WO2020054699A1 - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

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正臣 永山
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Isuzu Motors Ltd
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present disclosure relates to a variable valve operating device for an internal combustion engine.
  • a known internal combustion engine for a vehicle is provided with a variable mechanism for changing a valve timing of an intake valve or an exhaust valve (collectively referred to as an engine valve).
  • the variable mechanism is controlled and the valve timing is controlled so that the valve timing becomes an optimal value according to the engine operating state.
  • the in-cylinder pressure at the opening timing of the engine valve may rise more than expected for some reason and exceed the allowable upper limit.
  • the engine valve is depressed and opened against an excessively high in-cylinder pressure, so that an excessive load is applied to the engine valve, and the engine valve may be damaged at worst.
  • an object of the present disclosure is to provide a variable valve operating device for an internal combustion engine that can avoid an excessive load on an engine valve.
  • a variable mechanism for changing the valve timing of the engine valve An in-cylinder pressure sensor for detecting an in-cylinder pressure; A control unit configured to control the variable mechanism to control the opening timing so that the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor does not exceed a predetermined upper limit value at the opening timing of the engine valve; A variable valve train for an internal combustion engine is provided.
  • the control unit changes the opening timing until the in-cylinder pressure falls below the upper limit.
  • the engine valve is an exhaust valve
  • the control unit delays the opening timing until the in-cylinder pressure falls below the upper limit.
  • an excessive load on the engine valve can be avoided.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an internal combustion engine according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic vertical sectional view of the exhaust valve train.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III of FIG.
  • FIG. 4 is a schematic plan view of the exhaust valve train.
  • FIG. 5 is a graph showing changes in the in-cylinder pressure and the valve lift.
  • FIG. 1 schematically shows an internal combustion engine (engine) according to the present embodiment.
  • the engine 1 is a diesel engine mounted on a vehicle, and the vehicle is a large vehicle such as a truck.
  • the vehicle may be a small vehicle such as a passenger car, or the engine may be a gasoline engine.
  • the engine is an in-line four-cylinder engine, and # 1 to # 4 cylinders are arranged in order from the front of the engine.
  • the engine 1 has an exhaust passage 2 defined by an exhaust pipe or the like and through which the exhaust gas G flows.
  • an oxidation catalyst (DOC) 91, a filter (DPF) 92, a NOx catalyst (SCR) 93, and an ammonia oxidation catalyst (ASC) 94 are provided in this order from the upstream side.
  • Each of these constitutes a post-processing member that executes the exhaust post-processing.
  • an addition valve 95 for adding urea water is provided. The number and type of the post-processing members can be changed.
  • the engine 1 has an intake camshaft 3 for opening and closing an intake valve, and an exhaust camshaft 4 for opening and closing an exhaust valve.
  • An intake valve and an exhaust valve are collectively called an engine valve.
  • the engine 1 has a variable mechanism 5 for changing the valve timing of the engine valve.
  • variable mechanism 5 changes the valve timing of the exhaust valve, and is attached to the exhaust camshaft 4.
  • Another variable mechanism for changing the valve timing of the intake valve may be provided alternatively or additionally.
  • the engine 1 has an injector (not shown) for injecting fuel into a combustion chamber in a cylinder, and an in-cylinder pressure sensor 96 for detecting an in-cylinder pressure in the cylinder for each cylinder.
  • FIGS. 2 and 4 For convenience, one end (the left side in FIGS. 2 and 4) in the direction (axial direction) of the central axis C1 of the exhaust camshaft 4 will be referred to as a front, and the other end (the right side in FIGS. 2 and 4) as a rear. These front and rear directions coincide with the front and rear directions of the engine and the vehicle (the engine is placed vertically). However, they do not necessarily have to match.
  • the # 1 to # 4 cylinders are arranged in order from the front, and FIGS. 2 and 4 show the configuration around the rearmost # 4 cylinder.
  • a cam 8 for opening the exhaust valve 7 against the urging force of the valve spring 6 is fixedly provided on the exhaust camshaft 4.
  • Two exhaust valves 7 are provided for each cylinder, and a valve bridge 9 is bridged between these two exhaust valves 7.
  • the cam 8 is configured to simultaneously open and close the two exhaust valves 7 via a rocker arm 11 rotatably supported by a rocker shaft 10 and a valve bridge 9.
  • C2 indicates the central axis of the rocker shaft 10.
  • the exhaust camshaft 4 is supported between the lower cam carrier 12 and the upper cylinder head 13 so as to be rotatable in the radial direction.
  • the exhaust camshaft 4 is provided with flanges 14 and 15 for positioning the exhaust camshaft 4 in the thrust direction with the cam carrier 12 and the cylinder head 13 interposed therebetween in the axial direction.
  • the rear end of the exhaust camshaft 4 located behind the cam carrier 12 and the cylinder head 13 is rotatably accommodated in the housing 30 of the variable mechanism 5.
  • a final gear 16 of a power transmission mechanism for transmitting power from the crankshaft is meshed with an input gear 17 provided on the housing 30.
  • the exhaust camshaft 4 receives a rotational driving force from a crankshaft through the input gear 17.
  • the variable mechanism 5 is configured to continuously and continuously change the valve timing of the exhaust valve 7 between the most advanced position S1 and the most retarded position S2 as shown in FIG.
  • the valve timing includes both an opening timing at which the exhaust valve 7 starts opening and a closing timing at which the exhaust valve 7 ends opening.
  • a crank angle period during which the exhaust valve 7 is open (that is, the valve lift amount VL is larger than zero) is referred to as a working angle.
  • the opening timing and the closing timing are continuously changed by the variable width X.
  • variable mechanism 5 has a rotor 31 formed at the rear end of the exhaust camshaft 4 and the above-described housing 30 that houses the rotor 31 so as to be relatively rotatable.
  • a plurality of (four) housing vanes 32 projecting inward in the radial direction are formed at equal intervals in the circumferential direction in the housing 30, and a hydraulic chamber 33 is formed between the housing vanes 32.
  • a plurality (four) of rotor vanes 34 projecting outward in the radial direction are formed on the rotor 31 at equal intervals in the circumferential direction, and these rotor vanes 34 partition each hydraulic chamber 33 before and after in the camshaft rotation direction R.
  • the advanced chamber 35 is located rearward in the rotational direction
  • the retard chamber 36 is located forward in the rotational direction.
  • an advanced oil passage 37 communicating with the advance chamber 35 and a retard oil passage 38 communicated with the retard chamber 36 are formed inside the exhaust camshaft 4.
  • An advancing oil supply hole 39 for connecting the advancing oil passage 37 to the oil gallery 41 is formed inside the cylinder head 13.
  • a retarding oil supply hole 40 for communicating the retarding oil passage 38 with the oil gallery 41 is formed.
  • the oil gallery 41 is a space formed inside the cylinder block as an oil reservoir for storing high-pressure oil (pressure oil as a pressure fluid).
  • the advance chamber 35, the advance oil passage 37, and the advance oil supply hole 39 constitute an advance flow path. Further, the retard chamber 36, the retard oil passage 38, and the retard oil supply hole 40 constitute a retard passage.
  • a hydraulic circuit is configured to control the hydraulic pressure supplied to the advance channel and the retard channel, and thus to control the hydraulic pressure supplied to the variable mechanism 5.
  • the hydraulic circuit includes an oil gallery 41 as a hydraulic pressure source, an oil pan 43 as an oil tank for storing oil at normal pressure, an oil gallery 41, an oil pan 43, an advance oil supply hole 39, and a retard oil.
  • the OCV 42 is constituted by a solenoid valve.
  • An oil pump (not shown) sucks oil from the oil pan 43 and discharges the oil toward the oil gallery 41.
  • an oil pump may be used directly as a hydraulic pressure source.
  • an electronic control unit (referred to as ECU) 100 as a control unit, circuit element or controller is provided.
