JP2008274810A - Control device for variable valve train - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可変動弁機構の制御装置に関し、特に内部EGR効果を得るにあたって好適な態様でバルブオーバラップを実現すべく可変動弁機構を制御するための可変動弁機構の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a variable valve mechanism, and more particularly, to a control device for a variable valve mechanism for controlling the variable valve mechanism so as to realize valve overlap in a preferred mode for obtaining an internal EGR effect.
従来、可変動弁機構を備えた内燃機関が知られている。係る内燃機関では、吸排気弁のバルブタイミングを制御することで得られる内部EGR効果により、NOxの低減と内燃機関の高効率化との両立を図れることが知られている。この点、内部EGR効果を利用する技術として、本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献1から5までで提案されている。 Conventionally, an internal combustion engine having a variable valve mechanism is known. In such an internal combustion engine, it is known that both reduction of NOx and high efficiency of the internal combustion engine can be achieved by an internal EGR effect obtained by controlling the valve timing of the intake and exhaust valves. In this regard, for example, Patent Documents 1 to 5 propose techniques that are considered to be related to the present invention as techniques that use the internal EGR effect.
可変動弁機構を備えた内燃機関で内部EGR効果を得るにあたっては、従来、バルブオーバラップの態様が必ずしも最適にはなっていなかったと考えられ、このため可変動弁機構を備えた内燃機関では、NOxの低減と内燃機関の高効率化との両立をより高いレベルで実現できる余地があった。一方、内燃機関の運転状態が混合気の着火が困難となる運転状態(例えば高回転低負荷時など)になっている場合には、バルブオーバラップの態様次第では吹き消えによる失火が発生し、これによりエミッションが増大したり、ドライバビリティが悪化したりする虞があることから、係る点においてもバルブオーバラップの態様に改善の余地があった。 In obtaining an internal EGR effect in an internal combustion engine equipped with a variable valve mechanism, it has been considered that the valve overlap mode has not always been optimal. For this reason, in an internal combustion engine equipped with a variable valve mechanism, There is room for achieving a higher level of both NOx reduction and higher efficiency of the internal combustion engine. On the other hand, when the operation state of the internal combustion engine is an operation state in which it is difficult to ignite the air-fuel mixture (for example, at high rotation and low load), misfire due to blow-off occurs depending on the mode of valve overlap, As a result, there is a possibility that emission may increase or drivability may deteriorate, so that there is room for improvement in the aspect of valve overlap in this respect.
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、内部EGR効果を得るにあたって好適な態様でバルブオーバラップを実現できる可変動弁機構の制御装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a control device for a variable valve mechanism capable of realizing valve overlap in a suitable manner for obtaining an internal EGR effect.
上記課題を解決するために、本発明は内燃機関の吸排気弁のバルブタイミングを可変にする可変動弁機構を制御するための可変動弁機構の制御装置であって、前記内燃機関の運転状態に応じてバルブオーバラップを変更するにあたって、前記内燃機関の運転状態が第1の所定の運転状態にあるときに、必要なバルブオーバラップが、前記吸気弁のバルブタイミングのみを基準位相から変更した場合に確保できる大きさのバルブオーバラップである場合に、前記吸気弁のバルブタイミングを優先的に変更することで、必要なバルブオーバラップを確保する第1の特定バルブタイミング変更手段と、前記内燃機関の運転状態が第2の所定の運転状態にあるときに、必要なバルブオーバラップが、前記排気弁のバルブタイミングのみを基準位相から変更した場合に確保できる大きさのバルブオーバラップである場合に、前記排気弁のバルブタイミングを優先的に変更することで、必要なバルブオーバラップを確保する第2の特定バルブタイミング変更手段とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a control device for a variable valve mechanism for controlling a variable valve mechanism that varies a valve timing of an intake / exhaust valve of an internal combustion engine. When changing the valve overlap according to the above, when the operating state of the internal combustion engine is in the first predetermined operating state, the required valve overlap has changed only the valve timing of the intake valve from the reference phase A first specific valve timing changing means for preserving a necessary valve overlap by preferentially changing the valve timing of the intake valve when the valve overlap has a size that can be ensured in the case; When the engine operating state is in the second predetermined operating state, the necessary valve overlap causes only the valve timing of the exhaust valve from the reference phase. A second specific valve timing changing means for ensuring a necessary valve overlap by preferentially changing the valve timing of the exhaust valve when the valve overlap has a size that can be secured in the case of a change. It is characterized by providing.
ここで、吸気弁のバルブタイミングが変更された場合には、筒内の乱れ強さがこのバルブタイミングの変更に対して一定の感度を有する。図5は、筒内の乱れ強さと吸排気弁のバルブタイミングとの関係を示す図である。筒内の乱れ強さと吸排気弁のバルブタイミングとの関係をエンジンシミュレータで検証した結果、すべての運転条件において図5に示すような相関関係が得られた。なお、図5は自然吸気式のSI(Spark Ignition)ガソリンエンジンについて一般に想定される運転条件全域で検証を行った結果を示すものであり、具体的には係る運転条件全域の一例として、エンジン回転数については600から7,000rpmまでの範囲内で、充填効率については15から90%までの範囲内で、バルブタイミングについては、吸気開弁時期は−3から37deg.btdcの範囲内で、吸気閉弁時期は71から31deg.abdcの範囲内で、排気開弁時期は60から25deg.bbdcの範囲内で、排気閉弁時期は4から39deg.atdcの範囲内で検証を行った。 Here, when the valve timing of the intake valve is changed, the turbulence intensity in the cylinder has a certain sensitivity to the change of the valve timing. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the turbulence intensity in the cylinder and the valve timing of the intake and exhaust valves. As a result of verifying the relationship between the in-cylinder turbulence intensity and the valve timing of the intake / exhaust valves with an engine simulator, the correlation as shown in FIG. 5 was obtained under all operating conditions. FIG. 5 shows the results of verification over the entire operating conditions generally assumed for a naturally aspirated SI (Spark Ignition) gasoline engine. Specifically, as an example of the entire operating conditions, engine rotation The number is in the range from 600 to 7,000 rpm, the charging efficiency is in the range from 15 to 90%, and the valve timing is from -3 to 37 deg. Within the range of btdc, the intake valve closing timing is 71 to 31 deg. Within the range of abdc, the exhaust valve opening timing is 60 to 25 deg. Within the range of bbdc, the exhaust valve closing timing is 4 to 39 deg. Verification was performed within the range of atdc.
