JP2004285855A

JP2004285855A - Variable valve system of internal combustion engine

Info

Publication number: JP2004285855A
Application number: JP2003076214A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Ogawa; 和博小川
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2004-10-14

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To practically operate an internal combustion engine, even if an adjusting mechanism for a valve lift amount is in failure. <P>SOLUTION: When it is determined that normal adjustment of the lift amount of an intake valve is impossible (step S200), valve timing preset for use in abnormality is extracted (step S230), and the valve timing of the intake valve 10 depending on operational statuses is controlled. Therefore, although the lift amount is maximum as the valve timing for use in abnormality, a piston is not collided with the intake valve, or the piston is not collided with an exhaust valve. Further, by presetting the valve timing depending on the operational statuses of the engine, the engine can be practically operated by using only valve timing control function. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の可変動弁装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、バルブリフト調整機構とバルブタイミング調整機構の双方を備えた内燃機関の可変動弁装置において、これら機構が故障した場合の制御方法を提案したものがある（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に開示されている内燃機関の可変動弁装置によれば、例えば、バルブリフト調整機構とバルブタイミング調整機構の少なくとも一方の故障を検出した場合、次のような制御を行う。
【０００３】
すなわち、バルブリフト調整機構が故障した場合には、バルブリフト量の大きい高速型カムとバルブリフト量の小さい低速型カムの切替えを行う電磁切替え弁をＯＦＦにして、低速型カムに固定する。また、バルブタイミング調整機構が故障した場合には、バルブ開閉時期を切替える電磁切替え弁をＯＦＦにして、バルブリフト作動中心角（バルブリフト量が最大となるクランク角度）が上死点から離れる方向に固定する。
【０００４】
これにより、何らかの故障で、バルブリフト作動中心角が上死点に近づいた状態で固着し、かつ、高速型カムの切替え機構が高速型カムのまま固着した場合であっても、ピストンと吸気バルブとの衝突や、排気バルブと吸気バルブとの干渉等による機構の破損を防止する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１７７４３４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように、バルブリフト調整機構とバルブタイミング調整機構の故障時における制御方法は、機構の破損を防止するものであり、この制御によって設定されるバルブリフト量、及びバルブタイミングは、内燃機関の実用的な運転が可能となるように設定されるものではない。
【０００７】
本発明は、かかる問題を鑑みてなされたもので、故障時であっても、内燃機関の実用的な運転を可能にするバルブリフト調整機構とバルブタイミング調整機構の双方を備えた可変動弁装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置は、内燃機関の吸気バルブ、又は排気バルブのリフト量を調整するバルブリフト量調整手段と、バルブの開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整手段と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、運転状態に応じたリフト量、及び開閉タイミングの目標値を設定する目標値設定手段と、リフト量及び開閉タイミングを目標値と一致するようにバルブリフト調整手段、及びバルブタイミング調整手段を制御する制御手段と、バルブリフト調整手段がリフト量の調整を正常に実行できるか否かを判定する判定手段とを備え、目標値設定手段は、バルブリフト調整手段によるリフト量の調整が正常に実行できない場合にバルブタイミング調整手段が調整すべき運転状態に応じて変化する開閉タイミングの異常時用の目標値を予め設定し、制御手段は、判定手段によってリフト量の調整が正常に実行できないと判定された場合、開閉タイミングを異常時用の目標値と一致するように制御することを特徴とする。
【０００９】
内燃機関の運転状態に応じて、吸気バルブの開閉タイミングとともに、吸気バルブのリフト量を協調させて制御する可変動弁装置は、次のような目的を達成するために利用されている。例えば、低速回転時においては、排気バルブと吸気バルブとが共に開いている間（以下、バルブオーバラップと呼ぶ）をなくし、さらに、吸気バルブのリフト量を小さくすることで、燃費が向上し安定した運転性を実現する。
【００１０】
また、中速回転時においては、バルブオーバラップを大きくすることで、外部に排出されるべき排気ガスが吸気負圧によって燃焼室内へ逆流する、いわゆる内部ＥＧＲの量が適切となり、その結果、エミッションと燃費が向上する。さらに、高速回転時においては、バルブオーバラップを中速回転時よりも小さくし、さらに、吸気バルブのリフト量を大きくすることで、吸気の充填効率が向上し、十分な出力を発揮することができる。
【００１１】
しかし、例えば、高速回転時に調整されるリフト量のまま、何らかの異常によって固定された場合、バルブリフト調整手段がリフト量の調整を正常に実行できる場合と同様のバルブ開閉タイミング（以下、バルブタイミングと呼ぶ）をバルブタイミング調整手段が調整すると、中速回転時では、バルブオーバラップが過大となるため不適切な内部ＥＧＲ量となり、その結果、エミッションと燃費の向上が期待できない。さらに、排気バルブと吸気バルブとの干渉等も生じることがある。また、低速回転時では、バルブオーバラップが発生するため燃費が悪化し、また、安定した燃焼状態が保てなくなる。
【００１２】
そこで、本発明の内燃機関の可変動弁装置は、バルブリフト調整手段によるリフト量の調整が正常に実行できない場合、前記バルブタイミング調整手段によって調整されるバルブタイミングを、異常時用に予め設定されたバルブタイミングとなるように制御する。
【００１３】
例えば、この異常時用のバルブタイミングとして、リフト量が最大であってもピストンと吸気、又は排気バルブとの衝突を生じることがなく、かつ、内燃機関の運転状態に応じた設定とすることで、バルブタイミング調整手段の機能のみを用いて内燃機関の実用的な運転が可能になる。
【００１４】
請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置では、判定手段によってリフト量の調整が正常に実行できないと判定された場合、バルブリフト調整手段を所定のリフト量に固定させる故障時制御手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
このように、バルブリフト調整手段が正常に実行できないときに、所定のリフト量に固定される場合であっても、この固定されるリフト量において内燃機関の運転状態に適したバルブタイミングによって内燃機関を運転することができる。
【００１６】
請求項３に記載の内燃機関の可変動弁装置によれば、目標値設定手段は、バルブリフト調整手段によって調整されるリフト量の長さを複数の領域に分割し、バルブリフト調整手段によるリフト量の調整が正常に実行できない場合の開閉タイミングの異常時用の目標値を複数の領域毎に関連付けて設定し、制御手段は、判定手段によってリフト量の調整が正常に実行できないと判定された場合、その時点のリフト量の属する領域に対応する異常時用の目標値と開閉タイミングとが一致するようにバルブタイミング調整手段を制御することを特徴とする。
【００１７】
複数の領域毎に設定される異常時用のバルブタイミングとして、例えば、その領域の中間位置等に相当するリフト量において最適なバルブタイミングを設定する。これにより、判定手段によってリフト量の調整が正常に実行できないと判定された場合のリフト量に適したバルブタイミングでバルブタイミング調整手段が調整するため、内燃機関の実用的な運転が可能になる。
【００１８】
請求項４に記載の内燃機関の可変動弁装置では、目標値設定手段は、複数の領域毎にその領域を代表する代表リフト量を設定し、判定手段によってリフト量の調整が正常に実行できないと判定されたもののリフト量の調整が完全に実行不能でない場合、制御手段は、その時点のリフト量の属する領域の代表リフト量と一致するようにバルブタイミング調整手段を制御し、その後、代表リフト量で固定することを特徴とする。
【００１９】
これにより、判定手段によってリフト量の調整が正常に実行できないと判定されたときのリフト量と代表リフト量とのずれ量がなくなり、その結果、代表リフト量において最適な開閉タイミングでバルブタイミング調整手段が調整される。なお、代表リフト量と一致するリフト量まで調整できない場合であっても、その代表リフト量により近いリフト量まで調整することで、リフト量のずれ量を小さくすることができる。
【００２０】
請求項５に記載の内燃機関の可変動弁装置によれば、判定手段によってリフト量の調整が正常に実行できると判定された場合であって、内燃機関の運転を停止する際、制御手段は、リフト量を所定のリフト量に調整することを特徴とする。
【００２１】
これにより、次回の内燃機関の始動時、又は運転時に、判定手段によってバルブリフト調整手段がリフト量の調整を正常に実行できないと判定される場合であっても、内燃機関の実用的な運転が可能になる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態における内燃機関の可変動弁装置に関して、図面に基づいて説明する。図１は、上述した発明が適用された内燃機関としてのガソリンエンジン（以下、エンジンと呼ぶ）１と、周辺の概略構成を示すブロック図である。また、図２にエンジン１の縦断面図を示す。
【００２３】
エンジン１は、図２に示すように、シリンダブロック２、シリンダブロック２内で往復動するピストン４、及びシリンダブロック２上に取り付けられたシリンダヘッド６等を備えている。シリンダブロック２には、複数の気筒が形成され、各気筒には、シリンダブロック２、ピストン４、及びシリンダヘッド６にて区画された燃焼室８が形成される。
【００２４】
各燃焼室８には、それぞれ吸気バルブ１０と排気バルブ１１が配置されており、吸気バルブ１０は吸気ポート１２を開閉し、排気バルブ１１は排気ポート１３を開閉する。吸気ポート１２は、吸気通路を介してエアクリーナ（図示せず）に連結されている。
【００２５】
吸気通路には、吸気ポート１２毎に燃料インジェクタ（図示せず）が配置されており、吸気ポート１２に対して必要な量の燃料を噴射する。なお、吸気通路にはスロットルバルブは配置されておらず、運転者によるアクセル操作の大きさやエンジン回転数の高低に応じた吸入空気量制御は、吸気バルブ１０のリフト量を調整することにより達成される。
【００２６】
この吸気バルブ１０のリフト量の調整は、吸気カムシャフト１４に設けられた吸気カム１５とロッカーアーム１６との間に存在する駆動機構１２０を、バルブリフト制御用アクチュエータ１０８が駆動することにより行われる。また、吸気バルブ１０のバルブタイミングについては、バルブタイミング制御用アクチュエータ１０９によりエンジン１の運転状態に応じて調整される。
【００２７】
各気筒の排気ポート１３を開閉している排気バルブ１１は、エンジン１のクランクシャフト（図示せず）の回転に伴って回転する排気カムシャフト１７に設けられた排気カム１８により、ロッカーアーム１９を介して一定のリフト量で開閉される。そして、各気筒の排気ポート１３は、図示しない排気マニホールドに連結されている。これにより、排気ガスを外部に排出している。
【００２８】
図１に示すエンジンＥＣＵ１００は、通常のコンピュータとして構成されており、内部には周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及びこれらの構成を接続するバスラインが備えられている。ＲＯＭには、エンジンＥＣＵ１００が実行するためのプログラムが書き込まれており、このプログラムに従ってＣＰＵ等が所定の演算処理を実行する。
【００２９】
運転者が操作するアクセルペダルには、アクセル開度センサ１０１が取り付けられ、このアクセル開度センサ１０１は、アクセルペダルの踏み込み量（以下、アクセル開度と呼ぶ）に比例した信号をエンジンＥＣＵ１００へ出力する。上死点センサ１０３は、例えば、複数の気筒のうちの１番目の気筒が吸気上死点に達したときに出力パルスを発生し、この出力パルスをエンジンＥＣＵ１００へ出力する。
【００３０】
クランク角センサ１０２は、クランクシャフトが所定角度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスをエンジンＥＣＵ１００へ出力する。エンジンＥＣＵ１００では、上死点センサ１０３の出力パルスとクランク角センサ１０２の出力パルスから現在のクランク角を計算し、クランク角センサ１０２の出力パルスの頻度から現在のエンジン回転数を計算する。また、このエンジン回転数とアクセル開度との関係から、エンジン１に加わる負荷を把握する。
【００３１】
シャフト位置センサ１０４は、バルブリフト制御用アクチュエータ１０８により移動するコントロールシャフト２０の軸方向変位を検出するもので、軸方向変位の大きさに応じた信号をエンジンＥＣＵ１００へ出力する。また、カム角センサ１０５は、駆動機構１２０を介して吸気バルブ１０を駆動する吸気カム１５の回転角を検出するもので、吸気カム１５が所定角度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスをエンジンＥＣＵ１００へ出力する。
【００３２】
エンジンＥＣＵ１００は、これら各センサからの信号からエンジン１の運転状態を把握し、その運転状態に応じて各吸気ポート１２に配置される燃料インジェクタの開弁制御を行い、燃料噴射時期制御や燃料噴射量制御を実行する。
【００３３】
また、エンジンＥＣＵ１００には、オイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶと呼ぶ）１０６が接続され、エンジンＥＣＵ１００は、要求される吸気量等のエンジン１の運転状態に応じて、バルブリフト制御用アクチュエータ１０８を制御する。更に、エンジンＥＣＵ１００にはＯＣＶ１０７が接続され、エンジンＥＣＵ１００は、エンジン１の運転状態に応じて、バルブタイミング制御用アクチュエータ１０９を制御する。
【００３４】
エンジン１では、図２に示すように、吸気カムシャフト１４がエンジン１のクランクシャフトの回転に伴って回転し、この吸気カムシャフト１４に設けられた吸気カム１５の回転により、駆動機構１２０とロッカーアーム１６とを介して吸気バルブ１０が開閉する。
【００３５】
すなわち、吸気カム１５が時計周りに回転するとローラ２２に接触し、さらに回転し続けると、ローラ２２は、パイプ２３の軸を中心に下方に押し下げられる。なお、コントロールシャフト２０は、パイプ２３と共に回転しない構造となっている。
【００３６】
ノーズ２１は、ローラ２２の押し下げに連動してパイプ２３の軸を中心に反時計周りに回転し、ロッカーアーム１６の上面と接触する。そして、吸気カム１５がさらに回転し続けると、ローラ２２がより下方に押し下げられ、ノーズ２１は、ロッカーアーム１６の左端部を押し下げ、その結果、吸気バルブ１０が開く。
【００３７】
一方、吸気バルブ１０が開いた状態から、吸気カム１５が時計周りにさらに回転すると、スプリング２４の反発力によってローラ２２は上方に押し上げられ、これに伴ってノーズ２１も上方に押し上げられる。すると、ロッカーアーム１６の左端部も上方に押し上げられ、吸気バルブ１０は閉じられる。この工程を繰り返すことで、吸気バルブ１０が開閉される。
【００３８】
ここで、バルブリフト制御用アクチュエータ１０８による吸気バルブ１０のリフト量制御と、バルブタイミング制御用アクチュエータ１０９による吸気バルブ１０のバルブタイミング制御の動作について簡単に説明する。
【００３９】
