JP2009097450A - Valve system of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムを備えた動弁システムに関する。 The present invention relates to a valve operating system including a cam that is rotated or oscillated by a drive source independent of an internal combustion engine.
内燃機関の動弁システムとして、内燃機関と独立した駆動源によりカムを回転又は揺動させる動弁システムが知られている。このような動弁システムを利用した技術として、内燃機関のクランキング時に吸気バルブを継続して開弁させるとともに排気バルブを継続して閉弁させる技術が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
ところで、駆動源が停止状態のカムを回転させ始める時(以下、「起動時」と称する)は、比較的大きな駆動力が必要となる。このため、駆動源の起動時はカムが要求通りに回転しない可能性がある。 By the way, when the drive source starts to rotate the stopped cam (hereinafter referred to as “start-up”), a relatively large driving force is required. For this reason, the cam may not rotate as required when the drive source is activated.
よって、前述の従来技術において排気バルブが継続して閉弁された後に、該排気バルブを開閉動作させるために駆動源が起動されると、該駆動源が要求通りにカムを回転させることができず、排気バルブが正常に開閉しない可能性がある。 Therefore, after the exhaust valve is continuously closed in the above-described prior art, when the drive source is started to open and close the exhaust valve, the drive source can rotate the cam as required. The exhaust valve may not open and close normally.
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、駆動源の起動時にカムが要求通りに動作可能であるかを事前に検知可能な技術の提供にある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a drive source for a valve operating system of an internal combustion engine in which a valve rotated or swung by a drive source independent of the internal combustion engine opens and closes the valve. It is to provide a technology capable of detecting in advance whether the cam can be operated as requested at the time of activation of.
本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、停止状態の駆動源に対して正規の起動要求が発生する前に、前記駆動源を強制的に起動させて前記カムの動作確認を行うようにした。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a valve operating system for an internal combustion engine in which a cam rotated or swung by a drive source independent of the internal combustion engine opens and closes a valve. Before the start request is generated, the drive source is forcibly started to check the operation of the cam.
詳細には、本発明は、内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、停止状態の駆動源に対する起動要求が発生する前に該駆動源を強制起動させる制御手段と、前記制御手段により駆動源が強制起動された時に前記カムが正常に回転又は揺動しているか否かを判定する故障判定手段と、を備えるようにした。 More specifically, the present invention relates to a valve operating system for an internal combustion engine in which a cam rotated or swung by a drive source independent of the internal combustion engine opens and closes the valve, before the start request for the stopped drive source is generated. Control means for forcibly starting the drive source, and failure determination means for determining whether or not the cam is normally rotating or swinging when the drive source is forcibly started by the control means.
本発明における「起動要求」は、内燃機関の運転に不可欠な開閉動作をバルブに行わせるために駆動源を起動させる要求である。このような起動要求は、内燃機関の運転中にバルブを停止又は休止させた状態から復帰させる場合や、内燃機関の始動時にバルブの開閉動作を開始させる場合等に発生する。以下では、上記したような起動要求を「正規の起動要求」と記す場合もある。 The “start-up request” in the present invention is a request to start up the drive source in order to cause the valve to perform an opening / closing operation essential for the operation of the internal combustion engine. Such an activation request is generated when the valve is returned from a stopped or stopped state during the operation of the internal combustion engine, or when the valve opening / closing operation is started when the internal combustion engine is started. Hereinafter, the activation request as described above may be referred to as a “regular activation request”.
上記したような正規の起動要求が発生する時点では燃料噴射や燃料の燃焼が既に行われている可能性がある。このため、起動要求発生後に故障が発生すると、動弁システム以外の部品に影響が及んだり、或いはエミッションが悪化したりする等の問題が発生する。 There is a possibility that fuel injection or fuel combustion has already been performed at the time when the normal activation request as described above occurs. For this reason, when a failure occurs after the activation request is generated, problems occur such as affecting parts other than the valve operating system or deteriorating emissions.
これに対し、本発明は、起動要求の発生前に駆動源を強制起動させて故障判定が行われる。故障判定においてカムが正常に回転又は揺動していないと判定された場合は、燃料噴射の中止や点火プラグの作動中止などの対処を行うことも可能である。よって、上記したような問題の発生を未然に防ぐことができる。 In contrast, according to the present invention, the failure determination is performed by forcibly starting the drive source before the start request is generated. If it is determined in the failure determination that the cam is not rotating or swinging normally, it is possible to take measures such as stopping fuel injection or stopping the operation of the spark plug. Therefore, it is possible to prevent the above-described problem from occurring.
ここで、「カムが正常に回転又は揺動しない」状態としては、カムが全く動かない状態のみならず、カムの回転速度又は揺動速度が規定の速度から懸け離れている状態も考えられる。 Here, the “cam does not rotate or swing normally” includes not only a state where the cam does not move at all, but also a state where the rotational speed or swing speed of the cam is far from a specified speed.
本発明において、制御手段は、駆動源を強制起動させた時に、カムが少なくとも1回転するように駆動源を制御してもよい。この場合、故障判定手段は、カムが正常に1回転したか否かを判定することになる。これは、バルブが正常に開閉するか否かを判定することを意味する。また、カムが少なくとも1回転することにより、カムの摺動面に潤滑油を行き渡らせることもできる。このため、駆動源が長期間停止された場合に有効である。 In the present invention, the control means may control the drive source so that the cam rotates at least once when the drive source is forcibly activated. In this case, the failure determination means determines whether or not the cam has normally rotated once. This means that it is determined whether or not the valve normally opens and closes. Also, the lubricating oil can be spread over the sliding surface of the cam by rotating the cam at least once. Therefore, it is effective when the drive source is stopped for a long time.
本発明において、制御手段は、駆動源を強制起動させた時に、バルブがリフトしない範囲でカムが揺動するように駆動源を制御するようにしてもよい。この場合、バルブがリフトしないため、内燃機関の運転状態に影響を及ぼすことなく故障判定を行うことができる。このような方法による故障判定は、内燃機関の減速フューエルカット運転時や内燃機関の一部の気筒が休止される減筒運転時等にも行うことができる。 In the present invention, the control means may control the drive source so that the cam swings in a range where the valve does not lift when the drive source is forcibly activated. In this case, since the valve does not lift, the failure determination can be performed without affecting the operation state of the internal combustion engine. The failure determination by such a method can also be performed at the time of decelerating fuel cut operation of the internal combustion engine or at the time of reduced cylinder operation in which some cylinders of the internal combustion engine are deactivated.
本発明において、制御手段は、駆動源を強制起動させた時に、カムが少なくとも1回転するように駆動源を制御する第1制御と、バルブがリフトしない範囲でカムが揺動するように駆動源を制御する第2制御とを行うようにしてもよい。 In the present invention, the control means includes a first control that controls the drive source so that the cam rotates at least once when the drive source is forcibly activated, and a drive source that swings the cam within a range in which the valve does not lift. You may make it perform 2nd control which controls.
この場合、故障判定手段は、第1制御実行時にカムが正常に回転することができるか否かを判定することができるとともに、第2制御実行時にカムが正常に揺動することができるか否かを判定することができる。その結果、故障判定の精度が高められる。 In this case, the failure determination means can determine whether or not the cam can normally rotate when the first control is executed, and whether or not the cam can swing normally when the second control is executed. Can be determined. As a result, the accuracy of failure determination is increased.
ところで、故障判定手段によりカムが正常に回転又は揺動していると判定された後に駆動源が停止されると、その後の起動要求発生時にカムが正常に回転又は揺動しない可能性がある。 By the way, if the drive source is stopped after the failure determination means determines that the cam is normally rotating or swinging, the cam may not normally rotate or swing when a subsequent activation request is generated.
そこで、制御手段は、起動要求発生時まで駆動源を作動させ続けるようにしてもよい。例えば、制御手段は、起動要求の発生前であってバルブがリフトしても内燃機関の運転に影響を与えない時に、第1制御を実行する。第1制御実行時に故障判定手段がカムの正常な回転を判定すると、制御手段は起動要求が発生するまで第2制御を実行するようにしてもよい。 Therefore, the control means may continue to operate the drive source until the activation request is generated. For example, the control means executes the first control before the start request is generated and when the valve is lifted and does not affect the operation of the internal combustion engine. If the failure determination means determines the normal rotation of the cam during execution of the first control, the control means may execute the second control until an activation request is generated.
