JP4195351B2 - Internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、とりわけ、吸気弁や排気弁である機関弁のリフト作動角中心位置を制御する第1可変機構と、ピストンストローク特性を変更して機関圧縮比を変更する第2可変機構及び機関弁のリフト量を変更する第3可変機構とを備えた内燃機関に関する。 In particular, the present invention includes a first variable mechanism that controls the lift operation angle center position of an engine valve that is an intake valve or an exhaust valve, and a second variable mechanism and engine valve that change an engine compression ratio by changing piston stroke characteristics. The present invention relates to an internal combustion engine including a third variable mechanism that changes the lift amount of the engine.
周知のように、例えば吸気弁のバルブタイミング特性、つまりリフト作動中心位置を進角側あるいは遅角側へ可変にする可変バルブタイミング機構と、バルブリフト量及び作動角(リフト作動角)連続的に変更する可変リフト機構と、ピストンストローク特性を連続的に変更して機関圧縮比を可変にする可変圧縮比機構とを備えた内燃機関が、以下の特許文献1に記載されている。
As is well known, for example, the valve timing characteristics of the intake valve, that is, the variable valve timing mechanism that makes the lift operation center position variable to the advance side or the retard side, and the valve lift amount and the operation angle (lift operation angle) continuously An internal combustion engine that includes a variable lift mechanism that changes and a variable compression ratio mechanism that continuously changes piston stroke characteristics to make the engine compression ratio variable is described in
この内燃機関によれば、可変バルブタイミング機構と、可変リフト機構とを併用することにより、吸気弁の開時期及び閉時期を互いに独立して調整可能になると共に、吸気弁のリフト作動角及び中心位相を連続的に変更可能にできることから、吸気弁のバルブリフト特性を高度に制御できるので、吸入吸気量を機関運転状態に応じて正確に調整することができる。 According to this internal combustion engine, by using both the variable valve timing mechanism and the variable lift mechanism, the opening timing and closing timing of the intake valve can be adjusted independently of each other, and the lift operating angle and center of the intake valve can be adjusted. Since the phase can be continuously changed, the valve lift characteristic of the intake valve can be controlled to a high degree, so that the intake air intake amount can be accurately adjusted according to the engine operating state.
しかも、可変圧縮比機構によってピストンストローク特性を変更することにより、機関圧縮比を機関運転状態に応じて連続的に変更することができることから、機関始動時の高圧縮化による始動性の向上と、機関高負荷時における低圧縮化によるノッキングの発生を抑制できるといった、機関性能の大幅な向上が図れるようになっている。
しかしながら、前記従来の内燃機関にあっては、前記各機構の組み合わせによって機関性能の大幅な向上が図れるものの、各機構のいずれか故障によってロックしてしまった場合に、吸気弁の制御リフト量やピストンのストローク制御位置によっては、吸気弁とピストンが干渉してしまうおそれがある。 However, in the conventional internal combustion engine, the engine performance can be greatly improved by the combination of the mechanisms. However, when the mechanism is locked due to a failure of each mechanism, the control lift amount of the intake valve or Depending on the stroke control position of the piston, the intake valve and the piston may interfere with each other.
例えば、ピストンのストローク位置が圧縮比を最大とする制御中に、前記可変バルブリフト機構が吸気弁を最大進角側への制御中に故障してロックしてしまった場合には、機関作動中にピストンが上死点位置で、吸気弁が開状態になる状態ではピストンと吸気弁が干渉してしまうおそれがある。 For example, if the variable valve lift mechanism fails and locks during the control of the intake valve to the maximum advance angle during the control in which the piston stroke position maximizes the compression ratio, the engine is operating. If the piston is at the top dead center position and the intake valve is open, the piston and the intake valve may interfere with each other.
本発明は、前記従来の内燃機関の実情に鑑みて案出されたもので、請求項1記載の発明は、とりわけ、異常検出手段によりいずれか1つの可変機構が異常と判断された場合に、第1可変機構によって機関弁のリフト作動角の中心位相を、前記ピストンの上死点位置から遠ざける方向へ制御するか、あるいは第2可変機構がピストンストローク特性を制御して機関圧縮比が小さくなるように制御する制御信号を、少なくとも前記いずれかの正常な可変機構に出力するフェールセーフ手段を設けたことを特徴としている。
The present invention has been devised in view of the actual situation of the conventional internal combustion engine, and the invention according to
この発明によれば、一方の可変機構が故障したとしても、フェールセーフ手段によって正常な可変機構を安全サイドに制御することから、ピストンの上死点位置において該ピストンと機関弁との干渉を回避させることができる。 According to this invention, even if one of the variable mechanisms fails, the normal variable mechanism is controlled to the safe side by the fail-safe means, so that interference between the piston and the engine valve is avoided at the top dead center position of the piston. Can be made.
