JP2007146689A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動機によってカム軸を駆動する動弁機構を備えた内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine provided with a valve mechanism that drives a camshaft by an electric motor.
モータ(電動機)によってカム軸を回転させ、このカム軸の回転運動をカム又はリンクによって吸気用又は排気用の弁の開閉運動に変換してこれらの弁を開閉駆動する動弁装置が知られている(特許文献1参照)。 There is known a valve operating apparatus that rotates a cam shaft by a motor (electric motor), converts the rotational movement of the cam shaft into an opening / closing movement of an intake or exhaust valve by a cam or a link, and drives the valves to open / close. (See Patent Document 1).
燃料昇圧ポンプ、オルタネータ、バキュームポンプ、及びエアコンのコンプレッサなどの補機は一般に内燃機関のクランク軸又はカム軸の動力を伝達して駆動している。そのため、アイドル運転時などに内燃機関を一時的に停止させるアイドルストップ制御が適用される内燃機関では、アイドルストップ時にこれらの補機も停止する。電動機及び発電機として機能するモータジェネレータと内燃機関とを走行用動力源として搭載したハイブリッド車両では、モータジェネレータでの走行時などにも内燃機関を停止させるので、このときも補機が停止する。内燃機関の停止時に補機を駆動するための電動機を設けた場合は、内燃機関の重量が増加したり、コストが増加する。カム軸を電動機で駆動する動弁装置を備えた内燃機関では内燃機関の運転状態に係わりなくカム軸を動作させることができるが、特許文献1にはカム軸駆動用の電動機の動作制御と補機の動作制御との関係について開示されていない。 Auxiliaries such as a fuel boost pump, an alternator, a vacuum pump, and an air conditioner compressor are generally driven by transmitting the power of the crankshaft or camshaft of the internal combustion engine. Therefore, in an internal combustion engine to which idle stop control for temporarily stopping the internal combustion engine during idle operation or the like is applied, these auxiliary machines are also stopped during idle stop. In a hybrid vehicle in which a motor generator that functions as an electric motor and a generator and an internal combustion engine are mounted as driving power sources, the internal combustion engine is stopped even when the motor generator is running, so that the auxiliary machine is also stopped at this time. When the electric motor for driving the auxiliary machine is provided when the internal combustion engine is stopped, the weight of the internal combustion engine increases or the cost increases. In an internal combustion engine equipped with a valve gear that drives a camshaft with an electric motor, the camshaft can be operated regardless of the operating state of the internal combustion engine. The relationship with the machine operation control is not disclosed.
なお、本発明における「補機」には、燃料昇圧ポンプなど内燃機関の動作に必要、かつ内燃機関によって駆動される機器の他、エアコンのコンプレッサなど内燃機関の動作には直接関係ないが、内燃機関によって駆動される機器も含まれる。 The “auxiliary machine” in the present invention is not necessary for the operation of the internal combustion engine such as a fuel booster pump and is not directly related to the operation of the internal combustion engine such as the compressor of the air conditioner in addition to the equipment driven by the internal combustion engine. Equipment driven by the engine is also included.
そこで、本発明は、内燃機関の運転状態に係わりなく補機を適切に動作させることが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can appropriately operate an auxiliary machine regardless of the operating state of the internal combustion engine.
本発明の内燃機関の制御装置は、カム軸を駆動する電動機を有する動弁機構と、前記電動機によって駆動可能な補機と、を備えた内燃機関に適用される制御装置において、前記補機の動作の要否を判定する補機動作要否判定手段と、前記補機動作要否判定手段が前記補機を動作させる必要があると判断した場合に前記補機が駆動されるように前記電動機の動作を制御する電動機制御手段と、を備えていることにより、上述した課題を解決する(請求項1)。 A control device for an internal combustion engine of the present invention is a control device applied to an internal combustion engine including a valve operating mechanism having an electric motor that drives a camshaft and an auxiliary machine that can be driven by the electric motor. Auxiliary machine operation necessity determination means for determining whether or not operation is required, and the electric motor so that the auxiliary machine is driven when the auxiliary machine operation necessity determination means determines that the auxiliary machine needs to be operated. The above-mentioned problem is solved by providing an electric motor control means for controlling the operation of the above (claim 1).
本発明の内燃機関の制御装置によれば、補機を動作させる必要があると判断した場合には電動機によって補機が駆動されるので、内燃機関の運転状態に係わりなく補機を適切に動作させることができる。また、補機をカム軸駆動用の電動機で駆動するので、新たに補機駆動用の駆動源を設ける必要がない。そのため、内燃機関の重量及びコストの増加を抑えることができる。 According to the control apparatus for an internal combustion engine of the present invention, when it is determined that the auxiliary machine needs to be operated, the auxiliary machine is driven by the electric motor, so that the auxiliary machine operates appropriately regardless of the operating state of the internal combustion engine. Can be made. Further, since the auxiliary machine is driven by the electric motor for driving the camshaft, it is not necessary to newly provide a drive source for driving the auxiliary machine. Therefore, an increase in the weight and cost of the internal combustion engine can be suppressed.
本発明の一形態において、前記補機動作要否判定手段は前記内燃機関の停止時における前記補機の動作の要否を判定し、前記電動機制御手段は前記内燃機関の停止時に前記補機が駆動されるように前記電動機を動作させてもよい(請求項2)。このように内燃機関の停止時においても補機の動作が必要と判断された場合に補機を動作させることができる。 In one aspect of the present invention, the auxiliary machine operation necessity determining means determines whether the auxiliary machine operation is necessary when the internal combustion engine is stopped, and the electric motor control means is the auxiliary machine operation time when the internal combustion engine is stopped. The electric motor may be operated so as to be driven (Claim 2). In this way, even when the internal combustion engine is stopped, the auxiliary machine can be operated when it is determined that the auxiliary machine needs to be operated.
本発明の一形態においては、前記内燃機関のピストンの位置を取得するピストン位置取得手段をさらに備え、前記電動機制御手段は、前記補機動作要否判定手段が前記補機を動作させる必要があると判断した場合、前記カム軸に設けられたカムによって開閉駆動される気筒開閉用の弁がその弁によって開閉される気筒のピストンと干渉しない範囲で開閉駆動されるように前記ピストン位置取得手段が取得した前記ピストンの位置に基づいて前記電動機を動作させてもよい(請求項3)。このように電動機を動作させることによって気筒開閉用の弁とピストンとの接触を防止できる。そのため、弁及びピストンの破損を防止しつつ補機を動作させることができる。 In one form of this invention, it further comprises piston position acquisition means for acquiring the position of the piston of the internal combustion engine, and the electric motor control means requires that the auxiliary machine operation necessity determination means operate the auxiliary machine. The piston position acquisition means so that the cylinder opening / closing valve driven to open / close by the cam provided on the cam shaft is driven to open / close within a range that does not interfere with the piston of the cylinder opened / closed by the valve. The electric motor may be operated based on the acquired position of the piston. By operating the electric motor in this manner, it is possible to prevent contact between the cylinder opening / closing valve and the piston. Therefore, the auxiliary machine can be operated while preventing the valve and the piston from being damaged.
