JP2015075052A - 内燃機関 - Google Patents
内燃機関 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015075052A JP2015075052A JP2013212793A JP2013212793A JP2015075052A JP 2015075052 A JP2015075052 A JP 2015075052A JP 2013212793 A JP2013212793 A JP 2013212793A JP 2013212793 A JP2013212793 A JP 2013212793A JP 2015075052 A JP2015075052 A JP 2015075052A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cam
- switching
- variable valve
- cams
- internal combustion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- F01L1/26—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
- F01L1/267—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder with means for varying the timing or the lift of the valves
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
Abstract
【課題】所定の可変動弁機構が行う使用カムの切替に応じてエンジン制御を好適に行うことが可能な内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関50は揺動部63a、63b、63cのうち2つの揺動部同士の連結と連結解除とをピンPn11やピンPn22によって行う油圧式の連結機構631、632を備え、カムCa、Cb、Ccのうちから吸気弁54の駆動に使用するカムである使用カムを選択するカム切替式の可変動弁機構60と、使用カムの切替に応じて、可変動弁機構60のカム切替モードと、回転数NEと、油圧Pinとによって異なってくる可変動弁機構60のカム切替遅れ時間としての切替サイクル数cylを考慮したエンジン制御を行う制御部としてのECU70とを備える。【選択図】図1
Description
本発明は内燃機関に関する。
可変動弁機構のカム切替遅れ時間を考慮したエンジン制御を行う技術が知られている。特許文献1ではエンジン回転数に基づいて、複数の気筒でのバルブのリフト特性の切り換えに必要な切り換え必要時間を取得する切換時間取得手段と、リフト特性の切り換えに際して、切換必要時間に基づいて、エンジン制御の実行タイミングを決定する制御タイミング決定手段とを備える内燃機関の可変動弁装置が開示されている。
可変動弁機構には様々な方式のものがあり、エンジン回転数のほかにもカム切替遅れ時間に影響する要因が存在する場合がある。このため、エンジン回転数を考慮しただけでは精度が高いカム切替遅れ時間を得ることができず、使用カムの切替に応じて行うエンジン制御が適切なタイミングで行われない虞がある。結果、排気エミッションやドライバビリティの悪化を招く虞がある。
本発明は上記課題に鑑み、所定の可変動弁機構が行う使用カムの切替に応じてエンジン制御を好適に行うことが可能な内燃機関を提供することを目的とする。
本発明はバルブの駆動に使用される3つ以上の複数のカムと、前記複数のカムのカムプロフィールに応じて個別に揺動するとともに、前記複数のカムが設けられているカムシャフトから前記バルブに伝達する動力を仲介する複数の揺動部を有して構成されるロッカーアーム部と、前記複数の揺動部のうち2つの揺動部同士の連結と連結解除とをロック部材によって行う油圧式の複数の連結機構とを備え、前記複数のカムのうちから前記バルブの駆動に使用するカムである使用カムを選択するカム切替式の可変動弁機構と、前記使用カムの切替に応じて、前記可変動弁機構のカム切替モードと、エンジン回転数と、前記複数の連結機構に伝達される油圧とによって異なってくる前記可変動弁機構のカム切替遅れ時間を考慮したエンジン制御を行う制御部とを備える内燃機関である。
本発明は前記カム切替モード、前記エンジン回転数および前記油圧に基づき、前記可変動弁機構のカム切替遅れ時間を決定する決定部をさらに備え、前記使用カムの切替要求があった場合に、前記決定部が前記可変動弁機構のカム切替遅れ時間を決定するとともに、前記制御部が前記エンジン制御として、前記決定部が決定したカム切替遅れ時間に基づき、実行タイミングを遅延させたエンジン制御を行う構成とすることができる。
本発明によれば、所定の可変動弁機構が行う使用カムの切替に応じてエンジン制御を好適に行うことができる。
図面を用いて本発明の実施例について説明する。
図1は内燃機関50およびその周辺の全体構成図である。図2は内燃機関50の概略構成図である。図3は可変動弁機構60の概略構成図である。図3ではカムシャフト65とともに可変動弁機構60を示す。内燃機関50は圧縮着火式の内燃機関であり、複数(ここでは4つ)の気筒51aを有している。内燃機関50は吸気系10や排気系20や排気還流系40とともに図示しない車両に搭載されている。内燃機関50は火花点火式の内燃機関であってもよい。
吸気系10はエアフロメータ11とインタークーラ12とインテークマニホールド13とを備えている。エアフロメータ11は吸入空気量を計測する。インタークーラ12は吸気を冷却する。インテークマニホールド13は内燃機関50の各気筒51aに吸気を分配する。