請求項2に記載の発明は、異常検出手段により少なくとも3つのうちの可変機構のいずれかが異常と判断された場合に、第1可変機構によって機関弁のリフト作動角の中心位相を、前記ピストンの上死点位置から遠ざける方向へ制御するか、あるいは第2可変機構がピストンストローク特性を制御して機関圧縮比が小さくなるように制御するか、あるいは第3可変機構によって機関弁のリフト量を小さくするように制御する制御信号を前記いずれかの正常な可変機構に出力するフェールセーフ手段を設けたことを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, when the abnormality detecting means determines that any one of at least three variable mechanisms is abnormal, the first variable mechanism determines the center phase of the lift operating angle of the engine valve as the piston. Or the second variable mechanism controls the piston stroke characteristics so as to reduce the engine compression ratio, or the third variable mechanism controls the lift amount of the engine valve. The present invention is characterized in that fail-safe means for outputting a control signal for controlling to be reduced to any one of the normal variable mechanisms is provided.
この発明によれば、請求項1の発明と同じく、一方の可変機構が故障したとしても、フェールセーフ手段によって正常な可変機構を安全サイドに制御することから、ピストンと機関弁との干渉を回避させることができる。 According to the present invention, as in the first aspect of the invention, even if one of the variable mechanisms fails, the normal variable mechanism is controlled to the safe side by the fail-safe means, so that interference between the piston and the engine valve is avoided. Can be made.
請求項3に記載の発明は、前記第2可変機構により機関圧縮比が最小に制御された状態では、第1可変機構によって機関弁のリフト作動角の中心位相が進角、遅角側のいずれの制御位置にあっても機関弁とピストンが干渉しないように構成すると共に、前記異常検出手段により前記第1可変機構が異常であると判断された場合には、第2可変機構によって機関圧縮比が最小となるように制御することを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the state where the engine compression ratio is controlled to the minimum by the second variable mechanism, the center phase of the lift operating angle of the engine valve is either advanced or retarded by the first variable mechanism. The engine valve and the piston are configured not to interfere with each other even in the control position, and the engine compression ratio is determined by the second variable mechanism when the abnormality detecting means determines that the first variable mechanism is abnormal. Is controlled to be minimized.
この発明によれば、第1可変機構の故障時には、第2可変機構によってピストンのストローク位置を最小圧縮比となるように制御するため、機関弁のリフト作動角の中心位相(進角、遅角側)がどのような位置にあっても、ピストン上死点位置において該ピストンと機関弁との干渉を確実に回避することが可能になる。 According to the present invention, when the failure of the first variable mechanism occurs, the second variable mechanism controls the stroke position of the piston to the minimum compression ratio, so that the center phase (advance angle, delay angle) of the lift operating angle of the engine valve is controlled. Whatever position the side) is, it is possible to reliably avoid interference between the piston and the engine valve at the piston top dead center position.
図1は本発明に係る内燃機関の一実施形態を示し、シリンダヘッド1に図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられた1気筒あたり2つの機関弁である吸気弁2,2と、排気弁3,3とを備え、吸気弁2,2のリフト作動角の中心位相を進角側あるいは遅角側へ可変にする第1可変機構である可変バルブタイミング機構4と、ピストン7のストローク特性を変更して機関圧縮比を可変にする第2可変機構である可変圧縮比機構5と、機関弁のリフト量とバルブ作動角を連続的に大小制御する第3可変機構である可変リフト機構6と、前記各機構4〜6をを機関運転状態に応じてそれぞれ制御する電子コントローラ8(ECU)とを備えている。
FIG. 1 shows an embodiment of an internal combustion engine according to the present invention.
