JP2010059945A - Variable valve gear device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関における吸気弁のバルブリフト量と作動角の少なくとも一方を連続的に変更可能なリフト・作動角可変機構を備えた内燃機関の可変動弁装置に関するものである。 The present invention relates to a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine including a variable lift / operating angle mechanism capable of continuously changing at least one of a valve lift amount and an operating angle of an intake valve in the internal combustion engine.
従来から吸気弁のバルブリフト量と作動角の双方を連続的に変更可能なリフト・作動角可変機構を備える内燃機関の可変動弁装置が提案されている(特許文献1参照)。 Conventionally, a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine has been proposed that includes a variable lift / operating angle mechanism capable of continuously changing both the valve lift amount and the operating angle of an intake valve (see Patent Document 1).
これは、スロットル弁の開度制御に依存せずにシリンダ内に流入する空気量を可変制御することが可能であり、特に負荷の小さな領域において、いわゆるスロットルレス運転ないしはスロットル弁の開度を十分に大きく保った運転を実現でき、ポンピングロスの大幅な低減が図れる。
上記従来例のようなリフト・作動角可変機構を用いて吸入空気量の制御を行う場合、アイドル時のように非常に少量の吸入空気量を実現するためには、吸気弁のリフト量(最大リフト量)が例えば1mm程度の極小リフトとなる。このような極小リフトの状態では、各気筒のリフト・作動角可変機構と各吸気弁との間のクリアランスによるリフト量の僅かなばらつきによってシリンダ内に流入する空気量が比較的大きくばらついてしまい、しかも吸入空気量そのものが少ないことから、気筒間の空燃比ばらつきが発生しやすい。 When controlling the intake air amount using the lift / operating angle variable mechanism as in the above-mentioned conventional example, in order to realize a very small intake air amount as in idling, the intake valve lift amount (maximum The lift amount is a minimum lift of about 1 mm, for example. In such a minimal lift state, the amount of air flowing into the cylinder varies relatively greatly due to slight variations in the lift amount due to the clearance between the lift / operating angle variable mechanism of each cylinder and each intake valve, Moreover, since the intake air amount itself is small, variations in the air-fuel ratio among the cylinders are likely to occur.
前記各気筒のリフト・作動角可変機構と各吸気弁との間のクリアランスによるリフト量の僅かなばらつきを低減するために、油圧ラッシュアジャスタ(HLA)を装備して、リフト・作動角可変機構における各気筒の部品のクリアランス、及びリフト・作動角可変機構の作動をバルブロッカアームを介して吸気弁に伝達する作動伝達経路のクリアランスを最少とすることが有効である。しかしながら、高油温時においては、油圧ラッシュアジャスタよりの作動油のリークダウン量の気筒間におけるバラツキも大となり、リフト量バラツキが大となる。このため、高油温時においては、気筒間における空気量バラツキを解消できず、エンジン振動の増加、燃焼安定性の低下や排気エミッションの悪化を招く可能性があった。 In order to reduce slight variations in the lift amount due to the clearance between the lift / operating angle variable mechanism of each cylinder and each intake valve, a hydraulic lash adjuster (HLA) is equipped, It is effective to minimize the clearance of the components of each cylinder and the clearance of the operation transmission path that transmits the operation of the lift / operating angle variable mechanism to the intake valve via the valve rocker arm. However, when the oil temperature is high, the amount of hydraulic oil leaked down from the hydraulic lash adjuster varies greatly between the cylinders, and the amount of lift varies greatly. For this reason, when the oil temperature is high, variation in the air amount between the cylinders cannot be eliminated, and there is a possibility that engine vibration increases, combustion stability decreases, and exhaust emissions deteriorate.
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、高油温時におけるアイドル運転状態での気筒間の空燃比ばらつき低減に好適な内燃機関の可変動弁装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that is suitable for reducing variation in air-fuel ratio between cylinders in an idle operation state at a high oil temperature. To do.
本発明は、複数の気筒の吸気弁のバルブリフト量と作動角の少なくとも一方に対応するリフト特性を連続的に変更可能なリフト・作動角可変機構と、シリンダ体と、シリンダ体に摺動自在に内蔵され、弾性手段によりシリンダ体から伸長付勢され、潤滑油を封じ込める高圧室を形成するプランジャと、プランジャにより高圧室が膨張する場合に作動油を導入し且つ高圧室が圧縮される場合に高圧室より作動油が流出するのを阻止する弁とを備え、前記リフト・作動角可変機構の作動を各気筒の吸気弁へ伝達する伝達系統に介装された油圧ラッシュアジャスタと、を備え、リフト特性を所定の小設定値に制御する運転状態の下で、前記油圧ラッシュアジャスタに供給される潤滑油の温度が予め設定された設定温度を超える場合に、設定回転数を上昇補正してエンジン回転数を上昇させる制御手段と、を備えることを特徴とする。 The present invention relates to a variable lift / operating angle mechanism capable of continuously changing a lift characteristic corresponding to at least one of a valve lift amount and an operating angle of an intake valve of a plurality of cylinders, a cylinder body, and a slidable to the cylinder body A plunger that forms a high-pressure chamber that is energized and stretched from the cylinder body by an elastic means, and that contains lubricating oil, and when the high-pressure chamber is expanded by the plunger and hydraulic oil is introduced and the high-pressure chamber is compressed A hydraulic lash adjuster interposed in a transmission system for transmitting the operation of the lift / operating angle variable mechanism to the intake valve of each cylinder, and a valve for preventing hydraulic oil from flowing out from the high pressure chamber, When the temperature of the lubricating oil supplied to the hydraulic lash adjuster exceeds a preset set temperature under an operating state in which the lift characteristic is controlled to a predetermined small set value, the set rotational speed is set. Temperature correction to be characterized by and a control means for raising the engine speed.
