JP2006274951A - Four cycle spark ignition engine - Google Patents

Four cycle spark ignition engine Download PDF

Info

Publication number
JP2006274951A
JP2006274951A JP2005096471A JP2005096471A JP2006274951A JP 2006274951 A JP2006274951 A JP 2006274951A JP 2005096471 A JP2005096471 A JP 2005096471A JP 2005096471 A JP2005096471 A JP 2005096471A JP 2006274951 A JP2006274951 A JP 2006274951A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve
intake
spark ignition
engine
ignition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005096471A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masanao Yamakawa
正尚 山川
Yoshinori Hayashi
好徳 林
Toshiro Nishimoto
敏朗 西本
Keiji Araki
啓二 荒木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP2005096471A priority Critical patent/JP2006274951A/en
Publication of JP2006274951A publication Critical patent/JP2006274951A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/3011Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3035Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0242Variable control of the exhaust valves only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0273Multiple actuations of a valve within an engine cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/3011Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3064Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion with special control during transition between modes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/01Internal exhaust gas recirculation, i.e. wherein the residual exhaust gases are trapped in the cylinder or pushed back from the intake or the exhaust manifold into the combustion chamber without the use of additional passages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/12Engines characterised by fuel-air mixture compression with compression ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • F02D2041/001Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/006Controlling exhaust gas recirculation [EGR] using internal EGR
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress torque shock due to momentary increase of torque at a time of transition from a zone performing compression self ignition operation to a zone performing spark ignition in a spark ignition engine. <P>SOLUTION: This engine performs compression self ignition using internal EGR by valve reopening action of an exhaust valve during intake stroke, and is provided with a combustion control means 120 performing compression self ignition by opening an intake valve in neighborhood of intake top dead center and closing the intake valve before bottom dead center and reopening the exhaust valve in a partial load zone and performing spark ignition under a condition where valve reopening action of the exhaust valve is stopped with valve closing timing of the intake valve set at predetermined timing after bottom dead center in an engine heavy load zone. Also a throttle valve control means 123 reducing throttle valve opening at a time of transition from the compression self ignition operation zone to the spark ignition operation zone is provided. Moreover, a torque reduction means 140 reducing combustion torque of the engine for predetermined period right after the transition is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は4サイクル火花点火式エンジンに関し、特に、予混合圧縮自己着火燃焼(HCCI:Homogeneous−Charge Compression−Ignition combustion。この明細書で「圧縮自己着火」という)を行わせる運転モードと火花点火を行わせる運転モードとを有する4サイクル火花点火式エンジンに関するものである。   The present invention relates to a four-cycle spark-ignition engine, and more particularly, to an operation mode and spark ignition for performing premixed compression auto-ignition combustion (HCCI), which is referred to as “compression auto-ignition” in this specification. The present invention relates to a four-cycle spark ignition engine having an operation mode to be performed.

一般に、内部EGRガスを用いて、混合気の着火性を向上し、排気性能を高めるに当たり、広い運転領域で必要なEGR率を確保する技術が知られている(例えば特許文献1)。この先行技術に係る構成では、吸気行程の中で排気バルブを開き、いわゆる内部EGRを実現するようにしている。
特開2001−107759号公報
In general, a technique is known in which internal EGR gas is used to improve the ignitability of an air-fuel mixture, and to ensure the EGR rate required in a wide operation region in order to enhance exhaust performance (for example, Patent Document 1). In the configuration according to this prior art, the exhaust valve is opened during the intake stroke to realize so-called internal EGR.
JP 2001-107759 A

上記のように吸気行程の中で排気バルブを開いて内部EGRを得る手法は、燃費改善のための圧縮自己着火に利用することができる。すなわち、火花点火式エンジン(ガソリンエンジン)においても、ディーゼルエンジンと同様に圧縮行程終期に燃焼室内を高温、高圧にすることで混合気を自己着火させることができ、この圧縮自己着火によると、燃焼室全体が一気に燃焼するため、燃焼効率が高められて燃費が大幅に改善され、かつ、NOxの発生が抑制され、エミッションの改善にも有利となる。そして、上記のように吸気行程の中で排気バルブを開くようにすると多量の内部EGRを得ることができ、これにより筒内温度を高めて圧縮自己着火を行わせることができる。   The technique for obtaining the internal EGR by opening the exhaust valve in the intake stroke as described above can be used for compression self-ignition for improving fuel efficiency. That is, even in a spark ignition engine (gasoline engine), the air-fuel mixture can be self-ignited by setting the combustion chamber at a high temperature and high pressure at the end of the compression stroke, as in the case of a diesel engine. Since the entire chamber burns at once, the combustion efficiency is increased, the fuel consumption is greatly improved, the generation of NOx is suppressed, and the emission is advantageously improved. When the exhaust valve is opened during the intake stroke as described above, a large amount of internal EGR can be obtained, and thereby the in-cylinder temperature can be increased and compression self-ignition can be performed.

ただし、このような手法による場合、高負荷域では多量の内部EGRを行うとトルクが高められなくなるとともに、ノッキングが生じやすくなることから、所定の部分負荷域で圧縮自己着火運転を行い、高負荷域では内部EGRを停止して、火花点火による燃焼を行わせるようにする必要がある。   However, with such a method, if a large amount of internal EGR is performed in a high load region, torque cannot be increased and knocking is likely to occur. Therefore, compression self-ignition operation is performed in a predetermined partial load region, and high load In the region, it is necessary to stop the internal EGR so as to cause combustion by spark ignition.

このようにする場合に、圧縮自己着火運転を行う領域から火花点火を行う領域への移行時に、内部EGRの導入停止に伴って新気量が急増すること等により、エンジンのトルクが一時的に増大し、トルクショックを生じ易いという問題がある。   In such a case, the engine torque temporarily increases due to a sudden increase in the amount of fresh air accompanying the stoppage of the introduction of the internal EGR at the time of transition from the region where compression self-ignition operation is performed to the region where spark ignition is performed. There is a problem that the torque increases and a torque shock is likely to occur.

本発明は上記の事情に鑑み、圧縮自己着火運転を行う領域から火花点火を行う領域への移行時に、一時的なトルクの増大によるトルクショックを抑制することができる4サイクル火花点火式エンジンを提供することを課題としている。   In view of the above circumstances, the present invention provides a four-cycle spark ignition engine capable of suppressing a torque shock due to a temporary torque increase at the time of transition from a region where compression self-ignition operation is performed to a region where spark ignition is performed. The challenge is to do.

上記課題を解決するため、本発明は、エンジンの所定運転領域において、排気弁を排気行程での開弁動作のほかに吸気行程で再度開弁させる再開弁動作により、内部EGRで筒内温度を高めて圧縮自己着火を行わせるようにした4サイクル火花点火式エンジンにおいて、上記排気弁の再開弁動作の実行、停止を切換可能にする排気弁駆動手段と、吸気弁の開閉タイミングを可変にする吸気弁駆動手段と、エンジンの部分負荷域では吸気弁を吸気上死点付近で開弁して下死点より前で閉弁するとともに、排気弁の再開弁動作を行わせることにより圧縮自己着火を行わせ、一方、エンジンの高負荷域では、吸気弁の閉弁時期を下死点以後の所定時期とし、かつ排気弁の再開弁動作を停止させた状態で火花点火を行わせるように制御する燃焼制御手段と、上記圧縮自己着火を行わせる運転領域から上記火花点火を行わせる運転領域への移行時に、吸気通路に設けられたスロットル弁の開度を小さくするように制御するスロットル弁制御手段と、上記移行の直後の所定期間だけエンジンの燃焼トルクを減少させるトルク低減手段とを備えたものである。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides an internal EGR with an in-cylinder temperature in a predetermined operating region of an engine by a restart valve operation that opens the exhaust valve again in the intake stroke in addition to the valve opening operation in the exhaust stroke. In a four-cycle spark ignition type engine that is enhanced to perform compression self-ignition, the exhaust valve driving means that enables switching between execution and stop of the restart operation of the exhaust valve, and the opening / closing timing of the intake valve are made variable. Compressed self-ignition by opening the intake valve near the intake top dead center and closing it before the bottom dead center in the partial load range of the intake valve driving means and the engine, and by restarting the exhaust valve On the other hand, in the high load range of the engine, control is performed so that spark ignition is performed in a state where the closing timing of the intake valve is set to a predetermined timing after bottom dead center and the restart valve operation of the exhaust valve is stopped Combustion control hand And a throttle valve control means for controlling the opening of the throttle valve provided in the intake passage to be small at the time of transition from the operation region where the compression self-ignition is performed to the operation region where the spark ignition is performed, And a torque reduction means for reducing the combustion torque of the engine for a predetermined period immediately after the transition.

この構成によると、エンジンの運転状態が上記部分負荷域にあるときは、排気弁の再開弁動作により多量の内部EGRが導入され、これによって圧縮自己着火が行われる。そして、この状態から運転状態が高負荷域へ移行すると、排気弁の再開弁動作が停止され、火花点火運転に切換えられる。この際、内部EGRの導入停止等による新気量の増加を抑制すべく、スロットル弁の開度が小さくされるが、これだけでは、実際にスロットル弁下流の圧力が低下するまでには遅れがあり、その間に一時的に新気量が増加し、エンジンの燃焼トルクが増大する。これに対し、上記トルク低減手段が働くことにより、上記移行の直後の一時的な燃焼トルクの増大が抑制されることとなる。   According to this configuration, when the operating state of the engine is in the partial load region, a large amount of internal EGR is introduced by the resuming valve operation of the exhaust valve, and thereby compression self-ignition is performed. When the operating state shifts from this state to the high load range, the restart valve operation of the exhaust valve is stopped and switched to the spark ignition operation. At this time, the throttle valve opening is reduced in order to suppress an increase in the amount of fresh air due to the introduction stop of the internal EGR, etc., but this alone causes a delay until the pressure downstream of the throttle valve actually decreases. In the meantime, the amount of fresh air temporarily increases and the combustion torque of the engine increases. On the other hand, when the torque reduction means works, a temporary increase in combustion torque immediately after the transition is suppressed.

この発明において、上記移行の直後の所定期間は、例えば、スロットル弁の下流の吸気管圧力が火花点火を行わせる運転域での適正吸気管圧力に低下するまでの期間である。これにより、一時的な燃焼トルク増大の傾向が生じる期間だけ、これを抑制するようにトルク低減手段が働く。   In the present invention, the predetermined period immediately after the transition is, for example, a period until the intake pipe pressure downstream of the throttle valve is reduced to an appropriate intake pipe pressure in the operating range in which spark ignition is performed. Thereby, the torque reduction means works so as to suppress this only during a period in which a tendency to temporarily increase the combustion torque occurs.

上記トルク低減手段は、上記移行の直後において排気弁の再開弁動作を行わせる状態から再開弁動作を停止する状態へ切換わってから上記所定期間が経過するまで、吸気弁の閉弁時期を、火花点火を行わせる運転域において設定される上記所定時期よりも進角させるものであることが好ましい。このようにすると、上記所定期間は、火花点火を行わせる運転域での通常の設定と比べ、吸気弁の閉弁時期が進角されることで吸気弁の開弁期間が短くなるため、筒内への空気流入量が減少し、トルクが低減される。   The torque reduction means is configured to change the intake valve closing timing until the predetermined period elapses after switching from a state in which the restart valve operation of the exhaust valve is performed immediately after the transition to a state in which the restart valve operation is stopped. It is preferable that the angle is advanced with respect to the predetermined time set in the operating range in which spark ignition is performed. In this case, the predetermined period is shorter than the normal setting in the operating range in which spark ignition is performed, because the opening period of the intake valve is shortened by advancing the closing timing of the intake valve. The amount of air flowing into the inside is reduced, and the torque is reduced.

さらに上記トルク低減手段は、上記移行の直後の所定期間に、吸気弁の閉弁時期を、スロットル弁の下流の吸気管圧力に応じて調整することが好ましい。このようにすると、一時的な燃焼トルク増大の傾向に見合う程度に、適度にトルクが低減される。   Further, it is preferable that the torque reducing means adjusts the closing timing of the intake valve according to the intake pipe pressure downstream of the throttle valve during a predetermined period immediately after the transition. In this way, the torque is moderately reduced to the extent that it is commensurate with a temporary increase in combustion torque.

また、上記トルク低減手段は、上記移行の直後の所定期間に、吸気弁の閉弁時期を、火花点火を行わせる運転域において設定される上記所定時期よりもさらに遅くて、筒内空気の吸気ポートへの吹き返しが生じるような時期とするものであってもよい。このようにしても、筒内空気の吸気ポートへの吹き返しにより空気充填量が減少し、トルクが低減される。   Further, the torque reducing means is configured to take in the in-cylinder air at a later time than the predetermined timing set in the operating range in which spark ignition is performed during a predetermined period immediately after the transition. It may be a time when blowback to the port occurs. Even in this case, the amount of air filling is reduced by blowing back the in-cylinder air to the intake port, and the torque is reduced.

このようにする場合に、上記トルク低減手段は、上記移行の直後の所定期間に、吸気弁の閉弁時期を上記所定時期よりもさらに遅くすることに加え、点火時期のリタードを行うようになっていてもよい。このようにすると、吸気弁の閉弁時期を遅くすることと点火時期のリタードとの両方の作用でトルクが低減され、かつ、筒内ガスが吹き返されて吸気ポートで冷却されることにより、点火時期リタードによる筒内温度の上昇が抑制され、その後の高負荷運転時のノッキング発生を抑制することができる。   In this case, the torque reducing means retards the ignition timing in addition to delaying the intake valve closing timing further than the predetermined timing in a predetermined period immediately after the transition. It may be. By doing so, the torque is reduced by both the delay of the closing timing of the intake valve and the retard of the ignition timing, and the in-cylinder gas is blown back and cooled at the intake port, thereby igniting. An increase in the in-cylinder temperature due to the timing retard is suppressed, and the occurrence of knocking during the subsequent high load operation can be suppressed.

