JP4583354B2 - Internal EGR control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、気筒内に既燃ガスを残留させる内部EGRを制御する内燃機関の内部EGR制御装置に関する。   The present invention relates to an internal EGR control device for an internal combustion engine that controls internal EGR in which burnt gas remains in a cylinder.

従来の内燃機関の内部EGR制御装置として、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。この内燃機関には、クランクシャフトに対する吸気カム位相および排気カム位相を互いに独立して変更するための油圧式の吸気バルブタイミング可変機構および排気バルブタイミング可変機構が設けられている。また、吸気弁および排気弁のリフトをそれぞれ変更するための吸気リフト機構および排気リフト機構が設けられている。   As a conventional internal EGR control device for an internal combustion engine, for example, one disclosed in Patent Document 1 is known. The internal combustion engine is provided with a hydraulic intake valve timing variable mechanism and an exhaust valve timing variable mechanism for independently changing the intake cam phase and the exhaust cam phase with respect to the crankshaft. An intake lift mechanism and an exhaust lift mechanism are provided for changing the lifts of the intake valve and the exhaust valve, respectively.

この内部EGR制御装置では、上記のバルブタイミング可変機構およびリフト機構を制御し、吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップ量を変更することによって、内部EGR量を制御する。具体的には、内燃機関の回転数および負荷に応じて、目標バルブオーバーラップ量、目標吸気カム位相および目標吸気リフトを算出し、目標吸気カム位相および目標吸気リフトが得られるように、吸気バルブタイミング可変機構および吸気リフト機構が制御される。また、目標バルブオーバーラップ量と実際の吸気カム位相に応じて、目標排気カム位相を算出するとともに、目標バルブオーバーラップ量および実際の吸気リフトに基づいて、目標排気リフトが算出される。そして、これらの目標排気カム位相および目標排気リフトが得られるように、排気バルブタイミング可変機構および排気リフト機構が制御される。   In this internal EGR control device, the internal EGR amount is controlled by controlling the variable valve timing mechanism and the lift mechanism and changing the valve overlap amount between the intake valve and the exhaust valve. Specifically, the intake valve is calculated so that the target valve overlap amount, the target intake cam phase, and the target intake lift are calculated according to the rotational speed and load of the internal combustion engine, and the target intake cam phase and the target intake lift are obtained. The timing variable mechanism and the intake lift mechanism are controlled. Further, the target exhaust cam phase is calculated according to the target valve overlap amount and the actual intake cam phase, and the target exhaust lift is calculated based on the target valve overlap amount and the actual intake lift. Then, the exhaust valve timing variable mechanism and the exhaust lift mechanism are controlled so that these target exhaust cam phase and target exhaust lift are obtained.

しかし、排気バルブタイミング可変機構は、油圧式であることで、その応答性が低いため、目標排気カム位相が変化した場合、実際の排気カム位相が目標排気カム位相に収束するまでに時間を要する。これに対して、排気リフト機構は一般に、電動式であることで、油圧式の場合よりも応答性が高いため、目標排気リフトが変化した場合、実際の排気リフトは比較的、短時間で目標排気リフトに収束する。また、この従来の内部EGR制御装置では、目標排気カム位相および目標排気リフトをいずれも、目標バルブオーバーラップ量に応じて算出している。このため、実際の排気リフトが目標排気リフトに収束していたとしても、実際の排気カム位相が目標排気カム位相に収束するまでの間、目標バルブオーバーラップ量に対し、実際のバルブオーバーラップ量がずれる結果、内部EGR量の制御の精度が低くなる。   However, since the variable exhaust valve timing mechanism is hydraulic and has low responsiveness, it takes time for the actual exhaust cam phase to converge to the target exhaust cam phase when the target exhaust cam phase changes. . On the other hand, since the exhaust lift mechanism is generally an electric type and has a higher response than the hydraulic type, the actual exhaust lift can be achieved in a relatively short time when the target exhaust lift changes. Converge to the exhaust lift. In this conventional internal EGR control device, both the target exhaust cam phase and the target exhaust lift are calculated according to the target valve overlap amount. For this reason, even if the actual exhaust lift has converged to the target exhaust lift, the actual valve overlap amount with respect to the target valve overlap amount until the actual exhaust cam phase converges to the target exhaust cam phase. As a result, the accuracy of control of the internal EGR amount is lowered.

特に、内部EGR量の制御を、バルブオーバーラップによらず、既燃ガスを気筒内に残留させるように排気弁の閉弁タイミングを早めることによって行う場合には、高温の内部EGRが気筒内に残留するため、その制御の精度が低い場合には、燃焼状態が変化し、その不安定化を招くおそれがある。   In particular, when control of the internal EGR amount is performed by increasing the closing timing of the exhaust valve so that the burned gas remains in the cylinder without depending on the valve overlap, the high-temperature internal EGR is in the cylinder. Therefore, if the accuracy of the control is low, the combustion state changes, which may cause instability.

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、排気カム位相および排気リフトの両方を変更することによって内部EGRを制御する場合に、内部EGR量の制御を精度良く行うことができる内燃機関の内部EGR制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and when the internal EGR is controlled by changing both the exhaust cam phase and the exhaust lift, the internal EGR amount is accurately controlled. An object of the present invention is to provide an internal EGR control device for an internal combustion engine.

特開2005−127180号公報JP 2005-127180 A

上記の目的を達成するため、請求項1に係る発明は、排気弁7を駆動する排気カム9のクランクシャフト3dに対する位相である排気カム位相を排気カム位相可変機構50によって変更するとともに、排気弁7のリフトを排気リフト可変機構70によって変更することにより、気筒3a内に既燃ガスを残留させる内部EGRを制御する内燃機関3の内部EGR制御装置1であって、内部EGR量の目標となる目標内部EGR量INEGRCMDを設定する目標内部EGR量設定手段(実施形態における(以下、本項において同じ)ECU2、ステップ1)と、設定された目標内部EGR量INEGRCMDに応じて、排気カム位相の目標となる目標カム位相CAEXCMDを設定する目標カム位相設定手段(ECU2、ステップ3)と、排気カム位相が目標カム位相CAEXCMDになるように排気カム位相可変機構50を制御する位相制御手段(ECU2、ステップ5)と、実際の排気カム位相を実カム位相(排気カム位相CAEX)として検出する実カム位相検出手段(カム角センサ22、ECU2)と、目標内部EGR量INEGRCMDに応じて、排気弁7の閉弁タイミング(閉弁クランク角CAEXVC)を算出する閉弁タイミング算出手段(ECU2、ステップ6)と、検出された実カム位相および算出された閉弁タイミングに応じて、排気弁の目標リフト(目標回動角SAAEXCMD)を設定する目標リフト設定手段(ECU2、ステップ7)と、排気弁7のリフトが目標リフトになるように排気リフト可変機構70を制御するリフト制御手段(ECU2、ステップ10)と、内燃機関3から排出された排ガスの温度(排気温TEX)を取得する排ガス温度取得手段(排気温センサ24)と、取得された排ガスの温度に応じて、目標内部EGR量INEGRCMDを補正する目標内部EGR量補正手段(ECU2、ステップ2)と、を備え、目標カム位相設定手段は、目標内部EGR量補正手段によって補正された補正目標内部EGR量CINEGRに応じて、目標カム位相CAEXCMDを設定し、閉弁タイミング算出手段は、補正目標内部EGR量CINEGRに応じて、排気弁7の閉弁タイミングを算出することを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the exhaust cam phase that is the phase of the exhaust cam 9 that drives the exhaust valve 7 relative to the crankshaft 3d is changed by the exhaust cam phase variable mechanism 50, and the exhaust valve 7 is an internal EGR control device 1 of the internal combustion engine 3 that controls internal EGR that causes burnt gas to remain in the cylinder 3a by changing the lift of the exhaust gas by the variable exhaust lift mechanism 70, and is a target of the internal EGR amount. The target internal EGR amount setting means (the ECU 2 in the embodiment (hereinafter the same in this section), step 1) for setting the target internal EGR amount INEGRCMD, and the target of the exhaust cam phase according to the set target internal EGR amount INEGRCMD. Target cam phase setting means (ECU2, step 3) for setting the target cam phase CAEXCMD to be A phase control means (ECU2, step 5) for controlling the exhaust cam phase variable mechanism 50 so that the system phase becomes the target cam phase CAEXCMD, and an actual exhaust cam phase detected as an actual cam phase (exhaust cam phase CAEX). Valve closing timing calculating means (ECU2, step 6) for calculating the valve closing timing (valve closing crank angle CAEXVC) of the exhaust valve 7 according to the cam phase detecting means (cam angle sensor 22, ECU2) and the target internal EGR amount INEGRCMD. ), The target lift setting means (ECU2, step 7) for setting the target lift (target rotation angle SAAEXCMD) of the exhaust valve in accordance with the detected actual cam phase and the calculated valve closing timing, and the exhaust valve 7 Lift control means (ECU2, step) for controlling the exhaust lift variable mechanism 70 so that the lift of the engine becomes the target lift. 10), and exhaust gas temperature obtaining means for obtaining a temperature of the exhaust gas discharged from an internal combustion engine 3 (exhaust gas temperature TEX) (exhaust gas temperature sensor 24), in accordance with the temperature of the obtained exhaust gas, the target internal EGR amount INEGRCMD Target internal EGR amount correcting means (ECU2, step 2) for correcting, and the target cam phase setting means, according to the corrected target internal EGR amount CINEGR corrected by the target internal EGR amount correcting means, the target cam phase CAEXCMD. Is set, and the valve closing timing calculating means calculates the valve closing timing of the exhaust valve 7 in accordance with the corrected target internal EGR amount CINEGR .

