JP4056633B2 - 内燃機関のトルク制御装置 - Google Patents
内燃機関のトルク制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4056633B2 JP4056633B2 JP22067498A JP22067498A JP4056633B2 JP 4056633 B2 JP4056633 B2 JP 4056633B2 JP 22067498 A JP22067498 A JP 22067498A JP 22067498 A JP22067498 A JP 22067498A JP 4056633 B2 JP4056633 B2 JP 4056633B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- timing
- valve
- intake
- internal combustion
- exhaust valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B69/00—Internal-combustion engines convertible into other combustion-engine type, not provided for in F02B11/00; Internal-combustion engines of different types characterised by constructions facilitating use of same main engine-parts in different types
- F02B69/06—Internal-combustion engines convertible into other combustion-engine type, not provided for in F02B11/00; Internal-combustion engines of different types characterised by constructions facilitating use of same main engine-parts in different types for different cycles, e.g. convertible from two-stroke to four stroke
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁駆動式の吸気弁及び排気弁を備えて、ノンスロットル運転を行う内燃機関のトルク制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、ポンプロスの低減による燃費向上を目的として、電磁駆動式の吸気弁及び排気弁を備え、吸気弁の開期間を制御(早閉じ制御)することにより吸入空気量を制御して、ノンスロットル運転を行う内燃機関(ミラーサイクルエンジン)が注目されている。
【0003】
しかしながら、早閉じミラーサイクルでノンスロットル運転を行う際、電磁駆動式の吸気弁の駆動速度の制限から、高回転低負荷領域の成立が困難となる(高回転領域で負荷を落とせなくなる)。
すなわち、トルクを低下させるためには、吸気弁の開期間を短くして、吸入空気量を減少させる必要があるが、吸気弁を開いて、すぐに閉じるとしても、駆動速度は一定(バネ定数と可動部質量とにより定まる)であり、一定の動作時間が必要であるので、高回転領域では、クランク角度で見た最小開期間が大きくなり、吸入空気量の減少によるトルク低下に大きな制限がある。
【0004】
尚、特開平9−88645号公報には、燃料カット条件を検知すると、吸気弁の開期間を減少させ、また、バッテリへの充電を促進することが開示されているが、バッテリへの充電促進によりある程度のトルク低下が得られるものの、基本的には吸気弁の開期間を減少させるものであり、駆動速度の制限を受けて、最小開期間が決まってしまうことから、この技術を適用しても実用上十分なトルク低下を得ることはできない。
【0005】
また、特開平8−200025号公報には、大きさの異なる主副の吸気弁を設けて、機関回転数及び負荷に応じて、使用する吸気弁の組み合わせを変えることが開示されているが、これも駆動速度の制限を受けて、最小開期間が決まってしまうという問題の解決にはならない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような実状に鑑み、早閉じミラーサイクルでノンスロットル運転を行う際に、吸気弁の最小開期間によりトルク低下に制限を受ける高回転低負荷領域での十分なトルク低下を可能として、運転性を向上させることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1に係る発明では、吸排気弁の弁軸に取付けられる可動子と、該可動子を中立位置に付勢するスプリングと、該可動子を電磁力により一方向に吸着して吸排気弁を開弁させる開弁用電磁コイルと、該可動子を電磁力により他方向に吸着して吸排気弁を閉弁させる閉弁用電磁コイルとを有して、開タイミングと閉タイミングとを独立して制御できる電磁駆動式の吸気弁及び排気弁を備え、吸気弁の開タイミングを上死点付近の一定タイミングとし、機関運転条件に応じて、吸気弁の閉タイミングを下死点前に制御して、吸気弁の開期間を制御することにより、吸入空気量を制御して、早閉じミラーサイクルでノンスロットル運転を行う内燃機関のトルク制御装置において、図1に示すように、前記電磁コイルの電磁力、前記スプリングのバネ定数、前記可動子を含む可動部質量により定まる吸気弁の駆動速度の制限により、高回転領域でクランク角度で見た吸気弁の最小開期間が大きくなることで、トルク低下に制限を受ける高回転低負荷領域を判別する高回転低負荷領域判別手段と、前記高回転低負荷領域にて、排気弁の閉タイミングを上死点付近の一定タイミングとしたまま、排気弁の開タイミングを下死点後に遅らせる排気弁開タイミング遅延手段と、を設けたことを特徴とする。
【0008】
すなわち、通常の排気弁の開タイミングは、最も熱効率の良いタイミングとして、下死点前に設定されるが、吸気弁の最小開期間によりトルク低下に制限を受ける高回転低負荷領域では、排気弁の開タイミングを下死点後に遅らせることにより、下死点後、排気弁を開けるまでの間で、筒内の燃焼ガスを圧縮するようにして、ポンプロスを増大させることで、トルクを低下させ、また、排気効率を低下させて筒内に残ガスを残すようにして、吸気弁開時に新気が入りにくくし、吸入空気量を減少させることで、トルクを低下させる。
【0009】
請求項2に係る発明では、更に、前記高回転低負荷領域にて、点火時期を遅角する点火時期遅角手段を設けたことを特徴とする。
すなわち、通常のMBT若しくはノック限界の点火時期に対し、点火時期を遅角することで、トルクを低下させることができるので、点火時期の遅角を併用して更なるトルク低下を可能とする。
【0010】
請求項3に係る発明では、更に、前記高回転低負荷領域内のより高回転低負荷側で、4サイクル運転から、4+2N(Nは1以上の整数)サイクル運転に切換える可変サイクル運転手段を設けたことを特徴とする。
すなわち、電磁駆動式の吸気弁及び排気弁を用いている場合には、運転サイクル数の可変が可能となるので、更なるトルクの低下が必要となる領域では、通常の4サイクル運転から、8サイクル運転、又は16サイクル運転、又は32サイクル運転などに切換え、これによりトルクを実質的に1/2、1/4、1/8などに低下させて、より十分なトルク低下を得るのである。尚、6サイクル運転、12サイクル運転としてもよい。
【0011】
【発明の効果】
請求項1に係る発明によれば、排気弁の開タイミングを下死点後に遅らせることにより、スロットル弁を設けることなく、早閉じミラーサイクルでの高回転低負荷領域での運転が可能となる。
請求項2に係る発明によれば、点火時期の遅角を併用することで、更なるトルク低下が可能となる。
【0012】
請求項3に係る発明によれば、更なるトルクの低下が必要となる領域で、通常の4サイクル運転から、8サイクル運転などに切換えることで、より十分なトルク低下が可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
図2は本発明の実施形態を示す内燃機関のシステム図である。
内燃機関1の各気筒のピストン2により画成される燃焼室3には、点火栓4を囲むように、電磁駆動式の吸気弁5及び排気弁6を備えている。7は吸気通路、8は排気通路である。
【0014】
吸気弁5及び排気弁6の電磁駆動装置の基本構造を図3に示す。弁体20の弁軸21にプレート状の可動子22が取付けられており、この可動子22はスプリング23,24により中立位置に付勢されている。そして、この可動子22の下側に開弁用電磁コイル25が配置され、上側に閉弁用電磁コイル26が配置されている。
【0015】
従って、開弁させる際は、上側の閉弁用電磁コイル26への通電を停止した後、下側の開弁用電磁コイル25に通電して、可動子22を下側へ吸着することにより、弁体20をリフトさせて開弁させる。逆に、閉弁させる際は、下側の開弁用電磁コイル25への通電を停止した後、上側の閉弁用電磁コイル26に通電して、可動子22を上側へ吸着することにより、弁体20をシート部に着座させて閉弁させる。
【0016】
図2に戻って、吸気通路7には、各気筒毎の吸気ポート部分に、電磁式の燃料噴射弁9が設けられている。
ここにおいて、吸気弁5、排気弁6、燃料噴射弁9及び点火栓4の作動は、コントロールユニット10により制御され、このコントロールユニット10には、機関回転に同期してクランク角信号を出力しこれにより機関回転数を検出可能なクランク角センサ11、アクセル開度(アクセルペダルの踏込み量)を検出するアクセルペダルセンサ12、吸気通路7にて吸入空気量を検出するエアフローメータ13等から、信号が入力されている。
【0017】
この内燃機関1では、ポンプロスの低減による燃費向上を目的として、電磁駆動式の吸気弁5の開期間を制御(早閉じ制御)することにより吸入空気量を制御して、ノンスロットル運転を行う。
しかし、早閉じミラーサイクルでノンスロットル運転を行う際、電磁駆動式の吸気弁5の駆動速度の制限から、図4に示す高回転低負荷領域Aの成立が困難となる(高回転領域で負荷を落とせなくなる)。
【0018】
そこで、高回転低負荷領域では、図5に示すようなバルブタイミングで吸気弁5及び排気弁6を作動させる。
