JP2007154823A - Internal combustion engine controller and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関の制御装置および車両に関し、特に可変バルブタイミング機構を備える内燃装置および車両に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine control device and a vehicle, and more particularly to an internal combustion device and a vehicle including a variable valve timing mechanism.
ガソリンエンジンにて燃費向上を得るために、エンジンのポンプ損失を低減させることが行なわれる。ポンプ損失低減には、吸気バルブを閉じるタイミングを遅らせることによるアトキンソン擬似サイクルの実現や、吸気バルブと排気バルブの開弁のオーバーラップを拡大させることによる内部EGRの活用等々が考えられる。これらの方策中でも特にアトキンソン擬似サイクルの実現は重要である。 In order to obtain improved fuel efficiency in a gasoline engine, the engine pump loss is reduced. Pump loss can be reduced by realizing the Atkinson pseudo cycle by delaying the closing timing of the intake valve, or by utilizing internal EGR by expanding the overlap between the opening of the intake valve and the exhaust valve. Among these measures, the realization of the Atkinson pseudo cycle is particularly important.
エンジンの吸気バルブは、通常、クランクシャフト2回転あたり1回転するようにエンジン回転に同期したカムシャフトによって駆動される。吸気バルブは、ピストン上死点(TDC)を起点に開かれ、吸気慣性を考慮して下死点(BDC)をやや過ぎた点で閉じられる。 The intake valve of the engine is usually driven by a camshaft synchronized with engine rotation so that it rotates once per two rotations of the crankshaft. The intake valve is opened from the top dead center (TDC) of the piston, and closed at a point slightly past the bottom dead center (BDC) in consideration of the intake inertia.
近年、エンジン回転数やアクセル開度に応じて、吸気バルブの開閉タイミングを連続的に可変することで全域高性能を狙う可変バルブタイミングシステム(以下VVTとも称する)を搭載する車両が増えてきている。 In recent years, an increasing number of vehicles are equipped with a variable valve timing system (hereinafter also referred to as VVT) aiming at high performance throughout the entire range by continuously varying the opening / closing timing of the intake valve according to the engine speed and the accelerator opening. .
図9は、可変バルブタイミングシステムについて説明するための図である。
図9を参照して、排気行程において排気バルブが開いて閉じ、吸気行程において吸気バルブが開いて閉じる。排気バルブのバルブリフトが波形EXに示されており、これに対して吸気バルブのバルブリフトが波形IN1〜IN3に示されている。VVTによって、吸気バルブの開閉タイミングは、波形IN1〜IN3の間で変化する。
FIG. 9 is a diagram for explaining the variable valve timing system.
Referring to FIG. 9, the exhaust valve opens and closes in the exhaust stroke, and the intake valve opens and closes in the intake stroke. The valve lift of the exhaust valve is shown in waveform EX, while the valve lift of the intake valve is shown in waveforms IN1 to IN3. Depending on VVT, the opening / closing timing of the intake valve changes between waveforms IN1 to IN3.
エンジンの中負荷域では吸気バルブの開閉タイミングは波形IN1側に進角される。これにより、排気バルブの開期間と吸気バルブの開期間にバルブオーバーラップが生じ、排気時に未燃焼ガスを吸気ポートに流入させる。これにより、燃焼温度が低下するため窒素酸化物(NOx)が低減し、また未燃焼ガスの再燃焼により炭化水素(HC)も低減される。さらに、未燃焼ガスが吸気ポートに流入することにより吸気管負圧が緩和されて吸入時の抵抗が減り、燃費の向上を図ることができる。 In the middle load range of the engine, the opening / closing timing of the intake valve is advanced to the waveform IN1 side. As a result, valve overlap occurs between the opening period of the exhaust valve and the opening period of the intake valve, and unburned gas flows into the intake port during exhaust. Thereby, since combustion temperature falls, nitrogen oxide (NOx) reduces, and hydrocarbon (HC) also reduces by recombustion of unburned gas. Furthermore, when the unburned gas flows into the intake port, the intake pipe negative pressure is relaxed, the resistance during intake is reduced, and the fuel consumption can be improved.
また、エンジンの高負荷・低中回転域においても吸気バルブの開閉タイミングは波形IN1側に進角される。これにより、吸気バルブの閉じタイミングが早くなり、ピストンの上昇によって吸気が燃焼室から吸気ポートに吹き返す量が抑えられ、体積効率が向上する。 Also, the opening / closing timing of the intake valve is advanced to the waveform IN1 side even in a high load / low / medium rotation range of the engine. As a result, the closing timing of the intake valve is advanced, the amount of intake air that blows back from the combustion chamber to the intake port due to the rise of the piston is suppressed, and volume efficiency is improved.
アイドル運転時、エンジン始動時は、波形IN2に示す位置にバルブタイミングが変更される。これにより、排気ポート内の不活性ガスが吸気ポートに吹き返すのを避けることができ、不活性ガスの混入を抑えて燃焼を安定させることができる。 During idle operation and engine start, the valve timing is changed to the position indicated by waveform IN2. Thereby, it is possible to prevent the inert gas in the exhaust port from blowing back to the intake port, and it is possible to suppress the mixing of the inert gas and stabilize the combustion.