この内燃機関の内部EGR制御装置によれば、排気カム位相可変機構で排気カム位相を変更するとともに、排気リフト可変機構で排気弁のリフトを変更することによって、気筒内に既燃ガスを残留させる内部EGRが制御される。目標内部EGR量は、目標内部EGR量設定手段によって設定され、この目標内部EGR量に応じて、目標カム位相が設定され、排気カム位相がこの目標カム位相になるように排気カム位相可変機構が制御される。また、検出された排気カム位相の実カム位相と、目標内部EGR量に応じて算出された閉弁タイミングとに応じて、排気リフトの目標リフトが設定され、排気弁のリフトがこの目標リフトになるように、排気リフト可変機構が制御される。   According to the internal EGR control apparatus for an internal combustion engine, the exhaust cam phase is changed by the exhaust cam phase variable mechanism, and the burnt gas remains in the cylinder by changing the lift of the exhaust valve by the exhaust lift variable mechanism. Internal EGR is controlled. The target internal EGR amount is set by the target internal EGR amount setting means, the target cam phase is set according to the target internal EGR amount, and the exhaust cam phase variable mechanism is set so that the exhaust cam phase becomes this target cam phase. Be controlled. Further, a target lift of the exhaust lift is set according to the detected actual cam phase of the exhaust cam phase and the valve closing timing calculated according to the target internal EGR amount, and the lift of the exhaust valve becomes the target lift. Thus, the variable exhaust lift mechanism is controlled.

以上のように、本発明によれば、目標内部EGR量に応じて目標カム位相が設定されるとともに、目標リフトは、実カム位相と排気弁の閉弁タイミングに応じて設定される。このため、排気カム位相可変機構と排気リフト可変機構の応答性が互いに異なり、例えば、排気カム位相可変機構の応答性がより低い場合、その応答の遅れによって、目標カム位相への排気カム位相の収束が遅れても、そのときの実際の排気カム位相である実カム位相をパラメータとして、目標リフトを設定することによって、内部EGR量の制御を精度良く行うことができる。   As described above, according to the present invention, the target cam phase is set according to the target internal EGR amount, and the target lift is set according to the actual cam phase and the exhaust valve closing timing. For this reason, the responsiveness of the exhaust cam phase variable mechanism and the exhaust lift variable mechanism are different from each other. For example, when the responsiveness of the exhaust cam phase variable mechanism is lower, the response of the exhaust cam phase to the target cam phase is delayed due to the response delay. Even if the convergence is delayed, the internal EGR amount can be accurately controlled by setting the target lift using the actual cam phase that is the actual exhaust cam phase at that time as a parameter.

また、目標内部EGR量補正手段により、目標内部EGR量が排ガスの温度に応じ、補正され、この補正された補正目標内部EGR量に応じて、目標カム位相が設定されるとともに、排気弁の閉弁タイミングが算出される。排ガスの温度が高いほど、既燃ガスの体積はより大きくなるので、目標内部EGR量を排ガスの温度に応じて補正することによって、温度の変化による影響を補償しながら、内部EGR量をより適切に制御することができる。 The target internal EGR amount correcting means corrects the target internal EGR amount according to the exhaust gas temperature, sets the target cam phase according to the corrected target internal EGR amount, and closes the exhaust valve. Valve timing is calculated. The higher the exhaust gas temperature, the larger the volume of burned gas. By correcting the target internal EGR amount according to the exhaust gas temperature, the internal EGR amount is more appropriate while compensating for the effects of temperature changes. Can be controlled.

請求項に係る発明は、請求項に記載の内燃機関3の内部EGR制御装置1において、排ガスの圧力(排気圧PEX)を取得する排ガス圧力取得手段(排気圧センサ25)をさらに備え、目標内部EGR量補正手段は、取得された排ガスの圧力にさらに応じて、目標内部EGR量INEGRCMDを補正することを特徴とする。 The invention according to claim 2 further comprises exhaust gas pressure acquisition means (exhaust pressure sensor 25) for acquiring the pressure of exhaust gas (exhaust pressure PEX) in the internal EGR control device 1 of the internal combustion engine 3 according to claim 1 , The target internal EGR amount correction means corrects the target internal EGR amount INEGRCMD further according to the acquired exhaust gas pressure.

この構成によれば、目標内部EGR量の補正を、排ガスの温度に加えて、排ガスの圧力に応じて行うので、内部EGR量をさらに適切に制御することができる。   According to this configuration, since the correction of the target internal EGR amount is performed according to the pressure of the exhaust gas in addition to the temperature of the exhaust gas, the internal EGR amount can be more appropriately controlled.

請求項に係る発明は、請求項1または2に記載の内燃機関3の内部EGR制御装置1において、実カム位相に基づいて、目標リフトの上限値SAAEXLMTを設定する上限値設定手段(ECU2、ステップ21)と、目標リフトを設定された上限値SAAEXLMT以下に制限する目標リフト制限手段(ECU2、ステップ22,23)と、をさらに備えることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the internal EGR control device 1 of the internal combustion engine 3 according to the first or second aspect, the upper limit value setting means (ECU2, ECU2) sets the upper limit value SAAEXLMT of the target lift based on the actual cam phase. Step 21) and target lift limiting means (ECU2, steps 22, 23) for limiting the target lift to a set upper limit value SAAEXLMT or less are further provided.

