JP2000045802A - Valve timing control device for internal combustion engine - Google Patents

Valve timing control device for internal combustion engine

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JP2000045802A
JP2000045802A JP10214250A JP21425098A JP2000045802A JP 2000045802 A JP2000045802 A JP 2000045802A JP 10214250 A JP10214250 A JP 10214250A JP 21425098 A JP21425098 A JP 21425098A JP 2000045802 A JP2000045802 A JP 2000045802A
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JP
Japan
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valve
timing
exhaust
engine speed
closing timing
Prior art date
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Pending
Application number
JP10214250A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Nomura
啓 野村
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JP2000045802A publication Critical patent/JP2000045802A/en
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the engine power from remarkably decreasing in an engine speed at which positive pressure-reflected wave comes to an exhaust valve even when the amount of change required for a target valve closing timing increases exceeding a specified value. SOLUTION: A valve timing control device for internal combustion engines is provided with a variable valve timing mechanism for making at least the valve closing timing of an exhaust valve and the valve opening timing of an intake valve variable; a first control means (a first map A) for controlling the valve closing timing of the exhaust valve by the variable valve timing mechanism based on target valve closing timings set for every engine speed for early closing the exhaust valve at a specified speed at which positive pressure-reflected wave causing exhaust pulsation comes to the exhaust valve; and a second control means (a fourth map D) for changing the valve opening timing of the intake valve in a direction opposite to the change direction of the valve closing timing of the exhaust valve by the valve timing mechanism, when the required amount of change for a target valve closing timing increases exceeding a specified value.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のバルブ
タイミング制御装置に関する。
The present invention relates to a valve timing control device for an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】排気ガスの排出によって排気通路に排気
脈動が発生し、互いに異なる特定機関回転数において負
圧反射波及び正圧反射波が排気弁に到来する。排気弁と
吸気弁とが共に開弁するバルブオーバーラップ時に負圧
反射波を排気弁へ到来させれば吸気充填効率を向上させ
ることができるが、逆に、バルブオーバーラップ時に正
圧反射波が排気弁へ到来すると吸気充填効率が低下す
る。
2. Description of the Related Art Exhaust gas discharge causes exhaust pulsation in an exhaust passage, and negative pressure reflected waves and positive pressure reflected waves arrive at an exhaust valve at different specific engine speeds. If a negative pressure reflected wave arrives at the exhaust valve when the exhaust valve and the intake valve both open at the time of valve overlap, the intake filling efficiency can be improved. When it reaches the exhaust valve, the intake charging efficiency is reduced.

【0003】それにより、特開平9−10072号公報
には、吸気充填効率の低下を防止することを意図して、
正圧反射波が排気弁に到来する特定機関回転数において
早期に排気弁を閉弁するように、機関回転数毎に設定さ
れた目標閉弁時期に基づき、可変バルブタイミング機構
によって排気弁の閉弁時期を制御している。
Accordingly, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-10072 discloses a technique for preventing a reduction in intake air charging efficiency.
The variable valve timing mechanism closes the exhaust valve based on the target valve closing timing set for each engine speed so that the exhaust valve closes early at the specific engine speed at which the positive pressure reflected wave arrives at the exhaust valve. The valve timing is controlled.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】一般的に、可変バルブ
タイミング機構は、機械的にバルブタイミングを変化さ
せるものであるために、目標閉弁時期への要求変化量が
小さい時には、実際の排気弁の閉弁時期を目標閉弁時期
に良好に一致させることができる。しかしながら、例え
ば、機関回転数が、正圧反射波が排気弁に到来する特定
機関回転数へ急激に変化した場合には、目標閉弁時期へ
の要求変化量がかなり大きくなるために、応答遅れによ
って、実際の排気弁の閉弁時期が目標閉弁時期から大き
くずれ、排気脈動の正圧反射波が開弁中の排気弁に到来
して吸気充填効率が低下し、機関出力が大幅に減少す
る。
Generally, the variable valve timing mechanism mechanically changes the valve timing. Therefore, when the required change amount to the target valve closing timing is small, the actual exhaust valve is controlled. Can be satisfactorily matched with the target valve closing timing. However, for example, when the engine speed suddenly changes to a specific engine speed at which the positive pressure reflected wave arrives at the exhaust valve, the required change amount to the target valve closing timing becomes considerably large, so that a response delay occurs. Due to this, the actual closing timing of the exhaust valve greatly deviates from the target closing timing, and the positive pressure reflected wave of exhaust pulsation arrives at the exhaust valve that is opening, reducing the intake charge efficiency and greatly reducing the engine output. I do.

