JP2016008596A - Engine valve timing adjustment device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an engine valve timing adjustment device capable of introducing EGR gas necessary for an engine and improving fuel economy of the engine.SOLUTION: An engine valve timing adjustment device comprises: an exhaust gas recirculation pipe 41 communicating an intake manifold 17 with an exhaust manifold 37, and recirculating part of exhaust gas to an intake side as external EGR gas; an EGR valve 42 opening or closing the exhaust gas recirculation pipe 41 in a range from fully opening to fully closing, and regulating a quantity of the exhaust gas to be recirculated to the intake side; and a valve control unit 31 controlling an intake-side variable valve gear mechanism 15 and an exhaust-side variable valve gear mechanism 35 to adjust opening/closing timing of an intake valve 14 and an exhaust valve 34, and introducing part of the exhaust gas discharged by an exhaust port 12 into a combustion chamber as internal EGR gas, the valve control unit 31 adjusting the opening/closing timing so that a total quantity of the external EGR gas and the internal EGR gas is equal to a preset target quantity at a time of switchover between an ON-state and an OFF-state of the external EGR.

Description

本発明は、排気ガスの一部を吸気側に戻してエンジンに再導入させる排気ガス還流装置を備える車両におけるエンジンのバルブタイミング調整装置に関する。   The present invention relates to a valve timing adjusting device for an engine in a vehicle including an exhaust gas recirculation device that returns a part of exhaust gas to the intake side and reintroduces it into the engine.

近年、エンジンの燃費の改善を目的として、エンジンの排出する排気ガスの一部を吸気側に戻してエンジンに再導入する排気還流装置が知られている。この排気還流装置には、外部ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）型排気還流装置と内部ＥＧＲ型排気還流装置が存在する。外部ＥＧＲ型排気還流装置とは、排気管と吸気管とを繋ぐ管路を設け、排気ガスの一部をその管路を通して外部ＥＧＲガスとして吸気管に導入するものである。内部ＥＧＲ型排気還流装置とは、吸気バルブもしくは排気バルブの開弁時期の調整であるバルブタイミング制御により、排気ポートより排出された排気ガスの一部を内部ＥＧＲガスとして排気ポートから燃焼室内に導入するものである。   In recent years, there has been known an exhaust gas recirculation device for returning a part of exhaust gas discharged from an engine to the intake side and reintroducing it into the engine for the purpose of improving the fuel consumption of the engine. The exhaust gas recirculation device includes an external EGR (Exhaust Gas Recirculation) type exhaust gas recirculation device and an internal EGR type exhaust gas recirculation device. The external EGR type exhaust gas recirculation device is provided with a pipe line connecting the exhaust pipe and the intake pipe, and a part of the exhaust gas is introduced into the intake pipe through the pipe as external EGR gas. The internal EGR type exhaust gas recirculation device is a part of the exhaust gas discharged from the exhaust port is introduced into the combustion chamber from the exhaust port as internal EGR gas by valve timing control that adjusts the opening timing of the intake valve or the exhaust valve. To do.

特許文献１には、外部ＥＧＲガス量のみではエンジンが必要とする排気ガス導入量に満たない場合に、内部ＥＧＲガス量を増加させ、さらに多くの排気ガスの還流要求に対応できる技術が開示されている。   Patent Document 1 discloses a technology that can increase the amount of internal EGR gas when the amount of external EGR gas alone is less than the amount of exhaust gas introduction required by the engine, and can respond to more exhaust gas recirculation requirements. ing.

特許第４５９８２８９号公報Japanese Patent No. 4598289

このような外部ＥＧＲと内部ＥＧＲの双方を行うエンジンでは、外部ＥＧＲガスの導入時は、外部ＥＧＲガスの非導入時に対し、吸気バルブと排気バルブとが共に開弁状態となるオーバラップの期間を短くして内部ＥＧＲガス量を抑える制御が行われる。これは、外部ＥＧＲガスの導入により燃焼室内に導入される排気ガスの量の過多による燃焼安定性の低下を防止するためである。   In such an engine that performs both external EGR and internal EGR, when the external EGR gas is introduced, an overlap period in which both the intake valve and the exhaust valve are opened compared to when the external EGR gas is not introduced. Control is performed to shorten the internal EGR gas amount. This is to prevent a decrease in combustion stability due to an excessive amount of exhaust gas introduced into the combustion chamber due to the introduction of the external EGR gas.

内部ＥＧＲガス量は、バルブタイミングの調整によって変更が可能であり、外部ＥＧＲガス量の変化よりも応答が早い傾向にある。このため、外部ＥＧＲが開始され排気ガスの還流が開始されたと同時に、内部ＥＧＲガス量を減少させるためにバルブタイミングの調整を行うと、外部ＥＧＲガスの応答が遅いため、エンジンが必要とするＥＧＲガス量に対し、外部ＥＧＲガス量と内部ＥＧＲガス量の合計のＥＧＲガス量が少なくなる恐れがある。この場合、合計のＥＧＲガス量で不足した量の新気が多く導入され、吸入空気量で制御される燃料噴射量が増加し、燃費の悪化を招く恐れがあった。   The internal EGR gas amount can be changed by adjusting the valve timing, and the response tends to be faster than the change in the external EGR gas amount. For this reason, if the valve timing is adjusted in order to reduce the internal EGR gas amount at the same time when the external EGR is started and the exhaust gas recirculation is started, the response of the external EGR gas is slow, so the EGR required by the engine There is a possibility that the total EGR gas amount of the external EGR gas amount and the internal EGR gas amount may be smaller than the gas amount. In this case, a large amount of fresh air that is insufficient with the total EGR gas amount is introduced, and the fuel injection amount controlled by the intake air amount increases, which may lead to deterioration of fuel consumption.

そこで、本発明は、エンジンが必要とするＥＧＲガスを導入させて、エンジンの燃費の向上を図ることができるエンジンのバルブタイミング調整装置を提供することを目的としている。   Therefore, an object of the present invention is to provide an engine valve timing adjusting device that can introduce EGR gas required by the engine and improve the fuel efficiency of the engine.

上記課題を解決するエンジンのバルブタイミング調整装置の発明の一態様は、エンジンの排気ガスの一部を外部ＥＧＲガスとして吸気側へ還流させる排気還流管と、エンジンの運転状態に基づいて外部ＥＧＲガスの還流量を調整するＥＧＲバルブと、を備える車両に搭載され、エンジンの吸気バルブまたは排気バルブの少なくとも一方の開閉時期を制御して、排気ポートより排出された排気ガスの一部を内部ＥＧＲガスとして燃焼室内に導入させるとともに内部ＥＧＲガスの量を調整するバルブ制御部を備えるエンジンのバルブタイミング調整装置であって、バルブ制御部は、外部ＥＧＲガスの還流の開始時または停止時に、外部ＥＧＲガスと内部ＥＧＲガスの合計の量が予め設定された目標量になるように内部ＥＧＲガスの量を調整するものである。   One aspect of the invention of an engine valve timing adjusting device that solves the above-described problems is an exhaust recirculation pipe that recirculates a part of the exhaust gas of the engine as an external EGR gas to the intake side, and an external EGR gas based on the operating state of the engine. And an EGR valve that adjusts the recirculation amount of the engine, and controls the opening / closing timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve of the engine to control a part of the exhaust gas discharged from the exhaust port to the internal EGR gas. The valve timing adjustment device of the engine is provided with a valve control unit that is introduced into the combustion chamber and adjusts the amount of internal EGR gas, and the valve control unit is configured to start or stop the recirculation of the external EGR gas. And adjusting the amount of internal EGR gas so that the total amount of internal EGR gas becomes a preset target amount. It is.

このように本発明の一態様によれば、エンジンが必要とするＥＧＲガスを導入させることができ、エンジンの燃費の向上を図ることができる。   Thus, according to one aspect of the present invention, EGR gas required by the engine can be introduced, and the fuel efficiency of the engine can be improved.