前記可変バルブタイミング機構4は、図3に示すように、シリンダヘッド1上部の軸受に回転自在に支持された中空状の駆動軸9の先端部側に設けられ、図外のタイミングチェーンによって機関のクランクシャフト11から回転力が伝達されるタイミングスプロケット10と、駆動軸9の先端部にボルトによって軸方向から固定されたスリーブ12と、タイミングスプロケット10とスリーブ12との間に介装されて、内外周面にはす歯(ヘリカルギア)が形成された筒状歯車13と、該筒状歯車13を駆動軸9の前後軸方向へ駆動させる駆動機構である油圧回路14とから構成されている。
As shown in FIG. 3, the variable
前記タイミングスプロケット10は、筒状本体10aの後端部にチェーンが巻装されるスプロケット部10bがボルトにより固定されていると共に、筒状本体の前端開口がフロントカバー10cによって閉塞されている。また、筒状本体10aの内周面には、前記筒状歯車13の外歯が噛合するはす歯形のインナ歯が形成されている。
In the timing sprocket 10, a
前記スリーブ12は、後端側に駆動軸9の先端部が嵌合する嵌合溝が形成されていると共に、前端部の保持溝内にはフロントカバー10cを介してタイミングスプロケット10を前方に付勢するコイルスプリング15が装着されている。また、スリーブ12の外周面には、筒状歯車13の内歯が噛合するはす歯形のアウタ歯が形成されている。
The sleeve 12 is formed with a fitting groove for fitting the front end of the drive shaft 9 on the rear end side, and the timing sprocket 10 is attached to the front holding groove at the front end via a
前記筒状歯車13は、前後に形成された第1,第2油圧室16,17へ相対的に供給される油圧によって各歯間を摺接しながら前後軸方向へ移動するようになっており、フロントカバー10cに突当った最大前方移動位置で吸気弁2、2を最遅角位置に制御する一方、最大後方移動位置で最進角位置に制御するようになっている。さらに、第2油圧室17内に弾装されたリターンスプリング18によって第1油圧室16の油圧が供給されない場合に最大前方移動位置に付勢されるようになっている。
The
前記油圧回路14は、図外のオイルパンと連通するオイルポンプ19の下流側に接続されたメインギャラリと、該メインギャラリの下流側で分岐して前記第1,第2油圧室16,17に接続された第1,第2油圧通路20,21と、前記分岐位置に設けられたソレノイド型の流路切換弁22と、該流路切換弁22に接続されたドレン通路23とから構成されている。前記流路切換弁22は、前記電子コントローラ8からの制御信号によって切換駆動されるようになっている。
The
前記可変圧縮比機構5は、図1及び図2に示すように、前記クランクシャフト11に結合されたクランクアーム11aと上端部がピストン7に連係されたコンロッド24の下端部との間に、両端部がピン25a、25bを介してそれぞれ回動自在に連結されたほぼく字形状の第1リンク25と、一端部がピン26aを介して前記コンロッド24の下端部に回動自在に連結された第2リンク26と、該第2リンク26の他端部に偏心カム27を介して連係された直流電動モータである電動アクチュエータ28とから構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the variable
前記偏心カム27は、前記第2リンク26の他端部中央に形成された摺動用孔26a内に摺動自在に保持されている。
The
前記電動アクチュエータ28は、前記電子コントローラ8からの制御電流によって正逆回転制御されて、減速ギア29を介して前記偏心カム27を正逆回転させて、第2リンク26の軸方向の移動に伴い第1リンク25を、クランクアーム24aに対して立ち上がり、あるいは傾き変位させてコンロッド24を介してピストン7の上下ストローク位置を変更させるようになっている。
The
前記可変リフト機構6は、図3び図4に示すように、前記駆動軸9に固設された偏心駆動カム30と、駆動軸9に揺動自在に支持されて、各吸気弁2,2の上端部に配設されたバルブリフター31,31の平坦な上面に摺接して各吸気弁2,2を開作動させる揺動カム32、32と、偏心駆動カム30と揺動カム32との間に連係されて、偏心駆動カム30の回転力を揺動カムの揺動力として伝達する伝達機構と、該伝達機構の作動位置を可変制御にする制御機構とを備えている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
前記偏心駆動カム30は、ほぼリング状を呈し、内部軸方向に駆動軸挿通孔が貫通形成されていると共に、軸心Xが駆動軸9の軸心Yから径方向へ所定量だけオフセットしている。
The
前記揺動カム32は、一端部側の円環状の基端部には駆動軸9が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔が貫通形成されていると共に、他端部のカムノーズ部32aにピン孔が貫通形成され、また、下面には、前記バルブリフター31の上面に摺接するカム面32bが形成されている。
The rocking
前記伝達機構は、駆動軸9の上方に配置されたロッカアーム33と、該ロッカアーム33の一端部と偏心駆動カム30とを連係するリンクアーム34と、ロッカアーム33の他端部と揺動カム32とを連係するリンクロッド35とを備えている。
The transmission mechanism includes a
