JP2003247443A - Internal combustion engine with variable shift valve mechanism - Google Patents

Internal combustion engine with variable shift valve mechanism

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JP2003247443A
JP2003247443A JP2002047266A JP2002047266A JP2003247443A JP 2003247443 A JP2003247443 A JP 2003247443A JP 2002047266 A JP2002047266 A JP 2002047266A JP 2002047266 A JP2002047266 A JP 2002047266A JP 2003247443 A JP2003247443 A JP 2003247443A
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valve
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孝伸 杉山
Shinichi Takemura
信一 竹村
Tsuneyasu Nohara
常靖 野原
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    • Y02T10/18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To optimize fuel injection timing in terms of fuel atomization or the like for variable control of lifting amount in a constitution for intake port injection. <P>SOLUTION: An engine is provided with a lift/actuation angle varying mechanism continuously varying the lift/actuation angle of a suction valve and a phase varying mechanism continuously varying the phase of lifting center angle, and the amount of intake is controlled by the variable control of a valve lift characteristic. The fuel injection valve is disposed on an intake port and injects the fuel into the suction valve. In a range of a small lifting amount, intake stroke injection is selected because flow velocity near the suction valve is high. In a range of a large lifting amount, the suction valve is switched to waiting time injection in which injection is finished before the valve is opened in order to secondarily atomize the fuel by heat near the intake port because flow velocity near the suction valve becomes lower. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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】この発明は、吸気弁のリフト
量あるいは作動角を可変制御する可変動弁機構を備える
とともに、この吸気弁の上流側に燃料噴射弁を備えた内
燃機関に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal combustion engine equipped with a variable valve mechanism for variably controlling the lift amount or operating angle of an intake valve and a fuel injection valve upstream of the intake valve.

【0002】[0002]

【従来の技術】吸気弁のリフト特性を変更可能な可変動
弁機構を備えるとともに、吸気弁上流の吸気通路内へ燃
料を噴射供給するようにした内燃機関において、可変動
弁機構の制御状態に応じて燃料噴射時期を調整する技術
が、特開2001−221083号公報に開示されてい
る。
2. Description of the Related Art In an internal combustion engine equipped with a variable valve mechanism capable of changing the lift characteristic of an intake valve and injecting fuel into an intake passage upstream of the intake valve, the variable valve mechanism is controlled. A technique for adjusting the fuel injection timing in accordance with this is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-221083.

【0003】この従来技術では、吸気弁が開く前に燃料
噴射を終了させるようなタイミングでの噴射を前提と
し、かつ吸気弁のリフト中心角位相を変更することでバ
ルブオーバラップ量が大きくなったときに、燃料噴射時
期を遅角補正している。
In this prior art, the valve overlap amount is increased by changing the center phase of the lift center angle of the intake valve on the premise that the fuel injection is completed before the intake valve is opened. Sometimes, the fuel injection timing is retarded.

【0004】また特開平8−260923号公報等によ
って、吸気弁のリフト量を連続的に可変制御する可変動
弁機構が公知である。
A variable valve mechanism for continuously variably controlling the lift amount of the intake valve is known from Japanese Patent Laid-Open No. 8-260923.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】吸気弁のリフト量を変
更可能な可変動弁機構を備えた内燃機関の場合、可変動
弁装置の制御状態によって吸気弁付近の吸気の流速が大
幅に変化する。例えば、リフト量が小さいと、吸気弁の
環状流路における流速が大となる。従って、この流速変
化を有効に利用した燃料噴射を行うことが重要である。
In the case of an internal combustion engine equipped with a variable valve mechanism capable of changing the lift amount of the intake valve, the flow velocity of intake air near the intake valve changes significantly depending on the control state of the variable valve device. . For example, if the lift amount is small, the flow velocity in the annular passage of the intake valve will be high. Therefore, it is important to perform fuel injection that effectively utilizes this flow velocity change.

【0006】上記従来技術では、吸気弁のリフト量を変
更する場合の燃料噴射時期制御について何ら検討がなさ
れていない。
In the above-mentioned prior art, no study has been made on the fuel injection timing control when the lift amount of the intake valve is changed.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明に係る内燃機関
は、その吸気弁のリフト量(最大リフト量)を可変制御
する可変動弁機構を備えている。この可変動弁機構に、
吸気弁のリフト中心角の位相を変更可能な第2の可変動
弁機構をさらに組み合わせることもできる。
An internal combustion engine according to the present invention comprises a variable valve mechanism for variably controlling the lift amount (maximum lift amount) of its intake valve. In this variable valve mechanism,
A second variable valve mechanism that can change the phase of the lift center angle of the intake valve can be further combined.

【0008】燃料噴射弁は、吸気弁の上流側に配置さ
れ、吸気通路に燃料を噴射供給する。望ましくは、この
燃料噴射弁は、円錐状の噴霧形態を有し、噴霧の外周部
が吸気弁外周のシール部に重なるように構成されてい
る。
The fuel injection valve is arranged upstream of the intake valve and injects fuel into the intake passage. Desirably, this fuel injection valve has a conical spray form, and is configured such that the outer peripheral portion of the spray overlaps the seal portion on the outer peripheral surface of the intake valve.

【0009】この燃料噴射弁の燃料噴射タイミングは、
制御装置によって制御され、本発明では、吸気弁が開弁
する前に燃料噴射を終了させる第1噴射時期と、吸気弁
の開弁期間中に燃料噴射を行う第2噴射時期と、が上記
可変動弁機構の制御状態に応じて選択されるようになっ
ている。
The fuel injection timing of this fuel injection valve is
According to the present invention, the first injection timing, which is controlled by the control device and ends the fuel injection before the intake valve opens, and the second injection timing, which performs the fuel injection during the opening period of the intake valve, can be set as described above. It is adapted to be selected according to the control state of the variable valve mechanism.

【0010】より具体的には、吸気弁のリフト量が所定
リフト量より大きいときに上記第1噴射時期を選択し、
吸気弁のリフト量が所定リフト量より小さいときに上記
第2噴射時期を選択する。
More specifically, when the lift amount of the intake valve is larger than the predetermined lift amount, the first injection timing is selected,
The second injection timing is selected when the lift amount of the intake valve is smaller than the predetermined lift amount.

【0011】リフト量が大きいときは、第1噴射時期と
して、吸気弁が開弁する前に燃料噴射を終了させる(以
下、これを待ち時間噴射と呼ぶ)ことにより、吸気弁や
吸気ポートの熱で燃料の気化を促進することができる。
つまり燃料の二次微粒化が図れる。一方、リフト量が小
さいときは、第2噴射時期として、吸気弁の開弁期間中
に燃料噴射を行う(以下、これを吸気行程噴射と呼ぶ)
ことにより、吸気ポートに対する燃料付着度合いのばら
つき、ひいては、その影響による吸入空気量のばらつき
を回避できる。つまり、リフト量が小さく開口部の流路
面積が小さい状態では、燃料付着度合いが変化すると実
質的な流路面積が大きく変化することになるが、吸気行
程噴射とすることで、燃料付着度合いのサイクルばらつ
きが抑制される。
When the lift amount is large, the fuel injection is terminated before the intake valve opens (hereinafter referred to as waiting time injection) as the first injection timing, so that the heat of the intake valve and the intake port is reduced. Can accelerate the vaporization of fuel.
That is, secondary atomization of the fuel can be achieved. On the other hand, when the lift amount is small, fuel injection is performed during the opening period of the intake valve as the second injection timing (hereinafter, this is referred to as intake stroke injection).
As a result, it is possible to avoid variations in the degree of adhesion of fuel to the intake port, and consequently variations in the intake air amount due to the influence thereof. In other words, in the state where the lift amount is small and the flow passage area of the opening is small, the substantial flow passage area changes greatly when the fuel adhesion degree changes. Cycle variation is suppressed.

