JP4841382B2 - Internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンの吸入空気量の制御に関し、特に、アイドル運転時の回転数維持のための制御に関する。   The present invention relates to control of the intake air amount of an engine, and more particularly to control for maintaining the rotational speed during idle operation.

運転領域ごとに適したバルブタイミングを実現するための手段として、可変動弁機構が知られている。   A variable valve mechanism is known as a means for realizing valve timing suitable for each operation region.

この可変動弁機構を、例えばアイドル運転時のような低負荷運転時にはバルブオーバーラップ期間をほぼゼロにし、加速時のような高負荷運転時にはバルブオーバーラップ期間を設けるよう制御することによって、幅広い運転領域で低燃費、低エミッション、高出力等の種々の要求を満足することができる。   By controlling this variable valve mechanism so that the valve overlap period is almost zero during low-load operation, such as during idle operation, and the valve overlap period is provided during high-load operation, such as during acceleration. Various requirements such as low fuel consumption, low emission, and high output can be satisfied in the region.

このような可変動弁機構を備えるエンジンにおいて、バルブタイミングがエンジンの運転状態に適した目標値からずれる場合がある。例えば、可変動弁機構の作動不良等により低負荷運転時に高負荷運転時用のバルブタイミングとなった場合には、エンジンストールが発生するおそれがある。   In an engine having such a variable valve mechanism, the valve timing may deviate from a target value suitable for the operating state of the engine. For example, when the valve timing for high load operation is reached during low load operation due to a malfunction of the variable valve mechanism or the like, engine stall may occur.

特許文献1には、上記のようなエンジン運転状態とバルブタイミングの不一致によるエンジンストールを防止するための手段として、バルブオーバーラップ量に応じて空気量補正を行う制御が開示されている。
特開平10−61465号公報
Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 discloses control for correcting the air amount according to the valve overlap amount as means for preventing engine stall due to mismatch between the engine operating state and the valve timing as described above.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-61465

ところで、バルブタイミングがエンジンの運転状態に適した目標値からずれる場合としては、可変動弁機構やスロットル弁等の作動診断や制御値学習等を行う場合も考えられる。例えば可変動弁機構の作動診断を行う場合には、アイドル運転のような無負荷運転状態で可変動弁機構を最遅角状態にする。このとき、最遅角位置における吸気弁開時期がピストン上死点位置よりも大幅に遅角していると、吸気量が一定のままでは実圧縮比の低下によりエンジンの発生トルクが低下し、エンジンストールが発生し易くなる。   By the way, as a case where the valve timing deviates from a target value suitable for the operating state of the engine, it may be considered that operation diagnosis, control value learning, etc. of a variable valve mechanism or a throttle valve are performed. For example, when performing an operation diagnosis of the variable valve mechanism, the variable valve mechanism is set to the most retarded state in a no-load operation state such as idle operation. At this time, if the intake valve opening timing at the most retarded position is significantly retarded from the piston top dead center position, the generated torque of the engine is reduced due to a decrease in the actual compression ratio while the intake amount remains constant, Engine stall is likely to occur.

そこで、発生トルクを増大させるためには空気量補正が必要となるが、最遅角位置における吸気弁開時期が上死点よりも大幅に遅角した状態では、通常、バルブオーバーラップ量はゼロ以下である。したがって、特許文献1に開示されているようなバルブオーバーラップ量に応じて補正量を決定する制御では、適正な空気量補正を行うことができない。   Therefore, air amount correction is required to increase the generated torque, but the valve overlap amount is usually zero when the intake valve opening timing at the most retarded position is significantly retarded from the top dead center. It is as follows. Therefore, in the control for determining the correction amount according to the valve overlap amount as disclosed in Patent Document 1, it is not possible to perform an appropriate air amount correction.

そこで、本発明では、バルブオーバーラップがない場合であっても、実圧縮比の低下にともなうエンジンストールの発生を防止することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to prevent the occurrence of an engine stall accompanying a decrease in the actual compression ratio even when there is no valve overlap.

本発明の内燃機関は、内燃機関の回転数に同期して開閉する吸気弁と、前記吸気弁の開閉時期を可変に制御し得る可変動弁機構と、前記内燃機関の吸入空気量の制御を行う吸入空気量制御手段と、を備え、前記吸入空気量制御手段は、前記内燃機関のアイドル運転時であってバルブオーバーラップ期間がゼロもしくはマイナスの場合にのみ、前記吸気弁の閉時期に応じて前記吸入空気量を制御するアイドル空気量制御を行なう。 An internal combustion engine of the present invention includes an intake valve that opens and closes in synchronization with the rotational speed of the internal combustion engine, a variable valve mechanism that can variably control the opening and closing timing of the intake valve, and control of the intake air amount of the internal combustion engine. An intake air amount control means for performing the intake air amount control means according to the closing timing of the intake valve only when the internal combustion engine is idling and the valve overlap period is zero or negative. Then, idle air amount control for controlling the intake air amount is performed.

