JP2001336446A - Knocking controller of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、自動車用ガソリ
ン機関に代表される火花点火式内燃機関のノッキングを
抑制するノッキング制御装置に関し、さらに詳しくは、
吸気弁の作動角変更機構及び位相変更機構の双方を備え
た内燃機関のノッキング制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a knocking control device for suppressing knocking of a spark ignition type internal combustion engine typified by an automobile gasoline engine.
The present invention relates to a knocking control device for an internal combustion engine including both an operation angle changing mechanism and a phase changing mechanism of an intake valve.
【0002】[0002]
【従来の技術】ノッキングは、内燃機関の使用条件の中
でも特に厳しい高温かつ高負荷の条件下で発生すること
が多い。つまり、吸入空気の温度そのものがシリンダの
内壁やピストンなどとの熱交換により高温化し、圧縮さ
れた状態で火炎伝播を待つ間に、未燃混合気が自発火
し、燃焼速度が異常に高くなることにより、特有のノッ
ク音が生じ、かつ高速化した火炎が高い熱伝達率でピス
トンやバルブなどの局所的な温度を急激に上昇させ、そ
の耐久性を低下させてしまうのである。このようにノッ
キングは、圧縮混合気の温度が上昇することによって発
生しやすくなるが、高負荷状態が続いて内燃機関の冷却
水温が上昇しているときなどに特に発生しやすい。2. Description of the Related Art Knocking often occurs under high-temperature and high-load conditions, which are particularly severe conditions in use of an internal combustion engine. In other words, the temperature of the intake air itself rises due to heat exchange with the inner wall of the cylinder, the piston, etc., and while waiting for flame propagation in a compressed state, the unburned mixture spontaneously ignites, and the combustion speed rises abnormally high As a result, a specific knocking sound is generated, and the accelerated flame rapidly raises the local temperature of the piston, the valve, and the like with a high heat transfer coefficient, thereby lowering the durability. As described above, knocking is likely to occur due to an increase in the temperature of the compressed air-fuel mixture, but is particularly likely to occur when the cooling water temperature of the internal combustion engine is increasing due to a continuous high load state.
【0003】このようなノッキングを回避するには、機
関の圧縮比を低く設定することが最も確実ではあるが、
それでは熱効率が低下し、燃費が悪化する。そこで、近
年の自動車用ガソリン機関の多くは、圧縮比を比較的高
く設定し、かつノッキングの発生をノックセンサ等で検
出して、ノッキング発生時に点火時期を遅角させること
によって、ノッキングの抑制と高圧縮比化との両立を図
っている。[0003] In order to avoid such knocking, it is most certain to set the compression ratio of the engine low.
Then, the thermal efficiency decreases and the fuel efficiency deteriorates. Therefore, in recent years, many gasoline engines for automobiles use a relatively high compression ratio, detect the occurrence of knocking with a knock sensor or the like, and retard the ignition timing when knocking occurs, thereby suppressing knocking. Achieving both high compression ratios.
【0004】しかし、このような点火時期の遅角による
ノッキング回避は、応答性がよく、ノッキング回避その
ものには適しているが、その反面、燃焼開始が最適時期
から遅れることによる燃費の悪化や、排気温度の上昇に
よる触媒等の耐久性の悪化、などの問題がある。However, avoiding knocking by retarding the ignition timing has good responsiveness and is suitable for avoiding knocking itself. On the other hand, however, deterioration of fuel efficiency due to delay of combustion start from the optimal timing, There are problems such as deterioration of the durability of the catalyst and the like due to an increase in the exhaust gas temperature.
【0005】このような点火時期の遅角による問題を最
小限にするために、例えば特開平8−338295号公
報に開示されているように、ノッキング回避のために、
機関の吸気側カムシャフトの位相を可変制御し、点火時
期の遅角との組み合わせの形で、ノッキング発生時にカ
ムシャフトの位相をクランクシャフトに対し遅らせるこ
とで、吸気弁の閉時期を遅らせ、実圧縮比を低下させる
ようにしたノッキング制御装置が提案されている。つま
り、吸気弁の閉時期を遅らせることによる実圧縮比の低
下に伴い、充填効率も低下し、圧縮時の混合気温度が低
下するとともに、排温の上昇が防止され、ノッキングが
抑制されるのである。[0005] In order to minimize such a problem caused by retardation of the ignition timing, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-338295, to avoid knocking,
The phase of the camshaft on the intake side of the engine is variably controlled, and the phase of the camshaft is delayed with respect to the crankshaft when knocking occurs, in the form of a combination with the retard of the ignition timing. A knocking control device that reduces the compression ratio has been proposed. In other words, as the actual compression ratio is reduced by delaying the closing timing of the intake valve, the charging efficiency is also reduced, the temperature of the air-fuel mixture during compression is reduced, the rise in exhaust temperature is prevented, and knocking is suppressed. is there.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記の特開平8−33
8295号公報に開示されているように、ノッキング回
避のためにカムシャフトの位相を変化させる構成では、
吸気弁の閉時期だけではなく、開時期も同時に同じ角度
だけ変化するので、位相の変化量を比較的小さく設定し
て吸気弁の開時期が上死点付近の狭い範囲で変化するよ
うに構成しなければならず、仮にノッキング回避のため
に閉時期を20°CA以上も遅らせるような場合には、
吸気弁の開時期が上死点から大幅に遅れ、吸入行程の初
期に吸気が入らないことによるポンプ損失の発生などに
より、トルクの低下が無視できなくなる。The above-mentioned JP-A-8-33
As disclosed in US Pat. No. 8,295, the configuration in which the phase of the camshaft is changed to avoid knocking,
Since not only the closing timing of the intake valve but also the opening timing changes simultaneously by the same angle, the phase change amount is set relatively small and the opening timing of the intake valve changes in a narrow range near top dead center. If the closing timing is delayed by more than 20 ° CA to avoid knocking,
The opening timing of the intake valve is significantly delayed from the top dead center, and a decrease in torque cannot be ignored due to the occurrence of a pump loss due to the lack of intake at the beginning of the intake stroke.
【0007】また、吸気弁の開時期が上死点後となるこ
とを避けるために、吸気弁の作動角を予め広く設定する
と、ノッキング回避のために遅角させたタイミングにお
いては適切な状態となったとしても、ノッキング回避の
ための遅角を行っていない通常のバルブタイミングにお
いては吸気弁開時期が上死点よりも大幅に進んだものと
なり、バルブオーバーラップが拡大して、排気行程の末
期に吸気側に高温の排気が逆流し、吸気温度を著しく上
昇させてしまう。この結果、通常のバルブタイミングの
下でのノッキング発生条件が大幅に悪化し、かえってノ
ッキングが発生しやすくなってしまう。Further, if the operating angle of the intake valve is set wide in advance in order to avoid the opening timing of the intake valve after the top dead center, an appropriate state is obtained at the timing retarded to avoid knocking. However, at normal valve timing without retarding to avoid knocking, the opening timing of the intake valve became much earlier than the top dead center, the valve overlap expanded, and the exhaust stroke increased. At the end of the period, high-temperature exhaust gas flows back to the intake side, causing the intake temperature to rise significantly. As a result, the conditions under which knocking occurs under normal valve timing are greatly deteriorated, and knocking is more likely to occur.
【0008】更に、このようにバルブオーバーラップが
大きいと、特にターボ過給機を備えた内燃機関では、発
進加速のようにターボ過給機の回転速度が上昇途中にあ
る場合に、吸気圧力(過給圧)がいまだ低く、かつ排圧
が大幅に高くなっているようなときに、筒内の残留ガス
濃度が急増し、充填効率の悪化のみならず耐ノック性も
悪化する、という問題が発生する。Further, when the valve overlap is large as described above, especially in an internal combustion engine equipped with a turbocharger, when the rotation speed of the turbocharger is in the process of increasing, such as during starting acceleration, the intake pressure ( When the supercharging pressure is still low and the exhaust pressure is significantly high, the concentration of residual gas in the cylinder suddenly increases, causing the problem that not only the charging efficiency but also the knock resistance deteriorate. appear.
【0009】このように、単に吸気弁側のカムシャフト
の位相を変化させることにより、吸気弁の開時期および
閉時期を同位相で遅らせるようにした従来の構成では、
ノッキング回避の効果に限界があり、十分なものではな
い。As described above, in the conventional configuration in which the opening timing and the closing timing of the intake valve are delayed in the same phase simply by changing the phase of the camshaft on the intake valve side,
The effect of avoiding knocking is limited and not sufficient.
【0010】一方、本出願人による特開平11ー036
906号公報では、ノッキング回避のために、主に吸気
弁の作動角を拡大・縮小できる作動角変更機構と組み合
わせることにより、ノッキング回避の効果を有効に得る
ようにしたノッキング制御装置が提案されている。しか
しながら、このような作動角変更機構のみを用いた場合
にも、上述した特開平8−338295号公報のように
位相変更機構のみを用いた場合と同様、変更機構により
吸気弁の閉時期を所定の位相に変更したときに、開時期
が不可避的に決まってしまい、運転状態等に応じた所望
の開時期から大きく外れる虞がある。On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-036 by the present applicant
Japanese Patent Application Laid-Open No. 906 proposes a knocking control device that effectively obtains the effect of avoiding knocking by combining it with an operating angle changing mechanism that can mainly enlarge or reduce the operating angle of the intake valve in order to avoid knocking. I have. However, when only such an operating angle changing mechanism is used, similarly to the case where only the phase changing mechanism is used as described in JP-A-8-338295, the closing timing of the intake valve is determined by the changing mechanism. When the phase is changed to the above-mentioned phase, the opening timing is inevitably determined, and there is a possibility that the opening timing is greatly deviated from a desired opening timing according to an operation state or the like.
【0011】ところで、本出願人は、吸気弁の作動角を
変化させる作動角変更機構と、吸気弁の作動角の中心位
相(中心角)を変化させる位相変更機構とを併用し、主
として燃費性能の向上と極小作動角の使用領域の拡大と
を図った新たな吸気弁駆動制御装置をこの出願に先行し
て提案している。By the way, the present applicant uses both an operating angle changing mechanism for changing the operating angle of the intake valve and a phase changing mechanism for changing the central phase (central angle) of the operating angle of the intake valve, and mainly achieves the fuel economy performance. A new intake valve drive control device has been proposed prior to this application with the aim of improving the operating range and expanding the range of use of the minimum operating angle.