【0012】なお、リフト量が大きいときには、燃料付
着度合いのばらつきが生じても、これによる開口部の流
路面積変化は全体の流路面積から見てわずかな比率であ
り、吸入空気量に対する影響は問題とならない。また、
リフト量が小さいときには、吸気弁通過時の吸気流速が
大きくなり、流れによって燃料が微粒化されるので、待
ち時間噴射のような熱による二次微粒化作用が与えられ
なくても問題はない。
When the lift amount is large, even if the fuel adhesion degree varies, the change in the flow passage area of the opening due to the variation is a small ratio from the overall flow passage area, and the influence on the intake air amount is large. Does not matter. Also,
When the lift amount is small, the intake flow velocity when passing through the intake valve becomes large, and the fuel is atomized by the flow. Therefore, there is no problem even if the secondary atomization action due to heat such as waiting time injection is not given.

【0013】[0013]

【発明の効果】この発明によれば、熱による二次微粒化
が図れる待ち時間噴射と、燃料付着度合いのばらつきを
抑制し得る吸気行程噴射と、を、吸気弁リフト量の可変
制御に応じて最適なものとすることができる。
According to the present invention, the waiting time injection capable of secondary atomization due to heat and the intake stroke injection capable of suppressing the variation in the degree of fuel adhesion are controlled according to the variable control of the intake valve lift amount. It can be optimal.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、この発明を、自動車用火花
点火式ガソリン機関として構成した実施の形態について
説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an embodiment in which the present invention is configured as a spark ignition type gasoline engine for an automobile will be described.

【0015】図1は、内燃機関の吸気弁側可変動弁装置
の構成を示す構成説明図であり、この可変動弁装置は、
可変動弁機構として、吸気弁のリフト・作動角を変化さ
せるリフト・作動角可変機構1と、そのリフトの中心角
の位相(図示せぬクランクシャフトに対する位相)を進
角もしくは遅角させる位相可変機構21(第2の可変動
弁機構に相当する)と、を備えている。
FIG. 1 is a structural explanatory view showing the structure of an intake valve side variable valve operating device of an internal combustion engine. This variable valve operating device is
As a variable valve mechanism, a lift / operating angle variable mechanism 1 for changing a lift / operating angle of an intake valve, and a phase variable for advancing or retarding a phase of a central angle of the lift (phase with respect to a crankshaft not shown). And a mechanism 21 (corresponding to a second variable valve mechanism).

【0016】まず、リフト・作動角可変機構1を説明す
る。なお、このリフト・作動角可変機構1は、本出願人
が先に提案したものであるが、例えば特開平11−10
7725号公報等によって公知となっているので、その
概要のみを説明する。
First, the lift / operating angle varying mechanism 1 will be described. The lift / operating angle variable mechanism 1 was previously proposed by the present applicant, and is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-10.
Since it is known from Japanese Patent Publication No. 7725, only its outline will be described.

【0017】リフト・作動角可変機構1は、シリンダヘ
ッド(図示せず)に摺動自在に設けられた吸気弁11
と、シリンダヘッド上部のカムブラケット(図示せず)
に回転自在に支持された駆動軸2と、この駆動軸2に、
圧入等により固定された偏心カム3と、上記駆動軸2の
上方位置に同じカムブラケットによって回転自在に支持
されるとともに駆動軸2と平行に配置された制御軸12
と、この制御軸12の偏心カム部18に揺動自在に支持
されたロッカアーム6と、各吸気弁11の上端部に配置
されたタペット10に当接する揺動カム9と、を備えて
いる。上記偏心カム3とロッカアーム6とはリンクアー
ム4によって連係されており、ロッカアーム6と揺動カ
ム9とは、リンク部材8によって連係されている。
The variable lift / operating angle mechanism 1 includes an intake valve 11 slidably mounted on a cylinder head (not shown).
And a cam bracket on the top of the cylinder head (not shown)
The drive shaft 2 rotatably supported by the
An eccentric cam 3 fixed by press fitting and the like, and a control shaft 12 rotatably supported by the same cam bracket above the drive shaft 2 and arranged parallel to the drive shaft 2.
The rocker arm 6 swingably supported by the eccentric cam portion 18 of the control shaft 12 and the swing cam 9 that abuts the tappet 10 arranged at the upper end portion of each intake valve 11. The eccentric cam 3 and the rocker arm 6 are linked by a link arm 4, and the rocker arm 6 and the swing cam 9 are linked by a link member 8.

【0018】上記駆動軸2は、後述するように、タイミ
ングチェーンないしはタイミングベルトを介して機関の
クランクシャフトによって駆動されるものである。
The drive shaft 2 is driven by the crankshaft of the engine via a timing chain or timing belt, as will be described later.

【0019】上記偏心カム3は、円形外周面を有し、該
外周面の中心が駆動軸2の軸心から所定量だけオフセッ
トしているとともに、この外周面に、リンクアーム4の
環状部が回転可能に嵌合している。
The eccentric cam 3 has a circular outer peripheral surface, and the center of the outer peripheral surface is offset from the axial center of the drive shaft 2 by a predetermined amount, and the annular portion of the link arm 4 is formed on the outer peripheral surface. It is rotatably fitted.

【0020】上記ロッカアーム6は、略中央部が上記偏
心カム部18によって揺動可能に支持されており、その
一端部に、連結ピン5を介して上記リンクアーム4のア
ーム部が連係しているとともに、他端部に、連結ピン7
を介して上記リンク部材8の上端部が連係している。上
記偏心カム部18は、制御軸12の軸心から偏心してお
り、従って、制御軸12の角度位置に応じてロッカアー
ム6の揺動中心は変化する。
The rocker arm 6 has a substantially central portion swingably supported by the eccentric cam portion 18, and one end portion of the rocker arm 6 is linked to the arm portion of the link arm 4 via a connecting pin 5. Together with the other end, the connecting pin 7
The upper end of the link member 8 is linked via the. The eccentric cam portion 18 is eccentric from the axis of the control shaft 12, and therefore the rocking center of the rocker arm 6 changes according to the angular position of the control shaft 12.

【0021】上記揺動カム9は、駆動軸2の外周に嵌合
して回転自在に支持されており、側方へ延びた端部に、
連結ピン17を介して上記リンク部材8の下端部が連係
している。この揺動カム9の下面には、駆動軸2と同心
状の円弧をなす基円面と、該基円面から所定の曲線を描
いて延びるカム面と、が連続して形成されており、これ
らの基円面ならびにカム面が、揺動カム9の揺動位置に
応じてタペット10の上面に当接するようになってい
る。
The swing cam 9 is rotatably supported by being fitted to the outer periphery of the drive shaft 2, and has an end portion extending laterally,
The lower end of the link member 8 is linked via the connecting pin 17. On the lower surface of the swing cam 9, a base circular surface that forms a circular arc concentric with the drive shaft 2 and a cam surface that extends from the base circular surface in a predetermined curve are continuously formed. The base circular surface and the cam surface come into contact with the upper surface of the tappet 10 according to the swing position of the swing cam 9.

【0022】すなわち、上記基円面はベースサークル区
間として、リフト量が0となる区間であり、揺動カム9
が揺動してカム面がタペット10に接触すると、徐々に
リフトしていくことになる。なお、ベースサークル区間
とリフト区間との間には若干のランプ区間が設けられて
いる。
That is, the base circle surface is a base circle section where the lift amount is 0, and the swing cam 9
When oscillates and the cam surface comes into contact with the tappet 10, it gradually lifts. A slight ramp section is provided between the base circle section and the lift section.

【0023】上記制御軸12は、図1に示すように、一
端部に設けられたリフト・作動角制御用アクチュエータ
13によって所定角度範囲内で回転するように構成され
ている。このリフト・作動角制御用アクチュエータ13
は、例えばウォームギア15を介して制御軸12を駆動
するサーボモータ等からなり、エンジンコントロールユ
ニット19(制御装置)からの制御信号によって制御さ
れている。ここで、制御軸12の回転角度は、アナログ
センサからなる制御軸センサ14によって検出され、こ
の検出した実際の制御状態に基づいて上記アクチュエー
タ13がクローズドループ制御される。
As shown in FIG. 1, the control shaft 12 is configured to rotate within a predetermined angle range by a lift / operating angle control actuator 13 provided at one end. This lift / operating angle control actuator 13
Is composed of, for example, a servo motor that drives the control shaft 12 via the worm gear 15, and is controlled by a control signal from the engine control unit 19 (control device). Here, the rotation angle of the control shaft 12 is detected by the control shaft sensor 14 which is an analog sensor, and the actuator 13 is closed-loop controlled based on the detected actual control state.

