JPH09329009A - 多自由度動弁系制御システム - Google Patents
多自由度動弁系制御システムInfo
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- JPH09329009A JPH09329009A JP8152216A JP15221696A JPH09329009A JP H09329009 A JPH09329009 A JP H09329009A JP 8152216 A JP8152216 A JP 8152216A JP 15221696 A JP15221696 A JP 15221696A JP H09329009 A JPH09329009 A JP H09329009A
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
- F01L9/10—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
Abstract
気エミッション、出力が最適となるようにバルブの開弁
位置及び閉弁時期やリフト量を制御する。 【解決手段】 油圧系の油圧により開弁時期及び閉弁位
置の間で駆動される内燃機関のバルブ3と、油圧系に組
み込まれた、開放位置と閉鎖位置をとり得る油圧制御弁
1と、それに開放信号及び閉鎖信号を送る動弁制御EC
U8と、バルブ3が開弁位置又は閉弁位置にあることを
検出するバルブリフトセンサ7とを具備し、動弁制御E
CU8は、油圧制御弁1に信号を送り出した時期と、バ
ルブリフトセンサから開弁又は閉弁位置検出信号を受け
取った時期とから、開放信号及び閉鎖信号を送り出した
時期に対する開弁位置検出信号及び閉弁位置検出信号を
受け取った時期のずれ時間を算出し、次の開閉サイクル
の際にずれ時間分だけ補正した時期に、油圧制御弁に開
放信号又は閉鎖信号を送り出す。
Description
油圧式動弁装置の吸気バルブ及び排気バルブの開弁時期
及び閉弁時期やリフト量を、エンジンの使用状況、負荷
及び回転数に応じて任意に変化させる多自由度動弁系制
御システムに関する。
ンの運転状況に応じて、油圧動弁系の吸気バルブ又は排
気バルブの開弁時期及び閉弁時期やリフト量を制御する
システムの一例として、図3及び図4に示されるような
油圧動弁系制御システムが用いられている。
ステムは、油圧系のオイルポンプ102から供給される
油圧により開弁位置及び閉弁位置の間で駆動される内燃
機関の吸気バルブ又は排気バルブ103と、油圧シリン
ダ104と、バルブガイド105と、油圧系に組み込ま
れた、開放位置及び閉鎖位置を有する油圧制御弁101
とを具備し、油圧制御弁101の開放及び閉鎖により、
油圧を介してバルブ103の開弁時期及び閉弁時期やリ
フト量を制御する。
イルは、油圧制御弁101が閉鎖されている場合には油
圧シリンダ104に送られ、図3に示すようにバルブ1
03は開弁位置へ移動する(下降する)。油圧制御弁1
01が開放されている場合には、加圧されたオイルは油
圧制御弁101を通過して油圧は逃がされ、図4に示す
ようにバルブ103は閉弁位置へ移動する(上昇す
る)。
性は、バルブの開弁時期及び閉弁時期に大きな影響を及
ぼすために、油圧制御弁101の開放時期及び閉鎖時期
は、バルブ103の実際の開弁時期及び閉弁時期に合わ
せて所定の時間だけ補正される。その補正量は、油圧も
しくは油温に応じて定められる。
弁系制御システムでは、オイルの粘性変化によるオイル
の輸送遅れ、油圧シリンダとピストンの間の油密性、及
びバルブガイドとバルブとの摺動抵抗の変化等が、バル
ブの開弁時期及び閉弁時期やリフト量に影響を及ぼすた
めに、油圧動弁系制御システムの摩耗によるオイルの洩
れ量の変化、バルブのシート部の摩耗、及びオイルへの
エアの混入により、油圧及び油温補正だけではバルブの
開弁時期及び閉弁時期が正確に把握できなくなり、油圧
動弁系の制御が困難になる。
荷や回転数に応じて、燃費、排気エミッション、出力が
最適となるバルブの開弁時期及び閉弁時期やリフト量を
制御するために、油圧制御弁の開放時期及び閉鎖時期
と、バルブの開弁時期及び閉弁時期との関係を正確に把
握する手段を提供することを目的とする。
てバルブのリフト量を常時観察し、実際のバルブの開弁
時期及び閉弁時期と、制御目標時期とのずれ時間をフィ
ードバック補正することにより、油圧動弁系の経年劣化
