JP2004251157A

JP2004251157A - Valve timing control device for engine

Info

Publication number: JP2004251157A
Application number: JP2003040243A
Authority: JP
Inventors: Hideo Nakai; 英夫中井; Katsuhiko Miyamoto; 勝彦宮本; Yoshiyuki Hoshiba; 義幸干場; Katsuyuki Maeda; 勝幸前田; Seiji Shioda; 聖二塩田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp; Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp; Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2003-02-18
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2023-02-18
Also published as: CN1307363C; JP4075638B2; CN1523214A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a valve timing control device for an engine capable of stabilizing engine rotational behavior in a cold state of the engine, irrespective of fuel types. <P>SOLUTION: The valve timing control device is equipped with a variable valve system capable of changing overlapped amount of valve opening timing of an intake valve of the engine and valve closing timing of an exhaust valve of the engine and a timing control means for controlling the variable valve system. The timing control means is provided with a elapsed time detecting means for detecting elapsed time from cold starting of the engine (S204), and perform timing advancing control to position at least either of the valve opening timing of the intake valve or the valve closing timing of the exhaust valve in a timing advance side from an top dead center in an exhaust stroke (S203) until the elapsed time detected by the elapsed time detecting means reaches predetermined time. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのバルブタイミング制御装置に係り、詳しくは、燃料種によらず冷態時のエンジン回転挙動の安定化の達成に適用されるエンジンのバルブタイミング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、吸気弁及び排気弁の開閉時期は、出力性能に大きな影響を及ぼすものであり、この開閉時期の設定変更によってバルブオーバラップ領域が設けられる場合がある。このうち、吸気弁及び排気弁の作動角を重ねるように設定されたオーバーラップは、エンジン回転の高速時には排気を吸気の慣性で排気通路側へ押し出すことができ、吸排気効率の向上を図ることができるものである。
【０００３】
そして、バルブオーバラップ領域には、エンジン回転の低速時から高速時までの各要求に応じて適宜の変更が必要になる。具体的には、ピストンの排気行程で吸気ポートを介した燃料噴射がなされるＭＰＩ型エンジンを例に挙げると、エンジンの冷態始動時等においては、燃料が吸気ポート壁面に付着し、加速時にもたつきが生ずるという問題があり、エンジン運転状態に応じた適宜の変更が必要になる。そこで、この問題を解決すべく運転状態に応じて吸気弁及び排気弁がともに開弁されるオーバーラップ量を変更させるバルブタイミング制御装置の技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
当該制御装置では、例えば冷態時にはオーバーラップ量を小さくして、内部ＥＧＲ量を減少させている。これにより、加速時のもたつきの防止、及び内部ＥＧＲの抑制による燃焼安定性の確保を図っている。
また、当該制御装置では、エンジンに使用される燃料の気化特性を判別し、気化特性の良好な軽質燃料であると判定されたときには、気化特性の劣る重質燃料であるときに比してオーバーラップ量を大きくし、エンジンの低温時でも、燃料種に応じて燃料が吸気ポート壁面等に付着し難いようにされている。
【０００５】
また、エンジンの冷態始動時の如く空燃比のばらつきにより燃焼が不安定な場合には、ピストンの排気上死点（ＴＤＣ）にて排気弁の閉弁時期と吸気弁の開弁時期とを一致させる如く、オーバーラップ量を０に近づけるように設定し、内部ＥＧＲの抑制による燃焼安定性の確保が行われ得る。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１７６５５７号公報（段落番号０００７、００１７、００４９、図１０等）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、冷態始動時にオーバーラップ量を上記の如く０に近づけることは、上述のように内部ＥＧＲが抑制されることになるので、燃焼安定性の確保が図られる一方、吸気ポート側へ吹き返される排ガス量が減少したり、また、いったん排出された排ガスの気筒内に再吸入される割合が減少することになるので、これに起因する問題がある。つまり、内部ＥＧＲの抑制には、エンジン冷態始動時に対する燃料の霧化を促進させることができず、燃料の気化が悪化するという問題がある。特に、当該エンジンに対して気化特性の悪い重質燃料を用いた場合には、空燃比が大幅にリーン化し、エンジン回転挙動が不安定になってエンストを引き起こしかねないとの問題が生ずる。
【０００８】
ここで、この問題を解決するために、エンジン始動時には、燃料を増量させて空燃比をリッチ化にすることも考えられるが、エンジン始動時の未燃燃料（ＨＣ）が増加して排ガス性能が悪化するとの問題がある。
このように、エンジンの冷態始動時には、エンジン回転挙動が不安定となることに対する何等かの措置が必要である。しかし、前記従来の技術では、エンジンが低温の場合にはオーバーラップ量を小さく設定するものの、このオーバーラップ量の設定は、燃料の気化特性の判定がなされてから行われている。つまり、燃料の気化特性に応じてオーバーラップ量を変更することができる一方、エンジン始動時については格別の配慮がなされておらず、燃料種によってエンジン回転挙動が不安定になり、エンストを引き起こしてしまうとの問題が依然として残されている。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、エンジン冷態時において、燃料種の違いと無関係に、エンジン回転挙動の安定化を図ることができるエンジンのバルブタイミング制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成すべく、請求項１記載のバルブタイミング制御装置は、エンジンの吸気弁の開弁時期と排気弁の閉弁時期とのオーバーラップ量を変更可能な可変動弁機構と、可変動弁機構を制御するタイミング制御手段とを備えたエンジンのバルブタイミング制御装置において、タイミング制御手段は、エンジンの冷態始動からの経過時間を検出する経過時間検出手段を備え、経過時間検出手段による経過時間が所定時間に達するまでの間は、吸気弁の開弁時期と排気弁の閉弁時期との少なくとも一方を排気上死点よりも進角側に位置させる進角制御を実施することを特徴としている。
