JP2006220108A

JP2006220108A - Variable valve train of internal combustion engine

Info

Publication number: JP2006220108A
Application number: JP2005035833A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Ezaki; 修一江▼崎▲; Hiroki Ichinose; 宏樹一瀬; Kimihisa Tsuji; 公壽辻; Yasushi Kusaka; 康日下
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-02-14
Filing date: 2005-02-14
Publication date: 2006-08-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To increase fuel economy and driveability by suppressing the variation of combustion state for each cylinder of an internal combustion engine. <P>SOLUTION: This variable valve train comprises valve gears 48A and 48B driving the intake valve 36 of the internal combustion engine 10 and controlling the lift amount and/or the opening/closing timings of the intake valve 36, a clearance amount acquiring means acquiring a clearance amount produced between the intake valve 36 and the valve gears 48A and 48B in each cylinder, and a control means controlling the lift amount and/or the opening/closing timings of the intake valve 36 for each cylinder based on the clearance amount. Since the lift amount and/or the opening/closing timings of the intake valve 36 is controlled for each cylinder based on the clearance amount, even if the clearance amounts for the cylinders are different from each other, the combustion states of all cylinders can be uniformized. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、内燃機関の可変動弁機構に関する。 The present invention relates to a variable valve mechanism for an internal combustion engine.

従来、例えば特開平６−２１３０４４号公報には、可変動弁機構を備えた内燃機関において、各気筒毎の吸入空気量のバラツキを抑制し、各々のシリンダを所望の空気流量および空燃比において作動させる技術が開示されている。 Conventionally, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-213044, in an internal combustion engine having a variable valve mechanism, variation in intake air amount for each cylinder is suppressed, and each cylinder is operated at a desired air flow rate and air-fuel ratio. Techniques for making them disclosed are disclosed.

特開平６−２１３０４４号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-213044 特表２００２−５００３１１号公報Special Table 2002-500231 Publication

しかしながら、各気筒の燃焼状態のバラツキは様々な要因によって発生し、各気筒の燃焼状態を均一にすることは非常に困難である。例えば、吸気弁と、吸気弁を駆動するカムとの間のクリアランス（タペットクリアランス）は、部品加工精度、部品組立精度等に起因して各気筒で異なる値となる。そして、タペットクリアランスが小さい気筒では吸気弁のリフト量、作用角が大きくなり、タペットクリアランスが大きい気筒では吸気弁のリフト量、作用角が小さくなる。従って、タペットクリアランスのバラツキに応じて各気筒への吸入空気量にバラツキが生じ、各気筒での燃焼状態にバラツキが発生する。 However, variations in the combustion state of each cylinder are caused by various factors, and it is very difficult to make the combustion state of each cylinder uniform. For example, the clearance (tuppet clearance) between the intake valve and the cam that drives the intake valve has a different value for each cylinder due to component processing accuracy, component assembly accuracy, and the like. In a cylinder with a small tappet clearance, the lift amount and operating angle of the intake valve increase, and in a cylinder with a large tappet clearance, the lift amount and operating angle of the intake valve decrease. Therefore, the intake air amount to each cylinder varies according to the variation in tappet clearance, and the combustion state in each cylinder varies.

また、タペットクリアランスは温度変化によって変動する。例えば、吸気弁が鉄製であり、カムシャフトを保持するシリンダヘッドがアルミ製の場合、温度変化による鉄とアルミの熱膨張差によりタペットクリアランスが変動し、温度が高くなるほどタペットクリアランスは大きくなる。この際、各気筒における冷却液流路、オイル流路の形状の相違、または放熱の度合いの相違などに起因して各気筒での温度変化が異なると、温度変化によるタペットクリアランスの変動量が各気筒で異なることとなり、各気筒のタペットクリアランスにバラツキが生じてしまう。更に、吸気弁、またはカムシャフトの接触面には摩耗が生じるが、摩耗量にバラツキが生じると、各気筒におけるタペットクリアランスにバラツキが発生する。このような場合も各気筒への吸入空気量にバラツキが生じ、各気筒での燃焼状態にバラツキが発生する。 Further, the tappet clearance varies depending on the temperature change. For example, when the intake valve is made of iron and the cylinder head that holds the camshaft is made of aluminum, the tappet clearance fluctuates due to the difference in thermal expansion between iron and aluminum due to temperature changes, and the tappet clearance increases as the temperature increases. At this time, if the temperature change in each cylinder differs due to the difference in the shape of the coolant flow path, the oil flow path in each cylinder, or the degree of heat dissipation, the amount of change in tappet clearance due to the temperature change will vary. It will be different for each cylinder, and the tappet clearance of each cylinder will vary. Further, wear occurs on the contact surface of the intake valve or the camshaft, but when the wear amount varies, the tappet clearance in each cylinder varies. Even in such a case, the intake air amount to each cylinder varies, and the combustion state in each cylinder varies.

また、各気筒の吸入空気量のバラツキはタペットクリアランス以外の要因によっても発生する。例えば、各気筒の吸気弁のリフト量、作用角を同一とした場合であっても、各気筒における吸気ポート、排気ポートの形状の違い、各気筒へ送られる吸入空気温度の違い、吸気、排気の脈動などの要因から、各気筒への吸入空気量にバラツキが生じる場合がある。この場合においても、吸入空気量のバラツキに起因して各気筒の燃焼状態にバラツキが発生することとなる。 Also, the variation in the intake air amount of each cylinder is caused by factors other than tappet clearance. For example, even if the lift amount and operating angle of the intake valve of each cylinder are the same, the difference in the shape of the intake port and exhaust port in each cylinder, the difference in the intake air temperature sent to each cylinder, the intake and exhaust Due to factors such as pulsation, the amount of intake air into each cylinder may vary. Even in this case, variations in the combustion state of each cylinder occur due to variations in the intake air amount.

そして、このような要因から燃焼状態にバラツキが発生すると、機関運転時のトルク変動が大きくなりドライバビリティが悪化する。また、燃費が低下し、性能向上を十分に得ることができなくなる。 If the combustion state varies due to such factors, torque fluctuation during engine operation increases and drivability deteriorates. In addition, the fuel consumption is reduced and the performance cannot be sufficiently improved.

この発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、内燃機関の気筒毎の燃焼状態のバラツキを抑制することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to suppress variation in the combustion state of each cylinder of an internal combustion engine.

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の弁体を駆動する駆動手段と、前記弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御する可変機構と、各気筒において前記弁体と前記駆動手段との間に生じるクリアランス量を取得するクリアランス量取得手段と、前記クリアランス量に基づいて、気筒毎に前記弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the first invention provides a driving means for driving a valve body of an internal combustion engine, a variable mechanism for controlling the lift amount and / or opening / closing timing of the valve body, and the valve body in each cylinder. Clearance amount acquiring means for acquiring a clearance amount generated between the valve body and the driving means, and control means for controlling the lift amount and / or opening / closing timing of the valve body for each cylinder based on the clearance amount. It is characterized by that.

第２の発明は、第１の発明において、各気筒における燃焼状態を推定する燃焼状態推定手段を更に備え、前記制御手段は、前記クリアランス量と前記燃焼状態とに基づいて、前記弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御することを特徴とする。 According to a second invention, in the first invention, further comprising combustion state estimating means for estimating a combustion state in each cylinder, wherein the control means lifts the valve body based on the clearance amount and the combustion state. It is characterized by controlling the amount and / or opening / closing timing.