【0005】従って、本発明の目的は、正圧反射波が排
気弁に到来する機関回転数において、目標閉弁時期への
要求変化量が所定値を越えて大きくなる場合でも機関出
力の大幅な減少を防止可能な内燃機関のバルブタイミン
グ制御装置を提供することである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a large engine output even when a required change amount to a target valve closing timing exceeds a predetermined value at an engine speed at which a positive pressure reflected wave arrives at an exhaust valve. An object of the present invention is to provide a valve timing control device for an internal combustion engine that can prevent a decrease.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明による内燃機関の
バルブタイミング制御装置は、少なくとも排気弁の閉弁
時期及び吸気弁の開弁時期を可変とする可変バルブタイ
ミング機構と、排気脈動の正圧反射波が前記排気弁に到
来する特定機関回転数においては前記排気弁を早期に閉
弁するために、機関回転数毎に設定された目標閉弁時期
に基づき前記可変バルブタイミング機構によって前記排
気弁の閉弁時期を制御する第一制御手段と、前記目標閉
弁時期への要求変化量が所定値を越えて大きくなる時
に、前記バルブタイミング機構によって前記吸気弁の開
弁時期を前記排気弁の閉弁時期の変化方向とは逆方向に
変化させる第二制御手段とを具備することを特徴とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION A valve timing control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes a variable valve timing mechanism for varying at least the closing timing of an exhaust valve and the opening timing of an intake valve, and a positive pressure of exhaust pulsation. At a specific engine speed at which a reflected wave arrives at the exhaust valve, the exhaust valve is closed by the variable valve timing mechanism based on a target valve closing timing set for each engine speed in order to close the exhaust valve early. First control means for controlling the closing timing of the exhaust valve, and when the required change amount to the target closing timing exceeds a predetermined value, the valve timing mechanism sets the opening timing of the intake valve to the exhaust valve. A second control unit that changes the valve closing timing in a direction opposite to the changing direction.

【0007】また、本発明による内燃機関のバルブタイ
ミング制御装置は、請求項1に記載の内燃機関のバルブ
タイミング制御装置において、前記第二制御手段は、機
関回転数毎に設定された所望バルブオーバーラップ期間
を維持するように、前記吸気弁の開弁時期を変化させる
ことを特徴とする。
In the valve timing control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, in the valve timing control apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect of the present invention, the second control means may include a desired valve over set for each engine speed. The valve opening timing of the intake valve is changed so as to maintain the lap period.

【0008】また、本発明による内燃機関のバルブタイ
ミング制御装置は、請求項1又は2に記載の内燃機関の
バルブタイミング制御装置において、前記第二制御手段
は、機関回転数が前記特定機関回転数近傍の所定回転数
範囲内へ変化する時に前記吸気弁の開弁時期を変化させ
ることを特徴とする。
The valve timing control device for an internal combustion engine according to the present invention is the valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the second control means is configured to control the engine speed to the specific engine speed. The valve opening timing of the intake valve is changed when the rotation speed changes within a predetermined rotation speed range in the vicinity.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】図1は、本発明によるバルブタイ
ミング制御装置が取り付けられた内燃機関の概略図であ
る。同図において、1はピストン、2は点火プラグであ
る。気筒内には排気弁3を介して排気通路4が、また吸
気弁5を介して吸気通路6がそれぞれ連通している。
FIG. 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine equipped with a valve timing control device according to the present invention. In the figure, 1 is a piston, and 2 is a spark plug. An exhaust passage 4 communicates with the cylinder via an exhaust valve 3, and an intake passage 6 communicates with the cylinder via an intake valve 5.

【0010】吸気弁5用のカムシャフト11は、その端
部に設けられたプーリ11aによってベルト等を介して
クランクシャフトと連結され、またこのプーリ11aと
排気弁3用のカムシャフト12の端部に設けられたプー
リ12aとがベルト等を介して連結されている。それに
より、クランクシャフトによって両カムシャフト11,
12は回転駆動され、吸気弁5及び排気弁3が開閉され
るようになっている。
A camshaft 11 for the intake valve 5 is connected to a crankshaft via a belt or the like by a pulley 11a provided at an end thereof, and the pulley 11a is connected to an end of a camshaft 12 for the exhaust valve 3. Are connected to each other via a belt or the like. Thereby, both camshafts 11 and
Reference numeral 12 is driven to rotate, and the intake valve 5 and the exhaust valve 3 are opened and closed.

【0011】吸気弁5用のカムシャフト11及び排気弁
3用のカムシャフト12には、一般的に公知である可変
バルブタイミング機構が設けられている。これは、カム
シャフト11,12とプーリ11a,12aとを相対回
転させるものであり、例えば、両者を外歯としてヘリカ
ル歯を有する中間歯車を介して連結し、この中間歯車を
油圧力又は電磁力等を利用して軸線方向に移動させるこ
とによって前述の相対回転を実現するものであり、それ
により、吸気弁5及び排気弁3のバルブタイミングを無
段階に変化させることが可能となる。
The camshaft 11 for the intake valve 5 and the camshaft 12 for the exhaust valve 3 are provided with generally known variable valve timing mechanisms. This is for rotating the camshafts 11 and 12 and the pulleys 11a and 12a relative to each other. For example, they are connected via an intermediate gear having helical teeth as external teeth, and this intermediate gear is hydraulically or electromagnetically driven. The relative rotation described above is realized by moving in the axial direction by utilizing the above-described method, whereby the valve timings of the intake valve 5 and the exhaust valve 3 can be changed steplessly.

【0012】20は、この可変バルブタイミング機構を
使用して吸気弁5の閉弁時期及び排気弁3の開弁時期を
制御するための制御装置であり、この制御装置20に
は、機関回転数を検出するための回転センサ21等が接
続されている。
Reference numeral 20 denotes a control device for controlling the closing timing of the intake valve 5 and the opening timing of the exhaust valve 3 using the variable valve timing mechanism. A rotation sensor 21 and the like for detecting the rotation angle are connected.