【００１１】
すなわち、軽質燃料又は重質燃料のいずれの燃料を使用する場合においても、まず、エンジン始動から所定時間が経過するまでは、吸気弁の開弁時期と排気弁の閉弁時期との少なくとも一方を排気上死点よりも進角側に位置させている。これにより、新気とともに燃焼室内に吹き返される残留ガスの流速が大きくなって燃料霧化が促進され、冷態始動時のエンジン回転挙動の安定化が図られる。特に使用される燃料が重質燃料であったとしてもエンストが回避される。また、燃料霧化の促進により、未燃燃料（ＨＣ）の増加による排ガス性能の悪化が防止され、しかも燃費が向上する。
【００１２】
なお、この吸気弁の開弁時期と排気弁の閉弁時期との少なくとも一方を進角制御する方法としては、排気弁の閉弁時期のみをピストンの排気上死点よりも進角させる、若しくは、排気弁の閉弁時期の他、吸気弁の開弁時期もまた排気上死点よりも進角させる、又は、吸気弁の開弁時期のみを排気上死点よりも進角させることが好ましい。さらに、排気弁の閉弁時期のみを排気上死点よりも進角側に位置させておき、そして、所定時間に達するまでの間は、吸気弁の開弁時期のみを排気上死点よりも進角させることも好ましい。
【００１３】
また、請求項２記載の発明では、制御装置は、エンジンの回転速度を検出する実エンジン回転速度検出手段と、エンジンに使用される燃料の所定の気化特性に対応して所定時間に達したときのエンジンの目標回転速度を設定する目標エンジン回転速度設定手段とを備え、所定時間に達した後、実エンジン回転速度検出手段による回転速度が目標エンジン回転速度設定手段による目標回転速度以上であるとき、進角制御を禁止することを特徴としている。
【００１４】
これにより、エンジン始動からの経過時間が所定時間を経過したファーストアイドル時に、実エンジン回転速度が所定時間に達したときの所定の気化特性に対応した目標回転速度よりも大きい場合には、上記進角制御、すなわち、燃料霧化の促進のための制御を禁止するので、使用される燃料が軽質燃料の場合のように燃料の気化特性が良く目標回転速度よりも大きくなるような場合には、オーバーリーン（過度の燃料気化）の抑制が可能になり、始動時の燃料の減量が可能になり、未燃燃料（ＨＣ）の増加が防止される。
【００１５】
さらに、請求項３記載の発明では、制御装置は、所定時間に達した後、実エンジン回転速度検出手段による回転速度が目標エンジン回転速度設定手段による目標回転速度よりも小さいとき、進角制御を継続することを特徴としている。
このように、ファーストアイドル時において、実エンジン回転速度が所定時間に達したときの所定の気化特性に対応した目標回転速度よりも小さい場合には、上記進角への制御、すなわち、燃料霧化の促進のための制御を継続するので、使用される燃料が重質燃料の場合のように燃料の気化特性が劣り目標回転速度よりも小さいような場合には、燃料霧化の促進によるエンジン回転挙動の安定化を継続してエンスト回避が維持されるとともに、未燃燃料（ＨＣ）の増加による排ガス性能の悪化の防止も継続され、燃費向上も維持される。
【００１６】
さらにまた、請求項４記載の発明では、制御装置は、所定時間に達した後、実エンジン回転速度検出手段による回転速度が目標エンジン回転速度設定手段による目標回転速度以上であるときには、燃料の気化特性が良い旨を判定し、実エンジン回転速度検出手段による回転速度が目標回転速度よりも小さいときには、燃料の気化特性が劣る旨を判定し、判定に基づいて可変動弁機構を制御することを特徴としている。
【００１７】
これにより、燃料性状をエンジン回転速度の観点から検知し、これに応じたバルブタイミング制御を行っているので、前記所定時間の経過後のファーストアイドル時においても、燃料種によらずにエンジン回転挙動の安定化を図ることが可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図１を参照すると、本発明の一実施形態に係るエンジンのバルブタイミング制御装置に適用されるエンジンシステム構成図が示されており、以下図１に基づき本発明に係るバルブタイミング制御装置の構成を説明する。
【００１９】
当該バルブタイミング制御装置に用いられる内燃機関（以下、エンジン）１としては、例えば、吸気ポート９を介した燃料噴射が実施可能なマルチポイントインジェクションエンジン（ＭＰＩ型エンジン）が採用される。
同図に示すように、エンジン１のシリンダヘッド２には、各気筒毎に略水平方向に吸気ポート９が形成されており、各吸気ポート９の燃焼室５側には、各吸気ポート９と燃焼室５との連通と遮断とを行う吸気弁１１がそれぞれ設けられている。吸気弁１１は、エンジン回転に応じて回転するカムシャフト１２のカム１２ａに倣って吸気口９ａを開閉作動する。各吸気ポート９には、各気筒に燃料噴射を行う電磁式のインジェクタ６が取り付けられており、インジェクタ６には、燃料パイプ７を介して燃料タンクを擁した燃料供給装置（図示せず）が接続されている。そして、インジェクタ６は、ピストン２１の排気行程で燃焼室５に向けて燃料を噴射する。
【００２０】
また、各吸気ポート９には吸気マニホールド１０の一端がそれぞれ接続されている。吸気マニホールド１０には吸入空気量を調節する電磁式のスロットル弁１７が設けられている。スロットル弁１７近傍には、スロットル開度を検出するスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）１８が設けられている。さらに、吸気マニホールド１０のスロットル弁１７よりも上流部分には、吸入空気量を検出するため、カルマン渦式のエアフローセンサ１９が設けられている。
【００２１】
シリンダヘッド２には、各気筒毎に点火プラグ４が取り付けられており、点火プラグ４には高電圧を出力する点火コイル８が接続されている。そして、吸気マニホールド１０からの新気とインジェクタ６からの燃料とからなる混合気に対して燃焼室５内で火花点火を行う。
また、シリンダヘッド２には、各気筒毎に略水平方向に排気ポート１３が形成されており、各排気ポート１３の燃焼室５側には、各排気ポート１３と燃焼室５との連通と遮断とを行う排気弁１５がそれぞれ設けられている。排気弁１５は、エンジン回転に応じて回転するカムシャフト１６のカム１６ａに倣って排気口１３ａを開閉作動する。
【００２２】
そして、各排気ポート１３には排気マニホールド１４の一端がそれぞれ接続されている。排気マニホールド１４の他端には排気管２０が接続されており、排気管２０には、ストイキオ近傍においてＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを高効率で浄化可能な三元触媒コンバータ３０が介装されている。また、排気管２０の三元触媒コンバータ３０の直上流部分には、排気中の酸素濃度ひいては排気空燃比を検出するＯ_２センサ２２が設けられている。
【００２３】
また、シリンダヘッド２には、カム１２ａやカム１６ａを進角或いは遅角操作することで吸気弁１１や排気弁１５の開閉時期を油圧調整によって可変させる可変動弁機構４０が設けられている。この可変動弁機構４０としては、例えばカムシャフト１２、１６を揺動させる振り子式可変バルブタイミング機構が適用される。なお、振り子式可変バルブタイミング機構は公知であり、ここではその構成の詳細については説明を省略する。
【００２４】
ＥＣＵ６０は、入出力装置、記憶装置、中央処理装置（ＣＰＵ）等を備えており、当該ＥＣＵ６０により、エンジン１の総合的な制御が行われる。
ＥＣＵ６０の入力側には、上記ＴＰＳ１８、エアフローセンサ１９、Ｏ_２センサ２２等の他、エンジン１の冷却水温度を検出する水温センサ６２やクランク角を検出するクランク角センサ６４等の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力される。なお、クランク角センサ６４からはエンジン１の回転速度（実Ｎｅ）が検出される。また、本実施形態のＥＣＵ６０の記憶装置には、燃料の所定の気化特性に対応したエンジン１の目標回転速度（目標Ｎｅ）が設定されており、気化特性の良い軽質燃料では、実Ｎｅが目標Ｎｅ以上となる如く燃料量及び空気量が設定されている。
