 센서를 별도로 설치하고, 이 센서 출력을 사용하여 상술한 실패의 유무를 판정해도 되고, 소캠 기통을 특정해도 된다.
또한, 상기 실시 형태 3에서는, 상기 실시 형태 1과 동일한 내용의 정지 시 제어와 시동 시 제어를 실행하였다. 그러나, 상기 실시 형태 3에 있어서, 상기 실시 형태 1의 시동 시 제어 대신에 상기 실시 형태 2의 시동 시 제어를 실행해도 된다.
또한, 상기 실시 형태 1 내지 3에서는, 시동 시 제어에 있어서, 구동 캠의 전환 동작이 모든 기통에 있어서 완료될 때까지, 연료 인젝터의 구동을 대기시켰다. 그러나, 연료 인젝터의 구동 대신에, 또는 연료 인젝터의 구동과 함께, 점화 장치의 구동을 대기시켜도 된다. 점화 장치의 구동을 대기시키면, 적어도 각 기통에서의 혼합기의 연소를 대기시킬 수 있으므로, 상술한 연소 상태에 관한 문제가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 연료 소비량을 억제한다는 관점에서 보면, 점화 장치가 아닌 연료 인젝터의 구동을 대기시키는 것이 바람직하다.

Claims (5)

  1. 내연 기관 시스템에 있어서,
    복수 기통을 갖는 내연 기관과,
    상이한 캠 프로파일을 갖고, 상기 내연 기관의 각 기통에 설치된 흡기 밸브를 구동 가능하게 구성되어 있는 복수 종류의 캠(14, 16)과,
    상기 복수 종류의 캠(14, 16)을 기통 단위 또는 기통 군 단위로 지지하고, 상기 내연 기관의 크랭크 샤프트와 동기하여 회전하는 캠 샤프트(10)에 설치되는 복수의 캠 캐리어(12)와,
    상기 캠 캐리어(12) 각각에 대응하여 설치되고, 상기 흡기 밸브를 실제로 구동하는 구동 캠을 상기 복수 종류의 캠(14, 16) 사이에서 전환하는 복수의 전환 기구(24)와,
    제어 장치를
    포함하고,
    상기 제어 장치(30)는,
    i) 상기 내연 기관을 정지시킬 때에는, 상기 각 기통의 상기 구동 캠을 소정의 시동용 캠(16)으로의 전환을 하기 위한 전환 지령을 상기 전환 기구(24)에 대해 출력하고,
    ii) 상기 전환의 실패가 발생한 경우에는, 상기 내연 기관의 다음번 시동 시에 상기 전환 기구(24)에 대해 상기 전환 지령을 출력하고,
    iii) 상기 전환이 전 기통에 있어서 완료될 때까지 각 기통에서의 혼합기의 연소의 개시를 대기시키도록 구성되는, 내연 기관 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전환 기구(24)는, 상기 캠 캐리어(12)와 결합 가능한 핀(20, 22)을 돌출시킴으로써 상기 캠 캐리어(12)의 각각을 상기 캠 샤프트(10)의 축 방향으로 차례로 슬라이드시키는, 내연 기관 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 전환 기구(24)는, 솔레노이드 액추에이터(24)이고,
    상기 핀(20, 22)이 상기 솔레노이드 액추에이터(24)로 되밀림으로써 발생하는 유도 기전력이 어느 솔레노이드 액추에이터(24)에 있어서 검출되지 않은 경우, 상기 내연 기관 시스템은, 상기 소정의 시동용 캠(16)으로의 전환의 실패가 발생한다고 판정하는, 내연 기관 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치(30)가, 상기 내연 기관을 정지시킬 때에 상기 시동용 캠(16)으로의 전환의 실패가 발생한 기통인 특정 기통 또는 상기 시동용 캠(16)으로의 전환의 실패가 발생한 기통을 포함하는 특정 기통 군을 특정하고, 상기 내연 기관의 다음번 시동 시에 상기 특정 기통 또는 상기 특정 기통 군에 대응하여 설치되는 상기 전환 기구에 대해서만 상기 전환 지령을 출력하도록 구성되어 있는, 내연 기관 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 크랭크 샤프트를 회전시키는 전동기를 더 포함하고,
    상기 제어 장치(30)가, 상기 내연 기관을 정지시킬 때에 상기 시동용 캠(16)으로의 전환의 실패가 발생한 기통인 특정 기통 또는 상기 시동용 캠(16)으로의 전환의 실패가 발생한 기통을 포함하는 특정 기통 군을 특정하고, 상기 특정 기통 또는 상기 특정 기통 군의 상기 내연 기관의 다음번 시동 시에 있어서의 상기 시동용 캠으로의 전환의 순서가 앞당겨지도록 상기 내연 기관의 정지 중에 상기 전동기를 제어하도록 구성되어 있는, 내연 기관 시스템.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110005497B (zh) * 2019-05-15 2020-12-01 杰锋汽车动力系统股份有限公司 用于内燃机的三级可变气门升程机构
CN113389608B (zh) * 2021-07-21 2022-10-28 潍柴动力股份有限公司 一种多缸发动机凸轮设计方法及多缸发动机

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS544427B2 (ko) 1974-10-01 1979-03-06
JPH07217417A (ja) * 1994-01-31 1995-08-15 Unisia Jecs Corp エンジンの可変バルブ切り換え制御装置
JP4394764B2 (ja) * 1999-02-15 2010-01-06 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の可変動弁装置
JP2002089301A (ja) 2000-09-14 2002-03-27 Honda Motor Co Ltd 内燃機関のバルブタイミング制御装置
JP2003161192A (ja) * 2001-11-27 2003-06-06 Toyota Motor Corp 内燃機関の始動制御装置
US7140334B2 (en) 2003-06-17 2006-11-28 Honda Motor Co., Ltd. Valve train for internal combustion engine
DE102007010149A1 (de) 2007-03-02 2008-09-04 Audi Ag Ventiltrieb für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine mit verschiebbarem Nockenträger und Doppelschneckentrieb
JP4962370B2 (ja) 2008-03-21 2012-06-27 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の可変動弁機構
JP2010138738A (ja) * 2008-12-10 2010-06-24 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置
JP5168167B2 (ja) 2009-01-21 2013-03-21 日産自動車株式会社 車両用内燃機関の制御装置
JP5143877B2 (ja) * 2010-09-21 2013-02-13 日立オートモティブシステムズ株式会社 バルブタイミング可変機構の制御装置
JP5929300B2 (ja) 2011-08-08 2016-06-01 日産自動車株式会社 エンジンのバルブタイミング制御装置
DE102012006820B4 (de) 2012-04-04 2019-08-22 Audi Ag Verfahren zum Betreiben eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine
GB2516685A (en) 2013-07-30 2015-02-04 Gm Global Tech Operations Inc Cam carrier assembly for an internal combustion engine
DE102014014598B4 (de) * 2014-10-07 2020-12-03 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Verstellwellenbetätigung für hubschaltbare Ventiltriebe von Brennkraftmaschinen
US9976500B2 (en) 2014-10-20 2018-05-22 Ford Global Technologies, Llc Method and system for selective cylinder deactivation
US9863332B2 (en) * 2015-05-12 2018-01-09 GM Global Technology Operations LLC System and method for determining an oil contamination level of an engine based on a switching period of a valve lift actuator to improve engine startups
JP2018096208A (ja) * 2016-12-08 2018-06-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6428798B2 (ja) * 2017-01-13 2018-11-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関システム

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