JP4258453B2 - Intake control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、油圧式の可変バルブタイミング機構によって吸気弁のバルブタイミングを可変制御可能な内燃機関の吸気制御装置に関し、詳しくは、油圧不足により可変バルブタイミング機構が有効に動作できない内燃機関の始動時における有効吸気期間の制御技術に関する。   The present invention relates to an intake air control device for an internal combustion engine that can variably control the valve timing of an intake valve by a hydraulic variable valve timing mechanism, and more particularly, at the time of starting an internal combustion engine in which the variable valve timing mechanism cannot operate effectively due to insufficient hydraulic pressure TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

従来、クランク軸に対するカム軸の位相角を変化させることで吸気弁のバルブタイミングを可変制御する油圧式の可変バルブタイミング機構が知られている。図6は、従来の可変バルブタイミング機構の油圧システムの概略構成を示す図である。可変バルブタイミング機構は、クランク軸に対するカム軸(吸気側カム軸)の位相角を変化させるための油圧アクチュエータ50を備えている。油圧アクチュエータ50は、クランク軸に同期して回転するハウジング52と、ハウジング52内に配置されカム軸に同期して回転するロータ54を備えている。ハウジング52の内部には油室56,58が形成されており、この油室56,58はロータ54によって第1油室56と第2油室58に区画されている。   Conventionally, a hydraulic variable valve timing mechanism that variably controls the valve timing of the intake valve by changing the phase angle of the camshaft with respect to the crankshaft is known. FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a hydraulic system of a conventional variable valve timing mechanism. The variable valve timing mechanism includes a hydraulic actuator 50 for changing the phase angle of the cam shaft (intake side cam shaft) with respect to the crank shaft. The hydraulic actuator 50 includes a housing 52 that rotates in synchronization with the crankshaft, and a rotor 54 that is disposed in the housing 52 and rotates in synchronization with the camshaft. Oil chambers 56 and 58 are formed inside the housing 52, and the oil chambers 56 and 58 are divided into a first oil chamber 56 and a second oil chamber 58 by the rotor 54.

油圧アクチュエータ50は、油室56,58へ作動油が供給されてハウジング52に対するロータ54の回転角が変化することにより作動する。第1油室56へ作動油が供給されるときには、油圧アクチュエータ50はクランク軸に対するカム軸の位相角を進角側に変化させるように作動し、第2油室58へ作動油が供給されるときにはクランク軸に対するカム軸の位相角を遅角側に変化させるように作動する。このとき、作動油が供給されない側の油室からは、作動油が供給される側の油室の拡大に伴い内部の作動油が押し出され、押し出された作動油はオイルタンク64に回収されるようになっている。   The hydraulic actuator 50 operates when hydraulic oil is supplied to the oil chambers 56 and 58 and the rotation angle of the rotor 54 with respect to the housing 52 changes. When hydraulic oil is supplied to the first oil chamber 56, the hydraulic actuator 50 operates so as to change the phase angle of the camshaft relative to the crankshaft to the advance side, and the hydraulic oil is supplied to the second oil chamber 58. Sometimes it operates to change the phase angle of the camshaft relative to the crankshaft to the retard side. At this time, the internal hydraulic oil is pushed out from the oil chamber on the side where the hydraulic oil is not supplied as the hydraulic chamber on the side where the hydraulic oil is supplied, and the pushed hydraulic oil is collected in the oil tank 64. It is like that.

油圧アクチュエータ50に供給される作動油は、内燃機関70により駆動されるオイルポンプ60から圧送される。オイルポンプ60と油圧アクチュエータ50との間にはオイルコントロールバルブ62が設けられている。オイルコントロールバルブ62は、作動油の供給先及び作動油の回収先を第1油室56と第2油室58とで切り換える方向切換弁であると同時に、その開度の制御によって作動油の供給量を調整できる流量調整弁でもある。クランク軸に対するカム軸の位相角の進角量は第1油室56への作動油の供給量によって制御することができ、同様に、遅角量は第2油室58への作動油の供給量によって制御することができる。   The hydraulic oil supplied to the hydraulic actuator 50 is pumped from an oil pump 60 driven by the internal combustion engine 70. An oil control valve 62 is provided between the oil pump 60 and the hydraulic actuator 50. The oil control valve 62 is a directional switching valve that switches between a supply destination of the hydraulic oil and a recovery destination of the hydraulic oil between the first oil chamber 56 and the second oil chamber 58, and at the same time, supplies the hydraulic oil by controlling its opening degree. It is also a flow control valve that can adjust the amount. The amount of advance of the phase angle of the camshaft relative to the crankshaft can be controlled by the amount of hydraulic oil supplied to the first oil chamber 56, and similarly, the amount of retard is supplied of hydraulic oil to the second oil chamber 58. Can be controlled by quantity.

内燃機関70の停止時には、可変バルブタイミング機構は最進角位置或いは最遅角位置の何れかの位置で停止するよう制御され、次回の始動時には、最進角位置或いは最遅角位置の何れかの位置からのスタートとなる。しかし、油圧アクチュエータ50に作動油を供給するオイルポンプ60は内燃機関70からの駆動力の供給を受けて油圧を発生させるため、内燃機関70の始動時、オイルポンプ60が駆動されて油圧が上昇するまでの間は、可変バルブタイミング機構は油圧の不足により要求通りの動作を実現することができない。このため、油圧が上昇するまでの間は可変バルブタイミング機構を作動させることができず、吸気弁のバルブタイミングは最進角或いは最遅角されたままとなる。   When the internal combustion engine 70 is stopped, the variable valve timing mechanism is controlled to stop at either the most advanced position or the most retarded position, and at the next start, either the most advanced position or the most retarded position. It starts from the position. However, since the oil pump 60 that supplies the hydraulic oil to the hydraulic actuator 50 receives the driving force supplied from the internal combustion engine 70 and generates the hydraulic pressure, the oil pump 60 is driven to increase the hydraulic pressure when the internal combustion engine 70 is started. In the meantime, the variable valve timing mechanism cannot achieve the required operation due to insufficient hydraulic pressure. For this reason, the variable valve timing mechanism cannot be operated until the hydraulic pressure rises, and the valve timing of the intake valve remains the most advanced angle or the most retarded angle.

吸気弁のバルブタイミングには、内燃機関の運転状態に応じて好適なタイミングが存在しており、内燃機関を始動させる場合にも好適なタイミングが存在している。実際のバルブタイミングがこの好適なタイミングから大きくずれていると内燃機関の始動性の低下を招いてしまう。例えば、内燃機関の始動時にバルブタイミングが最進角されている場合には、バルブオーバーラップ期間が長くなることにより内部EGR量が増大するため、燃焼の悪化によって始動性を低下させることになる。また、内燃機関の始動時にバルブタイミングが最遅角されている場合には、吸気弁の閉弁タイミングが吸気下死点を大きく超えることにより燃焼室から吸気通路への混合気の吹き戻しが増大するため、充填効率の低下によるトルク不足によって始動性を低下させることになる。   The valve timing of the intake valve has a suitable timing according to the operating state of the internal combustion engine, and also has a suitable timing when starting the internal combustion engine. If the actual valve timing is greatly deviated from this preferred timing, the startability of the internal combustion engine is reduced. For example, when the valve timing is advanced most at the start of the internal combustion engine, the valve overlap period becomes longer and the internal EGR amount increases, so that the startability is lowered due to deterioration of combustion. Also, if the valve timing is retarded at the time of starting the internal combustion engine, the closing timing of the intake valve greatly exceeds the intake bottom dead center, so that the air-fuel mixture blowback from the combustion chamber to the intake passage increases. Therefore, the startability is reduced due to insufficient torque due to a decrease in filling efficiency.

この問題を解決するため、特許文献1に記載された可変バルブタイミング機構は、始動時における位置決め手段としてロータにロックピンを備えるとともにハウジングに係止穴を備えている。内燃機関の始動時にはロックピンを係止穴に係止させることで、ハウジングに対するロータの回転位置を最進位置と最遅角位置を除く中間領域にて位置決めし、これによりクランク軸に対するカム軸の位相角を調整して始動に適した所望のバルブタイミングを得られるようにしている。
特開平11−182214号公報 特開2000−170507号公報 特開2000−234533号公報 特開2002−161721号公報
In order to solve this problem, the variable valve timing mechanism described in Patent Document 1 includes a lock pin in the rotor and a locking hole in the housing as positioning means at the time of starting. When the internal combustion engine is started, the lock pin is locked in the locking hole, so that the rotational position of the rotor with respect to the housing is positioned in an intermediate region excluding the most advanced position and the most retarded angle position. A desired valve timing suitable for starting is obtained by adjusting the phase angle.
JP-A-11-182214 JP 2000-170507 A JP 2000-234533 A JP 2002-161721 A

しかしながら、特許文献1に記載された技術では、ロックピンを係止穴に確実に係止させるための複雑な機構が必要になってしまう。また、始動性に優れたバルブタイミングは始動時の内燃機関の状態(内燃機関の温度等)によって異なるが、特許文献1に記載された技術では、始動時のバルブタイミングはロックピンと係止穴の位置で決まるタイミングに固定されている。このため、内燃機関の始動時の状態に応じた最適なバルブタイミングが実現されるとは限らない。   However, the technique described in Patent Document 1 requires a complicated mechanism for reliably locking the lock pin in the locking hole. Further, the valve timing excellent in startability varies depending on the state of the internal combustion engine at the time of start (temperature of the internal combustion engine, etc.), but in the technique described in Patent Document 1, the valve timing at the time of start is determined by the lock pin and the locking hole. It is fixed at the timing determined by the position. For this reason, the optimal valve timing according to the starting state of the internal combustion engine is not always realized.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、複雑な機構を用いることなく内燃機関の始動に適した吸気制御を実現し、内燃機関の始動性を向上させることを可能にした、内燃機関の吸気制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can achieve intake control suitable for starting an internal combustion engine without using a complicated mechanism, and can improve the startability of the internal combustion engine. An object of the present invention is to provide an intake control device for an internal combustion engine.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の吸気制御装置であって、
吸気弁のバルブタイミングを可変制御し、内燃機関の始動時には前記吸気弁のバルブタイミングを最遅角させた位置から作動する油圧式の可変バルブタイミング機構と、
各気筒の吸気通路に設けられ前記吸気通路を開閉する吸気制御弁と、
前記内燃機関の始動時、前記吸気弁の閉弁タイミングよりも進角側で前記吸気制御弁を閉弁することにより前記吸気制御弁の閉弁タイミングによって有効吸気期間の終了タイミングを制御する制御手段と、
を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a first invention is an intake control device for an internal combustion engine,
A hydraulic variable valve timing mechanism that variably controls the valve timing of the intake valve and operates from a position where the valve timing of the intake valve is most retarded when starting the internal combustion engine;
An intake control valve provided in the intake passage of each cylinder for opening and closing the intake passage;
Control means for controlling the end timing of the effective intake period by the closing timing of the intake control valve by closing the intake control valve at the advance side with respect to the closing timing of the intake valve when starting the internal combustion engine When,
It is characterized by having.

第2の発明は、第1の発明において、前記制御手段は、前記内燃機関の始動時に前記内燃機関の温度に関連するパラメータを取得し、前記パラメータの値に応じて前記吸気制御弁の閉弁タイミングを制御することを特徴としている。   In a second aspect based on the first aspect, the control means acquires a parameter related to the temperature of the internal combustion engine when starting the internal combustion engine, and closes the intake control valve according to the value of the parameter. It is characterized by controlling timing.

また、第3の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の吸気制御装置であって、
吸気弁のバルブタイミングを可変制御し、内燃機関の始動時には前記吸気弁のバルブタイミングを最進角させた位置から作動する油圧式の可変バルブタイミング機構と、
各気筒の吸気通路に設けられ前記吸気通路を開閉する吸気制御弁と、
前記内燃機関の始動時、前記吸気弁の開弁タイミングよりも遅角側で前記吸気制御弁を開弁することにより前記吸気制御弁の開弁タイミングによって有効吸気期間の開始タイミングを制御する制御手段と、
を備えることを特徴としている。
A third invention is an intake control device for an internal combustion engine in order to achieve the above object,
A hydraulic variable valve timing mechanism that variably controls the valve timing of the intake valve and operates from a position where the valve timing of the intake valve is advanced most at the time of starting the internal combustion engine;
An intake control valve provided in the intake passage of each cylinder for opening and closing the intake passage;
Control means for controlling the start timing of the effective intake period according to the opening timing of the intake control valve by opening the intake control valve at a retarded angle side relative to the opening timing of the intake valve when starting the internal combustion engine When,
It is characterized by having.

第4の発明は、第3の発明において、前記制御手段は、前記内燃機関の始動時に前記内燃機関の温度に関連するパラメータを取得し、前記パラメータの値に応じて前記吸気制御弁の開弁タイミングを制御することを特徴としている。   In a fourth aspect based on the third aspect, the control means acquires a parameter related to the temperature of the internal combustion engine when the internal combustion engine is started, and opens the intake control valve according to the value of the parameter. It is characterized by controlling timing.

第5の発明は、第3又は第4の発明において、前記制御手段は、前記吸気制御弁を吸気上死点後に開弁することを特徴としている。   According to a fifth invention, in the third or fourth invention, the control means opens the intake control valve after intake top dead center.

また、第6の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の吸気制御装置であって、
吸気弁のバルブタイミングを可変制御する油圧式の可変バルブタイミング機構と、
各気筒の吸気通路に設けられ前記吸気通路を開閉する吸気制御弁と、
前記可変バルブタイミング機構の停止位置を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に応じて前記吸気制御弁の開弁タイミング或いは閉弁タイミングを制御することにより有効吸気期間の開始タイミング或いは終了タイミングを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、内燃機関の始動時、前記判定手段により前記可変バルブタイミング機構が前記吸気弁のバルブタイミングを最遅角させた位置で停止していると判定された場合には、前記吸気弁の閉弁タイミングよりも進角側で前記吸気制御弁を閉弁することにより、前記吸気制御弁の閉弁タイミングによって有効吸気期間の終了タイミングを制御し、
前記判定手段により前記可変バルブタイミング機構が前記吸気弁のバルブタイミングを最進角させた位置で停止していると判定された場合には、前記吸気弁の開弁タイミングよりも遅角側で前記吸気制御弁を開弁することにより、前記吸気制御弁の開弁タイミングによって有効吸気期間の開始タイミングを制御することを特徴としている。
A sixth invention is an intake control device for an internal combustion engine in order to achieve the above object,
A hydraulic variable valve timing mechanism that variably controls the valve timing of the intake valve;
An intake control valve provided in the intake passage of each cylinder for opening and closing the intake passage;
Determining means for determining a stop position of the variable valve timing mechanism;
Control means for controlling the start timing or end timing of the effective intake period by controlling the opening timing or closing timing of the intake control valve according to the determination result of the determination means,
When the internal combustion engine is started, and the determination means determines that the variable valve timing mechanism is stopped at a position where the valve timing of the intake valve is most retarded, the intake valve By closing the intake control valve on the advance side of the valve closing timing, the end timing of the effective intake period is controlled by the valve closing timing of the intake control valve,
When it is determined by the determination means that the variable valve timing mechanism is stopped at a position where the valve timing of the intake valve is advanced most, the variable valve timing mechanism is more retarded than the valve opening timing of the intake valve. By opening the intake control valve, the start timing of the effective intake period is controlled by the opening timing of the intake control valve.

油圧式の可変バルブタイミング機構が吸気弁のバルブタイミングを最遅角させた位置から作動する場合、内燃機関の始動により油圧が上昇して可変バルブタイミング機構が動作可能になるまでは、吸気弁の閉弁タイミングが吸気下死点を超えているために燃焼室から吸気通路への混合気の吹き戻しが大きくなる。しかし、第1の発明によれば、吸気弁の閉弁タイミングよりも進角側で吸気制御弁を閉弁し、吸気制御弁の閉弁タイミングによって有効吸気期間、つまり、吸気通路と燃焼室とが実質的に連通している期間の終了タイミングを制御することで、燃焼室から吸気通路への吹き戻しを抑制して必要トルクを確実に出すことができ、内燃機関の始動性を向上させることができる。   When the hydraulic variable valve timing mechanism operates from the position where the valve timing of the intake valve is most retarded, until the hydraulic pressure rises due to the start of the internal combustion engine and the variable valve timing mechanism becomes operable, the intake valve Since the valve closing timing exceeds the intake bottom dead center, the air-fuel mixture blowback from the combustion chamber to the intake passage increases. However, according to the first aspect of the invention, the intake control valve is closed on the advance side with respect to the closing timing of the intake valve, and the effective intake period, that is, the intake passage, the combustion chamber, By controlling the end timing of the period during which the engine is substantially in communication, it is possible to suppress the blowback from the combustion chamber to the intake passage and to reliably output the necessary torque, and to improve the startability of the internal combustion engine Can do.

なお、内燃機関は、その温度が高いほど、内部のフリクションが小さくなり噴射された燃料の霧化も良くなるために発生トルクは大きくなる。したがって、機関温度が低い場合に合わせて吸入空気量を設定すると、機関温度が高い場合には発生トルクが過大になってトルクショックが発生してしまう。逆に、機関温度が高い場合に合わせて吸入空気量を設定すると、機関温度が低い場合には発生トルクが不足して始動性を損ねてしまう。しかし、第2の発明によれば、吸気制御弁の閉弁タイミングによって吸入空気量を機関温度に応じて制御することができるので、機関温度によらず良好な始動を実現することができる。   Note that, as the temperature of the internal combustion engine is higher, the internal friction becomes smaller and the generated fuel becomes more atomized, so that the generated torque becomes larger. Accordingly, if the intake air amount is set in accordance with the low engine temperature, the generated torque becomes excessive and the torque shock occurs when the engine temperature is high. Conversely, if the intake air amount is set in accordance with the high engine temperature, the generated torque is insufficient and the startability is impaired when the engine temperature is low. However, according to the second aspect of the invention, the intake air amount can be controlled according to the engine temperature by the closing timing of the intake control valve, so that a good start can be realized regardless of the engine temperature.

また、油圧式の可変バルブタイミング機構が吸気弁のバルブタイミングを最進角させた位置から作動する場合、内燃機関の始動により油圧が上昇して可変バルブタイミング機構が動作可能になるまでは、バルブオーバーラップ期間が長くなることで内部EGR量が過大になり燃焼が悪化する。しかし、第3の発明によれば、吸気弁の開弁タイミングよりも遅角側で吸気制御弁を開弁し、吸気制御弁の開弁タイミングによって有効吸気期間の開始タイミングを制御することで、バルブオーバーラップ期間を短縮して内部EGR量を抑制することができ、燃焼の改善によって内燃機関の始動性を向上させることができる。   Further, when the hydraulic variable valve timing mechanism operates from a position where the valve timing of the intake valve is advanced, the valve is not operated until the hydraulic pressure rises due to the start of the internal combustion engine and the variable valve timing mechanism becomes operable. As the overlap period becomes longer, the amount of internal EGR becomes excessive and the combustion deteriorates. However, according to the third invention, by opening the intake control valve on the retard side with respect to the opening timing of the intake valve, and controlling the start timing of the effective intake period by the opening timing of the intake control valve, The valve overlap period can be shortened to suppress the internal EGR amount, and the startability of the internal combustion engine can be improved by improving the combustion.

なお、内燃機関の始動時の燃焼性は内燃機関の温度状態によって異なる。第4の発明によれば、吸気制御弁の開弁タイミングによって内部EGR量を機関温度に応じて制御することができるので、機関温度によらず良好な始動を実現することができる。   Note that the combustibility at the start of the internal combustion engine varies depending on the temperature state of the internal combustion engine. According to the fourth aspect of the invention, the internal EGR amount can be controlled according to the engine temperature according to the opening timing of the intake control valve, so that a good start can be realized regardless of the engine temperature.

内燃機関の始動性は燃料と新気のミキシングが良好なほど向上する。第5の発明によれば、吸気制御弁は吸気上死点後に開弁されるので、燃焼室内が負圧の状態で吸気が開始されることになり、混合気の燃焼室内への流入速度が上昇する。その結果、燃料と新気のミキシングが促進されて燃焼が改善し、内燃機関の始動性はさらに向上する。   The startability of the internal combustion engine improves as the mixing of fuel and fresh air becomes better. According to the fifth aspect of the invention, since the intake control valve is opened after the intake top dead center, intake is started in a state where the combustion chamber is at a negative pressure, and the inflow speed of the mixture into the combustion chamber is increased. To rise. As a result, mixing of fuel and fresh air is promoted, combustion is improved, and startability of the internal combustion engine is further improved.

また、第6の発明によれば、内燃機関の停止時における可変バルブタイミング機構の停止位置が最進角位置と最遅角位置の何れか一方に定まっていない場合でも、内燃機関の始動時には可変バルブタイミング機構の停止位置が判定される。そして、可変バルブタイミング機構が最遅角位置で停止している場合には、吸気弁の閉弁タイミングよりも進角側で吸気制御弁を閉弁し、吸気制御弁の閉弁タイミングによって有効吸気期間の終了タイミングを制御することで、燃焼室から吸気通路への混合気の吹き戻しが抑制される。また、可変バルブタイミング機構が最進角位置で停止している場合には、吸気弁の開弁タイミングよりも遅角側で吸気制御弁を開弁し、吸気制御弁の開弁タイミングによって有効吸気期間の開始タイミングを制御することで、バルブオーバーラップ期間の調整により内部EGR量が最適化される。これにより、可変バルブタイミング機構の停止位置によらず良好な始動を実現することができる。   According to the sixth aspect of the invention, even when the stop position of the variable valve timing mechanism when the internal combustion engine is stopped is not determined to be either the most advanced angle position or the most retarded angle position, the variable valve timing mechanism is variable when the internal combustion engine is started. A stop position of the valve timing mechanism is determined. When the variable valve timing mechanism is stopped at the most retarded position, the intake control valve is closed on the advance side of the intake valve closing timing, and effective intake is determined by the intake control valve closing timing. By controlling the end timing of the period, the blowback of the air-fuel mixture from the combustion chamber to the intake passage is suppressed. Further, when the variable valve timing mechanism is stopped at the most advanced angle position, the intake control valve is opened on the retard side with respect to the opening timing of the intake valve, and the effective intake is determined by the opening timing of the intake control valve. By controlling the start timing of the period, the internal EGR amount is optimized by adjusting the valve overlap period. Thereby, a favorable start can be realized regardless of the stop position of the variable valve timing mechanism.

以下、図1乃至図5を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図1は本発明の実施の形態としての吸気制御装置が適用された内燃機関システムの構成を説明するための図である。本実施形態にかかる内燃機関2は火花点火式の4ストロークエンジンであり、図示していないが複数の気筒を有している。内燃機関2のクランク軸14の近傍には、所定のクランク角位置で信号を出力するクランク角センサ32が取り付けられている。また、図示しないウォータジャケットには、冷却水の水温を測定する水温センサ38が取り付けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of an internal combustion engine system to which an intake air control apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. The internal combustion engine 2 according to the present embodiment is a spark ignition type four-stroke engine, and has a plurality of cylinders (not shown). A crank angle sensor 32 that outputs a signal at a predetermined crank angle position is attached in the vicinity of the crankshaft 14 of the internal combustion engine 2. A water temperature sensor 38 for measuring the coolant temperature is attached to a water jacket (not shown).

各気筒の燃焼室12には吸気ポート4aと排気ポート6aが接続されている。燃焼室12と吸気ポート4aとの接続部にはその連通状態を制御する吸気弁8が設けられ、燃焼室12と排気ポート6aとの接続部にはその連通状態を制御する排気弁10が設けられている。吸気弁8及び排気弁10は、ともにクランク軸14によって駆動されるカム軸からの駆動力の入力を受けて開閉動作する。特に、吸気弁8のカム軸には、吸気弁8のバルブタイミングを油圧によって可変制御することができる油圧式の可変バルブタイミング機構(VVT)26が設けられている。可変バルブタイミング機構26の構造としては、例えば、前掲の図6に示す構造を用いることができる。また、本実施形態にかかる可変バルブタイミング機構26には、その停止位置(ハウジングに対するロータの停止位置)を検出する停止位置センサ36が設けられている。   An intake port 4a and an exhaust port 6a are connected to the combustion chamber 12 of each cylinder. An intake valve 8 for controlling the communication state is provided at a connection portion between the combustion chamber 12 and the intake port 4a, and an exhaust valve 10 for controlling the communication state is provided at a connection portion between the combustion chamber 12 and the exhaust port 6a. It has been. The intake valve 8 and the exhaust valve 10 both open and close in response to input of driving force from a camshaft driven by the crankshaft 14. In particular, the camshaft of the intake valve 8 is provided with a hydraulic variable valve timing mechanism (VVT) 26 that can variably control the valve timing of the intake valve 8 by hydraulic pressure. As the structure of the variable valve timing mechanism 26, for example, the structure shown in FIG. 6 can be used. Further, the variable valve timing mechanism 26 according to the present embodiment is provided with a stop position sensor 36 for detecting the stop position (the stop position of the rotor with respect to the housing).

吸気ポート4aには吸気管4が接続され、排気ポート6aには排気管6が接続されている。吸気管4は吸気ポート4aとともに吸気通路を形成している。吸気管4の上流端にはエアクリーナ16が備えられ、エアクリーナ16の直ぐ下流部分には吸入空気流量(新気の流量)を測定するエアフローメータ34が配置されている。さらに、エアフローメータ34の下流には電子制御式のスロットル弁20が配置されている。吸気管4のスロットル弁20の下流には圧力変動の平滑化等の機能を有するサージタンク18が形成されている。吸気管4は、サージタンク18を分岐点として各気筒の燃焼室12に吸入空気を分配するための複数のインテークマニホールド4bに枝分れしており、各インテークマニホールド4bは、それぞれ対応する吸気ポート4aに接続されている。各吸気ポート4aには、その上流側から順に吸気制御弁22と燃料噴射弁24が取り付けられている。   The intake pipe 4 is connected to the intake port 4a, and the exhaust pipe 6 is connected to the exhaust port 6a. The intake pipe 4 forms an intake passage together with the intake port 4a. An air cleaner 16 is provided at the upstream end of the intake pipe 4, and an air flow meter 34 for measuring an intake air flow rate (fresh air flow rate) is disposed immediately downstream of the air cleaner 16. Further, an electronically controlled throttle valve 20 is disposed downstream of the air flow meter 34. A surge tank 18 having a function such as smoothing of pressure fluctuation is formed downstream of the throttle valve 20 of the intake pipe 4. The intake pipe 4 is branched into a plurality of intake manifolds 4b for distributing intake air to the combustion chambers 12 of each cylinder with the surge tank 18 as a branch point. Each intake manifold 4b has a corresponding intake port. 4a. An intake control valve 22 and a fuel injection valve 24 are attached to each intake port 4a in order from the upstream side.

吸気制御弁22は、吸気ポート4a内の吸入空気の流通を遮断・開放するバルブであり、電磁駆動式のアクチュエータによって開閉駆動される。本実施形態にかかる吸気制御弁22は、吸気ポート4aを全開にする開位置と全閉にする閉位置の何れかの位置に選択的に駆動されるようになっている。吸気制御弁22のアクチュエータは、吸気制御弁22を開位置から閉位置まで駆動した後に再び開位置に戻す動作、或いは、閉位置から開位置まで駆動した後に再び閉位置に戻す動作をクランク角度で720°CA内に行うことができる。内燃機関2の運転中に吸気制御弁22を作動させることにより、吸気弁8のバルブタイミングによって決まる吸気ポート4aから燃焼室12内への混合気の吸気期間を調整することができる。吸気制御弁22が開弁している場合は、吸気弁8のバルブタイミング通りに燃焼室12内へ混合気が吸入されるが、吸気制御弁22が閉弁している場合は、吸気弁8のバルブタイミングにかかわらず吸気は行われない。つまり、吸気弁8と吸気制御弁22がともに開弁している期間が、吸気ポート4aと燃焼室12とが実質的に連通状態となる期間、すなわち、有効吸気期間となる。   The intake control valve 22 is a valve that blocks and opens the flow of intake air in the intake port 4a, and is opened and closed by an electromagnetically driven actuator. The intake control valve 22 according to this embodiment is selectively driven to one of an open position where the intake port 4a is fully opened and a closed position where the intake port 4a is fully closed. The actuator of the intake control valve 22 performs an operation of returning the intake control valve 22 from the open position to the closed position and then returning to the open position, or driving from the closed position to the open position and then returning to the closed position at the crank angle. It can be performed within 720 ° CA. By operating the intake control valve 22 during the operation of the internal combustion engine 2, the intake period of the air-fuel mixture from the intake port 4 a determined by the valve timing of the intake valve 8 into the combustion chamber 12 can be adjusted. When the intake control valve 22 is open, the air-fuel mixture is drawn into the combustion chamber 12 according to the valve timing of the intake valve 8, but when the intake control valve 22 is closed, the intake valve 8 No intake is performed regardless of the valve timing. That is, the period during which both the intake valve 8 and the intake control valve 22 are open is the period during which the intake port 4a and the combustion chamber 12 are substantially in communication, that is, the effective intake period.

上記のように、本実施形態にかかる内燃機関2は、有効吸気期間を制御する手段として吸気弁8のバルブタイミングを制御する可変バルブタイミング機構26とともに吸気制御弁22を備えている。これにより、内燃機関2の始動時、油圧不足によって可変バルブタイミング機構26を有効に作動させることができない状況では、吸気制御弁22によって有効吸気期間を制御することができる。なお、始動時における有効吸気期間の制御は、ECU(Electronic Control Unit)30による吸気制御弁22の制御によって実現される。ECU30は内燃機関2の運転を総合的に制御するための制御装置であり、上述したクランク角センサ32,エアフローメータ34,回転位置センサ36,水温センサ38等の各種センサから検出信号の供給を受けると共に、予め定められた制御プログラムに従い、スロットル弁20,吸気制御弁22,燃料噴射弁24,可変バルブタイミング機構26等の各種装置に対して駆動信号を供給している。   As described above, the internal combustion engine 2 according to the present embodiment includes the intake control valve 22 together with the variable valve timing mechanism 26 that controls the valve timing of the intake valve 8 as means for controlling the effective intake period. Accordingly, when the internal combustion engine 2 is started, the effective intake period can be controlled by the intake control valve 22 in a situation where the variable valve timing mechanism 26 cannot be effectively operated due to insufficient hydraulic pressure. Note that the control of the effective intake period at the time of starting is realized by controlling the intake control valve 22 by an ECU (Electronic Control Unit) 30. The ECU 30 is a control device for comprehensively controlling the operation of the internal combustion engine 2, and receives detection signals from various sensors such as the crank angle sensor 32, the air flow meter 34, the rotational position sensor 36, and the water temperature sensor 38 described above. At the same time, drive signals are supplied to various devices such as the throttle valve 20, the intake control valve 22, the fuel injection valve 24, and the variable valve timing mechanism 26 in accordance with a predetermined control program.

図2及び図3は、内燃機関2の始動時における吸気制御弁22の動作を示す説明図である。図2及び図3では、クランク角に対する吸気制御弁22の開度の変化が吸気弁8のリフト量の変化と合わせて示されている。内燃機関2の停止時には、可変バルブタイミング機構26はECU30によって最進角位置或いは最遅角位置の何れかの位置で停止するよう制御されている。したがって、始動時における吸気弁8のバルブタイミングは、図2に示すように最遅角されているか、或いは、図3に示すように最進角されている。可変バルブタイミング機構26の停止位置は、停止位置センサ36からの検出信号により判定することができる。   2 and 3 are explanatory diagrams showing the operation of the intake control valve 22 when the internal combustion engine 2 is started. In FIGS. 2 and 3, the change in the opening degree of the intake control valve 22 with respect to the crank angle is shown together with the change in the lift amount of the intake valve 8. When the internal combustion engine 2 is stopped, the variable valve timing mechanism 26 is controlled by the ECU 30 to stop at either the most advanced position or the most retarded position. Therefore, the valve timing of the intake valve 8 at the time of starting is the most retarded as shown in FIG. 2 or the most advanced as shown in FIG. The stop position of the variable valve timing mechanism 26 can be determined by a detection signal from the stop position sensor 36.

内燃機関2の始動時、可変バルブタイミング機構26が最遅角位置で停止している場合、つまり、図2に示すように吸気弁8のバルブタイミングが最遅角されている場合には、吸気弁8の閉弁タイミングは吸気BDC(下死点)を大きく超えて圧縮行程の中期付近に位置している。これは、吸気弁8を駆動するカム軸のカムプロフィールが高回転高負荷時において理想的な吸気特性を得られるように設計されているためである。このような閉弁タイミングで内燃機関2を始動させようとしても、燃焼室12から吸気ポート4aへの混合気の吹き戻しが大きいために充填効率が低下し、トルク不足によってうまく始動させることができない可能性がある。   When the variable valve timing mechanism 26 is stopped at the most retarded position when the internal combustion engine 2 is started, that is, when the valve timing of the intake valve 8 is most retarded as shown in FIG. The closing timing of the valve 8 greatly exceeds the intake BDC (bottom dead center) and is located in the middle of the compression stroke. This is because the cam profile of the cam shaft that drives the intake valve 8 is designed so as to obtain ideal intake characteristics at high rotation and high load. Even if it is attempted to start the internal combustion engine 2 at such valve closing timing, since the air-fuel mixture blowback from the combustion chamber 12 to the intake port 4a is large, the charging efficiency is lowered, and the engine cannot be started well due to insufficient torque. there is a possibility.

そこで、ECU30は、停止位置センサ36からの検出信号から可変バルブタイミング機構26が最遅角位置で停止していると判定した場合には、吸気弁8の閉弁タイミングよりも進角側で吸気制御弁22を閉弁する。好ましくは、吸気制御弁22の閉弁タイミングを吸気BDC付近に設定する。これにより、吸気ポート4aと燃焼室12との連通は吸気BDC付近で遮断されることになり、燃焼室12から吸気ポート4aへの混合気の吹き戻しが抑制されて内燃機関2の始動性が向上する。この場合、吸気弁8の開弁タイミングから吸気制御弁22の閉弁タイミングまでが有効吸気期間となる。また、図2中に斜線で示す部分は、吸気制御弁22の開度によって補正された吸気弁8の実質的なリフト量に相当している。吸気制御弁22の開弁タイミングは、吸気弁8の開弁タイミングよりも早く、且つ、前回サイクルの吸気弁8の閉弁タイミングよりも遅くなっていればよい。   Therefore, when the ECU 30 determines from the detection signal from the stop position sensor 36 that the variable valve timing mechanism 26 is stopped at the most retarded position, the intake air is advanced on the more advanced side than the closing timing of the intake valve 8. The control valve 22 is closed. Preferably, the closing timing of the intake control valve 22 is set near the intake BDC. As a result, the communication between the intake port 4a and the combustion chamber 12 is blocked in the vicinity of the intake BDC, and the air-fuel mixture blowback from the combustion chamber 12 to the intake port 4a is suppressed, so that the startability of the internal combustion engine 2 is improved. improves. In this case, the effective intake period is from the opening timing of the intake valve 8 to the closing timing of the intake control valve 22. Further, the hatched portion in FIG. 2 corresponds to the substantial lift amount of the intake valve 8 corrected by the opening degree of the intake control valve 22. The valve opening timing of the intake control valve 22 may be earlier than the valve opening timing of the intake valve 8 and later than the valve closing timing of the intake valve 8 in the previous cycle.

また、この場合、ECU30は、水温センサ38により検出される内燃機関2の水温に応じて吸気制御弁22の閉弁タイミングを調整する。具体的には、水温が高いほど閉弁タイミングを吸気BDCから遠く設定し(進角側でも遅角側でもよい)、燃焼室12内への混合気の吸入量を減少させる。閉弁タイミングを吸気BDCよりも進角側に設定すれば、吸気ポート4aと燃焼室12との連通が早く閉じられた分、混合気の吸入量は減少することになる。閉弁タイミングを吸気BDCよりも遅角側に設定すれば、吸気ポート4aへの吹き戻しによってやはり混合気の吸入量は減少することになる。内燃機関2は、その温度が高いほど、内部のフリクションが小さくなり噴射された燃料の霧化も良くなるために発生トルクは大きくなる。このため、高温時の吸気制御弁22の閉弁タイミングを低温時と同じ設定にしておくと、発生トルクが過大になってトルクショックが発生してしまう。そこで、上記のように水温で代表される機関温度が高いほど混合気の吸入量を減少させるように吸気制御弁22の閉弁タイミングを制御することで、機関温度によらず常に良好な始動を実現することが可能になる。   In this case, the ECU 30 adjusts the closing timing of the intake control valve 22 according to the water temperature of the internal combustion engine 2 detected by the water temperature sensor 38. Specifically, the higher the water temperature, the farther the valve closing timing is set from the intake BDC (which may be the advance side or the retard side), and the intake amount of the air-fuel mixture into the combustion chamber 12 is reduced. If the valve closing timing is set to an advance side with respect to the intake BDC, the intake amount of the air-fuel mixture decreases as the communication between the intake port 4a and the combustion chamber 12 is quickly closed. If the valve closing timing is set to the retard side with respect to the intake BDC, the intake amount of the air-fuel mixture is also reduced by the blowback to the intake port 4a. The higher the temperature of the internal combustion engine 2, the smaller the internal friction and the better the atomization of the injected fuel, so the generated torque increases. For this reason, if the closing timing of the intake control valve 22 at the time of high temperature is set to be the same as that at the time of low temperature, the generated torque becomes excessive and torque shock occurs. Therefore, by controlling the closing timing of the intake control valve 22 so as to reduce the intake amount of the air-fuel mixture as the engine temperature represented by the water temperature is higher as described above, it is possible to always perform a good start regardless of the engine temperature. Can be realized.

一方、内燃機関2の始動時、可変バルブタイミング機構26が最進角位置で停止している場合、つまり、図3に示すように吸気弁8のバルブタイミングが最進角されている場合には、吸気弁8の開弁タイミングは吸気TDC(上死点)を大きく超えて排気行程の中期付近に位置している。これは、吸気弁8を駆動する吸気カムのカムプロフィールは高回転高負荷において理想の吸気特性を得られるように設計されているためである。このような開弁タイミングで内燃機関2を始動させようとしても、排気弁10とのバルブオーバーラップ期間が長くなることによって内部EGR量が増大し、燃焼の悪化によってうまく始動させることができない可能性がある。   On the other hand, when the variable valve timing mechanism 26 is stopped at the most advanced angle position when the internal combustion engine 2 is started, that is, when the valve timing of the intake valve 8 is most advanced as shown in FIG. The valve opening timing of the intake valve 8 greatly exceeds the intake TDC (top dead center) and is located in the middle of the exhaust stroke. This is because the cam profile of the intake cam that drives the intake valve 8 is designed so as to obtain ideal intake characteristics at high rotation and high load. Even if it is attempted to start the internal combustion engine 2 at such valve opening timing, there is a possibility that the internal EGR amount increases due to a longer valve overlap period with the exhaust valve 10 and cannot be started successfully due to deterioration of combustion. There is.

そこで、ECU30は、停止位置センサ36からの検出信号から可変バルブタイミング機構26が最進角位置で停止していると判定した場合には、吸気弁8の開弁タイミングよりも遅角側で吸気制御弁22を開弁する。これにより、吸気ポート4aと燃焼室12との連通は吸気弁8の開弁後も吸気制御弁22が開弁するまでは遮断されることになり、内部EGR量の抑制により燃焼が改善されて内燃機関2の始動性が向上する。この場合、吸気制御弁22の開弁タイミングから吸気弁8の閉弁タイミングまでが有効吸気期間となる。また、図3中に斜線で示す部分は、吸気制御弁22の開度によって補正された吸気弁8の実質的なリフト量に相当している。吸気制御弁22の閉弁タイミングは、吸気弁8の閉弁タイミングよりも遅く、且つ、次回サイクルの吸気弁8の開弁タイミングよりも早くなっていればよい。   Therefore, if the ECU 30 determines from the detection signal from the stop position sensor 36 that the variable valve timing mechanism 26 is stopped at the most advanced angle position, the intake air is retarded from the valve opening timing of the intake valve 8. The control valve 22 is opened. As a result, the communication between the intake port 4a and the combustion chamber 12 is blocked until the intake control valve 22 is opened even after the intake valve 8 is opened, and combustion is improved by suppressing the internal EGR amount. The startability of the internal combustion engine 2 is improved. In this case, the effective intake period is from the opening timing of the intake control valve 22 to the closing timing of the intake valve 8. Further, the hatched portion in FIG. 3 corresponds to the substantial lift amount of the intake valve 8 corrected by the opening degree of the intake control valve 22. The closing timing of the intake control valve 22 only needs to be later than the closing timing of the intake valve 8 and earlier than the opening timing of the intake valve 8 in the next cycle.

吸気制御弁22の開弁タイミングは、好ましくは吸気TDC後、より好ましくは10〜30°CA程度に設定する。吸気制御弁22の開弁タイミングは、吸気弁8の開弁タイミングよりも遅角側でさえあれば、吸気TDC前であっても内部EGR量の抑制効果を得ることができる。しかし、上記のように吸気TDC後、特に10〜30°CAに吸気制御弁22を開弁することで、始動性の向上に寄与するさらなる効果を得ることができる。吸気TDC後まで吸気制御弁22が閉弁されることで燃焼室12内は負圧になっており、この状態で吸気を開始することで混合気の燃焼室12内への流入速度が上昇し、燃料と新気のミキシングが促進されて燃焼がさらに改善されるのである。   The opening timing of the intake control valve 22 is preferably set to about 10 to 30 ° CA after intake TDC. As long as the opening timing of the intake control valve 22 is retarded from the opening timing of the intake valve 8, the effect of suppressing the internal EGR amount can be obtained even before the intake TDC. However, after the intake TDC as described above, the intake control valve 22 is opened particularly at 10 to 30 ° CA, whereby a further effect that contributes to an improvement in startability can be obtained. Since the intake control valve 22 is closed until after the intake TDC, the pressure in the combustion chamber 12 becomes negative. By starting intake in this state, the inflow speed of the air-fuel mixture into the combustion chamber 12 increases. The fuel and fresh air mixing is promoted to further improve the combustion.

また、この場合、ECU30は、水温センサ38により検出される内燃機関2の水温に応じて吸気制御弁22の開弁タイミングを調整する。始動時における内燃機関2の燃焼性は内燃機関2の温度状態によって異なるので、水温で代表される機関温度に応じて吸気制御弁22の開弁タイミングを調整して内部EGR量を制御することで、機関温度によらず常に良好な始動を実現することが可能になる。   In this case, the ECU 30 adjusts the opening timing of the intake control valve 22 in accordance with the water temperature of the internal combustion engine 2 detected by the water temperature sensor 38. Since the combustibility of the internal combustion engine 2 at the time of start varies depending on the temperature state of the internal combustion engine 2, the internal EGR amount is controlled by adjusting the valve opening timing of the intake control valve 22 according to the engine temperature represented by the water temperature. Therefore, it is possible to always achieve a good start regardless of the engine temperature.

次に、上記の吸気制御弁22の動作を実現するためにECU30によって実行される処理について説明する。ECU30による処理は、IG(イグニッション)がオンになったときの処理と、IGのオン後、可変バルブタイミング機構26が作動可能になるまでの処理に大きく分けられる。   Next, a process executed by the ECU 30 in order to realize the operation of the intake control valve 22 will be described. The processing by the ECU 30 is broadly divided into processing when IG (ignition) is turned on and processing until the variable valve timing mechanism 26 becomes operable after the IG is turned on.

まず、内燃機関2を始動させるべくドライバのキー操作によりIGがオンになったときには、ECU30は図4に示すルーチンを実行する。図4は、IGのオンによりECU30により実行されるルーチンのフローチャートである。このルーチンの最初のステップ100では、内燃機関2の始動後、目標回転数(ここでは目標アイドル回転数)に到達させるのに必要な空気量を水温等の情報に基づいて算出する。次に、停止位置センサ36からの検出信号から可変バルブタイミング機構26の停止位置を判定する(ステップ102)。   First, when the IG is turned on by a driver's key operation to start the internal combustion engine 2, the ECU 30 executes a routine shown in FIG. FIG. 4 is a flowchart of a routine executed by the ECU 30 when the IG is turned on. In the first step 100 of this routine, after the internal combustion engine 2 is started, the amount of air necessary to reach the target rotational speed (here, the target idle rotational speed) is calculated based on information such as the water temperature. Next, the stop position of the variable valve timing mechanism 26 is determined from the detection signal from the stop position sensor 36 (step 102).

吸気制御弁22の開閉弁タイミングは、可変バルブタイミング機構26の停止位置、必要空気量、水温等をパラメータとしてあらかじめ実験的に求められており、マップに記憶されている。ステップ104では、ステップ100で算出された必要空気量、ステップ102で判定された可変バルブタイミング機構26の停止位置等、各パラメータの値に応じた開閉弁タイミングがマップから算出される。   The on-off valve timing of the intake control valve 22 is experimentally obtained in advance using parameters such as the stop position of the variable valve timing mechanism 26, the required air amount, and the water temperature, and is stored in a map. In step 104, the required air amount calculated in step 100, the stop position of the variable valve timing mechanism 26 determined in step 102, etc. are calculated from the map according to the values of the parameters.

次のステップ106では、ECU30は、ステップ102で判定された可変バルブタイミング機構26の停止位置に応じた初期位置まで吸気制御弁22を動作させる。可変バルブタイミング機構26が最遅角位置で停止している場合には、図2に示すように吸気弁8の開弁タイミングにおいて吸気制御弁22は開弁している必要があるので、吸気制御弁22の初期位置は全開位置となる。可変バルブタイミング機構26が最進角位置で停止している場合には、図3に示すように吸気弁8の開弁タイミングにおいて吸気制御弁22は閉弁している必要があるので、吸気制御弁22の初期位置は全閉位置となる。なお、この段階ではクランク軸14が回転していないため、クランク角センサ32からの信号に基づいて行われる気筒判別は完了していない。このため、ECU30は全気筒の吸気制御弁22を初期位置まで動作させる。   In the next step 106, the ECU 30 operates the intake control valve 22 to an initial position corresponding to the stop position of the variable valve timing mechanism 26 determined in step 102. When the variable valve timing mechanism 26 is stopped at the most retarded position, the intake control valve 22 needs to be opened at the opening timing of the intake valve 8 as shown in FIG. The initial position of the valve 22 is the fully open position. When the variable valve timing mechanism 26 is stopped at the most advanced position, the intake control valve 22 needs to be closed at the opening timing of the intake valve 8 as shown in FIG. The initial position of the valve 22 is a fully closed position. At this stage, since the crankshaft 14 is not rotating, the cylinder discrimination performed based on the signal from the crank angle sensor 32 is not completed. For this reason, the ECU 30 operates the intake control valves 22 of all the cylinders to the initial position.

IGのオンによりクランキングが開始された後は、ECU30は図5に示すルーチンを実行する。図5は、IGのオン後、可変バルブタイミング機構26が動作可能になるまでにECU30により実行されるルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、所定のクランク角ごとに実行される。まず、ステップ110では、ECU30は可変バルブタイミング機構26が動作可能になったか否かを判定する。例えば、可変バルブタイミング機構26においてオイルポンプから油圧アクチュエータに供給される油圧を測定し、油圧の大きさが所定の作動範囲に入っていれば可変バルブタイミング機構26は動作可能と判定する。   After the cranking is started by turning on the IG, the ECU 30 executes a routine shown in FIG. FIG. 5 is a flowchart of a routine executed by the ECU 30 after the IG is turned on until the variable valve timing mechanism 26 becomes operable. This routine is executed for each predetermined crank angle. First, in step 110, the ECU 30 determines whether or not the variable valve timing mechanism 26 is operable. For example, the variable valve timing mechanism 26 measures the hydraulic pressure supplied from the oil pump to the hydraulic actuator, and determines that the variable valve timing mechanism 26 is operable if the hydraulic pressure is within a predetermined operating range.

ステップ110の判定で可変バルブタイミング機構26が動作可能になるまでは、ECU30はステップ112以降の処理を実行する。ステップ112では、吸気制御弁22の開弁タイミングが到来したか否か判定する。開弁タイミングが到来したときには、吸気制御弁22を開動作させる(ステップ114)。開弁タイミングになっていない場合には、吸気制御弁22の閉弁タイミングが到来したか否か判定する(ステップ116)。判定により閉弁タイミングが到来したときには、吸気制御弁22を閉動作させる(ステップ118)。   Until the variable valve timing mechanism 26 becomes operable in the determination in step 110, the ECU 30 executes the processes in and after step 112. In step 112, it is determined whether or not the opening timing of the intake control valve 22 has arrived. When the valve opening timing arrives, the intake control valve 22 is opened (step 114). If it is not the valve opening timing, it is determined whether or not the valve closing timing of the intake control valve 22 has arrived (step 116). When it is determined that the valve closing timing has arrived, the intake control valve 22 is closed (step 118).

現在のクランク角が開弁タイミングでも閉弁タイミングにも該当しない場合、ECU30は所定の計算タイミングが到来したか否か判定する(ステップ120)。計算タイミングは吸気制御弁22の動作時期に掛かってなければよく、例えば、排気BDCを計算タイミングに設定することもできる。計算タイミングではIGのオン時に計算された目標回転数に応じた必要空気量が再計算され(ステップ122)、再計算された必要空気量に基づいて吸気制御弁22の開閉弁タイミングも再計算される(ステップ124)。次回の開弁タイミングの到来判定(ステップ112)と閉弁タイミングの到来判定(ステップ116)は、再計算された開閉弁タイミングを基準にして行われる。   When the current crank angle does not correspond to the valve opening timing or the valve closing timing, the ECU 30 determines whether or not a predetermined calculation timing has arrived (step 120). The calculation timing does not need to be related to the operation timing of the intake control valve 22, and for example, the exhaust BDC can be set as the calculation timing. At the calculation timing, the required air amount corresponding to the target rotational speed calculated when the IG is turned on is recalculated (step 122), and the opening / closing valve timing of the intake control valve 22 is also recalculated based on the recalculated required air amount. (Step 124). The next valve opening timing arrival determination (step 112) and the valve closing timing arrival determination (step 116) are performed based on the recalculated opening / closing valve timing.

上記のステップ112乃至124の処理は、気筒判別が完了するまでの間は全気筒の吸気制御弁22を対象として実行される。気筒判別の完了後は気筒毎に吸気制御弁22の開閉弁タイミングが算出され、気筒毎に吸気制御弁22の開動作及び閉動作が実行される。やがて、内燃機関2の始動によりオイルポンプが駆動され、油圧が上昇して可変バルブタイミング機構26が動作可能になったときには、ステップ110の判定結果がYesとなって本ルーチンは終了する。本ルーチンの終了後は、ECU30は、可変バルブタイミング機構26と吸気制御弁22を協働させることにより、内燃機関2の運転状態に応じて有効吸気期間を制御する。   The processes in steps 112 to 124 are executed for the intake control valves 22 of all the cylinders until the cylinder discrimination is completed. After completion of cylinder discrimination, the opening / closing valve timing of the intake control valve 22 is calculated for each cylinder, and the opening operation and the closing operation of the intake control valve 22 are executed for each cylinder. Eventually, when the oil pump is driven by the start of the internal combustion engine 2 and the hydraulic pressure rises and the variable valve timing mechanism 26 becomes operable, the determination result of step 110 becomes Yes and this routine ends. After the end of this routine, the ECU 30 controls the effective intake period according to the operating state of the internal combustion engine 2 by causing the variable valve timing mechanism 26 and the intake control valve 22 to cooperate.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the following modifications may be made.

上記実施の形態では、吸気制御弁22としてオン/オフ弁が用いられているが、段階的に或いは連続的に開度を制御することができる弁を用いてもよい。開度制御可能な弁を用いる場合には、内燃機関2の始動性をより向上させるべく次のような制御を行うこともできる。図2に示すように吸気弁8の開弁タイミング前に吸気制御弁22を開弁しておく場合には、吸気弁8の開弁タイミングにおいて吸気制御弁22の開度を微小な開度にしておく。また、図3に示すように吸気弁8の開弁タイミング後に吸気制御弁22を開弁する場合には、いきなり全開にするのではなく微小に開弁する。このように吸気制御弁22を微小な開度で開弁することで、空気の流路が狭まって吸気流速が上昇する。その結果、燃料と新気のミキシングが促進されて燃焼が改善し、内燃機関2の始動性が向上する。なお、吸気制御弁22を微小に開くときの開度や期間は、水温に応じて設定してもよい。機関温度が低いほど燃焼が悪化しやすく燃料と新気のミキシングが求められるからである。所定期間の経過後は、全開或いは必要空気量に応じた開度まで吸気制御弁22を開く。その際の具体的な開度の制御方法としては、少しずつ段階的に開度を上げていってもよく、連続的に開度を上げていってもよい。或いは、微小な中間開度から全開或いは必要空気量に応じた開度までステップ的に開度を上げてもよい。   In the embodiment described above, an on / off valve is used as the intake control valve 22, but a valve capable of controlling the opening degree stepwise or continuously may be used. When using a valve capable of opening control, the following control can be performed to further improve the startability of the internal combustion engine 2. As shown in FIG. 2, when the intake control valve 22 is opened before the opening timing of the intake valve 8, the opening degree of the intake control valve 22 is set to a very small opening degree at the opening timing of the intake valve 8. Keep it. Further, as shown in FIG. 3, when the intake control valve 22 is opened after the opening timing of the intake valve 8, it is not opened suddenly but is opened minutely. Thus, by opening the intake control valve 22 with a small opening, the air flow path is narrowed and the intake flow velocity is increased. As a result, mixing of fuel and fresh air is promoted, combustion is improved, and startability of the internal combustion engine 2 is improved. Note that the opening degree and period when the intake control valve 22 is slightly opened may be set according to the water temperature. This is because the lower the engine temperature, the more likely the combustion is worsened and the mixing of fuel and fresh air is required. After the elapse of the predetermined period, the intake control valve 22 is opened until it is fully opened or opened according to the required air amount. As a specific control method of the opening at that time, the opening may be gradually increased little by little, or the opening may be continuously increased. Alternatively, the opening degree may be increased stepwise from a minute intermediate opening degree to a full opening degree or an opening degree corresponding to the required air amount.

また、上記実施の形態では、内燃機関2の温度を代表するパラメータとして水温を用いているが、油温、運転時間等、機関温度に関連するパラメータであれば、水温には限定されない。   Moreover, in the said embodiment, although water temperature is used as a parameter representing the temperature of the internal combustion engine 2, if it is a parameter relevant to engine temperature, such as oil temperature and operation time, it will not be limited to water temperature.

また、上記実施の形態では、可変バルブタイミング機構26の停止位置を判定するための停止位置センサ36を備えているが、内燃機関2の始動時における可変バルブタイミング機構26の停止位置が常に一定である場合、つまり、内燃機関2の停止時には必ず一定の停止位置に可変バルブタイミング機構26が制御されるようになっている場合には、停止位置センサ36は省略してもよい。   In the above embodiment, the stop position sensor 36 for determining the stop position of the variable valve timing mechanism 26 is provided. However, the stop position of the variable valve timing mechanism 26 at the start of the internal combustion engine 2 is always constant. In some cases, that is, when the variable valve timing mechanism 26 is always controlled to a fixed stop position when the internal combustion engine 2 is stopped, the stop position sensor 36 may be omitted.

また、図6に示す可変バルブタイミング機構は本発明に適用可能な可変バルブタイミング機構の一例にすぎない。油圧式であるならば、他の構造の可変バルブタイミング機構を用いることもできる。   Further, the variable valve timing mechanism shown in FIG. 6 is merely an example of a variable valve timing mechanism applicable to the present invention. As long as it is hydraulic, a variable valve timing mechanism having another structure can be used.

また、上記実施の形態では、吸気制御弁22とは別にスロットル弁20を備えているが、吸気制御弁22が開度制御が可能であって、且つ、閉弁時に十分な気密性が確保されるならば、スロットル弁20を廃止して吸気制御弁22にスロットル弁20の機能を持たせるようにしてもよい。   In the above embodiment, the throttle valve 20 is provided separately from the intake control valve 22, but the opening degree of the intake control valve 22 can be controlled, and sufficient airtightness is ensured when the valve is closed. If necessary, the throttle valve 20 may be eliminated and the intake control valve 22 may have the function of the throttle valve 20.

本発明の実施の形態としての吸気制御装置が適用された内燃機関システムの概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine system to which an intake air control device as an embodiment of the present invention is applied. 内燃機関の始動時、可変バルブタイミング機構が最遅角位置で停止している場合の吸気制御弁の動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of an intake control valve when the variable valve timing mechanism has stopped at the most retarded position at the time of start-up of an internal combustion engine. 内燃機関の始動時、可変バルブタイミング機構が最進角位置で停止している場合の吸気制御弁の動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of an intake control valve when the variable valve timing mechanism has stopped at the most advanced angle position at the time of start-up of an internal combustion engine. IGのオンに伴ってECUにより実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of a routine executed by the ECU when IG is turned on. IGのオン後、可変バルブタイミング機構が動作可能になるまでにECUにより実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of a routine executed by the ECU after the IG is turned on until the variable valve timing mechanism becomes operable. 従来の可変バルブタイミング機構の油圧システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the hydraulic system of the conventional variable valve timing mechanism.

符号の説明Explanation of symbols

2 内燃機関
4 吸気管
4a 吸気ポート
6 排気管
8 吸気弁
10 排気弁
12 燃焼室
14 クランク軸
20 スロットル弁
22 吸気制御弁
24 燃料噴射弁
26 可変バルブタイミング機構
30 ECU
32 クランク角センサ
36 停止位置センサ
38 水温センサ
2 Internal combustion engine 4 Intake pipe 4a Intake port 6 Exhaust pipe 8 Intake valve 10 Exhaust valve 12 Combustion chamber 14 Crankshaft 20 Throttle valve 22 Intake control valve 24 Fuel injection valve 26 Variable valve timing mechanism 30 ECU
32 Crank angle sensor 36 Stop position sensor 38 Water temperature sensor

Claims (4)

吸気弁のバルブタイミングを可変制御し、内燃機関の始動時には前記吸気弁のバルブタイミングを最進角させた位置から作動する油圧式の可変バルブタイミング機構と、
各気筒の吸気通路に設けられ前記吸気通路を開閉する吸気制御弁と、
前記内燃機関の始動時、前記可変バルブタイミング機構の作動により前記吸気弁のバルブタイミングを最進角位置から変更することが可能になるまでの間、最進角されている前記吸気弁の開弁タイミングよりも遅角側で前記吸気制御弁を開弁することにより前記吸気制御弁の開弁タイミングによって有効吸気期間の開始タイミングを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
A hydraulic variable valve timing mechanism that variably controls the valve timing of the intake valve and operates from a position where the valve timing of the intake valve is advanced most at the time of starting the internal combustion engine;
An intake control valve provided in the intake passage of each cylinder for opening and closing the intake passage;
When the internal combustion engine is started, the valve timing of the intake valve that has been most advanced is opened until the valve timing of the intake valve can be changed from the most advanced position by the operation of the variable valve timing mechanism. Control means for controlling the start timing of the effective intake period according to the opening timing of the intake control valve by opening the intake control valve on the retard side of the timing;
An intake control device for an internal combustion engine, comprising:
前記制御手段は、前記内燃機関の始動時に前記内燃機関の温度に関連するパラメータを取得し、前記パラメータの値に応じて前記吸気制御弁の開弁タイミングを制御することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の吸気制御装置。   The control means acquires a parameter related to the temperature of the internal combustion engine when the internal combustion engine is started, and controls the valve opening timing of the intake control valve according to the value of the parameter. An intake control device for an internal combustion engine as described. 前記制御手段は、前記吸気制御弁を吸気上死点後に開弁することを特徴とする請求項1又は2記載の内燃機関の吸気制御装置。   The intake control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the control means opens the intake control valve after intake top dead center. 吸気弁のバルブタイミングを可変制御する油圧式の可変バルブタイミング機構と、
各気筒の吸気通路に設けられ前記吸気通路を開閉する吸気制御弁と、
前記可変バルブタイミング機構の停止位置を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に応じて前記吸気制御弁の開弁タイミング或いは閉弁タイミングを制御することにより有効吸気期間の開始タイミング或いは終了タイミングを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、内燃機関の始動時、前記判定手段により前記可変バルブタイミング機構が前記吸気弁のバルブタイミングを最遅角させた位置で停止していると判定された場合には、前記吸気弁の閉弁タイミングよりも進角側で前記吸気制御弁を閉弁することにより、前記吸気制御弁の閉弁タイミングによって有効吸気期間の終了タイミングを制御し、
前記判定手段により前記可変バルブタイミング機構が前記吸気弁のバルブタイミングを最進角させた位置で停止していると判定された場合には、前記吸気弁の開弁タイミングよりも遅角側で前記吸気制御弁を開弁することにより、前記吸気制御弁の開弁タイミングによって有効吸気期間の開始タイミングを制御することを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
A hydraulic variable valve timing mechanism that variably controls the valve timing of the intake valve;
An intake control valve provided in the intake passage of each cylinder for opening and closing the intake passage;
Determining means for determining a stop position of the variable valve timing mechanism;
Control means for controlling the start timing or end timing of the effective intake period by controlling the opening timing or closing timing of the intake control valve according to the determination result of the determination means,
When the internal combustion engine is started, and the determination means determines that the variable valve timing mechanism is stopped at a position where the valve timing of the intake valve is most retarded, the intake valve By closing the intake control valve on the advance side of the valve closing timing, the end timing of the effective intake period is controlled by the valve closing timing of the intake control valve,
When it is determined by the determining means that the variable valve timing mechanism is stopped at a position where the valve timing of the intake valve is advanced most, the variable valve timing mechanism is more retarded than the valve opening timing of the intake valve. An intake control device for an internal combustion engine, wherein the start timing of an effective intake period is controlled by opening the intake control valve by the opening timing of the intake control valve.
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