吸気バルブ１０のリフト量は、図２に示す駆動機構１２０のコントロールシャフト２０をバルブリフト制御用アクチュエータ１０８によってその軸方向に移動させることで連続的に調整される。すなわち、駆動機構１２０のノーズ２１は、コントロールシャフト２０が軸方向に移動すると、その移動に伴ってコントロールシャフト２０の軸を中心に回転するように形成されている。このノーズ２１の反時計周りの回転角度の大きさにより、吸気カム１５の回転によってノーズ２１がロッカーアーム１６と接触してロッカーアーム１６の左端部を押し下げる大きさが変わるため、その結果、吸気バルブ１０のリフト量が調整される。
【００４０】
一方、バルブタイミング制御は、バルブタイミング制御アクチュエータ１０９を駆動することによりバルブタイミングが調整される。すなわち、バルブタイミング制御アクチュエータ１０９は、クランクシャフトの回転力を吸気カムシャフト１４に伝達する位置に配置され、クランクシャフトに対する吸気カムシャフト１４の回転位相差を変更する。これにより、排気カム１８とのバルブタイミングが調整される。
【００４１】
なお、エンジン１の種類によって異なるが、エンジンＥＣＵ１００は、運転状態に応じて吸気バルブ１０のリフト量やバルブタイミングを制御している。例えば、図３（ａ）に示すように、エンジン回転数が低い場合（Ｌｏ）は、バルブオーバラップをなくし、さらに、吸気バルブ１０のリフト量を小さくすることで、燃費が向上し安定した運転性を実現している。
【００４２】
また、同図（ａ）に示すように、エンジン回転数が中程度の場合（Ｍｉｄ）は、バルブオーバラップを大きくし、吸気バルブ１０のリフト量を中程度にすることで、内部ＥＧＲ量が適切な量となり、その結果、エミッションと燃費を向上させている。
【００４３】
さらに、同図（ａ）に示すように、エンジン回転数が高い場合（Ｈｉ）は、バルブオーバラップを中回転時よりも小さくし、さらに、吸気バルブ１０のリフト量を大きくすることで、吸気の充填効率が向上し、十分な出力を確保している。
【００４４】
しかしながら、例えば、バルブリフト制御アクチュエータ１０８等の異常により、高速回転時（Ｈｉ）に調整されるリフト量のまま固定された場合に、バルブタイミング制御によって、吸気バルブ１０のリフト量の調整を正常に実行できる場合と同様のバルブタイミングで調整されると、図３（ｂ）に示すように、中速回転時（Ｍｉｄ）では、バルブオーバラップが過大となるため、不適切な内部ＥＧＲ量となり、その結果、エミッションと燃費の向上が期待できない。さらに、排気バルブ１１と吸気バルブ１０との干渉等が生じることもある。また、低速回転時（Ｌｏ）では、バルブオーバラップが発生するため燃費が悪化し、また、安定した燃焼状態が保てなくなる。
【００４５】
図４（ｂ）は、中速回転時（Ｍｉｄ）に調整されるリフト量のまま固定された場合に、バルブタイミング制御によって、図４（ａ）に示す吸気バルブ１０のリフト量の調整を正常に実行できる場合と同様のバルブタイミングで調整した場合のバルブタイミングである。また、図５（ｂ）は、低速回転時（Ｌｏ）に調整されるリフト量のまま固定された場合に、バルブタイミング制御によって、図５（ａ）に示す吸気バルブ１０のリフト量の調整を正常に実行できる場合と同様のバルブタイミングで調整した場合のバルブタイミングである。いずれの場合にも、上述した吸気バルブ１０のリフト量やバルブタイミングの制御による効果が期待できない。
【００４６】
そこで、本実施形態における可変動弁装置は、吸気バルブ１０のリフト量の調整が正常に実行できない場合であっても、実用的なエンジン１の運転を可能にすることを目的に、異常時用のバルブタイミングを予め設定し、リフト量の調整が正常に実行できない場合には、この予め設定されたバルブタイミングとなるように吸気バルブ１０のバルブタイミングを調整する。
【００４７】
例えば、図６に示すように、バルブリフト制御用アクチュエータ１０８によって調整される吸気バルブ１０のリフト量を３つの領域（Ａ、Ｂ、Ｃ）に分割し、この領域毎を代表する代表リフト量（Ｌ、Ｍ、Ｓ）を設定する。なお、同図における代表リフト量（Ｌ、Ｍ、Ｓ）は、各領域の最大リフト量を設定しているが、例えば、各領域の中間位置に相当するリフト量等であってもよい。
【００４８】
また、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、代表リフト量（Ｌ、Ｍ、Ｓ）において最適なバルブタイミングをエンジン１の回転数や負荷等の運転状態によって決定できるように予め設定しておく。例えば、エンジン回転数と負荷からバルブタイミングが決定されるマップをエンジンＥＣＵ１００内のＲＯＭに予め記憶しておき、そのマップにエンジン回転数と負荷とを当てはめて、バルブタイミングを決定する。
【００４９】
図３（ｃ）は、代表リフト量（Ｌ）において設定されるバルブタイミングであり、エンジン１の回転数（Ｈｉ、Ｍｉｄ、Ｌｏ）によって決定される例を示している。同図（ｃ）に示すように、中速回転時（Ｍｉｄ）では、大きいリフト量であっても適切な内部ＥＧＲ量を実現するためのバルブオーバラップとなるようなバルブタイミングを設定することで、エンジン１の出力低下とエミッション悪化を最小限に抑えることができる。また、低速回転時（Ｌｏ）では、バルブオーバラップをなくしたバルブタイミングとすることで、安定したエンジン１の運転が実現される。
【００５０】
図４（ｃ）は、代表リフト量（Ｍ）において設定されるバルブタイミングであり、エンジン１の回転数（Ｈｉ、Ｍｉｄ、Ｌｏ）によって決定される例を示している。同図（ｃ）に示すように、高速回転時（Ｈｉ）のバルブタイミングを、より吸気の慣性効果が得られるようにすることで、吸気の充填効率を確保できるようにしている。
【００５１】
図５（ｃ）は、代表リフト量（Ｌ）において設定されるバルブタイミングであり、エンジン１の回転数（Ｈｉ、Ｍｉｄ、Ｌｏ）によって決定される例を示している。同図（ｃ）に示すように、中速回転時（Ｍｉｄ）、及び高回転時（Ｈｉ）のバルブタイミングを、少ないリフト量で吸気効率が高く確保できるようエンジン１の運転を優先した設定とすることで、エンジン１の運転が可能となる。
【００５２】
これにより、実際にリフト量の調整が正常に実行できない場合には、その時の吸気バルブ１０のリフト量を把握し、そのリフト量が属する領域から代表リフト量を決定する。そして、決定した代表リフト量に対応するマップを抽出し、そのマップにエンジン回転数と負荷とを当てはめて、バルブタイミングを決定する。
【００５３】
次に、本実施形態の特徴部分に係わる、吸気バルブ１０のリフト量の調整が正常に実行できない場合のバルブタイミング制御処理について、図８、及び図９に示すフローチャートを用いて説明する。
【００５４】
図８に示すステップＳ１００では、車室内の運転席付近に設けられるキーシリンダ（図示しない）にキーが挿入され、エンジン１を始動するためのキー操作（ＩＧ＿ＯＮ）が行われたか否かを判定する。ここで、肯定判定される場合には、ステップＳ１１０へ処理を進め、否定判定される場合には待機状態となる。
【００５５】
ステップＳ１１０では、吸気バルブ１０のリフト量を正常に調整できるか否かの判定処理（異常判定）を行う。例えば、エンジンＥＣＵ１００からテスト信号を送信し、そのテスト信号通りにバルブリフト制御用アクチュエータ１０８が動作するか等の判定処理を行う。
【００５６】
ステップＳ１２０では、ステップＳ１１０において異常が発生していると判定されたか否かを判定する。ここで、肯定判定される場合には、ステップＳ１４０へ処理を移行し、否定判定される場合には、ステップＳ１３０へ処理を進める。
【００５７】
ステップＳ１３０では、通常のリフト量・バルブタイミング制御処理によるエンジン１の始動に備える。例えば、リフト量制御が通常時／異常時とでバルブタイミング制御のプログラムが異なる場合には、通常時用のバルブタイミング制御のプログラムを読み込んだりする。
【００５８】
ステップＳ１４０では、リフト量の調整が正常に行われないため、異常時用のバルブタイミング制御処理によるエンジン１の始動に備える。例えば、異常時用のバルブタイミング制御のプログラムを読み込んだりする。
【００５９】
なお、ステップＳ１２０において、リフト量の調整が正常に実行できないと判定されたものの、リフト量の調整が完全に実行不能ではない場合には、その時点のリフト量の属する領域の代表リフト量と一致するように吸気バルブ１０のリフト量を調整し、その代表リフト量で固定する。
【００６０】
これにより、リフト量の調整が正常に実行できないと判定されたときのリフト量と代表リフト量とのずれ量がなくなり、その結果、代表リフト量における最適なバルブタイミングでエンジン１を運転することができる。なお、代表リフト量と一致するリフト量まで調整できない場合であっても、その代表リフト量により近いリフト量まで調整することで、リフト量のずれ量を小さくすることができる。
【００６１】
ステップＳ１５０では、現時点における吸気バルブ１０のリフト量が、図６のどの領域に属するかを判定し、その属する領域の代表リフト量を抽出する。そして、その代表リフト量時の吸気バルブ１０のバルブタイミングマップを抽出する。ステップＳ１６０では、エンジン１を始動する。
【００６２】