第2制御の実行時はバルブがリフトしないため、燃料噴射が行われた後や燃料の燃焼が行われた後であっても内燃機関の運転状態に影響を与えることなく第2制御を実行し続けることが可能である。よって、制御手段は、起動要求発生時まで第2制御を実行し続けることができる。起動要求発生時まで駆動源がカムを揺動させ続けると、起動要求発生時に駆動源にかかる負荷が小さくなる。その結果、駆動源は、起動要求発生時にカムを正常に動作させやすくなる。また、故障判定手段は、第2制御実行時に故障判定を継続的に行うことにより、故障判定精度を可及的に高めることもできる。 Since the valve does not lift when the second control is executed, the second control is executed without affecting the operating state of the internal combustion engine even after fuel injection or after fuel combustion. It is possible to continue. Therefore, the control means can continue to execute the second control until the activation request is generated. If the drive source continues to swing the cam until the start request is generated, the load applied to the drive source when the start request is generated is reduced. As a result, the drive source facilitates normal operation of the cam when an activation request is generated. Further, the failure determination means can improve the failure determination accuracy as much as possible by continuously performing the failure determination during the execution of the second control.
制御手段は、駆動源の停止期間が一定期間以上である場合は前記第1制御と前記第2制御を実行し、駆動源の停止期間が一定期間未満である場合は前記第2制御のみ行うように
してもよい。
The control means executes the first control and the second control when the drive source stop period is equal to or longer than a predetermined period, and performs only the second control when the drive source stop period is less than the predetermined period. It may be.
駆動源の停止期間が長くなると、カムやバルブの摺動部の油膜が薄くなったり、潤滑油の粘性が高くなったりする。そのような場合は、カムやバルブが動作する時のフリクションが大きくなる。 If the stop period of the drive source becomes longer, the oil film on the sliding portion of the cam or valve becomes thinner or the viscosity of the lubricating oil becomes higher. In such a case, the friction when the cam or valve operates increases.
逆に、駆動源の停止期間が短い場合は、カムやバルブの摺動部の油膜が十分な厚さを維持しているとともに、潤滑油の粘性が低くなる。そのような場合は、カムやバルブが動作する時のフリクションが小さくなる。 On the contrary, when the stop period of the drive source is short, the oil film of the sliding portion of the cam or valve maintains a sufficient thickness and the viscosity of the lubricating oil becomes low. In such a case, the friction when the cam or valve operates is reduced.
これらの知見によれば、停止期間が短くなるほど、バルブが正常にリフト(開閉)し易いと言える。従って、駆動源の停止期間が短い場合は、カムが正常に揺動可能であれば、該カムが正常に回転することも可能であるとみなすことができる。その結果、駆動源の停止期間が短い場合は、第1制御を省略することができる。第1制御が省略されると、駆動源の強制起動に起因した消費エネルギの増加を最小限に抑えることができる。 According to these findings, it can be said that the shorter the stop period, the easier it is for the valve to lift (open / close) normally. Therefore, when the stop period of the drive source is short, if the cam can swing normally, it can be considered that the cam can rotate normally. As a result, when the drive source stop period is short, the first control can be omitted. If the first control is omitted, an increase in energy consumption due to forced activation of the drive source can be minimized.
ここで、駆動源の停止期間が一定期間以上であるか否かを判別する方法としては、(1)駆動源の停止時間を計測し、その計測時間が一定期間以上であるか否かを判別する方法、(2)内燃機関の冷却水(或いは潤滑油)の温度が基準水温より低い場合に停止期間が一定期間以上であるとみなす方法等を例示することができる。 Here, as a method of determining whether or not the stop period of the drive source is equal to or longer than a certain period, (1) measuring the stop time of the drive source and determining whether or not the measurement time is equal to or longer than the predetermined period. And (2) a method in which when the temperature of the cooling water (or lubricating oil) of the internal combustion engine is lower than the reference water temperature, the stop period is considered to be a certain period or more.
本発明において、制御手段が駆動源を強制起動させるタイミングとしては、起動要求が発生する前であって、燃料噴射弁の作動前を例示することができる。 In the present invention, the timing at which the control means forcibly activates the drive source can be exemplified before the activation request is generated and before the operation of the fuel injection valve.
このようなタイミングで駆動源が強制起動されると、内燃機関の運転状態に影響を及ぼすことなく前記第1制御を行うことができる。このため、故障判定精度を高めることが可能となる。また、燃料噴射弁の作動前に故障が検出されれば、燃料噴射弁から噴射された燃料が吸気ポートや気筒内に未燃のまま残留したり、或いは内燃機関から未燃のまま排出されたりすることが防止される。 When the drive source is forcibly started at such timing, the first control can be performed without affecting the operating state of the internal combustion engine. For this reason, it becomes possible to raise failure determination accuracy. In addition, if a failure is detected before the fuel injection valve is operated, the fuel injected from the fuel injection valve may remain unburned in the intake port or the cylinder, or may be discharged unburned from the internal combustion engine. Is prevented.
本発明において、制御手段が駆動源を強制起動させるタイミングとしては、起動要求が発生する前であって、点火プラグの作動前を例示することができる。 In the present invention, the timing at which the control means forcibly activates the drive source can be exemplified before the activation request is generated and before the operation of the spark plug.
カムやバルブが正常に動作しない状態で燃料の点火が行われると、火炎や既燃ガスが吸気系に逆流する可能性がある。これに対し、点火プラグの作動前に故障判定が行われると、上記した問題の発生を回避することができる。 If the fuel is ignited in a state where the cam or the valve does not operate normally, there is a possibility that the flame or burnt gas flows backward to the intake system. On the other hand, if the failure determination is performed before the operation of the spark plug, the above-described problem can be avoided.
本発明において、制御手段が駆動源を強制起動させるタイミングとしては、起動要求発生時から故障判定に要する時間を差し引いた時期を例示することができる。これは、起動要求の発生時期を予測することができる場合に有効である。 In the present invention, the timing at which the control means forcibly activates the drive source can be exemplified by the time obtained by subtracting the time required for failure determination from the time when the activation request is generated. This is effective when the generation timing of the activation request can be predicted.
起動要求発生時期から故障判定に要する時間を差し引いた時期に駆動源が強制起動されると、駆動源が強制起動される期間は故障判定に必要な時間のみとなる。その結果、駆動源の強制起動期間が不必要に長くならないため、駆動源の強制起動に起因した消費エネルギの増加を最小限に抑えることができる。 If the drive source is forcibly started at a time obtained by subtracting the time required for failure determination from the start request generation time, the period during which the drive source is forcibly started is only the time required for failure determination. As a result, since the forced activation period of the drive source does not become unnecessarily long, an increase in energy consumption due to the forced activation of the drive source can be minimized.
また、故障判定の終了時に起動要求が発生することになるため、駆動源は強制起動されてから起動要求発生時まで継続的に作動することになる。その結果、駆動源は、起動要求発生時にカムを正常に動作させ易い。 In addition, since a start request is generated at the end of the failure determination, the drive source is continuously operated from the time when the start request is generated until the start request is generated. As a result, the drive source can easily operate the cam normally when an activation request is generated.
尚、本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、駆動源の停止中又は作動中を問わずに故障判定が行われるようにしてもよい。この場合は、故障判定終了から次回の起動要求が発生するまで駆動源の作動が強制的に継続されることが好ましい。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a valve operating system for an internal combustion engine in which a cam rotated or swung by a drive source independent of the internal combustion engine opens and closes the valve. The failure determination may be performed regardless of the inside. In this case, it is preferable that the operation of the drive source is forcibly continued from the end of the failure determination until the next activation request is generated.
詳細には、内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、前記カムが正常に動作したか否かを判定する故障判定手段と、前記故障判定手段による故障判定終了時から次回の起動要求が発生するまで、前記駆動源の作動を強制的に継続させる制御手段と、を備えるようにしてもよい。 Specifically, in a valve operating system for an internal combustion engine in which a cam rotated or swung by a drive source independent of the internal combustion engine opens and closes a valve, failure determination means for determining whether or not the cam has operated normally; Control means for forcibly continuing the operation of the drive source from when the failure determination by the failure determination means is completed until the next start-up request is generated.
かかる発明によれば、駆動源の故障判定が行われた後にたとえ該駆動源の停止要求が発生しても、次回の起動要求が発生するまでは駆動源の作動が強制的に継続されることになる。 According to this invention, even if a stop request for the drive source is generated after the drive source failure determination is made, the operation of the drive source is forcibly continued until the next start request is generated. become.
ここでいう停止要求は、減速フューエルカット運転や減筒運転等に伴うバルブの停止又は休止を目的とした停止要求であり、内燃機関の運転停止(イグニッションスイッチのオフ)に付随した停止要求は含まない。 The stop request here is a stop request for the purpose of stopping or stopping the valve in the deceleration fuel cut operation, the reduced cylinder operation, etc., and the stop request accompanying the operation stop (ignition switch OFF) of the internal combustion engine is included. Absent.
前述したように故障判定が行われた後に駆動源が停止されると、次回の起動要求発生時にカムが正常に動作しない可能性がある。このため、故障判定結果と実際のカムの動作とが相違する可能性がある。特に、故障判定によりカムが正常に動作したと判定された後に駆動源が停止されてしまうと、次回の起動要求発生時にカムが正常に動作することができない状態に陥ることが懸念される。 If the drive source is stopped after the failure determination is performed as described above, the cam may not operate normally when the next activation request is generated. For this reason, the failure determination result and the actual cam operation may be different. In particular, if the drive source is stopped after it is determined by the failure determination that the cam has operated normally, there is a concern that the cam cannot be operated normally when the next activation request is generated.