一方、高負荷・高回転域においても、波形IN2に示す位置にバルブタイミングが変更される。高負荷・高回転域では、ピストンスピードが速いため、閉じタイミングが早いと充分な吸気が得られない。したがって吸気バルブの閉じタイミングを遅くすることにより、吸気バルブの閉じタイミングが吸入空気の慣性に合わせたタイミングに設定され、体積効率が向上する。 On the other hand, the valve timing is changed to the position indicated by the waveform IN2 even in the high load / high rotation range. In a high load / high rotation range, the piston speed is fast, so sufficient intake cannot be obtained if the closing timing is early. Therefore, by delaying the closing timing of the intake valve, the closing timing of the intake valve is set to a timing that matches the inertia of the intake air, and volume efficiency is improved.
さらに、軽負荷時では、最遅角であるクランク角がBDC後100°の波形IN3に示す位置にバルブタイミングが変更される。吸気バルブを閉じるタイミングを波形IN2よりもさらに遅くすると、一回吸った空気が吸気バルブから吐き出される現象が生じる。このような現象が生じるまで吸気バルブを閉じるタイミングを遅らせることを「遅閉じ制御」ということにする。 Further, when the load is light, the valve timing is changed to a position indicated by a waveform IN3 where the crank angle which is the most retarded angle is 100 ° after BDC. If the timing of closing the intake valve is further delayed than the waveform IN2, a phenomenon occurs in which the air once sucked is discharged from the intake valve. Delaying the closing timing of the intake valve until such a phenomenon occurs is referred to as “slow closing control”.
スロットル弁を絞って負圧を強めて必要な空気量を制限するよりも、スロットル弁は開いておいてこのような遅閉じ制御をおこなって燃焼室に取り込む空気量を制限するほうが、ポンピングロスが少ない。500〜2000rpmの回転時に遅閉じ制御を行なうと、アトキンソンサイクルが実現される。 Rather than restricting the amount of air required by increasing the negative pressure by restricting the throttle valve, it is more effective to reduce the pumping loss by restricting the amount of air taken into the combustion chamber by performing such slow closing control with the throttle valve open. Few. When the slow closing control is performed during the rotation of 500 to 2000 rpm, the Atkinson cycle is realized.
アトキンソンサイクルは、高膨張比サイクルの代表的なシステムである。アトキンソンサイクルを応用したエンジンは燃焼室容積を小さくして膨張比を高め、爆発圧力が十分に低くなるのを待って排気することで、爆発エネルギーを余すことなく取り出すことができる。 The Atkinson cycle is a typical system for high expansion ratio cycles. An engine using the Atkinson cycle can take out explosive energy without exhausting by reducing the volume of the combustion chamber to increase the expansion ratio and exhausting after the explosion pressure becomes sufficiently low.
圧縮行程容積と膨張行程容積がほぼ同一な通常のエンジンでは、圧縮比と膨張比は基本的に同一である。よって、膨張比を高めようとすると圧縮比も高くなり、ノッキングの発生が避けられず膨張比を高めるには限界がある。 In a normal engine having substantially the same compression stroke volume and expansion stroke volume, the compression ratio and the expansion ratio are basically the same. Therefore, if an attempt is made to increase the expansion ratio, the compression ratio also increases, and the occurrence of knocking cannot be avoided, and there is a limit to increasing the expansion ratio.
VVTによって吸気バルブを閉じる時期を遅くして圧縮行程がはじまる初期(ピストンが上昇はじめる時)には、シリンダ内に吸入した空気を一部吸気マニホールド側に戻し、圧縮の開始を実質的に遅らせることで、実圧縮比を高めることなく膨張比を高くすることができる。また、この方式によりスロットルバルブ開度を大きくすることが可能になるので吸気管負圧を小さくでき、吸気損失も低減することができる。 In the initial stage (when the piston starts to rise) by delaying the timing of closing the intake valve by VVT, a part of the air sucked into the cylinder is returned to the intake manifold side to substantially delay the start of compression. Thus, the expansion ratio can be increased without increasing the actual compression ratio. In addition, since the throttle valve opening can be increased by this method, the intake pipe negative pressure can be reduced and intake loss can be reduced.
特開2004−150397号公報(特許文献1)は、位相変化幅の自由度が油圧式のバルブタイミング調整装置に比べて大きく、遅閉じ制御に有利な電動式のバルブタイミング調整装置を開示する。
しかし、運転時のVVTは、始動域〜吸気弁遅閉じ使用する燃費域〜全負荷域までのさまざまなエンジンの状態をカバーする必要がある。特に、低温始動を考慮すると、吸気バルブを遅閉じ制御することによる過度の圧縮抜けにより、エンジンが始動不能となる場合がある。すなわち、図9の波形IN3に示すようなタイミングではエンジンを始動することができない。 However, the VVT during operation needs to cover various engine states from the start range to the fuel consumption range where the intake valve is slowly closed and used to the full load range. In particular, when considering cold start, the engine may not be able to start due to excessive compression loss caused by slow closing control of the intake valve. That is, the engine cannot be started at the timing shown by the waveform IN3 in FIG.