前記各ロッカアーム33は、平面からみてほぼクランク状に折曲形成され、中央に有する筒状基部が後述する制御カム40に回転自在に支持されている。また、前記一端部には、図4にも示すように、リンクアーム34と相対回転自在に連結するピン36が挿通されるピン孔が貫通形成されている一方、前記他端部には、各リンクロッド35の一端部と相対回転自在に連結するピン37が挿通されるピン孔が形成されている。
Each of the
また、前記リンクアーム34は、比較的大径な円環状の基部と、該基部の外周面所定位置に突設された突出端とを備え、基部の中央位置には、前記駆動カム30の外周面に回転自在に嵌合する嵌合孔が形成されている一方、突出端には、前記ピン36が回転自在に挿通するピン孔が貫通形成されている。
The
さらに、前記リンクロッド35は、所定長さのほぼく字形状に折曲形成され、両端部には、ピン挿通孔が形成されており、この各ピン挿通孔に、前記ロッカアーム33の他端部に有するピン孔と揺動カム32のカムノーズ部32aに有するピン孔にそれぞれ挿通した各ピン37,38の端部が回転自在に挿通している。
Further, the
前記制御機構は、機関前後方向に配設された前記制御軸39と、該制御軸39の外周に固定されてロッカアーム33の揺動支点となる制御カム40と、制御軸39の回転位置を制御する電動モータ41とから構成されている。
The control mechanism controls the
前記制御軸39は、駆動軸9と並行に設けられて、前述のように軸受に回転自在に支持されている一方、前記各制御カム40は、夫々円筒状を呈し、軸心P1位置が制御軸39の軸心P2からα分だけ偏倚している。
The
前記電動モータ41は、回転軸の先端部に設けられた第1平歯車42と制御軸39の後端部に設けられた第2平歯車43との噛合いを介して、制御軸39に回転力を伝達するようになっていると共に、機関の運転状態を検出する前記電子コントローラ8からの制御信号によって駆動するようになっている。
The
前記電子コントローラ8は、クランク角センサからの機関回転数信号やエアフローメータからの吸気流量信号(機関負荷)及び機関油温センサなどの各種のパラメータに基づいて現在の機関運転状態を演算等により検出して、燃料噴射量や点火時期を制御するようになっている。また、前記機関運転状態や、制御軸39の現在の回転位置や駆動軸9とタイミングスプロケット40との相対回動位置を検出する図外の位置検出センサからの検出信号及びピストン7のシリンダ1a内での現在のストローク位置を検出するストローク位置検出センサから検出信号に基づいて、前記流路切換弁22や電動アクチュエータ28及び電動モータ41にそれぞれ制御信号(制御電流)を出力している。
The
すなわち、可変バルブタイミング機構4側では、例えば、機関始動時から所定の低回転域では、電子コントローラ8からの制御電流によって流路切換弁22が流路を切り換えて、第2油圧室17のみに油圧が供給されて第1油圧室16には油圧が供給されない。したがって、筒状歯車13は、リターンスプリング18のばね力で、最大前方位置に保持されて、駆動軸9が最大遅角の回転位置に保持されている。
That is, on the variable
その後、機関中回転から高回転域に移行した場合は、流路切換弁22を駆動させて第1油圧通路20とメインギャラリを連通させて、第2油圧通路21とドレン通路23を連通させる。これにより、筒状歯車13は、最前方位置から最後方位置までを移動し、したがって、吸気弁2,2の開閉タイミングは、図5に示すように破線の最遅角状態から、実線の最進角まで連続的に可変制御する。
Thereafter, when the engine rotation is shifted to the high rotation range, the flow
これによって、吸気弁2と排気弁3のバルブオーバーラップが大きくなって十分な吸入空気量が導入されて出力トルクが向上する。
As a result, the valve overlap between the
また、前記可変圧縮比機構5は、例えば機関始動時及びアイドリング時には、前記電子コントローラ8から出力された制御電流によって電動アクチュエータ28が一方向へ回転して前記偏心カム27を同方向へ回転させると、第2リンク26が図2に示すように右軸方向に移動して第1リンク25をほぼ垂直に立ち上げる。これによって、ピストン7は、コンロッド24を介してシリンダ1a内を上方へ所定量だけストローク移動し、燃焼室を高圧縮比に制御する。これによって、良好な始動性と燃費の向上が図れる。
Further, when the variable
一方、機関高回転高負荷域に移行すると、電動アクチュエータ28が反転して偏心カム27を同方向に回転させると、第2リンク26が図1に示すように左軸方向に移動して第1リンク25を倒す方向に回動させる。これによって、ピストン7は、コンロッド24を介してシリンダ1a内を下方へ所定量だけストローク移動し、燃焼室を低圧縮比に制御し、これによって、いわゆるノッキングの発生を防止することができる。
On the other hand, when the engine shifts to the high engine speed and high load range, when the
このような、低圧縮比制御と高圧縮比制御を得るためのピストン7の上下ストローク特性は、図5のQに示すような波形特性となり、最上方位置ではQ1、最下降位置ではQ2の特性を示す。
The vertical stroke characteristic of the