【0013】図2における実線Aは機関回転数毎の排気
弁3の目標閉弁時期を示す第一マップであり、実線Bは
吸気弁5の目標開弁時期を示す第二マップである。制御
装置20は、第一制御手段として、回転センサ21によ
り検出される機関回転数に基づき、可変バルブタイミン
グ機構を使用して、図2の第一マップA及び第二マップ
Bのように、排気弁3の閉弁時期及び吸気弁5の開弁時
期を制御するようになっている。この制御は、前述の可
変バルブタイミング機構を使用するために、排気弁3の
閉弁時期を変化させれば、それに伴って排気弁3の開弁
時期も変化し、吸気弁5の開弁時期を変化させれば、そ
れに伴って吸気弁5の閉弁時期も変化する。
A solid line A in FIG. 2 is a first map showing the target closing timing of the exhaust valve 3 for each engine speed, and a solid line B is a second map showing the target opening timing of the intake valve 5. The control device 20 uses the variable valve timing mechanism based on the engine speed detected by the rotation sensor 21 as the first control means, and performs the exhaust control as shown in the first map A and the second map B in FIG. The closing timing of the valve 3 and the opening timing of the intake valve 5 are controlled. In this control, when the closing timing of the exhaust valve 3 is changed to use the above-described variable valve timing mechanism, the opening timing of the exhaust valve 3 is also changed accordingly, and the opening timing of the intake valve 5 is changed. Is changed, the closing timing of the intake valve 5 changes accordingly.

【0014】図2に示す第一マップA及び第二マップB
において、機関アイドル領域は、吸気弁5の開弁時期及
び排気弁3の閉弁時期は上死点近傍とされ、吸気弁5及
び排気弁3が共に開弁しているバルブオーバーラップ期
間は比較的小さくされている。機関アイドル時は、排気
ガスが機関吸気系に逆流すると、燃焼悪化によって機関
停止する可能性があるために、バルブオーバーラップ期
間を比較的小さくして、排気ガスの逆流を確実に防止し
ている。
A first map A and a second map B shown in FIG.
In the engine idle region, the opening timing of the intake valve 5 and the closing timing of the exhaust valve 3 are set near the top dead center, and the valve overlap period in which both the intake valve 5 and the exhaust valve 3 are open is compared. Have been made smaller. When the engine is idle, if the exhaust gas flows back to the engine intake system, the engine may stop due to combustion deterioration. Therefore, the valve overlap period is set relatively small, and the exhaust gas backflow is reliably prevented. .

【0015】これに対して、機関アイドル時を除く機関
低回転領域では、全般的に、吸気弁5の開弁時期は上死
点から大きく進角され、排気弁3の閉弁時期は上死点か
ら大きく遅角され、バルブオーバーラップ期間は比較的
大きくされている。この領域では、吸気弁5の閉弁時期
を下死点から大きく遅角すると、気筒内へ吸入された吸
気が吸気系に排出されて吸気充填効率が低下するため
に、吸気弁5の閉弁時期は下死点近傍とされ、それに伴
って吸気弁5の開弁時期は上死点から大きく進角されて
いる。また、この領域では、排気行程の時間が長いため
に、機関出力を犠牲にして排気弁3の開弁時期を下死点
から大きく進角しなくても比較的十分に排気ガスの排出
が可能である。それにより、排気弁3の開弁時期は下死
点近傍とされ、それに伴って排気弁3の閉弁時期は上死
点から大きく遅角されている。
On the other hand, in the low engine speed region except when the engine is idling, the opening timing of the intake valve 5 is largely advanced from the top dead center, and the closing timing of the exhaust valve 3 is generally the top dead center. The valve is greatly retarded from the point, and the valve overlap period is made relatively long. In this region, if the closing timing of the intake valve 5 is greatly retarded from the bottom dead center, the intake air drawn into the cylinder is discharged to the intake system and the intake charging efficiency is reduced, so that the intake valve 5 is closed. The timing is near the bottom dead center, and accordingly, the opening timing of the intake valve 5 is greatly advanced from the top dead center. Further, in this region, since the exhaust stroke time is long, exhaust gas can be discharged relatively satisfactorily without sacrificing the engine output and greatly opening the exhaust valve 3 from the bottom dead center. It is. As a result, the valve opening timing of the exhaust valve 3 is set near the bottom dead center, and accordingly, the valve closing timing of the exhaust valve 3 is greatly delayed from the top dead center.

【0016】この結果としてバルブオーバーラップ期間
は比較的大きくなるが、本実施形態における機関排気系
では、機関低回転領域に含まれる第一特定機関回転数N
1において、排気脈動の負圧反射波が排気弁3に到来す
るようになっており、この大きなバルブオーバーラップ
期間によってさらに十分に排気ガスの排出が実施され、
吸気充填効率が向上して機関出力を高めることができ
る。
As a result, the valve overlap period becomes relatively long. However, in the engine exhaust system of the present embodiment, the first specific engine speed N included in the engine low speed region is included.
In FIG. 1, the negative pressure reflected wave of the exhaust pulsation arrives at the exhaust valve 3, and the exhaust gas is more sufficiently discharged by this large valve overlap period.
The intake charging efficiency is improved, and the engine output can be increased.

