JP2007315321A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は内燃機関の制御装置に関し、より詳細には、排気バルブ及び吸気バルブを開閉する駆動機構を備える内燃機関にあって、その駆動機構による各バルブの開閉制御を行う制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to an internal combustion engine having a drive mechanism that opens and closes an exhaust valve and an intake valve, and a control device that controls opening and closing of each valve by the drive mechanism.
燃料噴射弁から燃料を直接気筒内に噴射するようにした筒内噴射式の内燃機関が実用化されている。
こうした筒内噴射式の内燃機関にあっては、燃料噴射弁の先端部が燃焼室内に露出しており、同燃料噴射弁は気筒内の高温、高圧に曝される。そのため、同燃料噴射弁の燃料シール部は劣化しやすい。また、噴射口を開閉する弁体と噴射口との間への異物のかみこみ、噴射口と弁体との接触部分の磨耗等によるシール不良が発生することもあり、場合によっては、機関停止時に燃料が気筒内に漏れるおそれがある。
A cylinder injection type internal combustion engine in which fuel is directly injected into a cylinder from a fuel injection valve has been put into practical use.
In such an in-cylinder internal combustion engine, the tip of the fuel injection valve is exposed in the combustion chamber, and the fuel injection valve is exposed to the high temperature and high pressure in the cylinder. Therefore, the fuel seal portion of the fuel injection valve is likely to deteriorate. In addition, there may be a seal failure due to the inclusion of foreign matter between the valve body that opens and closes the injection port and the wear of the contact portion between the injection port and the valve body. There is a risk of fuel leaking into the cylinder.
このように、機関停止時にあって気筒内に燃料が残留してしまうと、次回の機関始動時における気筒内の空燃比は、その残留した燃料の気化分だけ過剰にリッチとなってしまい、始動性が低下してしまう。そこで、特許文献1に記載の装置では、機関始動時において排気バルブを開弁状態に保持し、気筒内の残留燃料を掃気するようにしている。
ところで、機関始動時において排気バルブを開弁状態に保持すると、以下のような不都合が発生してしまう。
すなわち、機関停止時に気筒内に残留した燃料は、機関始動時にあって初爆が起きるまで、燃焼されることなく排気通路に排出される。そのため、機関始動の初期段階(クランキング開始から初爆発生までの間)では、炭化水素(以下、HCと記載する)を多量に含んだ未燃ガスが排出されてしまい、機関始動時の排気性状が悪化してしまう。こうした不都合の発生は、近年の内燃機関に対する強い要求事項である排気浄化性能の向上という点において、無視できないものとなっている。
By the way, if the exhaust valve is kept open when the engine is started, the following inconvenience occurs.
That is, the fuel remaining in the cylinder when the engine is stopped is discharged to the exhaust passage without being burned until the first explosion occurs at the time of starting the engine. Therefore, in the initial stage of engine startup (between the start of cranking and the first explosion), unburned gas containing a large amount of hydrocarbons (hereinafter referred to as HC) is exhausted, and exhaust at the time of engine startup is exhausted. The properties will deteriorate. The occurrence of such inconvenience cannot be ignored in terms of improving exhaust purification performance, which is a strong requirement for internal combustion engines in recent years.
なお、気筒内に残留した燃料に起因する上記排気性状の悪化は、筒内噴射式の内燃機関に限らず、吸気ポートに燃料が噴射される吸気ポート噴射式の内燃機関でも、同様に発生するおそれがある。すなわち、こうした吸気ポート噴射式の内燃機関では、吸気通路内に燃料が付着して残留するため、機関始動時にあって初爆が起きるまでは、その付着燃料、いわば残留燃料に起因する気化燃料が未燃のまま排気通路に排出され、排気性状が悪化するおそれがある。 The above-described deterioration of exhaust properties due to the fuel remaining in the cylinder occurs not only in the cylinder injection type internal combustion engine but also in the intake port injection type internal combustion engine in which the fuel is injected into the intake port. There is a fear. That is, in such an intake port injection type internal combustion engine, fuel adheres and remains in the intake passage, and therefore, until the first explosion occurs at the start of the engine, the adhering fuel, that is, the vaporized fuel resulting from the residual fuel is not. There is a possibility that exhaust gas will be discharged to the exhaust passage without being burned and the exhaust properties will deteriorate.
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものでありその目的は、気筒内や吸気通路内に残留した燃料が機関始動時に未燃ガスとして排出されることによる排気性状の悪化を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to suppress the deterioration of exhaust properties due to the fuel remaining in the cylinder or the intake passage being discharged as unburned gas when the engine is started. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine.
以下、上記目的を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、複数の気筒と、各気筒に設けられた排気バルブ及び吸気バルブを開閉する駆動機構とを備える内燃機関にあって、前記駆動機構による前記各バルブの開閉制御を行う制御装置において、前記内燃機関のクランキング中に、前記排気バルブの全てを全閉状態に保持するとともに前記吸気バルブを開弁状態に保持するバルブ保持制御を実行することをその要旨とする。
Hereinafter, means for solving the above-described object and its operation and effects will be described.
The invention according to
同構成によれば、機関始動時のクランキングに際して、全ての排気バルブが閉弁状態に保持されるため、機関始動時において、排気通路から大気中への未燃ガスの放出が抑制される。また、機関始動時のクランキングに際して、吸気バルブは開弁した状態に保持されるため、複数気筒のうちの1つの気筒でピストンが上昇するときには、その気筒内の空気とともに未燃ガスが吸気通路に排出される。そして、この吸気通路に排出された未燃ガスは、ピストンが下降する他の気筒に吸入されるため、吸気通路から大気中への未燃ガスの放出についても抑制される。従って、同構成によれば、気筒内や吸気通路内に残留した燃料が機関始動時に未燃ガスとして排出されることによる排気性状の悪化を抑制することができるようになる。 According to this configuration, since all the exhaust valves are kept closed during cranking at the time of engine start, release of unburned gas from the exhaust passage into the atmosphere is suppressed at the time of engine start. Further, since the intake valve is held open during cranking at the time of engine start, when the piston rises in one of the plurality of cylinders, unburned gas together with air in the cylinder is taken into the intake passage. To be discharged. And since the unburned gas discharged | emitted by this intake passage is suck | inhaled by the other cylinder from which a piston descend | falls, discharge | release of unburned gas from the intake passage to air | atmosphere is also suppressed. Therefore, according to this configuration, it is possible to suppress the deterioration of the exhaust property due to the fuel remaining in the cylinder or the intake passage being discharged as unburned gas when the engine is started.
また、請求項2又は3に記載の発明によるように、前記バルブ保持制御の実行にあっては、各気筒の吸気バルブ全てを開弁状態に保持する、又は吸気バルブを全開状態で保持する、といった構成を採用することによって、上記バルブ保持制御実行中の各気筒における空気の吸入、排出に際して圧力損失を低減することができる。そのため、例えばクランキング時におけるクランクシャフトの回転負荷を低下させることも可能である。 Further, according to the second or third aspect of the invention, in the execution of the valve holding control, all the intake valves of each cylinder are held in the open state, or the intake valves are held in the fully open state. By adopting such a configuration, it is possible to reduce the pressure loss at the time of intake and exhaust of air in each cylinder that is executing the valve holding control. Therefore, for example, it is possible to reduce the rotational load of the crankshaft during cranking.
請求項4に記載の発明は、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において、排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、気筒に供給される燃料量を調整する燃料量調整手段とを備え、前記バルブ保持制御の実行が終了されて前記排気バルブの開弁動作が開始された後に検出された空燃比に基づき、次回の機関始動時における燃料噴射量を調整することをその要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, an air-fuel ratio detecting means for detecting an air-fuel ratio of the exhaust, and an amount of fuel supplied to the cylinder are determined. A fuel amount adjusting means for adjusting the fuel injection amount at the next engine start based on the air-fuel ratio detected after the execution of the valve holding control is completed and the valve opening operation of the exhaust valve is started. The gist is to adjust.
上記バルブ保持制御を実行することにより、未燃ガスは吸気通路や気筒内に残留して排出されなくなるため、機関始動時にはこうした未燃ガスの分だけ燃料が増量された状態となり、トルク変動や排気性状の悪化等が発生する場合がある。ここで、バルブ保持制御の実行が終了されて排気バルブの開弁動作が開始された後に検出される排気の空燃比には、未燃ガスの量が反映されるため、そうした空燃比から未燃ガスの量を推定することができる。そこで、上記請求項4に記載の構成では、バルブ保持制御の実行が終了されて排気バルブの開弁動作が開始された後に検出された空燃比に基づき、次回の機関始動時における燃料噴射量を調整するようにしており、未燃ガスの量を考慮して次回始動時の燃料噴射量が調整されることにより、次回始動時の空燃比は理想的な状態に近づくようになる。そのため、機関始動時のトルク変動や排気性状の悪化を好適に抑制することができる。 By executing the valve holding control, the unburned gas remains in the intake passage and the cylinder and is not discharged. Therefore, when the engine is started, the fuel is increased by the amount of the unburned gas, and torque fluctuation and exhaust Deterioration of properties may occur. Here, since the amount of unburned gas is reflected in the air-fuel ratio of the exhaust gas detected after the valve holding control is finished and the valve opening operation of the exhaust valve is started, the amount of unburned gas is reflected from the air-fuel ratio. The amount of gas can be estimated. Therefore, in the configuration described in claim 4, the fuel injection amount at the next engine start is calculated based on the air-fuel ratio detected after the execution of the valve holding control is finished and the exhaust valve opening operation is started. By adjusting the fuel injection amount at the next start in consideration of the amount of unburned gas, the air-fuel ratio at the next start approaches an ideal state. Therefore, it is possible to suitably suppress the torque fluctuation and the deterioration of the exhaust property at the time of starting the engine.
なお、上記空燃比のリッチ度合が高いときほど、未燃ガスの量は多いと推定することができるため、上記空燃比に基づいて次回の機関始動時における燃料噴射量を調整する場合には、請求項5に記載の発明によるように、空燃比のリッチ度合が高いときほど燃料噴射量を減量することにより、同燃料噴射量を適切に設定することができる。 In addition, since it can be estimated that the amount of unburned gas is larger as the richness of the air-fuel ratio is higher, when adjusting the fuel injection amount at the next engine start based on the air-fuel ratio, According to the fifth aspect of the invention, the fuel injection amount can be appropriately set by decreasing the fuel injection amount as the air-fuel ratio richness is higher.
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置において、前記バルブ保持制御は、クランキング中の機関回転速度が初爆発生回転速度以上であるときに終了されることをその要旨とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine according to any one of the first to fifth aspects, the valve holding control is performed so that the engine rotational speed during cranking is equal to or higher than the initial explosion occurrence rotational speed. The gist is that it ends at some point.