第３の発明は、第２の発明において、前記燃焼状態推定手段は、各気筒の吸入空気量、各気筒の吸気又は排気の空燃比、又は各気筒の爆発行程におけるクランクシャフトの角加速度に基づいて燃焼状態を推定することを特徴とする。 In a third aspect based on the second aspect, the combustion state estimating means is based on the intake air amount of each cylinder, the air-fuel ratio of the intake or exhaust of each cylinder, or the angular acceleration of the crankshaft in the explosion stroke of each cylinder. And estimating the combustion state.

第４の発明は、第１〜第３の発明のいずれかにおいて、各気筒において前記弁体及び前記駆動手段の近傍の温度を取得する温度取得手段を備え、前記クリアランス量取得手段は、前記温度取得手段により取得された温度に基づいて前記クリアランス量を取得することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the cylinder includes a temperature acquisition unit that acquires a temperature in the vicinity of the valve body and the driving unit in each cylinder, and the clearance amount acquisition unit includes the temperature The clearance amount is acquired based on the temperature acquired by the acquisition means.

第５の発明は、第４の発明において、前記温度取得手段は、冷却水温又は油温に基づいて前記弁体及び前記駆動手段の近傍の温度を取得することを特徴とする。 According to a fifth aspect, in the fourth aspect, the temperature acquisition unit acquires a temperature in the vicinity of the valve body and the driving unit based on a cooling water temperature or an oil temperature.

第６の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の弁体を駆動する駆動手段と、前記弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御する可変機構と、各気筒における燃焼状態を推定する燃焼状態推定手段と、前記燃焼状態に基づいて、前記弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the sixth aspect of the invention relates to a driving means for driving the valve body of the internal combustion engine, a variable mechanism for controlling the lift amount and / or opening / closing timing of the valve body, and the combustion state in each cylinder. Based on the combustion state estimation means to be estimated and the combustion state, the lift amount and / or opening / closing timing of the valve body is controlled.

第７の発明は、第６の発明において、前記燃焼状態推定手段は、各気筒において前記弁体と前記駆動手段との間に生じるクリアランス量、各気筒の吸入空気量、各気筒の吸気又は排気の空燃比、又は各気筒の爆発行程におけるクランクシャフトの角加速度に基づいて前記燃焼状態を推定することを特徴とする。 In a seventh aspect based on the sixth aspect, the combustion state estimation means includes a clearance amount generated between the valve body and the driving means in each cylinder, an intake air amount in each cylinder, an intake air or an exhaust gas in each cylinder. The combustion state is estimated on the basis of the air-fuel ratio or the angular acceleration of the crankshaft in the explosion stroke of each cylinder.

第１の発明によれば、弁体のクリアランス量に基づいて、気筒毎に弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御するため、気筒毎にクリアランス量が異なる場合であっても、全気筒の燃焼状態を均一にすることが可能となる。これにより、内燃機関の効率、燃費を向上することが可能となり、また、ドライバビリティを良好にすることができる。 According to the first invention, since the lift amount and / or opening / closing timing of the valve body is controlled for each cylinder based on the clearance amount of the valve body, even if the clearance amount differs for each cylinder, all cylinders It becomes possible to make the combustion state of this uniform. As a result, the efficiency and fuel consumption of the internal combustion engine can be improved, and drivability can be improved.

第２の発明によれば、各気筒のクリアランス量と燃焼状態の双方に基づいて、気筒毎に弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御するため、全気筒の燃焼状態を高い精度で均一にすることが可能となる。 According to the second invention, since the lift amount and / or opening / closing timing of the valve body is controlled for each cylinder based on both the clearance amount and the combustion state of each cylinder, the combustion state of all the cylinders is uniform with high accuracy. It becomes possible to.

第３の発明によれば、各気筒の吸入空気量、各気筒の吸気又は排気の空燃比、又は各気筒の爆発行程におけるクランクシャフトの角加速度に基づいて、各気筒の燃焼状態を確実に推定することができる。 According to the third invention, the combustion state of each cylinder is reliably estimated based on the intake air amount of each cylinder, the air-fuel ratio of the intake or exhaust of each cylinder, or the angular acceleration of the crankshaft in the explosion stroke of each cylinder. can do.

第４の発明によれば、弁体及び駆動手段の近傍の温度に基づいてクリアランス量を正確に求めることができるため、クリアランス量に基づいて全気筒の燃焼状態を確実に均一にすることが可能となる。 According to the fourth aspect of the present invention, the clearance amount can be accurately obtained based on the temperature in the vicinity of the valve body and the drive means, so that the combustion state of all the cylinders can be surely made uniform based on the clearance amount. It becomes.

第５の発明によれば、冷却水温又は油温に基づいて弁体及び駆動手段の近傍の温度を取得するため、既存の温度センサを用いてクリアランス量を取得することができる。 According to the fifth aspect of the invention, since the temperature in the vicinity of the valve body and the drive means is acquired based on the cooling water temperature or the oil temperature, the clearance amount can be acquired using an existing temperature sensor.

第６の発明によれば、各気筒の燃焼状態に基づいて、気筒毎に弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御するため、全気筒の燃焼状態を高い精度で均一にすることが可能となる。これにより、内燃機関の効率、燃費を向上することが可能となり、また、ドライバビリティを良好にすることができる。 According to the sixth aspect, since the lift amount and / or opening / closing timing of the valve body is controlled for each cylinder based on the combustion state of each cylinder, the combustion state of all cylinders can be made uniform with high accuracy. It becomes. As a result, the efficiency and fuel consumption of the internal combustion engine can be improved, and drivability can be improved.

第７の発明によれば、各気筒において弁体と駆動手段との間に生じるクリアランス量、各気筒の吸入空気量、各気筒の吸気又は排気の空燃比、又は各気筒の爆発行程におけるクランクシャフトの角加速度に基づいて、各気筒の燃焼状態を確実に推定することができる。 According to the seventh invention, the amount of clearance generated between the valve element and the drive means in each cylinder, the amount of intake air in each cylinder, the air-fuel ratio of intake or exhaust in each cylinder, or the crankshaft in the explosion stroke of each cylinder The combustion state of each cylinder can be reliably estimated based on the angular acceleration.

以下、図面に基づいてこの発明の一実施形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted. The present invention is not limited to the following embodiments.

図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の可変動弁機構を備えたシステムの構成を示す模式図である。内燃機関１０には吸気通路１２および排気通路１４が連通している。吸気通路１２は、上流側の端部にエアフィルタ１６を備えている。エアフィルタ１６には、吸気温ＴＨＡ（すなわち外気温）を検出する吸気温センサ１８が組みつけられている。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a system including a variable valve mechanism for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. An intake passage 12 and an exhaust passage 14 communicate with the internal combustion engine 10. The intake passage 12 includes an air filter 16 at an upstream end. The air filter 16 is assembled with an intake air temperature sensor 18 for detecting the intake air temperature THA (that is, the outside air temperature).

エアフィルタ１６の下流には、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の近傍には、スロットル開度ＴＡを検出するスロットルセンサ２４と、スロットルバルブ２２が全閉となることでオンとなるアイドルスイッチ２６とが配置されている。スロットルバルブ２２の下流には、サージタンク２８が設けられている。サージタンク２８の下流では、吸気通路１２が気筒数に分割されて各気筒と接続されている。 A throttle valve 22 is provided downstream of the air filter 16. A throttle sensor 24 that detects the throttle opening degree TA and an idle switch 26 that is turned on when the throttle valve 22 is fully closed are disposed in the vicinity of the throttle valve 22. A surge tank 28 is provided downstream of the throttle valve 22. Downstream of the surge tank 28, the intake passage 12 is divided into the number of cylinders and connected to each cylinder.