【0017】また、機関高回転領域では、全体的に、吸
気弁5の開弁時期及び排気弁3の閉弁時期は上死点近傍
とされ、バルブオーバーラップ期間は比較的小さくされ
ている。この領域では、吸気弁5の閉弁時期を下死点か
ら大きく遅角すれば、吸気の慣性によって吸気充填効率
を高めることができるために、吸気弁5の閉弁時期は下
死点から大きく遅角され、それに伴って吸気弁5の開弁
時期は上死点近傍とされている。また、この領域では、
排気行程の時間が短いために、排気弁3の開弁時期を下
死点から大きく進角しなければ、十分な排気ガスの排出
が不可能である。それにより、排気弁3の開弁時期は下
死点から大きく進角され、それに伴って排気弁3の閉弁
時期は上死点近傍とされている。
In the high engine speed region, the opening timing of the intake valve 5 and the closing timing of the exhaust valve 3 are generally set near the top dead center, and the valve overlap period is relatively short. In this region, if the closing timing of the intake valve 5 is greatly delayed from the bottom dead center, the intake charging efficiency can be increased by the inertia of the intake air. The intake valve 5 is retarded, and accordingly, the opening timing of the intake valve 5 is set near the top dead center. In this area,
Since the exhaust stroke time is short, it is impossible to exhaust the exhaust gas sufficiently unless the valve opening timing of the exhaust valve 3 is advanced from the bottom dead center. As a result, the opening timing of the exhaust valve 3 is greatly advanced from the bottom dead center, and accordingly, the closing timing of the exhaust valve 3 is set near the top dead center.

【0018】機関低回転領域において、本実施形態にお
ける機関排気系では、第二特定機関回転数N2で排気脈
動の正圧反射波が排気弁3に到来するようになってい
る。それにより、この機関回転数N2近傍においては、
排気弁3の閉弁時期を上死点近傍に進角するようになっ
ている。こうして、多量の排気ガスが気筒内を介して機
関吸気系に逆流することによって吸気充填効率が大きく
低下し、機関出力が大幅に減少する問題を防止すること
を意図している。
In the low engine speed region, in the engine exhaust system of the present embodiment, the positive pressure reflected wave of the exhaust pulsation arrives at the exhaust valve 3 at the second specific engine speed N2. Accordingly, in the vicinity of the engine speed N2,
The closing timing of the exhaust valve 3 is advanced to near the top dead center. In this way, it is intended to prevent a problem that a large amount of exhaust gas flows back into the engine intake system through the cylinder, thereby greatly reducing the intake charging efficiency and greatly reducing the engine output.

【0019】一般的に、排気脈動の負圧反射波が排気弁
3へ到来する第一特定機関回転数N1と、排気脈動の正
圧反射波が排気弁3へ到来する第二特定機関回転数N2
とは、比較的接近しており、それにより、本実施形態に
係わらず、これら二つの機関回転数N1及びN2の間の
範囲では、排気弁3の目標閉弁時期は確実に大きく変化
する。また、本実施形態においては、これらの特定機関
回転数N1及びN2が含まれる機関低回転領域は、前述
したように、排気弁3の開弁時期を下死点近傍とした方
が好ましく、それにより、機関回転数が第二特定機関回
転数N2を越えて直ぐの第三特定機関回転数N3となる
時には、目標閉弁時期を上死点から大きく遅角するよう
になっている。こうして、本実施形態においては、第一
特定機関回転数N1から第三特定機関回転数N3までの
所定回転数範囲R内では、排気弁3の目標閉弁時期が大
きく変化するようになっている。
Generally, a first specific engine speed N1 at which a negative pressure reflected wave of exhaust pulsation arrives at the exhaust valve 3 and a second specific engine speed N1 at which a positive pressure reflected wave of exhaust pulsation arrives at the exhaust valve 3 N2
Is relatively close, so that the target closing timing of the exhaust valve 3 is surely largely changed in the range between these two engine speeds N1 and N2 regardless of the present embodiment. In the present embodiment, in the low engine speed region including these specific engine speeds N1 and N2, as described above, it is preferable that the valve opening timing of the exhaust valve 3 is set near the bottom dead center. Accordingly, when the engine speed reaches the third specific engine speed N3 immediately after exceeding the second specific engine speed N2, the target valve closing timing is greatly retarded from the top dead center. Thus, in the present embodiment, the target valve closing timing of the exhaust valve 3 greatly changes within the predetermined rotational speed range R from the first specific engine rotational speed N1 to the third specific engine rotational speed N3. .

【0020】もし、機関回転数の変化が緩やかな場合に
は、所定回転数範囲R内でも前述の可変バルブタイミン
グ機構によって、図2の第一マップAに従って排気弁3
の閉弁時期を目標閉弁時期に制御することができる。図
3の実線は、図2の第一マップA及び第二マップBに従
って排気弁3の目標閉弁時期及び吸気弁5の目標開弁時
期が実現された場合の機関回転数に対する機関出力を示
すグラフであり、こうして全体的に高い機関出力を得る
ことができる。
If the change in the engine speed is gradual, the exhaust valve 3 is controlled by the aforementioned variable valve timing mechanism according to the first map A in FIG.
Can be controlled to the target valve closing timing. The solid line in FIG. 3 shows the engine output with respect to the engine speed when the target closing timing of the exhaust valve 3 and the target opening timing of the intake valve 5 are realized according to the first map A and the second map B in FIG. This is a graph, and thus a high engine output can be obtained as a whole.