図5に示すように、吸気弁のバルブタイミングが進角するとその分、筒内の乱れ強さが大きくなることがわかる。これは吸気の流入態様が変化するためと考えられ、具体的には筒内に流入する吸気の勢いとそのときのピストンの運動速度とが、筒内の乱れ強さに影響を及ぼす大きな要因となっており、吸気弁バルブタイミングが進角するほど、ピストンの運動速度がより速いときに吸気が勢いをもって筒内に流入するためと考えられる。このため、バルブオーバラップを変更する際に、本発明に示す第1の特定バルブタイミング変更手段で吸気弁のバルブタイミングを優先的に変更してバルブオーバラップを確保すれば、同じオーバラップ量でより大きな内部EGR効果を得ることができ、以ってNOxの低減と内燃機関の高効率化との両立をより高いレベルで実現できる。 As shown in FIG. 5, it can be seen that when the valve timing of the intake valve is advanced, the turbulence intensity in the cylinder increases accordingly. This is thought to be due to changes in the inflow mode of the intake air. Specifically, the momentum of the intake air flowing into the cylinder and the movement speed of the piston at that time are major factors that affect the turbulence intensity in the cylinder. It can be considered that the more the intake valve valve timing is advanced, the more the intake air flows into the cylinder when the movement speed of the piston is faster. Therefore, when changing the valve overlap, if the valve timing of the intake valve is preferentially changed by the first specific valve timing changing means shown in the present invention to ensure the valve overlap, the same overlap amount is obtained. A larger internal EGR effect can be obtained, so that both reduction of NOx and high efficiency of the internal combustion engine can be realized at a higher level.
一方、図5に示すように、バルブオーバラップが排気弁のバルブタイミングの変更により変更された場合には、筒内の乱れ強さはほとんど変化しない。これは、上述したように筒内に流入する吸気の流れの強さとそのときのピストンの運動速度とが、筒内の乱れ強さに影響を及ぼす大きな要因となっていると考えられる一方で、これらの要因は排気弁のバルブタイミングによっては影響されないためと考えられる。このため、バルブオーバラップを変更する際に、本発明に示す第2の特定バルブタイミング変更手段で排気弁のバルブタイミングを優先的に変更してバルブオーバラップを確保すれば、吹き消えによる失火が発生し易い運転状態において、同じオーバラップ量で内部EGR効果を確保しつつ失火の発生を抑制でき、以って失火によるエミッションの増大やドライバビリティの悪化を抑制できる。したがって本発明によれば、第1及び第2の特定バルブタイミング変更手段を備えることで、内部EGR効果を得るにあたって好適な態様でバルブオーバラップを実現できる。 On the other hand, as shown in FIG. 5, when the valve overlap is changed by changing the valve timing of the exhaust valve, the turbulence intensity in the cylinder hardly changes. As described above, it is considered that the strength of the flow of the intake air flowing into the cylinder and the moving speed of the piston at that time are the major factors affecting the turbulence intensity in the cylinder, as described above. It is considered that these factors are not affected by the valve timing of the exhaust valve. Therefore, when changing the valve overlap, if the valve timing of the exhaust valve is preferentially changed by the second specific valve timing changing means shown in the present invention to ensure the valve overlap, misfire due to blow-off will occur. In an operation state that is likely to occur, the occurrence of misfire can be suppressed while securing the internal EGR effect with the same overlap amount, thereby suppressing an increase in emission and deterioration in drivability due to misfire. Therefore, according to the present invention, by providing the first and second specific valve timing changing means, it is possible to realize the valve overlap in a suitable manner for obtaining the internal EGR effect.
また本発明は前記第1の特定バルブタイミング変更手段が、前記吸気弁のバルブタイミングを優先的に変更するにあたって、前記排気弁のバルブタイミングを基準位相にしたまま、前記吸気弁のバルブタイミングを変更するとともに、前記第2の特定バルブタイミング変更手段が、前記排気弁のバルブタイミングを優先的に変更するにあたって、前記吸気弁のバルブタイミングを基準位相にしたまま、前記排気弁のバルブタイミングを変更してもよい。 In the present invention, when the first specific valve timing changing means preferentially changes the valve timing of the intake valve, the valve timing of the intake valve is changed while keeping the valve timing of the exhaust valve at a reference phase. In addition, when the second specific valve timing changing means preferentially changes the valve timing of the exhaust valve, the valve timing of the exhaust valve is changed while keeping the valve timing of the intake valve at a reference phase. May be.
ここで、図5は具体的には吸気弁のバルブタイミングの変更については、排気弁のバルブタイミングを基準位相にしたままで変更を行ったときの結果を示しており、このように吸排気弁のバルブタイミングが基準位相になっている状態(以下、単に基準状態と称す)からのバルブオーバラップの拡大を、吸気弁のバルブタイミングのみの変更によるものとすれば、筒内の乱れ強さをより好適に増大させることができる。また図5は、排気弁のバルブタイミングの変更については、吸気弁のバルブタイミングを基準位相にしたままで変更を行ったときの結果を示しており、このように基準状態からのバルブオーバラップの拡大を、排気弁のバルブタイミングのみの変更によるものとすれば、内部EGR効果を確保しつつ、吹き消えによる失火の発生をより好適に抑制できる。このため具体的には例えば本発明のようにバルブタイミングを変更することが好適である。 Here, FIG. 5 specifically shows the result when the valve timing of the intake valve is changed while the valve timing of the exhaust valve is kept at the reference phase. If the expansion of the valve overlap from the state in which the valve timing is at the reference phase (hereinafter simply referred to as the reference state) is due to the change in only the valve timing of the intake valve, the turbulence intensity in the cylinder will be reduced. It can increase more suitably. FIG. 5 shows the result when the valve timing of the exhaust valve is changed while keeping the valve timing of the intake valve at the reference phase, and the valve overlap from the reference state is thus shown. If the expansion is made by changing only the valve timing of the exhaust valve, it is possible to more suitably suppress the occurrence of misfire due to blow-off while ensuring the internal EGR effect. Therefore, specifically, for example, it is preferable to change the valve timing as in the present invention.
なお、本発明に関連して請求項1記載の発明は、例えば第1の特定バルブタイミング変更手段を例とした場合に、排気弁のバルブタイミングが基準位相にごく近い位相になっている状態で吸気弁のバルブタイミングを変更した場合や、排気弁のバルブタイミングを吸気弁のバルブタイミングとともに基準状態から若干変更した場合などであっても、相応の効果を得られることに鑑みたものとなっている。この点、請求項1記載の優先的に、とは例えば第1の特定バルブタイミング変更手段を例とした場合に、基準状態からのバルブオーバラップの拡大が、主に吸気弁のバルブタイミングの変更によるものになるように、という意であるが、その割合が吸気弁のバルブタイミングの変更によるものであるほど、より高い効果が得られることになることから、その割合は実質的に吸気弁のバルブタイミングのみの変更によるものとみなせる程度、すなわち吸気弁のバルブタイミングのみの変更によるものと同等の割合であることが好ましい。またこれらのことは第2の特定バルブタイミング変更手段についても同様である。 The invention according to claim 1 relates to the present invention, for example, when the first specific valve timing changing means is taken as an example, and the valve timing of the exhaust valve is in a phase very close to the reference phase. Even when the valve timing of the intake valve is changed, or when the valve timing of the exhaust valve is slightly changed from the reference state together with the valve timing of the intake valve, it is considered that the corresponding effect can be obtained. Yes. In this respect, the priority of the first aspect is that, for example, when the first specific valve timing changing means is taken as an example, the expansion of the valve overlap from the reference state mainly changes the valve timing of the intake valve. However, the higher the ratio is due to the change in the valve timing of the intake valve, the higher the effect will be obtained. It is preferable that the ratio is equivalent to a degree that can be regarded as a result of a change in only the valve timing, that is, a change in only a valve timing of the intake valve. The same applies to the second specific valve timing changing means.
また本発明はさらに前記第1の特定バルブタイミング変更手段が、必要なバルブオーバラップが前記吸気弁のバルブタイミングのみを基準位相から変更した場合に確保できない大きさのバルブオーバラップである場合には、前記吸気弁のバルブタイミングを、バルブオーバラップを拡大する方向に最大限変更した状態にするとともに、前記排気弁のバルブタイミングを変更することで、必要なバルブオーバラップを確保するとともに、さらに前記第2の特定バルブタイミング変更手段が、必要なバルブオーバラップが前記排気弁のバルブタイミングのみを基準位相から変更した場合に確保できない大きさのバルブオーバラップである場合には、前記排気弁のバルブタイミングを、バルブオーバラップを拡大する方向に最大限変更した状態にするとともに、前記吸気弁のバルブタイミングを変更することで、必要なバルブオーバラップを確保してもよい。 In the present invention, the first specific valve timing changing means may further be configured such that the required valve overlap is a valve overlap having a magnitude that cannot be secured when only the valve timing of the intake valve is changed from the reference phase. The valve timing of the intake valve is changed to the maximum in the direction of expanding the valve overlap, and the valve timing of the exhaust valve is changed to ensure the necessary valve overlap, and further When the second specific valve timing changing means has a valve overlap of a size that cannot be secured when the required valve overlap is changed only from the reference phase of the valve timing of the exhaust valve, the valve of the exhaust valve Change the timing to the maximum to increase the valve overlap. Together, by changing the valve timing of the intake valve may ensure the valve overlap required.
また必要なバルブオーバラップが吸気弁或いは排気弁のバルブタイミングを基準状態から変更しただけでは得られない場合には、本発明のようにバルブタイミングを変更することが好適である。本発明によれば、係る場合でも第1の特定バルブタイミング変更手段にあっては、より大きな内部EGR効果を好適に得ることができ、また第2の特定バルブタイミング変更手段にあっては、好適に内部EGR効果を確保しつつ失火の発生を抑制できる。 If the necessary valve overlap cannot be obtained by simply changing the valve timing of the intake valve or the exhaust valve from the reference state, it is preferable to change the valve timing as in the present invention. According to the present invention, even in such a case, the first specific valve timing changing means can suitably obtain a larger internal EGR effect, and the second specific valve timing changing means is preferable. Moreover, the occurrence of misfire can be suppressed while ensuring the internal EGR effect.
また本発明は前記第1の所定の運転状態が、前記内燃機関の筒内の乱れ強さを重視すべき運転状態であり、前記第2の所定の運転状態が、混合気の着火性を重視すべき運転状態であってもよい。また第1及び第2の特定バルブタイミング変更手段の性質上、第1及び第2の所定の運転状態は本発明のような運転状態であることが好適である。なお、第1及び第2の運転状態は、さらに具体的には例えば、実験等により内燃機関の運転状態に応じて、筒内の乱れ強さを重視すべき運転状態と、混合気の着火性を重視すべき運転状態とを把握するとともに、把握したこれらの運転状態を内燃機関の運転状態に応じたマップデータで定義することで規定できる。 Further, in the present invention, the first predetermined operating state is an operating state in which the turbulence intensity in the cylinder of the internal combustion engine should be emphasized, and the second predetermined operating state emphasizes the ignitability of the air-fuel mixture. It may be the driving state to be performed. Further, from the nature of the first and second specific valve timing changing means, the first and second predetermined operating states are preferably operating states as in the present invention. More specifically, the first and second operating states include, for example, an operating state in which the turbulence intensity in the cylinder should be emphasized according to the operating state of the internal combustion engine by experiments and the like, and the ignitability of the air-fuel mixture It is possible to specify the operating state that should be emphasized by defining the operating state with map data corresponding to the operating state of the internal combustion engine.
本発明によれば、内部EGR効果を得るにあたって好適な態様でバルブオーバラップを実現できる可変動弁機構の制御装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control apparatus of the variable valve mechanism which can implement | achieve a valve overlap in a suitable aspect in obtaining an internal EGR effect can be provided.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1はECU(Electronic Control Unit:電子制御装置)1で実現されている本実施例に係る可変動弁機構の制御装置を、内燃機関システム100とともに模式的に示す図である。内燃機関システム100は吸気系10と、内燃機関50とを有して構成されている。吸気系10はエアクリーナ11と、エアフロメータ12と、電動スロットル13と、インテークマニホールド14と、吸気ポート52aと、これらの各構成の間に適宜配設される吸気管とを有して構成されている。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a control device for a variable valve mechanism according to the present embodiment realized by an ECU (Electronic Control Unit) 1 together with an internal combustion engine system 100. The internal combustion engine system 100 includes an
エアクリーナ11は内燃機関50に供給される吸気を濾過するための構成である。エアフロメータ12は吸入空気量を計測するための構成であり、吸入空気量に応じた信号を出力する。電動スロットル13はECU1の制御のもと、内燃機関50に供給する吸気流量を調整するための構成であり、スロットル弁13aや図示しない電動モータ、アイドルSW及びスロットル開度センサなどを有して構成されている。インテークマニホールド14は吸気を内燃機関50の各気筒に分配するための構成である。
The air cleaner 11 is configured to filter the intake air supplied to the
内燃機関50は、シリンダブロック51と、シリンダヘッド52と、ピストン53と、吸気弁54と、排気弁55と、点火プラグ56と、コネクティングロッド57と、クランクシャフト58と、吸気側VVT(Variable Valve Timing)61と、排気側VVT62とを有して構成されている。本実施例に示す内燃機関50は直列4気筒の自然吸気式のSIガソリンエンジンである。但し、気筒配列構造や気筒数はこれに限られず、また内燃機関50は所謂直噴ガソリンエンジンやリーンバーンガソリンエンジンなどであってもよく、さらに内燃機関50は代替燃料を使用するSIエンジンなど適宜の自然吸気式のSIエンジンであってよい。また図1では内燃機関50に関し、各気筒の代表としてシリンダ51aについて要部を示しているが他の気筒についても同様の構造となっている。
The
シリンダブロック51には、略円筒状のシリンダ51aが形成されている。シリンダ51a内にはピストン53が収容されている。シリンダブロック51の上面にはシリンダヘッド52が固定されている。燃焼室59はシリンダブロック51、シリンダヘッド52及びシリンダ53に囲まれた空間として形成されている。シリンダヘッド52には、燃焼室59に吸気を導くための吸気ポート52aのほか、燃焼したガスを燃焼室59から排気するための排気ポート52bが形成され、これら吸排気ポート52a及び52bを開閉するための吸気弁54及び排気弁55が配設されている。
The
点火プラグ56は、燃焼室59の上方略中央に電極を突出させた状態でシリンダヘッド52に配設されている。ピストン53はコネクティングロッド57を介してクランクシャフト58に連結されており、ピストン53の往復運動はクランクシャフト58で回転運動に変換される。また内燃機関50には、回転数NEに比例した出力パルスを発生するクランク角センサ60や水温を検出するための水温センサ(図示省略)などが配設されている。なお、本実施例では燃料噴射弁31が吸気通路に噴射孔を突出させた状態でインテークマニホールド14に配設されているが、これに限られず、燃料噴射弁31は例えば吸気ポート52aや、筒内に燃料を噴射できるように配設されていてもよい。
The
吸気側VVT(以下、単にInVVTと称す)61は、吸気弁54のバルブタイミングを変更するための構成であり、図示しない吸気側カムシャフト及び油圧装置を有して構成されている。ECU1の制御のもと、クランクシャフト59の位相に対する吸気側カムシャフトの位相が油圧装置により変更されることで、吸気弁54のバルブタイミングが変更される。この油圧装置には、吸気側カムシャフトの位相を連続的に変更できる機構が採用されている。
An intake side VVT (hereinafter simply referred to as InVVT) 61 is a configuration for changing the valve timing of the
排気側VVT(以下、単にExVVTと称す)62は、排気弁55のバルブタイミングを変更するための構成であり、図示しない排気側カムシャフト及び油圧装置を有して構成されている。ECU1の制御のもと、ExVVT62もInVVT61と同様に排気弁55のバルブタイミングを連続的に変更できるようになっている。なお、InVVT61やExVVT62には、バルブタイミングとともにさらにバルブリフト量や作用角(開弁期間)などを変更可能な機構が適用されていてもよい。本実施例ではInVVT61とExVVT62とで可変動弁機構が実現されている。
The exhaust side VVT (hereinafter simply referred to as ExVVT) 62 is a configuration for changing the valve timing of the
ECU1は、図示しないCPU(Central Processing Unit:中央演算処理装置)や、ROM(Read Only Memory)や、RAM(Random Access Memory)などを有して構成されるマイクロコンピュータ(以下、単にマイコンと称す)と、入出力回路などを有して構成されている。ECU1は主として内燃機関50を制御するための構成であり、本実施例では燃料噴射弁31や点火プラグ56(より具体的には図示しないイグナイタ)のほか、InVVT61及びExVVT62なども制御している。ECU1にはエアフロメータ12や、電動スロットル13に内蔵されたスロットル開度センサ及びアイドルSWや、クランク角センサ60や、InVVT61及びExVVT62が備える吸排気弁54、55の開閉時期検出用のセンサ61a、62aや、図示しないイグニッションSWなどの各種のセンサ、SW類が電気的に接続されている。またECU1には電動スロットル13や、燃料噴射弁31や、点火プラグ56や、InVVT61や、ExVVT62などの各種の制御対象が電気的に接続されている。なお、これらの接続は図示の都合上、図1においては適宜省略してある。
The ECU 1 is a microcomputer (hereinafter simply referred to as a microcomputer) having a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like (not shown). And an input / output circuit and the like. The ECU 1 is mainly configured to control the
ROMはCPUが実行する種々の処理が記述されたプログラムやマップデータなどを格納するための構成であり、本実施例では内燃機関50制御用プログラムのほか、クランク角センサ60の出力に基づいて回転数NEを検出するための回転数検出用のプログラムや、エアフロメータ12の出力に基づいて吸入空気量GAを検出するための吸入空気量検出用のプログラムや、検出した回転数NE及び吸入空気量GAに基づいて充填効率KLを算出するための充填効率算出用のプログラムや、内部EGR効果を得るために内燃機関50の運転状態に応じた目標オーバラップOL(請求項記載の必要なバルブオーバラップに相当)を算出するための目標オーバラップ算出用のプログラムや、開閉時期検出用のセンサ62aの出力に基づいて排気弁55の閉弁時期を検出するための排気閉弁時期検出用のプログラムや、InVVT61及びExVVT62を制御するためのVVT制御用のプログラムなども格納されている。なお、これらのプログラムは例えば内燃機関50制御用プログラムの一部として構成されていてもよい。
The ROM is configured to store a program describing various processes executed by the CPU, map data, and the like. In this embodiment, the ROM rotates based on the output of the
VVT制御用のプログラムは、本実施例では以下に示す第1及び第2の特定バルブタイミング変更用プログラムを有して構成されている。第1の特定バルブタイミング変更用プログラムは、内燃機関50の運転状態に応じてバルブオーバラップを変更するにあたって、内燃機関50の運転状態が第1の所定の運転状態にあるときに、目標オーバラップOLが、吸気弁54のバルブタイミングのみを基準位相から変更した場合に確保できる大きさのバルブオーバラップである場合に、吸気弁54のバルブタイミングを優先的に変更することで、目標オーバラップOLを確保するように作成されている。上記第1の所定の運転状態は内燃機関50の筒内の乱れ強さを重視すべき運転状態に設定されており、この運転状態はさらに具体的には内燃機関50の運転状態に応じた領域判定用マップデータで定義されている。なお、この領域判定用マップデータはROMに格納されている。
In the present embodiment, the VVT control program is configured to have the following first and second specific valve timing changing programs. The first specific valve timing changing program changes the valve overlap in accordance with the operation state of the
また第1の特定バルブタイミング変更用プログラムは、吸気弁54のバルブタイミングを優先的に変更するにあたって、本実施例では具体的には排気弁55のバルブタイミングを基準位相にしたまま、吸気弁54のバルブタイミングを変更するように作成されている。また第1の特定バルブタイミング変更用プログラムは、目標オーバラップOLが吸気弁54のバルブタイミングのみを基準位相から変更した場合に確保できない大きさのバルブオーバラップである場合には、吸気弁54のバルブタイミングを、バルブオーバラップを拡大する方向に最大限変更した状態にするとともに、排気弁55のバルブタイミングを変更することで、目標オーバラップOLを確保するように作成されている。
In addition, when the first specific valve timing changing program preferentially changes the valve timing of the
一方、第2の特定バルブタイミング変更用プログラムは、内燃機関50の運転状態に応じてバルブオーバラップを変更するにあたって、内燃機関50の運転状態が第2の所定の運転状態にあるときに、目標オーバラップOLが、排気弁55のバルブタイミングのみを基準位相から変更した場合に確保できる大きさのバルブオーバラップである場合に、排気弁55のバルブタイミングを優先的に変更することで、目標オーバラップOLを確保するように作成されている。上記第2の所定の運転状態は混合気の着火性を重視すべき運転状態に設定されており、この運転状態はさらに具体的には前述の領域判定用マップデータで定義されている。
On the other hand, when changing the valve overlap according to the operating state of the
また第2の特定バルブタイミング変更用プログラムは、排気弁55のバルブタイミングを優先的に変更するにあたって、本実施例では具体的には吸気弁54のバルブタイミングを基準位相にしたまま、排気弁55のバルブタイミングを変更するように作成されている。また第2の特定バルブタイミング変更用プログラムは、目標オーバラップOLが排気弁55のバルブタイミングのみを基準位相から変更した場合に確保できない大きさのバルブオーバラップである場合には、排気弁55のバルブタイミングを、バルブオーバラップを拡大する方向に最大限変更した状態にするとともに、吸気弁54のバルブタイミングを変更することで、目標オーバラップOLを確保するように作成されている。
In addition, when the second specific valve timing changing program preferentially changes the valve timing of the
本実施例では上述したマイコンと各種のプログラムとで各種の検出手段や算出手段や判定手段や制御手段などが実現されており、特にマイコンと回転数検出用のプログラムとで回転数検出手段が、マイコンと吸入空気量検出用のプログラムとで吸入空気量検出手段が、マイコンと充填効率算出用のプログラムとで充填効率算出手段が、マイコンと目標オーバラップ算出用のプログラムとで目標オーバラップ算出手段が、マイコンと排気閉弁時期検出用のプログラムとで排気閉弁時期検出手段が、マイコンと第1のバルブタイミング変更用プログラムとで第1のバルブタイミング変更手段が、マイコンと第2のバルブタイミング変更用プログラムとで第2のバルブタイミング変更手段が夫々実現されている。 In the present embodiment, various detection means, calculation means, determination means, control means, and the like are realized by the microcomputer and various programs described above, and in particular, the rotation speed detection means is realized by the microcomputer and the rotation speed detection program. The microcomputer and the program for detecting the intake air amount are the intake air amount detecting means, the microcomputer and the program for calculating the charging efficiency are the charging efficiency calculating means, and the microcomputer and the program for calculating the target overlap are the target overlap calculating means. However, the microcomputer and the exhaust valve closing timing detection program are the exhaust valve closing timing detection means, the microcomputer and the first valve timing change program are the first valve timing changing means, the microcomputer and the second valve timing are The second valve timing changing means is realized by the change program.
