JP2009216001A - Noise reducing device of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration reducing device of an internal combustion engine capable of reducing exhaust system noise. <P>SOLUTION: The vibration reducing device of the internal combustion engine 100 includes a variable valve gear 83 capable of changing valve timing of an exhaust valve 8 and a vibration reducing means 40 reducing noise caused by exhaust gas discharged from a combustion chamber 6 of the internal combustion engine 100. The vibration reducing means 40 is constructed to include a valve timing set means S107 controlling the variable valve gear 83 to set valve opening timing so that the exhaust valve 8 is opened at a position closer to a piston dead center than when normal operation. With this, cylinder pressure when the exhaust valve 8 is opened is reduced, and therefore exhaust discharge pressure can be reduced and exhaust system noise of the internal combustion engine 100 can be inhibited. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の騒音を低減する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for reducing noise in an internal combustion engine.

多気筒内燃機関では、各気筒での燃焼状態のばらつきに起因してトルク変動が生じ、このトルク変動によって内燃機関自体が振動して騒音(以下「エンジン振動系騒音」という)が発生するという問題がある。   In a multi-cylinder internal combustion engine, torque fluctuations occur due to variations in the combustion state in each cylinder, and the internal combustion engine itself vibrates due to the torque fluctuations, generating noise (hereinafter referred to as “engine vibration system noise”). There is.

特許文献1には、各気筒のエンジン回転速度から算出されるエンジン回転速度平均値と、制御対象となる気筒のエンジン回転速度とに基づいて、制御対象気筒の点火時期を制御し、トルク変動を低減してエンジン振動系騒音を抑制する内燃機関が開示されている。
特開2007−9835号公報
In Patent Document 1, the ignition timing of a cylinder to be controlled is controlled based on the engine rotation speed average value calculated from the engine rotation speed of each cylinder and the engine rotation speed of the cylinder to be controlled, and torque fluctuation is determined. An internal combustion engine that reduces and suppresses engine vibration noise is disclosed.
JP 2007-9835 A

ところで、上記した内燃機関では、排気行程において排気バルブが開弁すると、燃焼室内の排気が排気ポートを介して排気通路に排出される。この排気は高圧であるため、排気バルブが開弁した直後に燃焼室から排気ポートに急激に排出される。このように排気が燃焼室から吐出されるときに、排気吐出音が発生する。また、各気筒から排出された高圧の排気が排気通路に流れ込むと、排気通路が加振されて振動し、振動音が生じる。したがって内燃機関では、エンジン振動系騒音の他に、高圧の排気に起因する騒音(以下「排気系騒音」という)も発生する。   By the way, in the internal combustion engine described above, when the exhaust valve is opened during the exhaust stroke, the exhaust in the combustion chamber is discharged to the exhaust passage through the exhaust port. Since this exhaust gas is high pressure, it is rapidly discharged from the combustion chamber to the exhaust port immediately after the exhaust valve is opened. Thus, when exhaust is discharged from the combustion chamber, exhaust discharge noise is generated. Further, when the high-pressure exhaust discharged from each cylinder flows into the exhaust passage, the exhaust passage is vibrated and vibrated, and vibration noise is generated. Therefore, in the internal combustion engine, noise caused by high-pressure exhaust (hereinafter referred to as “exhaust system noise”) is generated in addition to engine vibration system noise.

特許文献1に記載の内燃機関は、エンジン振動系騒音を抑制することはできるが、排気系騒音を改善することはできない。   The internal combustion engine described in Patent Document 1 can suppress engine vibration system noise, but cannot improve exhaust system noise.

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、排気系騒音を低減することができる内燃機関の振動低減装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made paying attention to such problems, and an object thereof is to provide a vibration reduction device for an internal combustion engine that can reduce exhaust system noise.

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。   The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.

本発明は、排気バルブ(8)のバルブタイミングを変更可能な可変動弁装置(83)を備えた内燃機関(100)の振動低減装置であって、内燃機関(100)の燃焼室(6)から排出される排気に起因する騒音を低減する振動低減手段(40)を備え、振動低減手段(40)は、振動低減条件が成立した場合に、可変動弁装置(83)を制御して、排気バルブ(8)が通常運転時よりもピストン下死点に近い位置で開弁するように開弁時期を設定するバルブタイミング設定手段(S107)を含んで構成される、ことを特徴とする。   The present invention relates to a vibration reducing device for an internal combustion engine (100) provided with a variable valve gear (83) capable of changing the valve timing of an exhaust valve (8), the combustion chamber (6) of the internal combustion engine (100). Vibration reduction means (40) for reducing noise caused by exhaust discharged from the engine, and the vibration reduction means (40) controls the variable valve device (83) when the vibration reduction condition is satisfied, The exhaust valve (8) includes valve timing setting means (S107) for setting the valve opening timing so that the valve is opened at a position closer to the bottom dead center of the piston than during normal operation.

本発明によれば、可変動弁装置によって排気バルブの開弁時期を通常運転よりもピストン下死点近傍に設定するので、排気バルブが開弁するときの気筒内圧力を低下させることができる。これにより、排気吐出圧力を低減することができ、内燃機関の排気系騒音を抑制することが可能となる。   According to the present invention, the valve opening timing of the exhaust valve is set near the piston bottom dead center as compared with the normal operation by the variable valve operating device, so that the cylinder pressure when the exhaust valve opens can be reduced. Thereby, the exhaust discharge pressure can be reduced, and the exhaust system noise of the internal combustion engine can be suppressed.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、内燃機関100の概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine 100.

