JP2019132205A - Variable valve device of internal combustion engine - Google Patents

Variable valve device of internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2019132205A
JP2019132205A JP2018015615A JP2018015615A JP2019132205A JP 2019132205 A JP2019132205 A JP 2019132205A JP 2018015615 A JP2018015615 A JP 2018015615A JP 2018015615 A JP2018015615 A JP 2018015615A JP 2019132205 A JP2019132205 A JP 2019132205A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
opening timing
valve
valve opening
exhaust
maximum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018015615A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
正臣 永山
Masaomi Nagayama
正臣 永山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Isuzu Motors Ltd filed Critical Isuzu Motors Ltd
Priority to JP2018015615A priority Critical patent/JP2019132205A/en
Publication of JP2019132205A publication Critical patent/JP2019132205A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

To secure durability of an exhaust valve, and further make valve opening timing of the exhaust valve advanced to the maximum.SOLUTION: A variable valve device of an internal combustion engine comprises a variable mechanism configured to make valve opening timing of an exhaust valve variable, and a control unit configured to control the variable mechanism. The control unit is configured to execute: a first step of obtaining a maximum in-cylinder pressure Pmax; a second step of obtaining a maximum advance valve opening timing θth at which in-cylinder pressure is equal to a predetermined threshold value Pth based on the obtained maximum in-cylinder pressure; and a third step of controlling the variable mechanism such that the valve opening timing of the exhaust valve is equal to or more retarded than the maximum advance valve opening timing θth.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本開示は内燃機関の可変動弁装置に係り、特に、内燃機関の排気弁のバルブタイミングを変更するための可変動弁装置に関する。   The present disclosure relates to a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to a variable valve operating apparatus for changing a valve timing of an exhaust valve of an internal combustion engine.

内燃機関の排気弁のバルブタイミングを可変とするための可変機構（排気ＶＶＴという）が公知である（例えば特許文献１参照）。この排気ＶＶＴを備えた内燃機関においては、排気弁の開弁時期が内燃機関の運転状態に応じて適切に制御される。   A variable mechanism (referred to as exhaust VVT) for making the valve timing of an exhaust valve of an internal combustion engine variable is known (see, for example, Patent Document 1). In the internal combustion engine provided with the exhaust VVT, the opening timing of the exhaust valve is appropriately controlled according to the operating state of the internal combustion engine.

特開平１０−２５２５７５号公報JP-A-10-252575 特開２０１１−１５７９０３号公報JP 2011-157903 A 特開２００７−２６３０９１号公報JP 2007-263091 A

ところで、かかる内燃機関にあっては、例えば排気後処理装置の昇温のため、排気弁の開弁時期を、排気行程下死点（排気ＢＤＣという）よりも著しく進角側の時期に制御することがある。   By the way, in such an internal combustion engine, for example, in order to raise the temperature of the exhaust aftertreatment device, the opening timing of the exhaust valve is controlled to a timing that is significantly advanced from the exhaust stroke bottom dead center (referred to as exhaust BDC). Sometimes.

しかし、排気弁の開弁時期を進角し過ぎると、筒内圧が比較的高いタイミングで筒内圧に逆らって排気弁を繰り返し開弁する必要があるため、排気弁に繰り返し大きな負荷が掛かり、排気弁に耐久上の問題が生じる。   However, if the opening timing of the exhaust valve is advanced too much, it is necessary to repeatedly open the exhaust valve against the in-cylinder pressure at a relatively high timing of the in-cylinder pressure. There is a durability problem with the valve.

そこで本開示は、上記事情に鑑みて創案され、その目的は、排気弁の耐久性を確保しつつ排気弁の開弁時期を最大限に進角させることができる内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。   Therefore, the present disclosure has been created in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that can advance the opening timing of the exhaust valve to the maximum while ensuring the durability of the exhaust valve. It is to provide.

本開示の一の態様によれば、
排気弁の開弁時期を可変とするための可変機構と、
前記可変機構を制御するように構成された制御ユニットと、を備え、
前記制御ユニットは、
最大筒内圧を取得する第１ステップと、
取得した最大筒内圧に基づいて、筒内圧が所定の閾値と等しくなる最大進角開弁時期を求める第２ステップと、
前記排気弁の開弁時期が、前記最大進角開弁時期と等しいかそれより遅角側となるよう、前記可変機構を制御する第３ステップと、
を実行するように構成されている
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置が提供される。 According to one aspect of the present disclosure,
A variable mechanism for making the opening timing of the exhaust valve variable;
A control unit configured to control the variable mechanism,
The control unit is
A first step of obtaining a maximum in-cylinder pressure;
A second step for obtaining a maximum advance valve opening timing at which the in-cylinder pressure becomes equal to a predetermined threshold based on the acquired maximum in-cylinder pressure;
A third step of controlling the variable mechanism such that the opening timing of the exhaust valve is equal to or more retarded than the maximum advance valve opening timing;
A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine is provided.

好ましくは、前記制御ユニットは、
前記第３ステップの前に、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記排気弁の目標開弁時期を求める第４ステップを実行し、
前記第３ステップにおいて、前記目標開弁時期と前記最大進角開弁時期とを比較して前記排気弁の開弁時期を決定する。 Preferably, the control unit is
Before the third step, execute a fourth step for obtaining a target valve opening timing of the exhaust valve based on the operating state of the internal combustion engine,
In the third step, the target valve opening timing and the maximum advance valve opening timing are compared to determine the exhaust valve opening timing.

好ましくは、前記制御ユニットは、前記第３ステップにおいて、
前記目標開弁時期が前記最大進角開弁時期と等しいかそれより遅角側の値であるとき、前記目標開弁時期を前記排気弁の開弁時期に決定し、
前記目標開弁時期が前記最大進角開弁時期より進角側の値であるとき、前記最大進角開弁時期を前記排気弁の開弁時期に決定する。 Preferably, the control unit in the third step,
When the target valve opening timing is equal to or greater than the maximum advance valve opening timing, the target valve opening timing is determined as the valve opening timing of the exhaust valve,
When the target valve opening timing is a value on the advance side of the maximum advance valve opening timing, the maximum advance valve opening timing is determined as the valve opening timing of the exhaust valve.

上記の態様によれば、排気弁の耐久性を確保しつつ排気弁の開弁時期を最大限に進角させることができる。   According to the above aspect, the exhaust valve opening timing can be advanced to the maximum while ensuring the durability of the exhaust valve.

内燃機関を示す概略図である。It is the schematic which shows an internal combustion engine. 可変機構を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a variable mechanism. 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。It is III-III sectional drawing of FIG. 排気弁バルブタイミングと筒内圧との変化の様子を示すグラフである。It is a graph which shows the mode of a change of an exhaust valve valve timing and a cylinder pressure. 制御ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of a control routine. 各種マップを示す図である。It is a figure which shows various maps.

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。但し本開示は以下の実施形態に限定されない点に留意されたい。   Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. However, it should be noted that the present disclosure is not limited to the following embodiments.

図１は、本実施形態の可変動弁装置が適用された内燃機関を示す。内燃機関（エンジンともいう）１は、車両（図示せず）に搭載された多気筒エンジンである。本実施形態において、車両はトラック等の大型車両であり、これに搭載される車両動力源としてのエンジン１は直列４気筒ディーゼルエンジンである。しかしながら、車両および内燃機関の種類、形式、用途等に特に限定はなく、例えば車両は乗用車等の小型車両であってもよいし、エンジン１はガソリンエンジンであってもよい。   FIG. 1 shows an internal combustion engine to which the variable valve operating apparatus of the present embodiment is applied. An internal combustion engine (also referred to as an engine) 1 is a multi-cylinder engine mounted on a vehicle (not shown). In the present embodiment, the vehicle is a large vehicle such as a truck, and the engine 1 as a vehicle power source mounted on the vehicle is an in-line four-cylinder diesel engine. However, there are no particular limitations on the types, types, applications, and the like of the vehicle and the internal combustion engine. For example, the vehicle may be a small vehicle such as a passenger car, and the engine 1 may be a gasoline engine.

エンジン１は、エンジン本体２と、エンジン本体２に接続された吸気通路３および排気通路４と、ターボチャージャ１４と、燃料噴射装置５とを備える。エンジン本体２は、シリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース等の構造部品と、その内部に収容されたピストン、クランクシャフト、バルブ等の可動部品とを含む。   The engine 1 includes an engine body 2, an intake passage 3 and an exhaust passage 4 connected to the engine body 2, a turbocharger 14, and a fuel injection device 5. The engine body 2 includes structural parts such as a cylinder head, a cylinder block, and a crankcase, and movable parts such as a piston, a crankshaft, and a valve housed therein.

燃料噴射装置５は、コモンレール式燃料噴射装置からなり、各気筒に設けられた燃料噴射弁すなわちインジェクタ７と、インジェクタ７に接続されたコモンレール８とを備える。インジェクタ７は、シリンダ９内すなわち燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内インジェクタである。コモンレール８は、インジェクタ７から噴射される燃料を高圧状態で貯留する。   The fuel injection device 5 includes a common rail fuel injection device, and includes a fuel injection valve, that is, an injector 7 provided in each cylinder, and a common rail 8 connected to the injector 7. The injector 7 is an in-cylinder injector that directly injects fuel into the cylinder 9, that is, into the combustion chamber. The common rail 8 stores the fuel injected from the injector 7 in a high pressure state.

吸気通路３は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された吸気マニホールド１０と、吸気マニホールド１０の上流端に接続された吸気管１１とにより主に画成される。吸気マニホールド１０は、吸気管１１から送られてきた吸気を各気筒の吸気ポートに分配供給する。吸気管１１には、上流側から順に、エアクリーナ１２、エアフローメータ１３、ターボチャージャ１４のコンプレッサ１４Ｃ、インタークーラ１５、および電子制御式の吸気スロットルバルブ１６が設けられる。エアフローメータ１３は、エンジン１の単位時間当たりの吸入空気量すなわち吸気流量を検出するためのセンサであり、マスエアフロー（ＭＡＦ）センサ等とも称される。   The intake passage 3 is mainly defined by an intake manifold 10 connected to the engine body 2 (particularly a cylinder head) and an intake pipe 11 connected to the upstream end of the intake manifold 10. The intake manifold 10 distributes and supplies the intake air sent from the intake pipe 11 to the intake ports of each cylinder. The intake pipe 11 is provided with an air cleaner 12, an air flow meter 13, a compressor 14 </ b> C of the turbocharger 14, an intercooler 15, and an electronically controlled intake throttle valve 16 in order from the upstream side. The air flow meter 13 is a sensor for detecting an intake air amount per unit time of the engine 1, that is, an intake flow rate, and is also referred to as a mass air flow (MAF) sensor or the like.

排気通路４は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された排気マニホールド２０と、排気マニホールド２０の下流側に接続された排気管２１とにより主に画成される。排気マニホールド２０は、各気筒の排気ポートから送られてきた排気ガスを集合させる。排気管２１、もしくは排気マニホールド２０と排気管２１の間には、ターボチャージャ１４のタービン１４Ｔが設けられる。タービン１４Ｔより下流側の排気通路４には、上流側から順に、酸化触媒２２、フィルタ２３、選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ）２４およびアンモニア酸化触媒２６が設けられる。これらは排気後処理を実行する後処理部材をなす。フィルタ２３とＮＯｘ触媒２４の間の排気通路４には、還元剤としての尿素水を添加する添加弁２５が設けられる。   The exhaust passage 4 is mainly defined by an exhaust manifold 20 connected to the engine body 2 (particularly a cylinder head) and an exhaust pipe 21 connected to the downstream side of the exhaust manifold 20. The exhaust manifold 20 collects exhaust gas sent from the exhaust port of each cylinder. A turbine 14 </ b> T of the turbocharger 14 is provided between the exhaust pipe 21 or between the exhaust manifold 20 and the exhaust pipe 21. In the exhaust passage 4 on the downstream side of the turbine 14T, an oxidation catalyst 22, a filter 23, a selective reduction type NOx catalyst (SCR) 24, and an ammonia oxidation catalyst 26 are provided in this order from the upstream side. These form post-processing members that perform exhaust post-processing. An addition valve 25 for adding urea water as a reducing agent is provided in the exhaust passage 4 between the filter 23 and the NOx catalyst 24.

酸化触媒２２は、排気中の未燃成分（炭化水素ＨＣおよび一酸化炭素ＣＯ）を酸化して浄化すると共に、このときの反応熱で排気ガスを加熱昇温する。フィルタ２３は、所謂連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタであり、排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭとも称す）を捕集すると共に、その捕集したＰＭを貴金属と反応させて連続的に燃焼除去する。フィルタ２３には、ハニカム構造の基材の両端開口を互い違いに市松状に閉塞した所謂ウォールフロータイプのものが用いられる。   The oxidation catalyst 22 oxidizes and purifies unburned components (hydrocarbon HC and carbon monoxide CO) in the exhaust, and heats the exhaust gas with the reaction heat at this time. The filter 23 is a so-called continuous regeneration type diesel particulate filter that collects particulate matter (also referred to as PM) contained in the exhaust gas and continuously removes the collected PM by reacting with the precious metal. To do. The filter 23 is a so-called wall flow type in which the openings at both ends of the honeycomb structure base material are alternately closed in a checkered pattern.

ＮＯｘ触媒２４は、添加弁２５から添加された尿素水に由来するアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元浄化する。アンモニア酸化触媒２６は、ＮＯｘ触媒２４から排出された余剰アンモニアを酸化して浄化する。なおＮＯｘ触媒２４は吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＬＮＴ）であってもよい。   The NOx catalyst 24 reduces and purifies NOx in the exhaust gas using ammonia derived from the urea water added from the addition valve 25 as a reducing agent. The ammonia oxidation catalyst 26 oxidizes and purifies excess ammonia discharged from the NOx catalyst 24. The NOx catalyst 24 may be a storage reduction type NOx catalyst (LNT).

エンジン１はＥＧＲ装置３０をも備える。ＥＧＲ装置３０は、排気通路４内（特に排気マニホールド２０内）の排気ガスの一部（ＥＧＲガスという）を吸気通路３内（特に吸気マニホールド１０内）に還流させるためのＥＧＲ通路３１と、ＥＧＲ通路３１を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３２と、ＥＧＲガスの流量を調節するためのＥＧＲ弁３３とを備える。   The engine 1 also includes an EGR device 30. The EGR device 30 includes an EGR passage 31 for returning a part of exhaust gas (referred to as EGR gas) in the exhaust passage 4 (especially in the exhaust manifold 20) to the intake passage 3 (particularly in the intake manifold 10), and EGR. An EGR cooler 32 that cools the EGR gas flowing in the passage 31 and an EGR valve 33 for adjusting the flow rate of the EGR gas are provided.

加えて本実施形態は、排気弁（図示せず）の開弁時期（開弁開始時期をいう）を可変とするための可変機構３６を備える。本実施形態の場合、排気弁の最大リフトおよび作動角を一定に保ったまま、開弁時期および閉弁時期（開弁終了時期をいう）を連続的に可変とするよう、可変機構３６が構成されている。その作動特性については後に詳述する。   In addition, the present embodiment includes a variable mechanism 36 for making the valve opening timing (referred to as valve opening start timing) of an exhaust valve (not shown) variable. In the case of the present embodiment, the variable mechanism 36 is configured to continuously vary the valve opening timing and the valve closing timing (referred to as the valve opening end timing) while keeping the maximum lift and operating angle of the exhaust valve constant. Has been. The operating characteristics will be described in detail later.

また、本実施形態は、それぞれ排気通路４に設けられた電子制御式の排気スロットルバルブ３７と、排気インジェクタ３８とを備える。本実施形態において、これらはタービン１４Ｔと酸化触媒２２の間の排気通路４に設けられ、排気スロットルバルブ３７より下流側に排気インジェクタ３８が配置される。但しこれらの設置位置は変更可能である。排気インジェクタ３８は、排気通路４内に燃料を噴射するためのインジェクタである。   Further, the present embodiment includes an electronically controlled exhaust throttle valve 37 and an exhaust injector 38 provided in the exhaust passage 4 respectively. In the present embodiment, these are provided in the exhaust passage 4 between the turbine 14 </ b> T and the oxidation catalyst 22, and an exhaust injector 38 is disposed downstream of the exhaust throttle valve 37. However, these installation positions can be changed. The exhaust injector 38 is an injector for injecting fuel into the exhaust passage 4.

このエンジン１を制御するための制御装置が車両に搭載されている。制御装置は、制御ユニットもしくはコントローラをなす電子制御ユニット（ＥＣＵと称す）１００を有する。ＥＣＵ１００はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポートおよび記憶装置等を含む。ＥＣＵ１００は、筒内インジェクタ７、吸気スロットルバルブ１６、添加弁２５、ＥＧＲ弁３３、可変機構３６、排気スロットルバルブ３７および排気インジェクタ３８を制御するように構成され、プログラムされている。なお特に断らない限り、吸気スロットルバルブ１６および排気スロットルバルブ３７は全開に制御されているものとする。   A control device for controlling the engine 1 is mounted on the vehicle. The control device has an electronic control unit (referred to as ECU) 100 that forms a control unit or a controller. ECU 100 includes a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, a storage device, and the like. The ECU 100 is configured and programmed to control the in-cylinder injector 7, the intake throttle valve 16, the addition valve 25, the EGR valve 33, the variable mechanism 36, the exhaust throttle valve 37, and the exhaust injector 38. Unless otherwise specified, it is assumed that the intake throttle valve 16 and the exhaust throttle valve 37 are controlled to be fully opened.

制御装置は、以下のセンサ類も有する。このセンサ類に関して、上述のエアフローメータ１３の他、エンジンの回転速度、具体的には毎分当たりの回転数（ｒｐｍ）を検出するための回転速度センサ４０と、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ４１とが設けられる。また、酸化触媒２２、フィルタ２３、ＮＯｘ触媒２４およびアンモニア酸化触媒２６の各々の入口部の排気温度（入口ガス温度）を検出するための排気温センサ４２，４３，４４，４６が設けられている。また、フィルタ２３の入口部および出口部の排気圧の差圧を検出するための差圧センサ４５が設けられている。また、運転者により手動操作される手動再生スイッチ４７が設けられている。これらセンサ類の出力信号はＥＣＵ１００に送られる。   The control device also has the following sensors. Regarding these sensors, in addition to the air flow meter 13 described above, a rotational speed sensor 40 for detecting the rotational speed of the engine, specifically a rotational speed per minute (rpm), and an accelerator opening degree are detected. An accelerator opening sensor 41 is provided. Further, exhaust temperature sensors 42, 43, 44, and 46 are provided for detecting exhaust temperatures (inlet gas temperatures) at the inlets of the oxidation catalyst 22, the filter 23, the NOx catalyst 24, and the ammonia oxidation catalyst 26, respectively. . Further, a differential pressure sensor 45 for detecting a differential pressure between the exhaust pressure at the inlet and the outlet of the filter 23 is provided. Further, a manual regeneration switch 47 that is manually operated by the driver is provided. Output signals from these sensors are sent to the ECU 100.

図２および図３に可変機構３６の構成を示す。本実施形態のエンジンはＤＯＨＣエンジンであり、吸気弁を駆動するための吸気カムシャフトと、排気弁を駆動するための排気カムシャフト１０２とを備える。本実施形態の可変機構３６は排気カムシャフト１０２に適用され、全気筒の排気弁のバルブタイミングを一律且つ同時に変更するよう構成されている。但し付加的に、別の可変機構が吸気カムシャフトに適用されてもよい。   2 and 3 show the configuration of the variable mechanism 36. FIG. The engine of the present embodiment is a DOHC engine and includes an intake camshaft for driving an intake valve and an exhaust camshaft 102 for driving an exhaust valve. The variable mechanism 36 of the present embodiment is applied to the exhaust camshaft 102 and is configured to change the valve timings of the exhaust valves of all cylinders uniformly and simultaneously. In addition, however, another variable mechanism may be applied to the intake camshaft.

図２において、排気カムシャフト１０２の中心軸Ｃ１の方向（軸方向）における一端側（図の左側）を前、他端側（図の右側）を後とする。これら前後方向は、エンジンおよび車両の前後方向と一致する（エンジンは縦置きされる）。但し必ずしも一致しなくてもよい。   In FIG. 2, one end side (the left side in the figure) in the direction (axial direction) of the central axis C1 of the exhaust camshaft 102 is the front, and the other end side (the right side in the figure) is the rear. These longitudinal directions coincide with the longitudinal directions of the engine and the vehicle (the engine is placed vertically). However, it does not necessarily need to match.

排気カムシャフト１０２の外周部には管状の軸受部材１２１が回転可能に嵌合されている。軸受部材１２１は、下側のカムキャリア１２３と、上側のシリンダヘッド１２４との間に挟まれてラジアル方向に回転可能に支持される。軸受部材１２１には、カムキャリア２３およびシリンダヘッド１２４を軸方向に挟んで自身をスラスト方向に位置決めするフランジ１２５，１２６が設けられる。   A tubular bearing member 121 is rotatably fitted to the outer peripheral portion of the exhaust camshaft 102. The bearing member 121 is sandwiched between the lower cam carrier 123 and the upper cylinder head 124 and is supported so as to be rotatable in the radial direction. The bearing member 121 is provided with flanges 125 and 126 for positioning the cam carrier 23 and the cylinder head 124 in the axial direction with the cam carrier 23 and the cylinder head 124 interposed therebetween.

排気カムシャフト１０２の後端部には、クランクシャフトに対する排気カムシャフト１０２の相対的な回転位相を変化させるための可変機構３６が設けられる。可変機構３６は、軸受部材１２１に同軸に固設されたハウジング１３１と、排気カムシャフト１０２に同軸に固設されたロータ１３２とを有する。   A variable mechanism 36 for changing the relative rotational phase of the exhaust camshaft 102 with respect to the crankshaft is provided at the rear end portion of the exhaust camshaft 102. The variable mechanism 36 has a housing 131 fixed coaxially to the bearing member 121 and a rotor 132 fixed coaxially to the exhaust camshaft 102.

図３にも示すように、ハウジング１３１は、軸受部材１２１の後端に形成されたフランジ部１３３と、フランジ部１３３の後面に複数（４本）のボルト１３４により組み付けられ、ドリブンギヤ１０４と共締めされる管状のハウジング本体１３５とを有する。ドリブンギヤ１０４に、図示しないギヤ列からなる動力伝達機構を通じて、クランクシャフトからの回転駆動力が伝達される。ロータ１３２は、排気カムシャフト１０２の後端部にインロー嵌合され、中心軸Ｃ１上のボルト１３６により組み付けられる。１３７は、ドリブンギヤ１０４の中心穴１３８を塞ぐワッシャである。ロータ１３２はハウジング１３１内に相対回転可能に配置される。   As shown in FIG. 3, the housing 131 is assembled with a flange portion 133 formed at the rear end of the bearing member 121, and a plurality of (four) bolts 134 on the rear surface of the flange portion 133, and is fastened together with the driven gear 104. And a tubular housing main body 135. A rotational driving force from the crankshaft is transmitted to the driven gear 104 through a power transmission mechanism including a gear train (not shown). The rotor 132 is fitted in the rear end portion of the exhaust camshaft 102 and assembled by a bolt 136 on the central axis C1. Reference numeral 137 denotes a washer that closes the central hole 138 of the driven gear 104. The rotor 132 is disposed in the housing 131 so as to be relatively rotatable.

図３に示すように、ハウジング１３１には半径方向内側に突出する複数（４つ）のハウジングベーン１４１が周方向等間隔で形成され、これらハウジングベーン１４１の間に油圧室１４２が形成される。他方、ロータ１３２には半径方向外側に突出する複数（４つ）のロータベーン１４３が周方向等間隔で設けられ、これらロータベーン１４３は各油圧室１４２を回転方向（図中矢示）の前後に仕切る。なお図示例ではロータベーン１４３をロータ１３２に一体に形成しているが、ロータベーン１４３をロータ１３２と別体で形成し、ロータ１３２に固定しても構わない。ロータベーン１４３をより単純な板状としてもよい。仕切られた油圧室１４２のうち、回転方向後方に位置するのは進角室１４４であり、回転方向前方に位置するのは遅角室１４５である。進角室１４４の油圧が遅角室１４５の油圧より高くなると、ロータ１３２がハウジング１３１に対し進角され、ひいては排気カムシャフト１０２がクランクシャフトに対し進角される。他方、遅角室１４５の油圧が進角室１４４の油圧より高くなると、ロータ１３２がハウジング１３１に対し遅角され、ひいては排気カムシャフト１０２がクランクシャフトに対し遅角される。   As shown in FIG. 3, a plurality of (four) housing vanes 141 projecting radially inward are formed in the housing 131 at equal intervals in the circumferential direction, and a hydraulic chamber 142 is formed between these housing vanes 141. On the other hand, the rotor 132 is provided with a plurality (four) of rotor vanes 143 protruding radially outward at equal intervals in the circumferential direction, and these rotor vanes 143 partition each hydraulic chamber 142 in the front and rear in the rotational direction (indicated by arrows in the figure). In the illustrated example, the rotor vane 143 is formed integrally with the rotor 132, but the rotor vane 143 may be formed separately from the rotor 132 and fixed to the rotor 132. The rotor vane 143 may be a simpler plate shape. Of the partitioned hydraulic chamber 142, the advance chamber 144 is located behind the rotation direction, and the retard chamber 145 is located ahead of the rotation direction. When the hydraulic pressure in the advance chamber 144 becomes higher than the hydraulic pressure in the retard chamber 145, the rotor 132 is advanced relative to the housing 131, and the exhaust camshaft 102 is advanced relative to the crankshaft. On the other hand, when the hydraulic pressure in the retard chamber 145 becomes higher than the hydraulic pressure in the advance chamber 144, the rotor 132 is retarded with respect to the housing 131, and the exhaust camshaft 102 is retarded with respect to the crankshaft.

図２に示すように、排気カムシャフト１０２には排気カム１４７が圧入等により固定されている。本実施形態では、１気筒当たりに二つの排気カム１４７が設けられる。他方、図示しないが吸気カムシャフトにおいても、１気筒当たりに二つの吸気カムが設けられ、所謂４バルブエンジンの構成がなされている。これらカムはロッカーアームを介してバルブを駆動する。ここでバルブとは吸気弁および排気弁の総称をいう。   As shown in FIG. 2, an exhaust cam 147 is fixed to the exhaust camshaft 102 by press fitting or the like. In the present embodiment, two exhaust cams 147 are provided per cylinder. On the other hand, although not shown, the intake camshaft is also provided with two intake cams per cylinder to form a so-called four-valve engine. These cams drive the valves via rocker arms. Here, the valve is a general term for an intake valve and an exhaust valve.

なお、本実施形態では吸気側に可変機構が設けられないので、吸気弁は一定のバルブタイミングで開閉動作を行う。   In the present embodiment, since the variable mechanism is not provided on the intake side, the intake valve opens and closes at a constant valve timing.

ロータ１３２の内部には、進角室１４４に連通された進角用第１オイル通路１５１と、遅角室１４５に連通された遅角用第１オイル通路１５２とが形成される。排気カムシャフト１０２の内部には、進角用第１オイル通路１５１に連通された進角用第１内側油穴１５３と、遅角用第１オイル通路１５２に連通された遅角用第１内側油穴１５４とが形成される。これら油穴１５３，１５４の入口部には、それぞれ、排気カムシャフト１０２の外表面部に形成された周溝１５５，１５６が設けられる。軸受部材１２１の内部には、周溝１５５を介して進角用第１内側油穴１５３に連通された進角用第１外側油穴１５７と、周溝１５６を介して遅角用第１内側油穴１５４に連通された遅角用第１外側油穴（図示せず）とが形成される。これら油穴の入口部には、それぞれ、軸受部材１２１の外表面部に形成された周溝１５９，１６０が設けられる。このように排気カムシャフト１０２および軸受部材１２１に形成された進角用および遅角用の油穴等を総称して進角用第１中間通路および遅角用第１中間通路という。   Inside the rotor 132, a first advance oil passage 151 communicating with the advance chamber 144 and a first retard oil passage 152 communicating with the retard chamber 145 are formed. Inside the exhaust camshaft 102, a first advance oil inner hole 153 communicated with the first advance oil passage 151 and a first retard inner oil hole 153 communicated with the first retard oil passage 152. An oil hole 154 is formed. Circumferential grooves 155 and 156 formed in the outer surface portion of the exhaust camshaft 102 are provided at the inlet portions of the oil holes 153 and 154, respectively. Inside the bearing member 121, there is a first advance oil hole 157 for advancement communicated with the first advance oil hole 153 for advancement via the circumferential groove 155, and a first inner side for retard angle via the circumferential groove 156. A retarding first outer oil hole (not shown) communicating with the oil hole 154 is formed. Circumferential grooves 159 and 160 formed in the outer surface portion of the bearing member 121 are provided at the inlet portions of these oil holes, respectively. The advance and retard oil holes and the like formed in the exhaust camshaft 102 and the bearing member 121 are collectively referred to as an advance first intermediate passage and a retard first intermediate passage.

シリンダヘッド１２４の内部には、進角用第１中間通路に連通された進角用第１オイル供給穴１６１が形成される。進角用第１オイル供給穴１６１は周溝１５９に開口している。またカムキャリア１２３の内部には、遅角用第１中間通路に連通された遅角用第１オイル供給穴１６２が形成される。遅角用第１オイル供給穴１６２は周溝１６０に開口している。   Inside the cylinder head 124, a first advance oil supply hole 161 communicating with the first advance intermediate passage is formed. The first advance oil supply hole 161 is open to the circumferential groove 159. In addition, a retarding angle first oil supply hole 162 communicating with the retarding angle first intermediate passage is formed in the cam carrier 123. The retarding first oil supply hole 162 opens in the circumferential groove 160.

進角用第１オイル供給穴１６１および遅角用第１オイル供給穴１６２には、シリンダブロックに形成されたオイルギャラリ１６３内の高圧の油圧が、オイルコントロールバルブ（ＯＣＶという）１６４を介して選択的に供給される。ＯＣＶ１６４はＥＣＵ１００により制御される。   The high pressure oil pressure in the oil gallery 163 formed in the cylinder block is selected via an oil control valve (OCV) 164 in the first advance oil supply hole 161 and the first advance oil supply hole 162 for retarding angle. Supplied. The OCV 164 is controlled by the ECU 100.

進角時、ＥＣＵ１００は、進角用第１オイル供給穴１６１に油圧を供給し、進角用第１中間通路および進角用第１オイル通路１５１を通じて進角室１４４に油圧を供給するよう、ＯＣＶ１６４を制御する。また同時に、ＥＣＵ１００は、遅角用第１オイル供給穴１６２から油圧を排出し、遅角用第１中間通路および遅角用第１オイル通路１５２を通じて遅角室１４５から油圧を排出するよう、ＯＣＶ１６４を制御する。これにより、進角室１４４の油圧が遅角室１４５の油圧より高くなり、可変機構３６が進角動作される。   During advance, the ECU 100 supplies hydraulic pressure to the first advance oil supply hole 161 and supplies hydraulic pressure to the advance chamber 144 through the first advance intermediate passage and the first advance oil passage 151. The OCV 164 is controlled. At the same time, the ECU 100 discharges hydraulic pressure from the retarding first oil supply hole 162, and discharges hydraulic pressure from the retarding chamber 145 through the retarding first intermediate passage and the retarding first oil passage 152. To control. As a result, the hydraulic pressure in the advance chamber 144 is higher than the hydraulic pressure in the retard chamber 145, and the variable mechanism 36 is advanced.

他方、遅角時、ＥＣＵ１００は、遅角用第１オイル供給穴１６２に油圧を供給し、遅角用第１中間通路および遅角用第１オイル通路１５２を通じて遅角室１４５に油圧を供給するよう、ＯＣＶ１６４を制御する。また同時に、ＥＣＵ１００は、進角用第１オイル供給穴１６１から油圧を排出し、進角用第１中間通路および進角用第１オイル通路１５１を通じて進角室１４４から油圧を排出するよう、ＯＣＶ１６４を制御する。これにより、遅角室１４５の油圧が進角室１４４の油圧より高くなり、可変機構３６が遅角動作される。   On the other hand, at the time of retarding, the ECU 100 supplies hydraulic pressure to the retarding first oil supply hole 162 and supplies hydraulic pressure to the retarding chamber 145 through the retarding first intermediate passage and the retarding first oil passage 152. The OCV 164 is controlled. At the same time, the ECU 100 discharges the hydraulic pressure from the first advance angle oil supply hole 161, and discharges the hydraulic pressure from the advance angle chamber 144 through the first advance angle intermediate passage and the first advance angle oil passage 151. To control. As a result, the hydraulic pressure in the retard chamber 145 becomes higher than the hydraulic pressure in the advance chamber 144, and the variable mechanism 36 is retarded.

また、クランクシャフトに対する排気カムシャフト１０２の相対位相を一定に保持するときには、ＥＣＵ１００は、進角用第１オイル供給穴１６１および遅角用第１オイル供給穴１６２の両方に油圧を供給し、進角室１４４および遅角室１４５の両方に油圧を供給するよう、ＯＣＶ１６４を制御する。これにより、進角室１４４の油圧と遅角室１４５の油圧とが等しくなり、クランクシャフトに対する排気カムシャフト１０２の相対位相は一定に保持される。   Further, when the relative phase of the exhaust camshaft 102 with respect to the crankshaft is kept constant, the ECU 100 supplies hydraulic pressure to both the first advance oil supply hole 161 and the first retard oil supply hole 162 to advance the advancement. The OCV 164 is controlled so as to supply hydraulic pressure to both the corner chamber 144 and the retard chamber 145. As a result, the hydraulic pressure of the advance chamber 144 and the hydraulic pressure of the retard chamber 145 become equal, and the relative phase of the exhaust camshaft 102 with respect to the crankshaft is kept constant.

次に、本実施形態の制御について説明する。   Next, the control of this embodiment will be described.

図４は、本実施形態における排気弁のバルブタイミングの変化の様子と、筒内圧の変化の様子とを示す。横軸はクランク角θであり、右側が遅角側、左側が進角側である。ＴＤＣおよびＢＤＣは上死点および下死点の略称である。縦軸は、線ａ，ｂについては筒内圧を、線ｃ〜ｄについては排気弁のバルブリフト量を表す。   FIG. 4 shows a change in the valve timing of the exhaust valve and a change in the in-cylinder pressure in the present embodiment. The horizontal axis is the crank angle θ, the right side is the retard side, and the left side is the advance side. TDC and BDC are abbreviations for top dead center and bottom dead center. The vertical axis represents the in-cylinder pressure for the lines a and b, and the valve lift amount of the exhaust valve for the lines c to d.

可変機構３６の動作により、排気弁のバルブタイミングは、線ｃで示す最遅角状態から線ｅで示す最進角状態まで連続的に可変である。ここでは線ｃで示す最遅角状態を基準状態とし、基準状態からバルブタイミングを所定量進角させている。なお前述したように排気弁は、その最大リフトおよび作動角（開弁時期から閉弁時期までの間のクランク角の大きさ）を一定に保ったまま、その開弁時期（開弁開始時期をいう）および閉弁時期（開弁終了時期をいう）が連続的に変化させられる。最遅角状態から最進角状態までの最大進角量は、種々の制約や条件等を考慮して任意に定めることができるが、例えば７０°ＣＡとすることができる。   By the operation of the variable mechanism 36, the valve timing of the exhaust valve is continuously variable from the most retarded state indicated by the line c to the most advanced angle state indicated by the line e. Here, the most retarded state indicated by the line c is set as a reference state, and the valve timing is advanced by a predetermined amount from the reference state. As described above, the exhaust valve keeps its maximum lift and operating angle (the crank angle between the valve opening timing and the valve closing timing) constant, while maintaining its valve opening timing (valve opening start timing). And the valve closing timing (referred to as the valve opening end timing) are continuously changed. The maximum amount of advance from the most retarded state to the most advanced angle state can be arbitrarily determined in consideration of various restrictions and conditions, and can be set to 70 ° CA, for example.

線ｃの最遅角状態にあるとき、開弁時期および閉弁時期は標準的な時期とされ、開弁時期は排気ＢＤＣの直前、閉弁時期は排気ＴＤＣの直後とされる。なお図示しないが、吸気弁の開弁時期は排気ＴＤＣの直前とされるので、排気ＴＤＣを跨いで吸排気弁のオーバーラップが発生する。   When the line c is in the most retarded state, the valve opening timing and the valve closing timing are standard timings, the valve opening timing is immediately before the exhaust BDC, and the valve closing timing is immediately after the exhaust TDC. Although not shown, since the intake valve is opened immediately before the exhaust TDC, the intake and exhaust valves overlap with each other across the exhaust TDC.

この最遅角状態から可変機構３６を進角動作させることにより、排気弁のバルブタイミングは線ｄ、線ｅのように変化し、排気弁の開弁時期は徐々に進角されていく。そして排気弁の開弁時期は、排気ＢＤＣに対する進角側へと徐々に早まっていき、膨張行程のより早いタイミングで排気弁が開弁するようになる。   When the variable mechanism 36 is advanced from this most retarded state, the valve timing of the exhaust valve changes as shown by lines d and e, and the valve opening timing of the exhaust valve is gradually advanced. The opening timing of the exhaust valve is gradually advanced toward the advance side with respect to the exhaust BDC, and the exhaust valve is opened at an earlier timing of the expansion stroke.

このように排気弁の開弁時期を進角させると次のメリットがある。すなわち、膨張行程の途中で排気弁を開弁させるので、より高温の排気ガスを筒内から排出し、下流側の酸化触媒２２等の後処理部材に供給することができる。これにより、後処理部材の昇温、暖機および活性化を促進することができる。また、フィルタ２３に堆積したＰＭを燃焼除去するフィルタ再生制御を実行するとき、排気インジェクタ３８から噴射された追加燃料を酸化触媒２２で燃焼させ、フィルタ２３に供給する排気ガスひいてはフィルタ２３を昇温する。このとき、排気弁の開弁時期を進角させると、より高温の排気ガスを酸化触媒２２に供給できるので、フィルタ２３の昇温を促進できる。このように排気弁の開弁時期進角には昇温促進というメリットがある。このメリットは、開弁時期を進角させるほど大きくなる傾向がある。   Thus, if the opening timing of the exhaust valve is advanced, there are the following advantages. That is, since the exhaust valve is opened during the expansion stroke, higher-temperature exhaust gas can be discharged from the cylinder and supplied to the post-treatment member such as the downstream oxidation catalyst 22. Thereby, the temperature rise, warm-up and activation of the post-processing member can be promoted. Further, when filter regeneration control for burning and removing PM accumulated on the filter 23 is executed, the additional fuel injected from the exhaust injector 38 is combusted by the oxidation catalyst 22, and the temperature of the exhaust gas supplied to the filter 23 and thus the filter 23 is raised. To do. At this time, if the opening timing of the exhaust valve is advanced, higher-temperature exhaust gas can be supplied to the oxidation catalyst 22, so that the temperature of the filter 23 can be increased. Thus, the valve opening timing advance of the exhaust valve has the advantage of promoting temperature rise. This merit tends to increase as the valve opening timing is advanced.

しかしながらその一方で、排気弁の開弁時期を進角させると次のデメリットがある。すなわち、排気弁の開弁時期を進角し過ぎると、筒内圧が比較的高いタイミングで筒内圧に逆らって排気弁を開弁する必要がある。この開弁がエンジンサイクル毎に繰り返されるため、排気弁に繰り返し大きな負荷が掛かり、排気弁に耐久上の問題が生じる。なお、膨張行程の途中で排気弁を開弁させるので、燃焼エネルギを十分活用できず、燃費が悪化するというデメリットもある。このように排気弁の開弁時期進角には、耐久性悪化および燃費悪化というデメリットがある。このデメリットは、開弁時期を進角させるほど大きくなる傾向がある。   However, on the other hand, the advancement of the opening timing of the exhaust valve has the following disadvantages. That is, if the opening timing of the exhaust valve is advanced too much, it is necessary to open the exhaust valve against the in-cylinder pressure at a timing when the in-cylinder pressure is relatively high. Since this valve opening is repeated every engine cycle, a large load is repeatedly applied to the exhaust valve, which causes a problem in durability of the exhaust valve. In addition, since the exhaust valve is opened during the expansion stroke, there is a demerit that the combustion energy cannot be sufficiently utilized and the fuel consumption is deteriorated. Thus, the valve opening timing advance of the exhaust valve has the demerits of deterioration in durability and fuel consumption. This disadvantage tends to increase as the valve opening timing is advanced.

そこで本実施形態は、排気弁の耐久性を確保しつつ排気弁の開弁時期を最大限に進角すること、言い換えれば、排気弁の開弁時期進角における昇温促進と耐久性確保という相反する要求をバランスさせることを目的として、次の制御を実行することとしている。   Therefore, the present embodiment is to advance the exhaust valve opening timing to the maximum while ensuring the durability of the exhaust valve, in other words, to promote the temperature rise and ensure the durability at the opening timing of the exhaust valve. The following control is executed for the purpose of balancing conflicting requests.

概してＥＣＵ１００は、次の第１〜第３ステップを実行するように構成されている。
（１）最大筒内圧を取得する第１ステップ。
（２）取得した最大筒内圧に基づいて、筒内圧が所定の閾値と等しくなる最大進角開弁時期を求める第２ステップ。
（３）排気弁の開弁時期が、最大進角開弁時期と等しいかそれより遅角側となるよう、可変機構３６を制御する第３ステップ。 In general, the ECU 100 is configured to execute the following first to third steps.
(1) A first step of acquiring the maximum in-cylinder pressure.
(2) A second step of obtaining a maximum advance valve opening timing at which the in-cylinder pressure becomes equal to a predetermined threshold based on the acquired maximum in-cylinder pressure.
(3) A third step of controlling the variable mechanism 36 so that the opening timing of the exhaust valve is equal to or more retarded than the maximum advance valve opening timing.

図４において、線ａ，ｂは、異なるエンジン運転状態のときの筒内圧の変化の様子を示す。線ｂは線ａより高回転、高負荷またはその両方のときのエンジン運転状態である場合を示し、線ａより高圧側にシフトしている。いずれも最大筒内圧Ｐｍａｘは圧縮ＴＤＣ直後のほぼ同一時期に現れる。   In FIG. 4, lines a and b show changes in in-cylinder pressure when the engine is operating in different states. Line b shows a case where the engine is operating at a higher speed and / or higher load than line a, and is shifted to a higher pressure side than line a. In any case, the maximum in-cylinder pressure Pmax appears at substantially the same time immediately after the compression TDC.

ＥＣＵ１００は、第１ステップにおいてこの最大筒内圧Ｐｍａｘを取得する。そして第２ステップにおいて、取得した最大筒内圧Ｐｍａｘに基づき、筒内圧が所定の閾値Ｐｔｈと等しくなる最大進角開弁時期θｔｈを求める。閾値Ｐｔｈは、排気弁の耐久性の観点から排気弁が開弁可能な筒内圧の最大値に等しく設定されている。筒内圧は、クランク角θが増大（遅角）するにつれ徐々に低下していく。従って、閾値Ｐｔｈに対応した最大進角開弁時期θｔｈは、耐久性の観点から排気弁が開弁可能な最も進角側の開弁時期となる。線ａ，ｂの場合を見比べると分かるように、最大進角開弁時期θｔｈは、最大筒内圧Ｐｍａｘが高い程遅角側である。   The ECU 100 acquires the maximum in-cylinder pressure Pmax in the first step. In the second step, the maximum advance valve opening timing θth at which the in-cylinder pressure becomes equal to the predetermined threshold value Pth is obtained based on the acquired maximum in-cylinder pressure Pmax. The threshold value Pth is set equal to the maximum value of the in-cylinder pressure at which the exhaust valve can be opened from the viewpoint of durability of the exhaust valve. The in-cylinder pressure gradually decreases as the crank angle θ increases (retards). Therefore, the maximum advance valve opening timing θth corresponding to the threshold value Pth is the most advanced valve opening timing at which the exhaust valve can be opened from the viewpoint of durability. As can be seen by comparing the cases of lines a and b, the maximum advance valve opening timing θth is retarded as the maximum in-cylinder pressure Pmax increases.

次いでＥＣＵ１００は、第３ステップにおいて、排気弁の実際の開弁時期が、最大進角開弁時期θｔｈと等しいかそれより遅角側となるよう、可変機構３６を制御する。これにより、排気弁の耐久性を確保しつつ排気弁の開弁時期を最大限に進角することができる。また排気弁の開弁時期進角における昇温促進と耐久性確保という相反する要求を好適にバランスさせることができる。   Next, in the third step, the ECU 100 controls the variable mechanism 36 so that the actual valve opening timing of the exhaust valve is equal to or more retarded than the maximum advance valve opening timing θth. Thereby, the valve opening timing of the exhaust valve can be advanced to the maximum while ensuring the durability of the exhaust valve. Further, it is possible to suitably balance the conflicting demands of promoting temperature rise and ensuring durability in the valve opening timing advance angle of the exhaust valve.

次に、図５を参照して、本実施形態のより具体的な制御を説明する。図示する制御ルーチンはＥＣＵ１００により所定の演算周期τ（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。   Next, more specific control of this embodiment will be described with reference to FIG. The illustrated control routine is repeatedly executed by the ECU 100 every predetermined calculation cycle τ (for example, 10 msec).

まずステップＳ１０１において、ＥＣＵ１００は、回転速度センサ４０およびアクセル開度センサ４１によりそれぞれ検出されたエンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃを取得する。   First, in step S101, the ECU 100 acquires the engine speed Ne and the accelerator opening Ac detected by the rotation speed sensor 40 and the accelerator opening sensor 41, respectively.

次にステップＳ１０２において、ＥＣＵ１００は、取得したエンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃに対応した目標燃料噴射量Ｑを、図６（Ａ）に示した目標燃料噴射量マップから算出する。   Next, in step S102, the ECU 100 calculates the target fuel injection amount Q corresponding to the acquired engine speed Ne and accelerator opening degree Ac from the target fuel injection amount map shown in FIG.

次にステップＳ１０３において、ＥＣＵ１００は、取得したエンジン回転数Ｎｅと、算出した目標燃料噴射量Ｑとに対応した排気弁開弁時期の進角量Δθ（＞０）を、図６（Ｂ）に示した進角量マップから算出する。すなわちここでは、エンジン運転状態、より具体的にはエンジン運転状態を表すエンジンパラメータに基づき、排気弁開弁時期の進角量Δθが算出される。進角量Δθは図４に示すように、最遅角状態（線ｃ）における所定の基準開弁時期θ0からの進角量である。エンジンパラメータはエンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷であり、エンジン負荷の指標値として目標燃料噴射量Ｑが用いられる。なお目標燃料噴射量Ｑは周知のように、インジェクタ７から噴射される燃料噴射量の基本目標値である。エンジン負荷の指標値として、他の値、例えばアクセル開度Ａｃや吸気流量を用いてもよい。 Next, in step S103, the ECU 100 shows the advance amount Δθ (> 0) of the exhaust valve opening timing corresponding to the acquired engine speed Ne and the calculated target fuel injection amount Q in FIG. It calculates from the shown advance amount map. That is, here, the advance amount Δθ of the exhaust valve opening timing is calculated based on the engine operating state, more specifically, the engine parameter representing the engine operating state. As shown in FIG. 4, the advance amount Δθ is an advance amount from a predetermined reference valve opening timing θ 0 in the most retarded state (line c). The engine parameters are the engine speed Ne and the engine load, and the target fuel injection amount Q is used as an index value of the engine load. The target fuel injection amount Q is a basic target value of the fuel injection amount injected from the injector 7, as is well known. Other values such as the accelerator opening degree Ac and the intake air flow rate may be used as the index value of the engine load.

次にステップＳ１０４において、ＥＣＵ１００は、基準開弁時期θ0と進角量Δθに基づき、式：θｔ＝θ0−Δθから、排気弁の目標開弁時期θｔを算出する。すなわち、現在のエンジン運転状態に基本的に適した排気弁の目標開弁時期θｔが算出される。 Next, in step S104, the ECU 100 calculates the target valve opening timing θt of the exhaust valve from the formula: θt = θ 0 −Δθ based on the reference valve opening timing θ 0 and the advance amount Δθ. That is, the target valve opening timing θt of the exhaust valve that is basically suitable for the current engine operating state is calculated.

この目標開弁時期θｔは、原則的には、排気弁の耐久性を確保しつつ排気弁の開弁時期を最大限に進角できるような値に予め定められている。しかし、製品バラツキやエンジンの過渡運転（加速または減速）等に起因して、目標開弁時期θｔの値が実際には不適切になることがあり得る。本実施形態はこうした場合に、耐久性を確保しつつ、最大限進角された排気弁開弁時期を決定するものである。   In principle, the target valve opening timing θt is determined in advance so that the exhaust valve opening timing can be advanced to the maximum while ensuring the durability of the exhaust valve. However, the value of the target valve opening timing θt may actually become inappropriate due to product variations, engine transient operation (acceleration or deceleration), and the like. In this case, the present embodiment determines the exhaust valve opening timing that is advanced to the maximum while ensuring durability.

次にステップＳ１０５において、ＥＣＵ１００は、取得したエンジン回転数Ｎｅと、算出した目標燃料噴射量Ｑとに基づき、図６（Ｃ）に示した最大筒内圧マップから、推定値としての最大筒内圧Ｐｍａｘを算出する。すなわちここではエンジン運転状態に基づき最大筒内圧Ｐｍａｘが推定される。但し、筒内圧センサを設けて最大筒内圧Ｐｍａｘを直接検出することも可能である。これら推定および検出を総称して取得という。   Next, in step S105, the ECU 100 determines the maximum in-cylinder pressure Pmax as an estimated value based on the acquired engine speed Ne and the calculated target fuel injection amount Q from the maximum in-cylinder pressure map shown in FIG. Is calculated. That is, here, the maximum in-cylinder pressure Pmax is estimated based on the engine operating state. However, it is also possible to directly detect the maximum in-cylinder pressure Pmax by providing an in-cylinder pressure sensor. These estimation and detection are collectively referred to as acquisition.

エンジン回転数Ｎｅが高いほど、また目標燃料噴射量Ｑが多いほど、最大筒内圧Ｐｍａｘは大きくなる傾向がある。   The maximum in-cylinder pressure Pmax tends to increase as the engine speed Ne increases and the target fuel injection amount Q increases.

次にステップＳ１０６において、ＥＣＵ１００は、推定した最大筒内圧Ｐｍａｘに基づき、筒内圧が所定の閾値Ｐｔｈと等しくなる時のクランク角である最大進角開弁時期θｔｈを求める。これは、断熱膨張時におけるポアソンの法則に基づいた次の関係式を用いて行われる。
Ｐｍａｘ・Ｖ1 γ＝Ｐｔｈ・Ｖ2 γ Next, in step S106, the ECU 100 obtains a maximum advance valve opening timing θth that is a crank angle when the in-cylinder pressure becomes equal to a predetermined threshold value Pth based on the estimated maximum in-cylinder pressure Pmax. This is performed using the following relational expression based on Poisson's law at the time of adiabatic expansion.
Pmax · V 1 γ = Pth · V 2 γ

Ｖ1は、筒内圧が最大筒内圧Ｐｍａｘになる時のクランク角における筒内容積である。当該クランク角が略一定であることから、Ｖ1としては、予め定められた一定値がＥＣＵ１００に記憶される。但しＶ1を変数としてもよい。 V 1 is the in-cylinder volume at the crank angle when the in-cylinder pressure becomes the maximum in-cylinder pressure Pmax. Since the crank angle is substantially constant, a predetermined constant value is stored in the ECU 100 as V 1 . However, V 1 may be a variable.

Ｐｔｈは、前述の観点から実験的に求められた一定値で、ＥＣＵ１００に記憶される。γは比熱比で、定数としてＥＣＵ１００に記憶される。Ｖ2が求めるべき筒内容積である。ＥＣＵ１００は、筒内容積Ｖ2を求めた後、その筒内容積Ｖ2をクランク角θに換算し、その結果を最大進角開弁時期θｔｈとして算出する。 Pth is a constant value obtained experimentally from the above viewpoint, and is stored in ECU 100. γ is a specific heat ratio and is stored in the ECU 100 as a constant. V 2 is the in-cylinder volume to be obtained. After obtaining the cylinder volume V 2 , the ECU 100 converts the cylinder volume V 2 into a crank angle θ and calculates the result as the maximum advance valve opening timing θth.

すなわちＥＣＵ１００は、現状の最大筒内圧Ｐｍａｘの大きさや筒内圧減少曲線に見合った最大進角開弁時期θｔｈを、前式を用いて算出する。前述したように、最大筒内圧Ｐｍａｘが大きい程、最大進角開弁時期θｔｈは遅角する傾向にある。   That is, the ECU 100 calculates the maximum advance valve opening timing θth corresponding to the current maximum in-cylinder pressure Pmax and the in-cylinder pressure decrease curve by using the previous equation. As described above, the maximum advance valve opening timing θth tends to retard as the maximum in-cylinder pressure Pmax increases.

次にステップＳ１０７において、ＥＣＵ１００は、目標開弁時期θｔと最大進角開弁時期θｔｈとを比較する。具体的には、ＥＣＵ１００は、目標開弁時期θｔが最大進角開弁時期θｔｈと等しいかそれより遅角側の値である（θｔｈ≦θｔ）か否かを判断する。   Next, in step S107, the ECU 100 compares the target valve opening timing θt with the maximum advance valve opening timing θth. Specifically, the ECU 100 determines whether the target valve opening timing θt is equal to or larger than the maximum advance valve opening timing θth (θth ≦ θt).

イエスの場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０８に進んで、目標開弁時期θｔを排気弁の最終的な開弁時期θｅｖｏに決定する。他方、ノーの場合（θｔ＜θｔｈ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０９に進んで、最大進角開弁時期θｔｈを排気弁の最終的な開弁時期θｅｖｏに決定する。   In the case of yes, the ECU 100 proceeds to step S108 and determines the target valve opening timing θt as the final valve opening timing θevo of the exhaust valve. On the other hand, in the case of no (θt <θth), the ECU 100 proceeds to step S109, and determines the maximum advance valve opening timing θth as the final valve opening timing θevo of the exhaust valve.

その後、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１１０に進んで、排気弁が開弁時期θｅｖｏにおいて実際に開弁するよう、可変機構３６を制御し、今回のルーチンを終える。   Thereafter, the ECU 100 proceeds to step S110, controls the variable mechanism 36 so that the exhaust valve is actually opened at the valve opening timing θevo, and ends the current routine.

図４において、線ａは、ステップＳ１０７の判断がイエスになる筒内圧変化を示す。すなわち、図示例の目標開弁時期θｔは、線ａ上で筒内圧が閾値Ｐｔｈと等しくなる最大進角開弁時期θｔｈより遅角側である。この場合、目標開弁時期θｔにおける筒内圧は閾値Ｐｔｈより低く、目標開弁時期θｔで開弁しても耐久上の問題は生じない。よってこの場合は、原則通り、目標開弁時期θｔで開弁する。   In FIG. 4, a line a indicates a change in the in-cylinder pressure at which the determination in step S107 is YES. That is, the target valve opening timing θt in the illustrated example is on the retard side with respect to the maximum advance valve opening timing θth at which the in-cylinder pressure becomes equal to the threshold value Pth on the line a. In this case, the in-cylinder pressure at the target valve opening timing θt is lower than the threshold value Pth, and no durability problem occurs even when the valve is opened at the target valve opening timing θt. Therefore, in this case, as a general rule, the valve is opened at the target valve opening timing θt.

他方、線ｂは、ステップＳ１０７の判断がノーになる筒内圧変化を示す。すなわち、図示例の目標開弁時期θｔは、線ｂ上で筒内圧が閾値Ｐｔｈと等しくなる最大進角開弁時期θｔｈより進角側である。この場合、目標開弁時期θｔにおける筒内圧は閾値Ｐｔｈより高く、目標開弁時期θｔで開弁すると耐久上の問題が生じる。よってこの場合は、目標開弁時期θｔより遅れた最大進角開弁時期θｔｈで開弁する。これにより筒内圧が閾値Ｐｔｈまで下がってから開弁することができ、排気弁の耐久性を確保できる。また同時に、排気弁の開弁時期をできるだけ進角させることができ、昇温に有利である。   On the other hand, line b indicates the in-cylinder pressure change in which the determination in step S107 is no. That is, the target valve opening timing θt in the illustrated example is on the advance side from the maximum advance valve opening timing θth at which the in-cylinder pressure becomes equal to the threshold value Pth on the line b. In this case, the in-cylinder pressure at the target valve opening timing θt is higher than the threshold value Pth. If the valve is opened at the target valve opening timing θt, a problem in durability occurs. Therefore, in this case, the valve is opened at the maximum advance valve opening timing θth delayed from the target valve opening timing θt. As a result, the valve can be opened after the in-cylinder pressure falls to the threshold value Pth, and the durability of the exhaust valve can be ensured. At the same time, the valve opening timing of the exhaust valve can be advanced as much as possible, which is advantageous for raising the temperature.

なお、以上の説明で分かるように、ＥＣＵ１００は、次の処理も実行する。
（４）第３ステップの前に、エンジン運転状態に基づいて排気弁の目標開弁時期θｔを求める第４ステップを実行する。
（５）第３ステップにおいて、目標開弁時期θｔと最大進角開弁時期θｔｈとを比較して排気弁の開弁時期θｅｖｏを決定する。
（６）第３ステップにおいて、目標開弁時期θｔが最大進角開弁時期θｔｈと等しいかそれより遅角側の値であるとき、目標開弁時期θｔを排気弁の開弁時期θｅｖｏに決定し、目標開弁時期θｔが最大進角開弁時期θｔｈより進角側の値であるとき、最大進角開弁時期θｔｈを排気弁の開弁時期θｅｖｏに決定する。 As can be seen from the above description, the ECU 100 also executes the following processing.
(4) Before the third step, a fourth step is performed to obtain the target valve opening timing θt of the exhaust valve based on the engine operating state.
(5) In the third step, the target valve opening timing θt and the maximum advance valve opening timing θth are compared to determine the exhaust valve opening timing θevo.
(6) In the third step, when the target valve opening timing θt is equal to or greater than the maximum advance valve opening timing θth, the target valve opening timing θt is determined to be the exhaust valve opening timing θevo. When the target valve opening timing θt is a value on the advance side of the maximum advance valve opening timing θth, the maximum advance valve opening timing θth is determined as the exhaust valve opening timing θevo.

以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示は他にも様々な実施形態が可能である。   Although the embodiments of the present disclosure have been described in detail above, various other embodiments of the present disclosure are possible.

（１）可変機構は、排気弁の開弁時期のみならず、排気弁の最大リフトおよび作動角の少なくとも一方を併せて可変にするものであってもよい。   (1) The variable mechanism may vary not only the opening timing of the exhaust valve but also at least one of the maximum lift and the operating angle of the exhaust valve.

（２）また可変機構の構成も、図２，３に示したものに限らず、公知のものを含め任意の構成を採用できる。例えば排気カムを切り替えることにより排気弁の開弁時期を切り替えるものであってもよい。   (2) The configuration of the variable mechanism is not limited to that shown in FIGS. 2 and 3, and any configuration including known ones can be adopted. For example, the valve opening timing of the exhaust valve may be switched by switching the exhaust cam.

（３）排気弁開弁時期の進角量Δθは、必ずしも、最遅角状態（線ｃ）の開弁時期θ0からの進角量である必要はなく、最遅角状態から所定角度進角した状態における開弁時期を基準とした進角量であってもよい。 (3) The advance amount Δθ of the exhaust valve opening timing does not necessarily need to be the advance amount from the valve opening timing θ 0 in the most retarded state (line c). It may be an advance amount based on the valve opening timing in a cornered state.

（４）前記実施形態では、最大進角開弁時期θｔｈを求める際に、ポアソンの法則に基づく関係式を用いたが、これに限らず、他の熱力学に関する公式や関係式を用いることも可能である。   (4) In the above embodiment, the relational expression based on Poisson's law is used when obtaining the maximum advance valve opening timing θth. However, the present invention is not limited to this, and other thermodynamic formulas and relational expressions may be used. Is possible.

本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。   The embodiment of the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present disclosure defined by the claims. Therefore, the present disclosure should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present disclosure.

１ 内燃機関（エンジン）
３６ 可変機構
１００ 電子制御ユニット（ＥＣＵ） 1 Internal combustion engine
36 Variable mechanism 100 Electronic control unit (ECU)

Claims (3)

排気弁の開弁時期を可変とするための可変機構と、
前記可変機構を制御するように構成された制御ユニットと、を備え、
前記制御ユニットは、
最大筒内圧を取得する第１ステップと、
取得した最大筒内圧に基づいて、筒内圧が所定の閾値と等しくなる最大進角開弁時期を求める第２ステップと、
前記排気弁の開弁時期が、前記最大進角開弁時期と等しいかそれより遅角側となるよう、前記可変機構を制御する第３ステップと、
を実行するように構成されている
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 A variable mechanism for making the opening timing of the exhaust valve variable;
A control unit configured to control the variable mechanism,
The control unit is
A first step of obtaining a maximum in-cylinder pressure;
A second step for obtaining a maximum advance valve opening timing at which the in-cylinder pressure becomes equal to a predetermined threshold based on the acquired maximum in-cylinder pressure;
A third step of controlling the variable mechanism such that the opening timing of the exhaust valve is equal to or more retarded than the maximum advance valve opening timing;
A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, characterized in that 前記制御ユニットは、
前記第３ステップの前に、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記排気弁の目標開弁時期を求める第４ステップを実行し、
前記第３ステップにおいて、前記目標開弁時期と前記最大進角開弁時期とを比較して前記排気弁の開弁時期を決定する
請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。 The control unit is
Before the third step, execute a fourth step for obtaining a target valve opening timing of the exhaust valve based on the operating state of the internal combustion engine,
The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein in the third step, the valve opening timing of the exhaust valve is determined by comparing the target valve opening timing and the maximum advance valve opening timing. 前記制御ユニットは、前記第３ステップにおいて、
前記目標開弁時期が前記最大進角開弁時期と等しいかそれより遅角側の値であるとき、前記目標開弁時期を前記排気弁の開弁時期に決定し、
前記目標開弁時期が前記最大進角開弁時期より進角側の値であるとき、前記最大進角開弁時期を前記排気弁の開弁時期に決定する
請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置。 In the third step, the control unit includes:
When the target valve opening timing is equal to or greater than the maximum advance valve opening timing, the target valve opening timing is determined as the valve opening timing of the exhaust valve,
3. The internal combustion engine according to claim 2, wherein when the target valve opening timing is a value on the advance side of the maximum advance valve opening timing, the maximum advance valve opening timing is determined as the valve opening timing of the exhaust valve. Variable valve gear.
JP2018015615A 2018-01-31 2018-01-31 Variable valve device of internal combustion engine Pending JP2019132205A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018015615A JP2019132205A (en) 2018-01-31 2018-01-31 Variable valve device of internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018015615A JP2019132205A (en) 2018-01-31 2018-01-31 Variable valve device of internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019132205A true JP2019132205A (en) 2019-08-08

Family

ID=67545948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018015615A Pending JP2019132205A (en) 2018-01-31 2018-01-31 Variable valve device of internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2019132205A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021032097A (en) * 2019-08-21 2021-03-01 日産自動車株式会社 Fuel reforming method and fuel reforming device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002303164A (en) * 2001-04-09 2002-10-18 Denso Corp Exhaust noise reducer for internal combustion engine
JP2004308601A (en) * 2003-04-09 2004-11-04 Nippon Soken Inc Valve characteristic control device for internal combustion engine
JP2007009775A (en) * 2005-06-29 2007-01-18 Toyota Motor Corp Controller of internal combustion engine equipped with variable valve timing mechanism

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002303164A (en) * 2001-04-09 2002-10-18 Denso Corp Exhaust noise reducer for internal combustion engine
JP2004308601A (en) * 2003-04-09 2004-11-04 Nippon Soken Inc Valve characteristic control device for internal combustion engine
JP2007009775A (en) * 2005-06-29 2007-01-18 Toyota Motor Corp Controller of internal combustion engine equipped with variable valve timing mechanism

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021032097A (en) * 2019-08-21 2021-03-01 日産自動車株式会社 Fuel reforming method and fuel reforming device
JP7245746B2 (en) 2019-08-21 2023-03-24 日産自動車株式会社 Fuel reforming method and fuel reformer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7520261B2 (en) Apparatus for and method of controlling intake operation of an internal combustion engine
US9032941B2 (en) Method for controlling exhaust gas re-circulation system in an internal combustion engine
JP4525517B2 (en) Internal combustion engine
US8100116B2 (en) Diesel emission reduction using internal exhaust gas recirculation
US9279375B2 (en) System and method for controlling an engine that includes low pressure EGR
US10202911B2 (en) Method and system for an engine for detection and mitigation of insufficient torque
CN103375281A (en) Variable valvetrain turbocharged engine
WO2015182160A1 (en) Control device for internal combustion engine
CN103225528B (en) The oil pressure plan accelerated based on electromotor
CN105275622A (en) Supercharged applied ignition internal combustion engine with exhaust-gas turbocharging and method for operating an internal combustion engine of said type
KR101034020B1 (en) Control system for continuous variable valve lift actuator of diesel engine and method thereof
EP3205865B1 (en) Control device for vehicle
JP6544367B2 (en) Control device for internal combustion engine
CN111742130A (en) Valve train with cylinder deactivation and compression release
JP5126424B1 (en) Control device for internal combustion engine
US10156193B2 (en) Method of operating an internal combustion engine
JP2019132205A (en) Variable valve device of internal combustion engine
CN104948309B (en) Method for performing charge exchange in an internal combustion engine
CN112824668B (en) Exhaust heat management
JP6046918B2 (en) Valve timing control device
JP2018200036A (en) Variable valve device of internal combustion engine
JP2018044496A (en) Control device of internal combustion engine
WO2012098670A1 (en) Control device for compression ignition type internal combustion engine and method for determining smoke-generating state of compression ignition type internal combustion engine
GB2513328A (en) Cylinder head of an internal combustion engine
JP6299797B2 (en) Engine exhaust system

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20180131

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201229

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220105

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20220628