【0024】このリフト・作動角可変機構1の作用を説
明すると、駆動軸2が回転すると、偏心カム3のカム作
用によってリンクアーム4が上下動し、これに伴ってロ
ッカアーム6が揺動する。このロッカアーム6の揺動
は、リンク部材8を介して揺動カム9へ伝達され、該揺
動カム9が揺動する。この揺動カム9のカム作用によっ
て、タペット10が押圧され、吸気弁11がリフトす
る。
The operation of the lift / operating angle varying mechanism 1 will be described. When the drive shaft 2 rotates, the link arm 4 moves up and down by the cam action of the eccentric cam 3, and the rocker arm 6 swings accordingly. The swing of the rocker arm 6 is transmitted to the swing cam 9 via the link member 8, and the swing cam 9 swings. By the cam action of the swing cam 9, the tappet 10 is pressed and the intake valve 11 is lifted.

【0025】ここで、リフト・作動角制御用アクチュエ
ータ13を介して制御軸12の角度が変化すると、ロッ
カアーム6の揺動運動の中心位置が動いて該ロッカアー
ム6の初期位置が変化し、ひいては揺動カム9の初期揺
動位置が変化する。
Here, when the angle of the control shaft 12 changes via the lift / operating angle control actuator 13, the center position of the rocking motion of the rocker arm 6 moves, and the initial position of the rocker arm 6 changes, which in turn rocks. The initial swing position of the moving cam 9 changes.

【0026】例えば偏心カム部18が図の上方へ位置し
ているとすると、ロッカアーム6は全体として上方へ位
置し、揺動カム9の連結ピン17側の端部が相対的に上
方へ引き上げられた状態となる。つまり、揺動カム9の
初期位置は、そのカム面がタペット10から離れる方向
に傾く。従って、駆動軸2の回転に伴って揺動カム9が
揺動した際に、基円面が長くタペット10に接触し続
け、カム面がタペット10に接触する期間は短い。従っ
て、リフト量が全体として小さくなり、かつその開時期
から閉時期までの角度範囲つまり作動角も縮小する。
For example, assuming that the eccentric cam portion 18 is located above in the drawing, the rocker arm 6 is located above as a whole, and the end portion of the swing cam 9 on the connecting pin 17 side is relatively pulled up. It will be in a state of being. That is, the initial position of the swing cam 9 is tilted in the direction in which its cam surface moves away from the tappet 10. Therefore, when the oscillating cam 9 oscillates as the drive shaft 2 rotates, the base circle surface keeps contacting the tappet 10 for a long time, and the cam surface keeps contacting the tappet 10 for a short period. Therefore, the lift amount is reduced as a whole, and the angular range from the opening timing to the closing timing, that is, the operating angle is also reduced.

【0027】逆に、偏心カム部18が図の下方へ位置し
ているとすると、ロッカアーム6は全体として下方へ位
置し、揺動カム9の連結ピン17側の端部が相対的に下
方へ押し下げられた状態となる。つまり、揺動カム9の
初期位置は、そのカム面がタペット10に近付く方向に
傾く。従って、駆動軸2の回転に伴って揺動カム9が揺
動した際に、タペット10と接触する部位が基円面から
カム面へと直ちに移行する。従って、リフト量が全体と
して大きくなり、かつその作動角も拡大する。
On the contrary, if the eccentric cam portion 18 is located downward in the figure, the rocker arm 6 is located downward as a whole, and the end of the swing cam 9 on the side of the connecting pin 17 is relatively downward. It will be pushed down. That is, the initial position of the swing cam 9 is inclined such that its cam surface approaches the tappet 10. Therefore, when the swing cam 9 swings as the drive shaft 2 rotates, the portion that comes into contact with the tappet 10 immediately shifts from the base circular surface to the cam surface. Therefore, the lift amount becomes large as a whole, and the operating angle thereof also increases.

【0028】上記の偏心カム部18の初期位置は連続的
に変化させ得るので、これに伴って、バルブリフト特性
は、連続的に変化する。つまり、図2に示すように、リ
フトならびに作動角を、両者同時に、連続的に拡大,縮
小させることができる。各部のレイアウトによるが、例
えば、リフト・作動角の大小変化に伴い、吸気弁11の
開時期と閉時期とがほぼ対称に変化する。なお、図3
は、制御軸12(図にはC/SFTと略記してある)の
回転角度とリフト・作動角との関係を示す。
Since the initial position of the eccentric cam portion 18 can be continuously changed, the valve lift characteristic is continuously changed accordingly. That is, as shown in FIG. 2, the lift and the working angle can be continuously expanded and contracted at the same time. Depending on the layout of each part, for example, the opening timing and the closing timing of the intake valve 11 change substantially symmetrically as the lift / operating angle changes. Note that FIG.
Shows the relationship between the rotation angle of the control shaft 12 (abbreviated as C / SFT in the drawing) and the lift / operating angle.

【0029】次に、位相可変機構21は、図1に示すよ
うに、上記駆動軸2の前端部に設けられたスプロケット
22と、このスプロケット22と上記駆動軸2とを、所
定の角度範囲内において相対的に回転させる位相制御用
アクチュエータ23と、から構成されている。上記スプ
ロケット22は、図示せぬタイミングチェーンもしくは
タイミングベルトを介して、クランクシャフトに連動し
ている。上記位相制御用アクチュエータ23は、例えば
油圧式、電磁式などの回転型アクチュエータからなり、
エンジンコントロールユニット19からの制御信号によ
って制御されている。この位相制御用アクチュエータ2
3の作用によって、スプロケット22と駆動軸2とが相
対的に回転し、バルブリフトにおけるリフト中心角が遅
進する。つまり、リフト特性の曲線自体は変わらずに、
全体が進角もしくは遅角する。また、この変化も、連続
的に得ることができる。この位相可変機構21の実際の
制御状態は、駆動軸2の回転位置に応答する駆動軸セン
サ16によって検出され、これに基づいて、上記アクチ
ュエータ23がクローズドループ制御される。
Next, as shown in FIG. 1, the phase varying mechanism 21 includes a sprocket 22 provided at the front end of the drive shaft 2 and the sprocket 22 and the drive shaft 2 within a predetermined angle range. And a phase control actuator 23 that relatively rotates. The sprocket 22 is interlocked with the crankshaft via a timing chain or timing belt (not shown). The phase control actuator 23 is composed of a rotary actuator such as a hydraulic type or an electromagnetic type,
It is controlled by a control signal from the engine control unit 19. This phase control actuator 2
By the action of 3, the sprocket 22 and the drive shaft 2 rotate relatively, and the lift center angle in the valve lift is retarded. In other words, the lift characteristic curve itself does not change,
The whole is advanced or retarded. Also, this change can be continuously obtained. The actual control state of the phase variable mechanism 21 is detected by the drive shaft sensor 16 which responds to the rotational position of the drive shaft 2, and the actuator 23 is closed-loop controlled based on this.

【0030】このような可変動弁装置を吸気弁側に備え
た本実施例の内燃機関は、スロットル弁に依存せず、吸
気弁11の可変制御によって吸気量が制御される。な
お、実用機関では、ブローバイガスの還流等のために吸
気系に若干の負圧が存在していることが好ましいので、
後述するように、吸気通路の上流側に、スロットル弁に
代えて、負圧生成用の適宜な絞り機構を設けることが望
ましい。
In the internal combustion engine of this embodiment equipped with such a variable valve operating device on the intake valve side, the intake amount is controlled by the variable control of the intake valve 11 without depending on the throttle valve. Incidentally, in a practical engine, it is preferable that a slight negative pressure exists in the intake system due to the circulation of blow-by gas, etc.
As described later, it is desirable to provide an appropriate throttle mechanism for generating negative pressure on the upstream side of the intake passage, instead of the throttle valve.

【0031】上記リフト・作動角可変機構1と上記位相
可変機構21とを用いた吸入空気量制御について説明す
ると、図4は、代表的な運転条件における吸気弁のバル
ブリフト特性を示したもので、図示するように、アイド
ル等の極低負荷域においては、リフト量が極小リフトと
なる。これは特に、リフト中心角の位相が吸気量に影響
しない程度にまで小さなリフト量となる。そして、位相
可変機構21によるリフト中心角の位相は、最も遅角し
た位置となり、これによって、閉時期は、下死点直前位
置となる。
Explaining the intake air amount control using the lift / operating angle variable mechanism 1 and the phase variable mechanism 21, FIG. 4 shows the valve lift characteristics of the intake valve under typical operating conditions. As shown in the figure, the lift amount becomes a minimum lift in an extremely low load region such as idle. This is a small lift amount to such an extent that the phase of the lift central angle does not affect the intake amount. Then, the phase of the lift center angle by the phase changing mechanism 21 is at the most retarded position, whereby the closing timing is at the position immediately before bottom dead center.

【0032】このように極小リフトとすることによっ
て、吸気流が吸気弁11の間隙においてチョークした状
態となり、極低負荷域で必要な微小流量が安定的に得ら
れる。そして、閉時期が下死点近傍となることから、有
効圧縮比は十分に高くなり、極小リフトによるガス流動
の向上と相俟って、比較的良好な燃焼を確保できる。
By using the minimum lift in this way, the intake flow is choked in the gap of the intake valve 11, and the required minute flow rate can be stably obtained in the extremely low load region. Then, since the closing timing is near the bottom dead center, the effective compression ratio becomes sufficiently high, and in combination with the improvement of the gas flow due to the minimal lift, a relatively good combustion can be secured.

【0033】一方、アイドル等の極低負荷域よりも負荷
の大きな低負荷領域(補機負荷が加わっているアイドル
状態を含む)においては、リフト・作動角が大きくな
り、かつリフト中心角は進角した位置となる。このとき
には、バルブタイミングをも考慮して吸気量制御が行わ
れることになり、吸気弁閉時期を早めることで、吸気量
が比較的少量に制御される。この結果、リフト・作動角
はある程度大きなものとなり、吸気弁11によるポンピ
ングロスが低減する。
On the other hand, in the low load region where the load is larger than the extremely low load region such as idle (including the idle state where the auxiliary machine load is applied), the lift / operating angle becomes large and the lift center angle advances. It becomes a cornered position. At this time, the intake amount control is performed in consideration of the valve timing as well, and the intake amount is controlled to a relatively small amount by advancing the intake valve closing timing. As a result, the lift / operating angle becomes large to some extent, and the pumping loss due to the intake valve 11 is reduced.

【0034】なお、アイドル等の極低負荷域における極
小リフトでは、前述したように、位相を変更しても吸気
量は殆ど変化しないので、極低負荷域から低負荷域へと
移行する場合には、位相変更よりも優先して、リフト・
作動角を拡大する必要がある。空調用コンプレッサ等の
補機の負荷が加わった場合も同様である。
In the extremely small lift in the extremely low load range such as idling, as described above, the intake air amount hardly changes even if the phase is changed. Therefore, when the extremely low load range is shifted to the low load range. Has priority over the phase change,
It is necessary to increase the working angle. The same applies when a load is added to auxiliary equipment such as an air conditioning compressor.

【0035】一方、さらに負荷が増加し、燃焼が安定し
てくる中負荷域では、図4に示すように、リフト・作動
角をさらに拡大しつつ、リフト中心角の位相を進角させ
る。リフト中心角の位相は、中負荷域のある点で、最も
進角した状態となる。これにより、内部EGRが利用さ
れ、一層のポンピングロス低減が図れる。
On the other hand, in the medium load range where the load further increases and the combustion becomes stable, as shown in FIG. 4, the phase of the lift central angle is advanced while the lift / operating angle is further expanded. The phase of the lift center angle is in the most advanced state at a point in the medium load range. As a result, the internal EGR is utilized, and the pumping loss can be further reduced.

【0036】また、最大負荷時には、さらにリフト・作
動角を拡大し、かつ最適なバルブタイミングとなるよう
に位相可変機構21を制御する。なお、図示するよう
に、機関回転数によっても最適なバルブリフト特性は異
なるものとなる。
Further, at the time of maximum load, the variable phase mechanism 21 is controlled so that the lift / operating angle is further expanded and the valve timing is optimized. As shown in the drawing, the optimum valve lift characteristic also differs depending on the engine speed.

【0037】図5および図6は、この内燃機関の燃料供
給系の構成を示したもので、上記吸気弁11によって開
閉される吸気ポート51の上流側に、電磁式燃料噴射弁
52が配置され、吸気弁11へ向けて燃料を噴射供給し
ている。なお、53は、上流側の吸気通路55に設けら
れた前述した負圧生成用の負圧調整弁、54はエアクリ
ーナ、56は排気通路、57は触媒コンバータ、58は
点火プラグ、である。上記燃料噴射弁52は、図6に示
すように、一対の吸気弁11に対応して一対の円錐状噴
霧Fを形成するようになっており、かつ各噴霧Fの外周
部が、吸気弁11の傘部外周のシール部に重なるよう
に、その噴霧の拡がりが設定されている。
FIGS. 5 and 6 show the structure of the fuel supply system of this internal combustion engine. An electromagnetic fuel injection valve 52 is arranged upstream of the intake port 51 opened and closed by the intake valve 11. The fuel is injected and supplied toward the intake valve 11. Reference numeral 53 is a negative pressure adjusting valve provided in the intake passage 55 on the upstream side for generating the negative pressure, 54 is an air cleaner, 56 is an exhaust passage, 57 is a catalytic converter, and 58 is an ignition plug. As shown in FIG. 6, the fuel injection valve 52 is configured to form a pair of conical sprays F corresponding to the pair of intake valves 11, and the outer peripheral portion of each spray F is provided with the intake valve 11. The spread of the spray is set so as to overlap the seal portion on the outer circumference of the umbrella portion.

【0038】次に、上記燃料噴射弁52による燃料噴射
時期について説明する。
Next, the fuel injection timing of the fuel injection valve 52 will be described.

【0039】上記のようなリフト・作動角可変機構1を
用いて吸気弁11のリフト量を小さくしていくと、吸気
弁11のシール部付近の流速が上昇する。そのため、そ
の時点で燃料を供給すれば、上昇した空気流速により燃
料の微粒化が図れることになる。従って、吸気弁11の
極低リフト時には、待ち時間噴射による二次微粒化に依
存せずに、吸気行程噴射を比較的容易に使用できること
になり、リフト量に応じて、噴射時期を吸気行程噴射と
待ち時間噴射とに切り替えること可能である。また、極
低リフト時に待ち時間噴射を行うと、燃料液滴がバルブ
シート付近に付着し、流速発達前に筒内に燃料が供給さ
れて、供給初期の燃料粒径が大きくなることや、この燃
料液滴の付着度合のサイクルばらつきにより、吸気弁1
1における流路面積が変化して供給空気量のばらつきが
生じるおそれもある。そこで、第1の実施形態では、図
7に示すように、吸気弁11のリフト量で、吸気行程噴
射と待ち時間噴射とを設定することにした。すなわち、
所定のリフト量以下では、吸気行程噴射とし、所定のリ
フト量以上では、待ち時間噴射とする。なお、リフト量
は、制御軸12の回動角度に基づいて判別される。
When the lift amount of the intake valve 11 is reduced by using the lift / operating angle variable mechanism 1 as described above, the flow velocity near the seal portion of the intake valve 11 increases. Therefore, if the fuel is supplied at that time, the fuel can be atomized due to the increased air flow velocity. Therefore, during the extremely low lift of the intake valve 11, the intake stroke injection can be used relatively easily without depending on the secondary atomization due to the waiting time injection, and the injection timing can be set to the intake stroke injection according to the lift amount. It is possible to switch to and waiting time injection. In addition, when the waiting time injection is performed at an extremely low lift, the fuel droplets adhere to the vicinity of the valve seat, the fuel is supplied into the cylinder before the flow velocity develops, and the fuel particle size at the initial supply becomes large. Due to the variation in the degree of adhesion of fuel droplets, the intake valve 1
There is a possibility that the flow passage area in No. 1 changes and the amount of supplied air varies. Therefore, in the first embodiment, as shown in FIG. 7, the intake stroke injection and the waiting time injection are set by the lift amount of the intake valve 11. That is,
The intake stroke injection is performed when the lift amount is equal to or less than the predetermined lift amount, and the waiting time injection is performed when the lift amount is equal to or more than the predetermined lift amount. The lift amount is determined based on the rotation angle of the control shaft 12.

