WO2007037177A1 - 可変動弁装置 - Google Patents

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WO2007037177A1
WO2007037177A1 PCT/JP2006/318829 JP2006318829W WO2007037177A1 WO 2007037177 A1 WO2007037177 A1 WO 2007037177A1 JP 2006318829 W JP2006318829 W JP 2006318829W WO 2007037177 A1 WO2007037177 A1 WO 2007037177A1
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WO
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valve
variable
state
switching
arm
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PCT/JP2006/318829
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English (en)
French (fr)
Inventor
Toshiyuki Maehara
Original Assignee
Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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Publication date
Application filed by Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha filed Critical Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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Priority to JP2007537593A priority patent/JPWO2007037177A1/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01L13/00Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0021Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of rocker arm ratio
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02Valve drive
    • F01L1/04Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047Camshafts
    • F01L1/053Camshafts overhead type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18Rocking arms or levers
    • F01L1/185Overhead end-pivot rocking arms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/20Adjusting or compensating clearance
    • F01L1/22Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically
    • F01L1/24Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically
    • F01L1/2405Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically by means of a hydraulic adjusting device located between the cylinder head and rocker arm
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/26Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
    • F01L1/267Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder with means for varying the timing or the lift of the valves

Definitions

  • the present invention relates to a variable valve apparatus, and more particularly, to a variable valve apparatus that can mechanically change the valve opening amount.
  • Patent Document 1 there is known a variable valve apparatus that mechanically changes a lift amount and a working angle of a valve according to an operation state of an internal combustion engine.
  • variable valve operating apparatus two rotary cams are arranged on the camshaft, and of the two intake valves arranged in the same cylinder, the first intake valve is the first rotary cam.
  • the second intake valve is driven to open and close by the second rotating cam.
  • a variable valve transmission mechanism having a four-bar linkage mechanism force is disposed between the first rotating cam and the first intake valve and between the second rotating cam and the second intake valve. Yes.
  • the four-bar linkage mechanism of the variable valve device includes an input arm having an input portion that contacts the rotating cam, a transmission arm that is swingably connected to the input arm, and a swingable connection with the transmission arm. And a swing arm that is swingable around the rotation control shaft, transmits the driving force transmitted from the rotating cam to the output portion that opens and closes the intake valve, and rotates around the rotation control shaft as a rotation center.
  • the control arm is connected to the input arm so that it can swing.
  • the variable valve device is connected to a four-bar linkage mechanism (first link mechanism) related to the first intake valve and a four-bar link mechanism (second link mechanism) related to the second intake valve. And a mechanism for maintaining the attitude of the second link mechanism in such a manner that the operating angle of the second intake valve is maximized when the connection is released.
  • the coupling mechanism is composed of through holes formed in the control arm of each four-bar linkage mechanism and coupling pins inserted into the through holes. It is.
  • the mechanism for maintaining the posture of the second link mechanism when the connection is released includes a through hole formed in the fixed plate, a through hole formed in the control arm (second control arm) of the second link mechanism, It is comprised from the said connection pin.
  • the connecting pin is always engaged with the through hole of the second control arm, and is engaged with the through hole of the second control arm, and is connected to the control arm (first control arm) side of the first link mechanism. However, it can also move to the fixed plate side.
  • the connecting pin moves to the first control arm side and is inserted into the through hole of the first control arm
  • the second control arm is connected to the first control arm via the connecting pin.
  • the second control arm is connected to the fixed plate via the connecting pin by moving the connecting pin to the fixed plate side and inserting it into the through hole of the fixed plate.
  • the posture of the second link mechanism is fixed to a fixed posture.
  • the valve opening of the first valve is fixed while the valve opening of the second valve is fixed. Only the amount can be changed mechanically.
  • the opening amounts of the first intake valve and the second intake valve are different from the case where the opening amounts of the first intake valve and the second intake valve are the same. Can be selectively executed. This makes it possible to make the intake flow rate different by making the opening amount of the first intake valve and the second intake valve different, especially the lift amount of each valve, and to generate a swirl (swirl flow) in the combustion chamber Thus, it becomes possible to stabilize the combustion in the combustion chamber.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-100555
  • the both valve variable state in which both the first and second intake valves can be changed, and the second intake valve are opened. Fixed and second Switching to the one-valve variable state that changes the valve opening amount of only one intake valve is possible.
  • switching the double valve variable state force to the single valve variable state it is necessary to perform two operations: removing the connecting pin from the pin hole of the first control arm and inserting the connecting pin into the pin hole of the fixed plate. .
  • two operations are required: the operation of pulling the pin hole force connection pin of the fixed plate and the operation of inserting the connection pin into the pin hole of the first control arm. It becomes.
  • both-valve variable state and the one-valve variable state are switched according to the operating state.
  • the control device for the internal combustion engine stores a rule that distinguishes between the two-valve variable region that should be in the two-valve variable state and the one-valve variable region that should be in the one-valve variable state in the operating region. If the operating state of the internal combustion engine changes across the boundary between the two regions, switching between the two-valve variable state and the one-valve variable state is performed accordingly.
  • the present invention has been made in view of the above points, and in a variable valve apparatus having a mechanism for switching between a variable valve state and a variable valve state, the durability of the mechanism is improved.
  • An object of the present invention is to provide a variable valve gear that can be achieved.
  • a first invention is a variable valve operating apparatus
  • a switching mechanism that switches between a single-valve variable state that fixes the valve opening of the second valve A valve mechanism;
  • Storage means for storing a rule for distinguishing between the two-valve variable region to be in the two-valve variable state and the one-valve variable region to be in the one-valve variable state in the operating range of the internal combustion engine;
  • Normal control means for causing the switching mechanism to perform a switching operation, and when the operating state of the internal combustion engine shifts from one of the two-valve variable region and the one-valve variable region to the other, returns to the original region in a short time
  • a situation judgment means for judging the establishment of a predetermined situation
  • the second invention is the first invention, wherein
  • the predetermined condition is a condition that is within a predetermined time from the time when the speed change of the transmission interposed between the internal combustion engine and a drive wheel of the vehicle is executed.
  • the third invention is the first invention, wherein
  • the predetermined situation is a situation in which a shift position of a transmission interposed between the internal combustion engine and a drive wheel of a vehicle is in a neutral or parking range.
  • the fourth invention is any one of the first to third inventions.
  • the switch operation prohibition is lifted if it does not return to the original region even after a predetermined time has elapsed. And a prohibition canceling means.
  • the fifth invention is any one of the first to fourth inventions.
  • the prohibiting means measures the number of prohibitions or the cumulative time of prohibition, and if the number of prohibitions or the cumulative prohibition time exceeds a predetermined value, the predetermined situation may be established. Even in such a case, an allowable means for allowing the switching operation of the switching mechanism,
  • a sixth invention is any one of the first to fifth inventions.
  • the seventh invention is the sixth invention, wherein
  • the valve mechanism is
  • a main cam that drives both the first valve and the second valve in the variable valve state drives only the first valve in the variable valve state, and the first cam in the variable valve state. 2 Sub-cam that drives the valve,
  • the valve opening amount limiting means is configured to prevent the sub cam and its counterpart when the switching operation from the one-valve variable state to the both-valve variable state is prohibited and maintained in the one-valve variable state by the prohibiting means. It is characterized in that the target valve opening amount is limited to a range in which the side member is not separated.
  • the both-valve variable state and the single-valve variable state can be switched by the switching mechanism.
  • This switching operation is performed according to a rule for dividing the both-valve variable region and the one-valve variable region according to the operating state of the internal combustion engine.
  • the operating state has shifted from one of the two-valve variable region and the one-valve variable region to the other, if a predetermined situation is expected to return to the original region in a short time, Switching operation is prohibited. Therefore, according to the present invention, unnecessary switching operation can be avoided and the frequency of switching operation can be reduced. Therefore, the wear and damage of the cut can be suppressed, and the durability of the cut can be improved.
  • valve opening characteristics according to the operating conditions can always be realized, and good fuel consumption characteristics, exhaust characteristics, and driver parity are ensured. Obtainable.
  • the second invention it is possible to reliably avoid an unnecessary switching operation that is likely to occur immediately after the transmission is shifted. For this reason, the frequency of the switching operation during traveling can be reduced.
  • the third aspect of the present invention it is possible to reliably avoid unnecessary switching operation during free accelerator operation (so-called idling) performed when the transmission is in a neutral or parking range state. For this reason, the frequency of the switching operation in the free accelerator operation can be reduced.
  • the fourth aspect of the present invention when the operating state of the internal combustion engine shifts to one of the two-valve variable region and the one-valve variable region, and then returns to the original region within a short time. Can cancel the prohibition of the switching operation and execute the switching operation. For this reason, even in a situation where the switching operation is expected to be unnecessary, the switching operation can be executed when the switching operation is actually required, and a suitable valve opening characteristic can be realized. Can do.
  • the switching operation when the number of times the switching operation is prohibited or the prohibited cumulative time exceeds a predetermined value, the situation where the switching operation is expected to be unnecessary is established. In any case, the switching operation can be executed. As a result, in any situation, it is possible to execute a switching operation with a frequency necessary for maintaining a special function. For this reason, it is possible to prevent adverse effects such as the sticking of the structure due to long-time inactivity.
  • the target valve opening amount can be limited when the switching operation between the both-valve variable state and the one-valve variable state is prohibited. For this reason, generation
  • movement can be prevented reliably.
  • the main force that drives both the first valve and the second valve when the valve mechanism is in the variable state of both valves and drives only the first valve when the valve mechanism is in the variable state of one valve.
  • a sub-cam that drives the second valve when in the one-valve variable state switching operation from the one-valve variable state to the two-valve variable state is prohibited and the one-valve variable state is maintained.
  • the target valve opening amount can be limited to a range in which the sub cam is not separated from the counterpart member. For this reason, it is possible to reliably prevent the separated sub cam and the mating member from re-contacting (collision), and noise is generated by the impact, and the surface of the sub cam and the mating member is damaged. This can be prevented more reliably.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of a system including a variable valve operating apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view for explaining the configuration of a valve operating mechanism provided in the variable valve operating apparatus of the present embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of a variable valve mechanism in the valve mechanism shown in FIG. 4]
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing the variable valve mechanism and the fixed valve mechanism shown in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a hydraulic system for operating the switching pin.
  • FIG. 6 is a diagram showing a switching map between the two-valve variable state and the one-valve variable state.
  • FIG. 7 is a diagram showing a switching map between the variable state of both valves and the variable state of one valve.
  • FIG. 8 is a flowchart of a routine that is executed in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart of a routine executed in the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart of a routine executed in Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 11 is a view showing valve lifts (lift curves) of the first intake valve and the second intake valve.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a system including the variable valve operating apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the system according to the first embodiment includes an internal combustion engine 1 mounted on a vehicle as a power source.
  • the internal combustion engine 1 has a plurality of cylinders 2.
  • Fig. 1 shows only one of the multiple cylinders.
  • the internal combustion engine 1 includes a cylinder block 4 in which a piston 3 is housed in a cylinder.
  • the piston 3 is connected to the crankshaft 5 via a connecting rod.
  • a crank angle sensor 6 is provided in the vicinity of the crankshaft 5. The crank angle sensor 6 is configured to detect the rotation angle of the crankshaft 5.
  • a cylinder head 8 is assembled to the upper part of the cylinder block 4! The space from the upper surface of the piston 3 to the cylinder head 8 forms a combustion chamber 10. The cylinder head 8 is provided with a spark plug 11 that ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 10.
  • the cylinder head 8 includes an intake port 12 that communicates with the combustion chamber 10.
  • An intake valve 14 is provided at a connection portion between the intake port 12 and the combustion chamber 10.
  • a valve operating mechanism 18 is provided between the intake valve 14 and the intake cam 16 of the intake camshaft 15. Valve mechanism 18 Details will be described later.
  • An intake passage 19 is connected to the intake port 12. In the vicinity of the intake port 12, an indicator 20 for injecting fuel into the intake port 12 is provided. A surge tank 21 is provided in the intake passage 19!
  • a throttle valve 22 is provided upstream of the surge tank 21. Throttle valve
  • An electronically controlled valve 22 is driven by a throttle motor 23.
  • the throttle valve 22 is driven based on the accelerator opening AA detected by the accelerator opening sensor 24.
  • a throttle opening sensor 25 is provided in the vicinity of the throttle valve 22.
  • the throttle opening sensor 25 is configured to detect the throttle opening TA.
  • An air flow meter 26 is provided upstream of the throttle valve 22.
  • the air flow meter 26 is configured to detect the intake air amount Ga.
  • An air cleaner 27 is provided upstream of the air flow meter 26.
  • the cylinder head 8 includes an exhaust port 28 that communicates with the combustion chamber 10.
  • An exhaust valve 29 is provided at the connection between the exhaust port 28 and the combustion chamber 10.
  • An exhaust passage 30 is connected to the exhaust port 28.
  • the exhaust passage 30 is provided with an air / fuel ratio sensor 31 for detecting the exhaust air / fuel ratio.
  • the system of the present embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 60 as a control device.
  • ECU Electronic Control Unit
  • a crank angle sensor 6, a throttle opening sensor 25, an accelerator opening sensor 24, an air flow meter 26, an air-fuel ratio sensor 31 and the like are connected to the input side of the ECU 60.
  • the ECU 60 controls the entire internal combustion engine, such as fuel injection control and ignition timing control, based on the output of each sensor!
  • a transmission (not shown) is interposed between the internal combustion engine 1 and the drive wheels of the vehicle.
  • the ECU 60 is further connected with a shift position sensor 62 for detecting the shift position of the transmission.
  • the transmission may be either a manual transmission or an automatic transmission.
  • FIG. 2 is a view for explaining the configuration of the valve operating mechanism 18 provided in the variable valve operating apparatus of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a view for explaining the configuration of the valve operating mechanism 18 provided in the variable valve operating apparatus of the present embodiment.
  • the intake camshaft 15 is provided with two intake cams 16 and 17 per cylinder.
  • Two first intake valves 14L and second intake valves 14R are arranged symmetrically about the first intake cam 16.
  • variable valve mechanisms 40L and 40R are provided, respectively, that link the lift movement of the intake valves 14L and 14R with the rotational movement of the first intake cam 16.
  • the second intake cam 17 is disposed so as to sandwich the second intake valve 14R with the first intake cam 16.
  • a fixed valve mechanism 70 is provided between the second intake cam 17 and the second intake valve 14R to link the lift movement of the second intake valve 14R to the rotation movement of the second intake cam 17.
  • the valve mechanism 18 is configured to selectively switch the interlocking destination of the second intake valve 14R with respect to the lift between the variable valve mechanism 40R and the fixed valve mechanism 70.
  • FIG. 3 is a view for explaining the configuration of the variable valve mechanism 40 in the valve mechanism 18 shown in FIG. Specifically, FIG. 3 is a view of the variable valve mechanism 40 as viewed from the axial direction of the intake camshaft 15. Since the left and right variable valve mechanisms 40L, 40R are basically symmetrical with respect to the first intake cam 16, the left and right variable valve mechanisms 40L, 40R are not distinguished from each other. Will be explained. In the present specification and drawings, when the left and right variable valve mechanisms 40 L and 40R are not distinguished, they are simply expressed as variable valve mechanisms 40. Similarly, the components of the variable valve mechanisms 40L and 40R and the components arranged symmetrically, such as the intake valves 14L and 14R, are distinguished from each other except when there is a particular need to distinguish them. The symbol is not attached.
  • the valve mechanism 18 has a rocker arm 35 that presses the intake valve 14 in the opening direction.
  • the variable valve mechanism 40 is interposed between the first intake cam 16 and the rocker arm 35.
  • the variable valve mechanism 40 is configured to continuously change the interlocking state between the rotational motion of the first intake cam 16 and the rocking motion of the rocker arm 35.
  • variable valve mechanism 40 has a control shaft 41 arranged in parallel with the intake cam shaft 15.
  • a control arm 42 is fixed to the control shaft 41 with bolts 43.
  • Control arm 42 A part of the projection protrudes in the radial direction of the control shaft 41.
  • An intermediate arm 44 is attached to the protruding portion of the control arm 42 by a pin 45.
  • the pin 45 is arranged at a position eccentric from the center of the control shaft 41. Therefore, the intermediate arm 44 is configured to swing around the pin 45.
  • a swing cam arm 50 is swingably supported on the control shaft 41.
  • the swing cam arm 50 has a slide surface 50 a on the side facing the first intake cam 16.
  • the slide surface 50a is formed so as to contact the second roller 53.
  • the slide surface 50a is formed in a curved surface such that the distance from the first intake cam 16 gradually decreases as the second roller 53 moves toward the axial center of the control shaft 41 as the tip side force of the swing cam arm 50 also moves.
  • the swing camarm 50 has a swing cam surface 51 on the opposite side of the slide surface 50a.
  • the oscillating cam surface 51 includes a non-operating surface 51 a formed so that the distance from the oscillating center of the oscillating cam arm 50 is constant, and a position away from the non-operating surface 51 a from the axis center of the control shaft 41. It is composed of 5 lb working surfaces formed so that the distance of
  • a first roller 52 and a second roller 53 are disposed between the slide surface 50 a and the peripheral surface of the first intake cam 16. More specifically, the first roller 52 is disposed so as to contact the peripheral surface of the first intake cam 16. The second roller 53 is disposed so as to contact the slide surface 50a of the swing cam arm 50. Both the first roller 52 and the second roller 53 are rotatably supported by a connecting shaft 54 fixed to the tip of the intermediate arm 44. Since the intermediate arm 44 swings about the pin 45 as a fulcrum, these rollers 52 and 53 also swing along the peripheral surface of the slide surface 50a and the first intake cam 16 while maintaining a certain distance from the pin 45. .
  • the swing cam arm 50 is formed with a panel seat 50b.
  • One end of the lost motion spring 38 is hung on the panel seat 50b.
  • the other end of the lost motion spring 3 8 is fixed to a stationary part of the internal combustion engine.
  • the lost motion spring 38 is a compression panel. Due to the urging force received from the lost motion spring 38, the slide surface 50a of the swing cam arm 50 is pressed against the second roller 53, and further, the first roller 52 is pressed against the first intake cam 16. Accordingly, the first roller 52 and the second roller 53 are positioned in a state where both side forces are also sandwiched between the slide surface 50a and the peripheral surface of the first intake cam 16.
  • the rocker arm 35 is disposed below the swing cam arm 50. Locker The arm 35 is provided with a rocker roller 36 so as to face the swing cam surface 51! The rocker roller 36 is rotatably attached to an intermediate portion of the rocker arm 35. One end of the rocker arm 35 is in contact with the valve shaft 14 a of the valve 14, and the other end of the rocker arm 35 is rotatably supported by a hydraulic lash adjuster 37.
  • the valve shaft 14a is biased in a closing direction, that is, a direction in which the rocker arm 35 is pushed up by a valve spring (not shown).
  • the rocker roller 36 is pressed against the swing cam surface 51 of the swing cam arm 50 by this urging force and the hydraulic lash adjuster 37.
  • variable valve mechanism 40 when the rotational position of the control shaft 41 is changed, the position of the second roller 53 on the slide surface 50a is changed, and the swing cam arm during the lift operation is changed. 50 swing range changes. More specifically, when the control shaft 41 is rotated counterclockwise in FIG. 3, the position of the second roller 53 on the slide surface 50a moves to the tip side of the swing cam arm 50. Then, the rotation angle of the swing cam arm 50 required until the rocker arm 35 actually starts to be pressed after the swing cam arm 50 starts swinging due to the transmission of the pressing force of the first intake cam 16 is transmitted. Increases as the control shaft 41 rotates counterclockwise in FIG. That is, by rotating the control shaft 41 in the counterclockwise direction in FIG. 3, the operating angle and lift amount of the valve 14 can be reduced. Conversely, the operating angle and lift amount of the valve 14 can be increased by rotating the control shaft 41 clockwise.
  • variable valve mechanism 40 of the present embodiment makes both the operating angle and the lift amount of the valve 14 variable.
  • the operating angle and the lift amount are collectively referred to as “valve opening amount”.
  • the variable valve mechanism in the present invention may be one in which either the operating angle or the lift amount is variable.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing the variable valve mechanism 40 and the fixed valve mechanism 70 shown in FIG.
  • the fixed valve mechanism 70 is interposed between the second intake cam 17 and the second swing cam arm 50R.
  • the fixed valve mechanism 70 links the swing motion of the second swing cam arm 50R with the rotational motion of the second intake cam 17.
  • the fixed valve mechanism 70 includes a large lift arm 71 driven by the second intake cam 17 and an arm coupling mechanism 72 (see FIG. 4) that couples the large lift arm 71 to the second rod power arm 50R. Yes.
  • the arm coupling mechanism 72 includes a switching pin 74, a hydraulic chamber 75, a pin hole 76, a return spring 77, and a piston 78, which will be described later.
  • the large lift arm 71 is disposed on the control shaft 41 along with the second swing cam arm 50R, and can swing independently of the second swing cam arm 50R.
  • An input roller 73 that contacts the peripheral surface of the second intake cam 17 is rotatably supported on the large lift arm 71.
  • a panel seat 71a is formed on the large lift arm 71 !. Similar to the swing cam arm 50, a lost motion spring (not shown) is hung on the panel seat 71a. The input roller 73 is pressed against the peripheral surface of the second intake cam 17 by the panel force of the lost motion spring.
  • the large lift arm 71 is provided with a switching pin 74 that can be inserted and removed toward the second swing cam arm 50R.
  • the large lift arm 71 is formed with a hydraulic chamber 75 having an opening on the second swing cam arm 50R side.
  • a switching pin 74 is fitted in the hydraulic chamber 75.
  • the hydraulic chamber 75 is connected to a hydraulic system described later. When the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 75 is increased by the hydraulic system, the switching pin 74 is pushed out from the hydraulic chamber 75 toward the second swing cam arm 50R by the hydraulic pressure.
  • the second swing cam arm 50R has a pin hole 76 having an opening on the large lift arm 71 side.
  • the switching pin 74 and the pin hole 76 are formed at positions where the distance of the central force of the control shaft 41 is equal.
  • a return spring 77 and a piston 78 as a lifter are arranged from the back side!
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a hydraulic system for operating the switching pin 74.
  • an oil passage 81 is formed in the control shaft 41.
  • the oil passage 81 is connected to the hydraulic chamber 75, the sliding clearance between the control shaft 41 and the large lift arm 71, and the sliding clearance between the control shaft 41 and the second swing camarm 50R, respectively. Yes.
  • the oil passage 81 is connected to the pump 82.
  • a discharge passage 83 is connected in the middle of the oil passage 81.
  • a discharge valve 84 is provided in the discharge path 83. Further, an orifice 85 is provided downstream of the discharge valve 84 in the discharge path 83! /.
  • the lubricating oil pressurized by the pump 82 is supplied to the sliding gap through the oil passage 81. A part of the lubricating oil flowing through the oil passage 81 is supplied to the hydraulic chamber 75. Therefore, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 75 can be increased.
  • the discharge valve 84 is opened, the lubricating oil is discharged from the discharge passage 83. Thereby, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 75 can be lowered.
  • the switching pin 74 can be operated by controlling the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 75.
  • the large lift arm 71 is always driven to swing by being driven by the second intake cam 17, but during the period when the base circle portion of the second intake force force 17 contacts the input roller 73, It is still quiet. Further, the second swing cam arm 50R is also driven to swing by the first intake cam 16, but during the period in which the base circle portion of the first intake cam 16 is in contact with the first roller 52, It is stationary momentarily. The rest period of both overlaps. That is, there is a period in which the large lift arm 71 and the second swing cam arm 50R are stationary at the same time.
  • the angle of the second swing cam arm 50R in the stationary state changes according to the rotational position of the control shaft 41. Therefore, when the large lift arm 71 and the second swing cam arm 50R are stationary, the rotational position of the control shaft 41 is such that the position of the switching pin 74 and the position of the pin hole 76 can be matched. Exists.
  • This rotational position of the control shaft 41 is hereinafter referred to as “pin switching position”. That is, in the valve mechanism 18, the position of the pin hole 76 and the position of the switching pin 74 can be matched by setting the rotational position of the control shaft 41 to the pin switching position. Therefore, in this state, the switching operation of the arm coupling mechanism 72 can be executed as follows.
  • the switching pin 74 When the position of the pin hole 76 coincides with the position of the switching pin 74, the switching pin 74 is connected to the piston 78. Abut. At this time, if the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 75 is larger than the force that pushes the switching pin 74 than the force that the return spring 77 pushes the piston 78, the switching pin 74 pushes the piston 78 into the back of the pin hole 76. Then enter the pin hole 76. That is, the switching pin 74 can be inserted into the pin hole 76 by raising the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 75 by the hydraulic system. When the switching pin 74 is inserted into the pin hole 76, the second swing cam arm 50R and the large lift arm 71 are connected. Thereby, the interlocking destination of the lift motion of the second intake valve 14R can be switched from the variable valve mechanism 20R to the fixed valve mechanism 70.
  • the rotational motion of the intake cam shaft 15 is transmitted from the second intake cam 17 to the second swing cam arm 50R via the large lift arm 71.
  • the valve opening amount of the second intake valve 14R is mechanically determined by the shape and positional relationship of the second intake cam 17, the large lift arm 71, and the second swing cam arm 50R, and is always independent of the rotational position of the control shaft 41. It is fixed at a certain valve opening (large lift and large working angle).
  • the rotational motion of the first intake cam 16 is transmitted from the first intake cam 16 to the first swing cam arm 50L via the first roller 52 and the second roller 53L. Therefore, the valve opening amount of the first intake valve 14L changes in conjunction with the rotational position of the control shaft 41.
  • the valve opening amount of the second intake valve 14R is fixed to the large valve opening amount, and only the valve opening amount of the first intake valve 14L changes according to the rotational position of the control shaft 41.
  • this is called “one-valve variable state”.
  • the second intake valve 14R can be a large lift and the first intake valve 14L can be a small lift.
  • a swirl flow (swirl flow) can be formed in the cylinder due to the uneven flow rate. By forming a swirl flow, combustion can be improved in a low rotation / low load range.
  • the switching pin 74 can be removed from the pin hole 76 by lowering the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 75.
  • the connection between the large lift arm 71 and the second swing cam arm 50R is released. Therefore, the interlocking destination of the lift movement of the second intake valve 14R can be switched from the fixed valve mechanism 70 to the variable valve mechanism 20R.
  • the rotational movement of the cam shaft 15 is caused by the sliding surfaces 50a of the first and second swing cam arms 50L and 50R from the first intake cam 16 via the first and second rollers 52 and 53, respectively. It is transmitted to.
  • valve opening amounts of the first intake valve 14L and the second intake valve 14R both change in conjunction with the rotation of the control shaft 41. Therefore, the valve opening amount of the first intake valve 14L and the valve opening amount of the second intake valve 14R can both be changed according to the rotational position of the control shaft 41.
  • the state in which the valve opening amounts of the first intake valve 14L and the second intake valve 14R are all made variable is referred to as “both valve variable state” in this specification.
  • FIG. 6 is a diagram showing a switching map between the both-valve variable state and the one-valve variable state, which is stored in the ECU 60.
  • the operating range of the internal combustion engine 1 is represented by taking the engine speed NE on the horizontal axis and the load on the vertical axis.
  • load means any index having a correlation with the load of the internal combustion engine 1 such as the torque, load factor, or accelerator opening of the internal combustion engine 1.