したがって、本発明では、リフト・作動角可変機構と油圧ラッシュアジャスタとを備える可変動弁装置において、リフト特性を所定の小設定値に制御する運転状態の下で、前記油圧ラッシュアジャスタに供給される潤滑油の温度が予め設定された設定温度を超える場合に、設定回転数を上昇補正してエンジン回転数を上昇させることにより、頻度の低い高油温領域に油圧ラッシュアジャスタよりのリークダウン量を減らすことができ、気筒間のリフト特性のばらつきを抑えて機関振動を低減するとともに燃費性・排気エミッションを向上することができる。 Therefore, in the present invention, in the variable valve operating apparatus including the lift / operating angle variable mechanism and the hydraulic lash adjuster, the hydraulic lash adjuster is supplied to the hydraulic lash adjuster under an operation state in which the lift characteristic is controlled to a predetermined small set value. When the lubricating oil temperature exceeds the preset temperature, increase the engine speed by increasing the engine speed to reduce the amount of leak down from the hydraulic lash adjuster in the low oil temperature range. This can reduce the variation in lift characteristics between cylinders, reduce engine vibration, and improve fuel efficiency and exhaust emission.
以下、本発明の内燃機関の可変動弁装置を各実施形態に基づいて説明する。図1〜図5は、本発明を適用した第1実施形態の内燃機関の可変動弁装置の第1実施例を示し、図1は可変動弁装置の斜視図を含むシステム構成図、図2は同じく可変動弁装置の断面図、図3は可変動弁装置に使用する油圧ラッシュアジャスタ及び潤滑油の供給経路を示す断面図、図4は本実施形態に係る制御の流れを示すフローチャートである。この実施形態の可変動弁装置は、1気筒辺り2個の吸気弁を備え、各吸気弁のバルブリフトを機関運転状態に応じて可変制御する内燃機関に適用したものについて説明する。 Hereinafter, a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine of the present invention will be described based on each embodiment. 1 to 5 show a first example of a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to a first embodiment to which the present invention is applied. FIG. 1 is a system configuration diagram including a perspective view of the variable valve operating apparatus. FIG. 3 is a cross-sectional view of the variable valve operating apparatus, FIG. 3 is a cross-sectional view showing a hydraulic lash adjuster and a lubricating oil supply path used in the variable valve operating apparatus, and FIG. 4 is a flowchart showing a control flow according to the present embodiment. . The variable valve operating apparatus of this embodiment will be described as being applied to an internal combustion engine that includes two intake valves per cylinder and variably controls the valve lift of each intake valve according to the engine operating state.
図1〜図3において、内燃機関の可変動弁装置は、吸気弁6のリフト・作動角を変化させるリフト・作動角可変機構1と、そのリフトの中心角の位相(図示しないクランク軸に対する位相)を進角もしくは遅角させる位相可変機構2と、油圧ラッシュアジャスタ4を備えてリフト・作動角可変機構1の作動を吸気弁6に伝達するロッカアーム機構3と、リフト・作動角可変機構1及び位相可変機構2を制御するエンジンコントローラ5と、を備える。
1 to 3, a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine includes a lift / operation angle variable mechanism 1 that changes a lift / operation angle of an intake valve 6 and a phase of a center angle of the lift (phase with respect to a crankshaft (not shown)). ) Is advanced or retarded, a rocker arm mechanism 3 that includes a
