JP4952732B2 - Internal combustion engine control method and internal combustion engine control system - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関において吸気通路から気筒内への空気の流入を遮断可能な吸気弁の閉弁時期制御に関する。 The present invention relates to valve closing timing control of an intake valve capable of blocking the inflow of air from an intake passage into a cylinder in an internal combustion engine.
従来、排ガス性能の向上等を目的として、内燃機関の吸気弁の開弁時期あるいは閉弁時期を運転条件に応じて制御する方法が開発されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, for the purpose of improving exhaust gas performance and the like, a method for controlling the opening timing or closing timing of an intake valve of an internal combustion engine according to operating conditions has been developed.
例えば、特許文献1には、排気弁と吸気弁の開閉時期を制御する方法が開示されている。この方法では、中負荷領域において、吸気弁の閉弁時期を下死点より遅角側に制御している。一方、全負荷領域においては、吸気弁の閉弁時期を中負荷領域における時期よりも進角させている。つまり、負荷の低下に伴い吸気閉弁時期を遅角させることで気筒空気充填量を低下させている。その結果、この方法を用いれば、スロットル弁による空気量制御の必要性が低下し、吸気管圧力低下ひいては吸気行程中の気筒内圧力低下に伴うポンプ損失が抑制されて、機関の運転効率を高めることが出来る。 For example, Patent Document 1 discloses a method for controlling the opening / closing timing of an exhaust valve and an intake valve. In this method, the closing timing of the intake valve is controlled to be retarded from the bottom dead center in the middle load region. On the other hand, in the full load region, the closing timing of the intake valve is advanced from the timing in the medium load region. That is, the cylinder air charge amount is reduced by retarding the intake valve closing timing as the load decreases. As a result, if this method is used, the necessity of air amount control by the throttle valve is reduced, and the pump loss due to the intake pipe pressure drop and thus the cylinder pressure drop during the intake stroke is suppressed, thereby improving the engine operating efficiency. I can do it.
また、前記方法は、全負荷領域において吸気弁の閉弁時期を回転数の増加に伴い吸気の吹き返しがない範囲で遅角させている。すなわち、吸気閉弁時期を吸気慣性の大きい高回転ほど遅角させ、全ての回転数における高い充填効率を実現し、出力の確保を図っている。 In the above-described method, the closing timing of the intake valve is retarded in the full load region in a range where the intake air does not blow back as the rotational speed increases. In other words, the intake valve closing timing is retarded as the rotation speed of the intake air is increased, so that high charging efficiency at all rotation speeds is achieved and output is secured.
前記特許文献1の方法は、内燃機関の運転効率を高めながら、出力を高めることが出来る。しかしながら、更に運転効率及び出力を高めるために、内燃機関の膨張比を高めようとすると、以下のような課題があり、対応することが出来ない。つまり、膨張比を高めるためには、内燃機関の幾何学的圧縮比を高める必要がある。幾何学的圧縮比が高いときに、内燃機関の速度すなわち回転数が低く気筒内のガス流動が小さい条件下で気筒空気充填率が高いならば、圧縮行程時に気筒内の混合気が過熱され、未燃混合気が火花点火前に自着火したり、火花点火後に筒内混合気の未燃部分が火炎伝播前に過剰圧縮されて過剰に高温となり自着火するといった現象、すなわち異常燃焼が生じるおそれが高まる。 The method of Patent Document 1 can increase the output while increasing the operating efficiency of the internal combustion engine. However, if the expansion ratio of the internal combustion engine is to be increased in order to further increase the operating efficiency and output, there are the following problems that cannot be dealt with. That is, in order to increase the expansion ratio, it is necessary to increase the geometric compression ratio of the internal combustion engine. When the geometric compression ratio is high, if the cylinder air filling rate is high under the condition that the speed of the internal combustion engine, that is, the rotational speed is low and the gas flow in the cylinder is small, the mixture in the cylinder is overheated during the compression stroke, Unburned mixture may self-ignite before spark ignition, or after ignition, the unburned portion of the in-cylinder mixture may be over-compressed before flame propagation, resulting in excessively high temperature and self-ignition. Will increase.
本発明は、このような事情に鑑み、異常燃焼の発生を回避しながら、内燃機関の運転効率と出力を向上することを目的とする。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to improve the operation efficiency and output of an internal combustion engine while avoiding the occurrence of abnormal combustion.
前記課題を解決するための手段として、本発明の一つの観点によれば、往復移動するピストンを収容するとともに燃焼室を形成する気筒と、前記気筒内へ導入される空気が通過する吸気通路と、当該吸気通路から前記気筒内への空気の流入を遮断可能な吸気弁と、前記気筒内から排出される排気が通過する排気通路と、前記気筒内から前記排気通路への排気の流出を遮断可能な排気弁とを有する内燃機関を制御する方法が提供される。この方法は、前記吸気弁の閉弁時期を、前記吸気通路から前記気筒内への空気の導入量が最大となる時期よりも遅角側であって、前記内燃機関の回転数が同一の条件下において、前記気筒内に導入される空気量の目標値である目標空気充填量が大きくなるほど進角するように、かつ、前記目標空気充填量が最大であって前記回転数が予め設定された基準回転数未満となる条件下において、前記回転数が上昇するほど進角するように制御する(請求項1)。
As means for solving the above-mentioned problems, according to one aspect of the present invention, a cylinder that houses a reciprocating piston and forms a combustion chamber, and an intake passage through which air introduced into the cylinder passes, , An intake valve capable of blocking the inflow of air from the intake passage into the cylinder, an exhaust passage through which the exhaust discharged from the cylinder passes, and an outflow of exhaust from the cylinder to the exhaust passage A method for controlling an internal combustion engine with possible exhaust valves is provided. In this method, the closing timing of the intake valve is retarded from the timing at which the amount of air introduced from the intake passage into the cylinder is maximized, and the rotational speed of the internal combustion engine is the same. Below, as the target air charge amount, which is the target value of the air amount introduced into the cylinder, increases, the target air charge amount is maximum and the rotation speed is preset. Control is performed so as to advance as the rotational speed increases under the condition of less than the reference rotational speed .
この方法によれば、高負荷低回転領域における吸気の閉弁時期が、空気の導入量が最大となる時期よりも十分に遅角側、すなわち、気筒内から吸気通路側への空気の吹き返しが十分に生じるような時期に制御される。これにより、機関運転効率を高めるために膨張比を高めることで圧縮比が高まって異常燃焼が生じる可能性が高まったとしても、異常燃焼発生可能性の高い高負荷低回転領域において、スロットル弁の絞りによるポンプ損失を高めることなく気筒内に導入される空気量が抑制され、圧縮時の気筒内の温度上昇が抑制されて、異常燃焼の発生の回避が可能となる。結果として、この方法によれば、高膨張比と低ポンプ損失により高負荷低回転領域における機関運転効率をより高めることが出来る。 According to this method, the closing timing of the intake air in the high-load low-rotation region is sufficiently retarded from the time when the amount of air introduced is maximized, that is, the air blows back from the cylinder to the intake passage side. It is controlled at a time when it occurs sufficiently. As a result, even if the expansion ratio is increased to increase the engine operation efficiency and the possibility that abnormal combustion occurs due to the increase in the compression ratio, in the high load low rotation region where abnormal combustion is likely to occur, The amount of air introduced into the cylinder is suppressed without increasing the pumping loss due to the throttle, the temperature rise in the cylinder during compression is suppressed, and the occurrence of abnormal combustion can be avoided. As a result, according to this method, the engine operation efficiency in the high load and low rotation region can be further increased due to the high expansion ratio and the low pump loss.
一方、前記低回転領域よりも回転数が高い領域では、異常燃焼発生可能性は低下する。それに対応して、この方法では、吸気の閉弁時期が回転数の増加とともに進角側に制御されて空気の吹き返しが抑制されるので、気筒空気充填量が高められ、増加した空気量に応じて増加した燃料の燃焼により出力が向上する。結果として、この方法によれば、広範囲な運転領域において、機関運転効率を高めるとともに、機関出力を向上させることが出来る。 On the other hand, in the region where the rotational speed is higher than the low rotational region, the possibility of abnormal combustion is reduced. Correspondingly, in this method, the valve closing timing of the intake air is controlled to the advance side as the rotational speed increases, and air blowback is suppressed, so that the cylinder air filling amount is increased and the air amount is increased according to the increased air amount. The output is improved by the increased combustion of the fuel. As a result, according to this method, the engine operation efficiency can be increased and the engine output can be improved in a wide range of operation.
また、本発明の別の観点によれば、往復移動するピストンを収容するとともに燃焼室を形成する気筒と、前記気筒内へ導入される空気が通過する吸気通路と、当該吸気通路から前記気筒内への空気の流入を遮断可能な吸気弁と、前記気筒内から排出される排気が通過する排気通路と、前記気筒内から前記排気通路への排気の流出を遮断可能な排気弁とを有する内燃機関を制御する方法であって、前記吸気弁の閉弁時期を、前記吸気通路から前記気筒内への空気の流入量が最大となる時期よりも遅角側であって、前記内燃機関の回転数が同一となる条件下において、前記気筒内に導入される空気量の目標値である目標空気充填量が大きくなるほど進角するように制御するとともに、前記目標空気充填量が最大となる条件下において前記回転数が予め設定された基準回転数未満の場合には、前記吸気弁の閉弁時期を当該回転数が上昇するほど進角するように制御する一方、前記目標空気充填量が最大となる条件下において前記回転数が前記基準回転数以上の場合には、前記吸気弁の閉弁時期を当該回転数の上昇に応じて遅角するように制御することを特徴とする内燃機関の制御方法が提供される(請求項2)。 Further, according to another aspect of the present invention, a cylinder that houses a reciprocating piston and that forms a combustion chamber, an intake passage through which air introduced into the cylinder passes, and the intake passage to the inside of the cylinder An internal combustion engine having an intake valve capable of shutting off the inflow of air into the cylinder, an exhaust passage through which exhaust exhausted from the cylinder passes, and an exhaust valve capable of shutting off the outflow of exhaust gas from the cylinder to the exhaust passage A method of controlling an engine, wherein the closing timing of the intake valve is retarded from a timing at which the amount of air flowing into the cylinder from the intake passage becomes maximum, and the rotation of the internal combustion engine Under the condition that the number is the same, the target air filling amount that is the target value of the air amount introduced into the cylinder is controlled to advance as the target air filling amount increases, and the target air filling amount is maximized. The rotation speed is If the engine speed is less than the reference rotation speed set for the above, the valve closing timing of the intake valve is controlled to advance as the rotation speed increases, while the target air filling amount is maximized. When the rotational speed is equal to or higher than the reference rotational speed, a control method for an internal combustion engine is provided, wherein the closing timing of the intake valve is controlled to be retarded according to the increase in the rotational speed. (Claim 2).