【００２５】
一方、ＥＣＵ６０の出力側には、上記インジェクタ６、点火コイル８、スロットル弁１７、可変動弁機構４０等の各種出力デバイスが接続されており、インジェクタ６、点火コイル８、スロットル弁１７には、上記各種センサ類からの検出情報に応じて燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、スロットル開度の各信号がそれぞれ出力される。これにより、インジェクタ６からは適正量の燃料が適正時期で噴射され、点火プラグ４により適正時期で火花点火が実施され、さらに、スロットル開度が適正な開度に制御される。また、可変動弁機構４０に対して適正なバルブタイミング指令が行われる。
【００２６】
特に、本発明のバルブタイミング制御装置では、ＥＣＵ６０にタイミング制御部（タイミング制御手段）６１が設けられており、可変動弁機構４０を制御している。
タイミング制御部６１は、エンジン１の冷態始動からの経過時間を検出する経過時間検出手段と、エンジン１の回転速度（実Ｎｅ）を検出する実エンジン回転速度検出手段と、エンジン１に使用される燃料の所定の気化特性に対応してエンジン１の目標回転速度（目標Ｎｅ）を設定する目標エンジン回転速度設定手段と、経過時間検出手段、実エンジン回転速度検出手段、及び目標エンジン回転速度設定手段からの各出力信号に基づいて、エンジン１の冷態時の目標ＶＶＴ位相を設定する冷態時目標タイミング設定手段とを備えている。
【００２７】
冷態時目標タイミング設定手段は、経過時間検出手段による経過時間が所定時間（第一所定時間）に達するまでは、吸気弁１１の開弁時期ＩＯをピストン２１の排気行程の上死点（排気上死点）ＴＤＣにしつつ、排気弁１５の閉弁時期ＥＣを始動時に位置していた排気上死点ＴＤＣよりも進角側に位置させるべく、目標ＶＶＴ位相を設定する。
【００２８】
このように、冷態時目標タイミング設定手段は、まず、冷態始動から第一所定時間が経過するまでは、使用燃料が軽質燃料又は重質燃料のいずれの場合においても、排気弁１５の閉弁時期ＥＣを排気上死点ＴＤＣよりも進角側に位置させているので、新気とともに燃焼室５内に吹き返される残留ガスの流速により、燃料霧化が促進されてエンジン回転挙動の安定化を図っている。
【００２９】
次に、冷態時目標タイミング設定手段は、第一所定時間経過後のファーストアイドル時には、異なる燃料種によるエンジン回転速度の差から目標ＶＶＴ位相を設定している。つまり、第一所定時間に達した後、実Ｎｅが目標Ｎｅ以上であるときには、使用燃料の気化特性が良い旨を判定し、排気弁１５の閉弁時期ＥＣを排気上死点ＴＤＣに遅角させ、排気弁１５の閉弁時期ＥＣへの前記進角制御を禁止すべく可変動弁機構４０を制御し、第一所定時間に達した後、実Ｎｅが目標Ｎｅよりも小さいときには、使用燃料の気化特性が劣る旨を判定し、排気弁１５の閉弁時期ＥＣを排気上死点ＴＤＣよりも進角側に位置させる前記進角制御を継続すべく可変動弁機構４０を制御している。なお、排気上死点ＴＤＣとは、ピストン２１の排気行程においてピストン２１がシリンダヘッド２に最も接近する位置をいい、また、ファーストアイドル時は、例えば、変速機のシフト位置がＮレンジにされている場合が該当する。
【００３０】
このように、冷態時目標タイミング設定手段は、第一所定時間が経過した後のファーストアイドル時には、実Ｎｅと目標Ｎｅとの比較から、現在使用されている燃料の気化特性を判別し、その結果に応じて排気弁１５の閉弁時期ＥＣのタイミングを設定して燃料霧化を禁止又は促進させ、未燃燃料（ＨＣ）の排出防止又はエンジン回転挙動の安定化を図っている。
【００３１】
図２には、上記本発明に係るバルブタイミング制御装置により実施される冷態時吸排ＶＶＴ位相制御ルーチンがフローチャートで示されており、以下同フローチャートに基づきＶＶＴ位相制御の制御手順を説明する。
同図のステップＳ２０１では、イグニッションＳＷがオンにされ、ステップＳ２０２では、水温センサ６２からの出力信号に基づいて冷却水温が所定値よりも低いか否か、すなわち、冷態始動時か否かを判別し、冷却水温が所定値よりも低いと判定された場合、すなわちＹＥＳのときにはステップＳ２０３に進み、冷態時目標タイミング設定手段にて、排気弁１５の閉弁時期ＥＣへの目標ＶＶＴ位相を排気上死点ＴＤＣよりも進角側に設定してステップＳ２０４に進む。一方、冷却水温が所定値以上であると判定された場合には、ステップＳ２０５に進む。
【００３２】
ステップＳ２０４では、経過時間検出手段にて、エンジン１の冷態始動からファーストアイドル時の開始時間までを示す第一所定時間が経過しているか否かを判別し、第一所定時間が経過していると判定された場合、すなわちＹＥＳのときにはステップＳ２０５に進む。一方、第一所定時間が経過していないと判定された場合には、排気弁１５の閉弁時期ＥＣへの進角制御を続けるべくステップＳ２０３に戻る。
【００３３】
ステップＳ２０５では、冷態時目標タイミング設定手段にて、実エンジン回転速度検出手段の実Ｎｅと目標エンジン回転速度設定手段の目標Ｎｅと比較し、実Ｎｅが目標Ｎｅ以上であるか否かを判別し、実Ｎｅが目標Ｎｅ以上であって使用燃料の気化特性の良い旨が判定された場合、すなわちＹＥＳのときにはステップＳ２０６に進んで、内部ＥＧＲを抑制させるべく、排気弁１５の閉弁時期ＥＣを排気上死点ＴＤＣ前から排気上死点ＴＤＣに遅角させるように、排気弁１５の閉弁時期ＥＣへの目標ＶＶＴ位相を遅角側に設定してステップＳ２０８に進む。
【００３４】
一方、ステップＳ２０５にて、実Ｎｅが目標Ｎｅよりも小さく使用燃料の気化特性の劣る旨が判定された場合には、排気弁１５の閉弁時期ＥＣに対する進角制御を継続すべく、排気弁１５の閉弁時期ＥＣへの目標ＶＶＴ位相を排気上死点ＴＤＣよりも進角側に設定したままでステップＳ２０８に進む。なお、目標ＶＶＴ位相には、進角制限値が設けられている。これは、内部ＥＧＲの利用によって燃料霧化の促進を図ることができるものの、内部ＥＧＲ量が過度に増大すると、エンストを引き起こしかねないからである。
【００３５】
ステップＳ２０８では、経過時間検出手段にて、ファーストアイドル時の終了時間を示し、重質燃料でも十分に燃焼安定性を確保できる第二所定時間が経過しているか否かを判別し、第二所定時間が経過していると判定された場合、すなわちＹＥＳのときにはこのルーチンを抜けて発進に備える。一方、第二所定時間が経過していないと判定された場合には、ファーストアイドル時における排気弁１５の閉弁時期ＥＣの制御を続けるべくステップＳ２０５に戻る。
【００３６】
図３は、上記バルブタイミング制御装置による冷態時制御（Ｓ２０３、Ｓ２０６、Ｓ２０７）のタイミングチャートである。同図では、縦軸がバルブリフトＬｆ、横軸がクランク角θを示しており、ＥＯ及びＥＣは排気弁１５の開及び閉タイミングをそれぞれ示し、ＩＯ及びＩＣは吸気弁１１の開及び閉タイミングをそれぞれ示している。
【００３７】
同図（ａ）に示すように、上記ステップＳ２０３、又はステップＳ２０７の如くの、ファーストアイドル時の開始を示す第一所定時間が経過するまで、又は重質燃料の場合に対するファーストアイドル時の終了を示す第二所定時間が経過するまでは、吸気弁１１の開弁時期ＩＯが排気上死点ＴＤＣの直後の位置に設定されるとともに、排気弁１５の閉弁時期ＥＣが排気上死点ＴＤＣよりも前に位置する如くの進角側への変更が行われ、吸気弁１１の開弁時期ＩＯと排気弁１５の閉弁時期ＥＣと間においてマイナス側のオーバーラップＶＯＬｎが設定され、燃焼室５が密閉されている。
【００３８】
このように、目標ＶＶＴ位相が、排気弁１５の閉弁時期ＥＣを排気上死点ＴＤＣ前に進角制御する如く設定された場合には、残留ガスは、ピストン２１の上昇によって圧縮・昇温され、その後の吸気弁１１の開弁に伴って、いったん吸気口９ａから燃焼室５外に吹き出される。しかし、この残留ガスは、ピストン２１の下降による十分な負圧によって、吸気ポート９で噴射された燃料及び新気とともに再度燃焼室５内に戻ることになり、燃料の空気との混合及び燃料の霧化が促進される。
【００３９】
同図（ｂ）に示すように、エンジン１の冷態始動時の他、上記ステップＳ２０６の如く、第一所定時間が経過し、軽質燃料の場合に対するファーストアイドル時の終了を示す第二所定時間が経過するまでは、吸気弁１１の開弁時期ＩＯが排気上死点ＴＤＣの直後の位置に設定されるとともに、排気弁１５の閉弁時期ＥＣは排気上死点ＴＤＣに位置する如くの遅角側への変更が行われ、上記オーバーラップＶＯＬｎが解消されている。つまり、排気弁１５の閉弁時期ＥＣが吸気弁１１の開弁時期ＩＯに一致されてオーバーラップ量が０にされる。
