JP2009299648A - Valve system for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の吸気弁又は排気弁のリフト特性を変更可能な動弁システムに関する。 The present invention relates to a valve operating system capable of changing lift characteristics of an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine.
カムとバルブとの間に介在する制御軸をアクチュエータで回転させることにより、カムの回転位置に対するバルブのリフト量を変化させることで、該バルブの作用角を変化させることができる。この内燃機関の動弁システムにおいて、制御軸等の回転角度を測定するセンサを備え、このセンサにより検出される回転角度に基づいて作用角のフィードバック制御を行うことができる。 The operating angle of the valve can be changed by rotating the control shaft interposed between the cam and the valve by an actuator, thereby changing the lift amount of the valve with respect to the rotational position of the cam. This valve operating system for an internal combustion engine includes a sensor for measuring a rotation angle of a control shaft or the like, and feedback control of the working angle can be performed based on the rotation angle detected by this sensor.
このセンサを2つ備えることにより、一方のセンサが故障したときには他方のセンサを用いて作用角のフィードバック制御を行うことができる。しかし、2つのセンサのどちらが故障しているのか判定するのは困難である。これに対し、どのセンサが故障しているのかを特定する以下の技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 By providing two sensors, when one of the sensors fails, feedback control of the operating angle can be performed using the other sensor. However, it is difficult to determine which of the two sensors has failed. On the other hand, the following technique for identifying which sensor is malfunctioning is known (see, for example, Patent Document 1).
すなわち、2つのセンサの出力値を比較して、これらの測定結果が一致しない場合には何れか一方が故障していると判定する。そして、吸気弁の作用角を最小に固定し、このときのセンサからの出力値が、吸気弁の作用角を最小としたときのものと等しければ、そのセンサは正常と判定され、異なれば、異常と判定される。そして、正常なセンサが特定できれば、該正常なセンサを用いて作用角のフィードバック制御を行うことができる。 That is, the output values of the two sensors are compared, and if these measurement results do not match, it is determined that one of them has failed. And if the working angle of the intake valve is fixed to the minimum, and the output value from the sensor at this time is equal to that when the working angle of the intake valve is minimized, the sensor is determined to be normal, and if different, Determined as abnormal. If a normal sensor can be identified, feedback control of the operating angle can be performed using the normal sensor.
しかし、作用角が過剰に小さくならないように、動弁システムを構成する部材の動作範囲をストッパ等により制限する場合には、作用角を最小とするときに該部材がストッパ等に衝突する。このときの衝撃により、動弁システムを構成する部材が破損する虞がある。
本発明は、上記したような種々の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の動弁システムを構成する部材に加わる衝撃を抑制しつつ、故障したセンサを速やかに特定できる技術の提供にある。 The present invention has been made in view of various circumstances as described above, and the object thereof is to quickly identify a failed sensor while suppressing an impact applied to members constituting a valve system of an internal combustion engine. The provision of technology.
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の動弁システムは、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の動弁システムは、
カムとバルブとの間に介在する制御軸を回転させることにより、カムの回転位置に対するバルブのリフト量を変化させることで、該バルブの作用角を変化させる内燃機関の動弁システムにおいて、
前記制御軸を回転または揺動させる駆動源と、
前記駆動源からの駆動力を前記制御軸に伝達する伝達装置と、
前記駆動源から前記制御軸までの間に備わる部材の位置を測定することで前記バルブの作用角を測定する複数のセンサと、
前記センサの少なくとも1つにより測定される位置に基づいて作用角のフィードバック制御を行うフィードバック制御手段と、
前記複数のセンサのなかで故障しているセンサがあるか否か判定する判定手段と、
前記駆動源から前記制御軸までの間に備わり作用角の変更に伴い動作する部材である動
作部が作用角の下限値となったときに当接することで該動作部の動作範囲を制限する制限部と、
前記動作部が前記制限部に当接したことを検知する検知手段と、
前記判定手段により何れかのセンサが故障していると判定された場合に、作用角が下限値となる方向へ前記駆動源を制御し、夫々のセンサにより測定される作用角で最小の値を示す一のセンサの測定値と前記下限値との差が所定値となったときに前記駆動源の動作速度をそれまでよりも遅くし、その後、前記動作部が前記制限部に当接したことを前記検知手段により検知される前に、該一のセンサにより測定される作用角が下限値よりも小さくなった場合には、該一のセンサが故障していると特定する特定手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a valve operating system for an internal combustion engine according to the present invention employs the following means. That is, the valve operating system for an internal combustion engine according to the present invention is:
In a valve operating system for an internal combustion engine that changes the valve operating angle by rotating the control shaft interposed between the cam and the valve, thereby changing the lift amount of the valve with respect to the rotational position of the cam.
A drive source for rotating or swinging the control shaft;
A transmission device for transmitting a driving force from the driving source to the control shaft;
A plurality of sensors for measuring a working angle of the valve by measuring a position of a member provided between the drive source and the control shaft;
Feedback control means for performing feedback control of the operating angle based on a position measured by at least one of the sensors;
Determining means for determining whether or not there is a malfunctioning sensor among the plurality of sensors;
Restriction that restricts the operating range of the operating unit by contacting when the operating unit, which is a member that is operated between the drive source and the control shaft and operates according to the change of the operating angle, reaches the lower limit value of the operating angle And
Detecting means for detecting that the operating portion is in contact with the restricting portion;
When it is determined by the determination means that any one of the sensors is malfunctioning, the drive source is controlled in the direction in which the operating angle becomes the lower limit value, and the minimum value among the operating angles measured by the respective sensors is set. When the difference between the measured value of the one sensor shown and the lower limit value becomes a predetermined value, the operating speed of the drive source is made slower than before, and then the operating unit comes into contact with the limiting unit If the operating angle measured by the one sensor becomes smaller than the lower limit before the detection by the detecting means, the specifying means for specifying that the one sensor is faulty,
It is characterized by providing.
カムとバルブとの間に介在する制御軸を変位させることで、カムの回転位置に対するバルブのリフト量を変更することができる。これにより、バルブが開く時期を変更するこができるため、該バルブの作用角を変更することもできる。 By displacing the control shaft interposed between the cam and the valve, the lift amount of the valve with respect to the rotational position of the cam can be changed. Thereby, since the opening time of the valve can be changed, the operating angle of the valve can also be changed.