この構成によれば、実カム位相に基づいて、目標リフトの上限値が設定され、目標リフト制限手段により、目標リフトが設定された上限値以下に制限される。このため、排気リフト可変機構が、目標リフトが大きくなるのに伴って、排気弁の開弁タイミングが早められるタイプの場合には、排気弁が膨張行程の終了時よりもかなり前から開き始めるのを回避することができる。その結果、膨張行程における気筒内の圧力の大きな損失を防止でき、内燃機関の出力を確保することができる。   According to this configuration, the upper limit value of the target lift is set on the basis of the actual cam phase, and the target lift is limited to be equal to or lower than the set upper limit value by the target lift limiting means. For this reason, when the variable exhaust lift mechanism is of a type in which the opening timing of the exhaust valve is advanced as the target lift increases, the exhaust valve starts to open considerably before the end of the expansion stroke. Can be avoided. As a result, a large loss of pressure in the cylinder during the expansion stroke can be prevented, and the output of the internal combustion engine can be secured.

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態による内部EGR制御装置1、およびこれを適用した内燃機関(以下「エンジン」という)3の概略構成を示している。エンジン3は、4つの気筒3a(1つのみ図示)を有する直列4気筒のガソリンエンジンであり、車両(図示せず)に搭載されている。各気筒3aのピストン3bとシリンダヘッド3cとの間には、燃焼室3eが形成されている。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of an internal EGR control device 1 according to an embodiment of the present invention and an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 3 to which the internal EGR control device 1 is applied. The engine 3 is an in-line four-cylinder gasoline engine having four cylinders 3a (only one is shown), and is mounted on a vehicle (not shown). A combustion chamber 3e is formed between the piston 3b and the cylinder head 3c of each cylinder 3a.

エンジン3は、気筒3aごとに設けられた一対の吸気弁4,4および一対の排気弁7,7(ともに1つのみ図示)と、吸気側の吸気カムシャフト5と、吸気カムシャフト5に一体に設けられた吸気カム6と、排気側の排気カムシャフト8と、排気カムシャフト8に一体に設けられた排気カム9と、燃料噴射弁10(図2参照)と、点火プラグ11(図2参照)と、排気側動弁機構40などを備えている。   The engine 3 is integrated with a pair of intake valves 4 and 4 and a pair of exhaust valves 7 and 7 (only one is shown), an intake camshaft 5 on the intake side, and the intake camshaft 5 provided for each cylinder 3a. , An exhaust camshaft 8 on the exhaust side, an exhaust cam 9 provided integrally with the exhaust camshaft 8, a fuel injection valve 10 (see FIG. 2), and an ignition plug 11 (FIG. 2). And an exhaust side valve mechanism 40 and the like.

エンジン3のクランクシャフト3dには、クランク角センサ21が設けられている。クランク角センサ21は、クランクシャフト3dの回転に伴い、所定のクランク角(例えば1°)ごとに、パルス信号であるCRK信号をECU2に出力する。ECU2は、このCRK信号に基づき、エンジン3の回転数(以下「エンジン回転数」という)NEを求める。   A crank angle sensor 21 is provided on the crankshaft 3 d of the engine 3. The crank angle sensor 21 outputs a CRK signal, which is a pulse signal, to the ECU 2 at every predetermined crank angle (for example, 1 °) as the crankshaft 3d rotates. The ECU 2 obtains the rotational speed NE (hereinafter referred to as “engine rotational speed”) NE of the engine 3 based on the CRK signal.

吸気カムシャフト5および排気カムシャフト8はそれぞれ、ホルダ(図示せず)を介して、シリンダヘッド3cに回動自在に支持され、気筒3aの配列方向に沿って延びている。この吸気カムシャフト5は、タイミングチェーン(図示せず)を介してクランクシャフト3dに連結されている。この構成により、吸気カムシャフト5は、クランクシャフト3dが2回転するごとに1回転し、それに伴う吸気カム6の回転によって、吸気弁4が開閉駆動される。   Each of the intake camshaft 5 and the exhaust camshaft 8 is rotatably supported by the cylinder head 3c via a holder (not shown), and extends along the arrangement direction of the cylinders 3a. The intake camshaft 5 is connected to the crankshaft 3d via a timing chain (not shown). With this configuration, the intake camshaft 5 rotates once every two rotations of the crankshaft 3d, and the intake valve 4 is driven to open and close by the accompanying rotation of the intake cam 6.

同様に、排気カムシャフト8は、タイミングチェーン(図示せず)を介してクランクシャフト3dに連結されており、クランクシャフト3dが2回転するごとに1回転し、それに伴う排気カム9の回転によって、排気弁7が開閉駆動される。   Similarly, the exhaust camshaft 8 is connected to the crankshaft 3d via a timing chain (not shown). The exhaust camshaft 8 is rotated once every two rotations of the crankshaft 3d, and the exhaust cam 9 is rotated accordingly. The exhaust valve 7 is driven to open and close.

一方、燃料噴射弁10は、気筒3aごとに設けられ、燃料を気筒3a内に直接、噴射するようにシリンダヘッド3cに取り付けられている。燃料噴射弁10の開弁時間および開弁タイミングは、ECU2からの駆動信号によって制御され、それにより、燃料噴射量および噴射タイミングが制御される。   On the other hand, the fuel injection valve 10 is provided for each cylinder 3a, and is attached to the cylinder head 3c so as to inject fuel directly into the cylinder 3a. The valve opening time and the valve opening timing of the fuel injection valve 10 are controlled by a drive signal from the ECU 2, thereby controlling the fuel injection amount and the injection timing.

また、点火プラグ11も、気筒3aごとに設けられ、シリンダヘッド3cに取り付けられている。点火プラグ11の放電状態は、ECU2により、点火時期に応じたタイミングで燃焼室3e内の混合気を燃焼させるように制御される。   A spark plug 11 is also provided for each cylinder 3a and attached to the cylinder head 3c. The discharge state of the spark plug 11 is controlled by the ECU 2 so that the air-fuel mixture in the combustion chamber 3e is combusted at a timing corresponding to the ignition timing.

さらに、排気側動弁機構40は、排気カム位相可変機構50および排気リフト可変機構70で構成されている。   Further, the exhaust side valve operating mechanism 40 includes an exhaust cam phase variable mechanism 50 and an exhaust lift variable mechanism 70.

排気カム位相可変機構50は、クランクシャフト3dに対する排気カムシャフト8の相対的な位相(以下「排気カム位相」という)を所定の範囲内において無段階に変更するものであり、排気カムシャフト8の排気スプロケット側の端部に設けられている。図3に示すように、排気カム位相可変機構50は、ハウジング51、3枚羽根式のベーン52、油圧ポンプ53および電磁弁54などを備えている。   The exhaust cam phase variable mechanism 50 changes the relative phase of the exhaust camshaft 8 with respect to the crankshaft 3d (hereinafter referred to as “exhaust cam phase”) steplessly within a predetermined range. It is provided at the end on the exhaust sprocket side. As shown in FIG. 3, the exhaust cam phase varying mechanism 50 includes a housing 51, a three-blade vane 52, a hydraulic pump 53, an electromagnetic valve 54, and the like.

このハウジング51は、排気カムシャフト8の排気スプロケットと一体に構成されており、周方向に等間隔に形成された3つの隔壁51aを備えている。ベーン52は、排気カムシャフト8の排気スプロケット側の端部に同軸に取り付けられ、排気カムシャフト8から外方に放射状に延びるとともに、ハウジング51内に回転可能に収容されている。また、ハウジング51内には、隔壁51aとベーン52の間に、3つの進角室55および3つの遅角室56が形成されている。   The housing 51 is configured integrally with the exhaust sprocket of the exhaust camshaft 8 and includes three partition walls 51a formed at equal intervals in the circumferential direction. The vane 52 is coaxially attached to the end of the exhaust camshaft 8 on the exhaust sprocket side, extends radially outward from the exhaust camshaft 8, and is rotatably accommodated in the housing 51. In the housing 51, three advance chambers 55 and three retard chambers 56 are formed between the partition wall 51 a and the vane 52.

油圧ポンプ53は、クランクシャフト3dに連結された機械式のものであり、クランクシャフト3dの回転に伴い、エンジン3のオイルパン3fに蓄えられた潤滑用のオイルを、油路57cを介して吸い込むとともに、これを昇圧した後、油路57cを介して電磁弁54に供給する。   The hydraulic pump 53 is a mechanical type connected to the crankshaft 3d, and sucks lubricating oil stored in the oil pan 3f of the engine 3 through the oil passage 57c as the crankshaft 3d rotates. At the same time, the pressure is raised and then supplied to the electromagnetic valve 54 via the oil passage 57c.

電磁弁54は、スプール弁機構54aとソレノイド54bを組み合わせたものであり、進角油路57aおよび遅角油路57bを介して、進角室55および遅角室56にそれぞれ接続されていて、油圧ポンプ53から供給された油圧Poilを制御し、進角油圧Padおよび遅角油圧Prtとして、進角室55および遅角室56にそれぞれ供給する。電磁弁54のソレノイド54bは、ECU2からの後述する位相制御入力U_CAEXにより、スプール弁機構54aのスプール弁体を所定の範囲内で移動させることによって、進角油圧Padおよび遅角油圧Prtを変化させる。   The electromagnetic valve 54 is a combination of a spool valve mechanism 54a and a solenoid 54b, and is connected to the advance chamber 55 and the retard chamber 56 via the advance oil passage 57a and the retard oil passage 57b, respectively. The oil pressure Poil supplied from the hydraulic pump 53 is controlled and supplied to the advance chamber 55 and the retard chamber 56 as the advance oil pressure Pad and the retard oil pressure Prt, respectively. The solenoid 54b of the electromagnetic valve 54 changes the advance hydraulic pressure Pad and the retard hydraulic pressure Prt by moving the spool valve body of the spool valve mechanism 54a within a predetermined range by a phase control input U_CAEX described later from the ECU 2. .

以上の構成の排気カム位相可変機構50では、油圧ポンプ53の作動中、電磁弁54が位相制御入力U_CAEXに応じて動作することにより、進角油圧Padが進角室55に、遅角油圧Prtが遅角室56にそれぞれ供給され、それにより、ベーン52とハウジング51との間の相対的な位相が進角側または遅角側に変更される。その結果、前述した排気カム位相が、所定の最遅角値と所定の最進角値との間で連続的に変化し、それにより、排気弁7のバルブタイミングは、図4に実線で示す最遅角タイミングと、2点鎖線で示す最進角タイミングとの間で無段階に変更される。   In the exhaust cam phase varying mechanism 50 configured as described above, the electromagnetic valve 54 operates in accordance with the phase control input U_CAEX during the operation of the hydraulic pump 53, whereby the advance hydraulic pressure Pad is transferred to the advance chamber 55 and the retard hydraulic pressure Prt. Are respectively supplied to the retarding angle chamber 56, whereby the relative phase between the vane 52 and the housing 51 is changed to the advance side or the retard side. As a result, the exhaust cam phase described above continuously changes between a predetermined maximum retardation value and a predetermined maximum advance value, whereby the valve timing of the exhaust valve 7 is indicated by a solid line in FIG. It is changed steplessly between the most retarded angle timing and the most advanced angle timing indicated by a two-dot chain line.

一方、排気カムシャフト8の排気カム位相可変機構50と反対側の端部には、カム角センサ22(図2参照)が設けられている。このカム角センサ22(実カム位相検出手段)は、排気カムシャフト8の回転に伴い、パルス信号であるEXCAM信号を所定のカム角(例えば1゜)ごとにECU2に出力する。ECU2は、このEXCAM信号および前述したCRK信号に基づき、排気カム位相CAEX(実カム位相)を算出する。   On the other hand, a cam angle sensor 22 (see FIG. 2) is provided at the end of the exhaust camshaft 8 opposite to the exhaust cam phase varying mechanism 50. The cam angle sensor 22 (actual cam phase detecting means) outputs an EXCAM signal, which is a pulse signal, to the ECU 2 at every predetermined cam angle (for example, 1 °) as the exhaust camshaft 8 rotates. The ECU 2 calculates an exhaust cam phase CAEX (actual cam phase) based on the EXCAM signal and the above-described CRK signal.

また、排気リフト可変機構70は、排気弁7のリフト(以下「排気リフト」という)を値0と所定の最大値との間で無段階に変更するためのものである。図5および図6に示すように、排気リフト可変機構70は、コントロールシャフト71およびロッカアームシャフト72と、これらのシャフト71,72に気筒3aごとに設けられた上下のロッカアーム74,75と、これらの上下のロッカアーム74,75を駆動するアクチュエータ80などを備えている。なお、本実施形態では、排気リフトは、排気弁7の最大揚程(リフト量)を表すものとする。   The variable exhaust lift mechanism 70 is for steplessly changing the lift of the exhaust valve 7 (hereinafter referred to as “exhaust lift”) between a value 0 and a predetermined maximum value. As shown in FIGS. 5 and 6, the variable exhaust lift mechanism 70 includes a control shaft 71, a rocker arm shaft 72, upper and lower rocker arms 74, 75 provided on the shafts 71, 72 for each cylinder 3a, and An actuator 80 for driving the upper and lower rocker arms 74 and 75 is provided. In the present embodiment, the exhaust lift represents the maximum lift (lift amount) of the exhaust valve 7.

コントロールシャフト71は、回動軸部71a、ホルダ部71bおよび偏心軸部71cを一体に組み立てたものであり、排気カムシャフト8と平行に延び、シリンダヘッド3cに回動自在に支持されるとともに、その一端部がアクチュエータ80に連結されている。   The control shaft 71 is an assembly of a rotating shaft portion 71a, a holder portion 71b, and an eccentric shaft portion 71c. The control shaft 71 extends in parallel with the exhaust camshaft 8 and is rotatably supported by the cylinder head 3c. One end thereof is connected to the actuator 80.

上ロッカアーム74は、一対のリンク74a,74a、ローラ軸74b、ローラ74cおよび一対のコイルばね74d,74dを備えている。ローラ軸74bは、その両端部において、リンク74a,74aの一端部にそれぞれ回動自在に支持されている。また、ローラ74cは、このローラ軸74bに回動自在に設けられている。   The upper rocker arm 74 includes a pair of links 74a and 74a, a roller shaft 74b, a roller 74c, and a pair of coil springs 74d and 74d. The roller shaft 74b is rotatably supported at one end of each of the links 74a and 74a at both ends thereof. The roller 74c is rotatably provided on the roller shaft 74b.

また、各リンク74aの他端部は、コントロールシャフト71の偏心軸部71cに回動自在に支持されるとともに、コイルばね74dを介してホルダ部71bに連結されている。リンク74aでは、このコイルばね74dの付勢力により、ローラ74cが排気カム9のカム面に当接するとともに、ローラ74cが排気カム9のカム面のベース円部に当接しているときに、ローラ軸74bは回動軸部71aと同軸の原点位置(図5に示す位置)に保持される。   The other end of each link 74a is rotatably supported by the eccentric shaft portion 71c of the control shaft 71, and is connected to the holder portion 71b via a coil spring 74d. In the link 74a, when the roller 74c is in contact with the cam surface of the exhaust cam 9 and the roller 74c is in contact with the base circle portion of the cam surface of the exhaust cam 9 by the biasing force of the coil spring 74d, the roller shaft 74b is held at the origin position (position shown in FIG. 5) coaxial with the rotation shaft portion 71a.

一方、下ロッカアーム75は、その一端部においてロッカアームシャフト72に回動自在に支持され、他端部にはアジャストボルト75a,75aが取り付けられている。アジャストボルト75aと排気弁7の間には、所定のタペットクリアランスが設けられている。   On the other hand, the lower rocker arm 75 is rotatably supported by the rocker arm shaft 72 at one end thereof, and adjustment bolts 75a and 75a are attached to the other end thereof. A predetermined tappet clearance is provided between the adjusting bolt 75a and the exhaust valve 7.

また、下ロッカアーム75は、上方に突出する一対の案内部75b,75bを備えている。各案内部75bは、その上面が上ロッカアーム74のローラ軸74bを案内する案内面75cになっており、この案内面75cを介してローラ軸74bに当接している。この案内面75cは、リンク74aが図5に実線で示す閉弁位置にあるときに偏心軸部71cと同心になるような、下方に凸の所定の円弧状に形成されている。また、案内部75bとローラ軸74bが互いに当接している状態では、ローラ74cは、案内部75b,75b間に位置するとともに、下ロッカアーム75に当接することなく、排気カム9のみに当接する。   The lower rocker arm 75 includes a pair of guide portions 75b and 75b protruding upward. The upper surface of each guide portion 75b serves as a guide surface 75c for guiding the roller shaft 74b of the upper rocker arm 74, and is in contact with the roller shaft 74b via the guide surface 75c. The guide surface 75c is formed in a predetermined arc shape that protrudes downward so that the link 74a is concentric with the eccentric shaft portion 71c when the link 74a is in the valve closing position indicated by the solid line in FIG. Further, in a state where the guide portion 75b and the roller shaft 74b are in contact with each other, the roller 74c is positioned between the guide portions 75b and 75b and contacts only the exhaust cam 9 without contacting the lower rocker arm 75.

一方、アクチュエータ80は、モータおよび減速ギヤ機構(いずれも図示せず)などを組み合わせたものであり、ECU2により駆動されることによって、コントロールシャフト71をその回動軸部71aを中心として回動させる。このコントロールシャフト71の回動に伴い、リンク74aもローラ軸74bを中心として回動する。   On the other hand, the actuator 80 is a combination of a motor, a reduction gear mechanism (both not shown) and the like, and is driven by the ECU 2 to rotate the control shaft 71 around the rotation shaft portion 71a. . As the control shaft 71 rotates, the link 74a also rotates about the roller shaft 74b.

次に、以上のように構成された排気リフト可変機構70の動作について説明する。この排気リフト可変機構70では、ECU2からの後述するリフト制御入力U_SAAEXにより、アクチュエータ80が駆動されると、コントロールシャフト71が回動する。その際、コントロールシャフト71の回動角SAAEXは所定範囲内に規制され、それにより、リンク74aの回動範囲も、例えばローラ軸74bが前述した原点位置にある場合、図5に実線で示すゼロリフト位置と2点鎖線で示す最大リフト位置との間に規制される。   Next, the operation of the variable exhaust lift mechanism 70 configured as described above will be described. In the exhaust lift variable mechanism 70, when the actuator 80 is driven by a lift control input U_SAAEX described later from the ECU 2, the control shaft 71 rotates. At that time, the rotation angle SAAEX of the control shaft 71 is restricted within a predetermined range, and accordingly, the rotation range of the link 74a is also zero lift shown by a solid line in FIG. 5 when the roller shaft 74b is at the above-described origin position. It is regulated between the position and the maximum lift position indicated by a two-dot chain line.

このようにリンク74aがゼロリフト位置にある場合、排気カム9が回転し、そのカムノーズによりローラ74cがロッカアームシャフト72側に押されると、リンク74aは偏心軸部71cを中心として、図5の時計回りに回動する。その際、前述したように、下ロッカアーム75の案内面75cが偏心軸部71cを中心とする円弧と一致するような形状を有しているので、下ロッカアーム75は、図5に示す閉弁位置に保持される。それにより、排気リフトは値0に保持され、排気弁7は閉弁状態に保持される。   In this way, when the link 74a is in the zero lift position, the exhaust cam 9 rotates, and when the roller nose 74c is pushed toward the rocker arm shaft 72 by the cam nose, the link 74a rotates clockwise in FIG. 5 about the eccentric shaft portion 71c. To turn. At this time, as described above, since the guide surface 75c of the lower rocker arm 75 has a shape that coincides with the arc centered on the eccentric shaft portion 71c, the lower rocker arm 75 is in the closed position shown in FIG. Retained. As a result, the exhaust lift is maintained at the value 0, and the exhaust valve 7 is maintained in the closed state.

一方、リンク74aがゼロリフト位置から最大リフト位置側に回動した状態では、排気カム9の回転により、リンク74aが偏心軸部71cを中心として図5の時計回りに回動し、それに伴い、下ロッカアーム75は、図5に示す閉弁位置から下方に回動し、排気弁7を開放する。その際、下ロッカアーム75の回動量すなわち排気リフトは、リンク74aが最大リフト位置に近い位置にあるほど、より大きくなる。   On the other hand, in the state where the link 74a is rotated from the zero lift position to the maximum lift position, the link 74a is rotated about the eccentric shaft portion 71c in the clockwise direction by the rotation of the exhaust cam 9, and accordingly, The rocker arm 75 rotates downward from the valve closing position shown in FIG. 5 to open the exhaust valve 7. At that time, the rotation amount of the lower rocker arm 75, that is, the exhaust lift becomes larger as the link 74a is closer to the maximum lift position.

以上のように、排気弁7は、リンク74aが最大リフト位置に近い位置にあるほど、より大きなリフトで開弁する。具体的には、排気カム9の回転中、排気弁7は、リンク74aが最大リフト位置にあるときには、図7に実線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、排気リフトは、最大値LEXMAXになる。したがって、この排気リフト可変機構70では、アクチュエータ80を介して、リンク74aをゼロリフト位置と最大リフト位置との間で回動させることにより、排気リフトを値0と所定の最大値LEXMAXとの間で無段階に変化させることができる。また、排気カム位相CAEXが同じ場合、排気リフトが大きいほど、排気弁7の開弁タイミングは早くなり、閉弁タイミングは遅くなる。   As described above, the exhaust valve 7 opens with a larger lift as the link 74a is closer to the maximum lift position. Specifically, during the rotation of the exhaust cam 9, the exhaust valve 7 opens according to the valve lift curve shown by the solid line in FIG. 7 when the link 74a is at the maximum lift position, and the exhaust lift becomes the maximum value LEXMAX. . Therefore, in this variable exhaust lift mechanism 70, the link 74a is rotated between the zero lift position and the maximum lift position via the actuator 80, whereby the exhaust lift is set between the value 0 and the predetermined maximum value LEXMAX. It can be changed steplessly. When the exhaust cam phase CAEX is the same, the larger the exhaust lift, the earlier the opening timing of the exhaust valve 7 and the later the closing timing.

また、排気リフト可変機構70には、排気リフトを検出するためのリフトセンサ23が設けられている(図2参照)。このリフトセンサ23は、コントロールシャフト71の回動角SAAEXを検出し、それを表す検出信号をECU2に出力する。前述したように、排気リフトは、コントロールシャフト71の回動角SAAEXから一義的に定まるので、検出された回動角SAAEXは、実際の排気リフトを表す。   The variable exhaust lift mechanism 70 is provided with a lift sensor 23 for detecting the exhaust lift (see FIG. 2). The lift sensor 23 detects the rotation angle SAAEX of the control shaft 71 and outputs a detection signal representing it to the ECU 2. As described above, since the exhaust lift is uniquely determined from the rotation angle SAAEX of the control shaft 71, the detected rotation angle SAAEX represents an actual exhaust lift.

以上のように、このエンジン3では、排気側動弁機構40により、排気弁7のバルブタイミングおよびリフトを無段階に変更できるので、燃焼行程後も燃焼室3e内に残留する既燃ガスの量(以下「内部EGR量」という)を自在に変更できる。例えば、内部EGR量は、排気カム位相CAEXが最遅角位置にあり、かつ排気リフトが最大値LEXMAXのときに、値0になる。一方、排気カム位相CAEXが進角側にあるほど、排気弁7の閉弁タイミングが早くなることで、内部EGR量は大きくなり、また、排気リフトが小さいほど、既燃ガスの排出量が少なくなることで、内部EGR量は大きくなる。以上から明らかなように、本実施形態では、吸気弁4が開き始める前に排気弁7を閉じることで、既燃ガスを燃焼室3e内に残留させることによって、内部EGRを得るものである。   As described above, in this engine 3, the valve timing and lift of the exhaust valve 7 can be changed steplessly by the exhaust side valve mechanism 40, so the amount of burned gas remaining in the combustion chamber 3 e after the combustion stroke (Hereinafter referred to as “internal EGR amount”) can be freely changed. For example, the internal EGR amount becomes 0 when the exhaust cam phase CAEX is at the most retarded position and the exhaust lift is at the maximum value LEXMAX. On the other hand, the closer the exhaust cam phase CAEX is to the advance side, the earlier the valve closing timing of the exhaust valve 7, the greater the internal EGR amount, and the smaller the exhaust lift, the less the amount of burned gas discharged. As a result, the internal EGR amount increases. As is apparent from the above, in the present embodiment, the internal EGR is obtained by causing the burned gas to remain in the combustion chamber 3e by closing the exhaust valve 7 before the intake valve 4 starts to open.

また、エンジン3の排気管12には、上流側から順に、排気温センサ24および排気圧センサ25が設けられている。排気温センサ24は排気管12内の温度(以下「排気温」という)TEXを、排気圧センサ25は排気管12内の圧力(以下「排気圧」という)PEXを検出し、それらの検出信号は、ECU2に出力される。   The exhaust pipe 12 of the engine 3 is provided with an exhaust temperature sensor 24 and an exhaust pressure sensor 25 in order from the upstream side. The exhaust temperature sensor 24 detects the temperature in the exhaust pipe 12 (hereinafter referred to as “exhaust temperature”) TEX, and the exhaust pressure sensor 25 detects the pressure in the exhaust pipe 12 (hereinafter referred to as “exhaust pressure”) PEX. Is output to the ECU 2.

ECU2は、I/Oインターフェース、CPU、RAMおよびROMなどから成るマイクロコンピュータで構成されている。ECU2は、前述した各種のセンサ21〜25からの検出信号に応じ、ROMに記憶された制御プログラムなどに従って、燃料噴射量を含むエンジン3の制御を実行する。また、ECU2は、排気側動弁機構40を制御することによって、内部EGR量を制御する。なお、本実施形態では、ECU2は、目標内部EGR量設定手段、目標カム位相設定手段、位相制御手段、実カム位相検出手段、閉弁タイミング算出手段、目標リフト設定手段、リフト制御手段、目標内部EGR量補正手段、上限値設定手段および目標リフト制限手段に相当する。   The ECU 2 is composed of a microcomputer including an I / O interface, CPU, RAM, ROM, and the like. The ECU 2 executes control of the engine 3 including the fuel injection amount in accordance with a control program stored in the ROM in accordance with the detection signals from the various sensors 21 to 25 described above. Further, the ECU 2 controls the internal EGR amount by controlling the exhaust side valve mechanism 40. In the present embodiment, the ECU 2 performs the target internal EGR amount setting means, target cam phase setting means, phase control means, actual cam phase detection means, valve closing timing calculation means, target lift setting means, lift control means, target internal It corresponds to an EGR amount correcting means, an upper limit setting means and a target lift restricting means.

図8は、ECU2で実行される内部EGR量の制御処理を示すフローチャートである。本処理は、所定時間ごとに実行される。まず、ステップ1(「S1」と図示。以下同じ)では、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDに応じ、マップ(図示せず)を検索することによって、内部EGR量の目標となる目標内部EGR量INEGRCMDを算出する。   FIG. 8 is a flowchart showing an internal EGR amount control process executed by the ECU 2. This process is executed every predetermined time. First, in step 1 (illustrated as “S1”, the same applies hereinafter), a target internal EGR amount that is a target of the internal EGR amount is searched by searching a map (not shown) according to the engine speed NE and the required torque PMCMD. INEGRCMD is calculated.

次に、目標内部EGR量INEGRCMDを、検出された排気温TEXおよび排気圧PEXに応じ、気体の状態方程式(PV=nRT)を用いて補正することにより、補正目標内部EGR量CINEGRを算出する(ステップ2)。   Next, the corrected target internal EGR amount CINEGR is calculated by correcting the target internal EGR amount INEGRCMD using the gas state equation (PV = nRT) according to the detected exhaust gas temperature TEX and the exhaust gas pressure PEX ( Step 2).

次いで、算出した補正目標内部EGR量CINEGR、およびエンジン回転数NEに応じ、マップ(図示せず)を検索することによって、排気カム位相CAEXの目標となる目標カム位相CAEXCMDを算出する(ステップ3)。次に、算出した目標カム位相CAEXCMDと実際の排気カム位相CAEXに応じ、位相制御入力U_CAEXを算出する(ステップ4)とともに、算出した位相制御入力U_CAEXに応じて、電磁弁54を駆動する(ステップ5)。以上により、排気カム位相CAEXが目標カム位相CAEXCMDになるように制御される。   Next, a target cam phase CAEXCMD that is the target of the exhaust cam phase CAEX is calculated by searching a map (not shown) according to the calculated corrected target internal EGR amount CINEGR and the engine speed NE (step 3). . Next, the phase control input U_CAEX is calculated according to the calculated target cam phase CAEXCMD and the actual exhaust cam phase CAEX (step 4), and the solenoid valve 54 is driven according to the calculated phase control input U_CAEX (step). 5). As described above, the exhaust cam phase CAEX is controlled to become the target cam phase CAEXCMD.

次に、補正目標内部EGR量CINEGRに応じ、テーブル(図示せず)を検索することによって、排気弁7の閉弁タイミングに相当する閉弁クランク角CAEXVCを算出する(ステップ6)とともに、閉弁クランク角CAEXVCおよび排気カム位相CAEXに応じて、コントロールシャフト71の回動角SAAEXの目標となる目標回動角SAAEXCMDを算出する(ステップ7)。次に、算出した目標回動角SAAEXCMDに対してリミット処理を行う(ステップ8)。   Next, a valve closing crank angle CAEXVC corresponding to the valve closing timing of the exhaust valve 7 is calculated by searching a table (not shown) according to the corrected target internal EGR amount CINEGR (step 6), and the valve closing operation is performed. A target rotation angle SAAEXCMD that is a target of the rotation angle SAAEX of the control shaft 71 is calculated according to the crank angle CAEXVC and the exhaust cam phase CAEX (step 7). Next, limit processing is performed on the calculated target rotation angle SAAEXCMD (step 8).

図9は、この目標回動角SAAEXCMDのリミット処理を示すフローチャートである。本処理では、まず、ステップ21において、排気カム位相CAEXに基づき、図10に示すテーブルを検索することによって、目標回動角SAAEXCMDの上限値SAAEXLMTを算出する。排気リフト可変機構70が前述したように、排気リフトが大きくなるほど、排気弁7の開弁タイミングが早められるタイプのものであることから、この上限値SAAEXLMTは、排気弁7が膨張行程の終了時よりもかなり前から開き始めないようにするために設定されるものである。このため、このテーブルでは、上限値SAAEXLMTは、排気カム位相CAEXが進角側にあるほど、排気弁7の開弁タイミングが早められるため、より小さな値に設定されている。   FIG. 9 is a flowchart showing the limit processing of the target rotation angle SAAEXCMD. In this process, first, in step 21, the upper limit value SAAEXLMT of the target rotation angle SAAEXCMD is calculated by searching the table shown in FIG. 10 based on the exhaust cam phase CAEX. As described above, since the variable exhaust lift mechanism 70 is of a type in which the opening timing of the exhaust valve 7 is advanced as the exhaust lift increases, the upper limit value SAAEXLMT is set when the exhaust valve 7 ends the expansion stroke. It is set so that it doesn't start to open long before. Therefore, in this table, the upper limit value SAAEXLMT is set to a smaller value because the valve opening timing of the exhaust valve 7 is advanced as the exhaust cam phase CAEX is advanced.

次に、目標回動角SAAEXCMDが上限値SAAEXLMT以下であるか否かを判別する(ステップ22)。この判別結果がYESのときには、本処理を終了する一方、NOで、SAAEXCMD>SAAEXLMTのときには、目標回動角SAAEXCMDを上限値SAAEXLMTに設定し(ステップ23)、本処理を終了する。   Next, it is determined whether or not the target rotation angle SAAEXCMD is equal to or smaller than the upper limit value SAAEXLMT (step 22). If the determination result is YES, the present process is terminated, while if NO and SAAEXCMD> SAAEXLMT, the target rotation angle SAAEXCMD is set to the upper limit value SAAEXLMT (step 23), and the present process is terminated.

図8に戻り、前記ステップ8に続くステップ9では、回動角SAAEXおよび目標回動角SAAEXCMDに応じて、リフト制御入力U_SAAEXを算出する。次に、リフト制御入力U_SAAEXに応じて、アクチュエータ80を駆動する(ステップ10)。以上により、回動角SAAEXが目標回動角SAAEXCMDになるように制御される。   Returning to FIG. 8, in step 9 following step 8, the lift control input U_SAAEX is calculated according to the rotation angle SAAEX and the target rotation angle SAAEXCMD. Next, the actuator 80 is driven according to the lift control input U_SAAEX (step 10). As described above, the rotation angle SAAEX is controlled to be the target rotation angle SAAEXCMD.

以上のように、本実施形態によれば、目標内部EGR量INEGRCMDに応じて目標カム位相CAEXCMDを算出するとともに、目標回動角SAAEXCMD、すなわち排気弁7の目標リフトを、排気カム位相CAEXと閉弁クランク角CAEXVCに応じて算出する。このように、排気弁7の目標リフトを設定する際のパラメータの1つとして、排気カム位相CAEXを用いるので、油圧式の排気カム位相可変機構50の応答性が電動式の排気リフト可変機構70よりも低いために、排気カム位相可変機構50の応答遅れによって、目標カム位相CAEXCMDへの排気カム位相CAEXの収束が遅れた場合でも、そのときの実際の排気カム位相CAEXをパラメータとして、目標回動角SAAEXCMDを算出でき、したがって、内部EGR量の制御を精度良く行うことができる。   As described above, according to the present embodiment, the target cam phase CAEXCMD is calculated according to the target internal EGR amount INEGRCMD, and the target rotation angle SAAEXCMD, that is, the target lift of the exhaust valve 7 is closed with the exhaust cam phase CAEX. It is calculated according to the valve crank angle CAEXVC. As described above, since the exhaust cam phase CAEX is used as one of the parameters when setting the target lift of the exhaust valve 7, the response of the hydraulic exhaust cam phase variable mechanism 50 is the electric exhaust lift variable mechanism 70. Therefore, even when the convergence of the exhaust cam phase CAEX to the target cam phase CAEXCMD is delayed due to the response delay of the exhaust cam phase variable mechanism 50, the actual exhaust cam phase CAEX at that time is used as a parameter. The moving angle SAAEXCMD can be calculated, and therefore the internal EGR amount can be controlled with high accuracy.

また、目標内部EGR量INEGRCMDを、排気温TEXおよび排気圧PEXに応じて補正するので、排気温TEXや排気圧PEXによる影響を補償しながら、内部EGR量をより適切に制御することができる。   Further, since the target internal EGR amount INEGRCMD is corrected according to the exhaust temperature TEX and the exhaust pressure PEX, the internal EGR amount can be more appropriately controlled while compensating for the influence of the exhaust temperature TEX and the exhaust pressure PEX.

さらに、排気カム位相CAEXに基づいて、コントロールシャフト71の目標回動角SAAEXCMDの上限値SAAEXLMTを算出するので、排気弁7が膨張行程の終了時よりもかなり前から開き始めるのを回避することができる。その結果、膨張行程における気筒3a内の圧力の大きな損失を防止でき、エンジン3の出力を確保することができる。   Furthermore, since the upper limit value SAAEXLMT of the target rotation angle SAAEXCMD of the control shaft 71 is calculated based on the exhaust cam phase CAEX, it is possible to avoid that the exhaust valve 7 starts to open considerably before the end of the expansion stroke. it can. As a result, a large loss of pressure in the cylinder 3a during the expansion stroke can be prevented, and the output of the engine 3 can be secured.

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、補正目標内部EGR量CINEGRを算出するためのパラメータとしての排気温および排気圧を、それぞれのセンサによって直接、検出しているが、エンジンの運転状態などに応じて、推定してもよい。また、実施形態では、目標内部EGR量を、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDに応じて算出しているが、その算出方法はこれに限らない。例えば、気筒内の温度が目標温度になるように、両者に応じて、目標内部EGR量を算出してもよい。さらに、実施形態は、燃料の噴射形態が、燃料を直接、気筒内に噴射する直噴タイプのものであるが、燃料を吸気管内に噴射するポート噴射タイプのものでもよく、あるいは両タイプを併用したものでもよい。   In addition, this invention can be implemented in various aspects, without being limited to the described embodiment. For example, in the embodiment, the exhaust temperature and the exhaust pressure as parameters for calculating the corrected target internal EGR amount CINEGR are directly detected by the respective sensors, but are estimated according to the operating state of the engine and the like. May be. In the embodiment, the target internal EGR amount is calculated according to the engine speed NE and the required torque PMCMD, but the calculation method is not limited to this. For example, the target internal EGR amount may be calculated in accordance with both such that the temperature in the cylinder becomes the target temperature. Further, in the embodiment, the fuel injection mode is a direct injection type in which the fuel is directly injected into the cylinder, but it may be a port injection type in which the fuel is injected into the intake pipe, or both types are used in combination. You may have done.

さらに、実施形態は、本発明を車両に搭載されたガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明はこれに限らず、ガソリンエンジン以外のディーゼルエンジンなどの各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。   Further, the embodiment is an example in which the present invention is applied to a gasoline engine mounted on a vehicle, but the present invention is not limited thereto, and may be applied to various engines such as a diesel engine other than a gasoline engine, Further, the present invention can also be applied to engines other than those for vehicles, for example, marine vessel propulsion engines such as outboard motors having a crankshaft arranged vertically. In addition, it is possible to appropriately change the detailed configuration within the scope of the gist of the present invention.

本発明の内部EGR制御装置を内燃機関とともに概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the internal EGR control apparatus of this invention with an internal combustion engine. 内部EGR制御装置の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of internal EGR control apparatus. 排気カム位相可変機構の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of an exhaust cam phase variable mechanism. 排気カム位相可変機構により排気カム位相が最遅角値(実線)および最進角値(2点鎖線)に設定されているときの排気弁のバルブリフト曲線を示す図である。It is a figure which shows the valve lift curve of an exhaust valve when an exhaust cam phase is set to the most retarded angle value (solid line) and the most advanced angle value (two-dot chain line) by the exhaust cam phase variable mechanism. 排気リフト可変機構の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of an exhaust lift variable mechanism. 排気リフト可変機構の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of an exhaust lift variable mechanism. 排気リフト可変機構による排気リフトの変更状態を示す図である。It is a figure which shows the change state of the exhaust lift by an exhaust lift variable mechanism. 内部EGR量の制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control processing of the amount of internal EGR. リミット処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a limit process. 図9の処理で用いられる上限値を算出するためのテーブルの一例である。It is an example of the table for calculating the upper limit used by the process of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 内部EGR制御装置
2 ECU(目標内部EGR量設定手段、目標カム位相設定手段、位相制御手段、実
カム位相検出手段、閉弁タイミング算出手段、目標リフト設定手段、リ
フト制御手段、目標内部EGR量補正手段、上限値設定手段および目標
リフト制限手段)
3 エンジン
3a 気筒
3d クランクシャフト
7 排気弁
9 排気カム
22 カム角センサ(実カム位相検出手段)
24 排気温センサ(排ガス温度取得手段)
25 排気圧センサ(排ガス圧力取得手段)
50 排気カム位相可変機構
70 排気リフト可変機構
CAEX 排気カム位相(実カム位相)
TEX 排気温(排ガスの温度)
PEX 排気圧(排ガスの圧力)
SAAEXCMD 目標回動角(排気弁の目標リフト)
SAAEXLMT 上限値
INEGRCMD 目標内部EGR量
CINEGR 補正目標内部EGR量
CAEXCMD 目標カム位相
CAEXVC 閉弁クランク角(排気弁の閉弁タイミング)
1 Internal EGR control device 2 ECU (target internal EGR amount setting means, target cam phase setting means, phase control means, actual
Cam phase detection means, valve closing timing calculation means, target lift setting means,
Control means, target internal EGR amount correction means, upper limit setting means, and target
Lift limiting means)
3 Engine 3a Cylinder 3d Crankshaft 7 Exhaust valve 9 Exhaust cam 22 Cam angle sensor (actual cam phase detection means)
24 Exhaust temperature sensor (exhaust gas temperature acquisition means)
25 Exhaust pressure sensor (exhaust gas pressure acquisition means)
50 Exhaust cam phase variable mechanism 70 Exhaust lift variable mechanism CAEX Exhaust cam phase (actual cam phase)
TEX exhaust temperature (exhaust gas temperature)
PEX Exhaust pressure (exhaust gas pressure)
SAAEXCMD target rotation angle (target lift of exhaust valve)
SAAEXLMT upper limit value INEGRCMD target internal EGR amount CINEGR corrected target internal EGR amount CAEXCMD target cam phase CAEXVC valve closing crank angle (exhaust valve closing timing)

Claims (3)

排気弁を駆動する排気カムのクランクシャフトに対する位相である排気カム位相を排気カム位相可変機構によって変更するとともに、前記排気弁のリフトを排気リフト可変機構によって変更することにより、気筒内に既燃ガスを残留させる内部EGRを制御する内燃機関の内部EGR制御装置であって、
内部EGR量の目標となる目標内部EGR量を設定する目標内部EGR量設定手段と、
当該設定された目標内部EGR量に応じて、前記排気カム位相の目標となる目標カム位相を設定する目標カム位相設定手段と、
前記排気カム位相が前記目標カム位相になるように前記排気カム位相可変機構を制御する位相制御手段と、
実際の排気カム位相を実カム位相として検出する実カム位相検出手段と、
前記目標内部EGR量に応じて、前記排気弁の閉弁タイミングを算出する閉弁タイミング算出手段と、
前記検出された実カム位相および前記算出された閉弁タイミングに応じて、前記排気弁の目標リフトを設定する目標リフト設定手段と、
前記排気弁のリフトが前記目標リフトになるように前記排気リフト可変機構を制御するリフト制御手段と、
前記内燃機関から排出された排ガスの温度を取得する排ガス温度取得手段と、
当該取得された排ガスの温度に応じて、前記目標内部EGR量を補正する目標内部EGR量補正手段と、を備え、
前記目標カム位相設定手段は、前記目標内部EGR量補正手段によって補正された補正目標内部EGR量に応じて、前記目標カム位相を設定し、
前記閉弁タイミング算出手段は、前記補正目標内部EGR量に応じて、前記排気弁の閉弁タイミングを算出することを特徴とする内燃機関の内部EGR制御装置。
The exhaust cam phase that is the phase of the exhaust cam that drives the exhaust valve with respect to the crankshaft is changed by the exhaust cam phase variable mechanism, and the lift of the exhaust valve is changed by the exhaust lift variable mechanism, thereby An internal EGR control device for an internal combustion engine for controlling an internal EGR that leaves
Target internal EGR amount setting means for setting a target internal EGR amount that is a target of the internal EGR amount;
Target cam phase setting means for setting a target cam phase as a target of the exhaust cam phase according to the set target internal EGR amount;
Phase control means for controlling the exhaust cam phase variable mechanism so that the exhaust cam phase becomes the target cam phase;
An actual cam phase detecting means for detecting an actual exhaust cam phase as an actual cam phase;
A valve closing timing calculating means for calculating a valve closing timing of the exhaust valve according to the target internal EGR amount;
Target lift setting means for setting a target lift of the exhaust valve in accordance with the detected actual cam phase and the calculated valve closing timing;
Lift control means for controlling the variable exhaust lift mechanism so that the lift of the exhaust valve becomes the target lift;
Exhaust gas temperature acquisition means for acquiring the temperature of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine;
A target internal EGR amount correcting means for correcting the target internal EGR amount according to the acquired temperature of the exhaust gas,
The target cam phase setting means sets the target cam phase according to the corrected target internal EGR amount corrected by the target internal EGR amount correction means,
The internal EGR control device for an internal combustion engine, wherein the valve closing timing calculating means calculates a valve closing timing of the exhaust valve according to the correction target internal EGR amount .
前記排ガスの圧力を取得する排ガス圧力取得手段をさらに備え、
前記目標内部EGR量補正手段は、前記取得された排ガスの圧力にさらに応じて、前記目標内部EGR量を補正することを特徴とする、請求項1に記載の内燃機関の内部EGR制御装置。
It further comprises exhaust gas pressure acquisition means for acquiring the pressure of the exhaust gas,
2. The internal EGR control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the target internal EGR amount correction unit corrects the target internal EGR amount in accordance with the acquired exhaust gas pressure . 3.
前記実カム位相に基づいて、前記目標リフトの上限値を設定する上限値設定手段と、
前記目標リフトを当該設定された上限値以下に制限する目標リフト制限手段と、をさらに備え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内部EGR制御装置。
Upper limit value setting means for setting an upper limit value of the target lift based on the actual cam phase;
The internal EGR control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, further comprising target lift limiting means for limiting the target lift to be equal to or less than the set upper limit value .
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