【0021】しかしながら、機関回転数の変化が急激な
場合には、所定回転数範囲R内において、排気弁3の閉
弁時期は、応答遅れにより目標閉弁時期と一致せずに、
図2に点線で示すようにしか変化させることができな
い。それにより、前述の正圧反射波によって機関出力は
図3に一点鎖線で示すように低下することになる。
However, when the change in the engine speed is rapid, the closing timing of the exhaust valve 3 does not coincide with the target closing timing due to a response delay within the predetermined rotation speed range R.
It can only be changed as shown by the dotted line in FIG. As a result, the engine output is reduced by the above-mentioned positive pressure reflected wave, as shown by the one-dot chain line in FIG.

【0022】本実施形態の内燃機関のバルブタイミング
制御装置は、このような機関出力の低下を防止するため
に、図4に示すフローチャートに従って、可変バルブタ
イミング機構を制御するようになっている。
The valve timing control device for an internal combustion engine according to this embodiment controls the variable valve timing mechanism in accordance with the flowchart shown in FIG. 4 in order to prevent such a decrease in engine output.

【0023】まず、ステップ101において、回転セン
サ21によって現在の機関回転数Nを読み込む。次に、
ステップ102において、図2の第一マップA及び第二
マップBに基づいて機関回転数Nにおける排気弁3の目
標閉弁時期Tcと吸気弁5の目標開弁時期Toとを決定
する。次いで、ステップ103において、機関回転数N
が第一特定機関回転数N1から第三特定機関回転数N3
の所定回転数範囲R内であるか否かが判断される。
First, at step 101, the current engine speed N is read by the rotation sensor 21. next,
In step 102, the target closing timing Tc of the exhaust valve 3 and the target opening timing To of the intake valve 5 at the engine speed N are determined based on the first map A and the second map B in FIG. Next, at step 103, the engine speed N
From the first specific engine speed N1 to the third specific engine speed N3
Is determined to be within the predetermined rotation speed range R.

【0024】この判断が否定される時、すなわち、現在
の機関回転数Nが所定回転数範囲R外である時には、前
述の可変バルブタイミング機構によって、機関回転数N
の変化が急激であっても排気弁3の閉弁時期及び吸気弁
5の開弁時期を十分に目標閉弁時期Tc及び目標開弁時
期Toに一致させることができ、ステップ107に進
み、ステップ102において決定された目標閉弁時期T
c及び目標開弁時期Toに基づき可変バルブタイミング
機構を制御する。
When this determination is denied, that is, when the current engine speed N is out of the predetermined speed range R, the variable valve timing mechanism is used to control the engine speed N.
Can be sufficiently matched with the target closing timing Tc and the target opening timing To, even if the change of the exhaust valve 3 is abrupt, and the process proceeds to step 107. Target valve closing timing T determined in step 102
The variable valve timing mechanism is controlled based on c and the target valve opening timing To.

【0025】また、ステップ103における判断が肯定
される時には、ステップ104に進み、排気弁3の前回
の閉弁時期から目標閉弁時期Tcへの要求変化量ΔTc
が所定値Kより大きいか否かが判断される。この判断が
否定される時には、現在の機関回転数Nが所定回転数範
囲R内でも機関回転数の変化が緩やかであるために、前
述の可変バルブタイミング機構によって図2の第一マッ
プA通りに排気弁3の閉弁時期を制御することができ、
ステップ107に進み、ステップ102において決定さ
れた目標閉弁時期Tc及び目標開弁時期Toに基づき可
変バルブタイミング機構を制御する。
When the determination at step 103 is affirmative, the routine proceeds to step 104, where the required change amount ΔTc from the previous closing timing of the exhaust valve 3 to the target closing timing Tc is determined.
Is larger than a predetermined value K. When this determination is denied, the change in the engine speed is gradual even when the current engine speed N is within the predetermined speed range R, so that the variable valve timing mechanism described above is used as shown in the first map A in FIG. The closing timing of the exhaust valve 3 can be controlled,
Proceeding to step 107, the variable valve timing mechanism is controlled based on the target valve closing timing Tc and the target valve opening timing To determined in step 102.

【0026】一方、ステップ104における判断が肯定
される時には、前述した第一制御手段とは異なる第二制
御手段として、ステップ105において、図2に点線で
示す第三マップCに基づいて機関回転数Nにおける目標
閉弁時期Tc’を決定し、これを目標閉弁時期Tcと
し、ステップ106において、図2に点線で示す第四マ
ップDに基づいて機関回転数Nにおける目標閉弁時期T
o’を決定し、これを目標開弁時期Toとする。次い
で、ステップ107に進み、ステップ105及び106
において決定された目標閉弁時期Tc及び目標開弁時期
Toに基づき可変バルブタイミング機構を制御する。
On the other hand, when the determination in step 104 is affirmative, the second control means different from the above-described first control means is executed in step 105 based on the third map C shown by a dotted line in FIG. The target valve closing timing Tc 'at the engine speed N is determined based on the fourth map D shown by the dotted line in FIG.
o ′ is determined, and this is set as the target valve opening timing To. Next, the process proceeds to step 107, and steps 105 and 106 are performed.
The variable valve timing mechanism is controlled based on the target valve closing timing Tc and the target valve opening timing To determined in.

