JP4835622B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
この発明は、可変動弁手段を備えた内燃機関の制御装置に関し、特に、始動時にバルブタイミングを制御する構成とした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 provided with variable valve operating means, and more particularly to a control device for an internal combustion engine configured to control valve timing at the time of starting.
従来、例えば特許文献1(特開2007−16710号公報)に開示されているように、内燃機関の始動時に吸気バルブと排気バルブのバルブタイミングを制御する構成とした制御装置が知られている。この種の従来技術による内燃機関の制御装置は、内燃機関の始動(モータリングまたはクランキング)が行われるときに、排気バルブを閉弁状態に保持し、吸気バルブのみを開,閉させる。 2. Description of the Related Art Conventionally, as disclosed in, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-16710), a control device configured to control valve timings of an intake valve and an exhaust valve when starting an internal combustion engine is known. The control device for an internal combustion engine according to this type of prior art holds the exhaust valve in a closed state and opens and closes only the intake valve when the internal combustion engine is started (motoring or cranking).
これにより、始動時には、吸気バルブの閉弁中に気筒内で圧縮された空気が高温・高圧の圧縮空気となり、この圧縮空気は、吸気バルブが開弁したときに、吸気ポート側に吹き返すようになる。このように、従来技術では、内燃機関の始動が開始されてから初回のファイアリング(以下、初爆と称す)が行われるまでの間に、圧縮空気の吹き返しを利用して吸気ポート等を予熱するプレヒート制御を行う構成としている。 Thus, at the time of start-up, the air compressed in the cylinder while the intake valve is closed becomes high-temperature and high-pressure compressed air, and this compressed air blows back to the intake port side when the intake valve opens. Become. As described above, in the prior art, the intake port and the like are preheated by using the blowback of compressed air between the start of the internal combustion engine and the first firing (hereinafter referred to as the first explosion). The preheat control is performed.
上述した従来技術では、内燃機関の始動中にプレヒート制御を実施し、吸気ポート等を予熱する構成としている。しかしながら、プレヒート制御からファイアリングに移行するときの吸気行程、即ち、初爆の直前に行われる吸気行程の開始時には、プレヒート制御で最後に圧縮された圧縮空気が気筒内に残っている。この圧縮空気は、吸気バルブが開弁したときに、吸気ポート側に吹き返すことになる。 In the prior art described above, preheat control is performed during startup of the internal combustion engine to preheat intake ports and the like. However, at the start of the intake stroke when shifting from preheat control to firing, that is, the intake stroke performed immediately before the first explosion, the compressed air that has been compressed last by the preheat control remains in the cylinder. This compressed air is blown back to the intake port side when the intake valve is opened.
従って、初爆直前の吸気行程では、吸気ポートに燃料を噴射しても、圧縮空気の吹き返しにより噴射燃料が押し戻されてしまうことがあり、燃料を気筒内に流入させるのが難しい。このため、従来技術では、初爆時の空燃比がリーン状態となって失火することがあり、これによって始動時の運転性や排気エミッションが悪化するという問題がある。 Therefore, in the intake stroke immediately before the first explosion, even if the fuel is injected into the intake port, the injected fuel may be pushed back by the blow back of the compressed air, and it is difficult to flow the fuel into the cylinder. For this reason, in the prior art, the air-fuel ratio at the time of the first explosion may be in a lean state and misfire may occur, which causes a problem that drivability at start-up and exhaust emission deteriorate.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、プレヒート制御の終了後に初回のファイアリングを安定的に行うことができ、始動時の運転性や排気エミッションを向上させることが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can stably perform the first firing after the end of the preheat control, thereby improving the drivability at the start-up and the exhaust emission. It is an object of the present invention to provide a control device for a possible internal combustion engine.
第1の発明は、内燃機関に設けられた吸気バルブと排気バルブのうち、少なくとも前記排気バルブを閉弁状態に保持することが可能な可変動弁手段と、
内燃機関の始動を開始してから初回のファイアリングが開始されるまでの期間の少なくとも一部であるプレヒート期間中に、前記可変動弁手段により前記排気バルブを閉弁状態に保持する排気側プレヒート制御手段と、
前記プレヒート期間中に前記可変動弁手段により前記吸気バルブを開,閉させ、かつ前記吸気バルブの開弁時期を吸気上死点の近傍に設定する吸気側プレヒート制御手段と、
少なくとも前記初回のファイアリングの直前に行われる初爆用吸気行程において、前記吸気バルブの開弁時期を前記プレヒート期間中の開弁時期よりも進角させる吸気バルブ早開き制御手段と、
を備えることを特徴とする。
A first aspect of the invention is a variable valve mechanism capable of holding at least the exhaust valve in a closed state among an intake valve and an exhaust valve provided in an internal combustion engine,
An exhaust side preheat that holds the exhaust valve in a closed state by the variable valve operating means during a preheating period that is at least part of a period from the start of the internal combustion engine to the start of the first firing. Control means;
Intake side preheat control means for opening and closing the intake valve by the variable valve means during the preheat period, and setting the opening timing of the intake valve in the vicinity of intake top dead center;
An intake valve early opening control means for advancing the valve opening timing of the intake valve with respect to the valve opening timing during the preheating period in at least an initial explosion intake stroke performed immediately before the first firing;
It is characterized by providing.
第2の発明によると、第1の発明において、
前記吸気バルブ早開き制御手段は、前記初爆用吸気行程で気筒内に流入させる燃料の噴射時期よりも早く前記吸気バルブを開弁させる構成としている。
According to the second invention, in the first invention,
The intake valve early opening control means is configured to open the intake valve earlier than the injection timing of the fuel flowing into the cylinder during the initial explosion intake stroke.
第3の発明によると、第1または第2の発明において、
前記初爆用吸気行程で気筒内に流入させる燃料の噴射を、吸気上死点以降に開始する初爆用燃料噴射制御手段を備える構成としている。
According to the third invention, in the first or second invention,
It is configured to include fuel injection control means for initial explosion that starts injection after the intake top dead center after injecting fuel into the cylinder in the initial explosion intake stroke.
第4の発明は、第1乃至第3の発明において、
前記初爆用吸気行程の後に行われる通常の吸気行程において、前記吸気バルブの開弁時期を吸気上死点の近傍に設定する通常の吸気バルブ制御手段を備える構成としている。
A fourth invention is the first to third inventions,
In a normal intake stroke performed after the initial explosion intake stroke, a normal intake valve control means for setting the valve opening timing of the intake valve in the vicinity of the intake top dead center is provided.
第1の発明によれば、吸気バルブ早開き制御手段は、初爆用吸気行程を行うときに、吸気バルブの開弁時期をプレヒート制御中の開弁時期よりも進角させることができる。つまり、吸気バルブの開弁時期を吸気上死点よりも進角側に設定することができる。このため、例えば初爆用吸気行程に対応した燃料噴射を吸気上死点以降に実施する場合には、吸気バルブを燃料噴射の開始時期よりも早く開弁させることができる。 According to the first invention, the intake valve early opening control means can advance the opening timing of the intake valve relative to the opening timing during the preheat control when performing the initial explosion intake stroke. That is, the opening timing of the intake valve can be set to the advance side with respect to the intake top dead center. For this reason, for example, when the fuel injection corresponding to the intake stroke for the first explosion is performed after the intake top dead center, the intake valve can be opened earlier than the start timing of the fuel injection.
この結果、プレヒート制御による残留空気の吹き返しを、燃料噴射の開始前に生じさせることができ、この吹き返しが弱まった後に、燃料噴射を行うことができる。また、吸気バルブ早開き制御手段は、気筒内の空気が吸気上死点の近傍まで圧縮されて高圧となる前に、吸気バルブを開弁させることができる。この結果、残留空気の吹き返し時期を早めるだけでなく、吹き返しの勢いを弱くすることができ、噴射燃料に対する吹き返しの影響をより軽減することができる。 As a result, the remaining air can be blown back by the preheat control before the start of the fuel injection, and the fuel injection can be performed after the blowback is weakened. The intake valve early opening control means can open the intake valve before the air in the cylinder is compressed to the vicinity of the intake top dead center and becomes high pressure. As a result, not only can the timing of blowback of the residual air be advanced, but the momentum of blowback can be weakened, and the influence of blowback on the injected fuel can be further reduced.
従って、吸気バルブ早開き制御手段によれば、残留空気の吹き返しにより噴射燃料が吸気ポート側に押し戻されるのを確実に回避することができる。そして、初爆用吸気行程では、噴射燃料を気筒内にスムーズに流入させることができ、初回のファイアリングを安定した状態で行うことができる。これにより、プレヒート制御の直後であっても、初爆時の失火等を確実に阻止することができ、始動時の運転性や排気エミッションを向上させることができる。また、初爆用燃料を吸気バルブの開弁前から長い期間にわたって噴射することが可能となる。このため、初爆時の燃料噴射量を十分に確保することができ、始動性の向上を図ることができる。 Therefore, according to the intake valve early opening control means, it is possible to reliably prevent the injected fuel from being pushed back to the intake port side by blowing back the residual air. In the initial explosion intake stroke, the injected fuel can flow smoothly into the cylinder, and the initial firing can be performed in a stable state. Thereby, even immediately after the preheat control, misfire and the like at the time of the first explosion can be surely prevented, and the drivability at the start-up and the exhaust emission can be improved. In addition, it becomes possible to inject the fuel for the initial explosion over a long period before the intake valve is opened. For this reason, the fuel injection amount at the time of the first explosion can be sufficiently secured, and the startability can be improved.
第2の発明によれば、吸気バルブ早開き制御手段は、初爆用吸気行程に対応した燃料噴射が開始されるよりも早く吸気バルブを開弁させることができる。これにより、残留空気の吹き返しが弱まった後に、燃料噴射を行うことができる。 According to the second aspect of the invention, the intake valve early opening control means can open the intake valve earlier than the start of fuel injection corresponding to the initial explosion intake stroke. Thereby, fuel injection can be performed after the blow-back of residual air weakens.
第3の発明によれば、初爆用燃料噴射制御手段は、初爆用吸気行程に対応した燃料の噴射を、吸気上死点以降に遅らせて開始することができる。これにより、初爆用吸気行程では、残留空気の吹き返しが十分に弱くなってから、燃料噴射を開始することができ、吸気バルブ早開き制御手段と協働して相乗効果を発揮することができる。このため、例えば動弁系や制御上の制約等により、吸気バルブの開弁時期を大きく進角させるのが難しい場合でも、吸気バルブの進角量を抑えつつ、吸気バルブ早開き制御手段と初爆用燃料噴射制御手段とを組合わせて用いることができる。 According to the third aspect of the invention, the first explosion fuel injection control means can start the fuel injection corresponding to the first explosion intake stroke with a delay after the intake top dead center. As a result, in the first-explosion intake stroke, after the remaining air blows back sufficiently, fuel injection can be started, and a synergistic effect can be exhibited in cooperation with the intake valve early opening control means. . For this reason, for example, even when it is difficult to greatly advance the valve opening timing of the intake valve due to valve operating system or control restrictions, the intake valve early opening control means and the initial opening control means are suppressed while suppressing the amount of advancement of the intake valve. The explosion fuel injection control means can be used in combination.
第4の発明によれば、2回目以降の吸気行程では、通常の吸気バルブ制御手段により吸気バルブの開弁時期を吸気上死点の近傍に設定することができる。これより、初回のファイアリングが済んだ後には、通常運転時のバルブタイミングへと速やかに移行することができ、気筒内の排気ガスを円滑に排出することができる。従って、気筒内の掃気効率を高め、燃焼状態の悪化(始動不良)を防止することができる。 According to the fourth invention, in the second and subsequent intake strokes, the opening timing of the intake valve can be set in the vicinity of the intake top dead center by the normal intake valve control means. Thus, after the first firing is completed, it is possible to quickly shift to the valve timing during normal operation, and the exhaust gas in the cylinder can be discharged smoothly. Therefore, the scavenging efficiency in the cylinder can be increased, and deterioration of the combustion state (starting failure) can be prevented.
実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
以下、図1乃至図4を参照しつつ、本発明の実施の形態1について説明する。まず、図1は、実施の形態1のシステム構成を説明するための全体構成図を示している。本実施形態のシステムは、例えば4気筒型の内燃機関10を備えている。また、内燃機関10の各気筒12内には、ピストン14がそれぞれ設けられている。これらのピストン14は、各気筒12内に燃焼室16を形成している。また、各ピストン14は、内燃機関のクランク軸18に連結されている。
[Configuration of Embodiment 1]
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. First, FIG. 1 shows an overall configuration diagram for explaining the system configuration of the first embodiment. The system of the present embodiment includes a four-cylinder
各気筒12は、燃焼室16に連通する吸気ポート20と排気ポート22とを備えている。吸気ポート20には、吸入空気が流通する吸気通路24が接続され、排気ポート22には、排気ガスが流通する排気通路26が接続されている。吸気通路24の流入口近傍には、吸入空気量を検出するエアフローメータ28と、吸入空気量を調整するスロットルバルブ30とが設けられている。スロットルバルブ30は、アクセル開度等に基づいてスロットルモータ32により駆動される。
Each
さらに、吸気通路24には、吸気ポート20内に燃料を噴射する燃料噴射弁34が配置されている。一方、各気筒12は、燃焼室16内の混合気に点火する点火プラグ36と、吸気ポート20を燃焼室16に対して開,閉する吸気バルブ38と、排気ポート22を燃焼室16に対して開,閉する排気バルブ40とを備えている。
Further, a
また、内燃機関10には、例えば電磁駆動式の動弁機構42,44が搭載されており、これらは可変動弁手段を構成している。ここで、吸気側の動弁機構42は、例えば特開2007−16710号公報に記載されているように、ソレノイド等で電磁力を発生させることにより吸気バルブ38を開,閉させる。この場合、動弁機構42は、吸気バルブ38の開閉タイミング(開弁時期と閉弁時期)を可変に設定することができる。
The
一方、排気側の動弁機構44も同様に、電磁力により排気バルブ40を開,閉させることができ、その開閉タイミングを可変に設定することができる。また、動弁機構44は、排気バルブ40を必要に応じて一時的に閉弁状態に保持することができる。なお、本発明において、吸気側と排気側の可変動弁手段は、電磁駆動式の動弁機構42,44に限定されるものではない。
On the other hand, the exhaust-
また、内燃機関10は、クランク軸18の回転角(クランク角)を検出するためのクランク角センサ46と、内燃機関を始動するためのモータ48とを備えている。モータ48は、例えばオペレータがスタータスイッチを操作することにより作動し、クランク軸18を回転駆動する動作(モータリング)を行う。この場合、例えば内燃機関の出力と電動モータの出力とを併用するハイブリッド車両等では、ECU50によってもモータ48が駆動され、内燃機関が始動する。
The
また、本実施の形態のシステムは、内燃機関の運転状態を制御するためのECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50は、例えばROM、RAM等の記憶回路を備えたマイクロコンピュータにより構成されている。そして、ECU50の入力側には、上述したエアフローメータ28、クランク角センサ46等に加えて、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ等を含むセンサ系統が接続されている。
The system according to the present embodiment also includes an ECU (Electronic Control Unit) 50 for controlling the operating state of the internal combustion engine. The
ECU50の出力側には、スロットルモータ32、燃料噴射弁34、点火プラグ36、動弁機構42,44等を含めて各種のアクチュエータが接続されている。そして、ECU50は、内燃機関の運転状態をセンサ系統により検出しつつ、各アクチュエータを駆動することにより運転制御を行う。この運転制御には、後述のプレヒート制御、吸気バルブ早開き制御、通常の吸気バルブ制御等が含まれている。
Various actuators including a
(プレヒート制御)
図2は、内燃機関の始動時から始動後にかけての燃料噴射、点火及びバルブのリフト状態を示すタイミングチャートである。この図に示すように、内燃機関の始動中(モータリング中)には、プレヒート制御が行われる。この場合、プレヒート制御は、モータ48により内燃機関のモータリングが開始されてから、所定の終了条件が成立するまでの期間(プレヒート期間)中に実行される。
(Preheat control)
FIG. 2 is a timing chart showing fuel injection, ignition, and valve lift states from the start of the internal combustion engine to after the start. As shown in this figure, preheat control is performed during startup (during motoring) of the internal combustion engine. In this case, the preheat control is executed during a period (preheat period) from when the
ここで、プレヒート制御の終了条件を例示すれば、(1)モータ48が作動を開始してから吸気ポート20等の予熱に必要な時間が経過したか否か、(2)モータ48が作動を開始してから予熱に必要な回数だけクランク軸18が回転したか否か、(3)温度センサ等により検出した吸気ポート20等の温度が十分に上昇したか否か、などである。
Here, as an example of the end condition of the preheat control, (1) whether the time required for preheating the
そして、プレヒート期間中には、図2に示すように、燃料噴射制御及び点火制御が停止状態に保持される。また、排気バルブ40は、排気側の動弁機構44により閉弁状態に保持される。一方、吸気バルブ38は、吸気側の動弁機構42により所定のバルブタイミングで開,閉される。
During the preheating period, as shown in FIG. 2, the fuel injection control and the ignition control are held in a stopped state. The
図3は、内燃機関の始動時から始動後における吸気バルブ38の開閉タイミングを示している。プレヒート期間中における吸気バルブ38の開弁期間は、図3(a)に示すように、例えば吸気上死点の近傍から吸気下死点の近傍までの期間、好ましくは吸気上死点から吸気下死点までの期間として設定される。このため、通常の燃焼サイクルにおける排気行程では、バルブ38,40の両方が閉弁した状態でピストン14が圧縮動作を行うことになり、燃焼室16内の空気は高温・高圧の圧縮空気となる。
FIG. 3 shows the opening / closing timing of the
そして、ピストン14が吸気上死点に達し、吸気バルブ38が開弁すると、この圧縮空気は、高温・高圧の吹き返しとなって燃焼室16から吸気ポート20内に噴出する。従って、プレヒート制御によれば、吸気ポート20、吸気バルブ38等を高温の圧縮空気によって予熱することができ、内燃機関の暖機を促進することができる。
When the
しかも、プレヒート制御中には、吸気バルブ38を吸気上死点の近傍から吸気下死点の近傍まで長い期間にわたって開弁させることができ、この間に吸気行程を続行することができる。このため、吸気行程では、強い吹き返しが生じる吸気上死点の近傍だけでなく、その後に吹き返しが弱まる期間でも燃焼室16内に空気を吸込むことができる。
Moreover, during the preheat control, the
これにより、吹き返しの空気流によって燃焼室16内への吸気動作が妨げられるのを回避することができる。従って、吸気ポート20側に一旦噴出させた暖かい空気を燃焼室内に効率よく吸込むことができる。しかも、吸気バルブ38の閉弁時期を吸気下死点の近傍に設定することにより、燃焼室16内に充填される吸入空気の充填効率を最も高くすることができる。
Thereby, it is possible to avoid that the intake operation into the
このため、次回の排気行程では、十分な量の空気を圧縮することによって高い圧力と温度とを安定的に得ることができ、圧縮空気による予熱を効率的に行うことができる。従って、プレヒート期間が経過した後には、予熱された暖かい空気中に燃料を噴射することができ、燃料の気化を促進することができる。また、燃焼室16、吸気ポート20、吸気バルブ38等に付着した液状の燃料も速やかに気化させることができる。これにより、内燃機関の冷間始動時等であっても、良好な混合気を形成して燃焼状態を安定させることができ、始動性や排気エミッションを向上させることができる。
For this reason, in the next exhaust stroke, a high pressure and temperature can be stably obtained by compressing a sufficient amount of air, and preheating with compressed air can be performed efficiently. Therefore, after the preheat period has elapsed, the fuel can be injected into the preheated warm air, and the vaporization of the fuel can be promoted. Further, liquid fuel adhering to the
(吸気バルブ早開き制御)
プレヒート制御が終了してから、初回のファイアリング(初爆)が行われるまでの移行期間には、燃料噴射弁34から吸気ポート20内に燃料が噴射される。この噴射燃料は、初爆の直前に行われる吸気行程(以下、初爆用吸気行程と称す)で気筒内に流入し、初爆時に燃焼される。
(Intake valve early opening control)
The fuel is injected from the
しかしながら、初爆用吸気行程の開始時には、プレヒート制御で最後に圧縮された圧縮空気が気筒内に残っている。この圧縮空気は、吸気バルブ38の開弁時に吸気ポート20側に吹き返し、噴射燃料が気筒内に流入するのを妨げることになる。
However, at the start of the initial explosion intake stroke, the compressed air that has been compressed last by the preheat control remains in the cylinder. This compressed air blows back toward the
そこで、本実施の形態では、上述した移行期間中に吸気バルブ早開き制御を実施する構成としている。吸気バルブ早開き制御では、図3(b)に示すように、吸気バルブ38の開弁時期をプレヒート期間中の開弁時期よりも進角させる。即ち、吸気バルブ早開き制御では、吸気バルブ38の開弁時期を吸気上死点よりも進角させる。
Therefore, in the present embodiment, the intake valve early opening control is performed during the above-described transition period. In the intake valve early opening control, as shown in FIG. 3B, the valve opening timing of the
本実施の形態では、図2に示すように、初爆用吸気行程で気筒内に流入させる燃料の噴射を、吸気上死点以降(吸気上死点またはこれよりも遅角側)に開始する構成としている。このため、吸気バルブ早開き制御によれば、吸気バルブ38を上記燃料噴射の開始時期よりも早く開弁させることができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the injection of the fuel that flows into the cylinder in the initial stroke intake stroke is started after the intake top dead center (intake top dead center or more retarded). It is configured. Therefore, according to the intake valve early opening control, the
この結果、プレヒート制御により気筒内に残されていた圧縮空気は、初爆用吸気行程に対応した燃料噴射が開始される前に、吸気ポート20側に吹き返すようになる。そして、この吹き返しは、燃焼室16内の圧縮空気が吸気ポート20に向けて高速で移動することにより、比較的短時間で弱くなる。
As a result, the compressed air remaining in the cylinder by the preheat control is blown back toward the
従って、初爆用吸気行程では、残留空気の吹き返しが弱まった後に、燃料噴射を行うことができ、残留空気の吹き返しにより噴射燃料が吸気ポート20側に押し戻されるのを確実に回避することができる。そして、噴射燃料を気筒内にスムーズに流入させることができ、初回のファイアリングを安定的に行うことができる。これにより、プレヒート制御の直後であっても、初爆時の失火等を確実に阻止することができ、始動時の運転性や排気エミッションを向上させることができる。
Therefore, in the first-explosion intake stroke, fuel injection can be performed after the blow-back of residual air is weakened, and it is possible to reliably prevent the injected fuel from being pushed back to the
また、吸気バルブ38の開弁時期を吸気上死点よりも進角させることにより、気筒内の空気が吸気上死点の近傍まで圧縮されて高圧となる前に、吸気バルブ38を開弁させることができる。この結果、残留空気の吹き返し時期を早めるだけでなく、吹き返しの勢いを弱くすることができ、噴射燃料に対する吹き返しの影響をより軽減することができる。
Further, by opening the opening timing of the
また、従来の制御では、吸気バルブ38の開弁前に初爆用燃料を噴射しても、開弁時に生じる吹き返しの影響で燃料が気筒内に到達しにくい。一方、燃料の噴射時期が遅すぎると、燃料が吸気行程に反映されないから、噴射時期を遅らせるには限界がある。このように、初爆用燃料の噴射時期は一定の期間内に制限されるのに対し、初爆時の燃料噴射期間(噴射量)は、始動性確保の要求等から増大する傾向がある。このため、従来の制御では、十分な量の初爆用燃料を適切なタイミングで噴射するのが難しい。
Further, in the conventional control, even if the fuel for the initial explosion is injected before the
これに対し、本実施の形態では、初爆時の吸気行程で吸気バルブ38の開弁時期を進角させることができる。このため、例えば図2中の矢印Aに示すように、初爆用燃料の噴射期間も進角側に延長することが可能となり、噴射期間を十分に確保することができる。これにより、初爆時に要求される量の燃料噴射を、吸気行程に対して適切なタイミングで十分に行うことができ、始動性を向上させることができる。また、噴射期間を延ばすことにより、噴射燃料が気筒内に到達するまでの時間も長くなるから、燃料の気化を促進し、HC等の排出量を低減することができる。
On the other hand, in the present embodiment, the valve opening timing of the
さらに、本実施の形態では、初爆用吸気行程に対応した燃料の噴射を、吸気上死点以降に遅らせて開始する構成としている(初爆時燃料噴射遅延制御)。これにより、初爆用吸気行程では、残留空気の吹き返しが十分に弱くなってから、燃料噴射を開始することができ、吸気バルブ早開き制御と協働して相乗効果を発揮することができる。 Further, in the present embodiment, the fuel injection corresponding to the initial explosion intake stroke is started after being delayed after the intake top dead center (fuel injection delay control at the initial explosion). As a result, in the first explosion intake stroke, the fuel injection can be started after the blow-back of the residual air is sufficiently weak, and a synergistic effect can be exhibited in cooperation with the intake valve early opening control.
また、例えば動弁系や制御上の制約等により、吸気バルブ38の開弁時期を大きく進角させるのが難しい場合でも、吸気バルブ早開き制御と初爆時燃料噴射遅延制御とを組合わせて実施することができる。これにより、吸気バルブの進角量を抑えた状態でも、上述の効果を十分に得ることができる。
Even if it is difficult to greatly advance the valve opening timing of the
(通常の吸気バルブ制御)
上述したように、初爆用吸気行程で気筒内に流入した燃料は、初爆時の点火により吸入空気と共に燃焼される。これにより、内燃機関の運転状態は、モータリングから通常の自立運転に切換えられる。この結果、排気バルブ40は、初爆時の排気行程から通常のバルブタイミングで開,閉されるようになる。
(Normal intake valve control)
As described above, the fuel that has flowed into the cylinder during the initial explosion intake stroke is burned together with the intake air by ignition at the initial explosion. As a result, the operating state of the internal combustion engine is switched from motoring to normal self-sustained operation. As a result, the
また、吸気バルブ38は、2回目以降の吸気行程において、例えば図3(c)に示す通常のバルブタイミングで開,閉される。この場合、吸気バルブ38の開弁時期は、吸気上死点またはその近傍に設定される。これより、初回のファイアリングが済んだ後には、通常運転時のバルブタイミングへと速やかに移行することができ、気筒内の排気ガスを円滑に排出することができる。従って、気筒内の掃気効率を高め、燃焼状態の悪化(始動不良)を防止することができる。
Further, the
[実施の形態1を実現するための具体的な処理]
図4は、本実施の形態のシステム動作を実現するために、ECU50が実行するルーチンのフローチャートである。なお、図4に示すルーチンは、ECU50の電源投入時に開始され、一定の時間毎に繰返し実行されるものである。
[Specific Processing for Realizing Embodiment 1]
FIG. 4 is a flowchart of a routine executed by the
まず、ECU50は、運転者の始動操作や車両側の始動要求等によりモータリングが開始されたか否かを判定する(ステップ100)。なお、モータリングを実施した経歴がないときには、ステップ100で待機する。
First, the
上記判定が不成立のときには、モータリングが終了しているので、後述のステップ108に移る。また、判定が成立したときには、モータリング中であるから、前述したプレヒート制御を実施する。即ち、吸気バルブ38を吸気上死点から吸気下死点まで開弁させ(ステップ102)、排気バルブ40を閉弁状態に保持する(ステップ104)。
When the above determination is not established, since the motoring is finished, the process proceeds to Step 108 described later. When the determination is established, the preheating control described above is performed because the motoring is in progress. That is, the
そして、プレヒート制御を実行しつつ、前述したプレヒート制御の終了条件が成立したか否かを判定する(ステップ106)。この判定が不成立のときには、プレヒート制御を終了すべきタイミングではないので、判定が成立するまでプレヒート制御を続行する。また、前記終了条件が成立したときには、プレヒート制御を終了し、初爆用吸気行程であるか否かを判定する(ステップ108)。 Then, while executing the preheat control, it is determined whether or not the above-mentioned preheat control end condition is satisfied (step 106). When this determination is not established, it is not the timing at which the preheat control should be terminated, so the preheat control is continued until the determination is established. Further, when the end condition is satisfied, the preheat control is ended, and it is determined whether or not it is the initial explosion intake stroke (step 108).
初爆用吸気行程である場合には、まだ気筒内に圧縮空気が残っているので、吸気側の動弁機構42により吸気バルブ38の位相(閉弁タイミング)を進角させ、前述の吸気バルブ早開き制御を実行する(ステップ110)。そして、燃料噴射の開始時期を吸気上死点以降に遅らせることにより、前述の初爆時燃料噴射遅延制御を行う(ステップ112)。
In the initial stroke intake stroke, since compressed air still remains in the cylinder, the phase of the intake valve 38 (valve closing timing) is advanced by the
一方、2回目以降の吸気行程である場合には、燃料噴射の開始時期を吸気上死点よりも進角側に設定し、通常の燃料噴射制御を実施する(ステップ114)。また、吸気バルブ38の位相を通常の状態まで遅角させ、通常の吸気バルブ制御を実行する(ステップ116)。
On the other hand, if it is the second and subsequent intake strokes, the fuel injection start timing is set to an advance side from the intake top dead center, and normal fuel injection control is performed (step 114). Further, the phase of the
このように、本実施の形態によれば、各気筒の初爆時に吸気バルブ早開き制御を実行することができる。これにより、プレヒート制御を行ったとしても、初爆時の燃焼状態が悪影響を受けずに済むから、制御の切換をスムーズに行うことができる。 Thus, according to the present embodiment, the intake valve early opening control can be executed at the first explosion of each cylinder. Thereby, even if preheat control is performed, the combustion state at the time of the first explosion does not need to be adversely affected, so that the control can be switched smoothly.
なお、前記実施の形態では、図4中のステップ102が吸気側プレヒート制御手段の具体例を示し、ステップ104が排気側プレヒート制御手段の具体例を示している。また、ステップ110は吸気バルブ早開き制御手段の具体例、ステップ112は初爆時燃料噴射制御手段の具体例、ステップ116は通常の吸気バルブ制御手段の具体例をそれぞれ示している。
In the above embodiment,
また、実施の形態では、初爆用吸気行程に対応した燃料噴射の開始時期を吸気上死点以降に遅らせる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、初爆用吸気行程でも通常の燃料噴射制御を行う構成としてもよい。 Further, in the embodiment, the fuel injection start timing corresponding to the first explosion intake stroke is delayed after the intake top dead center. However, the present invention is not limited to this, and normal fuel injection control may be performed during the initial explosion intake stroke.
また、実施の形態では、電磁駆動式の動弁機構42,44を用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えばクランク軸18にチェーン等の手段で連結された機械式の動弁機構と、この動弁機構に付設された油圧式の可変バルブタイミング機構(VVT)とによって可変動弁手段を構成してもよい。
In the embodiment, the electromagnetically driven
また、各実施の形態では、一般的な始動時にプレヒート制御を行う構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば温度センサ等によって内燃機関10の温度状態を検出することにより、冷間始動時にのみプレヒート制御を実行し、暖機後の再始動時等にはプレヒート制御を実行しない構成としてもよい。
Moreover, in each embodiment, it was set as the structure which performs preheat control at the time of general starting. However, the present invention is not limited to this. For example, by detecting the temperature state of the
10 内燃機関
12 気筒
14 ピストン
16 燃焼室
18 クランク軸
20 吸気ポート
22 排気ポート
24 吸気通路
26 排気通路
28 エアフローメータ
30 スロットルバルブ
32 スロットルモータ
34 燃料噴射弁
36 点火プラグ
38 吸気バルブ
40 排気バルブ
42 吸気側の動弁機構(可変動弁手段)
44 排気側の動弁機構(可変動弁手段)
46 クランク角センサ
48 モータ
50 ECU
DESCRIPTION OF
44 Exhaust valve mechanism (variable valve mechanism)
46
Claims (4)
内燃機関の始動を開始してから初回のファイアリングが開始されるまでの期間の少なくとも一部であるプレヒート期間中に、前記可変動弁手段により前記排気バルブを閉弁状態に保持する排気側プレヒート制御手段と、
前記プレヒート期間中に前記可変動弁手段により前記吸気バルブを開,閉させ、かつ前記吸気バルブの開弁時期を吸気上死点の近傍に設定する吸気側プレヒート制御手段と、
少なくとも前記初回のファイアリングの直前に行われる初爆用吸気行程において、前記吸気バルブの開弁時期を前記プレヒート期間中の開弁時期よりも進角させる吸気バルブ早開き制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 Variable valve operating means capable of holding at least the exhaust valve among the intake valve and the exhaust valve provided in the internal combustion engine; and
An exhaust side preheat that holds the exhaust valve in a closed state by the variable valve operating means during a preheating period that is at least part of a period from the start of the internal combustion engine to the start of the first firing. Control means;
Intake side preheat control means for opening and closing the intake valve by the variable valve means during the preheat period, and setting the opening timing of the intake valve in the vicinity of intake top dead center;
An intake valve early opening control means for advancing the valve opening timing of the intake valve with respect to the valve opening timing during the preheating period in at least an initial explosion intake stroke performed immediately before the first firing;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
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