JP2005139940A - Idling speed control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize feedback control of idling speed using throttle opening control by equalizing sensitivity of flow quantity change in relation to throttle opening change even when throttle opening at idling is different. <P>SOLUTION: Intake air quantity is controlled with combining variable control of lift operation angle of an intake valve 3 by a lift operation angle variable mechanism 51 and opening control of an electronic control throttle valve 18. Feedback control of idling speed toward a target value is performed by controlling opening of the throttle valve 18. Integration amount which is gain of feedback control is corrected according to lift operation angle. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、吸気弁のバルブリフト量及び作動角の少なくとも一方であるリフト作動角を可変制御可能なリフト・作動角可変機構と、いわゆる電子制御スロットル弁とを備えた内燃機関のアイドル回転数制御装置に関し、特に、スロットル弁の開度を制御することによりアイドル回転数を目標値へ向けてフィードバック制御する技術に関する。   The present invention relates to an idle speed control of an internal combustion engine provided with a lift / operating angle variable mechanism capable of variably controlling a lift operating angle that is at least one of a valve lift amount and an operating angle of an intake valve, and a so-called electronically controlled throttle valve. More particularly, the present invention relates to a technique for feedback control of the idling speed toward a target value by controlling the opening of a throttle valve.

ガソリン機関においては、一般に吸気通路中に設けたスロットル弁の開度制御によって吸気量を制御しているが、良く知られているように、この種の方式では、特にスロットル弁開度の小さな中低負荷時におけるポンピングロスが大きい、という問題がある。これに対し、吸気弁のバルブリフト量を変化させることで、スロットル弁に依存せずに吸気量を制御することにより、吸気の早閉じ制御、すなわちミラーサイクル運転を行う試みが以前からなされており、この技術を利用して、ディーゼル機関と同様に吸気系にスロットル弁を具備しない、いわゆるスロットルレスの構成を実現することが提案されている。   In a gasoline engine, the intake air amount is generally controlled by controlling the opening of a throttle valve provided in the intake passage. As is well known, this type of system has a particularly small throttle valve opening. There is a problem that the pumping loss is large at low load. On the other hand, attempts have been made for early intake air closing control, that is, mirror cycle operation, by controlling the intake air amount without depending on the throttle valve by changing the valve lift amount of the intake valve. By using this technique, it has been proposed to realize a so-called throttle-less configuration in which an intake system is not equipped with a throttle valve as in a diesel engine.

類似する技術として、特許文献1には、吸気通路に設けられた吸気制御弁により、吸気の早閉じ制御を行う内燃機関の吸気制御装置において、吸気早閉じ制御時にはスロットル開度が大きめに設定される非線形のマップに基づいて制御を行う技術が開示されている。
特開平8−189394号公報
As a similar technique, in Patent Document 1, in an intake control device for an internal combustion engine that controls early closing of intake by an intake control valve provided in an intake passage, a throttle opening is set to be larger during intake early closing control. A technique for performing control based on a non-linear map is disclosed.
JP-A-8-189394

上述したようにいわゆるスロットルレスとして吸気弁のバルブリフト特性の可変制御により吸気量を制御する場合、アイドルを含む極低負荷の領域では、制御すべき吸気量が非常に少なくなることから、バルブリフト特性のみによる安定した吸気量制御は困難となる。また、完全なスロットルレスとして吸気系に負圧が発生しないと、例えば、ブローバイガスやエバポレータからのパージガスなどを吸気系に還流させる既存のシステムが利用できなくなったり、種々のアクチュエータなどの駆動源としても利用されている負圧が容易に得られない、といった新たな課題が派生する。   As described above, when the intake air amount is controlled by variable control of the valve lift characteristic of the intake valve as a so-called throttleless, the intake air amount to be controlled becomes very small in the extremely low load region including the idle. Stable intake air amount control based only on characteristics becomes difficult. Also, if no negative pressure is generated in the intake system because it is completely throttleless, for example, an existing system that recirculates blow-by gas or purge gas from an evaporator to the intake system cannot be used, or as a drive source for various actuators, etc. However, a new problem arises that the negative pressure that is also used cannot be easily obtained.

