JP3669175B2 - Preignition prevention device for variable valve engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸・排気弁のリフト特性を可変に制御する可変動弁手段を備えたエンジンにおいて、該可変動弁手段を制御してプレイグニッション(過早着火) を防止する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
エンジンの不整燃焼であるプレイグニッションを防止する技術として、従来、プレイグニッションを検出したときに、スロットル弁を閉じ方向に動かしてシリンダ内の総ガス量を低減し、圧縮行程中の筒内ガス温度を減少させる方法が知られている(特開平8−319931号) 。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のプレイグニッション防止方法では、吸入空気量減少のためスロットル弁を閉じて吸気負圧を発生させると、一方では吸・排気弁のオーバラップ期間中に排気通路からシリンダ内に入る高温の既燃ガス量が増加し、圧縮行程中の筒内混合気温度を上昇させ、炭化水素の酸化反応速度を上昇させ、プレイグニッションの発生を助長する結果となる。
【0004】
したがって、圧縮行程中のガス温度が、点火前の酸化反応速度が一定値以下となるように、より、スロットル弁の閉じ量を大きくして総ガス量を減らす必要があり、トルクの低下代が大きくなる傾向があった。
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、可変動弁の制御によってトルクの低下代を抑制しつつプレイグニッションを効果的に防止できるようにした可変動弁エンジンのプレイグニッション防止装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明は、図2に示すように、吸・排気弁のリフト特性を可変に制御する可変動弁手段を備えたエンジンにおいて、プレイグニッションを検出するプレイグニッション検出手段と、プレイグニッションが検出されたときに、排気弁の閉時期を上死点に近づけるように可変動弁手段を制御する排気弁閉時期制御手段と、
を含んで構成したことを特徴とする
【0008】
本発明によると、プレイグニッション検出手段によってプレイグニッションが検出されたときに、排気弁閉時期制御手段によって排気弁の閉時期を上死点に近づけるように可変動弁手段が制御される。
これにより、排気上死点付近のシリンダ内に残留する既燃ガス量が最も少なくなる時期に排気弁が閉じ、圧縮混合気中に高温の既燃ガスの占める割合が減少するため、圧縮上死点付近の筒内ガス温度が減少してプレイグニッションを回避できる。また、新気の量は殆
ど変わらないため、トルクを低減させずに済む。
【0011】
また、図4に示すように、プレイグニッションが検出されたときに、吸・排気弁の開オーバラップ量を縮小するように可変動弁手段を制御する開オーバラップ量制御手段を更に含んで構成してもよい。
【0012】
かかる発明によると、プレイグニッション検出手段によってプレイグニッションが検出されたときに、開オーバラップ量制御手段によって吸・排気弁の開オーバラップ量を縮小するように可変動弁手段が制御されると共に、排気弁閉時期制御手段によって排気弁の閉時期を上死点に近づけるように可変動弁手段が制御される。
【0013】
これにより、排気通路からシリンダ内に吹き返す既燃ガス量が低減すると共に、排気上死点付近のシリンダ内に残留する既燃ガス量が最も少なくなる時期に排気弁が閉じるため、圧縮混合気中に高温の既燃ガスの占める割合が減少し、以て、圧縮上死点付近の筒内ガス温度が減少してプレイグニッションを回避できる。
また、新気の量は殆ど変わらないため、トルクを低減させずに済む。
【0014】
また、上記発明において、プレイグニッションが検出されたときに、まず開オーバラップ量制御手段によって吸・排気弁の開オーバラップ量を縮小するように可変動弁手段を制御し、次いで排気弁閉時期制御手段によって排気弁の閉時期を上死点付近の残留既燃ガスが最小となるタイミングに近づけるように可変動弁手段を制御する構成としてもよい。
【0015】
かかる発明によると、プレイグニッションが検出されたときに、まず開オーバラップ量制御手段によって吸・排気弁の開オーバラップ量を縮小するように可変動弁手段を制御することにより、既燃ガスの吹き返し量を減少してプレイグニッションを回避し、それでも十分でない場合は、排気弁閉時期制御手段によって排気弁の閉時期を上死点に近づけるように可変動弁手段を制御することにより、残留既燃ガス量が最小となるように減少させる作用を加えてプレイグニッションをより確実に回避する。
【0020】
また、図6に示すように、プレイグニッションが検出されたときに、吸気弁の閉時期を吸入空気量が減少する方向に移動するように可変動弁手段を制御する吸気弁閉時期制御手段を更に含んで構成してもよい。
【0021】
かかる発明によると、プレイグニッション検出手段によってプレイグニッションが検出されたときに、排気弁閉時期制御手段によって排気弁の閉時期を上死点に近づけるように可変動弁手段が制御されると共に、吸気弁の閉時期を吸入空気量が減少する方向に移動するように可変動弁手段が制御される。
【0022】
これにより、排気上死点付近のシリンダ内に残留する既燃ガス量が最も少なくなる時期に排気弁が閉じると共に、シリンダ内の総ガス量が減少するため、圧縮上死点付近の筒内ガス温度が減少してプレイグニッションを回避できる。
また、上記発明において、プレイグニッションが検出されたときに、まず排気弁閉時期制御手段によって排気弁の閉時期を上死点付近の残留既燃ガスが最小となるタイミングに近づけるように可変動弁手段を制御し、次いで吸気弁閉時期制御手段によって吸気弁の閉時期を吸入空気量が減少する方向に移動するように可変動弁手段を制御する構成としてもよい。
【0023】
かかる発明によると、プレイグニッションが検出されたときに、まず排気弁閉時期制御手段によって排気弁の閉時期を上死点付近の残留既燃ガスが最小となるタイミングに近づけるように可変動弁手段を制御することにより、残留既燃ガス量を減少してプレイグニッションを回避し、それでも十分でない場合は、吸気弁閉時期制御手段によって吸気弁の閉時期を吸入空気量が減少する方向に移動するように可変動弁手段を制御することにより、シリンダ内の総ガス量が減少する作用を加えてプレイグニッションをより確実に回避する。
【0024】
また、図7に示すように、吸・排気弁のリフト特性を可変に制御する可変動弁手段を備えたエンジンにおいて、プレイグニッションを検出するプレイグニッション検出手段と、プレイグニッションが検出されたときに、吸・排気弁の開オーバラップ量を縮小するように可変動弁手段を制御する開オーバラップ量制御手段と、プレイグニッションが検出されたときに、排気弁の閉時期を上死点に近づけるように可変動弁手段を制御する排気弁閉時期制御手段と、プレイグニッションが検出されたときに、吸気弁の閉時期を吸入空気量が減少する方向に移動するように可変動弁手段を制御する吸気弁閉時期制御手段と、を含んで構成してもよい。
【0025】
かかる発明によると、プレイグニッション検出手段によってプレイグニッションが検出されたときに、開オーバラップ量制御手段によって吸・排気弁の開オーバラップ量を縮小するように可変動弁手段が制御され、排気弁閉時期制御手段によって排気弁の閉時期を上死点に近づけるように可変動弁手段が制御されると共に、吸気弁の閉時期を吸入空気量が減少する方向に移動するように可変動弁手段が制御される。
【0026】
これにより、排気通路からシリンダ内に吹き返す既燃ガス量が低減し、排気上死点付近のシリンダ内に残留する既燃ガス量が最も少なくなる時期に排気弁が閉じると共に、シリンダ内の総ガス量が減少するため、圧縮上死点付近の筒内ガス温度が減少してプレイグニッションを回避できる。
また、上記発明において、プレイグニッションが検出されたときに、まず開オーバラップ量制御手段によって吸・排気弁の開オーバラップ量を縮小するように可変動弁手段を制御し、次いで排気弁閉時期制御手段によって排気弁の閉時期を上死点に近づけるように可変動弁手段を制御し、最後に吸気弁閉時期制御手段によって吸気弁の閉時期を吸入空気量が減少する方向に移動するように可変動弁手段を制御する構成としてもよい。
【0027】
かかる発明によると、プレイグニッションが検出されたときに、まずまず開オーバラップ量制御手段によって吸・排気弁の開オーバラップ量を縮小するように可変動弁手段を制御することにより、既燃ガスの吹き返し量を減少してプレイグニッションを回避し、それでも十分でない場合は、排気弁閉時期制御手段によって排気弁の閉時期を上死点に近づけるように可変動弁手段を制御することにより、残留既燃ガス量を減少する作用を加えてプレイグニッションを回避し、更にそれでも十分でない場合は、吸気弁閉時期制御手段によって吸気弁の閉時期を吸入空気量が減少する方向に移動するように可変動弁手段を制御することにより、シリンダ内の総ガス量が減少する作用を加えてプレイグニッションをより確実に回避する。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図に基づいて説明する。一実施形態の全体構成を示す図8において、エンジン1には、弁駆動装置2により開閉を電子制御される吸気弁3及び排気弁4が装着されている。各気筒の吸気ポート5には、燃料噴射弁6が装着され、燃焼室7には点火栓8及び点火コイル9が装着されると共に、プレイグニッション検出のため筒内圧力を検出するプレイグニッション検出手段として筒内圧センサ10が装着されている。なお、プレイグニッション検出手段としては、この他、プレイグニッション発生時に筒内のガスの燃焼化学反応により点火栓8の2次電圧出力が変化することを検出する方式、プレイグニッション発生時の振動,圧力状態をノックセンサにより検出する方式、前記燃焼化学反応により生じる筒内イオンを検出する方式、筒内温度を検出する方式などを用いることができる。また、エンジン本体には各気筒の基準クランク角で基準信号を出力すると共に、微小クランク角毎に単位角信号を出力するクランク角センサ11が装着されている。
【0029】
前記筒内圧力センサ10,クランク角センサ11等の信号はコントロールユニット12に出力され、コントロールユニット12は、これらの検出信号に基づいて前記燃料噴射弁6に燃料噴射信号を出力して燃料噴射制御を行い、前記点火コイル9に点火信号を出力して点火制御を行い、更に、前記弁駆動装置2に弁駆動信号を出力して吸気弁3及び排気弁4の開閉を制御する。特に、本発明に係る構成として前記筒内圧力センサ10の信号に基づいてプレイグニッションを検出したときに、吸・排気弁の開閉時期の制御によってプレイグニッションを回避する制御を行う。
【0030】
前記弁駆動装置2の構成を図9に示す。図9において弁駆動装置2は、シリンダヘッド上に設けられる非磁性材料製のハウジング21と、吸気弁3(又は排気弁4、以下吸気弁3で代表する) のステムに一体に設けられてハウジング21内に移動自由に収納されるアーマチュア22と、該アーマチュア22を吸引して吸気弁3を閉弁作動させる電磁力を発揮可能なようにアーマチュア22の上面に対向する位置でハウジング21内に固定配置される閉弁用電磁石23と、該アーマチュア22を吸引して吸気弁3を開弁作動させる電磁力を発揮可能なようにアーマチュア22の下面に対向する位置でハウジング21内に固定配置される開弁用電磁石24と、吸気弁3の閉弁方向に向けてアーマチュア22を付勢する閉弁側戻しバネ25と、吸気弁3の開弁方向に向けてアーマチュア22を付勢する開弁側戻しバネ26と、を備えて構成される。そして、閉弁用電磁石23と開弁用電磁石24とを共に消磁したときに、吸気弁3は全開位置と閉弁位置との間の略中央位置にあるように、閉弁側戻しバネ25と開弁側戻しバネ26とのバネ力が設定され、閉弁用電磁石23のみを励磁したときに吸気弁3は閉弁し、開弁用電磁石24のみを励磁したときに吸気弁3は開弁(全開) するように駆動される。該弁駆動装置2が吸気弁駆動手段を構成する。
【0031】
前記弁駆動装置2による吸気弁3及び排気弁4の吸・排気のための開閉時期は、通常は図5に示すように、エンジン1の運転状態に基づいて設定された目標開閉時期となるように制御されるが、特に、吸気弁3の吸気下死点前の閉時期IVCを、アクセル開度とエンジン回転速度、或いはこれらに基づいて設定された要求トルクなどに基づいて広範囲に可変制御して吸入空気量を制御するようになっている。また、プレイグニッションを検出したときには、プレイグニッションを回避するように吸・排気弁の開閉時期が制御される。
【0032】
以下に、前記プレイグニッション検出時における吸・排気弁の開閉時期制御の各実施の形態を、図10以下のフローチャートに従って説明する。図10は、図1に示した開オーバラップ量制御手段を備えた第1の実施の形態に係るフローチャートを示す。このフローは、所定時間周期で実行される(以下のフローでも同様) 。
ステップ(図ではSと記す。以下同様) 1では、プレイグニッションを計測する。具体的には、前記筒内圧センサ10からの信号に基づいて、点火時期または着火遅れ期間を考慮した圧縮上死点付近の筒内圧力変動のレベルからプレイグニッションの発生を検出し、該プレイグニッション発生の頻度を計測し、あるいは、前記圧縮上死点付近の筒内圧力変動を積分する。
【0033】
ステップ2では、前記プレイグニッション発生の頻度又は筒内圧力変動積分値が一定値を超えているかによってプレイグニッションが回避すべきレベルで発生しているかを判定する。
ステップ2でプレイグニッションが回避すべきレベルで発生していると判定された場合は、ステップ3以降へ進みプレイグニッションを回避する吸・排気弁開閉時期の制御を行う。
【0034】
ステップ3では、吸・排気弁の目標開オーバラップ量を算出する。ここで、該目標開オーバラップ量は、プレイグニッションを回避できるように通常時の開オーバラップ量より縮小して設定されている。
ステップ4では、前記目標開オーバラップ量を満たすように目標排気弁閉時期と目標吸気弁開時期とを算出する。
【0035】
ステップ5では、ステップ4で算出した目標排気弁閉時期と目標吸気弁開時期とで排気弁4が閉弁し、吸気弁3が開弁するように、弁駆動装置2を制御する。このように、プレイグニッションの検出時に、吸・排気弁の開オーバラップ量を縮小することにより、排気通路からシリンダ内に吹き返す既燃ガス量が低減して圧縮混合気中に高温の既燃ガスの占める割合が減少するため(図11参照) 、圧縮上死点付近の筒内ガス温度が減少して(図12参照) 、プレイグニッションを回避できる(図13参照) 。
【0036】
また、吸・排気弁の開オーバラップ量を縮小しても新気量は減少することはなく、トルクの低減も防止できる。なお、残留既燃ガス量の減少により寧ろ新気量は少し増大するので、吸気弁3の閉時期を早め(吸気行程で吸気弁を閉じる早閉じミラーサイクルの場合) 、又は、遅くして(圧縮行程で吸気弁を閉じる遅閉じミラーサイクルの場合) 、新気量を増加させない構成としてもよく、トルク増加を抑制することができる。
【0037】
図14は、図2に示した本発明にかかる排気弁閉時期制御手段を含む基本的な実施の形態(第2の実施の形態)に係るフローチャートを示す。
ステップ1,ステップ2では、前記同様にプレイグニッションの計測と、回避すべき所定レベル以上のプレイグニッションが発生しているかの判断とを行う。そして、所定レベル以上のプレイグニッションが発生していると判断されたときは、ステップ11へ進んで排気弁4の目標閉時期を、圧縮上死点付近に設定する。
【0038】
ステップ12では、前記目標閉時期で排気弁4が閉じるように、弁駆動装置2を制御する。
このように、プレイグニッションの検出時に、排気上死点付近のシリンダ内に残留する既燃ガス量が最も少なくなる時期に排気弁が閉弁することにより、圧縮混合気中に高温の既燃ガスの占める割合が減少するため(図15参照) 、圧縮上死点付近の筒内ガス温度が減少して(図12参照) 、プレイグニッションを回避できる(図13参照) 。
【0039】
なお、該第2の実施の形態でも、残留既燃ガスの減少による新気量の増大を抑制するため、吸気弁3の開時期を調整することによりトルクの増加を抑制することができる。
図16は、図3に示した吸気弁閉時期制御手段を備えた第3の実施の形態に係るフローチャートを示す。
ステップ1,ステップ2では、前記同様にプレイグニッションの計測と発生レベルの判断とを行う。
【0040】
そして、所定レベル以上のプレイグニッションが発生していると判断されたときは、ステップ21へ進んで吸気弁の目標閉時期を、吸入空気量を減少させるように変更して設定する。即ち、前記早閉じミラーサイクルの場合は閉時期を早め、遅閉じミラーサイクルの場合は閉時期を遅らせて設定する。
ステップ22では、前記目標閉時期で吸気弁3が閉じるように、弁駆動装置2を制御する。
【0041】
このように、プレイグニッションの検出時に、吸入空気(新気) 量が減少するように吸気弁が閉弁することにより(図17参照) 、シリンダ内の総ガス量が減少するため、圧縮上死点付近の筒内ガス温度が減少して(図18参照) 、プレイグニッションを回避できる(図13参照) 。
図19〜図22は、第4〜第7の実施の形態を示し、これらは前記第1〜第3の実施の形態のプレイグニッション回避制御を併用したものである。
【0042】
即ち、図19に示す第4の実施の形態では、ステップ1〜ステップ5で第1の実施の形態と同様に、所定レベル以上のプレイグニッションを検出したときに、吸・排気弁の開オーバラップ量を縮小する制御を行った後、ステップ31で再度所定レベル以上のプレイグニッションを発生しているかの判断を行い、発生していると判断されたときは、ステップ32でこの状態が所定時間以上経過したかを判定し、経過したと判定された場合は、ステップ33,ステップ34で第2の実施の形態と同様に排気弁4を圧縮上死点付近で閉じるように弁駆動装置2を制御する。
【0043】
このようにすれば、プレイグニッションが検出されたときに、まず吸・排気弁の開オーバラップ量を縮小することにより、既燃ガスの吹き返し量を減少してプレイグニッションを回避し、それでも十分でない場合は、排気弁の閉時期を上死点に近づけるように残留既燃ガス量を減少させることにより、プレイグニッションをより確実に回避することができる。
【0044】
また、図 20 は、図5に示すように前記開オーバラップ量制御手段と吸気弁閉時期制御手段を備えた第5の実施の形態に係るフローチャートを示し、前記同様にステップ1〜ステップ32で、所定レベル以上のプレイグニッションを検出したときに、吸・排気弁の開オーバラップ量を縮小する制御を行った後、所定レベル以上のプレイグニッションを発生している状態が所定時間以上経過したかを判定し、経過したと判定された場合は、ステップ41,ステップ42で第3の実施の形態と同様に吸気弁3の閉時期を吸入空気量が減少する方向に移動するように弁駆動装置2で制御する。
【0045】
このようにすれば、プレイグニッションが検出されたときに、まず吸・排気弁の開オーバラップ量を縮小することにより、既燃ガスの吹き返し量を減少してプレイグニッションを回避し、それでも十分でない場合は、吸気弁の閉時期を吸入空気量が減少するように制御してシリンダ内の総ガス量を減少させることにより、プレイグニッションをより確実に回避することができる。
【0046】
また、図21に示す第6の実施の形態では、ステップ1,ステップ2,ステップ11,ステップ12で第2の実施の形態と同様に、所定レベル以上のプレイグニッションを検出したときに、排気弁4を圧縮上死点付近で閉じるように制御した後、ステップ32,ステップ33で再度所定レベル以上のプレイグニッションを発生している状態が所定時間以上経過したかを判定し、経過したと判定された場合は、ステップ41,ステップ42で第3の実施の形態と同様に吸気弁3の目標閉時期を、吸入空気量が減少する方向に変更して設定し、該目標閉時期で吸気弁3を閉じるように弁駆動装置2を制御する。
【0047】
このようにすれば、プレイグニッションが検出されたときに、まず既燃ガスの吹き返し量を減少してプレイグニッションを回避し、それでも十分でない場合は、排気弁閉時期制御手段によって排気弁の閉時期を上死点に近づけるように可変動弁手段を制御することにより、残留既燃ガス量を減少する作用を加えてプレイグニッションを回避し、更にそれでも十分でない場合は、吸気弁閉時期制御手段によって吸気弁の閉時期を吸入空気量が減少する方向に移動するように可変動弁手段を制御することにより、シリンダ内の総ガス量が減少する作用を加えてプレイグニッションをより確実に回避する。ず排気弁の閉時期を上死点に近づけるように残留既燃ガス量を減少させることによりプレイグニッションを回避し、それでも十分でない場合は、吸気弁の閉時期を吸入空気量が減少するように制御してシリンダ内の総ガス量を減少させることにより、プレイグニッションをより確実に回避することができる。
【0048】
また、図22に示す第7の実施の形態では、ステップ1〜ステップ34で前記第4の実施の形態と同様に、プレイグニッションが検出されたときに、まず、吸・排気弁の開オーバラップ量を縮小する制御を行い、それでもプレイグニッションを回避できないときに排気弁を圧縮上死点付近で閉じる制御を行う。そして、該2つの制御を行った後、ステップ51,ステップ52で再度プレイグニッションが所定レベル以上の状態が所定時間以上継続しているかを判定し、継続していると判定された場合は、ステップ53,ステップ54で吸気弁の閉時期を吸入空気量が減少するように移動する制御を行う。
【0049】
このようにすれば、プレイグニッションが検出されたときに、まず既燃ガスの吹き返し量を減少してプレイグニッションを回避し、それでも十分でない場合は、排気弁の閉時期を上死点に近づけるように残留既燃ガス量を減少させることによりプレイグニッションを回避し、更にそれでも十分でない場合は、シリンダ内の総ガス量を減少させることにより、プレイグニッションをより確実に回避することができる。
【0050】
なお、以上の組合せの実施の形態で順番として第1に吸・排気弁の開オーバラップ量縮小の制御を行い、第2に排気弁閉時期の制御を行い、第3に吸気弁閉時期の制御を行うのは、既燃ガスの吹き返し量の減少による残留既燃ガス量の減少は、排気弁の閉時期の制御により静的に残留既燃ガス量を減少するより、減少効果が大きく、また、吸気弁の閉時期の制御は、トルク低下を伴うため、最後に行うようにしたものである。
【0051】
なお、以上の実施の形態では、吸・排気弁の開時期,閉時期を電磁力を利用して任意に可変制御できるものについて示したが、機械的な構成で吸・排気弁のリフト特性を可変制御するものにも適用できる。この場合、リフト量や作動角を可変制御できるものの他、位相のみを可変制御できるものにも適用できる。例えば、位相のみを可変制御するものにおいて、プレイグニッション検出時に吸気弁の閉時期を早めることによって開時期も早められて吸・排気弁の開オーバラップ量が増大するような場合は、その分排気弁の閉時期を早めるような制御を行えばよい。
【0052】
また、前記実施の形態に示したもので同様にプレイグニッション検出時に吸気弁の閉時期を早めるように制御する場合、吸気弁の開閉動作時間は決まっているため高速域では吸気弁の開時期も早める必要があり、その場合も吸・排気弁の開オーバラップ量が増大しないように排気弁の閉時期を早めるように制御すればよい。
【0053】
また、本実施の形態のように吸・排気弁の開閉時期を任意に可変制御できるものでは、吸気行程の途中で排気弁を一時的に開弁して内部EGRを行うように構成することができるが、この構成を備えたものにおいて、プレイグニッションの検出時には、該内部EGRを停止し圧縮混合気温度を低下させてプレイグニッションを回避する制御を行うこともできる。この構成は、実質的に吸・排気弁の開オーバーラップ量を縮小する発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態の構成・機能を示すブロック図。
【図2】第2の実施の形態の構成・機能を示すブロック図。
【図3】第3の実施の形態の構成・機能を示すブロック図。
【図4】第4の実施の形態の構成・機能を示すブロック図。
【図5】第5の実施の形態の構成・機能を示すブロック図。
【図6】第6の実施の形態の構成・機能を示すブロック図。
【図7】第7の実施の形態の構成・機能を示すブロック図。
【図8】一実施の形態に係るシステム構成図。
【図9】弁駆動装置の構成を示す断面図。
【図10】第1の実施の形態に係る制御を示すフローチャート。
【図11】吸・排気弁の開オーバラップ量と残留既燃ガス量との関係を示す線図。
【図12】残留既燃ガス量と圧縮上死点付近の筒内ガス温度との関係を示す線図。
【図13】圧縮上死点付近の筒内ガス温度とプレイグニッション発生頻度との関係を示す線図。
【図14】第2の実施の形態に係る制御を示すフローチャート。
【図15】残留既燃ガス量と排気弁閉時期との関係を示す線図。
【図16】第3の実施の形態に係る制御を示すフローチャート。
【図17】吸気弁閉時期と新気量との関係を示す線図。
【図18】新気量と残留既燃ガス量との関係を示す線図。
【図19】第4の実施の形態に係る制御を示すフローチャート。
【図20】第5の実施の形態に係る制御を示すフローチャート。
【図21】第6の実施の形態に係る制御を示すフローチャート。
【図22】第7の実施の形態に係る制御を示すフローチャート。
【符号の説明】
1 エンジン
2 弁駆動装置
3 吸気弁
4 排気弁
6 燃料噴射弁
7 燃焼室
10 筒内圧センサ
12 コントロールユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for preventing preignition (premature ignition) by controlling the variable valve means in an engine having variable valve means for variably controlling the lift characteristics of intake and exhaust valves.
[0002]
[Prior art]
As a technology to prevent preignition, which is irregular combustion of the engine, conventionally, when preignition is detected, the throttle valve is moved in the closing direction to reduce the total gas amount in the cylinder, and the in-cylinder gas temperature during the compression stroke There is a known method for reducing the above (Japanese Patent Laid-Open No. 8-319931).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional pre-ignition prevention method, when the throttle valve is closed to generate intake negative pressure in order to reduce the intake air amount, on the other hand, during the overlap period of the intake and exhaust valves, the exhaust passage enters the cylinder. As a result, the amount of high-temperature burned gas entering increases, the temperature of the in-cylinder mixture during the compression stroke increases, the oxidation reaction rate of hydrocarbons increases, and the occurrence of preignition is promoted.
[0004]
Therefore, it is necessary to increase the throttle valve closing amount to reduce the total gas amount so that the gas reaction temperature during the compression stroke becomes equal to or lower than the oxidation reaction rate before ignition. There was a tendency to grow.
The present invention has been made by paying attention to such a conventional problem, and it is possible to effectively prevent pre-ignition while suppressing a torque reduction margin by controlling the variable valve. An object of the present invention is to provide an ignition prevention device.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
For this reason,The present invention is shown in FIG.As shown in FIG. 1, in an engine having variable valve operating means for variably controlling the lift characteristics of the intake / exhaust valves, pre-ignition detection means for detecting pre-ignition and pre-ignition are detected.Sometimes the exhaust valve closing timing control means for controlling the variable valve operating means so that the closing timing of the exhaust valve is close to top dead center;
It is characterized by comprising
[0008]
The present inventionAccording to the above, when the pre-ignition is detected by the pre-ignition detecting means, the variable valve operating means is controlled by the exhaust valve closing timing control means so that the closing timing of the exhaust valve is close to the top dead center.
As a result, the exhaust valve is closed when the amount of burnt gas remaining in the cylinder near the exhaust top dead center is the smallest, and the proportion of high-temperature burned gas in the compressed mixture decreases. Pre-ignition can be avoided by reducing the in-cylinder gas temperature near the point.Also, the amount of fresh air is almost
Since it does not change, it is not necessary to reduce the torque.
[0011]
Also,As shown in FIG. 4, it further comprises open overlap amount control means for controlling the variable valve means so as to reduce the open overlap amount of the intake / exhaust valves when pre-ignition is detected. Also good.
[0012]
According to such invention,When pre-ignition is detected by the pre-ignition detection means, the variable valve means is controlled by the open overlap amount control means so as to reduce the open overlap amount of the intake / exhaust valve, and the exhaust valve closing timing control The variable valve operating means is controlled by the means so that the closing timing of the exhaust valve approaches the top dead center.
[0013]
This reduces the amount of burnt gas that blows back into the cylinder from the exhaust passage, and closes the exhaust valve when the amount of burnt gas remaining in the cylinder near the exhaust top dead center is minimized. In addition, the proportion of the high-temperature burned gas is reduced, so that the in-cylinder gas temperature near the compression top dead center is reduced and pre-ignition can be avoided.
Further, since the amount of fresh air is hardly changed, it is not necessary to reduce the torque.
[0014]
Also,In the above invention,When pre-ignition is detected, the variable valve means is first controlled so as to reduce the open overlap amount of the intake / exhaust valve by the open overlap amount control means, and then the exhaust valve closing timing control means controls the exhaust valve. Control the variable valve mechanism so that the closing timing approaches the timing at which the residual burned gas near top dead center is minimizedIt is good also as composition to do.
[0015]
Such inventionAccording to the above, when pre-ignition is detected, the amount of burned gas blows back by first controlling the variable valve means so as to reduce the open overlap amount of the intake / exhaust valve by the open overlap amount control means. To prevent preignition, and if that is still not enough, the exhaust valve closing timing control means controls the variable valve means so that the closing timing of the exhaust valve is close to top dead center. Pre-ignition is more reliably avoided by adding an action to reduce the amount to a minimum.
[0020]
Also,As shown in FIG. 6, the pre-ignition isWhen detected, the variable valve means is controlled so as to move the closing timing of the intake valve in a direction in which the intake air amount decreases.An intake valve closing timing control means may be further included.
[0021]
Such inventionAccording to the above, when the pre-ignition is detected by the pre-ignition detection means, the variable valve means is controlled by the exhaust valve closing timing control means so that the closing timing of the exhaust valve is close to the top dead center, and the intake valve The variable valve operating means is controlled so that the closing timing moves in a direction in which the intake air amount decreases.
[0022]
As a result, the exhaust valve is closed when the amount of burned gas remaining in the cylinder near the exhaust top dead center is minimized, and the total gas amount in the cylinder is reduced. The temperature decreases and preignition can be avoided.
Also,In the above invention,When pre-ignition is detected, the variable valve means is first controlled by the exhaust valve closing timing control means so that the closing timing of the exhaust valve approaches the timing at which the residual burned gas near the top dead center is minimized, and then The variable valve mechanism is controlled by the intake valve closing timing control means so that the closing timing of the intake valve moves in the direction in which the intake air amount decreases.It is good also as composition to do.
[0023]
According to such invention,When pre-ignition is detected, the variable valve mechanism is first controlled by the exhaust valve closing timing control means so that the closing timing of the exhaust valve approaches the timing at which the residual burned gas near top dead center is minimized. If the residual burned gas amount is reduced to avoid pre-ignition, and if this is not enough, the intake valve closing timing control means moves the intake valve closing timing so that the intake air amount decreases. By controlling the means, the action of reducing the total gas amount in the cylinder is added, and preignition is more reliably avoided.
[0024]
Also,As shown in FIG.Pre-ignition detection means for detecting pre-ignition in an engine equipped with variable valve means for variably controlling the lift characteristics of the intake / exhaust valves, and opening and closing of intake / exhaust valves when pre-ignition is detected Open overlap amount control means for controlling the variable valve means to reduce the amount, and control the variable valve means so that when the pre-ignition is detected, the closing timing of the exhaust valve approaches the top dead center An exhaust valve closing timing control means; an intake valve closing timing control means for controlling the variable valve operating means so as to move the closing timing of the intake valve in a direction in which the intake air amount decreases when pre-ignition is detected; IncludingIt may be configured.
[0025]
According to such invention,When pre-ignition is detected by the pre-ignition detection means, the variable valve means is controlled by the open overlap amount control means so as to reduce the open overlap amount of the intake / exhaust valve, and by the exhaust valve closing timing control means. The variable valve means is controlled so that the closing timing of the exhaust valve approaches the top dead center, and the variable valve means is controlled so that the closing timing of the intake valve moves in a direction in which the intake air amount decreases.
[0026]
This reduces the amount of burnt gas that blows back into the cylinder from the exhaust passage, closes the exhaust valve when the amount of burnt gas remaining in the cylinder near the exhaust top dead center is minimized, and reduces the total gas in the cylinder. Since the amount is reduced, the in-cylinder gas temperature near the compression top dead center is reduced, and pre-ignition can be avoided.
Also,In the above invention,When pre-ignition is detected, the variable valve means is first controlled so as to reduce the open overlap amount of the intake / exhaust valve by the open overlap amount control means, and then the exhaust valve closing timing control means controls the exhaust valve. The variable valve means is controlled so that the closing timing approaches the top dead center. Finally, the variable valve means is moved by the intake valve closing timing control means so that the intake valve closing timing is moved in the direction in which the intake air amount decreases. ControlIt is good also as a structure.
[0027]
According to such invention,When pre-ignition is detected, the amount of burnt gas is reduced by controlling the variable valve means so that the open overlap amount of the intake and exhaust valves is first reduced by the open overlap amount control means. If pre-ignition is avoided, and if that is not enough, the residual valve gas control system controls the variable valve mechanism so that the exhaust valve closing timing approaches the top dead center. If this is not sufficient, the variable valve means is controlled by the intake valve closing timing control means so that the intake valve closing timing is moved in the direction in which the intake air amount decreases. Thus, the action of reducing the total gas amount in the cylinder is added and the pre-ignition is more reliably avoided.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 8 showing the overall configuration of one embodiment, an
[0029]
Signals from the in-
[0030]
The configuration of the
[0031]
The opening / closing timing for intake / exhaust of the
[0032]
In the following, embodiments of the intake / exhaust valve opening / closing timing control at the time of detecting the pre-ignition will be described with reference to the flowchart of FIG. Figure 10The open overlap amount control means shown in FIG. 1 is provided.The flowchart which concerns on 1st Embodiment is shown. This flow is executed at a predetermined time period (the same applies to the following flows).
Step (denoted as S in the figure, the same applies hereinafter) In
[0033]
In
If it is determined in
[0034]
In
In
[0035]
In
[0036]
Further, even if the open overlap amount of the intake / exhaust valve is reduced, the amount of fresh air is not reduced, and the reduction of torque can be prevented. In addition, since the amount of fresh air slightly increases due to the decrease in the amount of residual burnt gas, the closing timing of the
[0037]
Figure 14According to the basic embodiment (second embodiment) including the exhaust valve closing timing control means according to the present invention shown in FIG.A flowchart is shown.
In
[0038]
In
In this way, when pre-ignition is detected, the exhaust valve closes at a time when the amount of burned gas remaining in the cylinder near the exhaust top dead center is minimized, so that high-temperature burned gas in the compressed mixture is obtained. Therefore, the pre-ignition can be avoided (see FIG. 13) by reducing the in-cylinder gas temperature near the compression top dead center (see FIG. 12).
[0039]
In the second embodiment as well, an increase in torque can be suppressed by adjusting the opening timing of the
Figure 16The intake valve closing timing control means shown in FIG. 3 is provided.9 shows a flowchart according to a third embodiment.
In
[0040]
If it is determined that pre-ignition is occurring at a predetermined level or higher, the routine proceeds to step 21, where the target closing timing of the intake valve is changed and set so as to decrease the intake air amount. That is, in the case of the early closing mirror cycle, the closing timing is advanced, and in the case of the late closing mirror cycle, the closing timing is delayed.
In
[0041]
In this way, when pre-ignition is detected, the intake valve closes so that the amount of intake air (fresh air) decreases (see FIG. 17). The in-cylinder gas temperature near the point decreases (see FIG. 18), and pre-ignition can be avoided (see FIG. 13).
19 to 22 show the fourth to seventh embodiments, which are combined with the preignition avoidance control of the first to third embodiments.
[0042]
That is, in the fourth embodiment shown in FIG. 19, when the pre-ignition level of a predetermined level or higher is detected in
[0043]
In this way, when pre-ignition is detected, by first reducing the open overlap amount of the intake and exhaust valves, the amount of burnt gas blown back is reduced to avoid pre-ignition, which is still not sufficient In this case, pre-ignition can be avoided more reliably by reducing the amount of residual burned gas so that the closing timing of the exhaust valve approaches the top dead center.
[0044]
Also,Figure 20 FIG. 5 shows a flowchart according to a fifth embodiment provided with the opening overlap amount control means and the intake valve closing timing control means as shown in FIG.In the same manner as described above, when pre-ignition exceeding a predetermined level is detected in
[0045]
In this way, when pre-ignition is detected, by first reducing the open overlap amount of the intake and exhaust valves, the amount of burnt gas blown back is reduced to avoid pre-ignition, which is still not sufficient In this case, the pre-ignition can be avoided more reliably by controlling the closing timing of the intake valve so that the intake air amount is reduced to reduce the total gas amount in the cylinder.
[0046]
In the sixth embodiment shown in FIG. 21, the exhaust valve is detected when a pre-ignition level of a predetermined level or higher is detected in
[0047]
In this way, when pre-ignition is detected, the amount of burnt gas blown back is first reduced to avoid pre-ignition, and if that is not enough, the exhaust valve closing timing control means controls the exhaust valve closing timing. By controlling the variable valve means so as to be close to the top dead center, the preburn is avoided by adding the action of reducing the amount of residual burned gas, and if that is not enough, the intake valve closing timing control means By controlling the variable valve operating means so that the intake valve closing timing is moved in the direction in which the intake air amount decreases, the action of reducing the total gas amount in the cylinder is added and the pre-ignition is more reliably avoided. First, avoid the pre-ignition by reducing the amount of residual burned gas so that the closing timing of the exhaust valve is close to top dead center, and if that is not enough, reduce the intake air amount to the closing timing of the intake valve. By controlling and reducing the total gas amount in the cylinder, pre-ignition can be avoided more reliably.
[0048]
Further, in the seventh embodiment shown in FIG. 22, when pre-ignition is detected in
[0049]
In this way, when pre-ignition is detected, the amount of burnt gas blown back is first reduced to avoid pre-ignition, and if that is not enough, the closing timing of the exhaust valve is brought closer to top dead center. In addition, preignition can be avoided by reducing the amount of residual burned gas, and if that is not enough, preignition can be avoided more reliably by reducing the total gas amount in the cylinder.
[0050]
In the embodiment of the above combination, the first control is to reduce the opening overlap amount of the intake / exhaust valves, the second is the control of the exhaust valve closing timing, and the third is the control of the intake valve closing timing. The control is performed because the decrease in the amount of residual burned gas due to the reduction in the amount of burned gas blowback is more effective than the static decrease in the amount of residual burned gas due to the control of the exhaust valve closing timing. In addition, the control of the closing timing of the intake valve is performed last because it involves a decrease in torque.
[0051]
In the above embodiment, the intake / exhaust valve opening timing and closing timing can be variably controlled using electromagnetic force. However, the lift characteristics of the intake / exhaust valve can be controlled with a mechanical configuration. Applicable to variable control. In this case, the present invention can be applied not only to a variable amount of lift and operating angle but also to a variable amount of phase. For example, when only the phase is variably controlled, if the opening timing is also advanced by increasing the closing timing of the intake valve at the time of pre-ignition detection, and the opening overlap amount of the intake / exhaust valve increases, the amount of exhaust is increased accordingly. Control that advances the valve closing timing may be performed.
[0052]
Similarly, in the case where control is performed so that the closing timing of the intake valve is advanced at the time of detecting the pre-ignition as shown in the above embodiment, the opening / closing operation time of the intake valve is fixed, so the opening timing of the intake valve is also high in the high speed range. In such a case, it is necessary to advance the closing timing of the exhaust valve so that the opening overlap amount of the intake / exhaust valve does not increase.
[0053]
Further, in the case where the opening / closing timing of the intake / exhaust valve can be arbitrarily variably controlled as in the present embodiment, the internal EGR may be performed by temporarily opening the exhaust valve during the intake stroke. However, with this configuration, when pre-ignition is detected, it is also possible to perform control to stop the internal EGR and lower the compression mixture temperature to avoid pre-ignition. This configuration is included in the invention that substantially reduces the open overlap amount of the intake and exhaust valves.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]Of the first embodimentThe block diagram which shows a structure and a function.
[Figure 2]Of the second embodimentThe block diagram which shows a structure and a function.
[Fig. 3]Of the third embodimentThe block diagram which shows a structure and a function.
[Fig. 4]Of the fourth embodimentThe block diagram which shows a structure and a function.
[Figure 5]Of the fifth embodimentThe block diagram which shows a structure and a function.
[Fig. 6]Of the sixth embodimentThe block diagram which shows a structure and a function.
[Fig. 7]Of the seventh embodimentThe block diagram which shows a structure and a function.
FIG. 8 is a system configuration diagram according to one embodiment.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration of a valve driving device.
FIG. 10 is a flowchart illustrating control according to the first embodiment.
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the open overlap amount of the intake / exhaust valve and the residual burned gas amount.
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the amount of residual burned gas and the in-cylinder gas temperature near the compression top dead center.
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the in-cylinder gas temperature near the compression top dead center and the pre-ignition occurrence frequency.
FIG. 14 is a flowchart illustrating control according to the second embodiment.
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the amount of residual burned gas and the exhaust valve closing timing.
FIG. 16 is a flowchart showing control according to the third embodiment.
FIG. 17 is a diagram showing a relationship between intake valve closing timing and fresh air amount.
FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the amount of fresh air and the amount of residual burned gas.
FIG. 19 is a flowchart showing control according to the fourth embodiment.
FIG. 20 is a flowchart showing control according to the fifth embodiment.
FIG. 21 is a flowchart showing control according to the sixth embodiment.
FIG. 22 is a flowchart showing control according to the seventh embodiment.
[Explanation of symbols]
1 engine
2 Valve drive
3 Intake valve
4 Exhaust valve
6 Fuel injection valve
7 Combustion chamber
10 In-cylinder pressure sensor
12 Control unit
Claims (7)
プレイグニッションを検出するプレイグニッション検出手段と、
プレイグニッションが検出されたときに、排気弁の閉時期を上死点に近づけるように可変動弁手段を制御する排気弁閉時期制御手段と、
を含んで構成したことを特徴とする可変動弁エンジンのプレイグニッション防止装置。In an engine equipped with variable valve operating means for variably controlling the lift characteristics of the intake and exhaust valves,
Pre-ignition detection means for detecting pre-ignition;
An exhaust valve closing timing control means for controlling the variable valve means so that the closing timing of the exhaust valve is brought close to top dead center when pre-ignition is detected;
A pre-ignition prevention device for a variable valve engine characterized by comprising
プレイグニッションが検出されたときに、吸気弁の閉時期を吸入空気量が減少する方向に移動するように可変動弁手段を制御する吸気弁閉時期制御手段と、
を含んで構成したことを特徴とする請求項1に記載の可変動弁エンジンのプレイグニッション防止装置。An open overlap amount control means for controlling the variable valve means so as to reduce the open overlap amount of the intake / exhaust valve when pre-ignition is detected ;
An intake valve closing timing control means for controlling the variable valve operating means so as to move the closing timing of the intake valve in a direction in which the intake air amount decreases when pre-ignition is detected ;
The pre-ignition prevention device for a variable valve engine according to claim 1, comprising:
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