JP2008151059A - Controller for internal combustion engine having variable valve train - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine control device including a variable valve mechanism.
従来、例えば特許文献1には、吸気弁の開閉時期やリフト量を可変とする可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置が開示されている。この従来の制御装置では、ノックが検出された時に、ノック抑制とトルク変動抑制のための制御を実行するようにしている。より具体的には、その一例として、上記従来の制御装置は、ノック検出時に吸気弁の閉弁時期を進角するとともに吸気弁の開口面積を増加させるようにしている。
Conventionally, for example,
上述した従来の内燃機関のように、吸気弁の開閉時期やリフト量などを可変とする可変動弁機構を備える内燃機関においては、ポンプ損失の低減による燃費向上を図る目的で、以下のような吸入空気量の制御が行われることがある。すなわち、吸気弁の作用角を小さくして閉じ時期を早めることでバルブ通過空気量を制限させつつ、その分だけスロットル開度を大きくするという吸入空気量の制御が行われることがある。 As in the conventional internal combustion engine described above, in an internal combustion engine equipped with a variable valve mechanism that makes the intake valve open / close timing, lift amount, etc. variable, in order to improve fuel efficiency by reducing pump loss, the following The intake air amount may be controlled. That is, there is a case where the intake air amount is controlled such that the throttle opening is increased by that amount while restricting the valve passing air amount by reducing the operating angle of the intake valve to advance the closing timing.
上記のような吸入空気量の制御では、低負荷域から高負荷域に移行する際には、内燃機関に要求される負荷に応じて、徐々に作用角を大きくすることでポンプ損失の低減が図られる。その結果、中負荷域では、ちょうど吸気弁が下死点付近で閉じるタイミングとなる作用角が用いられることになる。吸気弁が下死点付近で閉じられることになると、筒内の実圧縮比が増加し、ノック発生の可能性が高くなってしまう。 In the control of the intake air amount as described above, when shifting from the low load region to the high load region, the pump loss can be reduced by gradually increasing the operating angle according to the load required for the internal combustion engine. Figured. As a result, in the middle load range, an operating angle that is the timing at which the intake valve closes near the bottom dead center is used. When the intake valve is closed near the bottom dead center, the actual compression ratio in the cylinder increases and the possibility of knocking increases.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、吸気弁の少なくとも閉じ時期を可変とする可変動弁機構を備える内燃機関において、ノックの発生を良好に回避させつつ、内燃機関の運転状態を適切に制御し得る制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. In an internal combustion engine having a variable valve mechanism that makes at least the closing timing of an intake valve variable, an internal combustion engine can be avoided while satisfactorily avoiding the occurrence of knocking. An object of the present invention is to provide a control device that can appropriately control the operating state of an engine.
第1の発明は、吸気弁の少なくとも閉じ時期を可変とする可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置であって、
吸気下死点を含む所定範囲よりも進角側で吸気弁の閉じ時期を制御する第1制御モードと、前記所定範囲よりも遅角側で吸気弁の閉じ時期を制御する第2制御モードとを有し、前記第1制御モードと前記第2制御モードの何れかで吸気弁の閉じ時期を制御する吸気弁制御手段と、
比較的低負荷側の領域では前記第1制御モードを選択し、比較的高負荷側の領域では前記第2制御モードを選択する制御モード選択手段と、
を備えることを特徴とする。
A first invention is a control device for an internal combustion engine comprising a variable valve mechanism that makes at least the closing timing of an intake valve variable.
A first control mode for controlling the closing timing of the intake valve on the advance side from a predetermined range including the intake bottom dead center, and a second control mode for controlling the closing timing of the intake valve on the retard side from the predetermined range; An intake valve control means for controlling the closing timing of the intake valve in either the first control mode or the second control mode;
Control mode selection means for selecting the first control mode in a relatively low load side region and selecting the second control mode in a relatively high load side region;
It is characterized by providing.
また、第2の発明は、第1の発明において、前記第1制御モードおよび前記第2制御モードのうちの少なくとも前記第1制御モードは、内燃機関の負荷に応じて吸気弁の閉じ時期を決定する制御であることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, at least the first control mode of the first control mode and the second control mode determines the closing timing of the intake valve according to the load of the internal combustion engine. It is the control to perform.
また、第3の発明は、第1の発明において、前記第2制御モードは、吸気通路への吸気の吹き返しが定常状態であっても生ずる閉じ時期となるように、吸気弁の閉じ時期を決定する吸気遅閉じ制御であることを特徴とする。 In a third aspect based on the first aspect, the closing timing of the intake valve is determined so that the second control mode is a closing timing that occurs even when the return of intake air to the intake passage is in a steady state. This is characterized in that the intake air late closing control is performed.
また、第4の発明は、第3の発明において、前記第1制御モードは、内燃機関の負荷に応じて吸気弁の閉じ時期を決定する制御であることを特徴とする。 In a fourth aspect based on the third aspect, the first control mode is control for determining the closing timing of the intake valve in accordance with the load of the internal combustion engine.
また、第5の発明は、第3または第4の発明において、前記吸気遅閉じ制御は、エンジン回転数が所定値以下で、かつ負荷が所定値以上となる運転領域で用いられることを特徴とする。 Further, a fifth invention is characterized in that, in the third or fourth invention, the intake slow closing control is used in an operating region where the engine speed is equal to or lower than a predetermined value and the load is equal to or higher than a predetermined value. To do.
また、第6の発明は、第4の発明において、前記制御モード選択手段は、エンジン回転数が高くなるに従って、より高負荷となるまで前記第1制御モードを選択することを特徴とする。 According to a sixth aspect, in the fourth aspect, the control mode selection means selects the first control mode until the load becomes higher as the engine speed increases.
また、第7の発明は、第1乃至第6の発明の何れかにおいて、前記吸気弁制御手段による吸気弁の閉じ時期の制御以外に内燃機関のトルクを制御するトルク制御手段と、
前記制御モード選択手段によって前記第2制御モードが選択された場合には、前記吸気弁制御手段によるトルクの制御から前記トルク制御手段によるトルクの制御に切り替えるトルク制御切替手段と、
を更に備えることを特徴とする。
A seventh aspect of the invention relates to any one of the first to sixth aspects of the invention, torque control means for controlling the torque of the internal combustion engine in addition to control of the intake valve closing timing by the intake valve control means,
Torque control switching means for switching from torque control by the intake valve control means to torque control by the torque control means when the second control mode is selected by the control mode selection means;
Is further provided.
また、第8の発明は、第7の発明において、前記トルク制御手段は、吸入空気量を制御するスロットルバルブであって、前記第1制御モードから前記第2制御モードに切り替えられた際の、吸気弁の閉じ時期および吸気弁の作用角のうちの少なくとも吸気弁の閉じ時期に応じて、前記スロットルバルブの開度を調整することを特徴とする。 According to an eighth aspect based on the seventh aspect, the torque control means is a throttle valve for controlling an intake air amount, and is switched from the first control mode to the second control mode. The opening degree of the throttle valve is adjusted according to at least the closing timing of the intake valve among the closing timing of the intake valve and the operating angle of the intake valve.
また、第9の発明は、第1乃至第8の発明の何れかにおいて、前記第1制御モードと前記第2制御モードとの間での制御モードの切り替えと同期して、内燃機関の点火時期を変更する点火時期変更手段を更に備えることを特徴とする。 According to a ninth invention, in any one of the first to eighth inventions, the ignition timing of the internal combustion engine is synchronized with the switching of the control mode between the first control mode and the second control mode. It further has an ignition timing changing means for changing.
また、第10の発明は、第9の発明において、前記点火時期変更手段は、前記第1制御モードと前記第2制御モードとの間での制御モードの前記切り替えがなされた際のバルブオーバーラップ期間に応じて、点火時期の進角量を決定することを特徴とする。 In a tenth aspect based on the ninth aspect, the ignition timing changing means has a valve overlap when the control mode is switched between the first control mode and the second control mode. The advance amount of the ignition timing is determined according to the period.
第1の発明によれば、内燃機関の負荷状態に応じて、第1制御モードと第2制御モードとの間で制御モードが切り替えられるため、吸気弁が吸気下死点付近で閉じられるのを回避することができる。このため、本発明によれば、ノックの発生を良好に回避させつつ、内燃機関の運転状態を適切に制御することができる。 According to the first invention, since the control mode is switched between the first control mode and the second control mode in accordance with the load state of the internal combustion engine, the intake valve is closed near the intake bottom dead center. It can be avoided. Therefore, according to the present invention, it is possible to appropriately control the operation state of the internal combustion engine while favorably avoiding the occurrence of knocking.
第2の発明によれば、ノックの発生を良好に回避させつつ、ポンプ損失の低減による燃費向上を実現することができる。 According to the second aspect of the invention, it is possible to achieve an improvement in fuel consumption by reducing pump loss while avoiding knocking well.
第3の発明によれば、ノックの発生を良好に回避させつつ、高負荷域において、燃費改善を図るうえで適切な吸気弁の制御を実現することができる。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to achieve appropriate intake valve control in order to improve fuel efficiency in a high load range while avoiding knocking well.
第4の発明によれば、ノックの発生を良好に回避させつつ、燃費改善を図るうえで適切な吸気弁の制御を、内燃機関の負荷状態に応じて選択することが可能となる。 According to the fourth aspect of the invention, it is possible to select appropriate intake valve control in accordance with the load state of the internal combustion engine in order to improve fuel efficiency while favorably avoiding knocking.
第5の発明によれば、ノック発生の可能性が最も懸念される低回転高負荷域において、ノックの発生を良好に回避させつつ、燃費改善を図るうえで適切な吸気弁の制御を実現することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, in the low-rotation and high-load region where the possibility of knocking is most concerned, appropriate intake valve control is realized in order to improve fuel efficiency while favorably avoiding knocking. be able to.
第6の発明によれば、現在のエンジン回転数に応じて燃費面で最適な吸気弁の制御がより確実に使用されるように、制御モードを好適に選択することができるようになる。 According to the sixth aspect, the control mode can be suitably selected so that the optimum control of the intake valve in terms of fuel consumption can be used more reliably in accordance with the current engine speed.
第7の発明によれば、第2制御モードが選択されることとなる高負荷域においては、例えば上記吸気遅閉じ制御を用いて吸気弁の閉じ時期を十分に遅角させつつ、所定のトルク制御手段によって吸入空気量を制御するという運転が可能となる。 According to the seventh aspect, in the high load range where the second control mode is selected, for example, the intake valve closing timing is sufficiently retarded using the intake slow closing control, and the predetermined torque is set. An operation of controlling the intake air amount by the control means is possible.
第8の発明によれば、第2制御モードにおける上記トルク制御手段としてスロットルバルブが用いられている場合に、スロットルバルブの開度を適切に設定することができる。 According to the eighth aspect, when the throttle valve is used as the torque control means in the second control mode, the opening degree of the throttle valve can be set appropriately.
第9の発明によれば、第1制御モードと第2制御モードとの間での制御モードの切り替えに伴うトルク段差を好適に抑制することができる。 According to the ninth aspect of the invention, it is possible to suitably suppress a torque step accompanying switching of the control mode between the first control mode and the second control mode.
第10の発明によれば、上記制御モードの切り替え時に、燃焼悪化に起因するトルク段差が生ずるのを好適に抑制することができる。 According to the tenth aspect, it is possible to suitably suppress the occurrence of a torque step due to deterioration in combustion when the control mode is switched.
実施の形態1.
[システム構成]
図1は、本発明の実施の形態1の内燃機関10の構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、内燃機関10を備えている。ここでは、内燃機関10は、直列4気筒型のエンジンであるものとする。内燃機関10の筒内には、ピストン12が設けられている。内燃機関10の筒内には、ピストン12の頂部側に燃焼室14が形成されている。燃焼室14には、吸気通路16および排気通路18が連通している。
[System configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of an
吸気通路16の入口近傍には、吸気通路16に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ20が設けられている。エアフローメータ20の下流には、スロットルバルブ22が設けられている。スロットルバルブ22は、アクセル開度と独立してスロットル開度TAを制御することのできる電子制御式スロットルバルブである。スロットルバルブ22の近傍には、スロットル開度TAを検出するスロットルセンサ24が配置されている。
An air flow meter 20 that outputs a signal corresponding to the flow rate of air sucked into the
また、スロットルバルブ22の下流には、内燃機関10の吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁26が配置されている。また、内燃機関10が備えるシリンダヘッドには、燃焼室14の頂部から燃焼室14内に突出するように点火プラグ28が取り付けられている。吸気ポートおよび排気ポートには、それぞれ、燃焼室14と吸気通路16、或いは燃焼室14と排気通路18を導通状態または遮断状態とするための吸気弁30および排気弁32が設けられている。
A
吸気弁30および排気弁32は、それぞれ吸気可変動弁機構34および排気可変動弁機構36により駆動される。これらの可変動弁機構34、36の詳細な構成については、図2乃至図5を参照して後述するものとする。
The
図1に示すシステムは、ECU(Electronic Control Unit)40を備えている。ECU40には、上述した各種のセンサとともに、エンジン回転数を検出するクランク角センサ42やアクセル開度PAを検出するためのアクセル開度センサ44が接続されている。また、ECU40には、上述した各種のアクチュエータが接続されている。ECU40は、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関10の運転状態を制御することができる。
The system shown in FIG. 1 includes an ECU (Electronic Control Unit) 40. In addition to the various sensors described above, the
[本実施形態の可変動弁機構の構成]
図2は、図1に示すシステムが備える吸気可変動弁機構34の構成を示す図である。以下、この図を参照して、吸気可変動弁機構34について更に説明する。尚、排気可変動弁機構36は、吸気可変動弁機構34とほぼ同様の構成であるので、その詳細な図示および説明を省略する。
[Configuration of Variable Valve Mechanism of this Embodiment]
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the intake variable valve mechanism 34 provided in the system shown in FIG. Hereinafter, the intake variable valve mechanism 34 will be further described with reference to FIG. The exhaust
図2に示すように、内燃機関10は、1気筒当たり2つの吸気弁30を備えている。そして、内燃機関10は、前述したように4つの気筒(#1〜#4)を備えており、#1→#3→#4→#2の順で爆発行程が行われる。吸気可変動弁機構34は、2つの装置、すなわち吸気可変動弁機構34Aと吸気可変動弁機構34Bとで構成されている。吸気可変動弁機構34Aは#2気筒および#3気筒が備える吸気弁30を駆動し、吸気可変動弁機構34Bは#1気筒および#4気筒が備える吸気弁30を駆動する。
As shown in FIG. 2, the
吸気可変動弁機構34Aは、駆動源としての電動機(以下、モータと称する)50Aと、モータ50Aの回転運動を伝達する伝達機構としてのギヤ列52Aと、ギヤ列から伝達された回転運動を吸気弁30の直線的な開閉運動に変換するカムシャフト54Aとを備えている。同様に、吸気可変動弁機構34Bは、モータ50B、ギヤ列52B、およびカムシャフト54Bを備えている。
The intake
モータ50A,50Bは、回転速度および回転量の制御が可能なサーボモータである。このモータ50A,50Bとしては、例えばDCブラシレスモータ等が好ましく用いられる。モータ50A,50Bには、その回転位置(回転角度)を検出するためのレゾルバ、ロータリーエンコーダ等の回転角検出センサが内蔵されている。モータ50A,50Bの回転速度および回転量は、ECU40により制御される。
The motors 50A and 50B are servo motors capable of controlling the rotation speed and the rotation amount. For example, a DC brushless motor or the like is preferably used as the motors 50A and 50B. The motors 50A and 50B incorporate rotation angle detection sensors such as a resolver and a rotary encoder for detecting the rotation position (rotation angle). The rotational speed and amount of rotation of the motors 50A and 50B are controlled by the
カムシャフト54A、54Bの外周部には、カムシャフト54A、54Bに対して一体回転するカム駆動ギヤ56と、やはりカムシャフト54A、54Bに対して一体回転するカム58とがそれぞれ設けられている。
A cam drive gear 56 that rotates integrally with the
ギヤ列52Aは、モータ50Aの出力軸60に取り付けられたモータギヤ62Aの回転を中間ギヤ64Aを介してカムシャフト54Aが互いに等しい速度で回転するように構成されても良いし、モータギヤ62Aに対してカム駆動ギヤ56を増速又は減速させるように構成されても良い。同様にして、ギヤ列52Bは、モータ50Bの出力軸に取り付けられたモータギヤ62Bの回転を中間ギヤ64B(図2において図示せず)を介してカムシャフト54Bのカム駆動ギヤ56に伝達する。
The
図2に示すように、カムシャフト54Aは#2,#3気筒の吸気弁30の上部に配置されており、カムシャフト54Aに設けられたカム58により#2,#3気筒の吸気弁30が開閉駆動される。また、カムシャフト54Bは2つに分割された状態で#1,#4気筒の吸気弁30の上部に配置されており、カムシャフト54Bに設けられたカム58により#1,#4気筒の吸気弁30が開閉駆動される。2つに分割されたカムシャフト54Bは、中空のカムシャフト54A内に挿通された連結部材を介して連結され、一体的に回転するように構成されている。
As shown in FIG. 2, the
図3は、カム58によって吸気弁30が駆動される様子を示す模式図である。カム58はカムシャフト54A,54Bと同軸の円弧状のベース円58bの一部を半径方向外側に向かって膨らませてノーズ58aを形成した板カムの一種として形成されている。カム58のプロファイルはその全周に亘って負の曲率が生じないように、つまり半径方向外側に向かって凸曲面を描くように設定されている。尚、本実施形態ではカム58が吸気弁30を直接駆動する直打式の動弁系を例示しているが、ロッカーアームを介して吸気弁30を駆動するものであっても良い。ロッカーアームを介して吸気弁30を駆動する動弁系の場合、カム58のプロファイルは、半径方向外側に向かって凹曲面を描くように設定される場合もある。
FIG. 3 is a schematic diagram showing how the
図2に示すように、吸気弁30はそれぞれ弁軸30aを備えている。各カム58は吸気弁30の弁軸30aの一端に設けられたバルブリフタ66と対向する。各吸気弁30はバルブスプリング(図示せず)の圧縮反力によってカム58側に付勢されている。カム58のベース円58bとバルブリフタ66が対向しているときには、そのバルブスプリングの付勢力により、吸気ポートのバルブシート(図示せず)に吸気弁30が密着して吸気ポートが閉じられる。
As shown in FIG. 2, each
モータ50A、50Bの回転運動がギヤ列52A,52Bを介してカムシャフト54A,54Bに伝達されると、カムシャフト54A,54Bと一体にカム58が回転し、ノーズ58aがバルブリフタ66を乗り越える間にバルブリフタ66が押し下げられ、吸気弁30がバルブスプリングの付勢力に抗してリフト(開弁)する。
When the rotational motion of the motors 50A and 50B is transmitted to the
また、図3(A)及び図3(B)は、カム58の2つの駆動モードを示している。カム58の駆動モードには、モータ50A、50Bを一方向に連続回転させて図3(A)に示すようにカム58を最大リフト位置、すなわちカム58のノーズ58aが相手側の部品(この場合はバルブリフタ66)と接する位置を越えて正転方向(図3(A)中の矢印方向)に連続的に回転させる正転駆動モードと、正転駆動モードにおける最大リフト位置に達する前にモータ50A、50Bの回転方向を切り換えて図3(B)に示すようにカム58を往復運動させる揺動駆動モードとがある。
3A and 3B show two drive modes of the
正転駆動モードでは、カム58の回転速度を制御することで吸気弁30の作用角が制御される。また、揺動駆動モードでは、カム58の回転速度とともに、カム58が揺動する角度範囲を制御することで、吸気弁30の作用角およびリフト量を制御することができる。このように、吸気可変動弁機構34によれば、運転状態に応じた最適な作用角、リフト量(開弁特性)で吸気弁30を駆動することが可能となる。
In the normal rotation drive mode, the operating angle of the
図4は、内燃機関10のエンジン回転数、トルク(負荷)と、カム58の駆動モードとの関係を示す模式図である。図4に示すように、カム58の駆動モードは、エンジン回転数とトルク(負荷)とに関連付けて使い分けられる。基本的に低回転域では揺動駆動モードが選択され、高回転域では正転駆動モードが選択される。これにより、低回転域では吸気弁30の作用角、リフト量を少なくし、高回転域では吸気弁30の作用角、リフト量を大きくする制御が行われ、エンジン回転数とトルクに応じた最適な空気量を気筒内に送ることが可能となる。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the relationship between the engine speed and torque (load) of the
図5は、カムシャフト54Aに設けられた2つのカム58を詳細に示す模式図である。図5に示すように、カムシャフト54Aには、#2気筒の吸気弁30を駆動するためのカム58と、#3気筒の吸気弁30を駆動するためのカム58とが180°の角度位置だけ離間して設けられている。4気筒の内燃機関ではクランク角720°の間に#1→#3→#4→#2の順で爆発行程が行われるため、#2気筒と#3気筒の吸気行程はクランク角の360°毎に行われる。吸気可変動弁機構34Aは、クランク角360°毎に#2気筒用のカム58と#3気筒用のカム58が、交互に#2気筒の吸気弁30と#3気筒の吸気弁30を駆動するようにカムシャフト54Aを回転または揺動させる。同様に、カムシャフト54Bには#1気筒、#4気筒の吸気弁30を駆動するためのカム58が設けられており、吸気可変動弁機構34Bは、カムシャフト54Bを回転または揺動させることで、#1気筒の吸気弁30と#4気筒の吸気弁30を駆動する。
FIG. 5 is a schematic diagram showing in detail two
このように構成された本実施形態のシステムによれば、正転駆動モードでは、カム58が1回転するうちでカム58の回転速度を変化させ、カム58が吸気弁30をリフトさせている期間が変化するようにモータ50A,50Bの回転速度を変化させることにより、吸気弁30の作用角を変化させることができる。正転駆動モードにおいては、ECU40には、内燃機関10の運転状態に応じて、吸気弁30の目標作用角が設定される。そして、ECU40は、その目標作用角と対応するモータ50A,50Bの回転速度が実現できるように、モータ50A,50Bの作動を制御する。
According to the system of the present embodiment configured as described above, in the normal rotation drive mode, the rotation speed of the
また、揺動駆動モードでは、カム58の回転速度、および、カム58が揺動する角度範囲が変化するようにモータ50A,50Bの回転速度および回転量を変化させることにより、吸気弁30の作用角および最大リフト量を変化させることができる。揺動駆動モードにおいては、ECU40には、内燃機関10の運転状態に応じて、吸気弁30の目標作用角および目標最大リフト量が設定される。そして、ECU40は、その目標作用角および目標最大リフト量と対応するモータ50A,50Bの回転量および回転速度が実現できるように、モータ50A,50Bの作動を制御する。
In the swing drive mode, the operation of the
[実施の形態1の特徴部分]
図6は、本発明の実施の形態1において用いられる吸気弁30の閉じ時期IVCの制御手法を説明するための図である。図6中に示す波形は、等作用角ラインを示している。尚、図6におけるノックに関する記載は、図9に示すルーチンの説明とともに後述する。
[Characteristics of Embodiment 1]
FIG. 6 is a diagram for explaining a control method of the closing timing IVC of the
本実施形態のシステムは、上述した吸気可変動弁機構34とスロットルバルブ22を吸入空気量の制御手段として利用することができる。本実施形態では、吸気可変動弁機構34による吸気弁30の開弁特性の制御を主として用いて、吸入空気量の制御を行うようにしている。
The system of the present embodiment can use the intake variable valve mechanism 34 and the
より具体的には、本実施形態のシステムでは、ポンプ損失の低減による燃費向上を図る目的で、以下のような吸入空気量の制御を行うようにしている。すなわち、吸気弁30の作用角を小さくして閉じ時期IVCを早めることでバルブ通過空気量を制限させつつ、その分だけスロットル開度TAを大きくするという吸入空気量の制御を行うというものである。
More specifically, in the system of the present embodiment, the following intake air amount control is performed for the purpose of improving fuel consumption by reducing pump loss. That is, the intake air amount is controlled such that the throttle opening TA is increased by that amount while the valve passing air amount is limited by reducing the operating angle of the
そのために、内燃機関10の要求負荷率およびエンジン回転数に応じて、吸気弁30の目標作用角が決定され、その目標作用角を適切な開弁位相で実現するために吸気弁30の開閉時期が決定される。このような制御によれば、内燃機関10の負荷(負荷率)およびエンジン回転数に応じて、作用角が可変とされ、吸気弁30の閉じ時期IVCが制御されることになる。より具体的には、図6に示すように、負荷率やエンジン回転数が高くなるにつれ、作用角が徐々に大きくされ、吸気弁30の閉じ時期IVCが徐々に遅角される。
尚、以下の本明細書中においては、このように負荷に応じて吸気弁30の閉じ時期IVCを可変として吸入空気量を調整する制御を、「IVC可変制御」と称することとする。
For this purpose, the target operating angle of the
In the following description of the present specification, the control for adjusting the intake air amount by making the closing timing IVC of the
図7は、上記IVC可変制御で用いられる吸気弁30の開閉タイミングの例を示す図である。図7(A)は、小作用角が選択される低負荷域における吸気弁30の開閉タイミングを示している。この場合には、吸気弁30は、吸気上死点TDC近傍で開弁された後、吸気下死点BDCよりも比較的早い段階で閉弁される。また、図7(B)は、大作用角が選択される高負荷域における吸気弁30のバルブタイミングを示している。この場合には、吸気弁30は、所望のバルブオーバーラップ期間を得るために上記図7(A)に示すケースよりも吸気上死点TDCに対して進角したクランク位置で開弁された後、十分な空気量が筒内に取り込まれた状態となるように吸気下死点BDCよりも遅れたタイミングで閉弁される。
FIG. 7 is a diagram showing an example of opening / closing timing of the
上述したIVC可変制御によれば、例えば低負荷域から高負荷域に移行する際には、スロットル開度TAは基本的に比較的大きな開度に維持させつつ、内燃機関10に要求される負荷に応じて、徐々に作用角が大きくなるように吸気弁30の閉じ時期IVCを(例えば図7(A)から図7(B)に向けて)遅らせていくという手法によって、ポンプ損失の低減を好適に図りつつ吸入空気量を制御することが可能となる。
According to the IVC variable control described above, for example, when shifting from a low load range to a high load range, the throttle opening TA is basically maintained at a relatively large opening while the load required for the
図8は、上記IVC可変制御において、ノックの発生が懸念される吸気弁の開閉タイミングを示す図である。上記IVC可変制御を吸気弁の閉じ時期IVCに対して何らの配慮も伴わずに実行すると、負荷率が60〜70%程度の中負荷域では、図8に示すように、ちょうど吸気弁が下死点BDC付近で閉じるタイミングとなる作用角が用いられることになる。そのような中負荷域においては、スロットル開度が比較的大きく制御されていることも影響して、吸気弁が吸気下死点BDC付近の所定範囲内で閉じられることになると、筒内の実圧縮比が増加し、ノック発生の可能性が高くなってしまう。 FIG. 8 is a diagram showing the opening / closing timing of the intake valve in which the occurrence of knocking is a concern in the IVC variable control. When the above IVC variable control is executed without any consideration for the intake valve closing timing IVC, in the middle load range where the load factor is about 60 to 70%, as shown in FIG. The working angle that is the timing to close near the dead center BDC will be used. In such a medium load range, if the intake valve is closed within a predetermined range near the intake bottom dead center BDC, the throttle opening is controlled to be relatively large. The compression ratio increases and the possibility of knocking increases.
そこで、本実施形態では、基本的には上記IVC可変制御を用いて負荷に応じて吸気弁30の閉じ時期IVCの制御を行うことにより、吸入空気量を制御するようにしたうえで、吸気下死点BDCを含む所定範囲よりも進角側で吸気弁30の閉じ時期IVCを制御する第1制御モードと、当該所定範囲よりも遅角側で吸気弁30の閉じ時期IVCを制御する第2制御モードとを備えるようにした。そして、比較的低負荷側の領域では第1制御モードを選択し、比較的高負荷側の領域では第2制御モードを選択するようにした。
Therefore, in this embodiment, basically, the intake air amount is controlled by controlling the closing timing IVC of the
図9は、上記の機能を実現するために、本実施の形態1においてECU40が実行するルーチンのフローチャートである。図9に示すルーチンでは、先ず、現在の内燃機関10の負荷率が算出される(ステップ100)。負荷率は、アクセル開度、エンジン回転数、エアフローメータ20による吸入空気量、吸気管負圧などのセンサ値に基づいて算出される。
FIG. 9 is a flowchart of a routine executed by the
次に、現在の負荷率とエンジン回転数とに基づいて、上記第1制御モードと上記第2制御モードの中から現在の運転状態に応じた制御モードが選択される(ステップ102)。次いで、選択された現在の制御モードが第1制御モードであるか否かが判別される(ステップ104)。 Next, a control mode corresponding to the current operating state is selected from the first control mode and the second control mode based on the current load factor and the engine speed (step 102). Next, it is determined whether or not the selected current control mode is the first control mode (step 104).
上記ステップ104において、現在の制御モードが第1制御モードであると判定された場合には、次いで、アクセル開度およびアクセル開度変化率などに基づいて、より高負荷側への負荷増加要求(加速要求)があるか否かが判別される(ステップ106)。その結果、そのような負荷増加要求があると判定された場合には、その負荷増加要求がノック懸念バルブタイミング領域からの負荷増加要求であるか否かが判別される(ステップ108)。
If it is determined in
内燃機関のノックは、特に低エンジン回転数領域において、負荷率が約60%を超えるような負荷域で生じ易くなる。そこで、本ステップ108では、上記IVC可変制御が適用されている場合に吸気弁30の閉じ時期IVCがちょうど吸気下死点BDC付近の所定範囲内に制御されるのを回避すべく、ノック発生の可能性が最も高い負荷率60〜70%程度の負荷域を含む負荷率50〜80%程度の領域(図6参照)を、「ノック懸念バルブタイミング領域」と定めている。尚、図6においては、ノック懸念バルブタイミング領域を、エンジン回転数によらずに一定としているが、このような設定に限らず、エンジン回転数や圧縮端温度に応じて可変にしてもよい。
The knock of the internal combustion engine tends to occur in a load region where the load factor exceeds about 60%, particularly in a low engine speed region. Therefore, in this
上記ステップ108において、今回の負荷増加要求がノック懸念バルブタイミング領域からの負荷増加要求ではないと判定された場合には、現在の制御モードである第1制御モードがそのまま継続して使用される(ステップ110)。従って、この場合には、負荷に応じた吸入空気量が得られるように、負荷に応じて吸気弁30の閉じ時期IVCが制御されることになる。
If it is determined in
一方、上記ステップ108において、今回の負荷増加要求がノック懸念バルブタイミング領域からの負荷増加要求であると判定された場合には、現在の制御モードである第1制御モードから第2制御モードへ瞬時に変更される(ステップ112)。より具体的には、例えば、作用角が150°CA程度とされた第1制御モードから作用角が210°CA程度となる第2制御モードとなるように、吸気可変動弁機構34によって瞬時に変更される。この場合には、次いで、制御モードの変更によってトルク段差が生じないように、スロットル開度TAと点火時期の調整によるトルク調整が実行される(ステップ114)。
On the other hand, if it is determined in
また、図9に示すルーチンでは、上記ステップ104において、現在の制御モードが第1制御モードではない、つまり、第2制御モードであると判定された場合には、次いで、アクセル開度およびアクセル開度変化率などに基づいて、より低負荷側への負荷減少要求(減速要求)があるか否かが判別される(ステップ116)。その結果、そのような負荷減少要求があると判定された場合には、その負荷減少要求がノック懸念バルブタイミング領域からの負荷減少要求であるか否かが判別される(ステップ118)。
In the routine shown in FIG. 9, if it is determined in
上記ステップ118において、今回の負荷減少要求がノック懸念バルブタイミング領域からの負荷減少要求ではないと判定された場合には、現在の制御モードである第2制御モードがそのまま継続して使用される(ステップ120)。従って、この場合には、負荷に応じた吸入空気量が得られるように、負荷に応じて吸気弁30の閉じ時期IVCが制御されることになる。
If it is determined in
一方、上記ステップ118において、今回の負荷減少要求がノック懸念バルブタイミング領域からの負荷減少要求であると判定された場合には、現在の制御モードである第2制御モードから第1制御モードへ瞬時に変更される(ステップ122)。より具体的には、例えば、作用角が210°CA程度とされた第2制御モードから作用角が150°CA程度となる第1制御モードとなるように、吸気可変動弁機構34によって瞬時に変更される。この場合には、次いで、制御モードの変更によってトルク段差が生じないように、スロットル開度TAと点火時期の調整によるトルク調整が実行される(ステップ124)。
On the other hand, if it is determined in
以上説明した図9に示すルーチンによれば、内燃機関10の現在の負荷領域が当該ノック懸念バルブタイミング領域に入った際に負荷変更要求があった場合には、吸気下死点BDC付近を避けて吸気弁30の閉じ時期IVCが制御されるようになる。そして、本実施形態の吸気可変動弁機構34によれば、そのための第1制御モードと第2制御モードとの切り替えを、内燃機関10のサイクル単位で瞬時に切り替えることが可能である。従って、上記ルーチンの処理によれば、ノックの発生が懸念される負荷域において、制御モードの切り替え途中に、吸気弁30の閉じ時期IVCが吸気下死点BDC付近を通過しないようにすることが可能となる。このように、本実施形態のシステムによれば、ノックの発生を良好に回避させつつ、良好な燃費性能が得られる上記IVC可変制御を用いた吸入空気量制御によって、内燃機関10の運転状態を適切に制御することができる。
According to the routine shown in FIG. 9 described above, if there is a load change request when the current load region of the
尚、上述した実施の形態1においては、ECU40が、上記ステップ110、112、120、または122の処理を実行することにより前記第1の発明における「吸気弁制御手段」が、上記ステップ102、108、または118の処理を実行することにより前記第1の発明における「制御モード選択手段」が、それぞれ実現されている。
In the first embodiment described above, the
実施の形態2.
次に、図10乃至図12を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
本実施形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU40に図9に示すルーチンに代えて後述する図12に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The system of the present embodiment can be realized by causing the
[実施の形態2の特徴部分]
図10は、本発明の実施の形態2における第2制御モードとして用いられる吸気弁30の開閉タイミングを説明するための図である。図10は、吸気上死点よりも比較的進角した位置で吸気弁30が開弁され、かつ、実圧縮比を下げるために吸気通路への吸気の吹き返しが意図的に生ずる程度の閉じ時期IVCにまで吸気弁30の閉じ時期IVCが十分に遅角された例を示している。
[Characteristics of Embodiment 2]
FIG. 10 is a diagram for explaining the opening / closing timing of the
ここでいう、吸気の吹き返しが意図的に生ずる程度の閉じ時期IVCとは、その閉じ時期IVCに制御された状態で目標とする運転状態に達した後の定常時に、吸気の吹き返しが生じるような閉じ時期IVCのことを指している。より具体的には、上記閉じ時期IVCは、一般的な内燃機関において出力確保のために高速高負荷時に採用される閉じ時期IVC(例えばABDC30〜40°CA)よりも更に遅角された閉じ時期IVCのことをいい、例えば、図10に示す吸気下死点後ABDC90°CAのケースを含むABDC80〜100°CAといった閉じ時期IVCが該当する。
The closing timing IVC at which the intake air blowback is intentionally generated here means that the intake air blowback occurs in a steady state after reaching the target operating state in a state controlled by the closing timing IVC. It means the closing time IVC. More specifically, the closing timing IVC is more delayed than the closing timing IVC (for example,
上記の本実施形態で用いられる第2制御モード、すなわち、いわゆる吸気弁30の遅閉じによるアトキンソンサイクル化を狙った吸気弁30の閉じ時期IVCの制御を、以下の本明細書中においては、「吸気遅閉じ制御」とも称することとする。より具体的には、この吸気遅閉じ制御の実行時には、吸気弁30の閉じ時期IVCが上記のように十分に遅角された所定の閉じ時期IVCに制御されたうえで、スロットルバルブ22によって吸入空気量の制御がなされる。また、吸気遅閉じ制御の実行時の吸気弁30の閉じ時期IVCは、一定値ではなく、例えば、負荷やエンジン回転数などの運転状態に応じて可変であってもよい。
In the following description, the second control mode used in the present embodiment, that is, the control of the closing timing IVC of the
尚、この段階で、この吸気遅閉じ制御と上述した実施の形態1におけるIVC可変制御との相違を明確にしておく。IVC可変制御は、スロットル開度TAを十分に大きくしつつ、負荷やエンジン回転数に応じて所定の吸入空気量が得られると判断できる時点で吸気弁30を閉じることにより、吸入空気量の制御を行う手法である。従って、このIVC可変制御を第1制御モードおよび第2制御モードとして利用している上記実施の形態1において、負荷増加要求時に第1制御モードから第2制御モードに瞬時に切り替えられた直後の過渡時には、IVC可変制御が用いられていても一時的に吸気の吹き返しが生ずることとなる。しかしながら、IVC可変制御は、定常時に吸気の吹き返しが生ずることを意図する上記吸気遅閉じ制御とは相違したものとなる。
At this stage, the difference between the intake air intake closing control and the IVC variable control in the first embodiment is clarified. In the IVC variable control, the intake air amount is controlled by closing the
図11は、上記の吸気遅閉じ制御の利用が燃費向上を図るうえで有効となる運転領域を説明するための図である。図11中にハッチングを付した低回転高負荷領域は、IVC可変制御よりも吸気遅閉じ制御の方が燃費面で優れる領域を示している。低回転高負荷域で吸気遅閉じ制御が勝る理由は、ポンプ損失はどちらの制御でも同等であるが、吸気遅閉じ制御は、吸気上死点TDC付近でのバルブオーバーラップ期間の増加に起因するEGR(排気ガス再循環)ガス量の増加に伴う冷却損失の低減(燃焼温度低下)が図れるという点と、吸気流が長く続くことに起因する筒内混合気分布改善および吸気乱れ増加による燃焼改善が図れるという点において、IVC可変制御よりも優れているためである。 FIG. 11 is a diagram for explaining an operation region in which the use of the intake air closing control described above is effective in improving fuel efficiency. The low-rotation and high-load region indicated by hatching in FIG. 11 indicates a region in which the intake air intake closing control is superior to the IVC variable control in terms of fuel consumption. The reason why the intake slow closing control is superior in the low rotation and high load range is that the pump loss is the same in both controls, but the intake slow closing control is due to the increase of the valve overlap period near the intake top dead center TDC EGR (Exhaust Gas Recirculation) Reduction of cooling loss (combustion temperature) due to increased gas volume, improvement of in-cylinder mixture distribution due to long intake flow, and improvement of combustion due to increase of intake turbulence This is because it is superior to IVC variable control in that it can be achieved.
一方、図11中にハッチングが付された領域以外の領域では、吸気遅閉じ制御よりもIVC可変制御の方が燃費面で優れることになる。特に、低回転低負荷領域においてIVC可変制御の方が燃費面で勝る理由は、以下の通りである。すなわち、吸気遅閉じ制御が用いられると、筒内への吸入時に吸気弁30や燃焼室14の壁面などとの熱交換により温められた吸気が吸気通路に吹き返されるという点と、吸気の圧縮期間が短い(遅閉じにより実圧縮比が小さい)という点とにより、圧縮端温度が十分に高められにくくなる。そして、低回転低負荷領域は、元々、良好な燃焼を確保するという点において厳しい領域である。これらの要因により、低回転低負荷領域では、IVC可変制御を用いた方が燃焼の改善が図られるため、燃費面で優れるようになる。
On the other hand, in a region other than the hatched region in FIG. 11, the IVC variable control is superior in terms of fuel consumption to the intake air late closing control. In particular, the reason why the IVC variable control is superior in terms of fuel consumption in the low rotation and low load range is as follows. That is, when the intake slow closing control is used, the intake air warmed by heat exchange with the
また、図11に示すように、エンジン回転数が約2500rpm以下(一例)となるエンジン回転数領域では、ノック発生が懸念される領域よりも低負荷側にまで、吸気遅閉じ制御が燃費面で勝る領域が及んでいる。そこで、本実施形態では、IVC可変制御を行っている段階で負荷増加要求があった場合には、所定のエンジン回転数(図11の例では約2500rpm)以下の領域であれば、燃費改善要求に基づきIVC可変制御から吸気遅閉じ制御に必要に応じて切り替えるようにした。具体的には、例えば、作用角が140°CAとなる程度の吸気弁30の閉じ時期IVC(吸気下死点前BBDC40°程度)に制御された状態から、作用角が280°CAとなる程度の閉じ時期IVC(吸気下死点後ABDC80°程度)が得られるように、吸気弁30の閉じ時期IVC(および開き時期IVO)が瞬時に切り替えられる。
In addition, as shown in FIG. 11, in the engine speed range where the engine speed is about 2500 rpm or less (an example), the intake late closing control is performed in terms of fuel efficiency to the lower load side than the area where knocking is a concern. The area to win is reaching. Therefore, in the present embodiment, when there is a load increase request at the stage where IVC variable control is being performed, a fuel efficiency improvement request is made if it is within a predetermined engine speed (about 2500 rpm in the example of FIG. 11). Based on the above, we switched from IVC variable control to intake slow closing control as needed. Specifically, for example, when the operating angle is 280 ° CA from a state controlled at the closing timing IVC (about
そして、本実施形態では、当該所定のエンジン回転数よりも高い中速のエンジン回転数域、すなわち、吸気遅閉じ制御が燃費面で勝る領域よりもノック懸念領域の方が低負荷側にまで及ぶ領域であれば、ノック回避要求に基づき、この場合もIVC可変制御から吸気遅閉じ制御に必要に応じて切り替えるようにした。具体的には、例えば、作用角が160°CAとなる程度の吸気弁30の閉じ時期IVC(吸気下死点前BBDC20°程度)に制御された状態から、作用角が280°CAとなる程度の閉じ時期IVC(吸気下死点後ABDC80°程度)が得られるように、吸気弁30の閉じ時期IVC(および開き時期IVO)が瞬時に切り替えられる。
In this embodiment, the middle engine speed range that is higher than the predetermined engine speed, that is, the knock concern area extends to the lower load side than the area where the intake slow closing control is superior in terms of fuel efficiency. In this case, based on the knock avoidance request, the IVC variable control is switched to the intake slow closing control as necessary. Specifically, for example, when the operating angle is 280 ° CA from a state controlled at the closing timing IVC (about BBDC 20 ° before intake bottom dead center) of the
図12は、上記の機能を実現するために、本実施の形態2においてECU40が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、所定のエンジン回転数(図11に示す例では3000rpm)以下の領域での制御を想定したものである。それ以外の高エンジン回転数についても、本ルーチンを同様に適用してもよいし、或いは、高エンジン回転数領域では、第2制御モードをIVC可変制御として、上述した実施の形態1における図9と同様のルーチンを実行するようにしてもよい。また、図12において、実施の形態1における図9に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
FIG. 12 is a flowchart of a routine executed by the
図12に示すルーチンでは、ステップ100において現在の内燃機関10の負荷率が算出された後、現在の負荷率とエンジン回転数とに基づいて、第1制御モードと第2制御モードの中から現在の運転状態に応じた制御モードが選択される(ステップ200)。本ルーチンでは、第1制御モードではIVC可変制御が用いられ、第2制御モードでは吸気遅閉じ制御が用いられる。
In the routine shown in FIG. 12, after the current load factor of the
また、図12に示すルーチンでは、現在の制御モードが第1制御モードであると判定された場合(ステップ104)であって、負荷増加要求があると判定された場合(ステップ106)には、次いで、今回の負荷増加要求が、吸気遅閉じ制御が燃費面で勝る領域への負荷増加要求であるか否かが判別される(ステップ202)。ECU40は、上記図11に示すような関係、すなわち、負荷率とエンジン回転数とで表される運転領域内に吸気遅閉じ制御が燃費面で勝る領域を表した関係を記憶しており、そのような関係と今回の負荷増加要求とを比較して、本ステップ202の処理が実行される。
In the routine shown in FIG. 12, when it is determined that the current control mode is the first control mode (step 104) and it is determined that there is a load increase request (step 106), Next, it is determined whether or not the current load increase request is a load increase request to an area where intake late closing control is superior in terms of fuel efficiency (step 202). The
上記ステップ202において、吸気遅閉じ制御が燃費面で勝る領域への負荷増加要求ではないと判定された場合には、次いで、今回の負荷増加要求がノック懸念バルブタイミング領域からの負荷増加要求であるか否かが判別される(ステップ108)。その結果、当該ステップ108の判定が不成立である場合には、現在の制御モードである第1制御モードがそのまま継続使用される(ステップ110)。
If it is determined in
一方、上記ステップ108の判定が成立する場合には、現在の制御モードである第1制御モードから第2制御モードへ瞬時に変更される(ステップ204)。より具体的には、例えば、作用角が160°CA程度とされた第1制御モードから作用角が280°CA程度とされる第2制御モードとなるように、吸気可変動弁機構34によって瞬時に変更される。この場合には、次いで、スロットルバルブ22によるトルク制御に切り替えられるとともに、点火時期が制御モードの切り替えに同期して変更される。そして、制御モードの変更によってトルク段差が生じないように、スロットル開度TAと点火時期の調整によるトルク調整が実行される(ステップ206)。
On the other hand, if the determination in
また、上記ステップ202において、吸気遅閉じ制御が燃費面で勝る領域への負荷増加要求であると判定された場合には、現在の制御モードである第1制御モードから第2制御モードへ瞬時に変更される(ステップ208)。より具体的には、例えば、作用角が140°CA程度とされた第1制御モードから作用角が280°CA程度とされる第2制御モードとなるように、吸気可変動弁機構34によって瞬時に変更される。この場合には、次いで、スロットルバルブ22によるトルク制御に切り替えられるとともに、点火時期が制御モードの切り替えに同期して変更される。そして、制御モードの変更によってトルク段差が生じないように、スロットル開度TAと点火時期の調整によるトルク調整が実行される(ステップ210)。
Further, when it is determined in
また、図12に示すルーチンでは、現在の制御モードが第2制御モードであると判定された場合(ステップ104)であって、負荷減少要求があると判定された場合(ステップ116)には、次いで、今回の負荷増加要求が、吸気遅閉じ制御が燃費面で勝る領域への負荷減少要求であるか否かが判別される(ステップ212)。 In the routine shown in FIG. 12, when it is determined that the current control mode is the second control mode (step 104) and it is determined that there is a load reduction request (step 116), Next, it is determined whether or not the current load increase request is a load decrease request to an area where the intake slow closing control is superior in terms of fuel efficiency (step 212).
上記ステップ212において、吸気遅閉じ制御が燃費面で勝る領域への負荷減少要求であると判定された場合には、現在の制御モードである第2制御モードがそのまま継続使用される(ステップ214)。
If it is determined in
一方、上記ステップ212において、吸気遅閉じ制御が燃費面で勝る領域への負荷減少要求ではないと判定された場合、すなわち、IVC可変制御が燃費面で勝る領域への負荷減少要求であると判定された場合には、現在の制御モードである第2制御モードから第1制御モードへ瞬時に変更される(ステップ216)。より具体的には、例えば、作用角が280°CA程度とされた第2制御モードから作用角がエンジン回転数に応じて140〜160°CA程度とされる第1制御モードとなるように、吸気可変動弁機構34によって瞬時に変更される。この場合には、次いで、スロットルバルブ22によるトルク制御に切り替えられるとともに、点火時期が制御モードの切り替えに同期して変更される。そして、制御モードの変更によってトルク段差が生じないように、スロットル開度TAと点火時期の調整によるトルク調整が実行される(ステップ218)。
On the other hand, if it is determined in
以上説明した図12に示すルーチンによれば、IVC可変制御が燃費面で勝る領域と吸気遅閉じ制御が燃費面で勝る領域とを跨ぐ負荷変更要求があった場合には、IVC可変制御を利用する第1制御モードと吸気遅閉じ制御を利用する第2制御モードとの間で、制御モードが吸気可変動弁機構34を用いて瞬時に切り替えられる。このような制御によれば、ノックの発生が懸念される負荷域に差し掛かっても、制御モードの切り替え途中に、吸気弁30の閉じ時期IVCが吸気下死点BDC付近を通過しないようにすることが可能となる。そして、本実施形態では、高負荷側で利用する第2制御モードとして、IVC可変制御よりも更に吸気弁30の閉じ時期IVCを大きく遅角させる吸気遅閉じ制御が用いられる。このため、本実施形態のシステムによれば、ノックの発生を良好に回避させつつ、かつ、実施の形態1のシステムに比して更に高燃費が得られるような吸入空気量制御を実現することができる。
According to the routine shown in FIG. 12, the IVC variable control is used when there is a load change request straddling the region where the IVC variable control is superior in terms of fuel consumption and the region where the intake air intake closing control is superior in terms of fuel efficiency. The control mode is instantaneously switched using the intake variable valve mechanism 34 between the first control mode and the second control mode using the intake slow closing control. According to such control, the closing timing IVC of the
また、図11に示すように、吸気遅閉じ制御が燃費面で勝る領域とIVC可変制御が燃費面で勝る領域との境界線は、エンジン回転数が高くなるにつれ、高負荷側に移行する。上記図12に示すルーチンでは、図11に示す関係を考慮して、今回の負荷変更要求が制御モードの変更を必要とするものであるか否かの判別が行われる(ステップ202、212参照)。このような制御によれば、所定の低エンジン回転数領域においては、エンジン回転数が高くなるにつれ、より高負荷にならないとIVC可変制御から吸気遅閉じ制御に変更されないようになり、また、より低負荷にならないと吸気遅閉じ制御からIVC可変制御に変更されないようになる。その結果、現在のエンジン回転数に応じて燃費面で最適な制御がより確実に使用されるように、制御モードを好適に選択することができるようになる。
Further, as shown in FIG. 11, the boundary line between the region where the intake slow closing control is superior in terms of fuel consumption and the region where the IVC variable control is superior in terms of fuel consumption shifts to the high load side as the engine speed increases. In the routine shown in FIG. 12, in consideration of the relationship shown in FIG. 11, it is determined whether or not the current load change request needs to change the control mode (see
尚、上述した実施の形態2においては、スロットルバルブ22が前記第7の発明における「トルク制御手段」に相当しているとともに、ECU40が上記ステップ206、210、または218の処理を実行することにより前記第7の発明における「トルク制御切替手段」が実現されている。
また、ECU40が上記ステップ206、210、または218の処理を実行することにより前記第9の発明における「点火時期変更手段」が実現されている。
In the second embodiment described above, the
Further, the “ignition timing changing means” according to the ninth aspect of the present invention is realized by the
実施の形態3.