また、本発明において、筒内の温度状態が所定温度以下の低温状態を判別する手段を備え、上記トルク低減手段は、上記低温状態のとき、上記移行の直後の所定期間に、点火時期をリタードさせるようにしてもよい。このようにすると、筒内の温度状態が低温状態のとき、点火時期のリタードによってトルクが低減され、かつ、低温状態であるため点火時期リタードによって筒内温度が多少上昇してもノッキング発生等の問題は生じない。   Further, in the present invention, there is provided means for discriminating a low temperature state in which the temperature state in the cylinder is equal to or lower than a predetermined temperature, and the torque reducing means retards the ignition timing in a predetermined period immediately after the transition in the low temperature state. You may make it make it. In this way, when the temperature in the cylinder is low, the torque is reduced by the ignition timing retard, and since the temperature is low, knocking may occur even if the cylinder temperature rises somewhat due to the ignition timing retard. There is no problem.

以上のように、本発明の4サイクル火花点火式エンジンによると、排気弁の再開弁動作により内部EGRが導入されて圧縮自己着火が行われている運転領域から、火花点火が行われる運転領域へ移行したとき、スロットル弁の開度を小さくするとともに、移行直後の所定期間だけエンジンの燃焼トルクを減少させるようにしているため、上記移行直後の一時的な燃焼トルクの増大を抑制し、トルクショックを防止することができる。   As described above, according to the four-cycle spark ignition engine of the present invention, from the operation region where the internal EGR is introduced by the resuming valve operation of the exhaust valve and the compression self-ignition is performed, to the operation region where the spark ignition is performed. When the transition is made, the opening of the throttle valve is reduced and the combustion torque of the engine is reduced only for a predetermined period immediately after the transition. Can be prevented.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい形態について説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の実施の一形態に係る4サイクル火花点火式エンジン10の概略構成を示す構成図であり、図2は図1に係るエンジン本体20の一つの気筒とそれに対して設けられた吸排気弁等の構造を示す断面略図である。   FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a four-cycle spark ignition type engine 10 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is provided with one cylinder of the engine body 20 according to FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of an intake / exhaust valve and the like.

これらの図において、図示の4サイクル火花点火式エンジン10のエンジン本体20は、クランクシャフト21を回転自在に支持するシリンダブロック22と、シリンダブロック22の上部に配置されたシリンダヘッド23とを一体的に有している。   In these drawings, the engine body 20 of the illustrated four-cycle spark ignition type engine 10 integrally includes a cylinder block 22 that rotatably supports a crankshaft 21 and a cylinder head 23 that is disposed above the cylinder block 22. Have.

シリンダブロック22およびシリンダヘッド23には、複数の気筒24が設けられている。各気筒24には、クランクシャフト21に連結されたピストン25と、ピストン25が気筒24内に形成する燃焼室26とが公知の構成と同様に設けられている。なお、シリンダブロック22には、クランクシャフト21の回転角(クランク角)を検出するクランク角センサ27が設けられている。   The cylinder block 22 and the cylinder head 23 are provided with a plurality of cylinders 24. Each cylinder 24 is provided with a piston 25 connected to the crankshaft 21 and a combustion chamber 26 formed in the cylinder 24 by the piston 25 in the same manner as a known configuration. The cylinder block 22 is provided with a crank angle sensor 27 that detects the rotation angle (crank angle) of the crankshaft 21.

各燃焼室26の側部には、当該燃焼室26に直接燃料を噴射する燃料噴射弁28が設けられている。また、各燃焼室26の頂部には、点火プラグ29が装備され、そのプラグ先端が燃焼室26内に臨んでいる。点火プラグ29には、電子制御による点火タイミングのコントロールが可能な点火回路29aが接続されている。   A fuel injection valve 28 that directly injects fuel into the combustion chamber 26 is provided at the side of each combustion chamber 26. An ignition plug 29 is provided at the top of each combustion chamber 26, and the plug tip faces the combustion chamber 26. An ignition circuit 29a capable of controlling the ignition timing by electronic control is connected to the ignition plug 29.

エンジン本体20は、当該気筒24内に対して新気を供給する吸気システム30と、気筒24の燃焼室26で燃焼した既燃ガスを排気する排気システム50とを有している。   The engine body 20 includes an intake system 30 that supplies fresh air into the cylinder 24 and an exhaust system 50 that exhausts burned gas burned in the combustion chamber 26 of the cylinder 24.

吸気システム30は、新気を気筒24内に供給するための吸気管31と、この吸気管31の下流側に連通するインテークマニホールド32を備え、このインテークマニホールド32はサージタンクから分岐してそれぞれ対応する気筒24に接続される分岐吸気管33を備えている。図示の実施形態において、各気筒24には、2つ一組の吸気ポート24aが形成されており(図1参照)、前記分岐吸気管33の下流端は、各気筒24の吸気ポート24aに対応して二股に形成されている。   The intake system 30 includes an intake pipe 31 for supplying fresh air into the cylinder 24, and an intake manifold 32 communicating with the downstream side of the intake pipe 31. The intake manifold 32 branches from the surge tank and corresponds to each. A branch intake pipe 33 connected to the cylinder 24 is provided. In the illustrated embodiment, each cylinder 24 is formed with a pair of intake ports 24a (see FIG. 1), and the downstream end of the branched intake pipe 33 corresponds to the intake port 24a of each cylinder 24. And it is formed in two forks.

吸気システム30の吸気管31には、エアフローセンサ34が設けられている。さらに吸気管31には、吸気流量を調節するスロットル弁35が設けられている。このスロットル弁35は、アクチュエータ36によって開閉駆動されるように構成されている。また、スロットル弁35の下流の吸気管31には、吸気管圧力を検出する圧力センサ37が設けられている。   An airflow sensor 34 is provided in the intake pipe 31 of the intake system 30. Further, the intake pipe 31 is provided with a throttle valve 35 for adjusting the intake flow rate. The throttle valve 35 is configured to be opened and closed by an actuator 36. Further, a pressure sensor 37 for detecting the intake pipe pressure is provided in the intake pipe 31 downstream of the throttle valve 35.

各気筒24に設けられた各吸気ポート24aには吸気弁40が設けられ、図示の実施形態では吸気ポートに対応して各気筒毎に2つずつの吸気弁40が設けられている。各吸気弁40は、動弁機構41によって駆動される構成になっている。この動弁機構41は、吸気弁の開閉タイミングを可変にする吸気弁駆動手段を有し、当実施形態では、吸気弁駆動手段として、吸気弁40の開弁タイミング(位相角度)を変更可能なVCT(Variable Camshaft Timing機構)42と、吸気弁40のリフト量(開弁量)を無段階で変更可能なVVE(Variable Valve Event)43とを備えている。   Each intake port 24a provided in each cylinder 24 is provided with an intake valve 40. In the illustrated embodiment, two intake valves 40 are provided for each cylinder corresponding to the intake port. Each intake valve 40 is configured to be driven by a valve operating mechanism 41. This valve operating mechanism 41 has intake valve driving means for making the opening / closing timing of the intake valve variable. In this embodiment, the valve opening timing (phase angle) of the intake valve 40 can be changed as the intake valve driving means. A VCT (Variable Camshaft Timing Mechanism) 42 and a VVE (Variable Valve Event) 43 capable of changing the lift amount (valve opening amount) of the intake valve 40 in a stepless manner are provided.

図3は、図1の実施形態に係る動弁機構41の具体的な構成を示す斜視図である。   FIG. 3 is a perspective view showing a specific configuration of the valve mechanism 41 according to the embodiment of FIG.

同図に示すように、動弁機構41は、各気筒24が並ぶ方向(図1参照)に沿って延びるカムシャフト41aを備えており、このカムシャフト41aに対してVCT42とVVE43とが組み込まれている。   As shown in the figure, the valve operating mechanism 41 includes a cam shaft 41a extending along the direction in which the cylinders 24 are arranged (see FIG. 1), and a VCT 42 and a VVE 43 are incorporated into the cam shaft 41a. ing.

VCT42は、カムシャフト41aの端部に固定されるロータ(入力部材)42aと、ロータ42aの外周に同心に配置されたケーシング(出力部材)42bと、このケーシング42bに固定され、前記カムシャフト41aの外周に相対的に回動自在に配置されたスプロケット42cとを有している。スプロケット42cには、クランクシャフト21(図2参照)から駆動力を伝達するチェーン42dが巻回されている。また、ロータ42aとケーシング42bとの間には、図略の作動油室が形成されており、電磁弁42eの油圧制御によって、ロータ42aとケーシング42bは、一体的な回転動作または相対的な回転動作に切換えられるようになっている。これにより、VCT42は、クランクシャフト21に対するカムシャフト41aの位相をずらすことで吸気弁40の開弁開始時期および閉弁時期を同時に変更することが可能な作動時期可変機構を構成している。後述するように、電磁弁42eは、ECU100によって駆動制御されるようになっており、この駆動制御により、ロータ42aとケーシング42bとが連結と非連結とに切換わるようになっている。   The VCT 42 includes a rotor (input member) 42a fixed to the end of the camshaft 41a, a casing (output member) 42b disposed concentrically on the outer periphery of the rotor 42a, and the casing 42b. And a sprocket 42c disposed on the outer periphery of the sprocket 42 relatively rotatably. A chain 42d for transmitting driving force from the crankshaft 21 (see FIG. 2) is wound around the sprocket 42c. Further, a hydraulic oil chamber (not shown) is formed between the rotor 42a and the casing 42b, and the rotor 42a and the casing 42b are integrally rotated or relatively rotated by hydraulic control of the electromagnetic valve 42e. It can be switched to operation. As a result, the VCT 42 constitutes an operating timing variable mechanism that can simultaneously change the valve opening start timing and the valve closing timing of the intake valve 40 by shifting the phase of the camshaft 41a with respect to the crankshaft 21. As will be described later, the electromagnetic valve 42e is driven and controlled by the ECU 100, and the rotor 42a and the casing 42b are switched between connected and disconnected by this drive control.

次に、VVE43は、吸気弁40に対応して各気筒毎に一対ずつの吸気カム43a、43bを備えている。これらの吸気カム43a,43bは、その間に設けられたスリーブ状の連結部43cによって互いに連結され、カムシャフト41aに対しては相対回転自在に取り付けられている。   Next, the VVE 43 includes a pair of intake cams 43a and 43b corresponding to each intake valve 40 for each cylinder. These intake cams 43a and 43b are connected to each other by a sleeve-like connecting portion 43c provided therebetween, and are attached to the camshaft 41a so as to be relatively rotatable.

図4は、図3のVVEの要部を示す断面図であり、(A)は大リフト制御状態においてリフト量が0のときを示し、(B)は大リフト制御状態においてリフト量が最大のときを示し、(C)は小リフト制御状態においてリフト量が0のときを示し、(D)は小リフト制御状態においてリフト量が最大のときを示している。   4A and 4B are cross-sectional views showing the main part of the VVE in FIG. 3, where FIG. 4A shows the lift amount being 0 in the large lift control state, and FIG. 4B is the maximum lift amount in the large lift control state. (C) shows the time when the lift amount is 0 in the small lift control state, and (D) shows the time when the lift amount is maximum in the small lift control state.

図3並びに図4(A)〜(D)に示すように、カムシャフト41aに対して相対回転自在に取り付けられた吸気カム43a,43bを揺動させるために、カムシャフト41aには、気筒24毎に設けられた偏心カム43dが固定されている。この偏心カム43dは、図4(A)〜(D)から明らかなように、カムシャフト41aに対して偏心している。偏心カム43dの外周には、オフセットリンク43eが回動自在に取り付けられている。オフセットリンク43eの外周部には、径方向に突出する突部43fが一体に設けられている。この突部43fには、カムシャフト41aと平行な連結ピン43gが貫通しており、この連結ピン43gによって、オフセットリンク43eの両側面には、それぞれリンクアーム43h、43iの一端部が回動自在に取り付けられている。一方のリンクアーム43hは、オフセットリンク43eと前記吸気カム43bとを連結するものであり、その他端部が、カムシャフト41aと平行なピン43jによって吸気カム43bの膨出部近傍部分に回動自在に連結されている。また、他方のリンクアーム43iは、オフセットリンク43eの位相を変更するコントロールシャフト43kにオフセットリンク43eを連結するためのものであり、このコントロールシャフト43kに固定されたコントロールアーム43mの端部に対し、リングアーム43iの他端部がカムシャフト41aと平行なピン43nで回動自在に連結されている。   As shown in FIG. 3 and FIGS. 4A to 4D, in order to swing intake cams 43a and 43b attached to the camshaft 41a so as to be relatively rotatable, the camshaft 41a includes a cylinder 24. An eccentric cam 43d provided for each is fixed. As is apparent from FIGS. 4A to 4D, the eccentric cam 43d is eccentric with respect to the cam shaft 41a. An offset link 43e is rotatably attached to the outer periphery of the eccentric cam 43d. A protrusion 43f protruding in the radial direction is integrally provided on the outer peripheral portion of the offset link 43e. A connecting pin 43g parallel to the camshaft 41a passes through the projecting portion 43f, and one end of each of the link arms 43h and 43i is rotatable on both side surfaces of the offset link 43e by the connecting pin 43g. Is attached. One link arm 43h connects the offset link 43e and the intake cam 43b, and the other end of the link arm 43h is rotatable to the vicinity of the bulging portion of the intake cam 43b by a pin 43j parallel to the cam shaft 41a. It is connected to. The other link arm 43i is for connecting the offset link 43e to the control shaft 43k that changes the phase of the offset link 43e. With respect to the end of the control arm 43m fixed to the control shaft 43k, The other end of the ring arm 43i is rotatably connected by a pin 43n parallel to the camshaft 41a.