【００４０】
このように、目標ＶＶＴ位相が、排気弁１５の閉弁時期ＥＣを排気上死点ＴＤＣに遅角させる如く設定された場合には、内部ＥＧＲが抑制されるので、気化特性が良好な軽質燃料の使用に対する燃料の霧化が禁止される。
以上のように、本発明では、エンジン１の吸気弁１１の開弁時期ＩＯと排気弁１５の閉弁時期ＥＣとのオーバーラップ量を制御するタイミング制御部６１を備えたエンジン１のバルブタイミング制御装置であって、エンジン１の冷態始動からの経過時間を検出する経過時間検出手段と、実Ｎｅを検出する実エンジン回転速度検出手段と、エンジン１に使用される燃料の所定の気化特性に対応して目標Ｎｅを設定する目標エンジン回転速度設定手段と、エンジン１の冷態時に、実Ｎｅと目標Ｎｅとを比較して目標とするバルブタイミングを設定する冷態時目標タイミング設定手段とを備え、該冷態時目標タイミング設定手段は、経過時間検出手段による経過時間が所定時間に達するまで、排気弁１５の閉弁時期ＥＣを排気上死点ＴＤＣよりも進角側に位置させるので、圧縮・昇温されたガスが早期に燃焼室５内に再吸入され、如何なる燃料種が使用された場合にも燃料霧化の促進を図ることができ、冷態始動から直ちにエンジン回転挙動の安定化を確保することができる。
【００４１】
また、冷態時目標タイミング設定手段は、経過時間検出手段による経過時間が第一所定時間に達した後、実Ｎｅが目標Ｎｅ以上であるときには、気化特性が良い旨を判定し、排気弁１５の閉弁時期ＥＣに対する進角制御を禁止し、排気上死点ＴＤＣ付近にて前記オーバーラップ量を０にするので、内部ＥＧＲを抑制して燃焼安定化を図ることができる。換言すれば、軽質燃料の如くの気化特性の良好な燃料では、上記進角制御期間が長く続くときには、燃料気化が過度に促進され、その後にオーバーリーンが発生してエンジン回転挙動が不安定になる。これを防止するためには、燃料の増量化が考えられるが、上記進角を禁止してもオーバーリーンを抑制できる。したがって、上記構成によって燃料の増量化が不要になり、未燃燃料（ＨＣ）の低減を図ることができる。
【００４２】
さらに、冷態時目標タイミング設定手段は、経過時間検出手段による経過時間が第一所定時間に達した後、実Ｎｅが目標Ｎｅよりも小さいときには、気化特性が劣る旨を判定し、排気弁１５の閉弁時期ＥＣに対する進角制御を継続するので、重質燃料の如くの気化特性の劣る燃料では、ファーストアイドル時においても燃料霧化の促進が行われ、エンジン回転挙動の安定化を確保し続けることができる。
【００４３】
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記実施形態では、排気弁１５の閉弁時期ＥＣのみを排気上死点ＴＤＣよりも進角側に位置すべく進角制御する構成としているが、この形態の他、吸気弁１１の開弁時期ＩＯと排気弁１５の閉弁時期ＥＣとの少なくとも一方を排気上死点よりも進角側に位置させる構成であっても良い。
【００４４】
図４は、バルブタイミング制御装置による他の冷態時制御のタイミングチャートである。すなわち、同図（ａ）は、排気弁１５の閉弁時期ＥＣの他、吸気弁１１の開弁時期ＩＯをも進角させたものであり、一方、（ｂ）は、吸気弁１１の開弁時期ＩＯのみを進角させたものである。
同図（ａ）のように、排気弁１５の閉弁時期ＥＣ及び吸気弁１１の開弁時期ＩＯをともに排気上死点ＴＤＣよりも前に進角させれば、気筒内の残留ガスは、より早期に燃焼室５内に再吸入され、排気弁１５の閉弁時期ＥＣのみを排気上死点ＴＤＣ前に進角制御する構成に比して、気化時間をより長く確保することができる。また、同図（ｂ）のように、排気弁１５の閉弁時期ＥＣを排気上死点ＴＤＣにする一方、吸気弁１１の開弁時期ＩＯを排気上死点ＴＤＣよりも前に進角させても、気化時間をより長く確保することができる。
【００４５】
また、吸気弁１１の開弁時期ＩＯと排気弁１５の閉弁時期ＥＣとの少なくとも一方を排気上死点よりも進角側に位置させる他の構成としては、始動においては、図３（ａ）に示す如く、吸気弁１１の開弁時期ＩＯが排気上死点ＴＤＣの直後の位置に設定されるとともに、排気上死点ＴＤＣよりも進角側に位置させておき、その後、冷態始動時の終了時点である第一所定時間が経過するまでは、図４（ａ）に示す如く、排気弁１５の閉弁時期ＥＣはそのままで、吸気弁１１の開弁時期ＩＯを排気上死点ＴＤＣよりも進角側に位置させても良く、この場合にも気化時間を長く確保することができる。
【００４６】
さらに、上記実施形態では、ＭＰＩ型エンジンについて示されているが、この形態に限定されるものではなく、例えば、筒内噴射型エンジンに上記バルブタイミング制御装置を適応させても良く、この場合にも、燃料種の違いと無関係に冷態時のエンジン回転挙動の安定化を図ることが可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、請求項１記載の本発明のエンジンのバルブタイミング制御装置によれば、軽質燃料又は重質燃料のいずれの燃料を使用する場合においても、まず、エンジン始動から所定時間が経過するまでは、吸気弁の開弁時期と排気弁の閉弁時期との少なくとも一方を排気上死点よりも進角側に位置させるよう進角制御を実施しているので、新気とともに燃焼室内に吹き返される残留ガスの流速が大きくなって燃料霧化が促進され、冷態始動時のエンジン回転挙動の安定化を図ることができ、特に使用される燃料が重質燃料であったとしてもエンストを回避することができる。また、燃料霧化の促進により、未燃燃料（ＨＣ）の増加による排ガス性能の悪化を防止し、燃費を向上させることができる。
【００４８】
また、請求項２記載の発明によれば、エンジン始動からの経過時間が所定時間を経過したファーストアイドル時に、実エンジン回転速度が所定時間に達したときの所定の気化特性に対応した目標回転速度よりも大きい場合には上記進角制御、すなわち、燃料霧化の促進のための制御を禁止するので、使用される燃料が軽質燃料の場合には、オーバーリーン（過度の燃料気化）の抑制が可能になり、始動時の燃料を減量させて未燃燃料（ＨＣ）の増加を防止することができる。
【００４９】
さらに、請求項３記載の発明によれば、ファーストアイドル時において、実エンジン回転速度が所定時間に達したときの所定の気化特性に対応した目標回転速度よりも小さい場合には上記進角への制御、すなわち、燃料霧化の促進のための制御を継続するので、使用される燃料が重質燃料の場合には、燃料霧化の促進によるエンジン回転挙動の安定化を継続してエンスト回避を維持することができるとともに、未燃燃料（ＨＣ）の増加による排ガス性能の悪化の防止も継続されて、燃費向上も維持することができる。
【００５０】
また、請求項４記載の発明によれば、燃料性状をエンジン回転速度の観点から検知し、これに応じたバルブタイミング制御を行っているので、所定時間の経過後のファーストアイドル時においても、燃料種によらずにエンジン回転挙動の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンシステム構成図である。
【図２】図１のバルブタイミング制御装置により実施される冷態時の制御ルーチンのフローチャートである。
【図３】図１のバルブタイミング制御装置による冷態時制御のタイミングチャートである。
【図４】バルブタイミング制御装置による他の冷態時制御のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１エンジン
１１吸気弁
１５排気弁
４０可変動弁機構
６０ＥＣＵ
６１タイミング制御部（タイミング制御手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a valve timing control device for an engine, and more particularly, to a valve timing control device for an engine applied to stabilize an engine rotation behavior in a cold state regardless of a fuel type.