排気系20はエキゾーストマニホールド21と触媒22とを備えている。エキゾーストマニホールド21は各気筒51aからの排気を合流させる。触媒22は排気を浄化する。吸気系10および排気系20には過給機30が設けられている。過給機30は内燃機関50に吸気を過給する。過給機30は具体的には可変容量型ターボチャージャであり、過給圧を変更可能な過給機となっている。
排気還流系40はEGR配管41とEGRクーラ42とEGRバルブ43とを備えている。EGR配管41は吸気系10と排気系20とを連通している。具体的にはEGR配管41はインテークマニホールド13の通路集合部分とエキゾーストマニホールド21の通路集合部分とを連通している。EGRクーラ42は還流される排気を冷却する。EGRバルブ43は還流される排気の量を調節する。
内燃機関50はECU70のほか、シリンダブロック51と、シリンダヘッド52と、ピストン53と、吸気弁54と、排気弁55と、燃料噴射弁56と、可変動弁機構60と、カムシャフト65とを備えている。ピストン53や吸気弁54や排気弁55や燃料噴射弁56は気筒51a毎に設けられている。シリンダブロック51には気筒51aが形成されている。気筒51a内にはピストン53が収容されている。シリンダブロック51の上面にはシリンダヘッド52が固定されている。燃焼室Eはシリンダブロック51、シリンダヘッド52およびピストン53に囲まれた空間として形成されている。ピストン53は燃焼室Eに隣接している。
シリンダヘッド52には、燃焼室Eに吸気を導く吸気ポート52aと、燃焼室Eからガスを排気する排気ポート52bとが形成されている。また、吸気ポート52aを開閉する吸気弁54と、排気ポート52bを開閉する排気弁55とが設けられている。吸気弁54と排気弁55とは具体的にはともに気筒51a毎に複数(ここでは2つ)設けられている。燃料噴射弁56はシリンダヘッド52に設けられており、燃焼室Eに燃料を噴射する。
可変動弁機構60はシリンダヘッド52に設けられている。可変動弁機構60はカム切替式の可変動弁機構であり、第1のカムであるカムCa、第2のカムであるカムCb、および第3のカムであるカムCcのうちから吸気弁54の駆動に使用する使用カムを選択する。カムCa、CbおよびCcはカムシャフト65に設けられており、吸気弁54の駆動に使用される複数(ここでは3つ)のカムを構成している。複数のカムは3つ以上のカムとすることができる。
カムCa、CbおよびCcは具体的には複数の気筒51aそれぞれに対応させて設けられている。したがって、カムCa、CbおよびCcは具体的には複数の気筒51aそれぞれにおいて、吸気弁54の駆動に使用される。可変動弁機構60は具体的には複数の気筒51aそれぞれにおいて、カムCa、CbおよびCcのうちから吸気弁54の駆動に使用する使用カムを選択する。
可変動弁機構60はカム当接部61とバルブ駆動部62とロッカーアーム部63とロッカーアームシャフト64とを備えている。カム当接部61、バルブ駆動部62およびロッカーアーム部63は気筒51a毎に設けられており、ユニットUを構成している。
カム当接部61はカムフォロアであり、カムCa、CbおよびCcに合わせて複数(ここでは3つ)設けられている。カム当接部61aは複数のカム当接部61のうちカムCaに当接するカム当接部を示す。カム当接部61bはカムCbに、カム当接部61cはカムCcに当接するカム当接部をそれぞれ示す。複数のカム当接部61それぞれはロッカーアーム部63に設けられている。
バルブ駆動部62はロッカーアーム部63に設けられている。バルブ駆動部62は気筒51a毎に設けられている吸気弁54の数(ここでは2つ)に合わせて複数設けられており、吸気弁54に動力を伝達する。バルブ駆動部62には具体的には例えばスクリュータペットを適用できる。バルブ駆動部62はロッカーアーム部63の一部であってもよい。
ロッカーアーム部63は動力仲介部であり、カム当接部61およびバルブ駆動部62とともにカムシャフト65から吸気弁54に伝達する動力を仲介する。ロッカーアーム部63にはロッカーアームシャフト64が挿通される。ロッカーアームシャフト64はロッカーアーム部63を揺動可能に支持する。ロッカーアームシャフト64は気筒51a毎に設けられているユニットUそれぞれに共通のシャフトとなっている。ロッカーアームシャフト64はカムシャフト65の延伸方向に沿って設けられている。
ロッカーアーム部63は具体的には複数の揺動部である揺動部63a、63b、63cを備えている。揺動部63a、63b、63cはカムシャフト65の延伸方向に沿って揺動部63b、63a、63cの順に並んで配置されている。揺動部63a、63bおよび63cはカムCa、CbおよびCcのカムプロフィールに応じて個別に揺動するとともに、カムシャフト65から吸気弁54に伝達する動力を仲介する。
第1の揺動部である揺動部63aにはカム当接部61aが設けられている。このため、揺動部63aはカムCaに応じて揺動する。第2の揺動部である揺動部63bにはカム当接部61bが、第3の揺動部である揺動部63cにはカム当接部61cがそれぞれ設けられている。このため、揺動部63bはカムCbに応じて、揺動部63cはカムCcに応じてそれぞれ揺動する。
バルブ駆動部62は揺動部63bと揺動部63cとに設けられている。したがって、ロッカーアーム部63では具体的には揺動部63a、63bおよび63cのうち揺動部63b、63cが吸気弁54を駆動する。揺動部63a、63bおよび63cそれぞれはロッカーアームシャフト64によって個別に揺動可能に支持されている。
ロッカーアーム部63はさらに複数の連結機構である連結機構631、632を備えている。連結機構631、632はともに油圧式であり、揺動部63a、63bおよび63cのうち2つの揺動部の連結と連結解除とを行う。具体的には、第1の連結機構である連結機構631は揺動部63b、63cの連結と連結解除とを行い、第2の連結機構である連結機構632は揺動部63a、63cの連結と連結解除とを行う。