吸気通路１２が分割された位置の下流には、吸入空気量のセンサ（エアフロメータ）２０が配置されている。エアフロメータ２０は、各気筒に送られる空気量をそれぞれ計測する。 An intake air amount sensor (air flow meter) 20 is disposed downstream of the position where the intake passage 12 is divided. The air flow meter 20 measures the amount of air sent to each cylinder.

内燃機関１０には、燃焼室内（筒内）に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁３０が設けられている。なお、燃料噴射弁３０は、吸気ポートに燃料を噴射するものであっても良い。また、内燃機関１０は、吸気弁３６および排気弁３８を備えている。吸気弁３６には、吸気弁３６を駆動するための動弁装置４８が接続されている。また、排気弁３８には、排気弁３８を駆動するための動弁装置５０が接続されている。 The internal combustion engine 10 is provided with a fuel injection valve 30 that injects fuel into the combustion chamber (inside the cylinder). The fuel injection valve 30 may inject fuel into the intake port. The internal combustion engine 10 includes an intake valve 36 and an exhaust valve 38. A valve operating device 48 for driving the intake valve 36 is connected to the intake valve 36. Further, a valve operating device 50 for driving the exhaust valve 38 is connected to the exhaust valve 38.

また、燃焼室内に噴霧された燃料に点火するため、内燃機関１０の筒内には点火プラグが設けられている。更に、筒内には、その内部を往復運動するピストン４４が設けられている。 An ignition plug is provided in the cylinder of the internal combustion engine 10 to ignite the fuel sprayed in the combustion chamber. Further, a piston 44 that reciprocates inside the cylinder is provided in the cylinder.

各気筒から排出された排気ガスは、各気筒毎に設けられた排気通路１４に送られる。気筒毎に設けられた排気通路１４は下流で集合化され、排気浄化触媒３２と接続されている。排気通路１４が集合化される位置の上流には、空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ、Ｏ_２酸素センサ）１７が設けられている。空燃比センサ１７によれば、各気筒から排出された排気ガスの空燃比を求めることができる。 The exhaust gas discharged from each cylinder is sent to the exhaust passage 14 provided for each cylinder. The exhaust passages 14 provided for each cylinder are gathered downstream and connected to the exhaust purification catalyst 32. An air-fuel ratio sensor (A / F sensor, O ₂ oxygen sensor) 17 is provided upstream of the position where the exhaust passages 14 are assembled. The air / fuel ratio sensor 17 can determine the air / fuel ratio of the exhaust gas discharged from each cylinder.

図１に示すように、本実施形態の制御装置はＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備えている。ＥＣＵ４０には、上述した各種センサに加え、クランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサ７０、各気筒の近傍においてシリンダヘッドの温度を検出する温度センサ７２などが接続されている。更に、ＥＣＵ４０には、内燃機関１０の運転状態を把握すべく、ノッキングの発生を検知するKCSセンサや、スロットル開度、機関回転数、排気温度、冷却水温度、潤滑油温度、触媒床温度などを検出するための各種センサ（不図示）が接続されている。また、ＥＣＵ４０には、上述した燃料噴射弁３０、動弁装置４８，５０などの各アクチュエータが接続されている。 As shown in FIG. 1, the control device of the present embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 40. In addition to the various sensors described above, the ECU 40 is connected to a crank angle sensor 70 that detects the rotation angle of the crankshaft, a temperature sensor 72 that detects the temperature of the cylinder head in the vicinity of each cylinder, and the like. Further, the ECU 40 has a KCS sensor that detects the occurrence of knocking, a throttle opening, an engine speed, an exhaust temperature, a cooling water temperature, a lubricating oil temperature, a catalyst bed temperature, etc. in order to grasp the operating state of the internal combustion engine 10. Various sensors (not shown) for detecting the above are connected. Further, the ECU 40 is connected to each actuator such as the fuel injection valve 30 and the valve gears 48 and 50 described above.

図２は、吸気弁３６および動弁装置４８の周辺の構成を示す模式図である。図２では、排気弁３８および動弁装置５０の図示を省略しているが、吸気側の動弁装置４８と排気側の動弁装置５０は基本的に同一の構成を有している。ここでは、内燃機関１０の個々の気筒に２つの吸気弁３６と２つの排気弁３８とが備わっているものとする。 FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration around the intake valve 36 and the valve gear 48. In FIG. 2, the exhaust valve 38 and the valve operating device 50 are not shown, but the intake side valve operating device 48 and the exhaust side valve operating device 50 basically have the same configuration. Here, it is assumed that each cylinder of the internal combustion engine 10 is provided with two intake valves 36 and two exhaust valves 38.

本実施形態の内燃機関１０は４つの気筒（＃１〜＃４）を備えており、＃１→＃３→＃４→＃２の順で爆発行程が行われる。動弁装置４８は、２つの装置（動弁装置４８Ａ、動弁装置４８Ｂ）から構成されている。動弁装置４８Ａは＃２気筒および＃３気筒が備える吸気弁３６を駆動し、動弁装置４８Ｂは＃１気筒および＃４気筒が備える吸気弁３６を駆動する。 The internal combustion engine 10 of the present embodiment includes four cylinders (# 1 to # 4), and the explosion stroke is performed in the order of # 1 → # 3 → # 4 → # 2. The valve operating device 48 includes two devices (the valve operating device 48A and the valve operating device 48B). The valve gear 48A drives the intake valve 36 provided in the # 2 cylinder and the # 3 cylinder, and the valve device 48B drives the intake valve 36 provided in the # 1 cylinder and the # 4 cylinder.

動弁装置４８Ａは、駆動源としての電動機（以下、モータと称する）５４Ａと、モータ５４Ａの回転運動を伝達する伝達機構としてのギヤ列５６Ａと、ギヤ列から伝達された回転運動を吸気弁３６の直線的な開閉運動に変換するカムシャフト５８Ａとを備えている。同様に、動弁装置４８Ｂは、モータ５４Ｂ、ギヤ列５６Ｂ、カムシャフト５８Ｂを備えている。ギヤ列５６Ｂの構成はギヤ列５６Ａと同様である。 The valve gear 48A includes an electric motor (hereinafter referred to as a motor) 54A as a drive source, a gear train 56A as a transmission mechanism for transmitting the rotational motion of the motor 54A, and the rotational motion transmitted from the gear train to the intake valve 36. And a camshaft 58A for converting into a linear opening / closing motion. Similarly, the valve gear 48B includes a motor 54B, a gear train 56B, and a camshaft 58B. The configuration of the gear train 56B is the same as that of the gear train 56A.

モータ５４Ａ，５４Ｂには、回転速度の制御が可能なＤＣブラシレスモータ等が使用される。モータ５４Ａ，５４Ｂには、その回転位置を検出するためのレゾルバ、ロータリーエンコーダ等の位置検出センサが内蔵されている。カムシャフト５８Ａ、５８Ｂの外周部には、カムシャフト５８Ａ、５８Ｂに対して一体回転するカム駆動ギヤ６０と、やはりカムシャフト５８Ａ、５８Ｂに対して一体回転するカム６２とが設けられている。 As the motors 54A and 54B, DC brushless motors capable of controlling the rotation speed are used. The motors 54A and 54B have built-in position detection sensors such as a resolver and a rotary encoder for detecting their rotational positions. A cam drive gear 60 that rotates integrally with the camshafts 58A and 58B and a cam 62 that also rotates integrally with the camshafts 58A and 58B are provided on the outer periphery of the camshafts 58A and 58B.

ギヤ列５６Ａは、モータ５４Ａの出力軸５５に取り付けられたモータギヤ６４Ａの回転を中間ギヤ６６Ａを介してカムシャフト５８Ａのカム駆動ギヤ６０に伝達する。ギヤ列５６Ａはモータギヤ６４Ａとカム駆動ギヤ６０とが互いに等しい速度で回転するように構成されても良いし、モータギヤ６４Ａに対してカム駆動ギヤ６０を増速又は減速させるように構成されても良い。同様にして、ギヤ列５６Ｂは、モータ５４Ｂの出力軸に取り付けられたモータギヤ６４Ｂの回転を中間ギヤ６６Ｂ（図２において不図示）を介してカムシャフト５８Ｂのカム駆動ギヤ６０に伝達する。 The gear train 56A transmits the rotation of the motor gear 64A attached to the output shaft 55 of the motor 54A to the cam drive gear 60 of the camshaft 58A via the intermediate gear 66A. The gear train 56A may be configured such that the motor gear 64A and the cam drive gear 60 rotate at equal speeds, or may be configured to increase or decrease the speed of the cam drive gear 60 relative to the motor gear 64A. . Similarly, the gear train 56B transmits the rotation of the motor gear 64B attached to the output shaft of the motor 54B to the cam drive gear 60 of the camshaft 58B via the intermediate gear 66B (not shown in FIG. 2).

図２に示すように、カムシャフト５８Ａは＃２，＃３気筒の吸気弁３６の上部に配置されており、カムシャフト５８Ａに設けられたカム６２により＃２，＃３気筒の吸気弁３６が開閉駆動される。また、カムシャフト５８Ｂは２つに分割された状態で＃１，＃４気筒の吸気弁３６の上部に配置されており、カムシャフト５８Ｂに設けられたカム６２により＃１，＃４気筒の吸気弁３６が開閉駆動される。２つに分割されたカムシャフト５８Ｂはカムシャフト５８Ａに挿通された連結部材により接続され、一体的に回転するように構成されている。 As shown in FIG. 2, the camshaft 58A is disposed above the intake valves 36 of the # 2 and # 3 cylinders, and the cams 62 provided on the camshaft 58A make the intake valves 36 of the # 2 and # 3 cylinders. It is opened and closed. In addition, the camshaft 58B is divided into two parts and is disposed above the intake valves 36 of the # 1 and # 4 cylinders. The cam 62 provided on the camshaft 58B is used to intake the # 1 and # 4 cylinders. The valve 36 is driven to open and close. The camshaft 58B divided into two parts is connected by a connecting member inserted through the camshaft 58A, and is configured to rotate integrally.

図３は、カム６２によって吸気弁３６が駆動される様子を示す模式図である。カム６２はカムシャフト５８Ａ，５８Ｂと同軸の円弧状のベース円６２ｂの一部を半径方向外側に向かって膨らませてノーズ６２ａを形成した板カムの一種として形成されている。カム６２のプロファイルはその全周に亘って負の曲率が生じないように、つまり半径方向外側に向かって凸曲面を描くように設定されている。なお、本実施形態ではカム６２が吸気弁３６を直接駆動する直打式の動弁系を例示しているが、ロッカーアームを介して吸気弁３６を駆動するものであっても良い。ロッカーアームを介して吸気弁３６を駆動する動弁系の場合、カム６２のプロファイルは、半径方向外側に向かって凹曲面を描くように設定される場合もある。 FIG. 3 is a schematic diagram showing how the intake valve 36 is driven by the cam 62. The cam 62 is formed as a kind of plate cam in which a nose 62a is formed by inflating a part of an arc-shaped base circle 62b coaxial with the camshafts 58A, 58B radially outward. The profile of the cam 62 is set so that a negative curvature does not occur over the entire circumference, that is, a convex curved surface is drawn outward in the radial direction. In this embodiment, the direct drive type valve system in which the cam 62 directly drives the intake valve 36 is illustrated, but the intake valve 36 may be driven via a rocker arm. In the case of a valve train that drives the intake valve 36 via a rocker arm, the profile of the cam 62 may be set so as to draw a concave curved surface outward in the radial direction.

図２に示すように、吸気弁３６はそれぞれ弁軸３６ａを備えている。各カム６２は吸気弁３６の弁軸３６ａの一端に設けられたリテーナ６８と対向する。各吸気弁３６はバルブスプリング（不図示）の圧縮反力によってカム６２側に付勢され、カム６２のベース円６２ｂとリテーナ６８が対向している場合は、吸気ポートのバルブシート（不図示）に吸気弁３６が密着して吸気ポートが閉じられる。 As shown in FIG. 2, each intake valve 36 includes a valve shaft 36a. Each cam 62 faces a retainer 68 provided at one end of the valve shaft 36 a of the intake valve 36. Each intake valve 36 is urged toward the cam 62 by a compression reaction force of a valve spring (not shown), and when the base circle 62b of the cam 62 and the retainer 68 are opposed to each other, a valve seat (not shown) of the intake port. The intake valve 36 is in close contact with the intake port and the intake port is closed.

モータ５４Ａ、５４Ｂの回転運動がギヤ列５６Ａ，５６Ｂを介してカムシャフト５８Ａ，５８Ｂに伝達されると、カムシャフト５８Ａ，５８Ｂと一体にカム６２が回転し、ノーズ６２ａがリテーナ６８を乗り越える間にリテーナ６８が押し下げられ、吸気弁３６がバルブスプリングに抗して開閉駆動される。 When the rotational motion of the motors 54A, 54B is transmitted to the camshafts 58A, 58B via the gear trains 56A, 56B, the cam 62 rotates together with the camshafts 58A, 58B, and the nose 62a passes over the retainer 68. The retainer 68 is pushed down, and the intake valve 36 is driven to open and close against the valve spring.

また、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、カム６２の２つの駆動モードを示している。カム６２の駆動モードには、モータ５４Ａ、５４Ｂを一方向に連続回転させて図３（Ａ）に示すようにカム６２を最大リフト位置、すなわちカム６２のノーズ６２ａが相手側の部品（この場合はリテーナ６８）と接する位置を越えて正転方向（図３（Ａ）中の矢印方向）に連続的に回転させる正転駆動モードと、正転駆動モードにおける最大リフト位置に達する前にモータ５４Ａ、５４Ｂの回転方向を切り換えて図３（Ｂ）に示すようにカム６２を往復運動させる揺動駆動モードとがある。 3A and 3B show two drive modes of the cam 62. FIG. In the drive mode of the cam 62, the motors 54A and 54B are continuously rotated in one direction to move the cam 62 to the maximum lift position as shown in FIG. 3A, that is, the nose 62a of the cam 62 is the counterpart component (in this case). Is a forward drive mode for continuously rotating in the forward rotation direction (in the direction of the arrow in FIG. 3A) beyond the position in contact with the retainer 68), and the motor 54A before reaching the maximum lift position in the forward drive mode. , 54B and a swing drive mode in which the cam 62 is reciprocated as shown in FIG.

正転駆動モードでは、カム６２の回転速度を制御することで吸気弁３６の作用角が制御される。また、揺動駆動モードでは、カム６２の回転速度とともに、カム６２が揺動する角度範囲を制御することで、吸気弁３６の最大リフト量、作用角を制御することができる。 In the forward rotation drive mode, the operating angle of the intake valve 36 is controlled by controlling the rotational speed of the cam 62. In the swing drive mode, the maximum lift amount and operating angle of the intake valve 36 can be controlled by controlling the angular range in which the cam 62 swings together with the rotational speed of the cam 62.