  • the ECU 100 controls the entire engine, and includes a CPU, a ROM, a RAM, input / output ports, a storage device, and the like.
  • the ECU 100 is configured to control the OCV 42 and control the valve timing of the variable mechanism 5 and thus the exhaust valve 7.
  • the ECU 100 is also configured to control the addition valve 95.
  • the variable mechanism 5 is controlled as follows.
  • the OCV 42 is switched to the advanced position by the ECU 100, and the high-pressure oil stored in the oil gallery 41 passes through the advanced oil supply hole 39 and the advanced oil passage 37 to the advanced chamber 35 in this order. be introduced.
  • the high-pressure oil in the retard chamber 36 is discharged to the oil pan 43 via the retard oil passage 38 and the retard oil supply hole 40 in this order.
  • the oil pressure in the advance chamber 35 becomes higher than the oil pressure in the retard chamber 36, and the rotor 31 and thus the exhaust camshaft 4 are advanced.
  • the OCV 42 is switched to the retard position by the ECU 100, and the high-pressure oil in the advance chamber 35 passes through the advance oil passage 37 and the advance oil supply hole 39 to the oil pan 43 in this order. Is discharged.
  • the high-pressure oil stored in the oil gallery 41 is introduced into the retard chamber 36 through the retard oil supply hole 40 and the retard oil passage 38 in this order. Then, the oil pressure in the retard chamber 36 becomes higher than the oil pressure in the advance chamber 35, and the rotor 31 and thus the exhaust camshaft 4 are retarded with respect to the housing 30.
  • the OCV 42 is switched to the holding position by the ECU 100, and the supply and discharge of the high-pressure oil to the advance chamber 35 and the retard chamber 36 are stopped.
  • the rotor 31 and the exhaust camshaft 4 are held at a relative position with respect to the housing 30 such that the oil pressure in the advance chamber 35 and the oil pressure in the retard chamber 36 become equal, and the valve timing is maintained at a constant timing. Will be retained.
  • the control of the variable mechanism 5 or the valve timing is performed by the ECU 100 based on various conditions such as an operating state of the engine and a warm-up state.
  • the valve timing is controlled by controlling the advance amount with reference to the most retarded position S2.
  • the temperature of the exhaust gas is increased in order to promote warm-up of the post-processing members.
  • Exhaust temperature rise control is performed.
  • the valve timing is advanced to the most advanced position S1.
  • the exhaust valve opening timing near or immediately before the exhaust BDC at the most retarded position S2 is advanced to near the middle part of the expansion stroke, and the exhaust gas whose temperature is increased by the earlier exhaust valve opening timing is increased. Is discharged into the exhaust passage 2, and the exhaust gas temperature is raised. Then, warm-up of the post-processing member is promoted.
  • the in-cylinder pressure at the opening timing of the exhaust valve may rise more than expected for some reason and exceed the allowable upper limit.
  • the exhaust valve since the exhaust valve is pushed down and opened against the excessively high in-cylinder pressure, an excessive load is applied to the exhaust valve, and the exhaust valve may be damaged in the worst case.
  • FIG. 5 shows the in-cylinder pressure P
  • the lower part shows the valve lift VL.
  • a change in the in-cylinder pressure in a certain engine operating state is indicated by a line a.
  • the in-cylinder pressure at the opening timing ⁇ S2 is PS2.
  • the in-cylinder pressure at the open timing ⁇ S1 is PS1.
  • PS1> PS2 the more the valve timing is advanced with respect to the most retarded position S2, the higher the in-cylinder pressure at the open timing.
  • the in-cylinder pressure PS1 at the open timing ⁇ S1 at the most advanced position S1 will be described as an example. Normally, the in-cylinder pressure PS1 has no problem. Conversely, the opening timing ⁇ S1 of the most advanced position S1 is set so that the in-cylinder pressure PS1 at the opening timing ⁇ S1 has no problem. Is set in advance based on
  • the injector fails, and the actual fuel injection amount shifts to a larger increase side than the target fuel injection amount, the in-cylinder pressure at the opening timing ⁇ S1 becomes allowable as shown by, for example, PS1 ′.