ステップＳ１７０では、エンジン１が運転中であるか否かを判定する。ここで、肯定判定される場合には、ステップＳ１９０へ処理を進め、否定判定される場合には、ステップＳ１８０に処理を移行する。
【００６３】
ステップＳ１８０では、エンジン１を停止する際、吸気バルブ１０のリフト量を所定のリフト量に固定した後に停止させる。例えば、エンジン１によって発生する中・低速トルクが幅広く実現できるリフト量に調整したうえで、エンジン１の運転を停止する。
【００６４】
これにより、次回のエンジン１の始動時、又は運転時にリフト量の調整を正常に実行できない場合であっても、エンジン１の実用的な運転が可能になる。なお、このステップＳ１８０における処理は、リフト量の調整が完全に実行不能な場合を除いて行われるものである。
【００６５】
図９に示すステップＳ１９０では、再度、吸気バルブ１０のリフト量を正常に調整できるか否かの判定処理（異常判定）を行う。すなわち、エンジン１の始動後は、始動前の電力状態等に違いが生じ、この相違は、リフト量制御やバルブタイミング制御に影響を与えることがあるため、ここで再度判定する。
【００６６】
ステップＳ２００では、ステップＳ１９０において異常が発生していると判定されたか否かを判定する。ここで、肯定判定される場合には、ステップＳ２２０へ処理を移行し、否定判定される場合には、ステップＳ２１０へ処理を進める。
【００６７】
ステップＳ２１０では、エンジン１の運転状態に応じた通常のリフト量・バルブタイミング制御処理を実行する。ステップＳ２２０では、リフト量の調整が正常に行われないため、異常時用のバルブタイミング制御処理を実行する。ステップＳ２３０では、現時点における吸気バルブ１０のリフト量に対応する代表リフト量を抽出し、その代表リフト量時の吸気バルブ１０のバルブタイミングマップを抽出する。以後、エンジン運転中では、ステップＳ１９０〜ステップＳ２３０における処理が繰り返し行われる。
【００６８】
このように、本実施形態における可変動弁装置は、吸気バルブ１０のリフト量の調整が正常に実行できない場合、異常時用に予め設定されたバルブタイミングを用いて、吸気バルブ１０のバルブタイミングを制御する。これにより、例えば、この異常時用のバルブタイミングとして、リフト量が最大であってもピストン４と吸気バルブ１０、又は排気バルブ１１との衝突を生じることがなく、かつ、エンジン１の運転状態に応じたバルブタイミングを予め設定することで、バルブタイミング制御の機能のみを用いて、エンジン１の実用的な運転が可能になる。
【００６９】
（変形例１）
図８に示したステップＳ１２０において、吸気バルブ１０のリフト量の調整が正常に実行できないと判定された場合、吸気バルブ１０のリフト量を所定のリフト量に固定させる機構を備える可変動弁装置の場合には、この固定されるリフト量に応じたバルブタイミングマップを予め設定しておく。
【００７０】
これにより、吸気バルブ１０のリフト量の調整が正常に実行できない場合であっても、固定されるリフト量においてエンジン１の運転状態に適したバルブタイミングによって運転することができる。
【００７１】
（変形例２）
例えば、燃料インジェクタによる燃料の噴射タイミングや、エンジン１の点火タイミング等をリフト量制御やバルブタイミング制御と共に制御する可変動弁装置において、リフト量の調整が正常に実行できない場合には、リフト量が固定された時に用いられる異常用のバルブタイミングに適した噴射タイミングや点火タイミングの制御値を予め設定しておくとよい。これにより、エンジン１のより実用的な運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係わる、エンジン１と周辺の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係わる、エンジン１の縦断面図である。
【図３】（ａ）は、エンジン回転数に応じた、吸気バルブ１０の最適なリフト量、バルブタイミングを示した図であり、（ｂ）は、高回転時（Ｈｉ）に調整されるリフト量のまま固定された状態のバルブタイミングを示した図であり、（ｃ）は、エンジン回転数に応じた代表リフト量（Ｌ）における異常時用のバルブタイミングを示した図である。
【図４】（ａ）は、エンジン回転数に応じた、吸気バルブ１０の最適なリフト量、バルブタイミングを示した図であり、（ｂ）は、中回転時（Ｍｉｄ）に調整されるリフト量のまま固定された状態のバルブタイミングを示した図であり、（ｃ）は、エンジン回転数に応じた代表リフト量（Ｍ）における異常時用のバルブタイミングを示した図である。
【図５】（ａ）は、エンジン回転数に応じた、吸気バルブ１０の最適なリフト量、バルブタイミングを示した図であり、（ｂ）は、低回転時（Ｌｏ）に調整されるリフト量のまま固定された状態のバルブタイミングを示した図であり、（ｃ）は、エンジン回転数に応じた代表リフト量（Ｓ）における異常時用のバルブタイミングを示した図である。
【図６】本発明の実施形態に係わる、吸気バルブ１０のリフト量の各領域（Ａ、Ｂ、Ｃ）と、この領域毎を代表する代表リフト量（Ｌ、Ｍ、Ｓ）の設定例を示した図である。
【図７】（ａ）は、代表リフト量（Ｌ）時のバルブタイミングマップであり、（ｂ）は、代表リフト量（Ｍ）時のバルブタイミングマップであり、（ｃ）は、代表リフト量（Ｓ）時のバルブタイミングマップである。
【図８】本発明の実施形態に係わる、吸気バルブ１０のリフト量の調整が正常に実行できない場合のバルブタイミング制御処理の前半部分を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態に係わる、吸気バルブ１０のリフト量の調整が正常に実行できない場合のバルブタイミング制御処理の後半部分を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１エンジン
１０吸気バルブ
１１排気バルブ
１４吸気カムシャフト
１５吸気カム
１６、１９ロッカーアーム
２０コントロールシャフト
１００エンジンＥＣＵ
１０６、１０７ＯＣＶ
１０８バルブリフト制御用アクチュエータ
１０９バルブタイミング制御用アクチュエータ
１２０駆動機構[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable valve operating device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a variable valve operating device for an internal combustion engine including both a valve lift adjusting mechanism and a valve timing adjusting mechanism, there has been proposed a control method in the case where these mechanisms have failed (for example, see Patent Document 1). According to the variable valve operating device for an internal combustion engine disclosed in Patent Document 1, for example, when a failure of at least one of the valve lift adjustment mechanism and the valve timing adjustment mechanism is detected, the following control is performed.
[0003]
That is, when the valve lift adjusting mechanism fails, the electromagnetic switching valve for switching between the high-speed cam having a large valve lift and the low-speed cam having a small valve lift is turned off and fixed to the low-speed cam. If the valve timing adjustment mechanism breaks down, the electromagnetic switching valve that switches the valve opening / closing timing is turned off so that the valve lift operating center angle (the crank angle at which the valve lift amount becomes maximum) moves away from the top dead center. Fix it.