【0012】本発明は、このような吸気弁の作動角変更
機構及び位相変更機構の双方を併用した場合の新たなノ
ッキング制御装置を提供するものである。すなわち本発
明の一つの目的は、単にノック回避の手段として中心位
相の遅角や作動角の拡大を組み合わせて行うことにとど
まらず、後述するように、2つの変更機構を併用した場
合の新たなノック回避の考え方と制御の理論とを提案す
ることにある。The present invention provides a novel knocking control device when both the operating angle changing mechanism and the phase changing mechanism of the intake valve are used together. That is, one object of the present invention is not limited to simply combining the retardation of the center phase and the enlargement of the operating angle as a means for avoiding knocking, but also a new method using two changing mechanisms together as described later. It is to propose a concept of knock avoidance and a theory of control.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る内
燃機関のノッキング制御装置は、吸気弁の作動角を変更
する作動角変更機構と、上記吸気弁の作動角の中心位相
を変更する位相変更機構と、点火時期を変更する点火時
期変更手段と、所定レベルのノッキングの発生を検出す
るノッキング検出手段と、上記吸気弁の実作動角を検出
又は推定する作動角取得手段と、上記吸気弁の実中心位
相を検出又は推定する位相取得手段と、を有し、ノッキ
ングを検出したとき、このときの実作動角及び実中心位
相に基づいて、上記点火時期及び作動角並びに中心位相
のそれぞれを維持又は可変制御することを特徴としてい
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided a knocking control apparatus for an internal combustion engine which changes an operating angle of an intake valve and a center phase of an operating angle of the intake valve. A phase changing mechanism, ignition timing changing means for changing ignition timing, knocking detecting means for detecting occurrence of knocking at a predetermined level, operating angle obtaining means for detecting or estimating an actual operating angle of the intake valve, Phase acquisition means for detecting or estimating the actual center phase of the valve, and when knocking is detected, based on the actual operating angle and actual center phase at this time, the ignition timing, the operating angle, and the central phase, respectively. Is maintained or variably controlled.
【0014】例えば、機関がアイドル域を含む所定負荷
以下の極低負荷域又は一定速(R/L)域にあり、吸気
弁の閉時期(IVC)が下死点よりも進角している第1
の運転状態で、ノッキングを検出したとき、好ましくは
請求項2に係る発明のように、点火時期を速やかに遅角
させる。つまり、点火時期の遅角は一般的に応答性よく
行うことが可能で、ノッキングは速やかに抑制される。For example, when the engine is in an extremely low load range below a predetermined load including an idle range or in a constant speed (R / L) range, the closing timing (IVC) of the intake valve is advanced from the bottom dead center. First
When knocking is detected in the above operating state, preferably, the ignition timing is promptly retarded as in the invention according to claim 2. That is, the ignition timing can be generally retarded with good responsiveness, and knocking is quickly suppressed.
【0015】同時に、このような点火時期の遅角化によ
る燃費の悪化を避けるために、吸気弁の作動角及び中心
位相のそれぞれを維持又は可変制御して、この作動角特
性によるノッキング回避へと置き換えていく。この作動
角及び中心位相の制御には、機械的な遅れが伴うので、
実際の作動角は各アクチュエータ等の作動速度に依存し
て徐々に変化する。具体的には、吸気弁の実圧縮比(充
填効率)が低くなるように、吸気弁の中心位相を進角さ
せる。At the same time, in order to avoid the deterioration of fuel efficiency due to the retardation of the ignition timing, the operating angle and the center phase of the intake valve are maintained or variably controlled to prevent knocking due to the operating angle characteristic. I will replace it. Since the control of the operating angle and the center phase involves a mechanical delay,
The actual operating angle gradually changes depending on the operating speed of each actuator or the like. Specifically, the center phase of the intake valve is advanced so that the actual compression ratio (filling efficiency) of the intake valve is reduced.
【0016】より好ましくは請求項3に係る発明のよう
に、吸気弁の開時期(IVO)を略一定に保ちながら、
実圧縮比を下げるべくIVCが進角するように、上記中
心位相の進角に応じて作動角を縮小させる。これによ
り、実圧縮比が低下し、ノッキングが生じにくいものと
なる。なお、通常の温度条件では実圧縮比の過度の低下
は燃焼の悪化を招くが、ノッキングが発生するような高
温条件では、実圧縮比を低下できる余地は十分にある。More preferably, while keeping the opening timing (IVO) of the intake valve substantially constant as in the invention according to claim 3,
The operating angle is reduced according to the advance of the center phase so that the IVC is advanced to lower the actual compression ratio. As a result, the actual compression ratio decreases, and knocking does not easily occur. It should be noted that, under normal temperature conditions, an excessive decrease in the actual compression ratio causes deterioration of combustion, but under high temperature conditions in which knocking occurs, there is sufficient room to reduce the actual compression ratio.
【0017】一方、機関が緩加速域で連続運転している
ような場合、好ましくはポンプ損失を最大限低減するよ
うに、吸気弁の開時期を上死点よりも大きく進角させる
とともに吸気弁の閉時期を下死点よりも大きく進角させ
る。このような第2の運転状態では、吸入負圧は低く、
スロットルバルブは全開に近い状態となっているため、
ノック発生時に仮にIVCを進角させて実圧縮比を下げ
た場合、充填効率が低下して加速能力が不足気味になっ
てしまう。On the other hand, when the engine is continuously operated in the moderate acceleration range, the opening timing of the intake valve is advanced more than the top dead center, and the intake valve is preferably advanced so as to minimize the pump loss. Is advanced more than the bottom dead center. In such a second operating state, the suction negative pressure is low,
Since the throttle valve is almost fully open,
If the actual compression ratio is reduced by advancing the IVC at the time of knocking, the charging efficiency is reduced and the acceleration capacity tends to be insufficient.
【0018】したがって、このような第2の運転状態で
ノックを検出したときには、トルクの確保が最優先であ
るから、実圧縮比が上昇するようにIVCを遅角して吸
気量を確保するとともに、点火時期の大幅な遅角によっ
てノックを回避することが必要になる。Therefore, when knock is detected in such a second operating state, securing the torque is the highest priority, so that the IVC is retarded so as to increase the actual compression ratio to secure the intake air amount. In addition, it is necessary to avoid knocking due to a large retardation of the ignition timing.
【0019】そこで、請求項4に係る発明では、第2の
運転状態でノッキングを検出したとき、吸気弁の中心位
相を遅角させるとともに、この中心位相の遅角に応じて
点火時期を徐々に遅角させる。これにより、閉時期を下
死点に近づけて、充填効率の向上(すなわち吸気量の増
大)を図るとともに、この中心位相の遅角に応じて点火
時期を更に遅角側へ徐々に変化させることにより、ノッ
キングを回避することができる。このとき、吸気弁の開
時期の遅角化に伴ってバルブオーバーラップが縮小する
ため、高温の残留ガスが減少し、ノック回避には有効で
ある。Therefore, in the invention according to claim 4, when knocking is detected in the second operating state, the center phase of the intake valve is retarded, and the ignition timing is gradually decreased according to the retardation of the center phase. Retard. Thereby, the closing timing is made closer to the bottom dead center to improve the charging efficiency (that is, the intake air amount is increased), and the ignition timing is further gradually changed to the retard side in accordance with the retardation of the center phase. Thereby, knocking can be avoided. At this time, since the valve overlap is reduced with the retardation of the opening timing of the intake valve, high-temperature residual gas is reduced, which is effective in avoiding knock.
【0020】しかしながら、燃費向上効果を少しでも維
持する目的で、請求項5に係る発明のように、バルブオ
ーバーラップを略一定に保つように、上記の中心位相の
遅角に応じて作動角を拡大させてもよい。However, for the purpose of maintaining the fuel efficiency improving effect even slightly, the operating angle is adjusted according to the retardation of the center phase so as to keep the valve overlap substantially constant, as in the invention according to claim 5. It may be enlarged.
【0021】機関が低速高負荷域にあり、少なくとも吸
気弁の閉時期が略下死点近傍に位置する第3の運転状態
では、実圧縮比が非常に高く(略最高値)、且つ、下死
点近傍ではIVCの遅角化による実圧縮比低下の感度が
極めて低い。したがって、この場合も、IVCの遅角だ
けでノック回避を行うことは難しく、点火時期を遅角し
て迅速かつ確実なノック回避を行い、IVCの遅角量が
効果を出すのを待って、点火時期を回復させるなどの制
御の工夫が必要である。In the third operating state in which the engine is in the low-speed high-load region and at least the closing timing of the intake valve is located near the bottom dead center, the actual compression ratio is very high (substantially the highest value) and Near the dead center, the sensitivity of the reduction of the actual compression ratio due to the retardation of the IVC is extremely low. Therefore, also in this case, it is difficult to avoid knocking only by retarding the IVC, and the ignition timing is retarded to quickly and surely avoid knocking, and after the retarding amount of the IVC takes effect, It is necessary to devise control such as recovering the ignition timing.
【0022】そこで請求項6に係る発明では、このよう
な第3の運転状態でノッキングを検出したとき、点火時
期を速やかに遅角させるとともに、中心位相を遅角させ
る。より好ましくは、請求項7に係る発明のように、吸
気弁の開時期を略一定に保つように、上記中心位相の遅
角に応じて作動角を拡大させる。Therefore, in the invention according to claim 6, when knocking is detected in such a third operating state, the ignition timing is quickly retarded and the center phase is retarded. More preferably, as in the invention according to claim 7, the operating angle is increased in accordance with the retardation of the center phase so as to keep the opening timing of the intake valve substantially constant.
【0023】機関が高速域にあり、少なくとも吸気弁の
閉時期が下死点よりも大きく遅角している第4の運転状
態では、充填効率は最大値付近であるが、IVCの遅角
による実圧縮比低下の感度は大きいので、排温上昇の高
い点火時期の遅角は最小限に抑制し、主にIVCの遅角
化によってノックを回避することが効果的である。In the fourth operating state where the engine is in a high speed range and at least the closing timing of the intake valve is delayed more than the bottom dead center, the charging efficiency is near the maximum value, but the charging efficiency is close to the maximum value. Since the sensitivity of the reduction of the actual compression ratio is high, it is effective to minimize the retardation of the ignition timing at which the exhaust temperature rises high, and to avoid knocking mainly by retarding the IVC.
【0024】従って、第4の運転状態でノッキングを検
出したとき、請求項8に係る発明ように、吸気弁の中心
位相を遅角させるとともに、請求項9に係る発明のよう
に、吸気弁の開時期を略一定に保つように、上記中心位
相の遅角に応じて作動角を拡大させる。なお、必要であ
れば、ノッキングを速やかに回避させるために、請求項
10に係る発明のように点火時期を速やかに遅角させ
る。Therefore, when knocking is detected in the fourth operating state, the center phase of the intake valve is retarded as in the invention according to claim 8, and the knocking of the intake valve is detected as in the invention according to claim 9. The operating angle is increased in accordance with the retardation of the center phase so as to keep the opening timing substantially constant. If necessary, the ignition timing is promptly retarded as in the invention according to claim 10 in order to quickly avoid knocking.