そのため、いわゆる電子制御スロットル弁を設け、吸気弁のバルブリフト特性の可変制御とスロットル弁の開度制御と組み合わせることで、殆どの運転領域で実質的なスロットルレスの運転状態を実現することを本出願人は検討しているが、このような場合、同じアイドリング運転状態においても、状況に応じてスロットル開度が異なり、このスロットル弁を通過する流れの態様(流速・流量)が異なることがある。従って、スロットル弁の開度によって、スロットル弁の開度変化に対する流量変化の特性・感度が異なるものとなってしまう。このため、スロットル弁の開度制御によりアイドル回転数を目標値へ向けて制御するフィードバック制御が適切に行われず、つまりスロットル弁の開度によって挙動が異なるものとなるため、制御の安定性・信頼性に劣るものとなる。   For this reason, a so-called electronically controlled throttle valve is provided and combined with variable control of the valve lift characteristics of the intake valve and opening degree control of the throttle valve, it is possible to realize a substantially throttleless operating state in most operating regions. Although the applicant has studied, in such a case, even in the same idling operation state, the throttle opening varies depending on the situation, and the mode of flow (velocity / flow rate) passing through the throttle valve may vary. . Therefore, depending on the opening degree of the throttle valve, the characteristics and sensitivity of the flow rate change with respect to the opening degree change of the throttle valve are different. For this reason, the feedback control for controlling the idling speed toward the target value by the opening control of the throttle valve is not properly performed, that is, the behavior varies depending on the opening of the throttle valve, so that the control stability and reliability It becomes inferior.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、アイドルでのスロットル弁の開度が異なる場合であっても、スロットル開度制御によるアイドル回転数のフィードバック制御を安定して行い得る新規な内燃機関のアイドル回転数制御装置を提供することを主たる目的としている。   The present invention has been made in view of such a problem, and even when the opening of the throttle valve at an idle is different, the feedback control of the idle rotation speed by the throttle opening control can be stably performed. The main object is to provide a novel idle speed control device for an internal combustion engine.

吸気弁のバルブリフト量及び作動角の少なくとも一方であるリフト作動角を可変制御可能なリフト・作動角可変機構と、複数の気筒の吸気通路が接続するコレクタと、このコレクタの上流に位置し、制御信号により開度が制御されるスロットル弁と、を備える。スロットル弁の開度を制御することにより、アイドル回転数を目標値へ向けてフィードバック制御する。上記リフト作動角に応じて、上記フィードバック制御のゲインを補正する。   A lift / operating angle variable mechanism that can variably control a lift operating angle that is at least one of a valve lift amount and an operating angle of an intake valve, a collector to which intake passages of a plurality of cylinders are connected, and an upstream of the collector, And a throttle valve whose opening degree is controlled by a control signal. By controlling the opening of the throttle valve, feedback control is performed so that the idling speed is directed toward the target value. The feedback control gain is corrected according to the lift operating angle.

本発明によれば、スロットル弁の開度制御によりアイドル回転数を目標値へ向けてフィードバック制御しており、このフィードバック制御のゲインをリフト作動角に応じて補正しているため、スロットル弁の開度にかかわらず、フィードバック制御におけるスロットル開度変化に対する吸気量変化の応答性・感度を均一化・平準化することができ、アイドル回転数制御の精度及び安定性が著しく向上する。   According to the present invention, since the idle speed is feedback-controlled toward the target value by controlling the opening degree of the throttle valve, and the gain of this feedback control is corrected according to the lift operating angle, the throttle valve opening is controlled. Regardless of the degree, the response / sensitivity of the intake air amount change with respect to the throttle opening change in the feedback control can be made uniform and leveled, and the accuracy and stability of the idle speed control are remarkably improved.

以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、この発明をV型6気筒のガソリン機関1に適用した実施例を示しており、左右バンクの吸気弁3側に、後述する可変動弁機構2がそれぞれ設けられている。排気弁4側の動弁機構は、排気カムシャフト5により排気弁4を駆動する直動型のものであり、そのバルブリフト特性は、常に一定である。   FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to a V-type 6-cylinder gasoline engine 1, and variable valve mechanisms 2 (to be described later) are provided on the intake valve 3 side of the left and right banks, respectively. The valve operating mechanism on the exhaust valve 4 side is a direct acting type that drives the exhaust valve 4 by the exhaust camshaft 5, and its valve lift characteristic is always constant.

左右バンクの排気マニホルド6は、触媒コンバータ7に接続され、かつこの触媒コンバータ7の上流位置に、排気空燃比を検出する空燃比センサ8が設けられている。左右バンクの排気通路9は、触媒コンバータ7の下流側で合流し、さらに下流に、第2の触媒コンバータ10および消音器11を備えている。   The exhaust manifolds 6 in the left and right banks are connected to a catalytic converter 7, and an air-fuel ratio sensor 8 that detects an exhaust air-fuel ratio is provided at an upstream position of the catalytic converter 7. The exhaust passages 9 of the left and right banks merge on the downstream side of the catalytic converter 7, and further include a second catalytic converter 10 and a silencer 11 on the downstream side.