やオイルの状態に関わらず、常に実際のバルブの開弁時
期及び閉弁時期を制御目標時期に近づける最適制御を行
う手段を提供することを目的とする。
解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項
に記載された多自由度動弁系制御システムを提供する。
ムにおいては、油圧制御弁の開閉によって作動される吸
気バルブ又は排気バルブの開弁時期と閉弁時期が検出さ
れ、バルブの要求開弁時期に対する実際の開弁時期のず
れ時間と、要求閉弁時期に対する実際の閉弁時期のずれ
時間が算出される。また、油圧制御弁へ開放信号が出さ
れた時期に対するバルブの開弁時期の開弁遅れ時間と、
油圧制御弁へ閉鎖信号が出された時期に対するバルブの
閉弁時期の閉弁遅れ時間とが算出され、次のサイクルの
バルブの実際の開弁時期を要求開弁時期に、及び次のサ
イクルのバルブの実際の閉弁時期を要求閉弁時期に補正
調節するために、算出されたずれ時間と、開弁遅れ時間
と、閉弁遅れ時間とに従って、次のサイクルに油圧制御
弁へ開放信号及び閉鎖信号が出される時期が変更され
る。
てバルブの開弁遅れ時間と閉弁遅れ時間が変化しても、
前のサイクルで検出及び算出されたデータに基づいて次
のサイクルのバルブ及び油圧制御弁が制御されるため
に、常にバルブの目標とする最適な開弁時期と閉弁時期
が得られる。
ムにおいては、油圧に代えて空気圧が用いられるため、
空気圧を供給する部分は油圧を供給する部分に比べて低
い剛性の材料で製作可能になり、油圧が用いられる多自
由度動弁系制御システムに比べて軽量化が図られる。
ムにおいては、油圧系の油圧に代えて電磁回路の電磁力
が利用され、油圧制御弁に代えて電磁コイルが用いられ
るため、油圧又は空気圧を供給する部分に比べて低い剛
性の材料で製作可能になり、油圧又は空気圧が用いられ
る多自由度動弁系制御システムに比べて軽量化が図られ
る。
ムにおいては、油圧制御弁の開閉によって作動される吸
気バルブ又は排気バルブの開弁時期と閉弁時期、及びリ
フト量が検出され、バルブの要求開弁時期に対する実際
の開弁時期のずれ時間と、要求閉弁時期に対する実際の
閉弁時期のずれ時間と、バルブの要求リフト量に対する
実際のリフト量のずれ量とが算出される。また、油圧制
御弁へ開放信号が出された時期に対するバルブの開弁時
期の開弁遅れ時間と、油圧制御弁へ閉鎖信号が出された
時期に対するバルブの閉弁時期の閉弁遅れ時間とが算出
され、次のサイクルのバルブの実際の開弁時期を要求開
弁時期に、次のサイクルのバルブの実際の閉弁時期を要
求閉弁時期に、及び次のサイクルのバルブの実際のリフ
ト量を要求リフト量に補正調節するために、算出された
ずれ時間と、リフトのずれ量と、開弁遅れ時間と、閉弁
遅れ時間とに従って、次のサイクルに油圧制御弁へ開放
信号及び閉鎖信号が出される時期が変更される。
てバルブの開弁遅れ時間、閉弁遅れ時間、及びリフト量
が変化しても、前のサイクルで検出及び算出されたデー
タに基づいて次のサイクルのバルブ及び油圧制御弁が制
御されるために、常にバルブの目標とする最適な開弁時
期、閉弁時期、及びリフト量が得られる。
ムにおいては、ギャップセンサが一部をテーパ状に加工
されたバルブステムとのギャップを連続して検出するた
めに、単一のセンサによって、バルブの開弁時期と閉弁
時期及びリフト量を検出することができる。
ムにおいては、ピックアップコイルが磁化されたバルブ
ステムの一部から発生する磁力線の変化を連続して検出
するために、バルブステムの汚れ又は摩耗に関係なく、
バルブの開弁時期と閉弁時期及びリフト量を正確に検出
することができる。
ムにおいては、バルブの位置によって付勢力が変化する
スプリングの座金に取付けられた圧電素子は前記付勢力
を連続して検出するために、エンジンルームが磁気を帯
びている場合にも、バルブの開弁時期と閉弁時期及びリ
フト量を検出することができる。
ムにおいては、ギャップセンサは段付き加工されたバル
ブステムの一部とのギャップを検出するために、バルブ
ステムに少なくとも一つの不連続表面が存在するだけ
で、バルブの開弁時期と閉弁時期を検出することができ
る。
ムにおいては、電気回路はバルブが閉弁位置にあるとき
に導通するために、高価なセンサの代わりに安価な電気
回路を使用して、バルブの開弁時期と閉弁時期を検出す
ることができる。
動弁系制御システムを詳細に説明する。図1は、本発明
の動弁系制御システムの一つの実施形態の構成の概略を