図１は、本発明の第１実施形態に係るエンジンのバルブタイミング調整装置を示す図であり、その概念ブロック図である。FIG. 1 is a conceptual block diagram showing a valve timing adjusting device for an engine according to a first embodiment of the present invention. 図２は、本発明の第１実施形態に係るエンジンのバルブタイミング調整装置を示す図であり、そのＶＶＴ値変更処理を説明するフローチャートである。FIG. 2 is a view showing the valve timing adjusting device for an engine according to the first embodiment of the present invention, and is a flowchart for explaining the VVT value changing process. 図３は、本発明の第１実施形態に係るエンジンのバルブタイミング調整装置を示す図であり、そのＶＶＴ値変更処理時のＥＧＲ率とＶＶＴ値の変化を示すタイムチャートである。FIG. 3 is a diagram showing the valve timing adjusting device for an engine according to the first embodiment of the present invention, and is a time chart showing changes in the EGR rate and the VVT value during the VVT value changing process. 図４は、本発明の第２実施形態に係るエンジンのバルブタイミング調整装置を示す図であり、そのＶＶＴ値変更処理を説明するフローチャートである。FIG. 4 is a diagram showing a valve timing adjusting device for an engine according to the second embodiment of the present invention, and is a flowchart for explaining the VVT value changing process.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るエンジンのバルブタイミング調整装置について詳細に説明する。   Hereinafter, an engine valve timing adjusting device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態に係るエンジンのバルブタイミング調整装置を搭載した車両１は、内燃機関型のエンジン２と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３とを含んで構成されている。 (First embodiment)
As shown in FIG. 1, a vehicle 1 equipped with an engine valve timing adjustment device according to the present embodiment includes an internal combustion engine type engine 2 and an ECU (Electronic Control Unit) 3.

エンジン２は、例えば直列４気筒のガソリンエンジンで構成されている。なお、エンジン２の気筒数は４気筒に限られない。また、エンジン２は、直列４気筒に限らず、例えばＶ型エンジン等であってもよい。   The engine 2 is composed of, for example, an inline 4-cylinder gasoline engine. Note that the number of cylinders of the engine 2 is not limited to four. Further, the engine 2 is not limited to an in-line four cylinder, and may be a V-type engine, for example.

このエンジン２は、シリンダブロック２２と、シリンダブロック２２の上部に締結されたシリンダヘッド２３と、シリンダブロック２２の下部に締結されたオイルパン２４とを含んで構成されている。オイルパン２４には、図示しないエンジンオイルが貯留されるようになっている。   The engine 2 includes a cylinder block 22, a cylinder head 23 fastened to the upper part of the cylinder block 22, and an oil pan 24 fastened to the lower part of the cylinder block 22. Engine oil (not shown) is stored in the oil pan 24.

シリンダブロック２２には、気筒としてのシリンダ２５が形成されている。シリンダ２５には、このシリンダ２５内を上下に往復動可能なピストン２６が収納されている。また、シリンダ２５の上部には、燃焼室２７が設けられている。燃焼室２７は、シリンダ２５とピストン２６の頂面とシリンダヘッド２３の下面とによって画成された空間から構成されている。   A cylinder 25 as a cylinder is formed in the cylinder block 22. The cylinder 25 houses a piston 26 that can reciprocate up and down in the cylinder 25. A combustion chamber 27 is provided in the upper part of the cylinder 25. The combustion chamber 27 is composed of a space defined by the top surface of the cylinder 25 and the piston 26 and the lower surface of the cylinder head 23.

エンジン２は、シリンダ２５内でピストン２６が往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行う、いわゆる４サイクルのガソリンエンジンである。   The engine 2 is a so-called four-cycle gasoline engine that performs a series of four strokes including an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke while the piston 26 reciprocates in the cylinder 25.

また、ピストン２６は、コネクティングロッド２８を介してクランクシャフト２９と連結している。コネクティングロッド２８は、ピストン２６の往復運動をクランクシャフト２９の回転運動に変換するようになっている。なお、クランクシャフト２９は、図示しないクランクジャーナルを介してシリンダブロック２２に回転可能に支持されている。   The piston 26 is connected to a crankshaft 29 through a connecting rod 28. The connecting rod 28 converts the reciprocating motion of the piston 26 into the rotational motion of the crankshaft 29. The crankshaft 29 is rotatably supported by the cylinder block 22 via a crank journal (not shown).

また、シリンダヘッド２３には、点火プラグ１０と、吸気ポート１１と、排気ポート１２とが設けられている。点火プラグ１０は、燃焼室２７内に電極を突出させた状態でシリンダヘッド２３に配設され、ＥＣＵ３によってエンジン２の運転状態に応じてその点火時期が調整されるようになっている。吸気ポート１１は、燃焼室２７と後述する吸気通路１６ａとを連通するようになっている。また、吸気ポート１１には、インジェクタ１３と、吸気バルブ１４とが設けられている。   Further, the cylinder head 23 is provided with an ignition plug 10, an intake port 11, and an exhaust port 12. The spark plug 10 is disposed in the cylinder head 23 with an electrode protruding into the combustion chamber 27, and the ignition timing is adjusted by the ECU 3 according to the operating state of the engine 2. The intake port 11 communicates with the combustion chamber 27 and an intake passage 16a described later. The intake port 11 is provided with an injector 13 and an intake valve 14.

インジェクタ１３は、図示しない燃料タンクから燃料ポンプによって圧送された燃料を吸気ポート１１内に噴射する、いわゆるポート噴射式の燃料噴射弁である。なお、インジェクタ１３は燃焼室２７内に直接燃料を噴射する、いわゆる筒内噴射式の燃料噴射弁であっても良い。
吸気ポート１１内に噴射された燃料は、吸入空気と混合されて混合気となって燃焼室２７に導入される。燃焼室２７に導入された混合気は、点火プラグ１０による火花放電によって燃焼する。この混合気の燃焼によってピストン２６がシリンダ２５内を往復運動し、クランクシャフト２９が回転する。 The injector 13 is a so-called port injection type fuel injection valve that injects fuel pumped from a fuel tank (not shown) by a fuel pump into the intake port 11. The injector 13 may be a so-called in-cylinder fuel injection valve that directly injects fuel into the combustion chamber 27.
The fuel injected into the intake port 11 is mixed with intake air to be mixed into the combustion chamber 27. The air-fuel mixture introduced into the combustion chamber 27 is burned by spark discharge by the spark plug 10. The combustion of the air-fuel mixture causes the piston 26 to reciprocate within the cylinder 25, and the crankshaft 29 rotates.

吸気バルブ１４は、吸気通路１６ａと燃焼室２７とを連通または遮断するように開閉されるようになっている。吸気バルブ１４の開閉は、吸気側可変動弁機構１５によって行われるようになっている。   The intake valve 14 is opened and closed so as to communicate or block the intake passage 16a and the combustion chamber 27. The intake valve 14 is opened and closed by an intake side variable valve mechanism 15.

吸気側可変動弁機構１５としては、例えば電磁石とスプリング等から構成された電磁アクチュエータにより吸気バルブ１４の開閉を行う電磁式の可変動弁機構を用いることができる。具体的には、吸気側可変動弁機構１５は、電磁石の励磁によって吸気バルブ１４に固定された可動部を引き付けることで、スプリングによって常時閉弁方向に付勢されている吸気バルブ１４を開弁方向に移動させるようになっている。   As the intake side variable valve mechanism 15, for example, an electromagnetic variable valve mechanism that opens and closes the intake valve 14 by an electromagnetic actuator composed of an electromagnet and a spring can be used. Specifically, the intake side variable valve mechanism 15 opens the intake valve 14 that is normally urged in the valve closing direction by a spring by attracting a movable part fixed to the intake valve 14 by excitation of an electromagnet. It is designed to move in the direction.

また、吸気側可変動弁機構１５は、後述するＥＣＵ３と電気的に接続されており、電磁石の励磁、非励磁がＥＣＵ３によって制御されるようになっている。したがって、ＥＣＵ３は、吸気バルブ１４の開閉時期を任意に変更でき、これにより吸気バルブ１４の開弁期間を容易に調整することができる。   Further, the intake side variable valve mechanism 15 is electrically connected to an ECU 3 to be described later, and excitation and de-excitation of the electromagnet are controlled by the ECU 3. Therefore, the ECU 3 can arbitrarily change the opening / closing timing of the intake valve 14, thereby easily adjusting the valve opening period of the intake valve 14.