各気筒の吸気ポートにはブランチ通路15が接続され、かつこの6本のブランチ通路15の上流端が、コレクタ16にそれぞれ接続されている。上記コレクタ16の一端には、吸気入口通路17が接続されており、この吸気入口通路17に、電子制御スロットル弁18が設けられている。この電子制御スロットル弁18は、電気モータからなるアクチュエータを備え、エンジンコントロールユニット19から与えられる制御信号によって、その開度が制御される。なお、スロットル弁18の実際の開度を検出する図示せぬセンサを一体に備えており、その検出信号に基づいて、スロットル弁開度が目標開度にクローズドループ制御される。また、スロットル弁18の上流に、吸入空気流量を検出するエアフロメータ25が配置され、さらに上流にエアクリーナ20が設けられている。   A branch passage 15 is connected to the intake port of each cylinder, and the upstream ends of the six branch passages 15 are connected to the collectors 16 respectively. An intake inlet passage 17 is connected to one end of the collector 16, and an electronically controlled throttle valve 18 is provided in the intake inlet passage 17. The electronically controlled throttle valve 18 includes an actuator composed of an electric motor, and its opening degree is controlled by a control signal supplied from an engine control unit 19. Note that a sensor (not shown) that detects the actual opening of the throttle valve 18 is integrally provided, and the throttle valve opening is closed-loop controlled to the target opening based on the detection signal. An air flow meter 25 that detects the intake air flow rate is disposed upstream of the throttle valve 18, and an air cleaner 20 is further disposed upstream.

また、機関回転速度およびクランク角位置を検出するために、クランクシャフトに対してクランク角センサ21が設けられており、さらに、運転者により操作されるアクセルペダル開度(踏込量)を検出するアクセル開度センサ22を備えている。これらの検出信号は、上記のエアフロメータ25や空燃比センサ8の検出信号とともに、エンジンコントロールユニット19に入力されている。エンジンコントロールユニット19では、これらの検出信号に基づいて、燃料噴射弁23の噴射量や噴射時期、点火プラグ24による点火時期(点火時期制御手段)、可変動弁機構2によるバルブリフト特性、スロットル弁18の開度、などを制御する。   In order to detect the engine speed and the crank angle position, a crank angle sensor 21 is provided for the crankshaft, and an accelerator for detecting an accelerator pedal opening (depression amount) operated by the driver. An opening sensor 22 is provided. These detection signals are input to the engine control unit 19 together with the detection signals of the air flow meter 25 and the air-fuel ratio sensor 8 described above. In the engine control unit 19, based on these detection signals, the injection amount and injection timing of the fuel injection valve 23, the ignition timing by the ignition plug 24 (ignition timing control means), the valve lift characteristics by the variable valve mechanism 2, the throttle valve The opening degree of 18 is controlled.

次に、図2に基づいて吸気弁3側の可変動弁機構2の構成を説明する。この可変動弁機構2は、吸気弁のバルブリフト量及び作動角(開閉期間)であるリフト作動角を変化させるリフト・作動角可変機構51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71と、が組み合わされて構成されている。   Next, the configuration of the variable valve mechanism 2 on the intake valve 3 side will be described with reference to FIG. The variable valve mechanism 2 includes a lift / operating angle variable mechanism 51 that changes a lift operating angle, which is a valve lift amount and an operating angle (opening / closing period) of an intake valve, and a phase of a center angle of the lift (a crank (not shown)). And a phase variable mechanism 71 for advancing or retarding the phase relative to the shaft.

まず、リフト・作動角可変機構51を説明する。なお、このリフト・作動角可変機構51は、本出願人が先に提案したものであるが、例えば特開2002−89303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 variable mechanism 51 will be described. The lift / operating angle variable mechanism 51 has been previously proposed by the applicant of the present application. However, since it is publicly known, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-89303, only the outline thereof will be described.

リフト・作動角可変機構51は、シリンダヘッドに摺動自在に設けられた上記の吸気弁3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52と、この駆動軸52に、圧入等により固定された偏心カム53と、上記駆動軸52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52と平行に配置された制御軸62と、この制御軸62の偏心カム部68に揺動自在に支持されたロッカアーム56と、各吸気弁3の上端部に配置されたタペット60に当接する揺動カム59と、を備えている。上記偏心カム53とロッカアーム56とはリンクアーム54によって連係されており、ロッカアーム56と揺動カム59とは、リンク部材58によって連係されている。   The lift / operating angle variable mechanism 51 includes the intake valve 3 slidably provided on the cylinder head, a drive shaft 52 rotatably supported by a cam bracket (not shown) on the cylinder head, An eccentric cam 53 fixed to the drive shaft 52 by press-fitting or the like, a control shaft 62 rotatably supported by the same cam bracket above the drive shaft 52 and disposed in parallel with the drive shaft 52, and The rocker arm 56 is swingably supported by the eccentric cam portion 68 of the control shaft 62, and the swing cam 59 is in contact with the tappet 60 disposed at the upper end portion of each intake valve 3. The eccentric cam 53 and the rocker arm 56 are linked by a link arm 54, and the rocker arm 56 and the swing cam 59 are linked by a link member 58.

