JP4811139B2 - Intake and exhaust valve control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の吸排気弁制御装置に関する。 The present invention relates to an intake / exhaust valve control device for an internal combustion engine.
内燃機関の始動時に燃焼室から排出される未燃炭化水素(以下「未燃HC」という)の量を低減するために技術が特許文献1に記載されている。ここでは、内燃機関の始動時であって内燃機関の温度(以下「機関温度」という)が比較的低いときには、排気弁の閉弁タイミングを吸気上死点よりも遅角させると共に吸気弁の開弁タイミングを吸気上死点とすることによって、排気弁の開弁期間と吸気弁の開弁期間とにオーバーラップする期間、いわゆるバルブオーバラップ期間を設けている。そして、これによれば、排気行程中に燃焼室から排気通路に排出された未燃HCが上記バルブオーラップ期間に再び燃焼室内に吸入され、次の膨張行程中に燃焼せしめられることになり、結果的に、燃焼室から排出される未燃HCの量が少なくなる。すなわち、特許文献1に記載された技術では、内燃機関の始動時であって機関温度が比較的低く、燃焼室内で燃焼せずに燃え残るHCの量が比較的多いときに、燃焼室から排気通路に排出された未燃HCが再び燃料室に吸入されるように排気弁の閉弁タイミングおよび吸気弁の開弁タイミングを制御し、再び燃焼室に吸入された未燃HCを次の膨張行程中に燃焼せしめることによって、燃焼室から排出される未燃HCの量を少なくしている。 A technique for reducing the amount of unburned hydrocarbons (hereinafter referred to as “unburned HC”) discharged from the combustion chamber when the internal combustion engine is started is described in Patent Document 1. Here, when the internal combustion engine is started and the temperature of the internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine temperature”) is relatively low, the closing timing of the exhaust valve is retarded from the intake top dead center and the intake valve is opened. By setting the valve timing to the intake top dead center, a period of overlap between the exhaust valve opening period and the intake valve opening period, that is, a so-called valve overlap period is provided. According to this, unburned HC discharged from the combustion chamber into the exhaust passage during the exhaust stroke is again sucked into the combustion chamber during the valve overlap period and burned during the next expansion stroke. Therefore, the amount of unburned HC discharged from the combustion chamber is reduced. That is, in the technique described in Patent Document 1, when the internal combustion engine is started, when the engine temperature is relatively low and the amount of HC that remains unburned in the combustion chamber is relatively large, the exhaust gas is discharged from the combustion chamber. The valve closing timing of the exhaust valve and the valve opening timing of the intake valve are controlled so that the unburned HC discharged into the passage is again sucked into the fuel chamber, and the unburned HC sucked into the combustion chamber is returned to the next expansion stroke. The amount of unburned HC discharged from the combustion chamber is reduced by burning the inside.
一方、特許文献1に記載された技術では、燃焼が安定したとき、すなわち、内燃機関の暖機が完了し、或いは、少なくとも部分的に完了したときには、排気弁の閉弁タイミングを吸気上死点よりも進角させると共に吸気弁の開弁タイミングを上述した内燃機関の始動時であって機関温度が比較的低いときの吸気弁の開弁タイミングよりも遅角する。そして、これによれば、吸気弁が開弁したときの燃焼室内の圧力と吸気通路内の圧力との間の差が大きくなり、空気が吸気通路から燃焼室に非常に早い流速でもって吸入される。これにより、空気中での燃料の霧化が促進され、その結果、燃焼も促進されることから、燃焼室内で燃焼せずに燃え残るHCの量が少なくなる。したがって、燃焼室から排出される未燃HCの量が少なくなる。すなわち、特許文献1に記載された技術では、内燃機関の暖機が完了し、或いは、少なくとも部分的に完了したときに、吸気弁が開弁したときの燃焼室内の圧力と吸気通路内の圧力との間の差が大きくなるように排気弁の閉弁タイミングおよび吸気弁の開弁タイミングを制御し、空気中での燃料の霧化を促進することによって、燃焼室から排出される未燃HCの量を少なくしている。 On the other hand, in the technique described in Patent Document 1, when the combustion is stabilized, that is, when the warm-up of the internal combustion engine is completed or at least partially completed, the closing timing of the exhaust valve is set to the intake top dead center. And the opening timing of the intake valve is delayed from the opening timing of the intake valve when the internal combustion engine is started and the engine temperature is relatively low. According to this, the difference between the pressure in the combustion chamber when the intake valve is opened and the pressure in the intake passage becomes large, and air is sucked from the intake passage into the combustion chamber at a very high flow rate. The Thereby, the atomization of the fuel in the air is promoted, and as a result, the combustion is also promoted, so that the amount of HC that remains unburned in the combustion chamber is reduced. Therefore, the amount of unburned HC discharged from the combustion chamber is reduced. That is, in the technique described in Patent Document 1, when the warm-up of the internal combustion engine is completed or at least partially completed, the pressure in the combustion chamber and the pressure in the intake passage when the intake valve opens The unclosed HC discharged from the combustion chamber is controlled by controlling the closing timing of the exhaust valve and the opening timing of the intake valve so as to increase the difference between The amount of is reduced.