【0040】図8は、噴射時期を制御軸12の回動角度
に基づいて制御する第1実施形態のフローチャートであ
る。以下、このフローチャートに従って、処理の流れを
説明する。
FIG. 8 is a flow chart of the first embodiment in which the injection timing is controlled based on the rotation angle of the control shaft 12. The flow of processing will be described below according to this flowchart.

【0041】まずステップ101で制御軸12(図中、
C/SFTと略記する)の回動角度を読み込み、ステップ1
02で、所定リフト量に対応する所定の回動角度X以下
であるかを判断する。回動角度X以下である場合には、
ステップ103へ進み、吸気行程噴射とする。続くステ
ップ104では位相可変機構21による進角量(位相制
御量)を読み込む。上記の制御軸角度と位相制御量とか
ら、吸気弁11の実際の開弁時期ならびに開弁期間が算
出される。続くステップ105では、確実に吸気行程噴
射とするために、燃料噴射開始時期を概略ステップ10
4で算出された吸気弁開弁開始時期として求め、空気量
に応じた燃料噴射期間だけ、燃料を吸気ポート内に噴射
する。
First, at step 101, the control shaft 12 (in the figure,
Read the rotation angle (abbreviated as C / SFT)
At 02, it is determined whether the rotation angle is equal to or smaller than a predetermined rotation angle X corresponding to a predetermined lift amount. When the rotation angle is X or less,
In step 103, intake stroke injection is performed. In the following step 104, the advance angle amount (phase control amount) by the phase variable mechanism 21 is read. The actual valve opening timing and valve opening period of the intake valve 11 are calculated from the control axis angle and the phase control amount. In the following step 105, the fuel injection start timing is set roughly in step 10 in order to surely perform the intake stroke injection.
It is determined as the intake valve opening start timing calculated in step 4, and fuel is injected into the intake port for the fuel injection period corresponding to the air amount.

【0042】一方、ステップ102で所定の回動角度X
よりも大と判断された場合は、ステップ106へ進み、
待ち時間噴射とする。続くステップ107では位相可変
機構21による位相制御量を読み込み、上記の制御軸角
度と位相制御量とから、吸気弁11の実際の開弁時期な
らびに開弁期間を算出する。続くステップ108では、
確実に待ち時間噴射とするために、燃料噴射終了時期を
ステップ107で算出された吸気弁開弁開始時期よりも
前とし、かつ空気量に応じた必要な燃料噴射期間だけ遡
った時期を噴射開始時期として、燃料噴射を実行する。
On the other hand, in step 102, a predetermined rotation angle X
If it is determined to be greater than, go to step 106,
It is a waiting time injection. In the following step 107, the phase control amount by the phase variable mechanism 21 is read, and the actual valve opening timing and valve opening period of the intake valve 11 are calculated from the control axis angle and the phase control amount. In the following step 108,
In order to reliably perform the waiting time injection, the fuel injection end timing is set to be earlier than the intake valve opening start timing calculated in step 107, and the injection start is performed at a timing that is traced back by a necessary fuel injection period according to the air amount. As the timing, fuel injection is executed.

【0043】図9は、吸気行程噴射と待ち時間噴射とを
対比して示す、タイミングチャートである。
FIG. 9 is a timing chart showing a comparison between the intake stroke injection and the waiting time injection.

【0044】このように、吸気弁低リフトに吸気行程噴
射とすることで、吸気弁11のシール部付近での高い吸
気流速による燃料微粒化効果を有効に利用でき、未燃燃
料の低下が図れるとともに、吸気ポート51内への燃料
付着が抑止され、過渡時の燃料到達遅れ減少や、設定空
燃比に対するサイクルばらつき減少が図れ、排気性能の
向上、運転性向上が得られる。しかも、円錐状の燃料噴
霧を吸気弁11の外径に対応させることで、燃料付着が
一層抑制される。また、シール部付近の流速が低くなる
吸気弁高リフト時には、待ち時間噴射とすることで、吸
気ポート51や吸気弁11の熱を利用した二次微粒化が
図れ、均質な混合気を得ることができる。
In this way, by making the intake stroke injection to the intake valve low lift, the fuel atomization effect due to the high intake flow velocity near the seal portion of the intake valve 11 can be effectively utilized, and the unburned fuel can be reduced. At the same time, the adhesion of fuel to the intake port 51 is suppressed, the fuel arrival delay during transition and the cycle variation with respect to the set air-fuel ratio can be reduced, and the exhaust performance and the drivability can be improved. Moreover, by making the cone-shaped fuel spray correspond to the outer diameter of the intake valve 11, the fuel adhesion is further suppressed. Further, when the intake valve is in a high lift state where the flow velocity near the seal portion is low, by performing the waiting time injection, secondary atomization using the heat of the intake port 51 and the intake valve 11 can be achieved and a homogeneous air-fuel mixture can be obtained. You can

【0045】次に、請求項3に対応する第2の実施形態
について、図10および図11に基づいて説明する。
Next, a second embodiment corresponding to claim 3 will be described with reference to FIGS.

【0046】この実施形態は、第1の実施形態に加え
て、機関回転速度を考慮して、燃料噴射時期の切換を行
うようにしたものであって、図10に示すように、吸気
弁リフト量と機関回転速度とをパラメータとして、吸気
行程噴射と待ち時間噴射とが選択的に設定される。すな
わち、基本的に、所定のリフト量以下では吸気行程噴射
とし、所定のリフト量以上では待ち時間噴射とするが、
回転速度が上昇するに従い、切換点となる所定リフト量
の値が増加する。
In this embodiment, in addition to the first embodiment, the fuel injection timing is switched in consideration of the engine rotation speed. As shown in FIG. The intake stroke injection and the waiting time injection are selectively set using the amount and the engine speed as parameters. That is, basically, the intake stroke injection is performed below the predetermined lift amount, and the waiting time injection is performed above the predetermined lift amount,
As the rotation speed increases, the value of the predetermined lift amount that is the switching point increases.

【0047】これは、回転速度の上昇に伴い、同一リフ
ト量であっても、ピストン速度の上昇により、吸気弁1
1の前後差圧が増加し、その結果、空気流速が上昇す
る、ということを考慮したためである。言い換えれば、
機関回転速度上昇に伴って、空気流速が同一となるバル
ブリフト量が増加できることになる。なお、吸気弁11
とバルブシートとの隙間における流れが既にチョークし
ているような領域では、この部分での流れの流速は変わ
らないが、シリンダ内での流速は筒内密度低下により増
加するので、やはり微粒化が図れる。
This is because even if the lift amount is the same as the rotation speed increases, the intake valve 1 is
This is because it is considered that the differential pressure before and after 1 increases, and as a result, the air flow velocity increases. In other words,
As the engine speed increases, the valve lift amount at which the air velocity becomes the same can be increased. The intake valve 11
In the region where the flow in the gap between the valve seat and the valve seat is already choked, the flow velocity in this part does not change, but the flow velocity in the cylinder increases due to the decrease in in-cylinder density. Can be achieved.