吸気通路や気筒内に残留した未燃ガスは、初爆以降の混合気の燃焼に併せて処理することが可能である。ここで、機関始動時の初爆は、スタータモータによって回転されるクランクシャフトの回転速度がある程度高まった時点で起きやすくなる。そこで、上記バルブ保持制御を機関始動が開始されてから予め設定された時間が経過するまで実行するようにしてもよいが、この他、上記構成によるように、クランキング中の機関回転速度が初爆発生回転速度以上になったときに上記バルブ保持制御を終了するようにしてもよい。この場合には、機関状態が初爆の起きやすい状態になっているときにバルブ保持制御が終了されるため、未燃ガスが燃焼処理されることなく排出されてしまう期間を極力短くすることができる。従って、同構成によれば、バルブ保持制御の終了タイミングを、排気性状の悪化を抑えつつ適切に設定することができるようになる。なお、初爆が発生しやすくなる回転速度は、予めの実験等を通じて求めることが可能である。 The unburned gas remaining in the intake passage and the cylinder can be processed in conjunction with the combustion of the air-fuel mixture after the first explosion. Here, the initial explosion at the start of the engine is likely to occur when the rotational speed of the crankshaft rotated by the starter motor increases to some extent. In view of this, the valve holding control may be executed until a preset time elapses after the engine start is started. In addition, as in the above configuration, the engine speed during cranking is initially set. The valve holding control may be terminated when the explosion generating rotational speed is exceeded. In this case, since the valve holding control is terminated when the engine state is likely to cause the first explosion, the period during which the unburned gas is discharged without being subjected to the combustion process can be shortened as much as possible. it can. Therefore, according to this configuration, the end timing of the valve holding control can be appropriately set while suppressing the deterioration of the exhaust property. The rotation speed at which the first explosion is likely to occur can be obtained through a prior experiment or the like.
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の内燃機関の制御装置において、前記バルブ保持制御は、前記機関回転速度が前記初爆発生回転速度以上であるという条件に加えて、各気筒のうちのいずれかのピストンが上昇行程となったときに終了され、同バルブ保持制御の終了とともに同ピストンが上昇行程となっている気筒の前記排気バルブ及び前記吸気バルブは閉弁状態にされることをその要旨とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine according to the sixth aspect, in addition to the condition that the engine rotational speed is equal to or higher than the initial explosion occurrence rotational speed, the valve holding control is performed for each cylinder. The exhaust valve and the intake valve of the cylinder in which the piston is in the upward stroke are closed with the end of the valve holding control. This is the gist.
同構成によれば、気筒内のピストンが上昇行程となったときにバルブ保持制御が終了されて当該気筒の排気バルブ及び吸気バルブは閉弁状態にされるため、ピストンが上昇行程になっている気筒の状態は速やかに圧縮行程になる。そのため、クランキング中の機関回転速度が初爆発生回転速度以上になったときにバルブ保持制御を終了する場合にあって、同バルブ保持制御が終了されてから初爆が発生するまでの時間をより短くすることができる。従って、未燃ガスの排出をより確実に抑えることができるようになる。 According to this configuration, when the piston in the cylinder reaches the upward stroke, the valve holding control is terminated and the exhaust valve and the intake valve of the cylinder are closed, so that the piston is in the upward stroke. The cylinder state quickly enters the compression stroke. For this reason, when the valve holding control is terminated when the engine speed during cranking exceeds the initial explosion generating rotational speed, the time until the first explosion occurs after the valve holding control is terminated. It can be made shorter. Therefore, it becomes possible to more reliably suppress the discharge of unburned gas.
請求項8に記載の発明は、請求項4〜7のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置において、次回の機関始動時における前記バルブ保持制御の実行期間を前記空燃比の変動量に基づいて設定することをその要旨とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine according to any one of the fourth to seventh aspects, an execution period of the valve holding control at the next engine start is set to the variation amount of the air-fuel ratio. The gist is to set based on this.
気筒内や吸気通路等に残留する未燃ガスの量は、燃料噴射弁の状態や、機関停止時の吸気バルブ及び排気バルブの開閉状態によって気筒ごとに異なることがある。そのため、燃料噴射量を上述したような空燃比に基づいて調整した場合であっても、気筒間の未燃ガスの量のばらつきが大きい場合には、気筒ごとに空燃比が異なった状態となり、その結果、当該空燃比は変動してしまうおそれがある。ここで、バルブ保持制御の実行中には、吸気通路を介して未燃ガスが各気筒を往来するため、この吸気通路に連通される各気筒、あるいは各気筒に連通される吸気通路内での未燃ガスの量は均一化される。しかし、同バルブ保持制御の実行期間が短い場合には、そうした均一化が十分になされず、気筒間の未燃ガスの量のばらつきを十分に抑えることができないおそれがある。その点、上記構成によるように、バルブ保持制御の実行が終了されて排気バルブの開弁動作が開始された後に検出された空燃比の変動量に基づいてバルブ保持制御の実行期間を設定するようにすれば、気筒間の未燃ガスの量のばらつきを考慮して同実行期間が設定されるようになるため、そうしたばらつきを好適に抑えることができるようになる。そのため、機関始動時における空燃比の変動を適切に抑制することができる。 The amount of unburned gas remaining in the cylinder, the intake passage, and the like may vary from cylinder to cylinder depending on the state of the fuel injection valve and the opening and closing states of the intake and exhaust valves when the engine is stopped. Therefore, even when the fuel injection amount is adjusted based on the air-fuel ratio as described above, if the variation in the amount of unburned gas between the cylinders is large, the air-fuel ratio becomes different for each cylinder. As a result, the air-fuel ratio may vary. Here, during execution of the valve holding control, unburned gas travels through each cylinder through the intake passage, so each cylinder communicated with this intake passage or in the intake passage communicated with each cylinder. The amount of unburned gas is made uniform. However, when the execution time of the valve holding control is short, such uniformization is not sufficiently performed, and there is a possibility that variation in the amount of unburned gas between the cylinders cannot be sufficiently suppressed. In that respect, as in the above configuration, the execution period of the valve holding control is set based on the fluctuation amount of the air-fuel ratio detected after the execution of the valve holding control is ended and the valve opening operation of the exhaust valve is started. By doing so, the execution period is set in consideration of variations in the amount of unburned gas between the cylinders, so that such variations can be suitably suppressed. Therefore, it is possible to appropriately suppress fluctuations in the air-fuel ratio when starting the engine.
なお、上記空燃比の変動量が大きいときほど、未燃ガスの量のばらつきは大きいと推定することができるため、上記実行期間を空燃比の変動量に基づいて設定する場合には、請求項7に記載の発明によるように、空燃比の変動量が大きいときほどバルブ保持制御の実行期間を長くすることにより、同実行期間を適切に設定することができる。 Note that it can be estimated that the variation in the amount of unburned gas increases as the amount of fluctuation in the air-fuel ratio increases, and therefore, when the execution period is set based on the amount of fluctuation in the air-fuel ratio, a claim is provided. As described in the seventh aspect of the invention, the execution period of the valve holding control can be appropriately set by increasing the execution period of the valve holding control as the variation amount of the air-fuel ratio is larger.
請求項10に記載の発明は、請求項1〜9のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置において、前記駆動機構は、電磁力によって前記排気バルブ及び前記吸気バルブの開閉動作を行う機構であることをその要旨とする。 A tenth aspect of the present invention is the control apparatus for an internal combustion engine according to any one of the first to ninth aspects, wherein the drive mechanism is configured to open and close the exhaust valve and the intake valve by electromagnetic force. That is the gist.
同構成によれば、排気バルブ及び吸気バルブが、いわゆる電磁駆動バルブとして構成される。そのため、クランクシャフトの回転に同期することなく、各気筒の開弁及び閉弁のタイミングを自在に制御することができ、上記のようなバルブ保持制御を容易に実現することができる。 According to this configuration, the exhaust valve and the intake valve are configured as so-called electromagnetically driven valves. Therefore, the timing of valve opening and closing of each cylinder can be freely controlled without synchronizing with the rotation of the crankshaft, and the above valve holding control can be easily realized.
請求項11に記載の発明は、請求項1〜10のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関は、気筒内に直接燃料が供給される筒内噴射式の内燃機関であることをその要旨とする。
The invention according to
前述したように、筒内噴射式の内燃機関においては、燃料噴射弁の先端部が燃焼室内に露出しており、同燃料噴射弁は気筒内の高温、高圧に曝される。そのため、その燃料シール部は劣化しやすい。また、噴射口を開閉する弁体と噴射口との間への異物のかみこみ、噴射口と弁体との接触部分の磨耗等によるシール不良が発生することもあり、機関停止時に燃料が気筒内に漏れる可能性がある。従って、筒内噴射式の内燃機関にあっては、吸気ポートに燃料が噴射される吸気ポート噴射式の内燃機関と比較して、機関始動時における排気性状の悪化が顕著になるおそれがある。この点、同構成によれば、そうした筒内噴射式の内燃機関において、機関停止時に気筒内に残留した燃料が、クランキング時に未燃ガスとして大気中に放出されるといったことを抑制することができる。 As described above, in a cylinder injection internal combustion engine, the tip of the fuel injection valve is exposed in the combustion chamber, and the fuel injection valve is exposed to the high temperature and high pressure in the cylinder. Therefore, the fuel seal part is likely to deteriorate. In addition, foreign matter may be trapped between the valve body that opens and closes the injection port and wear of the contact portion between the injection port and the valve body may cause a seal failure. There is a possibility of leakage. Therefore, in an in-cylinder injection type internal combustion engine, there is a possibility that the exhaust characteristics at the start of the engine are significantly deteriorated as compared with an intake port injection type internal combustion engine in which fuel is injected into the intake port. In this respect, according to the same configuration, in such an in-cylinder injection type internal combustion engine, it is possible to suppress the fuel remaining in the cylinder when the engine is stopped from being released into the atmosphere as unburned gas when cranking. it can.
以下、この発明にかかる内燃機関の制御装置を、吸気バルブ及び排気バルブが電磁力にて駆動される内燃機関に適用した一実施形態について、その構成を図1〜図3を参照して説明する。 Hereinafter, the configuration of an internal combustion engine control apparatus according to the present invention applied to an internal combustion engine in which an intake valve and an exhaust valve are driven by electromagnetic force will be described with reference to FIGS. .
まず、この実施形態における制御装置が適用されるエンジン10の概略構成を図1及び図2を参照して説明する。なお、図1はエンジン10の概略構成を示す模式図、図2はエンジン10の吸気系及び排気系の構成を示す模式図である。
First, a schematic configuration of the
図1及び図2に示すように、エンジン10は、そのシリンダブロック11に円筒状の第1シリンダ12a,第2シリンダ12b,第3シリンダ12c,及び第4シリンダ12d(図1には第1シリンダ12aのみを図示)といった4つの気筒を備える直列4気筒エンジンである。それら各シリンダ12a〜12dは、シリンダブロック11の長手方向において、第1シリンダ12a,第2シリンダ12b,第3シリンダ12c,及び第4シリンダ12dの順に形成されている。なお、以下に記載するシリンダ12とは、第1シリンダ12a〜第4シリンダ12dといった各シリンダのことをいう。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1に示すように、シリンダブロック11の上部には、シリンダヘッド13が組み付けられている。また、シリンダ12には、その内面を上下動するピストン14がそれぞれ設けられている。ピストン14は、コネクティングロッド29を介してクランクシャフト25に連結されている。なお、第1シリンダ12a及び第4シリンダ12dの各ピストン14の位置が共に上死点になっているときに、第2シリンダ12b及び第3シリンダ12cの各ピストン14の位置は共に下死点になるように、同クランクシャフト25は形成されている。これにより、第1シリンダ12a及び第4シリンダ12dの各ピストン14の移動方向に対して、第2シリンダ12b及び第3シリンダ12cの各ピストン14の移動方向は逆になる。すなわち、第1シリンダ12a及び第4シリンダ12dの各ピストン14が共に上昇行程になっているときには、第2シリンダ12b及び第3シリンダ12cの各ピストン14は共に下降行程になっている。逆に、第1シリンダ12a及び第4シリンダ12dの各ピストン14が共に下降行程になっているときには、第2シリンダ12b及び第3シリンダ12cの各ピストン14は共に上昇行程になっている。
As shown in FIG. 1, a
上記クランクシャフト25には、スタータモータ80が駆動連結されており、機関始動時にあっては、クランクシャフト25がスタータモータ80によって回転されることにより、クランキングが行われる。また、クランクシャフト25の末端には、円盤状のタイミングロータ100が設けられている。このタイミングロータ100の外周には、等角度毎に複数の歯が設けられており、一部は欠歯となっている。そして、このタイミングロータ100の歯に対向するようにクランク角センサ51が設けられている。このクランク角センサ51の前をタイミングロータ100の各歯が通過するたびに、同クランク角センサ51からはパルス信号が出力される。そして、クランク角センサ51によってタイミングロータ100の欠歯部が検出されることにより、クランクシャフト25の基準位置(例えば特定気筒の上死点等)が検出され、上記パルス信号に基づいてクランクシャフト25の回転角、すなわちクランク角CKが検出される。また、クランク角CKの変化速度に基づいて機関回転速度NEが算出される。
A
シリンダ12の内部には、同シリンダ12の壁面、ピストン14の上面、及びシリンダヘッド13の下面により区画された燃焼室15がそれぞれ形成されている。
シリンダヘッド13には、燃焼室15内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁24と燃焼室15内の混合気を点火する点火プラグ23とが第1シリンダ12a〜第4シリンダ12dに対応してそれぞれ設けられており、燃料噴射弁24にあって燃料噴射孔が形成された先端部は、燃焼室15内に露出している。また、シリンダヘッド13には、各燃焼室15と連通する吸気ポート16及び排気ポート17が形成されている。これら吸気ポート16及び排気ポート17は、各燃焼室15に対して2つずつ形成されている。
Inside the cylinder 12,
In the
各吸気ポート16の下流側開口端(燃焼室15側の開口端)には、同ポートを開閉する吸気バルブ18がそれぞれ設けられている。この吸気バルブ18は、後述するバルブ駆動機構20によって開閉駆動される。また、各吸気ポート16の上流側開口端には、インテークマニホールド31がそれぞれ接続されており、このインテークマニホールド31の上流側開口端は、吸入空気の脈動を平滑化するサージタンク32に接続されている。このサージタンク32には、吸気通路30が接続されており、同吸気通路30の上流側開口端には、吸入空気中の塵埃を除去するエアクリーナが設けられている。また、吸気通路30にあってエアクリーナとサージタンク32との間には、吸入空気量を調量するスロットルバルブ33が設けられている。このスロットルバルブ33の開度は、エンジン10の各種制御を統括して行う電子制御装置90(以下、ECU90と記載する)によって制御される。
An intake valve 18 for opening and closing the
前記各排気ポート17の上流側開口端(燃焼室15側の開口端)には、同ポートを開閉する排気バルブ19がそれぞれ設けられている。この排気バルブ19も、後述するバルブ駆動機構20によって開閉駆動される。また、各排気ポート17の下流側開口端には、エキゾーストマニホールド41がそれぞれ接続されており、このエキゾーストマニホールド41の下流側は、排気通路40に接続されている。この排気通路40の途中には、三元触媒を備える触媒コンバータ42が設けられている。この触媒コンバータ42の酸化還元作用によって、排気に含まれるHC等の未燃成分、窒素酸化物、及び一酸化炭素は浄化される。
吸気バルブ18の開弁によって燃焼室15に供給された吸入空気には、燃料噴射弁24から燃料が噴射供給され、空気と燃料の混合気が燃焼室15内に形成される。この混合気は、点火プラグ23によって点火されることにより燃焼され、その燃焼ガスによってピストン14が押し下げられることにより、クランクシャフト25が回転する。なお、本実施形態における混合気の点火順所は、第1シリンダ12a、第3シリンダ12c、第4シリンダ12d、第2シリンダ12bの順になっている。
Fuel is injected from the
燃焼された混合気、すなわち排気は、排気バルブ19が開弁されることにより排気通路40に排出される。そして、排気通路40に設けられた触媒コンバータ42で浄化された後、排気通路40の外部に排出される。
The combusted air-fuel mixture, that is, exhaust gas, is discharged into the
次に、図3を参照して、吸気バルブ18及び排気バルブ19を駆動するバルブ駆動機構20の構成を説明する。
なお、吸気バルブ18を駆動するバルブ駆動機構20と、排気バルブ19を駆動するバルブ駆動機構20とは、その基本構成並びに駆動制御態様が同様であり、駆動対象たるバルブのみが異なる。そこで、以下では、排気バルブ19のバルブ駆動機構20を例に挙げて説明する。
Next, the configuration of the
The
図3に示すように、排気バルブ19は、弁軸19aと弁軸19aの一端に設けられた傘部19bとによって構成されている。
バルブ駆動機構20は、シリンダヘッド13において往復動可能に支持された排気バルブ19の弁軸19aと同軸上に配設されて同弁軸19aとともに往復動するアーマチャ軸226、アーマチャ軸226を往復駆動することによって排気バルブ19を往復駆動させる電磁駆動部221とを含み構成されている。
As shown in FIG. 3, the
The
排気ポート17の開口端周縁部には弁座215が形成されている。弁軸19aの往復動に伴って傘部19bが弁座215に離着座することにより排気ポート17は開閉される。
弁軸19aにおいて、傘部19bが設けられた端部と反対側の端部には、ロアリテーナ222が固定されている。このロアリテーナ222とシリンダヘッド13との間には、ロアスプリング224が圧縮状態で配設されている。このロアスプリング224の弾性力によって排気バルブ19は閉弁方向(図3の上方)に付勢されている。
A
In the valve shaft 19a, a
アーマチャ軸226の軸方向における略中央部には高透磁率材料からなる円板状のアーマチャ228が固定されている。また、同アーマチャ軸226の一端は弁軸19aのロアリテーナ222側の端部に当接している。一方、同アーマチャ軸226の他端にはアッパリテーナ230が固定されている。
A disk-shaped
電磁駆動部221のケーシング(図示略)内には、アッパコア232がアッパリテーナ230とアーマチャ228との間に位置して固定されている。同じくこのケーシング内には、ロアコア234がアーマチャ228とロアリテーナ222との間に位置して固定されている。これらアッパコア232及びロアコア234はいずれも高透磁率材料によって環状に形成されており、それらの中央部にはアーマチャ軸226が往復動可能に挿通されている。
In the casing (not shown) of the
上記ケーシングに設けられたアッパキャップ236とアッパリテーナ230との間には、アッパスプリング238が圧縮状態で配設されている。このアッパスプリング238の弾性力により排気バルブ19は開弁方向(図3の下方)に付勢されている。
An
また、アッパキャップ236には排気バルブ19の変位状態を検出する変位量センサ54が取り付けられている。この変位量センサ54は、同変位量センサ54とアッパリテーナ230との間の距離に応じて変化する電圧信号を出力する。従って、この電圧信号に基づいてアーマチャ軸226や弁軸19aの変位量、換言すれば、排気バルブ19のリフト位置を検出することができる。
A
アッパコア232においてアーマチャ228と対向する面には、アーマチャ軸226の軸心を中心とする環状の溝240が形成され、同溝240内には環状をなすアッパコイル242が配置されている。このアッパコイル242とアッパコア232とによって排気バルブ19を閉弁方向(図3の上方)に駆動するための閉駆動用電磁石261が構成されている。
An
一方、ロアコア234においてアーマチャ228と対向する面には、アーマチャ軸226の軸心を中心とする環状の溝244が形成され、同溝244内には環状をなすロアコイル246が配置されている。このロアコイル246とロアコア234とによって排気バルブ19を開弁方向(図3の下方)に駆動するための開駆動用電磁石262が構成されている。
On the other hand, an
これら各電磁石261,262のコイル242,246は、内燃機関の各種制御を統括して行うECU90によって通電制御される。
なお、図3は、各電磁石261,262のいずれにも駆動電流が供給されず、これら各電磁石261,262に電磁力が発生していないときの排気バルブ19の状態を示している。この状態では、アーマチャ228は各電磁石261,262の電磁力によって吸引されることはなく、各スプリング224,238の付勢力が釣り合った状態となる各コア232,234の間の中間位置で静止する。また、この状態では、傘部19bは弁座215から離間しており、排気バルブ19は半開状態となっている。以下、この状態にあるときの排気バルブ19の位置を中立位置という。
The
FIG. 3 shows the state of the
次に、排気バルブ19が一方の変位端から他方の変位端に向けて変位するときの態様、すなわち各電磁石261,262に対する通電制御を通じて開閉駆動される排気バルブ19の動作態様について説明する。
Next, a mode when the
この排気バルブ19の閉弁状態においては、同排気バルブ19を全閉状態に保持するための保持電流が閉駆動用電磁石261に対して供給される。この保持電流が供給されることにより、アーマチャ228が閉駆動用電磁石261の電磁力により吸引され、アッパスプリング238の弾性力に抗してアッパコア232に当接するとともに、傘部19bが弁座215に着座した状態が保持されるようになる。
When the
次に、排気バルブ19の開駆動時期が到来すると、そのときから排気バルブ19が中立位置よりも所定量だけ閉弁側の位置に達するまでの期間、閉駆動用電磁石261の電磁力を低下させるための通電制御が行われる。この期間では、アーマチャ228がアッパコア232から離間して排気バルブ19が開弁方向に変位するとともに、その際の変位速度が筒内圧や排気圧に基づく外力によって過大にならないように、閉駆動用電磁石261に対する駆動電流の調節を通じてアーマチャ228を吸引する電磁力が制御される。
Next, when the opening timing of the
そして、排気バルブ19が全閉位置から所定量だけ変位すると、そのときから排気バルブ19が中立位置よりも所定量だけ開弁側の位置に達するまでの期間、閉駆動用電磁石261及び開駆動用電磁石262に対する駆動電流の供給はいずれも停止される。
When the
その後、アッパスプリング238の弾性力等によって排気バルブ19が更に変位し、中立位置よりも所定量だけ開弁側の位置に達すると、そのときから排気バルブ19が全開位置に達するまでの期間、開駆動用電磁石262に対する通電制御が行われる。この期間では、排気バルブ19が所定の変位速度をもって確実に全開位置に達するように、開駆動用電磁石262に対する駆動電流の調節を通じて排気バルブ19を開弁方向に吸引する電磁力が制御される。
Thereafter, when the
そして、排気バルブ19が全開位置に達すると、排気バルブ19を全開状態に保持するための保持電流が開駆動用電磁石262に対して供給される。この保持電流が供給されることにより、アーマチャ228が開駆動用電磁石262の電磁力により吸引され、ロアスプリング224の弾性力に抗してロアコア234に当接するとともに、傘部19bが弁座215から最も離間した状態に保持されるようになる。
When the
次に、排気バルブ19の閉駆動時期が到来すると、そのときから排気バルブ19が中立位置よりも所定量だけ開弁側の位置に達するまでの期間、開駆動用電磁石262の電磁力を低下させるための通電制御が行われる。この期間では、アーマチャ228がロアコア234から離間して排気バルブ19が閉弁方向に変位するとともに、その際の変位速度が筒内圧や排気圧に基づく外力によって過大にならないように、開駆動用電磁石262に対する駆動電流の調節を通じて排気バルブ19を開弁方向に吸引する電磁力が制御される。
Next, when the exhaust drive timing of the
そして、排気バルブ19が全開位置から所定量だけ変位すると、そのときから排気バルブ19が中立位置よりも所定量だけ閉弁側の位置に達するまでの期間、閉駆動用電磁石261及び開駆動用電磁石262に対する駆動電流の供給はいずれも停止される。
Then, when the
その後、ロアスプリング224の弾性力等によって排気バルブ19が更に変位し、中立位置よりも所定量だけ閉弁側の位置に達すると、そのときから排気バルブ19が全閉位置に達するまでの期間、閉駆動用電磁石261に対する通電制御が行われる。この期間では、排気バルブ19が所定の変位速度をもって確実に全閉位置に達するように、閉駆動用電磁石261に対する駆動電流の調節を通じて排気バルブ19を閉弁方向に吸引する電磁力が制御される。
Thereafter, when the
そして、排気バルブ19が全閉位置に達すると、そのときから次の開駆動時期が到来するまでの期間、排気バルブ19を全閉状態に保持するための保持電流が閉駆動用電磁石261に対して再び供給されるようになる。
When the
排気バルブ19及び吸気バルブ18は、こうしたバルブ駆動機構20への通電制御を通じて開閉駆動される。
先の図1に示すように、エンジン10には上記クランク角センサ51や変位量センサ54の他にも、機関運転状態を検出する各種センサやスイッチが設けられている。例えば、吸気通路30内にあってスロットルバルブ33の上流には吸入空気量を検出するエアフロメータ52が設けられており、排気通路40内にあって触媒コンバータ42の上流には排気中の酸素濃度に比例した出力が得られる空燃比センサ53が設けられている。また、エンジン10の冷却系には、機関冷却水の温度を検出する水温センサ55が設けられている。また、イグニッションスイッチ56(以下、IGスイッチ56と記載する)によって、運転者による機関始動要求が検出される。
The
As shown in FIG. 1, in addition to the
ECU90は、それら各種センサ及びスイッチの出力信号に基づいて制御プログラムや演算処理を実行し、点火プラグ23、燃料噴射弁24、スロットルバルブ33、バルブ駆動機構20、及びスタータモータ80等といった装置各部に制御信号を出力する。
The
ところで、上記エンジン10の燃料噴射弁24は、その先端部が燃焼室15内に露出しており、同燃料噴射弁24は気筒内の高温、高圧に曝される。そのため、同燃料噴射弁24の燃料シール部は劣化しやすい。また、噴射口を開閉する弁体と噴射口との間への異物のかみこみ、噴射口と弁体との接触部分の磨耗等によるシール不良が発生することもあり、場合によっては、機関停止時に燃料がシリンダ12内に漏れるおそれがある。
Incidentally, the tip of the
こうして機関停止時にシリンダ12内に残留した燃料は、機関始動時にあってクランキング中に燃焼されることなく排気通路40に排出される。そのため、クランキング開始から混合気の初爆発生までの間は、HCを多量に含んだ未燃ガスが排出されてしまい、機関始動時の排気性状は悪化してしまう。
Thus, the fuel remaining in the cylinder 12 when the engine is stopped is discharged into the
そこで、この実施形態では、シリンダ12内に残留した燃料が機関始動時に未燃ガスとして排出されることによる排気性状の悪化を抑制するために、機関始動時のクランキングに際して吸気バルブ18を開弁状態に保持するとともに、排気バルブ19を閉弁状態に保持するバルブ保持制御を実行するようにしている。
Therefore, in this embodiment, the intake valve 18 is opened during cranking at the start of the engine in order to suppress the deterioration of exhaust properties due to the fuel remaining in the cylinder 12 being discharged as unburned gas at the start of the engine. In addition, the valve holding control for holding the
以下、図4〜図6を参照して、エンジン10の機関始動時における制御について説明する。
図4に、エンジン10の機関始動時における制御の処理手順を示す。この処理は、運転者によってIGスイッチ56が「OFF」から「ON」にされたときに、ECU90によって実行される。
Hereinafter, with reference to FIGS. 4 to 6, the control at the time of engine start of the
FIG. 4 shows a control processing procedure when the
この処理が開始されると、ステップS100において、バルブ駆動機構20に対し制御信号が出力され、全ての吸気バルブ18を開弁状態に保持するとともに、全ての排気バルブ19を閉弁状態に保持するバルブ保持制御が開始される。このバルブ保持制御が開始されると、吸気バルブ18を駆動する電磁駆動部221の開駆動用電磁石262に対して通電が行われ、吸気バルブ18は全開状態に保持される。また、排気バルブ19を駆動する電磁駆動部221の閉駆動用電磁石261に対して通電が行われ、排気バルブ19は全閉状態に保持される。
When this process is started, in step S100, a control signal is output to the
そして、変位量センサ54の出力信号に基づき、全ての吸気バルブ18が全開状態になり、全ての排気バルブ19が全閉状態になったことが検出されると、次のステップS110にて、スタータモータ80が駆動されてクランキングが開始される。なお、このときには、点火プラグ23及び燃料噴射弁24への制御信号の出力は禁止される。すなわち、クランキングの初期段階においては、燃料噴射及び混合気の点火がいずれも禁止される。
When it is detected that all the intake valves 18 are fully opened and all the
上記バルブ保持制御が開始されると、機関始動時のクランキングに際して、全ての排気バルブ19が閉弁状態に保持されるため、機関始動時において、排気通路40から大気中への未燃ガスの放出が抑えられる。また、機関始動時のクランキングに際して、全ての吸気バルブ18は開弁した状態に保持されるため、各シリンダ12内のピストン14が上昇するときには、そのシリンダ内の空気とともに未燃ガスがインテークマニホールド31に排出される。そして、このインテークマニホールド31に排出された未燃ガスは、サージタンク32及びインテークマニホールド31を介して、ピストン14が下降する他のシリンダに吸入されるため、吸気通路30から大気中への未燃ガスの放出についても抑制される。
When the valve holding control is started, all the
上記ステップS110においてクランキングが開始されると、次にステップS120において、カウント値Cのカウントが開始される。このカウント値Cは、クランキング開始以降、クランク角センサ51から出力されるパルス信号を計数した値であって、クランクシャフト25の回転に同期して、より詳細にはクランク角CKの変化に同期して徐々に大きくなっていき、シリンダ12内のピストン14についてその上下動の回数が反映される。
When cranking is started in step S110, counting of the count value C is started in step S120. The count value C is a value obtained by counting the pulse signals output from the
次に、ステップS130へと進み、機関回転速度NEが基準回転速度NEst以上となったか否かが判定される。なお、この基準回転速度NEstには、クランキング開始後に燃料噴射及び混合気の点火を行うことで初爆が発生しやすくなる機関回転速度が設定されており、こうした初爆発生回転速度は、予めの実験等を通じてその最適値が求められている。 Next, the routine proceeds to step S130, where it is determined whether or not the engine rotational speed NE is equal to or higher than the reference rotational speed NEst. The reference rotational speed NEst is set to the engine rotational speed at which the initial explosion is likely to occur by performing fuel injection and ignition of the air-fuel mixture after cranking is started. The optimum value is obtained through experiments and the like.
ステップS130において、機関回転速度NEが基準回転速度NEstに満たない旨判定される場合には(ステップS130:NO)、機関回転速度NEが基準回転速度NEst以上になるまで、このステップS130の処理が繰り返される。そして、機関回転速度NEが基準回転速度NEst以上になると(ステップS130:YES)、次にステップS140の処理が行われる。 If it is determined in step S130 that the engine rotational speed NE is less than the reference rotational speed NEst (step S130: NO), the process of step S130 is performed until the engine rotational speed NE becomes equal to or higher than the reference rotational speed NEst. Repeated. Then, when the engine rotational speed NE becomes equal to or higher than the reference rotational speed NEst (step S130: YES), the process of step S140 is performed next.