[0002]
[Prior art]
Generally, the opening / closing timing of the intake valve and the exhaust valve has a great effect on the output performance, and a valve overlap region may be provided by changing the setting of the opening / closing timing. Of these, the overlap that is set to overlap the operating angles of the intake and exhaust valves allows the exhaust to be pushed out to the exhaust passage by the inertia of the intake at high engine speeds, thereby improving intake and exhaust efficiency. Can be done.
[0003]
In the valve overlap region, an appropriate change is required according to each request from a low engine speed to a high engine speed. Specifically, for example, in an MPI engine in which fuel is injected through an intake port during an exhaust stroke of a piston, when the engine is cold started, fuel adheres to the intake port wall surface, and during acceleration, There is a problem that rattling occurs, and an appropriate change according to the engine operating state is required. In order to solve this problem, there is disclosed a valve timing control device that changes the overlap amount in which both the intake valve and the exhaust valve are opened according to the operating state (for example, see Patent Document 1).
[0004]
In the control device, for example, in a cold state, the amount of overlap is reduced to reduce the amount of internal EGR. In this way, it is possible to prevent looseness during acceleration and to secure combustion stability by suppressing internal EGR.
Further, the control device determines the vaporization characteristics of the fuel used for the engine, and when it is determined that the fuel is a light fuel having a good vaporization characteristic, the control device determines that the light fuel has a higher vaporization characteristic than that of a heavy fuel having a poor vaporization characteristic. The lap amount is increased so that fuel does not easily adhere to the intake port wall or the like depending on the fuel type even when the engine temperature is low.
[0005]
Further, when combustion is unstable due to air-fuel ratio variation, such as during cold start of the engine, the closing timing of the exhaust valve and the opening timing of the intake valve are determined at the top dead center (TDC) of the piston. The overlap amount is set so as to be close to 0 so as to match, so that combustion stability can be ensured by suppressing the internal EGR.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-10-176557 (paragraphs 0007, 0017, 0049, FIG. 10, etc.)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, making the overlap amount close to 0 at the time of the cold start as described above suppresses the internal EGR as described above, so that combustion stability is ensured, while the air is blown back to the intake port side. Since the amount of exhaust gas is reduced, and the ratio of exhaust gas once discharged is re-inhaled into the cylinder, there is a problem caused by this. That is, the suppression of the internal EGR has a problem that the atomization of the fuel during the cold start of the engine cannot be promoted, and the vaporization of the fuel deteriorates. In particular, when a heavy fuel having poor vaporization characteristics is used for the engine, there is a problem that the air-fuel ratio becomes significantly lean, the engine rotation behavior becomes unstable, and engine stall may occur.
[0008]
Here, in order to solve this problem, it is conceivable to increase the amount of fuel at the time of engine start to enrich the air-fuel ratio. However, the unburned fuel (HC) at the time of engine start increases and the exhaust gas performance is reduced. There is a problem of worsening.
As described above, at the time of cold start of the engine, it is necessary to take some measures against unstable engine rotation behavior. However, in the above-mentioned conventional technology, when the engine is at a low temperature, the overlap amount is set to be small, but this overlap amount is set after the fuel vaporization characteristics are determined. In other words, while the overlap amount can be changed according to the fuel vaporization characteristics, no special consideration is given when starting the engine, and the engine rotation behavior becomes unstable depending on the fuel type, causing engine stall. The problem of losing remains.
[0009]
The present invention has been made in view of such a problem, and provides an engine valve timing control device capable of stabilizing an engine rotation behavior regardless of a difference in fuel type when the engine is cold. The purpose is to:
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a valve timing control device according to a first aspect of the present invention includes a variable valve mechanism capable of changing an amount of overlap between an opening timing of an intake valve of an engine and a closing timing of an exhaust valve. A timing control means for controlling a variable valve mechanism, wherein the timing control means includes an elapsed time detection means for detecting an elapsed time from a cold start of the engine; Until the elapsed time reaches a predetermined time, it is necessary to carry out advance control in which at least one of the valve opening timing of the intake valve and the valve closing timing of the exhaust valve is positioned more advanced than the exhaust top dead center. Features.
[0011]
That is, in the case of using either the light fuel or the heavy fuel, first, at least one of the opening timing of the intake valve and the closing timing of the exhaust valve until a predetermined time has elapsed since the start of the engine. It is positioned more advanced than the top dead center of exhaust. As a result, the flow velocity of the residual gas blown back into the combustion chamber together with the fresh air is increased, fuel atomization is promoted, and the engine rotation behavior during cold start is stabilized. In particular, engine stall is avoided even if the fuel used is a heavy fuel. Further, by promoting the atomization of fuel, deterioration of exhaust gas performance due to an increase in unburned fuel (HC) is prevented, and fuel efficiency is improved.
[0012]
Incidentally, as a method of controlling the advance of at least one of the opening timing of the intake valve and the closing timing of the exhaust valve, only the closing timing of the exhaust valve is advanced from the exhaust top dead center of the piston, or In addition to the closing timing of the exhaust valve, it is preferable that the opening timing of the intake valve is also advanced from the exhaust top dead center, or that only the opening timing of the intake valve is advanced from the exhaust top dead center. . Further, only the closing timing of the exhaust valve is positioned on the advance side of the exhaust top dead center, and until the predetermined time is reached, only the opening timing of the intake valve is set to be shorter than the exhaust top dead center. It is also preferable to advance the angle.
[0013]
Further, in the invention according to claim 2, the control device includes: an actual engine rotation speed detecting means for detecting a rotation speed of the engine; and a control device, when a predetermined time is reached corresponding to a predetermined vaporization characteristic of fuel used for the engine. Target engine speed setting means for setting the target engine speed of the engine, when a predetermined time has elapsed and the rotation speed by the actual engine speed detection means is equal to or higher than the target rotation speed by the target engine speed setting means. , The advance angle control is prohibited.
[0014]
Thus, at the time of first idling in which the elapsed time from the engine start has passed the predetermined time, if the actual engine rotation speed is higher than the target rotation speed corresponding to the predetermined vaporization characteristic when the predetermined time has elapsed, the above-described advance Since angle control, that is, control for accelerating fuel atomization is prohibited, when the fuel to be used has good vaporization characteristics and is higher than the target rotation speed as in the case of light fuel, Overlean (excessive fuel vaporization) can be suppressed, fuel can be reduced at the time of starting, and an increase in unburned fuel (HC) can be prevented.
[0015]
Further, in the invention according to claim 3, the control device performs the advance control when the rotation speed detected by the actual engine rotation speed detection means is smaller than the target rotation speed determined by the target engine rotation speed setting means after the predetermined time is reached. It is characterized by continuing.