この形態において、前記電動機制御手段は、前記カム軸を一方向に連続的に回転させる正転駆動モード及び前記弁のリフト中に前記カム軸の回転方向を切り替える揺動駆動モードのそれぞれで前記電動機を動作させることが可能であるとともに、前記補機動作要否判定手段が前記補機を動作させる必要があると判断した場合、前記ピストン位置取得手段が取得した前記ピストンの位置に基づいて前記電動機の駆動モードを前記正転駆動モード又は前記揺動駆動モードに切り替えてもよい(請求項4)。カムのノーズ部の先端が弁と接するよりも前にカム軸の回転方向を切り替えるように揺動駆動モードで電動機を動作させた場合、カム軸を連続的に一方向に回転させる正転駆動モードで電動機を動作させて弁を開閉駆動する場合よりも気筒内への弁の突出量を抑えることができる。そのため、気筒開閉用の弁とピストンとの接触を防止し、弁とピストンの破損を防止しつつ補機を動作させることができる。 In this embodiment, the electric motor control means is configured to operate the electric motor in each of a normal rotation driving mode in which the cam shaft is continuously rotated in one direction and a swing driving mode in which the rotation direction of the cam shaft is switched during the lift of the valve. And when the auxiliary device operation necessity determination means determines that the auxiliary device needs to be operated, the electric motor is based on the piston position acquired by the piston position acquisition means. The drive mode may be switched to the forward drive mode or the swing drive mode. When the motor is operated in the swing drive mode so that the rotation direction of the camshaft is switched before the tip of the nose portion of the cam contacts the valve, the forward drive mode in which the camshaft is continuously rotated in one direction. Thus, the amount of protrusion of the valve into the cylinder can be suppressed as compared with the case where the motor is operated to open and close the valve. Therefore, contact between the cylinder opening / closing valve and the piston can be prevented, and the accessory can be operated while preventing the valve and the piston from being damaged.
さらに、この形態において、前記内燃機関は外側の一対の気筒間の爆発間隔がクランク角にして360°ずれるように爆発順序が設定された等間隔爆発式の直列4気筒4サイクル内燃機関として構成され、前記電動機として、前記外側の一対の気筒によって構成される第1の気筒群に対して共用される第1のカム軸を駆動する第1の電動機と、内側の一対の気筒によって構成される第2の気筒群に対して共用される第2のカム軸を駆動する第2の電動機とが設けられ、前記補機は、前記第1の電動機によって駆動可能に設けられていてもよい(請求項5)。この場合、第1のカム軸に設けられる各カムのノーズ部の向きが180°反対に設定されるので、内燃機関の停止時にカム軸を揺動駆動モードで動作させる場合のカムの稼動範囲を最大に設定できる。 Further, in this embodiment, the internal combustion engine is configured as an equidistant explosion type in-line four-cylinder four-cycle internal combustion engine in which an explosion order is set so that an explosion interval between a pair of outer cylinders is shifted by 360 ° in terms of a crank angle. As the electric motor, a first electric motor that drives a first camshaft shared with respect to a first cylinder group constituted by the pair of outer cylinders, and a first electric motor that is constituted by a pair of inner cylinders. And a second electric motor that drives a second camshaft shared by the two cylinder groups, and the auxiliary device may be provided to be drivable by the first electric motor. 5). In this case, since the direction of the nose portion of each cam provided on the first cam shaft is set to be 180 ° opposite, the operating range of the cam when the cam shaft is operated in the swing drive mode when the internal combustion engine is stopped is set. Can be set to the maximum.
本発明の一形態において、前記電動機制御手段は、前記内燃機関を停止させる停止過程において前記内燃機関のクランク軸が停止するよりも前で、かつ前記カム軸に設けられたカムにて開閉駆動される気筒開閉用の弁が配置された気筒のピストンが上死点以外の位置にある弁停止タイミング以降、前記気筒内に吸気を閉じ込めるべく前記弁が全閉状態を維持するように前記電動機を動作させてもよい(請求項6)。この場合、気筒内に閉じ込めた吸気が圧縮されるときに発生する圧縮圧力がピストンの上昇を阻害するので、内燃機関の停止時にピストンが上死点付近で停止し難くなる。そのため、内燃機関の停止時に補機を動作させるべく電動機を動作させたときの気筒開閉用の弁とピストンとの接触を防止し、弁及びピストンの破損を防止できる。 In one aspect of the present invention, the motor control means is driven to open and close by a cam provided on the camshaft before the crankshaft of the internal combustion engine stops in the stop process of stopping the internal combustion engine. After the valve stop timing when the piston of the cylinder in which the valve for opening and closing the cylinder is arranged is located at a position other than the top dead center, the motor is operated so that the valve is maintained in a fully closed state in order to confine intake air in the cylinder (Claim 6). In this case, since the compression pressure generated when the intake air confined in the cylinder is compressed inhibits the piston from rising, it is difficult to stop the piston near the top dead center when the internal combustion engine is stopped. Therefore, when the electric motor is operated to operate the auxiliary machine when the internal combustion engine is stopped, the contact between the cylinder opening / closing valve and the piston can be prevented, and the valve and the piston can be prevented from being damaged.
この形態においては、前記弁停止タイミングを前記内燃機関を停止させる停止過程が開始されたときの前記内燃機関の回転数に基づいて設定する弁停止タイミング設定手段をさらに備えていてもよい(請求項7)。停止過程開始時にクランク軸が有する慣性力の大きさは停止過程開始時の内燃機関の回転数に比例し、停止過程の開始時における内燃機関の回転数が高いほどクランク軸が有する慣性力が大きくなる。また、気筒内に吸気を閉じ込める弁停止タイミングを早くするほど、停止過程にクランク軸に作用する反力を増加させることができる。そこで、停止過程開始時の内燃機関の回転数が高いほど弁停止タイミングを早め、停止過程開始時にクランク軸が有する慣性力の大きさと停止過程中にクランク軸に作用する反力の大きさとの関係を略同一に調整することにより、内燃機関の停止時にクランク軸を略同じクランク角度で停止させることができる。そのため、例えば、内燃機関の停止時にピストンが上死点付近以外の位置に停止するクランク角度でクランク軸が停止するように内燃機関の回転数に基づいて弁停止タイミングを設定することにより、ピストンと気筒開閉用の弁との接触を防止し、この弁及びピストンの破損を防止しつつ補機を動作させることができる。 In this embodiment, the valve stop timing setting means for setting the valve stop timing based on the rotational speed of the internal combustion engine when a stop process for stopping the internal combustion engine is started may be provided. 7). The magnitude of the inertial force of the crankshaft at the start of the stop process is proportional to the rotational speed of the internal combustion engine at the start of the stop process, and the higher the speed of the internal combustion engine at the start of the stop process, the greater the inertial force the crankshaft has. Become. Further, the earlier the valve stop timing for trapping the intake air in the cylinder, the greater the reaction force acting on the crankshaft during the stop process. Therefore, the higher the engine speed at the start of the stop process, the earlier the valve stop timing, and the relationship between the magnitude of the inertial force that the crankshaft has at the start of the stop process and the magnitude of the reaction force that acts on the crankshaft during the stop process By adjusting substantially the same, the crankshaft can be stopped at substantially the same crank angle when the internal combustion engine is stopped. Therefore, for example, by setting the valve stop timing based on the rotational speed of the internal combustion engine so that the crankshaft stops at a crank angle at which the piston stops at a position other than near the top dead center when the internal combustion engine is stopped, The auxiliary machine can be operated while preventing contact with the cylinder opening / closing valve and preventing damage to the valve and the piston.