  • the ECU 60 can calculate the load value based on sensor outputs from the accelerator opening sensor 24, the air flow meter 26, and the like. Further, the ECU 60 can calculate the engine speed NE based on the output of the crank angle sensor 6. In this way, the ECU 60 can detect where the current operating state of the internal combustion engine 1 is in the switching map.
  • a switching pin operation line P represents a boundary where switching between the both-valve variable state and the one-valve variable state is performed.
  • two circles arranged side by side represent the first intake valve 14L and the second intake valve 14R, and the letters in the circles represent the amount of valve opening.
  • the region on the low-rotation / low-load side from the switching pin operating line P is a region in which the one-valve variable state is set. This region is referred to as a “one-valve small lift region” in this embodiment.
  • the switching pin 74 of the arm connection mechanism 72 is connected to the pin hole 76.
  • the region on the higher rotation / high load side than the switching pin operating line P is a region where both valves are variable.
  • This region is referred to as a “double-valve large lift region” in this embodiment.
  • the switching pin 74 of the arm coupling mechanism 72 is removed from the pin hole 76, That is, it is in a disconnected state.
  • the ECU 60 normally switches between the one-valve variable state and the two-valve variable state according to the switching map as described above.
  • combustion tends to be unstable and incomplete in the region of low rotation and low load.
  • the second intake valve 14R is a large lift and the first intake valve 14L is a small lift, thereby reducing swirl. Can be formed to improve combustion. For this reason, fuel consumption and exhaust emission can be reduced.
  • the large lift region of both valves on the high rotation / high load side a sufficient amount of air can be sucked into the cylinder by increasing both lifts of both intake valves 14.
  • the ECU 60 When the operating state of the internal combustion engine 1 shifts to the single valve small lift area force and the double valve large lift area, the ECU 60 immediately removes the switching pin 74 from the pin hole 76 in a normal state and shifts to the double valve variable state. Switch. Even if the operating state shifts to the single-valve small lift area force and the double-valve large lift area, it may be possible to return to the single-valve small lift area in a short time depending on the situation. .
  • the internal combustion engine 1 Before starting the vehicle, the internal combustion engine 1 is in an idling state indicated by a point A in FIG. After starting at the first speed, as the vehicle accelerates, the driving state changes from point A to B in Fig. 6, and then from point B to C. After that, the clutch is disengaged and the accelerator pedal is released to shift up to 2nd gear. As a result, the operating state of the internal combustion engine 1 returns to the idling state, and the point C returns to A.
  • the switching operation to be avoided as described above is accompanied with the shift of the transmission. Therefore, in this embodiment, in order to identify and avoid the switching operation associated with the shift, the switching operation of the arm coupling mechanism 72 is temporarily prohibited within a predetermined time immediately after the shift of the transmission. .
  • the changes at points D to K in Fig. 7 indicate the change in the driving state when a force is applied to the uphill during high-speed driving.
  • the operating state of the internal combustion engine 1 changes as follows. When the vehicle approaches an uphill, the vehicle speed gradually decreases due to uphill resistance, and the engine speed NE also decreases gradually (D ⁇ E). Then, the driver performs a downshift operation in order to recover the vehicle speed.
  • FIG. 8 is a flowchart of a routine executed by the ECU 60 in the present embodiment in order to realize the above function.
  • This routine is executed periodically every predetermined time.
  • it is first determined whether or not the transmission has been changed (step 100). The presence / absence of shifting can be detected by the shift position sensor 62. If it is determined in step 100 that no shift is being performed, it is not necessary to prohibit the switching operation of the arm coupling mechanism 72, so the following processing is not performed. In this case, normal control is performed in which the switching between the one-valve variable state and the both-valve variable state is immediately performed according to the switching map.
  • step 100 if it is determined in step 100 that a shift has been performed, then the operating state of the internal combustion engine 1 is changed to a one-valve, small lift region force, It is determined whether or not the force has changed to the lift region (step 102).
  • the predetermined time here is determined based on data such as B ⁇ C ⁇ A in FIG. 6 and the time required for F ⁇ G ⁇ H ⁇ I in FIG. Pre-stored in ECU60.
  • step 102 If no change from the single valve small lift region to the double valve large lift region is observed in step 102, this means that the switching command for the arm coupling mechanism 72 has not been issued. In this case, it is not necessary to prohibit the switching operation, so the following processing is not performed and normal control is continued.
  • step 104 when a change from the single valve small lift region to the double valve large lift region is recognized in step 102, the switching operation of the arm coupling mechanism 72 is prohibited (step 104). That is, although the operating state of the internal combustion engine 1 has shifted to the double-valve large lift region, the switching pin 74 remains inserted into the pin hole 76, and switching to the dual-valve variable state is not executed. If the single-valve small lift area force is also changed to the double-valve large lift area in step 102, the change corresponds to a change such as B ⁇ C in Fig. 6 or F ⁇ G in Fig. 7. However, it is expected to return to the single valve small lift area within a short time.
  • step 104 the switching operation in such a case can be avoided.
  • the routine shown in FIG. 8 next, it is determined whether the operating state has changed from the one-valve small lift region to the both-valve large lift region and the elapsed time of the force has reached a predetermined time. Step 10 6).
  • the process of step 104 described above avoids switching to the both-valve variable state in anticipation of returning to the single valve small lift region within a short time.
  • the single valve may not return to the small lift area immediately, but may remain in the double valve large lift area.
  • the area other than the single valve small lift area and the double valve large lift area refers to the double valve variable lift area.
  • the both-valve variable lift region is a region in which the lift amount of both intake valves 14 is variably controlled from the middle lift to the small lift in the both-valve variable state. This double-valve variable lift region is set for the purpose of improving the engine brake when the internal combustion engine 1 is decelerated, for example.
  • the range of the double valve variable lift region is stored in the ECU 60 separately from the switching map.
  • the routine processing is terminated (RETURN), and the routine returns to normal control.
  • RETURN the switching operation to the both-valve variable state is executed based on a predetermined rule.
  • the variable lift range for both valves can be set as needed not only during deceleration, but also during light load operation, idling, cold start, and cold.
  • step 110 it is next determined whether or not the operating state has returned from the double-valve large lift region to the single-valve small lift region (step 110). At this time, the execution of switching to the both-valve variable state is prohibited by the processing of step 104 above.
  • the situation When the operating state returns to the one-valve small lift area, there is no command to switch to the both-valve variable state, so there is no need to prohibit the switching operation. Therefore, in this case, the routine processing is terminated (RETURN), and normal control is resumed.
  • the processing after step 106 is executed again.
  • the method of detecting the force shift in which the shift position sensor 62 detects the shift of the transmission is not limited to this.
  • a clutch sensor that detects whether the clutch is engaged or disengaged may be provided to detect the execution of a shift when the clutch is disengaged (in the case of a manual transmission).
  • the execution of the shift can be detected based on the ratio between the engine speed NE and the vehicle speed. Since the vehicle speed sensor is usually installed in any vehicle, according to the method using such a vehicle speed, the execution of the shift can be detected without adding a new sensor.
  • the switching operation is prohibited from being performed when the single valve small lift region is shifted to the double valve large lift region under a predetermined condition. On the other hand, it is prohibited to perform the switching operation when the double valve large lift area shifts to the single valve small lift area.
  • valve opening amounts of the first intake valve 14L and the second intake valve 14R (when both valves are variable), or the valve opening amount of the first intake valve 14L (single valve)
  • the valve mechanism has been described as continuously variable in the variable state.
  • the present invention also applies to a valve mechanism in which these valve opening amounts are variable in multiple stages (multistage). Can be applied
  • the one-valve small lift region is the “one-valve variable region” in the first invention
  • the both-valve large lift region is the “both valves” in the first invention.
  • the arm coupling mechanism 72 corresponds to the “Kiriura structure” in the first invention
  • the ECU 60 corresponds to the “memory means” in the first invention.
  • the “normal control means” in the first invention executes the processing in the steps 100 and 102 described above, thereby
  • the “situation judging means” in the invention executes the process of step 104, and the “inhibiting means” in the first invention executes the process of step 106, thereby Each “ban prohibition means” is realized.
  • the system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 60 to execute a routine shown in FIG. 9 to be described later using the same hardware configuration as that of the first embodiment.
  • the internal combustion engine 1 may be caused to perform a free acceleration operation (so-called idling).
  • This free accelerator operation is rarely performed for a long time. Therefore, even when the operating state changes to the single-valve small lift area force and the double-valve large lift area during free accelerator operation, it is expected to return to the single-valve small lift area in a short time. Therefore, in this embodiment, in this case as well, execution of switching to the both-valve variable state is avoided, and the durability of the arm coupling mechanism 72 is improved.
  • FIG. 9 shows a routine executed by the ECU 60 in this embodiment in order to realize the above function. It is a flowchart of one chin.
  • the routine shown in Fig. 9 first, whether or not the shift position of the transmission is in-neutral (in the case of manual transmission or automatic transmission) or in the parking range (in the case of automatic transmission) is determined by the shift position. A determination is made based on the output of the sensor 62 (step 120). If the shift position is not in the -EUTRAL or parking range, free accelerator operation will not be performed, so the following processing will not be executed.
  • step 120 if the shift position is in the-neutral or parking range, then whether or not the operating state of the internal combustion engine 1 is a force that changes the single-valve small lift region force to the double-valve large lift region. Is determined (step 122). If a change to the double-valve large lift region is observed, it can be determined that the free accelerator operation is being performed. Therefore, in this case, the switching operation of the arm coupling mechanism 72 is prohibited (step 124). In other words, although the operating state of the internal combustion engine 1 has shifted to the double-valve large lift region, the switching pin 74 remains inserted into the pin hole 76, and switching to the dual-valve variable state is not executed.
  • Step 126 it is next determined whether or not the operating state has changed to a region other than the double valve large lift region, that is, the single valve small lift region or the double valve variable lift region. Step 126). If a change to a region other than the double-valve large lift region is recognized, it can be determined that the free accelerator operation has ended, so this routine ends and the control returns to normal control (RETURN). On the other hand, if there is no change to the area other than the double-valve large lift area, it can be determined that the free accelerator operation continues. In this case, the process returns to step 124, and the switching operation prohibition state is maintained.
  • Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. 10.
  • the description will focus on differences from the above-described embodiment, and the description of similar matters will be omitted or omitted. Simplify.
  • the hardware configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment.
  • the system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 60 to execute a routine shown in FIG. 10 described later in addition to the processing of the first or second embodiment.
  • the switching pin 74 is moved by the hydraulic pressure of the lubricating oil of the internal combustion engine 1. As the internal combustion engine 1 continues to operate, sludge (viscous material) may be generated in the lubricating oil. Should this sludge adhere to the periphery of the switching pin 74 and the switching pin 74 does not operate for a long time, the switching pin 74 is fixed in the hydraulic chamber 75 or the pin hole 76. It may become inoperable.
  • the switching operation of the arm coupling mechanism 72 is prohibited in a certain case. For this reason, the opportunity to perform the switching operation of the arm coupling mechanism 72 is reduced. If the opportunity to perform the switching operation of the arm coupling mechanism 72 is reduced, the switching pin 74 is not easily driven for a long time, and as a result, the possibility that the switching pin 74 will be stuck by the ludge increases. .
  • FIG. 10 is a flowchart of a routine executed by the ECU 60 in the present embodiment in order to realize the above function.
  • the routine shown in FIG. 10 is executed in conjunction with the routine shown in FIG. 8 or FIG.
  • the number of times that the switching operation of the arm coupling mechanism 72 is prohibited by the processing of the routine shown in FIG. 8 or FIG. 9 and the accumulated time are measured. (Step 130). Then, it is determined whether or not any of the number of prohibitions and the accumulated time exceeds a predetermined value for each (step 132).
  • the predetermined value here is a value determined according to the characteristics of the internal combustion engine 1 and the mounted vehicle, and is stored in the ECU 60 in advance. This value is set so that the switching operation can be surely performed before the switching pin 74 is fixed.
  • step 132 if either the number of prohibitions or the accumulated time exceeds a predetermined value, the routine control (switching prohibition control) shown in FIG. Return to control (step 134). In normal control, the switching operation of the arm coupling mechanism 72 is executed according to the switching map.
  • step 136 it is determined whether or not the switching operation of the arm coupling mechanism 72 has actually been performed.
  • the switching operation of the arm coupling mechanism 72 is actually performed, the prevention of the fixing of the switching pin 74 is achieved.
  • the suspension of the switching prohibition control by the routine shown in FIG. 8 or FIG. 9 is canceled, and the state in which the switching prohibition control can be executed is returned (step 138). Accordingly, the number of prohibitions and the accumulated time stored in step 130 are reset to zero.
  • whether or not the force for returning the switch prohibition control to the executable state is determined based on whether or not the switching operation of the arm coupling mechanism 72 is actually performed. This determination method is not limited to this. That is, this determination may be made based on whether or not the arm connection mechanism 72 has been switched!
  • the ECU 60 force executes the processing of step 130 described above, and the “measurement means” force in the fifth invention executes the processing of steps 132 and 134 above.
  • the “allowing means” in the fifth invention is realized.
  • FIG. 11 is a view showing valve lifts (lift curves) of the first intake valve 14L and the second intake valve 14R.
  • valve lifts A to E in 11 are the following valve lifts.
  • Valve lift A is the maximum valve lift in the double-valve large lift region (both valve variable state). This valve lift is set in advance based on the maximum output performance requirement for the internal combustion engine 1.
  • the rotation position of the control shaft 41 is in the pin switching position, that is, the position of the switching pin 74 and the position of the pin hole 76 match each other. This is the valve lift when the second cam arm 50R is not connected.
  • the large intake arm 71 and the second swing cam arm 50R are connected, and the second intake valve 14R is in a state where the second intake valve 14R is fixed at a large valve opening amount, that is, in the one-valve variable state. This is the valve lift for valve 14R.
  • valve lift D is the minimum valve lift that can be set by the variable valve mechanism 40.
  • Valve lift E is the maximum valve lift that can be set with the variable valve mechanism 40. In this embodiment, since the valve lift A is the upper limit of the use range, this valve lift E is not actually used.
  • the target valve lift is set to the range from the valve lift D force to the valve lift B. That is, in the one-valve small lift region, the target position of the control shaft 41 is set to a range on the small lift small operating angle side from the pin switching position. On the other hand, in the double-valve large lift area, the target valve lift is set to the range from valve lift B force to valve lift A. In other words, in the double-valve large lift region, the target position of the control shaft 41 is the range from the pin switching position corresponding to the noble lift B to the position corresponding to the valve lift A on the large lift large working angle side. Is done.
  • the upper limit of the target noble lift in the one-valve small lift region is the valve lift B.
  • a one-valve variable state that is, a state where the large lift arm 71 and the second swing cam arm 50R are connected is realized in the one-valve small lift region. Therefore, when the valve mechanism 18 is in the one-valve variable state, the range below the valve lift B is normally controlled as the target valve lift.
  • the second intake cam 17 drives the large lift arm 71, and the large lift arm 71 moves the second swing cam arm 50R via the switching pin 74. I am driving. However, when the control shaft 41 rotates beyond the pin switching position corresponding to the valve lift B in the one-valve variable state while rotating, the second intake cam 17 rotates the second swing. Since the range in which the first intake cam 16 swings the second swing cam arm 50R is larger than the range in which the cam arm 50R swings, the second swing cam arm 50R is connected via the switching pin 74. The large lift arm 71 is reversely driven. Therefore, in this state, the input roller 73 of the large lift arm 71 is separated from the second intake cam 17.
  • Step 124 that is, when the valve enters the large lift area of both valves while maintaining the single valve variable state, the target valve lift is limited to the valve lift B or less. This prevents the control shaft 41 from rotating beyond the pin switching position corresponding to the valve lift B to the large lift large operating angle side when the valve mechanism 18 is in the one-valve variable state. . Therefore, it is possible to reliably prevent the situation where the input roller 73 of the large lift arm 71 is separated from the second intake cam 17. For this reason, it is possible to more reliably prevent noise and damage to the surfaces of the input roller 73 and the second intake cam 17.
  • the original target valve lift in the large lift region of both valves is within the range up to the valve lift B force and the valve lift A. Therefore, if the switching operation to the variable state of both valves is prohibited and the valve lift is limited to B or less, the target valve lift is actually fixed to the valve lift B.
  • the “valve opening limiting means” in the sixth and seventh inventions is realized by limiting the target valve lift (target valve opening amount) to the valve lift B or less.
  • the first intake valve 16 is the “main cam” in the seventh invention
  • the second intake valve 17 is the “sub cam” in the seventh invention
  • the input roller 73 of the large lift arm 71 is the seventh cam.

Landscapes

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Abstract

 両弁可変状態と片弁可変状態とを切り換える切換機構を備えた可変動弁装置に関し、切換機構の耐久性の向上を図る。  車両発進前のアイドリング時は、内燃機関の運転状態は片弁小リフト領域にある(点A)。このときは、片弁可変状態とされている。車両発進後、運転状態は点A→B→Cと変化し、両弁大リフト領域へ移行する。その後、シフトアップするために、クラッチが切られ、アクセルペダルが解放されると、運転状態は片弁小リフト領域の点Aへ戻る。この場合において、両弁大リフト領域にある時間は短く、両弁可変状態へ切り換える実益は薄いので、点B→Cにおいて両弁可変状態への切換動作を禁止する。

Description

明 細 書
可変動弁装置
技術分野
[0001] 本発明は、可変動弁装置に係り、特に、バルブの開弁量を機械的に変更可能な可 変動弁装置に関する。
背景技術
[0002] 従来、例えば、特許文献 1に記載されるように、内燃機関の運転状況に応じてバル ブのリフト量や作用角を機械的に変更する可変動弁装置が知られている。
[0003] 特許文献 1に記載される可変動弁装置では、カム軸に 2つの回転カムが配置され、 同一気筒に配置された 2つの吸気ノ レブのうち、第 1吸気バルブは第 1回転カムによ つて開閉駆動され、第 2吸気ノ レブは第 2回転カムによって開閉駆動されるようにな つている。そして、第 1回転カムと第 1吸気バルブとの間、および第 2回転カムと第 2吸 気バルブとの間には、それぞれ四節リンク機構力 構成される可変動弁伝達機構が 配置されている。
[0004] 上記可変動弁装置の四節リンク機構は、回転カムに当接する入力部を有する入力 アーム、入力アームに揺動可能に連結される伝達アーム、伝達アームと揺動可能に 連結されるとともに回転制御軸周りに揺動可能とされ、回転カムから伝達される駆動 力を吸気バルブの開閉を行う出力部へ伝達する揺動アーム、および、回転制御軸を 回転中心として回転駆動するとともに、入力アームと揺動可能に連結されるコントロー ルアーム、カゝら構成されている。四節リンク機構の姿勢を制御して回転カムと入力部 との相対位置を変更することで、吸気ノ レブの作用角およびリフト量を機械的に変更 することができる。
[0005] また、上記可変動弁装置には、第 1吸気バルブに係る四節リンク機構 (第 1リンク機 構)と第 2吸気バルブに係る四節リンク機構 (第 2リンク機構)とを連結する連結機構と 、連結解除時に第 2リンク機構の姿勢を第 2吸気バルブの作用角が最大値になる姿 勢に保持するための機構とが設けられている。連結機構は、各四節リンク機構のコン トロールアームに形成された貫通穴と、貫通穴内に挿入される連結ピンとから構成さ れている。また、連結解除時に第 2リンク機構の姿勢を保持する機構は、固定プレー トに形成された貫通穴と、第 2リンク機構のコントロールアーム (第 2コントロールアー ム)に形成された貫通穴と、前記の連結ピンとから構成されている。
[0006] 連結ピンは、常に第 2コントロールアームの貫通穴に係合しており、第 2コントロール アームの貫通穴に係合したまま、第 1リンク機構のコントロールアーム(第 1コントロー ルアーム)側にも、固定プレート側にも移動できるようになつている。連結ピンが第 1コ ントロールアーム側に移動し、第 1コントロールアームの貫通穴に挿入されることで、 第 2コントロールアームは第 1コントロールアームと連結ピンを介して連結される。コン トロールアーム同士が連結されることで、第 1リンク機構と第 2リンク機構とは常に同一 の姿勢をとることになる。したがって、この場合は、第 1バルブと第 2バルブとを同一の 開弁量に制御することができる。
[0007] 逆に、連結ピンが固定プレート側に移動し、固定プレートの貫通穴に挿入されること で、第 2コントロールアームは固定プレートと連結ピンを介して連結される。第 2コント ロールアームと固定プレートが連結されることで、第 2リンク機構の姿勢は一定の姿勢 に固定されることになる。この場合は、第 1リンク機構の姿勢を制御して回転カムと入 力部との相対位置を変更することで、第 2バルブの開弁量を固定した状態で、第 1バ ルブの開弁量のみを機械的に変更することができる。
[0008] つまり、上記可変動弁装置によれば、第 1吸気バルブと第 2吸気バルブの開弁量を 同一とする場合と、第 1吸気ノ レブと第 2吸気バルブの開弁量を相違させる場合とを 選択的に実行することができる。これにより、第 1吸気バルブと第 2吸気バルブとの開 弁量、特に各バルブのリフト量を相違させることによって、吸入流量を相違させ、燃焼 室内においてスワール (旋回流)を発生させることが可能となり、燃焼室内における燃 焼の安定ィ匕を図ることが可能となる。
[0009] 特許文献 1 :日本特開 2004— 100555号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] 上述したように、上記可変動弁装置によれば、第 1および第 2吸気バルブの双方の 開弁量を共に変化させ得る両弁可変状態と、第 2吸気バルブの開弁量を固定して第 1吸気バルブのみの開弁量を変化させる片弁可変状態との切り換えが可能である。 両弁可変状態力も片弁可変状態へ切り換える際には、第 1コントロールアームのピン 穴から連結ピンを抜く動作と、固定プレートのピン穴に連結ピンを挿入する動作の 2 つの動作が必要となる。また、片弁可変状態から両弁可変状態へ切り換える際には 、固定プレートのピン穴力 連結ピンを抜く動作と、第 1コントロールアームのピン穴に 連結ピンを挿入する動作の 2つの動作が必要となる。
[0011] 上記のような内燃機関では、運転状態に応じて、両弁可変状態と片弁可変状態と が切り換えられる。例えば、低回転'低負荷域においては、筒内にスワールを形成し て燃焼改善を図る要求があるため片弁可変状態とされ、高回転 ·高負荷域において は多量の空気を吸入する要求があるため両弁可変状態とされる。つまり、内燃機関 の制御装置は、運転領域のうちで、両弁可変状態とすべき両弁可変領域と、片弁可 変状態とすべき片弁可変領域とを区分する規則を記憶しており、内燃機関の運転状 態が両領域の境界を跨いで変化したら、それに応じて両弁可変状態と片弁可変状 態との切り換えを行う。
[0012] し力しながら、両弁可変状態と片弁可変状態との切り換えが頻繁に行われると、切 換機構を構成する上記の連結ピンやピン穴の摩耗が早期に進行してしまい、切換機 構の耐久性に悪影響を及ぼし易い。また、切り換えが頻繁に行われると、切換動作 に失敗する可能性も出てくる。万一、切換動作に失敗した場合には、本来の開弁特 性が得られず、燃費やドライバピリティの観点で所期の性能を発揮することができなく なってしまう。
[0013] この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、両弁可変状態と片弁可変状態 とを切り換える切 構を備えた可変動弁装置において、切 構の耐久性の向上 が図れる可変動弁装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0014] 第 1の発明は、上記の目的を達成するため、可変動弁装置であって、
同一気筒に設けられた同種の第 1バルブおよび第 2バルブの双方の開弁量を連続 的に可変とする両弁可変状態と、前記第 1バルブの開弁量を連続的に可変とし、前 記第 2バルブの開弁量を固定とする片弁可変状態とを切り換える切換機構を有する 動弁機構と、
内燃機関の運転領域のうち、前記両弁可変状態にすべき両弁可変領域と、前記片 弁可変状態にすべき片弁可変領域とを区分する規則を記憶した記憶手段と、 前記規則に従って前記切換機構に切換動作を行わせる通常制御手段と、 内燃機関の運転状態が前記両弁可変領域および前記片弁可変領域の一方から 他方へ移行した場合に短時間のうちに元の領域へ戻ることが予想される所定の状況 の成立を判断する状況判断手段と、
前記所定の状況が成立して 、る場合には、前記切換動作を禁止する禁止手段と、 を備えることを特徴とする。
[0015] また、第 2の発明は、第 1の発明において、
前記所定の状況は、前記内燃機関と車両の駆動輪との間に介在する変速機の変 速実行時から所定時間内にある状況であることを特徴とする。
[0016] また、第 3の発明は、第 1の発明において、
前記所定の状況は、前記内燃機関と車両の駆動輪との間に介在する変速機のシ フト位置が-ユートラルまたはパーキングレンジにある状況であることを特徴とする。
[0017] また、第 4の発明は、第 1乃至第 3の発明の何れかにおいて、
内燃機関の運転状態が前記両弁可変領域および前記片弁可変領域の一方から 他方へ移行した後、所定時間が経過しても元の領域へ戻らない場合には、前記切換 動作の禁止を解除する禁止解除手段を備えることを特徴とする。
[0018] また、第 5の発明は、第 1乃至第 4の発明の何れかにおいて、
前記禁止手段による禁止の回数または禁止の累積時間を計測する計測手段と、 前記禁止の回数または前記禁止の累積時間が所定値を超えた場合には、前記所 定の状況が成立して ヽる場合であっても、前記切換機構の切換動作を許容する許容 手段と、
を備えることを特徴とする。
[0019] また、第 6の発明は、第 1乃至第 5の発明の何れかにおいて、
前記禁止手段により前記切換動作が禁止された場合に、目標開弁量を制限する開 弁量制限手段を更に備えることを特徴とする。 [0020] また、第 7の発明は、第 6の発明において、
前記動弁機構は、
前記両弁可変状態のときには前記第 1バルブおよび前記第 2バルブの双方を駆動 し、前記片弁可変状態のときには前記第 1バルブのみを駆動するメインカムと、 前記片弁可変状態のときに前記第 2バルブを駆動するサブカムと、
を含み、
前記開弁量制限手段は、前記禁止手段により前記片弁可変状態から前記両弁可 変状態への切換動作が禁止されて前記片弁可変状態に維持された場合に、前記サ ブカムとその相手側部材とが離間しないような範囲に目標開弁量を制限することを特 徴とする。
発明の効果
[0021] 第 1の発明によれば、両弁可変状態と片弁可変状態とを、切換機構によって切り換 えることができる。この切換動作は、内燃機関の運転状態に応じて、両弁可変領域と 片弁可変領域とを区分する規則に従って行われる。ただし、両弁可変領域および片 弁可変領域の一方から他方へ運転状態が移行した際、短時間のうちに元の領域へ 戻ることが予想される所定の状況が成立している場合には、切換動作が禁止される。 このため、この発明によれば、不要な切換動作を行うことを回避して、切換動作の頻 度を少なくすることができる。よって、切 構の摩耗や傷付きを抑制することができ 、切 構の耐久性を向上することができる。また、切換動作に失敗する可能性を小 さくすることもできるので、運転状態に応じた開弁特性を常に実現することができ、良 好な燃費特性、排気特性、およびドライバピリティを確実に得ることができる。
[0022] 第 2の発明によれば、変速機の変速実行直後に起き易い、不要な切換動作を確実 に回避することができる。このため、走行中における切換動作の頻度を少なくすること ができる。
[0023] 第 3の発明によれば、変速機が-ユートラルまたはパーキングレンジの状態で行わ れるフリーアクセル運転 (いわゆる空吹かし)時の不要な切換動作を確実に回避する ことができる。このため、フリーアクセル運転における切換動作の頻度を少なくするこ とがでさる。 [0024] 第 4の発明によれば、内燃機関の運転状態が両弁可変領域および片弁可変領域 の一方力 他方へ移行した後、短時間のうちに元の領域へ戻らな力つた場合には、 切換動作の禁止を解除して切換動作を実行させることができる。このため、切換動作 が不要であると予想される状況であっても、切換動作が実際に必要とされている場合 には切換動作を実行させることができ、好適な開弁特性を実現することができる。
[0025] 第 5の発明によれば、切換動作が禁止された回数または禁止された累積時間が所 定値を超えた場合には、切換動作が不要と予想される状況が成立している場合であ つても、切換動作を実行させることができる。これにより、如何なる状況においても、切 構の機能を保持する上で必要な頻度の切換動作を実行させることができる。こ のため、長時間の不作動に起因して切 構が固着するなどの弊害を防止すること ができる。
[0026] 第 6の発明によれば、両弁可変状態と片弁可変状態との切換動作が禁止された場 合に、目標開弁量を制限することができる。このため、切換動作の禁止に伴う弊害( 例えば騒音など)の発生を確実に防止することができる。
[0027] 第 7の発明によれば、動弁機構が、両弁可変状態のときには第 1バルブおよび第 2 バルブの双方を駆動し、片弁可変状態のときには第 1バルブのみを駆動するメイン力 ムと、片弁可変状態のときに第 2バルブを駆動するサブカムとを含む場合において、 片弁可変状態から両弁可変状態への切換動作が禁止されて片弁可変状態に維持さ れた場合に、サブカムとその相手側部材とが離間しないような範囲に目標開弁量を 制限することができる。このため、離間したサブカムと相手側部材とが再接触 (衝突) することを確実に防止することができるので、その衝撃で騒音が発生したり、サブカム や相手側部材の表面が損傷したりすることをより確実に防止することができる。
図面の簡単な説明
[0028] [図 1]本発明の実施の形態 1の可変動弁装置を備えたシステムの構成を説明するた めの図である。
[図 2]本実施形態の可変動弁装置が備える動弁機構の構成を説明するための斜視 図である。
[図 3]図 2に示す動弁機構における可変動弁機構の構成を説明するための図である 圆 4]図 2に示す可変動弁機構及び固定動弁機構を示す分解斜視図である。
圆 5]切換ピンを作動させるための油圧系の構成を示す概略図である。
圆 6]両弁可変状態と片弁可変状態との切換マップを示す図である。
圆 7]両弁可変状態と片弁可変状態との切換マップを示す図である。
[図 8]本発明の実施の形態 1において実行されるルーチンのフローチャートである。
[図 9]本発明の実施の形態 2において実行されるルーチンのフローチャートである。
[図 10]本発明の実施の形態 3において実行されるルーチンのフローチャートである。 圆 11]第 1吸気バルブおよび第 2吸気バルブのバルブリフト(リフトカーブ)を示す図 である。
符号の説明
1 内燃機関
2 5¾同
3 ピストン
4 シリンダブロック
5 クランクシャフト
6 クランク角センサ
8 シリンダヘッド
10 燃焼室
11 点火プラグ
12 吸気ポート
14 吸気バルブ
15 吸気カム軸
16, 17 吸気カム
18 可変動弁装置
19 吸気通路
20 インジェクタ
21 サージタンク スロットノレノ ノレブ スロットノレモータ アクセル開度センサ スロットル開度センサ ェアフロメータ エアクリーナ
排気ポート
排気通路
空燃比センサ
ロッカーアーム ロッカーローラ 油圧式ラッシュアジヤスタ ロストモーションスプリング 可変動弁機構 制御軸
制御アーム
ボルト
中間アーム
ピン
揺動カムアーム 第 1ローラ
第 2ローラ
連結軸
ECU
シフトポジションセンサ 固定動弁機構
大リフトアーム
アーム連結機構 73 入力ローラ
74 切換ピン
75 油圧室
76 ピン穴
77 リターンスフ
78 ピストン
81 油路
82 ポンプ
83 排出路
84 排出弁
85 オリフィス
発明を実施するための最良の形態
[0030] 実施の形態 1.
[システムの構成]
図 1は、本発明の実施の形態 1の可変動弁装置を備えたシステムの構成を説明す るための図である。本実施の形態 1のシステムは、動力源として車両に搭載された内 燃機関 1を備えている。内燃機関 1は、複数の気筒 2を有している。図 1には、複数気 筒のうちの 1気筒のみを示している。
[0031] 内燃機関 1は、筒内にピストン 3を収納したシリンダブロック 4を備えている。ピストン 3は、コンロッドを介してクランクシャフト 5と接続されている。クランクシャフト 5の近傍 には、クランク角センサ 6が設けられている。クランク角センサ 6は、クランクシャフト 5の 回転角度を検出するように構成されて 、る。
[0032] シリンダブロック 4の上部にはシリンダヘッド 8が組み付けられて!/、る。ピストン 3上面 カもシリンダヘッド 8までの空間は燃焼室 10を形成している。シリンダヘッド 8には、燃 焼室 10内の混合気に点火する点火プラグ 11が設けられている。
[0033] シリンダヘッド 8は、燃焼室 10と連通する吸気ポート 12を備えている。吸気ポート 12 と燃焼室 10との接続部には吸気バルブ 14が設けられている。吸気バルブ 14と吸気 カム軸 15の吸気カム 16との間には、動弁機構 18が設けられている。動弁機構 18の 詳細については、後述する。
[0034] 吸気ポート 12には、吸気通路 19が接続されている。吸気ポート 12の近傍には、吸 気ポート 12内に燃料を噴射するインジヱクタ 20が設けられている。吸気通路 19の途 中にはサージタンク 21が設けられて!/、る。
[0035] サージタンク 21の上流にはスロットルバルブ 22が設けられている。スロットルバルブ
22は、スロットルモータ 23により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバ ルブ 22は、アクセル開度センサ 24により検出されるアクセル開度 AAに基づいて駆動 されるものである。スロットルバルブ 22の近傍には、スロットル開度センサ 25が設けら れている。スロットル開度センサ 25は、スロットル開度 TAを検出するように構成されて いる。スロットルバルブ 22の上流には、ェアフロメータ 26が設けられている。ェアフロ メータ 26は吸入空気量 Gaを検出するように構成されて 、る。ェアフロメータ 26の上 流にはエアクリーナ 27が設けられて 、る。
[0036] また、シリンダヘッド 8は、燃焼室 10と連通する排気ポート 28を備えている。排気ポ ート 28と燃焼室 10との接続部には排気バルブ 29が設けられている。排気ポート 28 には排気通路 30が接続されている。排気通路 30には、排気空燃比を検出する空燃 比センサ 31が設けられて!/、る。
[0037] また、本実施の形態のシステムは、制御装置としての ECU (Electronic Control Unit ) 60を備えている。 ECU60の出力側には、点火プラグ 11、動弁機構 18、インジェクタ 20、スロットルモータ 23のほか、後述する排出弁 84 (図 5参照)等が接続されている。
ECU60の入力側には、クランク角センサ 6、スロットル開度センサ 25、アクセル開度セ ンサ 24、ェアフロメータ 26、空燃比センサ 31等が接続されている。 ECU60は、各セ ンサの出力に基づ!/、て、燃料噴射制御や点火時期制御のような内燃機関全体の制 御を実行する。
[0038] 内燃機関 1と、車両の駆動輪との間には、変速機(図示せず)が介在している。 ECU 60には、この変速機のシフト位置を検出するシフトポジションセンサ 62が更に接続さ れている。なお、この変速機は、手動変速機、 自動変速機の何れでも良い。
[0039] [可変動弁装置の構成]
図 2は、本実施形態の可変動弁装置が備える動弁機構 18の構成を説明するため の斜視図である。
[0040] 図 2に示すように、吸気カム軸 15には、 1気筒当たり 2つの吸気カム 16, 17が設け られている。そして、第 1吸気カム 16を中心にして左右対称に 2つの第 1吸気バルブ 14Lおよび第 2吸気バルブ 14Rが配置されている。第 1吸気カム 16と吸気バルブ 14 L, 14Rとの間には、第 1吸気カム 16の回転運動に各吸気バルブ 14L, 14Rのリフト 運動を連動させる可変動弁機構 40L, 40Rがそれぞれ設けられている。一方、第 2 吸気カム 17は、第 1吸気カム 16との間で、第 2吸気バルブ 14Rを挟むようにして配置 されている。第 2吸気カム 17と第 2吸気バルブ 14Rとの間には、第 2吸気カム 17の回 転運動に第 2吸気バルブ 14Rのリフト運動を連動させる固定動弁機構 70が設けられ ている。本動弁機構 18は、第 2吸気バルブ 14Rのリフト連動の連動先を、可変動弁 機構 40Rと固定動弁機構 70との間で選択的に切り換えることができるように構成され ている。
[0041] (1)可変動弁機構の詳細構成
図 3は、図 2に示す動弁機構 18における可変動弁機構 40の構成を説明するため の図である。具体的には、図 3は、可変動弁機構 40を吸気カム軸 15の軸方向から見 た図である。尚、左右の可変動弁機構 40L, 40Rは、基本的には、第 1吸気カム 16 に対して対称形であるので、ここでは左右の可変動弁機構 40L, 40Rを区別すること なくその構成を説明する。また、本明細書および図面では、左右の可変動弁機構 40 L, 40Rを区別しないときには、単に可変動弁機構 40と表記する。同様に、可変動弁 機構 40L, 40Rの各構成部品や吸気バルブ 14L, 14R等の対称に配置されている 部品については、特に区別をする必要がある時以外は、左右を区別する L、 Rの記号 は付けないものとする。
[0042] 図 3に示すように、動弁機構 18は、吸気バルブ 14を開方向へ押圧するロッカーァ ーム 35を有している。可変動弁機構 40は、第 1吸気カム 16とロッカーアーム 35との 間に介在している。可変動弁機構 40は、第 1吸気カム 16の回転運動とロッカーァー ム 35の揺動運動との連動状態を連続的に変化させるように構成されている。
[0043] 可変動弁機構 40は、吸気カム軸 15と平行に配置された制御軸 41を有している。
制御軸 41には、制御アーム 42がボルト 43によって固定されている。制御アーム 42 の一部は、制御軸 41の径方向に突出している。制御アーム 42の突出部には、中間 アーム 44がピン 45によって取り付けられている。ピン 45は、制御軸 41の中心から偏 心した位置に配置されている。よって、中間アーム 44は、ピン 45を中心にして揺動す るように構成されている。
[0044] 制御軸 41には、揺動カムアーム 50が揺動可能に支持されている。揺動カムアーム 50は、第 1吸気カム 16に対向する側に、スライド面 50aを有する。スライド面 50aは、 第 2ローラ 53に接触するように形成されている。スライド面 50aは、第 2ローラ 53が揺 動カムアーム 50の先端側力も制御軸 41の軸中心側に向かって移動するほど、第 1 吸気カム 16との間隔が徐々に狭まるような曲面で形成されている。また、揺動カムァ ーム 50は、スライド面 50aの反対側に、揺動カム面 51を有する。揺動カム面 51は、 揺動カムアーム 50の揺動中心からの距離が一定となるように形成された非作用面 51 aと、非作用面 51aから離れた位置ほど制御軸 41の軸中心からの距離が遠くなるよう に形成された作用面 5 lbとで構成されている。