内燃機関100は、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射式の直列4気筒内燃機関である。この内燃機関100は、シリンダヘッド1に吸気ポート2と排気ポート3とを形成する。吸気ポート2と排気ポート3は、シリンダヘッド1とシリンダ4とピストン5とによって隔てられる燃焼室6に連通する。   The internal combustion engine 100 is a port injection type in-line four-cylinder internal combustion engine that injects fuel into an intake port. The internal combustion engine 100 forms an intake port 2 and an exhaust port 3 in the cylinder head 1. The intake port 2 and the exhaust port 3 communicate with a combustion chamber 6 separated by the cylinder head 1, the cylinder 4 and the piston 5.

吸気ポート2には、吸気マニホールド21が接続する。そして、この吸気マニホールド21には吸気通路22が接続する。吸気通路22を流れる吸気は、吸気マニホールド21を介して内燃機関100の各気筒に分配される。   An intake manifold 21 is connected to the intake port 2. An intake passage 22 is connected to the intake manifold 21. The intake air flowing through the intake passage 22 is distributed to each cylinder of the internal combustion engine 100 via the intake manifold 21.

吸気通路22には上流側から、エアフローメータ23と、スロットルバルブ24と、サージタンク25が順次配置される。   An air flow meter 23, a throttle valve 24, and a surge tank 25 are sequentially arranged in the intake passage 22 from the upstream side.

エアフローメータ23は、熱線式のエアフローメータであって、内燃機関100に吸入される吸気の吸気量を検出する。   The air flow meter 23 is a hot-wire air flow meter, and detects the amount of intake air taken into the internal combustion engine 100.

スロットルバルブ24は、エアフローメータ23よりも下流側の吸気通路22に設置される。スロットルバルブ24は、吸気通路22の吸気流通面積を変化させることで、燃焼室6に導入される吸気の吸気量を調整する。   The throttle valve 24 is installed in the intake passage 22 on the downstream side of the air flow meter 23. The throttle valve 24 adjusts the amount of intake air introduced into the combustion chamber 6 by changing the intake flow area of the intake passage 22.

サージタンク25は、スロットルバルブ24よりも下流側の吸気通路22に設置される。サージタンク25は、上流から流れてきた吸気を一時的に蓄え、吸気脈動を抑制する。   The surge tank 25 is installed in the intake passage 22 on the downstream side of the throttle valve 24. The surge tank 25 temporarily stores intake air flowing from the upstream side and suppresses intake pulsation.

吸気通路22に接続する吸気マニホールド21には、燃料噴射弁26が設置される。燃料噴射弁26は、内燃機関100の気筒毎に設けられる。燃料噴射弁26は、内燃機関運転状態に応じた燃料を吸気ポート2に向かって噴射し、混合気を形成する。   A fuel injection valve 26 is installed in the intake manifold 21 connected to the intake passage 22. The fuel injection valve 26 is provided for each cylinder of the internal combustion engine 100. The fuel injection valve 26 injects fuel corresponding to the operating state of the internal combustion engine toward the intake port 2 to form an air-fuel mixture.

一方、排気ポート3には、排気マニホールド31を介して排気通路32が接続する。排気マニホールド31は、各気筒から排出された排気を集合して排気通路32に流す。そして、排気通路32には、排気を浄化する触媒33が設置される。触媒33よりも上流側の排気通路32には、空燃比センサ34が設置される。空燃比センサ34は、排気通路内を流れる排気の排気空燃比を検出する。   On the other hand, an exhaust passage 32 is connected to the exhaust port 3 via an exhaust manifold 31. The exhaust manifold 31 collects the exhaust discharged from each cylinder and flows it to the exhaust passage 32. The exhaust passage 32 is provided with a catalyst 33 for purifying exhaust gas. An air-fuel ratio sensor 34 is installed in the exhaust passage 32 upstream of the catalyst 33. The air-fuel ratio sensor 34 detects the exhaust air-fuel ratio of the exhaust flowing in the exhaust passage.

また、内燃機関100は、吸気ポート2を開閉する吸気バルブ7と、排気ポート3を開閉する排気バルブ8とをシリンダヘッド1に備える。   The internal combustion engine 100 includes an intake valve 7 that opens and closes the intake port 2 and an exhaust valve 8 that opens and closes the exhaust port 3 in the cylinder head 1.

吸気バルブ7は、吸気カムシャフト71に形成された吸気カム72によって駆動される。排気バルブ8は、排気カムシャフト81に形成された排気カム82によって駆動される。排気バルブ8のバルブタイミング(開閉時期)は、可変動弁装置83によって調整される。この可変動弁装置83は、油圧制御によってクランクシャフトに対する排気カムシャフト81の相対位相角を変更する装置である。   The intake valve 7 is driven by an intake cam 72 formed on the intake camshaft 71. The exhaust valve 8 is driven by an exhaust cam 82 formed on the exhaust camshaft 81. The valve timing (opening / closing timing) of the exhaust valve 8 is adjusted by the variable valve operating device 83. This variable valve operating device 83 is a device that changes the relative phase angle of the exhaust camshaft 81 with respect to the crankshaft by hydraulic control.