本発明の一形態においては、前記内燃機関のクランク軸と接続され、前記クランク軸の回転を利用して発電する発電機及び前記クランク軸を駆動可能な電気モータとして機能することが可能なモータジェネレータと、前記内燃機関の停止時、前記内燃機関のピストンの位置をそのピストンが設けられる気筒の気筒開閉用の弁と干渉しない位置に調整するべく前記モータジェネレータの動作を制御するMG制御手段と、をさらに備えていてもよい(請求項8)。この場合、モータジェネレータによってピストンの位置を気筒開閉用の弁と干渉しない位置に確実に調整できる。そのため、内燃機関の停止時に電動機を動作させてもピストンと気筒開閉用の弁との接触を確実に防止できる。 In one aspect of the present invention, the generator is connected to the crankshaft of the internal combustion engine and generates electric power using the rotation of the crankshaft, and the motor generator capable of functioning as an electric motor capable of driving the crankshaft. MG control means for controlling the operation of the motor generator so as to adjust the position of the piston of the internal combustion engine to a position that does not interfere with the cylinder opening / closing valve of the cylinder provided with the piston when the internal combustion engine is stopped; (Claim 8). In this case, the position of the piston can be reliably adjusted to a position that does not interfere with the cylinder opening / closing valve by the motor generator. Therefore, even when the electric motor is operated when the internal combustion engine is stopped, contact between the piston and the cylinder opening / closing valve can be reliably prevented.
本発明の一形態においては、前記内燃機関のクランク軸の動力を前記補機に伝達する動力伝達機構と、前記動力伝達機構の伝達経路中に設けられて前記クランク軸と前記補機との間の動力伝達経路の接続及び切り離しを切り替える第1クラッチ手段と、前記電動機と前記補機との間の動力伝達経路の接続及び切り離しを切り替える第2クラッチ手段と、前記内燃機関の運転状態に応じて前記第1のクラッチ手段の動作及び第2クラッチ手段の動作をそれぞれ制御するクラッチ制御手段と、をさらに備えていてもよい(請求項9)。この場合、クランク軸及び電動機を補機の駆動源として利用でき、第1クラッチ手段及び第2クラッチ手段によってクランク軸又は電動機のいずれか一方の駆動源の動力を補機に選択的に伝達できる。そのため、内燃機関の運転状態に応じて適切な方の駆動源の動力によって補機を駆動できる。 In one form of this invention, the power transmission mechanism which transmits the motive power of the crankshaft of the said internal combustion engine to the said auxiliary machine, between the said crankshaft and the said auxiliary machine provided in the transmission path | route of the said power transmission mechanism Depending on the operating state of the internal combustion engine, first clutch means for switching connection and disconnection of the power transmission path, second clutch means for switching connection and disconnection of the power transmission path between the electric motor and the auxiliary machine Clutch control means for controlling the operation of the first clutch means and the operation of the second clutch means, respectively, may further be provided. In this case, the crankshaft and the electric motor can be used as a driving source for the auxiliary machine, and the power of either the crankshaft or the electric motor can be selectively transmitted to the auxiliary machine by the first clutch means and the second clutch means. Therefore, the accessory can be driven by the power of the appropriate drive source according to the operating state of the internal combustion engine.
この形態において、前記クラッチ制御手段は、前記内燃機関の停止時に前記クランク軸と前記補機との間の動力伝達経路が切り離されるとともに前記電動機と前記補機との間の動力伝達経路が接続されるように前記第1クラッチ手段及び前記第2クラッチ手段をそれぞれ動作させ、前記内燃機関の運転時には前記クランク軸と前記補機との間の動力伝達経路が接続されるとともに前記電動機と前記補機との間の動力伝達経路が切り離されるように前記第1クラッチ手段及び前記第2クラッチ手段をそれぞれ動作させてもよい(請求項10)。この場合、内燃機関の運転時はクランク軸によって補機を駆動するので、電動機で消費される電力を低減できる。そのため、内燃機関のエネルギ効率を改善できる。一方、内燃機関の停止時は電動機と補機との動力伝達経路が接続されるので、クランク軸が停止していても電動機によって補機を駆動できる。このように内燃機関の運転状態に応じて駆動源を使い分けることにより、電動機で消費される電力を抑制しつつ補機の動作が必要な場合に確実に補機を動作させることができる。 In this embodiment, the clutch control means is configured such that when the internal combustion engine is stopped, the power transmission path between the crankshaft and the auxiliary machine is disconnected and the power transmission path between the electric motor and the auxiliary machine is connected. The first clutch means and the second clutch means are respectively operated so that a power transmission path is connected between the crankshaft and the auxiliary machine during operation of the internal combustion engine, and the electric motor and the auxiliary machine are connected. The first clutch means and the second clutch means may be operated so that the power transmission path between the first clutch means and the second clutch means is disconnected. In this case, since the auxiliary machine is driven by the crankshaft during operation of the internal combustion engine, the power consumed by the electric motor can be reduced. Therefore, the energy efficiency of the internal combustion engine can be improved. On the other hand, since the power transmission path between the electric motor and the auxiliary machine is connected when the internal combustion engine is stopped, the auxiliary machine can be driven by the electric motor even when the crankshaft is stopped. Thus, by properly using the drive source according to the operating state of the internal combustion engine, it is possible to reliably operate the auxiliary machine when the operation of the auxiliary machine is necessary while suppressing the power consumed by the electric motor.
本発明の一形態においては、前記補機として前記内燃機関に供給する燃料を昇圧する昇圧ポンプが設けられるとともに、前記昇圧ポンプによって加圧された燃料の圧力を取得する燃料圧取得手段を備え、前記補機動作要否判定手段は、前記燃料圧取得手段によって取得された燃料の圧力が予め設定された許容下限値未満の場合に前記昇圧ポンプの動作が必要と判断してもよい(請求項11)。このように加圧ポンプの動作を制御することによって内燃機関の始動時に許容下限値以上の圧力で燃料を供給できる。そのため、燃料を良好に噴霧させて燃焼を改善し、内燃機関の始動性を向上させるとともに排気エミッションを改善できる。 In one aspect of the present invention, a booster pump that boosts the fuel supplied to the internal combustion engine as the auxiliary device is provided, and further includes a fuel pressure acquisition unit that acquires the pressure of the fuel pressurized by the booster pump, The auxiliary machine operation necessity determination means may determine that the operation of the booster pump is necessary when the fuel pressure acquired by the fuel pressure acquisition means is less than a preset allowable lower limit value. 11). By controlling the operation of the pressurizing pump in this way, fuel can be supplied at a pressure equal to or higher than the allowable lower limit value when the internal combustion engine is started. Therefore, it is possible to improve the combustion by spraying the fuel well, improve the startability of the internal combustion engine, and improve the exhaust emission.
以上に説明したように、本発明によれば、内燃機関の停止時においてもカム駆動用の電動機によって補機を駆動できるので、内燃機関の運転状態に係わりなく補機の動作が必要な場合に補機を適切に動作させることができる。 As described above, according to the present invention, the auxiliary machine can be driven by the cam driving electric motor even when the internal combustion engine is stopped, so that the operation of the auxiliary machine is necessary regardless of the operating state of the internal combustion engine. An auxiliary machine can be operated appropriately.