次に、ECU1で行われる処理について図2に示すフローチャートを用いて詳述する。ECU1はROMに格納された上述の各種のプログラムに基づき、CPUがフローチャートに示す処理を繰り返し実行することで、InVVT61及びExVVT62を制御する。CPUはイグニッションSW(IGSW)がONになっているか否かを判定する処理を実行する(ステップS11)。否定判定であれば、特段の処理を実行する必要がないためステップS11に戻る。一方肯定判定であれば、CPUはアイドルSWがOFFになっているか否かを判定する処理を実行する(ステップS12)。アイドル時である場合には本ステップで否定判定され、この場合には本フローチャートで特段の処理を要しないためステップS11に戻る。
Next, processing performed by the ECU 1 will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. The ECU 1 controls the
一方、ステップS12で肯定判定であれば、CPUはクランク角センサ60の出力に基づき、回転数NEを検出する処理を実行する(ステップS13)。続いてCPUはエアフロメータ12の出力に基づき、吸入空気量GAを検出する処理を実行する(ステップS14)。続いてCPUは検出した回転数NE及び吸入空気量GAから充填効率KLを算出する処理を実行する(ステップS15)。さらにCPUは目標オーバラップOLを算出する処理を実行する(ステップS16)。 On the other hand, if an affirmative determination is made in step S12, the CPU executes a process of detecting the rotational speed NE based on the output of the crank angle sensor 60 (step S13). Subsequently, the CPU executes a process of detecting the intake air amount GA based on the output of the air flow meter 12 (step S14). Subsequently, the CPU executes a process for calculating the charging efficiency KL from the detected rotational speed NE and intake air amount GA (step S15). Further, the CPU executes a process for calculating the target overlap OL (step S16).
図3は目標オーバラップ用マップデータを模式的に示す図である。目標オーバラップOLは目標オーバラップ用マップデータで内燃機関50の運転状態に応じて予め設定されている。このマップデータで目標オーバラップOLは、さらに具体的には内燃機関50の運転状態として、回転数NE及び充填効率KLに応じて予め設定されている。このため、目標オーバラップ用マップデータは図3(a)に示すように、回転数NE、充填効率KL及び目標オーバラップOL夫々に対応する軸を三次元状に有している。これに対して図3(b)はある充填効率KLにおける目標オーバラップ用マップデータを断面で模式的に示したものであり、図3(c)はある回転数NEにおける目標オーバラップ用マップデータを断面で模式的に示したものとなっている。なお、この目標オーバラップ用マップデータはROMに予め格納されている。
FIG. 3 is a diagram schematically showing target overlap map data. The target overlap OL is target overlap map data and is set in advance according to the operating state of the
このためCPUは、ステップS16で具体的には検出した回転数NE及び算出した充填効率KLに基づき、上述した目標オーバラップ用マップデータを参照するとともに、対応する目標オーバラップOLを読み込むことで目標オーバラップOLを算出する処理を実行する。続いてCPUは領域判定を行う(ステップS17)。この領域判定では、具体的には内燃機関50の運転状態が筒内の乱れを重視すべき運転状態にあるか、または混合気の着火性を重視すべき運転状態にあるか否かが判定される。
For this reason, the CPU refers to the target overlap map data described above based on the rotational speed NE specifically detected in step S16 and the calculated charging efficiency KL, and reads the corresponding target overlap OL by reading the corresponding target overlap OL. A process for calculating the overlap OL is executed. Subsequently, the CPU performs area determination (step S17). In this region determination, specifically, it is determined whether or not the operating state of the
図4は領域判定用マップデータを模式的に示す図である。この領域判定用マップデータでは、筒内の乱れを重視すべき運転状態と、混合気の着火性を重視すべき運転状態とが内燃機関50の運転状態に応じて領域で予め設定されている。このマップデータで、これらの運転状態はさらに具体的には内燃機関50の運転状態として、回転数NE及び充填効率KLに応じて予め設定されている。このためCPUは、ステップS17で具体的には検出した回転数及び算出した充填効率KLに基づき、領域判定用マップデータを参照することで、内燃機関50の運転状態が筒内の乱れ強さを重視すべき運転状態にあるか、または混合気の着火性を重視すべき運転状態にあるか否かを判定する。
FIG. 4 is a diagram schematically showing the area determination map data. In this area determination map data, an operating state in which the in-cylinder turbulence should be emphasized and an operating state in which the ignitability of the air-fuel mixture should be emphasized are set in advance according to the operating state of the
ステップS17で内燃機関50の運転状態が、筒内の乱れ強さを重視すべき運転状態にあると判定した場合には、CPUは目標吸気バルブタイミング進角量IVTを算出する処理を実行する(ステップS18)。目標吸気バルブタイミング進角量IVTはInVVT61の進角限界値をIVTlimとして、次に示す数1または数2で算出される。