[0045] スライド面 50aと第 1吸気カム 16の周面との間には、第 1ローラ 52と第 2ローラ 53が 配置されている。より具体的には、第 1ローラ 52は、第 1吸気カム 16の周面と接触す るように配置されている。また、第 2ローラ 53は、揺動カムアーム 50のスライド面 50a に接触するように配置されている。第 1ローラ 52と第 2ローラ 53とは、共に中間アーム 44の先端部に固定された連結軸 54によって回転自在に支持されている。中間ァー ム 44は、ピン 45を支点として揺動するので、これらのローラ 52, 53もピン 45から一定 距離を保ちながらスライド面 50aおよび第 1吸気カム 16の周面に沿って揺動する。
[0046] また、揺動カムアーム 50には、パネ座 50bが形成されている。このパネ座 50bには 、ロストモーションスプリング 38の一端が掛けられている。ロストモーションスプリング 3 8の他端は、内燃機関の静止部位に固定されている。ロストモーションスプリング 38 は圧縮パネである。ロストモーションスプリング 38から受ける付勢力により、揺動カム アーム 50のスライド面 50aが第 2ローラ 53に押し当てられ、更に、第 1ローラ 52が第 1 吸気カム 16に押し当てられる。これにより、第 1ローラ 52及び第 2ローラ 53は、スライ ド面 50aと第 1吸気カム 16の周面とに両側力も挟み込まれた状態で位置決めされる。
[0047] 揺動カムアーム 50の下方には、上記ロッカーアーム 35が配置されている。ロッカー アーム 35には、揺動カム面 51に対向するようにロッカーローラ 36が設けられて!/、る。 ロッカーローラ 36は、ロッカーアーム 35の中間部に回転自在に取り付けられて 、る。 ロッカーアーム 35の一端は、バルブ 14のバルブシャフト 14aに当接されており、ロッ カーアーム 35の他端は、油圧式ラッシュアジヤスタ 37によって回転自在に支持され ている。リフト作動の際、バルブシャフト 14aは、図示しないバルブスプリングによって 、閉方向、すなわち、ロッカーアーム 35を押し上げる方向に付勢されている。ロッカー ローラ 36は、この付勢力と油圧式ラッシュアジヤスタ 37によって揺動カムアーム 50の 揺動カム面 51に押し当てられて 、る。
[0048] 上述した可変動弁機構 40の構成によれば、第 1吸気カム 16の回転に伴って、第 1 吸気カム 16の押圧力が第 1ローラ 52及び第 2ローラ 53を介してスライド面 50aに伝 達される。その結果、揺動カム面 51とロッカーローラ 36との接点が非作用面 5 laから 作用面 51bにまで及ぶと、ロッカーアーム 35が押し下げられ、バルブ 14が開弁する。
[0049] また、可変動弁機構 40の構成によれば、制御軸 41の回転位置を変化させると、ス ライド面 50a上における第 2ローラ 53の位置が変化し、リフト動作時の揺動カムアーム 50の揺動範囲が変化する。より具体的には、制御軸 41を図 3における反時計回り方 向に回転させると、スライド面 50a上における第 2ローラ 53の位置が揺動カムアーム 5 0の先端側に移動する。そうすると、第 1吸気カム 16の押圧力が伝達されることで揺 動カムアーム 50が揺動動作を開始した後に、現実にロッカーアーム 35が押圧され始 めるまでに要する揺動カムアーム 50の回転角度は、制御軸 41が図 3における反時 計回り方向に回転するほど大きくなる。つまり、制御軸 41を図 3における反時計回り 方向に回転させることにより、バルブ 14の作用角及びリフト量を小さくすることができ る。逆に、制御軸 41を時計回り方向に回転させることにより、バルブ 14の作用角及び リフト量を大きくすることができる。
[0050] 上述したように、本実施形態の可変動弁機構 40は、バルブ 14の作用角及びリフト 量を共に可変とするものである。本明細書では、作用角及びリフト量を総称して「開弁 量」と呼ぶこととする。なお、本発明における可変動弁機構は、作用角及びリフト量の 一方を可変とするものでもよ 、。
[0051] (2)固定動弁機構の詳細構成 次に、図 2及び図 4を参照して、固定動弁機構 70の詳細な構成について説明する 。図 4は、図 2に示す可変動弁機構 40及び固定動弁機構 70を示す分解斜視図であ る。
[0052] 図 2に示すように、固定動弁機構 70は、第 2吸気カム 17と第 2揺動カムアーム 50R との間に介在している。固定動弁機構 70は、第 2揺動カムアーム 50Rの揺動運動を 第 2吸気カム 17の回転運動に連動させるものである。固定動弁機構 70は、第 2吸気 カム 17によって駆動される大リフトアーム 71と、大リフトアーム 71を第 2摇動力ムアー ム 50Rに結合させるアーム連結機構 72 (図 4参照)とを備えている。アーム連結機構 72は、後述する切換ピン 74、油圧室 75、ピン穴 76、リターンスプリング 77及びピスト ン 78によって構成されている。
[0053] 大リフトアーム 71は、制御軸 41上に第 2揺動カムアーム 50Rと並んで配置され、第 2揺動カムアーム 50Rとは独立して揺動可能となっている。大リフトアーム 71には、第 2吸気カム 17の周面に接触する入力ローラ 73が回転可能に支持されている。
[0054] 図 4に示すように、大リフトアーム 71には、パネ座 71aが形成されて!、る。このパネ 座 71aには、上記揺動カムアーム 50と同様に、図示しないロストモーションスプリング が掛けられている。このロストモーションスプリングのパネ力によって、入力ローラ 73 が第 2吸気カム 17の周面に押し当てられる。
[0055] 大リフトアーム 71は、第 2揺動カムアーム 50Rに向けて出し入れ可能な切換ピン 74 を備えている。大リフトアーム 71には、第 2揺動カムアーム 50R側に開口部を有する 油圧室 75が形成されている。この油圧室 75内に切換ピン 74が嵌め込まれている。 油圧室 75は、後述する油圧系に接続されている。油圧系により油圧室 75内の油圧 が高められた場合に、切換ピン 74は、その油圧によって油圧室 75から第 2揺動カム アーム 50Rに向けて押し出される。
[0056] 一方、第 2揺動カムアーム 50Rには、大リフトアーム 71側に開口部を有するピン穴 7 6が形成されている。切換ピン 74とピン穴 76は、制御軸 41の中心力もの距離が等し い位置に形成されている。ピン穴 76内には、その奥側からリターンスプリング 77と、リ フタとしてのピストン 78とが配置されて!、る。
[0057] 図 5は、切換ピン 74を作動させるための油圧系の構成を示す概略図である。 図 5に示すように、制御軸 41内には、油路 81が形成されている。この油路 81は、油 圧室 75と、制御軸 41と大リフトアーム 71との摺動隙間と、制御軸 41と第 2揺動カムァ ーム 50Rとの摺動隙間とにそれぞれ接続されている。また、この油路 81は、ポンプ 8 2に接続されている。油路 81の途中には、排出路 83が接続されている。排出路 83に は、排出弁 84が設けられている。さらに、排出路 83における排出弁 84の下流にはォ リフィス 85が設けられて!/、る。
[0058] ポンプ 82で加圧された潤滑油は、油路 81を通って上記摺動隙間に供給される。ま た、油路 81を流れる潤滑油の一部は、油圧室 75に供給される。よって、油圧室 75内 の油圧を上げることができる。一方、排出弁 84を開弁操作すると、排出路 83から潤 滑油が排出される。これにより、油圧室 75内の油圧を下げることができる。油圧室 75 内の油圧を制御することにより、切換ピン 74を作動させることができる。
[0059] [実施の形態 1の特徴]
(片弁可変状態)
大リフトアーム 71は第 2吸気カム 17に駆動されて常に揺動しているが、第 2吸気力 ム 17のベース円部分が入力ローラ 73に接触して 、る期間にお 、ては、瞬間的に静 止している。また、第 2揺動カムアーム 50Rも、第 1吸気カム 16に駆動されて揺動して いるが、第 1吸気カム 16のベース円部分が第 1ローラ 52に接触している期間におい ては、瞬間的に静止している。この両者の静止期間は重なっている。つまり、大リフト アーム 71と第 2揺動カムアーム 50Rとが同時に静止する期間が存在する。
[0060] 上記静止状態における第 2揺動カムアーム 50Rの角度は、制御軸 41の回転位置 に応じて変化する。よって、大リフトアーム 71と第 2揺動カムアーム 50Rとの静止状態 にお 、て、切換ピン 74の位置とピン穴 76の位置とを一致させることができるような制 御軸 41の回転位置が存在する。この制御軸 41の回転位置を以下「ピン切換位置」と 称する。つまり、動弁機構 18では、制御軸 41の回転位置をピン切換位置にすること により、ピン穴 76の位置と切換ピン 74の位置とを一致させることができる。よって、こ の状態のときに、以下のようにして、アーム連結機構 72の切換動作を実行することが できる。
[0061] ピン穴 76の位置と切換ピン 74の位置とがー致したとき、切換ピン 74はピストン 78に 当接する。このとき、リターンスプリング 77がピストン 78を押す力よりも、油圧室 75内 の油圧が切換ピン 74を押す力の方が大きければ、切換ピン 74は、ピストン 78をピン 穴 76の奥に押し込むようにしてピン穴 76内に進入する。つまり、油圧室 75内の油圧 を油圧系により上げることで、切換ピン 74をピン穴 76に挿入することができる。切換 ピン 74がピン穴 76内に挿入されると、第 2揺動カムアーム 50Rと大リフトアーム 71と が連結される。これにより、第 2吸気ノ レブ 14Rのリフト運動の連動先を可変動弁機 構 20Rから固定動弁機構 70へ切り換えることができる。
[0062] この場合、第 2揺動カムアーム 50Rには、吸気カム軸 15の回転運動が第 2吸気カム 17から大リフトアーム 71を介して伝達される。第 2吸気ノ レブ 14Rの開弁量は、第 2 吸気カム 17、大リフトアーム 71および第 2揺動カムアーム 50Rの形状及び位置関係 によって機械的に決まり、制御軸 41の回転位置に関係なく常に一定の開弁量 (大リ フト及び大作用角)に固定される。これに対し、第 1揺動カムアーム 50Lには、第 1吸 気カム 16から第 1ローラ 52及び第 2ローラ 53Lを介して第 1吸気カム 16の回転運動 が伝達される。よって、第 1吸気バルブ 14Lの開弁量は、制御軸 41の回転位置に連 動して変化することになる。
[0063] このように、第 2吸気バルブ 14Rの開弁量が大開弁量に固定され、第 1吸気バルブ 14Lの開弁量のみが制御軸 41の回転位置に応じて変化する状態を、本明細書では 「片弁可変状態」と呼ぶ。片弁可変状態では、第 2吸気バルブ 14Rを大リフトとし、第 1吸気バルブ 14Lを小リフトとすることができる。これにより、第 2吸気バルブ 14Rから は多量の空気が、第 1吸気バルブ 14Lからは少量の空気が筒内に流入する。この流 入量の偏りにより、筒内にスワール流 (旋回流)を形成することができる。スワール流を 形成することにより、低回転'低負荷域での燃焼の改善が図れる。
[0064] (両弁可変状態)
一方、ピン穴 76の位置と切換ピン 74の位置とがー致したときに、油圧室 75内の油 圧を下げることで、切換ピン 74をピン穴 76から抜くことができる。これにより、大リフト アーム 71と第 2揺動カムアーム 50Rとの連結が解除される。よって、第 2吸気バルブ 1 4Rのリフト運動の連動先を固定動弁機構 70から可変動弁機構 20Rへ切り換えること ができる。 [0065] この場合、カム軸 15の回転運動は、第 1吸気カム 16から第 1及び第 2ローラ 52, 53 を介して、第 1及び第 2揺動カムアーム 50L, 50Rのそれぞれのスライド面 50aに伝 達される。よって、第 1吸気ノ レブ 14L及び第 2吸気バルブ 14Rの開弁量は、共に、 制御軸 41の回転に連動して変化することとなる。従って、第 1吸気バルブ 14Lの開弁 量と第 2吸気ノ レブ 14Rの開弁量とを制御軸 41の回転位置に応じて共に変化させ ることができる。このように、第 1吸気バルブ 14Lおよび第 2吸気バルブ 14Rの開弁量 が揃って可変となる状態を、本明細書では「両弁可変状態」と称する。
[0066] ECU60は、内燃機関 1の運転状態 (具体的には機関回転数 NEおよび負荷)に応じ て、両弁可変状態と片弁可変状態とを切り換えるようになつている。図 6は、 ECU60 が記憶している、両弁可変状態と片弁可変状態との切換マップを示す図である。この 切換マップには、横軸に機関回転数 NE、縦軸に負荷をそれぞれとることにより、内燃 機関 1の運転領域が表されている。
[0067] ここで言う「負荷」とは、内燃機関 1のトルク、負荷率、あるいはアクセル開度 など 、内燃機関 1の負荷に相関を有する何れかの指標を意味する。 ECU60は、アクセル 開度センサ 24、ェアフロメータ 26等のセンサ出力に基づいて、この負荷の値を算出 することができる。また、 ECU60は、クランク角センサ 6の出力に基づいて、機関回転 数 NEを算出することができる。このようにして、 ECU60は、内燃機関 1の現在の運転 状態が切換マップ中のどこにあるかを検知することができる。
[0068] 図 6中、切換ピン作動線 Pは、両弁可変状態と片弁可変状態との切り換えが行われ る境界を表す。また、図 6中、二つ並んだ丸印は第 1吸気バルブ 14Lおよび第 2吸気 バルブ 14Rを表し、その丸印の中の文字は開弁量の大小を表す。
[0069] 図 6に示すように、切換ピン作動線 Pよりも低回転'低負荷側の領域は、片弁可変状 態とされる領域である。この領域を本実施形態では「片弁小リフト領域」と称する。片 弁小リフト領域では、アーム連結機構 72の切換ピン 74は、ピン穴 76に挿入された連 結状態とされる。
[0070] 一方、切換ピン作動線 Pよりも高回転 ·高負荷側の領域は、両弁可変状態とされる 領域である。この領域を本実施形態では「両弁大リフト領域」と称する。この両弁大リ フト領域では、アーム連結機構 72の切換ピン 74は、ピン穴 76から抜去された状態、 すなわち非連結状態とされる。
[0071] ECU60は、通常時は、上述のような切換マップに従って片弁可変状態と両弁可変 状態とを切り換える。一般には、低回転 ·低負荷側の領域では燃焼が不安定 '不完全 になり易い。これに対し、本実施形態では、低回転'低負荷側の片弁小リフト領域に おいて、第 2吸気バルブ 14Rを大リフトとし第 1吸気バルブ 14Lを小リフトとすることに より、スワールを形成して燃焼を改善することができる。このため、燃費および排気ェ ミッションの低減が図れる。一方、高回転 ·高負荷側の両弁大リフト領域では、両吸気 バルブ 14のリフトを共に大きくすることにより、十分な量の空気を筒内に吸入すること ができる。
