JP2001159386A - 可変動弁エンジンの点火時期制御装置 - Google Patents
可変動弁エンジンの点火時期制御装置Info
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Abstract
入空気量の制御と、スロットル弁による吸入空気量の制
御とで、点火時期を最適に設定する。 【解決手段】 目標空気量Qtの演算後、運転条件を判
定する(S2)。通常運転条件の場合は、スロットル開
度TVOを全開近傍に固定し(S3)、目標空気量Qt
を得るように、吸気弁閉時期IVCを制御する(S
4)。この場合、点火時期は進角側に設定する(S
5)。特定運転条件の場合は、吸気弁閉時期IVCを下
死点近傍に固定し(S6)、目標空気量Qtを得るよう
に、スロットル開度TVOを制御する(S7)。この場
合、点火時期は遅角側に設定する(S8)。
Description
を任意に制御可能な可変動弁装置を備える可変動弁エン
ジンの点火時期制御装置に関する。
動装置を用いて、吸気弁及び排気弁を駆動し、これらの
開閉動作を任意に制御するものがある(特開平8−20
0025号公報、特開平10−37727号公報参
照)。
費向上を目的として、吸気弁の閉時期を制御(早閉じ制
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。この場合、スロットル弁は無いか、吸気通路内
に微少な負圧を得る目的で補助的に装着される。
件によっては、吸気弁の閉時期を下死点近傍に固定し、
吸気通路に設けたスロットル弁の開度を制御して吸入空
気量を制御した方が良い場合があり、吸気弁による吸入
空気量の制御と、スロットル弁による吸入空気量の制御
とを使い分けることが考えられている。
制御と、スロットル弁による吸入空気量の制御とを使い
分ける場合、吸気弁による吸入空気量の制御時には、低
負荷側で、吸入空気量を小さくすべく、吸気弁の閉時期
が早くなって、吸気弁の開時間が短くなるため、ポート
流速が発達せず、シリンダ内のガス流動の弱化を生じ、
また、吸気弁の早閉じ後の断熱膨張等により、シリンダ
内混合気の温度低下を生じることから、スロットル弁に
よる吸入空気量の制御時に比べ、燃焼速度が低下し、ま
た、吸気管圧力(負圧)が異なることも、燃焼速度に大
きく影響を及ぼす。
と、スロットル弁による吸入空気量の制御中とで、同じ
点火時期を与えてしまうと、運転性、燃費等に大きな影
響を与える。
エンジンにおいて、吸気弁による吸入空気量の制御と、
スロットル弁による吸入空気量の制御とを使い分ける場
合に、点火時期を最適に制御して、運転性、燃費等を改
善することを目的とする。
る発明では、図1に示すように、吸気弁の開閉動作を任
意に制御可能な可変動弁装置を備え、吸気弁の閉時期を
制御して吸入空気量を制御する第1の吸入空気量制御手
段と、吸気弁の閉時期を固定し、吸気通路に設けたスロ
ットル弁の開度を制御して吸入空気量を制御する第2の
吸入空気量制御手段とを備える可変動弁エンジンにおい
て、前記第1の吸入空気量制御手段による制御中と、前
記第2の吸入空気量制御手段による制御中とで、異なる
点火時期を与える点火時期制御手段を設けて、可変動弁
エンジンの点火時期制御装置を構成する。
御手段は、前記第1の吸入空気量制御手段による制御中
に、前記第2の吸入空気量制御手段の制御中に比べ、点
火時期を進角させることを特徴とする。
御手段は、前記第1の吸入空気量制御手段による制御中
の点火時期と、前記第2の吸入空気量制御手段による制
御中の点火時期とを別々に持つことを特徴とする。
御手段は、前記第1の吸入空気量制御手段による制御中
の点火時期と、前記第2の吸入空気量制御手段による制
御中の点火時期とのうち、いずれか一方の点火時期を持
ち、前記一方の点火時期を補正して、他方の点火時期を
算出することを特徴とする。
よる吸入空気量の制御中と、スロットル弁による吸入空
気量の制御中とで、異なる点火時期を与えることによ
り、両者の燃焼速度の違いに的確に対応して、運転性、
燃費等を改善し得る。
る吸入空気量の制御中に、スロットル弁による吸入空気
量の制御中に比べ、点火時期を進角させることで、吸気
弁による吸入空気量の制御中の燃焼速度の低下に対し、
最適な方向に点火時期を制御できる。
る吸入空気量の制御中の点火時期と、スロットル弁によ
る吸入空気量の制御中の点火時期とを別々に持つこと
で、それぞれ最適に設定できる。
る吸入空気量の制御中の点火時期と、スロットル弁によ
る吸入空気量の制御中の点火時期とのうち、いずれか一
方の点火時期を持ち、他方の点火時期については補正に
より得ることで、簡素化できる。