これにより、運転状態に応じた最適なリフト量、作用角で吸気弁３６を駆動することが可能となる。図４は内燃機関１０の機関回転数、出力トルクと、カム６２の駆動モードとの関係を示す模式図である。図４に示すように、カム６２の駆動モードは、機関回転数と出力トルクとに関連付けて使い分けられる。基本的に低回転域では揺動駆動モードが選択され、高回転域では正転駆動モードが選択される。これにより、低回転域では吸気弁３６のリフト量、作用角を少なくし、高回転域では吸気弁３６のリフト量、作用角を大きくする制御が行われ、機関回転数と出力トルクに応じた最適な空気量を機関筒内に送ることが可能となる。 As a result, the intake valve 36 can be driven with an optimal lift amount and operating angle according to the operating state. FIG. 4 is a schematic diagram showing the relationship between the engine speed and output torque of the internal combustion engine 10 and the drive mode of the cam 62. As shown in FIG. 4, the drive mode of the cam 62 is selectively used in association with the engine speed and the output torque. Basically, the swing drive mode is selected in the low rotation range, and the normal rotation drive mode is selected in the high rotation range. As a result, control is performed to reduce the lift amount and operating angle of the intake valve 36 in the low rotation range, and increase the lift amount and operating angle of the intake valve 36 in the high rotation range, depending on the engine speed and output torque. It becomes possible to send the optimal amount of air into the engine cylinder.

図５は、カムシャフト５８Ａに設けられた２種類のカム６２を詳細に示す模式図である。図５に示すように、カムシャフト５８Ａには、＃２気筒の吸気弁３６を駆動するためのカム６２と、＃３気筒の吸気弁３６を駆動するためのカム６２とが１８０°の角度位置だけ離間して設けられている。４気筒の内燃機関ではクランク角７２０°の間に＃１→＃３→＃４→＃２の順で爆発行程が行われるため、＃２気筒と＃３気筒の吸気行程はクランク角の３６０°毎に行われる。動弁装置４８Ａは、クランク角３６０°毎に＃２気筒用のカム６２と＃３気筒用のカム６２が、交互に＃２気筒の吸気弁３６と＃３気筒の吸気弁３６を駆動するようにカムシャフト５８Ａを回転または揺動させる。同様に、カムシャフト５８Ｂには＃１気筒、＃４気筒の吸気弁３６を駆動するためのカム６２が設けられており、動弁装置４８Ｂは、カムシャフト５８Ｂを回転または揺動させることで、＃１気筒の吸気弁３６と＃４気筒の吸気弁３６を駆動する。 FIG. 5 is a schematic diagram showing in detail two types of cams 62 provided on the camshaft 58A. As shown in FIG. 5, on the camshaft 58A, a cam 62 for driving the intake valve 36 for the # 2 cylinder and a cam 62 for driving the intake valve 36 for the # 3 cylinder are at an angular position of 180 °. Are spaced apart. In the four-cylinder internal combustion engine, the explosion stroke is performed in the order of # 1, # 3, # 4, and # 2 during the crank angle of 720 °. Done every time. In the valve gear 48A, the # 2-cylinder cam 62 and the # 3-cylinder cam 62 alternately drive the # 2-cylinder intake valve 36 and the # 3-cylinder intake valve 36 at every crank angle of 360 °. The camshaft 58A is rotated or swung. Similarly, the camshaft 58B is provided with a cam 62 for driving the intake valves 36 of the # 1 and # 4 cylinders, and the valve gear 48B rotates or swings the camshaft 58B. The # 1 cylinder intake valve 36 and the # 4 cylinder intake valve 36 are driven.

このように構成された本実施形態のシステムによれば、各気筒の吸気弁３６を駆動する際に、カムシャフト５８Ａ，５８Ｂの回転速度を可変することで、各気筒毎に吸気弁３６のリフト量、作用角の制御を行うことができる。 According to the system of the present embodiment configured as described above, when the intake valve 36 of each cylinder is driven, the rotational speed of the camshafts 58A and 58B is varied, so that the lift of the intake valve 36 for each cylinder. The amount and working angle can be controlled.

具体的には、正転駆動モードでは、カム６２の回転速度を制御することで吸気弁３６の作用角が制御される。また、揺動駆動モードでは、カム６２の回転速度とともに、カム６２が揺動する角度範囲を制御することで、吸気弁３６の最大リフト量、作用角を制御することができる。 Specifically, in the normal rotation drive mode, the operating angle of the intake valve 36 is controlled by controlling the rotational speed of the cam 62. In the swing drive mode, the maximum lift amount and operating angle of the intake valve 36 can be controlled by controlling the angular range in which the cam 62 swings together with the rotational speed of the cam 62.

そして、本実施形態のシステムでは、各気筒の燃焼状態のバラツキを抑えるため、各気筒の燃焼状態に応じて吸気弁３６のリフト量、作用角を気筒毎に可変し、全ての気筒の燃焼状態が均等となるように制御を行う。 In the system of this embodiment, in order to suppress variations in the combustion state of each cylinder, the lift amount and the operating angle of the intake valve 36 are varied for each cylinder according to the combustion state of each cylinder, and the combustion state of all cylinders Control is performed so that is equal.

すなわち、ある気筒の燃焼状態が他の気筒の燃焼状態よりも悪化している場合、燃焼状態が悪化している気筒の吸気弁３６のリフト量、作用角が大きくなるように動弁装置４８Ａ，４８Ｂが制御される。これにより、燃焼が悪化している気筒に送る空気量を増加することができ、燃焼状態を改善することができる。 That is, when the combustion state of a certain cylinder is worse than the combustion state of other cylinders, the valve operating devices 48A, 48A, 48B is controlled. Thereby, the amount of air sent to the cylinder in which the combustion is deteriorated can be increased, and the combustion state can be improved.

気筒別に燃焼状態を判定する際には、タペットクリアランス、吸入空気量、吸気または排気の空燃比、クランク軸の角加速度などの各種パラメータに基づいて行う。 When determining the combustion state for each cylinder, it is performed based on various parameters such as tappet clearance, intake air amount, air-fuel ratio of intake or exhaust, and angular acceleration of the crankshaft.

例えば、タペットクリアランスに応じて各気筒の燃焼状態にバラツキが発生するため、タペットクリアランスを直接測定したり、シリンダヘッド温度から推定することによって、各気筒の燃焼状態を推定することができる。そして、タペットクリアランスが他の気筒に比べて大きい気筒では、リフト量、作用角が他の気筒よりも小さくなるため、吸入空気量が他の気筒よりも少なくなり、燃焼状態が悪化していると判断できる。 For example, variation occurs in the combustion state of each cylinder in accordance with the tappet clearance. Therefore, the combustion state of each cylinder can be estimated by directly measuring the tappet clearance or estimating it from the cylinder head temperature. And in a cylinder with a larger tappet clearance than other cylinders, the lift amount and the working angle are smaller than those of other cylinders, so the intake air amount is smaller than other cylinders and the combustion state is worsening. I can judge.

また、エアフロメータ２０で検出した吸入空気量から各気筒の燃焼状態を推定することができる。例えば、ある気筒の吸入空気量が他の気筒に比べて少ない場合、吸入空気量の少ない気筒の燃焼状態が他の気筒に比べて悪化していると判断できる。 Further, the combustion state of each cylinder can be estimated from the intake air amount detected by the air flow meter 20. For example, when the intake air amount of a certain cylinder is small compared to other cylinders, it can be determined that the combustion state of the cylinder having a small intake air amount is worse than that of other cylinders.