そして、吸気バルブ7が吸気ポート2を開くと、吸気ポート内に形成された混合気が燃焼室6に導入される。導入された混合気は、燃焼室上部に設置された点火プラグ9によって点火されて爆発燃焼する。その後、排気行程で排気バルブ8が排気ポート3を開くと、燃焼により生じた排気が燃焼室6から排気ポート3に排出される。この排気は、排気マニホールド31で集合されて排気通路32に流れ込み、触媒33によって浄化されて外部に放出される。   When the intake valve 7 opens the intake port 2, the air-fuel mixture formed in the intake port is introduced into the combustion chamber 6. The introduced air-fuel mixture is ignited by an ignition plug 9 installed in the upper part of the combustion chamber and explosively burns. Thereafter, when the exhaust valve 8 opens the exhaust port 3 in the exhaust stroke, the exhaust generated by the combustion is discharged from the combustion chamber 6 to the exhaust port 3. The exhaust gas is collected by the exhaust manifold 31 and flows into the exhaust passage 32, where it is purified by the catalyst 33 and discharged to the outside.

内燃機関100は、内燃機関運転状態に応じて可変動弁装置83を制御するために、コントローラ40を備える。コントローラ40は、中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。   The internal combustion engine 100 includes a controller 40 for controlling the variable valve operating device 83 in accordance with the operating state of the internal combustion engine. The controller 40 includes a microcomputer having a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface).

コントローラ40には、エアフローメータ23や空燃比センサ34からの出力信号が入力する。またコントローラ40には、冷却水温度を検出する水温センサ41や大気圧を検出する圧力センサ42、アクセルペダル踏込量を検出するアクセルペダルセンサ43、吸気温度を検出する吸気温度センサ44、クランクシャフトの基準回転位置で基準クランク位置信号を出力するクランク角度センサ45などの出力信号が入力する。そして、コントローラ40は、上記した各種センサからの検出信号に基づいて可変動弁装置83を制御して、排気バルブ8のバルブタイミングを調整する。   The controller 40 receives output signals from the air flow meter 23 and the air-fuel ratio sensor 34. The controller 40 includes a water temperature sensor 41 for detecting the coolant temperature, a pressure sensor 42 for detecting the atmospheric pressure, an accelerator pedal sensor 43 for detecting the accelerator pedal depression amount, an intake air temperature sensor 44 for detecting the intake air temperature, An output signal such as a crank angle sensor 45 that outputs a reference crank position signal at the reference rotation position is input. The controller 40 adjusts the valve timing of the exhaust valve 8 by controlling the variable valve device 83 based on the detection signals from the various sensors described above.

ところで、特許文献1に記載の従来手法の内燃機関では、内燃機関から排出される高圧の排気に起因して排気系騒音が発生するという問題ある。そして、排気系騒音は、燃焼室から排気ポートに排出されるときの排気の吐出圧力が高くなるほど悪化する。ここで、排気吐出圧力は、排気バルブが開弁した時点での気筒内圧力と相関する。   By the way, in the internal combustion engine of the conventional method described in Patent Document 1, there is a problem that exhaust system noise occurs due to high-pressure exhaust discharged from the internal combustion engine. The exhaust system noise becomes worse as the discharge pressure of the exhaust gas discharged from the combustion chamber to the exhaust port increases. Here, the exhaust discharge pressure correlates with the in-cylinder pressure at the time when the exhaust valve is opened.

図2は、気筒内圧力と排気吐出圧力との関係を示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the cylinder internal pressure and the exhaust discharge pressure.

図2に示すように、排気バルブが開弁した時点での気筒内圧力が増加するほど、排気吐出圧力は高くなる。したがって、排気系騒音を抑制するためには、排気バルブ開弁時における気筒内圧力を低下させて、排気吐出圧力を低減する必要がある。   As shown in FIG. 2, the exhaust discharge pressure increases as the cylinder pressure increases when the exhaust valve is opened. Therefore, in order to suppress the exhaust system noise, it is necessary to reduce the exhaust discharge pressure by reducing the cylinder pressure when the exhaust valve is opened.

次に、気筒内圧力について図3を参照して説明する。   Next, the cylinder pressure will be described with reference to FIG.

図3は、点火時期を基準時期から進角又は遅角した場合における気筒内圧力の変化を示す図である。図3において、線Cが基準点火時期で点火した時の気筒内圧力波形を示す。そして、線C→線B→線Aの順番で点火時期を進角側に制御した場合を示し、線C→線D→線E→線Fの順番で点火時期を遅角側に制御した場合を示す。   FIG. 3 is a graph showing changes in the cylinder pressure when the ignition timing is advanced or retarded from the reference timing. In FIG. 3, the line C shows the in-cylinder pressure waveform when ignition is performed at the reference ignition timing. And when the ignition timing is controlled to the advance side in the order of line C → line B → line A, the ignition timing is controlled to the retard side in the order of line C → line D → line E → line F. Indicates.