さらに、前記可変リフト機構6にあっては、例えば、機関始動初期のクランキング時及びアイドリング時には、電子コントローラ8によって電動モータ41を介して制御軸39が一方向へ回転制御されて制御カム40の軸心P1が制御軸39の軸心P2から左上方の回動位置に保持され、厚肉部が駆動軸9から上方向へ離間回動する。これにより、ロッカアーム33は、全体が駆動軸9に対して上方向へ移動し、このため各揺動カム32はリンクロッド35を介して強制的に引き上げられて反時計方向へ回動する。したがって、駆動カム30が回転してリンクアーム34を介してロッカアーム33の一端部23aを押し上げると、そのリフト量がリンクロッド35を介して揺動カム32及びバルブリフター16に伝達されるが、そのリフト量は、図5の実線及び破線に示すように小さくなる(L1)。このため、ガス流動が強化されて燃焼が改善されて、燃費の向上と機関回転の安定化が図れる。
Further, in the
一方、高回転高負荷域では、電子コントローラ8からの制御信号によって電動モータ41が制御軸39を介して制御カム40を回転させて厚肉部が下方向へ位置するように回動させる。このため、ロッカアーム33によって揺動カム32がリンクアーム25を介して下方向へ押圧されて揺動カム32全体を所定量だけ回動させる。したがって、駆動カム30が回転してリンクアーム34を介してロッカアーム33の一端部を押し上げると、そのリフト量がリンクロッド35を介して揺動カム32及びバルブリフター16に伝達されるが、そのリフト量は図5に示すように最も大きくなる(L2)。これによって、吸入吸気量の充填効率が高くなって出力トルクの向上が図れる。
On the other hand, in the high rotation and high load region, the
そして、前記電子コントローラ8は、前記可変バルブタイミング機構4と可変圧縮比機構5及び可変リフト機構6のそれぞれの作動異常を検出する異常検出手段である異常検出回路と、該異常検出回路により少なくとも前記各可変機構のいずれかが異常と判断された場合に、正常な機構の作動を制御して吸気弁2、2とピストン7との干渉を防止するフェールセーフ手段であるフェールセーフ回路とを備えている。
The
具体的に説明すれば、前記異常検出回路は、例えば機関高回転高負荷時などにあるにも拘わらず、ピストン7の前記ストローク位置検出センサからの入力信号によって該ピストン7が上昇位置(高圧縮比制御状態)にあることを検出した場合は、前記可変圧縮比機構5が故障していると判断して、その信号をフェールセーフ回路に出力する。
More specifically, the abnormality detection circuit is in a raised position (high compression) in accordance with an input signal from the stroke position detection sensor of the
このフェールセーフ回路は、異常検出回路からの出力信号に基づいて、まず、前記可変バルブタイミング機構4に対して例えば流路切換弁22に制御信号を出力して第1油圧室16に油圧を供給させずに、筒状歯車13をリターンスプリング18により最前方位置に移動させて、リフト作動中心位置を最遅角側(図5の破線)に制御する。つまり、図5に示すように前記ピストン7の最上昇位置Q1における上死点位置から回避した位置に制御する。
This fail-safe circuit first supplies a hydraulic pressure to the first
さらにこのフェールセーフ回路は、同時に前記可変リフト機構6の電動モータ41に制御信号を出力して、前述のように、吸気弁2のリフト量を図5に示すストローク最小(L1)となるように制御する。
Further, this fail-safe circuit simultaneously outputs a control signal to the
このため、上死点位置(TDC)における前記ピストン7の冠面と吸気弁2の傘部との干渉を確実に回避させることができる。
For this reason, it is possible to reliably avoid interference between the crown surface of the
また、前記可変バルブタイミング機構4が、例えば最進角制御状態で故障によりロックしてしまった場合は、前記位置センサによってこの状態を検出した異常検出回路からフェールセーフ回路に情報信号が出力される。
In addition, when the variable
そうすると、このフェールセーフ回路は、まず、可変圧縮比機構5の電動アクチュエータ28に制御信号を出力して、ピストン7のストローク特性を前述のように最大下方位置(Q2)となるように制御する。
Then, this fail-safe circuit first outputs a control signal to the
同時に、可変リフト機構6の電動モータ41に制御信号を出力して、吸気弁2,2のリフト量を、前述の小リフト量(L1)に制御する。
At the same time, a control signal is output to the
これによって、たとえ吸気弁2,2のリフト作動中心位置が進角側にロックされても、上死点位置におけるピストン7の冠面と吸気弁2,2の傘部との干渉を確実に防止することができる。
Thus, even if the lift operation center position of the
さらに、前記可変リフト機構6が、吸気弁2の例えば最大リフト制御状態で故障によりロックしてしまった場合には、前記位置センサによってこの状態を検出した異常検出回路からフェールセーフ回路に情報信号が出力される。