図3に示すように、コントロールシャフト43kの途中部には、扇形のウォームホイール43pが固定されており、このウォームホイール43pに噛合するウォームギヤ43qが、ステッピングモータ43rによって回転駆動されるようになっている。後述するように、ステッピングモータ43rは、ECU100によって駆動制御されるようになっており、この駆動制御により、コントロールアーム43mの位相が決定され、それによってオフセットリンク43eの位相が決定されるので、タペット61を駆動する吸気カム43bの回動軌跡が当該吸気弁40の軸方向において変化し、バルブリフト量が無段階で変更されるようになっている。   As shown in FIG. 3, a fan-shaped worm wheel 43p is fixed in the middle of the control shaft 43k, and a worm gear 43q that meshes with the worm wheel 43p is rotationally driven by a stepping motor 43r. Yes. As will be described later, the stepping motor 43r is driven and controlled by the ECU 100. By this driving control, the phase of the control arm 43m is determined, and thereby the phase of the offset link 43e is determined. The rotation trajectory of the intake cam 43b that drives 61 changes in the axial direction of the intake valve 40, and the valve lift amount is changed steplessly.

図4(B)に示すように、タペット61は、吸気弁40のバルブステム40aの端部に固定されている。他方、吸気弁40のバルブステム40aは、周知のバルブガイド40bにガイドされている。このバルブガイド40bの外周には、スプリングシート部40cが一体に形成されており、このスプリングシート部40cには、当該タペット61の内奥部に形成されたスプリングシート部61aとの間に縮設されるバルブスプリング40dが着座している。   As shown in FIG. 4B, the tappet 61 is fixed to the end of the valve stem 40 a of the intake valve 40. On the other hand, the valve stem 40a of the intake valve 40 is guided by a known valve guide 40b. A spring seat portion 40c is integrally formed on the outer periphery of the valve guide 40b. The spring seat portion 40c is contracted between the spring seat portion 61a formed in the inner back portion of the tappet 61. A valve spring 40d is seated.

前記吸気カム43bは、このタペット61に接合し、バルブスプリング40dの付勢力を受けている。   The intake cam 43b is joined to the tappet 61 and receives the urging force of the valve spring 40d.

この状態において、ステッピングモータ43rによりコントロールシャフト43kおよびコントロールアーム43mを回動させて、図4(A)(B)に示すようにピン43nをコントロールシャフト43kの下方に位置付けると、吸気カム43bの揺動角が大きくなり、リフトピークにおけるバルブのリフト量が最も大きな大リフト制御状態になる。また、そこからコントロールアーム43mなどの回動によってピン43nを上方へ移動させると、これに応じて吸気カム43bの揺動角は小さくなり、図4(C)(D)に示すようにピン43nをカムシャフト41aの上方に位置付けると、バルブのリフト量が最も小さな小リフト制御状態になる。   In this state, when the control shaft 43k and the control arm 43m are rotated by the stepping motor 43r and the pin 43n is positioned below the control shaft 43k as shown in FIGS. 4A and 4B, the intake cam 43b is swung. The moving angle becomes large, and a large lift control state in which the lift amount of the valve at the lift peak is the largest is achieved. Further, when the pin 43n is moved upward by the rotation of the control arm 43m or the like, the swing angle of the intake cam 43b is reduced accordingly, and as shown in FIGS. 4C and 4D, the pin 43n Is positioned above the camshaft 41a, the small lift control state with the smallest valve lift amount is achieved.

図4(A)(B)に示す大リフト制御状態において、吸気カム43bは、同図(B)に示すようにカムノーズの先端側でタペット61を押圧し、該タペット61を介して吸気弁40を大きくリフトさせたリフトピークの状態(吸気カム43bがタペット61を介して吸気弁40を大きくリフトさせた状態)と、同図(A)に示すように吸気弁40(吸気弁40)のリフト量が0になる状態との間で揺動する。小リフト制御状態である図4(C)(D)の場合も同様にリフトピークの状態(カムノーズの基端側でタペット61を押圧)とリフト量0の状態との間で揺動する(同図(D)および(C)参照)。   In the large lift control state shown in FIGS. 4A and 4B, the intake cam 43b presses the tappet 61 on the tip side of the cam nose, as shown in FIG. 4B, and the intake valve 40 passes through the tappet 61. And a lift peak state (a state where the intake cam 43b greatly lifts the intake valve 40 via the tappet 61) and a lift of the intake valve 40 (the intake valve 40) as shown in FIG. It swings between the state where the amount becomes zero. 4C and 4D, which are in a small lift control state, similarly swing between a lift peak state (pressing the tappet 61 on the base end side of the cam nose) and a lift amount 0 state (same as above). (See Figures (D) and (C)).

図5は、図4(B)(D)の制御状態を模式的に表わすものであり、(A)は大リフト制御位置、(B)は小リフト制御位置に対応している。なお図5(A)(B)では、コントロールアーム43mおよびリンクアーム43h,43iについては簡略に直線で表しており、また、偏心カム43dの中心(オフセットリンク43eの外輪の中心)の回転軌跡を符号T0として示している。   FIG. 5 schematically shows the control states of FIGS. 4B and 4D, where FIG. 5A corresponds to the large lift control position, and FIG. 5B corresponds to the small lift control position. 5A and 5B, the control arm 43m and the link arms 43h and 43i are simply represented by straight lines, and the rotation locus of the center of the eccentric cam 43d (the center of the outer ring of the offset link 43e) is shown. It is shown as a symbol T0.

まず、図5(A)を参照して吸気カム43b自体のプロファイルを説明すると、この吸気カム43bの周面には、曲率半径が所定角度範囲一定の基円面(ベースサークル区間)θ1と、該θ1に続いて曲率半径が漸次大きくなっているカム面(リフト区間)θ2とが形成されている。   First, the profile of the intake cam 43b itself will be described with reference to FIG. 5A. On the peripheral surface of the intake cam 43b, a base circle surface (base circle section) θ1 having a constant curvature radius within a predetermined angle range, Following the θ1, a cam surface (lift section) θ2 having a gradually increasing radius of curvature is formed.

図5(A)に実線で示すのは吸気弁40がリフトピーク近傍にある図4(B)の状態であり、このときには、リンクアーム43hによってピン43jが最も上方に引き上げられ、吸気カム43bは、カム面θ2のカムノーズ先端側がタペット61に当接した状態になっている。一方、仮想線で示すのはバルブリフト量Hが0の状態(図4(A))であり、このときには吸気カム43bの基円面θ1がタペット61に接していて、吸気弁40が閉じた状態になっている。   The solid line in FIG. 5A shows the state of FIG. 4B where the intake valve 40 is in the vicinity of the lift peak. At this time, the pin 43j is pulled up most by the link arm 43h, and the intake cam 43b The cam nose tip side of the cam surface θ2 is in contact with the tappet 61. On the other hand, the phantom line shows a state in which the valve lift amount H is 0 (FIG. 4A). At this time, the base circle surface θ1 of the intake cam 43b is in contact with the tappet 61 and the intake valve 40 is closed. It is in a state.

そして、カムシャフト41a(偏心カム43d)が図の時計回りに回転すると、これに伴いオフセットリンク43eの一端側(図の下端側)は、図に矢印で示すようにカムシャフト41aの軸心X周りを公転することになるが、このオフセットリンク43eの他端部の変位はそこに連結されたリンクアーム43iによって規制される。すなわち、リンクアーム43iは、コントロールシャフト43kの下方に位置付けられたピン43nを中心に図の実線の位置と仮想線の位置との間を揺動し、これに伴い、オフセットリンク43eの他端側(連結ピン43g)は、偏心カム43dが1回転する度に、ピン43nを中心として往復円弧運動をすることになる(この連結ピン43gの運動軌跡をT1として示す)。   When the camshaft 41a (eccentric cam 43d) rotates in the clockwise direction in the figure, one end side (lower end side in the figure) of the offset link 43e moves along the axis X of the camshaft 41a as indicated by the arrow in the figure. Although revolving around, the displacement of the other end of the offset link 43e is regulated by a link arm 43i connected thereto. That is, the link arm 43i swings between the position of the solid line and the position of the phantom line around the pin 43n positioned below the control shaft 43k, and accordingly, the other end side of the offset link 43e. The (connecting pin 43g) reciprocates around the pin 43n every time the eccentric cam 43d rotates once (the movement locus of the connecting pin 43g is indicated as T1).

前記連結ピン43gの往復円弧運動T1に伴い、この同じ連結ピン43gによって一端部がオフセットリンク43eに連結されているリンクアーム43hの他端部(ピン43j)は、図にT2として示す軌跡で往復円弧運動し、そのピン43jによってリンクアーム43hに連結されている吸気カム43bが図の実線の位置と仮想線の位置との間で揺動運動をする。すなわち、前記連結ピン43gが上方に移動するときには、リンクアーム43hによってピン43jが上方に引き上げられて、吸気カム43bのカムノーズがタペット61を押し下げ、これによりバルブスプリング40d(図4(B)参照)を圧縮しながら、吸気弁40をリフトさせる。   With the reciprocating arc motion T1 of the connecting pin 43g, the other end portion (pin 43j) of the link arm 43h whose one end portion is connected to the offset link 43e by the same connecting pin 43g reciprocates along a locus indicated by T2 in the drawing. The intake cam 43b, which moves in an arc and is connected to the link arm 43h by the pin 43j, swings between the position of the solid line and the position of the phantom line in the figure. That is, when the connecting pin 43g moves upward, the pin 43j is pulled upward by the link arm 43h, and the cam nose of the intake cam 43b pushes down the tappet 61, whereby the valve spring 40d (see FIG. 4B). The intake valve 40 is lifted while compressing.

一方、連結ピン43gが下方に移動するときには、リンクアーム43hによってピン43jが下方に押し下げられて、吸気カム43bのカムノーズが上昇することになるので、前記の圧縮されたバルブスプリング40dの反力によってタペット61が押し上げられて、前記カムノーズの上昇に追従するように上方に移動し、吸気弁40が引き上げられて、吸気通路24aの吸気ポートが閉じられる。   On the other hand, when the connecting pin 43g moves downward, the pin 43j is pushed downward by the link arm 43h, and the cam nose of the intake cam 43b rises. Therefore, the reaction force of the compressed valve spring 40d The tappet 61 is pushed up and moves upward so as to follow the rise of the cam nose, the intake valve 40 is pulled up, and the intake port of the intake passage 24a is closed.

つまり、大リフト制御状態では、吸気カム43bがその周面の基円面θ1およびカム面θ2の略全体によってタペット61を押圧するように大きく揺動し、このように大きな揺動角に対応してバルブのリフト量が大きくなるものである。   That is, in the large lift control state, the intake cam 43b swings greatly so as to press the tappet 61 by substantially the entire base circle surface θ1 and cam surface θ2 of the peripheral surface, and thus corresponds to such a large swing angle. This increases the lift amount of the valve.

また、前記の大リフト制御状態から、コントロールアーム43mをコントロールシャフト43kの軸心回りに上方へ略水平になるまで回動させて、図4(D)や図5(B)に示すように、リンクアーム43iの回動軸であるピン43nを大リフト制御状態よりもカムシャフト41aの回転方向の手前側に位置付けると、小リフト制御状態になる。この図5(B)においても図5(A)と同様に吸気弁40がリフトピーク近傍にある状態を実線で示し、リフト量Hが0の状態を仮想線で示している。   Further, from the above-mentioned large lift control state, the control arm 43m is rotated upward about the axis of the control shaft 43k until it becomes substantially horizontal, as shown in FIG. 4 (D) and FIG. 5 (B), When the pin 43n, which is the rotation axis of the link arm 43i, is positioned closer to the front side in the rotational direction of the camshaft 41a than the large lift control state, the small lift control state is established. In FIG. 5B, as in FIG. 5A, the state where the intake valve 40 is in the vicinity of the lift peak is indicated by a solid line, and the state where the lift amount H is 0 is indicated by a virtual line.

図5(B)において、カムシャフト41a(偏心カム43d)が回転すると、前記大リフト制御状態と同様にオフセットリンク43eの連結ピン43gはリンクアーム43iによって変位が規制され、コントロールシャフト43kの側方に位置するピン43nを中心として、往復円弧運動T3をする(リンクアーム43iは図の実線位置と仮想線位置との間で往復回動する)。そして、その連結ピン43gの往復円弧運動T3に伴ってリンクアーム43hのピン43jが往復円弧運動T4をし、そのピン43jによってリンクアーム43hに連結されている吸気カム43bが、図の実線の位置と仮想線の位置との間で揺動運動をして、吸気弁40を開閉するようになる。   In FIG. 5B, when the camshaft 41a (eccentric cam 43d) rotates, the displacement of the connecting pin 43g of the offset link 43e is restricted by the link arm 43i, as in the large lift control state, and the side of the control shaft 43k. A reciprocating arc motion T3 is performed around the pin 43n positioned at (the link arm 43i reciprocates between the solid line position and the virtual line position in the figure). The pin 43j of the link arm 43h performs a reciprocating arc motion T4 in accordance with the reciprocating arc motion T3 of the connecting pin 43g, and the intake cam 43b connected to the link arm 43h by the pin 43j is positioned in the solid line in the figure. The intake valve 40 is opened and closed by swinging between the imaginary line and the position of the imaginary line.

つまり、小リフト制御状態では、前記大リフト制御状態と比べて吸気カム43bの揺動角が小さくなり、この吸気カム43bが、その周面の基円面θ1およびこれに連続するカム面θ2の一部分のみによってタペット61を押圧するようになって、バルブのリフト量が小さくなるものである。   That is, in the small lift control state, the swing angle of the intake cam 43b is smaller than that in the large lift control state, and the intake cam 43b has a base circle surface θ1 on its peripheral surface and a cam surface θ2 continuous therewith. The tappet 61 is pressed only by a part, and the lift amount of the valve is reduced.

なお、当実施形態では、図2に示すように、4気筒のエンジンに対してVVE43を2組設け、各VVE43が2気筒ずつ個別に、排気弁のリフト量の調節を行い得るようになっている。   In this embodiment, as shown in FIG. 2, two sets of VVE 43 are provided for a four-cylinder engine, and each VVE 43 can individually adjust the lift amount of the exhaust valve by two cylinders. Yes.

上述したVCT42、VVE43により、吸気弁40は、その開閉タイミング並びにバルブリフト量Hを変更可能に構成されている。   By the VCT 42 and VVE 43 described above, the intake valve 40 is configured to be able to change its opening / closing timing and the valve lift amount H.