なお、吸気側可変動弁機構１５としては、電磁アクチュエータに変えて油圧アクチュエータを用いた油圧式の可変動弁機構を用いてもよい。また、吸気側可変動弁機構１５として、主カムおよび副カム等のカム部材を用いて吸気バルブ１４の開閉時期を変更可能な機械式の可変動弁機構を用いても構わない。   The intake side variable valve mechanism 15 may be a hydraulic variable valve mechanism using a hydraulic actuator instead of an electromagnetic actuator. Further, as the intake side variable valve mechanism 15, a mechanical variable valve mechanism that can change the opening / closing timing of the intake valve 14 using cam members such as a main cam and a sub cam may be used.

さらに、この吸気側可変動弁機構１５は、例えば電磁石に対する励磁電流がＥＣＵ３によって調整されることにより、吸気バルブ１４の開閉時期とともに吸気バルブ１４のリフト量を連続的に変化させることが可能な構成であってもよい。   Further, the intake side variable valve mechanism 15 is configured such that, for example, the exciting current for the electromagnet is adjusted by the ECU 3 so that the lift amount of the intake valve 14 can be continuously changed with the opening / closing timing of the intake valve 14. It may be.

また、シリンダヘッド２３の吸気ポート側には、吸気マニホールド１７が設けられている。吸気マニホールド１７には、吸気管１６が接続されている。この吸気管１６の内部には、吸気マニホールド１７を介して吸気ポート１１と連通する吸気通路１６ａが形成されている。吸気通路１６ａには、新気が導入される方向である吸気方向の下流側から順に、吸気圧センサ１９と、電子制御式のスロットルバルブ１８と、吸気量センサ２０とが設けられている。スロットルバルブ１８は、ＥＣＵ３に電気的に接続されている。   An intake manifold 17 is provided on the intake port side of the cylinder head 23. An intake pipe 16 is connected to the intake manifold 17. An intake passage 16 a that communicates with the intake port 11 via the intake manifold 17 is formed in the intake pipe 16. In the intake passage 16a, an intake pressure sensor 19, an electronically controlled throttle valve 18, and an intake air amount sensor 20 are provided in order from the downstream side in the intake direction, which is the direction in which fresh air is introduced. The throttle valve 18 is electrically connected to the ECU 3.

スロットルバルブ１８は、ＥＣＵ３からの指令信号に応じてスロットル開度が制御されることで、エンジン２の吸入空気量を調整するようになっている。吸気圧センサ１９は、吸入空気の圧力を検出するようになっている。吸気量センサ２０は、吸入空気量を検知するようになっている。   The throttle valve 18 is configured to adjust the intake air amount of the engine 2 by controlling the throttle opening in accordance with a command signal from the ECU 3. The intake pressure sensor 19 detects the pressure of intake air. The intake air amount sensor 20 detects the intake air amount.

一方、排気ポート１２には、排気バルブ３４が設けられている。排気バルブ３４は、後述する排気通路３６ａと燃焼室２７とを連通または遮断するように開閉されるようになっている。排気バルブ３４の開閉は、排気側可変動弁機構３５によって行われるようになっている。   On the other hand, the exhaust port 12 is provided with an exhaust valve 34. The exhaust valve 34 is opened and closed so as to communicate or block an exhaust passage 36a (described later) and the combustion chamber 27. The exhaust valve 34 is opened and closed by an exhaust side variable valve mechanism 35.

排気側可変動弁機構３５は、上述した吸気側可変動弁機構１５と同様の構成であるため、詳細な説明を省略するが、電磁石の励磁、非励磁がＥＣＵ３によって制御されることで、排気バルブ３４の開閉時期が任意に変更される。したがって、ＥＣＵ３は、排気バルブ３４の開弁期間を容易に調整することができる。   Since the exhaust side variable valve mechanism 35 has the same configuration as the intake side variable valve mechanism 15 described above, detailed description thereof will be omitted. The opening / closing timing of the valve 34 is arbitrarily changed. Therefore, the ECU 3 can easily adjust the valve opening period of the exhaust valve 34.

また、シリンダヘッド２３の排気ポート側には、排気マニホールド３７が設けられている。排気マニホールド３７には、排気管３６が接続されている。この排気管３６の内部には、排気マニホールド３７を介して排気ポート１２と連通する排気通路３６ａが形成されている。   An exhaust manifold 37 is provided on the exhaust port side of the cylinder head 23. An exhaust pipe 36 is connected to the exhaust manifold 37. An exhaust passage 36 a communicating with the exhaust port 12 through an exhaust manifold 37 is formed inside the exhaust pipe 36.

このエンジン２は、吸気マニホールド１７と排気マニホールド３７とを連通する排気還流管４１が設けられている。排気還流管４１は、排気ガスの一部を吸気側に還流させるＥＧＲを行わせるようになっている。この排気還流管４１には、排気還流管４１を全開から全閉の間で開閉するＥＧＲバルブ４２が設けられている。ＥＧＲバルブ４２は、ＥＣＵ３に電気的に接続されている。ＥＧＲバルブ４２は、ＥＣＵ３からの指令信号に応じてバルブ開度が制御されることで、吸気側に還流させる排気ガスの量を調整するようになっている。この排気還流管４１によるＥＧＲを外部ＥＧＲという。また、排気還流管４１により吸気側に還流される排気ガスを外部ＥＧＲガスという。   The engine 2 is provided with an exhaust recirculation pipe 41 that communicates the intake manifold 17 and the exhaust manifold 37. The exhaust gas recirculation pipe 41 is configured to perform EGR for recirculating a part of the exhaust gas to the intake side. The exhaust gas recirculation pipe 41 is provided with an EGR valve 42 that opens and closes the exhaust gas recirculation pipe 41 between fully open and fully closed. The EGR valve 42 is electrically connected to the ECU 3. The EGR valve 42 is configured to adjust the amount of exhaust gas recirculated to the intake side by controlling the valve opening according to a command signal from the ECU 3. EGR by the exhaust gas recirculation pipe 41 is referred to as external EGR. The exhaust gas recirculated to the intake side by the exhaust gas recirculation pipe 41 is referred to as external EGR gas.

本実施形態では、上述のように構成されたエンジン２は、ＥＣＵ３によってその運転状態が制御されるようになっている。ＥＣＵ３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵは、ＲＡＭの一時記憶機能を利用するとともにＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うようになっている。ＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等が予め記憶されている。   In the present embodiment, the operating state of the engine 2 configured as described above is controlled by the ECU 3. The ECU 3 includes a microcomputer including, for example, a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), an input / output interface, and the like. The CPU has a temporary storage function of the RAM. The signal processing is performed according to a program that is used and stored in advance in the ROM. Various control constants and various maps are stored in advance in the ROM.

また、ＥＣＵ３の入力側には、前述した吸気圧センサ１９、吸気量センサ２０およびクランク角センサ３８等の各種センサ類が接続されている。ここで、クランク角センサ３８は、クランクシャフト２９の回転角度を検知するようになっている。ＥＣＵ３は、クランク角センサ３８から入力される検知結果に基づきエンジン回転数を算出するようになっている。さらに、ＥＣＵ３は、吸気量センサ２０からの信号に基づいて単位時間当たりの吸入空気の量（吸入空気量）を算出し、この吸入空気量によりエンジン２の負荷を検出するようになっている。   Various sensors such as the intake pressure sensor 19, the intake air amount sensor 20 and the crank angle sensor 38 described above are connected to the input side of the ECU 3. Here, the crank angle sensor 38 detects the rotation angle of the crankshaft 29. The ECU 3 calculates the engine speed based on the detection result input from the crank angle sensor 38. Further, the ECU 3 calculates the amount of intake air (intake air amount) per unit time based on the signal from the intake air amount sensor 20, and detects the load of the engine 2 based on this intake air amount.