なお、揺動部63aにはカムCaが吸気弁54を駆動することが可能な範囲内で、カム当接部61aをカムCaに向かって付勢する付勢部材(例えばリターンスプリング)が設けられている。このため、揺動部63aは連結が解除されている状態において、カム当接部61aがカムCaに当接するようになっている。
図4は連結機構631および632の説明図である。連結機構631は具体的には保持部H11、H12と、ピンPn11、Pn12と、スプリングSp1とを備えている。保持部H11は揺動部63bに、保持部H12は揺動部63cにそれぞれ設けられている。保持部H11、H12それぞれは吸気弁54がリフトしていない場合にカムシャフト65の延伸方向に沿って並ぶように設けられている。保持部H11、H12それぞれは有底円筒状の形状を有しており、互いに同一の内径を有している。同一であることは製造誤差の範囲内で互いに異なる場合を含む。これは以下でも同様である。
ピンPn11は保持部H11、H12のうち少なくとも保持部H11に保持される。ピンPn12は保持部H11、H12のうち保持部H12に保持される。ピンPn11、Pn12それぞれは円柱状の形状を有しており、互いに同一の外径を有している。ピンPn11、Pn12それぞれの外径は保持部H11、H12それぞれの内径よりも摺動クリアランスの分だけ小さく設定されている。
保持部H11の底部とピンPn11と間にはスプリング室G11が形成されている。スプリング室G11は同時に油圧室になっている。保持部H12の底部とピンPn12との間には油圧室G12が形成されている。スプリングSp1はスプリング室G11に設けられている。スプリングSp1はピンPn11を付勢する。
連結機構631にはOCV(オイルコントロールバルブ)81が接続されている。OCV81は油路R11を介してスプリング室G11に接続されるとともに、油路R12を介して油圧室G12に接続されている。OCV81はOFFである場合に油圧室G12から油圧を開放すると同時に、スプリング室G11に油圧Pinを伝達する。OCV81はONである場合に油圧室G12に油圧Pinを伝達すると同時に、スプリング室G11から油圧を開放する。油圧Pinは連結機構631、632に共通の連結機構631、632への供給油圧であり、OCV81、82を介して連結機構631、632に伝達される。油圧Pinはメインギャラリの油圧とすることができる。
連結機構631はOCV81がOFFである場合に、揺動部63b、63c間の連結を行う。具体的にはこの場合、吸気弁54がリフトしていない状態において、スプリングSp1、およびOCV81を介してスプリング室G11に伝達される油圧PinがOCV81を介して油圧室G12から開放される油圧に抗してピンPn11、Pn12をともに移動させる。結果、ピンPn11が保持部H11およびH12に保持されることで、揺動部63b、63c間の連結が行われる。OCV81がOFFのとき、連結機構631は油圧Pinが発生していない場合でも、スプリングSp1でピンPn11、Pn12をともに移動させることで、揺動部63b、63c間の連結を行うことができる。
連結機構631はOCV81がONである場合に、揺動部63b、63c間の連結解除を行う。具体的にはこの場合、吸気弁54がリフトしていない状態において、OCV81を介して油圧室G12に伝達される油圧PinがスプリングSp1の付勢力、およびOCV81を介してスプリング室G11から開放される油圧に抗してピンPn11、Pn12をともに移動させる。結果、ピンPn11が保持部H11に保持されることで、揺動部63b、63c間の連結解除が行われる。
連結機構632は具体的には保持部H21、H22、H23と、ピンPn21、Pn22、Pn23と、スプリングSp2とを備えている。保持部H21は揺動部63bに、保持部H22は揺動部63aに、保持部H23は揺動部63cにそれぞれ設けられている。保持部H21、H22、H23それぞれは吸気弁54がリフトしていない場合にカムシャフト65の延伸方向に沿って並ぶように設けられている。保持部H21、H23は有底円筒状の形状を有しており、保持部H22は円筒状の形状を有している。保持部H21、H22、H23は互いに同一の内径を有している。
ピンPn21は保持部H21、H22のうち少なくとも保持部H21に保持される。ピンPn22は保持部H22、H23のうち少なくとも保持部H22に保持される。ピンPn23は保持部H23に保持される。ピンPn21、Pn22、Pn23それぞれは円柱状の形状を有しており、互いに同一の外径を有している。ピンPn21、Pn22、Pn23それぞれの外径は保持部H21、H22、H23それぞれの内径よりも摺動クリアランスの分だけ小さく設定されている。
保持部H21の底部とピンPn21との間には油圧室G21が形成されている。保持部H23の底部とピンPn23との間にはスプリング室G22が形成されている。スプリングSp2はスプリング室G22に設けられている。スプリングSp2はピンPn23を付勢する。連結機構632にはOCV82が接続されている。OCV82は油路R2を介して油圧室G21に接続している。OCV82はONである場合に油圧室G21に油圧Pinを伝達し、OFFである場合に油圧室G21から油圧を開放する。
連結機構632はOCV82がONである場合に、揺動部63a、63c間の連結を行う。具体的にはこの場合、吸気弁54がリフトしていない状態において、OCV82を介して油圧室G21に伝達される油圧PinがスプリングSp2の付勢力に抗してピンPn21、Pn22、Pn23をともに移動させる。結果、ピンPn22が保持部H22および保持部H23に保持されることで、揺動部63a、63c間の連結が行われる。
連結機構632はOCV82がOFFである場合に、揺動部63a、63c間の連結解除を行う。具体的にはこの場合、吸気弁54がリフトしていない状態において、スプリングSp2がOCV82を介して油圧室G21から開放される油圧に抗してピンPn21、Pn22、Pn23をともに移動させる。結果、ピンPn21が保持部H21に保持されるとともにピンPn22が保持部H22に保持されることで、揺動部63a、63c間の連結解除が行われる。