示す。図1に示すように、実施形態としての動弁系制御
システムは、油圧系の油圧により開弁位置と閉弁位置と
の間で往復動するように駆動される内燃機関用の吸気バ
ルブ又は排気バルブ3と、それ自体は固定されて内部の
油圧ピストンによりバルブ3を駆動する油圧シリンダ4
と、バルブ3のステムを保持して摺動案内するバルブガ
イド5と、油圧系に組み込まれて、開放位置及び閉鎖位
置をとり得る油圧制御弁1と、油圧制御弁1に開放信号
及び閉鎖信号を送る動弁制御ECU(電子式制動装置)
8と、吸気バルブ又は排気バルブ3が開弁位置にある
か、或いは閉弁位置にあるかという位置と、バルブ3の
リフト量とを検出するバルブリフトセンサ7とを具備す
る。
ら油圧制御弁に出された開放信号91及び閉鎖信号92
を示す曲線と、バルブリフトセンサが検出したバルブの
開弁時期93及び閉弁時期94と、リフト量95とを示
すタイムチャートである。開放信号91が出された時期
から開弁時期93までが開弁遅れ時間96であり、閉鎖
信号92が出された時期から閉弁時期94までが閉弁遅
れ時間97である。
の信号が、(図示されない)エンジン制御ECUに入力
されると、エンジン制御ECUは、メモリに予め記憶さ
れている入力値に対応する所定の要求開弁時期と要求閉
弁時期、及び所定の要求リフト量を目標値として動弁制
御ECU8に出力する。
に油圧制御弁1に対して開放信号を送り出し、更に所定
時間の後に、油圧制御弁1に対して閉鎖信号を送り出
す。バルブリフトセンサ7は、バルブ3が実際に開弁及
び閉弁した時期と、バルブ3のリフト量とを検出し、そ
の結果を動弁制御ECU8に送る。
信号を送り出した時期とバルブリフトセンサ7から開弁
位置検出信号を受け取った時期とから、吸気バルブ又は
排気バルブ3の開弁遅れ時間を算出し、開弁位置検出信
号を受け取る時期が目標開弁時期になるように、前記開
弁遅れ時間と、バルブリフトセンサ7の出力から算出さ
れた前のサイクルの開弁速度とに従って、次のサイクル
で開放信号を送り出す時期を補正する。更に動弁制御E
CU8は、油圧制御弁1に閉鎖信号を送り出した時期と
バルブリフトセンサ7から閉弁位置検出信号を受け取っ
た時期とから、吸気バルブ又は排気バルブ3の閉弁遅れ
時間を算出し、閉弁位置検出信号を受け取る時期が目標
閉弁時期になるように、前記閉弁遅れ時間と、バルブリ
フトセンサ7の出力から算出された前のサイクルの閉弁
速度とに従って、次のサイクルで閉弁信号を送り出す時
期を補正する。
トセンサ7によって検出された開弁時期が要求開弁時期
よりも遅い場合に、油圧制御弁1に対して開放信号を送
り出す時期を早め、バルブリフトセンサ7によって検出
された閉弁時期が要求閉弁時期よりも遅い場合に、油圧
制御弁1に対して閉鎖信号を送り出す時期を早め、バル
ブリフトセンサ7によって検出された開弁時期が要求開
弁時期よりも早い場合に、油圧制御弁1に対して開放信
号を送り出す時期を遅くし、バルブリフトセンサ7によ
って検出された閉弁時期が要求閉弁時期よりも早い場合
に、油圧制御弁1に対して閉鎖信号を送り出す時期を遅
くする。更に動弁制御ECU8は、バルブリフトセンサ
7によって検出されたリフト量が要求リフト量よりも小
さい場合に、油圧制御弁1の開放時間を長くし、バルブ
リフトセンサ7によって検出されたリフト量が要求リフ
ト量よりも大きい場合に、油圧制御弁1の開放時間を短
くする。
常に変化する。油圧機構の油温が上昇して粘性が低下す
ると、オイルの流れが円滑になるために、油圧制御弁1
の開放信号又は閉鎖信号の出された時期に対するバルブ
3の開弁時期又は閉弁時期の遅れ時間は短くなる。又、
油圧シリンダ4の油密性が悪化すると遅れ時間は長くな
る。摩耗や熱変形によりバルブガイド5とバルブ3の摺
動部の摺動抵抗が変化すると、遅れ時間は変化する。
態としての動弁系制御システムでは、エンジンの作動の
間中、バルブリフトセンサ7からの出力に対する油圧制
御弁1のフィードバック制御が続けられるために、常に
バルブ3の最適な開弁時期及び閉弁時期と、リフト量と
が得られる。なお、油圧制御弁1の開放信号及び閉鎖信
号は、実際のバルブのリフト量と、バルブの開弁時期及
び閉弁時期の遅れ時間を考慮して、早めに動弁制御EC
U8から発信される。
の開弁時期及び閉弁時期とリフト量とが検出されるが、
他の好適な実施形態では、目的に応じて、バルブの開弁
時期及び閉弁時期とリフト量とのいずれか一方のみが検
出されるようにすることも可能である。