次に、排気システム50は、図1、図2に示すように、各気筒24に2つ一組で形成された排気ポート24bに接続された二股状の分岐排気管51を下流排出側で集合させたエキゾーストマニホールド52と、このエキゾーストマニホールド52の下流側集合部に接続されて、エキゾーストマニホールド52から既燃ガスを排出する排気管53とを有している。   Next, as shown in FIGS. 1 and 2, the exhaust system 50 collects bifurcated branch exhaust pipes 51 connected to the exhaust ports 24b formed in pairs in each cylinder 24 on the downstream exhaust side. The exhaust manifold 52 is connected to the downstream manifold of the exhaust manifold 52, and an exhaust pipe 53 for discharging burned gas from the exhaust manifold 52 is provided.

上記各排気ポート24bには排気弁60が設けられている。この排気弁60も、一つの気筒24に対し、2つ一組で装備されている。各排気弁60は、動弁機構62によって駆動されるようになっている。この動弁機構62は、排気弁60を排気行程での開弁動作のほかに吸気行程で再度開弁させる再開弁動作を可能にするように構成されるとともに、この再開弁動作の実行、停止を切換可能にする排気弁駆動手段として、ロストモーション機能を有する弁動作切換機構70を備えている。   Each exhaust port 24b is provided with an exhaust valve 60. The exhaust valves 60 are also provided in pairs for each cylinder 24. Each exhaust valve 60 is driven by a valve operating mechanism 62. The valve mechanism 62 is configured to enable a restart valve operation for reopening the exhaust valve 60 in the intake stroke in addition to the valve opening operation in the exhaust stroke, and to execute and stop the restart valve operation. As an exhaust valve driving means that makes it possible to switch between, a valve operation switching mechanism 70 having a lost motion function is provided.

すなわち、上記動弁機構62は、伝動機構64と、伝動機構64を介しクランクシャフト21の駆動力で駆動されるカムシャフト62aとを備え、一方の排気弁60に対し、異なる位相で排気弁60を駆動する二組の排気カム62b、62cがカムシャフト62aに設けられるとともに、これらの排気カム62b、62cと一方の排気弁60との間に弁動作切換機構70が設けられている。そして、この弁動作切換機構70により、排気カム62b、62cの両方の駆動を排気弁60に伝える状態と一方の排気カム62bの駆動のみを排気弁60に伝える状態とに切換可能となっている。二組の排気カム62b、62cのうちの一方は、排気行程において気筒24内の既燃ガスを排出するために排気弁60を開く第1排気カム62bであり、他方は、後述する吸気行程で排気弁60を再度開いて、筒内に排気ガスを還流させる第2排気カム62cである。当実施形態では、第1排気カム62bは2つ一組の対をなしており、第2排気カム62cはカムシャフト62aの軸方向において第1排気カム62b、62b間に配置されている(図7参照)。なお、他方の排気弁60は、カムシャフト62aに設けられた1つの排気カムで直動式のタペットを介して駆動され、常に排気行程でのみ開かれるようになっている。   That is, the valve mechanism 62 includes a transmission mechanism 64 and a camshaft 62 a that is driven by the driving force of the crankshaft 21 via the transmission mechanism 64, and the exhaust valve 60 has a different phase with respect to one exhaust valve 60. Two sets of exhaust cams 62b and 62c for driving the exhaust gas are provided on the camshaft 62a, and a valve operation switching mechanism 70 is provided between the exhaust cams 62b and 62c and one exhaust valve 60. The valve operation switching mechanism 70 can be switched between a state in which the drive of both the exhaust cams 62b and 62c is transmitted to the exhaust valve 60 and a state in which only the drive of the one exhaust cam 62b is transmitted to the exhaust valve 60. . One of the two sets of exhaust cams 62b and 62c is a first exhaust cam 62b that opens the exhaust valve 60 in order to discharge the burned gas in the cylinder 24 during the exhaust stroke, and the other is an intake stroke that will be described later. A second exhaust cam 62c that reopens the exhaust valve 60 to recirculate the exhaust gas into the cylinder. In the present embodiment, the first exhaust cams 62b form a pair, and the second exhaust cam 62c is disposed between the first exhaust cams 62b and 62b in the axial direction of the cam shaft 62a (see FIG. 7). The other exhaust valve 60 is driven via a direct acting tappet by one exhaust cam provided on the camshaft 62a, and is always opened only in the exhaust stroke.

上記弁動作切換機構70の具体的構造を、図6〜図8によって説明する。   A specific structure of the valve operation switching mechanism 70 will be described with reference to FIGS.

図6は弁動作切換機構70の分解斜視図、図7は弁動作切換機構70の正面断面図、図9は弁動作切換機構70の平面断面図である。   6 is an exploded perspective view of the valve operation switching mechanism 70, FIG. 7 is a front sectional view of the valve operation switching mechanism 70, and FIG. 9 is a plan sectional view of the valve operation switching mechanism 70.

これらの図を参照して、弁動作切換機構70は、第2排気カム62cが排気弁60のステム60aを押し下げる機能をON/OFFするいわゆるロストモーションを実現するためのものであり、図示の例では、タペット型のもので具体化されている。   Referring to these drawings, the valve operation switching mechanism 70 is for realizing a so-called lost motion in which the second exhaust cam 62c turns on / off the function of pushing down the stem 60a of the exhaust valve 60. Then, it is embodied in a tappet type.

すなわち、この弁動作切換機構70は、矩形のハウジング71と、ハウジング71内に昇降可能に収容され、前記排気弁60のステム60aの端部に固定されるサイドタペット72と、サイドタペット72に対し、当該サイドタペット72と相対変位可能に組み付けられ、センタタペット73とを有している。そして、上記サイドタペット72に第1排気カム62bが当接し、センタタペット73に第2排気カム62cが当接している。   That is, the valve operation switching mechanism 70 includes a rectangular housing 71, a side tappet 72 that is housed in the housing 71 so as to be movable up and down, and is fixed to the end of the stem 60 a of the exhaust valve 60. The side tappet 72 is assembled so as to be relatively displaceable, and has a center tappet 73. The first exhaust cam 62 b is in contact with the side tappet 72, and the second exhaust cam 62 c is in contact with the center tappet 73.

サイドタペット72は、略円筒形に形成されており、平面でみて前記カムシャフト62aと直交する直径方向に収容凹部72aを形成している。収容凹部72aの両側の壁部72bには、前記カムシャフト62aと平行な挿通孔72cが形成されている。各挿通孔72cには、有底のスリーブ状ホルダ75a、75bが、それぞれ開口部を対向させた姿勢で固定されている。一方のスリーブ状ホルダ75aの外側には軸受76が固定され、その軸受76に保持された転動体76aが、ハウジング71の内壁に形成された縦溝71aに転がり接触している。これにより、サイドタペット72は、周方向の回動が規制された状態で、軸方向(排気弁60を開閉する方向)沿いに移動可能になっている。サイドタペット72の下部には、バルブスプリング60dを受けるスプリングシート72dが固定されている。   The side tappet 72 is formed in a substantially cylindrical shape, and has an accommodation recess 72a in a diametrical direction perpendicular to the camshaft 62a when seen in a plan view. Insertion holes 72c parallel to the camshaft 62a are formed in the wall portions 72b on both sides of the housing recess 72a. The bottomed sleeve-like holders 75a and 75b are fixed to the respective insertion holes 72c in such a posture that the openings face each other. A bearing 76 is fixed to the outside of one sleeve-like holder 75 a, and a rolling element 76 a held by the bearing 76 is in rolling contact with a vertical groove 71 a formed on the inner wall of the housing 71. As a result, the side tappet 72 is movable along the axial direction (the direction in which the exhaust valve 60 is opened and closed) in a state where the rotation in the circumferential direction is restricted. A spring seat 72d that receives the valve spring 60d is fixed to the lower portion of the side tappet 72.

他方、センタタペット73は、平面でみて前記サイドタペット72の収容凹部72aの輪郭に沿う「I」字形の構造体であり、前記収容凹部72aと、ハウジング71に設けられた係止部に規定されたストロークSにおいて、サイドタペット72に対し相対的に昇降可能に組み付けられ、前記排気カム62cに臨んでいる。   On the other hand, the center tappet 73 is an “I” -shaped structure that follows the outline of the receiving recess 72 a of the side tappet 72 as viewed in plan, and is defined by the receiving recess 72 a and a locking portion provided in the housing 71. In the stroke S, the side tappet 72 is assembled so as to be movable up and down and faces the exhaust cam 62c.

センタタペット73は、サイドタペット72の収容凹部72aの底部に配置された一対のコイルばね77によって、常時、排気カム62cの方へ付勢されている。このコイルばね77は、バルブスプリング60dよりも付勢力が充分小さくなるよう、ばね係数が設定されている。このため、自由状態において、サイドタペット72の壁部72bの上面と、センタタペット73の上面とは、図7に示すように面一になっている。センタタペット73には、上記自由状態において前記挿通孔72cと同心に連通するピン孔73aが穿設されている。このピン孔73aには、ピンユニット78が収容されている。   The center tappet 73 is always urged toward the exhaust cam 62c by a pair of coil springs 77 arranged at the bottom of the accommodation recess 72a of the side tappet 72. The spring coefficient of the coil spring 77 is set so that the urging force is sufficiently smaller than that of the valve spring 60d. Therefore, in the free state, the upper surface of the wall portion 72b of the side tappet 72 and the upper surface of the center tappet 73 are flush with each other as shown in FIG. The center tappet 73 is provided with a pin hole 73a that communicates concentrically with the insertion hole 72c in the free state. A pin unit 78 is accommodated in the pin hole 73a.

ピンユニット78は、一方のスリーブ状ホルダ75aの内に出没可能に設けられたロックプランジャ78aと、このロックプランジャ78aとスリーブ状ホルダ75aの間に介装されるコイルばね78bと、ロックプランジャ78aのコイルばね78bと反対側に同心に配置されたロックピン78cと、ロックピン78cを前記ロックプランジャ78a側に駆動するために他方のスリーブ状ホルダ75b内に進退可能に収容されるロック解除プランジャ78dと、ロックピン78cを支持するためにピン孔73aの両開口端に固定される一対のブッシュ78e、78fと、ロックピン78cの略中央部に一体形成されたフランジ78gと軸受76の配置されている側のブッシュ78eとの間に介装されて、フランジ78gを介し、ロックピン78cをロック解除プランジャ78d側へ付勢するコイルばね78hとを有している。自由状態において、ロックプランジャ78aおよびロックピン78cは、それぞれ壁部72bと、センタタペット73との間に介在し、センタタペット73をサイドタペット72にロックした状態になる。この状態では、サイドタペット72が第1排気カム62bに駆動されたときに排気弁60を開作動するとともに、センタタペット73が第2排気カム62cに駆動されたときもサイドタペット72を介して排気弁60を開作動することになる。   The pin unit 78 includes a lock plunger 78a that can be moved in and out of one sleeve-shaped holder 75a, a coil spring 78b interposed between the lock plunger 78a and the sleeve-shaped holder 75a, and a lock plunger 78a. A lock pin 78c concentrically disposed on the opposite side of the coil spring 78b, and an unlocking plunger 78d accommodated in the other sleeve-like holder 75b so as to be able to advance and retract in order to drive the lock pin 78c toward the lock plunger 78a. In addition, a pair of bushes 78e and 78f fixed to both opening ends of the pin hole 73a to support the lock pin 78c, a flange 78g and a bearing 76 integrally formed at a substantially central portion of the lock pin 78c are arranged. Between the side bush 78e and the lock pin via the flange 78g. 8c and a coil spring 78h for energizing the to the unlocked plunger 78d side. In the free state, the lock plunger 78 a and the lock pin 78 c are interposed between the wall 72 b and the center tappet 73, respectively, so that the center tappet 73 is locked to the side tappet 72. In this state, when the side tappet 72 is driven by the first exhaust cam 62b, the exhaust valve 60 is opened, and when the center tappet 73 is driven by the second exhaust cam 62c, the side tappet 72 is also exhausted via the side tappet 72. The valve 60 is opened.

また、軸受76が設けられた側とは反対側において、壁部72bとこれに固定されたスリーブ状ホルダ75bとには、作動油路PHが形成されている。そして、後述するECU100の制御によって、この作動油路PHに作動油回路79から作動油が供給されると、ロック解除プランジャ78dが、図7、図8の左側に駆動されて、ロックピン78cを壁部72bからセンタタペット73へ押込み、これと同時にロックプランジャ78aも対応する壁部72b内に押込まれ、これらの部材によるロックが解除される。このロック解除状態において、センタタペット73が第2排気カム62cに駆動されると、センタタペット73は、サイドタペット72の収容凹部72a内で昇降し、その力は、コイルばね77に吸収されて排気弁60には伝達されなくなる。これにより、サイドタペット72が第1排気カム62bに駆動されたときにのみ排気弁60が開作動して、第2カム62cによる排気弁60の開作動(吸気行程での排気弁の再開弁動作)を停止させることが可能になる。作動油回路79には、電磁弁79aが設けられており、この電磁弁79aは、制御装置としてのECU100によって制御されるようになっている。   Further, on the side opposite to the side on which the bearing 76 is provided, a hydraulic oil passage PH is formed in the wall portion 72b and the sleeve-like holder 75b fixed thereto. Then, when hydraulic fluid is supplied from the hydraulic fluid circuit 79 to the hydraulic fluid passage PH under the control of the ECU 100, which will be described later, the unlocking plunger 78d is driven to the left in FIGS. 7 and 8, and the lock pin 78c is moved. At the same time, the lock plunger 78a is pushed into the corresponding wall 72b, and the lock by these members is released. When the center tappet 73 is driven by the second exhaust cam 62c in this unlocked state, the center tappet 73 moves up and down in the housing recess 72a of the side tappet 72, and the force is absorbed by the coil spring 77 and exhausted. It is not transmitted to the valve 60. As a result, the exhaust valve 60 is opened only when the side tappet 72 is driven by the first exhaust cam 62b, and the exhaust valve 60 is opened by the second cam 62c (the exhaust valve is restarted during the intake stroke). ) Can be stopped. The hydraulic oil circuit 79 is provided with an electromagnetic valve 79a, and the electromagnetic valve 79a is controlled by the ECU 100 as a control device.