(第1の形態)
図1は、本発明の第1の形態に係る制御装置が組み込まれた内燃機関の一例を示している。内燃機関(以降、エンジンと称することもある。)1Aは車両に走行用動力源として搭載される直列4気筒4サイクルエンジンであり、シリンダブロック2とシリンダヘッド3とオイルパン4とを備えている。シリンダブロック2とオイルパン4とによって形成されるクランク室5にはクランク軸6が回転自在に配置され、このクランク軸6にはシリンダブロック2に形成された4つの気筒7(図2参照)にそれぞれ挿入されるピストン8がコンロッド9を介して接続されている。なお、各気筒にはそれらの並び方向一端から他端側に向かって#1〜#4の気筒番号を付して互いに区別する。
(First form)
FIG. 1 shows an example of an internal combustion engine in which a control device according to the first embodiment of the present invention is incorporated. An internal combustion engine (hereinafter also referred to as an engine) 1A is an in-line four-cylinder four-cycle engine mounted as a driving power source in a vehicle, and includes a
一般に直列4気筒の4サイクルエンジン1Aでは、外側の一対の気筒(#1、#4)7の爆発間隔が360°CA(クランク角を意味する。)ずらされ、内側の一対の気筒(#2、#3)7の爆発時期が#1の気筒7の爆発時期を基準として180°CA、540°CAずらされることにより180°CA毎の等間隔爆発が実現されている。なお、#2の気筒7と#3の気筒7の爆発時期の前後は適宜に定めてよい。本発明では、爆発間隔が360°CAずれる一対の気筒2をまとめて一つの気筒群とする。そこで、以降、4つの気筒7のうち外側の一対の気筒(#1、#4)7をまとめて第1の気筒群、内側の一対の気筒(#2、#3)7をまとめて第2の気筒群とする。
In general, in an in-line four-cylinder four-
各気筒7には、各気筒7を開閉する気筒開閉用の弁としての吸気弁10及び排気弁(不図示)がそれぞれ2本づつ設けられ、シリンダヘッド3にはこれら吸気弁10及び排気弁をそれぞれ開閉駆動する動弁機構としての動弁装置20が設けられている。周知のように、吸気弁10はそのステム10a(図2参照)の軸線方向に往復運動可能にシリンダヘッド3に設けられている。吸気弁10の上端にはバルブリフター11が吸気弁10と一体的に往復運動可能に設けられ、このバルブリフター11とシリンダヘッド3との間に装着されたバルブスプリング(不図示)によって吸気弁10が閉弁方向に付勢される。
Each
図2及び図3は、吸気弁10を開閉駆動する吸気側の動弁装置20の詳細を示している。なお、図2は動弁装置20の斜視図を示し、図3は動弁装置20の断面図を示している。排気弁を開閉駆動する排気側の動弁装置は吸気側の動弁装置20と基本的に同一の構成を有しているため、図示を省略した。図2及び図3に示したように、動弁装置20は、第1の気筒群の弁駆動源としての第1の電動機(以下、第1のモータと呼ぶこともある。)21及び第2の気筒群の弁駆動源としての第2の電動機(以下、第2のモータと呼ぶこともある。)22と、吸気弁10毎に設けられたカム機構23と、各モータ21、22の回転運動を対応する気筒群のカム機構23に伝達する第1及び第2の伝達機構24、25とを備えている。なお、図1では第2のモータ22の図示が省略されている。カム機構23は、全て同一構成である。カム機構23は回転体としてのカム26を有し、そのカム26によりバルブリフター11を押し込んで吸気弁10を開弁方向に駆動する。カム26の外周のプロファイルは、図5に示したようにベース円26aの一部にこれを膨らませたノーズ部26bが設けられた周知の形状に設定され、このノーズ部26bによりバルブリフター11が押し込まれる。
2 and 3 show details of the
第1の伝達機構24は、外側の気筒(#1及び#4)7のそれぞれのカム26を相互に連結する第1のカム軸27と、その第1のカム軸27に対して第1のモータ21の回転を伝達する減速機構28とを有している。減速機構28はモータ21の出力軸21aに組み合わされるモータギア29と、第1のカム軸27の一端に一体回転可能に取り付けられてモータギア29と噛み合うドリブンギア30とを有している。第1のカム軸27は#1の気筒7のカム26を駆動する第1軸部31と、#4の気筒7のカム26を駆動する第2軸部32とを組み合わせた連結構造を有している。第1軸部31には#2の気筒7及び#3の気筒7の上方を通過して#4の気筒7まで延びる連結軸部33が同軸かつ一体に形成されている。その連結軸部33の先端の軸継部34は第2の軸部32の軸継穴35に同軸的に嵌り、これら軸継部34及び軸継穴35の間には回り止め手段が施される。それにより、第1軸部31と第2軸部23とが一体回転可能に連結される。なお、カム26は第1軸部31及び第2軸部32に対して一体に形成されている。
The
一方、第2の伝達機構25は、内側の気筒(#2及び#3)7のそれぞれのカム26を相互に連結する第2のカム軸40と、その第2のカム軸40に対して第2のモータ22の回転を伝達する減速機構41とを有している。減速機構41は第2のモータ22の出力軸22aに組み合わされるモータギア42と、そのモータギア42と噛み合う中間ギア43と、第2のカム軸40の中間部に一体回転可能に設けられて中間ギア43と噛み合うドリブンギア44とを有している。第2のカム軸40は軸方向に延びる貫通孔40aを備えた中空軸状に形成され、その外周にカム26が一体に形成されている。第2のカム軸40の貫通孔40aには第1のカム軸27の連結軸部33が回転自在に挿入される。これにより第2のカム軸40は第1のカム軸27の外周に回転自在な状態で同軸的に配置される。なお、第2のカム軸40の外径は第1のカム軸27の第1軸部31及び第2軸部32の外径と同じである。
On the other hand, the
同一気筒群における一の気筒(#1又は#3)のカム26と、他の一の気筒(#4又は#2)のカム26とはそれぞれのノーズ部26bの頂点26cが周方向に互いに180°ずれるようにして第1のカム軸27又は第2のカム軸40に連結されている。これらの気筒7間では爆発間隔が360°CAずれており、吸気弁10の開弁時期が360°CAずれるためである。
The
図1に戻ってエンジン1Aの説明を続ける。エンジン1Aは、エンジン1Aに供給する燃料を昇圧する昇圧ポンプとしての高圧燃料ポンプ50を補機として備えている。図4に詳細を示したように高圧燃料ポンプ50は、ポンプシリンダ51内をプランジャー52が往復運動することによって燃料を送り出す、いわゆるプランジャーポンプである。なお、図4(a)はポンプシリンダ51内に燃料を吸入するときの高圧燃料ポンプ50の状態を示し、図4(b)はポンプシリンダ51内から燃料を送り出して燃料を昇圧するときの高圧燃料ポンプ50の状態を示している。高圧燃料ポンプ50は、プランジャー52を図4の下方に付勢するバネ53と、このバネ53に逆らってプランジャー52を図4の上方に駆動するためのポンプ駆動カム54と、ポンプシリンダ51内に吸入される燃料量を調整するための電磁弁55と、ポンプシリンダ51から送り出した燃料の逆流を防止するためのチェックバルブ56とを備えている。図4に示したようにポンプ駆動カム54はベース円54aの一部を膨らませたノーズ部54bを2個備えており、これらのノーズ部54bはその頂点54cがポンプ駆動カム54の外周に互いに180°ずれて配置されるようにポンプ駆動カム54にそれぞれ設けられている。なお、ポンプ駆動カム54には3個以上のノーズ部54bがカム54の外周に等間隔で設けられていてもよい。また、図2及び図3に示したようにポンプ駆動カム54は、第1のカム軸27の外周に第1のカム軸27と一体回転可能に設けられている。そのため、高圧燃料ポンプ50は、第1のモータ21によって駆動される。
Returning to FIG. 1, the description of the
図4(a)に示したように、高圧燃料ポンプ50は電磁弁55が開状態で、バネ53によってプランジャー52が図4の下方に駆動された場合にポンプシリンダ51内に燃料を吸入する。一方、図4(b)に示したように、電磁弁55が閉状態で、かつポンプ駆動カム54のノーズ部54bがプランジャ52を図4の上方に押し上げた場合に高圧燃料ポンプ50から燃料が送り出されて昇圧される。なお、昇圧された燃料は、デリバリーパイプを経由して燃料噴射弁から噴射され、各気筒7に供給される。
As shown in FIG. 4A, the high-