これに対し、故障判定終了から次回の起動要求発生まで駆動源が作動し続けると、次回起動時に駆動源がカムを正常に動作させ易くなる。また、故障判定によりカムが正常に動作しないと判定された場合であっても、次回の起動要求発生時まで駆動源を作動させ続けることにより、潤滑油の温度上昇や粘性低下を図ることができる。そのため、カムが正常に動作可能な状態に復帰することも期待できる。 On the other hand, if the drive source continues to operate from the end of the failure determination until the next start request is generated, the drive source can easily operate the cam normally at the next start. Even if it is determined by the failure determination that the cam does not operate normally, the temperature of the lubricating oil can be increased or the viscosity can be decreased by continuing to operate the drive source until the next start-up request occurs. . Therefore, it can be expected that the cam returns to a state in which it can operate normally.
尚、故障判定終了時から次回の起動要求発生時までの間隔が過剰に長くなると、駆動源の強制作動によって消費エネルギが膨大になる可能性がある。そこで、故障判定終了時から一定時間以内に次回に起動要求が発生しない場合は、故障判定終了時から一定時間が経過した時点で駆動源の強制作動が終了されてもよい。この場合、消費エネルギの過剰な増加を防止することができる。 Note that if the interval from the end of failure determination to the next start request generation is excessively long, the energy consumption may become enormous due to the forced operation of the drive source. Therefore, when the activation request is not generated next time within a certain time from the end of the failure determination, the forced operation of the drive source may be terminated when a certain time has elapsed from the end of the failure determination. In this case, an excessive increase in energy consumption can be prevented.
次回の起動要求が発生した時にバルブが全閉状態にある場合は、制御手段は起動要求に従ってバルブを開弁させる前に該バルブがリフトしない範囲でカムを揺動させるべく駆動源を制御し、その際に故障判定手段はカムが正常に動作したか否かを判定するようにしてもよい。 If the valve is in the fully closed state when the next activation request is generated, the control means controls the drive source to swing the cam within a range in which the valve does not lift before opening the valve according to the activation request, At that time, the failure determination means may determine whether or not the cam operates normally.
かかる構成によれば、故障判定終了後の起動要求発生時に再度故障判定が行われるため、故障判定精度を高めることが可能となる。また、最初の故障判定時にカムが正常に動作しないと判定された場合において、その後の駆動源の継続作動によりカムが正常に動作可能な状態に復帰したか否かを判定することもできる。 According to such a configuration, the failure determination is performed again when the activation request is generated after the failure determination is completed, so that the failure determination accuracy can be improved. In addition, when it is determined that the cam does not operate normally at the time of the first failure determination, it is also possible to determine whether or not the cam has returned to a state in which the cam can be normally operated by subsequent operation of the drive source.
起動要求発生時の故障判定によりカムが正常に動作しないと判定された場合は、故障判定手段は、起動要求に基づくバルブの開弁を許可しないようにすることもできる。その際、燃料噴射弁や点火プラグの作動も禁止することにより、前述したような種々の問題を回
避することも可能となる。
When it is determined that the cam does not operate normally by the failure determination at the time when the activation request is generated, the failure determination means may not permit the valve opening based on the activation request. At that time, by prohibiting the operation of the fuel injection valve and the spark plug, various problems as described above can be avoided.
以上述べたような発明において、カムが正常に回転或いは揺動しているか否かを判別する方法としては、(1)駆動源の回転位置を検出する手段の検出信号に基づいてカムが正常に回転又は揺動しているか否かを判別する方法、(2)カムの回転位置を検出する手段の検出信号に基づいてカムが正常に回転又は揺動しているか否かを判別する方法等を例示することができる。 In the invention as described above, as a method of determining whether or not the cam is normally rotating or swinging, (1) the cam is normally operated based on the detection signal of the means for detecting the rotational position of the drive source. A method of determining whether or not the cam is rotating or swinging, and (2) a method of determining whether or not the cam is rotating or swinging normally based on the detection signal of the means for detecting the rotational position of the cam. It can be illustrated.
本発明において、カムが正常に回転又は揺動しているか否かを判別する方法としては、駆動源に要求される駆動トルク(要求トルク)を検出する手段の検出信号に基づいてカムが正常に回転又は揺動しているか否かを判別する方法も例示することができる。駆動源の要求トルクは、カムがバルブをリフトさせる時に大きくなる。このため、バルブのリフト量及びカムの回転方向に見合った要求トルクの増減が発生すれば、カムが正常に回転又は揺動していると判定することができる。 In the present invention, as a method of determining whether or not the cam is rotating or swinging normally, the cam is normally operated based on a detection signal of a means for detecting a driving torque (requested torque) required for the driving source. A method for determining whether or not it is rotating or swinging can also be exemplified. The required torque of the drive source increases when the cam lifts the valve. For this reason, if increase / decrease in the required torque commensurate with the lift amount of the valve and the rotation direction of the cam occurs, it can be determined that the cam is rotating or swinging normally.
但し、バルブがリフトしない範囲でカムが揺動される場合は駆動源の要求トルクは増減しないため、そのような場合は駆動源の回転位置を検出する手段又はカムの回転位置を検出する手段の検出信号に基づいてカムが正常に揺動しているか否かを判別することが好ましい。 However, when the cam is swung within the range where the valve does not lift, the required torque of the drive source does not increase or decrease. In such a case, the means for detecting the rotational position of the drive source or the means for detecting the rotational position of the cam It is preferable to determine whether or not the cam is swinging normally based on the detection signal.
本発明によれば、内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、駆動源の起動時にカムが要求通りに動作可能であるか事前に検知することができる。 According to the present invention, in a valve operating system for an internal combustion engine in which a valve rotated or swung by a drive source independent of the internal combustion engine opens and closes the valve, whether the cam can be operated as required when the drive source is activated. Can be detected.
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<実施例1>
先ず、本発明の第1の実施例について図1〜図5に基づいて説明する。図1は、本発明にかかる内燃機関の動弁システムの概略構成を示す図である。
<Example 1>
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a valve operating system for an internal combustion engine according to the present invention.