連結機構632はOCV82がONである場合に、揺動部63a、63b間の連結も行う。揺動部63a、63b間の連結はピンPn21が保持部H21および保持部H22に保持されることで行われる。連結機構632はOCV82がOFFである場合に、揺動部63a、63b間の連結解除も行う。揺動部63a、63b間の連結解除は、ピンPn21が保持部H21に保持されることで行われる。
このように連結機構631では具体的にはピンPn11が揺動部63b、63cの連結と連結解除とを行う。また、連結機構632ではピンPn22が揺動部63a、63cの連結と連結解除とを行う。ピンPn11、Pn22はともにロック部材に相当する。ピンPn11は第1のロック部材、ピンPn22は第2のロック部材とすることができる。本発明における連結機構は、例えば連結機構632のように2つの揺動部を一組とした複数組の揺動部の連結と連結解除とを行ってもよい。油路R11、R12、R2それぞれはロッカーアームシャフト64を介して連結機構631、632のうち対応する連結機構に接続するように設けることができる。
図5(a)から図5(c)はカム切替状態の説明図である。図5(a)はカムCbを使用カムとする場合を示す。図5(b)はカムCb、Ccを使用カムとする場合を示す。図5(c)はカムCaを使用カムとする場合を示す。図5(a)から図5(c)ではユニットUとともにカムシャフト65とリフト曲線La、Lb、Lcとを示す。リフト曲線Laは吸気弁54がカムCaのカムプロフィール通りに駆動する場合に得られるリフト曲線である。リフト曲線Lbは吸気弁54がカムCbのカムプロフィール通りに駆動する場合に、リフト曲線Lcは吸気弁54がカムCcのカムプロフィール通りに駆動する場合に得られるリフト曲線である。
図5(a)に示すように、可変動弁機構60では連結機構631で揺動部63b、63cの連結を行い、且つ連結機構632で揺動部63a、63cの連結解除を行っている状態で、カムCbを使用カムとすることができる。また、図5(b)に示すように、連結機構631で揺動部63b、63cの連結解除を行い、且つ連結機構632で揺動部63a、63cの連結解除を行っている状態で、カムCb、Ccを使用カムとすることができる。また、図5(c)に示すように、連結機構631で揺動部63b、63cの連結を行い、且つ連結機構632で揺動部63a、63cの連結を行っている状態で、カムCaを使用カムとすることができる。
カムCa、CbおよびCcは互いに異なるカムプロフィールを有している。リフト曲線La、Lb、Lcが示すように、カムCa、Cb、CcのカムプロフィールはカムCaのほうがカムCbよりも、カムCbのほうがカムCcよりも吸気弁54のリフト量が大きくなるように設定されている。換言すれば、カムCa、Cb、Ccのカムプロフィールはリフト曲線La内にリフト曲線Lbが、リフト曲線Lb内にリフト曲線Lcが含まれるように設定されている。カムCa、Cb、Ccはカムシャフト65の延伸方向に沿ってカムCb、Ca、Ccの順に並んで配置されている。
可変動弁機構60はカム切替モードとして複数のモードを有している。カム切替モードは使用カムの切替態様毎に区別されている。使用カムの切替態様は複数存在する使用カムの使用パターンのうちいずれか2つの使用パターン間における一方の使用パターンから他方の使用パターンへの切替というかたちで特定できる。使用カムの使用パターンには具体的には使用カムをカムCbとする第1のパターンと、使用カムをカムCb、Ccとする第2のパターンと、使用カムをカムCaとする第3のパターンとの計3つのパターンが存在する。
カム切替モードは具体的には次に示す第1から第3のモードを含む。第1のモードは使用カムの切替態様がカムCbからカムCb、Ccへの切替である場合である。第2のモードは使用カムの切替態様がカムCbからカムCaへの切替である場合である。第3のモードは使用カムの切替態様がカムCb、CcからカムCaへの切替である場合である。可変動弁機構60がカム切替モードとして有する複数のモードは具体的にはここでは第1から第3のモードと、使用カムの切替態様が第1から第3のモードとは逆の態様となる第4から第6のモードそれぞれとの計6つのモードとなっている。
図1等に示すECU70は電子制御装置であり、ECU70にはEGRバルブ43や、燃料噴射弁56や、OCV81、82が制御対象として電気的に接続されている。また、エアフロメータ11や、クランク角度θを検出するためのクランク角センサ91や、内燃機関50に対する加速要求を行うアクセル開度センサ92や、油圧Pinを検知する油圧センサ93がセンサ・スイッチ類として電気的に接続されている。ECU70ではクランク角センサ91の出力に基づきエンジン回転数である回転数NEが検出される。
ECU70ではCPUがROMに格納されたプログラムに基づき、必要に応じてRAMの一時記憶領域を利用しつつ処理を実行することで、例えば以下に示す決定部や制御部が実現される。なお、これらの構成は例えば複数の電子制御装置において実現されてもよい。
決定部はカム切替モード、回転数NEおよび油圧Pinに基づき、可変動弁機構60のカム切替遅れ時間を決定する。カム切替遅れ時間はカム切替モード毎に回転数NEおよび油圧Pinに応じて、カム切替遅れ時間のマップデータであるマップデータMで予め設定されている。このため、決定部は具体的にはカム切替モード、回転数NEおよび油圧Pinに基づきマップデータMを参照し、対応するカム切替遅れ時間を読み込むことで、カム切替遅れ時間を決定する。決定部は使用カムの切替要求があった場合に、カム切替遅れ時間を決定する。