【0048】図11のフローチャートに従って説明する
と、ステップ111で制御軸12(C/SFT)の回動角度
と機関回転速度とを読み込み、ステップ112で、吸気
行程噴射を行うべき領域を示す判断用マップを参照す
る。このマップは、図10に示したような特性に設定さ
れている。そして、ステップ113で、このマップに基
づき、吸気行程噴射を行う領域であるかを判断する。吸
気行程噴射とすべき領域である場合には、ステップ11
4へ進み、吸気行程噴射とする。続くステップ115で
は、位相可変機構21による位相制御量を読み込み、上
記制御軸角度と位相制御量とから、吸気弁開弁時期なら
びに開弁期間を算出する。続くステップ116では、確
実に吸気行程噴射とするために、燃料噴射開始時期を概
略ステップ115で算出された吸気弁開弁開始時期とし
て求め、空気量に応じた燃料噴射期間だけ、燃料を吸気
ポート内に噴射する。
Explaining in accordance with the flowchart of FIG. 11, in step 111, the rotation angle of the control shaft 12 (C / SFT) and the engine rotation speed are read, and in step 112, a determination map showing the region where the intake stroke injection should be performed. Refer to. This map has the characteristics shown in FIG. Then, in step 113, it is determined based on this map whether or not the region is where the intake stroke injection is performed. If it is the region where the intake stroke injection is to be performed, step 11
4, and the intake stroke injection is performed. In the following step 115, the phase control amount by the phase variable mechanism 21 is read, and the intake valve opening timing and the valve opening period are calculated from the control axis angle and the phase control amount. In the following step 116, in order to reliably perform the intake stroke injection, the fuel injection start timing is obtained as the intake valve opening start timing calculated in the rough step 115, and the fuel is injected into the intake port for the fuel injection period corresponding to the air amount. To inject.

【0049】一方、ステップ113で吸気行程噴射とす
べき領域ではないと判断された場合は、ステップ117
へ進み、待ち時間噴射とする。続くステップ118では
位相可変機構21による位相制御量を読み込み、上記の
制御軸角度と位相制御量とから、吸気弁11の実際の開
弁時期ならびに開弁期間を算出する。続くステップ11
9では、確実に待ち時間噴射とするために、燃料噴射終
了時期をステップ118で算出された吸気弁開弁開始時
期よりも前とし、かつ空気量に応じた必要な燃料噴射期
間だけ遡った時期を噴射開始時期として、燃料噴射を実
行する。
On the other hand, if it is determined in step 113 that the region is not the intake stroke injection, step 117
Proceed to and start the waiting time injection. In the following step 118, the phase control amount by the phase variable mechanism 21 is read, and the actual valve opening timing and valve opening period of the intake valve 11 are calculated from the control axis angle and the phase control amount. Continued Step 11
In No. 9, in order to surely perform the waiting time injection, the fuel injection end timing is before the intake valve opening start timing calculated in step 118, and the timing is traced back by the necessary fuel injection period according to the air amount. The fuel injection is executed with the injection start timing as.

【0050】従って、図10に示すように、回転速度上
昇とともに吸気行程噴射ができる限界リフト量が増加
し、高い流速による微粒化効果が得られる運転領域が増
すこととなる。
Therefore, as shown in FIG. 10, as the rotational speed increases, the limit lift amount that allows intake stroke injection increases, and the operating range in which the atomization effect due to the high flow velocity is obtained increases.

【0051】次に請求項4に対応する第3の実施形態に
ついて、図12、図13に従って説明する。
Next, a third embodiment corresponding to claim 4 will be described with reference to FIGS.

【0052】この実施形態は、吸気弁リフト量に加え、
位相可変機構21による吸気弁リフト中心角の進角量を
考慮して、燃料噴射時期の設定を行うようにしたもので
ある。すなわち、図12に示すように、基本的に、所定
のリフト量以下では吸気行程噴射とし、所定のリフト量
以上では待ち時間噴射としており、さらに、吸気行程噴
射の場合には、位相制御量とリフト量とから、噴射開始
時期を、概略吸気弁開弁開始時期とするか、ピストンの
吸気上死点時とするか、を選択するようにしている。図
示するように、吸気弁リフト中心角が大きく進角した領
域では、概略吸気上死点に噴射開始時期が設定される。
In this embodiment, in addition to the intake valve lift amount,
The fuel injection timing is set in consideration of the advance amount of the intake valve lift central angle by the phase variable mechanism 21. That is, as shown in FIG. 12, basically, the intake stroke injection is performed below the predetermined lift amount, and the waiting time injection is performed above the predetermined lift amount. Further, in the case of the intake stroke injection, the phase control amount and Based on the lift amount, the injection start timing is selected to be the approximate intake valve opening start timing or the intake top dead center of the piston. As shown in the figure, in a region where the intake valve lift center angle is greatly advanced, the injection start timing is set to approximately the intake top dead center.

【0053】これは、吸気弁11が排気行程中に開弁す
ると、既燃ガスがシリンダ内から吸気ポート51に吹き
返すことになり、そのときに、燃料が吸気弁11へ向け
て噴射されると、吹き返したガスとともに、燃料噴霧が
上流側に吹き戻されるおそれがあるためである。燃料が
吹き戻されると、待ち時間噴射と同様に、燃料のポート
内壁面への付着や、サイクルバラツキ等を招きやすい。
そこで本実施形態では、吸気弁リフト量と吸気弁リフト
中心角の位相制御量(進角量)とから、バルブオーバラ
ップを求め、バルブオーバラップ中には、燃料を噴射し
ないようにしているのである。
This means that when the intake valve 11 is opened during the exhaust stroke, burned gas is blown back from the inside of the cylinder to the intake port 51, and at that time, fuel is injected toward the intake valve 11. This is because the fuel spray may be blown back to the upstream side together with the blown back gas. When the fuel is blown back, as in the case of the waiting time injection, the fuel is likely to adhere to the inner wall surface of the port, cycle variation, and the like.
Therefore, in the present embodiment, the valve overlap is determined from the intake valve lift amount and the phase control amount (advance amount) of the intake valve lift center angle, and fuel is not injected during the valve overlap. is there.

【0054】図13のフローチャートに従って説明する
と、まずステップ131で制御軸12(C/SFT)の回動
角度を位相可変機構21の位相制御量とともに読み込
み、ステップ132で所定の回動角度X以下であるかを
判断する。所定の回動角度X以下である場合には、ステ
ップ133へ進み、吸気行程噴射とする。
Explaining in accordance with the flowchart of FIG. 13, first, in step 131, the turning angle of the control shaft 12 (C / SFT) is read together with the phase control amount of the phase changing mechanism 21, and in step 132, the turning angle is equal to or less than the predetermined turning angle X. Determine if there is. If the rotation angle is equal to or smaller than the predetermined rotation angle X, the routine proceeds to step 133, where intake stroke injection is performed.

【0055】続くステップ134では、噴射開始時期補
正マップを参照する。併せて上記の制御軸角度と位相制
御量とから、吸気弁開弁時期ならびに開弁期間を算出す
る。続くステップ135では、図12のような特性に設
定された噴射開始時期補正マップに基づき、燃料噴射開
始時期を吸気上死点に補正すべき条件かを判断する。補
正が不必要と判断した場合、ステップ137へ進み、第
1実施形態と同じく、燃料噴射開始時期を吸気弁開弁開
始時期として、噴射を実行する。また、ステップ135
で、燃料噴射開始時期の補正が必要と判断した場合に
は、ステップ136へ進み、燃料噴射開始時期を各気筒
の吸気上死点として、噴射を実行する。
In the following step 134, the injection start timing correction map is referred to. At the same time, the intake valve opening timing and the valve opening period are calculated from the control axis angle and the phase control amount. In the following step 135, it is determined whether or not the fuel injection start timing should be corrected to the intake top dead center based on the injection start timing correction map set to the characteristic shown in FIG. When it is determined that the correction is unnecessary, the process proceeds to step 137, and the injection is executed with the fuel injection start timing as the intake valve opening start timing, as in the first embodiment. Also, step 135
If it is determined that the fuel injection start timing needs to be corrected, the routine proceeds to step 136, where injection is performed with the fuel injection start timing as the intake top dead center of each cylinder.