また、吸気または排気の空燃比から各気筒の燃焼状態を推定することができる。ここで、吸気の空燃比は、エアフロメータ２０で検出された吸入空気量と、燃料噴射弁３０から噴射された燃料量とから各気筒毎に求めることができる。また、排気の空燃比は空燃比センサ１７の検出値から求めることができる。そして、ある気筒の空燃比が他の気筒に比べてリッチの場合は、その気筒へ吸入された空気量が他気筒よりも少なく、燃焼状態が他の気筒に比べて悪化していると判断できる。 Further, the combustion state of each cylinder can be estimated from the air-fuel ratio of the intake or exhaust. Here, the air-fuel ratio of the intake air can be obtained for each cylinder from the intake air amount detected by the air flow meter 20 and the fuel amount injected from the fuel injection valve 30. Further, the air-fuel ratio of the exhaust can be obtained from the detected value of the air-fuel ratio sensor 17. When the air-fuel ratio of a certain cylinder is richer than that of other cylinders, it can be determined that the amount of air sucked into that cylinder is less than that of other cylinders and the combustion state is worse than that of other cylinders. .

更に、各気筒の燃焼状態は、燃焼行程におけるクランクシャフトの角加速度に基づいて推定することができる。爆発行程では燃焼による力を受けてピストン４４が下降するため、爆発行程の上死点以降にクランクシャフトの角加速度は大きく増加する。従って、各気筒の爆発行程において、上死点を過ぎてから所定のクランク角が経過したタイミングでのクランクシャフトの角加速度をクランク角センサ７０から検出し、これらを比較することで、各気筒の燃焼状態を推定することができる。例えば、ある気筒の爆発行程で検出された角加速度が他の気筒の爆発行程で検出された角加速度よりも小さい場合は、角加速度の小さい気筒の燃焼状態が他の気筒に比べて悪化していると推定できる。 Further, the combustion state of each cylinder can be estimated based on the angular acceleration of the crankshaft during the combustion stroke. In the explosion stroke, the piston 44 descends due to the combustion force, so that the angular acceleration of the crankshaft greatly increases after the top dead center of the explosion stroke. Therefore, in the explosion stroke of each cylinder, the angular acceleration of the crankshaft is detected from the crank angle sensor 70 at a timing when a predetermined crank angle has passed since the top dead center is passed, and these are compared, so that The combustion state can be estimated. For example, if the angular acceleration detected in the explosion stroke of a certain cylinder is smaller than the angular acceleration detected in the explosion stroke of another cylinder, the combustion state of the cylinder with a small angular acceleration is worse than that of the other cylinders. Can be estimated.

次に、上述した燃焼状態に関係する各種パラメータから吸気弁３６のリフト量、作用角を算出するためのマップについて説明する。図６は、上述した各種パラメータのうち、タペットクリアランスに基づいて、吸気弁３６のリフト量、作用角を算出するためのマップを示す模式図である。ここで、図６（Ａ）は、各気筒の近傍におけるシリンダヘッド温度とタペットクリアランスとの関係を示すマップであり、製造時の各気筒のタペットクリアランスの値に基づいて作成され、ＥＣＵ４０に記憶されている。上述したように、吸気弁３６が鉄製であり、シリンダヘッドがアルミ製である場合、シリンダヘッド温度が高くなるほどタペットクリアランスは大きくなる。図６（Ａ）のマップによれば、温度センサ７２から検出した各気筒の近傍のシリンダヘッド温度に基づいて、各気筒のタペットクリアランスを求めることができる。なお、各気筒の近傍におけるシリンダヘッド温度は、冷却水温又は油温に基づいて推定しても良い。 Next, a map for calculating the lift amount and operating angle of the intake valve 36 from the various parameters related to the combustion state described above will be described. FIG. 6 is a schematic diagram showing a map for calculating the lift amount and the operating angle of the intake valve 36 based on the tappet clearance among the various parameters described above. Here, FIG. 6A is a map showing the relationship between the cylinder head temperature and the tappet clearance in the vicinity of each cylinder. The map is created based on the value of the tappet clearance of each cylinder at the time of manufacture and stored in the ECU 40. ing. As described above, when the intake valve 36 is made of iron and the cylinder head is made of aluminum, the tappet clearance increases as the cylinder head temperature increases. According to the map of FIG. 6A, the tappet clearance of each cylinder can be obtained based on the cylinder head temperature in the vicinity of each cylinder detected from the temperature sensor 72. Note that the cylinder head temperature in the vicinity of each cylinder may be estimated based on the coolant temperature or the oil temperature.

図６（Ｂ）は、タペットクリアランスと吸気弁３６のリフト量、作用角との関係を規定したマップを示している。図６（Ａ）のマップから各気筒のタペットクリアランスを算出した後、各気筒のタペットクリアランスを図６（Ｂ）のマップに当てはめて各気筒の吸気弁３６のリフト量、作用角を算出する。図６（Ｂ）のマップによれば、タペットクリアランスが大きいほど、リフト量、作用角が大きな値となるように動弁装置４８Ａ，４８Ｂが制御される。従って、タペットクリアランスにバラツキが生じている場合であっても、各気筒のリフト量、作用角を個別に制御することで、各気筒への吸入空気量を均一化することができ、全気筒の燃焼状態を均等にすることが可能となる。 FIG. 6B shows a map that defines the relationship between the tappet clearance, the lift amount of the intake valve 36, and the operating angle. After calculating the tappet clearance of each cylinder from the map of FIG. 6A, the lift amount and working angle of the intake valve 36 of each cylinder are calculated by applying the tappet clearance of each cylinder to the map of FIG. 6B. According to the map of FIG. 6B, the valve gears 48A and 48B are controlled so that the lift amount and the operating angle become larger as the tappet clearance is larger. Therefore, even when the tappet clearance varies, the intake air amount to each cylinder can be made uniform by controlling the lift amount and the operating angle of each cylinder individually. It becomes possible to make the combustion state uniform.

図６のマップによれば、製造時（組付時）のタペットクリアランスの値を取得しておけば、タペット調整工程を行う必要がなく、またはタペット調整を非常に簡素に行うことが可能となる。従って、製造時のタペットクリアランスの調整コストを大幅に削減することができる。また、タペットクリアランスに関係する部品の加工精度や、組付調整の精度の要求値を低くできるため、製造コストを低減することが可能である。特に、メカアジャストを行う場合、温度変化、摩耗により各気筒のタペットクリアランスが変化し、吸入空気量が変動してしまう。本実施形態のシステムによれば、温度、運転時間に応じてリフト量、作用角の補正値を持つ方法に比べて各気筒の吸入空気量をより正確に目標値に制御することが可能である。 According to the map of FIG. 6, if the value of the tappet clearance at the time of manufacture (at the time of assembly) is acquired, it is not necessary to perform the tappet adjustment process, or the tappet adjustment can be performed very simply. . Therefore, the adjustment cost of the tappet clearance at the time of manufacture can be significantly reduced. Further, since the required processing accuracy of parts related to the tappet clearance and the accuracy of assembly adjustment can be lowered, the manufacturing cost can be reduced. In particular, when performing mechanical adjustment, the tappet clearance of each cylinder changes due to temperature changes and wear, and the intake air amount fluctuates. According to the system of this embodiment, it is possible to control the intake air amount of each cylinder to a target value more accurately compared to a method having correction values for lift amount and working angle according to temperature and operating time. .