ところで、上述したように、特許文献1に記載された技術では、内燃機関の暖機が完了し、或いは、少なくとも部分的に完了したときには、排気弁の閉弁タイミングを吸気上死点よりも進角させる。ところが、このように排気弁の閉弁タイミングを吸気上死点よりも進角させてしまうと、燃焼室から排気通路に排出されずに燃焼室内に残留する排気ガスの量が多くなる。そして、これによると、燃焼室内に残留した排気ガスの分だけ燃焼室に吸入される空気の量が少なくなることから、次の膨張行程において燃料の燃焼が十分に行われず、その結果、燃費が悪化する可能性がある。 Incidentally, as described above, in the technique described in Patent Document 1, when the warm-up of the internal combustion engine is completed or at least partially completed, the closing timing of the exhaust valve is advanced from the intake top dead center. Horn. However, if the valve closing timing of the exhaust valve is advanced from the intake top dead center, the amount of exhaust gas remaining in the combustion chamber without being discharged from the combustion chamber into the exhaust passage increases. According to this, since the amount of air sucked into the combustion chamber is reduced by the amount of exhaust gas remaining in the combustion chamber, the fuel is not sufficiently burned in the next expansion stroke, and as a result, fuel consumption is reduced. It can get worse.
本発明の目的は、燃焼室から排出される未燃HCの量をできるだけ少なくすると共に燃費をできるだけ高く維持することにある。 An object of the present invention is to keep the fuel consumption as high as possible while minimizing the amount of unburned HC discharged from the combustion chamber.
上記課題を解決するために、1番目の発明では、吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気弁を閉弁するタイミングを変更することができると共に吸気弁を開弁するタイミングを変更することができる吸排気弁開閉タイミング制御装置とを備えた内燃機関において、該内燃機関の暖機が完了したものと判断することができる内燃機関の温度を暖機完了温度と称した場合に、該内燃機関の温度が該暖機完了温度よりも高くなっているときには排気弁を排気上死点近傍のタイミングで閉弁すると共に吸気弁を排気上死点近傍のタイミングで開弁する吸排気弁制御装置において、前記暖機完了温度よりも低い内燃機関の温度を第1暖機未了温度と称し、該第1暖機未了温度よりも低い内燃機関の温度を第2暖機未了温度と称した場合に、内燃機関の温度が該第2暖機未了温度よりも低いときには排気弁を排気上死点よりも早いタイミングで閉弁すると共に吸気弁を排気上死点または略排気上死点のタイミングで開弁し、内燃機関の温度が第2暖機未了温度よりも高く且つ第1暖機未了温度よりも低いときには排気弁を排気上死点よりも早いタイミングで閉弁すると共に吸気弁を排気上死点よりも遅いタイミングで開弁する。また、内燃機関の温度が上記第1暖機未了温度よりも高く且つ上記暖機完了温度よりも低いときには排気弁を排気上死点または略排気上死点のタイミングで閉弁すると共に吸気弁を排気上死点よりも遅いタイミングで開弁する。 In order to solve the above-mentioned problem, in the first invention, the timing for closing the fuel injection valve for injecting fuel into the intake passage and the exhaust valve and the timing for opening the intake valve can be changed. In an internal combustion engine equipped with an intake / exhaust valve opening / closing timing control device capable of performing the warm-up completion temperature when the temperature of the internal combustion engine that can be determined that the warm-up of the internal combustion engine is completed, Intake / exhaust valve control that closes the exhaust valve at a timing near exhaust top dead center and opens the intake valve at a timing near exhaust top dead center when the temperature of the internal combustion engine is higher than the warm-up completion temperature In the apparatus, the temperature of the internal combustion engine lower than the warm-up completion temperature is referred to as a first warm-up incomplete temperature, and the temperature of the internal combustion engine lower than the first warm-up incomplete temperature is referred to as a second warm-up incomplete temperature. The internal combustion machine When the temperature of the engine is lower than the second warm-up incomplete temperature, the exhaust valve is closed at a timing earlier than the exhaust top dead center and the intake valve is opened at the timing of exhaust top dead center or substantially exhaust top dead center. When the temperature of the internal combustion engine is higher than the second warm-up incomplete temperature and lower than the first warm-up incomplete temperature, the exhaust valve is closed at a timing earlier than the exhaust top dead center and the intake valve is exhausted top dead The valve opens at a timing later than the point. When the temperature of the internal combustion engine is higher than the first warm-up incomplete temperature and lower than the warm-up completion temperature, the exhaust valve is closed at the timing of exhaust top dead center or substantially exhaust top dead center and the intake valve Is opened at a timing later than the exhaust top dead center.