[0004]
With this, even if the valve lift operation center angle is fixed near the top dead center due to some kind of failure and the switching mechanism of the high-speed cam is fixed as the high-speed cam, the piston and the intake valve are fixed. Of the mechanism due to collision with the exhaust valve and interference between the exhaust valve and the intake valve.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-8-177434
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, as described above, the control method at the time of failure of the valve lift adjustment mechanism and the valve timing adjustment mechanism prevents damage to the mechanisms, and the valve lift amount and the valve timing set by this control are different from those of the internal combustion engine. It is not set to enable practical operation of the engine.
[0007]
The present invention has been made in view of such a problem, and has a variable valve actuation device including both a valve lift adjustment mechanism and a valve timing adjustment mechanism that enable a practical operation of an internal combustion engine even at the time of failure. The purpose is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a valve lift adjusting means for adjusting a lift amount of an intake valve or an exhaust valve of the internal combustion engine; a valve timing adjusting means for adjusting opening / closing timing of the valve; Operating state detecting means for detecting an operating state of the internal combustion engine, target value setting means for setting a target value of the lift amount and opening / closing timing in accordance with the operating state, and setting the lift amount and the opening / closing timing to coincide with the target values. A valve lift adjusting means, a control means for controlling the valve timing adjusting means, and a determining means for determining whether or not the valve lift adjusting means can normally execute the adjustment of the lift amount. When the adjustment of the lift amount by the lift adjustment means cannot be performed normally, the valve timing adjustment means changes according to the operating state to be adjusted. A target value for abnormal timing of the closing timing is set in advance, and the control unit sets the opening / closing timing to coincide with the target value for abnormal time when the determining unit determines that the adjustment of the lift amount cannot be normally performed. It is characterized by controlling.
[0009]
2. Description of the Related Art A variable valve apparatus that controls the lift amount of an intake valve in cooperation with the opening / closing timing of the intake valve in accordance with the operating state of an internal combustion engine is used to achieve the following objects. For example, during low-speed rotation, the exhaust valve and the intake valve are both opened (hereinafter referred to as valve overlap), and the lift amount of the intake valve is reduced to improve fuel efficiency and improve stability. To achieve improved driving performance.
[0010]
Also, at the time of medium-speed rotation, by increasing the valve overlap, the amount of so-called internal EGR, in which exhaust gas to be discharged to the outside flows back into the combustion chamber due to intake negative pressure, becomes appropriate. And fuel efficiency is improved. Furthermore, during high-speed rotation, the valve overlap is made smaller than during medium-speed rotation, and by increasing the lift amount of the intake valve, the intake charging efficiency is improved and sufficient output can be exhibited. it can.
[0011]
However, for example, when the lift amount adjusted during high-speed rotation is fixed due to some abnormality, the valve opening / closing timing (hereinafter referred to as valve timing) is the same as when the valve lift adjusting means can normally execute the lift amount adjustment. ) Is adjusted by the valve timing adjusting means, the valve overlap becomes excessive at the time of medium-speed rotation, resulting in an inappropriate internal EGR amount. As a result, improvement in emission and fuel efficiency cannot be expected. Further, interference between the exhaust valve and the intake valve may occur. In addition, at low speed rotation, fuel economy is deteriorated due to occurrence of valve overlap, and a stable combustion state cannot be maintained.
[0012]
Therefore, in the variable valve apparatus for an internal combustion engine of the present invention, when the adjustment of the lift amount by the valve lift adjustment means cannot be normally performed, the valve timing adjusted by the valve timing adjustment means is set in advance for an abnormal time. The valve timing is controlled.
[0013]
For example, as the valve timing for this abnormality, the piston is not caused to collide with the intake valve or the exhaust valve even if the lift amount is the maximum, and is set according to the operating state of the internal combustion engine. Thus, practical operation of the internal combustion engine can be performed using only the function of the valve timing adjusting means.
[0014]
In the variable valve operating device for an internal combustion engine according to the second aspect, when the determination unit determines that the adjustment of the lift amount cannot be normally performed, the failure time control unit that fixes the valve lift adjustment unit to the predetermined lift amount is provided. It is characterized by having.
[0015]
As described above, when the valve lift adjusting means cannot be executed normally, even if the valve is adjusted to the predetermined lift amount, the internal combustion engine is controlled by the valve timing suitable for the operating state of the internal combustion engine at the fixed lift amount. Can be driven.
[0016]
According to the variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to the third aspect, the target value setting unit divides the length of the lift amount adjusted by the valve lift adjusting unit into a plurality of regions, and sets the lift by the valve lift adjusting unit. A target value for an abnormal opening / closing timing when the adjustment of the amount cannot be normally performed is set in association with each of the plurality of regions, and the control unit determines that the adjustment of the lift amount cannot be normally performed by the determination unit. In this case, the valve timing adjusting means is controlled so that the opening / closing timing coincides with the target value for an abnormality corresponding to the area to which the lift amount at that time belongs.
[0017]
For example, an optimal valve timing at a lift amount corresponding to an intermediate position or the like of the region is set as an abnormal valve timing set for each of a plurality of regions. Accordingly, the valve timing adjustment unit adjusts the valve timing at a valve timing suitable for the lift amount when it is determined that the adjustment of the lift amount cannot be normally performed by the determination unit, so that a practical operation of the internal combustion engine becomes possible.
[0018]
In the variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to the fourth aspect, the target value setting unit sets a representative lift amount representing the region for each of the plurality of regions, and the adjustment of the lift amount cannot be normally performed by the determination unit. If it is determined that the adjustment of the lift amount is not completely executable, the control means controls the valve timing adjustment means to match the representative lift amount of the region to which the lift amount belongs at that time, and thereafter, the representative lift amount It is characterized in that the amount is fixed.
[0019]
As a result, there is no deviation between the lift amount and the representative lift amount when the determination unit determines that the lift amount adjustment cannot be performed normally. As a result, the valve timing adjustment unit performs optimal opening / closing timing at the representative lift amount. Is adjusted. Note that, even when the lift amount cannot be adjusted to the lift amount that matches the representative lift amount, the shift amount of the lift amount can be reduced by adjusting the lift amount closer to the representative lift amount.
[0020]
According to the variable valve actuation device for an internal combustion engine according to the fifth aspect, when the determination means determines that the adjustment of the lift amount can be normally performed, and when the operation of the internal combustion engine is stopped, the control means The lift amount is adjusted to a predetermined lift amount.
[0021]
Thereby, even when the determination unit determines that the valve lift adjustment unit cannot perform the lift amount adjustment normally at the next start-up or operation of the internal combustion engine, the practical operation of the internal combustion engine can be performed. Will be possible.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a variable valve apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a gasoline engine (hereinafter, referred to as an engine) 1 as an internal combustion engine to which the above-described invention is applied, and a peripheral configuration. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the engine 1.
[0023]
As shown in FIG. 2, the engine 1 includes a cylinder block 2, a piston 4 reciprocating in the cylinder block 2, a cylinder head 6 mounted on the cylinder block 2, and the like. A plurality of cylinders are formed in the cylinder block 2, and a combustion chamber 8 defined by the cylinder block 2, the piston 4, and the cylinder head 6 is formed in each cylinder.
[0024]
An intake valve 10 and an exhaust valve 11 are arranged in each combustion chamber 8. The intake valve 10 opens and closes an intake port 12, and the exhaust valve 11 opens and closes an exhaust port 13. The intake port 12 is connected to an air cleaner (not shown) via an intake passage.