この方法によれば、高負荷低回転領域における吸気の閉弁時期が、空気の導入量が最大となる時期よりも十分に遅角側、すなわち、気筒内から吸気通路側への空気の吹き返しが十分に生じるような時期に制御される。これにより、機関運転効率を高めるために膨張比を高めることで圧縮比が高まって異常燃焼が生じる可能性が高まったとしても、異常燃焼発生可能性の高い高負荷低回転領域において、スロットル弁の絞りによるポンプ損失を高めることなく、気筒内に導入される空気量が抑制される。これにより、圧縮時の気筒内の温度上昇が抑制され、異常燃焼の発生は回避可能となる。結果として、本方法によれば、高膨張比と低ポンプ損失により高負荷低回転領域における機関運転効率をより高めることが出来る。 According to this method, the closing timing of the intake air in the high-load low-rotation region is sufficiently retarded from the time when the amount of air introduced is maximized, that is, the air blows back from the cylinder to the intake passage side. It is controlled at a time when it occurs sufficiently. As a result, even if the expansion ratio is increased to increase the engine operation efficiency and the possibility that abnormal combustion occurs due to the increase in the compression ratio, in the high load low rotation region where abnormal combustion is likely to occur, The amount of air introduced into the cylinder is suppressed without increasing pump loss due to the restriction. Thereby, the temperature rise in the cylinder at the time of compression is suppressed, and occurrence of abnormal combustion can be avoided. As a result, according to the present method, the engine operation efficiency in the high load and low rotation region can be further increased due to the high expansion ratio and the low pump loss.
さらに、本方法では、機関回転数の上昇に応じて異常燃焼の発生の可能性が低下するのに対応して、吸気の閉弁時期が、回転数が基準回転数未満の領域では回転数の増加とともに進角側に制御されて空気の吹き返しが抑制されるので、気筒空気充填量が高められる。一方、回転数が基準回転数以上の領域では、機関回転数の上昇に伴う吸気流の慣性の増大とともに気筒空気充填量が最大となる吸気閉弁時期が遅角するのに対応して、回転数の増加とともに吸気閉弁時期が遅角側に制御されており、これにより、気筒空気充填量が高められる。そして、増加した空気量に応じて増加した燃料を燃焼させることで出力が向上する。結果として、本方法によれば、広範囲な運転領域において、機関運転効率を高めるとともに、機関出力を向上させることが出来る。 Furthermore, in this method, in response to the decrease in the possibility of abnormal combustion occurring as the engine speed increases, the intake valve closing timing is reduced in the region where the engine speed is less than the reference engine speed. As the air pressure increases, the air is controlled to be advanced and the air blow-back is suppressed, so that the cylinder air charge amount is increased. On the other hand, in the region where the rotational speed is equal to or higher than the reference rotational speed, the rotational speed corresponds to the retarded intake valve closing timing at which the cylinder air filling amount becomes maximum as the inertia of the intake air flow increases as the engine rotational speed increases. As the number increases, the intake valve closing timing is controlled to the retard side, thereby increasing the cylinder air charge amount. And an output improves by burning the increased fuel according to the increased air amount. As a result, according to the present method, the engine operation efficiency can be improved and the engine output can be improved in a wide range of operation.
また、この方法において、前記目標空気充填量が最大となる条件下において前記回転数が前記基準回転数以上の場合に、前記排気弁の開弁時期を当該回転数の上昇に応じて進角するように制御すれば、回転数の上昇に応じて排気抵抗をより小さく抑えることができ、機関運転効率を向上させることができる(請求項3)。 Further, in this method, when the rotational speed is equal to or higher than the reference rotational speed under the condition that the target air filling amount is maximized, the valve opening timing of the exhaust valve is advanced according to the increase in the rotational speed. By controlling in this way, the exhaust resistance can be further reduced as the rotational speed increases, and the engine operating efficiency can be improved (claim 3).
さらに、この方法において、前記目標空気充填量が最大となる条件下において前記回転数が前記基準回転数未満の場合に、当該回転数の上昇に応じて、前記吸気弁の開弁時期を進角するとともに排気弁の閉弁時期を遅角して吸気弁と排気弁とがいずれも開弁しているオーバーラップ期間を大きくすれば、回転数の上昇に応じて気筒内の掃気性ひいては気筒内の新気量が高められ機関出力が向上して、機関運転効率をより向上させることができる(請求項4)。 Further, in this method, when the rotation speed is less than the reference rotation speed under the condition that the target air filling amount is maximized, the opening timing of the intake valve is advanced according to the increase in the rotation speed. At the same time, if the overlap period during which both the intake valve and the exhaust valve are opened by retarding the closing timing of the exhaust valve is increased, the scavenging performance in the cylinder and the inside of the cylinder as the rotational speed increases As a result, the engine output is improved and the engine operating efficiency can be further improved.
また、本発明において、前記目標空気充填量が予め設定された基準充填量以下となる運転領域では、その運転領域全域にわたり前記吸気弁の閉弁時期を一定値に制御してもよい(請求項5)。 In the present invention, in the operation region where the target air filling amount is equal to or less than a preset reference filling amount, the closing timing of the intake valve may be controlled to a constant value over the entire operation region. 5).
そして、この場合には、前記吸気通路に設けられて、当該吸気通路内の圧力を制御可能な圧力制御手段を用い、前記目標空気充填量が前記基準充填量以下の運転領域において、前記目標空気充填量が増加するに伴って、前記圧力制御手段により前記吸気通路内の圧力を高めるようにすれば、吸気弁の制御幅を小さく抑えつつ、気筒内の空気量をより確実に前記目標空気充填量とすることができる(請求項6)。 In this case, pressure control means provided in the intake passage and capable of controlling the pressure in the intake passage is used, and in the operation region where the target air filling amount is equal to or less than the reference filling amount, the target air If the pressure in the intake passage is increased by the pressure control means as the filling amount increases, the air amount in the cylinder can be more reliably filled with the target air while the control range of the intake valve is kept small. It can be a quantity (claim 6).
また、本発明の別の観点によれば、往復移動するピストンを収容するとともに燃焼室を形成する気筒と、前記気筒内へ導入されるガスが通過する吸気通路と、当該吸気通路から前記気筒内へのガスの流入を遮断可能な吸気弁と、前記気筒内から排出される排気が通過する排気通路と、前記気筒内から前記排気通路への排気の流出を遮断可能な排気弁とを有する内燃機関の制御システムであって、前記吸気弁および排気弁を周期的に開閉させる弁駆動機構と、前記弁駆動機構を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、前記弁駆動機構を、前記吸気弁の閉弁時期が前記吸気通路から前記気筒内への空気の流入量が最大となる時期よりも遅角側になるように、制御するとともに、前記制御手段が、前記弁駆動機構を、前記吸気弁の閉弁時期が、前記内燃機関の回転数が同一となる条件下において前記気筒内に導入される空気量の目標値である目標空気充填量が大きくなるほど進角側になるように、かつ、前記吸気弁の閉弁時期が、前記目標空気充填量が最大であって前記回転数が予め設定された基準回転数未満となる条件下において前記回転数が上昇するほど進角側になるように、制御することを特徴とする内燃機関の制御システムが提供される(請求項7)。
Further, according to another aspect of the present invention, a cylinder that houses a reciprocating piston and that forms a combustion chamber, an intake passage through which gas introduced into the cylinder passes, and an intake passage from the intake passage to the inside of the cylinder An internal combustion engine having an intake valve capable of shutting off gas flow into the exhaust, an exhaust passage through which exhaust exhausted from the cylinder passes, and an exhaust valve capable of shutting off exhaust flow from the cylinder into the exhaust passage An engine control system comprising: a valve drive mechanism that periodically opens and closes the intake valve and the exhaust valve; and a control unit that controls the valve drive mechanism, wherein the control unit includes the valve drive mechanism, The valve closing timing of the intake valve is controlled to be retarded from the timing at which the amount of air flowing into the cylinder from the intake passage becomes maximum, and the control means controls the valve drive mechanism, The closing timing of the intake valve is The intake valve is closed so that the larger the target air filling amount, which is the target value of the air amount introduced into the cylinder under the condition that the rotational speed of the internal combustion engine is the same, increases. The timing is controlled such that the target air filling amount is maximum and the rotational speed is less than a reference rotational speed set in advance, so that the timing increases as the rotational speed increases. An internal combustion engine control system is provided (claim 7).
この内燃機関の制御システムでは、前記制御手段による前記弁駆動機構の制御により、高負荷低回転領域における吸気の閉弁時期が、空気の導入量が最大となる時期よりも十分に遅角側、すなわち、気筒内から吸気通路側への空気の吹き返しが十分に生じるような時期に制御される。これにより、機関運転効率を高めるために膨張比を高めることで圧縮比が高まって異常燃焼が生じる可能性が高まったとしても、異常燃焼発生可能性の高い高負荷低回転領域において、スロットル弁の絞りによるポンプ損失を高めることなく、気筒内に導入される空気量が抑制される。そのため、圧縮時の気筒内の温度上昇が抑制され、異常燃焼の発生が回避され得る。結果として、本制御システムによれば、高膨張比と低ポンプ損失により高負荷低回転領域における機関運転効率をより高めることが出来る。 In the control system for the internal combustion engine, the valve closing timing of the intake air in the high load low rotation region is sufficiently retarded from the timing at which the amount of introduced air is maximized by the control of the valve drive mechanism by the control means. That is, it is controlled at a time when air blown back from the cylinder to the intake passage is sufficiently generated. As a result, even if the expansion ratio is increased to increase the engine operation efficiency and the possibility that abnormal combustion occurs due to the increase in the compression ratio, in the high load low rotation region where abnormal combustion is likely to occur, The amount of air introduced into the cylinder is suppressed without increasing pump loss due to the restriction. Therefore, the temperature rise in the cylinder at the time of compression can be suppressed, and the occurrence of abnormal combustion can be avoided. As a result, according to the present control system, the engine operating efficiency in the high load and low rotation region can be further increased due to the high expansion ratio and the low pump loss.