【0027】前述したように、排気弁3の閉弁時期を図
2の第三マップCに従って変化させただけであると、図
3に一点鎖線で示すように機関出力が低下するが、本実
施形態におては、同時に、吸気弁5の開弁時期を図2の
第四マップDに従って変化させるようになっている。こ
の第四マップDは、第一マップAにおける排気弁の閉弁
時期と第二マップBにおける吸気弁の開弁時期とによっ
て定まる機関回転数毎のバルブオーバーラップ期間を、
第三マップCにおける排気弁の閉弁時期に対して維持す
るような吸気弁5の開弁時期が設定されているものであ
る。
As described above, if the valve closing timing of the exhaust valve 3 is merely changed in accordance with the third map C in FIG. 2, the engine output decreases as shown by the dashed line in FIG. In the embodiment, at the same time, the opening timing of the intake valve 5 is changed according to the fourth map D in FIG. The fourth map D represents a valve overlap period for each engine speed determined by the closing timing of the exhaust valve in the first map A and the opening timing of the intake valve in the second map B.
The opening timing of the intake valve 5 is set so as to be maintained with respect to the closing timing of the exhaust valve in the third map C.

【0028】それにより、所定回転数範囲内で機関回転
数の変化が急激である場合にも、機関回転数毎にバルブ
オーバーラップ期間は維持される。こうして、例えば、
負圧反射波が排気弁3に到来する第二特定機関回転数N
2へ機関回転数が急激に変化した場合において、排気弁
の閉弁時期は図2の第三マップCのように十分に進角さ
れないが、その分、吸気弁5の開弁時期を図2の第四マ
ップDのように遅角するために、負圧反射波による機関
吸気系への排気ガスの逆流を低減することができる。
As a result, even when the change in the engine speed is abrupt within the predetermined speed range, the valve overlap period is maintained for each engine speed. Thus, for example,
The second specific engine speed N at which the negative pressure reflected wave arrives at the exhaust valve 3
When the engine speed changes suddenly to 2, the closing timing of the exhaust valve is not sufficiently advanced as shown in the third map C of FIG. 2, but the opening timing of the intake valve 5 is accordingly reduced. As shown in the fourth map D, the backflow of the exhaust gas to the engine intake system due to the negative pressure reflected wave can be reduced.

【0029】図5は、第二特定機関回転数N2における
排気弁3の閉弁時期に対する機関出力の変化を示すグラ
フであり、実線は吸気弁5を図2の第二マップにおける
目標開弁時期To1で開弁した時、点線は吸気弁5を図
2の第二マップにおける目標開弁時期To1から10°
遅角した場合、一転鎖線は吸気弁5を図2の第二マップ
における目標開弁時期To1から20°遅角した場合を
それぞれ示している。図5におけるTc1は図2の第一
マップにおける目標閉弁時期Tc1と対応している。実
線で示すように、吸気弁5の開弁時期がTo1である時
に排気弁3の閉弁期間がTc1から20°(クランク角
度、以下同様)遅角していると、機関出力はP1からP
2へ大きく低下するが、一点鎖線で示すように、同時に
吸気弁5の開弁時期をTo1から20°遅角して、この
時の所望バルブオーバーラップ期間Tを維持すれば、機
関出力はP1からP3へわずかに低下するだけである。
このように、正圧反射波が排気弁に到来する際に、最適
な排気弁の閉弁時期Tc1と最適な吸気弁の開弁時期T
o1とによって定まる最適なバルブオーバーラップ期間
が維持されれば、排気弁の閉弁時期及び吸気弁の開弁時
期がずれても大きな機関出力の低下は発生しない。こう
して、本実施形態により、所定回転数範囲内で機関回転
数の変化が急激である場合にも、図3に点線で示すよう
に、機関出力の大幅な減少を防止することができる。
FIG. 5 is a graph showing a change in the engine output with respect to the closing timing of the exhaust valve 3 at the second specific engine speed N2, and the solid line indicates the target opening timing of the intake valve 5 in the second map of FIG. When the valve is opened at To1, the dotted line indicates that the intake valve 5 is set at 10 ° from the target valve opening timing To1 in the second map of FIG.
In the case of retarding, the chain line shows the case where the intake valve 5 is retarded by 20 ° from the target valve opening timing To1 in the second map of FIG. Tc1 in FIG. 5 corresponds to the target valve closing timing Tc1 in the first map in FIG. As shown by the solid line, when the valve closing period of the exhaust valve 3 is delayed by 20 ° (crank angle, hereinafter the same) from Tc1 when the opening timing of the intake valve 5 is To1, the engine output becomes P1 to P1.
2, the engine output becomes P1 if the valve opening timing of the intake valve 5 is simultaneously delayed by 20 ° from To1 to maintain the desired valve overlap period T at this time, as shown by the one-dot chain line. From P3 to P3.
Thus, when the positive pressure reflected wave arrives at the exhaust valve, the optimal exhaust valve closing timing Tc1 and the optimal intake valve opening timing T
If the optimal valve overlap period determined by o1 is maintained, even if the closing timing of the exhaust valve and the opening timing of the intake valve are shifted, a large decrease in engine output does not occur. Thus, according to the present embodiment, even when the change in the engine speed is abrupt within the predetermined speed range, as shown by the dotted line in FIG. 3, it is possible to prevent a large decrease in the engine output.