Further, when the
そうすると、このフェールセーフ回路は、まず、可変圧縮比機構5の電動アクチュエータ28に制御信号を出力して、ピストン7のストローク特性を前述のように最下方位置(Q2)となるように制御する。
Then, this fail-safe circuit first outputs a control signal to the
同時に、可変バルブタイミング機構4の流路切換弁22に制御信号を出力して第1油圧室16に油圧を供給させずに、筒状歯車13をリターンスプリング18により最前方位置に移動させてリフト作動中心位置を最遅角側(図5の破線)に制御する。つまり、図5に示すように前記ピストン7の最上昇位置Q1から回避した位置に制御する。
At the same time, a control signal is output to the flow
したがって、この場合にも、上死点位置における前記ピストン7の冠面と吸気弁2の傘部との干渉を確実に回避させることができる。
Therefore, also in this case, it is possible to reliably avoid interference between the crown surface of the
また、他の実施形態としては、前記可変圧縮比機構5のピストン7のストローク位置が機関圧縮比が最小に制御された状態(図5Q2)では、可変バルブタイミング機構4によって吸気弁2、2のリフト作動角の中心位相が最大進角、あるいは最大遅角側のいずれの制御位置にあっても、吸気弁2,2とピストン7が干渉しないように構成すると共に、前記異常検出回路により前記可変バルブタイミング機構4が異常であると判断された場合には、フェールセーフ回路によって可変圧縮比機構4のピストン7のストローク位置を最下位置に制御して、機関圧縮比が最小となるようにした。
As another embodiment, when the stroke position of the
このように、可変バルブタイミング機構4の故障時には、可変圧縮比機構5によってピストン7のストローク位置を最小圧縮比となるように制御するため、吸気弁2,2のリフト作動角の中心位相(進角、遅角側)が故障によってどのような位置にあったとしても、上死点位置におけるピストン7と吸気弁2,2との干渉を確実に回避することが可能になる。
Thus, when the variable
また、他の実施形態としては、前記いずれかの機構4〜6に故障が発生して、異常検出回路によって該異常が検出された場合には、電子コントローラ8は他の正常な機構4〜6による制御を停止させる。同時に該正常な機構4〜6をピストン7と吸気弁2,2との干渉を回避する位置となるように機械的に制御するようにした。
As another embodiment, when a failure occurs in any one of the
すなわち、例えば可変バルブタイミング機構4が故障した場合には、電子コントローラ8によって可変圧縮比機構5と可変リフト機構6のそれぞれの制御を停止させる。と同時に、可変圧縮比機構5側では、例えば偏心カム27を捻りばねなどを用いて強制的に回転させて図1に示すように第1リンク26を左軸方向へ移動させることにより、ピストン7のストローク位置を最下位置(Q2)に制御する。同時に可変リフト機構6側では、例えば制御軸39を捻りばねなどを用いて強制的に一方向へ回転させて吸気弁2,2の最小リフト位置(L1)に制御するようにした。このため、可変バルブタイミング機構4がたとえ故障が発生してもピストン7と吸気弁2,2との干渉を自動的かつ確実に防止することができる。なお、他の機構が故障した場合でも同様である。
That is, for example, when the variable
また、前記いずれかの機構4〜6が故障した場合は、それを検出した異常検出回路からの出力信号によって、電子コントローラ8が車内のインスツルメントパネルに設けられた警告灯などに通電して点灯させることにより、運転者に故障を認識させることも可能である。
If any one of the
さらに、異常検出回路によって少なくとも1つの機構が異常検出された場合には、電子コントローラ8が、機関停止時に正常な機構を機関再始動可能な制御位置に制御するようにすることも可能である。
Furthermore, when at least one mechanism is detected as abnormal by the abnormality detection circuit, the
この発明によれば、例えば可変バルブタイミング機構4が故障した場合には、機関停止時に、他の正常な可変圧縮比機構5によってピストン7のストローク位置を最上昇位置に制御すると共に、可変リフト機構6によって最小リフトに制御すれば、機関再始動性に影響がなくなる。
According to the present invention, for example, when the variable
なお、前記各実施形態では、1つの可変機構が故障した際に、正常な他の2つの可変機構をフェールセーフ回路によって制御するようにしたが、ピストン7と吸気弁2,2との干渉を回避できれば、1つの正常な可変機構のみを制御することも可能である。
In each of the above embodiments, when one variable mechanism fails, the other two normal variable mechanisms are controlled by the fail-safe circuit. However, the interference between the