前記リフト・作動角可変機構1は、図示しないシリンダヘッド上部のカムブラケットに回転自在に支持された駆動軸10と、この駆動軸10に、ピン等により固定された駆動カム11と、上記駆動軸10の上方位置において駆動軸10と平行に配置されて同じくカムブラケットによって回転自在に支持される主軸12Aと、主軸12Aの両側にウェブ12Cを介してオフセットした偏心軸12Bを備える制御軸12と、この制御軸12の偏心軸12Bに揺動自在に支持された揺動アーム13と、前記駆動軸10に揺動自在に支持されて各吸気弁6のローラ28付きロッカアーム27に当接する揺動カム14と、を備える。
The lift / operating angle variable mechanism 1 includes a
前記駆動カム11と揺動アーム13とはリンクアーム15によって連係され、揺動アーム13と揺動カム14とはリンクロッド16によって連係されている。前記駆動軸10は、図示しないタイミングチェーンないしはタイミングベルトを介して機関のクランク軸によって駆動される。前記駆動カム11は、駆動軸10の軸心から所定量だけオフセットした点を中心とした円形外周面を有し、この外周面には、リンクアーム15の環状部が回転可能に嵌合している。
The
前記揺動アーム13は、その基部が偏心軸12Bを挟んで軸受ブラケット13Aと前記リンクアーム15およびリンクロッド16への連結部分を備えたアーム部13Bとに2分割して構成され、両者を締結ボルト17により一体化させることにより、両者間に制御軸12の偏心軸12Bに揺動自在に嵌合する軸受穴18を形成し、制御軸12の偏心軸12Bによって揺動可能に支持される。前記アーム部13Bの一方の側へ延びる先端は、連結ピン19を介して上記リンクロッド16の上端部が連係しているとともに、前記先端部と同一の側において前記先端部より若干基部寄りの中間部分において基部の軸方向端部より軸方向に突出させた連結ピン20を介して前記リンクアーム15のアーム部113Bが連係している。即ち、前記リンクアーム15とリンクロッド16とは、同一の側に位置されるも、軸方向に位置を異ならせて配置されている。
The oscillating
前記制御軸12は、前記カムブラケットに回転自在に支持される主軸12Aと、ウェブ12Cを介して主軸12Aに対して偏心させた偏心軸12Bとから構成され、制御軸12の角度位置を変化させることにより偏心軸12Bの位置が変更され、それに応じて揺動アーム13の揺動中心位置も変化する。前記制御軸12の偏心軸12Bの軸方向長さは、前記揺動アーム13の基部と基部から軸方向に突出する連結ピン20とを収容する長さに設定されて、偏心軸12Bの両端に配置したウェブ12Cとこれらリンクアーム15およびリンクロッド16とが干渉しないように配列される。
The
前記揺動カム14は、駆動軸10の外周に嵌合して回転自在に支持された筒状のカム軸25に各吸気弁6のロッカアーム27に対応した2個が一体形成され、一方の揺動カム14から側方へ延びた端部に、連結ピン21を介して前記リンクロッド16の下端部が連係している。前記カム軸25は、駆動軸10外周に回転自在に支持されるも、外周部においても、その端部がカムブラケットに揺動自在に支持され、中間部がシリンダヘッドに設けた中間ブラケットに揺動自在に支持される。各揺動カム14の下面には、駆動軸10と同心状の円弧をなす基円面と、該基円面から所定の曲線を描いて延びるカム面と、が連続して形成され、これらの基円面ならびにカム面が、揺動カム14の揺動位置に応じて各吸気弁6のロッカアーム27のローラ28の上面に当接するようになっている。
Two
即ち、前記基円面はベースサークル区間として、リフト量が「0」となる区間であり、揺動カム14が揺動してカム面がロッカアーム27のローラ28に接触すると、徐々に吸気弁6がリフトしていくことになる。なお、ベースサークル区間とリフト区間との間には若干のラップ区間が設けられている。
That is, the base circle surface is a zone where the lift amount is “0” as a base circle zone, and when the
前記制御軸12は、一端部に設けられた制御用アクチュエータ23によって所定角度範囲内で回転するように構成されている。この制御用アクチュエータ23は、例えば電動アクチュエータ等からなり、エンジンコントローラ5からの制御信号により制御される。制御軸12の回転角度は、図示しない制御軸センサによって検出される。
The
以上のように構成されたリフト・作動角可変機構1は、駆動軸10が回転すると、駆動カム11のカム作用によってリンクアーム15を上下動させ、これに伴って揺動アーム13が揺動する。この揺動アーム13の揺動は、リンクロッド16を介して揺動カム14へ伝達され、該揺動カム14を揺動させる。この揺動カム14のカム作用によって、ロッカアーム27が押圧され、吸気弁6をリフトさせるよう作用する。
When the
前記制御用アクチュエータ23を介して制御軸12の角度位置を変化させると、揺動アーム13の初期位置が変化し、揺動カム14の初期揺動位置が変化する。例えば、内燃機関の低速低負荷運転状態においては、偏心軸12Bが(駆動軸10に近づく)図の下方へ位置(図2中の時計回りの位置)するよう制御されて、揺動アーム13の基部は下方に位置し、揺動カム14の連結ピン21側の端部が相対的に上方へ引き上げられた状態となる。つまり、揺動カム14の初期位置は、そのカム面がロッカアーム27のローラ28から離れる方向に傾く。従って、駆動軸10の回転に伴って揺動カム14が揺動した際に、基円面が長くロッカアーム27のローラ28に接触し続け、カム面がロッカアーム27のローラ28に接触する期間は短い。従って、リフト量が全体として小さくなり、かつその開時期から閉時期までの角度範囲つまり作動角も縮小する。
When the angular position of the
逆に、内燃機関の高回転高負荷運転状態においては、偏心軸12Bが駆動軸10から遠ざかる図の上方へ位置(図2中の反時計回りの位置)するよう制御されて揺動アーム13の基部は上方に位置し、揺動カム14の連結ピン21側の端部が相対的に下方へ押し下げられた状態となる。なお、図2は最大入力荷重が作用する中間作動角の状態を示している。つまり、揺動カム14の初期位置は、そのカム面がロッカアーム27のローラ28に近付く方向に傾く。従って、駆動軸10の回転に伴って揺動カム14が揺動した際に、ロッカアーム27のローラ28と接触する部位が基円面からカム面へと直ちに移行する。従って、リフト量が全体として大きくなり、かつその作動角も拡大する。