ルブの駆動源として油圧が使用されているが、図示され
ないが、他の好適な実施形態では、油圧の代わりに、空
気圧又は電磁力が使用されることも可能である。油圧の
代わりに空気圧が使用される場合、油圧制御弁の代わり
に空気圧制御弁が使用される。油圧の代わりに電磁力が
使用される場合、油圧制御弁の代わりに電磁コイルが使
用される。
リフトセンサ7を拡大して示すもので、それぞれ本発明
の複数の好適な実施形態を表すものである。
ャップセンサ31であって、バルブガイド5に取付けら
れ、バルブステム30の一部に加工して形成されたテー
パ部分とのギャップを検出し、吸気バルブ又は排気バル
ブ3が開弁位置及び閉弁位置に配置された時期と、吸気
バルブ又は排気バルブ3のリフト量を検出する。
アップコイル43であって、バルブガイド5に取付けら
れ、バルブステム30の一部の磁化された部分又はその
部分に取付けられた永久磁石40から発生される磁力線
の変化を検出し、吸気バルブ又は排気バルブ3が開弁位
置及び閉弁位置に配置された時期と、吸気バルブ又は排
気バルブ3のリフト量を検出する。図6に示したもので
は、永久磁石40がバルブ3のステム30に取付けら
れ、ピックアップコイル43は、バルブ3の閉弁時に永
久磁石40と最も近接する位置となるようにバルブガイ
ド5に取付けられている。
52であって、吸気バルブ又は排気バルブ3を閉弁位置
の方に付勢するスプリング6の座金に取付けられ、座金
によって支持されるスプリング6の付勢力を電気的に検
出し、吸気バルブ又は排気バルブ3が開弁位置及び閉弁
位置にある時期と、吸気バルブ又は排気バルブ3のリフ
ト量を検出する。
センサ31であって、バルブガイド5に取付けられ、バ
ルブステムの一部に形成された段付き部61とのギャッ
プを検出し、吸気バルブ又は排気バルブ3が開弁位置及
び閉弁位置に位置する時期を検出する。ステムの段付き
部61は、閉弁時にギャップセンサ62に最も近接する
ように配置される。
排気バルブ3が閉弁位置にあるときに導通して電気回路
73が形成され、かつ、開弁位置にあるときに遮断され
て電気回路が開路するスイッチを形成することによっ
て、吸気バルブ又は排気バルブ3が開弁位置及び閉弁位
置に配置された時期を検出する。つまりバルブ3及びシ
リンダヘッド72に設けられたバルブシートは電気伝導
性であるから、これらを接点として利用すると、、バル
ブ3がシリンダヘッド72のバルブシートに着座する際
に電気回路が導通し、それによってバルブ3が閉弁位置
にあることが検出される。
の概略図である。
信号及び閉鎖信号を示す曲線と、バルブリフトセンサが
検出したバルブの開弁時期及び閉弁時期と、リフト量と
を示す曲線を表すグラフである。
来の動弁系制御システムの概略図である。
来の動弁系制御システムの概略図である。
である。
ルブ及びバルブリフトセンサの拡大図である。
ルブ及びバルブリフトセンサの拡大図である。
ルブ及びバルブリフトセンサの拡大図である。
ルブ及びバルブリフトセンサの拡大図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 油圧系の油圧により開弁位置及び閉弁位
置の間で駆動される内燃機関の吸気バルブ又は排気バル
ブと、 前記油圧系に組み込まれて、開放位置及び閉鎖位置をと
り得る油圧制御弁と、 前記油圧制御弁に開放信号及び閉鎖信号を送る制御部と
を具備する多自由度動弁系制御システムにおいて、 前記制御部に電気的に結合された、前記吸気バルブ又は
排気バルブが前記開弁位置に位置するか或いは前記閉弁
位置に位置するかを検出するバルブリフトセンサを設け
て、 前記制御部が、前記油圧制御弁に前記開放信号を送り出
した時期と前記バルブリフトセンサから開弁位置検出信
号を受け取った時期とから、前記開放信号を送り出した
時期に対する前記開弁位置検出信号を受け取った時期の
ずれ時間を算出し、前記油圧制御弁の次の開閉サイクル
の際に、前記ずれ時間分だけ補正した時期に、前記油圧
制御弁に開放信号を送り出すようにすると共に、 前記制御部が、前記油圧制御弁に前記閉鎖信号を送り出
した時期と前記バルブリフトセンサから閉弁位置検出信
号を受け取った時期とから、前記閉鎖信号を送り出した
時期に対する前記閉弁位置検出信号を受け取った時期の
ずれ時間を算出し、前記油圧制御弁の次の開閉サイクル
の際に、前記ずれ時間分だけ補正した時期に、前記油圧
制御弁に閉鎖信号を送り出すようにしたことを特徴とす