図3の線A〜線Fに示すように、点火時期をどのように制御しても、破線領域Rに示すように、気筒内の容積が最大となるピストン下死点に近づくほど気筒内圧力は低下する。したがって、排気バルブ8を開弁する時期をピストン下死点位置に近くづけるほど、排気バルブ開弁時の気筒内圧力を低下させることができ、排気吐出圧を低減させることができる。   As shown by the lines A to F in FIG. 3, the cylinder pressure increases as the piston bottom dead center approaches the maximum volume in the cylinder as shown by the broken line region R, regardless of how the ignition timing is controlled. Will decline. Therefore, the closer the timing for opening the exhaust valve 8 is to the piston bottom dead center position, the lower the pressure in the cylinder when the exhaust valve is opened, and the lower the exhaust discharge pressure.

そこで、本実施形態の内燃機関100では、排気系騒音が顕著となる運転領域において、排気吐出圧力が低減するように排気バルブ8の開弁時期を可変動弁装置83で制御し、内燃機関100の排気系騒音の低減を図る。   Therefore, in the internal combustion engine 100 of the present embodiment, the valve opening timing of the exhaust valve 8 is controlled by the variable valve device 83 so that the exhaust discharge pressure is reduced in the operation region where the exhaust system noise becomes significant, and the internal combustion engine 100 is controlled. Reduce exhaust system noise.

内燃機関100のコントローラ40が実行する制御について、図4〜図7を参照して説明する。   Control executed by the controller 40 of the internal combustion engine 100 will be described with reference to FIGS.

図4は、コントローラ40が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御は、内燃機関運転開始ともに実施され、一定周期(例えば10ミリ秒周期)で内燃機関運転終了まで実施される。   FIG. 4 is a flowchart showing a control routine executed by the controller 40. This control is performed when the internal combustion engine operation is started, and is performed at a constant cycle (for example, a cycle of 10 milliseconds) until the internal combustion engine operation is completed.

ステップS101では、コントローラ40は、内燃機関100がファーストアイドル運転中であるか否かを判定する。ファーストアイドル運転時には、触媒33を早期に活性化するために点火時期がリタードされる。点火時期のリタード量が大きくなると、アイドル回転速度を維持するために必要な空気量が増加するので、排気バルブ開弁時の気筒内圧力が高くなり、排気吐出圧が増大する。そのため、内燃機関100がファーストアイドル運転中である場合には、排気系騒音が問題となる可能性がある。   In step S101, the controller 40 determines whether or not the internal combustion engine 100 is in a fast idle operation. During the first idle operation, the ignition timing is retarded in order to activate the catalyst 33 early. When the retard amount of the ignition timing increases, the amount of air necessary to maintain the idle rotation speed increases, so that the cylinder pressure when the exhaust valve is opened increases and the exhaust discharge pressure increases. Therefore, when the internal combustion engine 100 is in the fast idle operation, exhaust system noise may become a problem.

ファーストアイドル運転中か否かは、吸気量や吸気温度、冷却水温度、エンジン回転速度、大気圧力、アクセルペダル踏込量に基づいて判定することができる。   Whether or not the first idle operation is being performed can be determined based on the intake air amount, the intake air temperature, the coolant temperature, the engine rotation speed, the atmospheric pressure, and the accelerator pedal depression amount.

そして、内燃機関100がファーストアイドル運転中でない場合には、コントローラ40は排気系騒音が問題にならないと判定して、処理をステップS102に移す。これに対して、内燃機関100がファーストアイドル運転中である場合には、コントローラ40は排気系騒音が問題となる可能性があると判定して、処理をステップS103に移す。   If the internal combustion engine 100 is not in the fast idle operation, the controller 40 determines that the exhaust system noise does not become a problem, and moves the process to step S102. On the other hand, when the internal combustion engine 100 is in the fast idle operation, the controller 40 determines that the exhaust system noise may be a problem, and moves the process to step S103.

ステップS102では、コントローラ40は、排気バルブ8のバルブタイミングを通常運転時のまま維持し、処理を終了する。   In step S102, the controller 40 maintains the valve timing of the exhaust valve 8 during normal operation, and ends the process.

ステップS103では、コントローラ40は、図3に示したような気筒内圧力波形Pengを算出し、処理をステップS104に移す。気筒内圧力波形Pengは、吸気量や吸気温度、冷却水温度、空燃比、点火時期、エンジン回転速度に基づいて算出することができる。   In step S103, the controller 40 calculates an in-cylinder pressure waveform Peng as shown in FIG. 3, and moves the process to step S104. The in-cylinder pressure waveform Peng can be calculated based on the intake air amount, the intake air temperature, the coolant temperature, the air-fuel ratio, the ignition timing, and the engine speed.

ステップS104では、コントローラ40は、算出された気筒内圧力波形Pengと排気バルブ開弁時期とに基づいて排気バルブ開弁時の気筒内圧力Pevoを算出し、処理をステップS105に移す。   In step S104, the controller 40 calculates the cylinder pressure Pevo when the exhaust valve is opened based on the calculated cylinder pressure waveform Peng and the exhaust valve opening timing, and the process proceeds to step S105.