図1に示す内燃機関1は、4ストローク・サイクルの火花点火式内燃機関(ガソリンエンジン)である。
The
内燃機関1は、4つの気筒2を備えている。気筒2内には、ピストン3が摺動自在に内装されている。ピストン3は、コネクティングロッド4を介してクランクシャフト5と連結されている。
The
気筒2の内部は、吸気ポート6及び排気ポート7と連通している。気筒2内における吸気ポート6の開口端は、吸気バルブ8により開閉される。気筒2内における排気ポート7の開口端は、排気バルブ9により開閉される。吸気バルブ8と排気バルブ9は、吸気側駆動機構10と排気側駆動機構11とにより各々開閉駆動される。
The inside of the
前記吸気ポート6は、吸気通路60と連通している。前記吸気通路60には、燃料噴射弁12が取り付けられている。吸気通路60内を流れる吸気は、吸気ポート6へ導かれる。吸気ポート6へ導かれた吸気は、吸気バルブ8の開弁時に気筒2内へ吸入される。その際、燃料噴射弁12から吸気ポート6へ噴射された燃料も吸気とともに気筒2内へ吸入される。
The intake port 6 communicates with the
気筒2内に導かれた燃料及び吸気(混合気)は、点火プラグ13が発生する火花を火種として燃焼される。気筒2内で燃焼されたガス(既燃ガス)は、排気バルブ9の開弁時に排気ポート7へ排出される。排気ポート7は排気通路70と連通しており、前記した既燃ガスが排気ポート7から排気通路70を介して大気中へ排出される。
The fuel and the intake air (air mixture) guided into the
このように構成された内燃機関1には、ECU14が併設されている。ECU14は、CPU、ROM、RAM、バックアップRAM等から構成される電子制御ユニットである。ECU14には、クランクポジションセンサ15、水温センサ16、イグニッションスイッチ17等の各種センサと電気的に接続されている。
The
ECU14は、前記した各種センサの測定値に基づいて燃料噴射弁12、点火プラグ13、吸気側駆動機構10、及び排気側駆動機構11を電気的に制御する。
The
ここで、図2、図3に基づいて吸気側駆動機構10及び排気側駆動機構11の構成を説明する。図2は吸気側駆動機構10の構成を示す図である。図2中の#1〜♯4は、内燃機関1の1番気筒から4番気筒を各々表している。尚、1番気筒(#1)から4番気筒(#4)の燃焼順序は、1番気筒(#1)→3番気筒(#3)→4番気筒(#4)→2番気筒(#2)である。
Here, the configuration of the intake
1番気筒(#1)〜4番気筒(#4)の各々には、2つの吸気バルブ8が設けられている。吸気バルブ8のステム基端には、バルブリフタ80が取り付けられている。吸気バルブ8には図示しないバルブスプリングの付勢力が作用しており、その付勢力によってバルブリフタ80が第1吸気カム81又は第2吸気カム82に押し付けられている。
Two
第1吸気カム81は、1番気筒(#1)及び4番気筒(#4)の吸気バルブ8を開閉駆動させるカムであり、第1吸気カムシャフト83に固定されている。第2吸気カム82は、2番気筒(#2)及び3番気筒(#3)の吸気バルブ8を開閉駆動するカムであり、第2吸気カムシャフト84に固定されている。
The
第1吸気カムシャフト83と第2吸気カムシャフト84は、同軸に配置されるとともに、互いに独立して周方向へ回転或いは揺動可能に内燃機関1に支持されている。
The
第1吸気カムシャフト83の一端には、第1ドリブンギヤ85が固定されている。第1ドリブンギヤ85は、第1モータ18の出力軸に固定された第1出力ギヤ19と噛合している。以下では、第1ドリブンギヤ85及び第1出力ギヤ19を第1減速機構と総称する。
A first driven
この場合、第1モータ18の回転トルクは、第1減速機構を介して第1吸気カムシャフト83へ伝達される。よって、第1モータ18は、第1減速機構を介して第1吸気カムシャフト83を周方向へ回転或いは揺動させることができる。
In this case, the rotational torque of the
第2吸気カムシャフト84の外周面の一部には、第2ドリブンギヤ86が同軸に固定されている。第2ドリブンギヤ86は、中間ギヤ87と噛合している。中間ギヤ87は、第2モータ21の出力軸に固定された第2出力ギヤ22と噛合している。以下では、第2ドリブンギヤ86、中間ギヤ87、及び第2出力ギヤ22を第2減速機構と総称する。第2減速機構による減速比は、前述した第1減速機構と同等である。
A second driven
この場合、第2モータ21の回転トルクは、第2減速機構を介して第2吸気カムシャフト84へ伝達される。よって、第2モータ21は、第2減速機構を介して第2吸気カムシャフト84を周方向へ回転或いは揺動させることができる。
In this case, the rotational torque of the second motor 21 is transmitted to the
尚、第1モータ18は、出力軸の回転角度(位相)を検出する第1レゾルバ20を備えており、第1レゾルバ20の検出信号がECU14へ入力されるようになっている。第2モータ21は、出力軸の回転角度を検出する第2レゾルバ23を備えており、第2レゾルバ23の検出信号がECU14へ入力されるようになっている。
The
次に、図3は排気側駆動機構11の構成を示す図である。図3において、1番気筒(#1)〜4番気筒(#4)の各々には、2つの排気バルブ9が設けられている。排気バルブ9のステム基端には、バルブリフタ90が取り付けられている。排気バルブ9には、図示しないバルブスプリングの付勢力が作用しており、その付勢力によってバルブリフタ90が排気カム91に押し付けられている。
Next, FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the exhaust
全気筒の排気カム91は、1本の排気カムシャフト92に固定されている。排気カムシャフト92の一端には、第3ドリブンギヤ93が固定されている。第3ドリブンギヤ93は、第3モータ24の出力軸に取り付けられた第3出力ギヤ25と噛合している。以下では、第3ドリブンギヤ93及び第3出力ギヤ25を第3減速機構と総称する。
The
この場合、第3モータ24の回転トルクは、第3出力ギヤ25及び第3ドリブンギヤ93を介して排気カムシャフト92に伝達される。よって、第3モータ24は、第3減速機構を介して排気カムシャフト92を周方向へ回転或いは揺動させることができる。
In this case, the rotational torque of the
また、第3モータ24は、出力軸の回転角度(位相)を検出する第3レゾルバ26を備えており、第3レゾルバ26の検出信号がECU14へ入力されるようになっている。
The
上記した第1モータ18、第2モータ21、及び第3モータ24は、本発明にかかる駆動源に相当する。また、第1レゾルバ20、第2レゾルバ23、及び第3レゾルバ26は、本発明にかかる第1検出手段に相当する。
The
このように構成された動弁系では、ECU14がクランクシャフト5の回転に同期したタイミングで第1モータ18と第2モータ21と第3モータ24を回転動作又は揺動動作させることにより、1番気筒(#1)〜4番気筒(#4)の吸気バルブ8及び排気バルブ9がクランクシャフト5の回転に同期したタイミングで開閉可能となる。
In the valve train configured as described above, the
ところで、各モータが停止状態から回転し始める時は比較的大きな起動電力が必要となる。更に、各カムシャフトが停止状態から回転し始める時は比較的大きなフリクションが発生する。よって、各モータが停止状態の各カムシャフトを回転させ始める時(起動時)は、比較的大きな電力が必要となる。このため、各モータの起動時は各カムシャフトが要求通りに回転又は揺動しない虞がある。 By the way, when each motor starts to rotate from a stopped state, a relatively large starting power is required. Furthermore, relatively large friction is generated when each camshaft starts to rotate from a stopped state. Therefore, when each motor starts rotating each camshaft in a stopped state (during start-up), relatively large power is required. For this reason, there is a possibility that each camshaft does not rotate or swing as required when each motor is started.
各モータに対して起動要求が発生する場合としては、内燃機関1の始動時、減筒運転からの復帰時、減速フューエルカット運転からの復帰時、或いはプレヒート運転の終了時などを例示することができる。
Examples of the case where an activation request is generated for each motor include an example of when the
内燃機関1の減筒運転時は、一部の気筒2の運転(以下、「休止気筒」と称する)が休止される。その際、休止気筒2の吸気バルブ8および/または排気バルブ9を休止(全閉)させることにより、ポンピングロスの低減や排気空燃比の変動抑制を図ることができる。よって、減筒運転からの復帰時は、休止気筒2の吸気バルブ8および/または排気バルブ9に対応したモータの起動要求が発生する。
During the reduced-cylinder operation of the
内燃機関1の減速フューエルカット運転時は、吸気バルブ8および/または排気バルブ
9を休止(全閉)させることにより、排気浄化装置(三元触媒やNOx触媒等)の温度低下を抑制することができる。よって、内燃機関1が減速フューエルカット運転状態から復帰する時は、各モータの起動要求が発生する。
During the deceleration fuel cut operation of the
プレヒート運転は、内燃機関1のクランキング時に排気バルブ9を休止(全閉)させるとともに吸気バルブ8のリフト量を制限することにより、気筒2内の雰囲気温度を高める運転である。このため、プレヒート運転終了時は、第3モータ24の起動要求が発生する。
The preheat operation is an operation in which the exhaust valve 9 is stopped (fully closed) during cranking of the
上記したような起動要求は、燃料噴射弁12や点火プラグ13の作動後に発生する場合がある。このような場合にモータがカムシャフトを要求通りに回転又は揺動させることができなければ、吸気ポート6や気筒2の内部に未燃燃料が残留し、或いは気筒2内の既燃ガスが吸気系(吸気ポート6や吸気通路60)へ逆流して騒音や熱害を発生させる等の問題が発生する。
The activation request as described above may occur after the operation of the fuel injection valve 12 or the
そこで、ECU14は、各モータに対する正規の起動要求が発生する前に、各モータを強制起動させて故障判定を行うようにした。以下、本実施例における故障判定処理の実行方法について述べる。
Therefore, the
故障判定処理では、ECU14は、先ず、正規の起動要求が発生する前に各モータを強制起動させる。その際、ECU14は、各カムシャフトが少なくとも1回転するように各モータを制御する。
In the failure determination process, the
尚、各モータを強制起動させるタイミングは、燃料噴射弁12の作動開始前が好ましい。これは、燃料噴射弁12の作動開始後に各カムシャフトが1回転すると、吸気バルブ8や排気バルブ9の開閉動作により燃料が未燃のまま排気系(排気ポート7や排気通路70)へ流出したり、吸気系へ逆流したりする可能性があるからである。
The timing for forcibly starting each motor is preferably before the operation of the fuel injection valve 12 is started. This is because when each camshaft makes one rotation after the operation of the fuel injection valve 12 is started, the fuel flows out to the exhaust system (exhaust port 7 and exhaust passage 70) while the fuel is unburned by the opening / closing operation of the
ECU14は、各モータのレゾルバの検出信号に基づいて各カムシャフトが正常に回転しているか否かを判別する。カムシャフトが正常に回転していない状態としては、カムシャフトが回転していない状態に加え、各カムシャフトの回転速度が目標値から懸け離れている状態も含むものとする。これは、各カムシャフトの回転速度が目標値から懸け離れると、吸気バルブ8および/または排気バルブ9がクランクシャフトの回転に同期したタイミングで開閉不可能となるからである。
ECU14 discriminate | determines whether each camshaft is rotating normally based on the detection signal of the resolver of each motor. The state where the camshaft is not rotating normally includes not only the state where the camshaft is not rotating but also the state where the rotational speed of each camshaft is far from the target value. This is because if the rotational speed of each camshaft is far from the target value, the
ECU14は、正常に回転していないカムシャフトを検出した場合は、以後の運転を中止してもよく、或いは正常に回転可能なカムシャフトのみを利用して運転を継続してもよい。
If the
例えば、第1吸気カムシャフト83が正常に回転していないと判定された場合は、ECU14は、1番気筒(#1)及び4番気筒(#4)の運転を禁止(1番気筒(#1)及び4番気筒(#4)の燃料噴射弁12及び点火プラグ13の作動を禁止)するとともに、2番気筒(#2)及び3番気筒(#3)の運転を継続することにより、内燃機関1を搭載した車両が退避走行できるようにしてもよい。
For example, when it is determined that the
第2吸気カムシャフト84が正常に回転していないと判定された場合は、ECU14は、2番気筒(#2)及び3番気筒(#3)の運転を禁止(2番気筒(#2)及び3番気筒(#3)の燃料噴射弁12及び点火プラグ13の作動を禁止)するとともに、1番気筒(#1)及び4番気筒(#4)の運転を継続することにより、内燃機関1を搭載した車両が退避走行できるようにしてもよい。
When it is determined that the
排気カムシャフト92が正常に回転していないと判定された場合は、ECU14は、全気筒2の運転を禁止(全気筒の燃料噴射弁12及び点火プラグ13の作動を禁止)するようにしてもよい。
When it is determined that the
ECU14は、正常に回転していないカムシャフトを検出した場合は、車室内に配置された出力装置(例えば、ランプ、スピーカ、ディスプレイ)を利用して、故障の発生を運転者へ通知することが望ましい。
When the
このように各モータに対して正規の起動要求が発生する前に故障判定が行われると、正常に回転しないカムシャフトが検出された場合に、吸気ポート6や気筒2の内部に未燃燃料が残留したり、或いは気筒2内の既燃ガスが吸気ポート6や吸気通路60へ逆流して騒音や熱害を発生させたりする問題を回避することができる。
As described above, if a failure determination is made before a normal start-up request is generated for each motor, unburned fuel is introduced into the intake port 6 and the
ここで、内燃機関1の始動時(クランキング時)に排気カムシャフト92の故障判定処理を行う例を図4に示す。図4中において、L1,L2,L3,L4は、1番気筒(#1)、2番気筒(#2)、3番気筒(#3)、4番気筒(#4)の各々の排気バルブ9のリフト量を示す。
Here, FIG. 4 shows an example in which the failure determination process of the
図4に示す例では、ECU14は、起動要求の発生前であって、初回の燃料噴射(図4中の1番気筒(#1)に対する燃料噴射)前に、排気カムシャフト92を1回転させるべく第3モータ24を強制起動させる。
In the example shown in FIG. 4, the
その際、ECU14は、各気筒2のピストン3が下死点近傍に位置する期間(例えば、膨張行程後半から排気行程前半までの期間)に各気筒2の排気バルブ9が開弁するように第3モータ24を制御する。これは、排気バルブ9とピストン3との干渉を回避するためである。
At that time, the
ECU14は、第3モータ24が強制起動されると、第3レゾルバ26の検出信号に基づいて排気カムシャフト92が回転しているか否か、及びその際の回転速度と目標値との差が許容範囲内にあるか否かを判別する。
When the
ECU14は、排気カムシャフト92が正常に1回転したと判定した場合は、燃料噴射弁12及び点火プラグ13の作動を許可する。一方、ECU14は、排気カムシャフト92が正常に1回転しなかったと判定した場合は、燃料噴射弁12及び点火プラグ13の作動を禁止する。
The
ECU14は、第1モータ18及び第2モータ21についても同様の方法により故障判定を行う。その際、ECU14は、各気筒2のピストン3が下死点近傍に位置する期間(例えば、吸気行程後半から圧縮行程前半までの期間)に吸気バルブ8が開弁するタイミングで第1吸気カムシャフト83及び第2吸気カムシャフト84が1回転するように第1モータ18及び第2モータ21を強制起動させればよい。
The
各カムシャフトを1回転させることにより故障判定処理が行われると、全気筒2の吸気バルブ8及び排気バルブ9が正常に開閉するか否か(言い換えれば、最大リフト量まで開弁可能であるか否か)を判別することができる。更に、各カムシャフトが1回転すると、該カムシャフトの摺動面全体に潤滑油を行き渡らせることができるため、正規の起動要求発生時に各モータにかかる負荷を低減することができるとともに、各カムシャフトが正常に回転し易くなる。
Whether or not the
以下、本実施例における故障判定処理の実行手順について図5に沿って説明する。図5は、故障判定処理ルーチンを示すフローチャートである。故障判定処理ルーチンは、予めECU14のROMに記憶されているルーチンである。この故障判定処理ルーチンは、イグニッションスイッチ17がオンにされている時に、ECU14によって周期的に実行される。
Hereinafter, the execution procedure of the failure determination process in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing a failure determination processing routine. The failure determination processing routine is a routine stored in advance in the ROM of the
故障判定処理ルーチンでは、ECU14は、先ずS101において第1吸気カムシャフト83と第2吸気カムシャフト84と排気カムシャフト92とのうち停止状態のカムシャフトがあるか否かを判別する。
In the failure determination processing routine, the
S101において否定判定された場合は、ECU14は本ルーチンの実行を終了する。一方、S101において肯定判定された場合は、ECU14はS102へ進む。
If a negative determination is made in S101, the
S102では、ECU14は、停止状態のカムシャフトを1回転させるべくモータを強制起動させる。その際、ECU14は、前述したように該カムシャフトに設けられたカムによって開閉されるバルブがピストン3と干渉しないタイミングで開弁するようにモータを制御する。
In S102, the
S103では、ECU14は、前記S102において強制起動されたモータのレゾルバの検出信号に基づいて前記カムシャフトが正常に回転しているか否かを判別する。
In S103, the
ここで、第1レゾルバ20の検出信号と第1吸気カム81の位相との関係を図6に示す。図6において、第1吸気カムシャフト83に対する第1モータ18の出力軸の回転速度比は2(第1吸気カムシャフト83が1回転する間に第1モータ18の出力軸が2回転する)である。この場合、ECU14は、第1モータ18を2回転させるように制御することにより、第1吸気カムシャフト83を1回転させることができる。
Here, the relationship between the detection signal of the
図7は第1吸気カムシャフト83が回転しない場合の第1レゾルバ20の検出信号を示し、図8は第1吸気カムシャフト83の回転速度が目標値から懸け離れている場合の第1レゾルバ20の検出信号を示す。尚、図8中の実線は故障時の検出信号を示し、図8中の一点鎖線は正常時の検出信号を示す。
FIG. 7 shows a detection signal of the
第1吸気カムシャフト83が全く回転しない場合は、第1レゾルバ20の検出信号は一定値を示す。第1吸気カムシャフト83の回転速度が目標値に対して遅くなると、第1吸気カムシャフト83が1回転するために要するクランク角度△t(CA)が目標値△t(CA)より長くなる。
When the
よって、ECU14は、第1レゾルバ20の検出信号が図7、図8に示したような態様を示した時には、第1吸気カムシャフト83が正常に回転していないと判定(故障判定)する。一方、ECU14は、第1レゾルバ20の検出信号が図7中の一点鎖線で示したような態様を示した時は、第1吸気カムシャフト83が正常に回転していると判定する。
Therefore, the
ここで図5の故障判定処理ルーチンに戻り、前記S103において前記カムシャフトが正常に回転していると判定された場合は、ECU14は、モータの強制作動を停止して本ルーチンの実行を終了する。一方、前記S103において前記カムシャフトが正常に回転していないと判定された場合は、ECU14はS104へ進む。
Here, returning to the failure determination processing routine of FIG. 5, if it is determined in S103 that the camshaft is rotating normally, the
S104では、ECU14は、前記カムシャフトにより開閉されるバルブが設けられた気筒2の燃料噴射弁12及び点火プラグ13の作動を禁止する。
In S104, the
S105では、ECU14は、車室内に設けられた出力装置を利用して故障発生を運転者に通知する。
In S105, the
以上述べたようにECU14が故障判定処理ルーチンを実行することにより本発明にかかる制御手段及び故障判定手段が実現される。従って、本実施例によれば、各カムシャフトが正常に動作可能であるか否かを燃料噴射弁12や点火プラグ13の作動前に判定することができる。その結果、吸気ポート6や気筒2の内部に未燃燃料が残留し、或いは気筒2内の既燃ガスが吸気ポート6や吸気通路60へ逆流して騒音や熱害を発生させる等の問題を回避することができる。
As described above, when the
<実施例2>
次に、本発明の第2の実施例について図9〜図13に基づいて説明する。ここでは、前述した第1の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
<Example 2>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, a configuration different from the first embodiment described above will be described, and the description of the same configuration will be omitted.
前述した第1の実施例では、各モータに対して正規の起動要求が発生する前に各モータを強制起動させて故障判定を行う例について述べた。 In the first embodiment described above, an example has been described in which failure determination is performed by forcibly starting each motor before a normal start request is generated for each motor.
各モータの故障判定が終了した後に各モータが停止されると、正規の起動要求発生時に各モータにかかる負荷が大きくなるため、各カムシャフトが正常に回転しない場合が考えられる。そこで、本実施例の故障判定処理では、各モータを強制起動させてから正規の起動要求が発生するまで、各モータを作動させ続けるようにした。 If each motor is stopped after the failure determination of each motor is completed, the load applied to each motor increases when a normal activation request is generated, and therefore, each camshaft may not rotate normally. Therefore, in the failure determination process of the present embodiment, each motor is continuously operated until each motor is forcibly activated until a normal activation request is generated.
ところで、燃料噴射弁12や点火プラグ13は、正規の起動要求が発生する前に作動する場合がある。このため、吸気バルブ8や排気バルブ9が不用意に開弁すると、前述したような種々の問題が発生する可能性がある。
By the way, the fuel injection valve 12 and the
これに対し、ECU14は、燃料噴射弁12及び点火プラグ13の作動前に各カムシャフトが少なくとも1回転するように各モータを制御(第1制御)し、その後は各バルブがリフトしない範囲で各カムシャフトが揺動するように各モータを制御(第2制御)するようにした。
On the other hand, the
更に、ECU14は、前記第1制御実行時と前記第2制御実行時の双方において故障判定を行うようにした。故障判定は、正規の起動要求が発生するまで継続されてもよく、或いは燃料噴射弁12の作動時或いは点火プラグ13の作動時に終了されてもよい。
Further, the
このような方法により故障判定が行われると、各モータが強制起動されてから正規の起動要求が発生するまで各モータ及び各カムシャフトが間断なく動作するため、起動要求発生時に各カムシャフトが正常に動作し易くなる。その結果、故障判定結果の信頼性、及び動弁系の信頼性を高めることができる。更に、各カムシャフトが正常に回転可能か否かに加え、各カムシャフトが正常に揺動可能か否かも判別することができるので、故障判定精度を高めることもできる。 When a failure is determined by such a method, each motor and each camshaft operate without interruption until each motor is forcibly activated until a normal activation request is generated. It becomes easy to operate. As a result, the reliability of the failure determination result and the reliability of the valve train can be enhanced. Furthermore, in addition to whether or not each camshaft can normally rotate, it can also be determined whether or not each camshaft can swing normally, so that failure determination accuracy can be improved.
尚、各カムシャフトの回転時又は揺動時に故障が検出された場合は、前述した第1の実施例と同様に、以後の運転を中止してもよく、若しくは正常に回転及び揺動可能なカムシャフトにより運転を継続してもよい。 If a failure is detected during rotation or swinging of each camshaft, the subsequent operation may be stopped or normally rotated and swung as in the first embodiment. Operation may be continued with the camshaft.
図9は、内燃機関1の始動時(クランキング時)に排気カムシャフト92の故障判定処理を行う例を示す図である。図9において、ECU14は、第3モータ24を強制起動させた時に、先ず排気カムシャフト92を1回転させるように第3モータ24を制御すると
ともに、第3レゾルバ26の検出信号に基づいて排気カムシャフト92が正常に1回転したか否かを判別する(図9中の回転期間を参照)。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example in which a failure determination process for the
前記した回転期間において排気カムシャフト92が正常に1回転したと判定された場合は、ECU14は、正規の起動要求が発生するまで排気カムシャフト92を揺動させるべく第3モータ24を制御するとともに、第3レゾルバ26の検出信号に基づいて排気カムシャフト92が正常に揺動しているか否かを判別する(図9中の揺動期間を参照)。
If it is determined that the
その際、ECU14は、1番気筒(#1)〜4番気筒(#4)の何れの排気バルブ9も開弁しない範囲で排気カムシャフト92を揺動させる。例えば、ECU14は、図10に示すように、排気カム91のベース円部がバルブリフタ90と接触する範囲内(図10中のA)で排気カムシャフト92が揺動するように第3モータ24を制御する。
At that time, the
第1吸気カムシャフト83及び第2吸気カムシャフト84については、図11及び図12に示すように、第1吸気カム81のベース円部がバルブリフタ80と接触する範囲(図11及び図12中のB)で第1吸気カムシャフト83及び第2吸気カムシャフト84を揺動させる。
As for the
次に、本実施例における故障判定処理の実行手順について図13に沿って説明する。図13は、故障判定処理ルーチンを示すフローチャートである。図13において、前述した第1の実施例の故障判定処理ルーチン(図5を参照)と同等のステップには同一の符号が付されている。 Next, the execution procedure of the failure determination process in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a flowchart showing a failure determination processing routine. In FIG. 13, the same steps as those in the failure determination processing routine (see FIG. 5) of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals.
故障判定処理ルーチンにおいて、ECU14は、S103においてカムシャフトが正常に回転したと判定した場合に、S201へ進む。S201では、ECU14は、前記カムシャフトを回転状態から揺動状態へ移行させるべくモータを制御する。
In the failure determination processing routine, if the
ところで、内燃機関1の始動時やプレヒート運転時は、ECU14が起動要求発生タイミングを正確に把握することができる。しかしながら、減速運転状態からの復帰に伴う起動要求発生タイミングや減筒運転状態からの復帰に伴う起動要求発生タイミングは、運転者の操作によって変動する可能性がある。
By the way, when the
そこで、カムシャフトが1回転する前に燃料噴射弁12又は点火プラグ13が作動された場合は、ECU14は、その時点でカムシャフトを回転状態から揺動状態へ移行させるべくモータを制御してもよい。すなわち、ECU14は、燃料噴射弁12又は点火プラグ13が作動されるまではカムシャフトを回転させるべくモータを制御し、燃料噴射弁12又は点火プラグ13が作動された後はカムシャフトを揺動させるべくモータを制御することにより、故障判定処理を行うようにしてもよい。
Therefore, if the fuel injection valve 12 or the
このように回転制御と揺動制御が切り換えられると、未燃燃料が吸気系や排気系へ逆流したり、既燃ガス(或いは燃焼途中のガス)が吸気系や排気系へ噴出したりすることが確実に防止される。 When the rotation control and the swing control are switched in this way, the unburned fuel flows backward to the intake system or the exhaust system, or the burned gas (or gas in the middle of combustion) is ejected to the intake system or the exhaust system. Is reliably prevented.
S202では、ECU14は、前記モータのレゾルバの検出信号に基づいて前記カムシャフトが正常に揺動しているか否かを判別する。具体的には、ECU14は、前記カムシャフトが正常に正転及び逆転しているか否か、及び正転・逆転速度と目標値との差が許容範囲内であるか否かを前記レゾルバの検出信号に基づいて判別する。
In S202, the
前記S202において前記カムシャフトが正常に揺動していないと判定された場合は、ECU14は、S105へ進む。一方、前記S202において前記カムシャフトが正常に
揺動していると判定された場合は、ECU14は、S203へ進む。
If it is determined in S202 that the camshaft is not swinging normally, the
S203では、ECU14は、正規の起動要求が発生したか否かを判別する。前記S203において否定判定された場合は、ECU14は、前記S201へ戻る。一方、前記S203において肯定判定された場合は、ECU14は、故障判定処理の実行を終了するとともに、正規の起動要求に従って前記カムシャフトを回転又は揺動させるべく前記モータを制御する。
In S203, the
以上述べたようにECU14が図13の故障判定処理ルーチンを実行することにより、カムシャフトが正常に回転することができるか否かを判定することができるとともに、カムシャフトが正常に揺動することができるか否かを判定することもできる。その結果、故障判定精度が高くなる。
As described above, when the
更に、カムシャフトが正常に回転すると判定された後は、正規の起動要求が発生するまでカムシャフトの揺動が継続されるため、正規の起動要求発生時にモータが正常にカムシャフトを回転又は揺動させることが可能となる。その際、吸気バルブ8および/または排気バルブ9が開弁(リフト)しない範囲でカムシャフトが揺動されるため、燃料噴射弁12や点火プラグ13が作動した後であっても内燃機関1の運転状態に影響を与えることなくカムシャフトを揺動させ続けることができる。
Furthermore, after it is determined that the camshaft rotates normally, the camshaft continues to swing until a normal start request is generated. Therefore, when the normal start request is generated, the motor normally rotates or swings the camshaft. It can be moved. At this time, since the camshaft is swung within a range in which the
尚、モータが強制起動されるタイミングは、故障判定処理の実行に要する時間を起動要求発生時期から減算した時期に設定されてもよい。この場合、カムシャフトの揺動期間が可及的に短くなるため、故障判定処理の実行に起因した消費電力の増加を最小限に抑えることもできる。 Note that the timing at which the motor is forcibly started may be set to a time obtained by subtracting the time required for executing the failure determination process from the start request generation time. In this case, since the camshaft swing period is as short as possible, an increase in power consumption due to the execution of the failure determination process can be minimized.