【0025】上記作動角変更機構は、好ましくは請求項
11に係る発明のように、クランクシャフトと連動して
回転する駆動軸と、この駆動軸の外周に揺動可能に外嵌
して吸気弁を駆動する揺動カムとの間に設けられるもの
であって、上記駆動軸に偏心して設けられ、この駆動軸
と一体的に回転する駆動カムと、この駆動カムの外周に
相対回転可能に外嵌する第1のリンクと、上記駆動軸と
略平行に気筒列方向へ延在する制御軸と、この制御軸に
偏心して設けられ、この制御軸と一体的に回転する制御
カムと、この制御カムの外周に相対回転可能に外嵌する
とともに、一端が第1のリンクと相対回転可能に連結す
るロッカーアームと、このロッカーアームの他端及び揺
動カムの先端と回転可能に連結する第2のリンクと、吸
気弁の作動角及びバルブリフト量を変化させるように、
上記制御軸を回転駆動する作動角変更用アクチュエータ
と、を有している。Preferably, the operating angle changing mechanism includes a drive shaft that rotates in conjunction with a crankshaft, and an intake valve that is swingably fitted around the outer periphery of the drive shaft. A drive cam that is provided eccentrically to the drive shaft and that rotates integrally with the drive shaft, and that is rotatably mounted on the outer periphery of the drive cam. A first link to be fitted, a control shaft extending in the cylinder row direction substantially parallel to the drive shaft, a control cam provided eccentrically to the control shaft, and integrally rotating with the control shaft; A rocker arm which is fitted to the outer periphery of the cam so as to be relatively rotatable and has one end rotatably connected to the first link; and a second rocker arm rotatably connected to the other end of the rocker arm and the tip of the swing cam. Link, intake valve operating angle and As changing the Ruburifuto amount,
And an actuator for changing the operating angle for rotating the control shaft.
【0026】上記位相変更機構は、好ましくは請求項1
2に係る発明のように、上記クランクシャフトと同期し
て回転する外筒部と、この外筒部と同軸上に配置される
とともに、吸気弁を開閉駆動する駆動軸と一体的に回転
する内筒部と、これら外筒部と内筒部との間に介装され
る環状のプランジャと、これら内筒部と外筒部の相対的
な回転位相を変化させるように、上記プランジャを内,
外筒部の軸方向へ駆動する位相変更用アクチュエータ
と、を有することを特徴としている。Preferably, the phase change mechanism is configured as follows.
As in the invention according to the second aspect, an outer cylinder portion that rotates in synchronization with the crankshaft, and an inner cylinder that is arranged coaxially with the outer cylinder portion and rotates integrally with a drive shaft that opens and closes an intake valve. A cylinder, an annular plunger interposed between the outer cylinder and the inner cylinder, and an inner plunger for changing the relative rotational phase of the inner cylinder and the outer cylinder.
A phase changing actuator driven in the axial direction of the outer cylinder.
【0027】[0027]
【発明の効果】本発明によれば、ノッキング回避を行う
際に、実作動角及び実中心位相に基づいて点火時期及び
作動角並びに中心位相のそれぞれを維持又は可変制御す
るようにしたため、吸気弁の実際の開閉時期に応じたき
め細かな制御ができるとともに、ノッキングを有効かつ
確実に回避しつつ、このノッキングの回避に伴う運転性
能の低下を最小限に抑制することができる。According to the present invention, when knocking is avoided, the ignition timing, the operating angle, and the center phase are maintained or variably controlled based on the actual operating angle and the actual center phase. In addition to performing fine control in accordance with the actual opening / closing timing of the vehicle, it is possible to effectively and reliably avoid knocking, and to minimize a decrease in driving performance due to the avoidance of knocking.
【0028】具体的には、ノッキングを検出したとき
に、点火時期を速やかに遅角させることによりノッキン
グを直ちに抑制することができ、かつ、これと同時に作
動角及び中心位相のそれぞれを維持又は可変制御し、こ
れらの作動角特性によるノッキング回避へと置き換えて
いくことにより、点火時期を適宜に進ませることがで
き、点火時期の遅角化による燃費の低下を抑制すること
ができる。More specifically, when knocking is detected, knocking can be immediately suppressed by rapidly retarding the ignition timing, and at the same time, the operating angle and the center phase can be maintained or varied. The ignition timing can be advanced appropriately by controlling and replacing the knocking avoidance by these operating angle characteristics, and a decrease in fuel efficiency due to the retardation of the ignition timing can be suppressed.
【0029】特に、請求項11に係る発明によれば、駆
動カムと第1のリンクとの摺接部分や制御カムとロッカ
ーアームとの摺接部分等の各部材の連結部分が面接触と
なっているため、潤滑が行い易く、耐久性,信頼性に優
れているとともに、切換時の抵抗も低く抑制される。ま
た、駆動軸と同軸上に揺動カム等が配置されているた
め、例えば揺動カムを駆動軸とは異なる別の支軸で支持
するような構成に比して、制御精度に優れているととも
に、装置自体がコンパクトなものとなり、車両搭載性が
良い。更に、所定の範囲で吸気弁の作動角を任意の作動
角に保持することも可能となり、例えば作動角を2位置
に切換制御するものに比して、制御の自由度が高い。According to the eleventh aspect of the present invention, the connecting portions of the members such as the sliding contact portion between the drive cam and the first link and the sliding contact portion between the control cam and the rocker arm are in surface contact. As a result, lubrication can be easily performed, durability and reliability are excellent, and resistance at the time of switching is suppressed to be low. Further, since the swing cam and the like are arranged coaxially with the drive shaft, the control accuracy is superior to a configuration in which the swing cam is supported by another support shaft different from the drive shaft, for example. At the same time, the device itself becomes compact, and the vehicle mountability is good. Further, the operating angle of the intake valve can be maintained at an arbitrary operating angle within a predetermined range, and the degree of freedom of control is higher than that in, for example, switching control of the operating angle between two positions.
【0030】また、請求項12の発明に係る位相変更機
構は、コンパクトで機関への搭載性に優れ、部品点数も
低く抑制される。加えて、請求項11の作動角変更機構
と併用した場合にも、互いに干渉せずに配置することが
できる。更に、吸気弁の作動角の中心位相を所定の範囲
内で任意の位相に保持することも可能で、例えば2位置
に切換制御するものに比して、制御の自由度が高い。Further, the phase change mechanism according to the twelfth aspect of the present invention is compact and excellent in mountability on an engine, and the number of parts is suppressed to be low. In addition, even when used in combination with the operating angle changing mechanism according to claim 11, they can be arranged without interfering with each other. Further, the center phase of the operating angle of the intake valve can be maintained at an arbitrary phase within a predetermined range, and the degree of control freedom is higher than that of, for example, switching control to two positions.
【0031】[0031]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るノッキング制
御装置を、ターボ過給機付ガソリン内燃機関に適用した
一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment in which a knocking control device according to the present invention is applied to a gasoline internal combustion engine with a turbocharger will be described in detail with reference to the drawings.
【0032】図1〜4は、吸気弁1の作動角を変化させ
る作動角変更機構10の機械的構成を示している。内燃
機関の各気筒には1つ又は2つ以上の吸気弁1が設けら
れ、各吸気弁1の上部にはバルブリフタ2が配設されて
いる。これらのバルブリフタ2の上部には、図外のクラ
ンクシャフトに連動して軸周りに回転駆動される駆動軸
3が気筒列方向に延在している。この駆動軸3の外周に
は、各吸気弁1に対応して揺動カム4が揺動可能に外嵌
されており、この揺動カム4がバルブリフタ2に当接し
てこれを押圧することにより、吸気弁1が図外のバルブ
スプリングのバネ力に抗して開閉駆動される。FIGS. 1 to 4 show the mechanical structure of the operating angle changing mechanism 10 for changing the operating angle of the intake valve 1. One or more intake valves 1 are provided in each cylinder of the internal combustion engine, and a valve lifter 2 is arranged above each intake valve 1. Above these valve lifters 2, a drive shaft 3 that is driven to rotate around its axis in conjunction with a crankshaft (not shown) extends in the direction of the cylinder rows. A swing cam 4 is swingably fitted around the outer periphery of the drive shaft 3 corresponding to each intake valve 1. The swing cam 4 comes into contact with and presses the valve lifter 2. The intake valve 1 is driven to open and close against the spring force of a valve spring (not shown).
【0033】作動角変更機構10は、これらの駆動軸3
と揺動カム4との間に設けられ、両者3,4を機械的に
連携するリンクの姿勢を変化させることにより、図1,
2に示す最小作動角(ゼロリフト)から図3,4に示す
最大作動角(フルリフト)の範囲で、吸気弁1の作動角
を連続的に変化させるとともに任意の作動角に保持でき
るようになっている。なお、図1,3は、揺動カム4が
最も開弁方向(図の時計回りの方向)へ揺動した状態を
示し、図2,4は、揺動カム4が最も閉弁方向(図の反
時計回りの方向)へ揺動した状態を示している。The operating angle changing mechanism 10 includes these drive shafts 3
By changing the attitude of a link provided between the swing cam 4 and the swinging cam 4 and mechanically linking the two with each other, FIGS.
In the range from the minimum operating angle (zero lift) shown in FIG. 2 to the maximum operating angle (full lift) shown in FIGS. 3 and 4, the operating angle of the intake valve 1 can be continuously changed and maintained at an arbitrary operating angle. I have. 1 and 3 show a state in which the swing cam 4 swings in the valve-opening direction (clockwise direction in the drawing), and FIGS. (In the counterclockwise direction of FIG. 2).
【0034】詳述すると、作動角変更機構10は、駆動
軸3に偏心して設けられ、この駆動軸3と一体的に回転
する駆動カム11と、この駆動カム11の外周に相対回
転可能に外嵌するリング状リンク(第1のリンク)12
と、駆動軸3と略平行に気筒列方向へ延在する制御軸1
3と、この制御軸13に偏心して設けられ、この制御軸
13と一体的に回転する制御カム14と、この制御カム
14の外周に相対回転可能に外嵌するとともに、一端が
リング状リンク12の先端と相対回転可能に連結するロ
ッカーアーム15と、このロッカーアーム15の他端及
び揺動カム4の先端と回転可能に連結し、両者15,4
を機械的に連携するロッド状リンク(第2のリンク)1
6と、を有している。More specifically, the operating angle changing mechanism 10 is provided eccentrically on the drive shaft 3, and has a drive cam 11 that rotates integrally with the drive shaft 3, and an externally rotatable outer periphery of the drive cam 11. Ring-shaped link (first link) 12 to be fitted
And a control shaft 1 extending in the cylinder row direction substantially parallel to the drive shaft 3.
3, a control cam 14 provided eccentrically to the control shaft 13 and rotating integrally with the control shaft 13; a control cam 14 which is fitted around the outer periphery of the control cam 14 so as to be relatively rotatable; And a rocker arm 15 rotatably connected to the other end of the rocker arm 15 and the tip of the swing cam 4.