したがって、燃費向上のため波形IN3で示すような遅閉じ制御(クランク角でBDC後90°以降)を使用しつつも、エンジンの停止時にはバルブタイミングを波形IN2で示すタイミング(クランク角でBDC後70°程度)まで進角量dθを戻す必要がある。 Therefore, the timing of the valve timing indicated by the waveform IN2 (70 after the BDC at the crank angle) when the engine is stopped while using the slow closing control (90 ° after the BDC at the crank angle) as shown by the waveform IN3 to improve the fuel efficiency. It is necessary to return the advance amount dθ to about °.
このとき、カムにバルブ側から加えられるトルクの影響により、エンジンによりオルタネータを回転させて発電を行ないながらモータでVVTを駆動する電動式のバルブタイミング調整装置では、エンジン停止時にバルブタイミングを所望のタイミングで停止させることが困難である。また、始動時にはバッテリ電圧低下により、充分なモータ駆動力が得られず始動可能な範囲にバルブタイミングを戻すことが困難な場合もある。 At this time, in the electric valve timing adjusting device that drives the VVT by the motor while rotating the alternator by the engine and generating power by the influence of the torque applied to the cam from the valve side, the valve timing is set to a desired timing when the engine is stopped. It is difficult to stop at. Further, at the time of start-up, due to a decrease in battery voltage, it may be difficult to return the valve timing to a startable range because sufficient motor driving force cannot be obtained.
この発明の目的は、エンジン停止時におけるバルブタイミング制御の精度が向上した内燃機関の制御装置および車両を提供することである。 An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine and a vehicle in which the accuracy of valve timing control when the engine is stopped is improved.
この発明は、要約すると、内燃機関の制御装置であって、内燃機関は、クランクシャフトと、燃焼室に通じる気道を開閉するエアバルブと、クランクシャフトの回転に応じて回転するカムシャフトと、カムシャフトに固着され、エアバルブの開度をカムシャフトの回転軸からの外周の距離に応じて決定するカムと、カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を変更することによって、エアバルブの開閉タイミングを変更するバルブタイミング変更機構と、カムシャフトの回転により駆動される燃料ポンプとを備える。制御装置は、内燃機関の運転中においてはバルブタイミング変更機構を制御して回転位相を制御し、内燃機関の運転停止指示を受けると、回転位相が内燃機関の再始動に有利な位相を保持可能に内燃機関を停止させるために燃料ポンプの駆動負荷を調整することによりカムシャフトに与えられるトルクを調整する。 In summary, the present invention relates to a control device for an internal combustion engine. The internal combustion engine includes a crankshaft, an air valve that opens and closes an air passage that leads to a combustion chamber, a camshaft that rotates according to the rotation of the crankshaft, and a camshaft. And a valve timing that changes the opening / closing timing of the air valve by changing the rotation phase of the cam shaft relative to the crankshaft. A change mechanism and a fuel pump driven by rotation of the camshaft are provided. The control device controls the valve timing changing mechanism during operation of the internal combustion engine to control the rotational phase, and when receiving an operation stop instruction of the internal combustion engine, the rotational phase can maintain a phase advantageous for restarting the internal combustion engine. The torque applied to the camshaft is adjusted by adjusting the driving load of the fuel pump in order to stop the internal combustion engine.
好ましくは、エアバルブは、吸気バルブであり、制御装置は、内燃機関の停止条件を検知すると、バルブタイミング変更機構で吸気バルブのタイミングを内燃機関の再始動可能な範囲にするためにカムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を調整し、回転位相が保持されるような位置でカムシャフトが停止するように燃料ポンプの駆動負荷を調整する。 Preferably, the air valve is an intake valve, and when the control device detects a stop condition of the internal combustion engine, the valve timing changing mechanism causes the intake valve timing to be within a restartable range of the internal combustion engine. The rotational phase with respect to the shaft is adjusted, and the driving load of the fuel pump is adjusted so that the camshaft stops at a position where the rotational phase is maintained.
好ましくは、燃料ポンプは、通常動作時には一定燃圧以上となると開き、かつ制御装置によって開閉制御可能なチェックバルブを含み、制御装置は、内燃機関の停止条件を検知するとチェックバルブの開閉によって燃料ポンプの駆動負荷を調整する。 Preferably, the fuel pump includes a check valve that opens when the fuel pressure exceeds a predetermined fuel pressure during normal operation and can be controlled to be opened and closed by a control device. The control device detects the stop condition of the internal combustion engine and opens and closes the fuel pump by opening and closing the check valve. Adjust the driving load.
この発明は他の局面では、内燃機関と、上記いずれかに記載の内燃機関の制御装置とを備える車両である。 In another aspect, the present invention is a vehicle including the internal combustion engine and any one of the control devices for the internal combustion engine described above.
本発明によれば、高圧燃料ポンプの作動により、カムにバルブ側から与えられるトルクの影響が減少し、エンジン停止時におけるバルブタイミング制御の精度が向上する。 According to the present invention, the operation of the high-pressure fuel pump reduces the influence of torque applied to the cam from the valve side, and improves the accuracy of valve timing control when the engine is stopped.
以下、本発明について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
図1は、本発明の実施の形態に係る車両100の内燃機関に関連する構成を示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration related to an internal combustion engine of a
図1を参照して、車両100は、内燃機関2と、オルタネータ6と、スタータモータ7と、制御回路8と、アクセルセンサ11とを含む。
Referring to FIG. 1,
内燃機関2は、シリンダブロック内に設けられたシリンダ30と、シリンダ30内を往復運動するピストン32と、ピストン32とクランクシャフト36とを接続するコネクティングロッド34とを含む。
The
内燃機関2は、さらに、クランクシャフト36と、インテークカムシャフト20と、インテークカムシャフト20に取付けられたカム26と、インテークカムシャフト20の回転に応じてカム26に押し下げられて開閉するエアバルブである吸気バルブ28と、インテークカムシャフト20のクランクシャフト36に対する回転位相を変更し、吸気バルブ28の開閉タイミングを変更するバルブタイミング変更機構とを含む。
The
インテークカムシャフト20は、クランクシャフト36の回転に応じて回転する。カム26は、インテークカムシャフト20に固着され、吸気バルブ28の開度をインテークカムシャフト20の回転軸からの外周の距離に応じて決定する。
The
バルブタイミング変更機構は、インテークカムシャフト20のスプロケットホイール18やクランクシャフト36に対する回転位相をタイミング制御信号SCに基づいて変更することによって、吸気バルブ28の開閉タイミングを変更する。
The valve timing changing mechanism changes the opening / closing timing of the
バルブタイミング変更機構は、VVTモータ14と進角機構16とを含む。クランクシャフトに取付けられたスプロケットホイール38の力はチェーン40によってスプロケットホイール18に伝達されて進角機構16が回転される。VVTモータ14は、図示しないバッテリからの電力によって回転する。進角機構16は、VVTモータ14の回転軸15から与えられるトルクおよびスプロケットホイール18から与えられるトルクに応じてインテークカムシャフト20を回転させる。
The valve timing changing mechanism includes a VVT motor 14 and an
内燃機関2は、さらに、インテークカムシャフト20に設けられた突起の回転を検出することによりインテークカムシャフト20の回転角を検知するカム角センサ22と、クランクシャフト36の回転角を検知するクランク角センサ24とを含む。なお図示しないが内燃機関2は、ダブルオーバーヘッドカムシャフト(DOHC)エンジンであり、図示しないエキゾーストカムシャフトおよび排気バルブも含んでいる。
The
制御回路8は、内燃機関2の運転中において、現時点の運転状況から要求されるバルブタイミング情報に基づきタイミング制御信号SCを出力する。
The
制御回路8は、カム角センサ22から位相情報θCAを受け、クランク角センサ24から位相情報θCRおよびエンジン回転数Neを受けて、制御信号SCによって基本的にはVVTモータ14の回転軸15がスプロケットホイール18と同じ位相で回転するように回転数を制御する。
The
そしてアクセルセンサ11の出力およびエンジン回転数に基づいて定まる要求VVT進角量を参照して、この進角量がカム角センサ22の出力およびクランク角センサ24の出力の位相差に反映されるまでVVTモータ14の回転数をわずかに速めたり遅くしたりする。
Then, with reference to the required VVT advance amount determined based on the output of the
内燃機関2は、さらに、インテークカムシャフト20に固着されている燃料ポンプ駆動カム31と、インテークカムシャフト20の回転により駆動される高圧燃料ポンプ21とを含む。制御回路8は、制御信号SPを出力して高圧燃料ポンプ21の燃料圧や高圧燃料ポンプ21がインテークカムシャフト20に与えるブレーキ力を調整する。
The
制御回路8は、内燃機関2の運転中においては前述のようにバルブタイミング変更機構を制御して前記回転位相を制御する。そして制御回路8は、内燃機関2の運転停止指示を受けると、回転位相が内燃機関2の再始動に有利な位相を保持可能に内燃機関を停止させるために、高圧燃料ポンプ21の駆動負荷を調整することによりインテークカムシャフト20に与えられるトルク(ブレーキ力)を調整する。
The
図2は、内燃機関のカムシャフトおよび高圧燃料ポンプについて具体的な形状の一例を説明するための図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining an example of specific shapes of the camshaft and the high-pressure fuel pump of the internal combustion engine.
図2を参照して、インテークカムシャフト20には1気筒当り2つのカム26が、合計4気筒分設けられている。インテークカムシャフト20の一方端には、スプロケットホイール18および進角機構16が設けられている。インテークカムシャフト20のカム26が設けられていない隙間の部分に高圧燃料ポンプ駆動用カム31が設けられている。高圧燃料ポンプ21はカム31で先端部が繰返し押圧されることにより、後に説明するように高圧の燃料圧を発生する。
Referring to FIG. 2,
エキゾーストカムシャフト23にも1気筒当り2つのカム27が、合計4気筒分設けられている。エキゾーストカムシャフト23の一方端にはスプロケットホイール19が設けられ、スプロケットホイール18および19は図1のチェーン40によってクランクシャフト36の回転トルクが伝達される。
The
なお、図2においてはインテークカムシャフト20側にバルブタイミング変更機構が設けられている例を示したが、エキゾーストカムシャフト23側にバルブタイミング変更機構が設けられている場合においても本発明は適用が可能である。また高圧燃料ポンプ21がインテークカムシャフト側に設けられたカムによって駆動される例を説明したが、高圧燃料ポンプ駆動用カムがエキゾーストカムシャフト23側に設けられている場合であってもよい。
Although FIG. 2 shows an example in which the valve timing changing mechanism is provided on the
図3は、カムがバルブから受ける反力について説明するための図である。
図3を参照して、チェーンにより矢印A1で示す向きにスプロケットホイール18および19が回転する。このときインテークカムシャフト20に設けられたカム26は、吸気バルブ28からスプリング52により押し戻される力F1を受ける。同様にエキゾーストカムシャフト23に設けられたカム27は排気バルブ29がスプリング54により押し戻される力F2を受ける。
FIG. 3 is a diagram for explaining the reaction force that the cam receives from the valve.
Referring to FIG. 3,
エンジンが運転中においてはカム26のスプロケットホイール18に対する進角量は図1のバルブタイミング変更機構すなわち進角機構16およびVVTモータ14によって制御されている。進角量が図3のプラス側に増すと吸気バルブ28が閉じるタイミングが遅くなり遅閉じ制御となる。
When the engine is in operation, the advance amount of the
しかしながら、電動式のVVTではエンジンが運転を停止しVVTモータ14の電源がオフされると進角機構16はVVTモータ14から力を受けず開放された状態となり、吸気バルブ28からカム26が受ける力F1によってエンジン停止後に進角量がずれてしまう場合が生ずる。
However, in the electric VVT, when the engine stops operating and the power of the VVT motor 14 is turned off, the
他の気筒のことを考えなければ、図3の位置でエンジンが停止すると、吸気バルブ側のカム26が力F1によってチェーンに対して遅閉じ(プラス)方向にインテークカムシャフト20を回転させ、さらに排気側のカム27が力F2によってチェーンを矢印A1方向に動かそうとするので、さらに遅閉じ(プラス)方向に進角量が変化してしまう。
If the other cylinders are not considered, when the engine is stopped at the position shown in FIG. 3, the
図4は、4気筒エンジンの場合のカムが吸気バルブから受ける反力を検討するための図である。 FIG. 4 is a diagram for examining the reaction force that the cam receives from the intake valve in the case of a four-cylinder engine.
図4を参照して、吸気バルブ側のカムは、気筒♯1,気筒♯2が各々対応する吸気バルブ28に当接している。気筒♯3,気筒♯4のカムは吸気バルブに突出した側が当接していないので回転力を受けない。これらより、気筒♯1においてカムが受ける力F1と気筒♯2においてカムが受ける力F1Aのバランスが崩れていると、インテークカムシャフト20に対して回転させようとする力が働く。
Referring to FIG. 4, the cam on the intake valve side is in contact with
このため力F1と力F1Aとがちょうどバランスする点でエンジンを停止させることが進角量を保持したままエンジンを停止させる上で重要となる。なお、このような停止位置は、気筒数や、直列配置、V型配置等のシリンダ配置等のエンジンの形式に合わせて選択する必要がある。 For this reason, stopping the engine at the point where the force F1 and the force F1A are just balanced is important for stopping the engine while maintaining the advance amount. Note that such a stop position needs to be selected in accordance with the number of cylinders and the type of engine such as cylinder arrangement such as series arrangement or V-type arrangement.
