JP2001159327A - 可変動弁エンジンの制御装置 - Google Patents

可変動弁エンジンの制御装置

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JP2001159327A
JP2001159327A JP34537199A JP34537199A JP2001159327A JP 2001159327 A JP2001159327 A JP 2001159327A JP 34537199 A JP34537199 A JP 34537199A JP 34537199 A JP34537199 A JP 34537199A JP 2001159327 A JP2001159327 A JP 2001159327A
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JP
Japan
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valve
intake
engine
intake valve
overlap
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JP34537199A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Yano
浩史 矢野
Motohiro Matsumura
基宏 松村
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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 Device For Special Equipments (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン運転条件に応じて吸気弁の開期間
(閉時期)を制御して吸入空気量を制御する可変動弁エ
ンジンにおいて、吸気弁の最小開期間によりトルク低下
に制限を受ける領域での十分なトルク低下を可能とす
る。 【解決手段】 トルク低下要求領域にて、少なくとも吸
気弁開時期を排気行程中に進めて、排気弁と吸気弁との
オーバーラップ期間を大きくする。これにより、燃焼ガ
ス又は排気の吹き返しを利用して、筒内の残ガス量を増
大させ、吸入空気量を実質的に減少させて、トルク低下
を図る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、可変動弁装置を備
え、吸気弁の開期間(閉時期)を制御することにより吸
入空気量を制御する可変動弁エンジンの制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の可変動弁エンジンの制御装置とし
ては、例えば特開平8−200025号公報に示される
ように、1気筒につき2つずつ備えられる主副の吸気弁
及び排気弁を電磁駆動式として、エンジン運転条件に応
じて異なる組み合わせで作動させることにより、出力制
御を行うようにしたものがある。
【0003】更に、近年は、ポンプロスの低減による燃
費向上を目的として、吸気弁の開期間、特に閉時期を制
御することにより、吸入空気量を制御して、ノンスロッ
トル運転を行うものが注目され、その開発が進められて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、吸気弁
の開期間(閉時期)を制御することにより吸入空気量を
制御する場合、電磁駆動式の吸気弁の駆動速度の制限か
ら、高回転低負荷領域の成立が困難となる(高回転領域
で負荷を落とせなくなる)。
【0005】すなわち、トルクを低下させるためには、
吸気弁の開期間を短くして、吸入空気量を減少させる必
要があるが、吸気弁を開いて、すぐに閉じるとしても、
駆動速度は一定であり、一定の動作時間が必要であるの
で、高回転領域では、クランク角度で見た最小開期間が
大きくなり、吸入空気量の減少によるトルク低下に大き
な制限がある。
【0006】本発明は、このような実状に鑑み、可変動
弁エンジンにおいて、吸気弁の最小開期間によりトルク
低下に制限を受ける領域での十分なトルク低下を可能と
して、運転性及び燃費を向上させることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1に係
る発明では、図1に示すように、可変動弁装置を備え、
吸気弁開期間制御手段により、エンジン運転条件に応じ
て吸気弁の開期間を制御して吸入空気量を制御する可変
動弁エンジンの制御装置において、吸気弁の最小開期間
にて吸入空気量が目標空気量以上となるトルク低下要求
領域を判別するトルク低下要求領域判別手段と、前記ト
ルク低下要求領域にて、排気弁と吸気弁とのオーバーラ
ップを可変制御するオーバーラップ制御手段と、を設け
たことを特徴とする。
【0008】すなわち、吸気弁の最小開期間によりトル
ク低下に制限を受ける領域では、少なくとも吸気弁の開
時期を排気行程中に進めて、排気弁と吸気弁とのオーバ
ーラップを持たせることにより、燃焼ガス若しくは排気
の吹き返しを生じさせ、筒内の残ガス量を増大させるこ
とで、新気が入りにくくし、吸入空気量を実質的に減少
させて、トルクを低下させる。
【0009】請求項2に係る発明では、前記トルク低下
要求領域判別手段は、トルク低下要求領域として、高回
転低負荷領域を判別するものであることを特徴とする。
請求項3に係る発明では、前記オーバーラップ制御手段
は、高回転低負荷ほど、オーバーラップ期間を大きくす
ることを特徴とする。
【0010】請求項4に係る発明では、前記オーバーラ
ップ制御手段は、高回転低負荷ほど、オーバーラップ期
間の中心を前側に進めることを特徴とする。
【0011】
【発明の効果】請求項1に係る発明によれば、トルク低
下要求領域にて、オーバーラップを可変制御することに
より、十分なトルク低下が可能となり、運転性及び燃費
を向上できる。また、この際に、オーバーラップで内部
EGRを増やすため、NOxが減少すると共に、吹き返
しで吸気温度が上昇し、燃料の霧化が向上するため、H
Cも低減でき、排気エミッションも向上する。
【0012】請求項2に係る発明によれば、トルク低下
要求領域を高回転低負荷領域とすることで、簡単に判別
できる。請求項3に係る発明によれば、高回転低負荷ほ
ど、オーバーラップ期間を大きくすることで、より大き
なトルク低下を得ることができる。
【0013】請求項4に係る発明によれば、高回転低負
荷ほど、オーバーラップ期間の中心を前側に進めること
で、より大きなトルク低下を得ることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図2は本発明の一実施形態を示す可変動弁エンジ
ンのシステム図である。
【0015】エンジン1の各気筒のピストン2により画
成される燃焼室3には、点火栓4を囲むように、電磁駆
動式の吸気弁5及び排気弁6を備えている。7は吸気通
路、8は排気通路である。
【0016】吸気弁5及び排気弁6の電磁駆動装置(可
変動弁装置)の基本構造を図3に示す。弁体20の弁軸
21にプレート状の可動子22が取付けられており、こ
の可動子22はスプリング23,24により中立位置に
付勢されている。そして、この可動子22の下側に開弁
用電磁コイル25が配置され、上側に閉弁用電磁コイル
26が配置されている。
【0017】従って、開弁させる際は、上側の閉弁用電
磁コイル26への通電を停止した後、下側の開弁用電磁
コイル25に通電して、可動子22を下側へ吸着するこ
とにより、弁体20をリフトさせて開弁させる。逆に、
閉弁させる際は、下側の開弁用電磁コイル25への通電
を停止した後、上側の閉弁用電磁コイル26に通電し
て、可動子22を上側へ吸着することにより、弁体20
をシート部に着座させて閉弁させる。
【0018】図2に戻って、吸気通路7には、各気筒毎
の吸気ポート部分に、電磁式の燃料噴射弁9が設けられ
ている。ここにおいて、吸気弁5、排気弁6、燃料噴射
弁9及び点火栓4の作動は、コントロールユニット10
により制御され、このコントロールユニット10には、
エンジン回転に同期してクランク角信号を出力しこれに
よりクランク角位置と共にエンジン回転数を検出可能な
クランク角センサ11、アクセル開度(アクセルペダル
の踏込み量)を検出するアクセルペダルセンサ12、吸
気通路7の上流側にて吸入空気量を検出するエアフロー
メータ13などから、信号が入力されている。
【0019】このエンジン1では、ポンプロスの低減に
よる燃費向上を目的として、電磁駆動式の吸気弁5及び
排気弁6の開閉動作を制御、特に吸気弁5の開時期を所
定のクランク角度として運転状態に応じて閉時期を制御
することで、吸気弁5の開期間(閉時期IVC)を制御
することにより吸入空気量を制御して、ノンスロットル
運転を行う。
【0020】しかし、このような制御によってミラーサ
イクルでスロットル弁によらず吸気弁の制御によってエ
ンジンを運転するいわゆるノンスロットル運転を行う
際、電磁駆動式の吸気弁5の駆動速度の制限から、図4
に示す高回転低負荷領域の成立が困難となる(高回転領
域で負荷を落とせなくなる)。
【0021】すなわち、トルクを低下させるためには、
図5(a)に示すように、吸気弁5の開期間を短くし
て、吸入空気量を減少させる必要があるが、吸気弁5を
開いて、すぐに閉じるとしても、一定の動作時間が必要
であるので、高回転領域では、クランク角度で見た最小
開期間が大きくなり、吸入空気量が目標空気量以上とな
って、トルク低下に大きな制限を受ける。
【0022】そこで、トルク低下要求領域である高回転
低負荷領域では、図5(b)に示すようなバルブタイミ
ングで、吸気弁5及び排気弁6を作動させる。すなわ
ち、吸気弁5の開時期IVOを上死点(TDC)より前
側に進め、進め、また排気弁6の閉時期EVCを遅らせ
て、排気弁6と吸気弁5とのオーバーラップを十分に持
たせる。これにより、燃焼ガス若しくは排気の吹き返し
を生じさせ、筒内の残ガス量を増大させることで、新気
が入りにくくし、吸入空気量を実質的に減少させて、ト
ルクを低下させる。これにより、燃料カット領域を含め
幅広いトルク領域をカバー可能になる。
【0023】但し、排気弁6の閉時期EVCを遅らせる
際は、エンジンが燃焼安定範囲内にあることを条件とす
るように、遅角量に制限を設けるか、実際の回転変動を
検出して、安定状態においてのみ遅らせるようにすると
よい。
【0024】図6は上記のような制御を実現するために
コントロールユニット10内のマイクロコンピュータに
より実行される制御フローを示している。ステップ1
(図にはS1と記す。以下同様)では、エンジン回転数
及びアクセル開度を検出する。
【0025】ステップ2では、アクセル開度に基づい
て、要求図示トルクを算出する。ステップ3では、エン
ジン回転数と要求図示トルクとをパラメータとして、吸
気弁閉時期IVCを定めた図7に示すようなマップを参
照して、目標空気量に対応する吸気弁閉時期IVCを設
定する。具体的には、低回転低負荷側では早くし、高回
転高負荷側で遅くする。この部分が吸気弁開期間制御手
段に相当する。
【0026】ステップ4では、エンジン回転数と要求図
示トルクとから、トルク低下要求領域である高回転低負
荷領域か否かを判別する。この部分がトルク低下要求領
域判別手段に相当する。
【0027】高回転低負荷領域でない場合は、ステップ
5へ進んで、排気弁と吸気弁とのオーバーラップを0又
は小に固定する。すなわち、排気弁閉時期EVC及び吸
気弁開時期IVOを固定する。
【0028】高回転低負荷領域の場合は、トルク低下要
求領域であり、ステップ6へ進んで、排気弁と吸気弁と
のオーバーラップを可変制御する。すなわち、エンジン
回転数と要求図示トルクとをパラメータとして、オーバ
ーラップを可変とするように排気弁閉時期EVC及び吸
気弁開時期IVOを定めたマップを参照して、排気弁閉
時期EVC及び吸気弁開時期IVOを設定する。この部
分がオーバーラップ制御手段に相当する。
【0029】具体的には、図8に示すように、高回転低
負荷ほど、吸気弁開時期IVOを早め、また排気弁閉時
期EVCを遅らせて、オーバーラップ期間を大きくする
ことで、より大きなトルク低下を得る。
【0030】又は、高回転低負荷ほど、吸気弁開時期I
VOを早めるが、これに合わせて排気弁閉時期EVCも
進め、オーバーラップ期間を略一定としたまま、オーバ
ーラップ期間の中心を上死点(TDC)より前側へ進め
ることで、より大きなトルク低下を得る。
【0031】尚、排気弁開時期EVOは略一定に制御す
ればよい。燃料噴射弁9の燃料噴射時期及び燃料噴射量
は、エンジン運転条件に基づいて制御するが、燃料噴射
量は、基本的には、エアフローメータ13により検出さ
れる吸入空気量に基づいて、所望の空燃比となるように
制御する。
【0032】点火栓4による点火時期は、エンジン運転
条件に基づいて、MBT又はノック限界に制御する。本
実施形態では、可変動弁装置として、電磁駆動式のもの
を用いたが、油圧駆動式のもの等を用いることもでき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の構成を示す機能ブロック図
【図2】 本発明の一実施形態を示す可変動弁エンジン
のシステム図
【図3】 吸気弁及び排気弁の電磁駆動装置の基本構造
【図4】 トルク低下要求領域を示す図
【図5】 バルブタイミングの例を示す図
【図6】 制御内容を示すフローチャート
【図7】 吸気弁閉時期(IVC)制御用のマップを示
す図
【図8】 オーバーラップ制御用のマップを示す図
【符号の説明】
1 エンジン 2 ピストン 3 燃焼室 4 点火栓 5 電磁駆動式の吸気弁 6 電磁駆動式の排気弁 7 吸気通路 8 排気通路 9 燃料噴射弁 10 コントロールユニット 11 クランク角センサ 12 アクセルペダルセンサ 13 エアフローメータ
フロントページの続き Fターム(参考) 3G092 AA01 AA05 AA11 BA01 DA01 DA07 DA12 DD03 DG09 EA01 EA03 FA03 FA09 FA17 FA18 FA21 FA24 GA05 GA18 HA01X HA01Z HA13X HE01Z HE03Z HF08Z 3G301 HA01 HA19 JA02 JA03 JA14 JA25 JA26 KA08 KA25 LA07 LB02 LC01 NC02 NE01 NE11 PA01Z PE01Z PE03Z PE10Z PF03Z

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】可変動弁装置を備え、吸気弁開期間制御手
    段により、エンジン運転条件に応じて吸気弁の開期間を
    制御して吸入空気量を制御する可変動弁エンジンの制御
    装置において、 吸気弁の最小開期間にて吸入空気量が目標空気量以上と
    なるトルク低下要求領域を判別するトルク低下要求領域
    判別手段と、 前記トルク低下要求領域にて、排気弁と吸気弁とのオー
    バーラップを可変制御するオーバーラップ制御手段と、 を設けたことを特徴とする可変動弁エンジンの制御装
    置。
  2. 【請求項2】前記トルク低下要求領域判別手段は、トル
    ク低下要求領域として、高回転低負荷領域を判別するも
    のであることを特徴とする請求項1記載の可変動弁エン
    ジンの制御装置。
  3. 【請求項3】前記オーバーラップ制御手段は、高回転低
    負荷ほど、オーバーラップ期間を大きくすることを特徴
    とする請求項1又は請求項2記載の可変動弁エンジンの
    制御装置。
  4. 【請求項4】前記オーバーラップ制御手段は、高回転低
    負荷ほど、オーバーラップ期間の中心を前側へ進めるこ
    とを特徴とする請求項1又は請求項2記載の可変動弁エ
    ンジンの制御装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003074384A (ja) * 2001-09-04 2003-03-12 Toyota Motor Corp 内燃機関の電磁吸気弁開弁誤差対処運転方法

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