[0072] ECU60は、内燃機関 1の運転状態が片弁小リフト領域力 両弁大リフト領域へ移行 した場合、通常時は直ちに切換ピン 74をピン穴 76から抜去して、両弁可変状態へ 切り換える。し力しながら、運転状態が片弁小リフト領域力 両弁大リフト領域へ移行 した場合であっても、状況によっては、短時間のうちにまた片弁小リフト領域へ戻るこ とが考えられる。
[0073] そのような状況の一例としては、車両発進後の加速時が挙げられる。車両発進前、 内燃機関 1は図 6中の点 Aで示すアイドリング状態にある。 1速で発進した後、車両が 加速するに従い、運転状態は、図 6中の点 A→Bと変化し、更に点 B→Cと変化する。 その後、 2速にシフトアップするために、クラッチが切られ、アクセルペダルが解放さ れる。これにより、内燃機関 1の運転状態はアイドリング状態へ戻るので、点 C→Aへ 戻る。
[0074] 3速、 4速とシフトアップするときにも、上記と同様の変化が生じる。すなわち、車両 発進後の加速時には、内燃機関 1の運転状態は、比較的短時間のうちに、図 6中の 点 A→B→C→Aと循環する。このような場合に、図 6に示す切換マップに従って直ち にアーム連結機構 72の切換動作を行うこととすると、点 B→Cで切換ピン 74がピン穴 76から抜去された後、まもなく、点 C→Aで切換ピン 74がピン穴 76に再挿入されるこ ととなる。すなわち、点 B→C→Aにおいて両弁可変状態が維持される時間は極めて 短い。このため、両弁可変状態に切り換えるメリットは少ない。むしろ、切換ピン 74の 頻繁な抜き差しによって、切換ピン 74やピン穴 76の摩耗を進行させたり、傷付きを招 いたりするというデメリットの方が大きい。そこで、本実施形態では、アーム結合機構 7 2の耐久性に鑑み、上記のような場合には、切換ピン 74の切換動作を行わないことと した。
[0075] 上記のような回避すべき切換動作は、変速機の変速に伴うものである。そこで、本 実施形態では、変速に伴う切換動作を識別してこれを回避するため、変速機の変速 直後の所定時間内においては、アーム結合機構 72の切換動作を一時的に禁止する こととした。
[0076] 上記のような処理によれば、車両発進後の加速時のみならず、次のような状況にお いても、必要性の低い切換動作を識別して、それを回避することができる。図 7中の 点 D〜Kの変化は、高速走行中に上り坂にさし力かった場合の運転状態の変化を示 す。この場合、内燃機関 1の運転状態は、次のように変化する。車両が上り坂にさし かかると、登坂抵抗によって車速が徐々に低下し、これに伴って機関回転数 NEも徐 々に低下する(D→E)。そうすると、運転者は車速の回復を所望してシフトダウン操 作を行う。このシフトダウン操作のため、クラッチが切られ、アクセルペダルが解放され ると、内燃機関 1はアイドル状態へ向力つて変化する(E→F)。シフトダウン後、ァクセ ルペダルが踏まれることにより、内燃機関 1は高回転 '高負荷状態へと変化する (F→ G)。そのまま加速が継続されることにより、機関回転数 NEが上昇する(G→H)。車速 が十分に回復すると、運転者はシフトアップ操作を行う。このシフトアップ操作のため 、クラッチが切られ、アクセルペダルが解放されると、内燃機関 1はアイドル状態へ向 力つて変化する (H→I)。シフトアップ後、機関回転数 NEはシフトアップ前より低い回 転数となる (I→J)。その後、この変速段にて、定常運転が行われる Ci→K)。
[0077] このような状況では、図 7に示す切換マップに従って直ちにアーム連結機構 72の切 換動作を行うこととすると、 F→Gで切換ピン 74がピン穴 76から抜去された後、まもな ぐ H→Iで切換ピン 74がピン穴 76に再挿入される。この場合にも、両弁可変状態が 維持される時間は極めて短いので、わざわざ両弁可変状態に切り換えるメリットは少 なぐむしろ、切換ピン 74やピン穴 76の摩耗を進行させるというデメリットの方が大き い。すなわち、この場合の切換動作も、回避すべきものと言える。本実施形態によれ ば、点 Fで行われる変速の実行を検知し、その後所定時間内のアーム結合機構 72 の切換動作を一時的に禁止することにより、上記回避すべき切換動作を行わないよう にすることができる。
[0078] [実施の形態 1における具体的処理]
図 8は、上記の機能を実現するために本実施形態において ECU60が実行するル 一チンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、所定時間ごとに周期的に実行 されるものとする。図 8に示すルーチンによれば、まず、変速機の変速が実施された か否かが判別される(ステップ 100)。変速の実施の有無は、シフトポジションセンサ 6 2により検出することができる。このステップ 100において変速が実施されていないと 判別された場合には、アーム連結機構 72の切換動作を禁止する必要がな 、ので、 以下の処理は行われない。この場合には、片弁可変状態と両弁可変状態との切り換 えを切換マップに従って直ちに行う通常制御が継続される。
[0079] 一方、ステップ 100において変速が実施されたと判別された場合には、次に、その 変速の実施時から所定時間内に、内燃機関 1の運転状態が片弁小リフト領域力 両 弁大リフト領域へ変化した力否かが判別される (ステップ 102)。ここでの所定時間は 、図 6の B→C→Aの変化や、図 7の F→G→H→Iの変化に要する時間を調査したデ ータ等に基づいて定められるものであり、予め ECU60に記憶されている。
[0080] このステップ 102において片弁小リフト領域から両弁大リフト領域への変化が認めら れない場合は、アーム連結機構 72の切り換え命令が出ていないことを意味する。こ の場合には、切換動作を禁止する必要はないので、以下の処理は行われず、通常 制御が継続される。
[0081] 一方、このステップ 102において片弁小リフト領域から両弁大リフト領域への変化が 認められた場合には、アーム連結機構 72の切換動作が禁止される (ステップ 104)。 すなわち、内燃機関 1の運転状態が両弁大リフト領域に移行したものの、切換ピン 74 をピン穴 76に挿入したままとし、両弁可変状態への切り換えを実行しない。このステ ップ 102で片弁小リフト領域力も両弁大リフト領域への変化が認められた場合、その 変化は図 6中の B→Cや図 7中の F→Gのような変化に相当し、短時間のうちに片弁 小リフト領域へ戻ることが予想される。上記ステップ 104の処理によれば、このような 場合の切換動作を回避することができる。 [0082] 図 8に示すルーチンでは、次に、片弁小リフト領域から両弁大リフト領域へ運転状 態が変化して力もの経過時間が所定時間に達した力否かが判別される (ステップ 10 6)。本実施形態では、上記ステップ 104の処理により、片弁小リフト領域へ短時間の うちに戻ることを予想して、両弁可変状態への切換を回避している。し力しながら、車 両の走行条件や運転者の操作内容によっては、すぐには片弁小リフト領域へ戻らず 、両弁大リフト領域にとどまる場合もある。そのような場合には、内燃機関 1に所期の 性能を発揮させるため、両弁可変状態へ切り換えた方が望ましい。そこで、本実施形 態では、上記ステップ 106において両弁大リフト領域へ変化して力もの経過時間が 所定時間に達しても片弁小リフト領域へ戻っていない場合には、本ルーチンの処理 を終了して (RETURN)、通常制御へ戻ることとした。通常制御へ戻ることにより、切換 マップに従って、両弁可変状態への切換動作が実行される。なお、ここでの所定時 間は、内燃機関 1の種類や搭載車両の用途などによってもその好ましい値は異なる 力 通常、数秒〜十数秒程度とされる。
[0083] 図 8に示すルーチンでは、次に、片弁小リフト領域および両弁大リフト領域以外の 領域へ運転状態が変化した力否かが判別される (ステップ 108)。ここで、片弁小リフ ト領域および両弁大リフト領域以外の領域とは、両弁可変リフト領域のことを言う。両 弁可変リフト領域とは、両弁可変状態として、両吸気バルブ 14のリフト量を共に中リフ ト〜小リフトに可変制御する領域である。この両弁可変リフト領域は、例えば内燃機関 1の減速時、エンジンブレーキの利きをよくするなどの目的で設定される。この両弁可 変リフト領域の範囲は、切換マップとは別個に ECU60に記憶されている。
[0084] 上記ステップ 108において運転状態が両弁可変リフト領域へ変化した場合には、 本ルーチンの処理を終了して (RETURN)、通常制御へ戻ることとした。通常制御へ 戻ることにより、所定の規則に基づいて、両弁可変状態への切換動作が実行される。 なお、両弁可変リフト領域は、減速時に限らず、軽負荷運転時、アイドリング時、低温 始動時、冷間時等においても必要に応じて設定することができる。
[0085] 図 8に示すルーチンでは、次に、運転状態が両弁大リフト領域から片弁小リフト領 域へ戻ったか否かが判別される(ステップ 110)。このときには、上記ステップ 104の 処理により、両弁可変状態への切換実行が禁止された状態になっている。その状況 の下で、運転状態が片弁小リフト領域へ戻ってきたときには、両弁可変状態への切 換命令もなくなるので、切換動作を禁止する必要もなくなる。そこで、この場合には、 本ルーチンの処理を終了して (RETURN)、通常制御へ戻ることとした。一方、上記ス テツプ 110において、運転状態が未だ両弁大リフト領域にある場合には、上記ステツ プ 106以下の処理が再度実行される。
[0086] 以上述べたような処理によれば、アーム連結機構 72の切換動作を実行する必要性 の低い場合には、その切換動作が禁止される。このため、アーム連結機構 72が必要 以上に摩耗するのを回避することができ、アーム連結機構 72の耐久性を向上するこ とがでさる。
[0087] ところで、上述した実施の形態 1では、変速機の変速の実施をシフトポジションセン サ 62によって検出している力 変速の検出方法はこれに限定されるものではない。 例えば、クラッチの断接を検出するクラッチセンサを設け、クラッチが切られたことをも つて変速の実施を検出してもよい(手動変速機の場合)。あるいは、機関回転数 NEと 車速との比に基づいて、変速の実施を検出することもできる。車速センサはいかなる 車両にも通常設置されているものであるので、このような車速を用いる方法によれば、 新たにセンサを追加することなく変速の実施を検出することができる。
[0088] また、上述した実施の形態 1では、所定の状況下で片弁小リフト領域から両弁大リ フト領域へ移行した場合の切換動作の実行を禁止することとしているが、本発明では 、この逆に、両弁大リフト領域から片弁小リフト領域へ移行した場合の切換動作の実 行を禁止することとしてもょ 、。
[0089] また、上述した実施の形態 1では、第 1吸気バルブ 14Lおよび第 2吸気バルブ 14R の開弁量(両弁可変状態のとき)、あるいは第 1吸気バルブ 14Lの開弁量 (片弁可変 状態のとき)を連続的に可変とする動弁機構を例に説明したが、本発明は、これらの 開弁量を多段的に (多段階に)可変とする動弁機構の場合にも適用することができる
[0090] また、上述した実施の形態 1では、本発明を吸気バルブの可変動弁装置に適用し た場合について説明したが、本発明は排気バルブの可変動弁装置にも適用すること が可能である。 [0091] なお、上記の各変形例は、以下に説明する他の実施形態においても同様に適用 可能である。
[0092] また、上述した実施の形態 1においては、片弁小リフト領域が前記第 1の発明にお ける「片弁可変領域」に、両弁大リフト領域が前記第 1の発明における「両弁可変領 域」に、アーム連結機構 72が前記第 1の発明における「切浦構」に、 ECU60が前 記第 1の発明における「記憶手段」に、それぞれ相当している。また、 ECU60力 切 換マップに従ってアーム連結機構 72に切換動作を実行させることにより前記第 1の 発明における「通常制御手段」が、上記ステップ 100および 102の処理を実行するこ とにより前記第 1の発明における「状況判断手段」が、上記ステップ 104の処理を実 行することにより、前記第 1の発明における「禁止手段」が、上記ステップ 106の処理 を実行することにより、前記第 4の発明における「禁止解除手段」が、それぞれ実現さ れている。
[0093] 実施の形態 2.
[実施の形態 2の特徴]
次に、図 9を参照して、本発明の実施の形態 2について説明するが、上述した実施 の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略または 簡略する。本実施形態のシステムは、実施の形態 1と同様のハードウェア構成を用い て、 ECU60に、後述する図 9に示すルーチンを実行させることにより実現することがで きる。
[0094] 車両停止時に運転者がアクセルペダルを踏むことにより、内燃機関 1にフリーアクセ ル運転 (いわゆる空吹かし)を行わせる場合がある。このフリーアクセル運転が長時間 に渡って行われることは極めて少ない。よって、フリーアクセル運転時において運転 状態が片弁小リフト領域力 両弁大リフト領域へ変化した場合も、短時間のうちに片 弁小リフト領域へ戻ることが予想される。そこで、本実施形態では、この場合にも、両 弁可変状態への切換の実行を回避し、アーム連結機構 72の耐久性の向上を図るこ ととした。
[0095] [実施の形態 2における具体的処理]
図 9は、上記の機能を実現するために本実施形態において ECU60が実行するル 一チンのフローチャートである。図 9に示すルーチンによれば、まず、変速機のシフト 位置が-ユートラル (手動変速機または自動変速機の場合)あるいはパーキングレン ジ(自動変速機の場合)にあるか否力が、シフトポジションセンサ 62の出力に基づい て判別される(ステップ 120)。シフト位置が-ユートラルあるいはパーキングレンジに ない場合には、フリーアクセル運転が行われることはないので、以下の処理は実行さ れない。
[0096] 上記ステップ 120において、シフト位置が-ユートラルあるいはパーキングレンジに ある場合には、次に、内燃機関 1の運転状態が片弁小リフト領域力も両弁大リフト領 域へ変化した力否かが判別される (ステップ 122)。両弁大リフト領域への変化が認め られた場合には、フリーアクセル運転が行われていると判断することができる。このた め、この場合には、アーム連結機構 72の切換動作が禁止される (ステップ 124)。す なわち、内燃機関 1の運転状態が両弁大リフト領域に移行したものの、切換ピン 74を ピン穴 76に挿入したままとし、両弁可変状態への切り換えを実行しない。
[0097] 図 9に示すルーチンでは、次に、運転状態が両弁大リフト領域以外の領域、すなわ ち片弁小リフト領域あるいは両弁可変リフト領域へ変化した力否かが判別される (ステ ップ 126)。両弁大リフト領域以外の領域への変化が認められた場合には、フリーアク セル運転が終了したと判断できるので、本ルーチンを終了して、通常制御へ復帰す る(RETURN)。一方、両弁大リフト領域以外の領域への変化が認めらない場合には、 フリーアクセル運転が継続している判断できる。この場合には、上記ステップ 124へ 戻り、切換動作の禁止状態が維持される。
[0098] 以上のような処理によれば、フリーアクセル運転時、アーム連結機構 72が無駄に切 換動作を行うことを回避することができ、アーム連結機構 72の耐久性の向上を図るこ とがでさる。
[0099] 実施の形態 3.