一方、ＥＣＵ３の出力側には、前述した点火プラグ１０、インジェクタ１３、スロットルバルブ１８、吸気側可変動弁機構１５および排気側可変動弁機構３５、ＥＧＲバルブ４２等の各種装置が接続されている。   On the other hand, on the output side of the ECU 3, various devices such as the ignition plug 10, the injector 13, the throttle valve 18, the intake side variable valve mechanism 15, the exhaust side variable valve mechanism 35, and the EGR valve 42 are connected. .

さらにＥＣＵ３は、バルブ制御部３１を備えている。バルブ制御部３１は、上述した吸気側可変動弁機構１５および排気側可変動弁機構３５をそれぞれ制御することによって吸気バルブ１４および排気バルブ３４の開閉時期を変更して、吸気バルブ１４および排気バルブ３４の開弁期間を調整するようになっている。ここで、吸気バルブ１４および排気バルブ３４の開閉時期を変更するとは、例えば吸気バルブ１４および排気バルブ３４の閉弁時期を進角あるいは遅角することを意味する。   The ECU 3 further includes a valve control unit 31. The valve control unit 31 changes the opening / closing timing of the intake valve 14 and the exhaust valve 34 by controlling the intake side variable valve mechanism 15 and the exhaust side variable valve mechanism 35 described above, respectively. The valve opening period of 34 is adjusted. Here, changing the opening / closing timing of the intake valve 14 and the exhaust valve 34 means, for example, advancing or retarding the closing timing of the intake valve 14 and the exhaust valve 34.

さらに、バルブ制御部３１は、吸気バルブ１４の開弁期間と排気バルブ３４の開弁期間とがオーバラップするオーバラップ期間の長さを、エンジン回転数とエンジン負荷の大きさとに応じて調整するようになっている。バルブ制御部３１は、吸気バルブ１４と排気バルブ３４の開閉時期を制御することにより、排気ポート１２より排出された排気ガスの一部を内部ＥＧＲガスとして燃焼室２７内や吸気ポート１１、吸気マニホールド１７に導入する内部ＥＧＲを行わせるようになっている。   Further, the valve control unit 31 adjusts the length of the overlap period in which the valve opening period of the intake valve 14 and the valve opening period of the exhaust valve 34 overlap according to the engine speed and the engine load. It is like that. The valve control unit 31 controls the opening and closing timing of the intake valve 14 and the exhaust valve 34, so that a part of the exhaust gas discharged from the exhaust port 12 is used as internal EGR gas in the combustion chamber 27, the intake port 11, and the intake manifold. The internal EGR to be introduced to 17 is performed.

外部ＥＧＲガスと内部ＥＧＲガスとのトータルのＥＧＲガス量は、エンジン２の運転状態に応じて目標量が実験的に求められ、この目標量に基づいて外部ＥＧＲガスの量と内部ＥＧＲガスの量が制御される。   The total EGR gas amount of the external EGR gas and the internal EGR gas is experimentally obtained as a target amount according to the operating state of the engine 2, and based on this target amount, the amount of external EGR gas and the amount of internal EGR gas Is controlled.

ＥＣＵ３は、エンジン２の運転状態に応じて外部ＥＧＲを実行させる（オン）か、または実行させない（オフ）か、を切り替えるようになっている。例えば、ＥＣＵ３は、エンジン回転数とエンジン負荷とによってオンまたはオフが決まる外部ＥＧＲマップにより外部ＥＧＲのオンとオフを切り替える。この外部ＥＧＲマップは、外部ＥＧＲをオンにする外部ＥＧＲオン領域と、外部ＥＧＲをオフにする外部ＥＧＲオフ領域とに分けられていて、エンジン回転数とエンジン負荷とによってどちらの領域に入るかが決まるようになっている。この外部ＥＧＲマップは、予め実験的に求められ、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶されている。   The ECU 3 is configured to switch whether the external EGR is executed (ON) or not (OFF) depending on the operating state of the engine 2. For example, the ECU 3 switches the external EGR on and off based on an external EGR map that is turned on or off depending on the engine speed and the engine load. The external EGR map is divided into an external EGR on area where the external EGR is turned on and an external EGR off area where the external EGR is turned off. Which area is entered depending on the engine speed and the engine load? It is decided. This external EGR map is experimentally obtained in advance and stored in the ROM of the ECU 3.

バルブ制御部３１は、エンジン２の運転状態に応じて内部ＥＧＲガスの量を制御するようになっている。例えば、バルブ制御部３１は、エンジン回転数とエンジン負荷とによってバルブ開閉時期が決まるバルブ開閉時期マップにより吸気バルブ１４および排気バルブ３４の開閉時期を制御して内部ＥＧＲガスの量を制御する。ＥＣＵ３のＲＯＭには、予め実験的に求められた、外部ＥＧＲオフ用のバルブ開閉時期マップと、外部ＥＧＲオン用のバルブ開閉時期マップとが記憶されている。   The valve control unit 31 controls the amount of internal EGR gas according to the operating state of the engine 2. For example, the valve control unit 31 controls the amount of internal EGR gas by controlling the opening / closing timing of the intake valve 14 and the exhaust valve 34 based on the valve opening / closing timing map in which the valve opening / closing timing is determined by the engine speed and the engine load. The ROM of the ECU 3 stores a valve opening / closing timing map for external EGR off and a valve opening / closing timing map for external EGR on, which are experimentally obtained in advance.

外部ＥＧＲオフ用のバルブ開閉時期マップは、外部ＥＧＲガスを導入しないときに使用するマップである。この外部ＥＧＲオフ用のバルブ開閉時期マップは、オーバラップ期間が長く、内部ＥＧＲガスの量を多くする設定値となる。   The valve opening / closing timing map for turning off the external EGR is a map used when the external EGR gas is not introduced. This valve opening / closing timing map for turning off the external EGR has a long overlap period and is a set value for increasing the amount of internal EGR gas.

外部ＥＧＲオン用のバルブ開閉時期マップは、外部ＥＧＲガスを導入するときに使用するマップである。外部ＥＧＲと内部ＥＧＲとのＥＧＲガスの総量によって燃料が燃焼できる限界が決まるため、外部ＥＧＲガスを導入するときは、オーバラップ期間は短く、内部ＥＧＲガスの量を少なくする設定値となる。   The valve opening / closing timing map for turning on the external EGR is a map used when introducing the external EGR gas. Since the limit at which fuel can be burned is determined by the total amount of EGR gas in the external EGR and the internal EGR, when the external EGR gas is introduced, the overlap period is short, and the setting value reduces the amount of internal EGR gas.

ＥＣＵ３は、エンジン回転数とエンジン負荷との値が外部ＥＧＲマップの外部ＥＧＲオン領域にあるとき、外部ＥＧＲを実行させるべきと判断し、ＥＧＲバルブ４２を開弁する。すると、外部ＥＧＲガスが排気還流管４１を通して吸気マニホールド１７に還流される。   The ECU 3 determines that the external EGR should be executed when the values of the engine speed and the engine load are in the external EGR on region of the external EGR map, and opens the EGR valve 42. Then, the external EGR gas is recirculated to the intake manifold 17 through the exhaust recirculation pipe 41.

このとき、ＥＣＵ３は、例えば、エンジン回転数とエンジン負荷との状態に最適なＥＧＲガス量とするのに必要なＥＧＲバルブ４２の開度が設定されたＥＧＲバルブ開度マップにより、ＥＧＲバルブ４２の開度を求める。ＥＣＵ３は、ＥＧＲバルブ開度マップにより求めた開度になるようにＥＧＲバルブ４２の開度を制御する。このＥＧＲバルブ開度マップは、予め実験的に求められ、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶されている。   At this time, the ECU 3 uses, for example, an EGR valve opening map in which the opening degree of the EGR valve 42 necessary to obtain an optimum EGR gas amount for the engine speed and the engine load is set. Find the opening. The ECU 3 controls the opening degree of the EGR valve 42 so as to obtain the opening degree obtained from the EGR valve opening degree map. This EGR valve opening map is experimentally obtained in advance and stored in the ROM of the ECU 3.

同時に、バルブ制御部３１は、外部ＥＧＲオン用のバルブ開閉時期マップにより、吸気バルブ１４および排気バルブ３４の開閉時期を制御する。
このように、外部ＥＧＲがオンのときは、トータルのＥＧＲガス量がエンジン２の運転状態に応じた目標量になるように、外部ＥＧＲによるＥＧＲガス量と内部ＥＧＲによるＥＧＲガス量が制御される。 At the same time, the valve control unit 31 controls the opening / closing timing of the intake valve 14 and the exhaust valve 34 based on the valve opening / closing timing map for turning on the external EGR.
Thus, when the external EGR is on, the EGR gas amount by the external EGR and the EGR gas amount by the internal EGR are controlled so that the total EGR gas amount becomes the target amount according to the operating state of the engine 2. .

他方、エンジン回転数とエンジン負荷との値が外部ＥＧＲマップの外部ＥＧＲオフ領域にあるとき、ＥＣＵ３は、外部ＥＧＲを実行させるべきでないと判断し、ＥＧＲバルブ４２を全閉とする。   On the other hand, when the values of the engine speed and the engine load are in the external EGR off region of the external EGR map, the ECU 3 determines that the external EGR should not be executed, and fully closes the EGR valve 42.

同時に、バルブ制御部３１は、外部ＥＧＲオフ用のバルブ開閉時期マップにより、吸気バルブ１４および排気バルブ３４の開閉時期を制御する。
このように、外部ＥＧＲがオフのときは、ＥＧＲガス量がエンジン２の運転状態に応じた目標量になるように、内部ＥＧＲにより制御される。 At the same time, the valve control unit 31 controls the opening / closing timing of the intake valve 14 and the exhaust valve 34 based on the valve opening / closing timing map for turning off the external EGR.
Thus, when the external EGR is off, the internal EGR is controlled so that the EGR gas amount becomes a target amount corresponding to the operating state of the engine 2.

バルブ制御部３１は、外部ＥＧＲがオフからオンへ切り替わり（本発明における外部ＥＧＲガスの還流の開始時）、吸気マニホールド１７内に所定量の外部ＥＧＲガスが満たされるまでの間、吸気バルブ１４と排気バルブ３４の開閉時期（ＶＶＴ値ともいう）を徐々に変化させて、燃焼室２７内の外部ＥＧＲガスと内部ＥＧＲガスとを合わせたＥＧＲガスの量が予め設定された目標量になるようにする。このＶＶＴ値変更処理は、予め設定されたサンプリング周期に従って繰り返し実行されるようになっている。このとき、処理実行時に算出したＶＶＴ値などは記憶され、次周期の処理実行時に参照されるようになっている。   The valve control unit 31 switches between the intake valve 14 and the intake valve 14 until the external EGR is switched from off to on (at the start of recirculation of the external EGR gas in the present invention) and the intake manifold 17 is filled with a predetermined amount of external EGR gas. The opening / closing timing (also referred to as VVT value) of the exhaust valve 34 is gradually changed so that the amount of EGR gas, which is the sum of the external EGR gas and the internal EGR gas in the combustion chamber 27, becomes a preset target amount. To do. This VVT value changing process is repeatedly executed according to a preset sampling cycle. At this time, the VVT value calculated at the time of executing the process is stored, and is referred to at the time of executing the process in the next cycle.

バルブ制御部３１は、吸気マニホールド１７内の現在の混合気が全て燃焼室２７内に導入され、吸気マニホールド１７内に所定量の外部ＥＧＲガスが満たされるまでの時間を表わす時定数τ1を式（１）により算出する。
時定数τ1［s］＝吸気マニホールド容積［L］÷（新気吸入空気量［L/s］＋ＥＧＲ流量［L/s］）...（１） The valve control unit 31 expresses a time constant τ 1 representing the time until all the current air-fuel mixture in the intake manifold 17 is introduced into the combustion chamber 27 and the intake manifold 17 is filled with a predetermined amount of external EGR gas. Calculated according to (1).
Time constant τ 1 [s] = intake manifold volume [L] ÷ (fresh air intake air volume [L / s] + EGR flow rate [L / s]) ... (1)

ここで、吸気マニホールド容積は、エンジン２の設計値から一意に定まる値である。新気吸入空気量は、吸気量センサ２０からの信号に基づき算出される１秒間に吸気マニホールド１７に吸入される新気の容積である。   Here, the intake manifold volume is a value uniquely determined from the design value of the engine 2. The fresh air intake air amount is a volume of fresh air sucked into the intake manifold 17 in one second calculated based on a signal from the intake air amount sensor 20.

ＥＧＲのガスの流れを圧縮性流体における一次元流れ（ガスの流れる方向の変化のみを考慮した計算式）で表すと、ＥＧＲ流量は式（２）のようになる。
ＥＧＲ流量［L/s］＝Ｃ×ＥＧＲ最大流量［L/s］...（２） When the EGR gas flow is represented by a one-dimensional flow in a compressible fluid (a calculation formula that takes into account only the change in the gas flow direction), the EGR flow rate is expressed by equation (2).
EGR flow rate [L / s] = C x EGR maximum flow rate [L / s] (2)

ここで、Ｃは、ＥＧＲバルブ４２の絞りノズル（convergent nozzle）の特性カーブであり、圧力比（ＥＧＲバルブ下流圧［kPa］÷ＥＧＲバルブ上流圧［kPa］）によって値の決まるマップにより求められる。このマップは、予め実験的に求められ、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶されている。   Here, C is a characteristic curve of the convergent nozzle of the EGR valve 42, and is obtained from a map whose value is determined by the pressure ratio (EGR valve downstream pressure [kPa] ÷ EGR valve upstream pressure [kPa]). This map is obtained experimentally in advance and stored in the ROM of the ECU 3.

ＥＧＲバルブ下流圧は、式（３）により算出される。
ＥＧＲバルブ下流圧［kPa］＝吸気管圧力［kPa］＋排気還流管の抵抗による圧力損失［kPa］...（３） The EGR valve downstream pressure is calculated by equation (3).
EGR valve downstream pressure [kPa] = intake pipe pressure [kPa] + pressure loss due to exhaust recirculation pipe resistance [kPa] (3)

ここで、排気還流管４１の抵抗による圧力損失の値は、排気還流管４１のＥＧＲガス流量によって値の決まるマップにより求められる。このマップは、予め実験的に求められ、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶されている。
吸気管圧力は、吸気圧センサ１９の検出値である。ＥＧＲバルブ上流圧は、エンジン回転数とエンジン負荷によって値の決まるマップにより求められる。このマップは、予め実験的に求められ、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶されている。 Here, the value of the pressure loss due to the resistance of the exhaust gas recirculation pipe 41 is obtained from a map whose value is determined by the EGR gas flow rate of the exhaust gas recirculation pipe 41. This map is obtained experimentally in advance and stored in the ROM of the ECU 3.
The intake pipe pressure is a detection value of the intake pressure sensor 19. The EGR valve upstream pressure is obtained from a map whose value is determined by the engine speed and the engine load. This map is obtained experimentally in advance and stored in the ROM of the ECU 3.

ＥＧＲ最大流量は、ＥＧＲバルブ４２の開口断面積率に対するＥＧＲバルブ４２を通過し得る最大流量［L/s］であり、ＥＧＲバルブ４２の開口断面積率によって値の決まるマップにより求められる。このマップは、予め実験的に求められ、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶されている。   The EGR maximum flow rate is the maximum flow rate [L / s] that can pass through the EGR valve 42 with respect to the opening cross-sectional area ratio of the EGR valve 42, and is determined by a map whose value is determined by the opening cross-sectional area ratio of the EGR valve 42. This map is obtained experimentally in advance and stored in the ROM of the ECU 3.

バルブ制御部３１は、時定数τ1からＶＶＴ値を変化させる係数k1を以下の式（４）により算出する。
係数k１＝サンプリング周期［s］÷時定数τ1［s］×係数k２...（４） Valve control unit 31, the coefficient k 1 of changing the VVT value from constant tau 1 time calculated by the following equation (4).
Coefficient k 1 = Sampling period [s] ÷ Time constant τ 1 [s] × Coefficient k 2 (4)

係数k２は、エンジン回転数とエンジン負荷とによって値が決まるマップにより求められる。このマップは、予め実験的に求められ、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶されている。
係数k２は、エンジン回転数およびエンジン負荷が大きくなるほど大きい値となるように設定される。サンプリング周期は、このＶＶＴ値変更処理を実行する時間間隔である。 Coefficient k 2 is determined by the map that determines the value by the engine speed and the engine load. This map is obtained experimentally in advance and stored in the ROM of the ECU 3.
Coefficient k 2 is set to a larger value as the engine speed and the engine load increases. The sampling period is a time interval for executing this VVT value changing process.

バルブ制御部３１は、この係数k１を使い、変更後のＶＶＴ値である要求ＶＶＴ値を以下の式（５）により算出する。
要求ＶＶＴ値(i)＝要求ＶＶＴ値(i-1)＋係数k１×（目標ＶＶＴ値−要求ＶＶＴ値(i-1)）...（５） Valve control unit 31, using the coefficients k 1, is calculated by the following equation requests VVT value is VVT value after the change (5).
Requested VVT value (i) = Requested VVT value (i−1) + Coefficient k 1 × (Target VVT value−Required VVT value (i−1)) (5)

要求ＶＶＴ値(i-1)は、前周期での処理実行時に算出された要求ＶＶＴ値の値である。なお、外部ＥＧＲがオンに切り替わった直後の処理実行時には、前周期での要求ＶＶＴ値は記憶されていないので、外部ＥＧＲオフ時の要求ＶＶＴ値として、例えば、エンジン回転数とエンジン負荷とによって値が決まるマップにより求めるようになっている。なお、ここでは外部ＥＧＲのオフからオンへの切り替わり時のため、外部ＥＧＲオフ時に対応した要求ＶＶＴ値をマップにより求めている。   The required VVT value (i-1) is a value of the required VVT value calculated when the process is executed in the previous cycle. Note that when the process is executed immediately after the external EGR is switched on, the request VVT value in the previous cycle is not stored, so the request VVT value at the time of external EGR off is a value depending on, for example, the engine speed and the engine load. Is determined by a map that determines Here, since the external EGR is switched from OFF to ON, the required VVT value corresponding to the external EGR OFF is obtained from the map.

目標ＶＶＴ値は、外部ＥＧＲオン用のバルブ開閉時期マップにより求められる、外部ＥＧＲがオンのときのエンジン回転数とエンジン負荷とに対応したＶＶＴ値である。
バルブ制御部３１は、算出した要求ＶＶＴ値(i)になるように、吸気バルブ１４と排気バルブ３４の開閉時期を制御する。 The target VVT value is a VVT value corresponding to the engine speed and the engine load when the external EGR is on, which is obtained from the valve opening / closing timing map for turning on the external EGR.
The valve control unit 31 controls the opening / closing timing of the intake valve 14 and the exhaust valve 34 so that the calculated required VVT value (i) is obtained.

このようにすることで、要求ＶＶＴ値は、時間の経過とともに徐々に目標ＶＶＴ値に近づくようになる。係数k１の値が大きいほど要求ＶＶＴ値は目標ＶＶＴ値に早く近づくことになる。 By doing so, the required VVT value gradually approaches the target VVT value as time elapses. As the required VVT value the value of the coefficient k 1 is large becomes closer early target VVT value.

このように、外部ＥＧＲがオフからオンに切り替わったとき、吸気バルブ１４と排気バルブ３４の開閉時期を外部ＥＧＲガス量の変化に応じて変えているため、外部ＥＧＲガスで不足しているＥＧＲガス量が内部ＥＧＲガスで補われる。このため、ＥＧＲガスの不足を防止することができ、燃料噴射量の増加を抑制して、エンジン２の燃費の向上を図ることができる。   As described above, when the external EGR is switched from OFF to ON, the opening / closing timing of the intake valve 14 and the exhaust valve 34 is changed in accordance with the change in the amount of external EGR gas. The amount is supplemented with internal EGR gas. For this reason, the shortage of EGR gas can be prevented, and an increase in the fuel injection amount can be suppressed, and the fuel efficiency of the engine 2 can be improved.

以上のように構成された本実施形態に係るエンジンのバルブタイミング調整装置によるＶＶＴ値変更処理について、図２を参照して説明する。なお、以下に説明するＶＶＴ値変更処理は、ＥＣＵ３の動作開始と同時に開始され、要求ＶＶＴ値算出とバルブ開閉時期の変更の処理は予め設定されたサンプリング周期で繰り返し実行される。   The VVT value changing process performed by the engine valve timing adjusting apparatus according to the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIG. The VVT value changing process described below is started simultaneously with the start of the operation of the ECU 3, and the process of calculating the required VVT value and changing the valve opening / closing timing is repeatedly executed at a preset sampling cycle.

まず、バルブ制御部３１は、エンジン回転数とエンジン負荷との値から外部ＥＧＲマップにより、外部ＥＧＲオフ領域であることを確認してから、外部ＥＧＲがオフからオンに変わったことを検出する（ステップＳ１１、Ｓ１２）。
なお、バルブ制御部３１は、ステップＳ１１において外部ＥＧＲオフ領域であることが確認できなければ、確認できるまで処理を繰り返す。また、バルブ制御部３１は、ステップＳ１２において外部ＥＧＲがオフからオンに変わったことを検出できなければ、検出できるまで処理を繰り返す。 First, the valve control unit 31 confirms that the external EGR is in the off-region based on the external EGR map from the values of the engine speed and the engine load, and then detects that the external EGR has changed from off to on ( Steps S11 and S12).
Note that if the valve control unit 31 cannot confirm in step S11 that the region is the external EGR off region, it repeats the process until it is confirmed. If the valve control unit 31 cannot detect that the external EGR has changed from off to on in step S12, the valve control unit 31 repeats the process until it can be detected.

ステップＳ１１、Ｓ１２において、外部ＥＧＲがオフからオンに変わったことを検出した場合、バルブ制御部３１は、吸気マニホールド１７内の混合気が全て入れ替わるまでの時間を表わす時定数τ1を式（１）により算出する（ステップＳ１３）。 When it is detected in steps S11 and S12 that the external EGR has changed from OFF to ON, the valve control unit 31 calculates a time constant τ 1 representing the time until all the air-fuel mixture in the intake manifold 17 is replaced by the equation (1). ) (Step S13).

次いで、バルブ制御部３１は、時定数τ1から要求ＶＶＴ値を算出するための係数k１を式（４）により算出し、この係数k１を使って要求ＶＶＴ値を式（５）により算出する（ステップＳ１４）。なお、算出した要求ＶＶＴ値は、次周期の処理で参照されるため、ＥＣＵ３のＲＡＭに記憶される。
バルブ制御部３１は、算出した要求ＶＶＴ値(i)になるように、吸気バルブ１４と排気バルブ３４の開閉時期を変更する（ステップＳ１５）。 Next, the valve control unit 31 calculates a coefficient k 1 for calculating the required VVT value from the time constant τ 1 by the expression (4), and calculates the required VVT value by the expression (5) using the coefficient k 1. (Step S14). The calculated required VVT value is stored in the RAM of the ECU 3 because it is referred to in the processing of the next cycle.
The valve control unit 31 changes the opening / closing timing of the intake valve 14 and the exhaust valve 34 so that the calculated required VVT value (i) is obtained (step S15).

次いで、バルブ制御部３１は、算出した要求ＶＶＴ値が目標ＶＶＴ値と等しくなったか否かを判定する（ステップＳ１６）。要求ＶＶＴ値が目標ＶＶＴ値と等しくないと判定した場合、バルブ制御部３１は、ステップＳ１４に戻って処理を繰り返す。   Next, the valve control unit 31 determines whether or not the calculated required VVT value is equal to the target VVT value (step S16). If it is determined that the required VVT value is not equal to the target VVT value, the valve control unit 31 returns to step S14 and repeats the process.

一方、要求ＶＶＴ値が目標ＶＶＴ値と等しくなったと判定した場合、バルブ制御部３１は、ＶＶＴ値変更処理を終了するため、処理結果として記憶している値を初期化して（ステップＳ１７）、ステップＳ１１に戻って処理を繰り返す。   On the other hand, if it is determined that the required VVT value has become equal to the target VVT value, the valve control unit 31 initializes the value stored as the processing result in order to end the VVT value changing process (step S17). Returning to S11, the process is repeated.

以上のように説明した本実施形態の作用について、図３を参照して説明する。
図３（ａ）は従来の制御によるグラフである。図３（ｂ）は本実施形態の制御によるグラフである。また、図３（ａ）、（ｂ）ともに、上段のグラフは、外部ＥＧＲによる吸気マニホールド１７内のＥＧＲ率の変化を示したグラフである。中段のグラフは、ＶＶＴ値の変化を示したグラフである。下段のグラフは、外部ＥＧＲと内部ＥＧＲとを合わせたトータルの燃焼室２７内のＥＧＲ率の変化を示したグラフである。なお、ＥＧＲ率とは、吸気マニホールド１７内または燃焼室２７内の混合気に対するＥＧＲガスの割合を示すものである。 The operation of the present embodiment described above will be described with reference to FIG.
FIG. 3A is a graph based on conventional control. FIG. 3B is a graph according to the control of the present embodiment. 3A and 3B, the upper graph is a graph showing the change in the EGR rate in the intake manifold 17 due to the external EGR. The middle graph is a graph showing changes in the VVT value. The lower graph is a graph showing a change in the EGR rate in the total combustion chamber 27 in which the external EGR and the internal EGR are combined. The EGR rate indicates the ratio of EGR gas to the air-fuel mixture in the intake manifold 17 or the combustion chamber 27.

図３（ａ）の上段のグラフに示すように、時刻Ｔ１で外部ＥＧＲがオフからオンに切り替わると、外部ＥＧＲによる吸気マニホールド１７内のＥＧＲ率は徐々に外部ＥＧＲオン時のＥＧＲ率に近づき、時刻Ｔ２において外部ＥＧＲオン時のＥＧＲ率になる。このとき、従来の制御では、中段のグラフに示すように、ＶＶＴ値を直ぐに外部ＥＧＲオン時のＶＶＴ値に変更していた。このため、トータルのＥＧＲ率は、下段のグラフに示すように、外部ＥＧＲがオフからオンに切り替わった直後から外部ＥＧＲによるＥＧＲ ガスの供給が安定するまでは目標ＥＧＲ率より小さいＥＧＲ率となってしまう。この場合、目標ＥＧＲ率に不足した量の新気が多く導入され、吸入空気量で制御される燃料噴射量が増加し、必要以上に新気が吸入されて、エンジン２の燃費が悪化していた。   As shown in the upper graph of FIG. 3A, when the external EGR is switched from OFF to ON at time T1, the EGR rate in the intake manifold 17 due to the external EGR gradually approaches the EGR rate when the external EGR is on, At time T2, the EGR rate is when the external EGR is on. At this time, in the conventional control, as shown in the middle graph, the VVT value is immediately changed to the VVT value when the external EGR is on. For this reason, as shown in the lower graph, the total EGR rate becomes an EGR rate smaller than the target EGR rate until the supply of EGR gas by the external EGR is stabilized immediately after the external EGR is switched from OFF to ON. End up. In this case, a large amount of fresh air that is insufficient for the target EGR rate is introduced, the fuel injection amount controlled by the intake air amount is increased, fresh air is sucked more than necessary, and the fuel efficiency of the engine 2 is deteriorated. It was.

本実施形態においては、図３（ｂ）の中段のグラフに示すように、ＶＶＴ値を外部ＥＧＲによる吸気マニホールド１７内のＥＧＲ率の変化に対応して変化させているため、下段のグラフに示すように、外部ＥＧＲがオフからオンに切り替わった直後からトータルのＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に合わせることができ、必要以上の新気の導入を防止して、エンジン２の燃費の悪化を抑制させることができる。   In the present embodiment, as shown in the middle graph of FIG. 3B, the VVT value is changed in accordance with the change in the EGR rate in the intake manifold 17 due to the external EGR. In this way, the total EGR rate can be adjusted to the target EGR rate immediately after the external EGR is switched from off to on, preventing the introduction of fresh air more than necessary and suppressing the deterioration of the fuel consumption of the engine 2. Can do.

このように、本実施形態では、外部ＥＧＲがオフからオンに変わったとき、外部ＥＧＲガス量と内部ＥＧＲガス量との合計が予め設定された目標量になるように吸気バルブ１４と排気バルブ３４の開閉時期を調整して内部ＥＧＲガスの量を調整するバルブ制御部３１を備える。   Thus, in the present embodiment, when the external EGR changes from off to on, the intake valve 14 and the exhaust valve 34 are set so that the sum of the external EGR gas amount and the internal EGR gas amount becomes a preset target amount. The valve control part 31 which adjusts the amount of internal EGR gas by adjusting the opening-and-closing time of is provided.

これにより、外部ＥＧＲガス量と内部ＥＧＲガス量との合計が目標量になるように内部ＥＧＲガス量が調整される。このため、エンジン２に目標量のＥＧＲガスを導入させることができ、必要以上の新気の導入を防止してエンジン２の燃費の向上を図ることができる。   Thus, the internal EGR gas amount is adjusted so that the sum of the external EGR gas amount and the internal EGR gas amount becomes the target amount. For this reason, the target amount of EGR gas can be introduced into the engine 2, and the introduction of more fresh air than necessary can be prevented to improve the fuel efficiency of the engine 2.

なお、本実施形態においては、吸気バルブ１４と排気バルブ３４の開閉時期を制御してＶＶＴ値を調整したが、どちらかのバルブの開閉時期は固定としておき、一方のバルブの開閉時期のみを制御してＶＶＴ値を調整するようにしてもよい。   In this embodiment, the VVT value is adjusted by controlling the opening / closing timing of the intake valve 14 and the exhaust valve 34. However, the opening / closing timing of either valve is fixed and only the opening / closing timing of one valve is controlled. Then, the VVT value may be adjusted.

（第２実施形態）
次に、図４は本発明の第２実施形態に係るエンジンのバルブタイミング調整装置を示す図である。ここで、本実施形態は上述実施形態と略同様に構成されているので、図面を流用して同様な構成には同一の符号を付して特徴部分を説明する。 (Second Embodiment)
Next, FIG. 4 is a view showing an engine valve timing adjusting apparatus according to a second embodiment of the present invention. Here, since the present embodiment is configured in substantially the same manner as the above-described embodiment, the same reference numerals are given to the same configurations using the drawings, and the characteristic portions will be described.

図１において、バルブ制御部３１は、外部ＥＧＲがオンからオフになったとき（本発明における外部ＥＧＲガスの還流の停止時）、吸気マニホールド１７内や排気還流管４１に残留している外部ＥＧＲガスが全てなくなるまでの間、ＶＶＴ値を徐々に変化させて、燃焼室２７内の外部ＥＧＲガスと内部ＥＧＲガスとを合わせたＥＧＲガスの量が予め設定された目標量になるようにする。   In FIG. 1, when the external EGR is switched from ON to OFF (when the external EGR gas recirculation is stopped in the present invention), the valve control unit 31 has the external EGR remaining in the intake manifold 17 or the exhaust recirculation pipe 41. Until the gas runs out, the VVT value is gradually changed so that the amount of EGR gas, which is the sum of the external EGR gas and the internal EGR gas in the combustion chamber 27, becomes a preset target amount.

このとき、式（１）で算出する時定数τ1は、外部ＥＧＲがオフのため、ＥＧＲ流量がゼロとなり、以下の式（１）'のようになる。
時定数τ1[s]＝吸気マニホールド容積[L]÷新気吸入空気量[L/s]...（１）'
そして、バルブ制御部３１は、第１実施形態と同様に、式（４）、（５）により要求ＶＶＴ値を算出する。 At this time, since the external EGR is off, the time constant τ 1 calculated by the equation (1) becomes zero, and the following equation (1) ′ is obtained.
Time constant τ 1 [s] = intake manifold volume [L] ÷ fresh air intake air volume [L / s] ... (1) '
Then, the valve control unit 31 calculates the required VVT value using the equations (4) and (5), as in the first embodiment.

以上のように構成された本実施形態に係るエンジンのバルブタイミング調整装置によるＶＶＴ値変更処理について、図４を参照して説明する。なお、以下に説明するＶＶＴ値変更処理は、ＥＣＵ３の動作開始と同時に開始され、要求ＶＶＴ値算出とバルブ開閉時期の変更の処理は予め設定されたサンプリング周期で繰り返し実行される。   The VVT value changing process performed by the engine valve timing adjusting apparatus according to the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIG. The VVT value changing process described below is started simultaneously with the start of the operation of the ECU 3, and the process of calculating the required VVT value and changing the valve opening / closing timing is repeatedly executed at a preset sampling cycle.

まず、バルブ制御部３１は、エンジン回転数とエンジン負荷との値から外部ＥＧＲマップにより、外部ＥＧＲオン領域であることを確認してから、外部ＥＧＲがオンからオフに変わったことを検出する（ステップＳ２１、Ｓ２２）。
なお、バルブ制御部３１は、ステップＳ２１において、外部ＥＧＲオン領域であることが確認できなければ確認できるまで処理を繰り返す。また、バルブ制御部３１は、ステップＳ２２において、外部ＥＧＲがオンからオフに変わったことを検出できなければ検出できるまで処理を繰り返す。 First, the valve control unit 31 confirms that the external EGR is in the on-region based on the external EGR map from the values of the engine speed and the engine load, and then detects that the external EGR has changed from on to off ( Steps S21 and S22).
In step S21, the valve control unit 31 repeats the process until it can be confirmed if it is not confirmed that it is in the external EGR on region. Further, in step S22, the valve control unit 31 repeats the process until it can be detected that the external EGR has not changed from on to off.

ステップＳ２１、Ｓ２２において、外部ＥＧＲがオンからオフに変わったことを検出した場合、バルブ制御部３１は、吸気マニホールド１７内の混合気が全て入れ替わるまでの時間を表わす時定数τ1を式（１）'により算出する（ステップＳ２３）。 When it is detected in steps S21 and S22 that the external EGR has changed from on to off, the valve control unit 31 calculates a time constant τ 1 representing the time until all the air-fuel mixture in the intake manifold 17 is replaced by the equation (1). ) ′ (Step S23).

そして、上述の第１実施形態と同様に、バルブ制御部３１は、時定数τ1から係数k１を式（４）により算出し、この係数k１を使って要求ＶＶＴ値を式（５）により算出する（ステップＳ１４）。そして、バルブ制御部３１は、算出した要求ＶＶＴ値(i)になるように、吸気バルブ１４と排気バルブ３４の開閉時期を変更する（ステップＳ１５）。 Then, as in the first embodiment described above, the valve control unit 31, when the coefficient k 1 from the constant tau 1 is calculated by the equation (4), a request VVT values using the coefficients k 1 Equation (5) (Step S14). Then, the valve control unit 31 changes the opening / closing timing of the intake valve 14 and the exhaust valve 34 so that the calculated required VVT value (i) is obtained (step S15).

次いで、バルブ制御部３１は、算出した要求ＶＶＴ値が目標ＶＶＴ値と等しくなったか否かを判定し（ステップＳ１６）、要求ＶＶＴ値が目標ＶＶＴ値と等しくないと判定した場合、ステップＳ１４に戻って処理を繰り返す。   Next, the valve control unit 31 determines whether or not the calculated request VVT value is equal to the target VVT value (step S16). If it is determined that the request VVT value is not equal to the target VVT value, the process returns to step S14. Repeat the process.

一方、要求ＶＶＴ値が目標ＶＶＴ値と等しくなったと判定した場合、バルブ制御部３１は、ＶＶＴ値変更処理を終了するため、処理結果として記憶している値を初期化して（ステップＳ１７）、ステップＳ１１に戻って処理を繰り返す。   On the other hand, if it is determined that the required VVT value has become equal to the target VVT value, the valve control unit 31 initializes the value stored as the processing result in order to end the VVT value changing process (step S17). Returning to S11, the process is repeated.

このように、本実施形態では、外部ＥＧＲがオンからオフに変わったとき、外部ＥＧＲガス量と内部ＥＧＲガス量との合計が予め設定された目標量になるように吸気バルブ１４と排気バルブ３４の開閉時期を調整して内部ＥＧＲガスの量を調整するバルブ制御部３１を備える。   As described above, in the present embodiment, when the external EGR changes from on to off, the intake valve 14 and the exhaust valve 34 are set so that the sum of the external EGR gas amount and the internal EGR gas amount becomes a preset target amount. The valve control part 31 which adjusts the amount of internal EGR gas by adjusting the opening-and-closing time of is provided.

これにより、外部ＥＧＲガス量と内部ＥＧＲガス量との合計が目標量になるように内部ＥＧＲガス量が調整される。このため、外部ＥＧＲガスが残留している間の内部ＥＧＲガスの導入過多を抑制して、燃焼不安定による失火を防止することができる。   Thus, the internal EGR gas amount is adjusted so that the sum of the external EGR gas amount and the internal EGR gas amount becomes the target amount. For this reason, excessive introduction of the internal EGR gas while the external EGR gas remains can be suppressed, and misfire due to unstable combustion can be prevented.

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。   While embodiments of the invention have been disclosed, it will be apparent to those skilled in the art that changes may be made without departing from the scope of the invention. All such modifications and equivalents are intended to be included in the following claims.

１ 車両
２ エンジン
１１ 吸気ポート
１２ 排気ポート
１４ 吸気バルブ
１５ 吸気側可変動弁機構
１９ 吸気圧センサ
２０ 吸気量センサ
２７ 燃焼室
３１ バルブ制御部
３４ 排気バルブ
３５ 排気側可変動弁機構
３８ クランク角センサ
４１ 排気還流管
４２ ＥＧＲバルブ

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle 2 Engine 11 Intake port 12 Exhaust port 14 Intake valve 15 Intake side variable valve mechanism 19 Intake pressure sensor 20 Intake amount sensor 27 Combustion chamber 31 Valve control part 34 Exhaust valve 35 Exhaust side variable valve mechanism 38 Crank angle sensor 41 Exhaust gas recirculation pipe 42 EGR valve

Claims (1)

エンジンの排気ガスの一部を外部ＥＧＲガスとして吸気側へ還流させる排気還流管と、
前記エンジンの運転状態に基づいて前記外部ＥＧＲガスの還流量を調整するＥＧＲバルブと、を備える車両に搭載され、
前記エンジンの吸気バルブまたは排気バルブの少なくとも一方の開閉時期を制御して、排気ポートより排出された排気ガスの一部を内部ＥＧＲガスとして燃焼室内に導入させるとともに前記内部ＥＧＲガスの量を調整するバルブ制御部を備えるエンジンのバルブタイミング調整装置であって、
前記バルブ制御部は、前記外部ＥＧＲガスの還流の開始時または停止時に、前記外部ＥＧＲガスと前記内部ＥＧＲガスの合計の量が予め設定された目標量になるように前記内部ＥＧＲガスの量を調整するエンジンのバルブタイミング調整装置。
An exhaust gas recirculation pipe that recirculates part of the exhaust gas of the engine to the intake side as external EGR gas;
An EGR valve that adjusts the recirculation amount of the external EGR gas based on the operating state of the engine;
By controlling the opening / closing timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve of the engine, a part of the exhaust gas discharged from the exhaust port is introduced into the combustion chamber as an internal EGR gas, and the amount of the internal EGR gas is adjusted. An engine valve timing adjusting device including a valve control unit,
The valve controller controls the amount of the internal EGR gas so that the total amount of the external EGR gas and the internal EGR gas becomes a preset target amount at the start or stop of the recirculation of the external EGR gas. The valve timing adjustment device for the engine to be adjusted.
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