図5は、図1の高圧燃料ポンプ21について説明するための概略図である。
図5を参照して、高圧燃料ポンプ21は、いわゆる直噴ガソリンエンジンなどに用いられるものであり、燃料タンク102と燃料デリバリーパイプ105との間に設けられるものである。カム31によりプランジャ109が押されこの加圧力によってチェックバルブ110側に高圧燃料が圧送される。燃料デリバリーパイプ105に圧送された高圧燃料はインジェクタ106の先端からエンジン気筒内に噴射される。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the high-
Referring to FIG. 5, high-
制御回路8は、燃料デリバリーパイプ105に設けられた燃圧センサ104により燃圧を検出して、燃圧が最適値になるように電磁バルブ108をフィードバック制御する。
The
チェックバルブ110は、通常の構成ではプランジャ109により加圧された燃圧が所定の圧力(例えば10MPa)を超えると開くようにバネ等により制御される。
In a normal configuration, the
これに対し、本実施の形態においてはエンジン停止時のカムシャフトに対する回転抵抗を調整するためチェックバルブ110にも電磁コイルが設けられ、運転時において燃圧が所定の圧力を超えると開くように制御され、かつエンジン停止時には制御回路8がこの電磁力を調整することによって高圧燃料ポンプ21の駆動負荷すなわちカムシャフトの回転を妨げる力の大きさを制御する。
In contrast, in the present embodiment, an electromagnetic coil is also provided in the
図6は、高圧燃料ポンプ21の作用を説明するための図である。
図6を参照して、プランジャ109のリフト量は高圧燃料ポンプ駆動用カム31の回転に応じて周期的に変化する。<吸入>時には、プランジャ109のリフト量が最大値から減少に向かう場合にポンプ内部に燃料が吸入される。そして、<空振り>時には、プランジャ109のリフト量がゼロから増加する際に電磁バルブ108が開弁状態に制御されているとプランジャ109によって押されたシリンダ内部の燃料は燃料タンク側に押し戻されるのでカム31は空振り状態となる。空振り状態では、カム31に高圧燃料ポンプ21が与える反力はチェックバルブ110を閉じようとするスプリングの力のみであり、反力が弱い状態となる。
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the high-
Referring to FIG. 6, the lift amount of
<加圧>時には、プランジャ109のリフト量が増加しているときに電磁バルブを閉弁状態に制御すると、シリンダ内部の圧力はプランジャによって加圧され所定圧を超えた場合にチェックバルブ110が開きインジェクタへと燃料が圧送される。加圧時には、カム31に加わる回転に対する抵抗力は大きくなる。
<Pressurization> At the time of pressurization, if the solenoid valve is controlled to be closed while the lift amount of the
そして電磁バルブ108の制御に加えて、さらにチェックバルブ110を電磁力で制御して開きにくい状態とすれば、カム31に対して与える抵抗力を大きくすることができる。逆にチェックバルブ110を開くように制御すればカム31に与える抵抗力を小さくすることができる。
In addition to the control of the
図7は、エンジンの停止要求が生じた際に制御回路8が実行するプログラムの制御構造を示したフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing a control structure of a program executed by the
図7を参照して、まずステップS1においてIG−OFF(イグニッションスイッチのオフ)やエンスト(エンジンストロール)などのエンジンを停止する要求が発生したことを検知するとステップS1から処理が実行される。 Referring to FIG. 7, first, in step S1, when it is detected that a request for stopping the engine such as IG-OFF (ignition switch off) or engine stall (engine stroll) has occurred, the process is executed from step S1.
そしてステップS2においては、このまま停止すると最遅角(下死点後100°クランク角)で停止するおそれがあり再始動不可になるため、燃料ポンプによる停止位置制御が開始される。 In step S2, if it is stopped as it is, there is a possibility that it will stop at the most retarded angle (100 ° crank angle after bottom dead center) and it will be impossible to restart, so stop position control by the fuel pump is started.
そしてステップS3において、停止直前におけるインテークカムシャフトの位相の判定が行なわれる。図9に示したように下死点後70°クランク角(BDC後70°CA)以内であれば再始動が可能な位置であり、下死点後70°クランク角以降であれば再始動不能な位置である。 In step S3, the phase of the intake camshaft immediately before stopping is determined. As shown in FIG. 9, the position can be restarted if it is within 70 ° crank angle (70 ° CA after BDC) after bottom dead center, and cannot be restarted after 70 ° crank angle after bottom dead center. It is the position.
したがってステップS3ではインテークカムシャフトの位相が下死点後70°クランク角以内か否かが判断される。位相が70°CA以内であれば処理はステップS5に進み、70°CA以内でない場合には処理はステップS4に進む。 Therefore, in step S3, it is determined whether the phase of the intake camshaft is within 70 ° crank angle after bottom dead center. If the phase is within 70 ° CA, the process proceeds to step S5, and if not within 70 ° CA, the process proceeds to step S4.
ステップS4では高圧燃料ポンプ21のポンプデューティ比を100%とし、カムシャフト20がスプロケットホイール18に対して遅れるように力を発生させる。ポンプデューティ比は、チェックバルブの電磁コイルに与えられる電流を制御する信号のデューティー比であり、これを変えることによりカムシャフトの回転を妨げる抵抗力の大きさを変えることができる。これによりカムシャフトの位相が70°CA以内に変化する。ステップS4の処理が終了するとステップS5に処理が進む。
In step S4, the pump duty ratio of the high-
ステップS5では、エンジンが再始動可能な停止位置か否かが判断される。再始動可能な停止位置でない場合には処理はステップS6に進み、バルブ可変タイミング機構を遅角させ、エンジンが再始動可能な位置にカム位相を合わせる。なお、電動式のバルブタイミング変更機構は、遅角側へは比較的制御が行ないやすい。 In step S5, it is determined whether or not the engine is at a stop position where the engine can be restarted. If it is not the restartable stop position, the process proceeds to step S6, the valve variable timing mechanism is retarded, and the cam phase is adjusted to a position where the engine can be restarted. The electric valve timing changing mechanism is relatively easy to control on the retard side.
ステップS6の処理が終了するとステップS7に処理が進む。またステップS5においてエンジンが再始動可能な停止位置であった場合にも処理はステップS7に進む。 When the process of step S6 ends, the process proceeds to step S7. The process also proceeds to step S7 when the engine is at a stop position where the engine can be restarted in step S5.