吸気弁5の開タイミング(IVO)は上死点(TDC)付近の一定タイミングとし、吸気弁5の閉タイミング(IVC)は機関運転条件により決定するが、高回転低負荷領域では、開期間が最小となるように、開弁直後に閉弁させる。
【0019】
排気弁6の開タイミング(EVO)は、通常は最も熱効率の良いタイミングとなるように、下死点(BDC)前に設定される(点線示)が、吸気弁5の最小開期間によりトルク低下に制限を受ける高回転低負荷領域では、排気弁6の開タイミング(EVO)を下死点(BDC)後に遅らせる。排気弁6の閉タイミング(EVC)は通常通り上死点(TDC)付近の一定タイミングとする。
【0020】
従って、このように排気弁6の開タイミング(EVO)を下死点(BDC)後に遅らせることで、下死点(BDC)後、排気弁6を開けるまでの間で、筒内の燃焼ガスを圧縮するようにして、ポンプロスを増大させることで、トルクを低下させ、また、排気効率を低下させて筒内に残ガスを残すようにして、吸気弁5の開時に新気が入りにくくし、吸入空気量を減少させることで、トルクを低下させる。ここで、EVOの設定によっては0kgm以下のトルクも実現可能であり、燃料カット領域を含め幅広いトルク領域をカバー可能になる。
【0021】
図6は上記のような制御を実現するためにコントロールユニット10内のマイクロコンピュータにより実行される制御フローを示している。
ステップ1(図にはS1と記す。以下同様)では、機関回転数及びアクセル開度を検出する。
ステップ2では、アクセル開度から要求図示トルクを算出する。以上により、機関回転数と要求図示トルクとから、高回転低負荷領域を判別可能となる。
【0022】
ステップ3では、機関回転数と要求図示トルクとをパラメータとして、バルブタイミングを定めたマップを参照して、バルブタイミングを設定する。
すなわち、吸気弁の開タイミング(IVO)は上死点付近の一定タイミングとし、吸気弁の閉タイミング(IVC)を、機関回転数と要求図示トルクとから、図7に示すマップを参照して可変設定する。具体的には、低回転低負荷側では早くし、高回転高負荷側で遅くする。但し、機関回転数が上がると、駆動速度の制限から早いタイミングで吸気弁を閉じることができす、図7のマップ上で縦方向の等高線は制限を受けていることを示している。
【0023】
また、排気弁の閉タイミング(EVC)は上死点付近の一定タイミングとし、排気弁の開タイミング(EVO)を、機関回転数と要求図示トルクとから、図8に示すマップを参照して可変設定する。
具体的には、高回転低負荷領域以外では、排気弁の開タイミング(EVO)は、下死点前で、最も熱効率の良いタイミングに設定する。高回転低負荷領域では、最も熱効率の良いタイミングより遅く、下死点後に設定し、また、その領域内で要求図示トルクが低い程、より遅く設定する。従って、この部分が高回転低負荷領域判別手段及び排気弁開タイミング遅延手段として機能する。
【0024】
ステップ4では、機関回転数と要求図示トルクとをパラメータとして、点火時期を定めたマップを参照して、点火時期を設定する。
すなわち、点火時期を、機関回転数と要求図示トルクとから、図9に示すマップを参照して設定する。
具体的には、高回転低負荷領域以外では、MBT若しくはノック限界の点火時期に設定する。高回転低負荷領域では、MBTよりリタードした点火時期に設定する。従って、この部分が高回転低負荷領域判別手段及び点火時期遅角手段として機能する。
【0025】
このように高回転低負荷領域で、点火時期の遅角によるトルク低下を併用することで、トルクを更に低下させることが可能となる。
尚、燃料噴射弁による燃料噴射量は、エアフローメータにより検出される吸入空気量等に基づいて制御する。
次に、可変サイクル運転により、前記高回転低負荷領域内のより高回転低負荷側で、トルクを更に低下させるようにする場合について、図10〜図12により説明する。
【0026】
図10はその場合の制御フローを示している。
ステップ1〜4の実行後、ステップ5で、所定の8サイクル運転領域か否かを判定する。ここで、8サイクル運転領域は、図11に示すように、吸気弁の最小開期間によりトルク低下に制限を受ける高回転低負荷領域A内のより高回転低負荷側の領域Bとする。
【0027】
8サイクル運転領域でない場合は、ステップ6へ進んで、通常の4サイクル運転(吸気−圧縮(点火)−爆発−排気)を行う。
8サイクル運転領域である場合は、ステップ7へ進んで、8サイクル運転を行う。この部分が可変サイクル運転手段に相当する。
可変サイクル運転の手法については、特開平7−238821号公報、特開平10−103092号公報等に記載されているように種々あるが、ここでは、例えば図12に示すように、吸気−圧縮−膨張−圧縮−膨張−圧縮(点火)−爆発−排気の8サイクル運転を行う。これは、中間にて、電磁駆動式の排気弁及び吸気弁の開作動を休止し、また点火を休止することで、簡単に実現できる。
【0028】
このような8サイクル運転により、4サイクル運転時に比べ、トルクを1/2に落とすことが可能となる。
尚、必要により、6サイクル運転、12サイクル運転、16サイクル運転、32サイクル運転などを行って、トルクを更に低下させるようにしてもよく、また、例えば高回転になる程、サイクル数を増やすように、多段階の可変サイクル運転を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の構成を示す機能ブロック図
【図2】 本発明の実施形態を示す内燃機関のシステム図
【図3】 吸気弁及び排気弁の電磁駆動装置の基本構造図
【図4】 吸気弁の最小開期間によりトルク低下に制限を受ける高回転低負荷領域を示す図
【図5】 高回転低負荷領域でのバルブタイミングを示す図
【図6】 第1実施形態の制御内容を示すフローチャート
【図7】 吸気弁閉タイミング(IVC)制御用のマップを示す図
【図8】 排気弁開タイミング(EVO)制御用のマップを示す図
【図9】 点火時期制御用のマップを示す図
【図10】 第2実施形態の制御内容を示すフローチャート
【図11】 8サイクル運転を行う領域を示す図
【図12】 8サイクル運転時のバルブタイミングを示す図
【符号の説明】
1 内燃機関
2 ピストン
3 燃焼室
4 点火栓
5 電磁駆動式の吸気弁
6 電磁駆動式の排気弁
7 吸気通路
8 排気通路
9 燃料噴射弁
10 コントロールユニット
11 クランク角センサ
12 アクセルペダルセンサ
13 エアフローメータ
Claims (3)
- 吸排気弁の弁軸に取付けられる可動子と、該可動子を中立位置に付勢するスプリングと、該可動子を電磁力により一方向に吸着して吸排気弁を開弁させる開弁用電磁コイルと、該可動子を電磁力により他方向に吸着して吸排気弁を閉弁させる閉弁用電磁コイルとを有して、開タイミングと閉タイミングとを独立して制御できる電磁駆動式の吸気弁及び排気弁を備え、
吸気弁の開タイミングを上死点付近の一定タイミングとし、機関運転条件に応じて、吸気弁の閉タイミングを下死点前に制御して、吸気弁の開期間を制御することにより、吸入空気量を制御して、早閉じミラーサイクルでノンスロットル運転を行う内燃機関のトルク制御装置において、
前記電磁コイルの電磁力、前記スプリングのバネ定数、前記可動子を含む可動部質量により定まる吸気弁の駆動速度の制限により、高回転領域でクランク角度で見た吸気弁の最小開期間が大きくなることで、トルク低下に制限を受ける高回転低負荷領域を判別する高回転低負荷領域判別手段と、
前記高回転低負荷領域にて、排気弁の閉タイミングを上死点付近の一定タイミングとしたまま、排気弁の開タイミングを下死点後に遅らせる排気弁開タイミング遅延手段と、
を設けたことを特徴とする内燃機関のトルク制御装置。 - 前記高回転低負荷領域にて、点火時期を遅角する点火時期遅角手段を設けたことを特徴とする請求項1記載の内燃機関のトルク制御装置。
- 前記高回転低負荷領域内のより高回転低負荷側で、4サイクル運転から、4+2N(Nは1以上の整数)サイクル運転に切換える可変サイクル運転手段を設けたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の内燃機関のトルク制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22067498A JP4056633B2 (ja) | 1998-08-04 | 1998-08-04 | 内燃機関のトルク制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22067498A JP4056633B2 (ja) | 1998-08-04 | 1998-08-04 | 内燃機関のトルク制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000045804A JP2000045804A (ja) | 2000-02-15 |
JP4056633B2 true JP4056633B2 (ja) | 2008-03-05 |
Family
ID=16754695
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22067498A Expired - Fee Related JP4056633B2 (ja) | 1998-08-04 | 1998-08-04 | 内燃機関のトルク制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4056633B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001263110A (ja) | 2000-03-23 | 2001-09-26 | Nissan Motor Co Ltd | 可変動弁エンジンの制御装置 |
SE525796C2 (sv) | 2002-09-16 | 2005-04-26 | Volvo Technology Corp | Energiomvandlare inrättad så att den anpassar sin uteffekt beroende på den erforderliga lasten |
JP4674180B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2011-04-20 | 大阪瓦斯株式会社 | エンジン及びヒートポンプシステム |
EP2789836B1 (en) * | 2011-12-08 | 2018-09-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
-
1998
- 1998-08-04 JP JP22067498A patent/JP4056633B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000045804A (ja) | 2000-02-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9970361B2 (en) | Engine control apparatus | |
US6397813B1 (en) | Method and apparatus for inducing swirl in an engine cylinder by controlling engine valves | |
EP1854981B1 (en) | Internal combustion engine controller | |
US7520255B2 (en) | Control for an engine having a variable valve-driving unit | |
JPH06129271A (ja) | 4サイクルエンジン | |
JPH10184370A (ja) | 4サイクルエンジン | |
US10697378B2 (en) | Control system of miller cycle engine and method of controlling miller cycle engine | |
JP3669175B2 (ja) | 可変動弁エンジンのプレイグニッション防止装置 | |
JP2010144558A (ja) | エンジンの制御方法および制御装置 | |
JP2003193872A (ja) | 自己着火エンジンの制御装置 | |
JP3614060B2 (ja) | 可変動弁エンジンの点火時期制御装置 | |
JP4056633B2 (ja) | 内燃機関のトルク制御装置 | |
JP4000747B2 (ja) | 可変動弁エンジンの点火時期制御装置 | |
US11236684B1 (en) | Two-stroke engine with supercharger | |
JP3937680B2 (ja) | 内燃機関のノック制御装置 | |
JP5851463B2 (ja) | 内燃機関のバルブタイミング制御装置 | |
JP4419800B2 (ja) | エンジン始動装置 | |
JP3791267B2 (ja) | 可変動弁エンジンの制御装置 | |
JP3620381B2 (ja) | 可変動弁エンジンの制御装置 | |
JP4019492B2 (ja) | 火花点火式内燃機関 | |
JP3915367B2 (ja) | 可変動弁エンジンの制御装置 | |
JP3807126B2 (ja) | 可変動弁エンジンの制御装置 | |
JP3799833B2 (ja) | 可変動弁エンジンのシリンダ吸入空気量検出装置 | |
JP3565119B2 (ja) | 可変動弁の制御装置 | |
JP3800828B2 (ja) | 可変動弁エンジンのシリンダ内残ガス量検出装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040225 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040309 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040525 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040623 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20040706 |
|
A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20040730 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070907 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071112 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071212 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101221 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111221 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121221 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121221 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131221 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |