JP3635911B2 - Catalyst temperature controller - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気系に備えられた触媒の温度を運転条件に対して適切にする触媒温度制御装置に関する、特に、吸気バルブおよび、または排気バルブの開弁期間を移動する可変バルブタイミング機構を備え、吸気バルブと排気バルブが共に開弁しているオーバーラップ期間が可変にされている機関における触媒温度制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
吸気バルブや排気バルブの開閉期間を運転条件に応じて変更する、所謂、可変バルブタイミング機構を備えたエンジンが公知である。そして、エンジンの冷間時に、吸気バルブと排気バルブが両方とも開いている、所謂、オーバーラップ期間を拡大して燃焼室内で後燃えさせて、排気系に配設された触媒の活性化を促進する装置が公知である。
【0003】
例えば、特開平5−59936号公報に開示されている装置では、冷間時に、排気系の閉じのタイミングを遅らせ排気バルブと吸気バルブのオーバーラップ期間を拡大して触媒の活性化の促進をしている。また特開平5−215001号公報に開示されいる装置では、冷間時に、排気バルブと吸気バルブの開弁オーバーラップ期間を増大し、点火時期を遅角し触媒の活性化を促進している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の各公報の発明の考え方は、いずれもオーバーラップ期間の拡大により排気ガスを新しい混合気に混入させる、いわゆる内部EGRをを増大して、燃焼速度を遅らせ、その結果、排気ガスの温度を上昇させようとするものである。
しかしながら、このような、オーバーラップ期間の拡大だけでは、前記公報に記載のように上昇した排気ガスのエネルギの多くはシリンダヘッドを介し冷却水に伝達されてしまう。その結果本来の目的とする触媒活性化のための触媒入口ガス温度の上昇に有効に作用しないという問題がある。
したがって、本発明の目的は冷間時に確実に排気ガス温度を上昇して触媒を暖機促進させることができる触媒温度制御装置を提供することである。
また、このようなオーバーラップ期間の拡大は暖機後は触媒の過熱を誘起する可能性があるがその点に配慮がされていないという問題もあるので、暖機後の触媒の過熱を防止することも本発明の目的である。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明によれば、運転状態に応じてバルブオーバーラップ期間を変更可能なバルブ特性制御装置を備えた機関の排気系に配設された触媒の温度を制御する触媒温度制御装置であって、
機関が予め定めた温度領域にあるか、及び、予め定めた回転数、負荷の領域にあるかによって触媒活性化の促進の要否を判定する手段と、
触媒活性化の促進が必要と判定された場合に、バルブ特性制御装置を作動せしめてオーバーラップ期間を拡大する手段と、
拡大されたバルブオーバーラップ期間中の機関の排気ポート内の圧力が負圧になるように排気ポート内の圧力を低下せしめる排気圧力低下手段と、
拡大されたバルブオーバーラップ期間中に排気圧力低下手段により負圧化された排気ポート内の圧力よりも吸気ポート内の圧力が高くなるように吸気ポート内の圧力を増大せしめ、吸入された混合気を排気管に吹き抜けさせる吸気管圧力増大手段と、
吸気管圧力増大手段による機関出力の増大を抑制する出力増大抑制手段と、を具備し、
触媒活性化の促進が必要と判定された場合に、出力増大を抑制しながら、燃料と空気を排気管内に吹き抜けさせて排気管内において燃焼させ、触媒の活性化を促進する触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、触媒活性化の促進が必要と判定された場合に、バルブオーバーラップ期間が拡大され、その期間中の吸気ポートの圧力が排気ポートの圧力よりも高くされ、吸入された混合気が排気管への吹き抜けせしめられ触媒の活性化を促進するが、出力増大抑制手段により吸気管圧力の増大による機関出力の増大が抑制される。
【0006】
請求項2の発明によれば、請求項1の発明において、吸気管圧力増大手段が吸気管スロットル開度を増大する吸気管スロットル開度増大手段である触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、吸気管スロットル開度を増大することにより吸気ポート内圧力が増大され吸入された混合気の排気管への吹き抜けが助勢される。
【0007】
請求項3の発明によれば、請求項1の発明において、出力増大抑制手段が点火時期調整手段であって、吸気管圧力が増大調整されたことによる機関出力の増大を抑制するように点火時期を調整する触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、吸気管圧力が増大調整されたことによる機関出力が抑制するように点火時期調整手段が点火時期を調整する。
【0008】
請求項4の発明によれば、請求項1の発明において、出力増大抑制手段が、出力が増大しないようにオーバーラップ期間を拡大して成る、触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、オーバーラップ期間を拡大することにより機関出力の増大を抑制するので出力増大抑制手段を別途設ける必要がない。
【0009】
請求項5の発明によれば、請求項1の発明において、排気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置と吸気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置との両方でバルブオーバーラップ期間を変更する触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、排気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置と、吸気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置との両方を変更してオーバーラップ期間が拡大される。
【0010】
請求項6の発明によれば、請求項1の発明において、排気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置と、吸気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置と、のいずれか一方によりバルブオーバーラップ期間を変更する触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、排気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置と、吸気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置とのいずれか一方によってオーバーラップ期間が拡大される。
【0011】
請求項7の発明によれば、請求項1の発明において、排気圧力低下手段が、排気脈動による負圧波が拡大されたバルブオーバーラップ期間中に排気ポートに戻るように長さを最適化された排気管そのものである触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、排気管の長さが排気脈動による負圧波が拡大されたバルブオーバーラップ期間中に排気ポートに戻るようにされている。
【0012】
請求項8の発明によれば、請求項1の発明において、排気ポート圧力低下手段は、それぞれ単一の排気マニホールドを集合した2つの集合排気マニホールドを連通管で結び、該連通管に排気制御弁を設けて、該排気制御弁を排気脈動による負圧波が拡大されたバルブオーバーラップ期間中に排気ポートに戻るように調整して成る触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、それぞれ単一の排気マニホールドを集合した2つの集合排気マニホールドを連通管で結び、該連通管に排気制御弁を設けて、該排気制御弁を排気脈動による負圧波が拡大されたバルブオーバーラップ期間中に排気ポートに戻るように調整し排気ポート圧力が低下せしめられる。
【0013】
請求項9の発明によれば、請求項1の発明において、さらに、暖機後のオーバーラップ拡大による触媒の過熱を防止する触媒過熱防止手段を備えた触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、触媒過熱防止手段により暖機後のオーバーラップ拡大による触媒の過熱が防止される。
【0014】
請求項10の発明によれば、請求項9の発明において、触媒過熱防止手段が、触媒過熱が予想される条件に達した時に、排気バルブが閉じ、吸気バルブが開いている間に燃料が噴射されるように燃料の噴射時期を調整する燃料噴射時期調整手段とされた触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、燃料噴射時期調整手段により排気バルブが閉じ、吸気バルブが開いている間に燃料が噴射されるように燃料の噴射時期が調整されオーバーラップ拡大による触媒の過熱が防止される。
【0015】
請求項11の発明によれば、請求項10の発明において、燃料噴射時間が長く、燃料噴射時期調整手段により燃料噴射時期を調整してもオーバーラップ中に燃料が噴射される場合に、排気バルブの閉弁時期を早めてオーバーラップを短くし、燃料の吹き抜けを防止するようにされた触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、燃料噴射時間が長く、燃料噴射時期調整手段により燃料噴射時期を調整してもオーバーラップ中に燃料が噴射される場合に、排気バルブの閉弁時期を早めてオーバーラップを短くして触媒の過熱が防止される。
【0016】
請求項12の発明によれば、請求項10の発明において、燃料噴射時間が長く、燃料噴射時期調整手段により燃料噴射時期を調整してもオーバーラップ中に燃料が噴射される場合に、燃料噴射時間を短くし、燃料の吹き抜けを防止するようにした触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、燃料噴射時間が長く、燃料噴射時期調整手段により燃料噴射時期を調整してもオーバーラップ中に燃料が噴射される場合に、燃料噴射時間を短くして触媒の過熱が防止される。
【0017】
請求項13の発明によれば、請求項9の発明において、触媒過熱が予想される条件に達した時にオーバーラップ期間が拡大される運転領域から脱出するように運転条件を変更せしめて、触媒の過熱を防止する、触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、触媒過熱が予想される条件に達した時にオーバーラップ期間が拡大される領域から脱出して触媒の過熱が防止される。
【0018】
請求項14の発明によれば、請求項9の発明において、暖機後触媒過熱防止手段が、触媒過熱が予想される条件に達した時に排気ポートの圧力を吸気ポートの圧力よりも高くするポート間圧力調整手段とされた触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、触媒過熱が予想される条件に達した時にポート間圧力調整手段により排気ポートの圧力を吸気ポートの圧力よりも高くして触媒の過熱が防止される。
【0019】
請求項15の発明によれば、請求項14の発明において、ポート間圧力調整手段が、触媒過熱が予想される条件に達した時に、吸気ポート圧力を低下するためにスロットル開度を減少するスロットル開度減少手段とされた触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、触媒過熱が予想される条件に達した時に、スロットル開度減少手段によりスロットル開度を減少して触媒の過熱が防止される。
【0020】
請求項16の発明によれば、請求項14の発明において、ポート間圧力調整手段が、それぞれ単一の排気マニホールドを集合した2つの集合排気マニホールドを連通管で結び、該連通管に排気制御弁を設けて、該排気制御弁を触媒過熱が予想される条件に達した時に、オーバーラップ時に閉制御して排気ポートの圧力を正圧にして成る触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、それぞれ単一の排気マニホールドを集合した2つの集合排気マニホールドを連通管で結び、該連通管に排気制御弁を設けて、該排気制御弁を触媒過熱が予想される条件に達した時に、オーバーラップ時に閉制御して排気ポートの圧力を正圧にしてポート間圧力が調整される。
【0021】
請求項17の発明によれば、請求項14の発明において、ポート間圧力調整手段が、背圧制御弁を排気管の後端部に設け、該背圧制御弁を触媒過熱が予想される条件に達した時に、オーバーラップ時に閉制御して、排気ポートの圧力を正圧にして成る触媒温度制御装置が提供される。
この様に構成された触媒温度制御装置では、触媒過熱が予想される条件に達した時に、排気管の後端部に設けた背圧制御弁をオーバーラップ時に閉制御して排気ポートの圧力が正圧にされる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の第1の実施の形態の全体の構造を示す図である。
エンジン1の吸気ポート(図示せず)には、吸気管2、サージタンク3、吸気マニホールド4を介して吸入空気が供給される。吸気管2にはエアクリーナ5とエアフローメータ211と電子スロットル251が配設されている。吸気マニホールド4には各気筒毎に燃料噴射弁252が取り付けられている。
【0023】
電子スロットル251は、アクセルペダル(図示しない)の踏み込み量に応じてスロットル開度を変化せしめるが、また、特に、本発明においては後述するように、吸気バルブ(図示しない)と排気バルブ(図示しない)のオーバーラップ期間を拡大したときに、吸気管内の圧力が排気管内の圧力よりも高くなるように、アクセルペダルの踏み込み量には関係なく開度が増大される。
【0024】
一方、エンジン1の排気ポート(図示しない)には排気マニホールド6が取り付けられている。ここで、このエンジンの点火の順序は#1気筒→#3気筒→#4気筒→#2気筒の順であるが、これに対して、図示される様に、排気マニホールド5は、#1気筒と#4気筒が、#2気筒と#3気筒が、それぞれ等長的に一旦集合され、それがさらに1本に集合されている。そして、長さが最適にされていて、オーバーラップ期間中に排気ポートが負圧になるようされている。
【0025】
排気マニホールド6の下流に接続された排気管7内には触媒8が配設されている。触媒8の上流には空燃比センサ215が配設されていて、空燃比センサ215の信号をもとに、触媒8が最適に浄化作用をおこなうように燃料噴射弁252の燃料噴射量がフィードバック制御される。また、エンジン1の各気筒に対してイグナイタ一体式の点火栓253が配設されている。
300で示されているのは自動変速であって、310は後述する本発明の第1の実施の形態の第1の変形例に係わる変速制御機構である。
【0026】
また、エンジン1には、特に、本発明に係わるものとして、前述した、エアフローメータ211の他に、クランクシャフトの角度位置を検出するクランクポジションセンサ212、エンジンの冷却水温を検出する水温センサ213、吸気カムシャフト50、排気カムシャフト50’の位相を検出するカム角センサ214、214’等のセンサが配設されていて、これらのセンサからの信号は電子制御ユニット(ECU)200に送られる。
【0027】
エアフローメータ211は負荷としての吸入空気量GAに応じた信号電圧を発生する。
クランクポジションセンサ212は構造の詳細は省略するが、例えば、クランクシャフトに取り付けられた信号発生円板の突起に近接して電磁ピックアップが配され、この電磁ピックアップが突起が通過する毎に信号電圧を発生する。信号発生円板の突起は10°毎に設けられているが、2つ欠歯しているので34個ある。欠歯箇所は例えば1番気筒の上死点に対して所定の角度位置に設けられているので、欠歯箇所が発した信号から上死点を正確に求めるもとができる。そして、10°おきに発生される信号はさらに分周され計測時点の上死点からのクランク角度を精確にもとめることができる。
【0028】
エンジン水温センサ213はエンジン1の冷却水温TWに対応した信号を発生する。
吸気カム角センサ214と排気カム角センサ214’は、カムシャフトの適切な場所に設けられた信号発生突起に近接して電磁ピックアップが突起が通過する毎に信号電圧を発生するというものである。この突起は、カムシャフトの1回転につき1回、すなわちクランクシャフト2回転につき1回信号を発生する。この突起は、例えば、第1気筒のカム山の最大リフト時に信号を発生する様に設けられている。
【0029】
ECU200は相互に連結された入力インターフェイス210、中央演算処理装置(CPU)220、ランダムアクセスメモリ(RAM)230、リードオンリメモリ(ROM)240、出力インターフェイス250から成るデジタルコンピュータである。
ECU200のCPU220は、入力インターフェイス210に入力された各センサの信号、ROM240に記憶されたデータ等、から後述する本発明にかかわる演算をおこない出力インターフェイス250を介して、電子スロットル251、点火栓253や後述のバルブ特性制御装置100、100’に出力して本発明の制御を実行する。
【0030】
また、吸気バルブ(図示しない)の開弁期間の位相、および、排気バルブ(図示しない)の開弁期間の位相を変えるために、全く同じ構造のベーンタイプのバルブ特性制御装置100と100’が、吸気カムシャフト50、排気カムシャフト50’に取り付けられている。
そこで、以下、吸気カムシャフト50に取り付けられたバルブ特性制御装置100を例にして説明する。
【0031】
図2は吸気カムシャフト50に取り付けられたこのベーンタイプのバルブ特性制御装置100を吸気カムシャフト50の中心軸線Xを通る平面で切った断面図である。
図2を参照すると、クランクシャフト(図示しない)によりチェーン(図示しない)を介して1/2の回転比で駆動されるギア10に、ギア10と共働して進角油室110と遅角油室120を形成するハウジング20とサイドカバ−30がB1(4本の内1本のみ図示)により固定されている。ハウジング20の内側にはロータ40が所定角度回動自在に配設されている。ロータ40は吸気カムシャフト50にボルトB2で固定されている。
【0032】
図3はサイドカバー30とボルトB1、ボルトB2を除去した状態でバルブ特性制御装置1を軸端側(図1の左側)から見た図である。
図3に示されるようにハウジング20は外周部21と4つの内側突起部22からなる。内側突起部22の内周側にはシール部材23が配設されている。24はボルトB1が通る穴である。図2においては、ハウジング20は吸気カムシャフト50の中心軸線Xよりも上側では外周部21と内側突起部22が一体でシール部材23と共に示され、吸気カムシャフト50の中心軸線Xよりも下側ではハウジング20は外周部21が示されており、破線20’は外周部21と内側突起部22の境目である。
【0033】
また、図3に示されるように、ロータ40はボス41とそこから放射状に外側に突き出た4つのベーン42から成る。各ベーン40の外周側にはシール部材43が配設されている。図2においては、ロータ40は、吸気カムシャフト50の中心軸線Xよりも上側ではボス41のみが示され、吸気カムシャフト50の中心軸線Xよりも下側ではボス41とベーン42が一体でシール部材43と共に示されており、破線40’はボス41とベーン42の境目である。
ロータ40のボス41には進角時にカムシャフト内進角油路55を通って来た作動油をボス41の中央部のボルトB2の周りに形成される中央油室44に導く2本の傾斜油路45と、中央油室44から、ロータ40のベーン42とハウジング20の内側突起部22の間に形成される、進角油室110に作動油を導入する4本の分配油路46が形成されている。
【0034】
図2に戻り吸気カムシャフト50に注目すると、吸気カムシャフト50は外側フランジ51と内側フランジ52の間で、半割りの上側メタルベアリング60A、下側メタルベアリング60Bを介して、シリンダヘッド70とカムキャップ80により回転自在に支持されている。そして、外側フランジ51と内側フランジ52の間で、内側フランジ52に近い方に環状進角油路53が、外側フランジ52に近い方に環状遅角油路54が形成されている。
環状進角油路53は中心軸線Xに平行に形成されたカムシャフト内進角油路55と短い油路55aを介して連通している。そしてカムシャフト内進角油路55はロータ40の傾斜油路45に連通している。
環状遅角油路54は中心軸線Xに平行に形成されたカムシャフト内遅角油路56と短い油路56aを介して連通している。カムシャフト内進角油路56は外側フランジ51よりも軸端側に設けられている軸端側環状遅角油路57に連通している。
軸端側環状遅角油路57は、ギヤ10の内周側に設けられたギヤ内環状油路11とギヤ内分配油路12を介して、遅角油室120に連通している。
【0035】
一方、シリンダヘッド70には各油室への作動油の供給を制御するオイルコントロールバルブ90が嵌入されている。
図4にオイルコントロールバルブ90の詳細を示す。図4に示されているようにオイルコントロールバルブ90はスリーブ91内で電磁ソレノイド92のプランジャ93とスプリング94によってスプール弁95を移動して作動油の流れ方向を切り換える。
【0036】
スリーブ91は進角ポート91a、遅角ポート91b、供給ポート91c、ドレインポート91d、91eを有している。一方、スプール弁95は、4つのランド95a、95b、95c、95dと、3つの溝通路95e、95e、95fを有する。
そして電磁ソレノイド92は電子コントロールユニット(以下ECU)200からの信号によりデューテイ制御で励磁されるがそのデューティ比を変えることによりスプール弁95の位置が変化させて作動油の進角油室110、遅角油室120への給排を制御する。
【0037】
例えば、デューティ比100%で励磁されるとスプール弁95は最も左側まで移動し進角ポート91aは全開で供給ポート91cと連通され、遅角ポート91bが全開でドレインポート91eと連通され、バルブ特性制御装置100の進角油室110に向けて作動油が最大能力で供給され、遅角油室120から作動油が最大能力で排出され、吸気カムシャフト50はクランクシャフトに対して最大速度で進角方向に移動する。
また、デューテイ比0%(励磁されない)の場合は、スプール弁95は最も右側まで移動し供給ポート91cと遅角ポート91bが全開で連通され、進角ポート91aがドレインポート91dと全開で連通され、バルブ特性制御装置100の遅角油室120に向けて作動油が最大能力で供給され、進角油室110から作動油が最大能力で排出され、吸気カムシャフト50はクランクシャフトに対して最大速度で遅角方向に移動する。
図4はこの供給ポート91cと遅角ポート91bが全開で連通された状態を示している。
【0038】
一方、エンジン1は吸気カムシャフト50のクランクシャフトに対する位相差を検出するカム角センサ222を有していて(図1参照)、吸気カムシャフト50のクランクシャフトに対する位相差が予め定めた位相差になると、電磁ソレノイド92は中間のデューテイ比で励磁されスプール弁95はランド95a、95b、95c、95dによって、進角ポート91aと供給ポート91c、ドレインポート91dとの連通をそれぞれ遮断し、遅角ポート91bと供給ポート91c、ドレインポート91dとの連通をそれぞれ遮断する位置で停止し、吸気カムシャフト50はクランクシャフトに対してその位相差を保つ。
【0039】
図2において、71で示されるのはオイルコントロールバルブ90の進角ポート91aと吸気カムシャフト50に形成された環状進角油路53を連通するためのシリンダヘッド内進角油路である。また、72で示されるのはオイルコントロールバルブ90の遅角ポート91bと吸気カムシャフト50に形成された環状遅角油路54を連通するためのシリンダヘッド内遅角油路である。
同じく、図2において73で示されるのはオイルコントロールバルブ90の供給ポート91cとオイルポンプ(図示しない)を連通するための供給油路であり、74で示されるのはオイルコントロールバルブ90のドレーンポート91d、91eとオイルパンを連通するためのドレーン油路である。
【0040】
図5は図2の4−4線に沿って見た断面図であって、環状進角油路53とシリンダヘッド内進角油路71との連通、および、環状遅角油路54とシリンダヘッド内遅角油路72との連通を示している。
図4に示されるように、シリンダヘッド内進角油路71はオイルコントロールバルブ90の進角ポート91aからカムキャップ80に向かって上方に延伸しシリンダヘッド70の上面76に突き抜けている。このシリンダヘッド内進角油路71と上側ベアリングメタル60Aの外側を結ぶようにカムキャップ80の下面81に溝82が形成されている。一方、上側ベアリングメタル60Aには穴61が形成されていて、穴61の径は環状進角油路53の幅よりも大きく設定されている。そして、この穴61とカムキャップ80の下面81に溝82を連通するように傾斜油路83が形成されている。なお、図5は上記の構成を分かりやすく示す上側ベアリングメタル60Aとカムキャップ80の分解組み立て図である。
【0041】
一方、シリンダヘッド内遅角油路72はオイルコントロールバルブ90の進角ポート91aからカムキャップ80に向かって上方に延伸するが途中で斜めに曲がって下側ベアリングメタル60Bの外側の開口72aに達している。
ここで、下側ベアリングメタル60Bとシリンダヘッド70の構造を分解組み立て図で示した図6を参照すると、上記の開口72aの径よりも幅の大きな断面三日月状の溝78が、この開口72aから軸端方向に向かって、下側ベアリングメタル60Bを受けるシリンダヘッド70の半円断面受け部77に形成されている。
【0042】
一方、下側ベアリングメタル60Bには、そのフランジ部60Fが立ち上がる角部に切り欠き62が形成されている。切り欠きを軸方向から見た大きさは少なくとも溝78の三日月状の断面よりも大きく、切り欠きを軸に直角な方向から見た時の幅は、この部分に内接する吸気カムシャフト50の環状遅角油路54の幅よりも大きい。
【0043】
したがって、進角用の作動油はオイルコントロールバルブ90の進角ポート91aから、シリンダヘッド内油路71、カムキャップ80の溝82、傾斜油路83、上側ベアリングメタル60Aの穴61を通って、吸気カムシャフト50の環状進角油路53に達する。環状進角油路53からは短い連絡油路55aを通ってカムシャフト内進角油路55に入って軸端方向に進み、ロータ40の傾斜油路45を通って中央油室44に達し、そこから分配油路46を通って各進角油室110に分配される。
【0044】
また、遅角用の作動油はオイルコントロールバルブ90の遅角ポート91bからシリンダヘッド内油路72から、断面三日月状の溝78と下側ベアリングメタル60Bの背面の間に形成される油路79に入って軸端方向に進み、下側ベアリングメタル60Bの軸端の角部に形成された切り欠き62を通って吸気カムシャフト50の環状遅角油路54に達する。環状遅角油路54からは短い連絡油路56aを通ってカムシャフト内遅角油路56に入って軸端方向に進み、短い連絡油路56bを通って軸端側環状遅角油路57に達する。そこからは、軸端側環状遅角油路57に対向してギヤ10に形成された環状油路11を経て傾斜分配油路12に入り、各遅角油室120に分配される。
【0045】
以下、上記の様に構成された、本発明の第1の実施の形態の制御について説明する。
ここで、第1の実施の形態は、予め定めた所定の運転条件において、オーバーラップ量を増大調整するとともに、スロットル開度を増大して吸気管負圧を増大して混合気を排気管内に導入して排気管内で混合気を燃焼させ、触媒の活性化を促進しようとするものである。
また、機関暖機後のオーバーラップ拡大時に吹き抜けにより燃料が未燃焼のまま触媒に達して触媒が過熱するのを防止するためにスロットル開度を減少して吸気ポート圧力を排気ポート圧力よりも低くするようにされている。
【0046】
以下、上記の触媒活性化の制御の詳細を説明する。図6のフローチャートは触媒活性化促進が必要かどうかを判定するためのものである。
ステップ61で各パラメータの読み込みをおこない、ステップ62ではエンジンの冷却水温TWを予め定めた判定値TWAと比較し、触媒の活性化促進を必要とする状態かどうかの判定をおこない、ステップ63で負荷とエンジン回転数から触媒の活性化促進を必要とする状態かどうかの判定をおこなう。ステップ62と63の両方で肯定判定された場合は、触媒の活性化促進を実行すべきであるとして、ステップ64でフラグFCCを1にし、ステップ62、または63で否定判定された場合は触媒の活性化促進が不要であるのでステップ65でフラグFCCを0にして終了する。
【0047】
図7がステップ63の判定のためのマップである。図7に示すような領域に設定してあるのは、一つはアイドルおよびアイドル近辺の軽負荷では吸気管圧力が低すぎて、排気ポートの圧力を上回ることができないことであり、他の一つはこの制御は出力を抑える制御を含んでいるので、出力を要求される高負荷領域ではおこなわないようにしているからである。
【0048】
図6のフローチャートで触媒の活性化促進を実行すべきと判定された場合に実行されるオーバーラップを拡大するフローチャートが図8の(a)に、スロットル開度を増大するフローチャートが図8の(b)に、スロットル開度の増大による出力の増大を抑制するための点火時期の遅角を実行するフローチャートが図8の(c)に示されている。それぞれ、フラグFCCが1と判定された場合に、各制御が実行される。
【0049】
次に、図8の(a)のフローチャートに示されるオーバーラップ量の拡大について説明する。オーバーラップ量の拡大は、例えば、図9の(a)に示す様な状態から,図9の(b)に示す様な状態にする。このためには、吸気バルブの開弁期間を進角側にずらすと同時に排気バルブ開弁期間を遅角側にずらす必要がある。そこで、吸気カムシャフト50と排気カムシャフト50’の回転位相をそれぞれ、進角側と遅角側に移動する。このカムシャフトの移動は、クランクポジションセンサ212と吸気カム角センサ214と排気カム角センサ214’で、吸気カムシャフト50と排気カムシャフト50’の位相を検出しながらフィードバック制御でおこなう。
【0050】
現在の吸気カムシャフト50、排気カムシャフト50’の位相はクランクポジションセンサ212からの信号と、吸気カム角センサ214、排気カム角センサ214’からの信号に基づいてもとめる。この位相をあらわすパラメータとして#1気筒の圧縮上死点から吸気カム角センサ214、排気カム角センサ214’が信号を発生する時点、すなわち#1気筒のカムの最大リフト時点、までのクランク角を計算する。なお、圧縮上死点は前述のようにクランクポジションセンサ212が欠歯部の信号を発生してから所定のクランク角を過ぎた点としてもとめる。
【0051】
一方、ECU200のROM240には、オーバーラップを大、中、小にするための吸気カムシャフト50と排気カムシャフト50’の位相が図10に示すように記憶されていて、触媒の活性化を促進する時には、オーバーラップを大にする位相を用い、図9の(b)に示すようにオーバーラップを大にする。
なお、通常は、運転条件に応じて予め定めたオーバーラップで運転される。例えば後述の暖機後の触媒の過熱防止に関して示されるように、負荷に応じてオーバーラップを変えたり(図18参照)、回転数に応じて変えたり(図19参照)する。
なお、図10のマップには前述のカムシャフトの位相の測定に用いたのと同じパラメータで、すなわち、#1気筒の圧縮上死点から吸気カム角センサ214、排気カム角センサ214’が信号を発生する時点、すなわち#1気筒のカムの最大リフト時点、までのクランク角で、記憶されている。
【0052】
そして、マップからもとめたカムシャフトの目標位相値に対して、実測したカムシャフトの位相が遅れていた場合は、オイルコントロールバルブ90の電磁ソレノイド92にデューテイ比100%の励磁電流を送る指令を出し、バルブタイミング制御装置100の進角油室110に作動油が流れるようにして、カムシャフトの位相を進めて目標の位相に近づける。逆に、マップからもとめたカムシャフトの目標位相値に対して、実測したカムシャフトの位相が進んでいた場合は、オイルコントロールバルブ90の電磁ソレノイド92を消磁する指令を出して、バルブタイミング制御装置100の遅角油室120に作動油が流れるようにして、カムシャフトの位相を遅らせ目標の位相に近づける。そして、カムシャフトの位相が目標値と一致したら中間のデューテイ比の励磁電流を送り、その位相を保持する。
【0053】
図11、12は、それぞれ、吸気カムシャフト50の位相を最も進角する場合、吸気カムシャフト50’の位相を最も遅角する場合のバルブ特性制御装置100、100’のバルブハウジング20、20’の内側突起部22、22’とロータ40、40’のベーン42、42’の相対位置関係を示している。
なお、各図において、ハウジング20、20’ロータ40、40’は図中矢印の様に時計周りに回転する。また各図においては見やすくするために最小限の符号しか示していない。
【0054】
まず、図11の様に吸気カムシャフト50の位相をもっとも進角する場合は、オイルコントロールバルブ90の電磁ソレノイド92をデューテイ比100%で励磁し太い破線の矢印で示されるように導入された作動油で進角油室110を満たし、逆に遅角油室120の作動油をすべて排出し、その後、デューテイ比を中間の値にしてその状態を保持する。
【0055】
一方、図12の様に吸気カムシャフト50’の位相をもっとも遅角する場合は、オイルコントロールバルブ90’の電磁ソレノイド92’を消磁し、太い破線の矢印で示されるように導入された作動油で遅角油室120’を満たし、逆に進角油室110’の作動油をすべて排出し、その後、デューテイ比を中間の値にしてその状態を保持する。
【0056】
なお、オイルコントロールバルブ90、90’は電磁ソレノイド92、92’をデューテイ比を100%に励磁してはじめて進角ポート91a、91a’が開く、また、0%(消磁)ではじめて遅角ポート91b、91b’が開く,というものではなく、100%よりも低い、あるいは0%よりも大きい、デューテイ比から徐々に開き始め、100%、0%(消磁)で最大開度に達するというものであり、常に、100%、0%にする必要はない。むしろ、常に、100%、0%で制御しようとすると、オーバーシュートが発生し目標位相に到達するのに時間がかかるので望ましくない。そこで、この実施の形態においては、目標位相との差に応じてデューテイ比を変更するようにさているが詳細は省略する。
【0057】
次に、図8の(b)のスロットル開度の増大について説明する。前述したように、このエンジンは排気マニホールド6の長さが最適にされてオーバーラップの期間に排気ポートの圧力Peが負圧になるようにされている。そこで排気ポートの圧力よりも吸気ポートPiの圧力が高くなるように、すなわち、排気ポートの負圧の値よりも吸気ポートの負圧の値が大きくなるように電子スロットル251の絞りの開度を増大した値に変更するのである。図13が上記の考えを説明する図である。なお、絞りの開度の増大した値もECU200のROM240に記憶されている。
【0058】
次に、図8の(c)の点火時期の遅角について説明する。この点火時期の遅角は上述のスロットル開度の増大による出力の増大を抑えるたのものであるが燃焼期間を遅らす効果がある排気管に吹き抜けた混合気を燃焼し易くするという効果もある。この遅角された点火時期もECU200のROM240に記憶されている。
【0059】
図14が以上の制御を説明するタイムチャートであって、図15は図6の制御によって吸気ポートから排気ポートへ混合気が吹き抜けて排気ポート内で燃焼する様子を示した図である。この様に混合気が吸気ポートから排気ポートへ吹き抜けて排気ポートあるいは排気管内で燃焼するので触媒8の活性化が促進される。
【0060】
次に、第1の実施の形態において機関暖機後のオーバーラップ拡大時に吹き抜けによって燃料が未燃焼のまま触媒に達して触媒が過熱するのを防止するためにスロットル開度を減少して吸気ポート圧力を排気ポート圧力よりも低くする制御について説明する。図16、17がこの制御の防止のためのフローチャートである。
ステップ161で各パラメータを読み込んで、ステップ162で暖機終了したかどうかを判定し、暖機未了で否定判定された場合は何もせずにリターンする。肯定判定された場合はステップ163に進み、吹き抜け防止対象領域であるかどうかを判定する。
【0061】
ステップ163で肯定判定された場合は吹き抜け防止対象領域内での運転時間をカウントするカウンタCOTをインクリメントする。そしてステップ164でカウンタCOTが予め定めた値COTAに達したかどうかを判定し、肯定判定された場合は吹き抜け防止フラグFOTを1にして終了する。一方、ステップ162、1603で否定判定された場合はステップ167に飛びCOTを0にしてからステップ168でFOTを0にして終了する。
ここでステップ163の吹き抜け防止対象領域であるかどうかの判定は図18に示すマップから判定し、オーバーラップ大の領域にある場合に吹き抜け防止対象領域にあると判定する。
【0062】
図17は図16のフローチャートでFOT=1にされたときに実行されるルーチンであってステップ171でFOT=1かどうかの判定がおこなわれ肯定判定された場合にステップ172でスロットル開度THAをTHA−ΔTHAにする(ΔTHAは予め定めた値)。否定判定された場合はステップ173でFOTを0にして終了する。
【0063】
次に、第1の実施の形態の変形例について説明する。各変形例は、冷間時の触媒活性化の方法は第1の実施の形態と同じであるが、暖機後の触媒過熱を防止する方法が異なる。先ず、第1変形例においては、オーバーラップが回転数によって規定されていて、オーバーラップ大の領域、すなわち、吹き抜け防止対象領域で予め定めた所定時間経過した場合は自動変速機のギヤ段を変更して回転数を変更して当該吹き抜け防止対象領域から脱出するようにしたものである。
【0064】
図19が上記の考え方を説明する図である。図19において横軸はエンジン回転数であって、回転数NE1からNE2の間が図中下段に示されるようにオーバーラップが大きくされている吹き抜け防止対象領域である。そして例えばサードギヤでX点で走行している場合に、所定時間以上その状態が続いた場合に、自動変速機300の変速制御機構310に信号を送りセカンドギヤのY点に移して吹き抜け防止対象領域を脱するようにさせるのである。
【0065】
上記の制御は第1の実施の形態と同様に予め定めた所定の時間以上吹き抜け防止対象領域にとどまった場合に実行され、その部分のフローチャートは図16と同じであるので省略する。図20が図19で説明した制御をおこなうフローチャートであって、ステップ201でFOT=1であると判定された場合にステップ202に進みギヤ段変更指示を発信し、FOT=1でない場合はステップ203でFOTを0にして終了する。
【0066】
次に第1の実施の形態の第2変形例について説明する。この第2変形例は排気マニホールドが図21の6’に示すようにされていて#1気筒と#4気筒の集合管6aと#2気筒と#3気筒の集合管6bが途中で連通管6cで連通され、その途中に連通管6cを開閉する排気制御弁255が設けられている。
そして、排気制御弁255を開いた場合は第1の実施の形態の場合と同じようにオーバーラップ時に排気ポートの圧力が負圧になるが、排気制御弁255を閉じた場合はオーバーラップ時に排気ポートの圧力が正圧になる。図22がこの作用を示す図である。
【0067】
そこで、吹き抜け防止対象領域に所定時間以上とどまった場合は排気制御弁255を閉じ、オーバーラップ時の排気ポートの圧力を正圧にして吹き抜けを防止するのである。この制御の内、予め定めた所定の時間以上吹き抜け防止対象領域にとどまったかどうかの判定の部分のフローチャートは図16と同じであるので省略する。図23が図22で説明した制御をおこなうフローチャートであって、ステップ231でFOT=1であると判定された場合にステップ232に進み排気制御弁を閉にする指示を発信し、FOT=1でない場合はステップ233でFOTを0に、ステップ234で排気制御弁を開にする指示を発信して終了する。
【0068】
次に第1の実施の形態の第3変形例について説明する。この第3変形例では排気管の最後流部に配設されるマフラー400が図24に示すような構造とされ、内部に運転条件に応じて開閉される背圧制御弁410を有する。背圧制御弁410を開いた場合は背圧が下がって排気ポートの圧力Peの平均値が下がりオーバーラップ時に排気ポートの圧力Peが負圧になるが、背圧制御弁410を閉じた場合は背圧が上がって排気ポートの圧力Peの平均値が上がりオーバーラップ時の排気ポートPeの圧力が正圧になる。図25がこの作用を説明する図である。
【0069】
そこで、吹き抜け防止対象領域に所定時間以上とどまった場合は背圧制御弁410を閉じ、オーバーラップ時の排気ポートの圧力Peを正圧にして吹き抜けを防止するのである。この制御の内、予め定めた所定の時間以上吹き抜け防止対象領域にとどまったかどうかの判定の部分のフローチャートは図16と同じであるので省略する。図26が図25で説明した制御をおこなうフローチャートであって、ステップ261でFOT=1であると判定された場合にステップ262に進み背圧制御弁410を閉にする指示を発信し、FOT=1でない場合はステップ263でFOTを0に、ステップ264で背圧制御弁410を開にする指示を発信して終了する。
なお、このように背圧制御弁410を備えている場合には、触媒を活性化する時には逆に背圧制御弁410を開いて排気ポートの圧力Peの平均値を下げることにより燃料の吹き抜けを良くする。
【0070】
次に、第2の実施の形態について説明する。図27はこの第2の実施の形態におけるオーバーラップの期間を示したものであって図9の(b)に示した第1の実施の形態の場合に比べて大幅に遅角側に移動されていて、第1の実施の形態と比較するとこの第2の実施の形態は有効吸気行程が減少している。この結果、出力が減少するので、触媒活性化促進に関しては第1の実施の形態における点火時期の遅角制御が不要になっている。図28がこの第2の実施の形態における触媒活性化促進の制御を説明する図である。
この第2の実施の形態における触媒活性化促進の制御は第1の実施の形態における図6のフローチャートと図8の(a)と(b)のフローチャートーで実行されるので特に図示はしない。
【0071】
また、図9の(a)に示したオーバーラップを拡大しない場合と比較すると吸気バルブの開弁期間は変わっていないので図9の(a)に示した場合に対しては排気バルブの開弁期間の移動だけで実行できる。図29に示すのがこの第2の実施の形態においてオーバーラップを大、中、小にする時の吸気カムシャフト50と排気カムシャフト50’の位相の値であり、触媒活性化促進をする時はオーバーラップを大にする位相値を用いる。図29に示されるようにこの第2の実施の形態においては吸気カムシャフト50の方は位相が固定されている。
なお、第1の実施の形態と同様に通常は運転条件に応じて予め定めたオーバーラップで運転される。
【0072】
次に、この第2の実施の形態における暖機後の触媒の過熱防止の制御について説明する。
この第2の実施の形態においては、暖機後にオーバーラップを拡大した場合に燃料の噴射が排気バルブが閉じて吸気バルブが開いている間に実行するようにし、さらに燃料の噴射時間が上記の排気バルブが閉じて吸気バルブが開いている間に収まらない場合には排気バルブの閉じ時期を早めて燃料の噴射時間が上記の排気バルブが閉じて吸気バルブが開いている間に収まるようにする。
【0073】
図30が上記の考え方を説明する図である。図30において吸気バルブの開弁期間が示されている。そして、それに重ねて噴射の終わりが吸気バルブの閉じ時期にされた燃料の噴射期間TAUが示されている。
これに対して、排気バルブの開弁期間が上側に図示されるように設定されていて、オーバーラップが大きくされていると、オーバーラップ中に燃料が噴射され、その燃料が吹き抜けによって未燃焼のまま排出され触媒が過熱してしまう。そこで、排気バルブの開弁期間を下側に示されるように変更し、オーバーラップを小さくしてオーバーラップ中に燃料が噴射されなれないようにするのである。
【0074】
上記の制御は第1の実施の形態と同様に予め定めた所定の時間以上吹き抜け防止対象領域にとどまった場合に実行され、その判定の部分のフローチャートは図16と同じであるので省略する。図31は図16のフローチャートでFOT=1と判定された場合に実行される上記の制御のフローチャートである。
ステップ311で肯定判定された場合は、ステップ312で吸気バルブの閉じ時期TINCLを計算し、ステップ313で吸気バルブの閉じ時期TINCLから燃料噴射期間TAUを減算して燃料噴射開始時期TFIBGNを計算する。この計算からわかるようにこの第2の実施の形態においては、燃料噴射終了時期が吸気バルブの閉じ時期TINCLとなるようにされているがこれよりも早めに終了するようにしてもかまわない。
【0075】
次にステップ314では排気バルブの閉じ時期TEXCLを計算し、ステップ315に進み燃料噴射開始時期TFIBGNが排気バルブの閉じ時期TEXCLよりも進み側にあるかどうかを判定する。肯定判定された場合はオーバーラップ中に燃料が噴射されることを意味しているので、ステップ316に進んで、排気カムシャフト50’の位相EXCPを予め定めた所定量ΔCPだけ進角側にずらして燃料の噴射が開始される前にオーバーラップが終了するようにする。ステップ315で否定判定された場合は排気カムシャフト50’の位相を進めることなく終了する。またステップ311で否定判定された場合はステップ317でFOTを0にし、ステップ318で燃料噴射開始時期TFIBGNを通常の噴射時期のマップに基づいて決定して終了する。
【0076】
次に、第2の実施の形態の変形例について説明する。この変形例は、冷間時の触媒活性化の方法は第2の実施の形態と同じで、暖機後にオーバーラップを拡大した場合に燃料の噴射が排気バルブが閉じて吸気バルブが閉じている間に実行するようにするところまでは同じであるが、燃料の噴射時間が上記の排気バルブが閉じて吸気バルブが閉じている間に収まらない場合に、燃料の噴射時間を短くして、即ち燃料噴射量を減じて燃料の噴射が排気バルブが閉じて吸気バルブが閉じている間に収まるようにする。
【0077】
図32が上記の考え方を説明する図である。図30と同様に、排気バルブの開弁期間、吸気バルブの開弁期間、そしてオーバーラップの期間が示されている。そして、燃料噴射時間TAUを縮小するとオーバーラップにかからないようにできることが示されている。
図33がこの制御のフローチャートであって、ステップ331〜335、および337、338は図31のステップ311〜315、および317、318と同じであって、ステップ336のみTAUをTAU−ΔTAU(ΔTAUは予め定めた値)にするように変更されている。
【0078】
また、第1の実施の形態およびその第1から第4の変形例に使用されている過熱防止手段を、第2の実施の形態に使用されている触媒活性化促進手段と組み合わせることも可能であり、逆に、第2の実施の形態およびその変形例に使用されている過熱防止手段を、第1の実施の形態に使用されている触媒活性化促進手段と組み合わせることも可能である。
なお、本文記載のオーバーラップ拡大手段や、触媒活性化促進条件、吹き抜け防止対象領域等は一例にすぎずそれぞれの目的が達成されれば手段・条件等はこれに限らない。
【0079】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、機関が予め定めた所定の運転状態にある時にバルブ特性制御装置によってバルブオーバーラップ期間が拡大され、拡大されたバルブオーバーラップ期間中に機関の排気ポート内の圧力が低下せしめられ、この低下せしめられた排気ポート内の圧力よりも吸気管内の圧力が上昇せしめられ、吸入された混合気は排気管に吹き抜け、排気管内で燃焼し、排気管内の温度が上昇し、その結果、触媒が確実に活性化される。吸気管内の圧力の上昇による出力の増大は出力増大を抑制する手段により抑制され運転者の要求しない出力を発生することがなく運転フィーリングを損なわない。
【0080】
特に請求項4のようにすれば、出力増大を抑制する手段を要することなしに出力の増大が抑制される。
特に請求項5のようにすれば排気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置と、吸気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置でオーバーラップ期間を拡大するのでオーバーラップ期間の拡大の自由度が大きい。
特に請求項6のようにすれば排気カムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置と、吸気バルブカムシャフトに取り付けられたバルブ特性制御装置のいずれか一方でオーバーラップ期間を拡大するのでオーバーラップ拡大の制御が簡単である。
特に請求項7のようにすれば長さを最適化された排気管により排気脈動による負圧波が拡大されたバルブオーバーラップ期間中に排気ポートに戻るようにされるので特別に排気管圧力を低下する手段を設ける必要はなく構成が簡素化されコストも安くすることができる。
特に請求項9から17のようにすれば、冷間時の触媒の活性化を促進するとともに暖機後の触媒の過熱が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の全体の構成を示す図である。
【図2】バルブタイミング制御装置の構造をカム中心軸を通る平面で切った断面図である。
【図3】図1の装置を軸方向から見た図である。
【図4】オイルコントロールバルブ90の構造を示す図である。
【図5】図2の4−4線に沿って見たオイルコントロールバルブ90とカムシャフト50内の油路の連通を示す断面図である。
【図6】第1の実施の形態における触媒活性化制御の要否を判定するルーチンのフローチャートである。
【図7】触媒活性を促進する運転領域を示すマップである。
【図8】第1の実施の形態における触媒活性化のための制御のフローチャートである。
(a)はオーバーラップを拡大する制御のフローチャートであり、
(b)はオーバーラップを拡大時にスロットル開度を増大して排気ポート圧力を低下させる制御のフローチャートであり、
(c)はスロットル増大による出力増大を抑制のための点火時期遅角する制御のフローチャートである。
【図9】第1の実施の形態におけるオーバーラップ期間の変化を示す図であって、
(a)はオーバーラップ小の場合で、
(b)はオーバーラップ大の場合である。
【図10】第1の実施の形態におけるオーバーラップを大、中、小にするための吸気カムシャフト50と排気カムシャフト50’の位相を示す図表である。
【図11】吸気カムシャフトの位相を最も進角する場合のバルブ特性制御装置100のバルブハウジング20とロータ40の相対位置関係を示す図である。
【図12】排気カムシャフトの位相を最も遅角する場合のバルブ特性制御装置100’のバルブハウジング20’とロータ40’の相対位置関係を示す図である。
【図13】排気ポート圧力と吸気ポート圧力を比較して示した図である。
【図14】第1の実施の形態における触媒活性化の作動を説明する図である。
【図15】本発明による混合気の吹き抜けを説明する図である。
【図16】第2の実施の形態における触媒過熱防止の制御を必要とするか否かを判定するルーチンのフローチャートである。
【図17】第2の実施の形態における触媒過熱防止の制御のフローチャートである。
【図18】第1の実施の形態におけるオーバーラップの設定を示す図である。
【図19】第1の実施の形態の第2変形例における触媒過熱防止の制御を説明する図である。
【図20】第1の実施の形態の第2変形例における触媒過熱防止の制御のフローチャートである。
【図21】第1の実施の形態の第3変形例において使用される可変排気弁を示す図である。
【図22】第1の実施の形態の第3変形例における触媒過熱防止の制御を説明する図である。
【図23】第1の実施の形態の第3変形例における触媒過熱防止の制御のフローチャートである。
【図24】第1の実施の形態の第4変形例において使用される背圧を可変とするマフラーの構造を示す図である。
【図25】第1の実施の形態の第4変形例における触媒過熱防止の制御を説明する図である。
【図26】第1の実施の形態の第4変形例における触媒過熱防止の制御のフローチャートである。
【図27】第2の実施の形態における拡大されたオーバーラップ期間を示す図である。
【図28】第2の実施の形態における触媒活性化促進の制御を説明する図である。
【図29】第2の実施の形態におけるオーバーラップを大、中、小にするための吸気カムシャフト50と排気カムシャフト50’の位相を示す図表である。
【図30】第2の実施の形態の触媒過熱防止の制御を説明する図である。
【図31】第2の実施の形態の触媒過熱防止の制御のフローチャートである。
【図32】第2の実施の形態の変形例の触媒過熱防止の制御を説明する図である。
【図33】第2の実施の形態の変形例の触媒過熱防止の制御のフローチャートである。
【符号の説明】
2…吸気管
3…サージタンク
4…吸気マニホールド
5…エアクリーナ
6…排気マニホールド
7…排気管
10…ギヤ
20、20’…ハウジング
22、22’…内側突出部
30…サイドカバー
40、40’…ロータ
42、42’…ベーン
50、50’…カムシャフト
60A…上側ベアリングメタル
60B…下側ベアリングメタル
70…シリンダヘッド
80…カムキャップ
90…オイルコントロールバルブ
100、100’…バルブ特性制御装置
110、110’…進角油室
120、120’…遅角油室
200…ECU
211…エアフローメータ
212…クランクポジションセンサ
213…冷却水温センサ
214、214’…カム角センサ
251…電子スロットル
253…点火栓
255…排気制御弁
300…自動変速機
310…変速制御機構
400…マフラー
410…背圧制御弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a catalyst temperature control device that makes the temperature of a catalyst provided in an exhaust system of an internal combustion engine suitable for operating conditions, and in particular, a variable valve timing mechanism that moves an opening period of an intake valve and / or an exhaust valve. And a catalyst temperature control device in an engine in which an overlap period in which both an intake valve and an exhaust valve are open is made variable.
[0002]
[Prior art]
An engine having a so-called variable valve timing mechanism that changes an opening / closing period of an intake valve or an exhaust valve according to an operating condition is known. And when the engine is cold, both the intake valve and the exhaust valve are open. So-called overlap period is expanded to burn after combustion in the combustion chamber to promote activation of the catalyst disposed in the exhaust system. Devices for doing this are known.
[0003]
For example, in the apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-59936, the activation of the catalyst is promoted by delaying the closing timing of the exhaust system and extending the overlap period of the exhaust valve and the intake valve when cold. ing. Further, in the apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-21001, when the engine is cold, the valve opening overlap period of the exhaust valve and the intake valve is increased, the ignition timing is retarded, and the activation of the catalyst is promoted.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the idea of the invention of each of the above publications is that the exhaust period is mixed into the new air-fuel mixture by increasing the overlap period, so-called internal EGR is increased, and the combustion speed is delayed. It tries to raise the temperature.
However, only by extending the overlap period, much of the energy of the exhaust gas that has risen as described in the above publication is transmitted to the coolant through the cylinder head. As a result, there is a problem that it does not act effectively on the rise of the catalyst inlet gas temperature for the purpose of catalyst activation.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a catalyst temperature control device that can reliably increase the exhaust gas temperature and promote the warm-up of the catalyst when cold.
Further, such an extension of the overlap period may induce overheating of the catalyst after warming up, but there is a problem that this point is not taken into consideration, so it prevents overheating of the catalyst after warming up. This is also an object of the present invention.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the invention of
InstitutionMeans for determining whether it is necessary to promote catalyst activation depending on whether it is in a predetermined temperature range and whether it is in a predetermined rotation speed and load range;
Means for activating the valve characteristic control device to expand the overlap period when it is determined that promotion of catalyst activation is necessary;
During extended valve overlapInstitutionalMake the pressure in the exhaust port negativeExhaust pressure lowering means for lowering the pressure in the exhaust port;
ExpansionBy means of exhaust pressure reduction during a large valve overlap periodNegative pressureThe pressure in the intake port is higher than the pressure in the exhaust portTo becomeThe pressure in the intake portIncrease,Intake pipe pressure increasing means for blowing the sucked air-fuel mixture into the exhaust pipe;
An output increase suppressing means for suppressing an increase in engine output by the intake pipe pressure increasing means,
When it is judged that promotion of catalyst activation is necessaryThere is provided a catalyst temperature control device that promotes activation of a catalyst by blowing fuel and air into the exhaust pipe and combusting in the exhaust pipe while suppressing an increase in output.
In the catalyst temperature control device configured in this way,When it is determined that catalyst activation needs to be promoted, the valve overlap period is expanded andThe intake port pressure is made higher than the exhaust port pressure, and the sucked air-fuel mixture is blown into the exhaust pipe to promote the activation of the catalyst. Increase is suppressed.
[0006]
According to the invention of
In the catalyst temperature control apparatus configured in this way, the intake pipe throttleOpeningAs a result, the intake port pressure is increased, and the intake air mixture is blown into the exhaust pipe.
[0007]
According to the invention of
In the catalyst temperature control apparatus configured as described above, the ignition timing adjusting means adjusts the ignition timing so that the engine output due to the increase adjustment of the intake pipe pressure is suppressed.
[0008]
According to the invention of
With the catalyst temperature control device configured in this wayOh-Extend the burlap periodTo suppress the increase in engine outputTherefore, it is not necessary to separately provide an output increase suppressing means.
[0009]
According to the invention of
In the catalyst temperature control device configured in this way,A valve characteristic control device attached to the exhaust camshaft and a valve characteristic control device attached to the intake camshaft;Change both and overlapperiodIs enlarged.
[0010]
According to the invention of claim 6, in the invention of
In the catalyst temperature control device configured in this way,A valve characteristic control device attached to the exhaust camshaft and a valve characteristic control device attached to the intake camshaft;Overlap by either one ofperiodIs enlarged.
[0011]
According to the invention of
In the catalyst temperature control apparatus configured as described above, the length of the exhaust pipe is set back to the exhaust port during the valve overlap period in which the negative pressure wave due to the exhaust pulsation is expanded.
[0012]
According to the invention of claim 8, in the invention of
In the catalyst temperature control device configured in this way,Two exhaust manifolds, each of which is a single exhaust manifold, are connected by a communication pipe, an exhaust control valve is provided in the communication pipe, and the exhaust control valve isAdjust so that the negative pressure wave due to exhaust pulsation returns to the exhaust port during the valve overlap period.The exhaust port pressure is reduced.
[0013]
According to the invention of claim 9, in the invention of
In the catalyst temperature control device configured as described above, the catalyst overheat prevention means prevents the catalyst from overheating due to the increased overlap after warm-up.
[0014]
According to the invention of
In the catalyst temperature control apparatus configured as described above, the fuel injection timing is adjusted by the fuel injection timing adjusting means, and the fuel injection timing is adjusted so that the fuel is injected while the intake valve is open. Is prevented from overheating.
[0015]
According to the eleventh aspect of the present invention, in the tenth aspect of the present invention, when the fuel injection time is long and the fuel is injected during the overlap even if the fuel injection timing is adjusted by the fuel injection timing adjusting means, the exhaust valve A catalyst temperature control device is provided in which the valve closing timing is advanced so that the overlap is shortened and fuel blow-off is prevented.
In the catalyst temperature control apparatus configured as described above, when the fuel injection time is long and fuel is injected during the overlap even if the fuel injection timing is adjusted by the fuel injection timing adjusting means, the closing timing of the exhaust valve This shortens the overlap and prevents the catalyst from overheating.
[0016]
According to the twelfth aspect of the present invention, in the tenth aspect of the invention, when the fuel injection time is long and fuel is injected during the overlap even if the fuel injection timing is adjusted by the fuel injection timing adjusting means, the fuel injection is performed. There is provided a catalyst temperature control device which shortens the time and prevents the fuel from being blown out.
In the catalyst temperature control apparatus configured as described above, the fuel injection time is shortened when the fuel injection time is long and the fuel is injected during the overlap even if the fuel injection timing is adjusted by the fuel injection timing adjusting means. This prevents overheating of the catalyst.
[0017]
According to the invention of claim 13, in the invention of claim 9, the overlap occurs when the catalyst overheating reaches an expected condition.PeriodExpansionDrivingEscape from the areaChange the operating conditions to prevent overheating of the catalyst,A catalyst temperature control device is provided.
With the catalyst temperature control device configured in this way, when the catalyst overheating reaches the expected condition.In-BurlapPeriodExpansionBe doneIt escapes from the area and prevents overheating of the catalyst.
[0018]
According to the invention of claim 14, in the invention of claim 9, the post-warming-up catalyst overheat prevention means is a port that makes the pressure of the exhaust port higher than the pressure of the intake port when a condition where the catalyst overheat is expected is reached. A catalyst temperature control device serving as an intermediate pressure adjusting means is provided.
In the catalyst temperature control device configured as described above, when the catalyst overheating is expected, the pressure of the exhaust port is made higher than the pressure of the intake port by the inter-port pressure adjusting means to prevent overheating of the catalyst. .
[0019]
According to the fifteenth aspect of the invention, in the thirteenth aspect of the invention, the inter-port pressure adjusting means reduces the throttle opening in order to reduce the intake port pressure when the catalyst overheating is expected. There is provided a catalyst temperature control device as an opening reduction means.
In the catalyst temperature control device configured as described above, when the catalyst overheating is expected, the throttle opening is reduced by the throttle opening reduction means to prevent the catalyst from being overheated.
[0020]
According to the invention of claim 16, in the invention of claim 14, the inter-port pressure adjusting means connects two collective exhaust manifolds, each of which collects a single exhaust manifold, with a communication pipe,An exhaust control valve is provided in the communication pipe, and the exhaust control valveWhen the catalyst overheating reaches the expected condition,Close controlExhaust portThe pressure of the positive pressureA catalyst temperature control device is provided.
In the catalyst temperature control apparatus configured in this way, two collective exhaust manifolds each collecting a single exhaust manifold are connected by a communication pipe,An exhaust control valve is provided in the communication pipe, and the exhaust control valveWhen the catalyst overheating reaches the expected condition,Close controlExhaust portSet the pressure to positiveThe pressure between the ports is adjusted.
[0021]
According to the invention of claim 17, in the invention of claim 14, the inter-port pressure adjusting means isA back pressure control valve is provided at the rear end of the exhaust pipe, and the back pressure control valve isWhen catalyst overheating reaches the expected conditions,Closed control at the time of overlap, the exhaust port pressure is made positive pressureA catalyst temperature control device is provided.
In the catalyst temperature control device configured in this way, when the catalyst overheating reaches the expected condition,The back pressure control valve provided at the rear end portion of the exhaust pipe is closed and closed at the time of overlap so that the pressure of the exhaust port becomes positive.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram showing the overall structure of the first embodiment of the present invention.
Intake air is supplied to an intake port (not shown) of the
[0023]
The
[0024]
On the other hand, an exhaust manifold 6 is attached to an exhaust port (not shown) of the
[0025]
A catalyst 8 is disposed in an
[0026]
In addition to the
[0027]
The
The details of the structure of the
[0028]
The engine
The intake
[0029]
The
The
[0030]
Further, in order to change the phase of the valve opening period of the intake valve (not shown) and the phase of the valve opening period of the exhaust valve (not shown), the vane type valve
Therefore, hereinafter, the valve
[0031]
FIG. 2 is a cross-sectional view of the vane type valve
Referring to FIG. 2, a
[0032]
FIG. 3 is a view of the valve
As shown in FIG. 3, the
[0033]
As shown in FIG. 3, the
The
[0034]
Returning to FIG. 2 and paying attention to the
The annular
The annular
The shaft-end-side annular
[0035]
On the other hand, the
FIG. 4 shows details of the
[0036]
The
The
[0037]
For example, when excited at a duty ratio of 100%, the
When the duty ratio is 0% (not energized), the
FIG. 4 shows a state in which the
[0038]
On the other hand, the
[0039]
In FIG. 2,
Similarly,
[0040]
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line 4-4 of FIG. 2, and the communication between the annular
As shown in FIG. 4, the cylinder head internal
[0041]
On the other hand, the
Here, referring to FIG. 6 in which the structure of the
[0042]
On the other hand, in the
[0043]
Accordingly, the hydraulic oil for advancement passes from the
[0044]
Further, the hydraulic oil for retarding angle is formed from the retarding port 91b of the
[0045]
Hereinafter, the control of the first embodiment of the present invention configured as described above will be described.
Here, in the first embodiment, the overlap amount is increased and adjusted under a predetermined operating condition set in advance, and the throttle opening is increased to increase the intake pipe negative pressure to bring the air-fuel mixture into the exhaust pipe. It introduces and burns the air-fuel mixture in the exhaust pipe to promote the activation of the catalyst.
Also, in order to prevent the fuel from reaching the catalyst without being burned due to blow-through when the overlap is expanded after the engine is warmed up, the throttle opening is decreased and the intake port pressure is made lower than the exhaust port pressure. Have been to.
[0046]
Hereinafter, the details of the control of the catalyst activation will be described. The flowchart of FIG. 6 is for determining whether or not catalyst activation promotion is necessary.
In
[0047]
FIG. 7 is a map for determination in
[0048]
FIG. 8 (a) is a flowchart for expanding the overlap executed when it is determined in the flowchart of FIG. 6 that catalyst activation promotion should be executed, and FIG. 8 (a) is a flowchart for increasing the throttle opening degree. FIG. 8 (c) shows a flowchart for executing the retarding of the ignition timing for suppressing the increase in output due to the increase in the throttle opening in b). Each control is executed when the flag FCC is determined to be 1.
[0049]
Next, (aThe enlargement of the overlap amount shown in the flowchart of FIG. For example, the overlap amount is increased from the state shown in FIG. 9A to the state shown in FIG. 9B. For this purpose, it is necessary to shift the opening period of the intake valve to the advance side and simultaneously shift the exhaust valve opening period to the retard side. Therefore, the rotational phases of the
[0050]
The current phases of the
[0051]
On the other hand, the
Normally, the vehicle is operated with a predetermined overlap according to the operating conditions. For example, the overlap is changed according to the load (see FIG. 18) or the speed is changed according to the rotational speed (see FIG. 19), as will be described later regarding prevention of overheating of the catalyst after warm-up.
The map in FIG. 10 has the same parameters as those used for the above-described camshaft phase measurement, that is, the intake
[0052]
If the measured camshaft phase is delayed with respect to the target camshaft phase value obtained from the map, a command to send an excitation current with a duty ratio of 100% to the
[0053]
FIGS. 11 and 12 show valve housings 20 and 20 ′ of the valve
In each figure, the
[0054]
First, as shown in FIG. 11, when the phase of the
[0055]
On the other hand, when the phase of the intake camshaft 50 'is most retarded as shown in FIG. 12, the electromagnetic solenoid 92' of the oil control valve 90 'is demagnetized, and the hydraulic oil introduced as shown by the thick dashed arrow Then, the
[0056]
The
[0057]
Next, the increase in the throttle opening in FIG. 8B will be described. As described above, in this engine, the length of the exhaust manifold 6 is optimized so that the pressure Pe of the exhaust port becomes negative during the overlap period. Therefore, the throttle opening of the
[0058]
Next, the ignition timing retardation in FIG. 8C will be described. This retarding of the ignition timing suppresses the increase in output due to the increase in the throttle opening described above, but also has the effect of facilitating the combustion of the air-fuel mixture blown through the exhaust pipe, which has the effect of delaying the combustion period. The retarded ignition timing is also stored in the
[0059]
FIG. 14 is a time chart for explaining the above control, and FIG. 15 is a diagram showing a state in which the air-fuel mixture blows from the intake port to the exhaust port by the control of FIG. 6 and burns in the exhaust port. In this way, the air-fuel mixture blows from the intake port to the exhaust port and burns in the exhaust port or the exhaust pipe, so that the activation of the catalyst 8 is promoted.
[0060]
Next, in the first embodiment, the throttle opening is decreased to prevent the catalyst from being overheated due to the blow-through when the overlap is expanded after the engine is warmed, and the intake port is reduced to prevent the catalyst from overheating. The control for making the pressure lower than the exhaust port pressure will be described. 16 and 17 are flowcharts for preventing this control.
In
[0061]
If the determination in
Here, it is determined from the map shown in FIG. 18 whether or not it is a blow-through prevention target area in
[0062]
FIG. 17 is a routine that is executed when FOT = 1 in the flowchart of FIG. 16. If it is determined in
[0063]
Next, a modification of the first embodiment will be described. In each modification, the catalyst activation method during cold is the same as that in the first embodiment, but the method for preventing catalyst overheating after warm-up is different. First, in the first modified example, the overlap is defined by the rotational speed, and the gear stage of the automatic transmission is changed when a predetermined time elapses in a region where the overlap is large, i.e., the blow-off prevention target region. Thus, the rotational speed is changed to escape from the blow-through prevention target area.
[0064]
FIG. 19 is a diagram for explaining the above concept. In FIG. 19, the horizontal axis is the engine speed, and the region between the speeds NE1 and NE2 is a blowout prevention target area where the overlap is increased as shown in the lower part of the figure. For example, when traveling at point X with a third gear, if the state continues for a predetermined time or longer, a signal is sent to the speed
[0065]
Similar to the first embodiment, the above-described control is executed when staying in the blow-by prevention target region for a predetermined time or more, and the flowchart of that portion is the same as FIG. FIG. 20 is a flowchart for performing the control described with reference to FIG. 19. If it is determined in
[0066]
Next, a second modification of the first embodiment will be described. In the second modification, the exhaust manifold is configured as shown by 6 'in FIG. 21, and the collecting pipe 6a of the # 1 cylinder and # 4 cylinder and the collecting
When the
[0067]
Therefore, when the blowout prevention target region remains for a predetermined time or longer, the
[0068]
Next, a third modification of the first embodiment will be described. In this third modification, a muffler 400 disposed at the last flow part of the exhaust pipe has a structure as shown in FIG. 24 and includes a back
[0069]
Therefore, when the air pressure remains in the blowout prevention target region for a predetermined time or longer, the back
When the back
[0070]
Next, a second embodiment will be described. FIG. 27 shows the overlap period in the second embodiment, and it is moved to the retard side significantly compared to the case of the first embodiment shown in FIG. 9B. In comparison with the first embodiment, the second embodiment has a reduced effective intake stroke. As a result, the output decreases, so that the ignition timing retarding control in the first embodiment is not required for the catalyst activation promotion. FIG. 28 is a diagram for explaining control of catalyst activation promotion in the second embodiment.
The control of catalyst activation promotion in the second embodiment is not particularly shown because it is executed in the flowchart of FIG. 6 and the flowcharts of FIGS. 8A and 8B in the first embodiment.
[0071]
Further, compared with the case where the overlap shown in (a) of FIG. 9 is not enlarged, the valve opening period of the intake valve is not changed, so that the exhaust valve is opened compared to the case shown in (a) of FIG. It can be executed only by moving the period. FIG. 29 shows the phase values of the
Note that, as in the first embodiment, the vehicle is usually operated with a predetermined overlap according to the operating conditions.
[0072]
Next, control for preventing overheating of the catalyst after warm-up in the second embodiment will be described.
In this second embodiment, when the overlap is expanded after warming up, the fuel injection is closed and the intake valve is closed.OpenAnd the fuel injection time is closed and the intake valve is closed.OpenIf it does not fit while the exhaust valve is closed, the fuel injection time will close and the intake valve willOpenTo stay within.
[0073]
FIG. 30 is a diagram for explaining the above concept. FIG. 30 shows the valve opening period of the intake valve. Further, a fuel injection period TAU in which the end of the injection is closed at the closing timing of the intake valve is shown.
On the other hand, if the valve opening period of the exhaust valve is set as shown on the upper side and the overlap is increased, the fuel is injected during the overlap, and the fuel is unburned by the blow-through. It is discharged as it is and the catalyst is overheated. Therefore, the opening period of the exhaust valve is changed as shown on the lower side to reduce the overlap so that fuel cannot be injected during the overlap.
[0074]
Similar to the first embodiment, the above-described control is executed when staying in the blowout prevention target region for a predetermined time or more, and the flowchart of the determination part is the same as that in FIG. FIG. 31 is a flowchart of the above-described control executed when it is determined that FOT = 1 in the flowchart of FIG.
If an affirmative determination is made in
[0075]
Next, at step 314, the exhaust valve closing timing TEXCL is calculated, and the routine proceeds to step 315, where it is determined whether or not the fuel injection start timing TFIGN is ahead of the exhaust valve closing timing TEXCL. If an affirmative determination is made, it means that fuel is injected during the overlap, so the routine proceeds to step 316 and the phase EXCP of the
[0076]
Next, a modification of the second embodiment will be described. In this modification, the method for activating the catalyst during cold is the same as in the second embodiment, and when the overlap is expanded after warming up, the fuel injection is closed and the intake valve is closed However, if the fuel injection time does not fit while the exhaust valve is closed and the intake valve is closed, the fuel injection time is shortened, that is, The fuel injection amount is reduced so that the fuel injection is accommodated while the exhaust valve is closed and the intake valve is closed.
[0077]
FIG. 32 is a diagram for explaining the above concept. As in FIG. 30, the exhaust valve opening period, the intake valve opening period, and the overlap period are shown. Further, it is shown that when the fuel injection time TAU is reduced, it can be prevented from overlapping.
FIG. 33 is a flowchart of this control.
[0078]
It is also possible to combine the overheat prevention means used in the first embodiment and the first to fourth modifications thereof with the catalyst activation promoting means used in the second embodiment. On the contrary, it is possible to combine the overheat prevention means used in the second embodiment and its modifications with the catalyst activation promoting means used in the first embodiment.
The overlap enlargement means, the catalyst activation promotion condition, the blow-through prevention target area, and the like described in the text are merely examples, and the means and conditions are not limited thereto as long as each purpose is achieved.
[0079]
【The invention's effect】
According to the invention described in each claim, the valve overlap period is expanded by the valve characteristic control device when the engine is in a predetermined predetermined operating state, and the engine exhaust port is expanded during the expanded valve overlap period. The pressure in the intake pipe is increased more than the reduced pressure in the exhaust port, and the intake air mixture blows into the exhaust pipe and burns in the exhaust pipe. As a result, the catalyst is reliably activated. The increase in the output due to the increase in the pressure in the intake pipe is suppressed by the means for suppressing the increase in the output, so that the output not required by the driver is not generated and the driving feeling is not impaired.
[0080]
Especially according to
In particular, exhaust gas can be exhausted as in claim 5.Attached to camshaftvalveCharacteristic control deviceAnd intakeAttached to camshaftvalveCharacteristic control deviceSince the overlap period is expanded, the degree of freedom of expansion of the overlap period is great.
In particular, exhaust gas can be exhausted as in claim 6.Attached to camshaftvalveCharacteristic control deviceAnd intake valveAttached to camshaftvalveCharacteristic control deviceIn either case, the overlap period is enlarged, so that the overlap enlargement control is simple.
In particular, according to the seventh aspect of the present invention, the exhaust pipe whose length is optimized is adapted to return to the exhaust port during the valve overlap period in which the negative pressure wave due to the exhaust pulsation is expanded.TheDeclineDoThere is no need to provide means, and the configuration can be simplified and the cost can be reduced.
In particular, according to the ninth to seventeenth aspects, activation of the catalyst during cold is promoted and overheating of the catalyst after warming up is prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the structure of the valve timing control device taken along a plane passing through the cam central axis.
FIG. 3 is a view of the apparatus of FIG. 1 as viewed from the axial direction.
4 is a view showing a structure of an
5 is a cross-sectional view showing communication between an
FIG. 6 is a flowchart of a routine for determining whether or not catalyst activation control is necessary in the first embodiment.
FIG. 7 is a map showing an operation region in which catalyst activity is promoted.
FIG. 8 is a flowchart of control for catalyst activation in the first embodiment.
(A) is a flowchart of control for enlarging the overlap;
(B) is a flowchart of control for increasing the throttle opening and lowering the exhaust port pressure when the overlap is enlarged,
(C) is a flowchart of the control for retarding the ignition timing for suppressing the increase in output due to the increase in throttle.
FIG. 9 is a diagram showing a change in the overlap period in the first embodiment,
(A) is the case of small overlap,
(B) is the case of large overlap.
FIG. 10 is a chart showing the phases of
11 is a view showing a relative positional relationship between the
FIG. 12 is a diagram showing a relative positional relationship between the
FIG. 13 is a diagram comparing the exhaust port pressure and the intake port pressure.
FIG. 14 is a diagram illustrating an operation of catalyst activation in the first embodiment.
FIG. 15 is a diagram for explaining air-fuel mixture blow-through according to the present invention.
FIG. 16 is a flowchart of a routine for determining whether or not control for preventing catalyst overheating is required in the second embodiment.
FIG. 17 is a flowchart of control for preventing catalyst overheating in the second embodiment.
FIG. 18 is a diagram illustrating overlap setting according to the first embodiment.
FIG. 19 is a diagram illustrating control for preventing catalyst overheating in a second modification of the first embodiment.
FIG. 20 is a flowchart of control for preventing catalyst overheating in a second modification of the first embodiment;
FIG. 21 is a view showing a variable exhaust valve used in a third modification of the first embodiment.
FIG. 22 is a diagram for explaining control for preventing catalyst overheating in a third modification of the first embodiment;
FIG. 23 is a flowchart of control for preventing catalyst overheating in a third modification of the first embodiment;
FIG. 24 is a diagram showing a structure of a muffler that makes back pressure variable, which is used in a fourth modification of the first embodiment.
FIG. 25 is a diagram for explaining control for preventing catalyst overheating in a fourth modification of the first embodiment;
FIG. 26 is a flowchart of control for preventing catalyst overheating in a fourth modification of the first embodiment.
FIG. 27 is a diagram showing an enlarged overlap period in the second embodiment.
FIG. 28 is a diagram for explaining control of catalyst activation promotion in the second embodiment.
FIG. 29 is a chart showing the phases of the
FIG. 30 is a diagram for explaining control for preventing catalyst overheating according to the second embodiment;
FIG. 31 is a flowchart of control for preventing catalyst overheating according to the second embodiment;
FIG. 32 is a diagram for explaining control for preventing catalyst overheating according to a modification of the second embodiment;
FIG. 33 is a flowchart of control for preventing catalyst overheating according to a modification of the second embodiment;
[Explanation of symbols]
2 ... Intake pipe
3 ... Surge tank
4 ... Intake manifold
5 ... Air cleaner
6 ... Exhaust manifold
7 ... Exhaust pipe
10 ... Gear
20, 20 '... housing
22, 22 '... inner protrusion
30 ... Side cover
40, 40 '... rotor
42, 42 '... Vane
50, 50 '... camshaft
60A ... Upper bearing metal
60B ... Lower bearing metal
70 ... Cylinder head
80 ... Cam cap
90 ... Oil control valve
100, 100 '... Valve characteristic control device
110, 110 '... Advance oil chamber
120, 120 '... retarded oil chamber
200 ... ECU
211 ... Air flow meter
212 ... Crank position sensor
213 ... Cooling water temperature sensor
214, 214 '... cam angle sensor
251 ... Electronic throttle
253 ... Spark plug
255 ... Exhaust control valve
300 ... automatic transmission
310 ... transmission control mechanism
400 ... Muffler
410 ... back pressure control valve
Claims (17)
機関が予め定めた温度領域にあるか、及び、予め定めた回転数、負荷の領域にあるかによって触媒活性化の促進の要否を判定する手段と、
触媒活性化の促進が必要と判定された場合に、バルブ特性制御装置を作動せしめてオーバーラップ期間を拡大する手段と、
拡大されたバルブオーバーラップ期間中の機関の排気ポート内の圧力が負圧になるように排気ポート内の圧力を低下せしめる排気圧力低下手段と、
拡大されたバルブオーバーラップ期間中に排気圧力低下手段により負圧化された排気ポート内の圧力よりも吸気ポート内の圧力が高くなるように吸気ポート内の圧力を増大せしめ、吸入された混合気を排気管に吹き抜けさせる吸気管圧力増大手段と、
吸気管圧力増大手段による機関出力の増大を抑制する出力増大抑制手段と、を具備し、
触媒活性化の促進が必要と判定された場合に、出力増大を抑制しながら、燃料と空気を排気管内に吹き抜けさせて排気管内において燃焼させ、触媒の活性化を促進する触媒温度制御装置。A catalyst temperature control device for controlling the temperature of a catalyst disposed in an exhaust system of an engine provided with a valve characteristic control device capable of changing a valve overlap period according to an operation state,
Means for determining whether it is necessary to promote catalyst activation depending on whether the engine is in a predetermined temperature range and whether the engine is in a predetermined rotation speed or load range;
Means for activating the valve characteristic control device to expand the overlap period when it is determined that promotion of catalyst activation is necessary;
Exhaust pressure lowering means for reducing the pressure in the exhaust port so that the pressure in the exhaust port of the engine during the expanded valve overlap period becomes negative pressure ;
Than the pressure in the negative pressure exhaust port by the exhaust pressure reducing means in the expansion is a valve overlap period made to increase the pressure in the intake port pressure in the intake port to the higher due so, inhaled Intake pipe pressure increasing means for blowing the air-fuel mixture through the exhaust pipe;
An output increase suppressing means for suppressing an increase in engine output by the intake pipe pressure increasing means,
A catalyst temperature control device that promotes catalyst activation by blowing fuel and air into an exhaust pipe and burning the exhaust pipe while suppressing an increase in output when it is determined that promotion of catalyst activation is necessary .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03138898A JP3635911B2 (en) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | Catalyst temperature controller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP03138898A JP3635911B2 (en) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | Catalyst temperature controller |
Publications (2)
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JPH11229915A JPH11229915A (en) | 1999-08-24 |
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