なお、バルブの作用角は、バルブが開いているときのクランク角度の変化量としても良い。このクランク角度に代えて、カムシャフトの回転角度としても良い。以下、作用角といった場合には、このバルブの作用角を指すものとする。 The working angle of the valve may be the amount of change in the crank angle when the valve is open. Instead of the crank angle, the rotation angle of the camshaft may be used. Hereinafter, the term “operating angle” refers to the operating angle of the valve.
駆動源から制御軸までの間には、駆動源、伝達装置、制御軸が含まれる。制御軸は駆動源により操作されるが、該駆動源の回転を制御軸に伝えるときに伝達装置を介している。つまり、複数のセンサは、例えば駆動源の回転角、伝達装置に備わるギヤ等の回転角、または制御軸の回転角を測定する。なお、伝達装置にギヤが複数備わっていても良い。複数のセンサは、夫々同じ部材の回転角等を測定しても良く、異なる部材の回転角等を測定しても良い。夫々のセンサの測定精度は、異なっていても良い。また、センサの測定精度は同じであっても良いが、測定対象が異なる場合には、該センサの分解能が異なることもある。 A drive source, a transmission device, and a control shaft are included between the drive source and the control shaft. The control shaft is operated by a drive source, and a transmission device is used to transmit the rotation of the drive source to the control shaft. That is, the plurality of sensors measure, for example, the rotation angle of the drive source, the rotation angle of a gear or the like provided in the transmission device, or the rotation angle of the control shaft. Note that the transmission device may include a plurality of gears. The plurality of sensors may measure the rotation angle or the like of the same member, or may measure the rotation angle or the like of different members. The measurement accuracy of each sensor may be different. Further, the measurement accuracy of the sensor may be the same, but when the measurement object is different, the resolution of the sensor may be different.
制限部は、駆動源、伝達装置、または制御軸を構成する部材の少なくとも1つの動作範囲を制限する。この部材は、作用角の変更と共に動作する部材(動作部)である。つまり、作用角が規定の下限値よりも小さくならないように、作用角が規定の下限値となったときに、駆動源、伝達装置、または制御軸を構成する部材の少なくとも1つが制限部に当接する。これにより、その部材がそれ以上動かなくなるため、実際の作用角は下限値よりも小さくならない。この制限部は、内燃機関の非作動部に固定されている。また、下限値は、内燃機関の運転状態を正常に保つことができる作用角の最小値となる。 The restriction unit restricts at least one operation range of a member constituting the drive source, the transmission device, or the control shaft. This member is a member (operation part) that operates along with the change of the operating angle. In other words, when the operating angle reaches the specified lower limit value, at least one of the drive source, the transmission device, and the members constituting the control shaft is applied to the limiting portion so that the operating angle does not become smaller than the specified lower limit value. Touch. As a result, the member does not move any more, and the actual operating angle does not become smaller than the lower limit value. This restricting portion is fixed to a non-operating portion of the internal combustion engine. The lower limit value is the minimum value of the operating angle that can maintain the operating state of the internal combustion engine in a normal state.
検知手段は、前記複数のセンサを用いずに、動作部が制限部に当接したことを検知する。これには、前記複数のセンサとは異なるセンサを用いても良い。 The detecting means detects that the operating unit has come into contact with the limiting unit without using the plurality of sensors. For this, a sensor different from the plurality of sensors may be used.
判定手段は、夫々のセンサ出力に基づいて、何れかのセンサが故障しているか否か判定する。例えば夫々のセンサから得られる作用角の差が閾値以上の場合に何れかのセンサが故障していると判定する。この場合、どのセンサが故障しているのか特定することはできない。 The determination means determines whether any one of the sensors has failed based on each sensor output. For example, it is determined that one of the sensors is malfunctioning when the difference in operating angle obtained from each sensor is equal to or greater than a threshold value. In this case, it is not possible to specify which sensor has failed.
そして、どのセンサが故障しているのか特定するために、まず、夫々のセンサにより測定される作用角で最小の値を示す一のセンサの測定値にしたがって、作用角が下限値となる方向へ駆動源を操作する。つまり、夫々のセンサにより得られる作用角を比較して、最小の値を示すセンサに基づいて作用角のフィードバック制御をしつつ、作用角が下限値となる方向へ駆動源を操作する。これにより、動作部が制限部に近づく。このときの駆動源が作用角を変更する速度を比較的速くすることにより、実際の作用角を下限値に速やかに
近づけることができる。このときの作用角の変更速度は、可及的に速くしても良く、通常の(すなわち、故障しているセンサを特定するとき以外の)変更速度としても良い。作用角が最小の値を示す一のセンサの測定値にしたがって駆動源を制御しているため、動作部が勢い良く制限部に衝突することを抑制できる。なお、作用角が小さくなる側へ変更するのは、作用角が小さくなる側に付勢されているために、作用角が大きくなる側へ変更するよりも速やかに作用角を変更することができるからである。
In order to identify which sensor is malfunctioning, first, in accordance with the measured value of one sensor that shows the minimum value of the working angle measured by each sensor, the working angle becomes a lower limit value. Operate the drive source. That is, the operating angles obtained by the respective sensors are compared, and the driving source is operated in the direction in which the operating angle becomes the lower limit value while feedback control of the operating angle is performed based on the sensor showing the minimum value. Thereby, an operation | movement part approaches a restriction | limiting part. By making the speed at which the drive source changes the working angle at this time relatively high, the actual working angle can be brought close to the lower limit value quickly. The change speed of the operating angle at this time may be as high as possible, or may be a normal change speed (that is, other than when a faulty sensor is specified). Since the drive source is controlled according to the measured value of the one sensor having the minimum operating angle, it is possible to prevent the operating unit from strikingly colliding with the limiting unit. The reason for changing the working angle to the smaller side is that the working angle is biased toward the smaller working angle, so that the working angle can be changed more quickly than when the working angle is increased. Because.