On the contrary, in the high-rotation and high-load operation state of the internal combustion engine, the
前記偏心軸12Bの初期位置は連続的に変化させ得るので、これに伴って、バルブリフト特性は、連続的に変化する。つまり、リフトならびに作動角を、両者同時に、連続的に拡大,縮小させることができる。各部のレイアウトによるが、例えば、リフト・作動角の大小変化に伴い、吸気弁6の開時期と閉時期とが略対称に変化する。
Since the initial position of the
前記位相可変機構2は、前記駆動軸10の前端部に設けられたスプロケット22と、このスプロケット22と上記駆動軸10とを、所定の角度範囲内において相対的に回転させる位相制御用アクチュエータ23と、から構成されている。前記スプロケット22は、図示しないタイミングチェーンもしくはタイミングベルトを介して、クランク軸に連動している。前記位相制御用アクチュエータ23は、エンジンコントローラ5からの制御信号により制御される。この位相制御用アクチュエータ23の作用によって、スプロケット22と駆動軸10とが相対的に回転し、バルブリフトにおけるリフト中心角が遅進する。つまり、リフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角する。また、この変化も、連続的に得ることができる。この位相可変機構2の制御状態は、駆動軸10の回転位置に応答する図示しない駆動軸センサによって検出される。
The phase
また、本実施例の吸気弁6は、図2に示すように、ローラ28付きのロッカアーム27により開閉されるよう構成しており、ロッカアーム27の基部には、潤滑油の供給を受けて作動する油圧ラッシュアジャスタ4(HLA)を備える。
Further, as shown in FIG. 2, the intake valve 6 of the present embodiment is configured to be opened and closed by a
前記油圧ラッシュアジャスタ4は、図3に示すように、シリンダヘッドに保持された有底円筒状のシリンダ体30と、該シリンダ体30内に形成されたプランジャ穴に上下摺動自在に保持されたほぼ有蓋円筒状のプランジャ31と、を備えている。
As shown in FIG. 3, the
前記プランジャ31は、上端部が前記ロッカアーム27の一端部の下面とほぼ同曲率の半球面状に形成されており、先端部のほぼ中央位置に、後述するリザーバ室32内の作動油に混入した空気を排出するブリーダ孔32Aが設けられている。
The
また、前記プランジャ31は、下端側に該プランジャ31の内部とシリンダ体30のプランジャ穴との間に形成されたリザーバ室32と高圧室33とを隔成する隔壁34が設けられており、この隔壁34のほぼ中央位置にはリザーバ室32と高圧室33とを連通する油孔35が穿設されている。前記高圧室33は、前記シリンダ体30のプランジャ穴とプランジャ31の隔壁34によって囲まれており、前記油孔35を開閉する逆止弁36が配置されている。
The
この逆止弁36は、前記リザーバ室32から油孔35を介して高圧室33にのみ作動油を流入させるチェックボール36Aと、ほぼ碗状に形成されたリテーナ36Bと、該リテーナ36Bの内部に保持されて、前記チェックボール36Aを閉方向に付勢する小ばね力の第1スプリング36Cと、前記リテーナ36Bを前記隔壁34方向へ押し付けつつ、プランジャ31とシリンダ体30とを互いに離間する方向へ付勢する比較的大きなばね力を有する第2スプリング36Dと、から構成されている。
The
そして、内燃機関のメインギャラリ40からの潤滑油がシリンダ体30の外周に設けた溝、シリンダ体30を半径方向に貫通する貫通穴を介してリザーバ室32に供給されるよう構成している。なお、41は潤滑ポンプ、42はオイルフィルタ、43はオイルパン、44はリリーフバルブである。
The lubricating oil from the
前記油圧ラッシュアジャスタ4は、前記プランジャ31が前記第2スプリング36Dによって常時上方に付勢されており、前記ロッカアーム27の一端部に弾接している。前記リフト・作動角可変機構1の作動により、前記ロッカアーム27が油圧ラッシュアジャスタ4を支点として揺動することによって吸気弁6を開閉作動させるようになっている。
In the
そして、前記吸気弁6が閉弁して、ベースサークル領域における揺動カム14の外周面とローラ28の外周面との間に隙間が生じた際に、前記第2スプリング36Dの付勢力によって前記プランジャ31が僅かに上昇し、該プランジャ31の上昇に伴って前記高圧室33の容積が拡大すると、オイルポンプ41によって常時リザーバ室32に充填されている作動油が、リザーバ室32から逆止弁36を押し開いて高圧室33に流入する。これにより、前記ロッカアーム27の他端部と前記バルブステムの上端部との隙間が零となるように維持されるため、打音などの発生を防止することが可能となる。
When the intake valve 6 is closed and a gap is generated between the outer peripheral surface of the
前記エンジンコントローラ5には、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ45よりの検出信号、クランク角センサ46に基づく機関回転速度信号およびクランク角位置信号、運転者により操作されるアクセルペダル開度(踏込量)を検出するアクセル開度センサ47よりの検出信号、図示しない冷却水温センサよりの検出信号、潤滑油温を検出する油温センサ48の検出信号、等が入力され、これらの検出信号に基づいて、前記した可変動弁装置によるバルブリフト特性の他に、燃料噴射弁50の噴射量や噴射時期、点火プラグ51による点火時期、スロットル弁52の開度、などを制御する。前記スロットル弁52は、電気モータからなるアクチュエータを備え、エンジンコントローラ5から与えられる制御信号によって、その開度が制御され、スロットル弁52の実際の開度を検出するセンサによる検出信号に基づいて、スロットル弁開度が目標開度にクローズドループ制御される。
The
以上に説明したリフト・作動角可変機構1ならびに位相可変機構2からなる可変動弁装置は、吸気弁6の開弁時期と閉弁時期を任意に制御することができ、特に、吸気弁6の閉弁時期(IVC)を制御することで、シリンダ内への吸気量、即ち、シリンダ空気量を調整することができる。
