JP2018197521A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
特許文献1には、内燃機関の吸気バルブの開閉タイミングを制御するバルブタイミング調整機構を備え、開閉タイミングを最遅角タイミングに設定することにより内燃機関の始動時に燃焼室内圧力を低く抑える技術が記載されている。
また、特許文献2には、内燃機関の吸気弁又は排気弁に弁開閉時期制御機構を備え、この弁開閉時期制御機構を最遅角位相状態に設定することにより、燃焼室内の混合気の圧縮比が小さくなり(所謂、デコンプ状態になり)、燃焼室内の混合気の圧縮比を小さくしてエンジンの振動を小さくする技術が記載されている。
Further,
この特許文献2では、アイドルストップ条件が成立した状態で弁開閉時期制御機構を最遅角位相に設定して内燃機関を停止する制御形態が記載されている。
This
内燃機関を安定的に始動するためには、クランクシャフトを高速回転させた状態で燃焼室での燃焼を行うことが重要である。内燃機関の始動時にクランクシャフトを高速で駆動するためにはスタータモータに大容量のものを用いることも考えられるが、従来においては特許文献1や特許文献2に記載されるように吸気バルブの開閉時期を制御する弁開閉時期制御機構を最遅角位相に設定することも行われている。
In order to start the internal combustion engine stably, it is important to perform combustion in the combustion chamber with the crankshaft rotating at a high speed. In order to drive the crankshaft at a high speed when starting the internal combustion engine, it is conceivable to use a starter motor having a large capacity. However, conventionally, as described in
つまり、吸気バルブの開閉時期を制御する弁開閉時期制御機構を最遅角位相にセットすることにより、クランキング時における燃焼室での空気の圧縮比を小さくして、クランクシャフトのクランキングの高速化を図るものである。 In other words, by setting the valve opening / closing timing control mechanism that controls the opening / closing timing of the intake valve to the most retarded phase, the compression ratio of the air in the combustion chamber during cranking is reduced and the crankshaft cranking speed is increased. It aims to make it easier.
しかしながら、クランキング時において燃焼室での空気の圧縮比を小さくできる領域はピストンが下死点から上死点に至る過程だけであり、最遅角に設定した場合には、吸気量が低減するためピストンが下死点に達するまでの過程において負圧を高め、負荷を高めることも想像できた。 However, the region where the compression ratio of the air in the combustion chamber can be reduced during cranking is only the process from the bottom dead center to the top dead center, and the intake amount is reduced when the most retarded angle is set. Therefore, it was possible to imagine increasing the negative pressure and increasing the load in the process until the piston reached the bottom dead center.
このような理由から、内燃機関の始動時にクランクシャフトの回転を高速化して始動を容易にする制御装置が求められる。 For these reasons, there is a need for a control device that facilitates starting by increasing the rotation speed of the crankshaft when starting the internal combustion engine.
本発明の特徴は、クランクシャフトの回転に連係してシリンダ内で往復作動するピストンと前記クランクシャフトの回転に連係して燃焼室を開閉する吸気バルブおよび排気バルブとを有する複数の気筒と、前記クランクシャフトを駆動回転するスタータモータと、電動アクチュエータの駆動により前記排気バルブの開閉時期を設定する弁開閉時期制御機構と、を備えて内燃機関が構成され、
前記スタータモータによってクランキングが行われる際には、複数の前記気筒のうち排気行程にあるものについて前記排気バルブの開時期であるEVOを進角させると共にこの排気バルブの閉時期であるEVCを遅角させるように前記電動アクチュエータを制御する点にある。
A feature of the present invention is that a plurality of cylinders having a piston that reciprocates in a cylinder in association with rotation of a crankshaft, and an intake valve and an exhaust valve that open and close a combustion chamber in association with rotation of the crankshaft, An internal combustion engine comprising: a starter motor that drives and rotates a crankshaft; and a valve opening / closing timing control mechanism that sets an opening / closing timing of the exhaust valve by driving an electric actuator;
When cranking is performed by the starter motor, EVO, which is the opening timing of the exhaust valve, is advanced and EVC, which is the closing timing of the exhaust valve, is delayed for those in the exhaust stroke among the plurality of cylinders. The point is to control the electric actuator so as to make the angle.
この特徴構成によると、クランキングが行われる際には、排気バルブのうち排気行程にあるものについて開時期であるEVOを進角させることにより膨張行程における燃焼室の空気の排出を早期に行い、この膨張行程におけるポンプロスを低減する。また、この排気バルブの閉時期であるEVCを遅角させることにより膨張行程から吸気行程に移行する際に、吸気バルブとの間での例えばオーバーラップを大きくすることが可能となり、吸気行程におけるポンプロスを低減する。つまり、電動アクチュエータの駆動力で開閉時期を制御する弁開閉時期制御機構では、開閉時期を極めて迅速に制御できるため、クランキングにおいて排気バルブのEVOからEVCまでの時間を長くすることが可能となり、結果としてクランクシャフトに作用する負荷を軽減してクランクシャフトの高速回転を可能にする。
その結果、内燃機関の始動時にクランクシャフトの回転を高速化して始動を容易にする制御装置が構成された。
According to this characteristic configuration, when cranking is performed, exhaust of the combustion chamber in the expansion stroke is performed at an early stage by advancing the EVO that is the opening timing for the exhaust valve in the exhaust stroke, Pump loss in this expansion stroke is reduced. Further, by retarding the EVC, which is the closing timing of the exhaust valve, it is possible to increase, for example, an overlap with the intake valve when shifting from the expansion stroke to the intake stroke, and pump loss in the intake stroke Reduce. In other words, the valve opening / closing timing control mechanism that controls the opening / closing timing with the driving force of the electric actuator can control the opening / closing timing very quickly. As a result, the load acting on the crankshaft is reduced and the crankshaft can be rotated at a high speed.
As a result, a control device has been constructed that facilitates starting by speeding up the rotation of the crankshaft when starting the internal combustion engine.
他の構成として、複数の前記気筒のうち最後に燃焼するように順序が設定された前記気筒の最初の燃焼が行われた後に、前記燃焼室での燃焼速度に基づいて前記電動アクチュエータを制御しても良い。 As another configuration, after the first combustion of the cylinder, the order of which is set to burn last among the plurality of cylinders, is performed, the electric actuator is controlled based on the combustion speed in the combustion chamber. May be.
これによると、複数の気筒のうち最後に燃焼するように順序が設定された気筒の最初の燃焼が行われた後には、燃焼室での燃焼速度に対応して最適なタイミングで排気バルブを開閉制御することが可能となる。 According to this, after the first combustion of the cylinders that are set to burn at the end of the plurality of cylinders is performed, the exhaust valve is opened and closed at the optimum timing corresponding to the combustion speed in the combustion chamber It becomes possible to control.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図1に示すように、内燃機関としてのエンジンEの吸気バルブVaの開閉時期を設定する吸気側の弁開閉時期制御機構VTaと、排気バルブVbの開閉時期を設定する排気側の弁開閉時期制御機構VTbと、エンジンEと、を制御するようにECUとして機能するエンジン制御装置40が構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Basic configuration]
As shown in FIG. 1, an intake-side valve opening / closing timing control mechanism VTa for setting an opening / closing timing of an intake valve Va of an engine E as an internal combustion engine, and an exhaust-side valve opening / closing timing control for setting an opening / closing timing of an exhaust valve Vb. An
図1、図2に示すエンジンE(内燃機関の一例)は、乗用車等の車両に備えられるものを想定している。このエンジンEは、クランクシャフト1を支持するシリンダブロック2の上部にシリンダヘッド3を連結し、シリンダブロック2に形成された複数のシリンダボアにピストン4を摺動自在に収容し、ピストン4をコネクティングロッド5によりクランクシャフト1に連結して4サイクル型に構成されている。
The engine E (an example of an internal combustion engine) shown in FIGS. 1 and 2 is assumed to be provided in a vehicle such as a passenger car. In this engine E, a
このエンジンEでは一方の端部から他方に向けて#1気筒、#2気筒、#3気筒、#4気筒(図2では、#1、#2、#3、#4として示している)が配置され、シリンダの内部空間のうちピストン4とシリンダヘッド3との間に燃焼室が形成される。
In this engine E, there are # 1, # 2, # 3, and # 4 cylinders (shown as # 1, # 2, # 3, and # 4 in FIG. 2) from one end to the other. The combustion chamber is formed between the
シリンダヘッド3には、燃焼室への吸気時に開放する吸気バルブVaと、燃焼室の燃焼ガスの排出時に開放する排気バルブVbとが備えられ、シリンダヘッド3の上部に吸気バルブVaを制御する吸気カムシャフト7と、排気バルブVbを制御する排気カムシャフト8とが備えられる。また、クランクシャフト1の出力スプロケット1Sと、吸気側の弁開閉時期制御機構VTaおよび排気側の弁開閉時期制御機構VTbの駆動ケース21のスプロケット21Sとに亘ってタイミングチェーン6が巻回されている。
The
更に、シリンダヘッド3には、燃焼室に燃料を噴射するインジェクタ9と点火プラグ10とが備えられている。シリンダヘッド3には、吸気バルブVaを介して燃焼室に空気を供給するインテークマニホールド11と、排気バルブVbを介して燃焼室からの燃焼ガスを送り出すエキゾーストマニホールド12とが連結する。
Further, the
このエンジンEでは、クランクシャフト1を駆動回転するスタータモータ15を備え、クランクシャフト1の近傍位置には回転角と回転速度(単位時間あたりの回転数)とを検知するシャフトセンサ16を備えている。吸気側の弁開閉時期制御機構VTaの近傍には駆動ケース21と内部ロータ22との相対回転位相を検知する吸気側位相センサ17を備え、排気側の弁開閉時期制御機構VTbの近傍には駆動ケース21と内部ロータ22との相対回転位相を検知する排気側位相センサ18を備えている。
The engine E includes a
尚、このエンジンEでは、燃焼対象となる気筒を判別する気筒判別ユニット(図示せず)を備えており、この気筒判別ユニットの一部の構成を用いてシャフトセンサ16が構成されている。
The engine E includes a cylinder discrimination unit (not shown) that discriminates a cylinder to be burned, and the
エンジン制御装置40は、エンジンEを制御するECUとして機能するものであり、始動制御部41と、位相制御部42と、燃焼速度推定部43とを備えている。始動制御部41はエンジンEの始動を制御する。位相制御部42は、吸気側の弁開閉時期制御機構VTaと排気側の弁開閉時期制御機構VTbとの相対回転位相を制御する。燃焼速度推定部43は燃焼室での燃焼速度を推定する。このエンジン制御装置40の詳細と制御形態は後述する。
The
〔弁開閉時期制御機構〕
吸気側の弁開閉時期制御機構VTaと、排気側の弁開閉時期制御機構VTbとは共通する構成であるため、これらの上位概念を弁開閉時期制御機構VTと称する。また、弁開閉時期制御機構VTは、電動アクチュエータとしての位相制御モータMの駆動力により対応するバルブの開閉時期を制御する。
[Valve opening / closing timing control mechanism]
Since the intake-side valve opening / closing timing control mechanism VTa and the exhaust-side valve opening / closing timing control mechanism VTb have a common configuration, these upper concepts are referred to as a valve opening / closing timing control mechanism VT. The valve opening / closing timing control mechanism VT controls the opening / closing timing of the corresponding valve by the driving force of the phase control motor M as an electric actuator.
図2〜図5には吸気側の弁開閉時期制御機構TVaを示しており、この弁開閉時期制御機構TVaは、駆動ケース21と、内部ロータ22とを有すると共に、これらの相対回転位相を位相制御モータMの駆動力により設定する位相調節部を備えている。
2 to 5 show a valve opening / closing timing control mechanism TVa on the intake side, and this valve opening / closing timing control mechanism TVa has a
駆動ケース21は、外周にスプロケット21Sが形成されると共に、吸気カムシャフト7の回転軸芯Xと同軸芯に配置されている。内部ロータ22は、駆動ケース21に対して相対回転自在に内包され、連結ボルト23により吸気カムシャフト7に連結固定されている。駆動ケース21と内部ロータ22との間に位相調節部が配置され、駆動ケース21の開口部分を覆う位置にフロントプレート24を配置し、これを複数の締結ボルト25により駆動ケース21に締結している。尚、排気側の弁開閉時期制御機構VTbでは、内部ロータ22が排気カムシャフト8に連結する。
The
この弁開閉時期制御機構VTaでは、図3に示すようにタイミングチェーン6からの駆動力により全体が駆動回転方向Sに回転する。また、位相制御モータMの駆動力により駆動ケース21に対する内部ロータ22の相対回転位相が、駆動回転方向Sと同方向に変位する方向を進角方向Saと称し、この逆方向への変位を遅角方向Sbと称する。
In the valve opening / closing timing control mechanism VTa, the whole is rotated in the driving rotation direction S by the driving force from the timing chain 6 as shown in FIG. The direction in which the relative rotational phase of the
〔弁開閉時期制御機構:位相調節部〕
位相調節部は、内部ロータ22の内周に一体形成される複数の内歯部26Tを有し、回転軸芯Xと同軸芯に配置されるリングギヤ26を備えると共に、これに咬合するための複数の外歯部27Tを有し、回転軸芯Xに平行する姿勢の偏心軸芯Yと同軸芯に配置されるインナギヤ27を備え、偏心カム体28と、継手部Jとを備えて構成される。
[Valve opening / closing timing control mechanism: phase adjuster]
The phase adjustment unit includes a plurality of
この位相調節部では、リングギヤ26の内歯部26Tの歯数に対して、インナギヤ27の外歯部27Tの歯数が1歯だけ少ないものが用いられる。
In this phase adjustment unit, the number of teeth of the
また、継手部Jは、駆動ケース21に対して内部ロータ22が回転軸芯Xに直交する方向への変位を許しつつ、駆動ケース21と内部ロータ22との相対回転を阻止するオルダム継手として構成されている。
Further, the joint portion J is configured as an Oldham joint that prevents relative rotation between the
偏心カム体28は、回転軸芯Xと同軸芯で回転するようにフロントプレート24に対して第1軸受31により支持されている。この偏心カム体28には、回転軸芯Xに平行する姿勢の偏心軸芯Yを中心とする偏心カム面28Aが一体形成され、この偏心カム面28Aに対して第2軸受32を介してインナギヤ27が回転自在に支持される。また、偏心カム面28Aに形成した凹部にバネ体29を嵌め込み、このバネ体29の付勢力を、第2軸受32を介してインナギヤ27に作用させている。
The
この偏心カム体28は全体に筒状であり、内周には、一対の係合溝28Bが回転軸芯Xと平行となる姿勢で形成されている。
The
これにより、リングギヤ26の内歯部26Tの一部にインナギヤ27の外歯部27Tの一部が咬合する。尚、第1軸受31と第2軸受32とはボールベアリングで構成されるものであるが、ブッシュで構成されるものでも良い。
Thereby, a part of the
継手部Jは、板材をプレス加工して成る継手部材33を有しており、この継手部材33に形成した一対の係合アーム33Aを駆動ケース21の係合溝部21Gに係合させ、この継手部材33に形成した一対の係合凹部33Bをインナギヤ27の係合突部27Uに係合させて構成されている。
The joint portion J has a
つまり、継手部材33は、中央部分が環状に形成されると共に、この環状の中央部分から外方に向けて一対の係合アーム33Aを突出形成し、環状の中央部分の空間と連なるように一対の係合凹部33Bを形成した構造を有している。
That is, the
この継手部Jでは、継手部材33が、駆動ケース21の一対の係合溝部21Gを結ぶ直線方向に変位自在となり、この継手部材33に対してインナギヤ27が一対の係合突部27Uを結ぶ直線方向に変位自在となる。
In the joint portion J, the
位相制御モータMは、エンジンEに支持されると共に、出力軸Maに対して直交姿勢で備えた係合ピン34を備えており、この係合ピン34を、偏心カム体28の内周の係合溝28Bに嵌め込んでいる。尚、位相制御モータMには、ブラシレス直流モータが使用されるが、ステッピングモータ等の同期モータを用いても良い。
The phase control motor M is supported by the engine E and includes an
これにより、エンジンEが停止する状態で作動形態を考えると、位相制御モータMの駆動力で偏心カム体28が回転した場合には、偏心カム面28Aが回転軸芯Xを中心に回転し、この回転に伴いインナギヤ27が回転軸芯Xを中心に公転を開始する。この公転時には、インナギヤ27の外歯部27Tとリングギヤ26の内歯部26Tとの咬合位置がリングギヤ26の内周に沿って変位するためインナギヤ27には偏心軸芯Yを中心に自転させる力が作用する。
As a result, when the operation mode is considered with the engine E stopped, when the
つまり、インナギヤ27が1回転だけ公転した場合には、リングギヤ26の内歯部26Tの歯数と、インナギヤ27の外歯部27Tの歯数との差(歯数差)に相当する角度(1歯に対応する角度)だけインナギヤ27に対して回転させようとする回転力(自転力)が作用する。
That is, when the
前述したように、継手部Jは、駆動ケース21に対するインナギヤ27の回転を規制する構造であるため、駆動ケース21に対してインナギヤ27が回転することはなく、インナギヤ27に作用する回転力により、駆動ケース21に対してリングギヤ26が回転し、このリングギヤ26と一体的に内部ロータ22が相対回転することになり、駆動ケース21に対する吸気カムシャフト7の回転位相の調節が実現する。
As described above, since the joint portion J has a structure that restricts the rotation of the
特に、インナギヤ27が、回転軸芯Xを中心に1回転だけ公転した場合には、駆動ケース21に対して吸気カムシャフト7を、インナギヤ27の外歯部27Tの歯数と差(歯数差)に相当する角度だけ回転させるため大きい減速比で調節が実現する。
In particular, when the
〔弁開閉時期制御機構:位相調節の概要〕
吸気側の弁開閉時期制御機構VTaによる位相調節を例に挙げると、エンジン制御装置40の位相制御部42は、吸気カムシャフト7の回転速度と等速度で同じ方向に位相制御モータMの出力軸Maを駆動回転することで駆動ケース21と内部ロータ22との相対回転位相が維持する。
[Valve opening / closing timing control mechanism: Overview of phase adjustment]
Taking phase adjustment by the intake side valve opening / closing timing control mechanism VTa as an example, the
また、吸気カムシャフト7の回転速度を基準にして、位相制御モータMの回転速度を増大する又は低減することにより相対回転位相を進角方向Sa又は遅角方向Sbに変位させる。位相制御モータMの回転速度の増大と低減とに対する相対回転位相の変位方向(進角方向Saと遅角方向Sbとの何れか)は、位相調節部のギヤ構成によって決まる。
Further, the relative rotational phase is displaced in the advance direction Sa or the retard direction Sb by increasing or decreasing the rotational speed of the phase control motor M with reference to the rotational speed of the
特に、弁開閉時期制御機構VTは、位相制御モータMの駆動力により相対回転位相を変位させるため、油圧により変位を実現するものと比較して高速での作動が可能であり、エンジンEの始動時のように油圧が充分でない状況においても、必要とする回転位相に迅速に設定することが可能である。 In particular, since the valve opening / closing timing control mechanism VT displaces the relative rotational phase by the driving force of the phase control motor M, the valve opening / closing timing control mechanism VT can operate at a higher speed than the one that realizes the displacement by hydraulic pressure. Even in a situation where the hydraulic pressure is not sufficient as in the case of time, it is possible to quickly set the required rotation phase.
〔制御構成〕
図1に示すように、エンジン制御装置40は、シャフトセンサ16と、吸気側位相センサ17と、排気側位相センサ18とからの検知信号が入力すると共に、吸気側と排気側との位相制御モータMと、スタータモータ15とに制御信号を出力し、更に、インジェクタ9と、点火プラグ10とを制御する燃焼管理部19に制御信号を出力する。
(Control configuration)
As shown in FIG. 1, the
始動制御部41は、スタータモータ15を制御することによりクランキングを実現する。位相制御部42は、吸気側の弁開閉時期制御機構VTaの位相制御モータMと、排気側の弁開閉時期制御機構VTbの位相制御モータMとを制御することにより、吸気バルブVaの開閉時期の設定と、排気バルブVbの開閉時期の設定とを可能にする。燃焼速度推定部43は、燃焼室で燃焼速度を推定する。
The
以下の制御では、図7、図8に示すように、吸気バルブVaの開時期であるIVO、排気バルブVbの開時期であるEVOを早める方向を進角方向(進角側)と称し、この逆の方向を遅角方向(遅角側)として説明している。 In the following control, as shown in FIGS. 7 and 8, the direction in which the IVO that is the opening timing of the intake valve Va and the EVO that is the opening timing of the exhaust valve Vb are advanced is called an advance angle direction (advance angle side). The reverse direction is described as the retard direction (retard side).
また、燃焼速度推定部43が燃焼速度を推定する際には、点火プラグ10による点火タイミングを基準として、シャフトセンサ16で検知されるクランクシャフト1の回転速度の増加傾向に基づいて燃焼速度を推定する手法が採用されている。尚、この燃焼速度推定部43は燃焼速度を計測するための専用のセンサを備えるものが考えられ、燃焼速度を推定する際に予め設定されたテーブルデータを参照することや、複数のタイミングで取得したシャフトセンサ16の検知信号に基づく処理を行うものが考えられる。
Further, when the combustion
このエンジン制御装置40の始動制御部41と位相制御部42と燃焼速度推定部43とはソフトウエアで構成されるものを想定しているが、これらが、ロジック等を有する回路で成るハードウエアで構成されるものでも良く、ソフトウエアとハードウエアとの組み合わせによって構成されるものでも良い。
It is assumed that the
また、燃焼管理部19は、インジェクタ9に対して燃料を供給するポンプ類の作動を管理すると共に、点火プラグ10に電力を供給するイグニッション回路の制御により点火順序や点火タイミングを管理する。
The
〔制御形態〕
このような構成から図6のフローチャートと、図7のタイミングダイヤグラムと、図8のタイミングチャートとに示すように、エンジンEを始動する制御信号を取得した場合には、吸気側の弁開閉時期制御機構VTaの開閉時期を所定の値に設定すると共に、スタータモータ15の駆動によりクランキングを開始し、気筒判別を行う(#101〜#103ステップ)。
[Control form]
When the control signal for starting the engine E is acquired as shown in the flowchart of FIG. 6, the timing diagram of FIG. 7, and the timing chart of FIG. The opening / closing timing of the mechanism VTa is set to a predetermined value, and cranking is started by driving the
#101ステップでは、図7に示すように吸気バルブVaの開時期であるIVOがピストン4の上死点TDCと一致するように吸気バルブVaの開閉時期が設定される。図7のタイミングダイヤグラムでは、排気バルブVbにおいて排気が行われる領域を排気領域Exとして示し、吸気バルブVaにおいて吸気が行われる領域を吸気領域Inとして示している。
In
次に、図7、図8に示すように、各気筒において排気バルブVbが開作動する以前に排気側の弁開閉時期制御機構VTbの制御により、開時期であるEVOを進角作動量ACだけ進角制御し、設定タイミングが経過した後に閉時期であるEVCを遅角作動量RCだけ遅角制御する(#104〜#106ステップ)。 Next, as shown in FIGS. 7 and 8, before the exhaust valve Vb opens in each cylinder, the EVO that is the opening timing is controlled by the advance operation amount AC by the control of the exhaust valve opening / closing timing control mechanism VTb. The advance angle control is performed, and the EVC that is the closing timing after the set timing has elapsed is retarded by the retard operation amount RC (steps # 104 to # 106).
この制御では、設定タイミングとして、排気バルブVbが全開に達したタイミングが決められている。この制御では、各気筒毎に排気バルブVbの開時期であるEVOを進角制御により進角作動量ACに対応した時間だけ早めると共に、排気バルブVbの閉時期であるEVCを遅角制御により遅角作動量RCに対応した時間だけ遅らせることにより、排気バルブVbが開放状態にある時間を延長する制御が実行される。 In this control, the timing at which the exhaust valve Vb reaches full open is determined as the set timing. In this control, for each cylinder, EVO, which is the opening timing of the exhaust valve Vb, is advanced by a time corresponding to the advance operation amount AC by advance control, and EVC, which is the closing timing of the exhaust valve Vb, is delayed by retard control. By delaying the time corresponding to the angular operation amount RC, the control for extending the time during which the exhaust valve Vb is in the open state is executed.
図8のタイミングチャートでは、クランクアングルを横軸にとり、吸気バルブVaと排気バルブVbとのリフト量を縦軸にとっている。また、排気バルブVbの開時期であるEVOと閉時期であるEVCとが所定時期に固定された状態の排気バルブVbの開閉特性を破線により排気基本曲線Exとして示しており、#104〜#105ステップの制御により、開放時間を延長した特性の排気延長曲線Exeとして示している。 In the timing chart of FIG. 8, the crank angle is on the horizontal axis, and the lift amounts of the intake valve Va and the exhaust valve Vb are on the vertical axis. Further, the open / close characteristics of the exhaust valve Vb in a state in which the EVO that is the opening timing of the exhaust valve Vb and the EVC that is the closing timing are fixed at a predetermined timing are indicated by a broken line as the basic exhaust curve Ex, # 104 to # 105 It is shown as an exhaust extension curve Exe having a characteristic in which the opening time is extended by step control.
つまり、排気基本曲線Exにおける開時期である(EVO)と比較して、排気延長曲線Exeの開時期であるEVOが早い時期となり、排気基本曲線Exにおける閉時期である(EVC)と比較して排気延長曲線Exeの閉時期であるEVCが遅れた時期となる。 That is, EVO, which is the opening timing of the exhaust extension curve Exe, is earlier than (EVO), which is the opening timing in the exhaust basic curve Ex, and is compared with (EVC), which is the closing timing in the exhaust basic curve Ex. The EVC, which is the closing timing of the exhaust extension curve Exe, is delayed.
これにより、排気バルブVbの開時期であるEVOが進角側に変位することで1つの膨張行程における燃焼室の空気の排出を早期に行い、この膨張行程におけるポンプロスを低下させる。また、同じ膨張行程において排気バルブVbの閉時期であるEVCが遅角側に変位することで膨張行程から吸気行程に移行する際に、吸気バルブVaとの間でのオーバーラップを大きくして吸気行程におけるポンプロスを低減する。その結果、クランクシャフト1に作用する負荷を軽減してクランクシャフト1の回転速度の高速化を可能にする。
As a result, the EVO, which is the opening timing of the exhaust valve Vb, is displaced to the advance side, whereby the air in the combustion chamber is discharged early in one expansion stroke, and the pump loss in this expansion stroke is reduced. Further, when the EVC, which is the closing timing of the exhaust valve Vb in the same expansion stroke, is displaced to the retard side, and when shifting from the expansion stroke to the intake stroke, the overlap with the intake valve Va is increased to increase the intake air. Reduce pump loss in the process. As a result, the load acting on the
次に、クランクシャフト1の回転速度が燃焼可能な速度に達したことを判定した後に、燃焼を開始し、各気筒での燃焼が行われた後に、スタータモータ15を停止する。そして、燃焼速度推定部43が推定した燃焼速度に対応して排気側の弁開閉時期制御機構VTbを制御して排気バルブVbの閉時期であるEVCを設定する(#107〜#110ステップ)。
Next, after determining that the rotational speed of the
この制御のうち、#108ステップでは、燃焼管理部19が、所定の気筒で最初の燃焼を行い、これに続いて設定された順序で各燃焼室の燃焼が行われる。この制御では、図8に示すように、排気延長曲線Exeの閉時期であるEVCが、吸気曲線Inの開時期であるIVOより後に設定されるため、排気バルブVbが開放する状態において、吸気バルブVaが開放するオーバーラップ状態となる。
Of these controls, in
このようにオーバーラップが形成されるため、各燃焼室での燃焼が行われる状況では、吸気バルブVaでの吸気行程において燃焼ガスが燃焼室に吸引される内部EGRの状態となる。この内部EGR状態では、1行程前の燃焼ガスを燃焼室に取り込むため、燃焼室の温度上昇を迅速に行える。 Since the overlap is formed in this way, in a situation where combustion in each combustion chamber is performed, the state becomes an internal EGR state in which combustion gas is sucked into the combustion chamber in the intake stroke at the intake valve Va. In this internal EGR state, the combustion gas from the previous stroke is taken into the combustion chamber, so that the temperature of the combustion chamber can be quickly increased.
この反面、1行程前の燃焼ガスが燃焼室に取り込まれるため燃焼速度が低下し、燃焼の不安定化を招くこともある。このため、例えば、設定時間が経過した後に排気バルブVbの開閉特性を排気基本曲線Exに戻す制御や、必要がある場合に開閉時期を進角方向に変位させることで燃焼を安定させる。 On the other hand, since the combustion gas before the first stroke is taken into the combustion chamber, the combustion speed is lowered, and the combustion may become unstable. For this reason, for example, the combustion is stabilized by controlling the opening / closing characteristics of the exhaust valve Vb to the exhaust basic curve Ex after a set time has elapsed, or by shifting the opening / closing timing in the advance direction when necessary.
つまり、排気側の弁開閉時期制御機構VTbが位相制御モータMにより高速で位相制御が可能である性能のものを用いるため、1つの膨張行程において排気バルブVbの開時期であるEVOを進角作動量ACにより進角方向に変位させると共に、排気バルブVbの閉時期であるEVCを遅角作動量RCにより遅角方向に変位させる制御が実現するのである。 That is, since the exhaust side valve opening / closing timing control mechanism VTb has a performance capable of high-speed phase control by the phase control motor M, the EVO that is the opening timing of the exhaust valve Vb is advanced in one expansion stroke. In addition to being displaced in the advance direction by the amount AC, the control for displacing EVC, which is the closing timing of the exhaust valve Vb, in the retard direction by the retard operation amount RC is realized.
また、この制御では排気バルブVbの開時期であるEVOが最進角位相に達し、閉時期であるEVCが最遅角位相に達することが理想であるが、高速作動にも限度があり、排気基本曲線Exと比較して開時期であるEVOが進角方向に変位し、閉時期であるEVCが遅角方向に変位する程度の制御でクランキング時の付加を軽減する効果を得る。 In this control, it is ideal that EVO, which is the opening timing of the exhaust valve Vb, reaches the most advanced angle phase, and EVC, which is the closing timing, reaches the most retarded phase. Compared with the basic curve Ex, the effect of reducing the addition at the time of cranking can be obtained by controlling the EVO that is the opening timing in the advance direction and the EVC that is the closing timing in the retard direction.
特に、排気側の弁開閉時期制御機構VTbによって排気バルブVbの開閉時期を変更した場合でも、吸気行程における吸気量を変化させることがないため、排気側の弁開閉時期制御機構VTbの開閉タイミングを任意に設定しても空燃比に影響を与えることのない燃焼を可能にする。 In particular, even if the opening / closing timing of the exhaust valve Vb is changed by the exhaust-side valve opening / closing timing control mechanism VTb, the intake amount in the intake stroke is not changed, so that the opening / closing timing of the exhaust-side valve opening / closing timing control mechanism VTb is controlled. Even if set arbitrarily, combustion without affecting the air-fuel ratio is enabled.
〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い(実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している)。
[Another embodiment]
In addition to the above-described embodiments, the present invention may be configured as follows (the components having the same functions as those of the embodiments are given the same numbers and symbols as those of the embodiments).
(a)実施形態で説明した図6フローチャートの#101ステップで設定する吸気バルブVaの開閉時期を、図9に示すように、遅角方向に変位させる(後述する吸気遅角曲線Inr)。
(A) As shown in FIG. 9, the opening / closing timing of the intake valve Va set in
この別実施形態(a)の制御でも、各気筒毎に排気バルブVbの開時期であるEVOを進角制御により進角作動量ACだけ進角制御すると共に、排気バルブVbの閉時期であるEVCを遅角制御により遅角作動量RCだけ遅角制御することで排気バルブVbが開放状態にある時間を延長する制御が実行される。これにより、図9に示す如く、排気基本曲線Exにおける開時期である(EVO)と比較して、開時期であるEVOが早く、閉時期であるEVCが遅れた排気延長曲線Exeに従って排気バルブVbが開閉する。 Even in the control of this alternative embodiment (a), EVO, which is the opening timing of the exhaust valve Vb, is advanced by the advance angle control by the advance operation amount AC for each cylinder, and EVC, which is the closing timing of the exhaust valve Vb. Is controlled by retarding the retarded operation amount RC by retarding control to extend the time during which the exhaust valve Vb is in the open state. Accordingly, as shown in FIG. 9, the exhaust valve Vb follows the exhaust extension curve Exe in which the EVO that is the opening timing is earlier and the EVC that is the closing timing is delayed compared to the opening timing (EVO) in the exhaust basic curve Ex. Opens and closes.
更に、開時期であるIVOと閉時期であるIVCとが所定時期に固定された状態の吸気バルブVaの開閉特性を吸気曲線Inとした場合に、この吸気曲線Inより、開時期であるIVOと閉時期であるIVCとが遅角側に遅角作動量RCだけ変位するように吸気バルブVaの開閉時期が設定される。このように遅角側に変位した特性曲線を吸気遅角曲線Inrとして示している。 Further, when the opening / closing characteristics of the intake valve Va in which the IVO that is the opening timing and the IVC that is the closing timing are fixed at the predetermined timing are the intake curve In, the IVO that is the opening timing is The opening / closing timing of the intake valve Va is set so that the IVC that is the closing timing is displaced toward the retarded side by the retarding operation amount RC. The characteristic curve thus displaced to the retard side is shown as the intake retard curve Inr.
この制御形態では、排気バルブVbの閉時期であるEVCと、吸気バルブVaの開時期であるIVOとの間にネガティブオーバーラップNOLを形成しており、クランキング時には(特にクランキングの初期には)クランクシャフト1に作用する負荷を軽減する。更に、排気バルブVbでのポンプロスの低下を図ることにより、クランクシャフト1に作用する負荷を一層軽減してクランクシャフト1の高速化を実現する。
In this control mode, a negative overlap NOL is formed between EVC, which is the closing timing of the exhaust valve Vb, and IVO, which is the opening timing of the intake valve Va, and at the time of cranking (especially at the initial stage of cranking). ) Reduce the load acting on the
(b)別実施形態(a)で説明したように、吸気側の弁開閉時期制御機構VTaの制御と、排気側の弁開閉時期制御機構VTbの制御とによりネガティブオーバーラップNOLが形成される状況では、図10に示すように、ネガティブオーバーラップNOLに起因する負荷を軽減するように排気バルブVbの閉時期であるEVCを図9に示す状態より更に遅角させる制御も考えられる。 (B) As described in the different embodiment (a), a negative overlap NOL is formed by the control of the intake side valve opening / closing timing control mechanism VTa and the control of the exhaust side valve opening / closing timing control mechanism VTb. Then, as shown in FIG. 10, it is also conceivable to control the EVC, which is the closing timing of the exhaust valve Vb, more retarded than the state shown in FIG. 9 so as to reduce the load caused by the negative overlap NOL.
この別実施形態(b)の制御では、吸気側の弁開閉時期制御機構VTaが油圧式で、最遅角ロック機構を備えた構成を想定すると理解が容易である。また、この別実施形態(b)の制御でも、別実施形態(a)と同様に、各気筒毎に排気バルブVbの開時期であるEVOを進角制御により進角作動量AC(図9を参照)だけ進角制御すると共に、排気バルブVbの閉時期であるEVCを遅角制御により遅角作動量RC(図9を参照)だけ遅角制御することで排気バルブVbが開放状態にある時間を延長する制御が実行される。 In the control of this other embodiment (b), it is easy to understand if it is assumed that the intake side valve opening / closing timing control mechanism VTa is hydraulic and includes a most retarded angle locking mechanism. Further, in the control of this another embodiment (b), as in the other embodiment (a), the advance operation amount AC (see FIG. 9) is obtained by the advance control of the EVO that is the opening timing of the exhaust valve Vb for each cylinder. The time during which the exhaust valve Vb is in the open state is controlled by retarding the EVC, which is the closing timing of the exhaust valve Vb, by the retard control amount RC (see FIG. 9) by the retard control. The control to extend is executed.
更に、この制御のように開時期であるEVOが早く、閉時期であるEVCが遅れた排気延長曲線Exeに従って排気バルブVbが開閉する制御形態に加えて、排気延長曲線Exeの全体を遅角方向に変位させることにより、排気変位曲線EXerに従って排気バルブVbの開閉が行われるように構成される。 Furthermore, in addition to the control mode in which the exhaust valve Vb opens and closes according to the exhaust extension curve Exe in which the EVO that is the opening timing is early and the EVC that is the closing timing is delayed as in this control, the entire exhaust extension curve Exe is retarded. By displacing the exhaust valve, the exhaust valve Vb is opened and closed according to the exhaust displacement curve EXer.
このような制御を行うことにより、ネガティブオーバーラップNOLを解消し、このネガティブオーバーラップNOLに起因するポンピングロスの低減が可能となる。 By performing such control, the negative overlap NOL can be eliminated and the pumping loss due to the negative overlap NOL can be reduced.
(c)別実施形態(b)でも説明したように、吸気側の弁開閉時期制御機構VTaを油圧によって開閉時期を設定できるように構成する。 (C) As described in another embodiment (b), the intake side valve opening / closing timing control mechanism VTa is configured so that the opening / closing timing can be set by hydraulic pressure.
本発明は、内燃機関の制御装置に利用することができる。 The present invention can be used in a control device for an internal combustion engine.
1 クランクシャフト
4 ピストン
15 スタータモータ
E エンジン(内燃機関)
M 位相制御モータ(電動アクチュエータ)
Va 吸気バルブ
Vb 排気バルブ
VT 弁開閉時期制御機構
1
M Phase control motor (electric actuator)
Va intake valve Vb exhaust valve VT valve timing control mechanism
Claims (2)
前記スタータモータによってクランキングが行われる際には、複数の前記気筒のうち排気行程にあるものについて前記排気バルブの開時期であるEVOを進角させると共にこの排気バルブの閉時期であるEVCを遅角させるように前記電動アクチュエータを制御する内燃機関の制御装置。 A plurality of cylinders having a piston that reciprocates in a cylinder in conjunction with rotation of the crankshaft, an intake valve and an exhaust valve that opens and closes a combustion chamber in association with rotation of the crankshaft, and the crankshaft is driven to rotate An internal combustion engine comprising a starter motor and a valve opening / closing timing control mechanism for setting an opening / closing timing of the exhaust valve by driving an electric actuator;
When cranking is performed by the starter motor, EVO, which is the opening timing of the exhaust valve, is advanced and EVC, which is the closing timing of the exhaust valve, is delayed for those in the exhaust stroke among the plurality of cylinders. A control device for an internal combustion engine that controls the electric actuator so as to be squared.
2. The electric actuator is controlled based on a combustion speed in the combustion chamber after the first combustion of the cylinder, the order of which is set to be burned last among the plurality of cylinders, is performed. Control device for internal combustion engine.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022520371A (en) * | 2019-02-08 | 2022-03-30 | シェフラー テクノロジーズ アー・ゲー ウント コー. カー・ゲー | Camshaft adjustment system and methods for operating the camshaft adjustment system |
US11480123B1 (en) * | 2021-05-12 | 2022-10-25 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and system for starting an engine |
Family Cites Families (3)
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JPS63253132A (en) * | 1987-04-08 | 1988-10-20 | Mazda Motor Corp | Engine controller |
US9739211B2 (en) * | 2012-10-30 | 2017-08-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control apparatus of internal combustion engine |
JP2016044627A (en) * | 2014-08-25 | 2016-04-04 | アイシン精機株式会社 | Valve opening/closing timing control device |
-
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022520371A (en) * | 2019-02-08 | 2022-03-30 | シェフラー テクノロジーズ アー・ゲー ウント コー. カー・ゲー | Camshaft adjustment system and methods for operating the camshaft adjustment system |
US11480123B1 (en) * | 2021-05-12 | 2022-10-25 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and system for starting an engine |
US20220364522A1 (en) * | 2021-05-12 | 2022-11-17 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and system for starting an engine |
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