図6(a)から図6(f)はマップデータMを模式的に示す図である。図6(a)は第1のモードで使用するマップデータMであるマップデータM1を示す。図6(b)は第2のモードで使用するマップデータMであるマップデータM2を、図6(c)は第3のモードで使用するマップデータMであるマップデータM3を、図6(d)は第4のモードで使用するマップデータMであるマップデータM4を、図6(e)は第5のモードで使用するマップデータMであるマップデータM5を、図6(f)は第6のモードで使用するマップデータMであるマップデータM6を示す。
図6に示すように、マップデータMでは具体的にはカム切替遅れ時間として切替サイクル数cylを設定している。図6に示すように、切替サイクル数cylはカム切替モード、回転数NEおよび油圧Pinによって異なっている。
制御部は使用カムの切替に応じて、可変動弁機構60のカム切替モードと、回転数NEと、油圧Pinとによって異なってくる可変動弁機構60のカム切替遅れ時間(具体的にはここでは切替サイクル数cyl)を考慮したエンジン制御を行う。制御部は具体的には使用カムの切替要求があった場合に、エンジン制御として、決定部が決定したカム切替遅れ時間に基づき、実行タイミングを遅延させたエンジン制御を行う。かかるエンジン制御はさらに具体的には決定部が決定したカム切替遅れ時間の分、実行タイミングを遅延させたエンジン制御となっている。
図7はエンジン制御の実行例を示す図である。図7では回転数NEおよび油圧Pinが一定の場合において、第1のモードで使用カムを切り替えた後(すなわち、使用カムをカムCbからカムCb、Ccに切り替えた後)、さらに第4のモードで使用カムを切り替えた場合(すなわち、カムCbに切り替えた場合)のエンジン制御の実行例を示す。
図7に示すように、OCV81がOFFで使用カムがカムCbの場合(使用パターンが第1のパターンの場合)、エンジン制御は第1のパターンに適合した第1の適合マップデータに基づき行われる。かかるエンジン制御は、OCV81がONになり、カムCbからカムCb、Ccへの使用カムの切替が開始された後にも、切替サイクル数cylが経過するまで継続される。そして、切替サイクル数cyl経過後に、第2のパターンに適合した第2の適合マップデータに基づくエンジン制御が行われる。なお、この場合の切替サイクル数cylは第1の切替モードに応じた大きさとなっている。
第2の適合マップデータに基づき行われるエンジン制御は、OCV81がOFFになり、カムCb、CcからカムCbへの使用カムの切替が開始された後にも、切替サイクル数cylが経過するまで継続される。そして、切替サイクル数cyl経過後に、第1の適合マップデータに基づくエンジン制御が行われる。なお、この場合の切替サイクル数cylは第4のモードに応じた大きさとなっている。
図8(a)から図8(c)はエンジン制御のマップデータを模式的に示す図である。図8(a)は第1の適合マップデータを、図8(b)は第2の適合マップデータを、図8(c)は第3の適合マップデータを示す。第3の適合マップデータは第3のパターンに適合したエンジン制御のマップデータである。図8(a)から図8(c)に示すように、エンジン制御のマップデータは使用パターン毎に機関運転状態(ここでは回転数NEおよびエンジントルク)に応じて予め準備しておくことができる。
エンジン制御は具体的には例えば燃料噴射制御(噴射時期や噴射期間や噴射間隔の制御)である。内燃機関50が火花点火式内燃機関の場合、エンジン制御は点火時期制御であってもよい。また、内燃機関50が過給圧を変更可能な過給機付きの内燃機関の場合、エンジン制御は過給圧制御であってもよい。エンジン制御を行うことは、同種のエンジン制御における制御内容を変更すること(例えば噴射時期制御における噴射時期を変更すること)であってよい。
次にECU70の制御動作の一例を図9に示すフローチャートを用いて説明する。ECU70は使用カムの切替要求があるか否かを判定する(ステップS1)。肯定判定であれば、ECU70は油圧Pinが検出可能であるか否かを判定する(ステップS2)。肯定判定であれば、ECU70は使用カムの切替が可能であるか否かを判定する(ステップS3)。ステップS3では具体的には可変動弁機構60を作動可能な油圧Pinが確保されているか否かが判定される。ステップS1からS3で否定判定であれば、本フローチャートを一旦終了する。
ステップS3で肯定判定であれば、ECU70は使用カムの切替を行う(ステップS4)。ステップS4でECU70は具体的には切替要求に応じてOCV81、82のON、OFFを制御する。続いて、ECU70は切替要求に応じたカム切替モードに基づき、マップデータMを選択する(ステップS5)。そして、回転数NEおよび油圧Pinに基づき選択したマップデータMから切替サイクル数cylを読み込むことで、切替サイクル数cylを決定する(ステップS6)。続いて、ECU70は決定した切替サイクル数cyl経過後に、使用カムの切替に応じたエンジン制御を行う(ステップS7)。
次に内燃機関50の主な作用効果について説明する。図10は切替遅れ時間の説明図である。図11(a)から図11(c)は切替サイクル数cylの説明図である。図11(a)は同一回転数NEで使用カムの切替が第1から第3のモードで行われた場合の切替サイクル数cylを示す。図11(b)は同一の回転数NEでOCV81をONにした場合とOFFにした場合(すなわち、使用カムの切替が第1および第4のモードで行われた場合)の切替サイクル数cylを示す。図11(c)は互いに異なる複数の回転数NEで使用カムの切替が第1のモードで行われた場合の切替サイクル数cylを示す。図10では吸気弁54のリフト量を油圧PinおよびOCV81のON、OFFとともに示す。
図10に示すように、可変動弁機構60では使用カムの切替開始から暫くして吸気弁54のリフト量が変化することがわかる。具体的には図10に示す例では、切替サイクル数cylを6サイクルとする切替遅れ時間が発生していることがわかる。
図11(a)に示すように、切替サイクル数cylは各カム切替モード間で異なってくることがわかる。これは、連結機構631、632間で機構の諸元(例えばピン径やピンストロークやスプリング張力)が異なるためである。図11(b)に示すように、切替サイクル数cylはOCV81をONにした場合とOFFにした場合とで異なってくることがわかる。これは、ピンPn11、Pn12の駆動力が油圧Pinによる場合とスプリングSp1(および油圧Pin)による場合とで異なるためである。図11(c)に示すように、切替サイクル数cylは回転数NEによって異なってくることがわかる。これは、回転数NEが低い場合ほど切替可能時間が長くなるためである。図11(a)から図11(c)に示すように、切替サイクル数cylは油圧Pinによって異なってくることがわかる。
かかる事情に照らし、内燃機関50は使用カムの切替に応じて、カム切替モードと、回転数NEと、油圧Pinとによって異なってくるカム切替遅れ時間を考慮したエンジン制御を行う制御部としてのECU70を備える構成となっている。このため、内燃機関50は可変動弁機構60が行う使用カムの切替に応じてエンジン制御を好適に行うことができる。内燃機関50はエンジン制御を好適に行うことで、具体的には排気エミッションやドライバビリティの悪化を防止或いは抑制できる。
内燃機関50は具体的にはカム切替モード、回転数NEおよび油圧Pinに基づき、カム切替遅れ時間を決定する決定部としてのECU70をさらに備え、使用カムの切替要求があった場合に、決定部としてのECU70がカム切替遅れ時間を決定するとともに、制御部としてのECU70がエンジン制御として、決定されたカム切替遅れ時間に基づき、実行タイミングを遅延させたエンジン制御を行う構成とすることができる。
すなわち、内燃機関50は具体的には例えばかかる構成であることで、可変動弁機構60が行う使用カムの切替に応じてエンジン制御を好適に行うことができる。また、かかる構成の内燃機関50では連結機構631、632に共通の連結機構631、632への供給油圧を油圧Pinに適用することができる。このため、かかる構成の内燃機関50では応答性や検出精度が高い油圧センサを油圧室G11や油圧室G21の油圧を検出するために設けなくとも、上述のエンジン制御を行うことができる。結果、コストや部品点数や搭載性の面でも有利な構成とすることができる。
例えば上述した実施例ではバルブが吸気弁54である場合について説明した。しかしながら、本発明においては必ずしもこれに限られず、バルブは例えば排気弁であってもよい。バルブが排気弁である場合の可変動弁機構は例えば次の通りである。
図12は可変動弁機構の他の例である可変動弁機構60´の要部を示す第1の図である。図13は可変動弁機構60´の要部を示す第2の図である。図14(a)、図14(b)はカムシャフト65´を示す図である。図14(a)はカムシャフト65´の全体図であり、図14(b)は図14(a)に示すA−A断面でカムCa´、Cb´、Cc´を見た図である。図12ではカムシャフト65´とともに可変動弁機構60´を示す。図13ではOCV81´、82´とともに可変動弁機構60´を示す。
可変動弁機構60´はカムCa´、カムCb´およびカムCc´のうちから排気弁55の駆動に使用する使用カムを選択する。カムCa´、Cb´およびCc´はカムシャフト65´に設けられている。カムCa´、Cb´およびCc´は排気弁55の駆動に使用される複数(ここでは3つ)のカムを構成している。カムCa´、Cb´およびCc´はこの順に配置されている。
カムCa´、Cb´およびCc´は互いに異なるカムプロフィールを有している。カムCa´、Cb´のカムプロフィールそれぞれは排気行程および吸気行程のうち少なくとも排気行程(ここでは排気行程)で排気弁55を駆動するように設定されている。カムCa´、Cb´のカムプロフィールは具体的にはカムCa´に応じた排気弁55の開弁期間内にカムCb´に応じた排気弁55の開弁期間が含まれ、且つカムCa´のほうがカムCb´よりも排気弁55のリフト量が大きくなるように設定されている。
カムCc´のカムプロフィールはカムCa´またはカムCb´と異なるタイミングで排気弁55を駆動するように設定されている。カムCc´のカムプロフィールは具体的には吸気弁54の開弁期間に排気弁55が開弁するように設定されている。カムCc´はカムCb´とともに用いられるカムとなっている。カムCc´はカムCa´とともに用いることも可能なカムとなっている。
可変動弁機構60´はロッカーアーム部63´と、油圧式の連結機構631´、632´とを備えている。ロッカーアーム部63´はカムCa´、Cb´およびCc´のカムプロフィールに応じて個別に揺動するとともに、カムシャフト65´から排気弁55に伝達する動力を仲介する揺動部63a´、63b´および63c´を有して構成されている。
揺動部63a´にはカム当接部61a´が、揺動部63b´にはカム当接部61b´が、揺動部63c´にはカム当接部61c´がそれぞれ設けられている。カム当接部61a´は複数のカム当接部61´のうちカムCa´に当接するカム当接部を示す。カム当接部61b´はカムCb´に、カム当接部61c´はカムCc´に当接するカム当接部をそれぞれ示す。
連結機構631´、632´は連結機構631、632と同様の仕組みで連結および連結解除を行う。このため、連結機構631´、632´の具体的な構造については説明を省略する。連結機構631´にはOCV81´が、連結機構632´にはOCV82´がそれぞれ接続されている。OCV81´はONである場合に連結機構631´に油圧Pinを伝達し、OFFである場合に連結機構631´から油圧を開放する。OCV82´はONである場合に連結機構632´に油圧Pinを伝達し、OFFである場合に連結機構632´から油圧を開放する。
連結機構631´はOCV81´がONである場合に、揺動部63a´、63b´間の連結を行う。具体的にはこの場合、排気弁55がリフトしていない状態において、OCV81´を介して伝達される油圧PinがスプリングSp1´の付勢力に抗してピンPn11´、Pn12´をともに移動させる。結果、ピンPn11´が保持部H11´および保持部H12´に保持されることで、揺動部63a´、63b´間の連結が行われる。
連結機構631´はOCV81´がOFFである場合に、揺動部63a´、63b´間の連結解除を行う。具体的にはこの場合、排気弁55がリフトしていない状態において、スプリングSp1´がOCV81´を介して開放される油圧に抗してピンPn11´、Pn12´をともに移動させる。結果、ピンPn11´が保持部H11´に保持されることで、揺動部63a´、63b´間の連結解除が行われる。このため、連結機構631´は揺動部63a´、63b´の連結と連結解除とをピンPn11´によって行う。
連結機構632´は連結機構631´と同様、揺動部63b´、63c´の連結と連結解除とをピンPn21´によって行う。このため、連結機構631´、632´は揺動部63a´、63b´および63c´のうち2つの揺動部同士の連結と連結解除とをピンPn11´やピンPn21´によって行う。
可変動弁機構60´では、バルブ駆動部62´それぞれが揺動部63b´に設けられている。したがって、可変動弁機構60´では揺動部63a´、63b´および63c´のうち揺動部63b´が排気弁55を駆動する。可変動弁機構60´によって実現される使用カムの使用パターンは次の通りである。
図15(a)から図15(c)は使用カムの使用パターンの説明図である。図15(a)は第1のパターンを、図15(b)は第2のパターンを、図15(c)は第3のパターンをそれぞれ示す。破線で示す揺動部63a´や揺動部63c´は連結が解除された状態にあることを示す。
第1のパターンは使用カムをカムCa´とする場合である。この場合、連結機構631´は揺動部63a´、63b´間の連結を行い、連結機構632´は揺動部63b´、63c´間の連結を解除する。この場合、連結態様上は排気弁55がカムCa´、Cb´に応じて駆動可能な状態になる。一方、カムCa´、Cb´のカムプロフィールそれぞれは前述の通り、各位相においてカムCa´のほうがカムCb´よりも排気弁55のリフト量が大きくなるように設定されている。このためこの場合には、カムCa´に応じて排気弁55が駆動する。
第2のパターンは使用カムをカムCb´とする場合である。この場合、連結機構631´は揺動部63a´、63b´間の連結を解除し、連結機構632´は揺動部63b´、63c´間の連結を解除する。この場合、揺動部63a´から揺動部63b´に動力は伝達されない。同様に揺動部63c´から揺動部63b´に動力は伝達されない。このためこの場合には、カムCb´に応じて排気弁55が駆動する。
第3のパターンは使用カムをカムCb´、Cc´とする場合である。この場合、連結機構631´は揺動部63a´、63b´間の連結を解除し、連結機構632´は揺動部63b´、63c´間の連結を行う。結果、カムCb´、Cc´に応じて排気弁55が駆動する。
このように、バルブが排気弁の場合の可変動弁機構は、バルブが吸気弁の場合の可変動弁機構と同様の効果を奏する。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
内燃機関 50
吸気弁 54
排気弁 55
燃料噴射弁 56
可変動弁機構 60、60´
連結機構(第1の連結機構) 631、631´
連結機構(第2の連結機構) 632、632´
カムシャフト 65、65´
ECU 70
吸気弁 54
排気弁 55
燃料噴射弁 56
可変動弁機構 60、60´
連結機構(第1の連結機構) 631、631´
連結機構(第2の連結機構) 632、632´
カムシャフト 65、65´
ECU 70
Claims (2)
- バルブの駆動に使用される3つ以上の複数のカムと、
前記複数のカムのカムプロフィールに応じて個別に揺動するとともに、前記複数のカムが設けられているカムシャフトから前記バルブに伝達する動力を仲介する複数の揺動部を有して構成されるロッカーアーム部と、前記複数の揺動部のうち2つの揺動部同士の連結と連結解除とをロック部材によって行う油圧式の複数の連結機構とを備え、前記複数のカムのうちから前記バルブの駆動に使用するカムである使用カムを選択するカム切替式の可変動弁機構と、
前記使用カムの切替に応じて、前記可変動弁機構のカム切替モードと、エンジン回転数と、前記複数の連結機構に伝達される油圧とによって異なってくる前記可変動弁機構のカム切替遅れ時間を考慮したエンジン制御を行う制御部とを備える内燃機関。 - 請求項1記載の内燃機関であって、
前記カム切替モード、前記エンジン回転数および前記油圧に基づき、前記可変動弁機構のカム切替遅れ時間を決定する決定部をさらに備え、
前記使用カムの切替要求があった場合に、前記決定部が前記可変動弁機構のカム切替遅れ時間を決定するとともに、前記制御部が前記エンジン制御として、前記決定部が決定したカム切替遅れ時間に基づき、実行タイミングを遅延させたエンジン制御を行う内燃機関。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013212793A JP2015075052A (ja) | 2013-10-10 | 2013-10-10 | 内燃機関 |
PCT/JP2014/005114 WO2015052924A1 (en) | 2013-10-10 | 2014-10-07 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013212793A JP2015075052A (ja) | 2013-10-10 | 2013-10-10 | 内燃機関 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015075052A true JP2015075052A (ja) | 2015-04-20 |
Family