一方、一のセンサにより測定される作用角と下限値との差が所定値となったときに駆動源の動作速度を、それまでよりも遅くする。つまり、作用角の変更速度をそれまでよりも遅くする。この所定値は、動作部が、そのままの速度で制限部に衝突することを抑制するために設けられる。これは、制限部に当接する直前に速度を遅くすれば良い。また、一のセンサにより測定される作用角が、下限値の直前または下限値の近傍となったときに駆動源の動作速度をそれまでよりも遅くするとしても良い。遅くされた後の動作速度は、動弁システムを構成する部材が破損することのない速度とする。なお、変位速度は、徐々に遅くすることもできるし、段階的に遅くすることもできる。このように、動作速度を遅くすれば、動作部が制限部に勢い良く衝突することを抑制できる。 On the other hand, when the difference between the working angle measured by one sensor and the lower limit value reaches a predetermined value, the operation speed of the drive source is made slower than before. That is, the change speed of the operating angle is made slower than before. This predetermined value is provided to prevent the operating unit from colliding with the limiting unit at the same speed. This may be achieved by reducing the speed immediately before coming into contact with the limiting portion. In addition, when the operating angle measured by one sensor is just before or near the lower limit value, the operation speed of the drive source may be made slower than before. The operation speed after being slowed down is a speed at which members constituting the valve operating system are not damaged. Note that the displacement speed can be gradually decreased or can be gradually decreased. In this way, if the operation speed is slowed down, it is possible to prevent the operation unit from colliding with the restriction unit vigorously.
その後、動作部が制限部に当接したことを検知手段により検知される前に、一のセンサにより測定される作用角が下限値よりも小さくなった場合には、該一のセンサが故障していると特定することができる。つまり、制限部が存在するために実際の作用角が下限値よりも小さくなることはないにもかかわらず、一のセンサにより測定される作用角が下限値よりも小さくなった場合には、該一のセンサが故障していると特定することができる。ここで、動作部が制限部に当接したことを検知手段により検知される前とは、該動作部がまだ制限部に当接していないことを意味する。 Thereafter, if the operating angle measured by one sensor becomes smaller than the lower limit value before the detection means detects that the operating unit has come into contact with the limiting unit, the one sensor fails. Can be identified. That is, when the working angle measured by one sensor becomes smaller than the lower limit value even though the actual working angle does not become smaller than the lower limit value due to the presence of the limiting portion, It can be identified that one sensor has failed. Here, before the detection means detects that the operating part has come into contact with the restricting part, it means that the operating part has not yet come into contact with the restricting part.
このようにして、作用角の下限値近傍までは速やかに作用角を変更することで、故障センサの特定を速やかに行うことができる。また、作用角の下限値近傍では、作用角の変更速度を遅くするため、動作部が制限部に当接するときの衝撃を小さくすることができる。 In this way, it is possible to quickly identify the failure sensor by quickly changing the operating angle up to the vicinity of the lower limit value of the operating angle. Further, in the vicinity of the lower limit value of the working angle, the speed of change of the working angle is slowed down, so that the impact when the operating portion comes into contact with the limiting portion can be reduced.
なお、本発明においては、前記特定手段は、前記動作部が前記制限部に当接したことを前記検知手段により検知されたときに、他のセンサにより測定される作用角が前記下限値よりも大きい場合には、該他のセンサが故障していると特定することができる。 In the present invention, the specifying means is configured such that when the detecting means detects that the operating part is in contact with the restricting part, an operating angle measured by another sensor is lower than the lower limit value. If it is larger, it can be determined that the other sensor has failed.
つまり、動作部が制限部に当接しているので、実際の作用角は下限値となっているのに対し、センサの出力により得られる作用角が下限値となっていない場合には、該センサが故障していると特定できる。 In other words, since the operating part is in contact with the limiting part, the actual working angle is the lower limit value, but when the working angle obtained from the sensor output is not the lower limit value, the sensor Can be identified as malfunctioning.
また、本発明においては、前記特定手段は、前記一のセンサの測定値と前記下限値との差が所定値となったときに前記駆動源の動作速度をそれまでよりも遅くし、その後、前記一のセンサの測定値が変化しない場合には、他のセンサが故障していると特定することができる。 In the present invention, the specifying means slows down the operating speed of the drive source when the difference between the measured value of the one sensor and the lower limit value reaches a predetermined value, and then When the measured value of the one sensor does not change, it can be specified that the other sensor is malfunctioning.
つまり、一のセンサが正常の場合には、一のセンサの測定値と下限値との差が所定値となったときの実際の作用角と下限値との差はほとんどないため、その後に作用角はほとんど変化しないことになる。つまり、一のセンサの測定値が変化しない場合には、実際の作用角が下限値となっていることを意味しており、この場合、他のセンサが故障していると特定できる。 In other words, when one sensor is normal, there is almost no difference between the actual working angle and the lower limit when the difference between the measured value of the one sensor and the lower limit becomes a predetermined value. The corner will hardly change. That is, when the measured value of one sensor does not change, it means that the actual operating angle is the lower limit value, and in this case, it can be specified that the other sensor has failed.
本発明によれば、内燃機関の動弁システムを構成する部材に加わる衝撃を抑制しつつ、
故障したセンサを速やかに特定できる。
According to the present invention, while suppressing the impact applied to the members constituting the valve operating system of the internal combustion engine,
The failed sensor can be identified quickly.
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
<実施例1>
[システムの構成]
図1は、実施例1のシステム構成を説明するための図である。本実例1のシステムは、内燃機関1を備えている。内燃機関1は、複数の気筒2を有している。図1には、複数気筒のうちの1気筒のみを示している。
<Example 1>
[System configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining the system configuration of the first embodiment. The system of Example 1 includes an internal combustion engine 1. The internal combustion engine 1 has a plurality of
内燃機関1は、内部にピストン3を有するシリンダブロック4を備えている。ピストン3は、クランク機構を介してクランクシャフト5と接続されている。クランクシャフト5の近傍には、クランク角センサ6が設けられている。クランク角センサ6は、クランクシャフト5の回転角度(すなわち、クランク角)を検出するように構成されている。
The internal combustion engine 1 includes a cylinder block 4 having a
シリンダブロック4の上部にはシリンダヘッド8が組み付けられている。ピストン3上面からシリンダヘッド8までの空間は燃焼室10を形成している。
A
シリンダヘッド8は、燃焼室10に通じる吸気ポート12を備えている。この吸気ポート12と燃焼室10との接続部には吸気バルブ14が設けられている。本実施例1のシステムは、気筒2毎に設けられた複数の吸気ポート12に対応して複数の吸気バルブ14を備えている。図1には、吸気ポート12と吸気バルブ14とをそれぞれ1つずつ示している。吸気バルブ14と吸気カム軸15に設けられた吸気カム16との間には、可変動弁装置18が設けられている。可変動弁装置18は、吸気バルブ14の開弁特性を機械的に変更可能に構成されている。なお、可変動弁装置18の詳細については、後述する。
The
また、シリンダヘッド8は、燃焼室10に通じる排気ポート28を備えている。排気ポート28と燃焼室10との接続部には排気バルブ29が設けられている。
Further, the
また、本実施例のシステムは、電子制御装置としてのECU60を備えている。ECU60の出力側には、可変動弁装置18等が接続されている。ECU60の入力側には、クランク角センサ6の他、運転者がアクセルペダル23を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力するアクセル開度センサ24等が接続されている。ECU60は、各センサの出力に基づいて、燃料噴射制御や点火時期制御のような内燃機関1全体の制御を実行する。
In addition, the system of this embodiment includes an
また、ECU60は、クランク角センサ6の出力に基づいて、機関回転数を算出する。さらに、ECU60は、アクセル開度センサ24の出力に基づいて、機関負荷を算出する。また、ECU60には、バッテリ25が接続されており、このバッテリ25から後述する電動モータ86へ電力が供給される。
Further, the
[可変動弁装置の構成]
図2は、図1に示すシステムにおいて、可変動弁装置18の構成を説明するための斜視図である。
[Configuration of variable valve gear]
FIG. 2 is a perspective view for explaining the configuration of the variable
図2に示すように、吸気カム軸15には、1気筒当たり2つの吸気カム16,17が設けられている。そして、主カムである第1吸気カム16を中心にして、2つの吸気バルブ14L,14Rが左右対称に配置されている。第1吸気カム16と吸気バルブ14L,14Rとの間には、第1吸気カム16の回転運動に各吸気バルブ14L,14Rのリフト運
動を連動させる可変動弁機構40L,40Rがそれぞれ設けられている。一方、第2吸気カム17は、第1吸気カム16との間で、第2吸気バルブ14Rを挟むようにして配置されている。第2吸気カム17と第2吸気バルブ14Rとの間には、第2吸気カム17の回転運動に第2吸気バルブ14Rのリフト運動を連動させる固定動弁機構70が設けられている。本可変動弁装置18は、第2吸気バルブ14Rのリフト連動の連動先を、可変動弁機構40Rと固定動弁機構70との間で選択的に切り換えることができるように構成されている。なお、本実施例では、固定動弁機構70の説明は省略する。
As shown in FIG. 2, the
(1)可変動弁機構の構成
図3は、図2に示す可変動弁装置18における可変動弁機構40の構成を説明するための図である。具体的には、図3は、可変動弁機構40を吸気カム軸15の軸方向から見た図である。尚、左右の可変動弁機構40L,40Rは、基本的には、第1吸気カム16に対して対称形であるので、ここでは左右の可変動弁機構40L,40Rを区別することなくその構成を説明する。また、本明細書および図面では、左右の可変動弁機構40L,40Rを区別しないときには、単に可変動弁機構40と表記する。同様に、可変動弁機構40L,40Rの各構成部品や吸気バルブ14L,14R等の対称に配置されている部品については、特に区別をする必要がある時以外は、左右を区別するL、Rの記号は付けないものとする。
(1) Configuration of Variable Valve Mechanism FIG. 3 is a view for explaining the configuration of the variable valve mechanism 40 in the
図3に示すように、ロッカーアーム35は吸気バルブ14によって支持されている。可変動弁機構40は、第1吸気カム16とロッカーアーム35との間に介在している。可変動弁機構40は、第1吸気カム16の回転運動とロッカーアーム35の揺動運動との連動状態を連続的に変化させるように構成されている。
As shown in FIG. 3, the
可変動弁機構40は、吸気カム軸15と平行に配置された制御軸41を有している。制御軸41は、回転駆動可能に構成されている。また、図3に示すように、制御軸41には、制御アーム42がボルト43によって固定されている。制御アーム42の一部は、制御軸41の径方向に突出している。制御アーム42の突出部には、中間アーム44がピン45によって取り付けられている。ピン45は、制御軸41の中心から偏心した位置に配置されている。よって、中間アーム44は、ピン45を中心にして揺動するように構成されている。中間アーム44の先端部には、後述するローラ52,53が回転可能に設けられている。
The variable valve mechanism 40 has a