【0030】本実施形態において、所定回転数範囲Rに
おける第三マップCの排気弁の目標閉弁時期は、可変バ
ルブタイミング機構の応答性の上限を利用して定めら
れ、所定回転数範囲における第四マップDの吸気弁の目
標開弁時期は、第三マップCの目標閉弁時期に対して各
機関回転数における最適なバルブオーバーラップ期間を
維持するように定められている。それにより、第三マッ
プCにおける目標閉弁時期は、図2の第一マップに示す
最適な目標閉弁時期にできる限り近くされ、機関出力の
低下を最小限に抑えることができる。
In the present embodiment, the target closing timing of the exhaust valve of the third map C in the predetermined rotation speed range R is determined by using the upper limit of the responsiveness of the variable valve timing mechanism. The target valve opening timing of the intake valve in the fourth map D is determined so as to maintain an optimal valve overlap period at each engine speed with respect to the target valve closing timing in the third map C. As a result, the target valve closing timing in the third map C is made as close as possible to the optimal target valve closing timing shown in the first map of FIG. 2, and a decrease in engine output can be minimized.

【0031】また、所定回転数範囲における第三マップ
Cの目標閉弁時期及び第四マップDの目標開弁時期は、
第一マップA及び第二マップBに示す各機関回転数毎の
最適なバルブオーバーラップを維持して、第一特定機関
回転数N1における目標閉弁時期Tc2及び目標開弁時
期To1からの進角量及び遅角量が等しくなるように設
定しても良い。それにより、所定回転数範囲における排
気弁の要求変化量及び吸気弁の要求変化量が等しくな
り、可変バルブタイミング機構の応答性の要求を緩和す
ることができる。
The target valve closing timing of the third map C and the target valve opening timing of the fourth map D in a predetermined rotation speed range are as follows:
The advance from the target valve closing timing Tc2 and the target valve opening timing To1 at the first specific engine speed N1 while maintaining the optimum valve overlap for each engine speed shown in the first map A and the second map B. The amount and the retard amount may be set to be equal. As a result, the required change amount of the exhaust valve and the required change amount of the intake valve in the predetermined rotational speed range become equal, and the required response of the variable valve timing mechanism can be reduced.

【0032】本実施形態では、排気弁の目標閉弁時期へ
の要求変化量が所定値より大きい時には、吸気弁の開弁
時期を、所望バルブオーバーラップ期間が実現されるよ
うに、排気弁の閉弁時期の変化方向(進角又は遅角)と
は逆方向(遅角又は進角)に変化させるものであるが、
特に、正圧反射波が排気弁に到来する時において、所望
バルブオーバーラップ期間が実現されなくても、吸気弁
の開弁時期を変化させれば、従来に比較して機関吸気系
への排気ガスの逆流を低減することができ、機関出力の
低下を緩和することができる。
In this embodiment, when the required change amount of the exhaust valve to the target valve closing timing is larger than a predetermined value, the opening timing of the intake valve is adjusted so that the desired valve overlap period is realized. The change direction (advance or retard) of the valve closing timing is changed in the opposite direction (retard or advance).
In particular, when the positive pressure reflected wave arrives at the exhaust valve, even if the desired valve overlap period is not realized, if the valve opening timing of the intake valve is changed, the exhaust gas to the engine intake system can be compared with the conventional case. The backflow of gas can be reduced, and the decrease in engine output can be reduced.

【0033】また、本実施形態では、排気弁の目標閉弁
時期への要求変化量が所定値より大きい時に吸気弁の開
弁時期を変化させているが、この所定値を現在の機関回
転数に応じて変化させるようにしても良い。また、実際
の閉弁時期と目標閉弁時期とを比較して可変バルブタイ
ミング機構に応答遅れが発生していると検知された時
に、吸気弁の開弁時期を変化させるようにしても良い。
In this embodiment, the opening timing of the intake valve is changed when the required change amount of the exhaust valve to the target closing timing is larger than a predetermined value. May be changed according to the condition. Further, the actual valve closing timing may be compared with the target valve closing timing, and when it is detected that a response delay has occurred in the variable valve timing mechanism, the valve opening timing of the intake valve may be changed.

【0034】本実施形態の可変バルブタイミング機構
は、中間歯車を使用し、吸・排気弁の閉弁時期を進角す
ると、開弁時期も同時に進角されるものであるが、例え
ば、カムと吸・排気弁との間に流体シリンダを具備し、
この流体シリンダへの作動油等の流体の供給及び排出を
制御することにより、自由な時期に吸・排気弁を開閉可
能にする可変バルブタイミング機構を使用し、吸気弁の
閉弁時期及び排気弁の開弁時期の制御とは別に、吸気弁
の開弁時期及び排気弁の閉弁時期だけを前述のフローチ
ャートに従って制御するようにしても良い。また、本実
施形態において、機関回転数毎の最適なバルブオーバー
ラップ期間は、低回転領域において大きく、高回転領域
において小さくしたが、これは本発明を限定するもので
はない。
The variable valve timing mechanism of the present embodiment uses an intermediate gear and, when the valve closing timing of the intake / exhaust valve is advanced, the valve opening timing is also advanced at the same time. Equipped with a fluid cylinder between the intake and exhaust valves,
A variable valve timing mechanism that allows the intake and exhaust valves to be opened and closed at any time by controlling the supply and discharge of fluid such as hydraulic oil to the fluid cylinder is used. Apart from the control of the valve opening timing described above, only the valve opening timing of the intake valve and the valve closing timing of the exhaust valve may be controlled in accordance with the above-described flowchart. In the present embodiment, the optimal valve overlap period for each engine speed is large in the low rotation region and small in the high rotation region, but this is not a limitation of the present invention.