2番目の発明では、1番目の発明において、内燃機関の温度が上記第2暖機未了温度よりも低いときには吸気弁が開弁したとき或いは吸気弁が開弁した後に燃料噴射弁から燃料を噴射させ、内燃機関の温度が上記第2暖機未了温度よりも高く且つ第1暖機未了温度よりも低いときには吸気弁が開弁する前に燃料噴射弁から燃料を噴射させる。 In the second invention, in the first invention, when the temperature of the internal combustion engine is lower than the second warm-up incomplete temperature, the fuel is injected from the fuel injection valve when the intake valve is opened or after the intake valve is opened. When the temperature of the internal combustion engine is higher than the second warm-up incomplete temperature and lower than the first warm-up incomplete temperature, fuel is injected from the fuel injection valve before the intake valve opens.
3番目の発明では、1または2番目の発明において、内燃機関の温度が上記暖機完了温度よりも高いときには排気弁を排気上死点または略排気上死点のタイミングで閉弁すると共に吸気弁を排気上死点または略排気上死点のタイミングで開弁する。 In the third invention, in the first or second invention, when the temperature of the internal combustion engine is higher than the warm-up completion temperature, the exhaust valve is closed at the timing of exhaust top dead center or substantially exhaust top dead center and the intake valve. Is opened at the timing of exhaust top dead center or substantially exhaust top dead center.
内燃機関の温度が第2暖機未了温度よりも低いとき、すなわち、内燃機関の温度が非常に低いときには、そもそも、燃料が霧化しづらいのであるから、燃料を霧化させることを最優先すべきである。本発明によれば、このとき、排気弁を排気上死点よりも早いタイミングで閉弁させて燃焼室内に排気ガスを残留させ、吸気弁を排気上死点または略排気上死点のタイミングで開弁させることによって、燃焼室内に残留している排気ガスが一気に吸気通路に排出される。これによれば、吸気通路に排出された排気ガスによって燃料の霧化が促進されるので、燃焼室内で発生する未燃HCの量が少なくなると共に燃費も向上する。 When the temperature of the internal combustion engine is lower than the second warm-up temperature, that is, when the temperature of the internal combustion engine is very low, the fuel is difficult to atomize in the first place. Should. According to the present invention, at this time, the exhaust valve is closed at a timing earlier than the exhaust top dead center, the exhaust gas remains in the combustion chamber, and the intake valve is exhausted at an exhaust top dead center or substantially at the exhaust top dead center timing. By opening the valve, the exhaust gas remaining in the combustion chamber is discharged into the intake passage at once. According to this, since the atomization of the fuel is promoted by the exhaust gas discharged to the intake passage, the amount of unburned HC generated in the combustion chamber is reduced and the fuel consumption is also improved.
一方、内燃機関の温度が第2暖機未了温度よりも高く且つ第1暖機未了温度よりも低いとき、すなわち、内燃機関の温度が比較的低いときには、燃料は比較的霧化しやすいのであるから、燃料を霧化させることよりも、燃焼室内における空気に対する燃料の混合状態を良好なものにすることを優先すべきである。本発明によれば、このとき、排気弁を排気上死点よりも早いタイミングで閉弁させておき、吸気弁を排気上死点よりも遅いタイミングで開弁させることによって、吸気弁が開弁したときの燃焼室内の圧力と吸気通路内の圧力との間の差が非常に大きくなる。これによれば、空気が燃焼室内に一気に高い流速でもって流入するので、燃焼室内の空気中における燃料の拡散が促進される。このため、燃料が良好に燃焼し、燃焼室内で発生する未燃HCの量が少なくなると共に燃費も向上する。 On the other hand, when the temperature of the internal combustion engine is higher than the second warm-up incomplete temperature and lower than the first warm-up incomplete temperature, that is, when the temperature of the internal combustion engine is relatively low, the fuel is relatively easily atomized. For this reason, priority should be given to improving the mixing state of the fuel with the air in the combustion chamber rather than atomizing the fuel. According to the present invention, at this time, the exhaust valve is closed at a timing earlier than the exhaust top dead center, and the intake valve is opened at a timing later than the exhaust top dead center, thereby opening the intake valve. When this happens, the difference between the pressure in the combustion chamber and the pressure in the intake passage becomes very large. According to this, since air flows into the combustion chamber at a high flow rate, the diffusion of fuel in the air in the combustion chamber is promoted. For this reason, the fuel burns well, the amount of unburned HC generated in the combustion chamber is reduced, and the fuel efficiency is improved.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、吸気ポート噴射式の火花点火内燃機関を示している。図1において、1は機関本体、2はシリンダブロック、3はピストン、4はシリンダヘッド、5は燃焼室、6は吸気弁、7は吸気ポート、8は排気弁、9は排気ポート、10は点火栓、11は燃料噴射弁をそれぞれ示す。燃料噴射弁11は、吸気ポート7に燃料を噴射するようにシリンダヘッド4に取り付けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an intake port injection type spark ignition internal combustion engine. In FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a piston, 4 is a cylinder head, 5 is a combustion chamber, 6 is an intake valve, 7 is an intake port, 8 is an exhaust valve, 9 is an exhaust port, An
各気筒の吸気ポート7は、対応する吸気枝管13を介してサージタンク14に連結される。サージタンク14は、吸気ダクト15およびエアフロメータ16を介してエアクリーナ(図示せず)に連結される。吸気ダクト15内には、ステップモータ17によって駆動されるスロットル弁18が配置される。一方、各気筒の排気ポート9は、対応する排気枝管19に連結される。排気枝管19は、三元触媒20を内蔵した触媒コンバータ21に連結される。
The
電子制御ユニット31は、ディジタルコンピュータからなり、双方向性バス32を介して相互に接続されたRAM(ランダムアクセスメモリ)33、ROM(リードオンリメモリ)34、CPU(マイクロプロセッサ)35、入力ポート36および出力ポート37を具備する。エアフロメータ16は、吸気量(燃焼室5内に吸入される空気の量)に比例した出力電圧を発生し、この出力電圧が対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。また、負荷センサ41は、アクセルペダル40の踏込量に比例した出力電圧を発生し、この出力電圧が対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。さらに、クランク角センサ42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し、この出力パルスが入力ポート36に入力される。また、出力ポート37は、対応する駆動回路39を介して点火栓10、燃料噴射弁11、および、ステップモータ17に接続されている。
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また、図1に示した内燃機関は、吸気弁を開弁するタイミングおよび閉弁するタイミング、ならびに、排気弁を開弁するタイミングおよび閉弁するタイミングを変更することができる機構、いわゆる可変動弁機構を備える。 Further, the internal combustion engine shown in FIG. 1 has a mechanism that can change the timing for opening and closing the intake valve, and the timing for opening and closing the exhaust valve, so-called variable valve actuation. Provide mechanism.
次に、本実施形態における排気弁8を閉弁するタイミング(以下「排気弁の閉弁タイミング」という)および吸気弁6を開弁するタイミング(以下「吸気弁の開弁タイミング」という)の制御について説明する。 Next, the timing of closing the exhaust valve 8 (hereinafter referred to as “exhaust valve closing timing”) and the timing of opening the intake valve 6 (hereinafter referred to as “intake valve opening timing”) in the present embodiment are controlled. Will be described.
内燃機関の分野では、燃費をできるだけ高く維持するという要請がある。また、燃焼室5で燃焼せずに燃焼室5から排気通路(すなわち、図示されている内燃機関では、排気ポート9)に排出される未燃炭化水素(以下「未燃HC」という)をできるだけ少なくするという要請もある。ここで、内燃機関の温度(以下「機関温度」という)が非常に低いとき、例えば、外気の温度が非常に低いときの内燃機関の始動時には、燃料噴射弁11から噴射された燃料は、霧化しづらい。すなわち、燃料の霧化のしやすさは、機関温度に関係し、機関温度が高いほど燃料は霧化しやすい。このことから、機関温度が非常に低いときには、燃料噴射弁11から噴射された燃料は、霧化しづらいのである。このため、燃焼室5で燃料が良好に燃焼しづらく、その分、燃費が低くなる。そして、当然のことながら、排気通路に排出される未燃HCも多くなる傾向にある。したがって、機関温度が非常に低いときに、燃費をできるだけ高く維持すると共に燃焼室5から排出される未燃HCをできるだけ少なくするためには、燃料噴射弁11から噴射された燃料の霧化の促進を最優先すべきである。
In the field of internal combustion engines, there is a demand to keep fuel consumption as high as possible. Further, unburned hydrocarbons (hereinafter referred to as “unburned HC”) discharged from the combustion chamber 5 to the exhaust passage (that is, the exhaust port 9 in the illustrated internal combustion engine) without being burned in the combustion chamber 5 can be as much as possible. There is also a request to reduce it. Here, when the temperature of the internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine temperature”) is very low, for example, when the internal combustion engine is started when the temperature of the outside air is very low, the fuel injected from the
一方、機関温度が非常に低いわけではないが比較的低いとき、例えば、外気の温度が非常に低いわけではないが比較的低いときの内燃機関の始動時には、燃料噴射弁11から噴射された燃料は、比較的霧化しやすい。したがって、このときに、燃費をできるだけ高く維持すると共に燃焼室5から排出される未燃HCをできるだけ少なくするためには、燃料噴射弁11から噴射された燃料の霧化を促進させる一方で、燃焼室5に吸入された空気中における霧化燃料の拡散も促進させるべきである。
On the other hand, when the engine temperature is not very low but relatively low, for example, when starting the internal combustion engine when the temperature of the outside air is not very low but relatively low, the fuel injected from the
さらに、機関温度が比較的高いとき、例えば、いわゆる内燃機関の暖機が少なくとも部分的に完了したと判断可能なときには、燃料噴射弁11から噴射された燃料は、霧化しやすい。したがって、このときに、燃費をできるだけ高く維持すると共に燃焼室5から排出される未燃HCをできるだけ少なくするためには、燃料噴射弁11から噴射された燃料の霧化の促進よりも、燃焼室5に吸入された空気中における霧化燃料の拡散の促進を優先すべきである。
Furthermore, when the engine temperature is relatively high, for example, when it can be determined that the warm-up of the so-called internal combustion engine is at least partially completed, the fuel injected from the
こうした事情に鑑み、本実施形態では、特に、内燃機関の始動時に、燃費をできるだけ高く維持すると共に燃焼室5から排出される未燃HCをできるだけ少なくするために、以下の吸排気弁制御を実行する。すなわち、いわゆる内燃機関の暖機が完了するときの機関温度を「暖機完了温度」と称し、この暖機完了温度よりも低い温度であって、いわゆる内燃機関の暖機が少なくとも部分的に完了したと判断可能な機関温度を「第1暖機未了温度」と称し、この部分暖機完了温度よりも低い機関温度(例えば、いわゆる常温)を「第2暖機未了温度」と称したときに、機関温度が第2暖機未了温度よりも低いとき、すなわち、機関温度が極低温にあるときには、図2(A)に示したように、排気弁8の閉弁タイミングを排気上死点TDCよりも進角されたタイミングに設定すると共に、吸気弁6の開弁タイミングを排気上死点または略排気上死点のタイミングに設定する。これによると、排気弁8が排気上死点よりも早いタイミングで閉弁されてしまうので、燃焼室5に排気ガスが残留することになる。そして、排気上死点のタイミングで吸気弁6が開弁されるので、燃焼室5から吸気ポートへ排気ガスが一気に比較的高い流速でもって流出する。このとき、吸気ポートに排出された排気ガスの熱と運動エネルギとによって燃料の霧化が促進される。したがって、燃料が燃焼室5内で良好に燃焼することになることから、燃費が可能な限り高く維持されると共に燃焼室5から排出される未燃HCが可能な限り少なくなる。なお、この場合、排気弁8が閉弁されてから吸気弁6が開弁されるまで燃焼室5に残留している排気ガスの熱により、燃焼室5内の温度が高く維持されることからも、燃料が燃焼室5内で良好に燃焼することになる。
In view of such circumstances, in the present embodiment, the following intake / exhaust valve control is executed in order to keep the fuel consumption as high as possible and reduce the unburned HC discharged from the combustion chamber 5 as much as possible, particularly when starting the internal combustion engine. To do. That is, the engine temperature when the so-called warm-up of the internal combustion engine is completed is referred to as a “warm-up completion temperature”, which is a temperature lower than the warm-up completion temperature, and the so-called warm-up of the internal combustion engine is at least partially completed. The engine temperature at which it can be determined is called “first warm-up incomplete temperature”, and the engine temperature lower than the partial warm-up completion temperature (for example, so-called normal temperature) is called “second warm-up incomplete temperature”. When the engine temperature is lower than the second warm-up incomplete temperature, that is, when the engine temperature is extremely low, the valve closing timing of the
一方、機関温度が第2暖機未了温度よりも高く且つ第1暖機未了温度よりも低いとき、すなわち、機関温度が比較的低温にあるときには、図2(B)に示したように、排気弁8の閉弁タイミングを排気上死点TDCよりも進角されたタイミングに設定すると共に、吸気弁6の開弁タイミングを排気上死点よりも遅角されたタイミングに設定する。これによると、排気弁8が排気上死点よりも早いタイミングで閉弁されてしまうので、燃焼室5に排気ガスが残留することになる。このため、燃焼室5に残留している排気ガスの熱により、燃焼室5内の温度が高く維持されるので、燃料が燃焼室5内で良好に燃焼することになる。さらに、吸気弁6が排気上死点よりも遅いタイミングで開弁されるので、すなわち、ピストンが燃焼室5内で下降し始めてから吸気弁6が開弁するので、吸気弁6が開弁したときの燃焼室5内の圧力と吸気ポート内の圧力との間の差が大きいことになる。このため、燃料を含んだ空気が吸気ポートから一気に高い流速でもって燃焼室5に吸入される。すなわち、燃焼室5に吸入された空気に大きな乱れが生じる。したがって、燃焼室5内の空気中における燃料の拡散が促進される。したがって、これによっても、燃料が燃焼室5内で良好に燃焼することになることから、燃費が可能な限り高く維持されると共に燃焼室5から排出される未燃HCが可能な限り少なくなる。
On the other hand, when the engine temperature is higher than the second warm-up incomplete temperature and lower than the first warm-up incomplete temperature, that is, when the engine temperature is relatively low, as shown in FIG. The valve closing timing of the
さらに、機関温度が第1暖機未了温度よりも高く且つ暖機完了温度よりも低いとき、すなわち、機関温度が比較的高温にあるときには、図2(C)に示したように、排気弁8の閉弁タイミングを排気上死点TDCまたは略排気上死点のタイミングに設定すると共に、吸気弁6の開弁タイミングを排気上死点よりも遅角されたタイミングに設定する。これによると、排気弁8が排気上死点または略排気上死点のタイミングまで開弁されているので、燃焼室5には全く或いは殆ど排気ガスが残留していないことになる。そして、その後、吸気弁6が排気上死点よりも遅いタイミングで開弁される。すなわち、燃焼室5内に全く或いは殆ど排気ガスが残留していない状態で、ピストンが燃焼室5内で下降し始めてから吸気弁6が開弁するので、吸気弁6が開弁したときの燃焼室5内の圧力と吸気ポート内の圧力との間の差が上述した場合よりも大きいことにある。このため、燃料を含んだ空気が吸気ポートから一気に非常に高い流速でもって燃焼室5に吸入される。したがって、燃焼室5内の空気中における燃料の拡散が非常に促進される。したがって、燃料が燃焼室5内で非常に良好に燃焼することになることから、燃費が可能な限り高く維持されると共に燃焼室5から排出される未燃HCが可能な限り少なくなる。なお、この場合、排気弁8が閉弁されたときに燃焼室5には全く或いは殆ど排気ガスが残留していないので、その分、燃焼室5に吸入される空気が多くなり、この点でも、燃料が燃焼室5内で良好に燃焼することになる。
Further, when the engine temperature is higher than the first warm-up incomplete temperature and lower than the warm-up completion temperature, that is, when the engine temperature is relatively high, as shown in FIG. 8 is set to the exhaust top dead center TDC or substantially the exhaust top dead center timing, and the valve opening timing of the
なお、機関温度が暖機完了温度よりも高いとき、すなわち、機関温度が高温にあるときには、図2(D)に示したように、排気弁8の閉弁タイミングを略排気上死点TDC、特に、排気上死点よりも遅角されたタイミングであるが極めて排気上死点に近いタイミングに設定すると共に、吸気弁6の開弁タイミングを略排気上死点、特に、排気上死点よりも進角されたタイミングであるが極めて排気上死点に近いタイミングに設定する。
When the engine temperature is higher than the warm-up completion temperature, that is, when the engine temperature is high, as shown in FIG. 2D, the closing timing of the
図3は、上述した吸排気弁制御を実行するルーチンの一例を示している。図3のルーチンでは、始めに、ステップ10において、機関温度Tが第2暖機未了温度Tlow2よりも低い(T<Tlow2)か否かが判別される。ここで、T<Tlow2であると判別されたときには、ステップ11に進んで、吸排気弁制御Iが実行される。すなわち、排気弁8を排気上死点よりも進角されたタイミングで閉弁すると共に、吸気弁6を排気上死点または略排気上死点のタイミングで開弁する。
FIG. 3 shows an example of a routine for executing the intake / exhaust valve control described above. In the routine of FIG. 3, first, at
一方、ステップ10において、T<Tlow2ではないと判別されたときには、ステップ12に進んで、機関温度Tが第2暖機未了温度Tlow2以上で且つ第1暖機未了温度Tlow1よりも低い(Tlow2≦T<Tlow1)か否かが判別される。ここで、Tlow2≦T<Tlow1であると判別されたときには、ステップ13に進んで、吸排気弁制御IIが実行される。すなわち、排気弁8を排気上死点よりも進角されたタイミングで閉弁すると共に、吸気弁6を排気上死点よりも遅角されたタイミングで開弁する。
On the other hand, when it is determined in
一方、ステップ12において、Tlow2≦T<Tlow1ではないと判別されたときには、ステップ14に進んで、機関温度Tが第1暖機未了温度Tlow1以上で且つ暖機完了温度Thighよりも低い(Tlow1≦T<Thigh)か否かが判別される。ここで、Tlow1≦T<Thighであると判別されたときには、ステップ15に進んで、吸排気弁制御IIIが実行される。すなわち、排気弁8を排気上死点または略排気上死点のタイミングで閉弁すると共に、吸気弁6を排気上死点よりも遅角されたタイミングで開弁する。
On the other hand, when it is determined in
一方、ステップ14において、Tlow1≦T<Thighではないと判別されたときには、ステップ16に進んで、吸排気弁制御IVが実行される。すなわち、排気弁8を略排気上死点のタイミングで閉弁すると共に、吸気弁6を略排気上死点のタイミングで開弁する。
On the other hand, when it is determined in
ところで、上述した吸排気弁制御を実行すれば、燃料噴射弁11から燃料を噴射するタイミングに係わらず、燃費を高く維持すると共に燃焼室5から排出される未燃HCを少なくすることができるのであるが、本実施形態では、燃費をさらに高く維持すると共に燃焼室5から排出される未燃HCをさらに少なくするために、上述した吸排気弁制御を実行すると同時に以下の燃料噴射制御を実行する。
By the way, if the intake / exhaust valve control described above is executed, high fuel efficiency can be maintained and unburned HC discharged from the combustion chamber 5 can be reduced regardless of the timing of fuel injection from the
機関温度が非常に低いとき、すなわち、機関温度が第2暖機未了温度よりも低いときには、上述したように、燃料噴射弁11から噴射された燃料の霧化の促進を最優先すべきである。このとき、上述した吸排気弁制御では、燃焼室5から吸気ポートへ排気ガスが一気に比較的高い流速でもって流出するように排気弁8および吸気弁6が制御される。この場合、排気ガスが燃焼室5から吸気ポートに流出してくるのに合わせて燃料噴射弁11から燃料を噴射すれば、燃料噴射弁11から噴射された燃料が排気ガス流に衝突することになるので、燃料の霧化がより促進される。すなわち、排気ガスが燃焼室5から吸気ポートに流出してくる前に燃料噴射弁11から燃料を噴射するよりも、排気ガスが燃焼室5から吸気ポートに流出してくるときに燃料噴射弁11から燃料を噴射したほうが、燃料の霧化が促進される。そこで、本実施形態の燃料噴射制御では、機関温度が第2暖機未了温度よりも低いときには、燃料噴射弁11から燃料を噴射するタイミング(以下「燃料噴射タイミング」という)を吸気弁6の開弁タイミングまたは少なくとも吸気弁6の開弁タイミングよりも遅いタイミングに設定する。これによれば、燃料の燃焼がより促進されることになるから、燃費がより高く維持されると共に燃焼室5から排出される未燃HCがより少なくなる。
When the engine temperature is very low, that is, when the engine temperature is lower than the second warm-up incomplete temperature, the highest priority should be given to the promotion of atomization of the fuel injected from the
一方、機関温度が比較的低いとき、すなわち、機関温度が第2暖機未了温度よりも高く且つ第1暖機未了温度よりも低いとき、上述した吸排気弁制御は、主に、燃料を含んだ空気を燃焼室5に高い流速でもって一気に吸入することによって燃焼室5内の空気中における燃料の拡散を促進させるように排気弁8および吸気弁6を制御する。ここで、空気が燃焼室5に吸入される前に燃料噴射弁11から燃料を噴射しておけば、燃焼室5に空気が吸入され始まるときから燃料が空気と共に燃焼室5に吸入されるので、燃焼室5内の空気中における燃料の拡散をより促進させることができる。すなわち、空気が燃焼室5に吸入され始まってから燃料噴射弁11から燃料を噴射するよりも、空気が燃焼室5に吸入され始まる前に燃料噴射弁11から燃料を噴射しておいたほうが、燃焼室5内の空気中における燃料の拡散が促進される。そこで、本実施形態の燃料噴射制御では、機関温度が第2暖機未了温度よりも高く且つ第1暖機未了温度よりも低いときには、燃料噴射タイミングを吸気弁6の開弁タイミングよりも早いタイミングに設定する。これによれば、燃料の燃料がより促進されることになるから、燃費がより高く維持されると共に燃焼室5から排出される未燃HCがより少なくなる。
On the other hand, when the engine temperature is relatively low, that is, when the engine temperature is higher than the second warm-up incomplete temperature and lower than the first warm-up incomplete temperature, the intake / exhaust valve control described above is mainly performed by the fuel The
さらに、機関温度が比較的高いとき、すなわち、機関温度が第1暖機未了温度よりも高く且つ暖機完了温度よりも低いときには、燃料を含んだ空気を燃焼室5に非常に高い流速でもって一気に吸入することによって燃焼室5内の空気中における燃料の拡散を促進させるように排気弁8および吸気弁6を制御する。したがって、このときには、上述した理由と同じ理由から、空気が燃焼室5に吸入され始まってから燃料噴射弁11から燃料を噴射するよりも、空気が燃焼室5に吸入され始まる前に燃料噴射弁11から燃料を噴射しておいたほうが、燃焼室5内の空気中における燃料の拡散が促進される。そこで、本実施形態の燃料噴射制御では、機関温度が第1暖機未了温度よりも高く且つ暖機完了温度よりも低いときには、燃料噴射タイミングを吸気弁6の開弁タイミングよりも早いタイミングに設定する。これによれば、燃料の燃焼がより促進されることになるから、燃費がより高く維持されると共に燃焼室5から排出される未燃HCがより少なくなる。
Further, when the engine temperature is relatively high, that is, when the engine temperature is higher than the first warm-up incomplete temperature and lower than the warm-up completion temperature, air containing fuel is introduced into the combustion chamber 5 at a very high flow rate. Thus, the
なお、本実施形態では、機関温度が暖機完了温度よりも高いときには、燃料噴射タイミングを吸気弁6の開弁タイミングよりも早いタイミングに設定する。
In the present embodiment, when the engine temperature is higher than the warm-up completion temperature, the fuel injection timing is set earlier than the opening timing of the
図4は、上述した吸排気弁制御および燃料噴射制御を実行するルーチンの一例を示している。図4のルーチンでは、始めに、ステップ20において、機関温度Tが第2暖機未了温度Tlow2よりも低い(T<Tlow2)か否かが判別される。ここで、T<Tlow2であると判別されたときには、ステップ21に進んで、吸排気弁・燃料噴射制御Iが実行される。すなわち、排気弁8を排気上死点よりも進角されたタイミングで閉弁すると共に、吸気弁6を排気上死点または略排気上死点のタイミングで開弁する。そして、これと共に、吸気弁6の開弁タイミングまたは少なくとも吸気弁6の開弁タイミングよりも遅いタイミングで燃料噴射弁11から燃料を噴射する。
FIG. 4 shows an example of a routine for executing the above-described intake / exhaust valve control and fuel injection control. In the routine of FIG. 4, first, at
一方、ステップ20において、T<Tlow2ではないと判別されたときには、ステップ22に進んで、機関温度Tが第2暖機未了温度Tlow2以上で且つ第1暖機未了温度Tlow1よりも低い(Tlow2≦T<Tlow1)か否かが判別される。ここで、Tlow2≦T<Tlow1であると判別されたときには、ステップ23に進んで、吸排気弁・燃料噴射制御IIが実行される。すなわち、排気弁8を排気上死点よりも進角されたタイミングで閉弁すると共に、吸気弁6を排気上死点よりも遅角されたタイミングで開弁する。そして、これと共に、吸気弁6の開弁タイミングよりも早いタイミングで燃料噴射弁11から燃料を噴射する。
On the other hand, when it is determined in
一方、ステップ22において、Tlow2≦T<Tlow1ではないと判別されたときには、ステップ24に進んで、機関温度Tが第1暖機未了温度Tlow1以上で且つ暖機完了温度Thighよりも低い(Tlow1≦T<Thigh)か否かが判別される。ここで、Tlow1≦T<Thighであると判別されたときには、ステップ25に進んで、吸排気弁・燃料噴射制御IIIが実行される。すなわち、排気弁8を排気上死点または略排気上死点のタイミングで閉弁すると共に、吸気弁6を排気上死点よりも遅角されたタイミングで開弁する。そして、これと共に、吸気弁6の開弁タイミングよりも早いタイミングで燃料噴射弁11から燃料を噴射する。
On the other hand, when it is determined in
一方、ステップ24において、Tlow1≦T<Thighではないと判別されたときには、ステップ26に進んで、吸排気弁・燃料噴射制御IVが実行される。すなわち、排気弁8を略排気上死点のタイミングで閉弁すると共に、吸気弁6を略排気上死点のタイミングで開弁する。そして、これと共に、吸気弁6の開弁タイミングよりも早いタイミングで燃料噴射弁11から燃料を噴射する。
On the other hand, when it is judged at
1 機関本体
3 ピストン
5 燃焼室
6 吸気弁
7 吸気ポート
8 排気弁
9 排気ポート
10 点火栓
11 燃料噴射弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine body 3 Piston 5
Claims (3)
内燃機関の温度が上記第1暖機未了温度よりも高く且つ上記暖機完了温度よりも低いときには排気弁を排気上死点または略排気上死点のタイミングで閉弁すると共に吸気弁を排気上死点よりも遅いタイミングで開弁することを特徴とする吸排気弁制御装置。 A fuel injection valve for injecting fuel into the intake passage, and an intake / exhaust valve opening / closing timing control device capable of changing the timing for closing the exhaust valve and changing the timing for opening the intake valve In the internal combustion engine, when the temperature of the internal combustion engine that can be determined as the completion of the warm-up of the internal combustion engine is referred to as the warm-up completion temperature, the temperature of the internal combustion engine becomes higher than the warm-up completion temperature. The intake valve is closed at a timing near the exhaust top dead center and the intake valve is opened at a timing near the exhaust top dead center. When the temperature of the internal combustion engine is referred to as the first warm-up incomplete temperature and the temperature of the internal combustion engine lower than the first warm-up incomplete temperature is referred to as the second warm-up incomplete temperature, the temperature of the internal combustion engine is the second warm-up incomplete temperature. When the temperature is lower than the incomplete temperature The exhaust valve is closed at a timing earlier than the exhaust top dead center, and the intake valve is opened at the exhaust top dead center or substantially exhaust top dead center timing so that the temperature of the internal combustion engine is higher than the second warm-up incomplete temperature. When the temperature is higher and lower than the first warm-up incomplete temperature, the exhaust valve is closed at a timing earlier than the exhaust top dead center and the intake valve is opened at a timing later than the exhaust top dead center .
When the temperature of the internal combustion engine is higher than the first warm-up incomplete temperature and lower than the warm-up completion temperature, the exhaust valve is closed at the timing of exhaust top dead center or substantially exhaust top dead center and the intake valve is exhausted. An intake / exhaust valve control device that opens at a timing later than the top dead center .
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