<実施例3>
次に、本発明の第3の実施例について図14に基づいて説明する。ここでは前述した第2の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
<Example 3>
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, a configuration different from the second embodiment described above will be described, and description of the same configuration will be omitted.
前述した第2の実施例では、各モータが強制起動された時に回転制御と揺動制御の双方が必ず実行される例について述べた。 In the second embodiment described above, an example has been described in which both rotation control and swing control are always executed when each motor is forcibly started.
モータ(及びカムシャフト)の停止期間が長くなると、カムやバルブの摺動部の油膜が薄くなったり、潤滑油の粘性が高くなったりする。そのような場合は、カムやバルブが動作し始める時のフリクションが大きくなる。 When the stop period of the motor (and the camshaft) becomes longer, the oil film on the sliding portion of the cam or valve becomes thinner or the viscosity of the lubricating oil becomes higher. In such a case, the friction when the cam or valve starts to operate increases.
逆に、モータの停止期間が短い場合は、カムやバルブの摺動部の油膜が十分な厚さを維持しているとともに、潤滑油の粘性が低くなる。そのような場合は、カムやバルブが動作し始める時のフリクションが小さくなる。 On the other hand, when the motor stop period is short, the oil film of the sliding portion of the cam or valve maintains a sufficient thickness and the viscosity of the lubricating oil decreases. In such a case, the friction when the cam or valve starts to operate becomes small.
従って、モータの停止期間が短くなるほど、カムシャフトが正常に回転し易いと言える。このため、モータの停止期間が短い場合は、カムシャフトが正常に揺動可能であれば、該カムシャフトが正常に回転することも可能であるとみなすことができる。 Therefore, it can be said that the shorter the motor stop period, the easier the camshaft rotates. For this reason, when the stop period of the motor is short, it can be considered that the camshaft can normally rotate if the camshaft can swing normally.
そこで、本実施例の故障判定処理では、ECU14は、モータの停止期間が長い場合に回転制御と揺動制御との双方を行い、モータの停止期間が短い場合には揺動制御のみを行うようにした。
Therefore, in the failure determination process of the present embodiment, the
このような方法により故障判定処理が行われると、故障判定精度の低下を抑制しつつ、故障判定処理の実行に起因した消費電力の増加を最小限に抑えることができる。 When the failure determination process is performed by such a method, an increase in power consumption due to the execution of the failure determination process can be minimized while suppressing a decrease in failure determination accuracy.
以下、本実施例における故障判定処理の実行手順について図14に沿って説明する。図14は、本実施例における故障判定処理ルーチンを示すフローチャートである。図14において、前述した第2の実施例の故障判定処理ルーチン(図13を参照)と同等のステップには同一の符号が付されている。 Hereinafter, the execution procedure of the failure determination process in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a flowchart showing a failure determination processing routine in the present embodiment. In FIG. 14, the same reference numerals are assigned to the steps equivalent to the failure determination processing routine (see FIG. 13) of the second embodiment described above.
故障判定処理ルーチンにおいて、ECU14は、S101において肯定判定された場合に、S301へ進む。S301では、カムシャフトの停止期間が一定期間以上であるか否かを判別する。この判別方法としては、(1)モータの停止時間を計測するカウンタを設け、該カウンタの計測時間が一定期間以上であるか否かを判別する方法(この場合の一定期間は、カムやバルブの摺動部の油膜が許容範囲より薄くなるまでにかかる所要時間や、潤滑油の粘性が許容範囲より高くなるまでにかかる所要時間に相当する)、(2)水温センサ16の計測値(冷却水温度)が基準水温より低い場合に停止期間が一定期間以上であるとみなす方法、或いは(3)内燃機関1の潤滑油の温度を計測するセンサを設け、該センサの計測値(油温)が基準油温より低い場合に停止期間が一定期間以上であるとみなす方法等を例示することができる。
In the failure determination processing routine, the
前記S301において肯定判定された場合は、ECU14は、S102へ進む。この場合、ECU14は、カムシャフトを少なくとも1回転させるべくモータを制御(回転制御)して故障判定を行うとともに、カムシャフトを揺動させるべくモータを制御(揺動制御)して故障判定を行う。
If an affirmative determination is made in S301, the
一方、前記S301において否定判定された場合は、ECU14は、S201へ進む。この場合、ECU14は、揺動制御のみを実行して故障判定を行う。但し、前回の故障判定実行時にカムシャフトが正常に回転又は揺動しないと判定された場合は、カムシャフトの停止期間が一定期間以下であっても回転制御と揺動制御の双方が実行されるようにしてもよい。
On the other hand, if a negative determination is made in S301, the
以上述べたようにECU14が故障判定処理ルーチンを実行することにより、本発明にかかる制御手段、故障判定手段、及び判別手段が実現される。その結果、故障判定精度の低下を抑制しつつ、故障判定処理の実行に起因した消費電力の増加を最小限に抑えることができる。
As described above, when the
<実施例4>
次に、本発明の第4の実施例について述べる。ここでは、前述した第1〜第3の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
<Example 4>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. Here, configurations different from those of the first to third embodiments described above will be described, and description of similar configurations will be omitted.
前述した第1〜第3の実施例では、正規の起動要求が発生する前であって各モータが停止状態にある時に故障判定が行われる例について述べた。本実施例では、各モータが停止状態にあるか否かに関わらず故障判定が行われる例について述べる。 In the first to third embodiments described above, an example is described in which failure determination is performed when each motor is in a stopped state before a normal start request is generated. In this embodiment, an example will be described in which failure determination is performed regardless of whether each motor is in a stopped state.
ECU14は、イグニッションスイッチ17がオンである時に周期的に故障判定処理を行う。ECU14は、故障判定処理を実行する時に各モータが停止状態にあれば、前述した第1〜第3の実施例で述べた何れかの方法により故障判定処理を実行する。また、ECU14は、故障判定処理を実行する時に各モータが作動状態にあると、各カムシャフトが内燃機関1の運転条件に適合した状態で回転又は揺動したか否かを判定する。
The
ECU14は、故障判定処理を実行し終えた後はたとえ各モータの停止要求が発生しても次回の起動要求発生時まで各モータを継続的に作動させる。ここでいう停止要求は、減速フューエルカット運転や減筒運転等に伴うバルブの停止又は休止を目的とした停止要求
であり、内燃機関1の運転停止(イグニッションスイッチ17のオフ)に付随した停止要求は含まない。よって、故障判定処理の実行終了後において次回の起動要求が発生する前にイグニッションスイッチ17がオンからオフへ切り換えられると、ECU14は、各モータの強制作動を終了することになる。
After completing the failure determination process, the
故障判定処理の実行終了時から次回の起動要求発生時まで各モータが強制的に継続作動させられると、故障判定結果の信頼性を高めることができる。例えば、故障判定処理の実行終了後に各モータの作動が停止されると、次回の起動要求発生時に各カムシャフトが正常に動作しない可能性がある。このため、故障判定処理によりカムシャフトが正常に動作したと判定されても次回起動時にカムシャフトが正常に動作しない事態が発生し得る。これに対し、故障判定処理の実行終了時から次回の起動要求発生時まで各モータが強制的に継続作動されると、上記した事態の発生を回避することが可能になる。 If each motor is forcibly continuously operated from the end of execution of the failure determination process until the next start-up request is generated, the reliability of the failure determination result can be improved. For example, if the operation of each motor is stopped after the execution of the failure determination process, each camshaft may not operate normally when the next activation request is generated. For this reason, even if it is determined by the failure determination process that the camshaft has operated normally, a situation may occur in which the camshaft does not operate normally at the next start-up. On the other hand, if each motor is forcibly continuously operated from the end of execution of the failure determination process until the next start-up request is generated, the occurrence of the above situation can be avoided.
尚、各モータが作動状態にある時に故障判定処理が行われ、正常に動作しないカムシャフトが検出された場合は、ECU14は、前記カムシャフトにより開閉されるバルブが設けられた気筒2の燃料噴射弁12及び点火プラグ13の作動を禁止しつつ、前記カムシャフトを駆動するモータの作動を継続させてもよい。
When a failure determination process is performed when each motor is in operation and a camshaft that does not operate normally is detected, the
これは、モータの継続作動により油膜の形成、潤滑油の温度上昇、或いは潤滑油の粘性低下を図られると、前記カムシャフトが正常に動作可能な状態に復帰する可能性があるからである。 This is because if the oil film is formed, the temperature of the lubricating oil is increased, or the viscosity of the lubricating oil is decreased by the continuous operation of the motor, the camshaft may return to a state where it can operate normally.