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。
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。
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。
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。
通の集合部に、電制スロットル弁9が設けられている。
吸気通路7にはまた、各気筒毎の吸気ポート部分に、電
磁式の燃料噴射弁10が設けられている。
スロットル弁9、燃料噴射弁10及び点火栓4の作動
は、コントロールユニット11により制御され、このコ
ントロールユニット11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Neを検出可能なクランク角センサ1
2、アクセル開度(アクセルペダル踏込み量)APOを
検出するアクセルペダルセンサ(アクセル全閉でONと
なるアイドルスイッチを含む)13、吸気通路7のスロ
ットル弁9上流にて吸入空気量Qaを計測するエアフロ
ーメータ14、エンジン冷却水温Twを検出する水温セ
ンサ15等から、信号が入力されている。
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IVOを上死点近傍に設定して、吸気弁5の閉時期
IVCを可変制御することにより吸入空気量を制御し
て、実質的にノンスロットル運転を行う。この場合、電
制スロットル弁9は、全開、又は吸気通路7内に微少な
負圧を得る程度の開度に設定する。
転時(アイドルスイッチON)、及び、冷機時(水温T
wが所定値以下)には、吸気弁5の閉時期IVCを下死
点近傍に固定し、電制スロットル弁9の開度TVOを可
変制御することにより吸入空気量を制御する。
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14により計
測される吸入空気量Qaに基づいて、所望の空燃比とな
るように制御する。
条件に基づいて制御するが、通常運転条件での電磁駆動
式の吸気弁5による吸入空気量の制御時と、特定運転条
件での電制スロットル弁9による吸入空気量の制御時と
で、互いに異なる点火時期を与える。
時期IVC)、スロットル弁9(スロットル開度TV
O)、及び、点火時期の制御について、更に詳細に、フ
ローチャートにより説明する。
る。ステップ1(図にはS1と記す。以下同様)では、
アクセル開度APOとエンジン回転数Neとに基づい
て、マップを参照して、要求トルク相当の目標空気量Q
tを演算する。但し、アイドル運転時(アイドルスイッ
チON)の場合は、エンジン回転数Neと目標アイドル
回転数Nidleとの偏差ΔNe=Ne−Nidleに基づい
て、該偏差がマイナス側のときは、増量方向、プラス側
のときは、減量方向に、目標空気量Qtを補正する。
なわち、特定運転条件かそれ以外の通常運転条件かを判
定する。ここで、前記特定運転条件は、例えば、アイド
ル運転時(アイドルスイッチON)、及び、冷機時(水
温Twが所定値以下)とする。この部分が運転条件判定
手段に相当する。
み、スロットル開度TVOを全開近傍(全開又は微少な
負圧を得る程度の開度)に固定する。そして、ステップ
4へ進み、ステップ3でのスロットル開度条件下で、目
標空気量Qtを得るように、バルブタイミングを演算す
る。すなわち、吸気弁開時期IVOを上死点近傍に固定
する一方、目標空気量Qtを得るように、目標空気量Q
tから、テーブルを参照して、吸気弁閉時期IVCを演
算し、制御する。ここで、目標空気量Qtが小さい程、
吸気弁閉時期IVCを上死点側に設定し、目標空気量Q
tが大きい程、吸気弁閉時期IVCを下死点側に設定す
る。このステップ3,4の部分が第1の吸入空気量制御
手段に相当する。
吸気弁5による吸入空気量の制御時に合わせ、スロット
ル弁9による吸入空気量の制御時に比べ、進角側のAに
設定する。
入空気量の制御時には、低負荷側で、吸入空気量を小さ
くすべく、吸気弁閉時期IVCが早くなって、吸気弁5
の開時間が短くなるため、ポート流速が発達せず、シリ
ンダ内のガス流動の弱化を生じ、また吸気弁5の早閉じ
後の断熱膨張等により、シリンダ内混合気の温度低下を
生じることから、スロットル弁9による吸入空気量の制
御時に比べ、燃焼速度が低下するからである。
に示すようなマップにより、エンジン回転数Neと負荷
(目標空気量Qt)とによって与え、燃焼速度の低下の
度合が大きい低負荷側でより進角させる。
み、バルブタイミングを固定する。すなわち、吸気弁開
時期IVOを上死点近傍に固定し、吸気弁閉時期IVC
を下死点近傍に固定する。