なお、当実施形態では、図2に示すように、作動油路79及び電磁弁79aを2組設けることにより、2気筒ずつ個別に弁動作切換機構70を作動させることができるようになっている。   In this embodiment, as shown in FIG. 2, by providing two sets of hydraulic oil passages 79 and electromagnetic valves 79a, the valve operation switching mechanism 70 can be operated individually for each of the two cylinders. .

また、4サイクル火花点火式エンジン10には、ECU100が設けられている。   The four-cycle spark ignition engine 10 is provided with an ECU 100.

図1に示すように、ECU100は、CPU101、メモリ102、インターフェース103並びにこれらのユニット101〜103を接続するバス104を有している。   As shown in FIG. 1, the ECU 100 includes a CPU 101, a memory 102, an interface 103, and a bus 104 that connects these units 101 to 103.

ECU100のメモリ102には、制御マップやデータ並びにプログラムが記憶されており、CPU101がこれら制御マップやデータ並びにプログラムを実行することによって、図2に示すように、エンジン回転数およびエンジン負荷等の運転状態を判定する運転状態判定手段110と、判定された運転状態に応じてエンジンの燃焼を制御する燃焼制御手段120と、判定された運転状態に応じてスロットル弁35を制御するスロットル弁制御手段130と、圧縮自己着火を行わせる運転領域から火花点火を行わせる運転域への移行時にエンジンの燃焼トルクを減少させる制御を行うトルク低減手段140とを機能的に有している。   The memory 102 of the ECU 100 stores control maps, data, and programs. When the CPU 101 executes these control maps, data, and programs, as shown in FIG. 2, operations such as engine speed and engine load are performed. An operating state determining unit 110 that determines the state, a combustion control unit 120 that controls combustion of the engine according to the determined operating state, and a throttle valve control unit 130 that controls the throttle valve 35 according to the determined operating state. And a torque reduction means 140 that performs control to reduce the combustion torque of the engine at the time of transition from the operation region where compression self-ignition is performed to the operation region where spark ignition is performed.

上記燃焼制御手段120は、吸気システム30の動弁機構41に設けられたVCT42の電磁弁42eを制御するVCT制御手段121と、吸気システム30に設けられたVVE43のステッピングモータ43rを制御するVVE制御手段122と、電磁弁79a、を駆動制御することにより、排気弁60に対して設けられた弁動作切換機構70を切換制御する排気弁制御手段123と、点火プラグ29による点火を制御する点火制御手段124とを含んでいる。   The combustion control means 120 includes a VCT control means 121 that controls the electromagnetic valve 42e of the VCT 42 provided in the valve mechanism 41 of the intake system 30, and a VVE control that controls a stepping motor 43r of the VVE 43 provided in the intake system 30. Exhaust valve control means 123 for switching control of a valve operation switching mechanism 70 provided for the exhaust valve 60 by driving control of the means 122 and the electromagnetic valve 79a, and ignition control for controlling ignition by the spark plug 29 Means 124.

ECU100には、入力要素として、クランク角センサ27、エアフローセンサ34、圧力センサ37、アクセル開度センサ66等の各種検出手段が接続されている。他方、制御要素として、スロットル弁35のアクチュエータ36、動弁機構41のVCT42に設けられた電磁弁42e、各弁動作切換機構70を駆動する作動油回路79の電磁弁79a、吸気システム30に設けたVVE43のステッピングモータ43r、点火プラグ29による点火をコントロールする点火回路29a、燃料噴射弁28等が接続されている。   Various detection means such as a crank angle sensor 27, an air flow sensor 34, a pressure sensor 37, and an accelerator opening sensor 66 are connected to the ECU 100 as input elements. On the other hand, as control elements, the actuator 36 of the throttle valve 35, the electromagnetic valve 42e provided in the VCT 42 of the valve operating mechanism 41, the electromagnetic valve 79a of the hydraulic oil circuit 79 that drives each valve operation switching mechanism 70, and the intake system 30 are provided. The VVE 43 stepping motor 43r, an ignition circuit 29a for controlling ignition by the ignition plug 29, the fuel injection valve 28, and the like are connected.

次に、ECU100に記憶されている制御特性について、図11〜図15を参照しながら説明する。   Next, the control characteristics stored in the ECU 100 will be described with reference to FIGS.

図9は、上記ECU100の燃焼制御手段120による運転状態に応じた制御を行うための運転領域設定の一例を示す特性図である。   FIG. 9 is a characteristic diagram showing an example of operation region setting for performing control according to the operation state by the combustion control means 120 of the ECU 100.

同図に示すように、ECU100に設定されている運転領域としては、いわゆる圧縮自己着火運転(図中にHCCIと表記)を行う領域Aと、火花点火運転(図中にSIと表記)を行う領域Bとが設定されている。圧縮自己着火運転の領域Aは、エンジン回転数neが比較的低い低中回転領域において、所定のエンジン負荷以下の領域となっている。また、火花点火運転の領域Bは、圧縮自己着火運転の領域A以外の領域、つまり高回転側および高負荷側の領域である。   As shown in the figure, as an operation region set in the ECU 100, a region A where a so-called compression self-ignition operation (denoted as HCCI in the drawing) is performed, and a spark ignition operation (denoted as SI in the diagram) is performed. Area B is set. The region A of the compression self-ignition operation is a region below a predetermined engine load in a low / medium rotation region where the engine speed ne is relatively low. The spark ignition operation region B is a region other than the compression self-ignition operation region A, that is, a region on the high rotation side and the high load side.

ECU100の運転状態判定手段110は、クランク角センサ27やアクセル開度センサ66等から、エンジンの運転状態を検出し、運転状態が上記領域A,Bの何れにあるかを判定する。   The operating state determining means 110 of the ECU 100 detects the operating state of the engine from the crank angle sensor 27, the accelerator opening sensor 66, and the like, and determines whether the operating state is in the above-described region A or B.

図10(A)〜(C)は、運転状態に応じた吸気弁40および排気弁60の開弁動作の特性を示す図である。この運転状態に応じた開弁動作の特性を説明する。   FIGS. 10A to 10C are diagrams illustrating the characteristics of the opening operation of the intake valve 40 and the exhaust valve 60 according to the operating state. The characteristics of the valve opening operation according to this operating state will be described.

領域Aでは、図10(A)に示すように排気弁60の開弁動作EX1、吸気弁40の開弁動作INaおよび排気弁60の再開弁動作EX2が設定される。つまり、排気弁60が排気行程で開かれ(EX1)、次いで、吸気上死点付近で排気弁60が閉じられるとともに吸気弁40が開かれ(INa)、さらに吸気行程の途中で排気弁60が再開弁動作を行い(EX2)、かつ、吸気弁40が下死点より前で閉弁するように設定される。そして、このような設定に従って吸気弁40および排気弁60が開閉作動するように、VCT制御手段121、VVE制御手段122および排気弁制御手段123による制御が行われる。   In the region A, as shown in FIG. 10A, the valve opening operation EX1 of the exhaust valve 60, the valve opening operation INa of the intake valve 40, and the restart valve operation EX2 of the exhaust valve 60 are set. That is, the exhaust valve 60 is opened in the exhaust stroke (EX1), and then the exhaust valve 60 is closed and the intake valve 40 is opened (INa) in the vicinity of the intake top dead center, and the exhaust valve 60 is opened in the middle of the intake stroke. The restart valve operation is performed (EX2), and the intake valve 40 is set to close before the bottom dead center. Then, the control by the VCT control means 121, the VVE control means 122 and the exhaust valve control means 123 is performed so that the intake valve 40 and the exhaust valve 60 are opened and closed according to such settings.

なお、領域A内で運転状態が変ると、それに応じ、吸気弁40の閉弁時期が、下死点より前の期間で変化するように調整される。すなわち、VCT制御手段121およびVVE制御手段122が閉弁時期調整手段として機能し、領域A内でエンジン負荷が高くなるに伴い、吸気弁40の閉弁時期が下死点に近づいて吸気弁開弁期間が長くなり、かつ、吸気弁リフト量も大きくなるように調整される。   Note that when the operating state changes in the region A, the valve closing timing of the intake valve 40 is adjusted to change in a period before the bottom dead center accordingly. That is, the VCT control means 121 and the VVE control means 122 function as valve closing timing adjusting means. As the engine load increases in the region A, the valve closing timing of the intake valve 40 approaches the bottom dead center and the intake valve opens. The valve period is adjusted to be long and the intake valve lift amount is also increased.

一方、領域Bでは、図10(B)に示すように、排気弁60は排気行程における開弁動作EX1のみを行って、吸気行程での再開弁動作EX2を停止し、吸気弁40は、領域Aでの開弁特性と比べて吸気弁閉時期が遅角(好ましくは下死点後まで遅角)され、開弁期間および開弁リフト量が大きくなるように開弁特性(INb)が設定される。そして、このような設定に従って吸気弁40および排気弁60が開閉作動するように、VCT制御手段121、VVE制御手段122および排気弁制御手段123による制御が行われるとともに、点火制御手段124による制御で火花点火が行われる。   On the other hand, in the region B, as shown in FIG. 10B, the exhaust valve 60 performs only the valve opening operation EX1 in the exhaust stroke, stops the restart valve operation EX2 in the intake stroke, and the intake valve 40 The valve opening characteristic (INb) is set so that the intake valve closing timing is retarded (preferably delayed until after bottom dead center) and the valve opening period and the valve lift amount are larger than the valve opening characteristic at A. Is done. Then, the VCT control means 121, the VVE control means 122, and the exhaust valve control means 123 are controlled so that the intake valve 40 and the exhaust valve 60 are opened and closed in accordance with such settings, and the ignition control means 124 is controlled. Spark ignition is performed.

また、領域Aから領域Bへ移行したときには、排気弁60の再開弁動作EX2が停止され、かつ、火花点火が行われるが、再開弁動作EX2による内部EGRの導入がなくなることに伴う新気量増加傾向を是正するため、スロットル弁制御手段120によりスロットル弁35の開度が小さくなるように制御されるとともに、トルク低減手段140により、移行直後の所定期間だけエンジンの燃焼トルクを減少させる制御が行われる。このトルク低減手段140による移行直後の制御として、当実施形態では、図10(C)に示すように、吸気弁40の開弁特性(INc,INc´)が領域Bでの通常の開弁特性(INb)に対して吸気量を減少させるように補正される。具体的には、通常の開弁特性(INb)と比べて吸気弁閉時期が進角されることで吸気弁開弁期間が短くされるとともにリフト量も小さくされ、領域Aでの開弁特性(INa)に近い特性としている。   In addition, when the region A is shifted to the region B, the restart valve operation EX2 of the exhaust valve 60 is stopped and spark ignition is performed, but the amount of fresh air accompanying the absence of the introduction of the internal EGR by the restart valve operation EX2 In order to correct the increasing tendency, the throttle valve control unit 120 controls the throttle valve 35 so that the opening degree of the throttle valve 35 becomes smaller, and the torque reduction unit 140 controls the engine combustion torque to decrease only for a predetermined period immediately after the transition. Done. As control immediately after the transition by the torque reducing means 140, in this embodiment, as shown in FIG. 10C, the valve opening characteristics (INc, INc ′) of the intake valve 40 are normal valve opening characteristics in the region B. Correction is made to decrease the intake air amount with respect to (INb). Specifically, the intake valve closing time is advanced and the lift amount is reduced by advancing the intake valve closing timing as compared with the normal valve opening characteristic (INb), and the valve opening characteristic in the region A ( The characteristics are close to INa).

なお、この移行直後における吸気弁40の開弁特性(INc,INc´)は、後に詳述するように吸気管圧力に応じて調整される。   Note that the valve opening characteristics (INc, INc ′) of the intake valve 40 immediately after this transition are adjusted according to the intake pipe pressure as will be described in detail later.

図11は、4気筒4サイクルエンジンの各気筒の行程と、圧縮自己着火運転から火花点火運転への移行時の着火状態の変化とを示している。なお、この図において、Fは燃料噴射、CIは自己着火、SIは火花点火をそれぞれ示している。   FIG. 11 shows the stroke of each cylinder of the four-cylinder four-cycle engine and the change in the ignition state during the transition from the compression self-ignition operation to the spark ignition operation. In this figure, F indicates fuel injection, CI indicates self-ignition, and SI indicates spark ignition.

この図のように、各気筒では1サイクル(エンジン2回転)の間に吸入、圧縮、膨張、排気の4行程が順次行われる。そして、4気筒4サイクルエンジンでは一般に、気筒列方向一端側から順に第1〜第4気筒(#1〜#4)とすると、第2気筒(#2)、第1気筒(#1)、第3気筒(#3)、第4気筒(#4)の順にクランク角で180°ずつの位相差をもって上記各行程が行われる。   As shown in this figure, in each cylinder, four strokes of suction, compression, expansion, and exhaust are sequentially performed during one cycle (two engine revolutions). In general, in a four-cylinder four-cycle engine, if the first to fourth cylinders (# 1 to # 4) are sequentially arranged from one end side in the cylinder row direction, the second cylinder (# 2), the first cylinder (# 1), the first cylinder Each of the above strokes is performed with a phase difference of 180 ° in crank angle in the order of the third cylinder (# 3) and the fourth cylinder (# 4).

また、当実施形態では第1、第2気筒(#1,#2)を第1グループ、第3、第4気筒(#3,#4)を第2グループとして、各グループ毎に2気筒ずつ、吸気弁40および排気弁60の開弁特性が制御される。   In this embodiment, the first and second cylinders (# 1, # 2) are the first group, and the third and fourth cylinders (# 3, # 4) are the second group, and two cylinders for each group. The valve opening characteristics of the intake valve 40 and the exhaust valve 60 are controlled.