【0035】[0035]

【発明の効果】このように、本発明による内燃機関のバ
ルブタイミング制御装置によれば、通常時は、第一制御
手段が、可変バルブタイミング機構によって、排気弁の
閉弁時期を目標閉弁時期に一致させ、排気脈動の正圧反
射波が排気弁に到来する機関回転数においては排気弁を
早期に閉弁することができる。また、目標閉弁時期への
要求変化量が所定値を越えて大きくなる時には、第二制
御手段が、バルブタイミング機構によって、吸気弁の開
弁時期を排気弁の閉弁時期の変化方向とは逆方向に変化
させるために、排気脈動の正圧反射波が排気弁に到来す
る機関回転数においては、可変バルブタイミング機能の
応答遅れによって、排気弁の閉弁時期を十分に進角でき
なくても、同時に吸気弁の開弁時期を遅角することによ
り、排気ガスの吸気系への逆流量が低減され、機関出力
の大幅な減少を防止することができる。
As described above, according to the valve timing control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, normally, the first control means uses the variable valve timing mechanism to set the closing timing of the exhaust valve to the target closing timing. The exhaust valve can be closed early at the engine speed at which the positive pressure reflected wave of the exhaust pulsation reaches the exhaust valve. Further, when the required change amount to the target valve closing time exceeds a predetermined value, the second control means causes the valve timing mechanism to change the opening timing of the intake valve to the changing direction of the closing timing of the exhaust valve. At the engine speed at which the positive pressure reflected wave of exhaust pulsation arrives at the exhaust valve due to the change in the reverse direction, the valve closing timing of the exhaust valve cannot be sufficiently advanced due to the response delay of the variable valve timing function. At the same time, by retarding the opening timing of the intake valve, the reverse flow rate of the exhaust gas to the intake system is reduced, and a significant decrease in engine output can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるバルブタイミング制御装置が取り
付けられた内燃機関の概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of an internal combustion engine equipped with a valve timing control device according to the present invention.

【図2】排気弁の目標閉弁時期及び吸気弁の目標開弁時
期を示すマップである。
FIG. 2 is a map showing a target closing timing of an exhaust valve and a target opening timing of an intake valve.

【図3】機関回転数に対する機関出力を示すグラフであ
る。
FIG. 3 is a graph showing engine output with respect to engine speed;

【図4】本発明による可変バルブタイミング機構を制御
するためのフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart for controlling a variable valve timing mechanism according to the present invention.

【図5】排気弁の閉弁時期に対する機関出力の変化を示
すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a change in engine output with respect to a closing timing of an exhaust valve.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ピストン 2…燃焼室 3…燃料噴射ノズル 4…排気弁 6…吸気弁 20…制御装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piston 2 ... Combustion chamber 3 ... Fuel injection nozzle 4 ... Exhaust valve 6 ... Intake valve 20 ... Control device

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも排気弁の閉弁時期及び吸気弁
の開弁時期を可変とする可変バルブタイミング機構と、
排気脈動の正圧反射波が前記排気弁に到来する特定機関
回転数においては前記排気弁を早期に閉弁するために、
機関回転数毎に設定された目標閉弁時期に基づき前記可
変バルブタイミング機構によって前記排気弁の閉弁時期
を制御する第一制御手段と、前記目標閉弁時期への要求
変化量が所定値を越えて大きくなる時に、前記バルブタ
イミング機構によって前記吸気弁の開弁時期を前記排気
弁の閉弁時期の変化方向とは逆方向に変化させる第二制
御手段とを具備することを特徴とする内燃機関のバルブ
タイミング制御装置。
1. A variable valve timing mechanism for varying at least the closing timing of an exhaust valve and the opening timing of an intake valve;
At a specific engine speed at which a positive pressure reflected wave of exhaust pulsation arrives at the exhaust valve, to close the exhaust valve early,
First control means for controlling the closing timing of the exhaust valve by the variable valve timing mechanism based on a target closing timing set for each engine speed; and a required change amount to the target closing timing is a predetermined value. Internal control means for changing the opening timing of the intake valve by the valve timing mechanism in a direction opposite to the direction in which the closing timing of the exhaust valve changes. Engine valve timing control device.
【請求項2】 前記第二制御手段は、機関回転数毎に設
定された所望バルブオーバーラップ期間を維持するよう
に、前記吸気弁の開弁時期を変化させることを特徴とす
る請求項1に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装
置。
2. The system according to claim 1, wherein the second control means changes the valve opening timing of the intake valve so as to maintain a desired valve overlap period set for each engine speed. A valve timing control device for an internal combustion engine according to any one of the preceding claims.
【請求項3】 前記第二制御手段は、機関回転数が前記
特定機関回転数近傍の所定回転数範囲内へ変化する時に
前記吸気弁の開弁時期を変化させることを特徴とする請
求項1又は2に記載の内燃機関のバルブタイミング制御
装置。
3. The valve control apparatus according to claim 1, wherein the second control means changes the valve opening timing of the intake valve when the engine speed changes to a predetermined engine speed range near the specific engine speed. Or a valve timing control device for an internal combustion engine according to item 2.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010065590A (en) * 2008-09-10 2010-03-25 Mazda Motor Corp Exhaust valve control method of engine and its device

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