る多自由度動弁系制御システム。 - 【請求項2】 請求項1記載の多自由度動弁系制御シス
テムにおいて、油圧に代えて空気圧を用いたことを特徴
とする多自由度動弁系制御システム。 - 【請求項3】 請求項1記載の多自由度動弁系制御シス
テムにおいて、油圧系の油圧に代えて電磁回路の電磁力
を利用し、油圧制御弁に代えて電磁コイルを用いるよう
にしたことを特徴とする多自由度動弁系制御システム。 - 【請求項4】 前記バルブリフトセンサが、更に前記吸
気バルブ又は排気バルブのリフト量を検出可能としたこ
とを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つの項に
記載の多自由度動弁系制御システム。 - 【請求項5】 前記バルブリフトセンサが、ギャップセ
ンサとしてバルブガイドに取付けられ、一部をテーパ状
に加工されたバルブステムとのギャップを検出し、前記
吸気バルブ又は排気バルブが前記開弁位置及び前記閉弁
位置にある時期と、前記吸気バルブ又は排気バルブのリ
フト量を検出することができるようにしたことを特徴と
する請求項4に記載の多自由度動弁系制御システム。 - 【請求項6】 前記バルブリフトセンサが、ピックアッ
プコイルとしてバルブガイドに取付けられ、磁化された
バルブステムの一部から発生する磁力線の変化を検出
し、前記吸気バルブ又は排気バルブが前記開弁位置及び
前記閉弁位置にある時期と、前記吸気バルブ又は排気バ
ルブのリフト量を検出することができるようにしたこと
を特徴とする請求項4に記載の多自由度動弁系制御シス
テム。 - 【請求項7】 前記バルブリフトセンサが、圧電素子か
らなり、かつ前記吸気バルブ又は排気バルブを前記閉弁
位置の方に付勢するスプリングの座金に取付けられ、前
記座金によって支持される前記スプリングの付勢力を検
出し、前記吸気バルブ又は排気バルブが前記開弁位置及
び前記閉弁位置にある時期と、前記吸気バルブ又は排気
バルブのリフト量を検出するようにしたことを特徴とす
る請求項4に記載の多自由度動弁系制御システム。 - 【請求項8】 前記バルブリフトセンサが、ギャップセ
ンサとしてバルブガイドに取付けられ、段付き加工され
たバルブステムの一部とのギャップを検出し、前記吸気
バルブ又は排気バルブが前記開弁位置及び前記閉弁位置
にある時期を検出するようにしたことを特徴とする請求
項1ないし3のいずれか一つの項に記載の多自由度動弁
系制御システム。 - 【請求項9】 前記吸気バルブ又は排気バルブが前記閉
弁位置にあるときに電気回路が形成されることによっ
て、前記吸気バルブ又は排気バルブが前記開弁位置及び
前記閉弁位置にある時期を検出することができるように
したことを特徴とする請求項1に記載の多自由度動弁系
制御システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15221696A JP3831778B2 (ja) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | 多自由度動弁系制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15221696A JP3831778B2 (ja) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | 多自由度動弁系制御システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09329009A true JPH09329009A (ja) | 1997-12-22 |
JP3831778B2 JP3831778B2 (ja) | 2006-10-11 |
Family
ID=15535623
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15221696A Expired - Fee Related JP3831778B2 (ja) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | 多自由度動弁系制御システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3831778B2 (ja) |
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