JP4928154B2 - 内燃機関の可変動弁制御装置 - Google Patents
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Description
このため、加速要求に対して中心位相は応答良く変化させることができるが、リフトの変更が後回しにされるため、吸気バルブの開口面積が大きくならず、吸入空気量の増大変化が遅れるため、加速性が低下するという問題があった。
上記発明によると、中心位相可変機構により吸気バルブの作動角の中心位相が目標に向けて遅角変化する過程において、同時にリフト及び作動角可変機構による作動角の変更がなされることで、吸気バルブの開時期が進角変化することを制限すべく、そのときの中心位相の実際値で吸気バルブの開時期が目標開時期となる作動角を上限値として、リフト及び作動角可変機構による作動角を、前記上限値以下に制限する。
また、前記上限値に基づく作動角の制限が、作動角の増大要求に対して作動角を減少変化させることになる場合には、作動角を前回値に保持させ、作動角を上限値に基づき制限しても、作動角を減少変化させることにならないようになってから、作動角を、その変化量を制限しつつ目標に向けて変化させる。
従って、作動角の制限によって作動角及びリフトが増大要求に対して減少変化することを回避しつつ、中心位相の変化に対する過剰な作動角及びリフトの変化を制限できる。
請求項2記載の発明は、前記中心位相が目標値に向けて遅角変化する過程であることを、中心位相の目標値と、そのときの実際の中心位相との偏差に基づいて判断することを特徴とする。
従って、中心位相可変機構が吸気バルブの作動角の中心位相を目標に向けて遅角変化させつつある状態を的確に判断できる。
図1〜図3は、本発明に係る可変動弁制御装置を、車両用内燃機関の吸気バルブ側に適用した一実施形態を示している。
内燃機関の各気筒には、一対の吸気バルブ12,12及び図外の排気バルブが設けられ、各吸排気バルブはシリンダヘッド11に摺動自在に支持されている。
リフト・作動角可変機構1は、シリンダヘッド11上部の軸受14に回転自在に支持された中空状の駆動軸13と、この駆動軸13に固設された2つの駆動カム15,15と、駆動軸13に揺動自在に支持されて、バルブリフタ16,16の平坦な上面16a,16aに摺接して各吸気バルブ12,12を開作動させる摺動カム17,17と、駆動カム15と揺動カム17,17との間に連係されて、駆動カム15の回転力を揺動カム17,17の揺動力として伝達する伝達機構18と、この伝達機構18の作動位置を可変制御する制御機構19と、を備えている。
軸受14は、駆動軸13の上部を支持するメインブラケット14aと、このメインブラケット14aの上端部に設けられて、制御軸32を回転自在に支持するサブブラケット14bとを有し、両ブラケット14a,14bが一対のボルト14c,14cによって共締め固定されている。
また、この各駆動カム15は、両バルブリフタ16,16に干渉しない位置で駆動軸13に固定されていると共に、両方のカム本体15a,15aの外周面15d,15dが同一のカムプロフィールに形成されている。
上記のカム面22には、基端部20側の基円面22aと、この基円面22aからカムノーズ部21側に円弧状に延びるランプ面22bと、このランプ面22bの先端側に有するリフト面22cと、が形成され、これらの基円面22a,ランプ面22b及びリフト面22cが、揺動カム17の揺動位置に応じて各バルブリフタ上面16aの所定位置に当接する。
ロッカアーム23の中央に設けられる筒状基部23cが、制御カム33に回転自在に支持される。
また、リンクアーム24は、円環状の基部24aと、この基部24aの外周面所定位置に突設された突出端24dとを備え、基部24aの中央位置には、駆動カム15のカム本体15aの外周面に回転自在に嵌合する嵌合孔24cが形成されている一方、突出端24bには、ピン26が回転自在に挿通するピン孔24dが貫通形成されている。
そして、このリンクロッド25は、揺動カム17の最大揺動範囲をロッカアーム23の揺動範囲内に規制するようになっている。
制御機構19は、制御軸32と、この制御軸32の外周に固定されてロッカアーム23の揺動支点となる制御カム33と、制御軸32の回転位置を制御するアクチュエータ34とから構成されている。
一方、各制御カム33は、夫々円筒状を呈し、軸心P1位置が制御軸32の軸心P2からα分だけ偏心している。
なお、このアクチュエータ34として、本実施形態では、油圧アクチュエータを用いるが、ステップモータを用いることができる。
一方、中心位相可変機構2は、図1に示すように、図外のタイミングチェーンによって機関のクランクシャフトから回転力が伝達されてこのクランクシャフトと同期して回転するタイミングスプロケット40と、駆動軸13の先端部にボルト41によって軸方向から固定されたスリープ42と、タイミングスプロケット40とスリープ42との間に介装された筒状歯車43と、この筒状歯車43を駆動軸13の前後軸方向へ駆動させる駆動機構である油圧回路44とから構成されている。
また、筒状本体40aの内周面には、はす歯形のインナ歯が形成されている。
スリープ42は、後端側に駆動軸13の先端部が嵌合する嵌合溝が形成されていると共に、前端部にはフロントカバー40cを介してタイミングスプロケット40を前方に付勢するコイルスプリング47が装着されている。
筒状歯車43は、軸直角方向から2分割されて前後の歯車構成部がピンとスプリングによって互いに接近する方向に付勢されていると共に、内外周面には各インナ歯46とアウタ歯48に噛合いするはす歯形の内外歯が形成されており、前後に形成された第1,第2油圧室49,50へ相対的に供給される油圧によって各歯間を摺接しながら前後軸方向へ移動するようになっている。