このようにした場合に、運転状態判定手段により圧縮自己着火運転の領域(図9中の領域A)から火花点火運転の領域(図9中の領域B)への移行が判定されたとき、排気弁の動作中はその特性を切換えることができないため、移行判定時点t後に、各グループ毎に、2気筒のうちで排気弁60の再開弁動作が遅い方の気筒の再開弁動作終了直後に、電磁弁79aが制御されることにより再開弁動作が停止されるように排気弁開弁特性が切換えられる。この排気弁開弁特性切換のタイミングは、図11中に一点鎖線の楕円で囲って示すように、第1グループでは第1気筒の圧縮行程(第2気筒の膨張行程)、第2グループでは第4気筒の圧縮行程(第3気筒の膨張行程)となる。このように排気弁開弁動作が停止された後は、火花点火が行われる。 In this case, when the operation state determination means determines that the shift from the compression self-ignition operation region (region A in FIG. 9) to the spark ignition operation region (region B in FIG. 9) is performed, Since the characteristics of the valve cannot be switched during the operation of the valve, immediately after the transition determination time t 0 , immediately after the restart valve operation of the cylinder with the slower restart valve operation of the exhaust valve 60 out of the two cylinders is completed for each group. The exhaust valve opening characteristic is switched so that the restart valve operation is stopped by controlling the electromagnetic valve 79a. As shown in FIG. 11, the exhaust valve opening characteristic switching timing is indicated by the one-dot chain line ellipse in FIG. 11, the compression stroke of the first cylinder (expansion stroke of the second cylinder) in the first group, and the timing of the second group. This is the compression stroke of the four cylinders (the expansion stroke of the third cylinder). After the exhaust valve opening operation is thus stopped, spark ignition is performed.

図12及び図13は、ECU100の燃焼制御手段120等による制御の一例をフローチャートで示している。このフローチャートを、図9〜図11も参照しつつ説明する。   FIGS. 12 and 13 are flowcharts showing an example of control by the combustion control means 120 of the ECU 100 and the like. This flowchart will be described with reference to FIGS.

ECU100は、先ずステップS1で、エンジンが温間で、かつ、運転状態が領域Aにあるか否かを判定し、その判定がNOの場合、つまり運転状態が高負荷領域(領域B)にあるときやエンジン冷機時には、ステップS2で、全気筒とも、エンジン回転数および負荷に応じてSI(火花点火運転)モードのマップから求めた吸排気弁の開弁特性(図10(B)参照)および点火時期で、火花点火運転を行う。   The ECU 100 first determines in step S1 whether or not the engine is warm and the operating state is in the region A. If the determination is NO, that is, the operating state is in the high load region (region B). Or when the engine is cold, in step S2, the opening and closing characteristics of the intake and exhaust valves (see FIG. 10 (B)) obtained from the SI (spark ignition operation) mode map for all cylinders according to the engine speed and load. Spark ignition operation is performed at the ignition timing.

ステップS1の判定がYESのときは、ステップS3で、全気筒とも、エンジン回転数および負荷に応じてHCCI(圧縮自己着火運転)モードのマップから求めた吸排気弁の開弁特性とし、つまり吸気弁は閉時期が下死点より前で小リフトの特性、排気弁は再開弁動作を実行する特性とし、これにより圧縮自己着火運転を行う。   When the determination in step S1 is YES, in step S3, all the cylinders have the intake / exhaust valve opening characteristics obtained from the map of the HCCI (compression self-ignition operation) mode according to the engine speed and load, that is, the intake air The valve has a small lift characteristic when the closing timing is before the bottom dead center, and the exhaust valve has a characteristic of executing a restart valve operation, thereby performing a compression self-ignition operation.

次にステップS4で、運転状態が領域Aから領域Bへ移行したか否を判定する。移行していなければ、ステップS3を繰返し、圧縮自己着火運転を持続する。   Next, in step S4, it is determined whether or not the operating state has shifted from region A to region B. If not, step S3 is repeated and the compression self-ignition operation is continued.

運転状態が領域Aから領域Bへ移行したときは、ステップS5で、スロットル弁35を閉動作する。それとともに、ステップS6で、先に排気弁開弁特性の切換可能な気筒が第1グループか否かを判別する。つまり、図11中に示したように排気弁の開弁特性の切換が可能な時期は第1グループと第2グループとで異なり、領域Aから領域Bへの移行の時期によっていずれのグループが先に切換可能になるかが変ってくるので、それをステップS6で判別している。   When the operating state shifts from the region A to the region B, the throttle valve 35 is closed in step S5. At the same time, in step S6, it is first determined whether or not the cylinder in which the exhaust valve opening characteristic can be switched is the first group. That is, as shown in FIG. 11, the timing when the valve opening characteristics of the exhaust valve can be switched is different between the first group and the second group, and which group comes first depending on the timing of transition from the region A to the region B. Since whether or not it can be switched to is changed, it is determined in step S6.

ステップS6の判定がYESの場合(あるいは後記ステップS18の処理の後)は、ステップS7で、第1グループにおいて所定タイミング(第1気筒の圧縮行程初期)を過ぎたら排気弁60の再開弁動作を停止させる。続いてステップS8で、第1グループでの排気弁60の再開弁動作の停止が完了したか否かを判定し、完了していれば、ステップS9で、吸気弁開弁特性と点火時期の補正を行う。当実施形態では、SIモードマップをベースに火花点火運転時の基準吸気管圧力を求めるとともに、吸気行程前の実吸気管圧力を圧力センサにより検出して、基準吸気管圧力と実吸気管圧力との差を演算し、その差に応じて吸気弁開弁特性と点火時期を補正する。   If the determination in step S6 is YES (or after the processing in step S18 described later), in step S7, the resuming valve operation of the exhaust valve 60 is performed after a predetermined timing (initial stage of the compression stroke of the first cylinder) in the first group. Stop. Subsequently, in step S8, it is determined whether or not the stop of the restart valve operation of the exhaust valve 60 in the first group is completed. If completed, in step S9, the intake valve opening characteristics and the ignition timing are corrected. I do. In the present embodiment, the reference intake pipe pressure during the spark ignition operation is obtained based on the SI mode map, and the actual intake pipe pressure before the intake stroke is detected by the pressure sensor, and the reference intake pipe pressure, the actual intake pipe pressure, The intake valve opening characteristic and the ignition timing are corrected according to the difference.

この場合、吸気弁開弁特性は、図10(C)に示すように、閉時期を下死点より前にして開弁期間を短くし、かつ、リフト量も小さくするように補正する。特に、上記差の絶対値が大きいほど開弁期間およびリフト量を小さくし、上記差の絶対値が小さくなるにつれてSIモードでの開弁特性に近づけるようにする。   In this case, as shown in FIG. 10C, the intake valve opening characteristic is corrected so that the valve closing period is shortened before the bottom dead center and the lift amount is also reduced. In particular, the larger the absolute value of the difference, the smaller the valve opening period and the lift amount, and the closer the absolute value of the difference is, the closer to the valve opening characteristic in the SI mode.

なお、吸気弁開弁特性は、閉時期をSIモードでの通常の閉時期よりも遅くして、有効圧縮比が減少し、吸気の吹き返しが生じる程度の遅閉じとなるように補正してもよい。また、点火時期は、上記差の絶対値が大きくなるほどリタードさせるように補正すればよい。   Note that the intake valve opening characteristics may be corrected so that the closing timing is delayed from the normal closing timing in the SI mode so that the effective compression ratio is reduced and the intake air is blown back. Good. Further, the ignition timing may be corrected so as to retard as the absolute value of the difference increases.

ステップS9に続いてステップS10で、全グループでの再開弁動作の停止が完了したかどうかを判定し、完了していなければ、ステップS11でフラッグFを「1」にセットするとともに、ステップS12で、第2グループの気筒において、吸気行程前の吸気管圧力に対応したHCCIモードの吸気弁小リフト特性(図10(A)参照)を設定する。   In step S10 following step S9, it is determined whether or not the stop of the restart valve operation in all groups is completed. If not, flag F is set to “1” in step S11, and in step S12. In the second group of cylinders, the HCCI mode intake valve small lift characteristic (see FIG. 10A) corresponding to the intake pipe pressure before the intake stroke is set.

上記ステップS6の判定がNOの場合や、上記ステップS12の処理の後は、ステップS13に移る。ステップS13では、第2グループにおいて所定タイミング(第4気筒の圧縮行程初期)を過ぎたら排気弁の再開弁動作を停止させる。次にステップS14で、フラッグFが「1」か否かを判定し、その判定がYESであれば、ステップS15で、第2グループでの排気弁の再開弁動作の停止が完了したか否かを判定する。   If the determination in step S6 is NO, or after the process in step S12, the process proceeds to step S13. In step S13, when a predetermined timing (initial stage of the compression stroke of the fourth cylinder) has passed in the second group, the restart valve operation of the exhaust valve is stopped. Next, in step S14, it is determined whether or not the flag F is “1”. If the determination is YES, it is determined in step S15 whether the stop of the restart valve operation of the exhaust valve in the second group has been completed. Determine.

第2グループでの排気弁の再開弁動作の停止が完了していれば、ステップS16で、第2グループの気筒についてステップS9と同様の処理で吸気弁開弁特性等の補正を行う。続いてステップS17で、全グループでの再開弁動作の停止が完了したかどうかを判定する。完了していなければ、ステップS18で、第1グループの気筒についてステップS12と同様の処理を行ってから、上記ステップS7に移る。   If the stop of the restart valve operation of the exhaust valve in the second group is completed, in step S16, the intake valve opening characteristics and the like are corrected by the same processing as in step S9 for the cylinders in the second group. Subsequently, in step S17, it is determined whether or not the stop of the restart valve operation in all groups is completed. If not completed, in step S18, the same process as in step S12 is performed for the first group of cylinders, and then the process proceeds to step S7.

上記ステップS10又はステップS17で、全グループの再開弁動作の停止が完了していることを判定したときは、ステップS19でフラッグFを「0」にするとともに、ステップS20で、圧力センサで検出された実吸気管圧力がSI運転時の基準吸気管圧力(適正吸気管圧力)まで低下したか否かを判定する。この判定がNOであれば、ステップS21で、全気筒についてステップS9と同様の処理で吸気弁開弁特性等の補正を行ってから、ステップS20に戻る。そして、ステップS20の判定がYESになれば、ステップS21で、全気筒とも、エンジン回転数および負荷に応じてSIモードのマップから求めた吸排気弁の開弁特性(図10(b)参照)および点火時期で、火花点火運転を行う。   When it is determined in step S10 or step S17 that the stop of the restart valve operation of all the groups has been completed, the flag F is set to “0” in step S19 and detected by the pressure sensor in step S20. It is determined whether or not the actual intake pipe pressure has decreased to a reference intake pipe pressure (appropriate intake pipe pressure) during SI operation. If this determination is NO, in step S21, correction of the intake valve opening characteristics and the like is performed for all the cylinders by the same process as in step S9, and then the process returns to step S20. If the determination in step S20 is YES, in step S21, the intake / exhaust valve opening characteristics obtained from the SI mode map for all cylinders in accordance with the engine speed and load (see FIG. 10B). The spark ignition operation is performed at the ignition timing.

以上のような当実施形態による制御動作をタイムチャートで概略的に示すと、図14のようになる。   The control operation according to this embodiment as described above is schematically shown in a time chart as shown in FIG.

すなわち、アクセル開度が大きくなること等により運転状態が圧縮自己着火運転の領域Aから火花点火運転の領域Bへ移行したときは、その移行時点tでスロットル開度が小さくされ、かつ、移行時点t後の所定時期tに排気弁の再開弁動作が停止され、圧縮自己着火運転から火花点火運転に切換わる。なお、この切換わりの時期tは第1グループの気筒と第2グループの気筒とで異なるが、図14では説明の簡略化のため一方のグループについてのみ示す。 That is, when the operating state such as by the accelerator opening increases the transition from the region A of the compression-ignition operation to the area B of the spark ignition operation, the throttle opening is small at the transition point t 0, and migration resume valve operation of the exhaust valve in a predetermined time t 1 after the time point t 0 is stopped, switching switched to spark ignition operation from the compression-ignition operation. Incidentally, showing the time t 1 of the switched is different between the cylinders of the cylinder and a second group of the first group, the one of the group for the sake of simplicity in FIG. 14 only.

上記のように排気弁の再開弁動作が停止されて圧縮自己着火運転から火花点火運転に切換わると、内部EGRの導入が停止されることで新気量が増加する傾向が生じ、これに対して新気量の増加を抑制すべくスロットル開度が小さくされるが、各気筒での吸入が何回か行われるまではスロットル弁下流の吸気管圧力は低下しない。このため、仮に排気弁の再開弁動作の停止と同時に吸気弁をSIモードによる開弁特性に切換えたとすると(図14中の二点鎖線部分201)、上記吸気管圧力が低下するまでの間に、一時的にトルクが急増し(図14中の二点鎖線部分202)、トルクショックが生じる。   When the restart valve operation of the exhaust valve is stopped as described above and the operation is switched from the compression self-ignition operation to the spark ignition operation, the introduction of the internal EGR is stopped and the fresh air amount tends to increase. Thus, the throttle opening is reduced to suppress the increase in the fresh air amount, but the intake pipe pressure downstream of the throttle valve does not decrease until the intake of each cylinder is performed several times. For this reason, if the intake valve is switched to the SI mode valve opening characteristic simultaneously with the stop of the restart operation of the exhaust valve (two-dot chain line portion 201 in FIG. 14), the intake pipe pressure is reduced until the intake pipe pressure decreases. The torque temporarily increases suddenly (two-dot chain line portion 202 in FIG. 14), and a torque shock occurs.