ID=51790828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013212793A Pending JP2015075052A (ja) | 2013-10-10 | 2013-10-10 | 内燃機関 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015075052A (ja) |
WO (1) | WO2015052924A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106545381B (zh) * | 2016-12-13 | 2019-04-09 | 大连理工大学 | 一种轴向移动式多模式四杆式可变气门驱动*** |
CN106812563B (zh) * | 2016-12-13 | 2019-04-05 | 大连理工大学 | 一种锁定式多模式液压可变气门驱动*** |
CN106854999B (zh) * | 2016-12-13 | 2019-03-05 | 大连理工大学 | 一种集约型液压轴向移动式两阶段可变气门驱动***及其控制方法 |
CN106545382B (zh) * | 2016-12-13 | 2019-04-09 | 大连理工大学 | 一种集约型锁定式多模式杠杆式可变气门驱动*** |
CN106762012B (zh) * | 2016-12-13 | 2019-04-09 | 大连理工大学 | 一种紧凑型锁定式多模式可变气门驱动*** |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4901685A (en) * | 1986-12-19 | 1990-02-20 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Valve operating mechanism for an internal combustion engine |
JP2687718B2 (ja) * | 1990-11-21 | 1997-12-08 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関のカム切換制御装置 |
JP2008045460A (ja) | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の可変動弁装置 |
-
2013
- 2013-10-10 JP JP2013212793A patent/JP2015075052A/ja active Pending
-
2014
- 2014-10-07 WO PCT/JP2014/005114 patent/WO2015052924A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2015052924A1 (en) | 2015-04-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9915194B2 (en) | Twin scroll turbocharger in a variable displacement engine | |
CN105317568B (zh) | 可变排量发动机控制 | |
US7890244B2 (en) | Internal combustion engine | |
US7997237B2 (en) | Multi-stroke internal combustion engine | |
US7503296B2 (en) | Cylinder deactivation apparatus | |
US9441551B2 (en) | Method for a variable displacement engine | |
TWI330219B (ja) | ||
US8875680B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP4631635B2 (ja) | 火花点火式エンジン | |
Flierl et al. | Cylinder deactivation with mechanically fully variable valve train | |
US8776737B2 (en) | Spark ignition to homogenous charge compression ignition transition control systems and methods | |
JP2015075052A (ja) | 内燃機関 | |
CA2828207C (en) | Vehicular engine having turbocharger and vehicle including same | |
US20160160710A1 (en) | Engine braking via advancing the exhaust valve | |
JP6090230B2 (ja) | 内燃機関の制御装置及び内燃機関の可変動弁装置 | |
JP5020071B2 (ja) | 内燃機関の1グループのシリンダの動作の制御方法 | |
JP4702430B2 (ja) | 内燃機関の可変動弁機構 | |
US7946259B2 (en) | Multi-stroke internal combustion engine | |
CN111512034A (zh) | 燃烧机 | |
JP6237091B2 (ja) | 内燃機関 | |
JP4678164B2 (ja) | 4サイクルエンジン | |
JP2021110259A (ja) | 内燃機関の気筒休止装置 | |
JP4365304B2 (ja) | 内燃機関の可変サイクル装置 | |
JP6252167B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP2015137636A (ja) | 内燃機関 |