  • the ECU 100 controls the variable mechanism 5 to control the opening timing so that the actual in-cylinder pressure P at the opening timing ⁇ S1 detected by the in-cylinder pressure sensor 96 does not exceed the predetermined upper limit value Plim. Is configured.
  • the ECU 100 changes the opening timing until the actual in-cylinder pressure P falls below the upper limit value Plim.
  • the upper limit value Plim is set as the maximum value of the in-cylinder pressure such that the mechanical load applied to the exhaust valve at the start of opening the exhaust valve is within an allowable range, and is set to, for example, about 2 (MPa). I have.
  • the ECU 100 delays the opening timing until the actual in-cylinder pressure P falls below the upper limit value Plim.
  • the actual in-cylinder pressure (line a) at the opening timing ⁇ S1 that was PS1 in the normal state (line a) has increased to PS1 ′ due to some cause, for example, the occurrence of an abnormality (line b).
  • the opening timing is retarded to ⁇ S3, and as a result, the actual in-cylinder pressure is reduced to the upper limit value Plim.
  • the ECU 100 controls the variable mechanism 5 to control the opening timing so that the actual in-cylinder pressure P at the opening timing of the exhaust valve does not exceed the upper limit value Plim. Excess load can be avoided, and breakage of the exhaust valve can be reliably suppressed.
  • the opening timing may be changed or retarded so that the actual in-cylinder pressure P decreases to a predetermined value lower than the upper limit value Plim.
  • variable valve train for an internal combustion engine that can avoid an excessive load on an engine valve.

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Abstract

内燃機関の可変動弁装置は、エンジンバルブのバルブタイミングを変更する可変機構と、筒内圧を検出するための筒内圧センサと、エンジンバルブの開タイミングθＳ１において筒内圧センサにより検出された筒内圧Ｐが所定の上限値Ｐｌｉｍを超えぬよう、可変機構を制御して開タイミングを制御するように構成された制御ユニットと、を備える。

Description