制御軸41には、揺動カムアーム50が揺動可能に支持されている。揺動カムアーム50は、第1吸気カム16に対向する側に、スライド面50aを有している。スライド面50aは、第2ローラ53に接触するように形成されている。スライド面50aは、第2ローラ53が揺動カムアーム50の先端側から制御軸41の軸中心側に向かって移動するほど、第1吸気カム16との間隔が徐々に狭まるような曲面で形成されている。また、揺動カムアーム50は、スライド面50aの反対側に、揺動カム面51を有している。揺動カム面51は、揺動カムアーム50の揺動中心からの距離が一定となるように形成された非作用面51aと、非作用面51aから離れた位置ほど制御軸41の軸中心からの距離が遠くなるように形成された作用面51bとで構成されている。
A swing cam arm 50 is swingably supported on the
スライド面50aと第1吸気カム16の周面との間には、第1ローラ52と第2ローラ53が配置されている。より具体的には、第1ローラ52は、第1吸気カム16の周面と接触するように配置されている。また、第2ローラ53は、揺動カムアーム50のスライド面50aに接触するように配置されている。第1ローラ52と第2ローラ53とは、上記中間アーム44の先端部に固定された連結軸54によって回転自在に支持されている。中間アーム44は、ピン45を支点として揺動するので、これらのローラ52,53もピン45から一定距離を保ちながらスライド面50aおよび第1吸気カム16の周面に沿っ
て揺動する。
A
また、揺動カムアーム50には、バネ座50bが形成されている。このバネ座50bには、ロストモーションスプリング38の一端が掛けられている。ロストモーションスプリング38の他端は、内燃機関1の静止部位に固定されている。ロストモーションスプリング38は圧縮バネである。ロストモーションスプリング38から受ける付勢力により、揺動カムアーム50のスライド面50aが第2ローラ53に押し当てられ、更に、第1ローラ52が第1吸気カム16に押し当てられる。これにより、第1ローラ52及び第2ローラ53は、スライド面50aと第1吸気カム16の周面とに両側から挟み込まれた状態で位置決めされる。
The swing cam arm 50 is formed with a
揺動カムアーム50の下方には、上記ロッカーアーム35が配置されている。ロッカーアーム35には、揺動カム面51に対向するようにロッカーローラ36が設けられている。ロッカーローラ36は、ロッカーアーム35の中間部に回転自在に取り付けられている。ロッカーアーム35の一端は、バルブ14のバルブシャフト14aによって支持されており、ロッカーアーム35の他端は、油圧式ラッシュアジャスタ37によって回転自在に支持されている。リフト作動の際、バルブシャフト14aは、バルブスプリング14bによって、閉方向、すなわち、ロッカーアーム35を押し上げる方向に付勢されている。ロッカーローラ36は、この付勢力と油圧式ラッシュアジャスタ37によって揺動カムアーム50の揺動カム面51に押し当てられている。
The
上述した可変動弁機構40の構成によれば、第1吸気カム16の回転に伴って、第1吸気カム16の押圧力が第1ローラ52及び第2ローラ53を介してスライド面50aに伝達される。その結果、揺動カム面51とロッカーローラ36との接点が非作用面51aから作用面51bにまで及ぶと、ロッカーアーム35が押し下げられ、バルブ14が開弁する。
According to the configuration of the variable valve mechanism 40 described above, the pressing force of the
また、可変動弁機構40の構成によれば、制御軸41の回転角度を変化させると、スライド面50a上における第2ローラ53の位置が変化し、リフト動作時の揺動カムアーム50の揺動範囲が変化する。より具体的には、制御軸41を図3における反時計回り方向に回転させると、スライド面50a上における第2ローラ53の位置が揺動カムアーム50の先端側に移動する。そうすると、第1吸気カム16の押圧力が伝達されることで揺動カムアーム50が揺動動作を開始した後に、現実にロッカーアーム35が押圧され始めるまでに要する揺動カムアーム50の回転角度は、制御軸41が図3における反時計回り方向に回転するほど大きくなる。つまり、制御軸41を図3における反時計回り方向に回転させることにより、バルブ14の作用角及びリフト量を小さくすることができる。逆に、制御軸41を時計回り方向に回転させることにより、バルブ14の作用角及びリフト量を大きくすることができる。
Further, according to the configuration of the variable valve mechanism 40, when the rotation angle of the
[伝達装置の構成]
図4は、本実施例に係る伝達装置80の概略構成図である。本実施例では、電動モータ86により制御軸41が駆動される。そして、電動モータ86からの駆動力を制御軸41へ伝達するために伝達装置80が備わる。
[Configuration of transmission device]
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the
ここで、制御軸41の一端には、該制御軸41の中心軸を中心として揺動する扇形ギヤ81が固定されている。この扇形ギヤ81の回転角度と、制御軸41の回転角度とは等しくなる。この扇形ギヤ81は、減速ギヤ82と噛み合っている。
Here, at one end of the
減速ギヤ82の中心には、制御軸41と平行に配置される連結軸83の一端が接続されている。減速ギヤ82は、連結軸83の中心軸を中心として回転する。また、連結軸83
の多端は、ウォームホイール84の中心に接続されている。ウォームホイール84は、連結軸83を中心として回転する。つまり、減速ギヤ82と連結軸83とウォームホイール84とは、回転角度が等しくなる。
One end of a connecting
Are connected to the center of the
そして、ウォームホイール84には、ウォーム85が噛み合っている。このウォーム85は、電動モータ86に接続されており、該電動モータ86と同じ速度で回転する。よって、制御軸41は、電動モータ86により回転駆動可能に構成されている。
A
このように、伝達装置80は、扇形ギヤ81、減速ギヤ82、連結軸83、ウォームホイール84、ウォーム85により構成されている。
Thus, the
ウォームホイール84には、該ウォームホイールの回転角度を測定する第1センサ91が備わる。第1センサ91は、連結軸83及び減速ギヤ82の回転角度を測定しているともいえる。また、扇形ギヤ81には、該扇形ギヤ81の回転角度を測定する第2センサ92が備わる。第2センサ92は、制御軸41の回転角度を測定しているともいえる。第1センサ91および第2センサ92の出力信号は、ECU60に入力される。なお、本実施例においては電動モータ86が、本発明における駆動源に相当する。また、本実施例においては第1センサ91及び第2センサ92が、本発明における複数のセンサに相当する。
The
なお、本実施例では、作用角が変化する範囲を適正な範囲に制限するために、扇形ギヤ81の回転角度を制限する下限側制限部87と、上限側制限部88と、が備わる。ここで、図5は、扇形ギヤ81と下限側制限部87及び上限側制限部88との関係を示した図である。下限側制限部87及び上限側制限部88は、夫々シリンダヘッド8の非作動部に固定されている。下限側制限部87は、扇形ギヤ81が作用角の小さくなる方向へ回転しすぎないように、作用角が小さくなる方向の回転角度を制限する。扇形ギヤ81が下限側制限部87に接しているときには、作用角が下限値となる。一方、上限側制限部88は、扇形ギヤ81が作用角の大きくなる方向へ回転しすぎないように、作用角が大きくなる方向の回転角度を制限する。扇形ギヤ81が上限側制限部88に接しているときには、作用角が上限値となる。なお、本実施例においては下限側制限部87が、本発明における制限部に相当する。また、本実施例においては扇形ギヤ81が、本発明における動作部に相当する。