ステップS105では、コントローラ40は、排気バルブ開弁時の気筒内圧力Pevoと、圧力センサ42によって検出された大気圧とに基づいて、排気が排気ポート3に排出されるときの排気吐出圧力Pexを算出し、処理をステップS106に移す。   In step S105, the controller 40 determines the exhaust discharge pressure Pex when the exhaust is discharged to the exhaust port 3 based on the cylinder pressure Pevo when the exhaust valve is opened and the atmospheric pressure detected by the pressure sensor 42. The calculation is performed and the process proceeds to step S106.

ステップS106では、コントローラ40は、算出された排気吐出圧力Pexが吐出圧基準値P0よりも大きいか否かを判定する。つまり、図5に示すように、算出された排気吐出圧力Pexが、エンジン回転速度に応じて定まる吐出圧基準値P0よりも大きいか否かを判定する。 In step S106, the controller 40 was calculated exhaust discharge pressure Pex is equal to or greater than the discharge pressure reference value P 0. That is, as shown in FIG. 5, it is determined whether or not the calculated exhaust discharge pressure Pex is larger than a discharge pressure reference value P 0 determined according to the engine speed.

そして、算出された排気吐出圧力Pexが吐出圧基準値P0よりも小さい場合には、コントローラ40は排気系騒音は問題にならないと判定して、処理をステップS102移す。これに対して、算出された排気吐出圧力Pexが吐出圧基準値P0よりも大きい場合には、コントローラ40は排気系騒音が生じる可能性があると判定して、処理をステップS107に移す。 When the calculated exhaust discharge pressure Pex is smaller than the discharge pressure reference value P 0 , the controller 40 determines that the exhaust system noise does not become a problem, and moves the process to step S102. On the other hand, when the calculated exhaust discharge pressure Pex is larger than the discharge pressure reference value P 0 , the controller 40 determines that there is a possibility of exhaust system noise, and moves the process to step S107.

ステップS107では、コントローラ40は、算出された排気吐出圧力Pexと吐出圧基準値P0との差に基づいて排気バルブ8のバルブタイミングを制御し、処理を終了する。つまり、算出された排気吐出圧力Pexと吐出圧基準値P0との差が大きくなるほど、排気バルブ8の開弁時期をピストン下死点に近くなるように設定し、排気吐出圧が吐出圧基準値P0よりも小さくなるように制御する。 In step S107, the controller 40 controls the valve timing of the exhaust valve 8 based on the difference between the calculated exhaust discharge pressure Pex and the discharge pressure reference value P 0, the process ends. That is, as the difference between the calculated exhaust discharge pressure Pex and the discharge pressure reference value P 0 becomes larger, the opening timing of the exhaust valve 8 is set closer to the bottom dead center of the piston, and the exhaust discharge pressure is set to the discharge pressure reference. Control is made to be smaller than the value P 0 .

排気吐出圧低減時の排気バルブ8のバルブタイミング制御について、図6を参照して説明する。図6は、吸気バルブ7及び排気バルブ8のバルブタイミングを示す図である。図6(A)は、排気系騒音が問題にならない通常運転時の吸気バルブ7と排気バルブ8のバルブタイミングを示す。また、図6(B)は、排気吐出圧低減時の吸気バルブ7と排気バルブ8のバルブタイミングを示す。   The valve timing control of the exhaust valve 8 when the exhaust discharge pressure is reduced will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing valve timings of the intake valve 7 and the exhaust valve 8. FIG. 6A shows valve timings of the intake valve 7 and the exhaust valve 8 during normal operation in which exhaust system noise does not become a problem. FIG. 6B shows valve timings of the intake valve 7 and the exhaust valve 8 when the exhaust discharge pressure is reduced.

図6(A)に示すように、通常運転時には、排気バルブ8の開弁時期(EVO)は、ピストン5が下死点に向かう途中のストローク中央位置とピストン下死点位置との間であって、ストローク中央位置に近い側に設定される。排気バルブ8の閉弁時期(EVC)は、ピストン上死点直後に設定される。そして、吸気バルブ7の開弁時期(IVO)は排気バルブ閉弁後に設定され、閉弁時期(IVC)はピストン5が上死点に向かう途中のストローク中央位置とピストン下死点位置との間であって、ストローク中央位置に近い側に設定される。   As shown in FIG. 6 (A), during normal operation, the opening timing (EVO) of the exhaust valve 8 is between the stroke center position on the way of the piston 5 toward the bottom dead center and the piston bottom dead center position. Thus, it is set on the side closer to the stroke center position. The valve closing timing (EVC) of the exhaust valve 8 is set immediately after the top dead center of the piston. The valve opening timing (IVO) of the intake valve 7 is set after the exhaust valve is closed, and the valve closing timing (IVC) is between the stroke center position in the middle of the piston 5 toward the top dead center and the piston bottom dead center position. Thus, it is set on the side closer to the stroke center position.