The variable valve operating apparatus including the lift / operating angle variable mechanism 1 and the phase
前記可変動弁装置は、コントローラ5に入力されているクランク角センサ47に基づくエンジン回転数信号、アクセル開度センサ46に基づくアクセル開度信号、暖機状態を表す冷却水温度信号等に基づいてエンジン負荷が判定され、判定したエンジン負荷に応じて、吸気弁6のリフト量および閉弁時期が設定される。
The variable valve operating device is based on an engine speed signal based on a
即ち、エンジンの低負荷時においては、吸気弁6はリフト・作動角可変機構1により低リフト・小作動角で開閉させると共に位相可変機構2により下死点BDCから進角側に大きく進んだ早期に閉弁する(早閉じIVC)よう設定される。吸気弁6の開弁時のガス流動状態は、吸気ポートのポート形状に影響されることなく、主に吸気弁6のバルブ開口形状や出口近傍形状により燃焼室内におけるガス流動が決定されるようになっている。
That is, when the engine is under a low load, the intake valve 6 is opened / closed at a low lift / small operating angle by the lift / operating angle variable mechanism 1 and at the early stage the phase
エンジン負荷が上昇するに連れて、リフト・作動角可変機構1によるリフト量と作動角を増加させると共に位相可変機構2による閉弁時期(IVC)を下死点BDC側に近づけていく(進角量が小さくなる)よう設定する。なお、この場合には、吸気弁6の開弁時期(IVO)を少なくともピストン上死点TDCより開き始めるよう設定するようにしている。
As the engine load increases, the lift amount and operating angle by the variable lift / operating angle mechanism 1 are increased, and the valve closing timing (IVC) by the phase
このようにリフト・作動角可変機構1と位相可変機構2とを組み合わせた可変動弁装置2によれば、吸気弁開時期(IVO)および吸気弁閉時期(IVC)の双方をそれぞれ独立して任意に制御することが可能であり、かつ、低負荷域ではリフト量(最大リフト量)を小さくすることで、負荷に応じた吸入空気量に制限することができる。なお、リフト量がある程度大きな領域では、シリンダ内に流入する空気量が主に吸気弁6の開閉時期によって定まるのに対し、リフト量が十分に小さい状態では、主にリフト量によって空気量が定まる。
As described above, according to the variable
上記のような構成においては、アクセルペダル開度により定まる要求トルクが得られるように吸入空気量が制御されるのであるが、電子制御スロットル弁52の開度は、基本的には、排気還流などの上で必要な最小限の負圧がコレクタ内に生成されるように制御される。そして、この大気圧に近い吸入負圧の下で、シリンダ内に流入する空気量が最適なものとなるように、上記可変動弁装置が制御される。
In the configuration as described above, the intake air amount is controlled so that the required torque determined by the accelerator pedal opening degree is obtained. The opening degree of the electronically controlled
アイドル時のような低負荷領域では、リフト・作動角可変機構1によって吸気弁6のリフト量が1mm程度の所定の小設定値、典型的には最小設定値に制御され、そのリフト量に応じた空気量に制限されることになる。従って、リフト・作動角可変機構1における各気筒の部品の寸法誤差あるいは組付誤差等に起因した各気筒のリフト量のばらつきを抑制して、各気筒の空気量のばらつきを許容範囲に治まるようにする。また、油圧ラッシュアジャスタ4により、リフト・作動角可変機構1における各気筒の部品のクリアランス、及びリフト・作動角可変機構1の作動をバルブロッカアーム27を介して吸気弁6に伝達する作動伝達経路のクリアランスを最少とするよう構成している。
In a low load region such as during idling, the lift amount of the intake valve 6 is controlled to a predetermined small set value of about 1 mm, typically the minimum set value, by the lift / operating angle variable mechanism 1, and according to the lift amount. The air volume is limited. Therefore, variation in lift amount of each cylinder caused by dimensional error or assembly error of each cylinder part in the variable lift / operating angle mechanism 1 is suppressed, and variation in air amount of each cylinder is controlled within an allowable range. To. Further, the
ところで、上記したリフト・作動角可変機構1により作動される吸気弁6の開弁時間は、同一作動角である場合には、エンジン回転数の低下に応じて長くなり、アイドル時のような低負荷領域では、最も長い開弁時間となる。このため、リフト・作動角可変機構1によりロッカアーム27を押圧作動する作動期間も長くなることに起因して、油圧ラッシュアジャスタ4に加えられる押し下げ力の作用時間も長くなる。
By the way, when the intake valve 6 operated by the lift / operating angle variable mechanism 1 has the same operating angle, the valve opening time becomes longer as the engine speed decreases, and it is as low as when idling. In the load region, the valve opening time is the longest. For this reason, since the operation period during which the
そして、前記油圧ラッシュアジャスタ4に供給される潤滑油の温度が規定された温度範囲(例えば、80℃前後)に維持されている場合においては、潤滑油の粘度も正常に維持されており、油圧ラッシュアジャスタ4は精度よく作動して、各リフト・作動角可変機構1のクリアランスを最少とするよう作動される。したがって、各気筒のリフト量のばらつきが抑制され、各気筒の空気量のばらつきが許容範囲に治まり、各気筒の空気量が比較的大きくばらつくことを抑制できる。このため、各気筒の燃料噴射量が、排気系における空燃比センサ45の検出信号に基づいて、全気筒で目標空燃比(例えば理論空燃比)となるように制御され、各気筒の実際の空燃比が、目標空燃比からリッチ側もしくはリーン側へずれることを抑制して、気筒間の燃焼変動による振動の増加や排気エミッションの低下を招くことを防止できる。
When the temperature of the lubricating oil supplied to the
しかしながら、前記油圧ラッシュアジャスタ4に供給される潤滑油の温度が規定された温度範囲を超えて高温(例えば、120℃以上)となる場合においては、潤滑油の粘度が低下していることに起因して、油圧ラッシュアジャスタ4の高圧室33からの潤滑油のリークダウン量が増加し、各リフト・作動角可変機構1のクリアランスを抑制する機能が低下される。このため、各気筒のリフト量に僅かなばらつきが生じ、各気筒の空気量にばらつきが生ずることとなる。このため、各気筒の燃料噴射量が、排気系における空燃比センサ45の検出信号に基づいて、全気筒で目標空燃比(例えば理論空燃比)となるように制御されるものの、各気筒の実際の空燃比が、目標空燃比からリッチ側もしくはリーン側へずれることとなり、気筒間の燃焼変動による振動の増加や排気エミッションの低下を招くこととなる。
However, when the temperature of the lubricating oil supplied to the
そこで、本実施形態では、このような油圧ラッシュアジャスタ4によるリフト量の気筒間のばらつきの影響を低減・解消するために、アイドル時のような低負荷領域において、油温センサ48により検出した潤滑油温度が予め設定した温度を超えている場合には、アイドル回転数を上昇させて、油圧ラッシュアジャスタ4に生ずる油圧リークダウン量を減少させるようにしている。
Therefore, in the present embodiment, in order to reduce or eliminate the influence of the variation in the lift amount between the cylinders by the
図4は、本実施形態に係る制御の流れを示すフローチャートである。先ずステップS1では、クランク角センサ47・アクセル開度センサ46、空燃比センサ45等によるエンジンの運転条件、油温センサ48よりの油温信号の読込みが実行されて、ステップS2へ進む。
FIG. 4 is a flowchart showing a control flow according to the present embodiment. First, in step S1, the engine operating conditions are read by the
ステップS2では、アイドル回転数を変更すべき所定の運転条件として、アイドル運転条件であるか否かを判定する。即ち、アイドル運転条件では、上述したようにリフト・作動角可変機構1のバルブリフト量及び作動角を極小としているため、クリアランスによる気筒間でのリフト・作動角のばらつきが顕著に表われ易く、かつ、吸入空気量そのものも少ないので、気筒間の空燃比が変動し易く、また、車両が停車しているので機関振動による不快感を搭乗者に与え易いためである。アイドル運転条件でない場合には処理が終了される。 In step S <b> 2, it is determined whether or not an idle operation condition is set as a predetermined operation condition for changing the idle speed. That is, in the idling operation condition, since the valve lift amount and the operating angle of the lift / operating angle variable mechanism 1 are minimized as described above, the variation of the lift / operating angle between the cylinders due to the clearance is easily noticeable. In addition, since the intake air amount itself is small, the air-fuel ratio between the cylinders is likely to fluctuate, and because the vehicle is stopped, it is easy to give discomfort to the passenger due to engine vibration. If it is not an idle operation condition, the process is terminated.
アイドル運転条件の場合、ステップS2からステップS3へ進み、油温センサ48よりの油温信号が予め設定した設定油温(例えば、120℃)を超えているか否かを判定する。油温が設定油温に達していない場合には、油圧ラッシュアジャスタ4におけるリークダウン量が許容範囲内であり、クリアランスによる気筒間のリフト特性のばらつきが小さいと判断して、ステップS3からステップS4へ進み、予め設定された通常時のアイドル回転数とする。
In the case of the idling operation condition, the process proceeds from step S2 to step S3, and it is determined whether or not the oil temperature signal from the
一方、油温が設定油温を超えている場合には、油圧ラッシュアジャスタ4におけるリークダウン量が許容範囲を超えており、クリアランスによる気筒間のリフト特性のばらつきが大きいと判断して、ステップS3からステップS5へ進み、予め設定された通常時アイドル回転数より高い補正アイドル回転数とする。なお、内燃機関を高負荷状態で長時間運転する場合、具体的には、車両を長い上り坂で低速走行を長時間行った場合(トーイングともいう)場合には、内燃機関の潤滑油温度が100℃以上(例えば、120〜140℃)に上昇する場合があり、上り坂の頂上でアイドリング運転を継続する場合がある。
On the other hand, if the oil temperature exceeds the set oil temperature, it is determined that the amount of leak-down in the
前記補正アイドル回転数は、高油温により油圧ラッシュアジャスタ4に生ずるリークダウンの増加量を補うに十分な油圧及び油量が油圧ラッシュアジャスタ4に供給されればよいため、例えば、通常時アイドル回転数より10〜20%程度高い回転数に設定される。
The corrected idle speed is sufficient if the
前記アイドル回転数の上昇は、電子制御スロットル弁52の開度を増加させることにより、吸気弁6を通過する空気量を増加させたり、リフト・作動角可変機構1により吸気弁6の作動角を大きくして、吸気弁6を通過する空気量を増加させて実行する。また、点火プラグ51による点火時期を進角させることによりアイドル回転数を上昇させてもよい。アイドル回転数はPI制御によって目標とする補正アイドル回転数に近づけるように制御する。
Increasing the idling speed increases the amount of air passing through the intake valve 6 by increasing the opening of the electronically controlled
従って、クリアランスによる気筒間のリフト特性のばらつきが大きい場合に、アイドル回転数を上昇させることにより油圧ラッシュアジャスタ4のリークダウン量を減少させて、気筒間のリフト特性のばらつきを抑えて機関振動を低減するとともに燃費性・排気エミッションを向上することができる。また、アイドル回転数の上昇は、相対的にリフト・作動角可変機構1によるバルブロッカアーム27への押圧作動期間を短くすることとなるため、この点でも、油圧ラッシュアジャスタ4のリークダウン量が減少されることとなる。
Therefore, when the variation in lift characteristics between cylinders due to the clearance is large, the amount of leak down of the
なお、上記実施形態において、可変動弁装置として、ロッカアーム27を備えてその支点を構成する部位に油圧ラッシュアジャスタ4を配置するものについて説明したが、図示はしないが、ロッカアーム27を備えることなく、リフト・作動角可変機構1により直接吸気弁6を押動させて開閉させる直動型であり、吸気弁6とリフト・作動角可変機構1との間に油圧ラッシュアジャスタを配置して備えるものであってもよい。
In the above embodiment, as the variable valve operating apparatus, the
また、可変動弁装置として、位相可変機構2を備えるものについて説明したが、位相可変機構2を備えないものであってもよい。
Moreover, although what provided the phase
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。 In the present embodiment, the following effects can be achieved.
(ア)複数の気筒の吸気弁6のバルブリフト量と作動角の少なくとも一方に対応するリフト特性を連続的に変更可能なリフト・作動角可変機構1と、シリンダ体30と、シリンダ体30に摺動自在に内蔵され、弾性手段36Dによりシリンダ体30から伸長付勢され、潤滑油を封じ込める高圧室33を形成するプランジャ31と、プランジャ31により高圧室33が膨張する場合に作動油を導入し且つ高圧室33が圧縮される場合に高圧室33より作動油が流出するのを阻止する弁36とを備え、前記リフト・作動角可変機構1の作動を各気筒の吸気弁6へ伝達する伝達系統に介装された油圧ラッシュアジャスタ4と、を備え、リフト特性を所定の小設定値に制御する運転状態の下で、前記油圧ラッシュアジャスタ4に供給される潤滑油の温度が予め設定された設定温度を超える場合に、設定回転数を上昇補正してエンジン回転数を上昇させる制御手段としてのエンジンコントローラ5と、を備えるため、頻度の低い高油温領域に油圧ラッシュアジャスタ4よりのリークダウン量を減らすことができ、気筒間のリフト特性のばらつきを抑えて機関振動を低減するとともに燃費性・排気エミッションを向上することができる。
(A) The lift / operating angle variable mechanism 1, the
(イ)リフト・作動角可変機構1の作動を各気筒の吸気弁6へ伝達する伝達系統は、前記リフト・作動角可変機構1により揺動するロッカアーム27を介して各気筒の吸気弁6を開閉作動させるよう構成され、前記油圧ラッシュアジャスタ4は、前記ロッカアーム27の支点を支持するよう配置されているため、ロッカアーム27の梃子の作用により動弁機構のクリアランスを最少とする機能を増加させることができる。
(A) The transmission system for transmitting the operation of the lift / operating angle variable mechanism 1 to the intake valve 6 of each cylinder uses the
(ウ)制御手段としてのエンジンコントローラ5によるエンジン回転数の上昇は、スロットル弁52の開度を増加させるか、リフト・作動角可変機構1の作動角を増加させるか、或いは点火時期を進角させることにより実行される。エンジン回転数はPI制御によって補正された目標回転数に近づけるようになされる。
(C) Increasing the engine speed by the
(エ)リフト・作動角可変機構1は、カムブラケットに回転自在に支持されて機関の回転に同期して回転し、外周に駆動カム11を備える駆動軸10と、前記駆動カム11とは軸方向位置を相違させて揺動自在に配置され、揺動により機関の動弁を押圧して開閉作動させる揺動カム14と、前記駆動軸10に形成された駆動カム11を挿通するリンクアーム15と、前記揺動カム14に一端に連結するリンクロッド16と、前記カムブラケットに回転自在に支持され、アクチュエータ23によって回動制御される主軸12Aと、前記主軸12Aから偏心した偏心軸12Bと、前記主軸12Aと前記偏心軸12Bを連結するウェブ12Cと、からなるクランク状の制御軸12と、前記偏心軸12Bに揺動自在に設けられ、一方の揺動端に前記リンクアーム15の端部が回動自在に連携するとともに前記一方の端部とは軸方向位置を異ならせた他方の揺動端に前記リンクロッド16の端部が回動自在に連携し、揺動作用により前記駆動カム11の駆動力を前記揺動カム14に伝達する揺動アーム13と、を備える。このようなリフト・作動角可変機構1は、中間作動角・リフトを増加でき、中速トルクを向上でき、また、開弁時期(IVO)の変化量を低減でき、ピストンリセスを縮小可能である。
(D) The lift / operating angle variable mechanism 1 is rotatably supported by a cam bracket and rotates in synchronization with the rotation of the engine. The
1 リフト・作動角可変機構
2 位相可変機構
3 ロッカアーム機構
4 油圧ラッシュアジャスタ
5 エンジンコントローラ
6 吸気弁
10 駆動軸
11 駆動カム
12 制御軸
13 揺動アーム
14 揺動カム
15 リンクアーム
16 リンクロッド
27 ロッカアーム
1 Lift / Operating Angle
Claims (6)
シリンダ体と、シリンダ体に摺動自在に内蔵され、弾性手段によりシリンダ体から伸長付勢され、潤滑油を封じ込める高圧室を形成するプランジャと、プランジャにより高圧室が膨張する場合に作動油を導入し且つ高圧室が圧縮される場合に高圧室より作動油が流出するのを阻止する弁とを備え、前記リフト・作動角可変機構の作動を各気筒の吸気弁へ伝達する伝達系統に介装された油圧ラッシュアジャスタと、
前記油圧ラッシュアジャスタに供給される潤滑油の温度を検出する温度センサと、
前記リフト特性を所定の小設定値に制御する運転状態の下で、前記温度センサにより検出される油温が予め設定された設定温度を超える場合に、設定回転数を上昇補正してエンジン回転数を上昇させる制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 A variable lift / operating angle mechanism capable of continuously changing a lift characteristic corresponding to at least one of a valve lift amount and an operating angle of an intake valve of a plurality of cylinders;
Cylinder body, slidably incorporated in the cylinder body, extended from the cylinder body by elastic means, and a plunger that forms a high-pressure chamber for containing lubricating oil, and hydraulic oil is introduced when the plunger expands the high-pressure chamber And a valve that prevents hydraulic oil from flowing out of the high pressure chamber when the high pressure chamber is compressed, and is provided in a transmission system that transmits the operation of the lift / operating angle variable mechanism to the intake valve of each cylinder. Hydraulic lash adjuster,
A temperature sensor for detecting the temperature of the lubricating oil supplied to the hydraulic lash adjuster;
When the oil temperature detected by the temperature sensor exceeds a preset temperature under an operating state in which the lift characteristic is controlled to a predetermined small set value, the engine speed is corrected by increasing the set speed. A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine.
前記油圧ラッシュアジャスタは、前記ロッカアームの支点を支持するよう配置されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置。 A transmission system for transmitting the operation of the lift / operating angle variable mechanism to the intake valve of each cylinder is configured to open / close the intake valve of each cylinder via a rocker arm that swings by the lift / operating angle variable mechanism,
2. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the hydraulic lash adjuster is arranged to support a fulcrum of the rocker arm.
前記制御手段は、前記スロットル弁の開度を増加させることによりエンジン回転数を上昇させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の可変動弁装置。 It has a throttle valve that opens and closes the intake passage,
The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the control means increases the engine speed by increasing the opening of the throttle valve.
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JP2014020368A (en) * | 2012-07-20 | 2014-02-03 | Hyundai Motor Company Co Ltd | Control method of continuous variable valve lift engine |
JP2015040513A (en) * | 2013-08-22 | 2015-03-02 | マツダ株式会社 | Multi-cylinder engine control device |
JP2015151999A (en) * | 2014-02-19 | 2015-08-24 | マツダ株式会社 | Control device of multi-cylinder engine |
CN108343516A (en) * | 2018-01-25 | 2018-07-31 | 奇瑞汽车股份有限公司 | Method for improving tail gas emission of VVT (variable valve timing) engine |
CN108533411A (en) * | 2018-03-26 | 2018-09-14 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | A kind of variable valve timing control method and system |
-
2008
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