内燃機関の可変動弁装置
　本開示は内燃機関の可変動弁装置に関する。
　例えば車両用の内燃機関において、吸気弁または排気弁（これらを総称してエンジンバルブという）のバルブタイミングを変更する可変機構を備えたものが公知である。こうした内燃機関では、バルブタイミングがエンジン運転状態に応じた最適な値になるよう、可変機構が制御され、バルブタイミングが制御される。
日本国特開２０１７－１６６３５０号公報
　ところで、エンジンバルブの開タイミングにおける筒内圧が、何等かの原因で予想以上に上昇し、許容される上限値を超えてしまうことがある。こうなると、過度に高い筒内圧に逆らってエンジンバルブを押し下げて開弁するため、エンジンバルブに過剰な負荷が掛かり、最悪エンジンバルブを破損させてしまう虞がある。
　そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、エンジンバルブへの過剰な負荷を回避することができる内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。
　本開示の一の態様によれば、
　エンジンバルブのバルブタイミングを変更する可変機構と、
　筒内圧を検出するための筒内圧センサと、
　前記エンジンバルブの開タイミングにおいて前記筒内圧センサにより検出された筒内圧が所定の上限値を超えぬよう、前記可変機構を制御して前記開タイミングを制御するように構成された制御ユニットと、
　を備えたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置が提供される。
　好ましくは、前記制御ユニットは、検出された前記筒内圧が前記上限値を超えたとき、前記筒内圧が前記上限値以下に低下するまで前記開タイミングを変更する。
　好ましくは、前記エンジンバルブは排気弁であり、
　前記制御ユニットは、検出された前記筒内圧が前記上限値を超えたとき、前記筒内圧が前記上限値以下に低下するまで前記開タイミングを遅角させる。
　本開示によれば、エンジンバルブへの過剰な負荷を回避することができる。
図１は、本開示の実施形態の内燃機関を示す概略図である。 図２は、排気動弁系の概略縦断面図である。 図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。 図４は、排気動弁系の概略平面図である。 図５は、筒内圧およびバルブリフト量の変化を示すグラフである。
　以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお本開示は以下の実施形態に限定されない点に留意すべきである。
　図１は、本実施形態に係る内燃機関（エンジン）を概略的に示す。エンジン１は車両に搭載されたディーゼルエンジンであり、車両はトラック等の大型車両である。しかしながら、車両およびエンジンの種類、形式、用途等に特に限定はなく、例えば車両は乗用車等の小型車両であってもよいし、エンジンはガソリンエンジンであってもよい。本実施形態の場合、エンジンは直列４気筒エンジンであり、エンジンの前方から順に＃１気筒～＃４気筒が配置される。
　エンジン１は、排気管等により画成されて排気ガスＧが流される排気通路２を有する。排気通路２には、上流側から順に、酸化触媒（ＤＯＣ）９１、フィルタ（ＤＰＦ）９２、ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ）９３およびアンモニア酸化触媒（ＡＳＣ）９４が設けられる。これらはそれぞれ排気後処理を実行する後処理部材をなす。ＳＣＲ９３の直前には尿素水を添加する添加弁９５が設けられる。なお、後処理部材の数や種類は変更可能である。
　エンジン１は、吸気弁を開閉するための吸気カムシャフト３と、排気弁を開閉するための排気カムシャフト４とを有する。吸気弁および排気弁を総称してエンジンバルブという。またエンジン１は、エンジンバルブのバルブタイミングを変更する可変機構５を有する。
　本実施形態の可変機構５は、排気弁のバルブタイミングを変更するものであり、排気カムシャフト４に付設される。なお吸気弁のバルブタイミングを変更する別の可変機構が代替的または追加的に設けられてもよい。
　またエンジン１は、シリンダ内の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタ（図示せず）と、シリンダ内の筒内圧を検出するための筒内圧センサ９６とを気筒毎に有する。
　以下、図２～図４を参照して、排気カムシャフト４および可変機構５を含む排気動弁系の構成を説明する。便宜上、排気カムシャフト４の中心軸Ｃ１の方向（軸方向）における一端側（図２，図４の左側）を前、他端側（図２，図４の右側）を後とする。これら前後方向は、エンジンおよび車両の前後方向と一致する（エンジンは縦置きされる）。但し必ずしも一致しなくてもよい。前方から順に＃１気筒～＃４気筒が配置され、図２，図４は最後端の＃４気筒周辺の構成を示す。
　図４に示すように、排気カムシャフト４には、バルブスプリング６の付勢力に抗じて排気弁７を開弁するカム８が固設されている。排気弁７は１気筒当たりに二つ設けられ、これら二つの排気弁７にバルブブリッジ９が掛け渡される。カム８は、ロッカーシャフト１０に回動可能に支持されたロッカーアーム１１と、バルブブリッジ９とを介して、二つの排気弁７を同時に開閉するようになっている。Ｃ２はロッカーシャフト１０の中心軸を示す。
　図２に示すように、排気カムシャフト４は、下側のカムキャリア１２と、上側のシリンダヘッド１３との間に挟まれてラジアル方向に回転可能に支持される。排気カムシャフト４には、これらカムキャリア１２およびシリンダヘッド１３を軸方向に挟んで排気カムシャフト４をスラスト方向に位置決めするフランジ１４，１５が設けられる。
　カムキャリア１２およびシリンダヘッド１３の後方に位置する排気カムシャフト４の後端部は、可変機構５のハウジング３０内に回転可能に収容されている。クランクシャフトから動力を伝達する動力伝達機構の最終ギヤ１６が、ハウジング３０に設けられた入力ギヤ１７に噛合されている。排気カムシャフト４は、この入力ギヤ１７を通じて、クランクシャフトからの回転駆動力を受ける。
　可変機構５は、排気弁７のバルブタイミングを、図５に示すような最進角位置Ｓ１と最遅角位置Ｓ２との間で無段階かつ連続的に変化させるように構成されている。ここでバルブタイミングには、排気弁７が開弁を開始する開タイミングと、排気弁７が開弁を終了する閉タイミングとの両方が含まれる。また排気弁７が開弁している（すなわちバルブリフト量ＶＬがゼロより大きくなっている）クランク角期間を作用角という。本実施形態では、作用角Δθと最大バルブリフト量ＶＬｍａｘとが一定とされる一方で、開タイミングと閉タイミングが可変幅Ｘだけ連続的に変化させられる。
　図２および図３に示すように、可変機構５は、排気カムシャフト４の後端部に形成されたロータ３１と、ロータ３１を相対回転可能に収容する前述のハウジング３０とを有する。
　図３に示すように、ハウジング３０には半径方向内側に突出する複数（４つ）のハウジングベーン３２が周方向等間隔で形成され、これらハウジングベーン３２の間に油圧室３３が形成される。他方、ロータ３１には半径方向外側に突出する複数（４つ）のロータベーン３４が周方向等間隔で形成され、これらロータベーン３４は各油圧室３３を、カムシャフト回転方向Ｒの前後に仕切る。仕切られた油圧室３３のうち、回転方向後方に位置するのは進角室３５であり、回転方向前方に位置するのは遅角室３６である。
　図２に示すように、排気カムシャフト４の内部には、進角室３５に連通された進角用オイル通路３７と、遅角室３６に連通された遅角用オイル通路３８とが形成される。シリンダヘッド１３の内部には、進角用オイル通路３７をオイルギャラリ４１に連通させるための進角用オイル供給穴３９が形成される。カムキャリア１２の内部には、遅角用オイル通路３８をオイルギャラリ４１に連通させるための遅角用オイル供給穴４０が形成される。オイルギャラリ４１は、シリンダブロックの内部に形成され高圧オイル（圧力流体としての圧油）を貯留するオイル溜めとしての空間である。
　進角室３５、進角用オイル通路３７および進角用オイル供給穴３９は進角用流路を構成する。また遅角室３６、遅角用オイル通路３８および遅角用オイル供給穴４０は遅角用流路を構成する。これら進角用流路および遅角用流路に供給される油圧を制御し、ひいては可変機構５に供給される油圧を制御するため、油圧回路が構成される。
　油圧回路は、油圧源としてのオイルギャラリ４１と、オイルを常圧で貯留するオイルタンクとしてのオイルパン４３と、これらオイルギャラリ４１、オイルパン４３、進角用オイル供給穴３９および遅角用オイル供給穴４０の連通状態を切り替える切替バルブ（ＯＣＶという）４２とを含む。ＯＣＶ４２はソレノイドバルブにより構成される。
　なお、図示しないオイルポンプがオイルパン４３のオイルを吸引し、オイルギャラリ４１に向けて吐出する。オイルギャラリ４１の代わりに、オイルポンプを直接的に油圧源として用いてもよい。
　他方、制御ユニット、回路要素（circuitry）もしくはコントローラとしての電子制御ユニット（ＥＣＵという）１００が設けられる。ＥＣＵ１００はエンジン全体の制御を司るもので、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポートおよび記憶装置等を含む。ＥＣＵ１００は、ＯＣＶ４２を制御し、可変機構５ひいては排気弁７のバルブタイミングを制御するように構成されている。またＥＣＵ１００は、添加弁９５をも制御するように構成されている。
　可変機構５は次のように制御される。バルブタイミングの進角時、ＯＣＶ４２がＥＣＵ１００により進角位置に切り替えられ、オイルギャラリ４１に貯留された高圧オイルが進角用オイル供給穴３９、進角用オイル通路３７を順に経て進角室３５に導入される。また遅角室３６内の高圧オイルは、遅角用オイル通路３８および遅角用オイル供給穴４０を順に経てオイルパン４３に排出される。すると、進角室３５内の油圧が遅角室３６内の油圧より高くなり、ロータ３１ひいては排気カムシャフト４が、進角動作させられる。
　他方、バルブタイミングの遅角時には、ＯＣＶ４２がＥＣＵ１００により遅角位置に切り替えられ、進角室３５内の高圧オイルが進角用オイル通路３７、進角用オイル供給穴３９を順に経てオイルパン４３に排出される。またオイルギャラリ４１に貯留された高圧オイルは、遅角用オイル供給穴４０、遅角用オイル通路３８を順に経て遅角室３６に導入される。すると、遅角室３６内の油圧が進角室３５内の油圧より高くなり、ロータ３１ひいては排気カムシャフト４が、ハウジング３０に対し遅角動作させられる。
　他方、バルブタイミングの保持時には、ＯＣＶ４２がＥＣＵ１００により保持位置に切り替えられ、進角室３５および遅角室３６に対する高圧オイルの供給および排出は停止される。これにより、ロータ３１および排気カムシャフト４は、進角室３５内の油圧と遅角室３６内の油圧とが等しくなるような、ハウジング３０に対する相対位置に保持され、バルブタイミングは一定のタイミングに保持される。
　こうした可変機構５ないしバルブタイミングの制御は、ＥＣＵ１００がエンジンの運転状態や暖機状態等の各種条件に基づいて行う。この際、最遅角位置Ｓ２を基準とした進角量を制御することによりバルブタイミングが制御される。例えば冷間始動後で前述の後処理部材（ＤＯＣ９１、ＤＰＦ９２、ＳＣＲ９３、ＡＳＣ９４）が未だ活性化していないようなときに、後処理部材の暖機を促進する目的で、排気ガスの温度を上昇させる排気昇温制御が行われる。このとき、バルブタイミングが最進角位置Ｓ１まで進角させられる。すると、最遅角位置Ｓ２で排気ＢＤＣの近傍もしくは直前であった排気弁開タイミングが、膨張行程の中間部付近まで進角され、排気弁開タイミングが早まった分だけ温度が高くなった排気ガスが排気通路２に排出され、排気昇温が実行される。そして後処理部材の暖機が促進される。
　ところで、排気弁の開タイミングにおける筒内圧が、何等かの原因で予想以上に上昇し、許容される上限値を超えてしまうことがある。こうなると、過度に高い筒内圧に逆らって排気弁を押し下げて開弁するため、排気弁に過剰な負荷が掛かり、最悪排気弁を破損させてしまう虞がある。
　これを図５を参照してより詳細に説明する。図５の上段は筒内圧Ｐ、下段はバルブリフト量ＶＬを示す。あるエンジン運転状態における筒内圧の変化を線ａで示す。この線ａにおいて、バルブタイミングが最遅角位置Ｓ２のとき、開タイミングθＳ２における筒内圧はＰＳ２である。バルブタイミングが最進角位置Ｓ１のとき、開タイミングθＳ１における筒内圧はＰＳ１である。ＰＳ１＞ＰＳ２であり、最遅角位置Ｓ２を基準としてバルブタイミングが進角されるほど、開タイミングにおける筒内圧は高くなる。なお、燃料の燃焼により筒内圧が最大となるタイミングθｐｍａｘは圧縮上死点（ＴＤＣ）の直後に現れる。エンジン運転状態が一定であれば、バルブタイミングが変化しても、最大筒内圧の大きさと筒内圧変化曲線ａとは実質的に変化しない。
　便宜上、最進角位置Ｓ１のときの開タイミングθＳ１における筒内圧ＰＳ１を例に挙げて説明する。通常、この筒内圧ＰＳ１は、問題のない大きさであり、逆に言えば、開タイミングθＳ１における筒内圧ＰＳ１が問題のない大きさとなるよう、最進角位置Ｓ１の開タイミングθＳ１が実機試験等に基づいて予め設定されている。
　しかし、例えばエンジンに異常が発生し、インジェクタが故障して、実際の燃料噴射量が目標燃料噴射量より大きく増大側にずれると、開タイミングθＳ１における筒内圧が例えばＰＳ１’で示すように、許容される所定の上限値Ｐｌｉｍを超えて、大きく増大側にずれる。すると、こうした過度に高い筒内圧ＰＳ１’に逆らって排気弁を押し下げて開弁するため、排気弁に過剰な負荷が掛かり、最悪排気弁を破損させてしまう虞がある。
　そこで本実施形態において、ＥＣＵ１００は、筒内圧センサ９６により検出された開タイミングθＳ１における実際の筒内圧Ｐが所定の上限値Ｐｌｉｍを超えぬよう、可変機構５を制御して開タイミングを制御するように構成されている。ＥＣＵ１００は、実際の筒内圧Ｐが上限値Ｐｌｉｍを超えたとき、実際の筒内圧Ｐが上限値Ｐｌｉｍ以下に低下するまで開タイミングを変更する。上限値Ｐｌｉｍは、排気弁の開弁開始時に排気弁に印加される機械的負荷が許容範囲内となるような筒内圧の最大値として設定されており、例えば約２（ＭＰａ）に設定されている。
　より具体的には、ＥＣＵ１００は、実際の筒内圧Ｐが上限値Ｐｌｉｍを超えたとき、実際の筒内圧Ｐが上限値Ｐｌｉｍ以下に低下するまで開タイミングを遅角させる。図５に示す例では、正常時にＰＳ１であった開タイミングθＳ１の実際の筒内圧（線ａ）が、何等かの原因、例えば異常の発生によりＰＳ１’まで増大したため（線ｂ）、バルブタイミングが位置Ｓ３まで遅角されると共に、開タイミングがθＳ３まで遅角され、その結果、実際の筒内圧が上限値Ｐｌｉｍまで低下されている。
　このように本実施形態によれば、排気弁の開タイミングにおける実際の筒内圧Ｐが上限値Ｐｌｉｍを超えぬよう、ＥＣＵ１００が可変機構５を制御して開タイミングを制御するので、排気弁への過剰な負荷を回避することができ、排気弁の破損をも確実に抑制することができる。
　以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示の実施形態は他にも様々考えられる。
　（１）例えば、実際の筒内圧Ｐが上限値Ｐｌｉｍより低い所定値まで低下するように、開タイミングを変更もしくは遅角させてもよい。
　（２）上記実施形態では、最進角位置Ｓ１のときに開タイミングθＳ１が上限値Ｐｌｉｍを超えた場合を説明したが、最進角位置Ｓ１以外の位置、すなわち最進角位置Ｓ１より遅角側の任意の位置のときに開タイミングが上限値Ｐｌｉｍを超えた場合でも、本開示は適用可能である。
　本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
　本出願は、2018年09月13日付で出願された日本国特許出願（特願2018-171866）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本開示によれば、エンジンバルブへの過剰な負荷を回避することができる内燃機関の可変動弁装置を提供する点において有用である。
５　可変機構
７　排気弁
９６　筒内圧センサ
１００　電子制御ユニット（ＥＣＵ）

Claims (3)

  1. 　エンジンバルブのバルブタイミングを変更する可変機構と、
    　筒内圧を検出するための筒内圧センサと、
    　前記エンジンバルブの開タイミングにおいて前記筒内圧センサにより検出された筒内圧が所定の上限値を超えぬよう、前記可変機構を制御して前記開タイミングを制御するように構成された制御ユニットと、
    　を備えたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
  2. 　前記制御ユニットは、検出された前記筒内圧が前記上限値を超えたとき、前記筒内圧が前記上限値以下に低下するまで前記開タイミングを変更する
    　請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
  3. 　前記エンジンバルブは排気弁であり、
    　前記制御ユニットは、検出された前記筒内圧が前記上限値を超えたとき、前記筒内圧が前記上限値以下に低下するまで前記開タイミングを遅角させる
    　請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
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