図1及び図2に示したように動弁装置20の各モータ21、22の動作は、エンジンコントロールユニット(ECU)60によって制御される。ECU60は、マイクロプロセッサ、及びその動作に必要なRAM、ROM等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、エンジン1Aの運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。例えば、ECU60は、高圧燃料ポンプ50などの補機の動作を制御して燃料噴射弁から噴射される燃料の圧力を調整する。ECU60には、情報入力手段として、高圧燃料ポンプ50によって昇圧された燃料の圧力に対応した信号を出力する燃料圧取得手段としての燃圧センサ61、及びクランク軸6の角度に対応した信号を出力するクランク角センサ62等が接続されている。図1には図示しなかったがECU60は排気側の動弁装置の動作も吸気側の動弁装置20と同様に制御する。なお、ECU60の他に動弁装置20の制御専用のコンピュータユニットを設けてもよい。この場合、この動弁装置20の制御専用のコンピュータユニットとECUとの間で情報を共用すべくこれらのコンピュータユニットが双方向通信可能なように接続されていてもよい。また、動弁装置の制御専用のコンピュータユニットを設ける場合は、2台のコンピュータユニットを設けて吸気側の動弁装置と排気側の動弁装置とを互いに異なるコンピュータユニットで制御してもよいし、各モータ毎にコンピュータユニットを設けてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the operations of the
次にECU60による各モータ21、22の制御について説明する。なお、以下では、第1のモータ21について説明するが、第2のモータ22も同様に制御される。
Next, control of the
第1のカム軸27のカム26の駆動モードには、第1のモータ21を一方向に連続回転させて図5(a)に示すようにカム26を吸気弁10のリフト量が最大となる位置、すなわちカム26のノーズ26bの頂点がバルブリフター11と接する位置(以下、最大リフト位置と呼ぶ。)を越えて正転方向(図5(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、吸気弁10のリフト途中(気筒7を開く途中)に第1のモータ21の回転方向を切り替えて図5(b)に示すようにカム26を往復運動させる揺動駆動モードとがある。なお以降、カム26が最大リフト位置のときのリフト量を最大リフト量と呼ぶ。揺動駆動モードでは、カム26の回転方向を切り替えるタイミングを変化させることにより吸気弁10のリフト量の最大値を変化させることができる。例えば、カム26の回転方向の切り替えをカム26が最大リフト位置に達する前に行うことで、吸気弁10のリフト量の最大値を最大リフト量以下に調整できる。なお、揺動駆動モードにおいてカム26の回転方向を切り替えるタイミングは、ECU60によりエンジン1Aの運転状態などに応じて適宜設定される。
In the drive mode of the
図6は、ECU60が高圧燃料ポンプ50などの補機の動作を制御するために実行する補機動作制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは、ECU60の起動時に実行される制御ルーチンの一つとして設定され、エンジン1Aが停止していてもECU60が動作している間は所定の周期で繰り返し実行される。
FIG. 6 shows an auxiliary machine operation control routine executed by the
図6の制御ルーチンにおいてECU60は、まずステップS11においてエンジン1Aが停止中か否か判定する。エンジン1Aが停止中か否かはクランク角センサ62の出力信号を参照して判定する。エンジン1Aが運転中と判断した場合は今回の制御ルーチンを終了する。一方、エンジン1Aが停止中と判断した場合はステップS21に進み、ECU60は高圧燃料ポンプ50などの補機の動作の要否を判定する。燃料の圧力が低いと燃料噴射弁から燃料が良好に噴霧されず排気エミッションが悪化するおそれがある。そこで、例えば燃料噴射弁から良好に噴霧が可能な燃料の圧力範囲の下限値を予め許容下限値として設定し、燃圧センサ61により検出された燃料の圧力がこの許容下限値以下の場合に高圧燃料ポンプ50の動作が必要である、すなわち補機を動作させる必要があると判断する。補機を動作させる必要がないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。なお、良好に燃料の噴霧が可能な圧力範囲は、燃料噴射弁又はエンジン1Aの仕様などによって異なるため、許容下限値はこれらの仕様に応じて適宜変更してよい。このように補機の動作の要否を判定することによってECU60は、本発明の補機動作要否判定手段として機能する。
In the control routine of FIG. 6, the
一方、補機を動作させる必要があると判断した場合はステップS13に進み、ECU60は#1及び#4の気筒7のピストン8の位置を取得する。#1及び#4の気筒7のピストン8の位置は、クランク角センサ62の出力信号に基づいて取得する。周知のようにクランク角はいずれかの気筒7のピストン8が所定位置にある状態(例えば#1の気筒のピストンが吸気行程の上死点にある状態)を基準として特定されているため、停止時のクランク角を取得することによって各ピストン8の停止位置を判別することができる。このように各ピストン8の位置を取得することにより、ECU60は本発明のピストン位置取得手段として機能する。
On the other hand, if it is determined that the auxiliary machine needs to be operated, the process proceeds to step S13, and the
次のステップS14においてECU60は、取得した#1及び#4の気筒7のピストン8の位置に基づいて高圧燃料ポンプ50が駆動されるように第1のモータ21を動作させる。また、ECU60は、この第1のモータ21の動作によって燃料が昇圧されるように電磁弁55の動作も制御する。#1又は#4の気筒7のピストン8の位置が上死点付近の場合、これらの気筒7の吸気弁10を最大リフト量まで開けると吸気弁10とピストン8とが接触するおそれがある。そこで、#1又は#4の気筒7のピストン8が、最大リフト量までリフトされた状態(以下、この状態を全開状態と呼ぶ。)の吸気弁10と接触する位置(以下、吸気弁接触位置と呼ぶ。)又はこの位置よりも上死点側にある場合、ECU60は#1及び#4の各気筒7において吸気弁10がピストン8と接触しない範囲で開閉駆動され、かつ高圧燃料ポンプ50のプランジャー52が往復運動するように第1のモータ21を揺動駆動モードで駆動する。図4に示したように、高圧燃料ポンプ50のポンプ駆動カム54には2つのノーズ部54bが設けられているので、これらのノーズ部54bのうちの一方によってプランジャー52が往復運動するように、すなわち図4(a)に示した状態と図4(b)に示した状態とが交互に繰り返されるように第1のカム軸27の回転方向を切り替えることによって高圧燃料ポンプ50を駆動できる。一方、#1及び#4の各気筒7においてピストン8が、吸気弁接触位置よりも下死点側にある場合は、第1のカム軸27を正転方向に連続的に回転させる正転駆動モードで第1のモータ21を動作させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
In the next step S14, the
以上に説明したように、この形態によれば、エンジン1Aの停止中でも高圧燃料ポンプ50を動作させる必要があると判断した場合は第1のモータ21を動作させて高圧燃料ポンプ50を駆動するので、エンジン1Aの運転状態に係わりなく高圧燃料ポンプ50を適切に動作させることができる。そのため、エンジン1Aの始動時に燃料噴射弁から燃料を良好に噴霧させてエンジン1Aの燃焼を改善し、エンジン1Aの始動性を向上させるとともに始動時の排気エミッションを改善できる。また、このとき#1及び#4の各気筒7のピストン8の位置に基づいて第1のモータ21の駆動モードを切り替えるので、吸気弁10とピストン8との接触を防止して吸気弁10及びピストン8の破損を防止しつつ高圧燃料ポンプ50を駆動できる。
As described above, according to this embodiment, when it is determined that the high
なお、この形態では、吸気側の動弁装置20を使用して高圧燃料ポンプ50を駆動したが、排気側の動弁装置によって高圧燃料ポンプ50などの補機を駆動してもよい。また、このように補機が駆動されるように第1のモータ21の動作を制御することにより、ECU60は本発明の電動機制御手段として機能する。
In this embodiment, the high-
(第2の形態)
図7を参照して本発明の第2の形態を説明する。第2の形態では、ECU60がエンジン1Aを停止させるときに図7の制御ルーチンを実行する点が第1の形態と異なる。それ以外は、第1の形態と同じである。図7は、ECU60がエンジン1Aを停止させるときに実行する#1及び#4の気筒7のピストン8の位置を制御するために実行するピストン位置制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは、エンジン1Aの運転中に所定の周期で繰り返し、かつECU60が実行する他のルーチンと並列に実行される。
(Second form)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment is different from the first embodiment in that the
図7の制御ルーチンにおいてECU60は、まずステップS21においてエンジン1Aの停止要求が有ったか否か判定する。ECU60は、このピストン位置制御ルーチンとは異なる制御ルーチンによってエンジン1Aの運転状態を監視しており、例えばイグニッションキーがエンジン停止位置に切り替えられた場合、又は車速がゼロ、かつアイドリング運転が所定時間継続した場合などに所定の機関停止条件が満たされたと判断してエンジン1Aの停止を要求する。エンジン1Aの停止要求が無いと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
In the control routine of FIG. 7, the
エンジン1Aの停止要求が有ったと判断した場合はステップS22に進み、ECU60は#1及び#4の気筒7のピストン8の停止位置を調整するべくエンジン1Aの停止が要求されてから経過した経過時間を計測するためのタイマーがカウントを開始しているか否か判定する。タイマーがカウントを開始していると判断した場合はステップS23〜S25をスキップしてステップS26に処理を進める。一方、タイマーが停止中と判断した場合はステップS23に進み、ECU60はエンジン1Aの回転数を取得する。エンジン1Aの回転数は、例えばクランク角センサ62の出力信号を参照して取得する。
If it is determined that there has been a request to stop the
次のステップS24においてECU60は、取得したエンジン1Aの回転数に基づいて#1及び#4の気筒7の吸気弁10及び排気弁を全閉状態で停止させる弁停止タイミングを設定する。クランク軸6が停止するよりも前に気筒7内に吸気が閉じ込められるように吸気弁10及び排気弁を全閉状態で停止させることにより、この気筒7内に閉じ込めた吸気が圧縮されるときに発生する圧縮圧力によってピストン8の上昇を阻害できる。そこで、弁停止タイミングとしては、クランク軸6が停止するよりも前で、かつ気筒7内に閉じ込める吸気が多くなるように上死点以外の位置にピストン8があるタイミングが設定される。また、エンジン1Aを停止させる停止過程の開始時にクランク軸6が有する慣性力の大きさは、この停止過程の開始時のエンジン1Aの回転数に比例し、停止過程の開始時のエンジン1Aの回転数が高いほどクランク軸6が有する慣性力が大きくなる。そこで、図8にマップで示したようにエンジン1Aの回転数が高いほど弁停止タイミングがエンジン1Aの停止過程の開始時期に近付けるべく弁停止タイミングを早めてクランク軸6の慣性力を速やかに減少させる。このように弁停止タイミングを停止過程開始時のエンジン1Aの回転数に基づいて変更することで、エンジン1Aを停止させる際に毎回クランク軸6を略同じ所定のクランク角で停止させることができる。この所定のクランク角としては、例えば#1及び#4の各気筒7のピストン8がそれぞれ吸気弁接触位置よりも下死点側の所定の位置に停止するようなクランク角が設定される。なお、図8に一例を示したエンジン1Aの回転数と弁停止タイミングの関係は、予め実験又は数値計算などによって求め、ECU60のROMにマップとして記憶させておく。このように弁停止タイミングを設定することにより、ECU60は本発明の弁停止タイミング設定手段として機能する。続くステップS25においてECU60は、タイマーを初期化し、その後タイマーのカウントを開始させる。
In the next step S24, the
次のステップS26においてECU60は、エンジン1Aの停止が要求されてから経過した経過時間が弁停止タイミングに達したか否か判定する。経過時間が弁停止タイミングに達していないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、経過時間が弁停止タイミングに達した判断した場合はステップS27に進み、ECU60は気筒7内に吸気を閉じ込めるべく#1及び#4の気筒7の吸気弁10及び排気弁がそれぞれ全閉状態で停止するように吸気側の動弁装置20及び排気側の動弁装置の動作を制御する。続くステップS28においてECU60は、クランク軸6が停止したか否か判定する。クランク軸6が停止していないと判断した場合はステップS28の処理を繰り返し実行する。一方、クランク軸6が停止したと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
In the next step S26, the
この形態では、エンジン1Aを停止させるときに図7の制御ルーチンを実行するので、エンジン1の停止時に#1及び#4の各気筒7のピストン8が吸気弁接触位置又はその位置よりも上死点側の上死点付近で停止し難くなる。そのため、エンジン1Aの停止時に補機を動作させるべく第1のモータ21を動作させたときのピストン8と吸気弁10との接触を防止できる。また、エンジン1Aの停止時に#1及び#4の気筒7のピストン8が吸気弁接触位置よりも下死点側に停止し易くなるので、図6の制御ルーチンを実行したときに第1のモータ21を正転駆動モードで動作させ易くすることができる。
In this embodiment, the control routine of FIG. 7 is executed when the
(第3の形態)
図9及び図10を参照して本発明の第3の形態を説明する。なお、図9において第1の形態の図1と共通の部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。図9に示したように、この形態ではエンジン1Bのクランク軸6にクランク軸6の回転を利用して発電する発電機及びクランク軸6を駆動可能な電気モータとして機能することが可能なモータジェネレータ(MG)70が接続されている点が他の形態と異なる。MG70の動作はECU60によって制御される。図10は、図9のECU60が高圧燃料ポンプ50などの補機の動作を制御するために実行する補機動作制御ルーチンを示している。図10の制御ルーチンも図6の制御ルーチンと同様に、ECU60の起動時に実行され、エンジン1Bの停止中もECU60が動作している間は所定の周期で繰り返し実行される。なお、図10において図6と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
(Third form)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 9, the same reference numerals are given to portions common to FIG. 1 of the first embodiment, and description thereof is omitted. As shown in FIG. 9, in this embodiment, a generator that generates electric power using the rotation of the
図10の制御ルーチンにおいてECU60は、ステップS12まで図6の制御ルーチンと同様に処理を行う。ステップS12が肯定判断された場合はステップS31に進み、ECU60は#1及び#4のピストン8の位置が吸気弁接触位置よりも下死点側に、すなわちエンジン1Bの停止時に第1のモータ21を正転駆動モードで動作させてもピストン8と吸気弁10とが干渉しない位置に調整されるようにMG70を動作させる。次のステップS32においてECU60は、正転駆動モードで第1のモータ21を起動する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
In the control routine of FIG. 10, the
以上に説明したように、第3の形態では、MG70によってクランク軸6を駆動し、#1及び#4の気筒7のピストン8の位置を吸気弁接触位置よりも下死点側にそれぞれ買う実に調整できる。そのため、エンジン1Bの停止時に第1のモータ21を動作させてもピストン8と吸気弁10との接触を確実に防止しできる。また、エンジン1Bの停止時に第1のモータ21を正転駆動モードで確実に動作させることができる。図10の制御ルーチンを実行してMG70の動作を制御することにより、ECU60は本発明のMG制御手段として機能する。
As described above, in the third embodiment, the
(第4の形態)
図11は本発明の第4の形態に係る制御装置が組み込まれたエンジン1Cを示している。なお、図11(a)はエンジン1Cの上面図を、図11(b)は図11(a)の動力伝達機構90を図11(a)の下側から見た図を示している。なお、図11(a)及び図11(b)において他の形態と共通の部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図11(a)に示したように、エンジン1Cは各気筒7の吸気弁10を開閉駆動する吸気側の動弁装置20Aと、各気筒7の排気弁を開閉駆動する排気側の動弁装置20Bを備えている。なお、これらの動弁装置20A、20Bは、第1の形態において図2及び図3に詳細を示した動弁装置20と同一のものであり、図11(a)では各動弁装置20A、20Bの第2のモータ22の図示を省略している。また、図11(a)及び図11(b)に示したように、エンジン1Cは補機としてエアコンのコンプレッサ80を備えている。
(4th form)
FIG. 11 shows an
図11(b)に示したように、エンジン1Cは、クランク軸6の動力及び排気側の動弁装置20Bの第1のカム軸27の動力をコンプレッサ80に伝達するための動力伝達機構90を備えている。動力伝達機構90は、クランク軸6に設けられるクランクプーリ91と、排気側の動弁装置20Bの第1のカム軸27に設けられるカム軸プーリ92と、コンプレッサ80の駆動軸80aに駆動軸80aと一体回転可能に設けられるコンプレッサプーリ93と、アイドラプーリ94と、これらのプーリ91、92、93、94に巻き掛けられるベルト95とを備えている。クランクプーリ91は、クランクプーリ91がクランク軸6と一体に回転するオン状態とクランク軸6とクランクプーリ91との間の動力伝達経路を切り離すオフ状態に切り替え可能なクラッチを内蔵している。また、カム軸プーリ92も同様に、カム軸プーリ92が第1のカム軸27と一体に回転するオン状態と第1のカム軸27とカム軸プーリ92との間の動力伝達経路を切り離すオフ状態に切り替え可能なクラッチを内蔵している。
As shown in FIG. 11B, the
クランクプーリ91のクラッチの動作及びカム軸プーリ92のクラッチの動作はECU60によってそれぞれ制御されている。図12は、コンプレッサ80の駆動源の切り替えを制御するためにECU60が実行する補機動作制御ルーチンを示している。図12の制御ルーチンも図6の制御ルーチンと同様に、ECU60の起動時に実行され、エンジン1Cの停止中もECU60が動作している間は所定の周期で繰り返し実行される。なお、図12において図6と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
The operation of the clutch of the
図12の制御ルーチンにおいてECU60は、まずステップS11においてエンジン1Cが停止中か否か判定する。エンジン1Cが運転中と判断した場合はステップS41に進み、ECU60はクランクプーリ91のクラッチをオン状態に切り替えるとともに、カム軸プーリ92のクラッチをオフ状態に切り替える。この場合、クランク軸6とコンプレッサ80との間の動力伝達経路が接続されるので、クランク軸6の動力にてコンプレッサ80が駆動される。なお、カム軸プーリ92のクラッチはオフ状態に切り替えられるので、クランク軸6の動力がカム軸プーリ92に伝達されてもカム軸プーリ92は第1のカム軸27上を空転する。そのため、クランク軸6の動力が第1のカム軸27に伝達されることはない。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
In the control routine of FIG. 12, the
一方、エンジン1Cが停止中と判断した場合はステップS42に進み、補機としてのコンプレッサ80を動作させる必要があるか否か判定する。コンプレッサ80の停止中はエアコンも停止しているため、車内の温度が調整されない。そこで、例えば車内の温度が運転者によって設定された設定温度を中心とした許容範囲の上限値以上又は下限値以下に変化した場合にコンプレッサ80を動作させる必要があると判断する。コンプレッサ80を動作させる必要がないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
On the other hand, when it is determined that the
一方、コンプレッサ80を動作させる必要があると判断したはステップS43に進み、ECU60はクランクプーリ91のクラッチをオフ状態に切り替えるとともに、カム軸プーリ92のクラッチをオン状態に切り替える。この場合、第1のカム軸27とコンプレッサ80との間の動力伝達経路が接続されるので、第1のカム軸27の動力をコンプレッサ80に伝達することができる。また、クランクプーリ91のクラッチはオフ状態に切り替えられるので、第1のカム軸27の動力がクランクプーリ91に伝達されてもクランクプーリ91はクランク軸6上を空転する。そのため、第1のカム軸27の動力がクランク軸6に伝達されることはない。次にステップS13及びステップS14の処理を実行し、その後今回の制御ルーチンを終了する。
On the other hand, if it is determined that the
以上に説明したように、第4の形態によれば、コンプレッサ80の駆動源としてクランク軸6の動力及び第1のカム軸27の動力の両方が利用できる。また、エンジン1Cの運転中はクランク軸6とコンプレッサ80との間の動力伝達経路が接続され、クランク軸6によってコンプレッサ80が駆動されるので、エンジン1Cの運転中も第1のカム軸27で駆動する場合と比較して第1のモータ21で消費される電力を低減できる。そのため、エンジン1Cのエネルギ効率を改善できる。一方、エンジン1Cの停止時は、第1のカム軸27とコンプレッサ80との間の動力伝達経路が接続されるので、エンジン1Cが停止していてもコンプレッサ80を駆動できる。また、クランクプーリ91のクラッチがオフ状態に切り替えられるので、第1のモータ21の消費電力を抑制できる。このようにエンジン1Cの運転状態に応じてコンプレッサ80の駆動源を切り替えることにより、第一のモータ21で消費される電力を抑制しつつ、コンプレッサ80の動作が必要な場合に確実にコンプレッサ80を動作させることができる。なお、カム軸プーリ92は吸気側の動弁装置20Aに設けられていてもよい。
As described above, according to the fourth embodiment, both the power of the
この形態では、クランクプーリ91に内蔵されたクラッチがクランク軸6とコンプレッサ80との間の動力伝達経路の接続及び切り離しを切り替えるので、クランクプーリ91が本発明の第1クラッチ手段として機能し、カム軸プーリ92に内蔵されたクラッチが第1のカム軸27とコンプレッサ80との間の動力伝達経路の接続及び切り離しを切り替えるので、カム軸プーリ92が本発明の第2クラッチ手段として機能する。また、図12の制御ルーチンを実行して各プーリ91、92のクラッチを制御することにより、ECU60が本発明のクラッチ制御手段として機能する。
In this embodiment, the clutch built in the
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、カム軸によって駆動される補機は、高圧燃料ポンプ、エアコンのコンプレッサに限定されない。例えばパワーステアリング用のポンプ、ブレーキ用のバキュームポンプなどエンジンによって駆動されていた種々の補機をカム軸によって駆動してよい。 The present invention is not limited to the above-described form and can be implemented in various forms. For example, the auxiliary machine driven by the camshaft is not limited to a high pressure fuel pump or an air conditioner compressor. For example, various auxiliary machines driven by the engine such as a power steering pump and a brake vacuum pump may be driven by the camshaft.