次に、図13を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。
本実施形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU40に図12に示すルーチンに代えて後述する図13に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The system of the present embodiment can be realized by causing the
[実施の形態3の特徴部分]
本実施形態のシステムは、IVC可変制御と吸気遅閉じ制御との間で制御モードを瞬時に切り替えた際のトルク調整(ステップ300等参照)の手法に特徴を有している。より具体的には、本実施形態は、制御モードの切り替え後の吸気弁30の閉じ時期IVCと作用角に基づいて、スロットル開度TAの変化幅を調整するという点に特徴を有している。
[Characteristics of Embodiment 3]
The system of the present embodiment is characterized by a method of torque adjustment (see step 300 and the like) when the control mode is instantaneously switched between IVC variable control and intake air intake closing control. More specifically, the present embodiment is characterized in that the change range of the throttle opening degree TA is adjusted based on the closing timing IVC and the operating angle of the
また、上記図10に示すような吸気弁30の開閉タイミングを使用する吸気遅閉じ制御が実行されると、吸気弁30の開き時期IVOの進角によってバルブオーバーラップ期間が増やされることになり、内部EGRガス量が増加する。適量での内部EGRガス量の増加は燃費向上効果をもたらすことになるが、若干燃焼が悪化する。そこで、本実施形態は、制御モードの切り替えと同期して、点火時期を変更するようにした。そして、制御モードの切り替え後における点火時期の進角量を、バルブオーバーラップ期間(吸気弁30の開き時期IVO)に基づいて調整するようにした。より具体的には、バルブオーバーラップ期間が長くなるほど、点火時期の進角量を大きくするようにした。
Further, when the intake slow closing control using the opening / closing timing of the
図13は、上記の機能を実現するために、本実施の形態3においてECU40が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図13に示すルーチンは、ステップ206、210、および218がそれぞれステップ300、302、および304に置き換えられている点を除き、図12に示すルーチンと同様である。このため、図13において、実施の形態1における図12に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。また、本ルーチンは、上述した実施の形態2における図12に示すルーチンに本実施形態のトルク調整を組み合わせたものであるが、これに代え、上述した実施の形態1における図9に示すルーチンに本実施形態のトルク調整を組み合わせるようにしてもよい。
FIG. 13 is a flowchart of a routine executed by the
図13に示すルーチンでは、今回の負荷増加要求がノック懸念バルブタイミング領域からの負荷増加要求であると判定され(ステップ108、現在の制御モードである第1制御モードから第2制御モードへ瞬時に変更された場合(ステップ204)には、次いで、制御モードの変更によってトルク段差が生じないように、スロットル開度TAと点火時期の調整によるトルク調整が実行される(ステップ300)。
In the routine shown in FIG. 13, it is determined that the current load increase request is a load increase request from the knock concern valve timing region (
ECU40は、制御モードの切り替え後における吸気弁30の閉じ時期IVCと作用角との関係でスロットル開度TAの変化量を予め定めたマップ(図示省略)を記憶しており、そのマップを参照して、制御モードの切り替え後におけるスロットル開度TAを調整する。また、ECU40は、制御モードの切り替え後におけるバルブオーバーラップ期間(吸気弁30の開き時期IVO)との関係で点火時期の進角量を予め定めたマップ(図示省略)を記憶しており、そのマップを参照して、制御モードの切り替え後における点火時期の進角量を調整する。
尚、図13に示すルーチンでは、当該ステップ300と同様のステップ302、304が実行されることになるが、それらのステップ302、304において実行される処理は、上記ステップ300のものと同様であるため、ここではその詳細な説明は省略するものとする。
The
In the routine shown in FIG. 13,
以上説明した図13に示すルーチンによれば、制御モードの切り替え後におけるスロットル開度を、制御モードの切り替え後における吸気弁30の閉じ時期IVCと作用角との関係に基づいて適切に調整することができる。また、上記ルーチンによれば、制御モードの切り替え後における点火時期の進角量を、制御モードの切り替え後におけるバルブオーバーラップ期間との関係に基づいて、燃焼が改善されるように適切に調整することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、制御モードの切り替えに伴う内燃機関10のトルク段差を好適に抑制することができる。
According to the routine shown in FIG. 13 described above, the throttle opening after the control mode is switched is appropriately adjusted based on the relationship between the closing timing IVC of the
ところで、上述した実施の形態1乃至3においては、吸気可変動弁機構34が備えるモータ50A、50Bによってカムシャフト54A、54Bを駆動することで各気筒の吸気弁30を開閉駆動するようにしているが、本発明において、吸気弁の少なくとも閉じ時期IVCを可変とする可変動弁機構は、このような構成に限定されるものではなく、例えば、吸気弁を電磁力で駆動する電磁駆動であってもよい。更には、少なくとも第1制御モードにおいて吸気弁の閉じ時期IVCを連続的に変更する機能を有し、第1制御モードと第2制御モードとを例えばピンの結合およびその解除の調整によって瞬時に切り替えできるものであれば、機械式の可変動弁機構であってもよい。
In the first to third embodiments described above, the
10 内燃機関
14 燃焼室
16 吸気通路
18 排気通路
22 スロットルバルブ
28 点火プラグ
30 吸気弁
34 吸気可変動弁機構
40 ECU(Electronic Control Unit)
42 クランク角センサ
44 アクセル開度センサ
50A、50B モータ
54A、54B カムシャフト
58 カム
DESCRIPTION OF
42
Claims (10)
吸気下死点を含む所定範囲よりも進角側で吸気弁の閉じ時期を制御する第1制御モードと、前記所定範囲よりも遅角側で吸気弁の閉じ時期を制御する第2制御モードとを有し、前記第1制御モードと前記第2制御モードの何れかで吸気弁の閉じ時期を制御する吸気弁制御手段と、
比較的低負荷側の領域では前記第1制御モードを選択し、比較的高負荷側の領域では前記第2制御モードを選択する制御モード選択手段と、
を備えることを特徴とする可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine comprising a variable valve mechanism that makes at least the closing timing of the intake valve variable,
A first control mode for controlling the closing timing of the intake valve on the advance side from a predetermined range including the intake bottom dead center, and a second control mode for controlling the closing timing of the intake valve on the retard side from the predetermined range; An intake valve control means for controlling the closing timing of the intake valve in either the first control mode or the second control mode;
Control mode selection means for selecting the first control mode in a relatively low load side region and selecting the second control mode in a relatively high load side region;
A control device for an internal combustion engine comprising a variable valve mechanism.
前記制御モード選択手段によって前記第2制御モードが選択された場合には、前記吸気弁制御手段によるトルクの制御から前記トルク制御手段によるトルクの制御に切り替えるトルク制御切替手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項記載の可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置。 Torque control means for controlling the torque of the internal combustion engine in addition to control of the intake valve closing timing by the intake valve control means;
Torque control switching means for switching from torque control by the intake valve control means to torque control by the torque control means when the second control mode is selected by the control mode selection means;
The control apparatus for an internal combustion engine comprising the variable valve mechanism according to any one of claims 1 to 6.
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