(数1)
OL≦IVTlimの場合、IVT=OL
ここで、OL≦IVTlimの場合は、目標オーバラップOLが吸気弁54のバルブタイミングのみを基準位相から変更した場合に確保できる大きさのバルブオーバラップである場合に相当する。
(数2)
OL>IVTlimの場合、IVT=IVTlim
ここで、OL>IVTlimの場合は、目標オーバラップOLが吸気弁54のバルブタイミングのみを基準位相から変更した場合に確保できない大きさのバルブオーバラップである場合に相当する。
If it is determined in step S17 that the operating state of the
(Equation 1)
If OL ≦ IVTlim, IVT = OL
Here, OL ≦ IVTlim corresponds to a case where the target overlap OL is a valve overlap of a size that can be secured when only the valve timing of the
(Equation 2)
If OL> IVTlim, IVT = IVTlim
Here, OL> IVTlim corresponds to a case where the target overlap OL is a valve overlap of a size that cannot be secured when only the valve timing of the
続いてCPUは目標排気バルブタイミング遅角量EVTを算出する処理を実行する(ステップS19)。目標排気バルブタイミング遅角量EVTは次に示す数3で算出される。
(数3)
EVT=OL−IVT
ここで、OL≦IVTlimの場合にはIVT=OLとなることから、EVT=0(基準位相)となる。また、OL>IVTlimの場合にはIVT=IVTlimとなることから、EVT=OL−IVTlimとなる。
Subsequently, the CPU executes a process of calculating the target exhaust valve timing retardation amount EVT (step S19). The target exhaust valve timing retardation amount EVT is calculated by the following equation (3).
(Equation 3)
EVT = OL-IVT
Here, when OL ≦ IVTlim, since IVT = OL, EVT = 0 (reference phase). Further, when OL> IVTlim, since IVT = IVTlim, EVT = OL-IVTlim.
これにより内燃機関50の運転状態に応じてバルブオーバラップを変更するにあたって、内燃機関50の運転状態が筒内の乱れ強さを重視すべき運転状態にあるときには、ステップS18及びS19で算出したIVT及びEVTに基づきInVVT61及びExVVT62を制御できることから、目標オーバラップOLが、吸気弁54のバルブタイミングのみを基準位相から変更した場合に確保できる大きさのバルブオーバラップである場合には、排気弁55のバルブタイミングを基準位相にしたまま、吸気弁54のバルブタイミングを変更することで、目標オーバラップOLを確保できる。
Thus, when changing the valve overlap according to the operating state of the
また目標オーバラップOLが、吸気弁54のバルブタイミングのみを基準位相から変更した場合に確保できない大きさのバルブオーバラップである場合には、吸気弁54のバルブタイミングを、バルブオーバラップを拡大する方向に最大限変更した状態にするとともに、排気弁55のバルブタイミングを変更することで、目標オーバラップOLを確保することができる。これにより、より大きな内部EGR効果を好適に得ることができる。
If the target overlap OL is a valve overlap that cannot be secured when only the valve timing of the
一方、ステップS17で内燃機関50の運転状態が、混合気の着火性を重視すべき運転状態にあると判定した場合には、CPUは目標排気バルブタイミング遅角量EVTを算出する処理を実行する(ステップS21)。すなわち、混合気の着火性を重視すべき運転状態にあると判定した場合には、まず目標排気バルブタイミング遅角量EVTを算出する処理を実行する。目標排気バルブタイミング遅角量EVTはExVVT62遅角限界値をEVTlimとして、次に示す数4または数5で算出される。
(数4)
OL≦EVTlimの場合、EVT=OL
ここで、OL≦EVTlimの場合は、目標オーバラップOLが排気弁55のバルブタイミングのみを基準位相から変更した場合に確保できる大きさのバルブオーバラップである場合に相当する。
(数5)
OL>EVTlimの場合、EVT=EVTlim
ここで、OL>EVTlimの場合は、目標オーバラップOLが排気弁55のバルブタイミングのみを基準位相から変更した場合に確保できない大きさのバルブオーバラップである場合に相当する。
On the other hand, when it is determined in step S17 that the operating state of the
(Equation 4)
If OL ≦ EVTlim, EVT = OL
Here, OL ≦ EVTlim corresponds to a case where the target overlap OL is a valve overlap having a size that can be secured when only the valve timing of the
(Equation 5)
If OL> EVTlim, EVT = EVTlim
Here, OL> EVTlim corresponds to a case where the target overlap OL is a valve overlap of a size that cannot be secured when only the valve timing of the
続いてCPUは目標吸気バルブタイミング進角量IVTを算出する処理を実行する(ステップS22)。目標吸気バルブタイミング進角量IVTは次に示す数6で算出される。
(数6)
IVT=OL−EVT
ここで、OL≦EVTlimの場合にはEVT=OLとなることから、IVT=0(基準位相)となる。また、OL>EVTlimの場合にはEVT=EVTlimとなることから、IVT=OL−EVTlimとなる。
Subsequently, the CPU executes a process of calculating the target intake valve timing advance amount IVT (step S22). The target intake valve timing advance amount IVT is calculated by the following equation 6.