[0025]
In the intake passage, a fuel injector (not shown) is arranged for each intake port 12, and a required amount of fuel is injected into the intake port 12. It should be noted that no throttle valve is disposed in the intake passage, and intake air amount control according to the magnitude of accelerator operation by the driver and the level of the engine speed is achieved by adjusting the lift amount of the intake valve 10. You.
[0026]
The adjustment of the lift amount of the intake valve 10 is performed by driving a drive mechanism 120 existing between the intake cam 15 provided on the intake camshaft 14 and the rocker arm 16 by the valve lift control actuator 108. . The valve timing of the intake valve 10 is adjusted by the valve timing control actuator 109 in accordance with the operating state of the engine 1.
[0027]
An exhaust valve 11 that opens and closes an exhaust port 13 of each cylinder controls a rocker arm 19 by an exhaust cam 18 provided on an exhaust camshaft 17 that rotates with the rotation of a crankshaft (not shown) of the engine 1. It is opened and closed with a constant lift amount through. The exhaust port 13 of each cylinder is connected to an exhaust manifold (not shown). As a result, exhaust gas is discharged to the outside.
[0028]
The engine ECU 100 shown in FIG. 1 is configured as a normal computer, and includes a well-known CPU, ROM, RAM, I / O, and a bus line connecting these components. A program to be executed by the engine ECU 100 is written in the ROM, and the CPU and the like execute predetermined arithmetic processing according to the program.
[0029]
An accelerator pedal sensor 101 is attached to the accelerator pedal operated by the driver, and the accelerator pedal sensor 101 outputs a signal proportional to the amount of depression of the accelerator pedal (hereinafter referred to as accelerator pedal) to the engine ECU 100. I do. The top dead center sensor 103 generates an output pulse when the first cylinder of the plurality of cylinders reaches the intake top dead center, for example, and outputs this output pulse to the engine ECU 100.
[0030]
The crank angle sensor 102 generates an output pulse each time the crankshaft rotates by a predetermined angle, and outputs the output pulse to the engine ECU 100. The engine ECU 100 calculates the current crank angle from the output pulse of the top dead center sensor 103 and the output pulse of the crank angle sensor 102, and calculates the current engine speed from the frequency of the output pulse of the crank angle sensor 102. Further, the load applied to the engine 1 is grasped from the relationship between the engine speed and the accelerator opening.
[0031]
The shaft position sensor 104 detects the axial displacement of the control shaft 20 moved by the valve lift control actuator 108, and outputs a signal corresponding to the magnitude of the axial displacement to the engine ECU 100. The cam angle sensor 105 detects the rotation angle of the intake cam 15 that drives the intake valve 10 via the drive mechanism 120, and generates an output pulse every time the intake cam 15 rotates a predetermined angle. The pulse is output to engine ECU 100.
[0032]
The engine ECU 100 grasps the operating state of the engine 1 from signals from these sensors, performs valve opening control of fuel injectors disposed in each intake port 12 according to the operating state, and controls fuel injection timing and fuel injection. Execute quantity control.
[0033]
An oil control valve (hereinafter, referred to as OCV) 106 is connected to the engine ECU 100, and the engine ECU 100 controls a valve lift control actuator 108 according to an operating state of the engine 1 such as a required intake air amount. I do. Further, an OCV 107 is connected to the engine ECU 100, and the engine ECU 100 controls the valve timing control actuator 109 according to the operating state of the engine 1.
[0034]
In the engine 1, as shown in FIG. 2, the intake camshaft 14 rotates with the rotation of the crankshaft of the engine 1, and the rotation of the intake cam 15 provided on the intake camshaft 14 causes the drive mechanism 120 and the rocker The intake valve 10 opens and closes via the arm 16.
[0035]
That is, when the intake cam 15 rotates clockwise, it comes into contact with the roller 22, and when the intake cam 15 further rotates, the roller 22 is pushed down about the axis of the pipe 23. The control shaft 20 does not rotate with the pipe 23.
[0036]
The nose 21 rotates counterclockwise around the axis of the pipe 23 in conjunction with the depression of the roller 22, and comes into contact with the upper surface of the rocker arm 16. Then, as the intake cam 15 continues to rotate, the roller 22 is pushed down further, and the nose 21 pushes down the left end of the rocker arm 16, and as a result, the intake valve 10 is opened.
[0037]
On the other hand, when the intake cam 15 further rotates clockwise from the state in which the intake valve 10 is opened, the roller 22 is pushed upward by the repulsive force of the spring 24, and accordingly, the nose 21 is also pushed upward. Then, the left end of the rocker arm 16 is also pushed upward, and the intake valve 10 is closed. By repeating this process, the intake valve 10 is opened and closed.
[0038]
Here, the operations of the lift amount control of the intake valve 10 by the valve lift control actuator 108 and the valve timing control of the intake valve 10 by the valve timing control actuator 109 will be briefly described.
[0039]
The lift amount of the intake valve 10 is continuously adjusted by moving the control shaft 20 of the drive mechanism 120 shown in FIG. 2 in the axial direction by a valve lift control actuator 108. That is, when the control shaft 20 moves in the axial direction, the nose 21 of the drive mechanism 120 is formed so as to rotate about the axis of the control shaft 20 with the movement. Due to the magnitude of the counterclockwise rotation angle of the nose 21, the size of the nose 21 contacting the rocker arm 16 and pushing down the left end of the rocker arm 16 by the rotation of the intake cam 15 changes. As a result, the intake valve Ten lift amounts are adjusted.
[0040]
On the other hand, in the valve timing control, the valve timing is adjusted by driving the valve timing control actuator 109. That is, the valve timing control actuator 109 is arranged at a position where the rotational force of the crankshaft is transmitted to the intake camshaft 14, and changes the rotational phase difference of the intake camshaft 14 with respect to the crankshaft. Thereby, the valve timing with the exhaust cam 18 is adjusted.
[0041]
Although different depending on the type of the engine 1, the engine ECU 100 controls the lift amount and the valve timing of the intake valve 10 according to the operating state. For example, as shown in FIG. 3A, when the engine speed is low (Lo), the valve overlap is eliminated, and the lift amount of the intake valve 10 is reduced, so that the fuel efficiency is improved and stable operation is performed. Sexuality.
[0042]
Also, as shown in FIG. 3A, when the engine speed is medium (Mid), the internal EGR amount is increased by increasing the valve overlap and setting the lift amount of the intake valve 10 to medium. The right amount, resulting in improved emissions and fuel economy.
[0043]
Further, as shown in FIG. 3A, when the engine speed is high (Hi), the valve overlap is made smaller than that at the time of middle rotation, and the lift amount of the intake valve 10 is made larger, so that the intake air is increased. The filling efficiency has been improved and sufficient output has been secured.
[0044]
However, for example, when the lift amount adjusted at the time of high-speed rotation (Hi) is fixed by the abnormality of the valve lift control actuator 108 or the like, the lift amount of the intake valve 10 is normally adjusted by the valve timing control. If the valve timing is adjusted in the same manner as in the case where it can be executed, as shown in FIG. 3B, the valve overlap becomes excessive during the middle rotation (Mid), so that the internal EGR amount becomes inappropriate. As a result, improvements in emissions and fuel economy cannot be expected. Further, interference between the exhaust valve 11 and the intake valve 10 may occur. In addition, at the time of low speed rotation (Lo), fuel consumption is deteriorated due to occurrence of valve overlap, and a stable combustion state cannot be maintained.
[0045]
FIG. 4B shows a case where the lift amount of the intake valve 10 shown in FIG. 4A is normally adjusted by the valve timing control when the lift amount adjusted during the middle-speed rotation (Mid) is fixed. This is the valve timing when the adjustment is performed at the same valve timing as the case where the adjustment can be performed. Further, FIG. 5B shows that the lift amount of the intake valve 10 shown in FIG. 5A is adjusted by valve timing control when the lift amount adjusted during the low-speed rotation (Lo) is fixed. This is the valve timing when the adjustment is performed at the same valve timing as when the normal execution is possible. In any case, the effect of controlling the lift amount and valve timing of the intake valve 10 described above cannot be expected.
[0046]
Therefore, the variable valve operating device according to the present embodiment is designed for the purpose of enabling a practical operation of the engine 1 even when the adjustment of the lift amount of the intake valve 10 cannot be normally performed. Is set in advance, and if the adjustment of the lift amount cannot be normally performed, the valve timing of the intake valve 10 is adjusted so as to achieve the preset valve timing.
[0047]
For example, as shown in FIG. 6, the lift amount of the intake valve 10 adjusted by the valve lift control actuator 108 is divided into three regions (A, B, C), and a representative lift amount ( L, M, S) are set. Although the representative lift amounts (L, M, S) in the figure set the maximum lift amounts of the respective regions, for example, the lift amounts corresponding to the intermediate positions of the respective regions may be used.
[0048]
Also, as shown in FIGS. 7 (a) to 7 (c), the optimal valve timing is set in advance so that the optimal valve timing can be determined according to the operating state of the engine 1 such as the rotation speed and the load. Keep it. For example, a map in which the valve timing is determined from the engine speed and the load is stored in advance in the ROM in the engine ECU 100, and the valve speed is determined by applying the engine speed and the load to the map.
[0049]
FIG. 3C shows an example in which the valve timing is set in the representative lift amount (L) and is determined by the rotation speed (Hi, Mid, Lo) of the engine 1. As shown in FIG. 3C, at the time of middle speed rotation (Mid), the valve timing is set such that the valve overlaps to realize an appropriate internal EGR amount even with a large lift amount. In addition, it is possible to minimize a decrease in the output of the engine 1 and a deterioration in the emission. In addition, during low-speed rotation (Lo), stable operation of the engine 1 is realized by setting the valve timing to eliminate the valve overlap.
[0050]
FIG. 4C shows an example in which the valve timing is set in the representative lift amount (M) and is determined by the rotation speed (Hi, Mid, Lo) of the engine 1. As shown in FIG. 9C, the valve timing at the time of high-speed rotation (Hi) is set so that the inertia effect of the intake air can be obtained, so that the charging efficiency of the intake air can be ensured.
[0051]
FIG. 5C shows an example in which the valve timing is set in the representative lift amount (L) and is determined by the rotation speed (Hi, Mid, Lo) of the engine 1. As shown in FIG. 3C, the valve timings at the time of medium speed rotation (Mid) and at the time of high speed rotation (Hi) are set so that the operation of the engine 1 is prioritized so that a high intake efficiency can be secured with a small lift amount. By doing so, the operation of the engine 1 becomes possible.
[0052]
As a result, when the lift amount cannot be normally adjusted normally, the lift amount of the intake valve 10 at that time is grasped, and the representative lift amount is determined from the area to which the lift amount belongs. Then, a map corresponding to the determined representative lift amount is extracted, and the valve timing is determined by applying the engine speed and the load to the map.
[0053]
Next, a valve timing control process in a case where the adjustment of the lift amount of the intake valve 10 cannot be normally performed according to the characteristic portion of the present embodiment will be described with reference to flowcharts shown in FIGS. 8 and 9.
[0054]
In step S100 shown in FIG. 8, it is determined whether or not a key has been inserted into a key cylinder (not shown) provided near the driver's seat in the vehicle compartment, and a key operation (IG_ON) for starting engine 1 has been performed. . Here, if an affirmative determination is made, the process proceeds to step S110; if a negative determination is made, the process enters a standby state.
[0055]
In step S110, a determination process (abnormality determination) as to whether the lift amount of the intake valve 10 can be normally adjusted is performed. For example, a test signal is transmitted from the engine ECU 100, and a determination process is performed to determine whether the valve lift control actuator 108 operates according to the test signal.
[0056]
In step S120, it is determined whether it is determined in step S110 that an abnormality has occurred. If the determination is affirmative, the process proceeds to step S140. If the determination is negative, the process proceeds to step S130.
[0057]
In step S130, preparation is made for starting the engine 1 by the normal lift amount / valve timing control processing. For example, when the program of the valve timing control is different between the normal control and the abnormal control of the lift amount, a program for the valve timing control for the normal operation is read.
[0058]
In step S140, since the adjustment of the lift amount is not performed normally, preparation is made for starting the engine 1 by the valve timing control process for an abnormal time. For example, a program for valve timing control for abnormal time is read.
[0059]
In step S120, if it is determined that the lift amount adjustment cannot be performed normally, but the lift amount adjustment is not completely impossible, if the lift amount adjustment is not completely performed, the lift amount adjustment is not performed. The lift amount of the intake valve 10 is adjusted in such a manner as to perform the adjustment, and is fixed at the representative lift amount.
[0060]
As a result, there is no difference between the lift amount and the representative lift amount when it is determined that the adjustment of the lift amount cannot be performed normally. As a result, the engine 1 can be operated at the optimal valve timing at the representative lift amount. it can. Note that, even when the lift amount cannot be adjusted to the lift amount that matches the representative lift amount, the shift amount of the lift amount can be reduced by adjusting the lift amount closer to the representative lift amount.
[0061]
In step S150, it is determined to which region in FIG. 6 the current lift amount of the intake valve 10 belongs, and a representative lift amount of the region to which the lift amount belongs is extracted. Then, a valve timing map of the intake valve 10 at the time of the representative lift amount is extracted. In step S160, the engine 1 is started.
[0062]
In step S170, it is determined whether the engine 1 is operating. If the determination is affirmative, the process proceeds to step S190. If the determination is negative, the process proceeds to step S180.
[0063]
In step S180, when stopping the engine 1, the lift amount of the intake valve 10 is stopped after fixing the lift amount to a predetermined lift amount. For example, the operation of the engine 1 is stopped after the lift amount is adjusted so that the medium / low-speed torque generated by the engine 1 can be widely realized.
[0064]
Thereby, even when the adjustment of the lift amount cannot be normally performed at the time of starting or operating the engine 1 next time, the practical operation of the engine 1 becomes possible. The processing in step S180 is performed except when the adjustment of the lift amount cannot be completely performed.
[0065]
In step S190 shown in FIG. 9, a determination process (abnormality determination) is performed again to determine whether the lift amount of the intake valve 10 can be adjusted normally. That is, after the start of the engine 1, a difference occurs in the power state and the like before the start, and this difference may affect the lift amount control and the valve timing control.
[0066]
In step S200, it is determined whether it is determined in step S190 that an abnormality has occurred. If the determination is affirmative, the process proceeds to step S220. If the determination is negative, the process proceeds to step S210.
[0067]
In step S210, normal lift amount / valve timing control processing according to the operating state of the engine 1 is executed. In step S220, since the adjustment of the lift amount is not performed normally, a valve timing control process for an abnormal time is executed. In step S230, a representative lift amount corresponding to the current lift amount of the intake valve 10 is extracted, and a valve timing map of the intake valve 10 at the time of the representative lift amount is extracted. Thereafter, during the operation of the engine, the processing in steps S190 to S230 is repeatedly performed.
[0068]
As described above, when the adjustment of the lift amount of the intake valve 10 cannot be normally performed, the variable valve operating apparatus according to the present embodiment adjusts the valve timing of the intake valve 10 by using the valve timing preset for an abnormal time. Control. Thereby, for example, as the valve timing for this abnormality, even if the lift amount is the maximum, the collision between the piston 4 and the intake valve 10 or the exhaust valve 11 does not occur, and the operation state of the engine 1 is reduced. By setting the corresponding valve timing in advance, practical operation of the engine 1 can be performed using only the valve timing control function.