Link (second link) 1 for mechanically linking
And 6.
【0035】上記の駆動軸3及び制御軸13は、図外の
軸受ブラケットを介して内燃機関のシリンダヘッド側へ
回転可能に支持されている。制御軸13の一端には、こ
の制御軸13を所定の制御角度範囲内で軸周りに回転駆
動するとともに、所定の回転位相に保持する油圧式又は
電磁式の作動角変更用アクチュエータ17が設けられて
おり、このアクチュエータ17は制御部(コントロール
ユニット)40によって制御される。The drive shaft 3 and the control shaft 13 are rotatably supported on the cylinder head side of the internal combustion engine via a bearing bracket (not shown). One end of the control shaft 13 is provided with a hydraulic or electromagnetic actuation angle changing actuator 17 for driving the control shaft 13 to rotate around the axis within a predetermined control angle range and for maintaining the control shaft 13 at a predetermined rotation phase. The actuator 17 is controlled by a control unit (control unit) 40.
【0036】この制御部40は、周知のCPU及びメモ
リ等を備えたディジタルコンピュータシステムであっ
て、水温センサ41,回転数センサ42,油圧センサ4
3,スロットル(又はアクセル)開度センサ44,吸入
圧力(又は吸入空気量)センサ45の他、後述する過給
圧センサ46及びノッキングセンサ47等の機関運転状
態を検出する各種センサからの検出信号等に基づいて、
後述するように、燃料噴射時期,噴射量を可変制御する
とともに、点火時期を可変制御し(点火時期変更手
段)、かつ、上記の作動角変更用アクチュエータ17や
位相変更用アクチュエータ38へ制御信号を出力して、
吸気弁1の作動角及びその中心位相のそれぞれを維持又
は可変制御する。The control unit 40 is a digital computer system having a well-known CPU, memory, etc., and includes a water temperature sensor 41, a rotation speed sensor 42, and a hydraulic pressure sensor 4.
3. Detection signals from various sensors for detecting the operating state of the engine, such as a supercharging pressure sensor 46 and a knocking sensor 47, in addition to a throttle (or accelerator) opening sensor 44, a suction pressure (or suction air amount) sensor 45, and the like. Based on
As will be described later, the fuel injection timing and the injection amount are variably controlled, the ignition timing is variably controlled (ignition timing changing means), and a control signal is sent to the operating angle changing actuator 17 and the phase changing actuator 38. Output,
The operating angle of the intake valve 1 and its central phase are maintained or variably controlled.
【0037】このような構成により、クランクシャフト
に連動して駆動軸3が回転すると、駆動カム11を介し
てリング状リンク12が実質的に並進作動するととも
に、ロッカーアーム15が制御カム14周りを揺動し、
ロッド状リンク16を介して揺動カム4が揺動して、吸
気弁1が開閉駆動される。With such a configuration, when the drive shaft 3 rotates in conjunction with the crankshaft, the ring-shaped link 12 substantially moves in translation via the drive cam 11 and the rocker arm 15 moves around the control cam 14. Rocks,
The swing cam 4 swings via the rod-like link 16, and the intake valve 1 is driven to open and close.
【0038】また、制御軸13を回動制御することによ
り、ロッカーアーム15の揺動中心となる制御カム14
の中心位置が変化して、各リンク12,16等の姿勢が
変化し、揺動カム4の揺動角度範囲が変化して、バルブ
リフト特性が変化する。具体的には、図5に示すよう
に、作動角の中心位相が略一定のままで、作動角及びバ
ルブリフト量が連続的に変化する。Further, by controlling the rotation of the control shaft 13, the control cam 14 serving as the rocking center of the rocker arm 15 is controlled.
, The posture of each link 12, 16 and the like changes, the swing angle range of the swing cam 4 changes, and the valve lift characteristics change. Specifically, as shown in FIG. 5, the operating angle and the valve lift continuously change while the center phase of the operating angle remains substantially constant.
【0039】このような機械的構成を有する作動角変更
機構10は、駆動カム11とリング状リンク12との摺
接部分や制御カム14とロッカーアーム15との摺接部
分等の各部材の連結部分が面接触となっているため、潤
滑が行い易く、耐久性,信頼性に優れているとともに、
切換時の抵抗も低く抑制される。また、駆動軸3と同軸
上に揺動カム4等が配置されているため、例えば揺動カ
ムを駆動軸とは異なる別の支軸で支持するような構成に
比して、制御精度に優れているとともに、装置自体がコ
ンパクトなものとなり、車両搭載性が良い。更に、所定
の範囲で吸気弁1の作動角を任意の作動角に保持するこ
とができるため、例えば作動角を2位置に切換制御する
ものに比して、制御の自由度が高い。The operating angle changing mechanism 10 having such a mechanical structure connects various members such as a sliding contact portion between the driving cam 11 and the ring-shaped link 12 and a sliding contact portion between the control cam 14 and the rocker arm 15. Because the parts are in surface contact, lubrication is easy and durability and reliability are excellent.
Resistance at the time of switching is also suppressed low. In addition, since the swing cam 4 and the like are arranged coaxially with the drive shaft 3, the control accuracy is excellent compared to a configuration in which the swing cam is supported by another support shaft different from the drive shaft. In addition, the device itself becomes compact, and the vehicle mountability is good. Further, since the operating angle of the intake valve 1 can be maintained at an arbitrary operating angle within a predetermined range, the degree of freedom of control is higher than, for example, switching control of the operating angle to two positions.
【0040】図6は、吸気弁1の作動角の中心位相を変
化させる位相変更機構20の機械的構成を示している。
上記の駆動軸3は、軸受ブラケット5を介してシリンダ
ヘッド側へ回転可能に支持されており、この駆動軸3の
外周側にはカムプーリ(又はスプロケット)6が同軸上
に配置されている。このカムプーリ6は、チェーン又は
タイミングベルトを介してクランクシャフトから回転動
力が伝達され、クランクシャフトと同期して回転する。FIG. 6 shows the mechanical structure of the phase changing mechanism 20 for changing the center phase of the operating angle of the intake valve 1.
The drive shaft 3 is rotatably supported on the cylinder head side via a bearing bracket 5, and a cam pulley (or sprocket) 6 is coaxially arranged on the outer peripheral side of the drive shaft 3. Rotational power is transmitted from the crankshaft to the cam pulley 6 via a chain or a timing belt, and the cam pulley 6 rotates in synchronization with the crankshaft.
【0041】そして、位相変更機構20は、上記のカム
プーリ6と駆動軸3との間の回転動力伝達経路に設けら
れ、両者6,3の回転位相を変化させることにより、吸
気弁1の作動角の大きさを変えることなく、その中心位
相を所定の範囲で連続的に変化させるとともに任意の位
相に保持するようになっている。The phase changing mechanism 20 is provided in a rotational power transmission path between the cam pulley 6 and the drive shaft 3 and changes the rotational phase of the two 6 and 3 so that the operating angle of the intake valve 1 is changed. The center phase is continuously changed within a predetermined range without changing the magnitude of the center, and is maintained at an arbitrary phase.
【0042】詳述すると、位相変更機構20は、カムプ
ーリ6の内周側に一体的に形成され、このカムプーリ6
と一体的に回転する外筒部21と、駆動軸3にボルト2
2を介して締結固定され、この駆動軸3と一体的に回転
する内筒部23と、これらの外筒部21と内筒部23と
の間に介装されるリング状のプランジャ24と、このプ
ランジャ24を一方向(図の左方向)へ常時付勢するリ
ターンスプリング25と、を有している。上記の外筒部
21の内周側にはスリーブ26が固定されており、この
スリーブ26がベアリング27を介して軸受ブラケット
5に回転可能に支持されている。More specifically, the phase changing mechanism 20 is integrally formed on the inner peripheral side of the cam pulley 6,
And an outer cylinder portion 21 integrally rotating with the drive shaft 3 and a bolt 2
2, an inner cylindrical portion 23 which is fastened and fixed via the drive shaft 3 and rotates integrally with the drive shaft 3, a ring-shaped plunger 24 interposed between the outer cylindrical portion 21 and the inner cylindrical portion 23, A return spring 25 that constantly urges the plunger 24 in one direction (leftward in the figure). A sleeve 26 is fixed to the inner peripheral side of the outer cylindrical portion 21, and the sleeve 26 is rotatably supported by the bearing bracket 5 via a bearing 27.
【0043】ここで、プランジャ24の内,外周面と、
内筒部23の外周面及び外筒部21の内周面との噛合部
分28はヘリカルスプラインとなっている。従って、こ
のプランジャ24を後述する位相変更用アクチュエータ
38により内,外筒部23,21の軸方向(図6の左右
方向)へ移動させることにより、この軸方向の運動が内
筒部23と外筒部21との相対回転運動に変換され、外
筒部21と内筒部23との相対回転位相が連続的に変化
する。例えばプランジャ24が図6の最も左方向へ配置
されている状態(図6の状態)では、図7の波形(b)
で示すように、吸気弁1の作動角が最遅角位相に保持さ
れる。一方、プランジャ24が図6の最も右側へ配置さ
れている状態では、図7中の波形(a)で示すように、
吸気弁1の作動角が最進角位相に設定される。Here, the inner and outer peripheral surfaces of the plunger 24,
The meshing portion 28 with the outer peripheral surface of the inner cylindrical portion 23 and the inner peripheral surface of the outer cylindrical portion 21 is a helical spline. Accordingly, by moving the plunger 24 in the axial direction (the left-right direction in FIG. 6) of the inner and outer cylindrical portions 23 and 21 by a phase changing actuator 38 described later, the movement in the axial direction is made to move between the inner cylindrical portion 23 and the outside. The rotation is converted into a relative rotational motion with the cylindrical portion 21, and the relative rotational phase between the outer cylindrical portion 21 and the inner cylindrical portion 23 changes continuously. For example, in the state where the plunger 24 is arranged in the leftmost direction in FIG. 6 (the state in FIG. 6), the waveform (b) in FIG.
As shown by, the operating angle of the intake valve 1 is maintained at the most retarded phase. On the other hand, in a state where the plunger 24 is arranged on the rightmost side in FIG. 6, as shown by a waveform (a) in FIG.
The operation angle of the intake valve 1 is set to the most advanced phase.
