JP2004300924A

JP2004300924A - エンジンの可変動弁装置

Info

Publication number: JP2004300924A
Application number: JP2003091273A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiko Masuda; 達彦増田; Minoru Murakami; 実村上
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【目的】本発明は、無駄な電力消費を防ぎ、バッテリの長寿命化に貢献するとともに、過負荷による過熱を防止し、システムの信頼性を高めることを目的としている。
【構成】このため、カムプロフィールを軸方向に変化させた三次元カムと、三次元カムをカムシャフト軸方向に移動させることによりバルブリフト量を連続的に変化させるバルブリフト量変更手段とを備えたエンジンの可変動弁装置において、エンジン停止時に、カムシャフトを軸方向に移動する必要がある場合、バルブリフト量変更手段を駆動させ、カムの移動量を検出し、検出されたカムの移動量が、設定された値よりも小さいときには、バルブリフト量変更手段の駆動時間が設定時間を超えているか否かを判定し、超えている場合にはバルブリフト量変更手段の駆動を停止している。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はエンジンの可変動弁装置に係り、特に無駄な電力消費を防ぎ、バッテリの長寿命化に貢献するとともに、過負荷による過熱を防止し、システムの信頼性を高めるエンジンの可変動弁装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの低負荷から高負荷までバルブタイミングとバルブリフト量とを連続的に変化させる可変動弁装置がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３４９１３号公報（第５−７頁、第９−１０頁、図３−４、図１１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のエンジンの可変動弁装置においては、カムプロフィールが変化するカムをカムシャフトの軸方向に移動させることにより、吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミング及びバルブリフト量を連続的に変更する内燃機関の動弁機構が公知である（特許文献１参照）。
【０００５】
特に、吸気バルブに上述のシステムを応用した場合に、吸気バルブのバルブリフト量を連続的に変化させることにより吸入空気量の制御が可能となり、吸入通路の絞り弁を廃止して吸入抵抗を減少させることによって出力アップが図れ、低負荷域では吸気バルブを早閉じするようにカムプロフィールを設定すればポンプ損失を減少させることができ、更にバルブリフト量を小さくすることによる機械損失も減少でき、燃費を大幅に向上し得る点で有利である。
【０００６】
しかし、上述の内燃機関の動弁機構（特許文献１参照）においては、エンジン回転速度やエンジン負荷に応じてカムシャフトを軸方向に連続的に変化させているが、エンジン停止時にカムがバルブに作用していると、カムとバルブ間の摩擦係数が非常に大きくなるため、カムシャフトを軸方向に移動することが困難であるという不都合がある。
【０００７】
また、カムシャフトの移動手段として制御モータを使用する場合には、カムシャフトを軸方向へ移動させるために、前記制御モータに電流を流し続けると、バッテリが消耗してしまうという不都合がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、カムプロフィールを軸方向に変化させた三次元カムと、この三次元カムをカムシャフト軸方向に移動させることによりバルブリフト量を連続的に変化させるバルブリフト量変更手段とを備えたエンジンの可変動弁装置において、エンジン停止時に、カムシャフトを軸方向に移動する必要がある場合、前記バルブリフト量変更手段を駆動させ、カムの移動量を検出し、検出されたカムの移動量が、設定された値よりも小さいときには、前記バルブリフト量変更手段の駆動時間が設定時間を超えているか否かを判定し、超えている場合には前記バルブリフト量変更手段の駆動を停止することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
上述の如く発明したことにより、エンジン停止時に、カムシャフトを軸方向に移動する必要がある場合には、バルブリフト量変更手段を駆動させてカムの移動量を検出し、検出されたカムの移動量が設定された値よりも小さいときには、バルブリフト量変更手段の駆動時間が設定時間を超えているか否かを判定し、超えている場合には、バルブリフト量変更手段の駆動を停止し、無駄な電力消費を防止してバッテリの長寿命化に貢献するとともに、バルブリフト量変更手段の過負荷による過熱を防止し、システムの信頼性を高めている。
【００１０】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【００１１】
図１〜図４はこの発明の実施例を示すものである。図２において、エンジンの可変動弁装置２は、以下の如く構成される。
【００１２】
すなわち、エンジンの可変動弁装置２は、図２に示す如く、実際のカム位置を検出するカム位置検出手段４と、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段６と、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段８と、制御手段（「コントローラ」ともいう）１０と、後述するカム（「三次元カム」ともいう）２６をカムシャフト軸方向に移動させることによりバルブタイミングとバルブリフト量を連続的に変化させるカムシャフト位置移動手段であるバルブリフト量変更手段１２とを有している。
【００１３】
そして、前記制御手段１０によってバルブリフト量変更手段１２を制御し、バルブタイミングとバルブリフト量を変化させるものである。
【００１４】
また、前記制御手段１０は、図２に示す如く、前記エンジン回転速度検出手段６及びエンジン負荷検出手段８に連絡し、エンジン回転速度検出手段６及びエンジン負荷検出手段８からの検出信号によって目標となるバルブリフト量を算出し、バルブリフト量に応じて決定されるカム位置を算出する目標カム位置算出手段１４と、この目標カム位置算出手段１４及び前記カム位置検出手段４、前記エンジン回転速度検出手段６に連絡し、カム位置とエンジン回転速度と目標カム位置とからカムシャフト位置移動手段であるバルブリフト量変更手段１２に出力する制御量を算出する制御量算出手段１６とを有している。
【００１５】
更に、前記エンジンの可変動弁装置２のシステム図について説明すると、図３に示す如く、可変動弁機構１８をエンジン２０に設け、このエンジン２０のシリンダヘッド２２には、例えば図示しない燃焼室に通じる吸気通路（図示せず）が設けられるとともに、吸気通路には吸気バルブ（図示せず）が設けられている。
【００１６】
前記可変動弁機構１８には、カムシャフト２４に取り付けられたカム２６をカムシャフト軸方向へ移動させる移動機構であるバルブリフト量変更手段１２が設けられ、カム２６は吸気バルブに接している。カムシャフト２４の回転によりカム２６が吸気バルブに作用し、吸気バルブの開閉を行う。
【００１７】
そして、前記カム２６が前記バルブリフト量変更手段１２により図３において右側方向に移動すると、吸気バルブのバルブリフト量が大きくなり、燃焼室に吸入される空気量が増加し、逆に前記カム２６がバルブリフト量変更手段１２により図３において左側方向に移動すると、吸気バルブのバルブリフト量が小さくなり、燃焼室に吸入される空気量が減少する。
【００１８】
前記バルブリフト量変更手段１２には、カム２６のフォークガイド２８に引っ掛けてカム２６をカムシャフト軸方向に移動させるためのフォーク３０と、カムシャフト２４と平行に設けられフォーク３０を螺着させるネジ軸３２と、このネジ軸３２を回転させるための制御モータ３４とが設けられ、前記制御手段１０から出力される制御信号により駆動される。
【００１９】
この制御手段１０には、エンジン２０の運転状態を検出する各種センサ、例えばエンジン２０のエンジン回転速度を検出するエンジン回転センサ３６やエンジン２０の冷却水温度を検出する水温センサ３８等とともに、カム位置センサ４０及びアクセル開度センサ４２が接続され、これらの信号に基づき前記制御モータ３４を駆動するものである。
【００２０】
なお、符号４４は、前記制御手段１０に接続される点火プラグである。
【００２１】
そして、前記制御手段１０には、エンジン２０の停止時に、カムシャフト２４を軸方向に移動する必要がある場合、前記バルブリフト量変更手段１２を駆動させ、カム２６の移動量を検出し、検出されたカム２６の移動量が、設定された値よりも小さいときには、前記バルブリフト量変更手段１２の駆動時間が設定時間を超えているか否かを判定し、超えている場合には前記バルブリフト量変更手段１２の駆動を停止する機能を付加する構成とする。
【００２２】
詳述すれば、図４に示す如く、アクセル開度によって設定される目標カム位置に前記カム２６が位置しているか否かを判断し、目標カム位置にない場合には、カムシャフト２４を軸方向に移動する必要がある場合と判断する。
【００２３】
そして、前記エンジン回転速度検出手段６からの検出信号によって前記エンジン２０の停止状態を判断し、エンジン２０の停止時には、前記カム２６の移動量が予め設定された値よりも小であるか否かを判断し、カム２６の移動量が予め設定された値よりも小である場合には、前記バルブリフト量変更手段１２の制御モータ３４の駆動時間が設定時間を超えているか否かを判断し、超えている場合に、前記バルブリフト量変更手段１２の制御モータ３４の駆動を停止するものである。
【００２４】
また、上述のアクセル開度によって設定される目標カム位置に前記カム２６が位置しているか否かの判断において、目標カム位置にある場合には、カムシャフト２４を軸方向に移動する必要がなく、前記バルブリフト量変更手段１２の制御モータ３４の駆動を停止するものである。
【００２５】
更に、前記エンジン２０の駆動時及び前記カム２６の移動量が予め設定された値よりも大である場合には、前記バルブリフト量変更手段１２の制御モータ３４の駆動デューティを算出するとともに、前記バルブリフト量変更手段１２の制御モータ３４の駆動時間が設定時間を超えていない場合には、前記制御手段１０内の図示しないカウンタをインクリメントし、その後に前記バルブリフト量変更手段１２の制御モータ３４の駆動デューティを算出するものである。
【００２６】
次に、一定周期毎に繰り返し処理される図１の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
【００２７】
制御用プログラムがスタート（１０２）した際に、カム位置検出手段４により実際のカム位置を検出する（１０４）とともに、エンジン負荷検出手段８によりエンジン負荷を検出する（１０６）。
【００２８】
そして、エンジン回転速度検出手段６からのエンジン回転速度検出信号の周期計測によりエンジン回転速度を検出する（１０８）。
【００２９】
前記エンジン負荷検出手段８からのエンジン負荷検出信号とエンジン回転速度検出手段６からのエンジン回転速度検出信号とを制御手段１０の目標カム位置算出手段１４に入力し、目標カム位置算出手段１４によって目標カム位置を算出する（１１０）。
【００３０】
この目標カム位置（「目標カムシャフト位置」とも換言できる）は、例えば図４に示す如く、アクセル開度に応じて設定する。
【００３１】
次に、算出された目標カム位置にカム２６が位置しているか否かの判断（１１２）を行い、この判断（１１２）がＹＥＳ、つまりカム２６が目標カム位置に位置している場合には、制御モータ３４の駆動デューティを０（ゼロ）、つまり駆動モータ３４の電流を流すのを止めて駆動モータ３４を停止させ（１１４）、制御用プログラムのエンド（１２６）に移行する。
【００３２】
また、上述の判断（１１２）がＮＯ、つまりカム２６が目標カム位置に位置していない場合には、カムシャフト２４を軸方向に移動する必要がある場合と判断する。
【００３３】
そして、前記エンジン２０が停止状態にあるか否かの判断（１１６）を行う。この判断（１１６）がＹＥＳの場合には、前記カム２６の移動量が予め設定された値よりも小であるか否かの判断（１１８）に移行し、判断（１１６）がＮＯの場合には、前記バルブリフト量変更手段１２の制御モータ３４の駆動デューティの算出処理（１２４）に移行する。
【００３４】
更に、前記カム２６の移動量が予め設定された値よりも小であるか否かの判断（１１８）において、この判断（１１８）がＹＥＳの場合には、前記バルブリフト量変更手段１２の駆動時間が設定時間を超えているか否かの判断（１２０）に移行し、判断（１１８）がＮＯの場合には、前記バルブリフト量変更手段１２の制御モータ３４の駆動デューティの算出処理（１２４）に移行する。
【００３５】
更にまた、前記バルブリフト量変更手段１２の駆動時間が設定時間を超えているか否かの判断（１２０）において、この判断（１２０）がＹＥＳの場合には、上述した制御モータ３４の駆動デューティを０（ゼロ）、つまり駆動モータ３４の電流を流すのを止めて駆動モータ３４を停止させる処理（１１４）に移行し、判断（１２０）がＮＯの場合には、前記制御手段１０内の図示しないカウンタをインクリメント（「カウンタを進める」ともいう）し、前記バルブリフト量変更手段１２の制御モータ３４の駆動デューティの算出処理（１２４）に移行し、制御用プログラムのエンド（１２６）に移行する。
【００３６】
これにより、エンジン２０の停止時に、カムシャフト２４を軸方向に移動する必要がある場合、前記バルブリフト量変更手段１２を駆動させ、カム２６の移動量を検出し、検出されたカム２６の移動量が、設定された値よりも小さいときには、前記バルブリフト量変更手段１２の駆動時間が設定時間を超えているか否かを判定し、超えている場合には前記バルブリフト量変更手段１２の駆動を停止する機能を付加した前記制御手段１０によって、無駄な電力消費を防ぐことが可能となり、バッテリの長寿命化に貢献できるとともに、前記バルブリフト量変更手段１２を構成する制御モータ３４の過負荷による過熱を防止することが可能となり、システムの信頼性を高めることができる。
【００３７】
つまり、エンジン２０の停止時に、カムシャフト２４を軸方向に移動する必要がある場合において、バルブリフト量変更手段１２を駆動させた際に、実際のカム位置が目標カム位置に移動していない、あるいは著しく移動が遅い場合に、制御手段１０によってバルブリフト量変更手段１２の駆動を停止するものである。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、カムプロフィールを軸方向に変化させた三次元カムと、三次元カムをカムシャフト軸方向に移動させることによりバルブリフト量を連続的に変化させるバルブリフト量変更手段とを備えたエンジンの可変動弁装置において、エンジン停止時に、カムシャフトを軸方向に移動する必要がある場合、バルブリフト量変更手段を駆動させ、カムの移動量を検出し、検出されたカムの移動量が、設定された値よりも小さいときには、バルブリフト量変更手段の駆動時間が設定時間を超えているか否かを判定し、超えている場合にはバルブリフト量変更手段の駆動を停止することにより、無駄な電力消費を防ぐことが可能となり、バッテリの長寿命化に貢献できるとともに、前記バルブリフト量変更手段の過負荷による過熱を防止することが可能となり、システムの信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示すエンジンの可変動弁装置の制御用フローチャートである。
【図２】エンジンの可変動弁装置の構成図である。
【図３】エンジンの可変動弁装置のシステム図である。
【図４】目標カムシャフト位置とアクセル開度との関係を示す図である。
【符号の説明】
２エンジンの可変動弁装置
４カム位置検出手段
６エンジン回転速度検出手段
８エンジン負荷検出手段
１０制御手段（「コントローラ」ともいう）
１２カムシャフト位置移動手段であるバルブリフト量変更手段
１４目標カム位置算出手段
１６制御量算出手段
１８可変動弁機構
２０エンジン
２２シリンダヘッド
２４カムシャフト
２６カム
２８フォークガイド
３０フォーク
３２ネジ軸
３４制御モータ
３６エンジン回転センサ
３８水温センサ
４０カム位置センサ
４２アクセル開度センサ
４４点火プラグ

Claims

カムプロフィールを軸方向に変化させた三次元カムと、この三次元カムをカムシャフト軸方向に移動させることによりバルブリフト量を連続的に変化させるバルブリフト量変更手段とを備えたエンジンの可変動弁装置において、エンジン停止時に、カムシャフトを軸方向に移動する必要がある場合、前記バルブリフト量変更手段を駆動させ、カムの移動量を検出し、検出されたカムの移動量が、設定された値よりも小さいときには、前記バルブリフト量変更手段の駆動時間が設定時間を超えているか否かを判定し、超えている場合には前記バルブリフト量変更手段の駆動を停止することを特徴とするエンジンの可変動弁装置。