(Equation 6)
IVT = OL-EVT
Here, when OL ≦ EVTlim, since EVT = OL, IVT = 0 (reference phase). Further, when OL> EVTlim, EVT = EVTlim, so IVT = OL-EVTlim.
これにより内燃機関50の運転状態に応じてバルブオーバラップを変更するにあたって、内燃機関50の運転状態が混合気の着火性を重視すべき運転状態にあるときには、ステップS21及びS22で算出したIVT及びEVTに基づきInVVT61及びExVVT62を制御できることから、目標オーバラップOLが、排気弁55のバルブタイミングのみを基準位相から変更した場合に確保できる大きさのバルブオーバラップである場合には、吸気弁54のバルブタイミングを基準位相にしたまま、排気弁55のバルブタイミングを変更することで、目標オーバラップOLを確保できる。
Thus, when changing the valve overlap according to the operating state of the
また目標オーバラップOLが、排気弁55のバルブタイミングのみを基準位相から変更した場合に確保できない大きさのバルブオーバラップである場合には、排気弁55のバルブタイミングを、バルブオーバラップを拡大する方向に最大限変更した状態にするとともに、吸気弁54のバルブタイミングを変更することで、目標オーバラップOLを確保することができる。これにより、内部EGR効果を確保しつつ、吹き消えによる失火の発生を好適に抑制できる。以上により、内部EGR効果を得るにあたって好適な態様でバルブオーバラップを実現できるECU1を実現できる。
If the target overlap OL is a valve overlap that cannot be ensured when only the valve timing of the
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。 The embodiment described above is a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 ECU
10 吸気系
50 内燃機関
61 InVVT
62 ExVVT
100 内燃機関システム
1 ECU
10
62 ExVVT
100 Internal combustion engine system
Claims (4)
前記内燃機関の運転状態に応じてバルブオーバラップを変更するにあたって、前記内燃機関の運転状態が第1の所定の運転状態にあるときに、必要なバルブオーバラップが、前記吸気弁のバルブタイミングのみを基準位相から変更した場合に確保できる大きさのバルブオーバラップである場合に、前記吸気弁のバルブタイミングを優先的に変更することで、必要なバルブオーバラップを確保する第1の特定バルブタイミング変更手段と、
前記内燃機関の運転状態が第2の所定の運転状態にあるときに、必要なバルブオーバラップが、前記排気弁のバルブタイミングのみを基準位相から変更した場合に確保できる大きさのバルブオーバラップである場合に、前記排気弁のバルブタイミングを優先的に変更することで、必要なバルブオーバラップを確保する第2の特定バルブタイミング変更手段とを備えることを特徴とする可変動弁機構の制御装置。 A control device for a variable valve mechanism for controlling a variable valve mechanism that varies a valve timing of an intake / exhaust valve of an internal combustion engine,
In changing the valve overlap according to the operating state of the internal combustion engine, when the operating state of the internal combustion engine is in the first predetermined operating state, the necessary valve overlap is only the valve timing of the intake valve. The first specific valve timing for ensuring the necessary valve overlap by preferentially changing the valve timing of the intake valve when the valve overlap is large enough to be ensured when the valve is changed from the reference phase. Change means,
When the operating state of the internal combustion engine is the second predetermined operating state, the required valve overlap is a valve overlap having a magnitude that can be secured when only the valve timing of the exhaust valve is changed from the reference phase. In some cases, the control device for the variable valve mechanism includes second specific valve timing changing means for ensuring a necessary valve overlap by preferentially changing the valve timing of the exhaust valve. .
前記第2の特定バルブタイミング変更手段が、前記排気弁のバルブタイミングを優先的に変更するにあたって、前記吸気弁のバルブタイミングを基準位相にしたまま、前記排気弁のバルブタイミングを変更することを特徴とする請求項1記載の可変動弁機構の制御装置。 When the first specific valve timing changing unit preferentially changes the valve timing of the intake valve, the valve timing of the intake valve is changed while keeping the valve timing of the exhaust valve at a reference phase,
The second specific valve timing changing means changes the valve timing of the exhaust valve while keeping the valve timing of the intake valve at a reference phase when changing the valve timing of the exhaust valve preferentially. The control device for a variable valve mechanism according to claim 1.
さらに前記第2の特定バルブタイミング変更手段が、必要なバルブオーバラップが前記排気弁のバルブタイミングのみを基準位相から変更した場合に確保できない大きさのバルブオーバラップである場合には、前記排気弁のバルブタイミングを、バルブオーバラップを拡大する方向に最大限変更した状態にするとともに、前記吸気弁のバルブタイミングを変更することで、必要なバルブオーバラップを確保することを特徴とする請求項1または2記載の可変動弁機構の制御装置。 Further, when the first specific valve timing changing means has a valve overlap of a size that cannot be secured when the required valve overlap is changed only from the reference phase of the valve timing of the intake valve, the intake valve In addition to ensuring the necessary valve overlap by changing the valve timing of the exhaust valve, the valve timing of
Further, when the second specific valve timing changing means has a valve overlap of a size that cannot be secured when the required valve overlap is changed only from the reference phase of the valve timing of the exhaust valve, the exhaust valve The valve timing is set to a state where the valve overlap is maximized in a direction in which the valve overlap is expanded, and the required valve overlap is secured by changing the valve timing of the intake valve. Or the control apparatus of the variable valve mechanism of 2.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007117639A JP2008274810A (en) | 2007-04-26 | 2007-04-26 | Control device for variable valve train |
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Cited By (1)
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JP2012219627A (en) * | 2011-04-04 | 2012-11-12 | Toyota Motor Corp | Control device for internal combustion engine |
-
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- 2007-04-26 JP JP2007117639A patent/JP2008274810A/en active Pending
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