【0044】上記の位相変更用アクチュエータ38は、
この例では、プランジャ24の前後に画成される進角側
油圧室31及び遅角側油圧室32への作動油圧を切換制
御することにより、プランジャ24を所定の軸方向位置
に移動,保持する油圧アクチュエータとして構成されて
いる。この進角側油圧室31は、プランジャ24の一端
と外筒部21にピン29を介して固定されるエンドキャ
ップ30との間に液密に画成されており、エンドキャッ
プ30,ボルト22及び駆動軸3に形成された油通路3
3a,33b,33c,33dを介して油圧制御弁35
に接続されている。遅角側油圧室32は、プランジャ2
4の他端側に液密に画成されており、油通路34を介し
て油圧制御弁35に接続されている。この油圧制御弁3
5にはオイルパン36からの作動油を供給するオイルポ
ンプ37が接続されており、上記の制御部40からの制
御信号に基づいて油圧室31,32への供給油圧が切換
制御される。The above-described phase changing actuator 38
In this example, the operating hydraulic pressure to the advance hydraulic chamber 31 and the retard hydraulic chamber 32 defined before and after the plunger 24 is switched and controlled to move and hold the plunger 24 at a predetermined axial position. It is configured as a hydraulic actuator. The advance-side hydraulic chamber 31 is defined in a liquid-tight manner between one end of the plunger 24 and an end cap 30 fixed to the outer cylindrical portion 21 via a pin 29. Oil passage 3 formed in drive shaft 3
Hydraulic control valve 35 via 3a, 33b, 33c, 33d
It is connected to the. The retard side hydraulic chamber 32 is provided with the plunger 2.
4 is liquid-tightly defined on the other end side, and is connected to a hydraulic control valve 35 via an oil passage 34. This hydraulic control valve 3
An oil pump 37 that supplies hydraulic oil from an oil pan 36 is connected to 5, and the hydraulic pressure supplied to the hydraulic chambers 31 and 32 is switched based on a control signal from the control unit 40.
【0045】このような位相変更機構20は、コンパク
トで機関への搭載性に優れ、部品点数も低く抑制され
る。また、上記の作動角変更機構10と併用した場合に
も、互いに干渉せずに配置することができる。更に、吸
気弁1の作動角の中心位相を所定の範囲内で任意の位相
に保持することができ、例えば2位置に切換制御するも
のに比して、制御の自由度が高い。Such a phase changing mechanism 20 is compact and excellent in mountability on an engine, and the number of parts is suppressed to be low. Further, even when used in combination with the above-described operation angle changing mechanism 10, they can be arranged without interfering with each other. Furthermore, the center phase of the operating angle of the intake valve 1 can be maintained at an arbitrary phase within a predetermined range, and the degree of freedom of control is higher than, for example, switching control to two positions.
【0046】図8は、ターボ過給機50の構成を模式的
に示している。シリンダ7から排出される排気は、排気
弁8により開閉される排気ポート8aを通って排気ター
ビン51へ供給される。この排気によって排気タービン
51が回動されると、この排気タービン51と背中合わ
せに設けられたコンプレッサ52によって、吸気管53
及び吸気ポート1aへ供給される吸気が加圧される。FIG. 8 schematically shows the structure of the turbocharger 50. The exhaust gas discharged from the cylinder 7 is supplied to an exhaust turbine 51 through an exhaust port 8a opened and closed by an exhaust valve 8. When the exhaust turbine 51 is rotated by this exhaust, an intake pipe 53 is provided by a compressor 52 provided back to back with the exhaust turbine 51.
And the intake air supplied to the intake port 1a is pressurized.
【0047】ここで、吸気管53内の圧力が設定値を超
えることのないように、排気系には排気タービン51を
迂回するバイパス通路53が設けられている。このバイ
パス通路53には排気バイパス弁(ウエストゲートバル
ブ)54が配設されており、この排気バイパス弁54
は、吸気管53に設けられた過給圧センサ46の検出信
号等に基づいて、制御部40によって駆動制御される。Here, the exhaust system is provided with a bypass passage 53 that bypasses the exhaust turbine 51 so that the pressure in the intake pipe 53 does not exceed a set value. An exhaust bypass valve (waist gate valve) 54 is provided in the bypass passage 53.
Is controlled by the control unit 40 based on a detection signal of a supercharging pressure sensor 46 provided in the intake pipe 53 and the like.
【0048】そして、シリンダブロック9には、所定周
波数のノッキング振動を検出するためのノッキングセン
サ47(ノッキング検出手段)が装着されており、その
ノッキング検出信号が上記の制御部40に入力されてい
る。なお、例えば点火栓の座金部分に筒内圧センサを設
け、筒内圧の変化に基づいてノッキングの検出を行うよ
うにしてもよい。A knocking sensor 47 (knocking detecting means) for detecting knocking vibration of a predetermined frequency is mounted on the cylinder block 9, and the knocking detection signal is input to the control unit 40. . Note that, for example, an in-cylinder pressure sensor may be provided in the washer portion of the ignition plug, and knocking may be detected based on a change in the in-cylinder pressure.
【0049】図9,10の〜は、機関の代表的な運
転条件(運転域)に対応しており、図10は各運転条件
〜に応じた吸気弁1の好適な開閉時期の一例を模式
的に示している。9 and 10 correspond to typical operating conditions (operating range) of the engine, and FIG. 10 schematically shows an example of a suitable opening / closing timing of the intake valve 1 according to each operating condition. Is shown.
【0050】機関がアイドル域にあるとき(アイドリ
ング状態)、好ましくは、作動角が極小作動角に設定さ
れるとともに、吸気弁1の開時期(IVO)がクランク
角度で上死点後約40度程度となり、閉時期(IVC)
が下死点直前となるように、中心位相が遅角側に設定さ
れる。つまり、アイドル域では実圧縮比を落とすと燃
焼安定性が悪化するので、IVCを遅らせる代わりにI
VOを遅らせることで、残留ガスやポンプ損失の低減を
図っている。When the engine is in an idle range (idling state), preferably, the operating angle is set to a minimum operating angle, and the opening timing (IVO) of the intake valve 1 is set to about 40 degrees after the top dead center in crank angle. And the closing time (IVC)
Is set to the retard side so that is just before the bottom dead center. That is, when the actual compression ratio is lowered in the idling range, the combustion stability deteriorates.
By delaying VO, residual gas and pump loss are reduced.
【0051】機関が一定速(R/L)域にあるとき、
好ましくは、IVOが上死点近傍となり、IVCが下死
点から大きく進角するように、作動角を上記の極小作動
角と同程度に設定するとともに、中心位相をアイドル域
よりも進角側に設定する。つまり、実ストローク,圧
縮比を低下させ、ポンプ損失の大幅な低減を図ってい
る。When the engine is in a constant speed (R / L) range,
Preferably, the operating angle is set to be substantially the same as the above-mentioned minimum operating angle so that the IVO is near the top dead center and the IVC is advanced from the bottom dead center, and the center phase is set to be more advanced than the idle range. Set to. That is, the actual stroke and the compression ratio are reduced, and the pump loss is greatly reduced.
【0052】機関が緩く加速するような緩加速域(部分
負荷域)にあるとき、IVOを上死点前(あるいは上
死点近傍)としてバルブオーバーラップ拡大による内部
還流効果と、IVCを進角して実ストローク低下による
ポンプ損失低減効果との相乗効果を得るために、好まし
くは、作動角をR/L域よりも若干拡大(又は同程度
と)しつつ、中心位相をアイドル域よりも進角側(R
/L域と同程度)に設定する。When the engine is in a gradual acceleration range (partial load range) where the engine accelerates gently, the internal recirculation effect due to the expansion of the valve overlap and the advance of the IVC are set with the IVO before (or near) the top dead center. In order to obtain a synergistic effect with the pump loss reduction effect due to the actual stroke reduction, preferably, the operating angle is slightly enlarged (or substantially equal) to the R / L region, and the center phase is advanced to the idle region. Corner side (R
/ L range).
【0053】機関が低速高負荷(加速)域にあるとき
には、吸入空気量を最大限確保するために、好ましく
は、IVCが下死点近傍、IVOが上死点近傍となるよ
うに、作動角を部分負荷域よりも更に拡大しつつ中心
位相をR/L域や部分負荷域よりも遅角側(アイド
ル域と同程度)に設定する。When the engine is in a low speed, high load (acceleration) range, in order to secure the maximum amount of intake air, the operating angle is preferably set so that IVC is near bottom dead center and IVO is near top dead center. Is further expanded from the partial load range, and the center phase is set on the retard side (similar to the idle range) than the R / L range and the partial load range.
【0054】機関が高速高負荷域にあるときには、過
給圧が上昇してきた場合と同様、IVCを遅らせて実圧
縮比を低下させ、過給ミラーサイクルとして使うのが最
も効率的であり、従って、好ましくは、上記の急加速域
よりも作動角を更に拡大させつつ中心位相を更に遅角
側に設定する。When the engine is in the high-speed high-load region, it is most efficient to delay the IVC to lower the actual compression ratio and use it as a supercharging mirror cycle, as in the case where the supercharging pressure is increasing. Preferably, the central phase is set further on the retard side while the operating angle is further enlarged than in the above-mentioned rapid acceleration region.
【0055】このように、各運転条件〜に対応して
IVO及びIVC(作動角及び中心位相)が大きく異な
る設定となっているため、ノック発生時には、そのとき
のIVO,IVC等の状況に対応して制御のロジックを
変えることが望ましい。以下、各運転条件〜に対応
した具体的な制御の例を図11〜14のタイミングチャ
ートを参照して説明する。As described above, since IVO and IVC (operating angle and center phase) are set so as to differ greatly according to each of the operating conditions, when knocking occurs, it is necessary to cope with the situation of IVO, IVC, etc. at that time. It is desirable to change the control logic by doing so. Hereinafter, a specific example of control corresponding to each of the operation conditions 1 to will be described with reference to the timing charts of FIGS.
【0056】図11〜14において、(a)はノッキン
グセンサ47の出力信号を示していおり、このノッキン
グ信号が比較的小さなレベルにある間は、点火時期
(b)は、いわゆるトレースノックレベル(最適点火時
期)となるようにトレースノック制御されている。つま
り、ノッキングが生じない範囲内で可及的に進角させる
ことにより、非常に微弱なノッキングが発生している状
態に保たれている。11 to 14, (a) shows an output signal of the knocking sensor 47. While the knocking signal is at a relatively small level, the ignition timing (b) is set at a so-called trace knock level (optimum level). (Ignition timing). In other words, by advancing as far as possible within a range in which knocking does not occur, a state in which extremely weak knocking occurs is maintained.
【0057】これに対し、ノッキング信号がスライスレ
ベルを超える頻度が所定値以上になると、点火時期
(b)の遅角と吸気弁の作動角(c)及び中心位相
(d)の制御とを組み合わせたノッキング回避制御を開
始すべきであると判断する(図のT1のタイミングがこ
れに相当する)。On the other hand, when the frequency at which the knocking signal exceeds the slice level exceeds a predetermined value, the retardation of the ignition timing (b) and the control of the operating angle (c) and the center phase (d) of the intake valve are combined. It is determined that knocking avoidance control should be started (the timing of T1 in the figure corresponds to this).