前記実施形態から把握される前記各請求項に記載の発明以外の技術的思想について以下に説明する。
(1)前記異常検出手段により少なくともいずれかの可変機構に異常が検出された場合に、他の正常な可変機構による制御を停止させると共に、該正常な各機構を前記ピストンと機関弁との干渉を回避する位置となるように機械的に制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の内燃機関。
The technical ideas other than the inventions described in the respective claims ascertained from the embodiments will be described below.
(1) When an abnormality is detected in at least one of the variable mechanisms by the abnormality detecting means, the control by the other normal variable mechanism is stopped, and the normal mechanisms are interfered with the piston and the engine valve. The internal combustion engine according to any one of
この発明によれば、正常な可変機構による制御を停止させると同時に、この各可変機構を機械的にピストンと機関弁との干渉を回避し得る位置となるように制御したため、たとえ故障が発生してもピストンと機関弁との干渉を自動的かつ確実に防止することができる。
(2)前記異常検出手段によって少なくとも前記1つの可変機構が異常検出された場合に、運転者に警告を発する警告手段を設けたことを特徴とする請求項1〜(1)のいずれかに記載の内燃機関。
According to the present invention, the control by the normal variable mechanism is stopped, and at the same time, each variable mechanism is controlled so as to mechanically avoid the interference between the piston and the engine valve. However, interference between the piston and the engine valve can be prevented automatically and reliably.
(2) The warning means which issues a warning to the driver when at least one of the variable mechanisms is abnormally detected by the abnormality detecting means is provided. Internal combustion engine.
この発明によれば、いずれかの可変機構の故障状態を運転者に知らせることが可能になる。
(3)前記異常検出手段によって少なくとも1つの可変機構が異常検出された場合には、機関停止時に正常な可変機構が機関再始動可能な制御位置となるように制御したことを特徴とする請求項1〜(2)のいずれかに記載の内燃機関。
According to the present invention, it becomes possible to notify the driver of the failure state of any of the variable mechanisms.
(3) When at least one variable mechanism is abnormally detected by the abnormality detecting means, the normal variable mechanism is controlled to be at a control position where the engine can be restarted when the engine is stopped. The internal combustion engine according to any one of 1 to (2).
この発明によれば、例えば第1可変機構が故障した場合には、他の正常な第2、第3可変機構はピストンのストローク位置や機関弁のリフト量を機関再始動可能な位置に制御することから、故障した第1可変機構によって機関再始動性に影響を与えられることがない。 According to the present invention, for example, when the first variable mechanism fails, other normal second and third variable mechanisms control the piston stroke position and the engine valve lift to a position where the engine can be restarted. Therefore, the engine restartability is not affected by the failed first variable mechanism.