ステップS7では、高圧燃料ポンプ21のポンプデューティ比を制御して、目標停止位置でVVTと釣り合わせる。これによりエンジン再始動可能位置でカムとVVTが停止する。
In step S7, the pump duty ratio of the high-
そしてステップS8においてエンジン再始動可能位置でエンジンが完全に停止し、処理が終了する。 In step S8, the engine is completely stopped at the engine restartable position, and the process is terminated.
図8は、制御回路8の制御構造の変形例を示したフローチャートである。この処理は、所定のメインルーチンから一定時間経過ごとまたは所定の条件が成立するごとに実行される。
FIG. 8 is a flowchart showing a modification of the control structure of the
図1、図8を参照して、まずステップS11において、エンジン停止の要求が検知される。たとえば運転者がイグニッションスイッチをオフした場合や、エンスト(エンジンストール)の前兆がノッキング等の発生として検知された場合にエンジン停止要求有りと判断される。 Referring to FIGS. 1 and 8, first, in step S11, a request to stop the engine is detected. For example, it is determined that there is an engine stop request when the driver turns off the ignition switch or when a sign of engine stall (engine stall) is detected as occurrence of knocking or the like.
ステップS11において、エンジン停止要求が検知されない場合には処理はステップS17に進み、制御はメインルーチンに戻る。 If the engine stop request is not detected in step S11, the process proceeds to step S17, and the control returns to the main routine.
一方、ステップS11において、エンジン停止要求が検知された場合には処理はステップS12に進む。ステップS12では、カムシャフト20のクランクシャフト36に対する位相(カム位相と称する)が下死点後70°クランク角(70°CAとも記載する)より小さいか否かが判断される。この位相が下死点後70°クランク角より小さいとエンジン停止後再始動が可能であり、位相が下死点後70°クランク角より大きいとエンジンは再始動できないおそれがある。
On the other hand, if an engine stop request is detected in step S11, the process proceeds to step S12. In step S12, it is determined whether or not the phase of the
ステップS12でカム位相<70°CAでなかった場合には、ステップS13に処理が進み、電動VVTモータ14および進角機構16で70°CA以内になるようにカム位相の制御を行なう。ステップS13の処理が終了するとステップS14に処理が進む。また、ステップS12でカム位相<70°CAであった場合にもステップS14に処理が進む。
If the cam phase is not less than 70 ° CA in step S12, the process proceeds to step S13, and the cam phase is controlled so that the electric VVT motor 14 and the
ステップS14では、カムシャフトが停止する位置が、バルブスプリングからのトルクの影響でエンジン停止後ずれを生じない位置となるように、高圧燃料ポンプ21の負荷を調整する。そしてステップS15に処理が進む。
In step S14, the load of the high-
ステップS15では、エンジンが完全に停止したか否かが判断される。ステップS15においてエンジンがまだ停止していない場合には再びステップS12以降の処理が行なわれる。一方、ステップS15においてエンジンの完全停止が検出された場合にはステップS16において処理が終了する。 In step S15, it is determined whether or not the engine has completely stopped. If the engine has not yet stopped in step S15, the processing from step S12 is performed again. On the other hand, if a complete stop of the engine is detected in step S15, the process ends in step S16.
このように、本発明の実施の形態では、エンジン停止時たとえばイグニッションキーがオフされたときのカムタイミングを制御回路で読取って再始動可能なカム位相にするとともに、高圧ポンプの駆動を制御してカムシャフトの抵抗を調整して静止したときのカムシャフト位置がバルブからの反力によってずれてしまわないようにカムシャフトの停止位置を制御する。このような制御により、バルブタイミングの自由度が広くかつ再始動が確実に行なえるバルブタイミング可変機構を実現することができる。 As described above, in the embodiment of the present invention, the cam timing when the engine is stopped, for example, when the ignition key is turned off, is read by the control circuit to make the restartable cam phase, and the drive of the high-pressure pump is controlled. The camshaft stop position is controlled so that the camshaft position does not shift due to the reaction force from the valve when the camshaft resistance is adjusted and stopped. By such control, it is possible to realize a variable valve timing mechanism that has a wide degree of freedom in valve timing and can be reliably restarted.
なお、本実施の形態においては、直列4気筒エンジンを例に挙げたが、高圧ポンプをカムで駆動するすべてのエンジンに本願の発明は適用可能であり、多気筒エンジンにも本願発明を展開することが可能である。 In this embodiment, an in-line four-cylinder engine is taken as an example. However, the invention of the present application can be applied to all engines in which a high-pressure pump is driven by a cam, and the present invention is also applied to a multi-cylinder engine. It is possible.