ステップS140では、カウント値Cが閾値Cst以上であるか否かが判定される。この閾値Cstには次のような値が設定されている。すなわち、上記バルブ保持制御が開始されると、各シリンダ12内の未燃ガスは、インテークマニホールド31及びサージタンク32を介して各シリンダ間を往来する。そのため、クランクシャフト25の回転回数が多くなるほど、すなわち各シリンダ12内のピストン14についてその上下動の回数が多くなるほど、各シリンダ間の未燃ガスの量は均一化されやすくなり、空燃比は安定するようになる。そこで、本実施形態では、各シリンダ間の未燃ガスの量が十分に均一化される程度のピストン14の上下動回数が予めの実験等を通じて求められており、その上下動回数に相当するカウント値Cの値が上記閾値Cstとして設定されている。ちなみに、各シリンダ間の未燃ガスの量が十分に均一化されているかを、バルブ保持制御及びクランキングが開始されてからの経過時間に基づいて判定するようにしてもよいが、上述したように、未燃ガスの均一化はピストン14の上下動の回数が直接影響する。従って、上記カウント値Cに基づいてそうした判定を行うことにより、経過時間に基づいて同判定を行う場合と比較して、より的確に未燃ガスの量が均一化されているかを判定することが可能になる。そして、カウント値Cが閾値Cstに満たない場合には(ステップS140:NO)、カウント値Cが閾値Cst以上になるまで、このステップS140の処理が繰り返される。そして、カウント値Cが閾値Cst以上になると(ステップS140:YES)、次にステップS150の処理が行われる。
In step S140, it is determined whether or not the count value C is greater than or equal to the threshold value Cst. The threshold Cst is set to the following value. That is, when the valve holding control is started, unburned gas in each cylinder 12 passes between the cylinders via the
ステップS150では、現在のクランク角CKが読み込まれ、第1シリンダ12a及び第2シリンダ12bのうちで、ピストン14が下降行程にあるシリンダ(以下、点火準備気筒と記載する)がクランク角CKに基づいて検出される。
In step S150, the current crank angle CK is read, and, of the
そして、点火準備気筒が検出されると、次のステップS160では、当該点火準備気筒に対してクランク角CKに同期した燃料噴射及び点火を行うための燃料噴射制御及び点火制御が開始される。 When the ignition preparation cylinder is detected, in the next step S160, fuel injection control and ignition control for starting fuel injection and ignition in synchronization with the crank angle CK are started for the ignition preparation cylinder.
そして、次のステップS170では、上記点火準備気筒のピストン14が下降行程から上昇行程に転じた時点で、当該点火準備気筒に対する上記バルブ保持制御は終了される。そして、バルブ保持制御の終了と同時に、吸気バルブ18及び排気バルブ19の開閉制御は、クランクシャフト25の回転に同期して開閉される制御、すなわち吸気、圧縮、燃焼、排気といった各行程に合わせて開閉される通常の開閉制御に切り替えられる。このステップS170において通常の開閉制御が開始されるときには、上昇行程に転じた点火準備気筒の状態が圧縮行程になるように、吸気バルブ18及び排気バルブ19の双方が共に全閉状態にされる。そして、圧縮行程状態にされた点火準備気筒に対しては、その圧縮行程後半に燃料噴射が行われるとともに、ピストン14が上死点近傍に達した時点で混合気の点火が行われ、これにより同点火準備気筒内の混合気は燃焼される。
In the next step S170, when the
ステップS150にて検出された点火準備気筒のバルブ保持制御が終了されて、その吸気バルブ18及び排気バルブ19の開閉が通常の開閉制御に切り替えられると、次のステップS180では、残りの気筒に対する通常制御が点火順序に合わせて順次開始される。ここでは、上記態様と同様な態様にて、残りの気筒に対する燃料噴射制御及び点火制御が開始されるとともに、バルブ保持制御の終了及び通常の上記開閉制御が開始される(S180)。例えば、上記ステップS150にて検出された点火準備気筒が第1シリンダ12aである場合には、第3シリンダ12c、第4シリンダ12d、第2シリンダ12bの順に、上述したようなタイミングにて燃料噴射制御及び点火制御が開始されるとともに、バルブ保持制御の終了及び通常の開閉制御が開始される。
When the valve holding control of the ignition preparation cylinder detected in step S150 is completed and the opening / closing of the intake valve 18 and the
次のステップS190では、全てのシリンダ12が上記通常制御に切り替えられたか、すなわち燃料噴射制御及び点火制御が開始され、かつ吸気バルブ18及び排気バルブ19の制御が通常の開閉制御に切り替えられたか否かが判定される。ステップS190において、全てのシリンダ12が通常制御に切り替えられていない旨判定される場合には(ステップS190:NO)、全てのシリンダ12が通常制御に切り替えられるまで、ステップS180及びステップS190の処理が繰り返される。
In the next step S190, whether all the cylinders 12 have been switched to the normal control, that is, whether fuel injection control and ignition control have been started, and control of the intake valve 18 and
一方、ステップS190において、全てのシリンダ12が通常制御に切り替えられた旨判定される場合には(ステップS190:YES)、次のステップS200にて、スタータモータ80の駆動が終了されて機関始動が完了される。そして、本処理は終了される。
On the other hand, if it is determined in step S190 that all the cylinders 12 have been switched to normal control (step S190: YES), in the next step S200, the drive of the
他方、こうしたバルブ保持制御が実行されると、未燃ガスは吸気通路30やシリンダ12内に残留して排出されなくなる。そのため、機関始動時、より詳細には初爆発生時には、燃料噴射弁24から噴射された燃料に未燃ガス分の燃料が加えられた状態で混合気は燃焼される。すなわち、機関始動時にはそうした未燃ガスの分だけ燃料が増量された状態となり、空燃比がリッチ化して、トルク変動や排気性状の悪化等が発生するおそれがある。
On the other hand, when such valve holding control is executed, unburned gas remains in the
そこで、この実施形態では、シリンダ12内に残留した未燃ガスの量が反映される初爆後の空燃比に基づき、次回の機関始動時における燃料噴射量を調整するようにしている。
以下、図5を参照して、次回の機関始動時における燃料噴射量を調整するための処理手順を説明する。
Therefore, in this embodiment, the fuel injection amount at the next engine start is adjusted based on the air-fuel ratio after the first explosion reflecting the amount of unburned gas remaining in the cylinder 12.
Hereinafter, a processing procedure for adjusting the fuel injection amount at the next engine start will be described with reference to FIG.
この図5に示す処理は、バルブ保持制御が終了されて、吸気バルブ18及び排気バルブ19の制御が通常の開閉制御に切り替えられたタイミングで、ECU90により実行される。
The processing shown in FIG. 5 is executed by the
まず、ステップS300では、初爆発生後に初めて排気バルブ19が開弁されたときの排気の空燃比、いわば初爆発生直後の排気の空燃比である初期空燃比A/Fprimが検出される。そして次のステップS310では、燃料噴射量を減量補正するための補正値Qcorrが初期空燃比A/Fprimに基づいて算出される。この補正値Qcorrの演算は、ECU90のメモリに予め記憶された、図6に示すようなマップを参照して行われる。この図6に示すように、機関始動に適した目標空燃比A/Ftrgよりも初期空燃比A/Fprimが小さいほど、すなわち同初期空燃比A/Fprimのリッチ度合いが高いほど、各シリンダ12内の未燃ガスの量は多いと推定することができる。そこで、初期空燃比A/Fprimが小さいほど、補正値Qcorrは大きくなるように設定される。ちなみに、目標空燃比A/Ftrgよりも初期空燃比A/Fprimが大きい場合には、補正値Qcorrは「0」に設定される。これにより、初爆が発生した気筒にあって、未燃ガスを含んだ混合気のリッチ度合いが高いほど補正値Qcorrは大きな値に設定される。
First, in step S300, the air-fuel ratio of exhaust when the
そして、次のステップS330では、ECU90のバックアップメモリに記憶されている値であって、前回の機関始動時に算出された補正値Qcorrの値を、今回算出された補正値Qcorrに更新した後、本処理は終了される。
In the next step S330, the value stored in the backup memory of the
そして、このように更新された補正値Qcorrに基づき、次回の機関始動時における燃料噴射量は調整される。より詳細には、次回の機関始動時にあって、先のステップS160で燃料噴射制御が開始され、点火準備気筒に対して燃料噴射が行われるときには、機関冷却水の水温等に基づいて設定される基本燃料噴射量Qbaseに対して、前回の機関始動時に更新された補正値Qcorrが反映される。これにより、シリンダ12内の未燃ガスに相当する分だけ基本燃料噴射量Qbaseは減量補正され、空燃比のリッチ化が抑制される。 Then, based on the correction value Qcorr updated in this way, the fuel injection amount at the next engine start is adjusted. More specifically, at the time of the next engine start, when the fuel injection control is started in the previous step S160 and fuel injection is performed to the ignition preparation cylinder, it is set based on the temperature of the engine cooling water or the like. The correction value Qcorr updated at the previous engine start is reflected on the basic fuel injection amount Qbase. As a result, the basic fuel injection amount Qbase is corrected to decrease by an amount corresponding to the unburned gas in the cylinder 12, and the enrichment of the air-fuel ratio is suppressed.
次に、図7及び図8を参照して、上記始動時における処理(先の図4に示した処理)の作用を説明する。
図7に、機関始動時における機関回転速度NEの変化、及びバルブ制御態様の切り替えタイミングについてそのタイミングチャートを示す。
Next, with reference to FIGS. 7 and 8, the operation of the process at the time of starting (the process shown in FIG. 4) will be described.
FIG. 7 shows a timing chart of the change in the engine rotational speed NE at the time of starting the engine and the switching timing of the valve control mode.
時刻T1において、運転者によりIGスイッチ56が「ON」にされると、バルブ保持制御が開始されるとともに、スタータモータ80によるクランキングが開始され、その結果、機関回転速度NEは上昇しはじめる。また、クランキングの開始に合わせて、上記カウント値Cのカウント処理が開始される。
At time T1, when the IG switch 56 is turned "ON" by the driver, valve holding control is started and cranking by the
時刻T2において、機関回転速度NEが上記基準回転速度NEst以上になると、カウント値Cが閾値Cst以上になったか否かの判定が行われ、閾値Cstより小さい旨判定された場合には、そのままバルブ保持制御が継続される(時刻T2〜時刻T3)。そして、時刻T3において、カウント値Cが閾値Cst以上である旨判定されると、引き続き上記点火準備気筒の検出が行われ、その点火準備気筒に対する通常制御が開始される。すなわち、同点火準備気筒に対する燃料噴射制御及び点火制御が開始されるとともに、同点火準備気筒のバルブ制御は、上記バルブ保持制御から通常の開閉制御に切り替えられる。そして、その後、残りの気筒に対しても通常制御が順次開始されることにより、各シリンダ12では初爆が順次発生して機関始動が完了する。 When the engine rotational speed NE becomes equal to or higher than the reference rotational speed NEst at time T2, it is determined whether or not the count value C is equal to or higher than the threshold value Cst. The holding control is continued (time T2 to time T3). When it is determined at time T3 that the count value C is equal to or greater than the threshold value Cst, the ignition preparation cylinder is continuously detected, and normal control for the ignition preparation cylinder is started. That is, the fuel injection control and the ignition control for the ignition preparation cylinder are started, and the valve control of the ignition preparation cylinder is switched from the valve holding control to the normal opening / closing control. Thereafter, normal control is sequentially started for the remaining cylinders, whereby initial explosions are sequentially generated in the cylinders 12 and the engine start is completed.