前記カムシャフトが正常に動作可能な状態に復帰したか否かを判別するためには、故障判定終了時から次回起動要求発生時までの期間において故障判定処理が周期的に行われてもよく、或いは次回起動要求発生時に故障判定処理が再度行われてもよい。 In order to determine whether or not the camshaft has returned to a normally operable state, failure determination processing may be periodically performed in a period from the end of failure determination to the next activation request occurrence, Alternatively, the failure determination process may be performed again when the next activation request is generated.
次回起動要求発生時に故障判定処理が再度行われるための好ましい態様としては、次回起動要求発生時に前記カムシャフトにより開閉されるバルブが閉弁状態にある態様を例示することができる。 As a preferable aspect for performing the failure determination process again when the next activation request is generated, an aspect in which the valve that is opened and closed by the camshaft when the next activation request is generated is in a closed state can be exemplified.
次回起動要求発生時に前記カムシャフトにより開閉されるバルブが閉弁状態にあると、ECU14は、起動要求に従ってモータを作動させる前に前記バルブがリフトしない範囲でカムシャフトが揺動するようにモータを作動させることができるとともに、前記カムシャフトが正常に揺動しているか否かを判別することもできる。
If the valve that is opened and closed by the camshaft is in the closed state when the next activation request is generated, the
従って、内燃機関1の運転状態に影響を与えることなく、前記カムシャフトが正常に動作可能であるかを判定することが可能になる。その結果、故障判定結果の信頼性及び動弁系の信頼性を高めることが可能となる。
Therefore, it is possible to determine whether the camshaft can operate normally without affecting the operating state of the
ところで、故障判定処理の実行終了時(詳細には、故障判定処理実行終了後の停止要求発生時)から次回の起動要求発生時までの間隔が過剰に長くなると、各モータの強制作動によって消費電力が膨大になる可能性がある。そこで、故障判定終了時から一定時間以内に次回の起動要求が発生しない場合は、ECU14は、故障判定終了時から一定時間が経過した時点で各モータの強制作動を終了してもよい。この場合、消費電力の過剰な増加を防止することができる。
By the way, if the interval from the end of execution of the failure determination process (specifically, when a stop request occurs after execution of the failure determination process) to the next start request generation becomes excessively long, the power consumption is increased by the forced operation of each motor. Can be enormous. Therefore, when the next activation request does not occur within a certain time from the end of the failure determination, the
尚、前述した第1〜第4の実施例では、レゾルバの検出信号に基づいてカムシャフトが正常に回転又は揺動しているか否かを判別する方法を例示したが、各カムシャフトにカムポジションセンサが設けられている場合にはカムポジションセンサの測定値に基づいてカムシャフトが正常に回転又は揺動しているか否かを判別するようにしてもよい。また、各
モータの要求駆動トルクの増減に基づいてカムシャフトが正常に回転しているか否かを判別するようにしてもよい。
In the first to fourth embodiments described above, the method for determining whether or not the camshaft is normally rotating or swinging based on the detection signal of the resolver is exemplified. If a sensor is provided, it may be determined whether the camshaft is rotating or swinging normally based on the measured value of the cam position sensor. Further, it may be determined whether or not the camshaft is rotating normally based on increase / decrease in the required drive torque of each motor.
1・・・・・内燃機関
2・・・・・気筒
6・・・・・吸気ポート
7・・・・・排気ポート
8・・・・・吸気バルブ
9・・・・・排気バルブ
10・・・・吸気側駆動機構
11・・・・排気側駆動機構
12・・・・燃料噴射弁
13・・・・点火プラグ
14・・・・ECU
15・・・・クランクポジションセンサ
18・・・・第1モータ
19・・・・第1出力ギヤ
20・・・・第1レゾルバ
21・・・・第2モータ
22・・・・第2出力ギヤ
23・・・・第2レゾルバ
24・・・・第3モータ
25・・・・第3出力ギヤ
26・・・・第3レゾルバ
60・・・・吸気通路
70・・・・排気通路
80・・・・バルブリフタ
81・・・・第1吸気カム
82・・・・第2吸気カム
83・・・・第1吸気カムシャフト
84・・・・第2吸気カムシャフト
85・・・・第1ドリブンギヤ
86・・・・第2ドリブンギヤ
87・・・・中間ギヤ
90・・・・バルブリフタ
91・・・・排気カム
92・・・・排気カムシャフト
93・・・・第3ドリブンギヤ
DESCRIPTION OF
15 .... Crank
Claims (15)
停止状態の駆動源に対して起動要求が発生する前に、該駆動源を強制起動させる制御手段と、
前記制御手段により駆動源が強制起動された時に、前記カムが正常に動作したか否かを判定する故障判定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の動弁システム。 In a valve operating system for an internal combustion engine in which a cam rotated or swung by a drive source independent of the internal combustion engine opens and closes the valve,
Control means for forcibly starting the drive source before the start request is generated for the stopped drive source;
Failure determination means for determining whether or not the cam has normally operated when the drive source is forcibly activated by the control means;
A valve operating system for an internal combustion engine, comprising:
前記故障判定手段は、前記制御手段により前記駆動源の作動が継続されている間は、前記カムが正常に動作しているか否かの判定を継続することを特徴とする内燃機関の動弁システム。 In any one of Claims 1-4, the said control means continues the operation | movement of the said drive source until the said start request | requirement generate | occur | produces after forcibly starting the said drive source,
The failure determination means continues to determine whether or not the cam is operating normally while the operation of the drive source is continued by the control means. .
前記制御手段は、前記判別手段により前記駆動源の停止期間が一定期間以上であると判別された場合は前記第1制御と前記第2制御を実行し、前記判別手段により前記駆動源の停止期間が一定期間未満であると判別された場合は前記第2制御のみ行うことを特徴とする内燃機関の動弁システム。 In Claim 4, It further has a discriminating means which discriminates whether the stop period of the above-mentioned drive source is beyond a fixed period,
The control unit executes the first control and the second control when the determination unit determines that the stop period of the drive source is equal to or longer than a predetermined period, and the determination unit performs the stop period of the drive source. Is determined to be less than a certain period, only the second control is performed.
動弁システム。 8. The valve operating system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control means forcibly starts the drive source at a time obtained by subtracting a time required for failure determination from the time when the start request is generated. .
前記カムが正常に動作したか否かを判定する故障判定手段と、
前記故障判定手段による故障判定終了時から次回の起動要求が発生するまで、前記駆動源の作動を強制的に継続させる制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の動弁システム。 In a valve operating system for an internal combustion engine in which a cam rotated or swung by a drive source independent of the internal combustion engine opens and closes the valve,
Failure determination means for determining whether or not the cam has operated normally;
Control means for forcibly continuing the operation of the drive source until the next start-up request is generated from the end of the failure determination by the failure determination means,
A valve operating system for an internal combustion engine, comprising:
前記故障判定手段は、前記制御手段が前記カムを揺動させるべく前記駆動源を制御している時に前記カムが正常に動作したか否かを判定し、前記カムが正常に動作したと判定した場合は前記起動要求に基づく前記バルブの開弁を許可することを特徴とする内燃機関の動弁システム。 In Claim 11 or 12, when the valve is in a fully closed state when the next activation request is generated, the control means does not lift the valve before opening the valve in accordance with the activation request. Controlling the drive source to swing the cam;
The failure determination means determines whether or not the cam operates normally when the control means controls the drive source to swing the cam, and determines that the cam operates normally. In this case, the valve operating system for the internal combustion engine is allowed to open the valve based on the start request.
前記故障判定手段は、前記第1検出手段の検出信号に基づいて前記カムが正常に回転又は揺動しているか否かを判別することを特徴とする内燃機関の動弁システム。 In any 1 paragraph of Claims 1-13, The 1st detection means which detects the rotation position of the drive source is further provided,
The valve operating system for an internal combustion engine, wherein the failure determination means determines whether or not the cam is normally rotating or swinging based on a detection signal of the first detection means.
前記故障判定手段は、前記第2検出手段の検出信号に基づいて前記カムが正常に回転又は揺動しているか否かを判別することを特徴とする内燃機関の動弁システム。 In any 1 paragraph of Claims 1-13, It further has the 2nd detection means which detects the drive torque demanded of the above-mentioned drive source,
The valve operating system for an internal combustion engine, wherein the failure determination means determines whether or not the cam is normally rotating or swinging based on a detection signal of the second detection means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007270594A JP2009097450A (en) | 2007-10-17 | 2007-10-17 | Valve system of internal combustion engine |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013080600A1 (en) | 2011-12-01 | 2013-06-06 | トヨタ自動車株式会社 | Internal combustion engine with supercharger |
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2007
- 2007-10-17 JP JP2007270594A patent/JP2009097450A/en not_active Withdrawn
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