図７〜図８は、上述した燃焼状態に関係する各種パラメータのうち、吸入空気量、排気空燃比、またはクランクシャフトの角加速度に基づいて、吸気弁３６のリフト量、作用角を算出するためのマップを示している。 FIGS. 7 to 8 are for calculating the lift amount and the operating angle of the intake valve 36 based on the intake air amount, the exhaust air-fuel ratio, or the crankshaft angular acceleration among the various parameters related to the combustion state described above. Shows the map.

図７は、吸入空気量と吸気弁３６のリフト量、作用角との関係を規定したマップを示している。図７に示すように、吸気ポートの形状の相違などに起因して、各気筒毎に吸入空気量が異なる場合は、吸入空気量が少ない気筒ほどリフト量、作用角が大きな値に設定される。これにより、各気筒における吸入空気量を均一にすることができ、各気筒での燃焼状態を均一化することが可能となる。 FIG. 7 shows a map that defines the relationship between the intake air amount, the lift amount of the intake valve 36, and the operating angle. As shown in FIG. 7, when the intake air amount is different for each cylinder due to the difference in the shape of the intake port, the lift amount and the working angle are set to larger values as the intake air amount is smaller. . Thereby, the intake air amount in each cylinder can be made uniform, and the combustion state in each cylinder can be made uniform.

より詳細には、各気筒の吸入空気量を均一に制御する際には、例えば回転信号や負荷信号を基に各気筒の要求空気量（目標値）を算出し、その目標値に近づけるようにフィードバック制御を行う。そして、モータ５４Ａ，５４Ｂの回転速度を各気筒の吸入行程毎に変更することで、吸気弁３６の開閉タイミングを気筒毎に調整し、吸入空気量を目標値に制御する。空燃比から要求空気量を求める場合は、燃料噴射量を考慮して要求空気量を求める。 More specifically, when the intake air amount of each cylinder is uniformly controlled, the required air amount (target value) of each cylinder is calculated based on, for example, a rotation signal or a load signal so as to approach the target value. Perform feedback control. Then, by changing the rotation speed of the motors 54A and 54B for each intake stroke of each cylinder, the opening / closing timing of the intake valve 36 is adjusted for each cylinder, and the intake air amount is controlled to the target value. When obtaining the required air amount from the air-fuel ratio, the required air amount is obtained in consideration of the fuel injection amount.

そして、吸気通路１２、排気通路１４の形状、温度分布による気筒間の吸入空気量のバラツキを補正することができるため、コンパクト化、または搭載スペース上の理由から吸気通路１２、排気通路１４の形状に制約がある場合であっても、吸入空気量のバラツキを補償することができ、吸気通路１２、排気通路１４の周りの形状設計の自由度を高めることができる。 Since variations in the intake air amount between cylinders due to the shapes of the intake passage 12 and the exhaust passage 14 and the temperature distribution can be corrected, the shapes of the intake passage 12 and the exhaust passage 14 are reduced for reasons of compactness or mounting space. Even when there is a restriction, the variation in the intake air amount can be compensated, and the degree of freedom in designing the shape around the intake passage 12 and the exhaust passage 14 can be increased.

図８は、排気空燃比と吸気弁３６のリフト量、作用角との関係を規定したマップを示している。排気空燃比がリッチな気筒ほど吸入空気量が少ないと推定できるため、図８に示すように、排気空燃比がリッチになるほどリフト量、作用角は大きな値に設定される。これにより、各気筒における排気空燃比を均一にすることが可能となり、各気筒での燃焼状態を均一化することが可能となる。 FIG. 8 shows a map that defines the relationship between the exhaust air-fuel ratio, the lift amount of the intake valve 36, and the operating angle. Since it can be estimated that the cylinder having a rich exhaust air-fuel ratio has a smaller intake air amount, the lift amount and the operating angle are set to larger values as the exhaust air-fuel ratio becomes rich, as shown in FIG. Thereby, the exhaust air-fuel ratio in each cylinder can be made uniform, and the combustion state in each cylinder can be made uniform.

図９は、クランクシャフトの角加速度と吸気弁３６のリフト量、作用角との関係を規定したマップを示している。爆発行程におけるクランクシャフトの角加速度が小さい気筒ほど、燃焼状態が悪化していると推定できるため、図９に示すように、角加速度が小さくなるほどリフト量、作用角は大きな値に設定される。これにより、燃焼状態が悪化している気筒の吸入空気量を増やすことができ、各気筒での燃焼状態を均一化することが可能となる。なお、角加速度に基づいて各気筒の発生トルクを計算し、発生トルクのバラツキが減少する方向に吸気弁３６のリフト量、作用角を制御しても良い。 FIG. 9 shows a map that defines the relationship between the angular acceleration of the crankshaft, the lift amount of the intake valve 36, and the operating angle. Since it can be estimated that the combustion state of the cylinder having a smaller angular acceleration of the crankshaft in the explosion stroke is deteriorated, as shown in FIG. 9, the lift amount and the operating angle are set to larger values as the angular acceleration becomes smaller. Thereby, the intake air amount of the cylinder in which the combustion state is deteriorated can be increased, and the combustion state in each cylinder can be made uniform. Note that the generated torque of each cylinder may be calculated based on the angular acceleration, and the lift amount and operating angle of the intake valve 36 may be controlled in the direction in which the variation in the generated torque decreases.

このように、全ての気筒の燃焼状態が均等となるように各気筒の燃焼状態に応じて動弁装置４８Ａ，４８Ｂを制御することで、各気筒の燃焼のバラツキを抑えることができ、安定した状態で内燃機関１０を運転することができる。従って、トルク変動を確実に低減でき、ドライバビリティ、燃費を向上することが可能となる。 In this way, by controlling the valve gears 48A and 48B according to the combustion state of each cylinder so that the combustion state of all the cylinders is equal, variation in combustion of each cylinder can be suppressed and stable. The internal combustion engine 10 can be operated in the state. Therefore, torque fluctuation can be reliably reduced, and drivability and fuel consumption can be improved.

特に、吸気弁３６のリフト量によって吸入空気量を調整するノンスロットル運転の場合、吸気弁３６のリフト量、作用角のバラツキの許容範囲は非常に狭くなるが、本実施形態によれば、各気筒の吸気弁３６を個別に制御することで各気筒の燃焼状態を均一化することができるため、部品精度、組付、調整の精度要求を下げることができる。従って、製造コスト、調整コストを低減することができる。更に、希薄燃焼による運転を行う内燃機関１０においても、各気筒で吸排気バルブの開閉時期を制御して吸入空気量を補正することで、希薄燃焼時などに生じる筒内圧のサイクル変動を低減することが可能となる。 In particular, in the case of non-throttle operation in which the intake air amount is adjusted by the lift amount of the intake valve 36, the allowable ranges of variations in the lift amount and operating angle of the intake valve 36 are very narrow. By individually controlling the intake valves 36 of the cylinders, the combustion state of each cylinder can be made uniform, so that requirements for parts accuracy, assembly, and adjustment can be reduced. Therefore, manufacturing cost and adjustment cost can be reduced. Further, even in the internal combustion engine 10 that operates by lean combustion, by controlling the opening / closing timing of the intake / exhaust valves in each cylinder to correct the intake air amount, the cycle fluctuation of the in-cylinder pressure that occurs during lean combustion is reduced. It becomes possible.

