JP4366850B2 - Valve control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の吸気バルブないしは排気バルブのリフト特性を可変制御するバルブ制御装置に関し、特に、機関減速時の燃料カットに適した制御を行うバルブ制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関の減速時におけるエミッションの低減や燃費の低減のために、例えばスロットルバルブを全閉としたような機関減速時に、燃料供給の停止いわゆる燃料カットを行うことが知られている。
【0003】
そして、このような減速中の燃料カット時に、吸気バルブないしは排気バルブの開閉時期を適切な特性とするバルブ制御装置として、従来、特開平10ー115234号公報に開示されているようなものがある。
【0004】
これは、吸気カムシャフトを進角又は遅角させて吸気バルブの開弁時期を変更するバルブタイミング調整機構と、吸気バルブを開閉駆動するカムの切換を行って該吸気バルブのリフト量を変更するバルブリフト量調整機構と、を備えており、燃料カット時には、吸気バルブの開弁時間つまり作動角が短くされ、かつバルブタイミング調整機構により吸気バルブの作動角の位相が大幅に早められる。これにより、吸気バルブの開弁期間の殆どが排気バルブの開弁期間と重なるようになる。その結果、吸気行程中において吸気バルブが開いている時間が短くなり、燃焼室へ吸入される空気の量が少なくなる。
【0005】
従って、燃料カット中にいわゆるエンジンブレーキ作用が十分に発生し、かつ排気系に配置される触媒の温度低下が回避される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように燃料カット時に吸気バルブの閉弁時期を開弁時期とともに大幅に早めるように制御する従来の構成では、燃料カットから燃料噴射を再開するいわゆる燃料カットリカバー時に、制御の機械的な応答遅れが存在することから、吸気バルブの閉弁時期が吸気行程の途中に位置したまま一時的に運転される結果、実圧縮比が低下し、燃焼の不安定をきたすおそれがある。
【0007】
また、アイドル条件のような低回転、低負荷領域では、ポンプ損失低減と燃焼安定性の観点から、吸気バルブ開弁時期を吸気上死点よりも遅角して設定することが望ましいが、このような要求に対しても、上記従来のものでは、燃料カット中のバルブ特性と大きく異なることから、制御のつながりが悪くなりやすい。
【0008】
本発明は、燃料カット中のポンプ損失を大きくしてエンジンブレーキ作用を十分に確保すると同時に、燃料カットリカバー時に、良好な燃焼を再開できるようにすることを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項1に係る発明は、
内燃機関の吸入空気量を変化させるスロットル弁と、
吸気バルブの作動角の大きさを変化させる開弁期間可変手段と、
上記吸気バルブの作動角の位相を変化させる作動角位相可変手段と、
上記スロットル弁が全閉となった内燃機関の所定の減速時に燃料供給を停止する燃料カット手段と、
を備えてなる内燃機関において、
上記燃料カット手段による燃料カット時およびその後の燃料カットリカバー時に、吸気バルブ開弁時期をマイナスオーバラップとなるように上死点よりも遅角側とするとともに、吸気バルブ閉弁時期を、燃焼安定性が悪化するほど実圧縮比の低下を生じない略下死点に制御することを特徴としている。
【0010】
このように、吸気バルブ閉弁時期が略下死点にあれば、燃料カットから燃料カットリカバーに移行したときに、実圧縮比を十分に大きく確保できる。そして、排気バルブ開弁期間に対しいわゆるマイナスオーバラップとなることで、吸気行程初期に筒内で負圧が発生し、ガス流動が活発化する。
【0011】
また、請求項2に係る発明は、吸気バルブの開弁期間中のリフト量を変化させるリフト量可変手段をさらに備え、上記燃料カット時に、吸気バルブのリフト量を定常時よりも低く設定することを特徴としている。
【0013】
また請求項1,2に従属する請求項に係る発明は、
排気バルブの作動角の大きさを変化させる開弁期間可変手段と、
上記排気バルブの作動角の位相を変化させる作動角位相可変手段と、
をさらに備え、
上記燃料カット時に、排気バルブ開弁時期を、筒内が負圧となる下死点近傍に制御することを特徴としている。
【0014】
特に、請求項に係る発明は、上記燃料カット時に、排気バルブ開弁時期を定常時よりも遅角させることを特徴としている。
【0015】
また、請求項3,4に従属する請求項に係る発明は、上記燃料カット時に、排気バルブ閉弁時期を上死点よりも進角した位置に制御することを特徴としている。
【0016】
さらに、請求項に係る発明は、上記燃料カット時に、吸気バルブ開弁時期が上死点よりも遅角した位置に制御され、
排気バルブ閉弁時期から上死点までの期間に比べて上死点から吸気バルブ開弁時期までの期間が大きく設定されていることを特徴としている。
【0017】
上記吸気バルブあるいは上記排気バルブの開弁期間可変手段は、例えば請求項のように、カムプロファイルの異なる複数種のカムを備え、バルブを開閉駆動するカムを選択的に切り換えるように構成される。
【0018】
さらに請求項のように、上記吸気バルブの開弁期間可変手段あるいはリフト量可変手段は、駆動軸により回転駆動される偏心カムと、この偏心カムの外周に相対回転可能に嵌合したリンクアームと、上記駆動軸と平行に設けられ、かつ偏心カム部を備えた回動可能な制御軸と、この制御軸の偏心カム部に回転可能に装着され、かつ上記リンクアームにより揺動されるロッカアームと、上記駆動軸に回転可能に支持されるとともに、上記ロッカアームにリンクを介して連結され、該ロッカアームに伴って揺動することにより吸気バルブを押圧する揺動カムと、を備えており、上記制御軸の偏心カム部の回動位置を変化させることにより吸気バルブの作動角およびリフトが同時に増減変化するように構成される。
【0019】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、燃料カット時に、吸気バルブ閉弁時期を略下死点に設定することで、作動角の小作動角化によるポンプ損失の減少を防げ、エンジンブレーキ作用が強められるとともに、燃料カットリカバー時に実圧縮比が十分に高くなり、燃料カットリカバー直後の燃焼安定性が向上する。
さらに、吸気バルブの開弁時期を上死点よりも遅角させることにより、排気バルブに対しマイナスオーバラップとなるので、排気側への新気の吹き抜けを確実に防止できるとともに、吸気行程初期の負圧発生により、筒内のガス流動が活発となるため、小作動角化しても、ポンプ損失低下を抑えつつ、燃料カットリカバー時に、一層安定した点火性を確保できる。
【0020】
請求項2の発明によれば、さらに、吸気バルブのリフト量を小さくすることで、吸気バルブによる絞り損失が増加し、燃料カット中のポンプ損失が増加して、エンジンブレーキが一層強く確保される。
【0022】
請求項の発明によれば、膨張行程後半で筒内に負圧が発生し、排気バルブ開弁時期に排気バルブから筒内に排気を吸い戻す作用が得られ、ポンプ損失がより増大し、エンジンブレーキの確保がより確実になる。
【0023】
特に請求項の発明によれば、排気バルブ開弁時期を定常時よりも進角させることにより、膨張行程で回収されるエネルギが減少し、ポンプ損失がより増大して、エンジンブレーキの確保がより確実になる。
【0024】
請求項の発明によれば、排気バルブ閉弁時期が上死点よりも進角した位置となるため、排気系への新気流入防止がより確実になる。従って、燃料カット時に有効なポンプ損失を確保しつつ新気による燃料カット中の触媒温度低下を抑制できる。
【0025】
請求項の発明によれば、マイナスオーバラップの中で、上死点を中心として吸気バルブ側の期間が排気バルブ側の期間よりも大きくなっているため、触媒温度の低下の抑制と同時に、吸気バルブ開弁時期において負圧が発達した状態となり、燃料カット時のポンプ損失つまりエンジンブレーキ作用が増大する。
【0026】
請求項の発明によれば、カムの切換による開弁期間可変手段によって、燃料カット時の所望の特性を容易に得ることが可能である。
【0027】
また請求項の発明によれば、作動角の大きさを小さくしたときにリフト量が同時に低リフト化されるようになり、開閉時期を最適化しつつ低リフト化によってポンプ損失を増大させることが容易に達成できる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を、自動車用ガソリン機関に適用した実施の形態について説明する。
【0029】
図1は、本発明に係るバルブ制御装置に用いられる吸気バルブ用可変動弁機構の構成を示す構成説明図であり、この可変動弁機構は、吸気バルブのリフト・作動角を変化させるリフト・作動角可変機構1と、その作動角の位相(図示せぬクランクシャフトに対する位相)を進角もしくは遅角させる位相可変機構2と、が組み合わされて構成されている。
【0030】
図2は、リフト・作動角可変機構1のみを示しており、図1および図2に基づいて、このリフト・作動角可変機構1を説明する。なお、このリフト・作動角可変機構1は、本出願人が先に提案したものであるが、例えば特開平11−107725号公報等によって公知となっているので、その概要のみを説明する。
【0031】
リフト・作動角可変機構1は、シリンダヘッド11に図示せぬバルブガイドを介して摺動自在に設けられた吸気バルブ12と、シリンダヘッド11上部のカムブラケット14に回転自在に支持された中空状の駆動軸13と、この駆動軸13に、圧入等により固定された偏心カム15と、上記駆動軸13の上方位置に同じカムブラケット14に回転自在に支持されるとともに駆動軸13と平行に配置された制御軸16と、この制御軸16の偏心カム部17に揺動自在に支持されたロッカアーム18と、各吸気バルブ12の上端部に配置されたタペット19に当接する揺動カム20と、を備えている。上記偏心カム15とロッカアーム18とはリンクアーム25によって連係されており、ロッカアーム18と揺動カム20とは、リンク部材26によって連係されている。
【0032】
上記駆動軸13は、後述するように、タイミングチェーンないしはタイミングベルトを介して機関のクランクシャフトによって駆動されるものである。
【0033】
上記偏心カム15は、円形外周面を有し、該外周面の中心が駆動軸13の軸心から所定量だけオフセットしているとともに、この外周面に、リンクアーム25の環状部25aが回転可能に嵌合している。
【0034】
上記ロッカアーム18は、略中央部が上記偏心カム部17によって支持されており、その一端部に、上記リンクアーム25の延長部25bが連係しているとともに、他端部に、上記リンク部材26の上端部が連係している。上記偏心カム部17は、制御軸16の軸心から偏心しており、従って、制御軸16の角度位置に応じてロッカアーム18の揺動中心は変化する。
【0035】
上記揺動カム20は、駆動軸13の外周に嵌合して回転自在に支持されており、側方へ延びた端部20aに、上記リンク部材26の下端部が連係している。この揺動カム20の下面には、駆動軸13と同心状の円弧をなす基円面24aと、該基円面24aから上記端部20aへと所定の曲線を描いて延びるカム面24bと、が形成されており、これらの基円面24aならびにカム面24bが、揺動カム20の揺動位置に応じてタペット19の上面に当接するようになっている。
【0036】
すなわち、上記基円面24aはベースサークル区間として、リフト量が0となる区間であり、揺動カム20が揺動してカム面24bがタペット19に接触すると、徐々にリフトしていくことになる。なお、ベースサークル区間とリフト区間との間には若干のランプ区間が設けられている。
【0037】
上記制御軸16は、図1に示すように、一端部に設けられたリフト・作動角制御用油圧アクチュエータ31によって所定回転角度範囲内で回転するように構成されている。このリフト・作動角制御用油圧アクチュエータ31への油圧供給は、エンジンコントロールユニット33からの制御信号に基づき、第1油圧制御弁32によって制御されている。なお、30は油圧源となる油圧ポンプである。
【0038】
このリフト・作動角可変機構1の作用を説明すると、駆動軸13が回転すると、偏心カム15のカム作用によってリンクアーム25が上下動し、これに伴ってロッカアーム18が揺動する。このロッカアーム18の揺動は、リンク部材26を介して揺動カム20へ伝達され、該揺動カム20が揺動する。この揺動カム20のカム作用によって、タペット19が押圧され、吸気バルブ12がリフトする。
【0039】
ここで、リフト・作動角制御用油圧アクチュエータ31を介して制御軸16の角度が変化すると、ロッカアーム18の初期位置が変化し、ひいては揺動カム20の初期揺動位置が変化する。
【0040】
例えば偏心カム部17が図の上方へ位置しているとすると、ロッカアーム18は全体として上方へ位置し、揺動カム20の端部20aが相対的に上方へ引き上げられた状態となる。つまり、揺動カム20の初期位置は、そのカム面24bがタペット19から離れる方向に傾く。従って、駆動軸13の回転に伴って揺動カム20が揺動した際に、基円面24aが長くタペット19に接触し続け、カム面24bがタペット19に接触する期間は短い。従って、リフト量が全体として小さくなり、かつその開時期から閉時期までの角度範囲つまり作動角も縮小する。
【0041】
逆に、偏心カム部17が図の下方へ位置しているとすると、ロッカアーム18は全体として下方へ位置し、揺動カム20の端部20aが相対的に下方へ押し下げられた状態となる。つまり、揺動カム20の初期位置は、そのカム面24bがタペット19に近付く方向に傾く。従って、駆動軸13の回転に伴って揺動カム20が揺動した際に、タペット19と接触する部位が基円面24aからカム面24bへと直ちに移行する。従って、リフト量が全体として大きくなり、かつその作動角も拡大する。
【0042】
上記の偏心カム部17の位置は連続的に変化させ得るので、これに伴って、バルブリフト特性は、図3に示すように、連続的に変化する。つまり、リフトならびに作動角を、両者同時に、連続的に拡大,縮小させることができる。特に、このものでは、リフト・作動角の大小変化に伴い、吸気バルブ12の開時期と閉時期とがほぼ対称に変化する。
【0043】
次に、位相可変機構2は、図1に示すように、上記駆動軸13の前端部に設けられたスプロケット35と、このスプロケット35と上記駆動軸13とを、所定の角度範囲内において相対的に回転させる位相制御用油圧アクチュエータ36と、から構成されている。上記スプロケット35は、図示せぬタイミングチェーンもしくはタイミングベルトを介して、クランクシャフトに連動している。上記位相制御用油圧アクチュエータ36への油圧供給は、エンジンコントロールユニット33からの制御信号に基づき、第2油圧制御弁37によって制御されている。なお、30は油圧ポンプである。この位相制御用油圧アクチュエータ36への油圧制御によって、スプロケット35と駆動軸13とが相対的に回転し、図4に示すように、作動角の位相が遅進する。つまり、リフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角する。また、この変化も、連続的に得ることができる。位相可変機構2としては、油圧式のものに限られず、電磁式アクチュエータを利用したものなど、種々の構成が可能である。
【0044】
なお、リフト・作動角可変機構1ならびに位相可変機構2の制御としては、実際のリフト・作動角あるいは位相を検出するセンサを設けて、クローズドループ制御するようにしても良く、あるいは運転条件に応じて単にオープンループ制御するようにしても良い。
【0045】
次に、図5に示すフローチャートに基づいて、機関減速時の作用について説明する。
【0046】
先ずステップ101では、機関運転条件が所定の燃料カット条件であるか否か判定する。例えば、暖機完了後にある回転数以上の領域でスロットル弁が全閉となると、燃料カットが実行される。燃料カット条件であれば、ステップ102に進み、要求される吸気バルブ作動角を読み込む。そして、ステップ103で、読み込まれた作動角の目標値に従って、上述したリフト・作動角可変機構1を制御する。続くステップ104では、そのときの要求作動角と目標とする吸気バルブ閉弁時期(IVC)とから必要な位相角を演算する。特に、吸気バルブ閉弁時期が略下死点(BDC)となるように、位相角が求められる。そして、ステップ105において、演算された位相角に従い、上述の位相可変機構2が制御される。
【0047】
図6は、減速時の各部の作動を説明するタイムチャートであって、図示するように、スロットル弁(アクセル)が全閉となると、燃料カットが開始され、その後、一定車速まで低下した時点で、燃料噴射が再開される。吸気バルブの作動角および位相は、燃料カットの開始とともに、大きく変化するが、燃料カットリカバーの際には、燃料カット中の特性が殆ど変わらずに、そのまま保持される。
【0048】
図7は、吸気バルブ(INT)および排気バルブ(EXH)のバルブタイミングダイアグラムを示しており、特に、吸気バルブについては、定常走行時と燃料カット時との双方の特性を図示してある。なお、「通常」と記してある特性は、一般的な非可変の動弁機構の場合の固定的な特性例である。また、この実施例の場合は、排気バルブは、固定的な特性となっている。
【0049】
さらに、燃料カット中のバルブ特性による概念的なPV線図を図8に示す。
【0050】
これらの図に示すように、燃料カット中の吸気バルブの作動角は、燃料カットリカバー時あるいはアイドル条件と同等となるように、小作動角に設定される。そして、上述したように、吸気バルブ閉弁時期(IVC)は略下死点、より詳しくは下死点より僅かに遅れた位置に設定される。従って、吸気バルブ開弁時期(IVO)は、上死点よりもかなり遅れた位置となり、マイナスオーバラップとなる。
【0051】
このように設定された燃料カット時のPV線図は、図8に示すようになり、上死点から吸気バルブが開くまでの間は、筒内のガスが断熱膨張し、従来の略上死点で開いていた場合と比較すると、ポンプ損失は減少することになる。しかしながら、その後、それぞれのクランク角に対し、バルブ開口面積が従来より狭いため、ポンプ損失は逆に増加する。従って、上記のようにマイナスオーバラップ化し、さらに作動角を小作動角化しても、ポンプ損失の低下は少ない。つまり、十分なエンジンブレーキ作用が得られる。
【0052】
一方、燃料カットリカバー時のPV線図は図9に示すようになる。この燃料カットリカバー時の運転領域では、一般に負荷および回転数が低く、要求される空気量が少ないため、比較例のように吸気バルブ閉弁時期(IVC)を早めるとポンプ損失は低減する。しかしながら、このような設定をすると、実圧縮比が低下し、点火時の圧力、温度が低下し、燃焼安定性が悪化してしまう。従って、本領域で小作動角を用いる際には、実圧縮比の確保の観点から、吸気バルブ閉弁時期を下死点寄りに設定することが望ましい。本実施例では、燃料カット中に吸気バルブ閉弁時期が略下死点に設定してあるため、制御の応答遅れに影響されずに、燃料カットリカバー時の燃焼安定性を確保できる。
【0053】
次に本発明の第二の実施の形態について説明する。
【0054】
この第二の実施の形態は、前述した可変動弁機構を排気バルブ側にも具備しており、吸気バルブおよび排気バルブの双方の開閉時期およびリフトを可変制御できる構成となっている。なお、排気側の可変動弁機構の構成は、前述した吸気側の構成と基本的に同一であるので、その説明は省略する。
【0055】
図10は、機関減速時の排気側可変動弁機構の制御を示すフローチャートである。なお、吸気側の制御は、図5と同様である。
【0056】
先ずステップ111では、機関運転条件が所定の燃料カット条件であるか否か判定する。燃料カット条件であれば、ステップ112に進み、要求される排気バルブ作動角を読み込む。そして、ステップ113で、読み込まれた作動角の目標値に従って、排気側のリフト・作動角可変機構1を制御する。続くステップ114では、そのときの要求作動角と目標とする排気バルブ開弁時期(EVO)とから必要な位相角を演算する。特に、排気バルブ開弁時期が下死点近傍、例えば下死点前20°CA程度となるように、位相角が求められる。そして、ステップ115において、演算された位相角に従い、排気側の位相可変機構2が制御される。
【0057】
図11は、減速時の各部の作動を説明するタイムチャートであって、図示するように、スロットル弁(アクセル)が全閉となると、燃料カットが開始され、その後、一定車速まで低下した時点で、燃料噴射が再開される。吸気バルブの作動角および位相は、燃料カットの開始とともに、大きく変化するが、燃料カットリカバーの際には、燃料カット中の特性が殆ど変わらずに、そのまま保持される。排気バルブの作動角も同様の傾向となる。これに対し、排気バルブの位相は、燃料カットリカバーの際に、燃料カット前の状態にほぼ復帰する。
【0058】
図12は、吸気バルブ(INT)および排気バルブ(EXH)のバルブタイミングダイアグラムを示しており、特に、アイドル時(リカバー時)と燃料カット時との双方の特性を図示してある。なお、「従来」と記してある特性は、一般的な非可変の動弁機構の場合の固定的な特性例である。
【0059】
さらに、燃料カット中のバルブ特性による概念的なPV線図を図13に示す。
【0060】
この実施の形態では、燃料カット時の排気バルブ作動角は、アイドル条件と同様な小作動角に設定される。そして、排気バルブ開弁時期は下死点近傍となる。従って、燃料カットが実行されると、膨張行程の後半に、筒内の負圧が発達する。ここで排気バルブが開弁されるため、排気側から作動ガスが流入し、図13に示すように、ポンプ損失が増加する。
【0061】
また、排気側を小作動角に設定するため、燃料カット中には、マイナスオーバラップの設定となり、新気の排気側への流入を確実に防止でき、触媒温度の低下を抑制できる。また、図13に示すように、吸気側のマイナスオーバラップ量bを排気側のマイナスオーバラップ量aよりも大きく与えることにより、筒内の負圧が一層発達し、弁開口部の流速の増加、ポンプ損失の一層の増加が図れる。
【0062】
なお、図11に示すように、燃料カットリカバーに至る機関回転数の直前に、排気バルブの作動角の位相を変化させ、内部EGRを少なく抑えることにより、リカバー時の燃焼を確実なものとすることができる。図14に、燃料カットリカバーに至るまでの位相制御のフローチャートを示す。図示するように、ステップ121において燃料カット条件であると判断された場合は、ステップ122に進んで、燃料カットリカバー回転数よりも僅かに高い回転数rpm1よりも実回転数が低下したか判断する。回転数がrpm1よりも低くなったら、ステップ123に進む。ステップ123では、燃料カットリカバー時の燃焼安定性確保のために、排気バルブ閉弁時期(EVC)を略上死点に設定して、必要な位相角を演算する。なお、燃焼が成り立つ程度の内部還流が許容されるため、所定オーバラップ量となるように位相角の演算を行うようにしても良い。そして、ステップ124で、ステップ123に基づいた位相角に、排気側の位相可変機構2が制御される。
【0063】
次に、図15〜図19は、第三の実施の形態を示している。
【0064】
この実施の形態では、図17および図18に示すように、燃料カット時に、排気バルブの作動角が大作動角の設定となり、かつ、排気バルブ開弁時期が膨張行程の途中にまで早期化される。これにより、図19のPV線図に示すように、膨張行程で回収されるエネルギが減少し、ポンプ損失が増加するため、エンジンブレーキ作用が増大する。
【0065】
ここで、この実施の形態では、特に排気バルブ側について、位相の制御を優先して行い、その後、作動角を拡大するようにしている。これは、排気バルブとピストンとの干渉を防止するためである。
【0066】
すなわち、図15のフローチャートに示すように、ステップ131で、機関運転条件が所定の燃料カット条件であるか否か判定し、燃料カット条件であれば、ステップ132に進んで、排気バルブの位相角を最進角位置として読み込む。そして、ステップ133で、この位相角の目標値に沿って、排気側の位相可変機構2が制御される。次に、ステップ134では、そのときの作動角の位相角と、必要なマイナスオーバラップの設定(前述したa<bの関係)とから、要求される排気バルブ作動角を演算する。そして、ステップ135で、演算された作動角の目標値に従って、排気側のリフト・作動角可変機構1が制御される。
【0067】
なお、最適な排気バルブ閉弁時期(EVC)を演算し、このEVCに基づいて制御する場合には、位相および作動角を同時に変化させることも可能である。
【0068】
また燃料カットリカバー時には、図16のフローチャートに示すように、燃料カットリカバーの直前の回転数rpm1において、作動角および位相角が、燃料カットリカバー時に最適なように制御され、リカバー時の燃焼を確実なものとしている。
【0069】
上記の各実施の形態では、リフトおよび作動角を変化させるために、図1,図2に示したようなリフト・作動角可変機構1を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0070】
例えば、米国特許第4151817号や特開平6−299827号公報等において、カムシャフト上にプロファイルの異なる2種のカムを並設しておき、それぞれに従動する主ロッカアームおよび副ロッカアームを必要に応じて連結状態もしくは離脱状態に切り換えることによって、実質的にバルブを開閉駆動するカムを選択的に切り換えるようにした可変動弁機構が知られており、さらに特開平5−10161号公報には3種のカムを切り換えるようにした可変動弁機構が開示されているが、この種の可変動弁機構によってリフト・作動角を段階的に変化させるようにしても、本発明は同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るバルブ制御装置に用いられる可変動弁機構を示す斜視図。
【図2】リフト・作動角可変機構を示す断面図。
【図3】リフト・作動角可変機構によるリフト・作動角の特性変化を示す特性図。
【図4】位相可変機構によるバルブリフト特性の位相変化を示す特性図。
【図5】機関減速時の吸気バルブの制御を示すフローチャート。
【図6】減速時の作動を示すタイムチャート。
【図7】吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングダイアグラム。
【図8】燃料カット中のバルブ特性によるPV線図。
【図9】燃料カットリカバー時のPV線図。
【図10】第二の実施の形態における排気側可変動弁機構の制御を示すフローチャート。
【図11】この第二の実施の形態における減速時の作動を示すタイムチャート。
【図12】この第二の実施の形態における吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングダイアグラム。
【図13】第二の実施の形態における燃料カット中のPV線図。
【図14】燃料カットリカバー時の位相角の制御を示すフローチャート。
【図15】第三の実施の形態における排気側可変動弁機構の制御を示すフローチャート。
【図16】第三の実施の形態における燃料カットリカバー時の制御を示すフローチャート。
【図17】第三の実施の形態における減速時の作動を示すタイムチャート。
【図18】第三の実施の形態における吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングダイアグラム。
【図19】第三の実施の形態における燃料カット中のPV線図。
【符号の説明】
1…リフト・作動角可変機構
2…位相可変機構
33…エンジンコントロールユニット
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a valve control device that variably controls lift characteristics of an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine, and more particularly to a valve control device that performs control suitable for fuel cut during engine deceleration.
[0002]
[Prior art]
In order to reduce emissions and reduce fuel consumption when the internal combustion engine is decelerated, it is known to stop the fuel supply, that is, perform a fuel cut when the engine decelerates, for example, when the throttle valve is fully closed.
[0003]
As a valve control device that makes the opening / closing timing of the intake valve or the exhaust valve have an appropriate characteristic at the time of fuel cut during deceleration as described above, there is a conventional one disclosed in JP-A-10-115234. .
[0004]
This is to change the lift amount of the intake valve by switching the valve timing adjusting mechanism for changing the opening timing of the intake valve by advancing or retarding the intake camshaft and the cam for opening and closing the intake valve. And a valve lift amount adjusting mechanism. When the fuel is cut, the valve opening time, that is, the operating angle of the intake valve is shortened, and the phase of the operating angle of the intake valve is greatly advanced by the valve timing adjusting mechanism. As a result, most of the opening period of the intake valve overlaps with the opening period of the exhaust valve. As a result, the time during which the intake valve is open during the intake stroke is shortened, and the amount of air taken into the combustion chamber is reduced.
[0005]
Therefore, a so-called engine braking action is sufficiently generated during the fuel cut, and a temperature drop of the catalyst disposed in the exhaust system is avoided.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional configuration in which the closing timing of the intake valve is controlled to be greatly advanced with the opening timing at the time of fuel cut as described above, the mechanical control is performed at the time of so-called fuel cut recovery in which fuel injection is resumed from the fuel cut. As a result, there is a possibility that the actual compression ratio is lowered and combustion becomes unstable as a result of temporary operation while the closing timing of the intake valve is located in the middle of the intake stroke.
[0007]
In the low rotation and low load areas such as idle conditions, it is desirable to set the intake valve opening timing later than the intake top dead center from the viewpoint of reducing pump loss and combustion stability. Even for such a demand, the conventional one is greatly different from the valve characteristic during fuel cut, and therefore, the control connection tends to deteriorate.
[0008]
An object of the present invention is to increase the pump loss during fuel cut to sufficiently ensure the engine braking action and at the same time to enable good combustion to be resumed when the fuel cut is recovered.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problem, the invention according to claim 1
  A throttle valve for changing the intake air amount of the internal combustion engine;
  A valve opening period varying means for changing the magnitude of the operating angle of the intake valve;
  An operating angle phase variable means for changing the phase of the operating angle of the intake valve;
  The throttle valve is fully closedFuel cut means for stopping fuel supply at a predetermined deceleration of the internal combustion engine;
  In an internal combustion engine comprising:
  When fuel is cut by the fuel cut meansAnd during subsequent fuel cut recoveryIn addition,The intake valve opening timing is set to be retarded from the top dead center so as to have a negative overlap,Intake valve closing timingThe actual compression ratio does not decrease as the combustion stability deterioratesIt is characterized by controlling to approximately the bottom dead center.
[0010]
  Thus, if the intake valve closing timing is substantially at the bottom dead center, the actual compression ratio can be secured sufficiently large when the fuel cut is shifted to the fuel cut recover.And since it becomes what is called a minus overlap with respect to an exhaust valve opening period, a negative pressure generate | occur | produces in a cylinder at the beginning of an intake stroke, and gas flow becomes active.
[0011]
  According to a second aspect of the present invention, there is provided a lift amount varying means for changing the lift amount during the opening period of the intake valve.FurtherPrepared,Above fuelAt the time of charge cut, intake valveOfIt is characterized in that the lift amount is set lower than in the steady state.
[0013]
  Claim 1, 2Claims dependent on3The invention according to
  A valve opening period variable means for changing the magnitude of the operating angle of the exhaust valve;
  Working angle phase varying means for changing the working angle phase of the exhaust valve;
  Further comprising
  When the fuel is cut, set the exhaust valve opening time., Near the bottom dead center where the cylinder has negative pressureIt is characterized by controlling to.
[0014]
  In particular, the claims4The invention according to the invention is characterized in that the exhaust valve opening timing is retarded from the steady time at the time of the fuel cut.
[0015]
  Claims3, 4Claims dependent on5The invention according to the invention is characterized in that the exhaust valve closing timing is controlled to a position advanced from the top dead center at the time of the fuel cut.
[0016]
  And claims6In the invention according to the invention, at the time of the fuel cut, the intake valve opening timing is controlled to a position delayed from the top dead center,
  The period from the top dead center to the intake valve opening timing is set larger than the period from the exhaust valve closing timing to the top dead center.
[0017]
  The valve opening period varying means of the intake valve or the exhaust valve is, for example, a claim7As described above, a plurality of types of cams having different cam profiles are provided, and the cam for opening and closing the valve is selectively switched.
[0018]
  Further claims8As described above, the valve opening period variable means or the lift amount variable means of the intake valve includes an eccentric cam that is rotationally driven by a drive shaft, a link arm that is fitted to the outer periphery of the eccentric cam so as to be relatively rotatable, and the drive A rotatable control shaft provided in parallel with the shaft and provided with an eccentric cam portion; a rocker arm rotatably mounted on the eccentric cam portion of the control shaft and swung by the link arm; and the drive A swing cam that is rotatably supported by the shaft and is connected to the rocker arm via a link and presses the intake valve by swinging along with the rocker arm. By changing the rotational position of the cam portion, the operation angle and lift of the intake valve are simultaneously increased or decreased.
[0019]
【The invention's effect】
  According to the first aspect of the present invention, when the fuel is cut, the intake valve closing timing is set to substantially bottom dead center, so that the pump loss can be prevented from being reduced due to the smaller operating angle, and the engine braking action is enhanced. At the same time, the actual compression ratio becomes sufficiently high at the time of fuel cut recovery, and the combustion stability immediately after the fuel cut recovery is improved.
  Furthermore, by retarding the opening timing of the intake valve from the top dead center, a negative overlap with the exhaust valve can be achieved, so that fresh air can be reliably prevented from being blown into the exhaust side, and at the beginning of the intake stroke. Since the gas flow in the cylinder becomes active due to the generation of the negative pressure, even when the operating angle is reduced, it is possible to ensure a more stable ignition performance at the time of fuel cut recovery while suppressing a decrease in pump loss.
[0020]
According to the invention of claim 2, by further reducing the lift amount of the intake valve, the throttle loss due to the intake valve is increased, the pump loss during fuel cut is increased, and the engine brake is more strongly secured. .
[0022]
  Claim3According to the inventionSwellDuring the second half of the tension stroke, negative pressure is generated in the cylinder, and when the exhaust valve is opened, the exhaust valve sucks the exhaust gas back into the cylinder, increasing the pump loss and ensuring the engine brake. .
[0023]
  Especially claims4According to this invention, the exhaust valve opening timing is advanced from the steady time, so that the energy recovered in the expansion stroke is reduced, the pump loss is further increased, and the engine brake is more reliably secured. .
[0024]
  Claim5According to this invention, since the exhaust valve closing timing is at a position advanced from the top dead center, the prevention of inflow of fresh air into the exhaust system is more sure. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in the catalyst temperature during the fuel cut due to fresh air while ensuring an effective pump loss during the fuel cut.
[0025]
  Claim6According to the present invention, in the minus overlap, the period on the intake valve side with respect to the top dead center is longer than the period on the exhaust valve side. A negative pressure develops at the valve timing, and the pump loss at the time of fuel cut, that is, the engine braking action increases.
[0026]
  Claim7According to the invention, it is possible to easily obtain the desired characteristics at the time of fuel cut by the valve opening period variable means by switching the cam.
[0027]
  And claims8According to the invention, when the operating angle is reduced, the lift amount is simultaneously lowered, and it is possible to easily achieve an increase in pump loss by reducing the lift while optimizing the opening / closing timing. .
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an automobile gasoline engine will be described.
[0029]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a variable valve mechanism for an intake valve used in a valve control apparatus according to the present invention. This variable valve mechanism is a lift / control valve that changes the lift / operating angle of the intake valve. The operating angle variable mechanism 1 is combined with a phase variable mechanism 2 that advances or retards the phase of the operating angle (phase with respect to a crankshaft (not shown)).
[0030]
FIG. 2 shows only the lift / operating angle variable mechanism 1, and the lift / operating angle variable mechanism 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The lift / operating angle variable mechanism 1 has been previously proposed by the applicant of the present application. However, since it has been publicly known, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-107725, only the outline thereof will be described.
[0031]
The lift / operating angle variable mechanism 1 is a hollow shape rotatably supported by an intake valve 12 slidably provided on a cylinder head 11 via a valve guide (not shown) and a cam bracket 14 above the cylinder head 11. Drive shaft 13, an eccentric cam 15 fixed to the drive shaft 13 by press-fitting or the like, and a cam bracket 14 that is rotatably supported above the drive shaft 13 and arranged in parallel with the drive shaft 13. A control shaft 16, a rocker arm 18 that is swingably supported by the eccentric cam portion 17 of the control shaft 16, a swing cam 20 that abuts against a tappet 19 disposed at the upper end of each intake valve 12, It has. The eccentric cam 15 and the rocker arm 18 are linked by a link arm 25, and the rocker arm 18 and the swing cam 20 are linked by a link member 26.
[0032]
As will be described later, the drive shaft 13 is driven by a crankshaft of an engine via a timing chain or a timing belt.
[0033]
The eccentric cam 15 has a circular outer peripheral surface, the center of the outer peripheral surface is offset from the shaft center of the drive shaft 13 by a predetermined amount, and the annular portion 25a of the link arm 25 is rotatable on the outer peripheral surface. Is fitted.
[0034]
The rocker arm 18 has a substantially central portion supported by the eccentric cam portion 17, and an extension portion 25 b of the link arm 25 is linked to one end portion of the rocker arm 18, and the link member 26 is connected to the other end portion. The upper end is linked. The eccentric cam portion 17 is eccentric from the axis of the control shaft 16, and accordingly, the rocking center of the rocker arm 18 changes according to the angular position of the control shaft 16.
[0035]
The rocking cam 20 is fitted to the outer periphery of the drive shaft 13 and is rotatably supported. A lower end portion of the link member 26 is linked to an end portion 20a extending to the side. On the lower surface of the swing cam 20, a base circle surface 24a that forms a concentric arc with the drive shaft 13, a cam surface 24b extending in a predetermined curve from the base circle surface 24a to the end portion 20a, The base circle surface 24a and the cam surface 24b are in contact with the upper surface of the tappet 19 according to the swing position of the swing cam 20.
[0036]
That is, the base circle surface 24a is a section where the lift amount becomes 0 as a base circle section, and when the swing cam 20 swings and the cam surface 24b contacts the tappet 19, it gradually lifts. Become. A slight ramp section is provided between the base circle section and the lift section.
[0037]
As shown in FIG. 1, the control shaft 16 is configured to rotate within a predetermined rotation angle range by a lift / operation angle control hydraulic actuator 31 provided at one end. The hydraulic pressure supply to the lift / operating angle control hydraulic actuator 31 is controlled by the first hydraulic control valve 32 based on a control signal from the engine control unit 33. Reference numeral 30 denotes a hydraulic pump serving as a hydraulic source.
[0038]
The operation of the variable lift / operating angle mechanism 1 will be described. When the drive shaft 13 rotates, the link arm 25 moves up and down by the cam action of the eccentric cam 15, and the rocker arm 18 swings accordingly. The swing of the rocker arm 18 is transmitted to the swing cam 20 via the link member 26, and the swing cam 20 swings. The tappet 19 is pressed by the cam action of the swing cam 20, and the intake valve 12 is lifted.
[0039]
Here, when the angle of the control shaft 16 changes via the lift / operating angle control hydraulic actuator 31, the initial position of the rocker arm 18 changes, and consequently, the initial swing position of the swing cam 20 changes.
[0040]
For example, if the eccentric cam portion 17 is positioned upward in the figure, the rocker arm 18 is positioned upward as a whole, and the end 20a of the swing cam 20 is relatively lifted upward. That is, the initial position of the swing cam 20 is inclined in the direction in which the cam surface 24 b is separated from the tappet 19. Therefore, when the swing cam 20 swings with the rotation of the drive shaft 13, the base circle surface 24a continues to contact the tappet 19 for a long time, and the period during which the cam surface 24b contacts the tappet 19 is short. Therefore, the lift amount is reduced as a whole, and the angle range from the opening timing to the closing timing, that is, the operating angle is also reduced.
[0041]
Conversely, if the eccentric cam portion 17 is positioned downward in the figure, the rocker arm 18 is positioned downward as a whole, and the end portion 20a of the swing cam 20 is pushed downward relatively. That is, the initial position of the swing cam 20 is inclined in the direction in which the cam surface 24 b approaches the tappet 19. Accordingly, when the swing cam 20 swings with the rotation of the drive shaft 13, the portion that contacts the tappet 19 immediately shifts from the base circle surface 24a to the cam surface 24b. Therefore, the lift amount is increased as a whole, and the operating angle is increased.
[0042]
Since the position of the eccentric cam portion 17 can be continuously changed, the valve lift characteristic changes continuously as shown in FIG. That is, the lift and the operating angle can be continuously expanded and contracted simultaneously. In particular, in this case, the opening timing and closing timing of the intake valve 12 change substantially symmetrically as the lift and operating angle change.
[0043]
Next, as shown in FIG. 1, the phase variable mechanism 2 is configured so that the sprocket 35 provided at the front end of the drive shaft 13 and the sprocket 35 and the drive shaft 13 are relatively moved within a predetermined angle range. And a hydraulic actuator 36 for phase control that is rotated to the right. The sprocket 35 is linked to the crankshaft via a timing chain or timing belt (not shown). The hydraulic pressure supply to the phase control hydraulic actuator 36 is controlled by a second hydraulic control valve 37 based on a control signal from the engine control unit 33. Reference numeral 30 denotes a hydraulic pump. Due to the hydraulic pressure control to the phase control hydraulic actuator 36, the sprocket 35 and the drive shaft 13 are relatively rotated, and the phase of the operating angle is delayed as shown in FIG. That is, the lift characteristic curve itself does not change, and the whole advances or retards. This change can also be obtained continuously. The phase variable mechanism 2 is not limited to a hydraulic one, and various configurations such as one using an electromagnetic actuator are possible.
[0044]
The lift / working angle variable mechanism 1 and the phase variable mechanism 2 may be controlled by providing a sensor for detecting an actual lift / working angle or phase and performing a closed loop control or depending on operating conditions. It is also possible to simply perform open loop control.
[0045]
Next, the operation during engine deceleration will be described based on the flowchart shown in FIG.
[0046]
First, in step 101, it is determined whether or not the engine operating condition is a predetermined fuel cut condition. For example, when the throttle valve is fully closed in a region equal to or higher than the number of revolutions after completion of warm-up, fuel cut is executed. If it is a fuel cut condition, the routine proceeds to step 102, where the required intake valve operating angle is read. In step 103, the above-described lift / operation angle variable mechanism 1 is controlled in accordance with the read target value of the operation angle. In the subsequent step 104, a necessary phase angle is calculated from the required operating angle at that time and the target intake valve closing timing (IVC). In particular, the phase angle is determined so that the intake valve closing timing is substantially at the bottom dead center (BDC). In step 105, the above-described phase variable mechanism 2 is controlled according to the calculated phase angle.
[0047]
FIG. 6 is a time chart for explaining the operation of each part at the time of deceleration. As shown in the figure, when the throttle valve (accelerator) is fully closed, fuel cut is started, and thereafter, when the vehicle speed decreases to a constant vehicle speed. The fuel injection is resumed. The operating angle and phase of the intake valve change greatly with the start of the fuel cut, but during the fuel cut recovery, the characteristics during the fuel cut remain almost unchanged and remain unchanged.
[0048]
FIG. 7 shows a valve timing diagram of the intake valve (INT) and the exhaust valve (EXH). In particular, for the intake valve, the characteristics of both steady running and fuel cut are illustrated. The characteristic described as “normal” is a fixed characteristic example in the case of a general non-variable valve mechanism. In this embodiment, the exhaust valve has a fixed characteristic.
[0049]
Further, FIG. 8 shows a conceptual PV diagram based on valve characteristics during fuel cut.
[0050]
As shown in these figures, the operating angle of the intake valve during fuel cut is set to a small operating angle so as to be equivalent to the fuel cut recovery or the idle condition. As described above, the intake valve closing timing (IVC) is set to a position substantially at the bottom dead center, more specifically, slightly behind the bottom dead center. Accordingly, the intake valve opening timing (IVO) is at a position considerably delayed from the top dead center, resulting in a minus overlap.
[0051]
The PV diagram at the time of fuel cut set in this way is as shown in FIG. 8, and the gas in the cylinder adiabatically expands from the top dead center until the intake valve opens, and the conventional top dead center is obtained. The pump loss will be reduced compared to the case where it is open at the point. However, after that, since the valve opening area is narrower than before for each crank angle, the pump loss increases conversely. Therefore, even if the negative overlap is achieved as described above and the operating angle is further reduced, the reduction in pump loss is small. That is, sufficient engine braking action can be obtained.
[0052]
On the other hand, the PV diagram during fuel cut recovery is as shown in FIG. In the operation region during the fuel cut recovery, the load and the rotational speed are generally low, and the required amount of air is small. Therefore, if the intake valve closing timing (IVC) is advanced as in the comparative example, the pump loss is reduced. However, when such a setting is made, the actual compression ratio is lowered, the pressure and temperature at the time of ignition are lowered, and the combustion stability is deteriorated. Therefore, when using a small operating angle in this region, it is desirable to set the intake valve closing timing closer to the bottom dead center from the viewpoint of securing the actual compression ratio. In this embodiment, since the intake valve closing timing is set to approximately bottom dead center during fuel cut, combustion stability during fuel cut recovery can be ensured without being affected by control response delay.
[0053]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
[0054]
In the second embodiment, the variable valve mechanism described above is also provided on the exhaust valve side, and the opening / closing timing and lift of both the intake valve and the exhaust valve can be variably controlled. The configuration of the variable valve mechanism on the exhaust side is basically the same as the configuration on the intake side described above, and a description thereof will be omitted.
[0055]
FIG. 10 is a flowchart showing control of the exhaust side variable valve mechanism at the time of engine deceleration. The control on the intake side is the same as in FIG.
[0056]
First, in step 111, it is determined whether or not the engine operating condition is a predetermined fuel cut condition. If it is a fuel cut condition, the process proceeds to step 112, and the required exhaust valve operating angle is read. In step 113, the exhaust-side lift / operating angle variable mechanism 1 is controlled in accordance with the read target value of the operating angle. In the following step 114, a necessary phase angle is calculated from the required operating angle at that time and the target exhaust valve opening timing (EVO). In particular, the phase angle is determined so that the exhaust valve opening timing is near bottom dead center, for example, about 20 ° CA before bottom dead center. In step 115, the exhaust-side phase variable mechanism 2 is controlled according to the calculated phase angle.
[0057]
FIG. 11 is a time chart for explaining the operation of each part at the time of deceleration. As shown in the figure, when the throttle valve (accelerator) is fully closed, fuel cut is started, and thereafter, when the vehicle speed decreases to a constant vehicle speed. The fuel injection is resumed. The operating angle and phase of the intake valve change greatly with the start of the fuel cut, but during the fuel cut recovery, the characteristics during the fuel cut remain almost unchanged and remain unchanged. The operating angle of the exhaust valve has the same tendency. On the other hand, the phase of the exhaust valve almost returns to the state before the fuel cut when the fuel cut is recovered.
[0058]
FIG. 12 shows a valve timing diagram of the intake valve (INT) and the exhaust valve (EXH). In particular, the characteristics at both idling (recovery) and fuel cut are illustrated. The characteristic described as “conventional” is a fixed characteristic example in the case of a general non-variable valve mechanism.
[0059]
Furthermore, FIG. 13 shows a conceptual PV diagram based on the valve characteristics during fuel cut.
[0060]
In this embodiment, the exhaust valve operating angle at the time of fuel cut is set to a small operating angle similar to the idle condition. The exhaust valve opening timing is near the bottom dead center. Therefore, when the fuel cut is executed, the negative pressure in the cylinder develops in the second half of the expansion stroke. Since the exhaust valve is opened here, the working gas flows from the exhaust side, and the pump loss increases as shown in FIG.
[0061]
Further, since the exhaust side is set to a small operating angle, a negative overlap is set during fuel cut, so that fresh air can be reliably prevented from flowing into the exhaust side, and a decrease in catalyst temperature can be suppressed. Further, as shown in FIG. 13, by giving the negative overlap amount b on the intake side larger than the negative overlap amount a on the exhaust side, the negative pressure in the cylinder is further developed, and the flow velocity at the valve opening is increased. Further, the pump loss can be further increased.
[0062]
As shown in FIG. 11, immediately before the engine speed to reach the fuel cut recovery, the phase of the exhaust valve operating angle is changed to suppress the internal EGR, thereby ensuring combustion during recovery. be able to. FIG. 14 shows a flowchart of phase control up to fuel cut recovery. As shown in the figure, when it is determined in step 121 that the fuel cut condition is satisfied, the routine proceeds to step 122, where it is determined whether the actual rotational speed has decreased below the rotational speed rpm1 slightly higher than the fuel cut recovery rotational speed. . When the rotation speed is lower than rpm1, the process proceeds to step 123. In step 123, in order to ensure combustion stability at the time of fuel cut recovery, the exhaust valve closing timing (EVC) is set to approximately top dead center, and a necessary phase angle is calculated. In addition, since internal recirculation that allows combustion is allowed, the phase angle may be calculated so that a predetermined overlap amount is obtained. In step 124, the exhaust-side phase variable mechanism 2 is controlled to the phase angle based on step 123.
[0063]
Next, FIGS. 15 to 19 show a third embodiment.
[0064]
In this embodiment, as shown in FIGS. 17 and 18, when the fuel is cut, the operating angle of the exhaust valve is set to a large operating angle, and the exhaust valve opening timing is advanced to the middle of the expansion stroke. The As a result, as shown in the PV diagram of FIG. 19, the energy recovered in the expansion stroke is reduced and the pump loss is increased, so that the engine braking action is increased.
[0065]
Here, in this embodiment, the phase control is performed with priority on the exhaust valve side in particular, and then the operating angle is expanded. This is to prevent interference between the exhaust valve and the piston.
[0066]
That is, as shown in the flowchart of FIG. 15, in step 131, it is determined whether or not the engine operating condition is a predetermined fuel cut condition, and if it is the fuel cut condition, the process proceeds to step 132 and the phase angle of the exhaust valve is determined. Is read as the most advanced position. In step 133, the exhaust-side phase variable mechanism 2 is controlled along the target value of the phase angle. Next, in step 134, the required exhaust valve operating angle is calculated from the phase angle of the operating angle at that time and the necessary minus overlap setting (the relationship of a <b described above). In step 135, the exhaust-side variable lift / operating angle mechanism 1 is controlled in accordance with the calculated target value of the operating angle.
[0067]
In addition, when calculating the optimal exhaust valve closing timing (EVC) and controlling based on this EVC, the phase and the operating angle can be changed simultaneously.
[0068]
Further, at the time of fuel cut recovery, as shown in the flowchart of FIG. 16, the operating angle and phase angle are controlled so as to be optimal at the time of fuel cut recovery at the rotational speed rpm1 immediately before the fuel cut recovery, and combustion at the time of recovery is ensured. It is supposed to be.
[0069]
In each of the above embodiments, the lift / operating angle variable mechanism 1 as shown in FIGS. 1 and 2 is used to change the lift and the operating angle. However, the present invention is not limited to this. Absent.
[0070]
For example, in U.S. Pat. No. 4,151,817 and JP-A-6-299827, two types of cams having different profiles are arranged side by side on a camshaft, and a main rocker arm and a sub rocker arm that follow each are provided as necessary. A variable valve mechanism is known in which a cam that substantially opens and closes a valve is selectively switched by switching to a connected state or a disengaged state. Further, JP-A-5-10161 discloses three types of variable valve mechanisms. Although a variable valve mechanism that switches cams is disclosed, the present invention can be similarly applied even if the lift / operating angle is changed stepwise by this type of variable valve mechanism.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a variable valve mechanism used in a valve control device according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a lift / operating angle variable mechanism.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing changes in lift / operating angle characteristics by a variable lift / operating angle mechanism;
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a phase change of a valve lift characteristic by a phase variable mechanism.
FIG. 5 is a flowchart showing control of an intake valve during engine deceleration.
FIG. 6 is a time chart showing the operation during deceleration.
FIG. 7 is a valve timing diagram of an intake valve and an exhaust valve.
FIG. 8 is a PV diagram according to valve characteristics during fuel cut.
FIG. 9 is a PV diagram during fuel cut recovery.
FIG. 10 is a flowchart showing control of an exhaust-side variable valve mechanism in the second embodiment.
FIG. 11 is a time chart showing an operation at the time of deceleration in the second embodiment.
FIG. 12 is a valve timing diagram of an intake valve and an exhaust valve in the second embodiment.
FIG. 13 is a PV diagram during fuel cut in the second embodiment.
FIG. 14 is a flowchart showing phase angle control during fuel cut recovery.
FIG. 15 is a flowchart showing control of an exhaust side variable valve mechanism in a third embodiment.
FIG. 16 is a flowchart showing control during fuel cut recovery in the third embodiment.
FIG. 17 is a time chart showing an operation at the time of deceleration in the third embodiment.
FIG. 18 is a valve timing diagram of an intake valve and an exhaust valve in the third embodiment.
FIG. 19 is a PV diagram during fuel cut in the third embodiment.
[Explanation of symbols]
1 ... Lift / operating angle variable mechanism
2 ... Phase variable mechanism
33 ... Engine control unit

Claims (8)

内燃機関の吸入空気量を変化させるスロットル弁と、
吸気バルブの作動角の大きさを変化させる開弁期間可変手段と、
上記吸気バルブの作動角の位相を変化させる作動角位相可変手段と、
上記スロットル弁が全閉となった内燃機関の所定の減速時に燃料供給を停止する燃料カット手段と、
を備えてなる内燃機関において、
上記燃料カット手段による燃料カット時およびその後の燃料カットリカバー時に、吸気バルブ開弁時期をマイナスオーバラップとなるように上死点よりも遅角側とするとともに、吸気バルブ閉弁時期を、燃焼安定性が悪化するほど実圧縮比の低下を生じない略下死点に制御することを特徴とする内燃機関のバルブ制御装置。
A throttle valve for changing the intake air amount of the internal combustion engine;
A valve opening period variable means for changing the size of the operating angle of the intake valve;
An operating angle phase variable means for changing the phase of the operating angle of the intake valve;
Fuel cut means for stopping fuel supply at a predetermined deceleration of the internal combustion engine in which the throttle valve is fully closed ;
In an internal combustion engine comprising:
At the time of fuel cut by the fuel cut means and at the time of subsequent fuel cut recovery , the intake valve opening timing is retarded from the top dead center so as to be a negative overlap, and the intake valve closing timing is burned A valve control apparatus for an internal combustion engine, wherein the control is performed at a substantially bottom dead center that does not cause a decrease in the actual compression ratio as the stability deteriorates .
吸気バルブの開弁期間中のリフト量を変化させるリフト量可変手段をさらに備え、
上記燃料カット時に、吸気バルブのリフト量を定常時よりも低く設定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関のバルブ制御装置。
Further comprising lift amount variable means for changing the lift amount during the valve opening period of the intake valve;
When the fuel cut, the engine valve controller according to claim 1, characterized in that the set lower than the steady state of the lift amount of the intake valves.
排気バルブの作動角の大きさを変化させる開弁期間可変手段と、
上記排気バルブの作動角の位相を変化させる作動角位相可変手段と、
をさらに備え、
上記燃料カット時に、排気バルブ開弁時期を、筒内が負圧となる下死点近傍に制御することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関のバルブ制御装置。
A valve opening period variable means for changing the magnitude of the operating angle of the exhaust valve;
An operating angle phase variable means for changing the phase of the operating angle of the exhaust valve;
Further comprising
3. The valve control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the valve opening timing of the exhaust valve is controlled in the vicinity of bottom dead center where the inside of the cylinder becomes negative pressure when the fuel is cut.
上記燃料カット時に、排気バルブ開弁時期を定常時よりも遅角させることを特徴とする請求項に記載の内燃機関のバルブ制御装置。4. The valve control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3 , wherein the exhaust valve opening timing is retarded from the steady time when the fuel is cut. 上記燃料カット時に、排気バルブ閉弁時期を上死点よりも進角した位置に制御することを特徴とする請求項またはに記載の内燃機関のバルブ制御装置。During the fuel cut, the engine valve controller according to claim 3 or 4, characterized in that for controlling the exhaust valve closing timing at a position advanced from the top dead center. 上記燃料カット時に、吸気バルブ開弁時期が上死点よりも遅角した位置に制御され、
排気バルブ閉弁時期から上死点までの期間に比べて上死点から吸気バルブ開弁時期までの期間が大きく設定されていることを特徴とする請求項に記載の内燃機関のバルブ制御装置。
At the time of the fuel cut, the intake valve opening timing is controlled to a position delayed from the top dead center,
6. The valve control device for an internal combustion engine according to claim 5 , wherein a period from the top dead center to the intake valve opening timing is set larger than a period from the exhaust valve closing timing to the top dead center. .
上記吸気バルブあるいは上記排気バルブの開弁期間可変手段は、カムプロファイルの異なる複数種のカムを備え、バルブを開閉駆動するカムを選択的に切り換えるように構成されていることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の内燃機関のバルブ制御装置。The valve opening period varying means for the intake valve or the exhaust valve includes a plurality of types of cams having different cam profiles, and is configured to selectively switch a cam for opening and closing the valve. The valve control device for an internal combustion engine according to any one of 1 to 6 . 上記吸気バルブの開弁期間可変手段あるいはリフト量可変手段は、駆動軸により回転駆動される偏心カムと、この偏心カムの外周に相対回転可能に嵌合したリンクアームと、上記駆動軸と平行に設けられ、かつ偏心カム部を備えた回動可能な制御軸と、この制御軸の偏心カム部に回転可能に装着され、かつ上記リンクアームにより揺動されるロッカアームと、上記駆動軸に回転可能に支持されるとともに、上記ロッカアームにリンクを介して連結され、該ロッカアームに伴って揺動することにより吸気バルブを押圧する揺動カムと、を備えており、上記制御軸の偏心カム部の回動位置を変化させることにより吸気バルブの作動角およびリフトが同時に増減変化するように構成されていることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の内燃機関のバルブ制御装置。The intake valve opening period variable means or lift amount variable means includes an eccentric cam that is rotationally driven by a drive shaft, a link arm that is fitted to the outer periphery of the eccentric cam so as to be relatively rotatable, and a parallel to the drive shaft. A rotatable control shaft provided with an eccentric cam portion, a rocker arm that is rotatably attached to the eccentric cam portion of the control shaft and is oscillated by the link arm, and is rotatable on the drive shaft And a rocking cam that is coupled to the rocker arm via a link and pushes the intake valve by rocking with the rocker arm, and the rotation of the eccentric cam portion of the control shaft. The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6 , wherein the operating angle and lift of the intake valve are increased and decreased simultaneously by changing the moving position. Engine valve control device.
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