In this embodiment, a lower limit
[実施例1の特徴]
本実施例では、通常、第1センサ91により測定される回転角度に基づいて作用角のフィードバック制御を行う。この第1センサ91により測定される回転角度により、作用角を測定することができる。つまり、作用角のフィードバック制御は、第1センサ91により測定される作用角が目標作用角となるように、電動モータ86を制御することにより行なわれる。しかし、第1センサ91が故障した場合には、第2センサ92により得られる作用角に基づいてフィードバック制御を行う。つまり、第2センサ92により測定される作用角が目標作用角となるように、電動モータ86を制御する。なお、本実施例においては作用角のフィードバック制御を行うECU60が、本発明におけるフィードバック制御手段に相当する。
[Features of Example 1]
In this embodiment, feedback control of the operating angle is normally performed based on the rotation angle measured by the
ところで、第1センサ91と第2センサ92とで夫々得られる作用角に差がある場合には、どちらかのセンサが故障していると判定することはできるが、どちらのセンサが故障しているのか特定することはできない。そこで本実施例では、以下のようにして、故障しているセンサを特定する。
By the way, when there is a difference in the working angles obtained by the
すなわち、夫々のセンサで得られる作用角のうち、小さい作用角を示す一方のセンサに基づいて、実際の作用角が下限値となる方向へ電動モータ86を制御する。そして、一方
のセンサで得られる作用角が、下限値近傍となった場合には、作用角の変更速度を遅くする。つまり、電動モータ86の回転速度を遅くする。この下限値近傍とは、一方のセンサで得られる作用角と下限値との差が所定値以下となったときとしても良い。この所定値は、電動モータ86の回転速度を遅くする前に扇形ギヤ81が下限側制限部87に衝突することを防ぐことができる範囲で可及的に小さくすることが望ましい。この所定値は、例えば、一方のセンサの測定誤差の最大値に設定することができる。つまり、一方のセンサが正常であっても、測定誤差があるため、実際の作用角よりも測定される作用角のほうが小さくなることがあるので、このような場合であっても、電動モータ86の回転速度を遅くする前に扇形ギヤ81が下限側制限部87に衝突することを防ぐようにする。
That is, the
ここで、実際の作用角が下限値となる方向へ電動モータ86を制御するのは、ロストモーションスプリング38の付勢力が、常に作用角を小さくする方向へ働いているため、作用角を大きくするよりも小さくするほうが速やかに変更可能だからである。つまり、故障しているセンサを速やかに特定することができるためである。
Here, the reason why the
また、小さい作用角を示す一方のセンサに基づいて電動モータ86を制御するのは、作用角を下限値へ向けて変更するときに、大きい作用角を示す他方のセンサに基づいて電動モータ86を制御すると、扇形ギヤ81が下限側制限部87に勢い良く衝突する虞があるためである。例えば、一方のセンサが故障している場合には、他方のセンサにより得られる作用角が正しいことになる。この場合、一方のセンサにより得られる作用角が下限値近傍となっていても、実際の作用角は下限値となっていないので、扇形ギヤ81が下限側制限部87に勢い良く衝突することが抑制される。また、他方のセンサが故障している場合には、一方のセンサにより得られる作用角が正しいことになる。この場合、一方のセンサにより得られる作用角が下限値近傍となっているときには、実際の作用角も下限値近傍となっている。そして、一方にセンサにより得られる作用角が下限値近傍となるときには、作用角の変更速度が遅くされるため、扇形ギヤ81が下限側制限部87に勢い良く衝突することが抑制される。
Further, the
一方のセンサで得られる作用角が下限値近傍となった後の作用角の変更速度は、少なくとも、それまでよりも遅くする。この変更速度は、例えば扇形ギヤ81が下限側制限部87に衝突しても伝達装置80等が故障しない程度とすることができる。
The speed of change of the working angle after the working angle obtained by one sensor becomes close to the lower limit value is at least slower than before. This change speed can be set such that, for example, the
そして、一方のセンサで得られる作用角が下限値近傍となり、作用角の変更速度が遅くなった後に、一方のセンサにより得られる作用角が下限値よりも小さくなった場合には、該一方のセンサが故障していると特定することができる。つまり、一方のセンサで得られる作用角が下限値となっても、実際の作用角は下限値に到達していないため、一方のセンサで得られる作用角は更に小さくなる。そして、他方のセンサにより得られる作用角が下限値となるまで実際の作用角は小さくなるので、一方のセンサにより得られる作用角は下限値よりも小さくなる。 If the working angle obtained by one sensor becomes smaller than the lower limit value after the working angle obtained by one sensor becomes near the lower limit value and the change speed of the working angle becomes slow, It can be determined that the sensor has failed. That is, even if the operating angle obtained by one sensor becomes the lower limit value, the actual operating angle does not reach the lower limit value, so that the operating angle obtained by one sensor is further reduced. Since the actual working angle becomes smaller until the working angle obtained by the other sensor reaches the lower limit value, the working angle obtained by one sensor becomes smaller than the lower limit value.