のバルブタイミング条件下で、目標空気量Qtを得るよ
うに、スロットル開度TVOを演算する。すなわち、目
標空気量Qtとエンジン回転数Neとから、マップを参
照して、スロットル開度TVOを演算し、制御する。具
体的には、Qt/Neに対し比例的にスロットル開度T
VOを設定する。このステップ6,7の部分が第2の吸
入空気量制御手段に相当する。
スロットル弁9による吸入空気量の制御時に合わせ、吸
気弁5による吸入空気量の制御時に比べ、遅角側のBに
設定する。
よる吸入空気量の制御時には、燃焼速度の低下を生じな
いからである。ここでの点火時期Bは、具体的には、図
6とは別のマップにより、エンジン回転数Neと負荷
(目標空気量Qt)とによって与える。
点火時期制御手段に相当する。尚、実際の点火時期の制
御に際しては、点火時期A又はBを基本点火時期とし
て、これにノック補正等の各種補正を加えて、最終的な
点火時期を決定する。
る。ステップ1,2,3,4,6,7の部分は、第1実
施形態(図4)と同じである。
ロットル開度TVOを全開近傍に固定し、目標空気量Q
tを得るように吸気弁閉時期IVCを制御する場合は、
ステップ5’にて、点火時期補正量=0とする。
−補正量とする。この場合、ステップ5’にて点火時期
補正量=0であるので、点火時期=Aとなる。すなわ
ち、点火時期を、吸気弁5による吸入空気量の制御時に
合わせ、スロットル弁9による吸入空気量の制御時に比
べ、進角側のAに設定する。
低負荷側で、吸入空気量を小さくすべく、吸気弁閉時期
IVCが早くなって、吸気弁5の開時間が短くなるた
め、ポート流速が発達せず、シリンダ内のガス流動の弱
化を生じ、また吸気弁5の早閉じ後の断熱膨張等によ
り、シリンダ内混合気の温度低下を生じることから、ス
ロットル弁9による吸入空気量の制御時に比べ、燃焼速
度が低下するからである。
に示すようなマップにより、エンジン回転数Neと負荷
(目標空気量Qt)とによって与え、燃焼速度の低下の
度合が大きい低負荷側でより進角させる。
気弁閉時期IVCを下死点近傍に固定し、目標空気量Q
tを得るようにスロットル開度TVOを制御する場合
は、ステップ8’にて、点火時期補正量=Cとする。
−補正量とする。この場合、ステップ8’にて点火時期
補正量=Cであるので、点火時期=A−Cとなる。すな
わち、点火時期を、スロットル弁9による吸入空気量の
制御時に合わせ、吸気弁5による吸入空気量の制御時に
比べ、遅角側に補正する。
には、燃焼速度の低下を生じないからである。ここでの
遅角側補正量Cは、具体的には、図7に示すようなマッ
プにより、エンジン回転数Neと負荷(目標空気量Q
t)とによって与え、点火時期Aを図6のマップで燃焼
速度の低下の度合が大きい低負荷側でより進角させた
分、低負荷側でより大きくする。
の部分が点火時期制御手段に相当する。尚、以上の実施
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。
システム図
Claims (4)
- 【請求項1】吸気弁の開閉動作を任意に制御可能な可変
動弁装置を備え、吸気弁の閉時期を制御して吸入空気量
を制御する第1の吸入空気量制御手段と、吸気弁の閉時
期を固定し、吸気通路に設けたスロットル弁の開度を制
御して吸入空気量を制御する第2の吸入空気量制御手段
とを備える可変動弁エンジンにおいて、 前記第1の吸入空気量制御手段による制御中と、前記第
2の吸入空気量制御手段による制御中とで、異なる点火
時期を与える点火時期制御手段を設けたことを特徴とす
る可変動弁エンジンの点火時期制御装置。 - 【請求項2】前記点火時期制御手段は、前記第1の吸入
空気量制御手段による制御中に、前記第2の吸入空気量
制御手段の制御中に比べ、点火時期を進角させることを
特徴とする請求項1記載の可変動弁エンジンの点火時期
制御装置。 - 【請求項3】前記点火時期制御手段は、前記第1の吸入
空気量制御手段による制御中の点火時期と、前記第2の
吸入空気量制御手段による制御中の点火時期とを別々に
持つことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の可変
動弁エンジンの点火時期制御装置。 - 【請求項4】前記点火時期制御手段は、前記第1の吸入
空気量制御手段による制御中の点火時期と、前記第2の
吸入空気量制御手段による制御中の点火時期とのうち、
いずれか一方の点火時期を持ち、前記一方の点火時期を
補正して、他方の点火時期を算出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点火時
期制御装置。
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