また、本実施の形態では、筒内噴射を行なうガソリンエンジンを例に挙げて説明したがVVTを行ないかつ高圧ポンプを駆動するエンジンであればこれに限定されるものではなく、たとえばディーゼルエンジンにも適用することができる。 In the present embodiment, the gasoline engine that performs in-cylinder injection is described as an example. However, the present invention is not limited to this as long as it is an engine that performs VVT and drives a high-pressure pump. Can be applied.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
2 内燃機関、6 オルタネータ、7 スタータモータ、8 制御回路、11 アクセルセンサ、14 VVTモータ、15 回転軸、16 進角機構、18,19 スプロケットホイール、20 インテークカムシャフト、21 高圧燃料ポンプ、22 カム角センサ、23 エキゾーストカムシャフト、24 クランク角センサ、26,27 カム、28 吸気バルブ、29 排気バルブ、30 シリンダ、31 燃料ポンプ駆動カム、32 ピストン、34 コネクティングロッド、36 クランクシャフト、38 スプロケットホイール、40 チェーン、52,54 スプリング、100 車両、102 燃料タンク、104 燃圧センサ、105 燃料デリバリーパイプ、106 インジェクタ、108 電磁バルブ、109 プランジャ、110 チェックバルブ。 2 internal combustion engine, 6 alternator, 7 starter motor, 8 control circuit, 11 accelerator sensor, 14 VVT motor, 15 rotating shaft, 16 advance angle mechanism, 18, 19 sprocket wheel, 20 intake camshaft, 21 high pressure fuel pump, 22 cam Angle sensor, 23 exhaust camshaft, 24 crank angle sensor, 26, 27 cam, 28 intake valve, 29 exhaust valve, 30 cylinder, 31 fuel pump drive cam, 32 piston, 34 connecting rod, 36 crankshaft, 38 sprocket wheel, 40 Chain, 52, 54 Spring, 100 Vehicle, 102 Fuel tank, 104 Fuel pressure sensor, 105 Fuel delivery pipe, 106 Injector, 108 Solenoid valve, 109 Plunger, 110 Kkubarubu.
Claims (4)
前記内燃機関は、
クランクシャフトと、
燃焼室に通じる気道を開閉するエアバルブと、
前記クランクシャフトの回転に応じて回転するカムシャフトと、
前記カムシャフトに固着され、前記エアバルブの開度をカムシャフトの回転軸からの外周の距離に応じて決定するカムと、
前記カムシャフトの前記クランクシャフトに対する回転位相を変更することによって、前記エアバルブの開閉タイミングを変更するバルブタイミング変更機構と、
前記カムシャフトの回転により駆動される燃料ポンプとを備え、
前記制御装置は、前記内燃機関の運転中においては前記バルブタイミング変更機構を制御して前記回転位相を制御し、前記内燃機関の運転停止指示を受けると、前記回転位相が前記内燃機関の再始動に有利な位相を保持可能に前記内燃機関を停止させるために前記燃料ポンプの駆動負荷を調整することにより前記カムシャフトに与えられるトルクを調整する、内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine,
The internal combustion engine
A crankshaft,
An air valve that opens and closes the airway leading to the combustion chamber;
A camshaft that rotates in response to rotation of the crankshaft;
A cam fixed to the camshaft, and determining an opening of the air valve according to a distance of an outer periphery from a rotating shaft of the camshaft;
A valve timing changing mechanism that changes an opening / closing timing of the air valve by changing a rotation phase of the camshaft with respect to the crankshaft;
A fuel pump driven by rotation of the camshaft,
The control device controls the rotation timing by controlling the valve timing changing mechanism during operation of the internal combustion engine, and when the operation stop instruction of the internal combustion engine is received, the rotation phase is restarted of the internal combustion engine. A control device for an internal combustion engine, wherein a torque applied to the camshaft is adjusted by adjusting a drive load of the fuel pump in order to stop the internal combustion engine so as to be able to maintain an advantageous phase.
前記制御装置は、前記内燃機関の停止条件を検知すると、前記バルブタイミング変更機構で吸気バルブのタイミングを前記内燃機関の再始動可能な範囲にするために前記カムシャフトの前記クランクシャフトに対する回転位相を調整し、前記回転位相が保持されるような位置で前記カムシャフトが停止するように前記燃料ポンプの駆動負荷を調整する、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 The air valve is an intake valve,
When detecting the stop condition of the internal combustion engine, the control device adjusts the rotational phase of the camshaft with respect to the crankshaft so that the timing of the intake valve is within a restartable range of the internal combustion engine by the valve timing changing mechanism. 2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the drive load of the fuel pump is adjusted so that the camshaft stops at a position where the rotational phase is maintained.
通常動作時には一定燃圧以上となると開き、かつ前記制御装置によって開閉制御可能なチェックバルブを含み、
前記制御装置は、前記内燃機関の停止条件を検知すると前記チェックバルブの開閉によって前記燃料ポンプの駆動負荷を調整する、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 The fuel pump is
Including a check valve that opens when the fuel pressure exceeds a certain level during normal operation and can be controlled to open and close by the control device;
2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein when the stop condition of the internal combustion engine is detected, the control device adjusts a driving load of the fuel pump by opening and closing the check valve.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置とを備える車両。 The internal combustion engine;
A vehicle comprising the control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3.
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-
2005
- 2005-12-07 JP JP2005353545A patent/JP2007154823A/en not_active Withdrawn
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