本発明によれば、吸気弁の閉時期に応じてアイドル運転時の吸入空気量を制御するので、例えば、アイドル運転中に可変動弁機構を作動させ、実圧縮比の変化に伴って熱効率が変化した場合でも、アイドル回転数が上昇、低下することを防止することができる。   According to the present invention, since the intake air amount during idle operation is controlled according to the closing timing of the intake valve, for example, the variable valve mechanism is operated during idle operation, and the thermal efficiency increases with the change in the actual compression ratio. Even in the case of a change, it is possible to prevent the idle speed from rising or falling.

以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は第1実施形態を適用するシステムの概略構成図である。1はエンジン、2は吸気通路、3は排気通路、4は吸気弁、5は排気弁、6は吸気弁4を駆動する吸気カムシャフト、16は吸気弁4の開閉時期を変更可能な可変動弁機構、19は吸気カムシャフト6の回転角を検出する吸気側カム角度センサ(吸気弁作動時期検出手段)、7は排気弁5を駆動する排気カムシャフト、20は排気カムシャフト7の回転角を検出する排気側カム角度センサ、9はエンジン1のシリンダ内を摺動するピストン、10はコネクティングロッド27を介してピストン9に連結されるクランクシャフト、21はクランクシャフト10の回転角を検出するクランク角センサ、11はシリンダ壁面とピストン9の冠面で画成される燃焼室、8は燃焼室11に臨むように配置する点火栓である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a system to which the first embodiment is applied. 1 is an engine, 2 is an intake passage, 3 is an exhaust passage, 4 is an intake valve, 5 is an exhaust valve, 6 is an intake camshaft that drives the intake valve 4, and 16 is a variable motion that can change the opening and closing timing of the intake valve 4 A valve mechanism, 19 is an intake side cam angle sensor (intake valve operation timing detection means) that detects the rotation angle of the intake camshaft 6, 7 is an exhaust camshaft that drives the exhaust valve 5, and 20 is a rotation angle of the exhaust camshaft 7. The exhaust cam angle sensor 9 detects a piston, 9 is a piston that slides in the cylinder of the engine 1, 10 is a crankshaft connected to the piston 9 via a connecting rod 27, and 21 is a rotation angle of the crankshaft 10. A crank angle sensor 11 is a combustion chamber defined by a cylinder wall surface and a crown surface of the piston 9, and 8 is an ignition plug disposed so as to face the combustion chamber 11.

また、17は吸気通路12内に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁、12は吸入空気を各気筒に分配するコレクタ部、13はコレクタ部12の上流側で吸入空気量を調節するスロットル弁(吸入空気量制御手段)、24はスロットル弁13の開度を検出するスロットルポジションセンサ、14は吸入空気量を検出するエアフローメータである。なお、スロットル弁13はいわゆる電子制御スロットルであり、後述するコントロールユニット15により運転状態に応じた開度に制御される。25、26はそれぞれ排気通路3に介装され排気を浄化するNOx触媒、三元触媒、22はNOx触媒25に流入する排気の空燃比を検出する空燃比センサである。23は運転者のアクセルペダル踏込み量を検出するアクセル開度センサ、18はエンジン1内を循環する冷却水の温度を検出する水温センサである。   Reference numeral 17 denotes a fuel injection valve that injects fuel into the intake passage 12, reference numeral 12 denotes a collector part that distributes intake air to each cylinder, and reference numeral 13 denotes a throttle valve that adjusts the intake air amount on the upstream side of the collector part 12 ( (Intake air amount control means), 24 is a throttle position sensor for detecting the opening of the throttle valve 13, and 14 is an air flow meter for detecting the amount of intake air. The throttle valve 13 is a so-called electronically controlled throttle, and is controlled to an opening degree according to the operating state by a control unit 15 described later. Reference numerals 25 and 26 denote NOx catalysts which are disposed in the exhaust passage 3 to purify the exhaust, and three-way catalysts. Reference numeral 22 denotes an air-fuel ratio sensor which detects the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the NOx catalyst 25. Reference numeral 23 denotes an accelerator opening sensor that detects a driver's accelerator pedal depression amount, and reference numeral 18 denotes a water temperature sensor that detects the temperature of cooling water circulating in the engine 1.

15はエンジンコントロールユニット(ECU)であり、上記各センサの検出値に基づいて、スロットル弁13の開度、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、吸気弁4の開閉時期等を決定、及びバルブオーバーラップ算出手段としてバルブオーバーラップ期間の算出を行う。   An engine control unit (ECU) 15 determines the opening degree of the throttle valve 13, the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing, the opening / closing timing of the intake valve 4, and the like based on the detection values of the sensors. The valve overlap period is calculated as valve overlap calculation means.

吸気通路2は燃焼室11の天井面に開口部を有し、この開口部を開閉するよう吸気弁4が備えられる。同様に排気通路3は燃焼室11の天井面に開口部を有し、この開口部を開閉するように排気弁5が備えられる。   The intake passage 2 has an opening on the ceiling surface of the combustion chamber 11, and an intake valve 4 is provided to open and close the opening. Similarly, the exhaust passage 3 has an opening on the ceiling surface of the combustion chamber 11, and an exhaust valve 5 is provided to open and close the opening.

吸気カムシャフト6、排気カムシャフト7及びクランクシャフト10には図示しないタイミグチェーン等が掛けまわされており、吸気弁4及び排気弁5はピストン9の上下動に同期して開閉する。   The intake camshaft 6, the exhaust camshaft 7 and the crankshaft 10 are wound with a timing chain (not shown), and the intake valve 4 and the exhaust valve 5 open and close in synchronization with the vertical movement of the piston 9.

可変動弁機構16は、クランクシャフト10と吸気カムシャフト6の位相を進角側もしくは遅角側にずらすことで吸気弁4の開閉時期を可変に制御するものである。当該機構はすでに周知技術(例えば、2004−225600号公報等)であるため、説明を省略する。クランクシャフト10と吸気カムシャフト6の位相差は、クランク角センサ21と吸気側カム角度センサ19の検出値から求まる。   The variable valve mechanism 16 variably controls the opening / closing timing of the intake valve 4 by shifting the phases of the crankshaft 10 and the intake camshaft 6 toward the advance side or the retard side. Since this mechanism is already a well-known technique (for example, 2004-225600), description thereof is omitted. The phase difference between the crankshaft 10 and the intake camshaft 6 is obtained from the detection values of the crank angle sensor 21 and the intake side cam angle sensor 19.

図2(a)〜(c)は可変動弁機構16で実現可能なバルブタイミングの例を表すバルブタイミング図であり、(a)は吸気弁4の開閉時期が最遅角(バルブオーバーラップは負)の場合、(b)はバルブオーバーラップがゼロの場合、(c)はバルブオーバーラップが正になるまで吸気弁4の開閉時期を進角した場合を表す。   FIGS. 2A to 2C are valve timing diagrams showing examples of valve timings that can be realized by the variable valve mechanism 16, and FIG. 2A is the most retarded opening / closing timing of the intake valve 4 (valve overlap is In the case of (negative), (b) represents a case where the valve overlap is zero, and (c) represents a case where the opening / closing timing of the intake valve 4 is advanced until the valve overlap becomes positive.

吸気弁4の開閉時期が最遅角の状態では、図2(a)に示すように、吸気弁4の閉時期は下死点後90度以降となり、いわゆる遅閉じのバルブタイミングとなる。そして、吸気弁4の開時期は排気弁5の閉時期から所定期間経過後となり、吸気弁4及び排気弁5がいずれも閉弁状態の期間(マイナスバルブオーバーラップ期間)が生じる。このように吸気弁4を遅閉じにすると、実圧縮比が低下して出力は低下するが、ポンピングロスが低減するため、燃費性能が向上する。   When the opening / closing timing of the intake valve 4 is the most retarded, as shown in FIG. 2A, the closing timing of the intake valve 4 is 90 degrees after bottom dead center, which is a so-called delayed closing valve timing. The opening timing of the intake valve 4 is after a predetermined period from the closing timing of the exhaust valve 5, and a period during which both the intake valve 4 and the exhaust valve 5 are closed (minus valve overlap period) occurs. Thus, when the intake valve 4 is closed late, the actual compression ratio is reduced and the output is reduced, but the pumping loss is reduced, so that the fuel efficiency is improved.

バルブオーバーラップがゼロの場合は、図2(b)に示すように吸気弁4の閉弁時期は下死点後60度程度であり、吸気弁4の開時期及び排気弁5の閉時期はいずれも上死点通過直後である。バルブオーバーラップが正の場合は、図2(c)に示すように、上死点前から吸気弁4が開くこととなる。バルブオーバーラップを正にすると、シリンダ内の燃焼ガスが排気通路3へ流出することによって生じるガス流動で吸気弁通路2内の吸入空気がシリンダ内に引き込まれる。したがって、高回転時等のようにガス流動が強くなる場合には、より多くの吸入空気がシリンダ内に充填され、出力が向上する。   When the valve overlap is zero, as shown in FIG. 2B, the closing timing of the intake valve 4 is about 60 degrees after bottom dead center, and the opening timing of the intake valve 4 and the closing timing of the exhaust valve 5 are All are just after passing through top dead center. When the valve overlap is positive, the intake valve 4 is opened before top dead center, as shown in FIG. When the valve overlap is made positive, the intake air in the intake valve passage 2 is drawn into the cylinder by the gas flow generated by the combustion gas in the cylinder flowing into the exhaust passage 3. Therefore, when the gas flow becomes strong, such as during high rotation, more intake air is filled in the cylinder, and the output is improved.

コントロールユニット15は、エンジン回転数や負荷等の運転状態、その他可変動弁機構16やスロットル弁13等の作動診断や制御値学習等の要求に応じてバルブタイミングの制御目標値を設定し、可変動弁機構16を制御する。   The control unit 15 sets the control target value of the valve timing according to the operation state such as the engine speed and load, and other requests such as operation diagnosis of the variable valve mechanism 16 and the throttle valve 13 and control value learning. The variable valve mechanism 16 is controlled.

本実施形態では、例えば、アイドル運転時には図2(b)のようにバルブオーバーラップがゼロとなるように、高負荷高回転時には図2(c)のようにバルブオーバーラップが正となるように、低負荷運転時には図2(a)のようにバルブオーバーラップが負となるように制御する。   In the present embodiment, for example, the valve overlap is zero as shown in FIG. 2B during idle operation, and the valve overlap is positive as shown in FIG. 2C during high load and high rotation. During low load operation, control is performed so that the valve overlap is negative as shown in FIG.

ところで、可変動弁機構16やスロットル弁13等の作動診断や制御値学習等を行うために、アイドル運転時に可変動弁機構16を駆動する場合がある。可変動弁機構16を駆動してバルブタイミングを変更すると、熱効率が変化することによって発生トルクが変化する。例えば、最遅角位置では吸気弁4の閉時期は下死点後90度以降となるので、バルブオーバーラップがゼロである通常のアイドル運転(図2(b))から最遅角位置(図2(c))に変更すると、実圧縮比が低下し、これに伴って熱効率が低下することによって発生トルクも低下するので、アイドル回転数を維持できずにエンストするおそれがある。特に、バルブオーバーラップがゼロ又はマイナスの場合には、発生トルクの変動に対する吸気弁4の閉時期の変化の影響が大きい。なお、バルブオーバーラップがプラスの場合は、排気の内部還流量の大小の影響が大きくなる。   By the way, in order to perform operation diagnosis, control value learning, and the like of the variable valve mechanism 16 and the throttle valve 13, the variable valve mechanism 16 may be driven during idle operation. When the variable valve mechanism 16 is driven to change the valve timing, the generated torque changes due to the change in thermal efficiency. For example, at the most retarded position, the closing timing of the intake valve 4 is 90 degrees after bottom dead center, so that the normal retarded operation (FIG. 2B) where the valve overlap is zero (FIG. 2B) is the most retarded position (FIG. If it is changed to 2 (c), the actual compression ratio is lowered, and accordingly, the generated torque is also lowered due to the decrease in thermal efficiency. In particular, when the valve overlap is zero or negative, the influence of the change in the closing timing of the intake valve 4 on the fluctuation of the generated torque is large. When the valve overlap is positive, the influence of the amount of internal recirculation of exhaust becomes large.

そこで、バルブオーバーラップがゼロ又はマイナスの場合には、アイドル回転数を維持するため以下のような制御(アイドル空気量制御)を実行する。図3はアイドル空気量制御の制御ルーチンを表すフローチャートである。   Therefore, when the valve overlap is zero or negative, the following control (idle air amount control) is executed in order to maintain the idling speed. FIG. 3 is a flowchart showing a control routine of idle air amount control.

ステップS1では、アイドル回転数を維持するのに必要な吸入空気量であるベースアイドル空気量ISC0を、水温やエンジン回転数等に基づいて算出する。なお、ベースアイドル空気量ISC0はバルブオーバーラップがゼロの状態でアイドル回転数を維持するのに必要な吸入空気量とする。   In step S1, a base idle air amount ISC0, which is an intake air amount necessary to maintain the idle speed, is calculated based on the water temperature, the engine speed, and the like. Note that the base idle air amount ISC0 is an intake air amount necessary to maintain the idling speed while the valve overlap is zero.

ステップS2では、可変動弁機構16が制御可能か否か、バルブタイミングの検出が可能か否かを判定する。具体的には、可変動弁機構16を駆動するための油圧を制御するソレノイドバルブ(図示せず)や、吸気側カム角センサ19、排気側カム角センサ20等からの信号を検知できるか否かで判断する。信号を検知できるのであれば、可変動弁機構16制御可能、バルブタイミング検知可能と判断してステップS3へ進み、検知できないのであればそれぞれ不可能と判断してステップS4に進む。   In step S2, it is determined whether or not the variable valve mechanism 16 can be controlled and whether or not the valve timing can be detected. Specifically, it is possible to detect signals from a solenoid valve (not shown) for controlling the hydraulic pressure for driving the variable valve mechanism 16, the intake side cam angle sensor 19, the exhaust side cam angle sensor 20, and the like. Judge. If the signal can be detected, it is determined that the variable valve mechanism 16 can be controlled and the valve timing can be detected, and the process proceeds to step S3. If the signal cannot be detected, it is determined that each is impossible and the process proceeds to step S4.

ステップS3では、目標とするバルブタイミングにするための可変動弁機構16の作動角度(以下、目標VTC角度VTCTRGという)に基づいてアイドル空気量補正値ISCVTCを算出する。目標VTC角度VTCTRGは、作動診断や制御値学習の目的に応じて定まる値である。   In step S3, the idle air amount correction value ISCVTC is calculated based on the operating angle of the variable valve mechanism 16 for the target valve timing (hereinafter referred to as the target VTC angle VTCTRG). The target VTC angle VTCTRG is a value determined according to the purpose of operation diagnosis and control value learning.

アイドル空気量補正値は、図4に示すテーブルを用いて算出する。図4は、アイドル運転時にバルブオーバーラップがゼロの状態を基準として吸入空気量を適合した場合について、縦軸をアイドル空気量補正値ISCVTC、横軸を目標VTC角度VTCTRGとして表したものである。なお、目標VTC角度VTCTRGは、バルブタイミングが最遅角のときを最小値とする。   The idle air amount correction value is calculated using the table shown in FIG. FIG. 4 shows the case where the intake air amount is adapted with reference to a state in which the valve overlap is zero during idle operation, and the vertical axis represents the idle air amount correction value ISCVTC and the horizontal axis represents the target VTC angle VTCTRG. The target VTC angle VTCTRG is set to the minimum value when the valve timing is the most retarded angle.

図4に示すように、アイドル空気量補正値ISCVTCは目標VTC角度VTCTRGが最小のときに最大値となり、そこから進角するにつれて小さくなり、バルブオーバーラップがゼロのときにISCVTC=1となる。なお、ISCVTC=1は「補正なし」を意味する。   As shown in FIG. 4, the idle air amount correction value ISCVTC has a maximum value when the target VTC angle VTCTRG is minimum, decreases as the target VTC angle VTCTRG advances, and becomes ISCVTC = 1 when the valve overlap is zero. Note that ISCVTC = 1 means “no correction”.

ステップS4では、アイドル空気量補正値ISCVTCとして、目標VTC角度VTCTRGが最小のときの値を設定する。すなわち、バルブタイミングの検出が不可能な場合等には、最遅角の状態であるものとして制御を行う。これにより、吸入空気量が不足することがなくなるので、エンストを確実に回避することができる。   In step S4, a value when the target VTC angle VTCTRG is minimum is set as the idle air amount correction value ISCVTC. That is, when the valve timing cannot be detected, the control is performed assuming that the state is the most retarded. As a result, the intake air amount will not be insufficient, and engine stall can be avoided reliably.

ステップS5では、ステップS3又はステップS4で設定したアイドル空気量補正値ISCVTCと、ベースアイドル空気量ISC0との積を算出し、これをアイドル空気量ISCとする。   In step S5, the product of the idle air amount correction value ISCVTC set in step S3 or step S4 and the base idle air amount ISC0 is calculated, and this is used as the idle air amount ISC.

ステップS6では、ステップS5で算出したアイドル空気量ISCとなるように、スロットル弁13の開度を制御する。すなわち、補正によりアイドル空気量がベースアイドル空気量ISC0よりも増加した場合には、増加した分だけスロットル弁13の開度を大きくする。   In step S6, the opening degree of the throttle valve 13 is controlled so that the idle air amount ISC calculated in step S5 is obtained. That is, when the idle air amount is increased from the base idle air amount ISC0 by the correction, the opening of the throttle valve 13 is increased by the increased amount.

ここで、スロットル弁13の開度制御について説明する。補正後のアイドル空気量ISCを実現するためのは、スロットル弁13の開度の目標値(以下、目標開度という)を設定して制御することになるが、目標開度の設定については、以下のような手法を用いることができる。   Here, the opening degree control of the throttle valve 13 will be described. In order to realize the corrected idle air amount ISC, control is performed by setting a target value of the opening of the throttle valve 13 (hereinafter referred to as target opening). The following methods can be used.

第1の手法としては、吸気弁4の閉時期を吸気側カム角度センサ19及びクランク角センサ21の検出値に基づいて算出し、この算出値に基づいて目標開度を設定する手法がある。これによれば、吸気弁4の実際の閉時期を用いることになるので、例えば作動油の油温、油圧等といった可変動弁機構16の作動状況によらず、必要な補正量を設定することができるという効果が得られる。   As a first method, there is a method of calculating the closing timing of the intake valve 4 based on detection values of the intake cam angle sensor 19 and the crank angle sensor 21 and setting a target opening based on the calculated values. According to this, since the actual closing timing of the intake valve 4 is used, a necessary correction amount is set regardless of the operating state of the variable valve mechanism 16 such as the oil temperature and hydraulic pressure of the operating oil, for example. The effect of being able to be obtained.

第2の手法としては、吸気弁4の閉時期を可変動弁機構16の制御目標値に基づいて算出し、この算出値に基づいて目標開度を設定する手法がある。これによれば、早期に可変動弁16の動作後の状態に対応したスロットル開度にすることができるので、スロットル開度を変化させてから燃焼室11内に流入する空気量が変化するまでの時間遅れの影響が小さくなり、安定したアイドル空気量補正を行うことができるという効果が得られる。   As a second method, there is a method of calculating the closing timing of the intake valve 4 based on the control target value of the variable valve mechanism 16 and setting the target opening based on this calculated value. According to this, since the throttle opening corresponding to the state after the operation of the variable valve 16 can be made at an early stage, the amount of air flowing into the combustion chamber 11 changes after the throttle opening is changed. The effect of the time delay is reduced, and the effect that stable idle air amount correction can be performed is obtained.

第3の手法としては、吸気弁4の閉時期を可変動弁機構16の制御目標値から算出した閉時期に一次処理を施し、この一次処理後の閉時期に基づいて目標開度を設定する手法がある。これによれば、スロットル開度を変化させてから燃焼室11内に流入する空気量が変化するまでの時間遅れに忠実に対応したスロットル開度を与えることができるという効果が得られる。   As a third method, primary processing is performed on the closing timing calculated from the control target value of the variable valve mechanism 16 for the closing timing of the intake valve 4, and the target opening is set based on the closing timing after the primary processing. There is a technique. According to this, it is possible to provide an effect that it is possible to give a throttle opening faithfully corresponding to a time delay from when the throttle opening is changed to when the amount of air flowing into the combustion chamber 11 changes.

ここで、一次遅れ処理のための係数としては、例えば油温を用いる。油温の高低によって油圧が変化し可変動弁機構16の動作速度も変化するため、係数として油温を用いることで、可変動弁機構16の作動状況に応じた、より精度の高い制御を行うことができる。   Here, for example, oil temperature is used as the coefficient for the first-order lag processing. Since the oil pressure changes depending on the oil temperature, and the operating speed of the variable valve mechanism 16 also changes, the oil temperature is used as a coefficient, so that more accurate control is performed according to the operating state of the variable valve mechanism 16. be able to.

上記の制御を実行した場合の、エンジン回転数、可変動弁機構16の作動角度、アイドル空気量補正値ISCVTC、スロットル弁13の開度の変化を、一般的なエンジン回転数フィードバック補正のみの場合と比較して説明する。図5は本実施形態の制御を実行した場合、図6は一般的なエンジン回転数フィードバック補正のみの場合について表したタイムチャートである。なお、チャート中の実線は目標値、破線は実際の値を表す。   When the engine speed, the operating angle of the variable valve mechanism 16, the idle air amount correction value ISCVTC, and the opening of the throttle valve 13 are changed when the above control is executed, only in general engine speed feedback correction And will be described. FIG. 5 is a time chart showing the case where the control of this embodiment is executed, and FIG. 6 is a time chart showing the case of only general engine speed feedback correction. The solid line in the chart represents the target value, and the broken line represents the actual value.

本実施形態の制御を実行する場合には、図5に示すように、アイドル運転中(エンジン回転数Nidle、バルブオーバーラップなし)のt1で目標VTC角度VTCTRGが最小値に変更されると、図3に示した制御フローチャートにしたがって1より大きなアイドル空気量補正値ISCVTCが設定され、吸入空気量が増量補正される。これにより、バルブタイミングの遅角化により実圧縮比が低下するt1以降も、アイドル回転数Nidleを維持することができる。   When executing the control of the present embodiment, as shown in FIG. 5, when the target VTC angle VTCRG is changed to the minimum value at t1 during idling (engine speed Nidle, no valve overlap), In accordance with the control flowchart shown in FIG. 3, an idle air amount correction value ISCVTC larger than 1 is set, and the intake air amount is corrected to increase. As a result, the idling speed Nidle can be maintained even after t1 when the actual compression ratio decreases due to the retarded valve timing.

これに対して、一般的に知られているアイドル回転数フィードバック制御のみを実行する場合には、図6に示すように、アイドル運転中に目標VTC角度が遅角側に変更されると、バルブタイミングの遅角に伴ってエンジン回転数が低下する。このとき、アイドル回転数を維持するようフィードバック補正が行われるので、エンジン回転数の目標値は上昇し、スロットル開度の目標値も大きくなる。しかしながら、フィードバック補正の場合、エンジン回転数の低下を検知してから実際にスロットル開度が大きくなるまで、そしてスロットル開度が大きくなってから実際に燃焼室11に供給される吸入空気量が増加するまでに時間を要するので、吸入空気量の増加がエンジン回転数の低下に追いつかずにエンストに至るおそれがある。   On the other hand, when only the generally known idle speed feedback control is executed, as shown in FIG. 6, when the target VTC angle is changed to the retard side during idle operation, the valve The engine speed decreases with the timing delay. At this time, since feedback correction is performed so as to maintain the idling engine speed, the target value of the engine speed increases and the target value of the throttle opening also increases. However, in the case of feedback correction, the amount of intake air actually supplied to the combustion chamber 11 increases after the decrease in engine speed is detected until the throttle opening is actually increased, and after the throttle opening is increased. Since it takes time to do so, an increase in the intake air amount may not catch up with a decrease in the engine speed and may lead to an engine stall.

なお、可変動弁機構16としては、バルブタイミングを可変に制御し得るものであれば本実施形態を適用可能であり、例えば特開2003−206765号公報等に開示されているような、バルブタイミングの他にバルブリフト量も可変に制御しうる機構であっても適用可能である。   As the variable valve mechanism 16, the present embodiment can be applied as long as the valve timing can be variably controlled. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-206765, etc. In addition, a mechanism capable of variably controlling the valve lift amount is also applicable.

また、アイドル空気量の補正をスロットル弁13の開度制御により行う場合について説明したが、アイドル運転時の空気量を別途設けたアイドル運転時用の弁(いわゆるアイドルスピードコントロールバルブ)により制御する構成にも適用可能である。この場合には、補正後のアイドル空気量に応じてアイドル運転時用の弁の開度を制御することになる。   Further, although the case where the idle air amount is corrected by controlling the opening degree of the throttle valve 13 has been described, the air amount during idle operation is controlled by a valve for idle operation (so-called idle speed control valve) provided separately. It is also applicable to. In this case, the opening degree of the valve for idle operation is controlled according to the corrected idle air amount.

以上のように本実施形態では、以下に記載するような効果を得ることができる。
(1)吸気弁4の閉時期に応じてアイドル運転時の吸入空気量を制御するので、例えばアイドル運転中に可変動弁機構16を駆動してバルブタイミングを変更した場合に、実圧縮比の変化に伴って熱効率が変化してもアイドル回転数を維持することができる。
(2)バルブオーバーラップ期間がゼロ又はマイナスの場合にのみ、吸気弁4の閉時期に応じた空気量の制御を行うので、発生トルク変動に対する吸気弁4の閉時期の変化の影響が大きい状態でも確実にアイドル回転数を維持することができる。
(3)吸気弁4の閉時期が遅くなるのに伴って吸入空気量を増量するので、実圧縮比が低下して熱効率が低下するほど吸入空気量が増加することとなる。これにより、アイドル回転数を維持することができる。
(4)吸気弁4の閉時期として、実際の検出値を用いるので、油温や油圧等の可変動弁機構16の作動状況によらず、必要な吸入空気量を供給することができる。
(5)吸気弁4の閉時期として、可変動弁機構16の制御目標値から算出した閉時期を用いるので、早期に可変動弁16の動作後の状態に対応したスロットル開度にすることができ、これにより、スロットル開度を変化させてから燃焼室11内に流入する空気量が変化するまでの時間遅れの影響が小さくなり、安定したアイドル空気量補正を行うことができる
(6)吸気弁4の閉時期を可変動弁機構16の制御目標値から算出した閉時期に一次処理を施し、この一次処理後の閉時期に基づいて目標開度を設定するので、スロットル開度を変化させてから燃焼室11内に流入する空気量が変化するまでの時間遅れに忠実に対応したスロットル開度を与えることができる。
(7)一次遅れ処理のための係数として油温を用いる。これにより、油温の高低によって油圧が変化して可変動弁機構16の動作速度が変化した場合にも、可変動弁機構16の作動状況に応じた、より精度の高い制御を行うことができる。
(8)吸気弁4の閉時期の検出もしくは算出が不可能な場合は、吸気弁4の閉時期が可変動弁機構16の機構上最も遅い場合、すなわちアイドル回転数を維持するのに必要な吸入空気量が最も多い状態に対応するようスロットル弁13の開度を制御するので、吸入空気量不足によるエンストを防止することができる。
As described above, in this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Since the intake air amount during idle operation is controlled according to the closing timing of the intake valve 4, for example, when the variable valve mechanism 16 is driven during idle operation to change the valve timing, the actual compression ratio Even if the thermal efficiency changes with the change, the idling speed can be maintained.
(2) Since the air amount is controlled according to the closing timing of the intake valve 4 only when the valve overlap period is zero or negative, the influence of the change in the closing timing of the intake valve 4 on the generated torque fluctuation is large. However, the idling speed can be maintained reliably.
(3) Since the intake air amount is increased as the closing timing of the intake valve 4 is delayed, the intake air amount increases as the actual compression ratio decreases and the thermal efficiency decreases. As a result, the idling speed can be maintained.
(4) Since the actual detection value is used as the closing timing of the intake valve 4, the necessary intake air amount can be supplied regardless of the operating state of the variable valve mechanism 16 such as the oil temperature and hydraulic pressure.
(5) Since the closing timing calculated from the control target value of the variable valve mechanism 16 is used as the closing timing of the intake valve 4, the throttle opening corresponding to the state after the operation of the variable valve 16 can be made early. Thus, the influence of the time delay from the change of the throttle opening to the change of the amount of air flowing into the combustion chamber 11 is reduced, and stable idle air amount correction can be performed (6) Intake Primary processing is performed on the closing timing calculated from the control target value of the variable valve mechanism 16 for the closing timing of the valve 4, and the target opening is set based on the closing timing after the primary processing, so the throttle opening is changed. Therefore, it is possible to give a throttle opening faithfully corresponding to a time delay until the amount of air flowing into the combustion chamber 11 changes.
(7) Oil temperature is used as a coefficient for the first-order lag treatment. As a result, even when the hydraulic pressure changes depending on the oil temperature, and the operating speed of the variable valve mechanism 16 changes, more accurate control according to the operating state of the variable valve mechanism 16 can be performed. .
(8) When it is impossible to detect or calculate the closing timing of the intake valve 4, the closing timing of the intake valve 4 is the slowest in the mechanism of the variable valve mechanism 16, that is, it is necessary to maintain the idle speed. Since the opening degree of the throttle valve 13 is controlled so as to correspond to the state where the intake air amount is the largest, it is possible to prevent engine stall due to insufficient intake air amount.

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims.

本実施形態のシステム構成の概略図である。It is the schematic of the system configuration | structure of this embodiment. (a)〜(c)は本実施形態で用いるバルブタイミングの例を表す図である。(A)-(c) is a figure showing the example of the valve timing used by this embodiment. アイドル空気量補正の制御ルーチンを表す図である。It is a figure showing the control routine of idle air quantity correction | amendment. アイドル空気量補正値算出用のテーブルである。It is a table for idle air quantity correction value calculation. 本実施形態のアイドル空気量補正を実行した場合のタイムチャートである。It is a time chart at the time of performing idle air amount correction | amendment of this embodiment. アイドル回転数フィードバック補正のみ実行した場合のタイムチャートTime chart when only idle speed feedback correction is executed

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
2 吸気通路
3 排気通路
4 吸気弁
5 排気弁
6 吸気カムシャフト
7 排気カムシャフト
8 点火栓
9 ピストン
10 クランクシャフト
11 燃焼室
12 コレクタ部
13 スロットル弁
14 エアフローメータ
15 コントロールユニット(ECU)
16 可変動弁機構
17 燃料噴射弁
18 水温センサ
19 吸気側カム角度センサ
20 排気側カム角度センサ
21 クランク角センサ
22 空燃比センサ
23 アクセル開度センサ
24 スロットルポジションセンサ
25 NOx触媒
26 三元触媒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Intake passage 3 Exhaust passage 4 Intake valve 5 Exhaust valve 6 Intake camshaft 7 Exhaust camshaft 8 Spark plug 9 Piston 10 Crankshaft 11 Combustion chamber 12 Collector part 13 Throttle valve 14 Air flow meter 15 Control unit (ECU)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 Variable valve mechanism 17 Fuel injection valve 18 Water temperature sensor 19 Intake side cam angle sensor 20 Exhaust side cam angle sensor 21 Crank angle sensor 22 Air-fuel ratio sensor 23 Accelerator opening sensor 24 Throttle position sensor 25 NOx catalyst 26 Three-way catalyst

Claims (9)

内燃機関の回転に同期して開閉する吸気弁と、
前記吸気弁の開閉時期を可変に制御し得る可変動弁機構と、
前記内燃機関の吸入空気量の制御を行う吸入空気量制御手段と、
を備え、
前記吸入空気量制御手段は、前記内燃機関のアイドル運転時であってバルブオーバーラップ期間がゼロもしくはマイナスの場合にのみ、前記吸気弁の閉時期に応じて前記吸入空気量を制御するアイドル空気量制御を行なうことを特徴とする内燃機関。
An intake valve that opens and closes in synchronization with the rotation of the internal combustion engine;
A variable valve mechanism capable of variably controlling the opening and closing timing of the intake valve;
Intake air amount control means for controlling the intake air amount of the internal combustion engine;
With
The intake air amount control means controls the intake air amount according to the closing timing of the intake valve only when the internal combustion engine is idling and the valve overlap period is zero or negative. An internal combustion engine characterized by performing control.
記バルブオーバーラップ期間を算出するバルブオーバーラップ算出手段を備えことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。 Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that Ru provided with a valve overlap calculation means for calculating the pre fangs lube overlap period. 前記アイドル空気量制御は、前記吸気弁の閉時期が遅くなるのに伴って前記吸入空気量を増量することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関。 The internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the idle air amount control increases the intake air amount as the closing timing of the intake valve is delayed. 前記吸気弁の少なくとも閉時期を検出する吸気弁作動時期検出手段を備え、
前記吸入空気量制御手段は、前記吸気弁の閉時期として前記吸気弁作動時期検出手段の検出値を用いて前記アイドル空気量制御を実行することを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の内燃機関。
An intake valve operation timing detection means for detecting at least the closing timing of the intake valve;
The said intake air amount control means performs the said idle air amount control using the detected value of the said intake valve action | operation timing detection means as a closing timing of the said intake valve, The one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned. Internal combustion engine as described in one.
前記吸入空気量制御手段は、前記吸気弁の閉時期として前記可変動弁機構の制御目標値から算出した吸気弁閉時期を用いて前記アイドル空気量制御を実行することを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の内燃機関。 2. The intake air amount control means executes the idle air amount control using an intake valve closing timing calculated from a control target value of the variable valve mechanism as a closing timing of the intake valve. The internal combustion engine as described in any one of 1-3. 前記吸入空気量制御手段は、前記吸気弁の閉時期として前記可変動弁機構の制御目標値から算出した吸気弁閉時期に一次遅れ処理を施したものを用いて前記アイドル空気量制御を実行することを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の内燃機関。 The intake air amount control means executes the idle air amount control by using the intake valve closing timing calculated from the control target value of the variable valve mechanism as the closing timing of the intake valve and subjected to first-order lag processing. The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein 前記内燃機関の油温を検出する油温手段を備え、
前記吸入空気量制御手段は前記油温検出手段の検出値を一次遅れ係数として前記一次遅れ処理を施すことを特徴とする請求項6に記載の内燃機関。
Oil temperature means for detecting the oil temperature of the internal combustion engine,
The internal combustion engine according to claim 6, wherein the intake air amount control means performs the first-order lag process using a detection value of the oil temperature detection means as a first-order lag coefficient.
前記吸気弁の閉時期の検出もしくは算出が不可能な場合は、前記吸入空気量制御手段は前記可変動弁機構の機構上最も遅い吸気弁閉時期であるものとして前記吸入空気量の制御を行なうことを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関。 If it is impossible to detect or calculate the closing timing of the intake valve, the intake air amount control means controls the intake air amount assuming that it is the latest intake valve closing timing in terms of the variable valve mechanism. The internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized by the above. 前記吸入空気量制御手段は、電子制御式のスロットル弁であることを特徴とする請求項1から8のいずれか一つに記載の内燃機関。 9. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the intake air amount control means is an electronically controlled throttle valve.
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