このように機関回転速度NEが基準回転速度NEst以上となり、且つカウント値Cが閾値Cst以上となるまでの期間に亘って、吸気バルブ18が全開状態に保持され、排気バルブ19が全閉状態に保持されるバルブ保持制御が実行される。
In this way, the intake valve 18 is kept fully open and the
図8に、ピストン14の上昇行程及び下降行程の変化態様と、各シリンダ12a〜12dにおけるバルブ制御態様の切り替えタイミングの一例とについて、それらのタイミングチャートを示す。以下、この図8を参照して、図7の時刻T3前後におけるバルブ制御態様の切り替え過程を詳しく説明する。
FIG. 8 shows a timing chart of a change mode of the upward stroke and the downward stroke of the
全てのシリンダ12に対してバルブ保持制御が実行されている間は(時刻t5以前)、吸気バルブ18が全開状態、排気バルブ19が全閉状態に保持されたままピストン14が上下動するため、ピストン14が下降行程にあるシリンダでは、空気が吸気通路30からシリンダ12内に吸入される。また、ピストン14が上昇行程にあるシリンダでは、シリンダ12内の未燃ガスが吸気通路30等に排出される。上述したように、バルブ保持制御中には、各シリンダ12内の未燃ガスが各シリンダ間を往来する。例えば、時刻t2〜時刻t3において、第1シリンダ12a及び第4シリンダ12dからサージタンク32に排出された未燃ガスは、先の図2に実線の矢印で示すように、第2シリンダ12b及び第3シリンダ12cに吸入される。また、時刻t3〜時刻t4においては、第2シリンダ12b及び第3シリンダ12cからサージタンク32に排出された未燃ガスは、同図2に点線の矢印で示したように、第1シリンダ12a及び第4シリンダ12dに吸入される。
While the valve holding control is executed for all the cylinders 12 (before time t5), the
そして、機関回転速度NEが基準回転速度NEst以上となり、その後、カウント値Cが閾値Cstに達すると(時刻T3)、第1シリンダ12a及び第2シリンダ12bのうちで、ピストン14が下降行程にあるシリンダ、すなわち上記点火準備気筒の検出が行われる。この例では、時刻T3にて、点火準備気筒として第2シリンダ12bが検出され、この第2シリンダ12bに対する燃料噴射制御及び点火制御が開始される。そして、第2シリンダ12bのピストン14の移動方向が下降から上昇に転じた時点で(時刻t5)、同第2シリンダ12bに対するバルブ保持制御が終了され、吸気バルブ18及び排気バルブ19の制御は、通常の開閉制御に切り替えられる。より詳細には、時刻t5において、第2シリンダ12bの状態を圧縮行程にするべく、吸気バルブ18及び排気バルブ19は全閉状態にされる。そして、その圧縮行程後半に燃料噴射が行われ、その後混合気の点火が行われることにより、第2シリンダ12b内の混合気は燃焼され、時刻t6〜時刻t7の燃焼行程において、同第2シリンダ12b内に残留した未燃ガスは燃焼処理される。そして、時刻t7〜時刻t8の排気行程において、第2シリンダ12bの排気バルブ19は初めて開弁され、排気が排気通路40に排出される。
When the engine rotational speed NE becomes equal to or higher than the reference rotational speed NEst and then the count value C reaches the threshold value Cst (time T3), the
このように第2シリンダ12bに対する燃料噴射制御、点火制御、及びバルブ制御が通常制御に移行されると、他のシリンダにおける通常制御への移行も同様な態様にて、第1シリンダ12a、第3シリンダ12c、第4シリンダ12dの順に行われる。
As described above, when the fuel injection control, the ignition control, and the valve control for the
例えば第1シリンダ12aにあっては、時刻t5〜時刻t6の間でそのピストン14が下降行程にあるときに燃料噴射制御及び点火制御が開始される。そして、ピストン14の移動方向が下降から上昇に転じた時点で(時刻t6)、バルブ保持制御が終了されて通常の開閉制御が開始される。ここでは、第1シリンダ12aの状態を圧縮行程にするために、その吸気バルブ18及び排気バルブ19は全閉状態にされる。そして、その圧縮行程後半に燃料噴射が行われ、その後混合気の点火が行われることにより、第1シリンダ12a内の混合気は燃焼され、時刻t7〜時刻t8の燃焼行程において、同第1シリンダ12a内に残留した未燃ガスは燃焼処理される。そして、時刻t8〜時刻t9の排気行程において、第1シリンダ12aの排気バルブ19は初めて開弁され、排気が排気通路40に排出される。
For example, in the
また、第3シリンダ12cにあっては、時刻t6〜時刻t7の間でそのピストン14が下降行程にあるときに燃料噴射制御及び点火制御が開始される。そして、ピストン14の移動方向が下降から上昇に転じた時点で(時刻t7)、バルブ保持制御が終了されて通常の開閉制御が開始される。ここでは、第3シリンダ12cの状態を圧縮行程にするために、その吸気バルブ18及び排気バルブ19は全閉状態にされる。そして、その圧縮行程後半に燃料噴射が行われ、その後混合気の点火が行われることにより、第3シリンダ12c内の混合気は燃焼され、時刻t8〜時刻t9の燃焼行程において、同第3シリンダ12c内に残留した未燃ガスは燃焼処理される。そして、時刻t9〜時刻t10の排気行程において、第3シリンダ12cの排気バルブ19は初めて開弁され、排気が排気通路40に排出される。
Further, in the
そして、第4シリンダ12dにあっては、時刻t7〜時刻t8の間でそのピストン14が下降行程にあるときに燃料噴射制御及び点火制御が開始される。そして、ピストン14の移動方向が下降から上昇に転じた時点で(時刻t8)、バルブ保持制御が終了されて通常の開閉制御が開始される。ここでは、第4シリンダ12dの状態を圧縮行程にするために、その吸気バルブ18及び排気バルブ19は全閉状態にされる。そして、その圧縮行程後半に燃料噴射が行われ、その後混合気の点火が行われることにより、第4シリンダ12d内の混合気は燃焼され、時刻t9〜時刻t10の燃焼行程において、同第4シリンダ12d内に残留した未燃ガスは燃焼処理される。そして、時刻t10〜時刻t11の排気行程において、第4シリンダ12dの排気バルブ19は初めて開弁され、排気が排気通路40に排出される。
In the
以上説明したこの実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
(1)機関始動時のクランキングに際して、全ての排気バルブ19が閉弁状態に保持されるため、機関始動時において、排気通路40から大気中への未燃ガスの放出が抑制される。また、機関始動時のクランキングに際して、吸気バルブ18は開弁した状態に保持されるため、シリンダ12a〜12dのうちのピストン14が上昇するシリンダからはそのシリンダ内の未燃ガスがサージタンク32等に排出される。そして、このサージタンク32等に排出された未燃ガスは、ピストン14が下降する他のシリンダに吸入されるため、吸気通路30から大気中への未燃ガスの放出についても抑制される。従って、シリンダ12内や吸気通路30内に残留した燃料が機関始動時に未燃ガスとして排出されることによる排気性状の悪化を抑制することができるようになる。
According to this embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) Since all the
(2)また、各シリンダ12の吸気バルブ18の全てを全開状態に保持するため、バルブ保持制御実行中の各シリンダ12における空気の吸入、排出に際して圧力損失を低減することができる。そのため、クランキング時におけるクランクシャフト25の回転負荷を低下させることができる。
(2) Since all the intake valves 18 of each cylinder 12 are held in the fully open state, pressure loss can be reduced when air is sucked and discharged in each cylinder 12 during valve holding control. Therefore, the rotational load of the
(3)バルブ保持制御の実行が終了されて排気バルブ19の開弁動作が開始された後に検出された初期空燃比A/Fprimに基づき、補正値Qcorrを設定し、次回の機関始動時における基本燃料噴射量Qbaseを同補正値Qcorrにて減量補正するようにしている。そのため、未燃ガスの量を考慮して次回始動時の基本燃料噴射量Qbaseが調整されるようになり、次回始動時の空燃比は理想的な状態に近づくようになる。従って、機関始動時のトルク変動や排気性状の悪化を好適に抑制することができる。
(3) A correction value Qcorr is set based on the initial air-fuel ratio A / Fprim detected after the valve holding control is finished and the
(4)上記補正値Qcorrは、初期空燃比A/Fprimが小さいほど大きくなるように設定される。そのため、初期空燃比A/Fprimのリッチ度合が高いときほど基本燃料噴射量Qbaseはより減量されるようになる。従って、機関始動時の燃料噴射量を、各シリンダ12内の未燃ガスの量に応じて適切に設定することができる。 (4) The correction value Qcorr is set so as to increase as the initial air-fuel ratio A / Fprim decreases. Therefore, the basic fuel injection amount Qbase is further decreased as the richness of the initial air-fuel ratio A / Fprim is higher. Therefore, the fuel injection amount at the time of starting the engine can be appropriately set according to the amount of unburned gas in each cylinder 12.
(5)吸気通路30内やシリンダ12内に残留した未燃ガスは、初爆以降の混合気の燃焼に併せて処理することができる。ここで、機関始動時の初爆は、スタータモータ80によって回転されるクランクシャフト25の回転速度がある程度高まった時点で起きやすくなる。そこで、上記バルブ保持制御を機関始動が開始されてから予め設定された時間が経過するまで実行するようにしてもよいが、上記実施形態によるように、クランキング中の機関回転速度NEが初爆発生回転速度NEst以上になったことを上記バルブ保持制御の終了条件の1つとすることにより、次の効果が得られる。すなわち、機関状態が初爆の起きやすい状態になっているときにバルブ保持制御が終了されるため、未燃ガスが燃焼処理されることなく排出されてしまう期間を極力短くすることができる。従って、バルブ保持制御の終了タイミングを、排気性状の悪化を抑えつつ適切に設定することができるようになる。
(5) The unburned gas remaining in the
(6)シリンダ12内のピストン14が上昇行程となったときにバルブ保持制御が終了されて当該シリンダの排気バルブ19及び吸気バルブ18は閉弁状態にされるため、ピストン14が上昇行程になっている同シリンダの状態は速やかに圧縮行程になる。そのため、クランキング中の機関回転速度NEが基準回転速度NEst以上になったときにバルブ保持制御を終了する場合にあって、同バルブ保持制御が終了されてから初爆が発生するまでの時間をより短くすることができる。従って、未燃ガスの排出をより確実に抑えることができるようになる。
(6) When the
(7)排気バルブ19及び吸気バルブ18は、電磁力を利用したバルブ駆動機構20により駆動されるいわゆる電磁駆動バルブとして構成されている。そのため、クランクシャフト25の回転に同期することなく、各シリンダ12の開弁及び閉弁のタイミングを自在に制御することができ、上記のようなバルブ保持制御を容易に実現することができる。
(7) The
(8)筒内噴射式の内燃機関においては、燃料噴射弁の先端部が燃焼室内に露出して設けられており、同燃料噴射弁は気筒内の高温、高圧に曝される。そのため、その燃料シール部は劣化しやすい。また、噴射口を開閉する弁体と噴射口との間への異物のかみこみ、噴射口と弁体との接触部分の磨耗等によるシール不良が発生することもあり、機関停止時に燃料がシリンダ内に漏れる可能性がある。従って、筒内噴射式の内燃機関にあっては、吸気ポートに燃料が噴射される吸気ポート噴射式の内燃機関と比較して、機関始動時における排気性状の悪化が顕著になるおそれがある。この点、上記実施形態によれば、そうした筒内噴射式のエンジン10において、機関停止時にシリンダ12内に残留した燃料が、クランキング時に未燃ガスとして大気中に放出されるといったことを抑制することができる。
(8) In a cylinder injection internal combustion engine, the tip of the fuel injection valve is provided exposed in the combustion chamber, and the fuel injection valve is exposed to the high temperature and high pressure in the cylinder. Therefore, the fuel seal part is likely to deteriorate. In addition, foreign matter may be caught between the valve body that opens and closes the injection port and the contact between the injection port and the valve body may cause a seal failure. There is a possibility of leakage. Therefore, in an in-cylinder injection type internal combustion engine, there is a possibility that the exhaust characteristics at the start of the engine are significantly deteriorated as compared with an intake port injection type internal combustion engine in which fuel is injected into the intake port. In this regard, according to the above-described embodiment, in the in-
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・シリンダ12内や吸気通路30等に残留する未燃ガスの量は、燃料噴射弁24の状態や、機関停止時の吸気バルブ18及び排気バルブ19の開閉状態によってシリンダごとに異なることがある。そのため、基本燃料噴射量Qbaseを上述したような初期空燃比A/Fprimに基づいて調整した場合であっても、各シリンダ12の未燃ガスの量のばらつきが大きい場合には、シリンダ12ごとに空燃比が異なった状態となり、その結果、当該空燃比は変動してしまうおそれがある。ここで、バルブ保持制御の実行中には、インテークマニホールド31及びサージタンク32等を介して未燃ガスが各シリンダ12を往来するため、各シリンダ12や、各シリンダ12に連通される吸気通路内の未燃ガスの量は均一化される。しかし、同バルブ保持制御の実行期間が短い場合には、そうした均一化が十分になされず、各シリンダ12の未燃ガスの量のばらつきを十分に抑えることができないおそれがある。そこで、初期空燃比A/Fprimの変動量、例えば所定期間内における初期空燃比A/Fprimの最大値と最小値との差等を検出し、その変動量に基づいてバルブ保持制御の実行期間の設定するようにすることもできる。
In addition, the said embodiment can also be implemented with the following forms which changed this suitably.
The amount of unburned gas remaining in the cylinder 12, the
こうした場合、各シリンダ12の未燃ガスの量のばらつきを考慮して同実行期間が設定されるようになるため、そうしたばらつきを好適に抑えることができるようになる。そのため、機関始動時における初期空燃比A/Fprimの変動を適切に抑制することができる。 In such a case, since the execution period is set in consideration of variations in the amount of unburned gas in each cylinder 12, such variations can be suitably suppressed. Therefore, it is possible to appropriately suppress fluctuations in the initial air-fuel ratio A / Fprim at the time of engine start.
なお、初期空燃比A/Fprimの変動量に基づいてバルブ保持制御の実行期間を設定する場合には、図9に示すように、初期空燃比A/Fprimの変動量が大きいときほどバルブ保持制御の実行期間が長くなるようにすることで、同実行期間を適切に設定することができる。この場合には、例えば、初期空燃比A/Fprimの変動量が大きいほど上記閾値Cstを大きな値に設定するといった構成を採用することにより、そうしたバルブ保持制御の実行期間を初期空燃比A/Fprimの変動量に基づいて可変設定することができる。 When the execution period of the valve holding control is set based on the fluctuation amount of the initial air-fuel ratio A / Fprim, as shown in FIG. 9, the valve holding control is increased as the fluctuation amount of the initial air-fuel ratio A / Fprim is larger. This execution period can be set appropriately by making the execution period of (2) longer. In this case, for example, by adopting a configuration in which the threshold Cst is set to a larger value as the fluctuation amount of the initial air-fuel ratio A / Fprim is larger, the execution period of such valve holding control is set to the initial air-fuel ratio A / Fprim. Can be variably set based on the amount of fluctuation.
また、初期空燃比A/Fprimの変動量が所定値を超える場合には、バルブ保持制御の実行期間をあらかじめ設定された時間だけ延長するようにしてもよい。
・上記実施形態では、排気中の酸素濃度に比例した信号を出力する空燃比センサ53を排気通路40に設ける構成とした。これに対して、空燃比センサ53に替えて、排気通路40内の酸素濃度のリッチ状態、リーン状態を検出する酸素センサを設け、リッチ状態が検出された場合は、予め設定された補正値Qcorrにて基本燃料噴射量Qbaseを減量補正するようにしてもよい。
Further, when the fluctuation amount of the initial air-fuel ratio A / Fprim exceeds a predetermined value, the execution period of the valve holding control may be extended by a preset time.
In the above embodiment, the
・燃料量調整手段として初期空燃比A/Fprimに基づいて基本燃料噴射量Qbaseを補正するようにしたが、そうした基本燃料噴射量Qbaseの補正処理を省略してもよい。 Although the basic fuel injection amount Qbase is corrected based on the initial air-fuel ratio A / Fprim as the fuel amount adjusting means, the correction process for the basic fuel injection amount Qbase may be omitted.
・上記実施形態では、ピストン14の下降行程にて、燃料噴射制御及び点火制御を開始するようにした。この他、シリンダ12内に残留している未燃ガスのみで初爆が起きる場合には、ピストン14の上昇行程等において点火制御のみを開始し、未燃ガスのみによって初爆を発生させた後に、燃料噴射制御を開始するようにしてもよい。
In the above embodiment, the fuel injection control and the ignition control are started in the downward stroke of the
・上記基準回転速度NEstは、上述した初爆発生回転速度に設定することが望ましいが、初爆発生回転速度近傍の回転速度を設定した場合であっても、排気性状の悪化を抑制することは可能である。 The reference rotational speed NEst is desirably set to the initial explosion occurrence rotational speed described above, but even when the rotational speed near the initial explosion occurrence rotational speed is set, it is possible to suppress deterioration of exhaust properties. Is possible.
・機関回転速度NEと基準回転速度NEstとの比較判定処理(図4のステップS130の処理)を省略し、カウント値Cと閾値Cstとの比較判定処理(図4のステップS140の処理)に基づいてバルブ保持制御の終了時期を判定するようにしてもよい。また、カウント値Cと閾値Cstとの比較判定処理(図4のステップS140の処理)を省略し、機関回転速度NEと基準回転速度NEstとの比較判定処理(図4のステップS130の処理)に基づいてバルブ保持制御の終了時期を判定するようにしてもよい。 The comparison determination process (the process of step S130 in FIG. 4) between the engine speed NE and the reference rotation speed NEst is omitted, and the comparison determination process (the process of step S140 in FIG. 4) between the count value C and the threshold value Cst is omitted. Thus, the end time of the valve holding control may be determined. Further, the comparison determination process between the count value C and the threshold value Cst (the process in step S140 in FIG. 4) is omitted, and the comparison determination process between the engine speed NE and the reference rotation speed NEst (the process in step S130 in FIG. 4) is performed. Based on this, the end time of the valve holding control may be determined.
・バルブ保持制御の実行に際して、吸気バルブ18を全開状態に保持するようにしたが、少なくとも開弁状態に保持されるようにしてもよい。例えばバルブ保持制御の実行に際して、吸気バルブ18を開閉するバルブ駆動機構20の開駆動用電磁石262を非通電状態にし、吸気バルブ18を中立位置に保持することで、その開弁状態を半開状態に保持するようにしてもよい。この場合には、バルブ保持制御の実行中におけるバルブ駆動機構20の消費電力を抑えることができる。
In the execution of the valve holding control, the intake valve 18 is held in the fully opened state, but may be held in at least the valve opened state. For example, when the valve holding control is executed, the
・電磁駆動部221への通電がない場合には、吸気バルブ18及び排気バルブ19の初期位置が中立位置となるようにしたが、こうした構成に限定されるものではない。例えば、電磁駆動部221への通電がない場合の吸気バルブ18の初期位置を全開状態となる位置に、排気バルブ19の初期位置を全閉状態となる位置になるように構成してもよい。この場合には、電磁駆動部221への通電制御を行うことなくバルブ保持制御を実行することができる。
In the case where the
・機関始動時には、圧縮行程後半に燃料を噴射するようにしたが、吸気行程で燃料を噴射するようにしてもよい。この場合には、先の図4に示したステップS150にて、ピストン14が上昇行程にあるシリンダを点火準備気筒として検出し、その検出された点火準備気筒に対して燃料噴射制御及び点火時期制御を開始する。そして、点火準備気筒のピストン14についてその移動方向が上昇から下降に転じた後に、すなわち吸気行程に入ってから燃料噴射を行うようにすることで、吸気行程での燃料噴射にも対応することができる。なお、この場合には、残りの他の気筒についても同様な態様にて燃料噴射制御を開始するとともに、吸気行程において燃料噴射を行う。
-When starting the engine, the fuel is injected in the latter half of the compression stroke, but the fuel may be injected in the intake stroke. In this case, in step S150 shown in FIG. 4, the cylinder in which the
・上記バルブ駆動機構20の構造は一例であり、要は、電磁力によって吸気バルブ及び排気バルブの開閉動作を行う駆動機構であれば、本発明は同様に適用することができる。
また、上記実施形態では、電磁力により吸気バルブ18及び排気バルブ19を開閉する駆動機構を示した。しかし、こうした駆動機構に限らず、機関始動に際して吸気バルブ18を開弁状態に、排気バルブ19を閉弁状態に保持することができる駆動機構を採用することもできる。
The structure of the
Moreover, in the said embodiment, the drive mechanism which opens and closes the intake valve 18 and the
例えば、クランクシャフト25の回転と同期して回転するカムシャフトにより吸気バルブ18や排気バルブ19を開閉するバルブ駆動機構を備える場合には、図10及び図11に示すように、カムシャフトに設けられる吸気カムや排気カムを3次元カムとすることによって、上記バルブ保持制御を行うことができる。
For example, when a valve drive mechanism for opening and closing the intake valve 18 and the
図10を参照して、その吸気カム310の構造を詳しく説明する。図10は吸気カム310の三面図であり、(b)は正面図、(a)は(b)におけるa‐a方向の側面図、(c)は(b)におけるc‐c方向の側面図である。
The structure of the
この図10に示すように、吸気カム310は、通常制御用カム面320とバルブ保持制御用カム面330とを有し、これらがテーパ面340でなだらかに接続された3次元カムとして構成される。そして、吸気カムシャフト300をスライドアクチュエータにより軸方向に移動させることによって、吸気バルブ18を駆動するカム面が通常制御用カム面320とバルブ保持制御用カム面330との間で切り替えられる。
As shown in FIG. 10, the
図10(a)に示すように、通常制御用カム面320は、一般的な吸気カムのカム面と同様に、吸気バルブ18が閉弁状態となるベース面322と吸気バルブ18を開弁させるカム山の変位面324とにより構成されている。これに対して、バルブ保持制御用カム面330は、吸気カムシャフト300の軸心に対して全てのカム面が通常制御用カム面320のカム山の頂点T(図10(a)を参照)と同じ高さを持つように形成されている。このため、スライドアクチュエータが図10の矢印L方向に吸気カムシャフト300を移動させると、吸気バルブ18は、吸気カム310のバルブ保持制御用カム面330に接触し、吸気カムシャフト300の回転角に関わらず常に開弁した状態となる。
As shown in FIG. 10A, the normal
一方、スライドアクチュエータが図10の矢印R方向に吸気カムシャフト300を移動させると、吸気バルブ18は吸気カム310の通常制御用カム面320に接触して駆動され、吸気カムシャフト300の回転に同期して開閉される状態となる。
On the other hand, when the slide actuator moves the
吸気バルブ18を開閉する駆動機構として、このような吸気カム310を備えることにより、上記実施形態と同様に、バルブ保持制御の実行に際して吸気バルブ18を開弁状態に保持することができるようになる。
By providing such an
また、排気カム410も同様に、図11に示すごとく、通常制御用カム面420とバルブ保持制御用カム面430とを持つ3次元カムとして構成される。
この図11は、排気カム410の三面図であり、(b)は正面図、(a)は(b)におけるa‐a方向の側面図、(c)は(b)におけるc‐c方向の側面図である。
Similarly, the
FIG. 11 is a three-side view of the
同図11に示すように、排気カム410は、通常制御用カム面420とバルブ保持制御用カム面430とを有し、これらがテーパ面440でなだらかに接続された3次元カムとして構成される。そして、排気カムシャフト400をスライドアクチュエータにより軸方向に移動させることによって、排気バルブ19を駆動するカム面が通常制御用カム面420とバルブ保持制御用カム面430との間で切り替えられる。
As shown in FIG. 11, the
図11(a)に示すように、通常制御用カム面420は、一般的な排気カムのカム面と同様に、排気バルブ19が閉弁状態となるベース面422と排気バルブ19を開弁させるカム山の変位面424とにより構成されている。これに対して、バルブ保持制御用カム面430は、排気カムシャフト400の軸心に対して全てのカム面が通常制御用カム面420のベース面422と同じ高さを持つように形成されている。このため、スライドアクチュエータが図11の矢印L方向に排気カムシャフト400を移動させると、排気バルブ19は、排気カム410のバルブ保持制御用カム面430に接触し、排気カムシャフト400の回転角に関わらず常に閉弁した状態となる。
As shown in FIG. 11A, the normal
一方、スライドアクチュエータが図11の矢印R方向に排気カムシャフト400を移動させると、排気バルブ19は排気カム410の通常制御用カム面420に接触して駆動され、排気カムシャフト400の回転に同期して開閉される状態となる。
On the other hand, when the slide actuator moves the
排気バルブ19を開閉する駆動機構として、このような排気カム410を備えることにより、上記実施形態と同様に、バルブ保持制御の実行に際して排気バルブ19を閉弁状態に保持することができるようになる。
By providing such an
・上記実施形態では、各シリンダ12に対して、吸気バルブ18及び排気バルブ19が2ずつ設けられていたが、その数は任意に変更することができる。
・バルブ保持制御の実行に際しては、シリンダ12毎に設けられた2つの吸気バルブ18の双方を開弁状態に保持するようにした。この他、シリンダ12毎に複数設けられた吸気バルブ18のうちで少なくとも1つを開弁状態に保持するようにしてもよい。この場合であっても、各シリンダ12内に残留した未燃ガスを、各シリンダ12間で往来させることは可能である。
In the above embodiment, two intake valves 18 and two
-When executing the valve holding control, both of the two intake valves 18 provided for each cylinder 12 are held open. In addition, at least one of the plurality of intake valves 18 provided for each cylinder 12 may be held open. Even in this case, the unburned gas remaining in each cylinder 12 can travel between the cylinders 12.
・上記実施形態におけるエンジン10は、筒内噴射式の内燃機関であった。この他、同エンジン10が、吸気ポートに燃料が噴射される吸気ポート噴射式の内燃機関であっても、燃料噴射弁から漏れた燃料に起因する排気性状の悪化が生じるおそれがある。すなわち、吸気ポート噴射式の内燃機関では、吸気通路内に燃料が付着して残留するため、機関始動時にあって初爆が起きるまでは、その付着燃料、いわば残留燃料に起因する気化燃料が未燃のまま排気通路に排出され、排気性状が悪化するおそれがある。そこで、エンジン10が吸気ポート噴射式の内燃機関であっても、その制御装置に本発明を適用することにより、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができ、もって吸気通路内に残留した燃料が機関始動時に未燃ガスとして排出されることによる排気性状の悪化を抑制することができるようになる。ちなみに、エンジン10が、燃焼室15内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と吸気ポート16に燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える場合であっても、本発明は同様に適用することができる。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、各気筒に点火プラグ23を設け、ECU90にて点火制御を実行する構成を示したが、ディーゼルエンジンのように点火プラグを必要としないエンジンであっても本発明を同様に適用することができる。
In the above embodiment, the ignition plug 23 is provided in each cylinder and the ignition control is executed by the
・上記エンジン10に対して、気筒数や気筒配列、あるいは点火順序が異なる内燃機関の制御装置にも、本発明は同様に適用することができる。
The present invention can be similarly applied to a control device for an internal combustion engine in which the number of cylinders, cylinder arrangement, or ignition order is different from the
10…エンジン、11…シリンダブロック、12a…第1シリンダ、12b…第2シリンダ、12c…第3シリンダ、12d…第4シリンダ、13…シリンダヘッド、14…ピストン、15…燃焼室、16…吸気ポート、17…排気ポート、18…吸気バルブ、19…排気バルブ、19a…弁軸、19b…傘部、20…バルブ駆動機構、23…点火プラグ、24…燃料噴射弁、25…クランクシャフト、29…コネクティングロッド、30…吸気通路、31…インテークマニホールド、32…サージタンク、33…スロットルバルブ、40…排気通路、41…エキゾーストマニホールド、42…触媒コンバータ、51…クランク角センサ、52…エアフロメータ、53…空燃比センサ、54…変位量センサ、55…水温センサ、56…イグニッションスイッチ(IGスイッチ)、80…スタータモータ、90…電子制御装置(ECU)、100…タイミングロータ、215…弁座、221…電磁駆動部、222…ロアリテーナ、224…ロアスプリング、226…アーマチャ軸、228…アーマチャ、230…アッパリテーナ、232…アッパコア、234…ロアコア、236…アッパキャップ、238…アッパスプリング、240,244…溝、242…アッパコイル、246…ロアコイル、261…閉駆動用電磁石、262…開駆動用電磁石、300…吸気カムシャフト、310…吸気カム、320…通常制御用カム面、322…ベース面、324…変位面、330…バルブ保持制御用カム面、340…テーパ面、400…排気カムシャフト、410…排気カム、420…通常制御用カム面、422…ベース面、424…変位面、430…バルブ保持制御用カム面、440…テーパ面。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記内燃機関のクランキング中に、前記排気バルブの全てを全閉状態に保持するとともに前記吸気バルブを開弁状態に保持するバルブ保持制御を実行する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 In an internal combustion engine comprising a plurality of cylinders and a drive mechanism that opens and closes an exhaust valve and an intake valve provided in each cylinder, the control device that performs opening and closing control of each valve by the drive mechanism,
A control device for an internal combustion engine, wherein during the cranking of the internal combustion engine, valve holding control for holding all the exhaust valves in a fully closed state and holding the intake valve in a valve open state is executed.
請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein when performing the valve holding control, all of the intake valves of each cylinder are held open.
請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein when performing the valve holding control, the intake valve is held in a fully open state.
排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、気筒に供給される燃料量を調整する燃料量調整手段とを備え、前記バルブ保持制御の実行が終了されて前記排気バルブの開弁動作が開始された後に検出された空燃比に基づき、次回の機関始動時における燃料噴射量を調整する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
An air-fuel ratio detecting means for detecting the air-fuel ratio of the exhaust and a fuel amount adjusting means for adjusting the amount of fuel supplied to the cylinder are provided, and the opening operation of the exhaust valve is started after the execution of the valve holding control is finished. A control device for an internal combustion engine, characterized in that the fuel injection amount at the next engine start is adjusted based on the air-fuel ratio detected after the operation is performed.
請求項4に記載の内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the fuel injection amount is reduced as the richness of the air-fuel ratio is higher.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the valve holding control is terminated when an engine rotation speed during cranking is equal to or higher than an initial explosion occurrence rotation speed.
請求項6に記載の内燃機関の制御装置。 In addition to the condition that the engine rotation speed is equal to or higher than the initial explosion occurrence rotation speed, the valve holding control is terminated when any one of the pistons goes up, and the valve holding control is performed. The control device for an internal combustion engine according to claim 6, wherein the exhaust valve and the intake valve of a cylinder in which the piston is in an ascending stroke with the end of are closed.
請求項4〜7のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 4 to 7, wherein an execution period of the valve holding control at the next engine start is set based on a fluctuation amount of the air-fuel ratio.
請求項8に記載の内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to claim 8, wherein the execution period is lengthened as the fluctuation amount is larger.
請求項1〜9のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 9, wherein the drive mechanism is a mechanism that opens and closes the exhaust valve and the intake valve by electromagnetic force.
請求項1〜10のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 10, wherein the internal combustion engine is a direct injection internal combustion engine in which fuel is directly supplied into a cylinder.
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JP2006146898A JP2007315321A (en) | 2006-05-26 | 2006-05-26 | Control device for internal combustion engine |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008019809A (en) * | 2006-07-13 | 2008-01-31 | Toyota Motor Corp | Starting device of internal combustion engine |
JP2011208570A (en) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Toyota Motor Corp | Control apparatus of restarting |
JP2012017663A (en) * | 2010-07-06 | 2012-01-26 | Yanmar Co Ltd | Gas engine starting control method |
-
2006
- 2006-05-26 JP JP2006146898A patent/JP2007315321A/en active Pending
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