これに対して、排気吐出圧を低減する場合には、吸気バルブ7のバルブタイミングは通常運転時のまま変更せずに、排気バルブ8のバルブタイミングを可変動弁装置83によって変更する。つまり、図6(B)に示すように、排気バルブ8の開弁時期(EVO)を、通常運転時よりもピストン下死点側に遅角制御する。このように排気バルブ開弁時期(EVO)を制御すると、排気バルブ8の開弁時における気筒内圧力を低下させることができ、排気吐出圧を低減することができる。   On the other hand, when reducing the exhaust discharge pressure, the valve timing of the exhaust valve 8 is changed by the variable valve device 83 without changing the valve timing of the intake valve 7 as it is during normal operation. That is, as shown in FIG. 6B, the valve opening timing (EVO) of the exhaust valve 8 is retarded to the piston bottom dead center side than during normal operation. By controlling the exhaust valve opening timing (EVO) in this way, the cylinder pressure when the exhaust valve 8 is opened can be reduced, and the exhaust discharge pressure can be reduced.

また、内燃機関100の可変動弁装置83は、排気バルブ8の開弁時期(EVO)を遅角すると閉弁時期(EVC)も同じだけ遅角する構成のものであるため、上記のように開弁時期(EVO)を遅角制御した場合には閉弁時期(EVC)も遅角され、吸気バルブ7と排気バルブ8の両方が開弁するバルブオーバラップ期間が設定される。このようにバルブオーバラップ期間が設定されると、燃焼室内の排気の一部が吸気ポート側に逆流する。逆流した排気は、吸気ポート内の混合気とともに再び燃焼室内に導入され、いわゆる内部EGRガスとして作用する。したがって、排気吐出圧低減時には、内部EGRによって希釈燃焼することもでき、燃焼室内での燃焼速度を抑制することができる。   Further, the variable valve device 83 of the internal combustion engine 100 is configured to retard the valve closing timing (EVC) by the same amount when the valve opening timing (EVO) of the exhaust valve 8 is retarded, as described above. When the valve opening timing (EVO) is retarded, the valve closing timing (EVC) is also retarded, and a valve overlap period in which both the intake valve 7 and the exhaust valve 8 are opened is set. When the valve overlap period is set in this way, part of the exhaust in the combustion chamber flows backward to the intake port side. The exhaust gas flowing backward is introduced again into the combustion chamber together with the air-fuel mixture in the intake port, and acts as so-called internal EGR gas. Therefore, when the exhaust discharge pressure is reduced, dilution combustion can be performed by the internal EGR, and the combustion speed in the combustion chamber can be suppressed.

しかしながら、排気バルブ8の開弁時期(EVO)の遅角量が大きくなって、バルブオーバラップ期間が長くなると、燃焼安定性が悪化するという問題がある。そこで、内燃機関100では、排気吐出圧を低減する場合には、燃焼安定性が悪化しない範囲で排気バルブ8の開弁時期(EVO)を設定する。   However, there is a problem that combustion stability deteriorates when the valve opening timing (EVO) of the exhaust valve 8 is increased and the valve overlap period is increased. Therefore, in the internal combustion engine 100, when the exhaust discharge pressure is reduced, the valve opening timing (EVO) of the exhaust valve 8 is set within a range in which the combustion stability does not deteriorate.

なお、燃焼安定性は、クランク角度センサ45の検出値から算出されるエンジン回転角速度変動αNに基づいて判断される。そして、内燃機関100では、図7に示すMAPに基づいて、燃焼安定性が悪化しないようにバルブオーバラップ期間を設定する。つまり、図7に示すように、算出されたエンジン回転角速度変動αNが、エンジン回転速度Neと吸気充填効率ηcとから定まる閾値を超えないように排気バルブ8のバルブタイミングを設定する。   The combustion stability is determined based on the engine rotational angular velocity fluctuation αN calculated from the detection value of the crank angle sensor 45. In the internal combustion engine 100, the valve overlap period is set based on the MAP shown in FIG. 7 so that the combustion stability does not deteriorate. That is, as shown in FIG. 7, the valve timing of the exhaust valve 8 is set so that the calculated engine rotational angular speed fluctuation αN does not exceed a threshold value determined from the engine rotational speed Ne and the intake charging efficiency ηc.

以上により、本実施形態の内燃機関100では、下記の効果を得ることができる。   As described above, in the internal combustion engine 100 of the present embodiment, the following effects can be obtained.

内燃機関100では、ファーストアイドル運転時に、可変動弁装置83によって排気バルブ8の開弁時期を通常運転よりも遅角制御してピストン下死点近傍に設定するので、排気バルブ8が開弁するときの気筒内圧力を低下させることができる。これにより、排気吐出圧力を低減することができ、内燃機関の排気系騒音を抑制することが可能となる。ファーストアイドル運転時には、触媒33を早期に活性化するために点火時期がリタードされてアイドル回転速度を維持するために必要な空気量が増加するが、内燃機関100では、点火時期や吸気量を制御するのではなく、排気バルブ8の開弁時期を制御して排気吐出圧力を低減するので、排気性能が悪化したりエンジンストールが発生したりすることなく、排気系騒音を抑制することができる。   In the internal combustion engine 100, at the time of the fast idle operation, the variable valve device 83 controls the opening timing of the exhaust valve 8 more retarded than the normal operation and sets it near the piston bottom dead center, so that the exhaust valve 8 opens. The pressure in the cylinder can be reduced. Thereby, the exhaust discharge pressure can be reduced, and the exhaust system noise of the internal combustion engine can be suppressed. During the first idle operation, the ignition timing is retarded to activate the catalyst 33 early, and the amount of air necessary to maintain the idle rotation speed increases, but the internal combustion engine 100 controls the ignition timing and the intake air amount. Instead, since the exhaust discharge pressure is reduced by controlling the opening timing of the exhaust valve 8, exhaust system noise can be suppressed without deteriorating exhaust performance or causing engine stall.