[実施の形態 3の特徴]
次に、図 10を参照して、本発明の実施の形態 3について説明するが、上述した実 施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略また は簡略する。本実施形態のハードウ ア構成は、実施の形態 1と同様である。そして 、本実施形態のシステムは、 ECU60に、実施の形態 1または 2の処理に加えて、後述 する図 10に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
[0100] 前述したように、アーム連結機構 72では、内燃機関 1の潤滑油の油圧によって切換 ピン 74を動かすようになつている。内燃機関 1が運転を続ける中で、潤滑油中には、 スラッジ (粘性物)が生じることがある。万一、このスラッジが切換ピン 74の周囲に付着 した状態で切換ピン 74が長時間動作しな力 たような場合には、切換ピン 74が油圧 室 75内あるいはピン穴 76内で固着し、動作不能となる可能性もある。
[0101] 実施の形態 1や実施の形態 2では、前述したように、アーム連結機構 72の切換動 作を一定の場合に禁止することとした。このため、アーム連結機構 72の切換動作を 実行する機会が少なくなる。アーム連結機構 72の切換動作を実行する機会が少なく なると、切換ピン 74が長時間に動力されない状態が起き易くなり、その結果、切換ピ ン 74カ^ラッジによって固着してしまう可能性が大きくなる。
[0102] そこで、本実施形態では、アーム連結機構 72の切換動作の禁止回数あるいは禁 止の累積時間が所定値を超えた場合には、切換動作を許容して、切換ピン 74の固 着を防止することとした。
[0103] [実施の形態 3における具体的処理]
図 10は、上記の機能を実現するために本実施形態において ECU60が実行するル 一チンのフローチャートである。図 10に示すルーチンは、図 8または図 9に示すルー チンと併せて実行される。
[0104] 図 10に示すルーチンでは、図 8または図 9に示すルーチンの処理によってアーム 連結機構 72の切換動作が禁止された回数および累積時間を計測する処理が行わ れ、その回数および時間が ECU60に記憶される(ステップ 130)。そして、その禁止 の回数および累積時間の何れかが、それぞれに対して予め定められた所定値を超 えた力否かが判別される (ステップ 132)。ここでの所定値は、内燃機関 1や搭載車両 の特性に応じて定められた値であり、 ECU60に予め記憶されている。この値は、切換 ピン 74が固着に至る前に確実に切換動作を行わせることができるような値とされる。
[0105] 上記ステップ 132において、禁止の回数および累積時間の何れかが所定値を超え た場合には、図 8または図 9に示すルーチンの制御 (切換禁止制御)を中止し、通常 制御に復帰する(ステップ 134)。通常制御においては、切換マップに従ってアーム 連結機構 72の切換動作が実行される。
[0106] 次いで、通常制御において、アーム連結機構 72の切換動作が実際に実施された か否かが判別される (ステップ 136)。アーム連結機構 72の切換動作が実際に実施さ れた場合には、切換ピン 74の固着防止が達成されたこととなる。この場合には、図 8 または図 9に示すルーチンによる切換禁止制御の中止を解除し、切換禁止制御を実 行可能な状態に戻す (ステップ 138)。これに伴い、上記ステップ 130で記憶していた 禁止の回数および累積時間が 0にリセットされる。なお、上記の処理では、アーム連 結機構 72の切換動作が実際に実施されたカゝ否かに基づいて、切換禁止制御を実行 可能な状態に戻す力否かを判断することとしているが、この判断の手法はこれに限定 されるものではない。すなわち、この判断は、アーム連結機構 72の切換指示があった か否かに基づ 、て行うこととしてもよ!/、。
[0107] 以上のような処理によれば、実施の形態 1や実施の形態 2の処理を行う上で、ァー ム連結機構 72の切換動作実行機会の減少に起因する切換ピン 74の固着を確実に 防止することができる。
[0108] なお、上述した実施の形態 3においては、 ECU60力 上記ステップ 130の処理を実 行することにより前記第 5の発明における「計測手段」力 上記ステップ 132および 13 4の処理を実行することにより、前記第 5の発明における「許容手段」が、それぞれ実 現されている。
[0109] 実施の形態 4.
[実施の形態 4の特徴]
次に、図 11を参照して、本発明の実施の形態 4について説明する力 上述した実 施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する 。本実施形態のハードウェア構成は、実施の形態 1と同様である。そして、本実施形 態は、基本的には、実施の形態 1または 2と同様の処理を行うものとする。
[0110] 図 11は、第 1吸気バルブ 14Lおよび第 2吸気バルブ 14Rのバルブリフト(リフトカー ブ)を示す図である。本実施形態において、両弁可変状態のとき、第 1吸気ノ レブ 14 Lのバルブリフトと第 2吸気バルブ 14Rのバルブリフトとは、ほぼ等しいものとする。図 11中のバルブリフト A〜Eは、それぞれ、次のようなバルブリフトである。
[0111] バルブリフト Aは、両弁大リフト領域(両弁可変状態)における最大のバルブリフトで ある。このバルブリフトは、内燃機関 1に対する最大出力性能要求に基づいて予め設 定されている。
[0112] ノ レブリフト Bは、制御軸 41の回転位置がピン切換位置にある状態、つまり切換ピ ン 74の位置とピン穴 76の位置とがー致する状態であって、大リフトアーム 71と第 2摇 動カムアーム 50Rとが連結されていない状態におけるバルブリフトである。
[0113] ノ レブリフト Cは、大リフトアーム 71と第 2揺動カムアーム 50Rとが連結され、第 2吸 気バルブ 14Rが大開弁量に固定された状態、すなわち片弁可変状態における、第 2 吸気バルブ 14Rのバルブリフトである。
[0114] バルブリフト Dは、可変動弁機構 40で設定可能な最小のバルブリフトである。バル ブリフト Eは、可変動弁機構 40で設定可能な最大のバルブリフトである。本実施形態 では、バルブリフト Aが使用範囲の上限とされるので、このバルブリフト Eは実際には 使用されない。
[0115] 片弁小リフト領域では、 目標バルブリフトは、バルブリフト D力 バルブリフト Bまでの 範囲に設定されている。つまり、片弁小リフト領域では、制御軸 41の目標位置は、ピ ン切換位置から、それより小リフト小作用角側の範囲とされる。一方、両弁大リフト領 域では、 目標バルブリフトは、バルブリフト B力 バルブリフト Aまでの範囲に設定され ている。つまり、両弁大リフト領域では、制御軸 41の目標位置は、ノ レブリフト Bに相 当するピン切換位置から、それより大リフト大作用角側のバルブリフト Aに相当する位 置までの範囲とされる。
[0116] 上述したように、片弁小リフト領域における目標ノ レブリフトの上限は、バルブリフト Bとされている。そして、通常制御においては、片弁小リフト領域においては、片弁可 変状態、すなわち大リフトアーム 71と第 2揺動カムアーム 50Rとが連結された状態が 実現される。よって、動弁機構 18が片弁可変状態にあるときには、通常は、バルブリ フト B以下の範囲を目標バルブリフトとして制御される。
[0117] これに対し、実施の形態 1や実施の形態 2では、前述したように、片弁小リフト領域 から両弁大リフト領域へ移行した場合であっても、片弁可変状態から両弁可変状態 への切換動作が禁止され、片弁可変状態に維持される場合がある(図 8中のステップ 104、あるいは図 9中のステップ 124)。このため、動弁機構 18が片弁可変状態のと きに、バルブリフト Bより大きい目標バルブリフトが設定される場合がある。このような場 合、次のような事態が生ずる。
[0118] 片弁可変状態においては、前述したように、通常は、第 2吸気カム 17が大リフトァー ム 71を駆動し、大リフトアーム 71が切換ピン 74を介して第 2揺動カムアーム 50Rを駆 動している。し力しながら、片弁可変状態において、制御軸 41がバルブリフト Bに相 当するピン切換位置を超えて大リフト大作用角側に回転されると、第 2吸気カム 17が 第 2揺動カムアーム 50Rを揺動させる範囲よりも、第 1吸気カム 16が第 2揺動カムァ ーム 50Rを揺動させる範囲の方が大きくなるので、第 2揺動カムアーム 50Rが切換ピ ン 74を介して大リフトアーム 71を逆駆動する状態となる。このため、この状態では、大 リフトアーム 71の入力ローラ 73が第 2吸気カム 17から離間してしまう。
[0119] このようにして大リフトアーム 71の入力ローラ 73が第 2吸気カム 17から離間した状 態から、機関回転数 NEや負荷が急激に減少した場合、制御軸 41が瞬時に小リフト 小作用角側へ回転される。すると、大リフトアーム 71の入力ローラ 73と第 2吸気カム 1 7とが再接触 (衝突)し、その衝撃で騒音が発生したり、入力ローラ 73や第 2吸気カム 17の表面が損傷したりするおそれがある。
[0120] そこで、本実施形態では、上記のような事態を防止するため、片弁可変状態から両 弁可変状態への切換動作が禁止された場合(図 8中のステップ 104、あるいは図 9中 のステップ 124)、すなわち片弁可変状態に維持されたままで両弁大リフト領域に入 つた場合には、 目標ノ レブリフトをバルブリフト B以下に制限することとした。これによ り、動弁機構 18が片弁可変状態のときに制御軸 41がバルブリフト Bに相当するピン 切換位置を超えて大リフト大作用角側に回転されることを防止することができる。よつ て、大リフトアーム 71の入力ローラ 73が第 2吸気カム 17から離間する事態が生ずるこ とを確実に防止することができる。このため、騒音が発生したり、入力ローラ 73や第 2 吸気カム 17の表面が損傷したりすることをより確実に防止することができる。
[0121] なお、本実施形態では、前述したように、両弁大リフト領域における元々の目標バ ルブリフトがバルブリフト B力 バルブリフト Aまでの範囲であるので、片弁可変状態か ら両弁可変状態への切換動作が禁止された場合にバルブリフト B以下に制限するこ ととすると、実際上は、 目標バルブリフトがバルブリフト Bに固定されることとなる。
[0122] 本実施形態は、上述した点以外は、前記実施の形態 1あるいは 2と同様であるので 、これ以上の説明は省略する。
[0123] なお、上述した実施の形態 4においては、 ECU60力 片弁可変状態から両弁可変 状態への切換動作が禁止された場合(図 8中のステップ 104、あるいは図 9中のステ ップ 124)にお 、て目標バルブリフト(目標開弁量)をバルブリフト B以下に制限するこ とにより前記第 6および第 7の発明における「開弁量制限手段」が実現されている。ま た、第 1吸気バルブ 16が前記第 7の発明における「メインカム」に、第 2吸気バルブ 17 が前記第 7の発明における「サブカム」に、大リフトアーム 71の入力ローラ 73が前記 第 7の発明における「相手側部材」に、それぞれ相当して!/、る。

Claims

請求の範囲
[1] 同一気筒に設けられた同種の第 1バルブおよび第 2バルブの双方の開弁量を連続 的または多段的に可変とする両弁可変状態と、前記第 1バルブの開弁量を連続的ま たは多段的に可変とし、前記第 2バルブの開弁量を固定とする片弁可変状態とを切 り換える切 構を有する動弁機構と、
内燃機関の運転領域のうち、前記両弁可変状態にすべき両弁可変領域と、前記片 弁可変状態にすべき片弁可変領域とを区分する規則を記憶した記憶手段と、 前記規則に従って前記切換機構に切換動作を行わせる通常制御手段と、 内燃機関の運転状態が前記両弁可変領域および前記片弁可変領域の一方から 他方へ移行した場合に短時間のうちに元の領域へ戻ることが予想される所定の状況 の成立を判断する状況判断手段と、
前記所定の状況が成立して 、る場合には、前記切換動作を禁止する禁止手段と、 を備えることを特徴とする可変動弁装置。
[2] 前記所定の状況は、前記内燃機関と車両の駆動輪との間に介在する変速機の変 速実行時力 所定時間内にある状況であることを特徴とする請求項 1記載の可変動 弁装置。
[3] 前記所定の状況は、前記内燃機関と車両の駆動輪との間に介在する変速機のシ フト位置が-ユートラルまたはパーキングレンジにある状況であることを特徴とする請 求項 1記載の可変動弁装置。
[4] 内燃機関の運転状態が前記両弁可変領域および前記片弁可変領域の一方から 他方へ移行した後、所定時間が経過しても元の領域へ戻らない場合には、前記切換 動作の禁止を解除する禁止解除手段を備えることを特徴とする請求項 1乃至 3の何 れか 1項記載の可変動弁装置。
[5] 前記禁止手段による禁止の回数または禁止の累積時間を計測する計測手段と、 前記禁止の回数または前記禁止の累積時間が所定値を超えた場合には、前記所 定の状況が成立して ヽる場合であっても、前記切換機構の切換動作を許容する許容 手段と、
を備えることを特徴とする請求項 1乃至 4の何れか 1項記載の可変動弁装置。
[6] 前記禁止手段により前記切換動作が禁止された場合に、目標開弁量を制限する開 弁量制限手段を更に備えることを特徴とする請求項 1乃至 5の何れか 1項記載の可 変動弁装置。
[7] 前記動弁機構は、
前記両弁可変状態のときには前記第 1バルブおよび前記第 2バルブの双方を駆動 し、前記片弁可変状態のときには前記第 1バルブのみを駆動するメインカムと、 前記片弁可変状態のときに前記第 2バルブを駆動するサブカムと、
を含み、
前記開弁量制限手段は、前記禁止手段により前記片弁可変状態から前記両弁可 変状態への切換動作が禁止されて前記片弁可変状態に維持された場合に、前記サ ブカムとその相手側部材とが離間しないような範囲に目標開弁量を制限することを特 徴とする請求項 6記載の可変動弁装置。
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