【0058】例えば、図11に示すように、機関がアイ
ドル域を含む所定負荷以下の極低負荷域又は一定速
(R/L)域にあり、IVC(f)が下死点よりも進
角している第1の運転状態で、ノッキングを検出したと
き、先ず点火時期を所定のリタード量ΔR1だけ速やか
に遅角させる。なお、この遅角は、応答性よく行うこと
が可能であるので、ノッキングは速やかに抑制される。For example, as shown in FIG. 11, when the engine is in an extremely low load region below a predetermined load including an idle region or in a constant speed (R / L) region, the IVC (f) is advanced more than the bottom dead center. When knocking is detected in the first operating state, the ignition timing is first quickly retarded by a predetermined retard amount ΔR1. In addition, since this retarding can be performed with good responsiveness, knocking is quickly suppressed.
【0059】同時に、このような点火時期の遅角化によ
る燃費の悪化を避けるために、吸気弁の作動角及び中心
位相のそれぞれを維持又は可変制御して、この作動角特
性によるノッキング回避へと置き換えていく。この作動
角及び中心位相の制御には、機械的な遅れが伴うので、
実際の作動角は、図の(c),(d)に示すように、各
アクチュエータ17,38の作動速度に依存して徐々に
変化する。At the same time, in order to avoid the deterioration of fuel efficiency due to the retardation of the ignition timing, the operating angle and the center phase of the intake valve are maintained or variably controlled to prevent knocking due to the operating angle characteristic. I will replace it. Since the control of the operating angle and the center phase involves a mechanical delay,
The actual operating angle gradually changes depending on the operating speed of each of the actuators 17 and 38, as shown in FIGS.
【0060】具体的には、点火時期のリタード開始時期
T1から吸気弁の作動角や中心位相が目標値に到達する
時期T2までの間(T1→T2)、IVO(e)を略一
定に保ちながら、実圧縮比を下げるべくIVC(f)が
進角するように、作動角を若干縮小させるとともに、中
心位相を進角させる。これにより、実圧縮比が低下し、
ノッキングが生じにくいものとなる。なお、通常の温度
条件では実圧縮比の過度の低下は燃焼の悪化を招くが、
ノッキングが発生するような高温条件では、実圧縮比を
低下できる余地は十分にある。このようにIVC(f)
が徐々に進角している状態(T1→T2)では、これに
応じて点火時期(b)を徐々に進角側へ復帰させても問
題ない。Specifically, IVO (e) is kept substantially constant from the retard start timing T1 of the ignition timing to the timing T2 when the operating angle and the center phase of the intake valve reach the target value (T1 → T2). Meanwhile, the operating angle is slightly reduced and the center phase is advanced so that IVC (f) is advanced to lower the actual compression ratio. This reduces the actual compression ratio,
Knocking is unlikely to occur. Under normal temperature conditions, an excessive decrease in the actual compression ratio causes deterioration of combustion,
Under high temperature conditions where knocking occurs, there is enough room to lower the actual compression ratio. Thus, IVC (f)
Is gradually advanced (T1 → T2), there is no problem if the ignition timing (b) is gradually returned to the advanced side accordingly.
【0061】そして、作動角及び中心位相(IVO,I
VC)が目標値まで到達したことを検出した(T2)後
には、上述した点火時期のトレースノック制御を再開し
て、トレースノックレベルを探り、そこでフィックスす
る(図12〜14でも同様)。Then, the operating angle and the center phase (IVO, I
After it is detected that VC) has reached the target value (T2), the above-described trace knock control of the ignition timing is restarted, the trace knock level is searched, and the trace knock level is fixed (similarly in FIGS. 12 to 14).
【0062】一方、図12に示すように、機関が緩加速
域にあり、吸気弁の開時期(e)が上死点よりも大き
く進角しているとともに吸気弁の閉時期(f)が下死点
よりも大きく進角している第2の運転状態では、ポンプ
損失を最大限低減する設定となっているため、吸入負圧
は低く、スロットルバルブは全開に近い状態となってい
る。On the other hand, as shown in FIG. 12, the engine is in the moderate acceleration range, the opening timing (e) of the intake valve is advanced more than the top dead center, and the closing timing (f) of the intake valve is increased. In the second operating state where the angle is advanced more than the bottom dead center, the pump loss is set to a maximum reduction, so that the suction negative pressure is low and the throttle valve is almost fully open.
【0063】この第2の運転状態でのノック発生時に、
仮にIVCを進角させて実圧縮比を下げた場合、充填効
率が低下して加速能力が不足気味になってしまう。そう
なると、アクセルが踏み込まれた場合のような低速高負
荷域の設定に近づく形となるため、IVCは逆に大幅
な遅角を余儀なくされる。したがって、このような第2
の運転状態でノックを検出したとき(T1)には、トル
クの確保が最優先であるから、実圧縮比が上昇するよう
にIVCを遅角して吸気量を確保するとともに、点火時
期の大幅な遅角によってノックを回避することが必要に
なる。When knocking occurs in the second operating state,
If the actual compression ratio is reduced by advancing the IVC, the charging efficiency is reduced, and the acceleration capacity tends to be insufficient. In this case, the setting approaches a low-speed and high-load region as in the case where the accelerator is depressed, so that the IVC is forced to have a large retardation. Therefore, such a second
When the knock is detected in the operation state (T1), since securing of the torque is the highest priority, the IVC is retarded so as to increase the actual compression ratio to secure the intake air amount, and the ignition timing is significantly increased. It is necessary to avoid knocking due to a large retardation.
【0064】つまり、ノック発生が検出されると(T
1)、先ずノッキングの発生を迅速に抑制するために、
点火時期を直ちに所定のリタード量ΔR2だけ遅角す
る。続く変更期間T1→T2では、作動角を略一定に保
持したままで、中心位相を徐々に遅角させることによ
り、閉時期を下死点に近づけて、充填効率の向上(すな
わち吸気量の増大)を図るとともに、この中心位相の遅
角に応じて点火時期を更に遅角側へ徐々に変化させるこ
とにより、ノッキングを回避する。このとき、吸気弁の
開時期の遅角化に伴ってバルブオーバーラップが縮小す
るため、高温の残留ガスが減少し、ノック回避には有効
である。しかしながら、燃費向上効果を少しでも維持す
る目的で、バルブオーバーラップ量を略一定に保つよう
に、中心位相の遅角に応じて作動角を徐々に拡大させる
ようにしても良い。That is, when knock occurrence is detected (T
1) First, in order to quickly suppress the occurrence of knocking,
The ignition timing is immediately retarded by a predetermined retard amount ΔR2. In the subsequent change period T1 → T2, while the operating angle is kept substantially constant, the center phase is gradually retarded to bring the closing timing closer to the bottom dead center, thereby improving the charging efficiency (ie, increasing the intake air amount). In addition, knocking is avoided by gradually changing the ignition timing further to the retard side in accordance with the retardation of the center phase. At this time, since the valve overlap is reduced with the retardation of the opening timing of the intake valve, high-temperature residual gas is reduced, which is effective in avoiding knock. However, the operating angle may be gradually increased in accordance with the retardation of the center phase so as to keep the valve overlap amount substantially constant in order to maintain the fuel efficiency improving effect at all.
【0065】図13に示すように、機関が低速高負荷域
にあり、IVCが下死点後ではあるが下死点近傍にあ
る(遅角量が非常に小さい)第3の運転状態では、実圧
縮比が非常に高く(略最高値)、且つ、下死点近傍では
IVCの遅角化による実圧縮比低下の感度が極めて低
い。したがって、この場合も、IVCの遅角だけでノッ
ク回避を行うことは難しく、点火時期を遅角して迅速か
つ確実なノック回避を行い、IVCの遅角量が効果を出
すのを待って、点火時期を回復させるなどの制御の工夫
が必要である。As shown in FIG. 13, in the third operating state where the engine is in the low-speed high-load region and the IVC is after the bottom dead center but near the bottom dead center (the retard amount is very small), The actual compression ratio is extremely high (substantially the highest value), and near the bottom dead center, the sensitivity of the reduction of the actual compression ratio due to the retardation of the IVC is extremely low. Therefore, also in this case, it is difficult to avoid knocking only by retarding the IVC, and the ignition timing is retarded to quickly and surely avoid knocking, and after the retarding amount of the IVC takes effect, It is necessary to devise control such as recovering the ignition timing.
【0066】具体的には、上記の場合と同様、ノッキン
グ検出(T1)の直後には先ず点火時期を所定のリター
ド量ΔR3だけ速やかに遅角してノッキングを回避す
る。同時に、IVOを略一定に保ちつつIVCが遅角す
るように、作動角を拡大させるとともに中心角を遅角さ
せて、実圧縮比の低下によるノッキングの回避へと移行
させていき、これに対応して点火時期を徐々に進角側へ
復帰させる。Specifically, as in the above case, immediately after knocking detection (T1), the ignition timing is first retarded immediately by a predetermined retard amount ΔR3 to avoid knocking. At the same time, the operating angle is expanded and the central angle is retarded so that the IVC is retarded while maintaining the IVO substantially constant, so as to shift to avoid knocking due to a decrease in the actual compression ratio. To gradually return the ignition timing to the advance side.
【0067】図14に示すように、機関が高速高負荷域
にあり、IVCが既に相当量遅角している第4の運転
状態では、充填効率は最大値付近であるが、IVCの遅
角による実圧縮比低下の感度は大きいので、排温上昇の
高い点火時期の遅角は最小限に抑制し、主にIVCの遅
角化によってノックを回避することが効果的である。As shown in FIG. 14, in the fourth operating state in which the engine is in a high-speed and high-load region and the IVC has already been retarded by a considerable amount, the charging efficiency is near the maximum value, but the IVC is retarded. Therefore, it is effective to minimize the retardation of the ignition timing with a high exhaust temperature rise and to avoid knocking mainly by retarding the IVC.
【0068】具体的には、ノッキングを検出した直後T
1の点火時期のリタード量ΔR4を最小限(行わなくて
も良い)、つまり上記のΔR1〜ΔR3に比して十分に
小さく設定している。そして、IVOを略一定に保ちつ
つ、IVCの遅角によって実圧縮比を低下させるよう
に、作動角を拡大させるとともに中心位相を遅角させて
いる。Specifically, immediately after knocking is detected, T
The retard amount ΔR4 of the first ignition timing is set to a minimum (it does not need to be performed), that is, set sufficiently smaller than the above-mentioned ΔR1 to ΔR3. Then, while keeping the IVO substantially constant, the operating angle is increased and the center phase is retarded so that the actual compression ratio is reduced by retarding the IVC.
【0069】図15は、上記の制御部40により実行さ
れるフローチャートで、上述したノック回避制御の全体
的な流れを示している。FIG. 15 is a flowchart executed by the control unit 40, and shows the overall flow of the above-described knock avoidance control.
【0070】先ず、ステップ(図では単にSと記す)1
1では、ノッキングが発生しているか否かを判定する。
より具体的には、ノッキングセンサ47からの出力信号
に基づいて、スライスレベル以上のノッキングの発生頻
度が所定値を越えているかを判定する。所定値以下であ
れば、本ノッキング回避制御のルーチンを終了する。First, step (simply indicated as S in the figure) 1
At 1, it is determined whether knocking has occurred.
More specifically, based on an output signal from knocking sensor 47, it is determined whether the frequency of occurrence of knocking at or above the slice level exceeds a predetermined value. If it is equal to or smaller than the predetermined value, the knocking avoidance control routine ends.
【0071】続くステップ12では、現在のIVO,I
VCの制御状況を間接的に検出する。具体的には、吸気
弁1の現在の実作動角及び実中心位相に基づいて、現在
のIVO,IVCを算出する。上記の実作動角は、現在
の目標作動角から推定され、あるいは制御軸13の回転
位相を検出する作動角センサ(図示省略)により直接的
に検出される(作動角取得手段)。また、実中心位相
は、現在の目標位相から推定され、あるいは駆動軸3の
回転位相を検出する位相検出センサ(図示省略)及び回
転数センサ42により直接的に検出される(位相取得手
段)。In the following step 12, the current IVO, I
The control status of the VC is indirectly detected. Specifically, the current IVO and IVC are calculated based on the current actual operating angle and the actual center phase of the intake valve 1. The actual operating angle is estimated from the current target operating angle or directly detected by an operating angle sensor (not shown) that detects the rotational phase of the control shaft 13 (operating angle obtaining means). The actual center phase is estimated from the current target phase, or directly detected by a phase detection sensor (not shown) for detecting the rotation phase of the drive shaft 3 and the rotation speed sensor 42 (phase acquisition means).
【0072】ステップ13,14では、これらのIV
O,IVCに基づいて、点火時期IA( ignition advan
ce )のリタード量(ΔR1〜ΔR4)を決定し、この
リタード量に基づいてIAリタード制御を実行する(ス
テップ14)。In steps 13 and 14, these IVs
O, IVC, the ignition timing IA (ignition advan
ce), and the IA retard control is executed based on the retard amount (step 14).
【0073】ステップ15では、IVCの実圧縮比調整
感度及びIVOの残留ガス調整感度を算出する。なお、
IVCの実圧縮比調整感度は、例えば所定の制御ロジッ
クに基づいて幾つかの段階に分けられており、この制御
ロジックとしては、「IVCが下死点前か、後か」によ
って実圧縮比を下げる方向が逆になるといった、大まか
な感度の差による簡単な制御ロジックの他、IVCのク
ランク角によるストローク変位感度の差や、充填効率が
最大となるIVCを考慮しつつ、詳細で精度の高いデー
タベース(ステップ16)を活用した高度な制御ロジッ
ク等を用いることができる。In step 15, the sensitivity of adjusting the actual compression ratio of IVC and the sensitivity of adjusting residual gas of IVO are calculated. In addition,
The actual compression ratio adjustment sensitivity of the IVC is divided into several stages based on, for example, a predetermined control logic. As this control logic, the actual compression ratio is determined by “whether the IVC is before or after bottom dead center”. In addition to a simple control logic based on a rough difference in sensitivity such that the lowering direction is reversed, detailed and highly accurate while taking into account the difference in stroke displacement sensitivity due to the crank angle of the IVC and the IVC that maximizes the charging efficiency. Advanced control logic utilizing a database (step 16) can be used.
【0074】また、IVOの残留ガス調整感度について
は、高温の残留ガスの割合によるノック発生のしやすさ
が関係しており、本実施形態の燃費向上を目的としたI
VC,IVOの設定(ステップ17,18)にも、これ
らが考慮されている。例えば緩加速域のIVC,IV
O設定では、IVCを早めるとポンプ損失が低減する一
方で、実圧縮比も低下するため、そのままでは燃焼が悪
化する。このようにIVCの進角には限界があるので、
代わりにIVOを早めて残留ガス割合を増加させること
により、吸気の温度が上昇して実圧縮比の低下による圧
縮端温度の低下を補うことができる。一方、R/L域
では、残留ガスが多いと燃焼が早く悪化するため、この
ような設定を用いることはできない。このように、ステ
ップ17におけるIVC,IVOの設定は複雑な効果の
図式から成り立っており、ステップ18のIVO,IV
Cの制御可能範囲の他、運転条件に対応した感度をデー
タベースとして持って置くことが必要となる。The sensitivity of the IVO to adjust the residual gas is related to the possibility of knocking due to the ratio of the residual gas at a high temperature.
These are also taken into account in the setting of VC and IVO (steps 17 and 18). For example, IVC, IV
In the O setting, if the IVC is advanced, the pump loss is reduced, while the actual compression ratio is also reduced. Since the advance angle of the IVC is limited,
Instead, the IVO is advanced so as to increase the residual gas ratio, so that the intake air temperature increases and the decrease in the compression end temperature due to the decrease in the actual compression ratio can be compensated. On the other hand, in the R / L region, if the amount of residual gas is large, the combustion deteriorates quickly, so that such a setting cannot be used. As described above, the setting of the IVC and IVO in the step 17 is based on a complicated effect diagram, and the setting of the IVO and the IV
In addition to the controllable range of C, it is necessary to store the sensitivity corresponding to the operating conditions as a database.
【0075】このように設定されたIVO,IVCの設
定に基づいて、目標作動角及び目標中心位相が設定され
(ステップ19)、これらの目標作動角及び目標中心位
相に基づいて、各アクチュエータ17,38を駆動制御
する(ステップ20)。同時に、作動角や中心位相の変
化に対応して、点火時期を適宜に進角側又は遅角側へ制
御する。そして、ステップ21においてIVO,IVC
が目標値に達したと判断した場合、点火時期のトレース
ノック制御を再開した後、上記のステップ11へ戻る。A target operating angle and a target center phase are set based on the settings of IVO and IVC set in this way (step 19). Based on the target operating angle and the target center phase, each of the actuators 17, 38 is driven (step 20). At the same time, the ignition timing is appropriately controlled to be advanced or retarded in accordance with changes in the operating angle and the center phase. Then, in step 21, IVO, IVC
Is determined to have reached the target value, trace knock control of the ignition timing is restarted, and the process returns to step 11 described above.
【0076】以上のように本実施形態によれば、ノッキ
ング回避を行う際に、実作動角及び実中心位相に基づい
て点火時期及び作動角並びに中心位相のそれぞれを維持
又は可変制御するようにしたため、吸気弁の実際の開閉
時期に応じたきめ細かな制御ができるとともに、ノッキ
ングを有効かつ確実に回避しつつ、このノッキングの回
避に伴う運転性能の低下を最小限に抑制することができ
る。As described above, according to the present embodiment, when knocking is avoided, the ignition timing, the operating angle, and the center phase are maintained or variably controlled based on the actual operating angle and the actual center phase. In addition, fine control according to the actual opening / closing timing of the intake valve can be performed, and knocking can be effectively and reliably avoided, and a decrease in driving performance due to the avoidance of knocking can be suppressed to a minimum.
【図1】本発明の一実施形態に係る作動角変更機構の機
械的構成を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing a mechanical configuration of an operating angle changing mechanism according to an embodiment of the present invention.
【図2】同じく作動角変更機構の機械的構成を示す構成
図。FIG. 2 is a configuration diagram showing a mechanical configuration of an operating angle changing mechanism.
【図3】同じく作動角変更機構の機械的構成を示す構成
図。FIG. 3 is a configuration diagram showing a mechanical configuration of an operating angle changing mechanism.
【図4】同じく作動角変更機構の機械的構成を示す構成
図。FIG. 4 is a configuration diagram showing a mechanical configuration of the operating angle changing mechanism.
【図5】この実施形態の作動角変更機構による吸気弁の
作動角の変化の様子を示す特性図。FIG. 5 is a characteristic diagram showing how the operating angle of the intake valve is changed by the operating angle changing mechanism of the embodiment.
【図6】この実施形態の位相変更機構の機械的構成を示
す構成図。FIG. 6 is a configuration diagram showing a mechanical configuration of a phase change mechanism of the embodiment.
【図7】この実施形態の位相変更機構による作動角の中
心位相の変化の様子を示す特性図。FIG. 7 is a characteristic diagram showing how the center phase of the operating angle is changed by the phase changing mechanism of the embodiment.
【図8】この実施形態に係る過給機付き内燃機関を示す
構成図。FIG. 8 is a configuration diagram showing an internal combustion engine with a supercharger according to the embodiment.
【図9】内燃機関の回転数−トルク特性を示す特性図。FIG. 9 is a characteristic diagram showing a rotation speed-torque characteristic of the internal combustion engine.
【図10】機関の各運転条件〜に対応した吸気弁の
好適な開閉時期を模式的に示す特性図。FIG. 10 is a characteristic diagram schematically showing a suitable opening / closing timing of an intake valve corresponding to each operating condition of the engine.
【図11】第1の運転状態でノッキングを検出したとき
の特性を示すタイミングチャート。FIG. 11 is a timing chart showing characteristics when knocking is detected in the first operating state.
【図12】第2の運転状態でノッキングを検出したとき
の特性を示すタイミングチャート。FIG. 12 is a timing chart showing characteristics when knocking is detected in a second operating state.
【図13】第3の運転状態でノッキングを検出したとき
の特性を示すタイミングチャート。FIG. 13 is a timing chart showing characteristics when knocking is detected in a third operating state.
【図14】第4の運転状態でノッキングを検出したとき
の特性を示すタイミングチャート。FIG. 14 is a timing chart showing characteristics when knocking is detected in a fourth operation state.
【図15】本実施形態に係る制御の流れの一例を示すフ
ローチャート。FIG. 15 is a flowchart illustrating an example of a control flow according to the embodiment.
1…吸気弁 10…作動角変更機構 11…駆動カム 12…リング状リンク 13…制御軸 14…制御カム 15…ロッカーアーム 16…ロッド状リンク 17…作動角変更用アクチュエータ 20…位相変更機構 21…外筒部 23…内筒部 24…プランジャ 38…位相変更用アクチュエータ 40…制御部 47…ノッキングセンサ(ノッキング検出手段) 50…ターボ過給機 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Intake valve 10 ... Operating angle changing mechanism 11 ... Drive cam 12 ... Ring-shaped link 13 ... Control shaft 14 ... Control cam 15 ... Rocker arm 16 ... Rod-shaped link 17 ... Actuating angle changing actuator 20 ... Phase changing mechanism 21 ... Outer cylinder part 23 ... Inner cylinder part 24 ... Plunger 38 ... Phase change actuator 40 ... Control unit 47 ... Knocking sensor (knock detection means) 50 ... Turbocharger
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F01L 13/00 301 F01L 13/00 301A 3G301 301K F02D 13/02 F02D 13/02 D 41/22 301 41/22 301B 320 320 43/00 301 43/00 301B 301Z F02P 5/152 F02P 5/15 D 5/153 17/00 R 17/12 Fターム(参考) 3G018 AB07 AB16 BA01 BA17 BA32 BA34 CA06 CA20 DA04 DA08 DA19 DA57 DA66 DA70 DA74 DA76 DA77 DA83 EA08 EA12 EA13 EA14 EA22 EA31 EA32 EA33 EA35 FA01 FA06 FA07 FA08 FA09 FA26 FA27 GA00 GA07 3G019 AB01 AB05 DA02 DC06 GA14 GA15 3G022 BA01 CA03 CA06 CA09 DA02 DA04 DA05 EA02 FA06 GA13 3G084 BA08 BA17 BA23 CA03 CA04 CA05 CA09 DA38 EB08 FA00 FA11 FA25 3G092 AA11 AA18 BA09 DA01 DA05 DA06 DB03 EA03 EA04 EC10 FA16 GA04 GA05 GA06 GA08 GA12 GA17 GA18 HA12Z HA13Z HA16Z HC05Z 3G301 HA01 HA11 HA19 JA22 KA07 KA08 KA09 KA12 KA21 KA24 KA25 LA00 LA07 NC04 NE11 NE12 PA00Z PA16Z PC08Z PE10Z ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F01L 13/00 301 F01L 13/00 301A 3G301 301K F02D 13/02 F02D 13/02 D 41/22 301 41 / 22 301B 320 320 43/00 301 43/00 301B 301Z F02P 5/152 F02P 5/15 D 5/153 17/00 R 17/12 F term (reference) 3G018 AB07 AB16 BA01 BA17 BA32 BA34 CA06 CA20 DA04 DA08 DA19 DA57 DA66 DA70 DA74 DA76 DA77 DA83 EA08 EA12 EA13 EA14 EA22 EA31 EA32 EA33 EA35 FA01 FA06 FA07 FA08 FA09 FA26 FA27 GA00 GA07 3G019 AB01 AB05 DA02 DC06 GA14 GA15 3G022 BA01 CA03 CA06 CA09 DA02 DA04 DA05 EA08 BA09 DA38 EB08 FA00 FA11 FA25 3G092 AA11 AA18 BA09 DA01 DA05 DA06 DB03 EA03 EA04 EC10 FA16 GA04 GA05 GA06 GA0 8 GA12 GA17 GA18 HA12Z HA13Z HA16Z HC05Z 3G301 HA01 HA11 HA19 JA22 KA07 KA08 KA09 KA12 KA21 KA24 KA25 LA00 LA07 NC04 NE11 NE12 PA00Z PA16Z PC08Z PE10Z
Claims (12)
構と、 上記吸気弁の作動角の中心位相を変更する位相変更機構
と、 点火時期を変更する点火時期変更手段と、 所定レベルのノッキングの発生を検出するノッキング検
出手段と、 上記吸気弁の実作動角を検出又は推定する作動角取得手
段と、 上記吸気弁の実中心位相を検出又は推定する位相取得手
段と、を有し、 ノッキングを検出したとき、このときの実作動角及び実
中心位相に基づいて、上記点火時期及び作動角並びに中
心位相のそれぞれを維持又は可変制御することを特徴と
する内燃機関のノッキング制御装置。An operating angle changing mechanism for changing an operating angle of an intake valve; a phase changing mechanism for changing a center phase of the operating angle of the intake valve; an ignition timing changing means for changing an ignition timing; Knocking detecting means for detecting occurrence of knocking, operating angle obtaining means for detecting or estimating the actual operating angle of the intake valve, and phase obtaining means for detecting or estimating the actual center phase of the intake valve, A knocking control device for an internal combustion engine, wherein when knocking is detected, the ignition timing, the operating angle, and the center phase are maintained or variably controlled based on the actual operating angle and the actual center phase at this time.
極低負荷域又は一定速域にあり、少なくとも吸気弁の閉
時期が下死点よりも進角している第1の運転状態で、ノ
ッキングを検出したとき、点火時期を速やかに遅角させ
るとともに、中心位相を進角させることを特徴とする請
求項1に記載の内燃機関のノッキング制御装置。2. In a first operating state in which the engine is in an extremely low load range or a constant speed range below a predetermined load including an idle range, and at least the closing timing of the intake valve is advanced from the bottom dead center, 2. The knocking control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein when knocking is detected, the ignition timing is quickly retarded and the center phase is advanced.
したとき、吸気弁の開時期を略一定に保つように、上記
中心位相の進角に応じて作動角を縮小させること特徴と
する請求項2に記載の内燃機関のノッキング制御装置。3. The method according to claim 1, wherein when knocking is detected in the first operating state, the operating angle is reduced in accordance with the advance of the center phase so as to keep the opening timing of the intake valve substantially constant. Item 3. A knocking control device for an internal combustion engine according to Item 2.
が上死点よりも進角しているとともに吸気弁の閉時期が
下死点よりも進角している第2の運転状態で、ノッキン
グを検出したとき、吸気弁の中心位相を遅角させるとと
もに、この中心位相の遅角に応じて点火時期を徐々に遅
角させることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記
載の内燃機関のノッキング制御装置。4. A second operation in which the engine is in a moderate acceleration range, the opening timing of the intake valve is advanced from TDC, and the closing timing of the intake valve is advanced from BDC. The engine according to any one of claims 1 to 3, wherein when knocking is detected in the state, the central phase of the intake valve is retarded, and the ignition timing is gradually retarded in accordance with the retardation of the central phase. Knocking control device for an internal combustion engine according to claim 1.
したとき、バルブオーバーラップを略一定に保つよう
に、上記中心位相の遅角に応じて作動角を拡大させるこ
とを特徴とする請求項4に記載の内燃機関のノッキング
制御装置。5. The system according to claim 1, wherein when knocking is detected in the second operating state, the operating angle is increased in accordance with the retardation of the center phase so as to keep the valve overlap substantially constant. A knocking control device for an internal combustion engine according to claim 4.
吸気弁の閉時期が略下死点近傍に位置する第3の運転状
態で、ノッキングを検出したとき、点火時期を速やかに
遅角させるとともに、中心位相を遅角させることを特徴
とする請求頃1〜5のいずれかに記載の内燃機関のノッ
キング制御装置。6. The ignition timing is promptly retarded when knocking is detected in a third operating state in which the engine is in a low-speed high-load region and at least the closing timing of the intake valve is located near bottom dead center. The knocking control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the central phase is retarded.
したとき、吸気弁の開時期を略一定に保つように、上記
中心位相の遅角に応じて作動角を拡大させることを特徴
とする請求項6に記載の内燃機関のノッキング制御装
置。7. When the knocking is detected in the third operating state, the operating angle is increased in accordance with the retardation of the center phase so as to keep the opening timing of the intake valve substantially constant. A knocking control device for an internal combustion engine according to claim 6.
の閉時期が下死点よりも遅角している第4の運転状態
で、ノッキングを検出したとき、吸気弁の中心位相を遅
角させることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記
載の内燃機関のノッキング制御装置。8. When the engine is in a high speed range and knocking is detected in at least a fourth operating state in which the closing timing of the intake valve is retarded from bottom dead center, the center phase of the intake valve is retarded. The knocking control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the knocking control device is configured to:
したとき、吸気弁の開時期を略一定に保つように、上記
中心位相の遅角に応じて作動角を拡大させることを特徴
とする請求項8に記載の内燃機関のノッキング制御装
置。9. When the knocking is detected in the fourth operating state, the operating angle is expanded in accordance with the retardation of the center phase so as to keep the opening timing of the intake valve substantially constant. The knocking control device for an internal combustion engine according to claim 8.
出したとき、点火時期を速やかに遅角させることを特徴
とする請求項8又は9に記載の内燃機関のノッキング制
御装置。10. The knocking control device for an internal combustion engine according to claim 8, wherein, when knocking is detected in the fourth operation state, the ignition timing is promptly retarded.
フトと連動して回転する駆動軸と、この駆動軸の外周に
揺動可能に外嵌して吸気弁を駆動する揺動カムとの間に
設けられるものであって、 上記駆動軸に偏心して設けられ、この駆動軸と一体的に
回転する駆動カムと、 この駆動カムの外周に相対回転可能に外嵌する第1のリ
ンクと、 上記駆動軸と略平行に気筒列方向へ延在する制御軸と、 この制御軸に偏心して設けられ、この制御軸と一体的に
回転する制御カムと、 この制御カムの外周に相対回転可能に外嵌するととも
に、一端が第1のリンクと相対回転可能に連結するロッ
カーアームと、 このロッカーアームの他端及び揺動カムの先端と回転可
能に連結する第2のリンクと、 吸気弁の作動角及びバルブリフト量を変化させるよう
に、上記制御軸を回転駆動する作動角変更用アクチュエ
ータと、 を有することを特徴とする請求項1〜10のいずれかに
記載の内燃機関のノッキング制御装置。11. The operating angle changing mechanism is provided between a drive shaft that rotates in conjunction with a crankshaft and a swing cam that swingably fits around the outer periphery of the drive shaft and drives an intake valve. A drive cam that is provided eccentrically to the drive shaft and rotates integrally with the drive shaft, a first link externally fitted to the outer periphery of the drive cam so as to be relatively rotatable, A control shaft extending substantially parallel to the shaft in the cylinder row direction; a control cam provided eccentrically to the control shaft and rotating integrally with the control shaft; and a control shaft externally rotatable relative to the outer periphery of the control cam. A rocker arm having one end rotatably connected to the first link; a second link rotatably connected to the other end of the rocker arm and a tip of the swing cam; To change the valve lift Knock control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that it has a an actuator for operating angle changes for rotating the control shaft.
閉駆動する駆動軸と一体的に回転する内筒部と、 これら外筒部と内筒部との間に介装される環状のプラン
ジャと、 これら内筒部と外筒部の相対的な回転位相を変化させる
ように、上記プランジャを内,外筒部の軸方向へ駆動す
る位相変更用アクチュエータと、 を有することを特徴とする請求項1〜11のいずれかに
記載の内燃機関の吸気弁駆動制御装置。12. The phase change mechanism includes an outer cylinder portion that rotates in synchronization with the crankshaft, a coaxial arrangement with the outer cylinder portion, and a drive shaft that opens and closes an intake valve. An inner cylinder that rotates, an annular plunger interposed between the outer cylinder and the inner cylinder, and the plunger that changes the relative rotational phase of the inner cylinder and the outer cylinder. The intake valve drive control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 11, further comprising: a phase changing actuator that drives the inner cylinder and the outer cylinder in the axial direction.
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