また、内燃機関100では、ファーストアイドル運転時であって、算出された排気吐出圧力が吐出圧基準値よりも大きい場合に、排気吐出圧力が低減するように排気バルブ8の開弁時期を遅角制御するので、必要に応じて適宜、排気系騒音を抑制することが可能となる。   Further, in the internal combustion engine 100, the opening timing of the exhaust valve 8 is retarded so that the exhaust discharge pressure is reduced when the calculated exhaust discharge pressure is larger than the discharge pressure reference value during the fast idle operation. Since the control is performed, it is possible to appropriately suppress the exhaust system noise as necessary.

さらに、内燃機関100では、排気バルブ8の閉弁時期を制御してバルブオーバラップ期間を設定するので、内部EGRによる希釈燃焼をすることができ、燃焼室内での燃焼速度を抑制することができる。このように燃焼速度が抑制されると、単位クランク角度に対する気筒内圧力変動が小さくなるので、内燃機関自体が振動するのを抑えることができ、エンジン振動系騒音の低減を図ることができる。   Further, in the internal combustion engine 100, since the valve overlap period is set by controlling the closing timing of the exhaust valve 8, it is possible to perform dilution combustion by the internal EGR and to suppress the combustion speed in the combustion chamber. . When the combustion speed is thus suppressed, the in-cylinder pressure fluctuation with respect to the unit crank angle is reduced, so that the internal combustion engine itself can be prevented from vibrating, and engine vibration noise can be reduced.

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.

本実施形態では、内燃機関100を冷間始動した場合のファーストアイドル運転時に排気系騒音を低減するようにしたが、エアコンを使用するアイドル運転時など、内燃機関100によって補機を駆動するアイドル運転時に排気系騒音を低減するようにしてもよい。この場合には、図4のステップS101において、内燃機関100によって補機を駆動するアイドル運転中か否かを判定するように構成する。このように補機を駆動するアイドル運転時に吸気系振動騒音を抑制するのは、補機を駆動しつつアイドル回転速度を維持するために必要な空気量が増加して排気吐出圧が増大するからである。なお、負荷要求のあるアイドル運転時以外でも、内燃機関100の運転状態が部分負荷領域ある場合に、排気系騒音を低減するようにしてもよい。   In the present embodiment, exhaust system noise is reduced during the first idle operation when the internal combustion engine 100 is cold-started. However, the idle operation in which the auxiliary machine is driven by the internal combustion engine 100 such as during idle operation using an air conditioner. Sometimes exhaust system noise may be reduced. In this case, in step S101 of FIG. 4, it is configured to determine whether or not the idling operation in which the internal combustion engine 100 drives the auxiliary machine is in progress. In this way, the intake system vibration noise is suppressed during the idling operation of driving the auxiliary machine because the amount of air necessary for maintaining the idle rotation speed while driving the auxiliary machine increases and the exhaust discharge pressure increases. It is. It should be noted that exhaust system noise may be reduced when the operating state of the internal combustion engine 100 is in a partial load region even during idle operation where there is a load request.

また、本実施形態の内燃機関100では、排気バルブ8の開弁時期と閉弁時期とを同時に制御するように可変動弁装置83を構成したが、これに限られるものではなく、排気バルブ8を電磁駆動して開弁時期と閉弁時期とをそれぞれ独立して制御するように構成してもよい。この場合には、オーバラップ期間を設定せずに排気バルブ8の開弁時期のみを制御することができ、燃焼安定性を考慮することなく排気系騒音を低減することが可能となる。   In the internal combustion engine 100 of the present embodiment, the variable valve operating device 83 is configured to control the valve opening timing and the valve closing timing of the exhaust valve 8 at the same time. However, the present invention is not limited to this, and the exhaust valve 8 is not limited thereto. The valve opening timing and the valve closing timing may be controlled independently by electromagnetic driving. In this case, it is possible to control only the valve opening timing of the exhaust valve 8 without setting the overlap period, and it is possible to reduce the exhaust system noise without considering the combustion stability.

内燃機関の概略構成図である。It is a schematic block diagram of an internal combustion engine. 気筒内圧力と排気吐出圧力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a cylinder internal pressure and exhaust discharge pressure. 点火時期を基準時期から進角又は遅角した場合における気筒内圧力の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the in-cylinder pressure when ignition timing is advanced or retarded from the reference timing. コントローラが実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control routine which a controller performs. エンジン回転速度に応じて定まる吐出圧基準値を示す図である。It is a figure which shows the discharge pressure reference value defined according to an engine speed. 吸気バルブ及び排気バルブのバルブタイミングを示す図である。It is a figure which shows the valve timing of an intake valve and an exhaust valve. エンジン回転角速度変動と、エンジン回転速度と、吸気充填効率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an engine rotational angular velocity fluctuation | variation, an engine rotational speed, and an intake charging efficiency.

符号の説明Explanation of symbols

100 内燃機関
3 排気ポート
6 燃焼室
8 排気バルブ
23 エアフローメータ
31 排気マニホールド
32 排気通路
34 空燃比センサ
40 コントローラ
41 水温センサ
42 圧力センサ
43 アクセルペダルセンサ
44 吸気温度センサ
45 クランク角度センサ
83 可変動弁装置
ステップS107 バルブタイミング設定手段
ステップS101〜S106 条件判定手段
100 Internal combustion engine 3 Exhaust port 6 Combustion chamber 8 Exhaust valve 23 Air flow meter 31 Exhaust manifold 32 Exhaust passage 34 Air-fuel ratio sensor 40 Controller 41 Water temperature sensor 42 Pressure sensor 43 Accelerator pedal sensor 44 Intake temperature sensor 45 Crank angle sensor 83 Variable valve device Step S107 Valve timing setting means Steps S101 to S106 Condition determining means

Claims (9)

排気バルブのバルブタイミングを変更可能な可変動弁装置を備えた内燃機関の振動低減装置であって、
前記内燃機関の燃焼室から排出される排気に起因する騒音を低減する振動低減手段を備え、
前記振動低減手段は、振動低減条件が成立した場合に、前記可変動弁装置を制御して、前記排気バルブが通常運転時よりもピストン下死点に近い位置で開弁するように開弁時期を設定するバルブタイミング設定手段を含んで構成される、
ことを特徴とする内燃機関の振動低減装置。
An internal combustion engine vibration reduction device including a variable valve device capable of changing a valve timing of an exhaust valve,
Comprising vibration reducing means for reducing noise caused by exhaust discharged from the combustion chamber of the internal combustion engine;
The vibration reducing means controls the variable valve operating device when a vibration reducing condition is satisfied, so that the exhaust valve opens at a position closer to the piston bottom dead center than during normal operation. Comprising valve timing setting means for setting
A vibration reduction device for an internal combustion engine characterized by the above.
前記振動低減手段は、
前記排気バルブが開弁して排気が吸気ポートに排出されるときの排気の吐出圧力を算出する排気吐出圧力算出手段と、
排気吐出圧力算出値が所定圧力値を超える場合に振動低減条件が成立したと判定する条件判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の振動低減装置。
The vibration reducing means includes
An exhaust discharge pressure calculating means for calculating an exhaust discharge pressure when the exhaust valve is opened and the exhaust is discharged to the intake port;
Condition determination means for determining that the vibration reduction condition is satisfied when the exhaust discharge pressure calculation value exceeds a predetermined pressure value;
The vibration reduction device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising:
前記条件判定手段は、内燃機関がファーストアイドル運転中であって、排気吐出圧力算出値が所定圧力値を超える場合に振動低減条件が成立したと判定する、
ことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の振動低減装置。
The condition determination means determines that the vibration reduction condition is satisfied when the internal combustion engine is in a fast idle operation and the exhaust discharge pressure calculation value exceeds a predetermined pressure value.
The vibration reduction device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein
前記条件判定手段は、内燃機関によって補機を駆動するアイドル運転中であって、排気吐出圧力算出値が所定圧力値を超える場合に振動低減条件が成立したと判定する、
ことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の振動低減装置。
The condition determination means determines that the vibration reduction condition is satisfied when the exhaust discharge pressure calculation value exceeds a predetermined pressure value during idle operation in which the auxiliary machine is driven by the internal combustion engine.
The vibration reduction device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein
前記バルブタイミング設定手段は、排気吐出圧力算出値と所定圧力値との差が大きくなるほど、前記排気バルブの開弁時期をピストン下死点に近づける、
ことを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれか一つに記載の内燃機関の振動低減装置。
The valve timing setting means, as the difference between the exhaust discharge pressure calculation value and the predetermined pressure value increases, the valve opening timing of the exhaust valve approaches the piston bottom dead center.
The vibration reduction device for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 4, wherein the vibration reduction device is an internal combustion engine.
前記所定圧力値は、エンジン回転速度に応じて設定される、
ことを特徴とする請求項2〜請求項5のいずれか一つに記載の内燃機関の振動低減装置。
The predetermined pressure value is set according to the engine speed.
The vibration reduction device for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 5, wherein:
前記バルブタイミング設定手段は、前記排気バルブの開弁時期を通常運転時よりも遅角制御する、
ことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一つに記載の内燃機関の振動低減装置。
The valve timing setting means controls the opening timing of the exhaust valve to be retarded than during normal operation;
The vibration reduction device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the vibration reduction device is an internal combustion engine.
前記バルブタイミング設定手段は、振動低減条件が成立した場合に前記可変動弁装置を制御し、排気バルブの閉弁時期を変更してバルブオーバラップ期間を設定する、
ことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一つに記載の内燃機関の振動低減装置。
The valve timing setting means controls the variable valve operating apparatus when a vibration reduction condition is satisfied, and sets a valve overlap period by changing a closing timing of the exhaust valve;
The vibration reduction device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the vibration reduction device is an internal combustion engine.
前記バルブオーバラップ期間は、エンジン回転角速度変動に基づいて設定される、
ことを特徴とする請求項8に記載の内燃機関の振動低減装置。
The valve overlap period is set based on engine rotational angular speed fluctuation.
9. The vibration reduction device for an internal combustion engine according to claim 8.
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