As described above, at the time of the first idling, when the actual engine speed is smaller than the target speed corresponding to the predetermined vaporization characteristic when the predetermined time is reached, the control to the advance angle, that is, the fuel atomization, If the fuel used is heavy and the vaporization characteristics of the fuel are inferior and lower than the target rotation speed, as in the case of heavy fuel, the engine rotation is promoted by promoting the fuel atomization. The stabilization of the behavior is continued to avoid the engine stall, and the prevention of the deterioration of the exhaust gas performance due to the increase of the unburned fuel (HC) is also continued, so that the improvement of the fuel economy is also maintained.
[0016]
Further, in the invention according to claim 4, after the predetermined time has elapsed, when the rotation speed detected by the actual engine rotation speed detecting means is equal to or higher than the target rotation speed determined by the target engine rotation speed setting means, the control device vaporizes the fuel. When it is determined that the characteristics are good, and when the rotation speed of the actual engine rotation speed detection means is lower than the target rotation speed, it is determined that the fuel vaporization characteristics are inferior, and the variable valve mechanism is controlled based on the determination. Features.
[0017]
Thereby, the fuel property is detected from the viewpoint of the engine rotation speed, and the valve timing control is performed in accordance with the detection. Therefore, even at the time of the first idling after the lapse of the predetermined time, the engine rotation behavior is independent of the fuel type. Can be stabilized.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an engine system configuration diagram applied to an engine valve timing control apparatus according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the configuration of the valve timing control apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. explain.
[0019]
As the internal combustion engine (hereinafter, engine) 1 used in the valve timing control device, for example, a multipoint injection engine (MPI engine) capable of performing fuel injection through the intake port 9 is employed.
As shown in FIG. 1, an intake port 9 is formed in the cylinder head 2 of the engine 1 in a substantially horizontal direction for each cylinder, and each intake port 9 is provided on the combustion chamber 5 side of each intake port 9. An intake valve 11 that communicates with and shuts off the combustion chamber 5 is provided. The intake valve 11 opens and closes an intake port 9a following a cam 12a of a camshaft 12 that rotates according to engine rotation. An electromagnetic injector 6 for injecting fuel into each cylinder is attached to each intake port 9. The injector 6 is provided with a fuel supply device (not shown) having a fuel tank via a fuel pipe 7. It is connected. Then, the injector 6 injects fuel toward the combustion chamber 5 during the exhaust stroke of the piston 21.
[0020]
One end of an intake manifold 10 is connected to each intake port 9. The intake manifold 10 is provided with an electromagnetic throttle valve 17 for adjusting the amount of intake air. Near the throttle valve 17, a throttle position sensor (TPS) 18 for detecting a throttle opening is provided. Further, a Karman vortex airflow sensor 19 is provided at a portion of the intake manifold 10 upstream of the throttle valve 17 to detect the amount of intake air.
[0021]
An ignition plug 4 is attached to the cylinder head 2 for each cylinder, and an ignition coil 8 for outputting a high voltage is connected to the ignition plug 4. Then, spark ignition is performed in the combustion chamber 5 for a mixture of fresh air from the intake manifold 10 and fuel from the injector 6.
An exhaust port 13 is formed in the cylinder head 2 in a substantially horizontal direction for each cylinder. A communication chamber between each exhaust port 13 and the combustion chamber 5 is provided on the combustion chamber 5 side of each exhaust port 13. Exhaust valves 15 for performing the above operations are provided. The exhaust valve 15 opens and closes an exhaust port 13a following a cam 16a of a camshaft 16 that rotates according to engine rotation.
[0022]
One end of an exhaust manifold 14 is connected to each exhaust port 13. An exhaust pipe 20 is connected to the other end of the exhaust manifold 14, and a three-way catalytic converter 30 capable of purifying HC, CO, and NOx with high efficiency in the vicinity of stoichio is interposed in the exhaust pipe 20. Further, at the portion immediately upstream of the three-way catalytic converter 30 of the exhaust pipe 20, an oxygen concentration in the exhaust gas, and thus an exhaust air-fuel ratio is detected. ₂ A sensor 22 is provided.
[0023]
Further, the cylinder head 2 is provided with a variable valve mechanism 40 that changes the opening / closing timing of the intake valve 11 and the exhaust valve 15 by adjusting the hydraulic pressure by advancing or retarding the cam 12a or the cam 16a. As the variable valve mechanism 40, for example, a pendulum type variable valve timing mechanism that swings the camshafts 12 and 16 is applied. It should be noted that a pendulum type variable valve timing mechanism is known, and the detailed description of the configuration is omitted here.
[0024]
The ECU 60 includes an input / output device, a storage device, a central processing unit (CPU), and the like, and the ECU 60 controls the engine 1 comprehensively.
On the input side of the ECU 60, the TPS 18, the air flow sensor 19, the O ₂ In addition to the sensor 22 and the like, various sensors such as a water temperature sensor 62 for detecting a cooling water temperature of the engine 1 and a crank angle sensor 64 for detecting a crank angle are connected, and detection information from these sensors is input. . Note that the rotation speed (actual Ne) of the engine 1 is detected from the crank angle sensor 64. In the storage device of the ECU 60 of the present embodiment, a target rotation speed (target Ne) of the engine 1 corresponding to a predetermined vaporization characteristic of the fuel is set. The fuel amount and the air amount are set so as to be Ne or more.
[0025]
On the other hand, various output devices such as the injector 6, the ignition coil 8, the throttle valve 17, and the variable valve mechanism 40 are connected to the output side of the ECU 60. The injector 6, the ignition coil 8, and the throttle valve 17 are Each signal of the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing, and the throttle opening is output in accordance with the detection information from the various sensors. As a result, an appropriate amount of fuel is injected from the injector 6 at an appropriate timing, spark ignition is performed at an appropriate timing by the ignition plug 4, and the throttle opening is controlled to an appropriate opening. Also, an appropriate valve timing command is issued to the variable valve mechanism 40.
[0026]
In particular, in the valve timing control device of the present invention, a timing control section (timing control means) 61 is provided in the ECU 60 to control the variable valve mechanism 40.
The timing control unit 61 is used for the engine 1, and includes an elapsed time detection unit that detects an elapsed time from a cold start of the engine 1, an actual engine speed detection unit that detects a rotation speed (actual Ne) of the engine 1. Engine speed setting means for setting a target speed (target Ne) of the engine 1 in accordance with a predetermined vaporization characteristic of fuel, elapsed time detecting means, actual engine speed detecting means, and target engine speed setting A cold target timing setting means for setting a target VVT phase when the engine 1 is cold based on each output signal from the means.
[0027]
Until the elapsed time detected by the elapsed time detection means reaches a predetermined time (first predetermined time), the cold-time target timing setting means sets the valve opening timing IO of the intake valve 11 at the top dead center (exhaust stroke) of the piston 21 in the exhaust stroke. The target VVT phase is set so that the exhaust valve 15 is closed at the advanced angle with respect to the exhaust top dead center TDC which was located at the time of starting, while keeping the top dead center TDC.
[0028]
As described above, the cold target timing setting means first closes the exhaust valve 15 until the first predetermined time elapses from the cold start, regardless of whether the fuel used is light fuel or heavy fuel. Since the valve timing EC is located on the advanced side of the exhaust top dead center TDC, the flow rate of the residual gas blown back into the combustion chamber 5 together with fresh air promotes fuel atomization and stabilizes the engine rotation behavior. I am planning.
[0029]
Next, at the time of first idling after the elapse of the first predetermined time, the cold-time target timing setting means sets the target VVT phase based on the difference in engine speed between different fuel types. That is, when the actual Ne is equal to or more than the target Ne after reaching the first predetermined time, it is determined that the vaporization characteristics of the fuel used are good, and the closing timing EC of the exhaust valve 15 is retarded to the exhaust top dead center TDC. The variable valve mechanism 40 is controlled so as to prohibit the advance angle control of the exhaust valve 15 to the valve closing timing EC. When the actual Ne is smaller than the target Ne after reaching the first predetermined time, the fuel used is Is determined to be inferior, and the variable valve mechanism 40 is controlled so as to continue the advance angle control in which the valve closing timing EC of the exhaust valve 15 is advanced from the exhaust top dead center TDC. . Note that the exhaust top dead center TDC refers to the position where the piston 21 comes closest to the cylinder head 2 during the exhaust stroke of the piston 21. In the first idle state, for example, the shift position of the transmission is set to the N range. Is applicable.
[0030]
In this way, the cold-time target timing setting means determines the vaporization characteristics of the currently used fuel from the comparison between the actual Ne and the target Ne during the first idling after the first predetermined time has elapsed. According to the result, the timing of the closing timing EC of the exhaust valve 15 is set to prohibit or promote the atomization of fuel, thereby preventing the discharge of unburned fuel (HC) or stabilizing the engine rotation behavior.
[0031]
FIG. 2 is a flowchart illustrating a cold intake / exhaust VVT phase control routine performed by the valve timing control apparatus according to the present invention. The control procedure of the VVT phase control will be described below with reference to the flowchart.
In step S201 of the figure, the ignition SW is turned on. In step S202, it is determined whether or not the cooling water temperature is lower than a predetermined value based on the output signal from the water temperature sensor 62, that is, whether or not the engine is in a cold start. When it is determined that the cooling water temperature is lower than the predetermined value, that is, when the determination is YES, the process proceeds to step S203, and the target VVT phase to the closing timing EC of the exhaust valve 15 is set by the cold target timing setting means. The timing is set to be more advanced than the exhaust top dead center TDC, and the process proceeds to step S204. On the other hand, when it is determined that the cooling water temperature is equal to or higher than the predetermined value, the process proceeds to step S205.
[0032]
In step S204, the elapsed time detecting means determines whether or not a first predetermined time indicating a period from a cold start of the engine 1 to a start time at the time of first idling has elapsed. If it is determined that there is, that is, if YES, the process proceeds to step S205. On the other hand, if it is determined that the first predetermined time has not elapsed, the process returns to step S203 to continue the advance control of the exhaust valve 15 to the valve closing timing EC.
[0033]
In step S205, the cold target timing setting means compares the actual Ne of the actual engine speed detecting means with the target Ne of the target engine speed setting means to determine whether the actual Ne is equal to or greater than the target Ne. If it is determined that the actual Ne is equal to or greater than the target Ne and the vaporization characteristics of the used fuel are good, that is, if the determination is YES, the process proceeds to step S206, and the valve closing timing EC of the exhaust valve 15 is controlled to suppress the internal EGR. The target VVT phase to the valve closing timing EC of the exhaust valve 15 is set to the retard side so that the target VVT is retarded from before the exhaust top dead center TDC to the exhaust top dead center TDC, and the process proceeds to step S208.
[0034]
On the other hand, when it is determined in step S205 that the actual Ne is smaller than the target Ne and the vaporization characteristics of the used fuel are inferior, the exhaust valve is controlled to continue the advance angle control of the exhaust valve 15 with respect to the valve closing timing EC. The process proceeds to step S208 with the target VVT phase for the 15 valve closing timing EC being set on the advance side of the exhaust top dead center TDC. Note that the target VVT phase is provided with an advance angle limit value. This is because fuel atomization can be promoted by using the internal EGR, but if the internal EGR amount is excessively increased, engine stall may be caused.
[0035]
In step S208, the elapsed time detecting means indicates the end time at the time of first idling, and determines whether or not a second predetermined time has elapsed in which sufficient combustion stability can be ensured even with heavy fuel. If it is determined that the time has elapsed, that is, if YES, the process exits this routine and prepares for starting. On the other hand, if it is determined that the second predetermined time has not elapsed, the process returns to step S205 in order to continue the control of the closing timing EC of the exhaust valve 15 during the first idling.
[0036]
FIG. 3 is a timing chart of the cold control (S203, S206, S207) by the valve timing control device. In the figure, the vertical axis indicates the valve lift Lf, the horizontal axis indicates the crank angle θ, EO and EC indicate the opening and closing timing of the exhaust valve 15, respectively, and IO and IC indicate the opening and closing timing of the intake valve 11. Are respectively shown.
[0037]
As shown in FIG. 7A, the end of the first idling operation for the case of heavy fuel until the first predetermined time indicating the start of the first idling operation as in the above step S203 or step S207 elapses. Until the indicated second predetermined time elapses, the valve opening timing IO of the intake valve 11 is set to a position immediately after the exhaust top dead center TDC, and the valve closing timing EC of the exhaust valve 15 is set Is changed to the advanced side so as to be located forward, and a negative overlap VOLn is set between the valve opening timing IO of the intake valve 11 and the valve closing timing EC of the exhaust valve 15, so that the combustion chamber 5 Is sealed.
[0038]
As described above, when the target VVT phase is set so as to advance the closing timing EC of the exhaust valve 15 before the exhaust top dead center TDC, the residual gas is compressed and heated by the rise of the piston 21. Then, with the subsequent opening of the intake valve 11, the air is once blown out of the combustion chamber 5 from the intake port 9a. However, the residual gas returns to the combustion chamber 5 again together with the fuel and fresh air injected at the intake port 9 due to a sufficient negative pressure due to the lowering of the piston 21, and the fuel mixes with the air and mixes the fuel. Atomization is promoted.
[0039]
As shown in FIG. 2B, in addition to the cold start of the engine 1, a second predetermined time indicating the end of the first idle time for the case of light fuel as in step S206, as in step S206. Until elapse, the valve opening timing IO of the intake valve 11 is set to a position immediately after the exhaust top dead center TDC, and the valve closing timing EC of the exhaust valve 15 is delayed such that the exhaust valve 15 is located at the exhaust top dead center TDC. The change to the corner side is performed, and the overlap VOLn is eliminated. That is, the valve closing timing EC of the exhaust valve 15 matches the valve opening timing IO of the intake valve 11, and the overlap amount is set to zero.
[0040]
As described above, when the target VVT phase is set so as to retard the valve closing timing EC of the exhaust valve 15 to the exhaust top dead center TDC, the internal EGR is suppressed, so that the light fuel having good vaporization characteristics is obtained. Atomization of fuel for use of fuel is prohibited.
As described above, according to the present invention, the valve timing control of the engine 1 including the timing control unit 61 that controls the amount of overlap between the valve opening timing IO of the intake valve 11 and the valve closing timing EC of the exhaust valve 15 of the engine 1. An apparatus, comprising: an elapsed time detecting means for detecting an elapsed time from a cold start of the engine 1, an actual engine rotational speed detecting means for detecting an actual Ne, and a predetermined vaporization characteristic of fuel used for the engine 1. Target engine rotational speed setting means for correspondingly setting the target Ne, and cold target timing setting means for setting the target valve timing by comparing the actual Ne with the target Ne when the engine 1 is cold. The cold-time target timing setting means advances the closing timing EC of the exhaust valve 15 beyond the exhaust top dead center TDC until the elapsed time detected by the elapsed time detecting means reaches a predetermined time. Side, the compressed / heated gas is re-inhaled into the combustion chamber 5 at an early stage, so that the fuel atomization can be promoted when any fuel type is used, and from the cold start. Immediately stabilization of the engine rotation behavior can be ensured.
[0041]
Further, the cold-time target timing setting means determines that the vaporization characteristics are good when the actual Ne is equal to or greater than the target Ne after the elapsed time of the elapsed time detection means reaches the first predetermined time, and the exhaust valve 15 The advance control for the valve closing timing EC is prohibited, and the overlap amount is set to be zero near the exhaust top dead center TDC, so that the internal EGR can be suppressed and the combustion can be stabilized. In other words, in the case of a fuel having good vaporization characteristics such as light fuel, when the advance control period continues for a long time, fuel vaporization is excessively promoted, and then overlean occurs and the engine rotation behavior becomes unstable. Become. To prevent this, it is conceivable to increase the amount of fuel. However, even if the advance angle is prohibited, overlean can be suppressed. Therefore, the above configuration makes it unnecessary to increase the amount of fuel, and can reduce unburned fuel (HC).
[0042]
Further, when the actual Ne is smaller than the target Ne after the elapsed time by the elapsed time detection means reaches the first predetermined time, the cold target timing setting means determines that the vaporization characteristics are inferior, and the exhaust valve 15 In this case, the advance control for the valve closing timing EC is continued, so that the fuel atomization is promoted even at the time of the first idling with the fuel having the poor vaporization characteristics such as the heavy fuel, and the engine rotation behavior is stabilized. You can continue.
[0043]
The description of one embodiment of the present invention is finished above, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the advance control is performed so that only the valve closing timing EC of the exhaust valve 15 is located on the advance side with respect to the exhaust top dead center TDC. At least one of the valve timing IO and the valve closing timing EC of the exhaust valve 15 may be located on the advance side of the exhaust top dead center.
[0044]
FIG. 4 is a timing chart of another cold state control by the valve timing control device. That is, FIG. 7A shows the advance of the opening timing IO of the intake valve 11 in addition to the closing timing EC of the exhaust valve 15, while FIG. 7B shows the opening timing of the intake valve 11. Only the valve timing IO is advanced.
If both the closing timing EC of the exhaust valve 15 and the opening timing IO of the intake valve 11 are advanced before the exhaust top dead center TDC as shown in FIG. The vaporization time can be secured longer than in a configuration in which the fuel is re-inhaled into the combustion chamber 5 earlier and only the valve closing timing EC of the exhaust valve 15 is advanced before the exhaust top dead center TDC. Also, as shown in FIG. 2B, the closing timing EC of the exhaust valve 15 is set to the exhaust top dead center TDC, while the valve opening timing IO of the intake valve 11 is advanced before the exhaust top dead center TDC. However, a longer vaporization time can be secured.
[0045]
As another configuration in which at least one of the valve opening timing IO of the intake valve 11 and the valve closing timing EC of the exhaust valve 15 is located on the advance side of the exhaust top dead center, FIG. As shown in ()), the valve opening timing IO of the intake valve 11 is set to a position immediately after the exhaust top dead center TDC, and is set to be more advanced than the exhaust top dead center TDC. As shown in FIG. 4A, the valve closing timing EC of the exhaust valve 15 is kept unchanged and the valve opening timing IO of the intake valve 11 is changed to the exhaust top dead center until the first predetermined time, which is the end point of the time, elapses. It may be located at a more advanced side than TDC, and also in this case, a long vaporization time can be secured.
[0046]
Further, in the above-described embodiment, the MPI type engine is described. However, the present invention is not limited to this mode. For example, the valve timing control device may be applied to a direct injection type engine. In addition, it is possible to stabilize the engine rotation behavior in a cold state regardless of the difference in fuel type.
[0047]
【The invention's effect】
As can be understood from the above description, according to the engine valve timing control apparatus of the first aspect of the present invention, even when using either the light fuel or the heavy fuel, first, a predetermined time from the engine start is determined. Until the time elapses, the advance control is performed so that at least one of the opening timing of the intake valve and the closing timing of the exhaust valve is positioned more advanced than the top dead center of the exhaust. At the same time, the flow velocity of the residual gas blown back into the combustion chamber is increased, fuel atomization is promoted, and the engine rotation behavior at the time of cold start can be stabilized. In particular, heavy fuel was used. As a result, the engine stall can be avoided. Further, by promoting fuel atomization, it is possible to prevent deterioration of exhaust gas performance due to an increase in unburned fuel (HC) and improve fuel efficiency.
[0048]
According to the second aspect of the present invention, the target rotation speed corresponding to the predetermined vaporization characteristic when the actual engine rotation speed reaches the predetermined time during the first idling when the elapsed time from the engine start has passed the predetermined time. If it is larger than the above, the advance angle control, that is, the control for promoting the fuel atomization is prohibited. Therefore, when the fuel to be used is a light fuel, the suppression of the over-lean (excessive fuel vaporization) is prevented. It is possible to reduce the amount of fuel at the time of starting, thereby preventing an increase in unburned fuel (HC).
[0049]
Further, according to the third aspect of the present invention, if the actual engine speed is lower than the target speed corresponding to the predetermined vaporization characteristic when the actual engine speed reaches the predetermined time during the first idling, the advance to the advance angle is performed. Since control, that is, control for promoting fuel atomization, is continued, if the fuel to be used is heavy fuel, the engine rotation behavior is stabilized by promoting fuel atomization to avoid engine stall. In addition to maintaining the fuel efficiency, the prevention of deterioration of the exhaust gas performance due to the increase of the unburned fuel (HC) is continued, and the improvement of the fuel efficiency can be maintained.
[0050]
According to the fourth aspect of the present invention, the fuel property is detected from the viewpoint of the engine rotation speed, and the valve timing control is performed in accordance with the detected fuel property. The engine rotation behavior can be stabilized regardless of the type.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an engine system configuration diagram according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart of a control routine in a cold state, which is performed by the valve timing control device of FIG. 1;
FIG. 3 is a timing chart of control in a cold state by the valve timing control device of FIG. 1;
FIG. 4 is a timing chart of another cold control performed by the valve timing control device.
[Explanation of symbols]
1 engine
11 Intake valve
15 Exhaust valve
40 Variable valve mechanism
60 ECU
61 Timing control unit (timing control means)

Claims

Engine valve timing control including a variable valve mechanism capable of changing the amount of overlap between the opening timing of an intake valve of an engine and the closing timing of an exhaust valve, and timing control means for controlling the variable valve mechanism In the device,
The timing control means includes an elapsed time detecting means for detecting an elapsed time from a cold start of the engine, and the opening of the intake valve is continued until the elapsed time by the elapsed time detecting means reaches a predetermined time. A valve timing control device for an engine, wherein the valve timing control device performs an advance angle control that causes at least one of a timing and a valve closing timing of the exhaust valve to be positioned more advanced than an exhaust top dead center.

The control device includes: an actual engine rotation speed detection unit configured to detect a rotation speed of the engine; and a target rotation speed of the engine when the predetermined time is reached corresponding to a predetermined vaporization characteristic of fuel used in the engine. Target engine speed setting means for setting the speed,
The advance angle control is prohibited when the rotation speed detected by the actual engine rotation speed detection unit is equal to or higher than a target rotation speed determined by the target engine rotation speed setting unit after the predetermined time has been reached. A valve timing control device for an engine as described in the above.

After reaching the predetermined time, the control device continues the advance angle control when the rotation speed by the actual engine rotation speed detection means is lower than the target rotation speed by the target engine rotation speed setting means. The valve timing control device for an engine according to claim 2, wherein

After reaching the predetermined time, when the rotation speed detected by the actual engine rotation speed detection means is equal to or higher than the target rotation speed determined by the target engine rotation speed setting means, the control device determines that the fuel vaporization characteristics are good. When the rotation speed detected by the actual engine rotation speed detection means is lower than the target rotation speed, it is determined that the fuel vaporization characteristics are inferior, and the variable valve mechanism is controlled based on the determination. The valve timing control device for an engine according to claim 2 or 3.