さらに、第2油圧室50内に弾装されたリターンスプリング51によって第1油圧室49の油圧が供給されない場合に最大前方移動位置に付勢されるようになっている。
流路切り換え弁56は、コントロールユニット37からの制御信号によって、切り換え駆動されるようになっている。
このように、本実施形態では、リフト・作動角可変機構1,中心位相可変機構2は、駆動源であるオイルポンプ52を共用する。
また、制御軸32の現在の回転位置を検出する第1位置検出センサ58からの信号に基づいて流路切り換え弁60に制御信号を出力することでリフト・作動角可変機構1を制御する一方、駆動軸13の回転位置を検出する第2位置検出センサ59からの信号と、前記クランク角センサ101からの信号とから、駆動軸13とクランクシャフトとの相対回転位相差を演算し、前記回転位相差に基づいて流路切り換え弁56に制御信号を出力することで、中心位相可変機構2を制御する。
図4は、上記リフト・作動角可変機構1,中心位相可変機構2によるバルブリフト特性の変化の様子を示している。
一方、中心位相可変機構2を駆動すると、矢印(ロ)に示すように、吸気バルブ12の作動角及びバルブリフト量が一定のままで、吸気バルブ12の作動角の中心位相が進角又は遅角側へ移動する。
尚、中心位相の目標値TGVTC及び実際の中心位相REALVTCは、例えば、上死点前に設定される基準位置から作動角の中心位置までの角度として表現されるものとする。
一方、|TGVTC−REALVTC|<所定値である場合、即ち、中心位相可変機構2が目標付近に収束している状態であれば、前記協調制御は不要と判断し、ステップS3へ進む。
一方、協調制御は不要と判断されてステップS3へ進むと、後述する作動角制限値LIVELを演算するときに用いる中心位相として、目標値TGVTCを選択する。
即ち、協調制御が必要と判断された場合には、「作動角A=(実中心位相REALVTC−目標開時期IVO)×2」として算出される作動角Aが制限値LIVELに設定され、協調制御が不要と判断された場合には、「作動角B=(目標値TGVTC−目標開時期IVO)×2」として算出される作動角Bが制限値LIVELに設定されることになる。
上記作動角制限値LIVELの演算処理に並行して、ステップS5では、前記作動角Bを演算する。
前記ステップS6においては、作動角B≧制限値LIVELであるか否かを判断すると共に、協調制御の結果としての作動角の前回値(作動角C)>制限値LIVELであるか否かを判断する。
ここで、作動角B≧制限値LIVELは、作動角の増大要求に対して作動角を小さく制限する必要がある加速状態であることを表し、作動角C>制限値LIVELは、制限値LIVELが作動角を減少させる方向に変化していることを表す。
一方、作動角B<制限値LIVEL、及び/又は、作動角C≦制限値LIVELであるときに、過補正(要求とは逆方向への作動角変化)は生じないと判断する。
一方、過補正が生じないと判断されたときには、ステップS8へ進み、ステップS4で求めた制限値LIVELをそのまま選択する。
ステップS9では、ステップS7又はステップS8で設定された作動角と作動角Bとを比較する。
一方、“ステップS7又はステップS8で設定された作動角”>作動角Bであれば、ステップS11へ進んで、作動角Bを目標値TGVELにセットすることで、実質的には、通常のままの目標値とする。
従って、中心位相可変機構2による中心位相の遅角制御と、リフト・作動角可変機構1によるリフト・作動角の増大制御とを同時進行させても、中心位相の過渡変化時に、吸気バルブ12の開時期IVOが目標よりも早まる方向に変化することがなく、開時期IVOが不正に進角されることでバルブオーバーラップが大きくなり、残留ガス量が多くなることなどが回避されると共に、リフト・作動角の増大が大きく遅れて過渡時の運転性が低下することを防止できる。
そこで、加速開始前よりも作動角を一時的に小さく制限してしまう状態を過補正状態として判断するものである。
従って、加速に伴う吸気バルブ12のリフト・作動角を増大させる要求に対して、リフト・作動角を逆に減少変化させることが阻止され、トルクを減少させてしまうことを防止でき、また、開時期IVOの不正を必要最小限に抑えることができる。
Claims (2)
- 吸気バルブのリフト及び作動角を変更するリフト及び作動角可変機構と、前記吸気バルブの作動角の中心位相を変更する中心位相可変機構とを備え、
機関運転状態に基づいて前記リフト及び作動角の目標値、及び、前記中心位相の目標値をそれぞれに演算し、前記目標値に基づいて前記リフト及び作動角可変機構,中心位相可変機構を制御する内燃機関の可変動弁制御装置であって、
前記中心位相可変機構により前記吸気バルブの作動角の中心位相が目標値に向けて遅角変化する過程において、そのときの前記中心位相の実際値で前記吸気バルブの開時期が目標開時期となる作動角を上限値として、前記リフト及び作動角可変機構による作動角を、前記上限値以下に制限することで、前記吸気バルブの開時期が進角変化することを制限する一方、
前記上限値に基づき作動角を制限すると、作動角の増大要求に対して作動角を減少変化させることになる場合、前記吸気バルブの作動角を前回値に保持することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。 - 前記中心位相が目標値に向けて遅角変化する過程であることを、前記中心位相の目標値と、そのときの実際の中心位相との偏差に基づいて判断することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
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