上記駆動軸52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。   As will be described later, the drive shaft 52 is driven by a crankshaft of an engine via a timing chain or a timing belt.

上記偏心カム53は、円形外周面を有し、該外周面の中心が駆動軸52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54の環状部が回転可能に嵌合している。   The eccentric cam 53 has a circular outer peripheral surface, the center of the outer peripheral surface is offset from the shaft center of the drive shaft 52 by a predetermined amount, and the annular portion of the link arm 54 is rotatable on the outer peripheral surface. It is mated.

上記ロッカアーム56は、略中央部が上記偏心カム部68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55を介して上記リンクアーム54のアーム部が連係しているとともに、他端部に、連結ピン57を介して上記リンク部材58の上端部が連係している。上記偏心カム部68は、制御軸62の軸心から偏心しており、従って、制御軸62の角度位置に応じてロッカアーム56の揺動中心は変化する。   The rocker arm 56 is supported at its substantially central portion so as to be swingable by the eccentric cam portion 68, and the arm portion of the link arm 54 is linked to one end thereof via a connecting pin 55. The upper end portion of the link member 58 is linked to the end portion via a connecting pin 57. The eccentric cam portion 68 is eccentric from the axis of the control shaft 62, and accordingly, the rocking center of the rocker arm 56 changes according to the angular position of the control shaft 62.

上記揺動カム59は、駆動軸52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67を介して上記リンク部材58の下端部が連係している。この揺動カム59の下面には、駆動軸52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59の揺動位置に応じてタペット60の上面に当接するようになっている。   The swing cam 59 is rotatably supported by being fitted to the outer periphery of the drive shaft 52, and the lower end portion of the link member 58 is linked to the end portion extending laterally via a connecting pin 67. ing. On the lower surface of the swing cam 59, a base circle surface concentric with the drive shaft 52 and a cam surface extending in a predetermined curve from the base circle surface are continuously formed. These base circle surface and cam surface come into contact with the upper surface of the tappet 60 according to the swing position of the swing cam 59.

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59が揺動してカム面がタペット60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 section where the lift amount becomes 0 as a base circle section, and when the swing cam 59 swings and the cam surface contacts the tappet 60, the base circle section lifts gradually. A slight ramp section is provided between the base circle section and the lift section.

上記制御軸62は、図示するように、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63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63は、例えばウォームギア65を介して制御軸62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からの制御信号によって制御されている。なお、制御軸62の回転角度は、制御軸センサ64によって検出される。   As shown in the figure, the control shaft 62 is configured to rotate within a predetermined angle range by a lift / operation angle control actuator 63 provided at one end. The lift / operating angle control actuator 63 includes, for example, a servo motor that drives the control shaft 62 via the worm gear 65, and is controlled by a control signal from the engine control unit 19. The rotation angle of the control shaft 62 is detected by the control shaft sensor 64.

このリフト・作動角可変機構51の作用を説明すると、駆動軸52が回転すると、偏心カム53のカム作用によってリンクアーム54が上下動し、これに伴ってロッカアーム56が揺動する。このロッカアーム56の揺動は、リンク部材58を介して揺動カム59へ伝達され、該揺動カム59が揺動する。この揺動カム59のカム作用によって、タペット60が押圧され、吸気弁3がリフトする。   The operation of the lift / operating angle variable mechanism 51 will be described. When the drive shaft 52 rotates, the link arm 54 moves up and down by the cam action of the eccentric cam 53, and the rocker arm 56 swings accordingly. The swing of the rocker arm 56 is transmitted to the swing cam 59 via the link member 58, and the swing cam 59 swings. The tappet 60 is pressed by the cam action of the swing cam 59, and the intake valve 3 is lifted.

ここで、リフト・作動角制御用アクチュエータ63を介して制御軸62の角度が変化すると、ロッカアーム56の初期位置が変化し、ひいては揺動カム59の初期揺動位置が変化する。   Here, when the angle of the control shaft 62 changes via the lift / operating angle control actuator 63, the initial position of the rocker arm 56 changes, and consequently, the initial swing position of the swing cam 59 changes.