本発明が適用されるエンジンは4気筒のエンジンに限定されない。3気筒、又は5気筒以上の気筒を有するエンジンに適用してよい。本発明が適用されるエンジンの動弁装置は、1台のモータで2気筒分の吸気弁又は排気弁を駆動する動弁装置に限定されない。各気筒の吸気弁又は排気弁にモータが配置される動弁装置を備えるエンジンに本発明を適用してもよいし、4気筒分の吸気弁又は排気弁を一本のカム軸で開閉駆動し、かつこのカム軸がモータで駆動される動弁装置を備えるエンジンに本発明を適用してもよい。補機の駆動源は、吸気側の動弁装置又は排気側の動弁装置のいずれか一方のカム軸に限定されない。各動弁装置のカム軸をそれぞれ互いに異なる複数の補機の駆動源に使用してよい。 The engine to which the present invention is applied is not limited to a four-cylinder engine. The present invention may be applied to an engine having three cylinders or five or more cylinders. The valve operating apparatus of the engine to which the present invention is applied is not limited to a valve operating apparatus that drives an intake valve or an exhaust valve for two cylinders with one motor. The present invention may be applied to an engine provided with a valve operating device in which a motor is disposed on an intake valve or an exhaust valve of each cylinder, and the intake valves or exhaust valves for four cylinders are driven to open and close by a single camshaft. In addition, the present invention may be applied to an engine including a valve operating device in which the cam shaft is driven by a motor. The drive source of the accessory is not limited to the cam shaft of either the intake side valve device or the exhaust side valve device. The camshaft of each valve gear may be used as a drive source for a plurality of different auxiliary machines.
1A、1B、1C エンジン(内燃機関)
6 クランク軸
7 気筒
8 ピストン
10 吸気弁
20、20A、20B 動弁装置(動弁機構)
21 第1のモータ(電動機)
22 第2のモータ(電動機)
26 カム
27 第1のカム軸
40 第2のカム軸
50 高圧燃料ポンプ(昇圧ポンプ、補機)
60 エンジンコントロールユニット(補機動作要否判定手段、電動機制御手段、ピストン位置取得手段、弁停止タイミング設定手段、MG制御手段、クラッチ制御手段)
61 燃圧センサ(燃料圧取得手段)
70 モータジェネレータ
80 コンプレッサ(補機)
90 動力伝達機構
91 クランクプーリ(第1クラッチ手段)
92 カム軸プーリ(第2クラッチ手段)
1A, 1B, 1C engine (internal combustion engine)
6
21 First motor (electric motor)
22 Second motor (electric motor)
26
60 Engine control unit (auxiliary operation necessity determination means, motor control means, piston position acquisition means, valve stop timing setting means, MG control means, clutch control means)
61 Fuel pressure sensor (Fuel pressure acquisition means)
70
90
92 Camshaft pulley (second clutch means)
Claims (11)
前記補機の動作の要否を判定する補機動作要否判定手段と、前記補機動作要否判定手段が前記補機を動作させる必要があると判断した場合に前記補機が駆動されるように前記電動機の動作を制御する電動機制御手段と、を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。 In a control device applied to an internal combustion engine comprising a valve mechanism having an electric motor for driving a camshaft and an auxiliary machine that can be driven by the electric motor,
Auxiliary machine operation necessity determination means for determining the necessity of operation of the auxiliary machine, and the auxiliary machine is driven when it is determined that the auxiliary machine operation necessity determination means needs to operate the auxiliary machine And a motor control means for controlling the operation of the motor as described above.
前記電動機制御手段は前記内燃機関の停止時に前記補機が駆動されるように前記電動機を動作させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 The auxiliary machine operation necessity determination means determines whether the auxiliary machine needs to operate when the internal combustion engine is stopped,
2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the motor control means operates the motor so that the auxiliary machine is driven when the internal combustion engine is stopped.
前記電動機制御手段は、前記補機動作要否判定手段が前記補機を動作させる必要があると判断した場合、前記カム軸に設けられたカムによって開閉駆動される気筒開閉用の弁がその弁によって開閉される気筒のピストンと干渉しない範囲で開閉駆動されるように前記ピストン位置取得手段が取得した前記ピストンの位置に基づいて前記電動機を動作させることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置。 A piston position obtaining means for obtaining a position of the piston of the internal combustion engine;
When the motor control means determines that the auxiliary machine operation necessity determination means needs to operate the auxiliary machine, a cylinder opening / closing valve driven to open and close by a cam provided on the cam shaft is the valve. 3. The motor according to claim 1, wherein the electric motor is operated based on the position of the piston acquired by the piston position acquisition means so as to be opened and closed within a range that does not interfere with a piston of a cylinder that is opened and closed by the cylinder. Control device for internal combustion engine.
前記電動機として、前記外側の一対の気筒によって構成される第1の気筒群に対して共用される第1のカム軸を駆動する第1の電動機と、内側の一対の気筒によって構成される第2の気筒群に対して共用される第2のカム軸を駆動する第2の電動機とが設けられ、
前記補機は、前記第1の電動機によって駆動可能に設けられていることを特徴とする請求項4のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。 The internal combustion engine is configured as an equidistant explosion type in-line four-cylinder four-cycle internal combustion engine in which an explosion order is set such that an explosion interval between a pair of outer cylinders is shifted by 360 ° as a crank angle,
As the electric motor, a first electric motor that drives a first camshaft that is shared with respect to a first cylinder group that is constituted by the pair of outer cylinders, and a second electric motor that is constituted by a pair of inner cylinders. A second electric motor that drives a second camshaft shared for the cylinder group of
5. The control device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the auxiliary machine is provided so as to be driven by the first electric motor.
前記補機動作要否判定手段は、前記燃料圧取得手段によって取得された燃料の圧力が予め設定された許容下限値未満の場合に前記昇圧ポンプの動作が必要と判断することを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。 A booster pump for boosting the fuel supplied to the internal combustion engine as the auxiliary machine is provided, and further includes a fuel pressure acquisition means for acquiring the pressure of the fuel pressurized by the booster pump,
The auxiliary machine operation necessity determination unit determines that the operation of the booster pump is necessary when the fuel pressure acquired by the fuel pressure acquisition unit is less than a preset allowable lower limit value. Item 11. The control device for an internal combustion engine according to any one of Items 1 to 10.
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JP2010127898A (en) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | Mitsubishi Electric Corp | Navigation system |
CN102251821A (en) * | 2010-05-17 | 2011-11-23 | 通用汽车环球科技运作公司 | Engine assembly including camshaft with integrated pump |
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