これに対し、当実施形態では、上記吸気管圧力が火花点火運転時の適正吸気管圧力に低下するまでの間、エンジンの新気吸入量を制限するように吸気弁の開弁特性が補正され、例えば閉弁時期が下死点より進角される(図14中の実線部分301)ことにより開弁期間が短くされるとともにリフト量も小さくされる。これにより、一時的なトルクの急増が抑制され(図14中の実線部分302)、トルクショックが防止されることとなる。   On the other hand, in this embodiment, the valve opening characteristic of the intake valve is corrected so as to limit the fresh air intake amount of the engine until the intake pipe pressure decreases to an appropriate intake pipe pressure during the spark ignition operation. For example, when the valve closing timing is advanced from the bottom dead center (solid line portion 301 in FIG. 14), the valve opening period is shortened and the lift amount is also reduced. As a result, a sudden increase in torque is suppressed (solid line portion 302 in FIG. 14), and torque shock is prevented.

なお、上記吸気管圧力が低下するまでの間の吸気弁開弁特性の補正として、SIモードでの通常の閉時期よりも遅閉じとなるように補正しても、吸気が吹き返されることで新気充填量が減少し、トルクの急増を抑制することができる。また、点火時期をリタードさせることによってもトルクが低減される。とくに、吸気弁の遅閉じと点火時期のリタードとを併用すれば、両方の作用によってトルクの急増を抑制する効果が高められ、しかも、点火時期のリタードだけでは筒内温度が上昇してその後の高負荷運転時にノッキングを生じる懸念があるのに対し、吸気弁の遅閉じを行うと筒内ガスが吸気通路に吹き返されてここで冷却されることにより筒内温度の上昇が抑えられ、その後の高負荷運転時のノッキング抑制に有利となる。   As a correction of the intake valve opening characteristic until the intake pipe pressure decreases, the intake air is blown back even if it is corrected so that it closes later than the normal closing timing in the SI mode. The air filling amount is reduced, and a sudden increase in torque can be suppressed. The torque is also reduced by retarding the ignition timing. In particular, if the intake valve is closed slowly and the ignition timing retard is used in combination, the effect of suppressing the sudden increase in torque is enhanced by both actions. While there is a concern that knocking may occur during high load operation, if the intake valve is closed slowly, the in-cylinder gas is blown back into the intake passage and cooled here, thereby suppressing an increase in the in-cylinder temperature. This is advantageous for suppressing knocking during high-load operation.

図15及び図16は、ECU100の燃焼制御手段120等による制御の別の例をフローチャートで示している。   15 and 16 are flowcharts showing another example of control by the combustion control means 120 of the ECU 100 and the like.

この例でも、ステップS1〜ステップS5は図12に示す例と同じである。   Also in this example, steps S1 to S5 are the same as the example shown in FIG.

ステップS5に続いてステップS101では、エンジンの運転状態(低温燃焼の圧縮自己着火運転の持続時間等)や吸気温度、エンジン冷却水温度等から筒内温度状態(シリンダ壁温)を推定して、この筒内温度状態が所定温度以下の低温状態か否かを判定する。   In step S101 following step S5, the in-cylinder temperature state (cylinder wall temperature) is estimated from the operating state of the engine (such as the duration of low-temperature combustion compression self-ignition operation), the intake air temperature, the engine coolant temperature, etc. It is determined whether or not the in-cylinder temperature state is a low temperature state equal to or lower than a predetermined temperature.

ステップS101の判定がNOの場合は、ステップS102で高温モード対応制御を行う。この高温モード対応制御としては、前述の図12,図13のフローチャート中のステップS6〜S22の処理を行えばよい。   If the determination in step S101 is no, high temperature mode compatible control is performed in step S102. As the high temperature mode compatible control, the processes in steps S6 to S22 in the flowcharts of FIGS.

ステップS101の判定がYESの場合は、ステップS103で、先に排気弁開弁特性の切換可能な気筒が第1グループか否かを判別する。この判定がYESの場合(あるいは後記ステップS116の処理の後)は、ステップS104で、第1グループにおいて所定タイミング(第1気筒の圧縮行程初期)を過ぎたら排気弁の再開弁動作を停止させるとともに、ステップS105で、第1グループの吸気弁開弁特性をSIモードに変更する。   If the determination in step S101 is YES, in step S103, it is first determined whether or not the cylinder in which the exhaust valve opening characteristic can be switched is the first group. If this determination is YES (or after the process of step S116 described later), the restart valve operation of the exhaust valve is stopped when a predetermined timing (initial stage of the compression stroke of the first cylinder) has passed in the first group in step S104. In step S105, the intake valve opening characteristics of the first group are changed to the SI mode.

続いてステップS106で、第1グループでの排気弁60の再開弁動作の停止が完了したか否かを判定し、完了していれば、ステップS107で、点火時期リタード量を設定し、そのリタード量で点火時期の制御を実行する。当実施形態では、SIモードマップをベースに火花点火運転時の基準吸気管圧力を求めるとともに、吸気行程前の実吸気管圧力を圧力センサにより検出して、基準吸気管圧力と実吸気管圧力との差を演算し、その差に応じて点火時期リタード量を設定する。この場合、上記差の絶対値が大きいほど点火時期リタード量を大きくする。   Subsequently, in step S106, it is determined whether or not the stop of the restart valve operation of the exhaust valve 60 in the first group is completed. If completed, the ignition timing retard amount is set in step S107, and the retard Control the ignition timing by the amount. In the present embodiment, the reference intake pipe pressure during the spark ignition operation is obtained based on the SI mode map, and the actual intake pipe pressure before the intake stroke is detected by the pressure sensor, and the reference intake pipe pressure, the actual intake pipe pressure, The ignition timing retard amount is set according to the difference. In this case, the ignition timing retard amount is increased as the absolute value of the difference increases.

ステップS107に続いてステップS108で、全グループでの再開弁動作の停止が完了したかどうかを判定し、完了していなければ、ステップS109でフラッグFを「1」にセットする。   In step S108 following step S107, it is determined whether the stop of the restart valve operation in all groups is completed. If not, the flag F is set to “1” in step S109.

上記ステップS103の判定がNOの場合や、上記ステップS109の処理の後は、ステップS110に移る。ステップS110では、第2グループにおいて所定タイミング(第4気筒の圧縮行程初期)を過ぎたら排気弁の再開弁動作を停止させるとともに、ステップS111で、第2グループの吸気弁開弁特性をSIモードに変更する。   If the determination in step S103 is NO, or after the process in step S109, the process proceeds to step S110. In step S110, when a predetermined timing (initial stage of the compression stroke of the fourth cylinder) has passed in the second group, the restart operation of the exhaust valve is stopped, and in step S111, the intake valve opening characteristic of the second group is set to the SI mode. change.

次にステップS112で、フラッグFが「1」か否かを判定し、その判定がYESであれば、ステップS113で、第2グループでの排気弁の再開弁動作の停止が完了したか否かを判定する。   Next, in step S112, it is determined whether or not the flag F is “1”. If the determination is YES, it is determined in step S113 whether the stop of the restart valve operation of the exhaust valve in the second group is completed. Determine.

第2グループでの排気弁の再開弁動作の停止が完了していれば、ステップS114で、第2グループの気筒についてステップS107と同様の処理で点火時期リタード量を設定し、実行する。続いてステップS115で、全グループでの再開弁動作の停止が完了したかどうかを判定する。完了していなければ、上記ステップS104に移る。   If the stop of the resuming valve operation of the exhaust valve in the second group is completed, the ignition timing retard amount is set and executed in the same process as in step S107 for the cylinders in the second group in step S114. Subsequently, in step S115, it is determined whether or not the stop of the restart valve operation in all groups is completed. If not completed, the process proceeds to step S104.

上記ステップS108又はステップS115で、全グループの再開弁動作の停止が完了したことを判定したときは、ステップS116でフラッグFを「0」にするとともに、ステップS117で、圧力センサで検出された実吸気管圧力がSI運転時の基準吸気管圧力まで低下したか否かを判定する。この判定がNOであれば、ステップS118で、全気筒についてステップS9と同様の処理で点火時期リタード量を設定し、実行してから、ステップS117に戻る。そして、ステップS117の判定がYESになれば、ステップS119で、全気筒とも、エンジン回転数および負荷に応じてSIモードのマップから求めた点火時期で火花点火運転を行う。   When it is determined in step S108 or step S115 that the stop of the restart valve operation of all the groups has been completed, the flag F is set to “0” in step S116 and the actual value detected by the pressure sensor in step S117. It is determined whether or not the intake pipe pressure has decreased to the reference intake pipe pressure during SI operation. If this determination is NO, in step S118, the ignition timing retard amount is set and executed for all the cylinders by the same process as in step S9, and then the process returns to step S117. If the determination in step S117 is YES, in step S119, all cylinders perform a spark ignition operation at the ignition timing obtained from the SI mode map according to the engine speed and load.

このフローチャートに示す例によると、筒内温度が低温状態にある場合において運転状態が圧縮自己着火運転の領域Aから火花点火運転の領域Bへ移行したときは、スロットル開度が小さくされるとともに、吸気管圧力が火花点火運転時の適正吸気管圧力に低下するまでの期間だけ、点火時期が火花点火運転での通常の点火時期に対してリタードされることにより、エンジントルクが低減される。従って、圧縮自己着火運転の領域Aから火花点火運転の領域Bへの移行直後における一時的なトルクの急増を抑制することができる。   According to the example shown in this flowchart, when the in-cylinder temperature is in a low temperature state, when the operation state shifts from the compression self-ignition operation region A to the spark ignition operation region B, the throttle opening is reduced, The engine torque is reduced by retarding the ignition timing with respect to the normal ignition timing in the spark ignition operation only during a period until the intake pipe pressure is reduced to an appropriate intake pipe pressure during the spark ignition operation. Therefore, a temporary rapid increase in torque immediately after the transition from the region A of the compression self-ignition operation to the region B of the spark ignition operation can be suppressed.

また、点火時期をリタードすると筒内温度(シリンダ壁温)が上昇し易くなるが、筒内温度が低温状態にある場合に点火時期のリタードを行っているので、この低温状態から多少筒内温度が上昇しても、その後の高負荷運転時にノッキングが発生することは充分に避けられる。   In addition, when the ignition timing is retarded, the in-cylinder temperature (cylinder wall temperature) is likely to rise. However, since the ignition timing is retarded when the in-cylinder temperature is in a low temperature state, the in-cylinder temperature is somewhat reduced from this low temperature state. Even if it rises, it is sufficiently avoided that knocking occurs during the subsequent high load operation.

本発明の一実施形態に係る4サイクル火花点火式エンジンの概略構成を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a four-cycle spark ignition engine according to an embodiment of the present invention. 図1に係るエンジンの一つの気筒とそれに対して設けられた吸排気弁等の構造を示す断面略図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of one cylinder of the engine according to FIG. 1 and intake and exhaust valves provided for the cylinder. 図1の実施形態に係る動弁機構の具体的な構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the specific structure of the valve mechanism which concerns on embodiment of FIG. 図3中に示すのVVEの要部を示す断面図であり、(A)は大リフト制御状態においてリフト量が0のときを示し、(B)は大リフト制御状態においてリフト量が最大のときを示し、(C)は小リフト制御状態においてリフト量が0のときを示し、(D)は小リフト制御状態においてリフト量が最大のときを示している。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the main part of the VVE shown in FIG. 3, (A) shows when the lift amount is 0 in the large lift control state, and (B) shows when the lift amount is maximum in the large lift control state. (C) shows when the lift amount is 0 in the small lift control state, and (D) shows when the lift amount is maximum in the small lift control state. 図4(B)(D)の制御状態を模式的に表わすものであり、(A)は大リフト制御位置、(B)は小リフト制御位置に対応している。4 (B) and 4 (D) schematically represent control states, where (A) corresponds to a large lift control position and (B) corresponds to a small lift control position. 排気弁に対して設けられた弁動作切換機構の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the valve operation switching mechanism provided with respect to the exhaust valve. 上記弁動作切換機構の正面断面図である。It is front sectional drawing of the said valve operation switching mechanism. 上記弁動作切換機構の平面断面図である。It is a top sectional view of the above-mentioned valve operation change mechanism. 図1の実施形態に係るエンジンにおいて運転状態に応じた制御を行うための運転領域設定の一例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows an example of the driving | operation area | region setting for performing control according to the driving | running state in the engine which concerns on embodiment of FIG. 排気弁吸気弁の開弁特性を示す図であって、(A)は部分負荷域にある場合の特性、(B)は高負荷域にある場合の特性、(C)高負荷域への移行直後にある場合の特性を示す。It is a figure which shows the valve opening characteristic of an exhaust valve intake valve, Comprising: (A) is a characteristic in the case of a partial load area, (B) is a characteristic in the case of a high load area, (C) Transition to a high load area The characteristics in the case immediately after are shown. 4気筒4サイクルエンジンの各気筒の行程と、圧縮自己着火運転から火花点火運転への移行時の着火状態の変化とを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the stroke of each cylinder of a 4-cylinder 4 cycle engine, and the change of the ignition state at the time of the transition from compression self-ignition operation to spark ignition operation. ECUの燃焼制御手段等による制御の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of control by the combustion control means etc. of ECU. 図12のフローチャートの続きの部分である。It is a continuation part of the flowchart of FIG. 図12、図13のフローチャートに示す制御動作を概略的に示すタイムチャートである。14 is a time chart schematically showing a control operation shown in the flowcharts of FIGS. ECUの燃焼制御手段等による制御の別の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows another example of control by the combustion control means etc. of ECU. 図15のフローチャートの続きの部分である。It is a continuation part of the flowchart of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 火花点火式エンジン
24 気筒
29 点火プラグ
29a 点火回路
40 吸気弁
41 動弁機構
42 VCT
43 VVE
60 排気弁
62 動弁機構
62b,62c 排気カム
70 弁動作切換機構
100 ECU
120 燃焼制御手段
121 VCT制御手段
122 VVE制御手段
123 排気弁制御手段
124 点火制御手段
130 スロットル弁制御手段
140 トルク低減手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Spark ignition type engine 24 cylinder 29 Spark plug 29a Ignition circuit 40 Intake valve 41 Valve mechanism 42 VCT
43 VVE
60 Exhaust valve 62 Valve mechanism 62b, 62c Exhaust cam 70 Valve operation switching mechanism 100 ECU
120 Combustion control means 121 VCT control means 122 VVE control means 123 Exhaust valve control means 124 Ignition control means 130 Throttle valve control means 140 Torque reduction means

Claims (7)

エンジンの所定運転領域において、排気弁を排気行程での開弁動作のほかに吸気行程で再度開弁させる再開弁動作により、内部EGRで筒内温度を高めて圧縮自己着火を行わせるようにした4サイクル火花点火式エンジンにおいて、
上記排気弁の再開弁動作の実行、停止を切換可能にする排気弁駆動手段と、
吸気弁の開閉タイミングを可変にする吸気弁駆動手段と、
エンジンの部分負荷域では吸気弁を吸気上死点付近で開弁して下死点より前で閉弁するとともに、排気弁の再開弁動作を行わせることにより圧縮自己着火を行わせ、一方、エンジンの高負荷域では、吸気弁の閉弁時期を下死点以後の所定時期とし、かつ排気弁の再開弁動作を停止させた状態で火花点火を行わせるように制御する燃焼制御手段と、
上記圧縮自己着火を行わせる運転領域から上記火花点火を行わせる運転領域への移行時に、吸気通路に設けられたスロットル弁の開度を小さくするように制御するスロットル弁制御手段と、
上記移行の直後の所定期間だけエンジンの燃焼トルクを減少させるトルク低減手段とを備えたことを特徴とする4サイクル火花点火式エンジン。
In the predetermined engine operating range, in addition to the valve opening operation in the exhaust stroke, the reopening valve operation that opens the exhaust valve again in the intake stroke increases the in-cylinder temperature by the internal EGR and performs compression self-ignition. In a 4-cycle spark ignition engine,
Exhaust valve drive means that enables switching between execution and stop of the restart valve operation of the exhaust valve;
Intake valve driving means for making the opening / closing timing of the intake valve variable;
In the partial load region of the engine, the intake valve is opened near the intake top dead center and closed before the bottom dead center, and the compression valve self-ignition is performed by restarting the exhaust valve, Combustion control means for controlling the spark valve ignition to be performed in a state where the closing timing of the intake valve is a predetermined timing after bottom dead center and the restart valve operation of the exhaust valve is stopped in a high load region of the engine;
Throttle valve control means for controlling the opening of the throttle valve provided in the intake passage to be small at the time of transition from the operation region in which the compression self-ignition is performed to the operation region in which the spark ignition is performed;
A four-cycle spark ignition engine characterized by comprising torque reducing means for reducing the combustion torque of the engine for a predetermined period immediately after the transition.
請求項1記載の4サイクル火花点火式エンジンにおいて、
上記移行の直後の所定期間は、スロットル弁の下流の吸気管圧力が火花点火を行わせる運転域での適正吸気管圧力に低下するまでの期間であることを特徴とする4サイクル火花点火式エンジン。
The four-cycle spark ignition engine according to claim 1,
The four-cycle spark ignition engine characterized in that the predetermined period immediately after the transition is a period until the intake pipe pressure downstream of the throttle valve is reduced to an appropriate intake pipe pressure in an operating range in which spark ignition is performed. .
請求項1又は2記載の4サイクル火花点火式エンジンにおいて、
上記トルク低減手段は、上記移行の直後において排気弁の再開弁動作を行わせる状態から再開弁動作を停止する状態へ切換わってから上記所定期間が経過するまで、吸気弁の閉弁時期を、火花点火を行わせる運転域において設定される上記所定時期よりも進角させるものであることを特徴とする4サイクル火花点火式エンジン。
The four-cycle spark ignition engine according to claim 1 or 2,
The torque reduction means is configured to change the intake valve closing timing until the predetermined period elapses after switching from a state in which the restart valve operation of the exhaust valve is performed immediately after the transition to a state in which the restart valve operation is stopped. A four-cycle spark ignition engine characterized by being advanced with respect to a predetermined time set in an operating range in which spark ignition is performed.
請求項3記載の4サイクル火花点火式エンジンにおいて、
上記トルク低減手段は、上記移行の直後の所定期間に、吸気弁の閉弁時期を、スロットル弁の下流の吸気管圧力に応じて調整することを特徴とする4サイクル火花点火式エンジン。
The four-cycle spark ignition engine according to claim 3,
The four-cycle spark ignition engine characterized in that the torque reducing means adjusts the closing timing of the intake valve in accordance with the intake pipe pressure downstream of the throttle valve in a predetermined period immediately after the transition.
請求項1又は2記載の4サイクル火花点火式エンジンにおいて、
上記トルク低減手段は、上記移行の直後の所定期間に、吸気弁の閉弁時期を、火花点火を行わせる運転域において設定される上記所定時期よりもさらに遅くて、筒内空気の吸気ポートへの吹き返しが生じるような時期とすることを特徴とする4サイクル火花点火式エンジン。
The four-cycle spark ignition engine according to claim 1 or 2,
In the predetermined period immediately after the transition, the torque reducing means sets the closing timing of the intake valve to the intake port for in-cylinder air further later than the predetermined timing set in the operating range in which spark ignition is performed. A four-cycle spark-ignition engine characterized by the timing at which the engine blows back.
請求項5記載の4サイクル火花点火式エンジンにおいて、
上記トルク低減手段は、上記移行の直後の所定期間に、吸気弁の閉弁時期を上記所定時期よりもさらに遅くすることに加え、点火時期のリタードを行うことを特徴とする4サイクル火花点火式エンジン。
The four-cycle spark ignition engine according to claim 5,
The four-cycle spark ignition type, wherein the torque reduction means retards the ignition timing in addition to delaying the closing timing of the intake valve further than the predetermined timing in a predetermined period immediately after the transition. engine.
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の4サイクル火花点火式エンジンにおいて、
筒内の温度状態が所定温度以下の低温状態を判別する手段を備え、
上記トルク低減手段は、上記低温状態のとき、上記移行の直後の所定期間に、点火時期をリタードさせることを特徴とする4サイクル火花点火式エンジン。
The four-cycle spark ignition engine according to any one of claims 1 to 6,
Means for determining a low temperature state in which the temperature state in the cylinder is equal to or lower than a predetermined temperature;
The four-cycle spark ignition engine characterized in that the torque reduction means retards the ignition timing in a predetermined period immediately after the transition in the low temperature state.
JP2005096471A 2005-03-29 2005-03-29 Four cycle spark ignition engine Pending JP2006274951A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005096471A JP2006274951A (en) 2005-03-29 2005-03-29 Four cycle spark ignition engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005096471A JP2006274951A (en) 2005-03-29 2005-03-29 Four cycle spark ignition engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006274951A true JP2006274951A (en) 2006-10-12

Family

ID=37209947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005096471A Pending JP2006274951A (en) 2005-03-29 2005-03-29 Four cycle spark ignition engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006274951A (en)

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1990527A2 (en) 2007-05-09 2008-11-12 Hitachi, Ltd. Engine controller
JP2008291686A (en) * 2007-05-23 2008-12-04 Toyota Motor Corp Control device of internal combustion engine
JP2009097368A (en) * 2007-10-15 2009-05-07 Toyota Industries Corp Premixed compression-ignition engine
JP2009203896A (en) * 2008-02-28 2009-09-10 Mazda Motor Corp Internal combustion engine and method for controlling internal combustion engine
JP2009203895A (en) * 2008-02-28 2009-09-10 Mazda Motor Corp Control method of internal combustion engine, and internal combustion engine system
JP2009243371A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Mazda Motor Corp Method and device for controlling internal combustion engine
JP2009243295A (en) * 2008-03-28 2009-10-22 Mazda Motor Corp Engine intake valve control method and device
JP2009243372A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Mazda Motor Corp Method and device for controlling internal combustion engine
JP2009299600A (en) * 2008-06-13 2009-12-24 Hitachi Ltd Control device and control method of engine
JP2010077866A (en) * 2008-09-25 2010-04-08 Mazda Motor Corp Method for controlling internal combustion engine and internal combustion engine system
JP2010203272A (en) * 2009-03-02 2010-09-16 Nissan Motor Co Ltd Combustion control device for internal combustion engine
JP2011043076A (en) * 2009-08-19 2011-03-03 Mazda Motor Corp Control method of internal combustion engine system and internal combustion engine system
JP2011074849A (en) * 2009-09-30 2011-04-14 Honda Motor Co Ltd Intake device for internal combustion engine
US8155862B2 (en) 2008-02-28 2012-04-10 Mazda Motor Corporation Internal combustion engine control method and internal combustion engine system
CN104121110A (en) * 2013-04-23 2014-10-29 通用汽车环球科技运作有限责任公司 Airflow control system and method using model predictive control
JP2017160796A (en) * 2016-03-07 2017-09-14 マツダ株式会社 Control device of engine
JP2017160795A (en) * 2016-03-07 2017-09-14 マツダ株式会社 Control device of engine
EP3258088A3 (en) * 2016-06-16 2017-12-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine and control method of internal combustion engine
CN108331676A (en) * 2017-01-17 2018-07-27 丰田自动车株式会社 The control method of internal-combustion engine system and internal combustion engine
JP2020084937A (en) * 2018-11-29 2020-06-04 マツダ株式会社 Controller of vehicular engine

Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7957887B2 (en) 2007-05-09 2011-06-07 Hitachi, Ltd. Engine controller
EP1990527A3 (en) * 2007-05-09 2014-12-24 Hitachi, Ltd. Engine controller
EP1990527A2 (en) 2007-05-09 2008-11-12 Hitachi, Ltd. Engine controller
JP2008291686A (en) * 2007-05-23 2008-12-04 Toyota Motor Corp Control device of internal combustion engine
JP4697183B2 (en) * 2007-05-23 2011-06-08 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine
JP2009097368A (en) * 2007-10-15 2009-05-07 Toyota Industries Corp Premixed compression-ignition engine
JP2009203896A (en) * 2008-02-28 2009-09-10 Mazda Motor Corp Internal combustion engine and method for controlling internal combustion engine
JP2009203895A (en) * 2008-02-28 2009-09-10 Mazda Motor Corp Control method of internal combustion engine, and internal combustion engine system
US8155862B2 (en) 2008-02-28 2012-04-10 Mazda Motor Corporation Internal combustion engine control method and internal combustion engine system
JP2009243295A (en) * 2008-03-28 2009-10-22 Mazda Motor Corp Engine intake valve control method and device
JP2009243372A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Mazda Motor Corp Method and device for controlling internal combustion engine
JP2009243371A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Mazda Motor Corp Method and device for controlling internal combustion engine
JP2009299600A (en) * 2008-06-13 2009-12-24 Hitachi Ltd Control device and control method of engine
JP4642095B2 (en) * 2008-06-13 2011-03-02 日立オートモティブシステムズ株式会社 Engine control apparatus and control method
JP2010077866A (en) * 2008-09-25 2010-04-08 Mazda Motor Corp Method for controlling internal combustion engine and internal combustion engine system
JP2010203272A (en) * 2009-03-02 2010-09-16 Nissan Motor Co Ltd Combustion control device for internal combustion engine
JP2011043076A (en) * 2009-08-19 2011-03-03 Mazda Motor Corp Control method of internal combustion engine system and internal combustion engine system
JP2011074849A (en) * 2009-09-30 2011-04-14 Honda Motor Co Ltd Intake device for internal combustion engine
CN104121110B (en) * 2013-04-23 2017-01-11 通用汽车环球科技运作有限责任公司 Airflow control system and method using model predictive control
CN104121110A (en) * 2013-04-23 2014-10-29 通用汽车环球科技运作有限责任公司 Airflow control system and method using model predictive control
JP2017160796A (en) * 2016-03-07 2017-09-14 マツダ株式会社 Control device of engine
JP2017160795A (en) * 2016-03-07 2017-09-14 マツダ株式会社 Control device of engine
EP3258088A3 (en) * 2016-06-16 2017-12-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine and control method of internal combustion engine
US10578032B2 (en) 2016-06-16 2020-03-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine and control method of internal combustion engine
CN108331676A (en) * 2017-01-17 2018-07-27 丰田自动车株式会社 The control method of internal-combustion engine system and internal combustion engine
CN108331676B (en) * 2017-01-17 2020-10-16 丰田自动车株式会社 Internal combustion engine system and control method of internal combustion engine
JP2020084937A (en) * 2018-11-29 2020-06-04 マツダ株式会社 Controller of vehicular engine
JP7159821B2 (en) 2018-11-29 2022-10-25 マツダ株式会社 Vehicle engine control device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2006274951A (en) Four cycle spark ignition engine
US8096279B2 (en) Premixed compression ignition type engine and method of controlling the same
JP4957611B2 (en) Control method for internal combustion engine
JP4631635B2 (en) Spark ignition engine
JP5987985B2 (en) Control device for variable valve mechanism
JP4525517B2 (en) Internal combustion engine
US8695544B2 (en) High expansion ratio internal combustion engine
JP2005180458A (en) Multi-cylinder diesel engine with variably actuated valve
JP2007239555A (en) Internal combustion engine
WO2013002411A1 (en) Six-cycle engine
EP2982848B1 (en) Controller of variable valve mechanism
JP2009057901A (en) Control device of internal combustion engine
JP4591300B2 (en) 4-cycle spark ignition engine
JP2006097657A (en) Four cycle engine
JP2009293567A (en) Valve control device for internal combustion engine
JP2006144711A (en) Intake and exhaust controller for four cycle gasoline engine
JP2006144714A (en) Intake and exhaust controller for four cycle gasoline engine
JP6170711B2 (en) Variable valve operating device for internal combustion engine
JP4678164B2 (en) 4-cycle engine
JP4604995B2 (en) Spark ignition gasoline engine
JP2007064021A (en) Spark ignition type four cycle engine
JP2010007621A (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP4670546B2 (en) Spark ignition type 4-cycle engine
JP3873809B2 (en) Variable valve timing control device for internal combustion engine
JP4365304B2 (en) Variable cycle device for internal combustion engine