JP4367532B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
従来から、排気弁の位相角(バルブタイミング)を変更することができる排気可変バルブタイミング機構を有する内燃機関が知られている。斯かる内燃機関では、例えば、内燃機関の冷間始動時において、機関本体からの未燃炭化水素(未燃HC)の排出を低減することを目的として、排気弁の閉弁時期を吸気上死点に対して進角させる制御が行われる(例えば、特許文献1)。 Conventionally, an internal combustion engine having an exhaust variable valve timing mechanism capable of changing a phase angle (valve timing) of an exhaust valve is known. In such an internal combustion engine, for example, when the internal combustion engine is cold-started, the exhaust valve closes at the intake top dead end in order to reduce the discharge of unburned hydrocarbons (unburned HC) from the engine body. Control to advance the point is performed (for example, Patent Document 1).
すなわち、機関始動時においては、燃料噴射弁から噴射された燃料がすべて燃焼せずに一部の燃料が未燃HCとして燃焼ガス中に残ってしまう。ここで、特許文献1に記載された装置では、吸気通路内の圧力及び排気通路内の圧力の関係から燃焼ガスを燃焼室内に十分に再吸入させることができない状態にある場合には、排気弁の閉弁時期が進角せしめられる。これにより、排気弁閉弁後においても燃焼室内には多量の燃焼ガスが残ることになり、この燃焼ガスは次のサイクルの吸気行程において燃焼室内に吸入されることになる。このため、多量の燃焼ガスが燃焼室内に再吸入されることになり、よってこの燃焼ガス内に含まれていた未燃HCは次のサイクルにおいて燃焼せしめられることになる。これにより、排気ガス中に含まれる未燃HCを低減することができる。
That is, when the engine is started, all of the fuel injected from the fuel injection valve does not burn, and a part of the fuel remains in the combustion gas as unburned HC. Here, in the apparatus described in
ところで、排気弁の作用角を変更可能な排気可変バルブタイミング機構を有する内燃機関において行われる制御としては上記特許文献1に記載されたような制御以外にも様々な制御があり、これら制御の一つとして機関低負荷運転時等における排気弁の早閉じ制御が挙げられる。
Incidentally, there are various controls other than the control described in
この排気早閉じ制御では、機関低負荷運転時等において排気弁の閉弁時期が通常時に比べて進角せしめられ、吸気上死点よりも進角側にされる。これにより、ピストンが上死点に到達する前に排気弁が閉弁されることになる。このため、排気弁閉弁後にピストンが上昇することにより、燃焼室内に残っている燃焼ガスが圧縮される。従って、吸気弁の開弁時には燃焼室内の排気ガスの圧力が高くなっており、燃焼室内の排気ガスの少なくとも一部が吸気ポート内へと逆流することになる。このような排気ガスの逆流により吸気ポート壁面上に付着した燃料が吹き飛ばされると共に燃料噴射弁から噴射された燃料の微粒化が促進せしめられ、内燃機関の燃焼状態を良好にすることができる。 In this exhaust early closing control, the closing timing of the exhaust valve is advanced as compared with the normal time at the time of engine low load operation or the like, and is advanced from the intake top dead center. As a result, the exhaust valve is closed before the piston reaches top dead center. For this reason, the combustion gas remaining in the combustion chamber is compressed by raising the piston after the exhaust valve is closed. Therefore, when the intake valve is opened, the pressure of the exhaust gas in the combustion chamber is high, and at least a part of the exhaust gas in the combustion chamber flows back into the intake port. Such a backflow of exhaust gas blows off the fuel adhering to the wall surface of the intake port and promotes atomization of the fuel injected from the fuel injection valve, so that the combustion state of the internal combustion engine can be improved.
ところが、排気可変バルブタイミング機構によって排気弁の作用角(すなわち開弁時間)を変更できない場合、内燃機関の図示効率の低下を招く。すなわち、排気弁の作用角を変更することができない場合、排気弁の閉弁時期を進角することは、そのまま排気弁の開弁時期を進角することにつながる。排気弁の開弁時期が膨張下死点よりも進角側において進角せしめられると、燃焼ガスによってピストンが押し下げられる期間が短くなる。その結果、燃焼ガスのエネルギをピストンの運動エネルギに十分に変換することができなくなり、内燃機関からの出力トルクの低下を招くことになる。特に、内燃機関の減速運転時にその影響が顕著であり、出力トルクの急激な低下によるトルクショックが生じたり、出力トルクが低下し過ぎてエンストを招いたりする場合がある。 However, if the exhaust valve operating angle (that is, the valve opening time) cannot be changed by the exhaust variable valve timing mechanism, the efficiency of illustration of the internal combustion engine is reduced. In other words, when the working angle of the exhaust valve cannot be changed, advancing the closing timing of the exhaust valve leads to advancing the opening timing of the exhaust valve as it is. When the opening timing of the exhaust valve is advanced from the expansion bottom dead center, the period during which the piston is pushed down by the combustion gas is shortened. As a result, the energy of the combustion gas cannot be sufficiently converted to the kinetic energy of the piston, and the output torque from the internal combustion engine is reduced. In particular, the influence is remarkable during the deceleration operation of the internal combustion engine, and a torque shock due to a sudden decrease in the output torque may occur, or the output torque may decrease too much, leading to an engine stall.
そこで、本発明の目的は、排気早閉じ制御の実行により内燃機関の減速運転時等にドライバビリティの悪化やエンストを招くようなトルク変動が生じるのを防止する内燃機関の制御装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that prevents the occurrence of torque fluctuations that cause deterioration in drivability or engine stall during deceleration operation of the internal combustion engine due to the execution of exhaust early closing control. It is in.
上記課題を解決するために、第1の発明では、吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気弁のバルブタイミングを変更可能な排気可変バルブタイミング機構とを具備する内燃機関の制御装置であって、排気早閉じ制御実行条件が成立しているときには排気弁の閉弁時期を吸気上死点よりも進角させて吸気弁が開弁したときに燃焼室内の燃焼ガスを吸気ポート内に逆流させる排気早閉じ制御を実行する制御装置において、機関本体によって出力される出力トルクを検出するトルク検出手段を更に具備し、内燃機関の減速運転時においては、上記排気早閉じ制御実行条件が成立しているときであっても、上記トルク検出手段によって検出される出力トルクが限界トルクよりも小さくなると予想される場合には上記排気早閉じ制御の実行を禁止する。
第1の発明によれば、内燃機関の出力トルクが小さくなり過ぎると予想される場合には排気早閉じ制御の実行が禁止される。これにより、内燃機関の減速運転時において、内燃機関の出力トルクが十分であるときには排気早閉じ制御を行うことにより内燃機関の燃焼状態を良好にすることができると共に、内燃機関の出力トルクが十分でないときには排気早閉じ制御を禁止することによりドライバビリティの悪化やエンストを招くようなトルク変動が生じるのを防止することができる。
なお、「限界トルク」とは、内燃機関の運転を維持するのに必要な最低トルク、又は現サイクルの前の数サイクルにおける出力トルクと比較して急激なトルク変動が生じないようにするのに必要な最低トルクを意味する。
In order to solve the above-mentioned problem, in the first invention, a control device for an internal combustion engine comprising a fuel injection valve for injecting fuel into an intake port and an exhaust variable valve timing mechanism capable of changing the valve timing of the exhaust valve When the exhaust early closing control execution condition is satisfied, the exhaust valve closing timing is advanced from the intake top dead center so that the combustion gas in the combustion chamber enters the intake port when the intake valve opens. In the control apparatus for executing the exhaust early closing control for causing the engine to flow backward , the engine further includes torque detecting means for detecting the output torque output by the engine body. Even if it is established, if the output torque detected by the torque detecting means is expected to be smaller than the limit torque, the exhaust early closing control is executed. To stop.
According to the first aspect of the invention, when it is predicted that the output torque of the internal combustion engine will be too small, execution of the early exhaust closing control is prohibited. As a result, during the deceleration operation of the internal combustion engine, when the output torque of the internal combustion engine is sufficient, the combustion state of the internal combustion engine can be improved by performing the exhaust early closing control, and the output torque of the internal combustion engine is sufficient. If this is not the case, it is possible to prevent the occurrence of torque fluctuations that lead to deterioration of drivability and engine stall by prohibiting the early exhaust closing control.
“Limit torque” means that the minimum torque required to maintain the operation of the internal combustion engine, or to prevent sudden torque fluctuations compared to the output torque in several cycles before the current cycle. Means the minimum torque required.
上記課題を解決するために、第2の発明では、吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気弁のバルブタイミングを変更可能な排気可変バルブタイミング機構とを具備する内燃機関の制御装置であって、排気早閉じ制御実行条件が成立しているときには排気弁の閉弁時期を吸気上死点よりも進角させて吸気弁が開弁したときに燃焼室内の燃焼ガスを吸気ポート内に逆流させる排気早閉じ制御を実行する制御装置において、機関本体によって出力される出力トルクを検出するトルク検出手段を更に具備し、内燃機関の減速運転時においては、上記排気早閉じ制御実行条件が成立しているときであっても、上記トルク検出手段によって検出される出力トルクが限界トルクよりも小さくなると予想される場合には点火時期を進角させる。
第2の発明によれば、内燃機関の出力トルクが小さくなり過ぎると予想される場合には点火時期が進角される。これにより、内燃機関の減速運転時において、内燃機関の出力トルクが十分であるときには排気早閉じ制御を行うことにより内燃機関の燃焼状態を良好にすることができると共に、内燃機関の出力トルクが十分でないときには点火時期を進角させることによりドライバビリティの悪化やエンストを招くようなトルク変動が生じるのを防止することができる。
In order to solve the above-mentioned problem, in the second invention, a control device for an internal combustion engine, comprising: a fuel injection valve that injects fuel into the intake port; and an exhaust variable valve timing mechanism that can change a valve timing of the exhaust valve. When the exhaust early closing control execution condition is satisfied, the exhaust valve closing timing is advanced from the intake top dead center so that the combustion gas in the combustion chamber enters the intake port when the intake valve opens. In the control apparatus for executing the exhaust early closing control for causing the engine to flow backward , the engine further includes torque detecting means for detecting the output torque output by the engine body. Even if it is established, if the output torque detected by the torque detection means is expected to be smaller than the limit torque, the ignition timing is advanced.
According to the second invention, the ignition timing is advanced when the output torque of the internal combustion engine is expected to be too small. As a result, during the deceleration operation of the internal combustion engine, when the output torque of the internal combustion engine is sufficient, the combustion state of the internal combustion engine can be improved by performing the exhaust early closing control, and the output torque of the internal combustion engine is sufficient. When the ignition timing is not advanced, it is possible to prevent the torque fluctuation that causes deterioration of drivability and engine stall by advancing the ignition timing.
上記課題を解決するために、第3の発明では、吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気弁のバルブタイミングを変更可能な排気可変バルブタイミング機構とを具備する内燃機関の制御装置であって、排気早閉じ制御実行条件が成立しているときには排気弁の閉弁時期を吸気上死点よりも進角させて吸気弁が開弁したときに燃焼室内の燃焼ガスを吸気ポート内に逆流させる排気早閉じ制御を実行する制御装置において、内燃機関の減速運転時においては、上記排気早閉じ制御実行条件が成立しているときであっても、機関回転数が限界回転数よりも低くなると予想される場合には上記排気早閉じ制御の実行を禁止する。
なお、「限界回転数」とは、内燃機関の運転を維持するのに必要な最低機関回転数、又は現サイクルの前の数サイクルにおける機関回転数と比較して急激な機関回転数の変動が生じないようにするのに必要な最低機関回転数を意味する。
In order to solve the above problems, in a third aspect of the invention, a control apparatus for an internal combustion engine, comprising: a fuel injection valve that injects fuel into the intake port; and an exhaust variable valve timing mechanism that can change a valve timing of the exhaust valve. When the exhaust early closing control execution condition is satisfied, the exhaust valve closing timing is advanced from the intake top dead center so that the combustion gas in the combustion chamber enters the intake port when the intake valve opens. In the control device that executes the exhaust early closing control to reversely flow , the engine speed is greater than the limit speed even when the exhaust early closing control execution condition is satisfied during the deceleration operation of the internal combustion engine. When it is expected to be low, execution of the exhaust early closing control is prohibited.
The “limit rotational speed” refers to the minimum engine rotational speed necessary for maintaining the operation of the internal combustion engine, or a sudden change in the engine rotational speed compared to the engine rotational speed in several cycles before the current cycle. It means the minimum engine speed necessary to prevent it from occurring.
上記課題を解決するために、第4の発明では、吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気弁のバルブタイミングを変更可能な排気可変バルブタイミング機構とを具備する内燃機関の制御装置であって、排気早閉じ制御実行条件が成立しているときには排気弁の閉弁時期を吸気上死点よりも進角させて吸気弁が開弁したときに燃焼室内の燃焼ガスを吸気ポート内に逆流させる排気早閉じ制御を実行する制御装置において、内燃機関の減速運転時においては、上記排気早閉じ制御実行条件が成立しているときであっても、機関回転数が限界回転数よりも低くなると予想される場合には点火時期を進角させる。 In order to solve the above-described problems, in a fourth aspect of the invention, a control device for an internal combustion engine comprising a fuel injection valve that injects fuel into an intake port, and an exhaust variable valve timing mechanism that can change a valve timing of the exhaust valve. When the exhaust early closing control execution condition is satisfied, the exhaust valve closing timing is advanced from the intake top dead center so that the combustion gas in the combustion chamber enters the intake port when the intake valve opens. In the control device that executes the exhaust early closing control to reversely flow , the engine speed is greater than the limit speed even when the exhaust early closing control execution condition is satisfied during the deceleration operation of the internal combustion engine. If it is expected to decrease, the ignition timing is advanced.
第5の発明では、第1〜第4のいずれか一つの発明において、燃料噴射弁からの燃料噴射を中止する燃料カット制御実行中においては、上記排気早閉じ制御実行条件が成立しているときであっても、吸気ポート壁面上に付着している壁面付着燃料量が限界燃料量よりも少ない場合には出力トルク及び機関回転数とは無関係に上記排気早閉じ制御の実行を禁止する。
なお、「限界燃料量」とは、壁面付着燃料量がそれ以上少なくなると燃料カット制御終了後に混合気の空燃比を迅速に目標空燃比とすることができなくなるような壁面付着燃料量を意味する。
According to a fifth aspect of the invention, in any one of the first to fourth aspects of the invention, during execution of the fuel cut control for stopping the fuel injection from the fuel injection valve, the above exhaust early closing control execution condition is satisfied. Even so, when the amount of fuel adhering to the wall surface of the intake port is smaller than the limit fuel amount, the execution of the exhaust early closing control is prohibited regardless of the output torque and the engine speed.
The “limit fuel amount” means the amount of fuel adhered to the wall such that if the amount of fuel adhered to the wall becomes smaller than that, the air-fuel ratio of the mixture cannot be quickly set to the target air-fuel ratio after the fuel cut control is completed. .
第6の発明では、第1〜第4のいずれか一つの発明において、燃料噴射弁からの燃料噴射を中止する燃料カット制御実行中においては、吸気ポート壁面上に付着している壁面付着燃料量に応じて上記排気早閉じ制御における排気弁の閉弁時期の進角量を制御する。 In a sixth aspect of the invention, in any one of the first to fourth aspects of the invention, the amount of fuel attached to the wall surface adhering to the wall surface of the intake port during execution of fuel cut control for stopping fuel injection from the fuel injection valve Accordingly, the advance amount of the exhaust valve closing timing in the exhaust early closing control is controlled.
第7の発明では、第5又は第6の発明において、上記壁面付着燃料量は、前サイクルの燃焼状態と、吸気弁及び排気弁のバルブタイミングと、吸気通路内圧力と、現サイクルの吸気ポート通過空気量と、現サイクルの燃料噴射量とに基づいて推定される。 According to a seventh aspect, in the fifth or sixth aspect, the wall surface attached fuel amount includes the combustion state of the previous cycle, the valve timing of the intake valve and the exhaust valve, the pressure in the intake passage, and the intake port of the current cycle. It is estimated based on the passing air amount and the fuel injection amount in the current cycle.
第8の発明では、第5〜第7のいずれか1つの発明において、上記燃料カット制御終了直後においては、上記排気早閉じ制御実行条件が成立していないときであっても、上記排気早閉じ制御を実行する。 In an eighth aspect of the invention, in any one of the fifth to seventh aspects of the invention, immediately after the end of the fuel cut control, even if the exhaust early closing control execution condition is not satisfied, Close control is executed.
第9の発明では、第8の発明において、上記燃料カット制御終了直後に排気早閉じ制御を実行する場合、該燃料カット制御終了時における壁面付着燃料量に応じて上記排気早閉じ制御における排気弁の進角量を設定する。 According to a ninth invention, in the eighth invention, when the exhaust early closing control is executed immediately after the fuel cut control is finished, the exhaust valve in the exhaust early closing control according to the amount of fuel attached to the wall surface at the end of the fuel cut control. Set the advance amount of.
本発明によれば、排気早閉じ制御の実行により内燃機関の減速運転時等にドライバビリティの悪化やエンストを招くようなトルク変動が生じるのが防止される。 According to the present invention, it is possible to prevent fluctuations in torque that cause deterioration in drivability and engine stall during deceleration operation of the internal combustion engine or the like due to execution of the early exhaust closing control.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図1は、本発明の制御装置が用いられる内燃機関全体を示す図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an entire internal combustion engine in which a control device of the present invention is used.
図1を参照すると、機関本体1は、シリンダブロック2、シリンダヘッド3、ピストン4、燃焼室5、燃焼室5の頂面中央部に配置された点火プラグ6、吸気弁7、吸気ポート8、排気弁9、排気ポート10を具備する。吸気ポート8は吸気枝管11を介してサージタンク12に連結され、各吸気枝管11にはそれぞれ対応する吸気ポート8内に向けて燃料を噴射するための燃料噴射弁13が配置される。排気弁9には、排気弁9の位相角(すなわち、バルブタイミング)を制御可能な排気可変バルブタイミング機構Aが設けられている。なお、本実施形態では、排気弁9のみに可変バルブタイミング機構が設けられているが、排気弁9のみならず吸気弁7にも斯かる可変バルブタイミング機構が設けられてもよい。
Referring to FIG. 1, the
サージタンク12は吸気ダクト14を介して排気ターボチャージャ15のコンプレッサ15aの出口に連結され、コンプレッサ15aの入口は例えば熱線を用いた吸入空気量検出器16を介してエアクリーナ17に連結される。吸気ダクト14内にはアクチュエータ18によって駆動されるスロットル弁19が配置される。
The
一方、排気ポート10は排気マニホルド20を介して排気ターボチャージャ15の排気タービン15bの入口に連結され、排気タービン15bの出口は排気管21を介して例えば三元触媒を内蔵した触媒コンバータ22に連結される。排気管21内には空燃比センサ23が配置される。
On the other hand, the
電子制御ユニット30はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス31によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポート35及び出力ポート36を具備する。吸入空気量検出器16の出力信号及び空燃比センサ23の出力信号はそれぞれ対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。燃焼室5の頂面上には燃焼室5内の圧力を検出するための圧力センサ26及び燃焼室5内のガス温度を検出するための温度センサ24が配置されており、これら圧力センサ26及び温度センサ24の出力信号はそれぞれ対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。また、サージタンク12内、すなわちスロットル弁19下流の吸気通路内には吸気通路内の圧力を検出するための圧力センサ25が配置されており、この圧力センサ25の出力信号も対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。
The
また、アクセルペダル40にはアクセルペダル40の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続され、負荷センサ41の出力電圧は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。さらに入力ポート35にはクランクシャフトが例えば30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ42が接続され、ECU30ではこのクランク角センサ42の出力に基づいて機関回転数が算出される。一方、出力ポート36は対応する駆動回路38を介して点火プラグ6、燃料噴射弁13、スロットル弁駆動用アクチュエータ18、排気可変バルブタイミング機構Aに接続される。
A
図2は図1において排気弁9を駆動するためのカムシャフト50の端部に取付けられた排気可変バルブタイミング機構Aを示している。図2を参照すると、この排気可変バルブタイミング機構Aは機関本体のクランクシャフト(図示せず)によりタイミングベルトを介して矢印方向に回転せしめられるタイミングプーリ51と、タイミングプーリ51と一緒に回転する円筒状ハウジング52と、排気弁駆動用カムシャフト50と一緒に回転し且つ円筒状ハウジング52に対して相対回転可能な回転軸53と、円筒状ハウジング52の内周面から回転軸53の外周面まで延びる複数個の仕切壁54と、各仕切壁54の間で回転軸53の外周面から円筒状ハウジング52の内周面まで延びるベーン55とを具備しており、各ベーン55の両側にはそれぞれ進角用油圧室56と遅角用油圧室57とが形成されている。
FIG. 2 shows an exhaust variable valve timing mechanism A attached to the end of the
各油圧室56、57への作動油の供給制御は作動油供給制御弁58によって行われる。この作動油供給制御弁58は各油圧室56、57にそれぞれ連結された油圧ポート59、60と、油圧ポンプ61から吐出された作動油の供給ポート62と、一対のドレインポート63、64と、各ポート59、60、62、63、64間の連通遮断制御を行うスプール弁65とを具備している。
The hydraulic oil supply control to the
排気弁駆動用カムシャフト50のカムの位相を進角すべきときは図2においてスプール弁65が右方に移動せしめられ、供給ポート62から供給された作動油が油圧ポート59を介して進角用油圧室56に供給されると共に遅角用油圧室57内の作動油がドレインポート64から排出される。このとき回転軸53は円筒状ハウジング52に対して矢印方向に相対回転せしめられる。
When the cam phase of the exhaust
これに対し、排気弁駆動用カムシャフト50のカムの位相を遅角すべきときは図2においてスプール弁65が左方に移動せしめられ、供給ポート62から供給された作動油が油圧ポート60を介して遅角用油圧室57に供給されると共に進角用油圧室56内の作動油がドレインポート63から排出される。このとき回転軸53は円筒状ハウジング52に対して矢印と反対方向に相対回転せしめられる。
On the other hand, when the cam phase of the
回転軸53が円筒状ハウジング52に対して相対回転せしめられているときにスプール弁65が図2に示される中立位置に戻されると回転軸53の相対回転動作は停止せしめられ、回転軸53はそのときの相対回転位置に保持される。従って排気可変バルブタイミング機構Aによって排気弁駆動用カムシャフト50のカムの位相を所望の量だけ進角させることができ、遅角させることができることになる。
If the
本実施形態の内燃機関では、機関低負荷運転時、特に内燃機関の減速運転時及びアイドル運転時に排気弁9の閉弁時期を進角させる制御(以下、「排気早閉じ制御」と称す)が行われる。すなわち、内燃機関の通常運転時には図3(A)に示したように、排気弁9は排気下死点よりも僅かに前の開弁時期VOにおいて開弁されると共に吸気上死点よりも僅かに後の閉弁時期VCにおいて閉弁せしめられる。しかしながら、内燃機関の減速運転時及びアイドル運転時には図3(B)に示したように、排気弁9は排気下死点よりもかなり前の開弁時期VOにおいて開弁されると共に吸気上死点よりも僅かに前の閉弁時期VCにおいて閉弁せしめられる。ここで、クランク角に対する排気弁9の開弁時期VO及び閉弁時期VCを排気弁9の「位相角」と称すると、本実施形態の内燃機関では、機関低負荷運転時において排気弁9の位相角が通常運転時に比べて進角せしめられると言える。 In the internal combustion engine of the present embodiment, control for advancing the closing timing of the exhaust valve 9 during engine low load operation, particularly during deceleration operation and idle operation of the internal combustion engine (hereinafter referred to as “exhaust early closing control”). Done. That is, during normal operation of the internal combustion engine, as shown in FIG. 3 (A), the exhaust valve 9 is opened at a valve opening timing VO slightly before the exhaust bottom dead center, and slightly above the intake top dead center. The valve is closed at a later valve closing timing VC. However, during deceleration operation and idling operation of the internal combustion engine, as shown in FIG. 3B, the exhaust valve 9 is opened at the valve opening timing VO substantially before the exhaust bottom dead center and the intake top dead center. The valve is closed slightly before the closing timing VC. Here, when the valve opening timing VO and the valve closing timing VC of the exhaust valve 9 with respect to the crank angle are referred to as the “phase angle” of the exhaust valve 9, in the internal combustion engine of the present embodiment, the exhaust valve 9 It can be said that the phase angle is advanced compared to that during normal operation.
図3(B)から分かるように、排気早閉じ制御を行うと排気弁9の閉弁時期が吸気上死点よりも進角側とされる。したがって、排気弁9はピストン4がその上死点に到達する前に閉弁することになる。このため、排気弁9の閉弁後にピストン4が上昇すると、燃焼室5内に残っている燃焼ガスが圧縮される。よって、このとき燃焼室5内の燃焼ガスの圧力は吸気ポート8内の吸気ガスの圧力よりも高いものとなっている。このように、燃焼室5内の燃焼ガスの圧力が高い状態で吸気弁7が開弁せしめられると、燃焼室5内の燃焼ガスが吸気ポート8内に吹き出して逆流することになる。
As can be seen from FIG. 3 (B), when the exhaust early closing control is performed, the closing timing of the exhaust valve 9 is set to the advance side with respect to the intake top dead center. Therefore, the exhaust valve 9 is closed before the piston 4 reaches its top dead center. For this reason, when the piston 4 rises after the exhaust valve 9 is closed, the combustion gas remaining in the
一方、本実施形態の内燃機関では、燃料噴射弁13によって吸気ポート8内に向けて燃料が噴射されるが、機関低負荷運転時においては吸気ポート8内を通過する空気量が少ないことから、噴射された燃料が適切に微粒化されなかったり、噴射された燃料の一部が気化せずに吸気ポート8の壁面に付着してしまったりする。
On the other hand, in the internal combustion engine of the present embodiment, fuel is injected into the intake port 8 by the
これに対して、上述したような排気早閉じ制御を実行すると、燃焼ガスが吸気ポート8内へ比較的高い圧力で逆流するため、噴射された燃料の微粒化が促進されると共に、吸気ポート8の壁面上に付着した燃料が燃焼ガスによって吹き飛ばされる。これにより、噴射された燃料が良好に微粒化及び気化されて燃焼室5内に吸入されることになるため、機関低負荷運転時における内燃機関の燃焼状態が改善せしめられる。
On the other hand, when the exhaust early closing control as described above is executed, the combustion gas flows back into the intake port 8 at a relatively high pressure, so that atomization of the injected fuel is promoted and the intake port 8 The fuel adhering to the wall surface is blown off by the combustion gas. As a result, the injected fuel is finely atomized and vaporized and sucked into the
ところで、本実施形態のような排気可変バルブタイミング機構Aを採用している場合、図3に示したように排気弁9の閉弁時期VCを進角させると、同時に排気弁9の開弁時期VOも進角される。このため、排気弁9はピストン4が下死点に到達するかなり前に開弁される。したがって、排気弁9はピストン4が燃焼ガスによって押し下げられている途中に開弁されることになる。このため、排気弁9が早くに開弁すると、混合気の燃焼によって得られた燃焼エネルギを適切に運動エネルギに変換することができなくなってしまう。従って、排気早閉じ制御を実行すると、内燃機関によって得られる出力トルクが小さくなる。 By the way, when the exhaust variable valve timing mechanism A as in the present embodiment is adopted, when the valve closing timing VC of the exhaust valve 9 is advanced as shown in FIG. VO is also advanced. For this reason, the exhaust valve 9 is opened long before the piston 4 reaches the bottom dead center. Therefore, the exhaust valve 9 is opened while the piston 4 is being pushed down by the combustion gas. For this reason, if the exhaust valve 9 opens early, the combustion energy obtained by the combustion of the air-fuel mixture cannot be appropriately converted into kinetic energy. Therefore, when the exhaust early closing control is executed, the output torque obtained by the internal combustion engine becomes small.
排気早閉じ制御の実行により得られる出力トルクが小さくなると、機関運転状態によっては内燃機関の出力トルクが急激に低下し、大きなトルクショックが生じ、ドライバビリティの悪化を招いてしまう。また、機関運転状態によっては内燃機関の運転を維持するのに十分な出力トルクが得られず、内燃機関の停止(エンスト)を招いてしまう。 If the output torque obtained by execution of the early exhaust closing control is reduced, the output torque of the internal combustion engine is abruptly lowered depending on the engine operating state, and a large torque shock is generated, leading to deterioration of drivability. Also, depending on the engine operating state, an output torque sufficient to maintain the operation of the internal combustion engine cannot be obtained, leading to a stop (engine stall) of the internal combustion engine.
そこで、本発明の実施形態では、排気早閉じ制御実行条件が成立している場合において、ドライバビリティの悪化やエンストを招くようなトルク変動が生じるのを防止するように内燃機関を制御することとしている。以下、本発明の実施形態における内燃機関の制御について詳細に説明する。 Therefore, in the embodiment of the present invention, when the exhaust early closing control execution condition is satisfied, the internal combustion engine is controlled so as to prevent a torque fluctuation that causes deterioration of drivability and engine stall. Yes. Hereinafter, the control of the internal combustion engine in the embodiment of the present invention will be described in detail.
本発明の実施形態では、上述したように、排気早閉じ制御実行条件が成立しているとき、例えば、機関負荷が所定負荷以下の機関低負荷運転中、又は内燃機関の減速運転中或いはアイドル運転中において、排気早閉じ制御を実行する。しかしながら、内燃機関の減速運転中においては、排気早閉じ制御実行条件が成立しているときであっても、内燃機関の出力トルクが限界トルクよりも低い場合又は限界トルクよりも低くなると予想される場合には排気早閉じ制御の実行を禁止する。 In the embodiment of the present invention, as described above, when the exhaust early closing control execution condition is satisfied, for example, during engine low load operation where the engine load is a predetermined load or less, during deceleration operation of the internal combustion engine, or idle operation In the inside, exhaust early closing control is executed. However, during the deceleration operation of the internal combustion engine, even when the exhaust early closing control execution condition is satisfied, it is expected that the output torque of the internal combustion engine is lower than the limit torque or lower than the limit torque. In such a case, execution of the early exhaust closing control is prohibited.
ここで、限界トルクとは、内燃機関の運転を維持するのに必要な最低トルク、又は現サイクルの前の数サイクルにおける出力トルクと比較して急激なトルク変動が生じないようにするのに必要な最低トルクを意味する。この限界トルクは、例えば、前サイクルまでの内燃機関の出力トルクに加えて、機関回転数、機関負荷等の内燃機関の運転状態を表す各種パラメータに基づいて算出される。 Here, the limit torque is the minimum torque required to maintain the operation of the internal combustion engine, or necessary to prevent sudden torque fluctuations compared to the output torque in the several cycles before the current cycle. Means the lowest torque. For example, the limit torque is calculated based on various parameters representing the operating state of the internal combustion engine such as the engine speed and the engine load, in addition to the output torque of the internal combustion engine up to the previous cycle.
例えば、内燃機関の運転を維持するのに必要な最低トルクは、機関回転数が高いほど低い値となる。これは、機関回転数が高いと出力トルクが小さくて機関回転数が低下したとしても、容易に内燃機関が停止してしまうことはないためである。また、急激なトルク変動が生じないようにするのに必要な最低トルクは、前回のサイクルまでの出力トルクに応じて変化し、前のサイクルまでの出力トルクが大きいほど大きくなる。例えば、前のサイクルまでの出力トルクと上記最低トルクとの偏差はほぼ一定とされる。 For example, the minimum torque required to maintain the operation of the internal combustion engine becomes a lower value as the engine speed is higher. This is because if the engine speed is high, even if the output torque is small and the engine speed is reduced, the internal combustion engine will not easily stop. In addition, the minimum torque required to prevent sudden torque fluctuations changes according to the output torque up to the previous cycle, and increases as the output torque up to the previous cycle increases. For example, the deviation between the output torque up to the previous cycle and the minimum torque is substantially constant.
また、限界トルクよりも低くなると予想される場合とは、実際には限界トルクにまでは達していないが限界トルクよりも低くなる可能性がある場合、例えば、実際の出力トルクが限界トルクよりも僅かに高いトルク以下になったような場合を意味する。 In addition, the case where the torque is expected to be lower than the limit torque is a case where the limit torque is not actually reached but may be lower than the limit torque. It means a case where the torque is slightly lower than the torque.
以上に説明したように、本実施形態の内燃機関によれば、原則、内燃機関の低負荷運転中には排気早閉じ制御により吸気ポートへの燃料の付着及び燃料噴射弁13から噴射された燃料の微粒化が促進されると共に、一定の条件下で排気早閉じ制御を禁止することにより大きなトルクショックが生じたり又は内燃機関が停止したりすることが防止される。従って、本実施形態によれば、内燃機関の燃焼を可能な限り良好に保ちつつ、不適切なトルク変動が生じるのが防止せしめられる。
As described above, according to the internal combustion engine of the present embodiment, in principle, during the low load operation of the internal combustion engine, the fuel is attached to the intake port and the fuel injected from the
なお、上記実施形態では、内燃機関の出力トルクが限界トルクよりも低い場合又は限界トルクよりも低くなると予想される場合に排気早閉じ制御の実行を禁止する。しかしながら、排気早閉じ制御の実行を禁止するための条件は上記条件に限られず、例えば、機関回転数が限界回転数よりも低い場合又は限界回転数よりも低くなると予想される場合に排気早閉じ制御の実行を禁止してもよい。 In the above embodiment, the exhaust early closing control is prohibited when the output torque of the internal combustion engine is lower than the limit torque or when it is expected to be lower than the limit torque. However, the conditions for prohibiting the execution of the exhaust early closing control are not limited to the above conditions. For example, when the engine speed is lower than the limit speed or when it is expected to be lower than the limit speed, the exhaust early closing is performed. Execution of control may be prohibited.
この場合、限界回転数とは、内燃機関の運転を維持するのに必要な最低機関回転数、又は現サイクルの前の数サイクルにおける機関回転数と比較して急激な機関回転数の変動が生じないようにするのに必要な最低機関回転数を意味する。この限界回転数は、例えば、前サイクルまでの機関回転数に加えて、出力トルク、機関負荷等の内燃機関の運転状態を表す各種パラメータに基づいて算出される。排気早閉じ制御の実行を禁止するための条件をこのような条件とした場合も上記実施形態と同様に不適切なトルク変動が生じるのを防止することができる。 In this case, the critical engine speed is the minimum engine speed required to maintain the operation of the internal combustion engine, or a sudden change in the engine speed compared to the engine speed in the previous few cycles. It means the minimum engine speed necessary to avoid the engine. This limit rotational speed is calculated based on various parameters representing the operating state of the internal combustion engine such as output torque and engine load, in addition to the engine rotational speed up to the previous cycle, for example. Even when the condition for prohibiting the execution of the early exhaust closing control is set to such a condition, it is possible to prevent an inappropriate torque fluctuation from occurring as in the above embodiment.
ところで、内燃機関の減速運転中には、機関負荷等に応じて、燃料噴射弁13から燃料噴射を行わない燃料カット制御が行われる。この燃料カット制御中には、基本的にトルクが発生しないため、上述したようにトルクショックが生じることはない。また、内燃機関が停止する虞がある場合には燃料カット制御が中止せしめられることから、燃料カット制御中に内燃機関が停止することもない。このため、燃料カット制御の実行中においては、基本的に排気早閉じ制御を実行することによる不適切なトルク変動が生じることはない。従って、本実施形態では、内燃機関の減速運転中であっても燃料カット制御中においては基本的に排気早閉じ制御が実行される。
By the way, during the deceleration operation of the internal combustion engine, fuel cut control that does not perform fuel injection from the
しかしながら、燃料カット制御中に排気早閉じ制御が実行せしめられると、燃料カット制御終了後に燃焼室5内に吸入される混合気の空燃比を適切な空燃比とすることができない場合がある。
However, if the early exhaust closing control is executed during the fuel cut control, the air / fuel ratio of the air-fuel mixture sucked into the
すなわち、燃料カット制御を実行していないときには、上述した排気早閉じ制御を実行したとしても燃料噴射弁13から噴射された燃料の一部は吸気ポート8の壁面上に付着する。このようにして吸気ポート8の壁面上に付着した燃料はその後のサイクルにおいてサージタンク12から流れてきた空気又は燃焼室5から逆流してきた燃焼ガスによって吹き飛ばされる。斯かるサイクルが繰り返されることによって、吸気ポート8の壁面上には常にある程度の量の燃料が付着した状態となる。そして、燃料噴射弁13から噴射される燃料は、吸気ポート8の壁面から吹き飛ばされる燃料を考慮して、混合気の空燃比が目標空燃比(例えば、理論空燃比)となるように設定される。
That is, when the fuel cut control is not executed, a part of the fuel injected from the
ところが、燃料カット制御中においては、燃料噴射弁13から燃料が噴射されないため、吸気ポート8の壁面上には新たに燃料が付着することはない。一方、燃料カット制御前までの吸気ポート8の壁面上に付着した燃料はサージタンク12から流れてきた空気によって吹き飛ばされ、排気早閉じ制御を実行している場合には更に燃焼室5から逆流してきた燃焼ガスによっても吹き飛ばされる。このように、吸気ポート8の壁面上に新たに燃料が付着することなく既に付着していた燃料が吹き飛ばされるだけになると、やがて吸気ポート8の壁面上に付着していた燃料はすべて吹き飛ばされてしまう。
However, during the fuel cut control, no fuel is injected from the
このように、吸気ポート8の壁面上に付着していた燃料がすべて吹き飛ばされてしまった状態で燃料カット制御が終了せしめられると、燃料噴射弁13から噴射される燃料が吸気ポート8の壁面から吹き飛ばされる燃料を考慮して設定されていることや噴射された燃料のうち吸気ポート8の壁面上に付着する燃料の量が増大することから、混合気の空燃比を適切に制御することができなくなる。特に、燃料カット制御の終了時には、触媒コンバータ22内の三元触媒には多量の酸素が吸蔵されているため、三元触媒の酸素吸蔵能力を回復させるべく機関本体1から排出される排気ガスの空燃比をできるだけリッチにする必要があるが、吸気ポート8の壁面から吹き飛ばされる燃料が無い分、排気ガスの空燃比がリッチになりにくい。
As described above, when the fuel cut control is terminated in a state where all the fuel adhering to the wall surface of the intake port 8 has been blown off, the fuel injected from the
そこで、本発明の実施形態では、燃料カット制御実行中において、吸気ポート8の壁面に付着した燃料量(以下、「壁面付着燃料量」と称す)を推定すると共に、推定された壁面付着燃料量に基づいて排気早閉じ制御の実行を調整する。具体的には、本実施形態では、推定された壁面付着燃料量が予め定められた限界燃料量よりも少なくなったときには上述した内燃機関の出力トルク及び機関回転数等のパラメータとは無関係に排気早閉じ制御を禁止する。ここで、限界燃料量とは、壁面付着燃料量がそれ以上少なくなると燃料カット制御終了後に混合気の空燃比を迅速に目標空燃比とすることができなくなるような壁面付着燃料量を意味する。 Therefore, in the embodiment of the present invention, the amount of fuel adhering to the wall surface of the intake port 8 (hereinafter referred to as “wall surface adhering fuel amount”) during the fuel cut control is estimated, and the estimated wall surface adhering fuel amount is estimated. The execution of exhaust early closing control is adjusted based on the above. Specifically, in the present embodiment, when the estimated amount of fuel adhered to the wall surface is smaller than a predetermined limit fuel amount, the exhaust gas is exhausted regardless of the parameters such as the output torque and engine speed of the internal combustion engine described above. Prohibit early closing control. Here, the limit fuel amount means a wall-attached fuel amount such that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture cannot be quickly set to the target air-fuel ratio after the fuel cut control is finished when the wall-attached fuel amount is further reduced.
このように、燃料カット制御実行中に壁面付着燃料量が少なくなったときに排気早閉じ制御を禁止することにより、吸気ポート8の壁面上に付着している燃料が燃焼室5から逆流してきた燃焼ガスによって吹き飛ばされることが無くなる。これにより、燃料カット制御実行中において吸気ポート8の壁面上には多少の燃料が付着されたまま維持され、よって燃料カット制御終了後においても比較的良好に混合気の空燃比を制御することができる。
In this way, the fuel adhering to the wall surface of the intake port 8 has flowed back from the
或いは、燃料カット制御中において推定された壁面付着燃料量に応じて排気早閉じ制御における排気弁9の進角量を調整するようにしてもよい。この場合、壁面付着燃料量が少なくなるほど排気弁9の進角量が小さくされる。これにより、壁面付着燃料量が少なくなるにつれて吸気ポート8の壁面上に付着している燃料が燃焼室5から逆流してきた燃焼ガスによって吹き飛ばされにくくなる。このため、燃料カット制御実行中において吸気ポート8の壁面上には多少の燃料が付着されたまま維持される。
Alternatively, the advance amount of the exhaust valve 9 in the exhaust early closing control may be adjusted according to the amount of fuel adhering to the wall surface estimated during the fuel cut control. In this case, the advance amount of the exhaust valve 9 is reduced as the amount of fuel attached to the wall surface decreases. As a result, the fuel adhering to the wall surface of the intake port 8 is less likely to be blown off by the combustion gas flowing backward from the
次に、壁面付着燃料量の推定方法について説明する。本実施形態では、後述するように現サイクルにおける燃焼ガスの吹返し量と、現サイクルにおける吸入空気量及び燃料噴射量とに基づいて現サイクルにおける壁面付着燃料量が推定される。 Next, a method for estimating the amount of fuel attached to the wall surface will be described. In the present embodiment, as will be described later, the wall-attached fuel amount in the current cycle is estimated based on the amount of combustion gas blowback in the current cycle and the intake air amount and fuel injection amount in the current cycle.
まず、本実施形態では、吸入空気量検出器16によって前サイクルにおける筒内充填空気量(燃焼室5内に充填された空気量)が検出されると共に、燃料噴射量と、点火時期とが検出される。これらパラメータに基づいて前サイクルにおける燃焼室5内での混合気の燃焼状態(特に、筒内温度及び筒内圧力)を推定することができる。このように、前サイクルにおける燃焼室5内での混合気の燃焼状態を推定することにより、膨張行程の各時点において燃焼室5内に残っている燃焼ガスの量を推定することができる。なお、前サイクルにおける混合気の燃焼状態は、図1に示したように、燃焼室5の頂面上に設けられた圧力センサ26及び温度センサ24によって直接検出するようにしてもよい。
First, in the present embodiment, the intake
次いで、現サイクルにおける排気弁9の閉弁時期と、吸気弁7の開弁時期とが検出され、更に吸気通路内の圧力センサ25によって吸気通路内圧力が検出される。これにより、上述した前サイクルにおける燃焼室5内での混合気の燃焼状態及び排気弁9の閉弁時期に基づいて排気弁9閉弁時における燃焼室5内の燃焼ガスの量を推定することができ、そして吸気弁7の開弁時期から吸気弁7の開弁時における燃焼室5内の燃焼ガスの圧力を推定することができる。さらに、吸気弁7の開弁時における吸気通路内圧力、特に吸気ポート8内の圧力と、上記吸気弁7の開弁時における燃焼室5内の燃焼ガスの圧力とに基づいて、燃焼ガスの吹返し量を推定することができる。
Next, the closing timing of the exhaust valve 9 and the opening timing of the intake valve 7 in the current cycle are detected, and the pressure in the intake passage is detected by the
燃焼ガスの吹返し量と、吸気ポート8の壁面に付着している燃料のうち燃焼ガスの吹返しによって吸気ポート8の壁面から離脱する燃料の量(以下、「壁面離脱燃料量」と称す)との関係は、図4に示したような関係となっている。従って、前サイクルにおける混合気の燃焼状態と、排気弁9の閉弁時期と、吸気弁7の開弁時期と、吸気通路内圧力とに基づいて、燃焼ガスの吹返しに伴う壁面離脱燃料量を推定することができる。 Of the fuel adhering to the wall surface of the intake port 8, the amount of fuel released from the wall surface of the intake port 8 due to the return of the combustion gas (hereinafter referred to as "wall surface separation fuel amount") The relationship is as shown in FIG. Therefore, the amount of fuel desorbed from the wall accompanying the blowback of the combustion gas based on the combustion state of the air-fuel mixture in the previous cycle, the closing timing of the exhaust valve 9, the opening timing of the intake valve 7, and the pressure in the intake passage. Can be estimated.
更に、本実施形態では、吸入空気量検出器16によって現サイクルにおける吸気ポート8内を通過する空気量が、水温センサ(図示せず)によって機関冷却水の温度がそれぞれ検出されると共に、現サイクルにおける燃料噴射量が検出される。現サイクルにおける燃料噴射量と、吸気ポート8内を通過する空気量と、機関冷却水温とに基づいて、燃料噴射弁13から噴射された燃料のうち吸気ポート8の壁面上に付着する燃料量が検出されると共に、吸気ポート8内を通過する空気量に基づいて空気の吸入に伴う壁面離脱燃料量を推定することができる。
Further, in the present embodiment, the amount of air passing through the intake port 8 in the current cycle is detected by the intake
以上より、本実施形態によれば、燃焼ガスの吹返しに伴う壁面離脱燃料量と、燃料噴射に伴って吸気ポート8の壁面上に付着する燃料量と、空気の吸入に伴う壁面離脱燃料量とを推定することができ、これらに基づいて現サイクルにおいて吸気ポート8の壁面上に付着している燃料量の変化量を推定することができる。そして、斯かる計算を繰り返すことにより、各サイクルにおける壁面付着燃料量を推定することができる。 As described above, according to the present embodiment, the amount of fuel desorbed from the wall surface accompanying the blow-back of combustion gas, the amount of fuel adhering to the wall surface of the intake port 8 as a result of fuel injection, and the amount of fuel desorbed from the wall surface as a result of air intake. And the change amount of the fuel amount adhering to the wall surface of the intake port 8 in the current cycle can be estimated based on these. Then, by repeating such calculation, it is possible to estimate the wall surface attached fuel amount in each cycle.
図5及び図6は、本実施形態の制御装置による排気早閉じ実行制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは一定時間間隔の割り込みによって行われる。 5 and 6 are flowcharts showing a control routine of the exhaust early closing execution control by the control device of the present embodiment. The illustrated control routine is performed by interruption at regular time intervals.
図5及び図6に示した制御ルーチンでは、まずステップS10において、機関運転状態が減速運転状態又はアイドル運転状態であるか否かが判定される。ステップS10において、減速運転中又はアイドル運転中であると判定された場合にはステップS11へと進む。ステップS11では、燃料カット制御(F/C制御)実行中であるか否かが判定される。ステップS11において、燃料カット制御実行中でないと判定された場合、すなわち減速運転中又はアイドル運転中ではあるが燃料カット制御実行中ではないと判定された場合には、ステップS12へと進む。ステップS12では、前サイクルまでの内燃機関の出力トルクに加えて、機関回転数、機関負荷等の内燃機関の運転状態を表す各種パラメータに基づいて限界トルクが算出される。次いで、ステップS13及びS14では、燃料カット制御終了直後であるか否か及びトルクセンサ(図示せず)によって検出された出力トルク(検出トルク)が上記限界トルクよりも小さいか否かが判定される。ステップS13及びS14において、燃料カット制御終了直後ではなく且つ検出トルクが限界トルクよりも小さいと判定された場合には、ステップS15へと進み、排気早閉じ制御が禁止される。一方、ステップS13及びS14において、燃料カット制御終了直後であるか又は検出トルクが限界トルク以上であると判定された場合には、ステップS16へと進み、排気早閉じ制御が実行される。 In the control routine shown in FIGS. 5 and 6, first, in step S10, it is determined whether or not the engine operation state is a deceleration operation state or an idle operation state. If it is determined in step S10 that the vehicle is decelerating or idling, the process proceeds to step S11. In step S11, it is determined whether or not fuel cut control (F / C control) is being executed. If it is determined in step S11 that the fuel cut control is not being executed, that is, if it is determined that the fuel cut control is not being executed while the vehicle is decelerating or idling, the process proceeds to step S12. In step S12, in addition to the output torque of the internal combustion engine up to the previous cycle, the limit torque is calculated based on various parameters representing the operating state of the internal combustion engine such as the engine speed and the engine load. Next, in steps S13 and S14, it is determined whether or not it is immediately after the end of the fuel cut control and whether or not the output torque (detected torque) detected by the torque sensor (not shown) is smaller than the limit torque. . In steps S13 and S14, when it is determined not immediately after the end of the fuel cut control and the detected torque is smaller than the limit torque, the process proceeds to step S15, and the early exhaust closing control is prohibited. On the other hand, if it is determined in steps S13 and S14 that the fuel cut control has just ended or that the detected torque is greater than or equal to the limit torque, the process proceeds to step S16, and the exhaust early closing control is executed.
一方、ステップS11において、燃料カット制御中であると判定された場合、すなわち、減速運転中又はアイドル運転中であると共に燃料カット制御実行中であると判定された場合には、ステップS17へと進む。ステップS17では、上述したような方法で、吸気ポート8への壁面付着燃料量が算出される。次いで、ステップS18では、ステップS17で算出された壁面付着燃料量が上記限界燃料量よりも少ないか否かが判定される。ステップS18において、壁面付着燃流量が上記限界燃料量よりも少ないと判定された場合には、ステップS19へと進んで、排気早閉じ制御が禁止される。一方、ステップS18において、壁面付着燃料量が上記限界燃料量以上であると判定された場合には、ステップS20へと進んで、排気早閉じ制御が実行される。 On the other hand, if it is determined in step S11 that the fuel cut control is being performed, that is, if it is determined that the fuel cut control is being performed while the vehicle is decelerating or idling, the process proceeds to step S17. . In step S17, the amount of fuel attached to the wall surface to the intake port 8 is calculated by the method described above. Next, in step S18, it is determined whether or not the wall surface attached fuel amount calculated in step S17 is smaller than the limit fuel amount. If it is determined in step S18 that the wall-attached fuel flow rate is smaller than the limit fuel amount, the process proceeds to step S19, and the exhaust early closing control is prohibited. On the other hand, when it is determined in step S18 that the amount of fuel attached to the wall surface is equal to or greater than the above limit fuel amount, the routine proceeds to step S20, where exhaust early closing control is executed.
一方、上記ステップS10において、機関運転状態が減速運転中又はアイドル運転中であると判定された場合にはステップS21へと進む。ステップS21では、燃料カット制御終了直後であるか否かが判定される。ここで、燃料カット制御終了直後とは、例えば、燃料カット制御の終了後、壁面付着燃料量が通常の量に戻るのに必要であると予想される予め定められた一定時間が経過していない場合等を意味する。ステップS21において、燃料カット制御終了直後であると判定された場合、すなわち減速運転中又はアイドル運転中ではないが燃料カット制御終了直後であると判定された場合には、ステップS22に進んで排気早閉じ制御が実行される。一方、ステップS21において燃料カット制御終了直後でないと判定された場合、すなわち減速運転中又はアイドル運転中でなく且つ燃料カット制御終了直後でもないと判定された場合には、ステップS23へと進んで排気早閉じ制御が禁止され、制御ルーチンが終了せしめられる。 On the other hand, if it is determined in step S10 that the engine operating state is during deceleration operation or idle operation, the process proceeds to step S21. In step S21, it is determined whether or not it is immediately after the end of the fuel cut control. Here, the term “immediately after the end of the fuel cut control” means that, for example, after the end of the fuel cut control, a predetermined period of time that is expected to be required for the amount of fuel attached to the wall surface to return to the normal amount has not elapsed. Means cases. If it is determined in step S21 that the fuel cut control has just ended, that is, if it is determined that the fuel cut control has not ended during deceleration operation or idle operation but immediately after the fuel cut control ends, the routine proceeds to step S22 and the exhaust gas is exhausted quickly. Close control is executed. On the other hand, if it is determined in step S21 that it is not immediately after the end of the fuel cut control, that is, if it is determined that the vehicle is not being decelerated or idling and is not immediately after the end of the fuel cut control, the routine proceeds to step S23 and the exhaust is performed. The early closing control is prohibited and the control routine is terminated.
次に、本発明の第二実施形態の制御装置について説明する。第二実施形態の制御装置は、基本的に第一実施形態とその構成及び制御が同様である。しかしながら、第二実施形態の制御装置では、内燃機関の減速運転中において、排気早閉じ制御実行条件が成立しているときに、内燃機関の出力トルクが限界トルクよりも低い場合には、排気早閉じ制御の実行の禁止ではなく、点火プラグ6による点火時期の進角を行う。 Next, the control apparatus of 2nd embodiment of this invention is demonstrated. The control device of the second embodiment is basically the same in configuration and control as the first embodiment. However, in the control device of the second embodiment, when the exhaust early closing control execution condition is satisfied during the deceleration operation of the internal combustion engine, if the output torque of the internal combustion engine is lower than the limit torque, the exhaust early The ignition timing is advanced by the spark plug 6 instead of prohibiting the execution of the closing control.
一般に、点火時期の進角を行うと、燃焼室5内での混合気の燃焼が早くから行われるため、混合気の燃焼によって得られた燃焼エネルギを効率的にピストンの運動エネルギへと変換することができ、その結果、内燃機関の出力トルクを上昇させることができる。従って、本実施形態によれば、内燃機関の出力トルクが限界トルクよりも低い場合又は限界トルクよりも低くなると予想される場合に、点火時期を進角させることにより出力トルクを補うことができる。これにより、大きなトルクショックが生じたり又は内燃機関が停止したりするのを防止することができる。
In general, when the ignition timing is advanced, combustion of the air-fuel mixture in the
すなわち、本実施形態によれば、内燃機関の低負荷運転中には排気早閉じ制御により吸気ポートへの燃料の付着及び燃料噴射弁13から噴射された燃料の微粒化が促進されると共に、一定の条件下で点火時期を進角することにより大きなトルクショックが生じたり又は内燃機関が停止したりすることが防止される。従って、本実施形態によれば、内燃機関の燃焼を可能な限り良好に保ちつつ、不適切なトルク変動が生じるのが防止せしめられる。特に、内燃機関のアイドル運転時(冷間始動時を除く)においては、油圧ポンプによって排気可変バルブタイミング機構Aを駆動するだけの油圧を得られない場合があり、このような場合には排気弁9の閉弁時期を変更することができず、よって排気早閉じ制御を禁止することができない。従って、このような場合には点火時期を進角させることにより不適切なトルク変動の発生を抑制するのが効果的である。
That is, according to the present embodiment, during the low load operation of the internal combustion engine, the early exhaust gas closing control promotes the adhesion of the fuel to the intake port and the atomization of the fuel injected from the
なお、以上では排気ターボチャージャを有する内燃機関の場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく排気ターボチャージャを有していない内燃機関についても同様に適用可能である。 In the above, the case of an internal combustion engine having an exhaust turbocharger has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and can be similarly applied to an internal combustion engine having no exhaust turbocharger.
1 機関本体
2 シリンダブロック
3 シリンダヘッド
4 ピストン
5 燃焼室
7 吸気弁
8 吸気ポート
9 排気弁
10 排気ポート
13 燃料噴射弁
50 排気弁駆動用カムシャフト
A 可変バルブタイミング機構
DESCRIPTION OF
Claims (9)
機関本体によって出力される出力トルクを検出するトルク検出手段を更に具備し、
内燃機関の減速運転時においては、上記排気早閉じ制御実行条件が成立しているときであっても、上記トルク検出手段によって検出される出力トルクが限界トルクよりも小さくなると予想される場合には上記排気早閉じ制御の実行を禁止する、制御装置。 A control device for an internal combustion engine comprising a fuel injection valve for injecting fuel into an intake port and an exhaust variable valve timing mechanism capable of changing the valve timing of the exhaust valve. When the exhaust valve close timing is advanced from the intake top dead center and the exhaust valve closes when the intake valve is opened, the control device performs the exhaust early closing control for causing the combustion gas in the combustion chamber to flow backward into the intake port .
A torque detecting means for detecting an output torque output by the engine body;
During deceleration operation of the internal combustion engine, when the output torque detected by the torque detecting means is expected to be smaller than the limit torque even when the exhaust early closing control execution condition is satisfied, A control device that prohibits execution of the exhaust early closing control.
機関本体によって出力される出力トルクを検出するトルク検出手段を更に具備し、
内燃機関の減速運転時においては、上記排気早閉じ制御実行条件が成立しているときであっても、上記トルク検出手段によって検出される出力トルクが限界トルクよりも小さくなると予想される場合には点火時期を進角させる、制御装置。 A control device for an internal combustion engine comprising a fuel injection valve for injecting fuel into an intake port and an exhaust variable valve timing mechanism capable of changing the valve timing of the exhaust valve. When the exhaust valve close timing is advanced from the intake top dead center and the exhaust valve closes when the intake valve is opened, the control device performs the exhaust early closing control for causing the combustion gas in the combustion chamber to flow backward into the intake port .
A torque detecting means for detecting an output torque output by the engine body;
During deceleration operation of the internal combustion engine, when the output torque detected by the torque detecting means is expected to be smaller than the limit torque even when the exhaust early closing control execution condition is satisfied, A control device that advances the ignition timing.
内燃機関の減速運転時においては、上記排気早閉じ制御実行条件が成立しているときであっても、機関回転数が限界回転数よりも低くなると予想される場合には上記排気早閉じ制御の実行を禁止する、制御装置。 A control device for an internal combustion engine comprising a fuel injection valve for injecting fuel into an intake port and an exhaust variable valve timing mechanism capable of changing the valve timing of the exhaust valve. When the exhaust valve close timing is advanced from the intake top dead center and the exhaust valve closes when the intake valve is opened, the control device performs the exhaust early closing control for causing the combustion gas in the combustion chamber to flow backward into the intake port .
During the deceleration operation of the internal combustion engine, even when the exhaust early closing control execution condition is satisfied, if the engine speed is expected to be lower than the limit rotational speed, the exhaust early closing control is performed. A control device that prohibits execution.
内燃機関の減速運転時においては、上記排気早閉じ制御実行条件が成立しているときであっても、機関回転数が限界回転数よりも低くなると予想される場合には点火時期を進角させる、制御装置。 A control device for an internal combustion engine comprising a fuel injection valve for injecting fuel into an intake port and an exhaust variable valve timing mechanism capable of changing the valve timing of the exhaust valve. When the exhaust valve close timing is advanced from the intake top dead center and the exhaust valve closes when the intake valve is opened, the control device performs the exhaust early closing control for causing the combustion gas in the combustion chamber to flow backward into the intake port .
When the internal combustion engine is decelerating, the ignition timing is advanced if the engine speed is expected to be lower than the limit speed even when the exhaust early closing control execution condition is satisfied. ,Control device.
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