[0069]
(Modification 1)
If it is determined in step S120 shown in FIG. 8 that the adjustment of the lift amount of the intake valve 10 cannot be performed normally, the variable valve operating device having a mechanism for fixing the lift amount of the intake valve 10 to a predetermined lift amount In this case, a valve timing map corresponding to the fixed lift amount is set in advance.
[0070]
Thus, even when the adjustment of the lift amount of the intake valve 10 cannot be normally performed, the operation can be performed at a fixed lift amount at a valve timing suitable for the operation state of the engine 1.
[0071]
(Modification 2)
For example, in a variable valve operating apparatus that controls the fuel injection timing of the fuel injector, the ignition timing of the engine 1, and the like together with the lift amount control and the valve timing control, if the lift amount cannot be adjusted normally, the lift amount is reduced. It is preferable to set in advance control values of the injection timing and the ignition timing that are suitable for the abnormal valve timing used when fixed. Thereby, more practical operation of the engine 1 becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an engine 1 and peripheral components according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the engine 1 according to the embodiment of the present invention.
3A is a diagram showing an optimal lift amount and valve timing of the intake valve 10 according to an engine speed, and FIG. 3B is a diagram showing a lift adjusted at a high rotation speed (Hi); It is a figure showing valve timing in the state where it was fixed as it was, and (c) is a figure showing valve timing for an abnormal time in representative lift (L) according to engine speed.
4A is a diagram showing an optimal lift amount and valve timing of the intake valve 10 according to the engine speed, and FIG. 4B is a diagram showing a lift adjusted at the time of middle rotation (Mid); It is a figure showing valve timing in the state where it was fixed as it was, and (c) is a figure showing valve timing for an abnormal time in representative lift amount (M) according to engine speed.
FIG. 5A is a diagram showing an optimal lift amount and valve timing of the intake valve 10 according to the engine speed, and FIG. 5B is a diagram showing a lift adjusted at the time of low rotation (Lo). It is a figure showing valve timing in the state where it was fixed as it was, and (c) is a figure showing valve timing for an abnormal time in representative lift amount (S) according to engine speed.
FIG. 6 shows an example of setting each of the lift amount regions (A, B, C) of the intake valve 10 and representative lift amounts (L, M, S) representing the respective regions according to the embodiment of the present invention. FIG.
7A is a valve timing map for a representative lift amount (L), FIG. 7B is a valve timing map for a representative lift amount (M), and FIG. 7C is a representative lift amount. It is a valve timing map at (S) time.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a first half of a valve timing control process when the adjustment of the lift amount of the intake valve 10 cannot be normally performed according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart illustrating the latter half of the valve timing control process when the adjustment of the lift amount of the intake valve 10 cannot be normally performed according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 engine
10 Intake valve
11 Exhaust valve
14 Intake camshaft
15 Intake cam
16, 19 rocker arm
20 Control shaft
100 Engine ECU
106, 107 OCV
108 Valve lift control actuator
109 Actuator for Valve Timing Control
120 drive mechanism

Claims

内燃機関の吸気バルブ、又は排気バルブのリフト量を調整するバルブリフト量調整手段と、
前記バルブの開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整手段と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態に応じた前記リフト量、及び前記開閉タイミングの目標値を設定する目標値設定手段と、
前記リフト量及び前記開閉タイミングを前記目標値と一致するように前記バルブリフト調整手段、及び前記バルブタイミング調整手段を制御する制御手段と、
前記バルブリフト調整手段がリフト量の調整を正常に実行できるか否かを判定する判定手段とを備え、
前記目標値設定手段は、前記バルブリフト調整手段によるリフト量の調整が正常に実行できない場合に前記バルブタイミング調整手段が調整すべき前記運転状態に応じて変化する前記開閉タイミングの異常時用の目標値を予め設定し、
前記制御手段は、前記判定手段によって前記リフト量の調整が正常に実行できないと判定された場合、前記開閉タイミングを前記異常時用の目標値と一致するように制御することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。Valve lift adjustment means for adjusting the lift of the intake valve or exhaust valve of the internal combustion engine,
Valve timing adjusting means for adjusting the opening and closing timing of the valve,
Operating state detecting means for detecting an operating state of the internal combustion engine,
Target value setting means for setting a target value of the lift amount and the opening / closing timing according to the operating state,
Control means for controlling the valve lift adjustment means and the valve timing adjustment means so that the lift amount and the opening / closing timing coincide with the target value;
Judgment means for judging whether or not the valve lift adjustment means can normally execute the adjustment of the lift amount,
The target value setting unit is a target for abnormalities of the opening / closing timing that changes according to the operating state to be adjusted by the valve timing adjusting unit when the adjustment of the lift amount by the valve lift adjusting unit cannot be normally performed. Set the value in advance,
An internal combustion engine, wherein the control means controls the opening / closing timing to coincide with the abnormal time target value when the determination means determines that the adjustment of the lift amount cannot be normally performed. Variable valve gear.

前記判定手段によって前記リフト量の調整が正常に実行できないと判定された場合、前記バルブリフト調整手段を所定のリフト量に固定させる故障時制御手段を備え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装置。2. The internal combustion engine according to claim 1, further comprising a failure control unit that fixes the valve lift adjustment unit to a predetermined lift amount when the determination unit determines that the adjustment of the lift amount cannot be normally performed. Variable valve gear of the engine.

前記目標値設定手段は、前記バルブリフト調整手段によって調整されるリフト量の長さを複数の領域に分割し、前記バルブリフト調整手段によるリフト量の調整が正常に実行できない場合の前記開閉タイミングの異常時用の目標値を前記複数の領域毎に関連付けて設定し、
前記制御手段は、前記判定手段によってリフト量の調整が正常に実行できないと判定された場合、その時点のリフト量の属する前記領域に対応する前記異常時用の目標値と前記開閉タイミングとが一致するように前記バルブタイミング調整手段を制御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装置。The target value setting unit divides the length of the lift amount adjusted by the valve lift adjustment unit into a plurality of regions, and adjusts the opening / closing timing when the adjustment of the lift amount by the valve lift adjustment unit cannot be normally performed. Set a target value for abnormal time in association with each of the plurality of areas,
The control unit, when the determination unit determines that the lift amount adjustment cannot be normally performed, matches the abnormal time target value corresponding to the area to which the lift amount belongs at the time with the opening / closing timing. 2. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the valve timing adjusting means is controlled to perform the control.

前記目標値設定手段は、前記複数の領域毎にその領域を代表する代表リフト量を設定し、
前記判定手段によって前記リフト量の調整が正常に実行できないと判定されたものの前記リフト量の調整が完全に実行不能でない場合、前記制御手段は、その時点のリフト量の属する前記領域の代表リフト量と一致するように前記バルブタイミング調整手段を制御し、その後、前記代表リフト量で固定することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の可変動弁装置。The target value setting means sets a representative lift amount representing the region for each of the plurality of regions,
If the determination unit determines that the adjustment of the lift amount cannot be normally performed, but the adjustment of the lift amount is not completely impossible, the control unit determines the representative lift amount of the area to which the current lift amount belongs. 4. The variable valve actuation device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the valve timing adjusting means is controlled so as to coincide with the following, and thereafter, the valve lift is fixed at the representative lift amount.

前記判定手段によって前記リフト量の調整が正常に実行できると判定された場合であって、前記内燃機関の運転を停止する際、前記制御手段は、前記リフト量を所定のリフト量に調整することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。The control unit may adjust the lift amount to a predetermined lift amount when stopping the operation of the internal combustion engine when the determination unit determines that the adjustment of the lift amount can be normally performed. The variable valve train for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, characterized in that: