(57)【要約】      （修正有）【課題】可変動弁機構によるカム切り替え時に、カムからの駆動力を機関弁へ伝達する伝達部材の傾倒を防止する。【解決手段】内燃機関の制御装置１０は、カムプロフィールの異なる第１カム、第２カムをカム軸方向に移動して機関弁を駆動するカムを切り替える可変動弁機構２０と、カムからの駆動力を機関弁へ伝達するロッカーアーム３０と、カムと機関弁との間のバルブクリアランスを調整するラッシュアジャスタ４０と、ラッシュアジャスタ４０内へオイルを供給するオイル供給路５０上に設けられ、ラッシュアジャスタ４０へ供給するオイルを調整する電磁弁６０と、内燃機関の停止信号を受信した場合、ラッシュアジャスタ４０内の油量が減少するように電磁弁６０を制御するＥＣＵ７０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムプロフィールの異なる複数のカムをカム軸方向に移動して機関弁を駆動するカムを切り替える可変動弁機構と、
前記カムからの駆動力を前記機関弁へ伝達する伝達部材と、
前記カムと前記機関弁との間のバルブクリアランスを調整するラッシュアジャスタと、
前記ラッシュアジャスタ内の油量を調整する調整機構と、
内燃機関の停止信号を受信した場合、前記ラッシュアジャスタ内の油量が減少するように前記調整機構を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、内燃機関の始動から所定の期間において、内燃機関の回転数が所定値以上となる場合に、フューエルカット制御を実行することを特徴とした請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロフィールの異なるカムを複数備え、内燃機関の運転状態に応じて機関弁を駆動するカムを切り替える可変動弁装置が知られている。このようなカムを切り替える可変動弁装置が、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１の動弁装置は、プロフィールの異なるカムを複数備え、カム軸方向に移動させることでプロフィールの異なるカムを切り替える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１０−５２０３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
機関弁の駆動機構として、カムから作用する駆動力を、ロッカーアームを介して機関弁へ伝達し、機関弁を駆動するものがある。この場合、カム、ロッカーアーム、機関弁の間に生じるバルブクリアランスは、ラッシュアジャスタにより調整される。具体的には、ラッシュアジャスタがロッカーアームをカム側へ押しつけるように構成されている。このようなラッシュアジャスタがロッカーアームをカムへ押しつける構成において、上記の可変動弁装置によりカムを切り替える場合には、カムとロッカーアームとの間に摩擦力が発生する。そして、この摩擦力により、ロッカーアームを傾倒させる方向にモーメントが働く。
【０００５】
また、カムを切り替える可変動弁装置では、カムの数が増加しているうえに、隣り合うカムジャーナル間でカムの移動するだけの距離を稼ぐ必要があるため、カム幅が小さい。そして、切り替えるカム同士が隣接しているため、干渉を防ぐ目的でカム幅よりもロッカーアームの幅を小さくしている。さらに、ロッカーアームのカム接触部にローラを設けたローラロッカーの場合には、カムとロッカーアームとの干渉を防ぐ目的でローラ径を大きくする。このような理由から、カムを切り替える可変動弁装置では、ロッカーアームが安定性に欠ける構造とせざるを得ない。このため、ロッカーアームは、カムの切り替え時に生じるモーメントの影響を大きく受けて転倒することが考えられる。
【０００６】
特に、内燃機関の潤滑油の圧力が低い冷間始動時には、カムとロッカーアーム間の潤滑状態が不十分であるため、摩擦力が大きくなる。この結果、モーメントが大きくなり、ロッカーアームが傾倒しやすくなる。
【０００７】
そこで、本発明は上記課題に鑑み、可変動弁機構によるカム切り替え時に、カムからの駆動力を機関弁へ伝達する伝達部材の傾倒を防止する内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決する本発明の内燃機関の制御装置は、カムプロフィールの異なる複数のカムをカム軸方向に移動して機関弁を駆動するカムを切り替える可変動弁機構と、前記カムからの駆動力を前記機関弁へ伝達する伝達部材と、前記カムと前記機関弁との間のバルブクリアランスを調整するラッシュアジャスタと、前記ラッシュアジャスタ内の油量を調整する調整機構と、内燃機関の停止信号を受信した場合、前記ラッシュアジャスタ内の油量が減少するように前記調整機構を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。この構成によると、伝達部材とカム間の摩擦力が低下し、伝達部材の傾倒を防止することができる。
【０００９】
また、上記構成において、前記制御手段は、内燃機関の始動から所定の期間において、内燃機関の回転数が所定値以上となる場合に、フューエルカット制御を実行することとしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、可変動弁機構によるカム切り替え時に、カムからの駆動力を機関弁へ伝達する伝達部材の傾倒を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例の内燃機関の制御装置を示した図である。
【図２】可変動弁機構、ロッカーアーム、ラッシュアジャスタを詳細に示した図である。
【図３】図２のロッカーアームを側面から見た図である。
【図４】ラッシュアジャスタの断面図である。
【図５】内燃機関の停止時において実行される、ロッカーアームに加わるモーメントを抑制する制御のフローである。
【図６】内燃機関の始動時において実行される、ロッカーアームに加わるモーメントを抑制する制御のフローである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は本実施例の内燃機関の制御装置（以下、単に「制御装置」という。）１０を示した図である。制御装置１０は、例えば４つの気筒を直列に配置したレシプロエンジンに搭載される。ただし、エンジン（内燃機関）の気筒数、配列方法は、これに限定されない。制御装置１０は、可変動弁機構２０、ロッカーアーム３０、ラッシュアジャスタ４０、オイル供給路５０、電磁弁６０、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）７０を備えている。
【００１４】
図２は可変動弁機構２０、ロッカーアーム３０、ラッシュアジャスタ４０を詳細に示した図である。図３は図２のロッカーアーム３０を側面から見た図である。可変動弁機構２０は、カムプロフィールの異なる複数のカムをカム軸方向に移動して機関弁を駆動するカムを切り替える動弁機構を備えている。具体的に、可変動弁機構２０は、カムシャフト２１とカムピース２２とを備えている。カムシャフト２１は、タイミングチェーン、スプロケット（いずれも図示していない）を介して内燃機関の機関軸（クランクシャフト、図示していない）に連結し、機関軸の回転が伝達されて軸（カム軸）ａを中心軸として回転する。カムピース２２は、カムシャフト２１上に設けられている。カムピース２２は、カムシャフト２１に対して、軸ａ回りの回転方向に固定され、軸ａ方向に移動可能に設けられている。カムピース２２は、第１カム２３、第２カム２４と、カム案内溝２５とを備えている。第１カム２３と第２カム２４のカムプロフィールは異なっており、第１カム２３のリフトが第２カムのリフトよりも小さく設定されている。内燃機関は、例えば、始動時に第１カム２３を用いて機関弁３１を駆動し、始動時を除くその他の運転時に第２カム２４を用いて機関弁３１を駆動する。なお、機関弁３１は内燃機関の吸気弁であってもよいし、排気弁であってもよい。
【００１５】
カム案内溝２５は、カムピース２２の外周面の一部に設けた溝である。カム案内溝２５は、カムピース２２の周方向の変位に伴って軸ａ方向に変位するように形成されている。カム案内溝２５は、例えば、円筒カムなどに設けられる溝であり、軸ａを中心軸とする螺旋形状を描く溝である。このカム案内溝２５に対向する位置に駆動ピン（図示していない）が設けられ、駆動ピンがカム案内溝２５に係合する場合に、カムシャフト２１の回転に伴い、カムピース２２が軸ａ方向に移動する。
【００１６】
ロッカーアーム３０は、可変動弁機構２０と機関弁３１との間に位置する。ロッカーアーム３０は、第１カム２３、または第２カム２４からの駆動力を機関弁３１へ伝達する。ロッカーアーム３０がカム（第１カム２３、または第２カム２４）と接触する部位にはローラ３２が設けられている。第１カム２３が機関弁３１へ作用する時の第２カム２４の干渉、または第２カム２４が機関弁３１へ作用する時の第１カム２３の干渉を防ぐ目的で、ロッカーアーム３０の幅（厚さ）は、第１カム２３、第２カム２４の軸ａ方向の幅（厚さ）よりも小さく（薄く）形成されている。また、ローラ３２は従来のローラに比べて大径のものを用いて、カム接触時のロッカーアーム３０のアーム部３３がカムと接触することを防いでいる。
【００１７】
ラッシュアジャスタ４０は、第１カム２３、または第２カム２４と機関弁３１との間に生じるバルブクリアランスを油圧により調整する機構である。図４はラッシュアジャスタ４０の断面図である。ラッシュアジャスタ４０は、有底円筒状のボディ４１の内側にプランジャ４２を摺動自在に嵌装して形成されている。プランジャ４２の内部にはオイルの蓄えられるオイル室４３が形成されている。さらに、ボディ４１、プランジャ４２とボール弁４４とにより区画されて高圧室４５が形成されている。オイル供給路５０は、ラッシュアジャスタ４０へオイルを供給する通路である。オイルは、内燃機関の運転に伴い駆動するオイルポンプ（図示していない）によって輸送される。ラッシュアジャスタ４０は内部に供給されたオイルの圧力によりバルブクリアランスを調整する。具体的には、ラッシュアジャスタ４０では、カムの作用時にプランジャ４２がボディ４１内に沈み込み、第１カム２３または第２カム２４、ロッカーアーム３０、及び機関弁３１間のクリアランスをゼロにして、カムの作用を機関弁３１へ伝達させる。このプランジャ４２がボディ４１内に沈み込むとき、ラッシュアジャスタ４０の高圧室４５内のオイルの一部が高圧室４５からリークする。ラッシュアジャスタ４０内のオイルが適切な量に維持されると機関弁３１の着座時の衝撃音が緩和される。
【００１８】
電磁弁６０はオイル供給路５０上に設けられている。電磁弁６０はＥＣＵ７０と電気的に接続されている。電磁弁６０はＥＣＵ７０からの信号に従い、開度を変更してオイル供給路５０の絞りを調整する。このため、電磁弁６０の開度に応じて、ラッシュアジャスタ４０に供給されるオイルの量が変化し、ラッシュアジャスタ４０内のオイルの量が調整される。すなわち、電磁弁６０の開度により、ラッシュアジャスタ４０内の油量を調整する。
【００１９】
ＥＣＵ７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、入出力ポートを双方向バスで接続した公知の形式のディジタルコンピュータからなり、内燃機関の制御のために設けられている各種センサや作動装置と信号をやり取りして内燃機関を制御するようになっている。また、ＥＣＵ７０は、内燃機関の燃料噴射弁８０と電気的に接続されている。ＥＣＵ７０は燃料噴射弁８０からの燃料の噴射タイミングを制御する。
【００２０】
ところで、前述の通り、ロッカーアーム３０は、第１カム２３、または第２カム２４側に押しつけられているため、カムピース２２を軸ａ方向に移動する際に、ロッカーアーム３０と第１カム２３、または第２カム２４との間に摩擦力が生じる。このため、図２に示すように、カムピース２２がａ１方向に移動する場合に、ロッカーアーム３０が矢印ｂ方向の力を受け、倒転する方向のモーメントｍが発生する。特に、ロッカーアーム３０とカム間の摩擦力はオイルの油膜が薄くなる内燃機関の始動時に大きくなるため、ロッカーアーム３０に加わるモーメントｍは、内燃機関の始動時に大きくなる。本実施例では、内燃機関の始動時におけるロッカーアーム３０に加わるモーメントｍを抑制するための制御を行う。以下、内燃機関の始動時におけるロッカーアーム３０に加わる始動時のモーメントｍを抑制する制御を説明する。
【００２１】
図５、図６は内燃機関の始動時におけるロッカーアーム３０に加わるモーメントｍを抑制する制御のフローである。この制御は、内燃機関の停止時に行う制御と、内燃機関の始動時に行う制御とを有する。図５は内燃機関の停止時において実行される制御のフローを示し、図６は内燃機関の始動時において実行される制御のフローを示している。これらの制御はＥＣＵ７０により実行される。以下、図５、図６のフローに従って説明する。
【００２２】
初めに、図５に示す内燃機関の停止時に行う制御について説明する。ＥＣＵ７０は、内燃機関の運転中に、ＩＧ−ＯＦＦ信号（イグニションスイッチがオフされた場合に発信される信号）を受信可能な状態にある。本制御において、ＥＣＵ７０はＩＧ−ＯＦＦの信号を受信したか否かを判断し（ステップＳ１１）、肯定判定をした場合、電磁弁６０を閉弁する（ステップＳ１２）。ＥＣＵ７０は、否定判定する場合、もう一度ステップＳ１１を繰り返す。ＥＣＵ７０は、ステップＳ１２の処理の次に、内燃機関を一定時間運転した後、停止する（ステップＳ１３）。
【００２３】
ここで、上記処理による作用について説明する。ＩＧ−ＯＦＦ信号受信後に内燃機関を運転しているため、内燃機関の機関軸と、これに接続したカムシャフト２１が回転を継続する。カムシャフト２１が回転を継続するため、機関弁３１が第２カム２４（または第１カム２３）から力を受け、機関弁３１が動作を継続する。これにより、ラッシュアジャスタ４０が機関弁３１を閉弁するために設けられたスプリングから力を受け、ラッシュアジャスタ４０の高圧室４５からオイルがリークする。このときすでに、ステップＳ１２の処理により、電磁弁６０が閉弁しているため、ラッシュアジャスタ４０内にはオイルが供給されない。このため、リークした分のオイルが補われないため、ラッシュアジャスタ４０の高圧室４５内のオイルが減少する。高圧室４５内のオイルが減少することにより、プランジャ４２を戻そうとする力が弱まり、その結果、ロッカーアーム３０を押つける力が低減する。
【００２４】
ＥＣＵ７０は、内燃機関の運転を停止した後、電磁弁６０を開弁して制御処理を終了する。電磁弁６０を開弁した状態で終了するのは、内燃機関の次回の始動のためである。
【００２５】
上記作用により、次に内燃機関を始動するときには、ラッシュアジャスタ４０によるロッカーアーム３０への押しつけ力が低下する。このため、第１カム２３（または第２カム２４）とロッカーアーム３０との間の摩擦力が低下し、ロッカーアーム３０を倒転しようとするモーメントｍを抑制することができる。
【００２６】
続いて、図６に示す内燃機関の始動時の制御について説明する。図６の処理は、内燃機関の始動から所定時間実行する。したがって、本制御において、ＥＣＵ７０は、始動から所定時間経過したか否かを判断する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１で肯定判定する場合リターンとなる。否定判定する場合には、ＥＣＵ７０は次のステップＳ２２へ移行し、内燃機関の機関軸が所定回転数以上で回転しているか否かを判断する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２で肯定判定した場合、ＥＣＵ７０は、フューエルカット制御を実行する（ステップＳ２３）。ＥＣＵ７０は、ステップＳ２３を終了するとリターンとなる。ステップＳ２２で否定判定する場合にもリターンとなる。
【００２７】
内燃機関の停止時に行う制御により、内燃機関の始動時には、ラッシュアジャスタ４０の高圧室４５内はオイルが減少した状態である。このため、内燃機関の高回転運転時において、機関弁３１が着座する際の衝撃が大きくなり、衝撃音、振動の原因となるばかりか、機関弁３１の損傷により信頼性が低下する可能性がある。本実施例では、内燃機関の始動時に行う制御において、フューエルカット制御を実行することにより、内燃機関の高回転領域における運転を抑制し、機関弁３１の着座時の衝撃を防止する。これにより、機関弁３１の損傷が抑制できる。
【００２８】
なお、本発明の伝達部材は、ロッカーアームに代えて他の構成部品であってもよい。例えば、直動式のバルブシステムに本発明を採用することもできる。この場合、ラッシュアジャスタ内のオイル量を制御してカムとラッシュアジャスタ間に配置された伝達部材とカムとの間の摩擦力を低減することができる。
【００２９】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  制御装置
２０  可変動弁機構
２１  カムシャフト
２２  カムピース
２３  第１カム
２４  第２カム
３０  ロッカーアーム（伝達部材）
３１  機関弁
４０  ラッシュアジャスタ
５０  オイル供給路
６０  電磁弁（調整機構）
７０  ＥＣＵ（制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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