また、一方のセンサで得られる作用角が下限値近傍となり、作用角の変更速度が遅くなった後に、該一方のセンサで得られる作用角が変化しない場合には、一方のセンサが正常であり、他方のセンサが故障していると特定することができる。ここで、一方のセンサが正常であれば、該一方のセンサで得られる作用角が下限値となったときには、実際の作用角も下限値となっている。つまり、扇形ギヤ81が下限側制限部87に当接しているため、実際の作用角がそれ以上小さくなることはない。そのため、一方のセンサにより得られる作用角も小さくならずに、下限値で一定となる。この場合、他方のセンサで得られる作用角は下限値よりも大きくなっている。
In addition, if the working angle obtained by one sensor does not change after the working angle obtained by one sensor is near the lower limit and the change speed of the working angle has slowed, then one sensor is normal. , It can be determined that the other sensor is out of order. Here, if one of the sensors is normal, when the working angle obtained by the one sensor becomes the lower limit value, the actual working angle is also the lower limit value. That is, since the
さらに、一方のセンサで得られる作用角が下限値近傍となり、作用角の変更速度が遅く
なった後に、他方のセンサで得られる作用角が下限値よりも大きな値で変化しない場合には、該他方のセンサが故障していると特定することができる。ここで、一方のセンサが正常であれば、一方のセンサで得られる作用角が下限値となったときに、実際の作用角も下限値となっている。つまり、扇形ギヤ81が下限側制限部87に当接しているため、実際の作用角がそれ以上小さくなることはない。そのため、他方のセンサにより得られる作用角も小さくならずに、下限値よりも大きな値で一定となる。これは、電動モータ86に電力が供給されているにもかかわらず、他方のセンサにより得られる作用角が変化しないときに該他方のセンサが故障しているとしても良い。
In addition, when the working angle obtained by one sensor is close to the lower limit value and the working angle obtained by the other sensor does not change at a value larger than the lower limit value after the speed of change of the working angle becomes slow, It can be determined that the other sensor has failed. Here, if one of the sensors is normal, the actual operating angle is also the lower limit when the operating angle obtained by the one sensor is the lower limit. That is, since the
なお、扇形ギヤ81が実際に下限側制限部87に当接しているか否か、つまり、実際の作用角が下限値となっているか否かは、電動モータ86に流れる電流値を測定することにより、判定可能である。つまり、扇形ギヤ81が下限側制限部87に当接すると、電動モータ86の負荷が大きくなるため、電流値が大きくなる。電流値が閾値以上大きくなったときに、扇形ギヤ81が実際に下限側制限部87に当接していると判定することができる。この閾値は、予め実験等により求めることができる。なお、本実施例においては扇形ギヤ81が実際に下限側制限部87に当接していることを検知するECU60が、本発明における検知手段に相当する。
Note that whether or not the
図6は、第2センサ92が故障している場合であって本実施例に係る故障センサの特定を行っているときの、各センサの出力値の推移を示している。図6(A)は、何れかのセンサが故障していると判定されたときを示し、図6(B)は、一方のセンサにより得られる作用角が下限値近傍となったときを示し、図6(C)は、作用角の変更速度を遅くした後を示している。白丸が第1センサ91の出力値を示し、黒丸が第2センサ92の出力値を示している。実線は第1センサ91の出力値が変化するときの軌跡を示し、一点鎖線は第2センサ92の出力値が変化するときの軌跡を示している。また、作用角の100(°CA)は下限値であり、250(°CA)は上限値である。センサ出力とは、センサから出力される電気信号であり、作用角とは異なる。
FIG. 6 shows the transition of the output value of each sensor when the
図6(A)では、第2センサ92が故障しているため、第1センサ91により得られる作用角(200°CA)と、第2センサ92により得られる作用角(170°CA)と、に差がある。そして、第2センサ92により得られる作用角(170°CA)のほうが、第1センサ91により得られる作用角(200°CA)よりも小さいため、該第2センサ92により得られる作用角に基づいて電動モータ86が操作される。
In FIG. 6A, since the
図6(B)では、第2センサ92により得られる作用角が、最初に下限値(100°CA)近傍に到達している。つまり、このときには、第1センサ91により得られる作用角(130°CA)は、下限値(100°CA)に到達していない。そして、ここから作用角の変更速度が遅くされる。図6(C)では、第2センサ92により得られる作用角(95°CA)が、下限値(100°CA)よりも小さくなっている。これにより、第2センサ92が故障していると特定される。
In FIG. 6B, the operating angle obtained by the
次に、図7は、本実施例に係る第1センサ91及び第2センサ92の故障判定のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは所定の時間毎に、ECU60により繰り返し実行される。
Next, FIG. 7 is a flowchart showing a flow of failure determination of the
ステップS101では、ECU60は、第1センサ91により得られる作用角と、第2センサ92により得られる作用角と、の差が閾値以上であるか否か判定する。この閾値は、何れかのセンサが故障したときに現れる差として予め設定しておく。なお、夫々のセンサにより得られる作用角と、そのときの目標作用角(ECU60からの指令値としても良い。)とを比較して、故障を判定しても良い。
In step S101, the
ステップS101で肯定判定がなされた場合にはステップS102へ進み、意一方否定判定がなされた場合にはステップ113へ進む。なお、何れのセンサも正常である場合には、ステップ113において第1センサ91により得られる作用角に基づいてフィードバック制御を行う。なお、本実施例においてはステップ101を処理するECU60が、本発明における判定手段に相当する。
If an affirmative determination is made in step S101, the process proceeds to step S102, and if a negative determination is made intentionally, the process proceeds to step 113. If all the sensors are normal, feedback control is performed based on the operating angle obtained by the
ステップS102では、ECU60は、第1センサ91により得られる作用角が、第2センサ92により得られる作用角よりも大きいか否か判定する。つまり、どちらのセンサにより得られる作用角に基づいて、作用角を下限値まで小さくするのか判定する。
In step S <b> 102, the
ステップS102で肯定判定がなされた場合には、第2センサ92により得られる作用角の方が小さいため、該作用角に基づいて故障センサの特定を行うべくステップS103へ進む。一方、ステップS102で否定判定がなされた場合には、第1センサ91により得られる作用角の方が小さいため、該作用角に基づいて故障センサの特定を行うべくステップS108へ進む。
If an affirmative determination is made in step S102, the working angle obtained by the
ステップS103では、ECU60は、第2センサ92により得られる作用角に基づいて、作用角が下限値近傍となるまで、電動モータ86を回転させる。
In step S103, the
ステップS104では、ECU60は、電動モータ86の回転速度をそれまでよりも遅くする。つまり、作用角の変更速度を遅くしつつ、作用角をさらに小さくする。
In step S104, the
ステップS105では、ECU60は、第2センサ92により得られる作用角が下限値よりも小さいか否か判定する。つまり、第2センサ92により得られる作用角に基づいて、該第2センサ92が故障しているか否か判定している。
In step S105, the
ステップS105で肯定判定がなされた場合にはステップS106へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップS107へ進む。 If an affirmative determination is made in step S105, the process proceeds to step S106, whereas if a negative determination is made, the process proceeds to step S107.
ステップS106では、ECU60は、第2センサ92が故障していると特定する。つまり、第1センサ91は正常であるとされる。
In step S106, the
ステップS107では、ECU60は、第1センサ91が故障していると特定する。つまり、第2センサは正常であるとされる。なお、ステップ104以降で第1センサ91により得られる作用角または第2センサ92により得られる作用角に変化がない場合に、第1センサ91が故障していると特定しても良い。
In step S107, the
ステップS108では、ECU60は、第1センサ91により得られる作用角に基づいて、作用角が下限値近傍となるまで、電動モータ86を回転させる。
In step S108, the
ステップS109では、ECU60は、電動モータ86の回転速度をそれまでよりも遅くする。つまり、作用角の変更速度を遅くしつつ、作用角をさらに小さくする。
In step S109, the
ステップS110では、ECU60は、第1センサ91により得られる作用角が下限値よりも小さいか否か判定する。つまり、第1センサ91により得られる作用角に基づいて、該第1センサ91が故障しているか否か判定している。
In step S110, the
ステップS110で肯定判定がなされた場合にはステップS111へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップS112へ進む。 If an affirmative determination is made in step S110, the process proceeds to step S111, whereas if a negative determination is made, the process proceeds to step S112.
ステップS111では、ECU60は、第1センサ91が故障していると特定する。つまり、第2センサ92は正常であるとされる。
In step S111, the
ステップS112では、ECU60は、第2センサ92が故障していると特定する。つまり、第1センサ91は正常であるとされる。なお、ステップ109以降で第1センサ91により得られる作用角または第2センサ92により得られる作用角に変化がない場合に、第2センサ92が故障していると特定しても良い。
In step S112, the
ステップS113では、正常なセンサに基づいて作用角のフィードバック制御を行う。このときに、何れかのセンサが故障しているのか分かるように、警告ランプの点灯等を行っても良い。 In step S113, feedback control of the operating angle is performed based on a normal sensor. At this time, a warning lamp may be turned on so that any one of the sensors is broken.
なお、ステップS105及びステップS110では、センサにより得られる作用角が下限値よりも小さいか否か判定することにより故障しているセンサを特定しているが、これに代えて、作用角が下限値よりも大きな値で一定となるセンサが故障しているセンサであると特定しても良い。また、作用角が下限値で一定となるセンサが正常なセンサであると特定しても良い。本実施例においてはステップ103からステップ107を処理するECU60、またはステップ108からステップ112を処理するECU60が、本発明における特定手段に相当する。
In step S105 and step S110, the malfunctioning sensor is identified by determining whether or not the working angle obtained by the sensor is smaller than the lower limit value. Instead, the working angle is set to the lower limit value. A sensor that becomes constant at a larger value may be specified as a sensor that has failed. In addition, a sensor whose operating angle is constant at the lower limit value may be specified as a normal sensor. In this embodiment, the
以上説明したように本実施例によれば、第1センサ91または第2センサ92の何れかが故障したときに、故障したセンサを特定することができる。しかも、扇形ギヤ81が下限側制限部87に勢い良く衝突することを抑制しつつ速やかに故障したセンサを特定することができる。
As described above, according to the present embodiment, when either the
なお、本実施例では、位置測定用のセンサを2つ備えているが、3つ以上備えている場合にも同様に適用可能である。 In this embodiment, two sensors for position measurement are provided, but the present invention can be similarly applied to the case where three or more sensors are provided.
1 内燃機関
12 吸気ポート
14 吸気バルブ
14b バルブスプリング
15 吸気カム軸
16 第1吸気カム
17 第2吸気カム
18 可変動弁装置
23 アクセルペダル
24 アクセル開度センサ
25 バッテリ
40 可変動弁機構
41 制御軸
50 揺動カムアーム
60 ECU
80 伝達装置
81 扇形ギヤ
82 減速ギヤ
83 連結軸
84 ウォームホイール
85 ウォーム
86 電動モータ
87 下限側制限部
88 上限側制限部
91 第1センサ
92 第2センサ
1
80
Claims (3)
前記制御軸を回転または揺動させる駆動源と、
前記駆動源からの駆動力を前記制御軸に伝達する伝達装置と、
前記駆動源から前記制御軸までの間に備わる部材の位置を測定することで前記バルブの作用角を測定する複数のセンサと、
前記センサの少なくとも1つにより測定される位置に基づいて作用角のフィードバック制御を行うフィードバック制御手段と、
前記複数のセンサのなかで故障しているセンサがあるか否か判定する判定手段と、
前記駆動源から前記制御軸までの間に備わり作用角の変更に伴い動作する部材である動作部が作用角の下限値となったときに当接することで該動作部の動作範囲を制限する制限部と、
前記動作部が前記制限部に当接したことを検知する検知手段と、
前記判定手段により何れかのセンサが故障していると判定された場合に、作用角が下限値となる方向へ前記駆動源を制御し、夫々のセンサにより測定される作用角で最小の値を示す一のセンサの測定値と前記下限値との差が所定値となったときに前記駆動源の動作速度をそれまでよりも遅くし、その後、前記動作部が前記制限部に当接したことを前記検知手段により検知される前に、該一のセンサにより測定される作用角が下限値よりも小さくなった場合には、該一のセンサが故障していると特定する特定手段と、
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 that changes the valve operating angle by rotating the control shaft interposed between the cam and the valve, thereby changing the lift amount of the valve with respect to the rotational position of the cam.
A drive source for rotating or swinging the control shaft;
A transmission device for transmitting a driving force from the driving source to the control shaft;
A plurality of sensors for measuring a working angle of the valve by measuring a position of a member provided between the drive source and the control shaft;
Feedback control means for performing feedback control of the operating angle based on a position measured by at least one of the sensors;
Determining means for determining whether or not there is a malfunctioning sensor among the plurality of sensors;
Restriction that restricts the operating range of the operating unit by contacting when the operating unit, which is a member that is operated between the drive source and the control shaft and operates according to the change of the operating angle, reaches the lower limit value of the operating angle And
Detecting means for detecting that the operating portion is in contact with the restricting portion;
When it is determined by the determination means that any one of the sensors is malfunctioning, the drive source is controlled in the direction in which the operating angle becomes the lower limit value, and the minimum value among the operating angles measured by the respective sensors is set. When the difference between the measured value of the one sensor shown and the lower limit value becomes a predetermined value, the operating speed of the drive source is made slower than before, and then the operating unit comes into contact with the limiting unit If the operating angle measured by the one sensor becomes smaller than the lower limit before the detection by the detecting means, the specifying means for specifying that the one sensor is faulty,
A valve operating system for an internal combustion engine, comprising:
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