【0056】一方、ステップ132で、所定回動角度X
以上と判断された場合には、ステップ138へ進み、待
ち時間噴射とするとともに、上記制御軸角度と位相制御
量とから、吸気弁開弁時期ならびに開弁期間を算出す
る。続くステップ139では、確実に待ち時間噴射とす
るために、燃料噴射終了時期をステップ138で算出さ
れた吸気弁開弁開始時期よりも前とし、かつ空気量に応
じた必要な燃料噴射期間だけ遡った時期を噴射開始時期
として、燃料噴射を実行する。
On the other hand, in step 132, the predetermined rotation angle X
When it is determined that the above is the case, the process proceeds to step 138, the waiting time injection is performed, and the intake valve opening timing and the valve opening period are calculated from the control axis angle and the phase control amount. In the following step 139, the fuel injection end timing is set to be earlier than the intake valve opening start timing calculated in step 138 and the necessary fuel injection period is traced back in accordance with the air amount in order to reliably perform the waiting time injection. The fuel injection is performed with the injection start timing set at the above timing.

【0057】従って、図12に示すように、所定のリフ
ト量以下では、吸気行程噴射となり、また、バルブオー
バラップによる吹き返しガスが発生する場合には、吸気
上死点より燃料噴射を開始することで、吸気行程噴射に
おける噴霧の吹き戻しを回避できる。なお、噴霧の吹き
戻しを回避しつつ、吹き返しガスの熱を燃料の微粒化に
利用することができる。
Therefore, as shown in FIG. 12, when the lift amount is equal to or less than the predetermined lift amount, the intake stroke injection is performed, and when the blowback gas is generated due to the valve overlap, the fuel injection should be started from the intake top dead center. Therefore, it is possible to avoid the blowback of the spray in the intake stroke injection. The heat of the blowback gas can be used for atomizing the fuel while avoiding the blowback of the spray.

【0058】次に請求項5の内容を開示する第4の実施
形態について、図14、図15に基づいて説明する。こ
の第4の実施形態は、第3の実施形態を基礎とし、かつ
位相可変機構21の位相制御量に応じて、吸気行程噴射
を行う限界リフト量を変化させたものである。
Next, a fourth embodiment disclosing the contents of claim 5 will be described with reference to FIGS. 14 and 15. The fourth embodiment is based on the third embodiment, and the limit lift amount for performing the intake stroke injection is changed according to the phase control amount of the phase variable mechanism 21.

【0059】バルブオーバラップがマイナス設定である
と、吸気行程に筒内は断熱膨張し、圧力が下がる。前述
したように低リフト時には同時に小作動角となるので、
位相可変機構21の制御状態が遅角側となると、バルブ
オーバラップがマイナスとなって断熱膨張することにな
る。このような場合、吸気ポート51と筒内との差圧が
増加し、吸気弁リフト開始時の流速が大となるため、図
14に示すように、吸気行程噴射とできるリフト量を、
遅角側で高く設定できる。
When the valve overlap is set to a negative value, the inside of the cylinder adiabatically expands during the intake stroke and the pressure drops. As mentioned above, when the lift is low, the operating angle becomes small at the same time.
When the control state of the phase variable mechanism 21 is on the retard side, the valve overlap becomes negative and adiabatic expansion occurs. In such a case, the differential pressure between the intake port 51 and the cylinder increases, and the flow velocity at the start of the intake valve lift increases, so as shown in FIG.
It can be set higher on the retard side.

【0060】また、位相可変機構21がある程度進角し
た領域ではバルブオーバラップがプラスとなるが、この
ようにバルブオーバラップがある場合、更に吸気弁リフ
トの位相を進角させると、内部EGRとなる既燃ガス量
が増加するため、吸気に供給される熱が増加する。従っ
て、図14のように、進角側ほど燃料の気化が促進され
て、吸気行程噴射できるリフト量を高く設定できる。
Further, although the valve overlap becomes positive in the region where the phase variable mechanism 21 advances to some extent, when there is such valve overlap, if the phase of the intake valve lift is further advanced, the internal EGR is generated. Since the amount of burnt gas increases, the heat supplied to the intake air increases. Therefore, as shown in FIG. 14, the vaporization of the fuel is promoted toward the advance side, and the lift amount that can be injected in the intake stroke can be set higher.

【0061】本実施形態の処理の流れの概略を図15の
フローチャートに基づいて説明すると、ステップ151
において制御軸12の回動角度と位相可変機構21の位
相制御量とを読み込み、ステップ152において、この
制御軸12の回動角度と位相制御量とから、燃料噴射時
期を決定する所定のマップを参照する。なお、このマッ
プは、基本的に図14のような特性に沿って予め作成さ
れている。続くステップ153では、参照したマップに
基づき、燃料噴射時期を決定し、噴射を実行する。な
お、前述した各実施形態と同じく、待ち時間噴射の場合
には、噴射終了時期から噴射開始時期が求められる。こ
の実施の形態によれば、図12に示すように、位相可変
機構21の進角量増加とともに、吸気行程噴射ができる
限界リフト量が可及的に高く与えられる。
The outline of the processing flow of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
At step 152, the rotation angle of the control shaft 12 and the phase control amount of the phase changing mechanism 21 are read, and at step 152, a predetermined map for determining the fuel injection timing is determined from the rotation angle of the control shaft 12 and the phase control amount. refer. Note that this map is basically created in advance according to the characteristics shown in FIG. In the following step 153, the fuel injection timing is determined based on the referenced map, and the injection is executed. As in each of the above-described embodiments, in the case of the waiting time injection, the injection start timing is obtained from the injection end timing. According to this embodiment, as shown in FIG. 12, as the advance amount of the phase variable mechanism 21 increases, the limit lift amount that allows intake stroke injection is given as high as possible.

【0062】なお、本発明における噴射開始時期は、噴
射弁駆動時に生じる無効パルス幅を考慮したものである
ことが望ましい。また燃料噴霧の吸気弁到達時期が最も
重要であるので、噴霧が噴射弁取付位置から吸気弁に至
るまでの到達時間を加味して、燃料噴射開始時期を設定
すれば、より望ましいものとなる。
It is desirable that the injection start timing in the present invention considers the invalid pulse width generated when the injection valve is driven. Further, since the arrival timing of the fuel spray is the most important, it is more desirable to set the fuel injection start timing in consideration of the arrival time of the spray from the injection valve mounting position to the intake valve.

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

【図1】この発明の内燃機関に用いられる可変動弁装置
全体の構成を示す斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of a variable valve operating device used in an internal combustion engine of the present invention.

【図2】リフト・作動角の変化の状態を示すリフト特性
図。
FIG. 2 is a lift characteristic diagram showing a state of changes in lift / operating angle.

【図3】制御軸の回転角度とリフト・作動角との関係を
示す特性図。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between a rotation angle of a control shaft and a lift / operating angle.

【図4】代表的な運転条件でのバルブリフト特性を示す
特性図。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing valve lift characteristics under typical operating conditions.

【図5】燃料供給系を示す内燃機関の説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram of an internal combustion engine showing a fuel supply system.

【図6】燃料噴射弁の噴霧の形状を示す説明図。FIG. 6 is an explanatory view showing a spray shape of a fuel injection valve.

【図7】第1の実施形態におけるリフト量に対する吸気
行程噴射と待ち時間噴射との切換の特性を示す特性図。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a characteristic of switching between intake stroke injection and waiting time injection with respect to a lift amount in the first embodiment.

【図8】第1の実施形態における処理の流れを示すフロ
ーチャート。
FIG. 8 is a flowchart showing a flow of processing according to the first embodiment.

【図9】吸気行程噴射と待ち時間噴射とを対比して示す
タイムチャート。
FIG. 9 is a time chart showing a comparison between intake stroke injection and waiting time injection.

【図10】第2の実施形態における吸気行程噴射と待ち
時間噴射との切換の特性を示す特性図。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing characteristics of switching between intake stroke injection and waiting time injection in the second embodiment.

【図11】第2の実施形態における処理の流れを示すフ
ローチャート。
FIG. 11 is a flowchart showing the flow of processing according to the second embodiment.

【図12】第3の実施形態における吸気行程噴射と待ち
時間噴射との切換の特性を示す特性図。
FIG. 12 is a characteristic diagram showing characteristics of switching between intake stroke injection and waiting time injection in the third embodiment.

【図13】第3の実施形態における処理の流れを示すフ
ローチャート。
FIG. 13 is a flowchart showing the flow of processing in the third embodiment.

【図14】第4の実施形態における吸気行程噴射と待ち
時間噴射との切換の特性を示す特性図。
FIG. 14 is a characteristic diagram showing characteristics of switching between intake stroke injection and waiting time injection in the fourth embodiment.

【図15】第4の実施形態における処理の流れを示すフ
ローチャート。
FIG. 15 is a flowchart showing the flow of processing according to the fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…リフト・作動角可変機構 2…駆動軸 3…偏心カム 6…ロッカアーム 8…リンク部材 9…揺動カム 11…吸気弁 12…制御軸 14…制御軸センサ 16…駆動軸センサ 19…エンジンコントロールユニット 21…位相可変機構 52…燃料噴射弁 1 ... Lift / Operating angle variable mechanism 2 ... Drive shaft 3 ... Eccentric cam 6 ... Rocker arm 8 ... Link member 9 ... Swing cam 11 ... Intake valve 12 ... Control axis 14 ... Control axis sensor 16 ... Drive axis sensor 19 ... Engine control unit 21 ... Phase variable mechanism 52 ... Fuel injection valve

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) F02M 69/04 F02M 69/04 R (72)発明者 野原 常靖 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 Fターム(参考) 3G018 AB05 AB17 BA02 BA09 BA19 BA32 DA01 DA12 DA19 FA06 FA07 GA08 3G092 AA01 AA11 BB06 DA05 DE01S EC01 FA08 3G301 HA01 HA09 HA19 JA12 LA01 LA07 LB02 LC01 MA19 ND03 NE11 NE12 PA17Z PE01Z PE03Z PE08Z PE10Z Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) F02M 69/04 F02M 69/04 R (72) Inventor Tsuneyasu Nohara 2 Takara-cho, Kanagawa-ku, Kanagawa Prefecture Nissan Motor Co., Ltd. Inner F term (reference) 3G018 AB05 AB17 BA02 BA09 BA19 BA32 DA01 DA12 DA19 FA06 FA07 GA08 3G092 AA01 AA11 BB06 DA05 DE01S EC01 FA08 3G301 HA01 HA09 HA19 JA12 LA01 LA07 LB02 LC01 MA19 ND03 NE11 NE12 PA17Z PE01Z PE03Z PE08 PE03Z PE08

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 吸気弁のリフト量を変更可能な可変動弁
機構と、 吸気通路に燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、 吸気弁が開弁する前に燃料噴射を終了させる第1噴射時
期と、吸気弁の開弁期間中に燃料噴射を行う第2噴射時
期と、を上記可変動弁機構の制御状態に応じて選択する
制御装置と、 を備えた可変動弁機構付き内燃機関。
1. A variable valve mechanism capable of changing a lift amount of an intake valve, a fuel injection valve for injecting fuel into an intake passage, and a first injection timing for ending fuel injection before the intake valve opens. And a control device that selects a second injection timing for injecting fuel during the opening period of the intake valve according to the control state of the variable valve mechanism, and an internal combustion engine with a variable valve mechanism.
【請求項2】 上記制御装置は、吸気弁のリフト量が所
定リフト量より大きいときに上記第1噴射時期を選択
し、吸気弁のリフト量が所定リフト量より小さいときに
上記第2噴射時期を選択することを特徴とする請求項1
に記載の可変動弁機構付き内燃機関。
2. The control device selects the first injection timing when the lift amount of the intake valve is larger than a predetermined lift amount, and the second injection timing when the lift amount of the intake valve is smaller than the predetermined lift amount. 2. The method according to claim 1, wherein
An internal combustion engine with a variable valve mechanism according to.
【請求項3】 上記所定リフト量の値が、内燃機関の回
転速度の上昇に伴って増加することを特徴とする請求項
2に記載の可変動弁機構付き内燃機関。
3. The internal combustion engine with a variable valve mechanism according to claim 2, wherein the value of the predetermined lift amount increases as the rotation speed of the internal combustion engine increases.
【請求項4】 吸気弁のリフト中心角の位相を変更可能
な第2の可変動弁機構をさらに備え、 上記第2噴射時期選択時において、この第2の可変動弁
機構の制御状態が所定位相よりも進角側にあるときに燃
料噴射開始を吸気上死点以降とすることを特徴とする請
求項2に記載の可変動弁機構付き内燃機関。
4. A second variable valve mechanism capable of changing the phase of the lift center angle of the intake valve is further provided, and a control state of the second variable valve mechanism is predetermined when the second injection timing is selected. The internal combustion engine with a variable valve mechanism according to claim 2, wherein the fuel injection is started after the intake top dead center when it is on the advance side of the phase.
【請求項5】 上記所定リフト量の値が、上記第2の可
変動弁機構の制御状態の進角に伴って増加することを特
徴とする請求項4に記載の可変動弁機構付き内燃機関。
5. The internal combustion engine with a variable valve mechanism according to claim 4, wherein the value of the predetermined lift amount increases with the advance of the control state of the second variable valve mechanism. .
【請求項6】 上記可変動弁機構は、駆動軸により回転
駆動される偏心カムと、この偏心カムの外周に相対回転
可能に嵌合したリンクアームと、上記駆動軸と平行に設
けられ、かつ偏心カム部を備えた少なくとも所定角度範
囲内で回転可能な制御軸と、この制御軸の偏心カム部に
回転可能に装着され、かつ上記リンクアームにより揺動
されるロッカアームと、上記駆動軸に回転可能に支持さ
れるとともに、上記ロッカアームにリンクを介して連結
され、該ロッカアームに伴って揺動することにより吸気
弁を押圧する揺動カムと、上記制御軸の回転位置を変化
させるリフト・作動角制御用アクチュエータと、を備
え、上記制御軸の偏心カム部の回転位置によって吸気弁
のリフトがその作動角とともに増減変化するように構成
されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに
記載の可変動弁機構付き内燃機関。
6. The variable valve mechanism is provided in parallel with the drive shaft, an eccentric cam rotatably driven by a drive shaft, a link arm fitted to the outer periphery of the eccentric cam so as to be relatively rotatable. A control shaft provided with an eccentric cam part and rotatable within at least a predetermined angle range, a rocker arm rotatably mounted on the eccentric cam part of the control shaft and swung by the link arm, and rotated on the drive shaft. A swing cam that is supported movably, is connected to the rocker arm via a link, and swings with the rocker arm to press the intake valve, and a lift / operating angle that changes the rotational position of the control shaft. A control actuator, and the lift of the intake valve is configured to increase or decrease with the operating angle thereof depending on the rotational position of the eccentric cam portion of the control shaft. An internal combustion engine with a variable valve mechanism according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】 上記燃料噴射弁は、円錐状の噴霧形態を
有し、この噴霧の外周部が吸気弁外周のシール部に重な
るように構成されていることを特徴とする請求項1〜6
のいずれかに記載の可変動弁機構付き内燃機関。
7. The fuel injection valve has a conical spray form, and is configured such that an outer peripheral portion of the spray overlaps a seal portion on an outer periphery of the intake valve.
An internal combustion engine with a variable valve mechanism according to any one of 1.
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