一方、前記低回転領域よりも回転数が高い領域では、異常燃焼発生可能性は低下する。それに対応して、本制御システムでは、吸気の閉弁時期が回転数の増加とともに進角側に制御されて空気の吹き返しが抑制されるので、気筒空気充填量が高められ、増加した空気量に応じて増加した燃料を燃焼させることで出力が向上する。結果として、本制御システムによれば、広範囲な運転領域において、機関運転効率を高めるとともに、機関出力を向上させることが出来る。 On the other hand, in the region where the rotational speed is higher than the low rotational region, the possibility of abnormal combustion is reduced. Correspondingly, in this control system, the valve closing timing of the intake air is controlled to the advance side as the rotational speed increases, and air blowback is suppressed, so the cylinder air filling amount is increased and the increased air amount is increased. The output is improved by burning the increased fuel accordingly. As a result, according to the present control system, the engine operation efficiency can be improved and the engine output can be improved in a wide range of operation.
本発明の更に別の観点によれば、往復移動するピストンを収容するとともに燃焼室を形成する気筒と、前記気筒内へ導入されるガスが通過する吸気通路と、当該吸気通路から前記気筒内へのガスの流入を遮断可能な吸気弁と、前記気筒内から排出される排気が通過する排気通路と、前記気筒内から前記排気通路への排気の流出を遮断可能な排気弁とを有する内燃機関の制御システムであって、前記吸気弁および排気弁を周期的に開閉させる弁駆動機構と、前記弁駆動機構を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、前記弁駆動機構を、前記吸気弁の閉弁時期が、前記吸気通路から前記気筒内への空気の流入量が最大となる時期よりも遅角側であって、前記内燃機関の回転数が同一となる条件下において、前記気筒内に導入される空気量の目標値である目標空気充填量が大きくなるほど進角側になるように制御するとともに、前記制御手段が、前記弁駆動機構を、前記目標空気充填量が最大でかつ前記回転数が予め設定された基準回転数未満の条件下において前記吸気弁の閉弁時期が前記回転数が上昇するほど進角側になるように、かつ、前記目標空気充填量が最大でかつ前記回転数が前記基準回転数以上の条件下において前記吸気弁の閉弁時期が前記回転数の上昇するほど遅角側になるように、制御することを特徴とする内燃機関の制御システムが提供される(請求項8)。 According to still another aspect of the present invention, a cylinder that houses a reciprocating piston and forms a combustion chamber, an intake passage through which gas introduced into the cylinder passes, and the intake passage into the cylinder An internal combustion engine having an intake valve capable of blocking an inflow of gas, an exhaust passage through which exhaust exhausted from the cylinder passes, and an exhaust valve capable of blocking outflow of exhaust from the cylinder to the exhaust passage A valve drive mechanism for periodically opening and closing the intake valve and the exhaust valve, and a control means for controlling the valve drive mechanism, wherein the control means controls the valve drive mechanism to the intake air. The cylinder is closed under a condition that the valve closing timing is retarded from the timing at which the amount of air flowing into the cylinder from the intake passage becomes maximum and the rotational speed of the internal combustion engine is the same. Of the amount of air introduced into Control is performed so that the target air filling amount, which is a standard value, increases as the target air filling amount increases, and the control means controls the valve drive mechanism so that the target air filling amount is maximum and the rotation speed is preset. Under the condition of less than the reference rotational speed, the closing timing of the intake valve is advanced as the rotational speed increases, the target air filling amount is maximum, and the rotational speed is the reference rotational speed. An internal combustion engine control system is provided that performs control so that the closing timing of the intake valve becomes more retarded as the rotational speed increases under the above conditions (Claim 8).
この内燃機関の制御システムでは、前記制御手段による前記弁駆動機構の制御により、高負荷低回転領域における吸気の閉弁時期が、空気の導入量が最大となる時期よりも十分に遅角側、すなわち、気筒内から吸気通路側への空気の吹き返しが十分に生じるような時期に制御される。これにより、機関運転効率を高めるために膨張比を高めることで圧縮比が高まって異常燃焼が生じる可能性が高まったとしても、異常燃焼発生の可能性の高い高負荷低回転領域において、スロットル弁の絞りによるポンプ損失を高めることなく、気筒内に導入される空気量が抑制される。そのため、圧縮時の気筒内の温度上昇が抑制され、異常燃焼の発生が回避され得る。結果として、高膨張比と低ポンプ損失により高負荷低回転領域における機関運転効率をより高めることが出来る。 In the control system for the internal combustion engine, the valve closing timing of the intake air in the high load low rotation region is sufficiently retarded from the timing at which the amount of introduced air is maximized by the control of the valve drive mechanism by the control means. That is, it is controlled at a time when air blown back from the cylinder to the intake passage is sufficiently generated. As a result, even if the compression ratio increases to increase the engine operation efficiency and the possibility of abnormal combustion increases, the throttle valve in a high-load low-rotation region where there is a high possibility of abnormal combustion. The amount of air introduced into the cylinder is suppressed without increasing the pump loss due to the throttle. Therefore, the temperature rise in the cylinder at the time of compression can be suppressed, and the occurrence of abnormal combustion can be avoided. As a result, the engine operation efficiency in the high load and low rotation region can be further increased by the high expansion ratio and the low pump loss.
さらに、本制御システムでは、前記制御手段による前記弁駆動機構の制御により、機関回転数の上昇に応じて異常燃焼発生の可能性が低下するのに対応して、吸気の閉弁時期が回転数が基準回転数未満の領域では回転数の増加とともに進角側に制御されて、空気の吹き返しが抑制されるので、気筒空気充填量が高められる。一方、回転数が基準回転数以上の領域では、機関回転数の上昇に伴う吸気流の慣性の増大とともに気筒空気充填量が最大となる吸気閉弁時期が遅角するのに対応して、回転数の増加とともに吸気閉弁時期が遅角側に制御されるので、気筒空気充填量が高められる。そして、このように空気充填量が高められると、この増加した空気量に応じて増加した燃料を燃焼させることで出力が向上する。 Further, in the present control system, the valve closing timing of the intake air is set to the rotational speed in response to the possibility that the abnormal combustion occurs as the engine speed increases due to the control of the valve drive mechanism by the control means. However, in the region where the rotational speed is less than the reference rotational speed, the rotational speed is controlled to the advance side as the rotational speed is increased, and air blowback is suppressed, so that the cylinder air filling amount is increased. On the other hand, in the region where the rotational speed is equal to or higher than the reference rotational speed, the rotational speed corresponds to the retarded intake valve closing timing at which the cylinder air filling amount becomes maximum as the inertia of the intake air flow increases as the engine rotational speed increases. As the number increases, the intake valve closing timing is controlled to the retard side, so that the cylinder air charge amount is increased. When the air filling amount is increased in this way, the output is improved by burning the fuel increased in accordance with the increased air amount.
また、この制御システムにおいて、前記制御手段が、前記目標空気充填量が最大となる条件下において前記回転数が前記基準回転数以上の場合に、前記排気弁の開弁時期を当該回転数の上昇に応じて進角するように、前記弁駆動機構を制御すれば、回転数の上昇に応じて排気抵抗をより小さく抑えることができ、機関運転効率を向上させることができる(請求項9)。 Further, in this control system, when the rotation speed is equal to or higher than the reference rotation speed under the condition that the target air filling amount is maximized, the control means increases the valve opening timing of the exhaust valve. If the valve drive mechanism is controlled so as to advance according to the engine speed, the exhaust resistance can be further reduced as the rotational speed increases, and the engine operating efficiency can be improved.
前記弁駆動機構等の具体的な構成は特に限定されるものではないが、例えば、前記弁駆動機構は、前記ピストンに接続されたクランクシャフトにより駆動されて前記吸気弁および前記排気弁を駆動するカムシャフトと、前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの位相を変化させる位相可変機構とを備え、前記制御手段は、前記位相可変機構を駆動して前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの位相を変更することで、前記吸気弁の閉弁時期を制御するものが挙げられる(請求項10)。 Specific configurations of the valve drive mechanism and the like are not particularly limited. For example, the valve drive mechanism is driven by a crankshaft connected to the piston to drive the intake valve and the exhaust valve. A camshaft and a phase variable mechanism that changes a phase of the camshaft with respect to the crankshaft, and the control means drives the phase variable mechanism to change the phase of the camshaft with respect to the crankshaft. And controlling the closing timing of the intake valve (claim 10).
また、前記内燃機関の制御システムにおいて、前記制御手段は、前記目標空気充填量が予め設定された基準充填量以下となる運転領域では、その運転領域全域にわたり前記吸気弁の閉弁時期が一定となるように、前記弁駆動機構を制御してもよい(請求項11)。 In the control system of the internal combustion engine, the control means may be configured such that the closing timing of the intake valve is constant over the entire operation region in the operation region where the target air charge amount is equal to or less than a preset reference charge amount. Thus, the valve drive mechanism may be controlled (claim 11).
さらに、前記制御手段が、前記位相可変機構を駆動して前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの位相を変更することで、前記目標空気充填量が最大となる条件下において前記回転数が前記基準回転数未満の場合に、当該回転数の上昇に応じて、前記吸気弁の開弁時期を進角するとともに前記排気弁の閉弁時期を遅角して吸気弁と排気弁とがいずれも開弁しているオーバーラップ期間を大きくするように制御すれば、回転数の上昇に応じて気筒内の掃気性ひいては気筒内の新気量が高められ機関出力が増大して、機関運転効率をより向上させることができる(請求項12)。 Further, the control means drives the phase variable mechanism to change the phase of the camshaft with respect to the crankshaft, so that the rotation speed becomes the reference rotation speed under the condition that the target air filling amount becomes maximum. If the engine speed is less than that, the intake valve opening timing is advanced and the exhaust valve closing timing is retarded to open both the intake valve and the exhaust valve according to the increase in the rotational speed. If the control is performed to increase the overlap period, the scavenging performance in the cylinder and thus the amount of fresh air in the cylinder is increased as the rotational speed is increased, and the engine output is increased to further improve the engine operating efficiency. (Claim 12).
ここで、気筒の幾何学的圧縮比が13以上となるような高圧縮比の内燃機関では、圧縮によって気筒内の温度が高くなりやすく異常燃焼が生じる可能性が高い。そのため、このような高圧縮比の内燃機関に前記内燃機関の制御システムを適用すれば効果的である(請求項13)。 Here, in a high compression ratio internal combustion engine in which the geometric compression ratio of the cylinder is 13 or more, the temperature in the cylinder tends to increase due to the compression, and abnormal combustion is likely to occur. Therefore, it is effective to apply the control system of the internal combustion engine to such an internal combustion engine having a high compression ratio (claim 13).
また、前記吸気通路内に設けられて、当該吸気通路の開口面積を変更可能なスロットル弁と、前記スロットル弁を駆動するスロットル駆動機構とを設け、前記制御手段によって、前記スロットル弁が前記目標空気充填量の増大に伴い前記開口面積を増大するように、前記スロットル駆動機構が制御されるのが好ましい(請求項14)。 Further, a throttle valve provided in the intake passage and capable of changing an opening area of the intake passage and a throttle drive mechanism for driving the throttle valve are provided, and the throttle valve is configured to be the target air by the control means. It is preferable that the throttle drive mechanism is controlled so as to increase the opening area as the filling amount increases (claim 14).
このようにすれば、吸気弁の閉弁時期の制御幅を小さく抑えつつ、スロットル弁によって気筒内の空気量をより確実に前記目標空気充填量とすることができる。 In this way, the air amount in the cylinder can be more reliably set to the target air filling amount by the throttle valve while keeping the control range of the closing timing of the intake valve small.
以上のように、本発明によれば、広範囲な運転領域において、機関運転効率を高めるとともに機関出力を向上させることが出来る。 As described above, according to the present invention, the engine operation efficiency can be increased and the engine output can be improved in a wide range of operation.
本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明が適用されるエンジンシステムの全体構造を概略的に示したものである。このエンジンシステムは、エンジン本体(内燃機関)1と、このエンジン本体1に付随する様々なアクチュエータを制御するためのエンジン制御器(制御手段)100とを有している。 FIG. 1 schematically shows the overall structure of an engine system to which the present invention is applied. This engine system includes an engine body (internal combustion engine) 1 and an engine controller (control means) 100 for controlling various actuators attached to the engine body 1.
前記エンジン本体1は、自動車等の車両に搭載される4サイクルの火花点火式内燃機関であって、前記車両を推進すべく、その出力軸は変速機を介して駆動輪に連結されている。このエンジン本体1は、シリンダーブロック12とその上に載置されるシリンダヘッド13とを備えている。このシリンダーブロック12とシリンダヘッド13との内部には複数のシリンダ(気筒)11が形成されている。これらシリンダ11の数は特に限定されるものではないが、例えば4つのシリンダ11が形成されている。また、前記シリンダーブロック11には、ジャーナル、ベアリングなどによってクランクシャフト14が回転自在に支持されている。
The engine body 1 is a four-cycle spark ignition type internal combustion engine mounted on a vehicle such as an automobile, and its output shaft is coupled to drive wheels via a transmission to propel the vehicle. The engine body 1 includes a
前記各シリンダ11内にはピストン15がそれぞれ摺動自在に嵌挿されており、各ピストン15の上方にはそれぞれ燃焼室17が区画されている。
ここで、本実施形態では、前記ピストン15が上死点に位置するときの燃焼室17の容積と、ピストン15が下死点に位置するときの燃焼室17の容積との比であるエンジン本体1の幾何学的圧縮比がほぼ14に設定されている。もちろん、この幾何学的圧縮比の値は14に限らない。例えば、機関効率の向上といった観点からは前記幾何学的圧縮比はより高い方が好ましい。しかしながら、幾何学的圧縮比を高くしていくと、圧縮行程において気筒内の温度が高くなりすぎてしまい予期せぬタイミングで自着火が生じる可能性が高くなる。そのため、前記エンジン本体1の幾何学的圧縮比としては13以上16以下が好ましい。
Here, in this embodiment, the engine body is the ratio of the volume of the
前記シリンダヘッド13には、各燃焼室17に連通する2つの吸気ポート18と2つの排気ポート19とが形成されている。また、前記シリンダヘッド13には、各吸気ポート18をそれぞれ前記燃焼室17から遮断するための吸気バルブ(吸気弁)21と、各排気ポート19をそれぞれ前記燃焼室17から遮断するための排気バルブ(排気弁)22とが設けられている。前記吸気バルブ21は後述する吸気弁駆動機構(弁駆動機構)30により駆動されることで、所定のタイミングで各吸気ポート18を開閉する。一方、前記排気バルブ22は後述する排気弁駆動機構(弁駆動機構)40により駆動されることで、前記各排気ポート19を開閉する。
The
前記吸気弁駆動機構30および前記排気弁駆動機構40は、それぞれ吸気カムシャフト31と排気カムシャフト41とを有している。この吸気カムシャフト31および排気カムシャフト41は、周知のチェーン/スプロケット機構等の動力伝達機構を介してクランクシャフト14に連結されている。前記動力伝達機構は、前記クランクシャフト14が2回転する間に、カムシャフト31、41が1回転するように構成されている。
The intake
また、前記吸気弁駆動機構30には、前記動力伝達機構と前記吸気カムシャフト31との間に吸気カムシャフト位相可変機構(位相可変機構)32が設けられている。この吸気カムシャフト位相可変機構32は、吸気バルブ21のバルブタイミングを変更するためのものであり、前記吸気カムシャフト31と同軸に配置されてクランクシャフト14により直接駆動される被駆動軸と吸気カムシャフト31との間の位相差を変更することで、前記クランクシャフト14と前記吸気カムシャフト31との間の位相差を変更する。
The intake
この吸気カムシャフト位相可変機構32は、例えば、前記被駆動軸と前記吸気カムシャフト31との間に周方向に並ぶ複数の液室を有し、これら液室間に圧力差を設けることで前記位相差を変更する液圧式機構や、前記被駆動軸と前記吸気カムシャフト31との間に設けられた電磁石を有し、前記電磁石に電力を付与することで前記位相差を変更する電磁式機構等が挙げられる。この吸気カムシャフト位相可変機構32は、後述するエンジン制御器100で算出された吸気バルブ21のバルブタイミングに基づいて、前記位相差を変更する。そして、本実施形態では、前記吸気カムシャフト位相可変機構32は、吸気バルブ21の開弁期間及びリフト量つまりバルブ・プロファイルは一定に保ったまま、前記位相差を変更することで、吸気バルブ21の開タイミング(開弁時期)IVOと閉タイミング(閉弁時期)IVCとを変更する。吸気カムシャフト31の位相角は、カム位相センサ39により検出され、その信号θIVC_Aはエンジン制御手段100に送信される。
The intake camshaft
前記排気弁駆動機構40にも、前記動力伝達機構と前記排気カムシャフト41との間に排気カムシャフト位相可変機構(位相可変機構)42が設けられている。この排気カムシャフト位相可変機構42は、排気バルブ22のバルブタイミングを変更するためのものであり、その具体的な構造は前記吸気カムシャフト位相可変機構32と同様である。そして、排気バルブ22の開弁期間及びリフト量つまりバルブ・プロファイルは一定に保たれたまま、排気バルブ22の開タイミング(開弁時期)EVOと閉タイミング(閉弁時期)EVCとが変更される。
The exhaust
前記吸気ポート18は、吸気マニホールド55を介してサージタンク55aに連通している。このサージタンク55aの上流の吸気通路にはスロットルボデー(スロットル駆動機構)56が設けられている。このスロットルボデー56の内部には、外部から前記サージタンク55aに向かう吸気流量を調整するためのスロットル弁57(圧力制御手段)が枢動自在に設けられている。このスロットル弁57は、前記吸気通路の開口面積すなわち流路面積を変更して吸気流量を変更するとともに、スロットル弁下流の吸気通路内の圧力を変更することが出来る。このスロットル弁57は、スロットルアクチュエータ58により駆動される。このスロットルアクチュエータ58は、前記スロットル弁57の開度TVOが後述するエンジン制御器100で算出された目標スロットル開度TVODとなるようにこのスロットル弁57を駆動する。ここで、請求項における吸気通路とは、このスロットル弁57下流の、前記吸気ポート18、吸気マニホールド55およびサージタンク55a全てを含む。本実施形態では、このスロットル弁57の開度と前記吸気バルブ21の閉タイミングとを調整することで、前記シリンダ11内に充填される空気量すなわちシリンダ11内の空気充填量CEを適切な値に制御する。
The
前記排気ポート19は、排気マニホールド60を介して排気管に連通している。この排気管には排ガス浄化システムが配置されている。この排ガス浄化システムの具体的構成は特に限定されるものではないが、例えば三元触媒、リーンNOx触媒、酸化触媒等の触媒コンバータ61を有するものが挙げられる。
The
前記吸気マニホールド55と前記排気マニホールド60とはEGRパイプ62によって連通しており、排ガスの一部が吸気側に循環するよう構成されている。前記EGRパイプ62には、このEGRパイプ62を通って吸気側に循環するEGRガスの流量を調整するためのEGRバルブ63が設けられる。このEGRバルブ63は、EGRバルブアクチュエータ64により駆動される。このEGRバルブアクチュエータ64は、前記EGRバルブ63の開度が後述するエンジン制御器100で算出されたEGR開度EGRopenとなるようにこのEGRバルブ63を駆動し、これにより前記EGRガスの流量を適切な値に調整する。
The
前記シリンダヘッド13には、先端が前記燃焼室17に臨むように点火プラグ51が取り付けられている。この点火プラグ51は、点火システム52により後述するエンジン制御器100で算出された点火時期SAに基づいて通電されると、前記燃焼室17内に火花を発生させる。
A
また、前記シリンダヘッド13には、燃料を燃焼室17内に直接噴射するための燃料噴射弁53がその先端が前記燃焼室17に臨むように取り付けられている。より詳細には、この燃料噴射弁53は、その先端が、上下方向において前記2つの吸気ポート18の下方に位置するよう、かつ、水平方向において前記2つの吸気ポート18の中間に位置するように配置されている。この燃料噴射弁53は、その内部に設けられたソレノイドが、燃料システム54により後述するエンジン制御器100で算出された燃料噴射量FPに基づいて所定期間だけ通電されることで、前記燃焼室17内に所定量の燃料を噴射する。
In addition, a
前記エンジン制御器100は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行するためのCPUと、RAMやROMからなりプログラム及びデータを格納するメモリと、各種信号の入出力を行なうI/Oバスとを備えている。
The
前記エンジン制御器100には、前記I/Oバスを介して、エアフローメーター71により検出された吸入空気量AF、吸気圧センサ72により検出された吸気マニホールド55内の空気圧力MAP、クランクアングルセンサ73により検出されたクランク角パルス信号、酸素濃度センサ74により検出された排ガスの酸素濃度EGO、アクセル開度センサ75により検出された自動車のドライバーによるアクセルペダルの踏み込み量α、車速センサ76により検出された車速VSPといった各種の情報が入力される。そして、このエンジン制御器100は、前記各入力情報に基づいて、シリンダ11内の空気充填量や点火時期等が運転条件に応じて適切な値になるように、各種アクチュエータに対する指令値を計算する。例えば、スロットル開度TVO、燃料噴射量FP、点火時期SA、吸気バルブタイミングの目標値、排気バルブタイミングの目標値、EGR開度EGRopen等の指令値を計算し、それらを、前記スロットルアクチュエータ58、燃料システム54、点火システム52、吸気カムシャフト位相可変機構32およびEGRバルブアクチュエータ64等に出力する。
The
前記エンジン制御器100における具体的な演算手順を図2のフローチャートを用いて説明する。
A specific calculation procedure in the
まず、前記アクセルペダルの踏み込み量α等の各種信号を読み込む(ステップS1)。 First, various signals such as the accelerator pedal depression amount α are read (step S1).
次に、前記アクセルペダルの踏み込み量α、前記クランク角パルス信号から算出されるエンジン本体1の回転数NENGおよび前記車速CSPに基づき目標トルクTQDを算出する(ステップS2)。算出された目標トルクTQDおよび回転数NENGに基づき、燃料噴射量FP、目標空気充填量(シリンダ11内の空気充填量CEの目標値)CEDおよび点火時期SAを算出する(ステップS3)。 Next, a target torque TQ D is calculated based on the accelerator pedal depression amount α, the engine body speed N ENG calculated from the crank angle pulse signal, and the vehicle speed CSP (step S2). Based on the calculated target torque TQ D and the rotational speed N ENG , the fuel injection amount FP, the target air filling amount (target value of the air filling amount CE in the cylinder 11) CE D and the ignition timing SA are calculated (step S3). .
そして、前記ステップS3で算出された目標空気充填量CEDと回転数NENGとに基づき、前記吸気バルブ21の閉タイミングIVCの目標値θIVC_Dを算出する。ここで、本実施形態では前述のように吸気バルブ32の開弁期間は一定に保たれており、この吸気バルブ21の閉タイミングIVOの目標値θIVC_Dの算出と同時に吸気バルブ21の開タイミングIVOの目標値θIVO_Dも算出される。また、前記ステップS3で算出された目標空気充填量CEDと回転数NENGとに基づき、前記排気バルブ22のバルブタイミングの目標値、すなわち、排気バルブ22の開タイミングEVOの目標値θEVO_Dおよび閉タイミングEVCの目標値θEVC_Dを算出する(ステップS4)。さらに、前記算出された目標空気充填量CEDと回転数NENGとに基づき、前記スロットル弁57の開度TVOの目標値である目標スロットル開度TVODを算出する(ステップS5)。前記吸気バルブ21の閉タイミングIVCの目標値θIVC_Dおよび目標スロットル開度TVODの算出方法の詳細については後述する。
Then, based on the target air filling amount CE D and the rotational speed N ENG calculated in step S3, a target value θ IVC_D of the closing timing IVC of the intake valve 21 is calculated. In this embodiment, as described above, the valve opening period of the
その後、算出された燃料噴射量FP、点火時期SA、吸気バルブ21の開タイミングIVOの目標値θIVO_D、吸気バルブ21の閉タイミングIVCの目標値θIVC_D、排気バルブ22の開タイミングEVOの目標値θEVO_D、排気バルブ22の閉タイミングEVCの目標値θEVC_D、目標スロットル開度TVODに基づき、これらの目標値が満足されるように各アクチュエータを駆動する(ステップS6)。具体的には、信号θIVO_DおよびθIVC_Dは吸気カムシャフト位相可変機構32に出力される。そして、吸気カムシャフト31のクランクシャフト14に対する位相がθIVO_DおよびθIVC_Dに対応した値となるように、前記吸気カムシャフト位相可変機構32が動作する。信号θEVO_DおよびθEVC_Dは排気カムシャフト位相可変機構42に出力される。そして、排気カムシャフト41のクランクシャフト14に対する位相がθEVO_DおよびθEVC_Dに対応した値となるように、この排気カムシャフト位相可変機構42が動作する。信号TVODはスロットルアクチュエータ58に出力される。そして、スロットル弁57の開度TVOがTVODに対応した値となるように、前記スロットルアクチュエータ58が動作する。信号FPは、燃料システム54に出力される。1気筒サイクル当りFPに対応した量の燃料が燃料噴射弁53から噴射される。そして、信号SAは、点火システム52に出力される。気筒サイクル中のSAに対応した時期に、点火プラグ51が発火して、燃焼室17内の混合気を着火する。これにより、必要とされる量の空気、燃料からなる混合気を、適切な時期に着火して燃焼させることで、主に前記アクセルペダルの踏み込み量αから求められる目標トルクがエンジン本体1から発生される。
Thereafter, the calculated fuel injection amount FP, ignition timing SA, intake valve 21 opening timing IVO target value θ IVO_D , intake valve 21 closing timing IVC target value θ IVC_D , exhaust valve 22 opening timing EVO target value theta EVO_D, target value theta EVC_D the closing timing EVC of the exhaust valve 22, based on the target throttle opening TVO D, these target values to drive the actuators as satisfied (step S6). Specifically, the signals θ IVO_D and θ IVC_D are output to the intake camshaft
次に、前記吸気バルブ21の開閉タイミングの目標値θIVO_D、θIVC_D、前記排気バルブ22の開閉タイミングの目標値θEVO_D、θEVC_Dおよび目標スロットル開度TVODの計算方法すなわち吸気バルブ21、排気バルブ22およびスロットル弁57の具体的な制御方法について説明する。なお、以下の説明の中で吸気バルブ21および排気バルブ22の開閉タイミング等についての時期及び期間を表す数値はクランク角によるものであり、また、BTDCは上死点前、ATDCは上死点後、BBDCは下死点前、ABDCは下死点後を意味する。
Then, the target value theta IVO_D closing timing of the intake valve 21, theta IVC_D, target value theta EVO_D closing timing of the exhaust valve 22, θ EVC_D and target throttle opening TVO D calculation methods namely the intake valve 21, exhaust A specific control method for the valve 22 and the
エンジンの負荷が低く目標空気充填量CEDが予め設定された基準充填量CED_baseよりも低い領域(図3、図4および図8の領域A)では、前記吸気バルブ21の開閉タイミングIVO、IVCおよび排気バルブ22の開閉タイミングEVO、EVCは回転数NENGに拠らず一定に制御され、前記スロットル開度TVOは目標空気充填量CEDに応じて変化するよう制御される。例えば、図5の(a)に示すように、吸気バルブ21の開タイミングIVOはTDCから遅角したATDC30℃A程度の値に制御され、吸気バルブ21の閉タイミングIVCはBDCから十分に遅角したABDC100℃A程度の値に制御される。また、排気バルブ22の開タイミングEVOはBDCから進角したBBDC25°CA程度の値に制御され、排気バルブ22の閉タイミングEVCはTDCから遅角したATDC20℃A程度の値に制御される。そして、スロットル開度TVOは図4に示すように目標空気充填量CEDの増加に伴い開き側、すなわち、吸気通路の開口面積が大きくなる側に制御される。ここで、例えば、前記基準充填量CED_baseはエンジン本体1における最大空気充填量の半分程度の値である。
In less than a reference charge amount CE D _base the target air charge amount CE D low load of the engine is preset area (area A in FIG. 3, FIGS. 4 and 8), the opening and closing timing IVO of the intake valve 21, close timing EVO of IVC and exhaust valve 22, EVC is controlled to be constant regardless of the rotational speed N ENG, the throttle opening TVO is controlled to vary in accordance with the target air charge amount CE D. For example, as shown in FIG. 5A, the opening timing IVO of the intake valve 21 is controlled to a value of about
図6に示すように、シリンダ11内の空気充填量CEは、低回転領域においては、吸気バルブ21の閉タイミングIVCがBDC付近において最も大きくなり、それよりも遅角側ではシリンダ11内の空気が吸気通路側へ吹き返すために減少していく。従って、吸気バルブ21の閉タイミングIVCが前述のように空気充填量CEが最大となる時期よりも遅角側となるようなABDC100℃A程度に制御されると、シリンダ11内の空気充填量CEは十分に小さく抑えられる。
As shown in FIG. 6, the air filling amount CE in the cylinder 11 has the largest closing timing IVC of the intake valve 21 in the vicinity of BDC in the low speed region, and the air in the cylinder 11 on the retard side than that. Decreases to blow back to the intake passage side. Accordingly, when the closing timing IVC of the intake valve 21 is controlled to about
また、エンジンの負荷が高く目標空気充填量CEDが前記基準充填量CED_baseよりも高い領域(図3、図4および図8の領域B)では、前記スロットル開度TVOは目標空気充填量CEDによらず回転数NENG毎に一定に制御され、吸気バルブ21の開閉タイミングIVO、IVCは目標空気充填量CEDに応じて変化するよう制御される。具体的には、前記スロットル開度TVOは全開付近に制御される。そして、前記吸気バルブ21の閉タイミングIVCは、空気充填量CEが最大となる時期よりも遅角側において、目標空気充填量CEDの増加とともに図6の矢印に示すように進角側に制御され、これに対応して吸気バルブ21の開タイミングIVOは目標空気充填量CEDの増加とともに進角側に制御される。 Further, the load is high target air charge amount CE D of the engine the reference filling amount CE D greater than _base region (FIG. 3, the region B of FIG. 4 and FIG. 8), the throttle opening TVO is the target air charge amount It is controlled to be constant for each revolution speed N ENG regardless of CE D, opening and closing timing IVO of the intake valve 21, IVC is controlled to vary in accordance with the target air charge amount CE D. Specifically, the throttle opening TVO is controlled near the fully open position. Then, the closing timing IVC of the intake valve 21 is controlled to the advance side as indicated by the arrow in FIG. 6 along with the increase of the target air charge amount CE D on the retard side of the timing when the air charge amount CE becomes maximum. is, the opening timing IVO of the intake valve 21 in response thereto is controlled to the advance side with increasing target air charge amount CE D.
前述のように、空気充填量CEが最大となる時期よりも遅角側では、吸気バルブ21の閉タイミングIVCが遅角するほど空気充填量CEは減少する。従って、前記領域Bでは、吸気バルブ21の閉タイミングIVCが進角側に制御されることで、空気充填量CEが増加し目標空気充填量CEDが満足されることになる。特に、本実施形態では、前記スロットル開度TVOが全開付近に制御されており、スロットル弁57によって吸気通路の開口面積が絞られることによるポンピングロスが低減されるので、機関運転効率が高くなる。
As described above, the air filling amount CE decreases as the closing timing IVC of the intake valve 21 is retarded on the retard side of the timing when the air filling amount CE is maximized. Therefore, in the region B, by the closing timing IVC of the intake valve 21 is controlled to the advance side, so that the air charge amount CE is increased target air charge amount CE D is satisfied. In particular, in this embodiment, the throttle opening TVO is controlled in the vicinity of the fully open position, and the pumping loss due to the
ここで、スロットル開度TVOは、全てのエンジン運転領域において、回転数NENGに応じて変化するように制御される。具体的には、回転数NENGの増加とともに開き側に制御される。そして、吸気バルブ21の閉タイミングIVCおよび開タイミングIVOは、前記領域Bおよびエンジンの全負荷領域(図3、図4および図8の目標空気充填量CEDが最大となる領域C)、すなわち基準充填量CED_baseより大きい領域において、回転数NENGに応じて変化するよう制御される。具体的には、回転数NENGが基準回転数未満の領域では回転数NENGの増加とともに進角側に制御され、回転数NENGが基準回転数以上の領域では回転数の増加とともに遅角側に制御される。この領域における吸気バルブ21の閉タイミングIVCの制御の詳細について以下に説明する。 Here, the throttle opening TVO is controlled so as to change in accordance with the rotational speed N ENG in all engine operating ranges. Specifically, it is controlled to the opening side as the rotational speed N ENG increases. Then, the closing timing IVC and open timing IVO of the intake valve 21, the entire load range of the area B and the engine (3, region C where the target air charge amount CE D becomes maximum in FIG. 4 and FIG. 8), i.e. reference In an area larger than the filling amount CE D _base, control is performed so as to change according to the rotational speed N ENG . Specifically, in the region where the rotational speed N ENG is less than the reference rotational speed, the rotational speed N ENG is controlled to be advanced as the rotational speed N ENG is increased. In the region where the rotational speed N ENG is higher than the reference rotational speed, the retardation is increased as the rotational speed is increased. Controlled to the side. Details of the control of the closing timing IVC of the intake valve 21 in this region will be described below.
まず、回転数NENGがN1と低く目標空気充填量CEDが最大のとき、吸気バルブ21の閉タイミングIVCは、空気充填量CEが最大となる時期よりも十分に遅角側の、例えば、図5の(b)および図7の点P1に示すようなABDC60℃A程度に制御される。
First, when the rotational speed N ENG is as low as N1 and the target air charge amount CE D is maximum, the closing timing IVC of the intake valve 21 is sufficiently retarded from the timing when the air charge amount CE is maximum, for example, It is controlled to about
ここで、低回転領域では、シリンダ11内の空気流動が小さいために圧縮時の温度上昇に伴いシリンダ11内で自着火が生じる可能性が高い。そのため、この領域では、シリンダ11内の空気充填量CEを小さく抑え温度が上がりすぎるのを抑制することが望ましい。これに対して、本制御では、前記のように吸気バルブ21の閉タイミングIVCは十分に遅角側に制御されており、シリンダ11内の空気充填量CEひいては圧縮時のシリンダ11内の温度が過剰になるのが抑制されるので、前記自着火の発生が抑制される。特に、本エンジン本体1は、その幾何学的圧縮比が14と比較的高い値に設定されており自着火しやすいので、この制御はより効果的に作用する。 Here, in the low rotation region, since the air flow in the cylinder 11 is small, there is a high possibility that self-ignition occurs in the cylinder 11 as the temperature rises during compression. Therefore, in this region, it is desirable to suppress the air filling amount CE in the cylinder 11 to be small and to prevent the temperature from rising excessively. On the other hand, in this control, the closing timing IVC of the intake valve 21 is controlled to the sufficiently retarded side as described above, and the air filling amount CE in the cylinder 11 and thus the temperature in the cylinder 11 at the time of compression are set. Since it is suppressed that it becomes excessive, generation | occurrence | production of the said self-ignition is suppressed. In particular, the engine main body 1 has a geometric compression ratio set to a relatively high value of 14 and is likely to self-ignite, so this control works more effectively.
この回転数NENGがN1で目標空気充填量CEDが最大のときの前記吸気バルブ21の開タイミングIVOは、前記吸気バルブ21の閉タイミングIVCに対応して、例えば、BTDC10℃A程度に制御される。そして、排気バルブ41の開タイミングEVOは、例えば、ATDC5℃A程度に制御され、吸気バルブ21と排気バルブ41とがいずれも開弁しているオーバーラップ期間が15℃A程度に制御される。このとき、前記排気バルブ41の閉タイミングEVCは、前記開タイミングEVOに対応して、BBDC40℃A程度に制御される。
Opening timing IVO of the intake valve 21 when the rotational speed N ENG, the target air charge amount CE D is up to N1, corresponding to the closing timing IVC of the intake valve 21, for example, controlled to about BTDC 10 ° C. A Is done. The opening timing EVO of the
次に、回転数N1から基準回転数N2(>N1)の領域では、吸気バルブ21の閉タイミングIVCは、空気充填量CEが最大となる時期よりも遅角側に制御されるとともに、回転数NENGの上昇に伴い進角側に制御される。例えば、吸気バルブ21の閉タイミングIVCは、回転数N2で目標空気充填量CEDが最大のとき、図5の(c)および図7の点P2に示すように、空気充填量CEが最大となるABDC30℃A程度にまで進角される。エンジン回転数NENGが増加して空気流動が大きくなり異常燃焼の発生の可能性が小さくなると、シリンダ11内の空気充填量CEを高めることができる。従って、この領域では、エンジン回転数NENGの上昇に伴い吸気バルブ21の閉タイミングIVCを進角側に制御してシリンダ11内の空気充填量CEを高めて、より多くの燃料を燃焼させることで、エンジン出力ひいては機関運転効率を高める。
Next, in the region from the rotational speed N1 to the reference rotational speed N2 (> N1), the closing timing IVC of the intake valve 21 is controlled to be retarded from the timing at which the air charge amount CE is maximized, and the rotational speed. It is controlled to the advance side as N ENG rises. For example, the closing timing IVC of the intake valve 21 is such that when the target air charge amount CE D is maximum at the rotational speed N2, the air charge amount CE is maximum as shown in FIG. 5C and point P2 in FIG. It is advanced to about
ここで、図7に示すように、回転数NENGが増加すると、吸気の慣性が大きくなることにより空気充填量CEが最大となる時期は遅角側に移動していく。また、前述のように、空気充填量CEが最大となる時期よりも遅角側では、吸気バルブ21の閉タイミングIVCが進角するほど空気の吸気通路への吹き返し量が減少して空気充填量CEは増加する。従って、前記のように回転数の上昇に伴い吸気バルブ21の閉タイミングIVCが進角側に制御されると、吹き返し量の減少効果と慣性増大の効果とによりシリンダ11の空気充填量CEが十分に高められることになる。特に、吸気バルブ21の閉タイミングIVCを空気充填量CEが最大となる時期付近にまで進角すれば充填効率が高まる。 Here, as shown in FIG. 7, when the rotational speed N ENG increases, the inertia of the intake air increases, and the timing when the air charge amount CE becomes maximum moves to the retard side. Further, as described above, on the retard side of the time when the air filling amount CE is maximized, the amount of air blown back into the intake passage decreases as the closing timing IVC of the intake valve 21 advances, and the air filling amount. CE increases. Therefore, when the closing timing IVC of the intake valve 21 is controlled to the advance side as the rotational speed increases as described above, the air filling amount CE of the cylinder 11 is sufficient due to the effect of reducing the blowback amount and the effect of increasing the inertia. Will be enhanced. In particular, if the closing timing IVC of the intake valve 21 is advanced to the vicinity of the time when the air filling amount CE is maximized, the charging efficiency is increased.
また、この回転数NENGがN1からN2であって目標空気充填量CEDが最大となる領域では、回転数NENGの上昇に伴い、吸気バルブ21の開タイミングIVOが進角側に制御されるとともに排気バルブ22の閉タイミングEVCおよび開タイミングEVOが遅角側に制御される。そして、これにより、回転数NENGの上昇に伴って前記吸気バルブ21と排気バルブ41のオーバーラップ期間が増加するように制御される。ここで、回転数NENGが低い領域ではこのオーバーラップ期間が長いと排気が吸気側に逆流してしまい充填効率が低下するが、回転数NENGが高い領域ではこのオーバーラップ期間を大きくすることでシリンダ11内の掃気性を高めることができる。従って、前記のように回転数NENGの上昇に伴って前記オーバーラップ期間を増加するように制御することで、シリンダ11内の新気量を適切に高め、高まった空気量に応じて増量した燃料を燃料噴射弁53から噴射して燃焼させることで、機関出力が向上し、機関運転効率が高められる。例えば、回転数N2で目標空気充填量CEDが最大のときの前記吸気バルブ21の開タイミングIVOはBTDC40℃A程度に制御され、排気バルブ41の閉タイミングEVCはATDC20℃A程度に制御され、前記オーバーラップ期間は前記回転数N1でのオーバーラップ期間の値15℃Aよりも長い60℃A程度に制御される。このとき、前記排気バルブ41の開タイミングEVOは、前記閉タイミングEVCに対応して、BBDC25℃A程度に制御される。
Further, in the region where the rotational speed N ENG is from N1 to N2 and the target air charge amount CE D is maximized, the opening timing IVO of the intake valve 21 is controlled to the advance side as the rotational speed N ENG increases. In addition, the closing timing EVC and the opening timing EVO of the exhaust valve 22 are controlled to the retard side. As a result, the overlap period of the intake valve 21 and the
前記回転数N1は例えば1000rpm程度の値であり、基準回転数N2は例えば2000rpm程度の値である。 The rotational speed N1 is a value of about 1000 rpm, for example, and the reference rotational speed N2 is a value of about 2000 rpm, for example.
最後に、回転数N2から回転数N3(>N2)の領域では、吸気バルブ21の閉タイミングIVCは、回転数NENGの上昇に伴い遅角側に制御される。例えば、回転数N3で目標空気充填量CEDが最大のとき、図5の(d)および図7の点P3に示すように、ABDC60℃A程度にまで遅角される。前記回転数N3は、例えば7000rpm程度の値である。 Finally, in the region from the rotational speed N2 to the rotational speed N3 (> N2), the closing timing IVC of the intake valve 21 is controlled to the retard side as the rotational speed NENG increases. For example, the target air charge amount CE D at a rotational speed N3 is at the maximum, as shown in the point P3 (d) and 7 of Figure 5, is retarded to about ABDC60 ℃ A. The rotation speed N3 is a value of about 7000 rpm, for example.
本実施形態では、目標空気充填量CEDが最大で回転数NENGがN2のとき、吸気バルブ21の閉タイミングIVCは、空気充填量CEが最大となる時期付近に制御されている。そして、回転数NENGが増加すると、前述のように、吸気の慣性により空気充填量CEが最大となる時期は遅角側に移動していく。そのため、この回転数N2から回転数N3の高回転領域では、吸気バルブ21の閉タイミングIVCが回転数NENGの上昇に伴い遅角側に制御されることで、空気充填量CEは最大値において略一定に維持される。 In the present embodiment, when the target air filling amount CE D is the maximum and the rotational speed N ENG is N2, the closing timing IVC of the intake valve 21 is controlled around the time when the air filling amount CE is maximized. When the rotational speed N ENG increases, as described above, the timing when the air charge amount CE becomes maximum due to the inertia of the intake air moves toward the retard side. Therefore, in the high rotation speed region from the rotation speed N2 to the rotation speed N3, the closing timing IVC of the intake valve 21 is controlled to the retard side as the rotation speed NENG increases, so that the air charge amount CE is at the maximum value. It is maintained substantially constant.
前述のとおり回転数NENGの増加とともに異常燃焼が発生する可能性は低下しており、回転数が回転数N2を越える領域においては異常燃焼発生の可能性はほぼない。従って、この回転数NENGがN2以上で目標空気充填量CEDが最大となる領域では、吸気バルブ21の閉タイミングIVCを回転数NENGの上昇に伴い遅角側に制御して空気充填量CEを最大値に維持することで、最大量の燃料の燃焼を可能とし、機関出力ひいては機関運転効率を最大に維持する。 As described above, the possibility of occurrence of abnormal combustion decreases as the rotational speed N ENG increases, and there is almost no possibility of abnormal combustion occurring in a region where the rotational speed exceeds the rotational speed N2. Accordingly, in a region where the rotational speed N ENG, the target air charge amount CE D is maximum N2 above, air charge the closing timing IVC is controlled to the retard side with increasing rotational speed N ENG of the intake valve 21 By maintaining the CE at the maximum value, the maximum amount of fuel can be burned, and the engine output and thus the engine operating efficiency can be maintained at the maximum.
さらに、この回転数NENGがN2以上で目標空気充填量CEDが最大となる領域では、回転数NENGの上昇に伴い排気バルブ22の開タイミングEVOが進角側に制御されており、回転数NENGの上昇に応じて排気抵抗をより小さく抑えることで機関運転効率をより確実に維持している。例えば、回転数N3で目標空気充填量CEDが最大の条件にて、排気バルブ22の開タイミングEVOはBBDC35℃A程度にまで進角される。なお、この条件にて、排気バルブ22の閉タイミングECVは前記排気バルブ22の開タイミングEVOに対応してATDC10℃A程度に進角され、吸気バルブ21の開タイミングIVOは前記吸気バルブ21の閉タイミングIVCに対応してBTDC10℃A程度に遅角される。 Further, in the region where the rotational speed N ENG is N2 or more and the target air charge amount CE D is maximum, the opening timing EVO of the exhaust valve 22 is controlled to the advance side as the rotational speed N ENG increases, The engine operating efficiency is more reliably maintained by keeping the exhaust resistance smaller as the number N ENG increases. For example, the target air charge amount CE D is at a maximum condition at a rotation number N3, the opening timing EVO of the exhaust valve 22 is advanced to about BBDC35 ℃ A. Under this condition, the closing timing ECV of the exhaust valve 22 is advanced to about ATDC 10 ° C. corresponding to the opening timing EVO of the exhaust valve 22, and the opening timing IVO of the intake valve 21 is the closing timing of the intake valve 21. The angle is delayed to about BTDC 10 ° C. corresponding to the timing IVC.
以上のような制御により、本エンジン本体1では、低回転領域においてシリンダ11の空気充填量CEが十分に抑制されることで自着火がより確実に抑制されるとともに、中、高回転領域にてシリンダ11の空気充填量CEが十分に確保されることで出力が維持されることになる。 With the control as described above, in the engine body 1, the self-ignition is more reliably suppressed by sufficiently suppressing the air filling amount CE of the cylinder 11 in the low rotation region, and in the middle and high rotation regions. The output is maintained when the air filling amount CE of the cylinder 11 is sufficiently secured.
ここで、回転数N2からN3の領域において、吸気バルブ21の閉タイミングIVCを空気充填量CEが最大となる時期よりも遅角側に制御してもよい。また、回転数N2からN3の領域において吸気バルブ21の閉タイミングIVCを遅角側にする制御を行なわず、全回転数に対して高回転に向かうにつれ閉タイミングIVCを進角側にする制御を行なってもよい。 Here, in the region of the rotational speed N2 to N3, the closing timing IVC of the intake valve 21 may be controlled to be retarded from the timing at which the air charge amount CE is maximized. In addition, in the region of the rotational speed N2 to N3, the control for making the closing timing IVC of the intake valve 21 retarded is not performed, but the control for making the closing timing IVC advanced as the rotational speed increases toward the total rotational speed. You may do it.
また、前記低負荷領域Aにおいても吸気バルブ21の閉タイミングIVCを変化させるようにしてもよい。ただし、低負荷領域Aにおいて吸気バルブ21の閉タイミングIVCを一定に保つようにすれば、全体として吸気バルブ21のバルブタイミングIVCの制御幅が小さく抑えられる。そのため、このバルブタイミングの変化に伴う悪影響を抑制することができる。例えば、閉タイミングIVCの変化に伴って吸気バルブ21の開タイミングIVOが変化することで排気バルブ22とのオーバーラップ量を適切に維持できなくなるといった事態をより確実に回避できる。これは、特に、本実施形態のように吸気バルブ21の開弁期間が一定に保たれている場合に有効である。 In the low load region A, the closing timing IVC of the intake valve 21 may be changed. However, if the closing timing IVC of the intake valve 21 is kept constant in the low load region A, the control width of the valve timing IVC of the intake valve 21 can be kept small as a whole. For this reason, it is possible to suppress an adverse effect associated with the change in the valve timing. For example, a situation in which the overlap amount with the exhaust valve 22 cannot be properly maintained due to a change in the opening timing IVO of the intake valve 21 with a change in the closing timing IVC can be avoided more reliably. This is particularly effective when the valve opening period of the intake valve 21 is kept constant as in the present embodiment.
また、各種アクチュエータの詳細な構造は前記に限らない。 Further, the detailed structure of various actuators is not limited to the above.
また、前記吸気バルブ21の開閉タイミングIVO、IVC、排気バルブ22の開閉タイミングEVO、ECV、前記基準充填量、回転数N1、N2、N3等の具体的な値は前記に限らない。 In addition, specific values such as the opening / closing timings IVO and IVC of the intake valve 21, the opening / closing timings EVO and ECV of the exhaust valve 22, the reference filling amount, and the rotational speeds N1, N2, and N3 are not limited to the above.
1 エンジン本体
11 気筒
14 クランクシャフト
17 燃焼室
21 吸気バルブ(吸気弁)
22 排気バルブ(排気弁)
30 吸気弁駆動機構(弁駆動機構)
31 吸気カムシャフト(カムシャフト)
40 排気弁駆動機構(弁駆動機構)
56 スロットルボデー(スロットル駆動機構)
57 スロットル弁(圧力制御手段)
100 エンジン制御器(制御手段)
1 Engine Body 11
22 Exhaust valve (exhaust valve)
30 Intake valve drive mechanism (valve drive mechanism)
31 Intake camshaft (camshaft)
40 Exhaust valve drive mechanism (valve drive mechanism)
56 Throttle body (throttle drive mechanism)
57 Throttle valve (pressure control means)
100 Engine controller (control means)
Claims (14)
前記吸気弁の閉弁時期を、前記吸気通路から前記気筒内への空気の導入量が最大となる時期よりも遅角側であって、前記内燃機関の回転数が同一の条件下において、前記気筒内に導入される空気量の目標値である目標空気充填量が大きくなるほど進角するように、かつ、前記目標空気充填量が最大であって前記回転数が予め設定された基準回転数未満となる条件下において、前記回転数が上昇するほど進角するように制御することを特徴とする内燃機関の制御方法。 A cylinder that accommodates a reciprocating piston and forms a combustion chamber; an intake passage through which air introduced into the cylinder passes; and an intake valve that can block inflow of air from the intake passage into the cylinder; A method of controlling an internal combustion engine having an exhaust passage through which exhaust exhausted from the cylinder passes, and an exhaust valve capable of blocking outflow of exhaust from the cylinder to the exhaust passage,
The valve closing timing of the intake valve is retarded from the timing at which the amount of air introduced from the intake passage into the cylinder is maximized, and the rotational speed of the internal combustion engine is the same. As the target air charge amount, which is the target value of the air amount introduced into the cylinder, increases, the target air charge amount is maximum and the rotational speed is less than a preset reference rotational speed. A control method for an internal combustion engine, characterized in that control is performed so that the angle of advance increases as the rotational speed increases.
前記吸気弁の閉弁時期を、前記吸気通路から前記気筒内への空気の流入量が最大となる時期よりも遅角側であって、前記内燃機関の回転数が同一となる条件下において、前記気筒内に導入される空気量の目標値である目標空気充填量が大きくなるほど進角するように制御するとともに、
前記目標空気充填量が最大となる条件下において前記回転数が予め設定された基準回転数未満の場合には、前記吸気弁の閉弁時期を当該回転数が上昇するほど進角するように制御する一方、前記目標空気充填量が最大となる条件下において前記回転数が前記基準回転数以上の場合には、前記吸気弁の閉弁時期を当該回転数の上昇に応じて遅角するように制御することを特徴とする内燃機関の制御方法。 A cylinder that accommodates a reciprocating piston and forms a combustion chamber; an intake passage through which air introduced into the cylinder passes; and an intake valve that can block inflow of air from the intake passage into the cylinder; A method of controlling an internal combustion engine having an exhaust passage through which exhaust exhausted from the cylinder passes, and an exhaust valve capable of blocking outflow of exhaust from the cylinder to the exhaust passage,
Under the condition that the closing timing of the intake valve is retarded from the timing at which the amount of air flowing into the cylinder from the intake passage becomes maximum, and the rotational speed of the internal combustion engine is the same. While controlling to advance as the target air charge amount that is the target value of the air amount introduced into the cylinder increases,
When the rotational speed is less than a preset reference rotational speed under the condition that the target air filling amount is maximum, the valve closing timing of the intake valve is controlled to advance as the rotational speed increases. On the other hand, when the rotational speed is equal to or higher than the reference rotational speed under the condition that the target air filling amount is maximized, the closing timing of the intake valve is retarded as the rotational speed increases. A control method for an internal combustion engine, characterized by controlling.
前記目標空気充填量が最大となる条件下において前記回転数が前記基準回転数以上の場合に、前記排気弁の開弁時期を当該回転数の上昇に応じて進角するように制御することを特徴とする内燃機関の制御方法。 A control method for an internal combustion engine according to claim 2,
When the rotational speed is equal to or higher than the reference rotational speed under the condition that the target air filling amount is maximized, the valve opening timing of the exhaust valve is controlled to advance according to the increase in the rotational speed. A control method of an internal combustion engine characterized by the above.
前記目標空気充填量が最大となる条件下において前記回転数が前記基準回転数未満の場合に、当該回転数の上昇に応じて、前記吸気弁の開弁時期を進角するとともに排気弁の閉弁時期を遅角するように制御することを特徴とする内燃機関の制御方法。 A control method for an internal combustion engine according to claim 2 or 3,
When the rotational speed is less than the reference rotational speed under the condition that the target air filling amount is maximum, the opening timing of the intake valve is advanced and the exhaust valve is closed as the rotational speed increases. A control method for an internal combustion engine, wherein the valve timing is controlled to be retarded.
前記目標空気充填量が予め設定された基準充填量以下となる運転領域では、その運転領域全域にわたり前記吸気弁の閉弁時期を一定値に制御することを特徴とする内燃機関の制御方法。 A control method for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
A control method for an internal combustion engine, wherein the closing timing of the intake valve is controlled to a constant value over an entire operating region in an operating region where the target air charging amount is equal to or less than a preset reference charging amount.
前記吸気通路に設けられて、当該吸気通路内の圧力を制御可能な圧力制御手段を用い、
前記目標空気充填量が前記基準充填量以下の運転領域において、前記目標空気充填量が増加するに伴って、前記圧力制御手段により前記吸気通路内の圧力を高めることを特徴とする内燃機関の制御方法。 A control method for an internal combustion engine according to claim 5,
Using pressure control means provided in the intake passage and capable of controlling the pressure in the intake passage,
Control of an internal combustion engine, wherein the pressure control means increases the pressure in the intake passage as the target air filling amount increases in an operating region where the target air filling amount is equal to or less than the reference filling amount. Method.
前記吸気弁および排気弁を周期的に開閉させる弁駆動機構と、
前記弁駆動機構を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、前記弁駆動機構を、前記吸気弁の閉弁時期が前記吸気通路から前記気筒内への空気の流入量が最大となる時期よりも遅角側になるように、制御するとともに、
前記制御手段が、前記弁駆動機構を、前記吸気弁の閉弁時期が、前記内燃機関の回転数が同一となる条件下において前記気筒内に導入される空気量の目標値である目標空気充填量が大きくなるほど進角側になるように、かつ、前記吸気弁の閉弁時期が、前記目標空気充填量が最大であって前記回転数が予め設定された基準回転数未満となる条件下において前記回転数が上昇するほど進角側になるように、制御することを特徴とする内燃機関の制御システム。 A cylinder that houses a reciprocating piston and that forms a combustion chamber; an intake passage through which gas introduced into the cylinder passes; and an intake valve that can block the flow of gas from the intake passage into the cylinder; A control system for an internal combustion engine having an exhaust passage through which exhaust discharged from the cylinder passes, and an exhaust valve capable of blocking outflow of exhaust from the cylinder to the exhaust passage,
A valve drive mechanism for periodically opening and closing the intake valve and the exhaust valve;
Control means for controlling the valve drive mechanism,
The control means controls the valve driving mechanism so that the closing timing of the intake valve is retarded from the timing at which the amount of air flowing into the cylinder from the intake passage becomes maximum. ,
The control means includes the valve drive mechanism, and a target air filling in which the closing timing of the intake valve is a target value of the amount of air introduced into the cylinder under the condition that the rotation speed of the internal combustion engine is the same. The intake valve closing timing is such that the target air filling amount is the maximum and the rotational speed is less than a preset reference rotational speed so that the larger the amount is, the closer to the advance side. A control system for an internal combustion engine, wherein the control is performed so that the angle of advance increases as the rotational speed increases.
前記吸気弁および排気弁を周期的に開閉させる弁駆動機構と、
前記弁駆動機構を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、前記弁駆動機構を、前記吸気弁の閉弁時期が、前記吸気通路から前記気筒内への空気の流入量が最大となる時期よりも遅角側であって、前記内燃機関の回転数が同一となる条件下において、前記気筒内に導入される空気量の目標値である目標空気充填量が大きくなるほど進角側になるように制御するとともに、
前記制御手段が、前記弁駆動機構を、前記目標空気充填量が最大でかつ前記回転数が予め設定された基準回転数未満の条件下において前記吸気弁の閉弁時期が前記回転数が上昇するほど進角側になるように、かつ、前記目標空気充填量が最大でかつ前記回転数が前記基準回転数以上の条件下において前記吸気弁の閉弁時期が前記回転数の上昇するほど遅角側になるように、制御することを特徴とする内燃機関の制御システム。 A cylinder that houses a reciprocating piston and that forms a combustion chamber; an intake passage through which gas introduced into the cylinder passes; and an intake valve that can block the flow of gas from the intake passage into the cylinder; A control system for an internal combustion engine having an exhaust passage through which exhaust discharged from the cylinder passes, and an exhaust valve capable of blocking outflow of exhaust from the cylinder to the exhaust passage,
A valve drive mechanism for periodically opening and closing the intake valve and the exhaust valve;
Control means for controlling the valve drive mechanism,
The control means includes the valve drive mechanism, wherein the closing timing of the intake valve is retarded from the timing at which the amount of air flowing into the cylinder from the intake passage becomes maximum; Under the condition that the rotational speeds of the cylinders are the same, the larger the target air charge amount, which is the target value of the air amount introduced into the cylinder, is controlled to be advanced,
The control means causes the valve drive mechanism to increase the rotation speed of the intake valve when the target air filling amount is maximum and the rotation speed is less than a preset reference rotation speed. The more the target air charge amount is maximum and the rotation speed is equal to or higher than the reference rotation speed, the more the intake valve closing timing increases as the rotation speed increases. A control system for an internal combustion engine, characterized in that control is performed so as to be on the side.
前記制御手段が、前記目標空気充填量が最大となる条件下において前記回転数が前記基準回転数以上の場合に、前記排気弁の開弁時期を当該回転数の上昇に応じて進角するように、前記弁駆動機構を制御することを特徴とする内燃機関の制御システム。 The control system for an internal combustion engine according to claim 8,
The control means advances the valve opening timing of the exhaust valve in accordance with the increase in the rotational speed when the rotational speed is equal to or higher than the reference rotational speed under the condition that the target air filling amount is maximized. And a control system for an internal combustion engine, which controls the valve drive mechanism.
前記弁駆動機構が、前記ピストンに接続されたクランクシャフトにより駆動されて前記吸気弁および排気弁を駆動するカムシャフトと、前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの位相を変化させる位相可変機構とを備え、
前記制御手段が、前記位相可変機構を駆動して前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの位相を変更することで、前記吸気弁の閉弁時期を制御することを特徴とする内燃機関の制御システム。 A control system for an internal combustion engine according to claim 8 or 9,
The valve drive mechanism includes a camshaft that is driven by a crankshaft connected to the piston to drive the intake valve and the exhaust valve, and a phase variable mechanism that changes a phase of the camshaft with respect to the crankshaft.
The control system for an internal combustion engine, wherein the control means controls the valve closing timing of the intake valve by driving the phase varying mechanism to change the phase of the camshaft with respect to the crankshaft.
前記制御手段が、前記目標空気充填量が予め設定された基準充填量以下となる運転領域では、その運転領域全域にわたり前記吸気弁の閉弁時期が一定となるように、前記弁駆動機構を制御することを特徴とする内燃機関の制御システム。 A control system for an internal combustion engine according to claim 10,
The control means controls the valve drive mechanism so that the closing timing of the intake valve is constant over the entire operation region in the operation region where the target air filling amount is equal to or less than a preset reference filling amount. A control system for an internal combustion engine.
前記制御手段が、前記位相可変機構を駆動して前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの位相を変更することで、前記目標空気充填量が最大となる条件下において前記回転数が前記基準回転数未満の場合に、当該回転数の上昇に応じて、前記吸気弁の開弁時期を進角するとともに前記排気弁の閉弁時期を遅角するように制御することを特徴とする内燃機関の制御システム。 An internal combustion engine control system according to claim 10 or 11,
The control means drives the phase variable mechanism to change the phase of the camshaft with respect to the crankshaft, so that the rotation speed is less than the reference rotation speed under the condition that the target air filling amount is maximized. In this case, the control system for the internal combustion engine controls to advance the opening timing of the intake valve and retard the closing timing of the exhaust valve in accordance with the increase in the rotational speed.
前記気筒の幾何学的圧縮比が13以上であることを特徴とする内燃機関の制御システム。 A control system for an internal combustion engine according to any one of claims 7 to 12,
A control system for an internal combustion engine, wherein the cylinder has a geometric compression ratio of 13 or more.
前記吸気通路内に設けられて、当該吸気通路の流路面積を変更可能なスロットル弁と、
前記スロットル弁を駆動するスロットル駆動機構とを有し、
前記制御手段が、前記目標空気充填量が前記基準充填量以下の運転領域において、前記スロットル弁が前記目標空気充填量の増大に伴い前記開口面積を増大するように、前記スロットル駆動機構を制御することを特徴とする内燃機関の制御システム。
A control system for an internal combustion engine according to any one of claims 7 to 13,
A throttle valve provided in the intake passage and capable of changing a flow passage area of the intake passage;
A throttle drive mechanism for driving the throttle valve;
The control means controls the throttle drive mechanism so that the throttle valve increases the opening area as the target air filling amount increases in an operation region where the target air filling amount is equal to or less than the reference filling amount. A control system for an internal combustion engine.
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