本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、各機構4〜6を排気弁3側に設けることも可能であり、また両方に設けることも可能である。
The present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and the
2…吸気弁(機関弁)
4…可変バルブリフタ機構(第1可変機構)
5…可変圧縮比機構(第2可変機構)
6…可変リフト機構(第3可変機構)
7…ピストン
8…電子コントローラ
9…駆動軸
22…流路切換弁
28…電動アクチュエータ
41…電動モータ
2 ... Intake valve (engine valve)
4. Variable valve lifter mechanism (first variable mechanism)
5. Variable compression ratio mechanism (second variable mechanism)
6 ... Variable lift mechanism (third variable mechanism)
DESCRIPTION OF
Claims (3)
ピストンのストローク特性を、機関運転状態に応じて変更して機関圧縮比を可変にする第2可変機構と、
前記第1可変機構と第2可変機構のそれぞれの作動異常を検出する異常検出手段と、
を備えた内燃機関において、
前記異常検出手段により少なくとも1つの可変機構が異常と判断された場合に、第1可変機構によって機関弁のリフト作動角の中心位相を、前記ピストンの上死点位置から遠ざける方向へ制御するか、あるいは第2可変機構がピストンストローク特性を制御して機関圧縮比が小さくなるように制御する制御信号を、正常な可変機構に出力するフェールセーフ手段を設けると共に、機関停止時に正常な可変機構が機関再始動可能な制御位置となるように制御したことを特徴とする内燃機関。 A first variable mechanism that makes the center phase of the lift operating angle of the engine valve variable to the advance side or the retard side according to the engine operating state;
A second variable mechanism that changes a stroke characteristic of the piston in accordance with an engine operating state to make the engine compression ratio variable;
An abnormality detecting means for detecting an abnormal operation of each of the first variable mechanism and the second variable mechanism;
In an internal combustion engine with
If the least even one variable mechanism is determined as abnormal by the abnormality detecting means, the center phase of the lift operating angle of the engine valve by the first variable mechanism, to control the direction away from the top dead center position of the piston or, alternatively normal control signal a second variable mechanism is controlled so that the engine compression ratio by controlling the piston stroke characteristic is reduced, Rutotomoni provided a fail-safe means for outputting the normal variable mechanism, when the engine is stopped An internal combustion engine characterized in that the variable mechanism is controlled to be at a control position where the engine can be restarted .
ピストンのストローク特性を、機関運転状態に応じて変更して機関圧縮比を可変にする第2可変機構と、
機関弁のリフト量を、機関運転状態に応じて大小制御する第3可変機構と、
前記各可変機構のそれぞれの作動異常を検出する異常検出手段と、
を備えた内燃機関において、
前記異常検出手段により前記各可変機構のいずれかが異常と判断された場合に、第1可変機構によって機関弁のリフト作動角の中心位相を、前記ピストンの上死点位置から遠ざける方向へ制御するか、あるいは第2可変機構がピストンストローク特性を制御して機関圧縮比が小さくなるように制御するか、あるいは第3可変機構によって機関弁のリフト量を小さくするように制御する制御信号を、少なくとも前記いずれかの正常な可変機構に出力するフェールセーフ手段を設けると共に、機関停止時に正常な可変機構が機関再始動可能な制御位置となるように制御したことを特徴とする内燃機関。 A first variable mechanism that makes the center phase of the lift operating angle of the engine valve variable to the advance side or the retard side according to the engine operating state;
A second variable mechanism that changes a stroke characteristic of the piston in accordance with an engine operating state to make the engine compression ratio variable;
A third variable mechanism for controlling the lift amount of the engine valve according to the engine operating state;
An abnormality detecting means for detecting an operation abnormality of each variable mechanism;
In an internal combustion engine with
If any of the abnormality detecting means by Ri before Symbol each variable mechanism is determined to be abnormal, the direction to distance the center phase of the lift operating angle of the engine valve by the first variable mechanism, a top dead center position of the piston Control signal for controlling the piston stroke characteristics to reduce the engine compression ratio, or for the third variable mechanism to reduce the lift amount of the engine valve. and characterized by being controlled so that at least the one of Rutotomoni provided a fail-safe means for outputting the normal variable mechanism, a normal variable mechanism when the engine stops the engine restart possible control positions internal combustion organ.
前記異常検出手段により前記第1可変機構及びまたは第2可変機構が異常であると検出された場合には、第2可変機構によって機関圧縮比が最小となるように制御することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関。 In a state where the engine compression ratio is controlled to the minimum by the second variable mechanism, the engine valve is controlled by the first variable mechanism regardless of whether the center phase of the lift operating angle of the engine valve is at the advanced or retarded control position. And so that the piston does not interfere,
When the abnormality detecting means detects that the first variable mechanism and / or the second variable mechanism is abnormal, the second variable mechanism controls the engine compression ratio to be minimized. Item 3. The internal combustion engine according to Item 1 or 2.
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