なお、油温、冷却水温、機関回転数、負荷などの各種パラメータと各気筒への吸入空気量との関係を予め求めておき、これらのパラメータから各気筒への吸入空気量を間接的に求めて各気筒の吸気弁３６のリフト量、作用角を制御しても良い。これにより、エアフロメータ２０、空燃比センサ１７などが不要となり、システムを簡素に構成することができ、製造コストを低減することが可能となる。 The relationship between various parameters such as oil temperature, cooling water temperature, engine speed, and load and the intake air amount to each cylinder is obtained in advance, and the intake air amount to each cylinder is indirectly obtained from these parameters. Thus, the lift amount and operating angle of the intake valve 36 of each cylinder may be controlled. As a result, the air flow meter 20, the air-fuel ratio sensor 17 and the like are not required, the system can be configured simply, and the manufacturing cost can be reduced.

以上説明したように本実施形態によれば、タペットクリアランス、吸入空気量、排気空燃比、クランクシャフトの角加速度などのパラメータに基づいて各気筒の燃焼状態を推定する。そして、各気筒の燃焼状態にバラツキが生じている場合は、燃焼状態が悪化している気筒の吸気弁３６の作用角、リフト量を大きくするように制御を行うため、吸入空気量を増加して燃焼状態を改善することができる。従って、各気筒における燃焼状態を均一化することが可能となり、内燃機関１０の効率、燃費を向上することが可能となる。また、各気筒での燃焼状態を均一化することで、ドライバビリティを良好にすることができる。 As described above, according to the present embodiment, the combustion state of each cylinder is estimated based on parameters such as tappet clearance, intake air amount, exhaust air-fuel ratio, and crankshaft angular acceleration. If there is variation in the combustion state of each cylinder, the intake air amount is increased because control is performed to increase the operating angle and lift amount of the intake valve 36 of the cylinder in which the combustion state is deteriorated. The combustion state can be improved. Therefore, the combustion state in each cylinder can be made uniform, and the efficiency and fuel consumption of the internal combustion engine 10 can be improved. In addition, drivability can be improved by making the combustion state in each cylinder uniform.

本発明の一実施形態に係る内燃機関の可変動弁機構を備えたシステムの構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing composition of a system provided with a variable valve mechanism of an internal-combustion engine concerning one embodiment of the present invention. 吸気弁および動弁装置の周辺の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the periphery structure of an intake valve and a valve operating apparatus. カムによって吸気弁が駆動される様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that an intake valve is driven with a cam. 内燃機関の機関回転数、出力トルクと、カムの駆動モードとの関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the engine speed of an internal combustion engine, output torque, and the drive mode of a cam. カムシャフトに設けられた２種類のカムを詳細に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows two types of cams provided in the camshaft in detail. タペットクリアランスに基づいて、吸気弁のリフト量、作用角を算出するためのマップを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the map for calculating the lift amount and operating angle of an intake valve based on tappet clearance. 吸入空気量と吸気弁のリフト量、作用角との関係を規定したマップを示す模式図である。It is a schematic diagram showing a map defining the relationship between the intake air amount, the lift amount of the intake valve, and the operating angle. 排気空燃比と吸気弁のリフト量、作用角との関係を規定したマップを示す模式図である。It is a schematic diagram showing a map that defines the relationship between the exhaust air-fuel ratio, the lift amount of the intake valve, and the operating angle. クランクシャフトの角加速度と吸気弁のリフト量、作用角との関係を規定したマップを示す模式図である。It is a schematic diagram showing a map defining the relationship between the angular acceleration of the crankshaft, the lift amount of the intake valve, and the operating angle.

符号の説明Explanation of symbols

１０内燃機関
１７空燃比センサ
２０エアフロメータ
３６吸気弁
４０ＥＣＵ
４８動弁装置
７０クランク角センサ
７２温度センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 17 Air fuel ratio sensor 20 Air flow meter 36 Intake valve 40 ECU
48 Valve operating device 70 Crank angle sensor 72 Temperature sensor

Claims

内燃機関の弁体を駆動する駆動手段と、
前記弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御する可変機構と、
各気筒において前記弁体と前記駆動手段との間に生じるクリアランス量を取得するクリアランス量取得手段と、
前記クリアランス量に基づいて、気筒毎に前記弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。 Drive means for driving the valve body of the internal combustion engine;
A variable mechanism for controlling the lift amount and / or opening / closing timing of the valve body;
Clearance amount acquisition means for acquiring a clearance amount generated between the valve body and the drive means in each cylinder;
Control means for controlling the lift amount and / or opening / closing timing of the valve body for each cylinder based on the clearance amount;
A variable valve mechanism for an internal combustion engine, comprising:

各気筒における燃焼状態を推定する燃焼状態推定手段を更に備え、
前記制御手段は、前記クリアランス量と前記燃焼状態とに基づいて、前記弁体のリフト量及び／又は開閉タイミング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機構。 It further comprises combustion state estimating means for estimating the combustion state in each cylinder,
The variable valve mechanism for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control means controls a lift amount and / or opening / closing timing of the valve body based on the clearance amount and the combustion state.

前記燃焼状態推定手段は、各気筒の吸入空気量、各気筒の吸気又は排気の空燃比、又は各気筒の爆発行程におけるクランクシャフトの角加速度に基づいて燃焼状態を推定することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の可変動弁機構。 The combustion state estimating means estimates a combustion state based on an intake air amount of each cylinder, an air-fuel ratio of intake or exhaust of each cylinder, or an angular acceleration of a crankshaft in an explosion stroke of each cylinder. Item 3. A variable valve mechanism for an internal combustion engine according to Item 2.

各気筒において前記弁体及び前記駆動手段の近傍の温度を取得する温度取得手段を備え、
前記クリアランス量取得手段は、前記温度取得手段により取得された温度に基づいて前記クリアランス量を取得することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁機構。 A temperature acquisition means for acquiring a temperature in the vicinity of the valve body and the drive means in each cylinder;
The variable valve mechanism for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the clearance amount acquisition unit acquires the clearance amount based on the temperature acquired by the temperature acquisition unit.

前記温度取得手段は、冷却水温又は油温に基づいて前記弁体及び前記駆動手段の近傍の温度を取得することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の可変動弁機構。 5. The variable valve mechanism for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the temperature acquisition means acquires a temperature in the vicinity of the valve body and the drive means based on a coolant temperature or an oil temperature.

内燃機関の弁体を駆動する駆動手段と、
前記弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御する可変機構と、
各気筒における燃焼状態を推定する燃焼状態推定手段と、
前記燃焼状態に基づいて、前記弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御することを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。 Drive means for driving the valve body of the internal combustion engine;
A variable mechanism for controlling the lift amount and / or opening / closing timing of the valve body;
Combustion state estimating means for estimating the combustion state in each cylinder;
A variable valve mechanism for an internal combustion engine, wherein a lift amount and / or opening / closing timing of the valve body is controlled based on the combustion state.

前記燃焼状態推定手段は、各気筒において前記弁体と前記駆動手段との間に生じるクリアランス量、各気筒の吸入空気量、各気筒の吸気又は排気の空燃比、又は各気筒の爆発行程におけるクランクシャフトの角加速度に基づいて前記燃焼状態を推定することを特徴とする請求項６記載の内燃機関の可変動弁機構。 The combustion state estimating means includes a clearance amount generated between the valve body and the driving means in each cylinder, an intake air amount of each cylinder, an air-fuel ratio of intake or exhaust of each cylinder, or a crank in an explosion stroke of each cylinder. The variable valve mechanism for an internal combustion engine according to claim 6, wherein the combustion state is estimated based on an angular acceleration of the shaft.