例えば偏心カム部68が図の上方へ位置しているとすると、ロッカアーム56は全体として上方へ位置し、揺動カム59の連結ピン67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59の初期位置は、そのカム面がタペット60から離れる方向に傾く。従って、駆動軸52の回転に伴って揺動カム59が揺動した際に、基円面が長くタペット60に接触し続け、カム面がタペット60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, if the eccentric cam portion 68 is positioned upward in the figure, the rocker arm 56 is positioned upward as a whole, and the end of the swing cam 59 on the side of the connecting pin 67 is relatively lifted upward. Become. That is, the initial position of the swing cam 59 is inclined in a direction in which the cam surface is separated from the tappet 60. Accordingly, when the swing cam 59 swings with the rotation of the drive shaft 52, the base circle surface is kept in contact with the tappet 60 for a long time, and the period during which the cam surface is in contact with the tappet 60 is short. Therefore, the lift amount is reduced as a whole, and the angle range from the opening timing to the closing timing, that is, the operating angle is also reduced.

逆に、偏心カム部68が図の下方へ位置しているとすると、ロッカアーム56は全体として下方へ位置し、揺動カム59の連結ピン67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59の初期位置は、そのカム面がタペット60に近付く方向に傾く。従って、駆動軸52の回転に伴って揺動カム59が揺動した際に、タペット60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 68 is positioned downward in the figure, the rocker arm 56 is positioned downward as a whole, and the end portion on the connecting pin 67 side of the swing cam 59 is pushed downward relatively. It becomes a state. That is, the initial position of the swing cam 59 is inclined in a direction in which the cam surface approaches the tappet 60. Therefore, when the swing cam 59 swings with the rotation of the drive shaft 52, the portion that contacts the tappet 60 immediately shifts from the base circle surface to the cam surface. Therefore, the lift amount is increased as a whole, and the operating angle is increased.

上記の偏心カム部68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、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3の開時期と閉時期とがほぼ対称に変化する。   Since the initial position of the eccentric cam portion 68 can be continuously changed, the valve lift characteristic is continuously changed accordingly. That is, the lift and the operating angle can be continuously expanded and contracted simultaneously. Depending on the layout of each part, for example, the opening timing and closing timing of the intake valve 3 change substantially symmetrically with the change in the lift operating angle.

次に、位相可変機構71は、図2に示すように、上記駆動軸52の前端部に設けられたスプロケット72と、このスプロケット72と上記駆動軸52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73と、から構成されている。上記スプロケット72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73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73の作用によって、スプロケット72と駆動軸52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71の制御状態は、駆動軸52の回転位置に応答する駆動軸センサ66によって検出される。これらのリフト・作動角可変機構51ならびに位相可変機構71は、各センサ64,66の検出に基づいてクローズドループ制御される。   Next, as shown in FIG. 2, the phase varying mechanism 71 has a sprocket 72 provided at the front end of the drive shaft 52, and the sprocket 72 and the drive shaft 52 are relatively moved within a predetermined angle range. And a phase control actuator 73 to be rotated. The sprocket 72 is linked to the crankshaft via a timing chain or a timing belt (not shown). The phase control actuator 73 is composed of, for example, a hydraulic or electromagnetic rotary actuator, and is controlled by a control signal from the engine control unit 19. Due to the action of the phase control actuator 73, the sprocket 72 and the drive shaft 52 rotate relatively, and the lift center angle in the valve lift is retarded. That is, the lift characteristic curve itself does not change, and the whole advances or retards. This change can also be obtained continuously. The control state of the phase variable mechanism 71 is detected by a drive shaft sensor 66 that responds to the rotational position of the drive shaft 52. The lift / operating angle variable mechanism 51 and the phase variable mechanism 71 are closed-loop controlled based on detection by the sensors 64 and 66.

本実施例では、可変動弁機構2によるバルブリフト特性、特にリフト・作動角可変機構51による吸気弁のバルブリフト量及び作動角(リフト作動角)の可変制御と、スロットル弁18の開度制御とを組み合わせて、燃焼室へ流入する吸気量が制御される(吸気量制御手段)。また、アイドル域では、スロットル弁18の開度を制御することにより、クランク角センサ21により検出されるアイドル回転数(機関回転数)を目標値の近傍に維持するように、フィードバック制御が行われる(フィードバック制御手段)。このフィードバック制御は、周知のように、比例分(P分)と積分分(I分)とを利用した、いわゆる比例積分(PI)制御である。上記の目標値は、補機類や各種センサ類からの入力信号に基づく要求負荷に応じて変更・算出される。これらの制御はエンジンコントロールユニット19により記憶及び実行される。   In the present embodiment, the valve lift characteristics of the variable valve mechanism 2, in particular, the variable control of the valve lift amount and operating angle (lift operating angle) of the intake valve by the lift / operating angle variable mechanism 51, and the opening control of the throttle valve 18. Is combined to control the amount of intake air flowing into the combustion chamber (intake amount control means). Further, in the idling range, feedback control is performed so as to maintain the idling speed (engine speed) detected by the crank angle sensor 21 in the vicinity of the target value by controlling the opening degree of the throttle valve 18. (Feedback control means). As is well known, this feedback control is so-called proportional integral (PI) control using a proportional component (P component) and an integral component (I component). The target value is changed / calculated according to a required load based on input signals from auxiliary machines and various sensors. These controls are stored and executed by the engine control unit 19.

そして本実施例では、同じアイドル域でも、状況に応じてリフト作動角とスロットル開度とを増減させている。なお、リフト作動角とスロットル開度とは互いに関連して調整され、同じ要求負荷・吸入空気量であれば、リフト作動角が大きくなるとスロットル開度が小さくなり、リフト作動角が小さくなるとスロットル開度が大きくなる関係にある。   In this embodiment, the lift operating angle and the throttle opening are increased or decreased depending on the situation even in the same idle range. Note that the lift operating angle and the throttle opening are adjusted in relation to each other, and for the same required load and intake air amount, the throttle opening decreases as the lift operating angle increases, and the throttle opens when the lift operating angle decreases. There is a relationship of increasing degrees.

図3及び図4は代表的な2つのアイドル運転モードを示している。図3に示すように、燃費向上の面ではリフト作動角を小さくしてスロットル開度を大きくする第1の運転モードとすることが好ましい。具体的には、バルブリフト量を例えば1mm以下の極小リフト状態に保持し、スロットル開度を有る程度大きくする(例えば数度以上)。   3 and 4 show two typical idle operation modes. As shown in FIG. 3, in terms of improving fuel efficiency, it is preferable to set the first operation mode in which the lift operating angle is reduced and the throttle opening is increased. Specifically, the valve lift amount is maintained in a minimal lift state of, for example, 1 mm or less, and is increased to a certain extent (for example, several degrees or more).

しかしながら、吸気弁3のリフトを極小に制御すると、その僅かなばらつきによって、各気筒の吸気量ひいては空燃比が大きく変化しやすい。従って、油水温の低い冷機アイドル時や、リフト・作動角可変機構51が大リフト側で固着する等の作動不良時のように、リフト作動角を極小とすると吸気量を安定して得ることができない状況では、図4に示すように、リフト作動角を比較的大きくし、スロットル開度を微少、すなわち全閉近傍とする第2のアイドル運転モードとする。例えば、バルブリフト量を10mm以上、作動角を240CA(クランク角)以上の大作動角状態に保持し、スロットル弁を全閉付近とする。なお、上記のリフト・作動角可変機構51の固着は、例えば制御軸センサ64の検出信号に基づいて推定・検出することができる。   However, if the lift of the intake valve 3 is controlled to a minimum, the intake amount of each cylinder and thus the air-fuel ratio is likely to change greatly due to slight variations. Accordingly, when the lift operating angle is minimized, such as when the engine is cold, when the oil / water temperature is low, or when the lift / operating angle variable mechanism 51 is fixed on the large lift side, the intake amount can be stably obtained. In a situation where this is not possible, as shown in FIG. 4, the lift operating angle is made relatively large, and the second idle operation mode in which the throttle opening is small, that is, near the fully closed state, is set. For example, the valve lift amount is maintained at a large operating angle state of 10 mm or more and the operating angle is 240 CA (crank angle) or more, and the throttle valve is in the vicinity of full closing. Note that the above-described fixation of the lift / operating angle variable mechanism 51 can be estimated and detected based on, for example, a detection signal of the control axis sensor 64.

このように、状況に応じて同じアイドル域でもリフト作動角とスロットル開度とを組み合わせて制御することにより、要求負荷に応じた吸気量制御を安定して行いつつ、燃費の向上を図ることができる。但し、同じアイドル域でもリフト作動角やスロットル開度が異なるため、スロットル弁18の開度変化に対する吸気流量変化の応答性・感度が異なるものとなってしまう。例えば、第1の運転モードのように、スロットル開度が極小である状況では、スロットル弁18の付近の流速は音速付近又は音速以上と非常に早くなるので、スロットル弁の開度変化に対する流量変化の応答性・感度が高く、逆に、スロットル開度が比較的大きい第2の運転モードでは、スロットル弁18の付近の流速が音速よりも遅く、スロットル弁の開度変化に対する流量変化の応答性・感度は低い。   As described above, by controlling the lift operating angle and the throttle opening in combination even in the same idling range according to the situation, it is possible to improve the fuel efficiency while stably performing the intake air amount control according to the required load. it can. However, since the lift operating angle and the throttle opening are different even in the same idling range, the response and sensitivity of the intake flow rate change to the opening change of the throttle valve 18 are different. For example, in a situation where the throttle opening is extremely small as in the first operation mode, the flow velocity in the vicinity of the throttle valve 18 becomes very fast near or above the sonic speed. On the contrary, in the second operation mode in which the throttle opening is relatively large, the flow velocity in the vicinity of the throttle valve 18 is slower than the sonic speed, and the response of the flow rate change to the change in the throttle valve opening.・ Sensitivity is low.

そこで本実施例では、リフト作動角に応じて、スロットル開度制御を利用したアイドル回転数のフィードバック制御のゲインを補正している(フィードバック補正手段)。このゲインは、フィードバック制御に関連する制御因子であって、スロットル開度変化に対する流量変化の応答性や感度に対応している。つまり、ゲインが大きくなるほど、スロットル開度変化に対する流量変化の感度が高くなり、ゲインが小さくなるほど、スロットル開度変化に対する流量変化の感度が低くなる関係にある。従って、リフト作動角が大きいときには、上記のゲインを小さくし、リフト作動角が小さいときには、ゲインを大きくする。   In this embodiment, therefore, the gain of the feedback control of the idle speed using the throttle opening control is corrected according to the lift operating angle (feedback correction means). This gain is a control factor related to feedback control, and corresponds to the response and sensitivity of the flow rate change with respect to the throttle opening change. That is, the sensitivity of the flow rate change with respect to the throttle opening change increases as the gain increases, and the sensitivity of the flow rate change with respect to the throttle opening change decreases as the gain decreases. Therefore, when the lift operating angle is large, the gain is reduced, and when the lift operating angle is small, the gain is increased.

このような制御の流れを図5を参照して説明する。S(ステップ)1では、アイドル運転状態であるか否かを判定する。例えば、周知のアイドルSWがONであるかを判定する。アイドル運転状態である場合、S2へ進み、アイドル回転数制御処理を実行する。つまり、上述したようにリフト作動角とスロットル開度とを組み合わせて吸気量を調整するとともに、そのときのリフト作動角に応じて、図6に示すような予め設定・記憶されたテーブルを参照して、アイドル回転数のフィードバック制御のゲインに相当する積分分(I分)を補正する。この補正された積分分を用いてフィードバック制御が実施される。   Such a control flow will be described with reference to FIG. In S (step) 1, it is determined whether or not the engine is in an idle operation state. For example, it is determined whether a known idle SW is ON. When it is in the idling operation state, the process proceeds to S2, and the idling speed control process is executed. That is, as described above, the intake air amount is adjusted by combining the lift operating angle and the throttle opening, and a preset and stored table as shown in FIG. 6 is referred to according to the lift operating angle at that time. Thus, the integral part (I part) corresponding to the gain of the feedback control of the idle speed is corrected. Feedback control is performed using the corrected integral.

図6に示すように、作動角が第1しきい値α1よりも大きい状況、つまりスロットル弁付近の流速が音速以上である場合、フィードバック制御の積分分が最小値に固定される。作動角が第2しきい値α2(α2<α1)よりも小さい状況では、フィードバック制御の積分分が最大値に固定される。作動角が第1しきい値α1よりも小さく第2しきい値α2よりも大きい状況では、作動角が大きくなるほど積分分が小さくなるように、作動角に比例して積分分を小さくする。   As shown in FIG. 6, when the operating angle is larger than the first threshold value α1, that is, when the flow velocity in the vicinity of the throttle valve is equal to or higher than the sound speed, the integral amount of the feedback control is fixed to the minimum value. In a situation where the operating angle is smaller than the second threshold value α2 (α2 <α1), the integral amount of the feedback control is fixed to the maximum value. In a situation where the operating angle is smaller than the first threshold value α1 and larger than the second threshold value α2, the integral is reduced in proportion to the operating angle so that the integral becomes smaller as the operating angle becomes larger.

このような本実施例によれば、スロットル開度を制御することによりアイドル回転数を目標値へ向けてフィードバック制御している状況で、リフト作動角に応じてフィードバック制御のゲインである積分分を補正しているため、このフィードバック制御におけるスロットル開度変化に対する吸気量変化の応答性・感度を、スロットル弁の開度にかかわらず均一化・平準化することができる。従って、同じアイドル運転域でも状況に応じてスロットル弁の開度が異なる場合であっても、アイドル回転数のフィードバック制御を安定して行うことができる。よって、例えば要求負荷に応じてアイドル回転数の目標値が増減するような場合でも、アイドル回転数が目標値へ向けて良好にフィードバック制御され、安定したアイドル回転数制御を行うことができる。   According to the present embodiment as described above, in the situation where the idling speed is feedback-controlled toward the target value by controlling the throttle opening, the integral amount that is the gain of the feedback control is calculated according to the lift operating angle. Since the correction is made, the response and sensitivity of the intake air amount change to the throttle opening change in this feedback control can be made uniform and leveled regardless of the opening of the throttle valve. Therefore, even when the opening degree of the throttle valve varies depending on the situation even in the same idling range, the idling speed feedback control can be stably performed. Therefore, for example, even when the target value of the idle speed increases or decreases according to the required load, the idle speed is favorably feedback-controlled toward the target value, and stable idle speed control can be performed.

以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例ではフィードバック制御のゲインとして積分分を補正しているが、比例分を単独又は併せて補正するようにしても良い。また、アイドル運転域では、上述した第1,第2のアイドル運転モードを切り換えて用いるようにしても良く、あるいは油水温等に応じてリフト作動角及びスロットル開度の双方を連続的に変更・調整するようにしても良い。   As described above, the present invention has been described based on the specific embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications and changes without departing from the spirit of the present invention. . For example, in the above embodiment, the integral is corrected as the gain of the feedback control, but the proportional component may be corrected alone or in combination. Further, in the idle operation region, the above-described first and second idle operation modes may be switched and used, or both the lift operating angle and the throttle opening are continuously changed in accordance with the oil water temperature or the like. You may make it adjust.

この発明の一実施例を示す構成説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Structure explanatory drawing which shows one Example of this invention. 可変動弁機構の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of a variable valve mechanism. 第1のアイドル運転モードを示す説明図。Explanatory drawing which shows 1st idle operation mode. 第2のアイドル運転モードを示す説明図。Explanatory drawing which shows 2nd idle operation mode. 本実施例に係る制御の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of control concerning a present Example. 作動角−フィードバック制御のI分のテーブル。Operating angle-Table of I minutes for feedback control.

符号の説明Explanation of symbols

16…コレクタ
18…スロットル弁
19…エンジンコントロールユニット
51…リフト・作動角可変機構
16 ... Collector 18 ... Throttle valve 19 ... Engine control unit 51 ... Lift / operating angle variable mechanism

Claims (7)

吸気弁のバルブリフト量及び作動角の少なくとも一方であるリフト作動角を可変制御可能なリフト・作動角可変機構と、
複数の気筒の吸気通路が接続するコレクタと、
このコレクタの上流に位置し、制御信号により開度が制御されるスロットル弁と、
このスロットル弁の開度を制御することにより、アイドル回転数を目標値へ向けてフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
上記リフト作動角に応じて、上記フィードバック制御のゲインを補正するフィードバック補正手段と、
を有する内燃機関のアイドル回転数制御装置。
A lift / operating angle variable mechanism capable of variably controlling a lift operating angle that is at least one of a valve lift amount and an operating angle of the intake valve;
A collector to which intake passages of a plurality of cylinders are connected;
A throttle valve located upstream of the collector and controlled in opening by a control signal;
Feedback control means for controlling the idling speed toward the target value by controlling the opening of the throttle valve;
Feedback correction means for correcting the gain of the feedback control according to the lift operating angle;
An idling engine speed control device for an internal combustion engine.
上記フィードバック補正手段は、上記リフト作動角が小さいときに、上記フィードバック制御のゲインを大きくする請求項1に記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置。   The idle speed control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the feedback correction means increases the gain of the feedback control when the lift operating angle is small. 上記フィードバック補正手段は、上記リフト作動角が大きいときに、上記フィードバック制御のゲインを小さくする請求項1又は2に記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置。   The idle speed control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the feedback correction means reduces the gain of the feedback control when the lift operating angle is large. 上記ゲインが、フィードバック制御の比例分又は積分分である請求項1〜3のいずれかに記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置。   The idle speed control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the gain is a proportional component or an integral component of feedback control. 上記アイドル回転数の目標値が要求負荷に応じて算出される請求項1〜4のいずれかに記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置。   The idle speed control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the target value of the idle speed is calculated according to a required load. 上記リフト作動角の可変制御とスロットル弁の開度制御とを組み合わせて吸気量を制御する吸気制御手段を有する請求項1〜5のいずれかに記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置。   6. An idling engine speed control device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising intake control means for controlling the intake air amount by combining variable control of the lift operating angle and throttle valve opening control. アイドル運転状態であって、かつ、冷機アイドル時又は上記リフト・作動角可変機構の固着を含む作動不良時には、スロットル弁を略全閉とする請求項1〜6のいずれかに記載の内燃機関の吸気制御装置。
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the throttle valve is substantially fully closed when the engine is in an idling state and when the engine is cold or when there is a malfunction including the fixed lift / operating angle variable mechanism. Intake control device.
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