JP5556387B2 - Control device for variable valve system - Google Patents
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Description
この発明は、機関バルブの開閉タイミングを変更することのできる可変バルブシステムの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a variable valve system capable of changing the opening / closing timing of an engine valve.
機関始動直後のように、排気浄化触媒が活性化温度まで暖まっていないときには、排気に含まれる未燃燃料成分を排気浄化触媒によって効率的に清浄化することができない。そのため、排気浄化触媒が暖まっていないときには、内燃機関の燃焼室から排気とともに排出される未燃燃料の量をできるだけ少なくする必要がある。 When the exhaust purification catalyst is not warmed to the activation temperature immediately after the engine is started, unburned fuel components contained in the exhaust cannot be efficiently purified by the exhaust purification catalyst. Therefore, when the exhaust purification catalyst is not warmed, it is necessary to reduce the amount of unburned fuel discharged together with the exhaust from the combustion chamber of the internal combustion engine as much as possible.
そこで、排気浄化触媒が暖まっていないときには、内燃機関から排出される未燃燃料の量をできるだけ少なくするように、内燃機関の機関バルブ、すなわち吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングを調整することが望ましい。 Therefore, when the exhaust purification catalyst is not warmed, it is desirable to adjust the opening / closing timing of the engine valve, that is, the intake valve or the exhaust valve of the internal combustion engine so as to minimize the amount of unburned fuel discharged from the internal combustion engine. .
しかし、内燃機関からの未燃燃料の排出を抑制すべく、機関バルブの開閉タイミングを調整してバルブオーバーラップを大きくしているときには、排気の一部が混合気とともに燃焼室内に充填されるようになるため、燃焼室内に導入される混合気の量が減少し、燃焼に供される燃料の量が減少する。 However, when the valve overlap is increased by adjusting the opening / closing timing of the engine valve in order to suppress the discharge of unburned fuel from the internal combustion engine, a part of the exhaust gas is filled in the combustion chamber together with the air-fuel mixture. Therefore, the amount of air-fuel mixture introduced into the combustion chamber is reduced, and the amount of fuel provided for combustion is reduced.
また、気化し難い重質燃料が使用されている場合や機関温度が特に低い場合等、燃料が霧化し難い状態にあるときには、インジェクタから噴射された燃料の一部が液体の状態のまま吸気通路の壁面に付着してしまい、燃焼室に導入される混合気に含まれる燃料の量が減少し、混合気がリーンになりやすい。 In addition, when heavy fuel that is difficult to vaporize is used or when the engine temperature is particularly low, when the fuel is difficult to atomize, a portion of the fuel injected from the injector remains in a liquid state while being in the intake passage The amount of fuel contained in the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber decreases and the air-fuel mixture tends to become lean.
そのため、燃料が霧化し難い状態にあり、混合気がリーンになっているときに、重ねて機関バルブの開閉タイミングが変更されてバルブオーバーラップが大きくされた場合には、燃焼に供される燃料の量が不足して燃焼が不安定になりやすく、適切なトルクを得ることができない冷間ヘジテーションが発生しやすくなる。 For this reason, when the fuel is difficult to atomize and the air-fuel mixture is lean, if the valve overlap is increased by repeatedly changing the valve timing of the engine valve, the fuel to be used for combustion Insufficient amount of water is likely to cause unstable combustion, and cold hesitation in which an appropriate torque cannot be obtained is likely to occur.
これに対して、特許文献1に記載の可変バルブシステムの制御装置にあっては、霧化し難い重質燃料が使用されているときには、可変バルブシステムの制御量を小さくしてオーバーラップを小さくするようにしている。また更に、特許文献1には、機関温度が低く、燃料が特に霧化し難い状態にあることが推定されるときには、可変バルブシステムによる機関バルブの開閉タイミングの変更自体を禁止することも記載されている。
On the other hand, in the control apparatus for the variable valve system described in
このように、燃料が霧化し難い状態にあるときに、機関バルブの開閉タイミングの変更を制限する構成を採用すれば、バルブオーバーラップが大きくされることによって生じる冷間ヘジテーションを抑制することができるようになる。 As described above, when the configuration in which the change of the opening / closing timing of the engine valve is limited when the fuel is difficult to atomize, cold hesitation caused by increasing the valve overlap can be suppressed. It becomes like this.
ところで、上記のように燃料が霧化し難い状態にあることに基づいて一律に機関バルブの開閉タイミングの変更を制限するようにした場合には、機関バルブの開閉タイミングを制御することにより内燃機関から排出される未燃燃料の量を減少させることができなくなってしまい、機関冷間時の排気性状の向上を図ることが困難になってしまう。 By the way, when the change of the opening / closing timing of the engine valve is uniformly limited based on the fact that the fuel is difficult to atomize as described above, the internal combustion engine is controlled by controlling the opening / closing timing of the engine valve. It becomes impossible to reduce the amount of unburned fuel that is discharged, and it becomes difficult to improve the exhaust properties when the engine is cold.
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は排気浄化触媒が暖まっていない機関冷間時に、冷間ヘジテーションの発生を抑制しながら、機関バルブの開閉タイミングを変更することにより、内燃機関からの未燃燃料の排出を抑制しつつ、冷間ヘジテーションの発生を抑制することのできる可変バルブシステムの制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to change the opening and closing timing of the engine valve while suppressing the occurrence of cold hesitation when the exhaust purification catalyst is cold and the engine is cold. Another object of the present invention is to provide a control device for a variable valve system that can suppress the occurrence of cold hesitation while suppressing the discharge of unburned fuel from the internal combustion engine.
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するための可変バルブシステムの制御装置は、排気浄化触媒が活性化温度まで暖まる前に機関バルブの開閉タイミングを変更する冷間制御を実行する可変バルブシステムの制御装置であり、燃料が霧化し難い状態にあるときに前記冷間制御による開閉タイミングの変更を制限する可変バルブシステムの制御装置であって、燃焼に供された混合気の空燃比に比例した検出値を出力する空燃比センサのセンサ素子が活性化し、同空燃比センサの検出値に基づいて燃焼に供された混合気の空燃比を推定することができるようになったときには、前記制限を緩和して前記空燃比センサの検出値に応じて前記機関バルブの開閉タイミングを制御する冷間制御を実行することをその要旨とする。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
A control device for a variable valve system for achieving the above object is a control device for a variable valve system that performs cold control for changing an opening / closing timing of an engine valve before the exhaust purification catalyst warms to an activation temperature, Is a control device for a variable valve system that restricts the change of the opening / closing timing by the cold control when it is difficult to atomize, and outputs a detection value proportional to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture subjected to combustion. When the sensor element of the fuel ratio sensor is activated and the air fuel ratio of the air-fuel mixture subjected to combustion can be estimated based on the detection value of the air fuel ratio sensor, the restriction is relaxed and the air fuel ratio is reduced. The gist of the invention is to execute cold control for controlling the opening / closing timing of the engine valve in accordance with the detection value of the sensor.
上記構成によれば、燃焼に供された混合気の空燃比を推定することができるようになったときには、燃料が霧化し難い状態にあるときであっても、開閉タイミングの変更の制限が緩和されるようになる。また、上記構成にあっては、このとき、空燃比センサから出力される検出値に応じて機関バルブの開閉タイミングを制御するようにしている。 According to the above configuration, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture subjected to combustion can be estimated, the restriction on changing the opening / closing timing is eased even when the fuel is difficult to atomize. Will come to be. In the above configuration , the opening / closing timing of the engine valve is controlled according to the detection value output from the air-fuel ratio sensor.
そのため、燃料が霧化し難く、混合気がリーンになりやすい状況下であっても、空燃比センサの検出値に基づいて燃焼に供される燃料の量が不足しないように機関バルブの開閉タイミングを制御することができるようになる。これにより、冷間ヘジテーションの発生を抑制しつつ、内燃機関からの未燃燃料の排出を極力抑制することができるようになる。 Therefore, even in situations where the fuel is difficult to atomize and the air-fuel mixture tends to become lean, the opening and closing timing of the engine valve is set so that the amount of fuel provided for combustion is not insufficient based on the detection value of the air-fuel ratio sensor. Will be able to control. As a result, the discharge of unburned fuel from the internal combustion engine can be suppressed as much as possible while suppressing the occurrence of cold hesitation.
すなわち、上記構成によれば、排気浄化触媒が暖まっていない機関冷間時に、冷間ヘジテーションの発生を抑制しながら、機関バルブの開閉タイミングを変更することにより、内燃機関からの未燃燃料の排出を抑制しつつ、冷間ヘジテーションの発生を抑制することができるようになる。 That is, according to the above configuration , when the engine is cold when the exhaust purification catalyst is not warm, by changing the opening / closing timing of the engine valve while suppressing the occurrence of cold hesitation, the unburned fuel is discharged from the internal combustion engine. It is possible to suppress the occurrence of cold hesitation while suppressing.
尚、上記構成において、空燃比センサのセンサ素子が活性化したときに実行される冷間制御では、具体的には、内燃機関の負荷率に基づいて基本制御量を設定する一方、空燃比センサの検出値が高いときほど、バルブオーバーラップが小さくなるように、この基本制御量を補正することによって算出される目標制御量に基づいて機関バルブの開閉タイミングを制御する構成を採用することが好ましい。 In the above configuration, in the cold control the sensor element of the air-fuel ratio sensor is performed when activated, specifically, while setting the basic control amount based on the load factor of the internal combustion engine, the air-fuel ratio It is possible to adopt a configuration in which the opening / closing timing of the engine valve is controlled based on the target control amount calculated by correcting this basic control amount so that the valve overlap becomes smaller as the detection value of the sensor becomes higher. Is preferred .
このように、空燃比センサの検出値が高く、燃焼に供された混合気に含まれる燃料の量が少ないことが推定されるときほど、バルブオーバーラップを小さくするようにすれば、燃焼室に導入される混合気がリーンになっているときほど、バルブオーバーラップが小さくされるようになる。そのため、混合気がリーンになっているときに、バルブオーバーラップが大きくされることを抑制し、燃焼に供される燃料の量が不足して燃焼が不安定になってしまうことを抑制することができる。 As described above, when the detected value of the air-fuel ratio sensor is high and the amount of fuel contained in the air-fuel mixture subjected to combustion is estimated to be small, if the valve overlap is reduced, The valve overlap becomes smaller as the introduced air-fuel mixture becomes leaner. Therefore, when the air-fuel mixture is lean, it is possible to suppress the valve overlap from becoming large, and to prevent the amount of fuel used for combustion from becoming insufficient and the combustion from becoming unstable. Can do.
また、空燃比センサの検出値に基づいて目標制御量を設定し、目標制御量に基づいて機関バルブの開閉タイミングを制御するようにしているため、燃焼が不安定にならない範囲で未燃燃料の排出量を極力低減することができるように機関バルブの開閉タイミングを制御することができる。したがって、内燃機関からの未燃燃料の排出を極力抑制しつつ、冷間ヘジテーションの発生を効果的に抑制することができるようになる。 In addition, since the target control amount is set based on the detection value of the air-fuel ratio sensor and the opening / closing timing of the engine valve is controlled based on the target control amount, the unburned fuel is within the range where combustion does not become unstable. The opening / closing timing of the engine valve can be controlled so that the discharge amount can be reduced as much as possible. Therefore, it is possible to effectively suppress the occurrence of cold hesitation while suppressing the discharge of unburned fuel from the internal combustion engine as much as possible.
また上記構成において、前記空燃比センサのセンサ素子が活性化するまでの間、前記センサ素子を早期に活性化させるための活性化促進処理を実行してもよい。 Further, in the above configuration, activation promotion processing for activating the sensor element at an early stage may be executed until the sensor element of the air-fuel ratio sensor is activated .
上記構成によれば、空燃比センサのセンサ素子が早期に活性化するようになるため、開閉タイミングの変更の制限が早期に緩和されるようになり、空燃比センサの検出値に基づく開閉タイミングの変更を早期に開始することができるようになる。これにより、冷間制御を通じて開閉タイミングを変更する機会を増大させ、より一層効果的に未燃燃料の排出を抑制することができるようになる。 According to the above Ki構 formed, since the sensor element of the air-fuel ratio sensor is to activate prematurely, the changing of the opening-closing timing restriction is to be alleviated early based on the detected value of the air-fuel ratio sensor opening The timing change can be started early. Thereby, the opportunity to change the opening / closing timing through the cold control is increased, and the discharge of unburned fuel can be more effectively suppressed.
尚、活性化促進処理の具体的な内容としては、空燃比センサのセンサ素子を加熱するヒータへの通電量を増大させる方法や、内燃機関の各シリンダーにおける点火時期を遅角させることにより、排気の温度を上昇させ、排気の熱を利用して空燃比センサのセンサ素子を暖める方法等を採用することができる。また、アイドリング運転中の機関回転速度であるアイドリング回転速度を増大させることにより、アイドリング運転中の排気の温度を上昇させて空燃比センサのセンサ素子を暖める方法を適用することもできる。 The specific contents of the activation promotion process include a method of increasing the energization amount to the heater that heats the sensor element of the air-fuel ratio sensor, or by retarding the ignition timing in each cylinder of the internal combustion engine. For example, a method of warming the sensor element of the air-fuel ratio sensor by using the heat of the exhaust gas can be employed. It is also possible to apply a method of warming the sensor element of the air-fuel ratio sensor by increasing the idling rotational speed, which is the engine rotational speed during idling operation, to increase the temperature of the exhaust gas during idling operation.
ところで、排気バルブの開弁タイミングを遅角させた場合には、点火が行われてから排気バルブが開弁されるまでの期間が長くなるため、燃焼室内で混合気が燃焼し始めてから排気が排気ポートに排出され始めるまでの期間が長くなる。そのため、混合気に含まれる燃料を燃焼室内で燃焼させるための時間を長く確保することができるようになり、排気とともに燃焼室から排出される未燃燃料の量を低減することができるようになる。 By the way, if the opening timing of the exhaust valve is retarded, the period from when ignition is performed to when the exhaust valve is opened becomes longer, so the exhaust gas is discharged after the mixture starts to burn in the combustion chamber. The period until it starts to be discharged to the exhaust port becomes longer. Therefore, it is possible to ensure a long time for burning the fuel contained in the air-fuel mixture in the combustion chamber, and to reduce the amount of unburned fuel discharged from the combustion chamber together with the exhaust gas. .
そのため、上記構成において、未燃燃料の排出を抑制するために実行する冷間制御として、排気バルブの開弁タイミングを遅角させる制御を適用することが好ましい。 Therefore, in the above configuration, as the cold control executed in order to suppress the emission of unburned fuel, it is preferable to apply the control to retard the opening timing of the exhaust valve.
一方、吸気バルブの開閉タイミングを進角させる構成を採用した場合には、排気の一部が吸気ポートに吹き返すようになるため、吹き返した排気によって吸気ポートが暖められ、燃料の霧化が促進されるようになる。これにより、混合気の空燃比を理論空燃比に近づけるための燃料増量を低減することができ、結果として排気とともに排出される未燃燃料の量を低減することができるようになる。 On the other hand, when a configuration is adopted in which the opening / closing timing of the intake valve is advanced, a part of the exhaust is blown back to the intake port, so the exhaust port is warmed by the blown back exhaust, and fuel atomization is promoted. Become so. As a result, an increase in fuel for bringing the air-fuel ratio of the air-fuel mixture close to the stoichiometric air-fuel ratio can be reduced, and as a result, the amount of unburned fuel discharged together with the exhaust gas can be reduced.
そのため、上記構成において、未燃燃料の排出を抑制するために実行する冷間制御として、吸気バルブの開閉タイミングを進角させる制御を採用することが好ましい。 Therefore, in the above configuration, as the cold control executed in order to suppress the emission of unburned fuel, it is preferable to employ a control to advance the closing timing of the intake valve.
尚、排気バルブの開弁タイミングを遅角させるために、排気カムシャフトを遅角側に変位させ、排気バルブの開閉タイミング全体を遅角させた場合には、排気バルブの閉弁タイミングも遅角することとなり、バルブオーバーラップが大きくなる。排気バルブの閉弁タイミングが遅角されたことによってバルブオーバーラップが大きくなると、吸気行程において排気の一部が燃焼室に導入されるようになり、燃焼室に導入される混合気の量が減少するようになる。燃料が霧化し難く、混合気がリーンになりやすい状況下において、燃焼室に導入される混合気の量が減少してしまうと燃焼に供される燃料の量が著しく不足して燃焼が不安定になりやすくなる。 In order to retard the opening timing of the exhaust valve, if the exhaust camshaft is displaced to the retarded side and the entire opening / closing timing of the exhaust valve is retarded, the closing timing of the exhaust valve is also retarded. As a result, the valve overlap increases. If the valve overlap increases due to the retarded timing of the exhaust valve closing, part of the exhaust gas is introduced into the combustion chamber during the intake stroke, and the amount of air-fuel mixture introduced into the combustion chamber decreases. To come. In a situation where the fuel is difficult to atomize and the air-fuel mixture tends to become lean, if the amount of air-fuel mixture introduced into the combustion chamber decreases, the amount of fuel provided for combustion will be significantly insufficient and combustion will become unstable It becomes easy to become.
そこで、排気バルブの開閉タイミングに加えて、作用角を変更する等して排気バルブの開弁期間を変更することのできる可変バルブシステムを備えている場合には、排気バルブの開弁タイミングを遅角させるとともに、排気バルブの開弁期間を短くし、排気バルブの開弁タイミングを遅角させる一方で、閉弁タイミングを極力遅角させないようにすることが望ましい。こうした構成を採用すれば、冷間制御を通じて排気バルブの開弁タイミングを遅角させる一方で、バルブオーバーラップが増大することを抑制することができ、上記のようなバルブオーバーラップが増大することに起因する燃焼の不安定化を抑制しつつ、未燃燃料の排出を抑制することができるようになる。 Therefore, in addition to the opening and closing timing of the exhaust valve, when provided with a variable valve system that can change the opening period of the equal and exhaust valves to change the working angle, the opening timing of the exhaust valve It is desirable to retard the valve opening period of the exhaust valve and retard the valve opening timing of the exhaust valve while preventing the valve closing timing from being retarded as much as possible. By adopting such a configuration, the valve opening timing of the exhaust valve is retarded through cold control, while an increase in valve overlap can be suppressed, and the valve overlap as described above increases. It is possible to suppress the discharge of unburned fuel while suppressing the resulting unstable combustion.
機関温度が高くなれば、燃料が霧化しやすくなり、インジェクタから噴射された燃料のほとんどが吸気通路の壁面に付着せずに燃焼室内に導入されるようになる。そのため、上記構成において、燃料が霧化し難い状態であることを推定する方法として、機関温度が基準機関温度未満であることに基づいて燃料が霧化し難い状態であることを推定する構成を採用することができる。 When the engine temperature becomes high, the fuel is easily atomized, and most of the fuel injected from the injector is introduced into the combustion chamber without adhering to the wall surface of the intake passage. Therefore, in the above configuration, as a method for estimating the fuel is in a state difficult to atomize, the fuel to adopt a configuration of estimating that the state hard to atomize based on engine temperature is less than the reference engine temperature be able to.
こうした構成を採用すれば、機関温度を推定することにより、推定された機関温度に基づいて燃料が霧化し難い状態であるか否かを推定することができるようになる。
尚、基準機関温度は、機関温度がこの基準機関温度未満であることに基づいて燃料が霧化し難い状態であることを推定することができるように予め行う実験等の結果に基づいて設定すればよい。
By adopting such a configuration, it is possible to estimate whether or not the fuel is difficult to atomize based on the estimated engine temperature by estimating the engine temperature.
The reference engine temperature may be set based on the results of experiments and the like performed in advance so that it can be estimated that the fuel is difficult to atomize based on the engine temperature being lower than the reference engine temperature. Good.
また、使用されている燃料が気化し難い重質燃料である場合には、燃料が霧化し難くなる。そのため、上記構成において、使用されている燃料が重質燃料であることに基づいて燃料が霧化し難い状態であることを推定することもできる。 Further, when the fuel being used is a heavy fuel that is difficult to vaporize, the fuel is difficult to atomize. Therefore, in the said structure, it can also be estimated that a fuel is a state which is hard to atomize based on the fuel currently used being heavy fuel.
尚、使用されている燃料が重質燃料であるか否かを判定する具体的な方法としては、燃料タンク内の圧力の変化を監視して、その結果に基づいて燃料が気化しやすいか否かを判定する構成や、センサを利用して燃料の性状を判定する方法等を採用することができる。また、その他、冷間始動時の機関回転速度の立ち上がり方を監視して、機関回転速度が速やかに立ち上がらないときに低温で気化し難い重質燃料であることを推定する構成等を適用することができる。 As a specific method for determining whether or not the fuel being used is heavy fuel, it is possible to monitor changes in the pressure in the fuel tank and determine whether or not the fuel is likely to vaporize based on the result. It is possible to adopt a configuration for determining whether or not, a method for determining the properties of fuel using a sensor, and the like. Also, apply a configuration that monitors how the engine speed rises during cold start and estimates that the fuel is heavy fuel that is difficult to vaporize at low temperatures when the engine speed does not rise quickly. Can do.
空燃比センサのセンサ素子が活性化すると、排気に含まれる酸素の濃度を示す検出値が空燃比センサから出力されるようになる。そのため、上記構成において、空燃比センサから検出値が出力されるようになったことに基づいて空燃比センサが活性したことを推定する構成を採用することができる。そして、空燃比センサが活性したことが推定されたときに、冷間制御における開閉タイミングの変更の制限を緩和して空燃比センサから出力される検出値に基づいて開閉タイミングを変更するようにすればよい。 When the sensor element of the air-fuel ratio sensor is activated, a detection value indicating the concentration of oxygen contained in the exhaust gas is output from the air-fuel ratio sensor. Therefore, in the above configuration, it is possible to adopt a configuration in which it is estimated that the air-fuel ratio sensor is activated based on the fact that the detection value is output from the air-fuel ratio sensor. Then, when it is estimated that the air-fuel ratio sensor is activated, the restriction on the change of the opening / closing timing in the cold control is relaxed, and the opening / closing timing is changed based on the detection value output from the air-fuel ratio sensor. That's fine.
また上記構成において、空燃比フィードバック制御が実行されていることに基づいて空燃比センサのセンサ素子が活性化していることを推定し、開閉タイミングの変更の制限を緩和する構成を採用することもできる。 Further, in the above configuration, it is also possible to adopt a configuration in which it is estimated that the sensor element of the air-fuel ratio sensor is activated based on the execution of the air-fuel ratio feedback control, and the restriction on changing the opening / closing timing is relaxed. .
機関始動時の機関冷却水温は機関始動時の機関温度と略等しいことが推定されるため、機関始動後の機関冷却水温の上昇量に基づいて機関運転に伴う機関温度の上昇量を推定すれば、機関始動時の機関冷却水温と、機関始動後の機関冷却水温の上昇量とに基づいて機関温度を推定することができる。 Since the engine cooling water temperature at the time of starting the engine is estimated to be approximately equal to the engine temperature at the time of starting the engine, if the amount of increase in engine temperature accompanying engine operation is estimated based on the amount of increase in engine cooling water temperature after engine starting The engine temperature can be estimated based on the engine coolant temperature at the time of starting the engine and the amount of increase in the engine coolant temperature after the engine is started.
そのため、機関温度が基準機関温度まで上昇したときに得られるようになることが推定される機関冷却水温の上昇量の値を、基準値として予め設定しておけば、機関始動後の機関冷却水温の上昇量がこの基準値未満であるときには、それに基づいて機関温度が基準機関温度未満であることを推定することができるようになる。したがって、こうした基準値を機関始動時の機関冷却水温毎にプロットした演算マップを予め用意しておけば、この演算マップを参照することにより、機関始動時の機関冷却水温と、機関始動後の機関冷却水温の上昇量とに基づいて燃料が霧化し難い状態であるか否かを推定することができるようになる。 Therefore, if the value of the increase amount of the engine coolant temperature estimated to be obtained when the engine temperature rises to the reference engine temperature is set in advance as the reference value, the engine coolant temperature after engine startup When the increase amount of the engine is less than the reference value, it can be estimated that the engine temperature is less than the reference engine temperature. Therefore, if a calculation map in which these reference values are plotted for each engine cooling water temperature at the time of starting the engine is prepared in advance, the engine cooling water temperature at the time of starting the engine and the engine after the engine is started by referring to this calculation map. Based on the amount of increase in the cooling water temperature, it is possible to estimate whether or not the fuel is difficult to atomize.
また、こうした演算マップを参照して燃料が霧化し難い状態であるか否かを推定する場合には、この演算マップに空燃比センサのセンサ素子が活性化するまでに必要な機関冷却水温の上昇量の大きさを示す情報を追加し、この演算マップを参照することによって空燃比センサのセンサ素子が活性化したことを推定することもできるようになる。 Further, when estimating whether or not the fuel is difficult to atomize by referring to such a calculation map, an increase in the engine coolant temperature required until the sensor element of the air-fuel ratio sensor is activated in this calculation map. It is possible to estimate that the sensor element of the air-fuel ratio sensor has been activated by adding information indicating the magnitude of the quantity and referring to this calculation map.
すなわち、空燃比センサのセンサ素子が活性化するときに得られるようになることが推定される機関冷却水温の上昇量の値を機関始動時の機関冷却水温毎にこの演算マップ上にプロットすれば、機関冷却水温の上昇量がこのプロットされた上昇量に達したことに基づいて空燃比センサのセンサ素子が活性化したことを推定することができるようになる。 That is, if the value of the increase amount of the engine coolant temperature estimated to be obtained when the sensor element of the air-fuel ratio sensor is activated is plotted on this calculation map for each engine coolant temperature at the time of engine start. It is possible to estimate that the sensor element of the air-fuel ratio sensor has been activated based on the increase amount of the engine coolant temperature reaching the plotted increase amount.
そのため、上記構成において、機関始動時の機関冷却水温と、機関始動後の機関冷却水温の上昇量とに基づいて機関温度が基準機関温度未満であることを推定するための演算マップを備え、同演算マップを参照して燃料が霧化し難い状態であるか否かを推定するものにあっては、この演算マップに機関始動後の機関冷却水温の上昇量に基づいて空燃比センサのセンサ素子が活性化したか否かを推定するための情報を追加することにより、同演算マップを参照して前記空燃比センサのセンサ素子が活性化したことを推定することができるようになり、演算マップを参照して機関始動時の機関冷却水温と、機関始動後の機関冷却水温の上昇量とに基づいて開閉タイミングの変更の制限を緩和する構成を実現することができる。 Therefore, in the above configuration, an arithmetic map is provided for estimating that the engine temperature is lower than the reference engine temperature based on the engine cooling water temperature at the time of starting the engine and the amount of increase in the engine cooling water temperature after the engine is started. In the calculation map for estimating whether or not the fuel is difficult to atomize, the sensor element of the air-fuel ratio sensor is added to the calculation map based on the amount of increase in the engine coolant temperature after the engine is started. By adding information for estimating whether or not the sensor is activated, it is possible to estimate that the sensor element of the air-fuel ratio sensor has been activated with reference to the calculation map. By referring to the engine cooling water temperature at the time of starting the engine and the amount of increase in the engine cooling water temperature after starting the engine, it is possible to realize a configuration that relaxes the restriction on changing the opening / closing timing.
尚、内燃機関の吸入空気量は機関運転に伴う燃焼熱の大きさと高い相関を有しているため、機関始動後の吸入空気量の積算値である積算吸入空気量は、機関始動後の機関温度の上昇量と高い相関を有している。すなわち、積算吸入空気量が大きいときほど、機関始動後の機関温度の上昇量が大きいことが推定される。 Since the intake air amount of the internal combustion engine has a high correlation with the magnitude of combustion heat accompanying engine operation, the integrated intake air amount, which is the integrated value of the intake air amount after engine startup, is It has a high correlation with the temperature rise. That is, it is estimated that the amount of increase in engine temperature after engine startup increases as the integrated intake air amount increases.
そのため、機関冷却水温の上昇量に基づいて機関温度の上昇量を推定する構成に替えて、積算吸入空気量に基づいて機関温度の上昇量を推定し、機関始動時の機関冷却水温と、機関始動後の積算吸入空気量とに基づいて燃料が霧化し難い状態であるか否かを推定する構成を採用することもできる。 Therefore, instead of the configuration for estimating the amount of increase in the engine temperature on the basis of the amount of increase in institutional coolant temperature, to estimate the amount of increase of the engine temperature on the basis of a totalized amount of intake air, and the engine coolant temperature at engine starting Further, it is possible to adopt a configuration that estimates whether or not the fuel is difficult to atomize based on the integrated intake air amount after engine startup.
この場合には、機関始動時の機関冷却水温に応じて機関温度が基準機関温度まで上昇したときに得られるようになることが推定される積算吸入空気量の値を基準値として設定し、機関始動後の積算吸入空気量がこの基準値未満であるときには、それに基づいて機関温度が基準機関温度未満であることを推定するようにすればよい。 In this case, the value of the cumulative intake air amount estimated to be obtained when the engine temperature rises to the reference engine temperature according to the engine coolant temperature at the time of starting the engine is set as the reference value. When the integrated intake air amount after start-up is less than this reference value, it may be estimated based on that that the engine temperature is less than the reference engine temperature.
こうした基準値を機関始動時の機関冷却水温毎にプロットした演算マップを予め用意しておけば、この演算マップを参照することにより、機関始動時の機関冷却水温と、機関始動後の積算吸入空気量とに基づいて燃料が霧化し難い状態であるか否かを推定することができるようになる。 If a calculation map in which these reference values are plotted for each engine coolant temperature at the time of starting the engine is prepared in advance, by referring to this calculation map, the engine coolant temperature at the time of engine start and the integrated intake air after the engine start Based on the amount, it can be estimated whether or not the fuel is in a state of being difficult to atomize.
また、こうした演算マップを参照して燃料が霧化し難い状態であるか否かを推定する場合には、この演算マップに空燃比センサのセンサ素子が活性化するまでに必要な積算吸入空気量の大きさを示す情報を追加し、この演算マップを参照することによって空燃比センサのセンサ素子が活性化したことを推定することもできるようになる。 Further, when estimating whether or not the fuel is difficult to atomize by referring to such a calculation map, the calculated intake air amount required until the sensor element of the air-fuel ratio sensor is activated is calculated in this calculation map. It is possible to estimate that the sensor element of the air-fuel ratio sensor is activated by adding information indicating the size and referring to the calculation map.
すなわち、空燃比センサのセンサ素子が活性化するときに得られるようになることが推定される積算吸入空気量の値を機関始動時の機関冷却水温に応じてこの演算マップ上にプロットすれば、積算吸入空気量がこのプロットされた値に達したことに基づいて空燃比センサのセンサ素子が活性化したことを推定することができるようになる。 That is, if the value of the integrated intake air amount estimated to be obtained when the sensor element of the air-fuel ratio sensor is activated is plotted on this calculation map according to the engine coolant temperature at the time of engine start, Based on the fact that the integrated intake air amount has reached the plotted value, it is possible to estimate that the sensor element of the air-fuel ratio sensor has been activated.
そのため、機関始動時の機関冷却水温と、機関始動後の積算吸入空気量とに基づいて機関温度が基準機関温度未満であることを推定するための演算マップを備え、同演算マップを参照して燃料が霧化し難い状態であるか否かを推定するものにあっては、この演算マップに機関始動後の積算吸入空気量に基づいて空燃比センサのセンサ素子が活性化したか否かを推定するための情報を追加することにより、同演算マップを参照して前記空燃比センサのセンサ素子が活性化したことを推定することができるようになり、演算マップを参照して機関始動時の機関冷却水温と、機関始動後の積算吸入空気量とに基づいて開閉タイミングの変更の制限を緩和する構成を実現することができる。 Therefore, with the engine coolant temperature at agencies start, the calculation map for the engine temperature based on the accumulated intake air amount after engine start is estimated to be less than the reference engine temperature, with reference to this computation map In this calculation map, it is determined whether or not the sensor element of the air-fuel ratio sensor is activated based on the integrated intake air amount after the engine is started. By adding information for estimation, it becomes possible to estimate that the sensor element of the air-fuel ratio sensor has been activated with reference to the calculation map, and with reference to the calculation map, Based on the engine coolant temperature and the integrated intake air amount after engine startup, it is possible to realize a configuration that relaxes the restriction on changing the opening / closing timing.
尚、燃料が霧化し難い状態にあるときに冷間制御による開閉タイミングの変更を制限する態様には、燃料が霧化し難い状態にあるときに冷間制御の実行を禁止することも含まれる。そのため、上記構成において、燃料が霧化し難い状態にあるときに冷間制御の実行を禁止する一方、空燃比センサのセンサ素子が活性化し、同空燃比センサの検出値に基づいて燃焼に供された混合気の空燃比を推定することができるようになったときに、冷間制御の禁止を解除して空燃比センサの検出値に応じて機関バルブの開閉タイミングを制御する冷間制御を実行する構成を採用することもできる。 It should be noted that the mode of restricting the change of the opening / closing timing by the cold control when the fuel is difficult to atomize includes prohibiting the execution of the cold control when the fuel is difficult to atomize. Therefore, in the above configuration, the execution of cold control is prohibited when the fuel is difficult to atomize, while the sensor element of the air-fuel ratio sensor is activated and used for combustion based on the detected value of the air-fuel ratio sensor. When it becomes possible to estimate the air-fuel ratio of the air-fuel mixture, the cold control is executed to cancel the prohibition of cold control and control the opening and closing timing of the engine valve according to the detection value of the air-fuel ratio sensor It is also possible to adopt a configuration to
以下、この発明にかかる可変動弁システムの制御装置を、内燃機関を統括的に制御する電子制御装置として具体化した一実施形態について、図1〜7を参照して説明する。尚、図1は本実施形態にかかる電子制御装置100と、その制御対象である内燃機関10との関係を示す模式図である。
Hereinafter, an embodiment in which a control device for a variable valve system according to the present invention is embodied as an electronic control device that comprehensively controls an internal combustion engine will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing the relationship between the
図1に示されるように内燃機関10のシリンダーブロック11に形成されたシリンダー12には、ピストン13が摺動可能に収容されている。そして、ピストン13はコネクティングロッド15を介してクランクシャフト16と連結されている。また、シリンダーブロック11には各シリンダー12を取り囲むように機関冷却水が循環するウォータージャケット14が形成されている。
As shown in FIG. 1, a
シリンダーブロック11の上部にはシリンダーヘッド17が組み付けられており、シリンダー12の内周面とピストン13の頂面及びシリンダーヘッド17によって燃焼室18が区画形成されている。尚、内燃機関10は複数のシリンダー12を有する多気筒内燃機関であるが、図1にあっては複数のシリンダー12のうちの1つのみを図示している。
A cylinder head 17 is assembled to the upper portion of the
シリンダーヘッド17における各燃焼室18の上部には、ピストン13と対向するように点火プラグ19がそれぞれ設けられている。また、シリンダーヘッド17には、各燃焼室18と連通する吸気ポート21及び排気ポート22が形成されている。そして、吸気ポート21には、燃焼室18に向かって燃料を噴射するインジェクタ20が設けられている。
An ignition plug 19 is provided above each
吸気ポート21は、吸気マニホールドと接続されて吸気通路30の一部を形成している。また、排気ポート22は、排気マニホールドと接続されて排気通路40の一部を形成している。
The
尚、図1に示されるように吸気通路30には、モータ33aによって駆動されて燃焼室18に導入される空気の量である吸入空気量Gaを調量するスロットルバルブ33が設けられている。その一方で、図1の左側に示されるように排気通路40には、排気に含まれる炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物を清浄化する三元触媒が担持された排気浄化触媒45が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
図1に示されるようにシリンダーヘッド17には、吸気通路30と燃焼室18とを連通・遮断する吸気バルブ31が設けられているとともに、排気通路40と燃焼室18とを連通・遮断する排気バルブ41が設けられている。各バルブ31,41はバルブスプリングの付勢力によって閉弁方向に常に付勢されている。また、シリンダーヘッド17の内部には吸気バルブ31を駆動する吸気カムシャフト32と、排気バルブ41を駆動する排気カムシャフト42とがそれぞれ回動自在に支持されている。
As shown in FIG. 1, the cylinder head 17 is provided with an
これらカムシャフト32,42は、図示しないタイミングチェーンを介してクランクシャフト16と連結されており、クランクシャフト16が2回転すると、それに伴ってこれらカムシャフト32,42がそれぞれ1回転するようになっている。これにより、機関運転に伴ってクランクシャフト16が回転すると、吸気カムシャフト32及び排気カムシャフト42が回転し、吸気カムシャフト32に形成されたカム山の作用により吸気バルブ31が開弁方向にリフトされ、排気カムシャフト42に形成されたカム山の作用により排気バルブ41が開弁方向にリフトされるようになっている。
The
また、図1に二点鎖線で示されるように内燃機関10には、可変バルブシステムとして吸気側バルブタイミング変更機構51と、排気側バルブタイミング変更機構52とが設けられている。吸気側バルブタイミング変更機構51は、吸気カムシャフト32とタイミングチェーンとが連結されている部分に設けられており、クランクシャフト16の回転位相に対する吸気カムシャフト32の回転位相を変更することにより、吸気バルブ31の開閉タイミングを変更するものである。一方、排気側バルブタイミング変更機構52は、排気カムシャフト42とタイミングチェーンとが連結されている部分に設けられており、クランクシャフト16の回転位相に対する排気カムシャフト42の回転位相を変更することにより、排気バルブ41の開閉タイミングを変更するものである。
Further, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 1, the
尚、これらバルブタイミング変更機構51,52はクランクシャフト16に連結された図示しないオイルポンプによって圧送される作動油の油圧を利用して各カムシャフト32,42の位相角を変更する油圧駆動式のバルブタイミング変更機構である。
These valve
内燃機関10には、内燃機関10の各部の状態を検出する各種のセンサが設けられている。例えば、シリンダーブロック11に設けられた水温センサ60はウォータージャケット14内を循環している機関冷却水の温度である機関冷却水温を検出する。クランクシャフト16の近傍に設けられたクランクポジションセンサ61はクランクシャフト16の回転角を検出し、電子制御装置100はこの回転角に基づいて単位時間当りのクランクシャフト16の回転数を示す機関回転速度NEを算出する。スロットルポジションセンサ63はスロットルバルブ33の開度であるスロットル開度を検出する。吸気通路30に設けられたエアフロメータ64は吸気通路30を通じて燃焼室18に導入される空気の量である吸入空気量Gaを検出する。吸気カムシャフト32の近傍に設けられた吸気側カムポジションセンサ65は吸気カムシャフト32の回転位相に対応した信号を出力する。排気カムシャフト42の近傍に設けられた排気側カムポジションセンサ66は排気カムシャフト42の回転位相に対応した信号を出力する。排気通路40における排気浄化触媒45よりも上流側の部位に設けられた空燃比センサ67は排気に含まれる酸素の濃度に応じて燃焼に供された混合気の空燃比に比例した検出値を出力する。また、排気通路40における排気浄化触媒45よりも下流側の部位には、燃焼に供された混合気の空燃比が理論空燃比に調整されていた場合の酸素濃度に対応する酸素濃度を境に出力値が急変する酸素センサ68が設けられている。
The
そして、これらの各種センサは、内燃機関10を統括的に制御する電子制御装置100に電気的に接続されている。また、電子制御装置100には、アクセルペダル53に取り付けられたアクセルポジションセンサ62も接続されている。アクセルポジションセンサ62は運転者によるアクセルペダル53の踏み込み量を示すアクセル操作量を検出する。
These various sensors are electrically connected to an
電子制御装置100は、機関制御にかかる各種演算処理を実施する中央演算処理装置(CPU)、機関制御用のプログラムやデータが記憶された読み出し専用メモリ(ROM)、演算処理の結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ(RAM)等を備えて構成されている。そして、電子制御装置100は、上記各種センサ60〜68の検出信号を読み込み、各種演算処理を実行し、その結果に基づいて内燃機関10を統括的に制御する。
The
具体的には、電子制御装置100は、機関回転速度NE及びアクセル操作量に基づいてモータ33aを制御することにより、スロットル開度を変更して吸入空気量Gaを調量する。また、これと併せて燃焼室18に導入される混合気の空燃比を理論空燃比に近づけように目標燃料噴射量を設定し、インジェクタ20を駆動して燃料噴射量を調量するとともに、空燃比センサ67及び酸素センサ68の出力値に基づいて燃料噴射量をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御を実行する。
Specifically, the
また、電子制御装置100は、機関回転速度NEと負荷率KLとに基づいて吸気側バルブタイミング変更機構51や排気側バルブタイミング変更機構52を駆動して吸気バルブ31及び排気バルブ41の開閉タイミングを変更する。
Further, the
尚、本実施形態にかかる電子制御装置100は、暖機完了後に行う通常のバルブタイミングの制御(以下、温間制御と称する)の他に、排気浄化触媒45が活性化温度まで暖まっていない機関冷間時に未燃燃料の排出を抑制するための冷間制御を実行する。
The
機関始動直後のように、排気浄化触媒45が活性化温度まで暖まっていないときには、排気に含まれる未燃燃料成分を排気浄化触媒45によって効率的に清浄化することができない。そのため、排気浄化触媒45が暖まっていないときには、内燃機関10の燃焼室18から排気とともに排出される未燃燃料の量をできるだけ少なくする必要がある。
When the exhaust purification catalyst 45 is not warmed to the activation temperature, just after the engine is started, the unburned fuel component contained in the exhaust cannot be efficiently purified by the exhaust purification catalyst 45. Therefore, when the exhaust purification catalyst 45 is not warmed, it is necessary to reduce the amount of unburned fuel discharged together with the exhaust from the
そこで、電子制御装置100は、排気浄化触媒45が暖まっていないときには、内燃機関10から排出される未燃燃料の量をできるだけ少なくするように、排気バルブ41の閉弁タイミングを遅角させる冷間制御を実行する。
Therefore, when the exhaust purification catalyst 45 is not warmed, the
排気バルブ41の閉弁タイミングを遅角させた場合には、点火が行われてから排気バルブ41が開弁されるまでの期間が長くなるため、燃焼室18内で混合気が燃焼し始めてから排気が排気ポート22に排出され始めるまでの期間が長くなる。そのため、混合気に含まれる燃料を燃焼室18内で燃焼させるための時間を長く確保することができるようになり、排気とともに燃焼室18から排出される未燃燃料の量を低減することができるようになる。
When the valve closing timing of the
しかし、内燃機関10からの未燃燃料の排出を抑制すべく、排気バルブ41の閉弁タイミングを遅角させているときには、バルブオーバーラップが大きくなり、排気の一部が混合気とともに燃焼室18内に充填されるようになるため、燃焼室18内に導入される混合気の量が減少して燃焼に供される燃料の量が減少してしまう。
However, when the valve closing timing of the
また、気化し難い重質燃料が使用されている場合や機関温度が特に低い場合等、燃料が霧化し難い状態にあるときには、インジェクタ20から噴射された燃料の一部が液体の状態のまま吸気通路30の壁面に付着してしまい、燃焼室18に導入される混合気に含まれる燃料の量が減少し、混合気がリーンになりやすい。
Further, when the fuel is difficult to atomize, such as when heavy fuel that is difficult to vaporize is used, or when the engine temperature is particularly low, the fuel injected from the
そのため、燃料が霧化し難い状態にあり、混合気がリーンになっているときに、重ねて排気バルブ41の開閉タイミングが遅角されてバルブオーバーラップが大きくされた場合には、燃焼に供される燃料の量が不足して燃焼が不安定になりやすく、適切なトルクを得ることができない冷間ヘジテーションが発生しやすくなる。 Therefore, when the fuel is difficult to atomize and the air-fuel mixture is lean, if the valve overlap is delayed and the valve overlap is increased, the valve overlap is increased, and the fuel is used for combustion. Insufficient amount of fuel is likely to cause instability of combustion, and cold hesitation in which an appropriate torque cannot be obtained easily occurs.
これに対して、特許文献1に記載されているように、機関温度が低く、燃料が特に霧化し難い状態にあることが推定されるときには、可変バルブシステムによる機関バルブの開閉タイミングの変更自体を禁止することも考えられる。
On the other hand, as described in
しかし、燃料が霧化し難い状態にあることに基づいて一律に機関バルブの開閉タイミングの変更を制限するようにした場合には、機関バルブの開閉タイミングを制御することにより内燃機関10から排出される未燃燃料の量を減少させることができなくなってしまい、機関冷間時の排気性状の向上を図ることが困難になってしまう。
However, when the change of the opening / closing timing of the engine valve is uniformly restricted based on the fact that the fuel is difficult to atomize, it is discharged from the
そこで、本実施形態にあっては、燃料が霧化し難い状態であっても、空燃比センサ67のセンサ素子が活性化しており、燃焼に供された混合気の空燃比を推定することができるときには冷間制御の禁止を解除して空燃比センサ67の検出値に基づいて排気バルブ41の閉弁タイミングを遅角させるようにしている。
Therefore, in the present embodiment, even if the fuel is difficult to atomize, the sensor element of the air-
以下、図2〜7を参照して本実施形態にかかる電子制御装置100が実行する冷間制御にかかる一連の処理について詳しく説明する。
電子制御装置100は、排気浄化触媒45が活性化温度まで暖まっていない冷間時に図2に示される制御前提フラグ設定ルーチンと、図4に示されるルーチンを実行する。尚、図2は制御前提フラグ設定ルーチンにかかる一連の処理の流れを示すフローチャートであり、図4は冷間制御にかかるルーチンにおける一連の処理の流れを示すフローチャートである。
Hereinafter, a series of processes related to the cold control executed by the
The
制御前提フラグ設定ルーチンは、冷間制御を実行するか否かを判定するために参照する制御前提フラグを設定するためのルーチンであり、排気浄化触媒45が完全に活性化する前の冷間時に電子制御装置100において所定の制御周期で繰り返し実行される。
The control premise flag setting routine is a routine for setting a control premise flag to be referred to for determining whether or not to perform cold control, and during the cold before the exhaust purification catalyst 45 is completely activated. The
図2に示されるように、この制御前提フラグ設定ルーチンを開始すると、電子制御装置100は、まずステップS100において機関温度が基準機関温度未満であるか否かを判定する。ここでは、図3に示されるような演算マップを参照し、機関始動時の機関冷却水温と、機関始動後の機関冷却水温の上昇量とに基づいて機関温度が基準機関温度未満であるか否かを判定する。
As shown in FIG. 2, when the control premise flag setting routine is started, the
尚、基準機関温度は、機関温度がこの基準機関温度未満であることに基づいて燃料が霧化し難い状態であることを推定することができるように予め行う実験等の結果に基づいて設定されている。また、基準機関温度は排気浄化触媒45が活性化温度まで暖まり、完全に活性化するときの機関温度よりも低い値に設定されている。 The reference engine temperature is set based on the result of an experiment or the like that is performed in advance so that it can be estimated that the fuel is not easily atomized based on the engine temperature being lower than the reference engine temperature. Yes. The reference engine temperature is set to a value lower than the engine temperature when the exhaust purification catalyst 45 is warmed to the activation temperature and fully activated.
機関始動時の機関冷却水温は、機関始動時の機関温度と略等しいことが推定されるため、機関始動後の機関冷却水温の上昇量に基づいて機関運転に伴う機関温度の上昇量を推定すれば、機関始動時の機関冷却水温と、機関始動後の機関冷却水温の上昇量とに基づいて現在の機関温度を推定することができる。 Since the engine cooling water temperature at the time of starting the engine is estimated to be substantially equal to the engine temperature at the time of starting the engine, the amount of increase in engine temperature accompanying engine operation is estimated based on the amount of increase in engine cooling water temperature after engine starting. For example, the current engine temperature can be estimated based on the engine cooling water temperature at the time of starting the engine and the amount of increase in the engine cooling water temperature after the engine is started.
そのため、機関温度が基準機関温度まで上昇したときに得られるようになることが推定される機関冷却水温の上昇量の値を、基準値として予め設定しておけば、機関始動後の機関冷却水温の上昇量がこの基準値未満であるときには、それに基づいて機関温度が基準機関温度未満であることを推定することができるようになる。 Therefore, if the value of the increase amount of the engine coolant temperature estimated to be obtained when the engine temperature rises to the reference engine temperature is set in advance as the reference value, the engine coolant temperature after engine startup When the increase amount of the engine is less than the reference value, it can be estimated that the engine temperature is less than the reference engine temperature.
この演算マップにあっては、機関温度が基準機関温度未満であるか否かを判定するための境界線Aが、基準機関温度まで機関温度が上昇したときに得られるようになることが推定される機関冷却水温の上昇量の値を機関始動時の機関冷却水温毎にプロットした一点鎖線Yに基づいて設定されている。 In this calculation map, it is estimated that the boundary line A for determining whether or not the engine temperature is lower than the reference engine temperature is obtained when the engine temperature rises to the reference engine temperature. The value of the amount of increase in the engine coolant temperature is set based on the alternate long and short dash line Y plotted for each engine coolant temperature when the engine is started.
このステップS100では、機関始動後の機関冷却水温の上昇量が図3に示される境界線Aよりも下方の領域に含まれている場合には、それに基づいて機関温度が基準機関温度未満である旨を判定する。また、その一方で、機関始動後の機関冷却水温の上昇量が図3に示される境界線A上にある場合や、境界線Aよりも上方の領域に含まれている場合には機関温度が基準機関温度以上である旨を判定する。 In this step S100, when the amount of increase in the engine cooling water temperature after the engine is started is included in a region below the boundary line A shown in FIG. 3, the engine temperature is lower than the reference engine temperature based on that. Judgment is made. On the other hand, if the amount of increase in the engine cooling water temperature after engine startup is on the boundary line A shown in FIG. 3 or if it is included in the region above the boundary line A, the engine temperature is Determine that the temperature is above the reference engine temperature.
尚、境界線Aは、図3に破線Xで示される排気側バルブタイミング変更機構52を駆動するために必要な油圧を確保するために必要な機関冷却水温の上昇量を下回らないように設定されている。すなわち、境界線Aは、油圧が確保されておらず排気側バルブタイミング変更機構52を駆動することができない状態のときには、機関温度が基準機関温度以上である旨の判定がなされることがないように設定されている。
Note that the boundary line A is set so as not to fall below the amount of increase in the engine coolant temperature necessary to secure the hydraulic pressure necessary to drive the exhaust side valve
ステップS100において機関温度が基準機関温度未満である旨の判定がなされた場合(ステップS100:YES)、すなわち機関温度が低く、燃料が霧化し難い状態であることが推定される場合には、ステップS110へと進み、電子制御装置100は空燃比センサ67のセンサ素子が活性化しているか否かを判定する。
If it is determined in step S100 that the engine temperature is lower than the reference engine temperature (step S100: YES), that is, if it is estimated that the engine temperature is low and the fuel is difficult to atomize, step Proceeding to S110, the
空燃比センサ67のセンサ素子が活性化すると、空燃比センサ67から排気に含まれる酸素の濃度を示す検出値が出力されるようになる。そこで、ここでは空燃比センサ67から検出値が出力されているか否かに基づいて空燃比センサ67のセンサ素子が活性化しているか否かを判定するようにしている。具体的には、空燃比センサ67から検出値が出力されているときに空燃比センサ67のセンサ素子が活性化している旨を判定する一方、空燃比センサ67から検出値が出力されていないときに空燃比センサ67のセンサ素子が活性化していない旨を判定する。
When the sensor element of the air-
ステップS110において、空燃比センサ67のセンサ素子が活性化していない旨の判定がなされた場合(ステップS110:NO)には、ステップS120へと進み、電子制御装置100は制御前提フラグを「OFF」に設定する。
If it is determined in step S110 that the sensor element of the air-
そして、ステップS130へと進み、空燃比センサ67のセンサ素子を早期に活性化させるための活性化促進処理を実行する。この活性化促進処理にあっては、空燃比センサ67に設けられているヒータへの通電量を増大させてセンサ素子を暖め、センサ素子の活性化を促進させる。
And it progresses to step S130 and performs the activation promotion process for activating the sensor element of the air
こうして活性化促進処理を実行すると、電子制御装置100はこの制御前提フラグ設定ルーチンを一旦終了する。
一方、ステップS110において、空燃比センサ67のセンサ素子が活性化している旨の判定がなされた場合(ステップS110:YES)には、ステップ140へと進み、電子制御装置100は制御前提フラグを「ON」に設定する。
When the activation promotion process is executed in this way, the
On the other hand, when it is determined in step S110 that the sensor element of the air-
また、ステップS100において機関温度が基準機関温度以上である旨の判定がなされた場合(ステップS100:NO)、すなわち機関温度が高く、燃料が霧化し難い状態ではないことが推定される場合には、電子制御装置100はステップS110をスキップしてステップS140へと進み、制御前提フラグを「ON」に設定する。
Further, when it is determined in step S100 that the engine temperature is equal to or higher than the reference engine temperature (step S100: NO), that is, when it is estimated that the engine temperature is high and the fuel is not easily atomized. The
こうして制御前提フラグを設定すると、電子制御装置100はこの制御前提フラグ設定ルーチンを一旦終了する。
図4に示されるルーチンは、制御前提フラグ設定ルーチンを通じて設定された制御前提フラグに基づいて冷間制御の実行可否を決定するとともに、それに基づいて実際に冷間制御を実施するためのルーチンであり、排気浄化触媒45が完全に活性化する前の冷間時に電子制御装置100において所定の制御周期で繰り返し実行される。
When the control premise flag is set in this way, the
The routine shown in FIG. 4 is a routine for determining whether or not to execute cold control based on the control premise flag set through the control premise flag setting routine, and actually executing cold control based on the determination. The
図4に示されるようにこのルーチンを開始すると、電子制御装置100は、まずステップS200において、制御前提フラグが「ON」に設定されているか否かを判定する。
ステップS200において、制御前提フラグが「ON」に設定されている旨の判定がなされた場合(ステップS200:YES)には、ステップS210へと進み、電子制御装置100は冷間制御優先処理を実行する。この冷間制御優先処理は温間制御と冷間制御とが干渉してしまうことを回避するために実行する処理であり、電子制御装置100はこの冷間制御優先処理を通じて温間制御による可変バルブシステムの駆動を禁止し、冷間制御を通じた可変バルブシステムの制御を優先的に実行する状態に移行する。
When this routine is started as shown in FIG. 4, the
If it is determined in step S200 that the control premise flag is set to “ON” (step S200: YES), the process proceeds to step S210, and the
ステップ210を通じて冷間制御優先処理を実行すると、ステップS220へと進み、電子制御装置100は排気バルブ41の開閉タイミングを遅角させるための排気側バルブタイミング変更機構52の制御量の基本値である基本制御量としての基本目標変位角Tbを、機関回転速度NEと負荷率KLとに基づいて算出する。尚、負荷率KLは、単位回転速度当たりの吸入空気量Gaを示す値であり、吸入空気量Gaを機関回転速度NEで除算することにより算出される。
When the cold control priority process is executed through
ここでは、図5に示されるような演算マップを参照して基本目標変位角Tbの算出を行う。この演算マップは、負荷率KLについてKL1〜KLmまでのm個のパラメータを有し、機関回転速度NEについてNE1〜NEnまでのn個のパラメータを有している(m,nは正の整数)。そのため、この演算マップにあっては、合計(m×n)個の値がそれぞれのパラメータの組み合わせに対応する基本目標変位角Tbの値として記憶されている。これにより、例えば負荷率KLの値が「KL1」であり、機関回転速度NEの値が「NE1」である場合には、図5の演算マップを参照することにより「Tb(KL1,NE1)」の値が基本目標変位角Tbとして算出されることとなる。 Here, the basic target displacement angle Tb is calculated with reference to the calculation map as shown in FIG. This calculation map has m parameters KL1 to KLm for the load factor KL and n parameters NE1 to NEn for the engine speed NE (m and n are positive integers). . For this reason, in this calculation map, a total of (m × n) values are stored as values of the basic target displacement angle Tb corresponding to each parameter combination. Thereby, for example, when the value of the load factor KL is “KL1” and the value of the engine rotational speed NE is “NE1”, “Tb (KL1, NE1)” by referring to the calculation map of FIG. Is calculated as the basic target displacement angle Tb.
こうして図5に示される演算マップを参照して基本目標変位角Tbを算出すると、ステップS230へと進み、電子制御装置100は空燃比に基づいて目標変位角を制限する。
具体的には、空燃比センサ67の検出値に基づいて燃焼に供された混合気の空燃比を推定し、推定された空燃比に応じて補正係数Kを算出する。そして、その補正係数Kを基本目標変位角Tbに乗じることによって算出された値を目標変位角とすることにより、空燃比に基づいて制限された目標変位角を算出する。
When the basic target displacement angle Tb is calculated with reference to the calculation map shown in FIG. 5, the process proceeds to step S230, and the
Specifically, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture subjected to combustion is estimated based on the detection value of the air-
尚、補正係数Kは図6に示されるように燃焼に供された混合気の空燃比が理論空燃比以下のときには「1.0」に設定される一方、空燃比が理論空燃比よりも高くなるほど小さくなるように空燃比に基づいて算出される。これにより、空燃比が高いとき、すなわち燃焼に供された空燃比がリーンなときほど、目標変位角が小さな値に設定され、排気バルブ41の開閉タイミングの遅角量が小さくされるようになる。
As shown in FIG. 6, the correction coefficient K is set to “1.0” when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture subjected to combustion is equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio, while the air-fuel ratio is higher than the stoichiometric air-fuel ratio. It is calculated based on the air-fuel ratio so as to become smaller. As a result, the target displacement angle is set to a smaller value and the retard amount of the opening / closing timing of the
ステップS230を通じて空燃比に基づいて目標変位角を制限すると、ステップS240へと進み、電子制御装置100は機関始動後の吸入空気量Gaの積算値である積算吸入空気量ΣGaに基づいて最終目標変位角Tfを算出する。
When the target displacement angle is limited based on the air-fuel ratio through step S230, the process proceeds to step S240, and the
吸入空気量Gaは機関運転に伴う燃焼熱の大きさと高い相関を有しているため、機関始動後の吸入空気量Gaの積算値である積算吸入空気量ΣGaは、排気浄化触媒45の温度上昇量と高い相関を有している。すなわち、積算吸入空気量ΣGaが大きいときほど、排気浄化触媒45の温度が上昇し、排気浄化触媒45が活性化していることが推定される。 Since the intake air amount Ga has a high correlation with the magnitude of the combustion heat accompanying engine operation, the integrated intake air amount ΣGa, which is the integrated value of the intake air amount Ga after engine startup, is increased in the temperature of the exhaust purification catalyst 45. High correlation with quantity. That is, it is estimated that as the integrated intake air amount ΣGa is larger, the temperature of the exhaust purification catalyst 45 increases and the exhaust purification catalyst 45 is activated.
そこで、ここでは積算吸入空気量ΣGaに基づいて排気浄化触媒45の活性化の進行度合を推定し、実際の排気側バルブタイミング変更機構52における変位角制御への目標変位角の反映量を、排気浄化触媒45の活性化の進行とともに低減させるようにしている。
Therefore, here, the degree of activation of the exhaust purification catalyst 45 is estimated based on the integrated intake air amount ΣGa, and the amount of reflection of the target displacement angle to the displacement angle control in the actual exhaust side valve
具体的には、図7に一点鎖線で示されるように、積算吸入空気量ΣGaが「S1」よりも大きくなるほど小さくなり、「S2」に到達したときに「0」になるように上限ガード値を設定している。尚、「S1」は排気浄化触媒45が活性化し始めるときの積算吸入空気量ΣGaであり、「S2」は排気浄化触媒45が完全に活性化するときの積算吸入空気量ΣGaである。 Specifically, as indicated by a one-dot chain line in FIG. 7, the upper limit guard value is set so that the cumulative intake air amount ΣGa becomes smaller as it becomes larger than “S1” and becomes “0” when it reaches “S2”. Is set. “S1” is the cumulative intake air amount ΣGa when the exhaust purification catalyst 45 starts to be activated, and “S2” is the cumulative intake air amount ΣGa when the exhaust purification catalyst 45 is fully activated.
そして、図7に実線で示されるようにこの上限ガード値によって目標変位角を制限し、破線で示されるように目標変位角がこの上限ガード値よりも大きい場合には、最終目標変位角Tfを上限ガード値と等しい値に設定するようにしている。これにより、排気浄化触媒45が活性化して排気に含まれる未燃燃料を効率的に清浄化することができるようになるほど、冷間制御を通じて制御される排気バルブ41の開閉タイミングの遅角量が小さくなる。
Then, the target displacement angle is limited by this upper limit guard value as shown by the solid line in FIG. 7, and when the target displacement angle is larger than this upper limit guard value as shown by the broken line, the final target displacement angle Tf is set to The value is set equal to the upper guard value. As a result, the retard amount of the opening / closing timing of the
こうして積算吸入空気量ΣGaに基づいて最終目標変位角Tfを算出すると、ステップS250へと進み、電子制御装置100はこの最終目標変位角Tfに基づいて可変動弁システムを駆動する。すなわち、排気カムシャフト42の変位角を最終目標変位角Tfに一致させるように排気側バルブタイミング変更機構52を駆動して排気バルブ41の開閉タイミングの遅角量を制御する。
When the final target displacement angle Tf is calculated based on the integrated intake air amount ΣGa in this way, the process proceeds to step S250, and the
こうしてステップS220〜S250を通じて排気バルブ41の開閉タイミングを遅角させる冷間制御を実行すると、電子制御装置100はこのルーチンを一旦終了する。
一方、ステップS200において、制御前提フラグが「OFF」に設定されている旨の判定がなされた場合(ステップS200:NO)には、ステップS215へと進み、電子制御装置100は冷間制御優先処理を解除する。そして、ステップS220〜250を実行せずに、このルーチンを一旦終了する。すなわち冷間制御を実行せずにこのルーチンを一旦終了する。
When the cold control for delaying the opening / closing timing of the
On the other hand, if it is determined in step S200 that the control premise flag is set to “OFF” (step S200: NO), the process proceeds to step S215, and the
このように本実施形態にあっては、制御前提フラグを参照して冷間制御を実行するか否かを切り替えるようにしている。そして、これにより、燃料が霧化し難い状態であることが推定されるときであっても、空燃比センサ67が活性化していることが推定されるときには空燃比センサ67の検出値に基づいて冷間制御を実行するようにしている。
As described above, in the present embodiment, whether or not to perform the cold control is switched with reference to the control premise flag. As a result, even if it is estimated that the fuel is difficult to atomize, when it is estimated that the air-
すなわち、本実施形態にあっては、機関温度が基準機関温度未満であり燃料が霧化し難い状態であることが推定されるときに一律に冷間制御の実行を禁止するのではなく、空燃比センサ67が活性化しているときには、冷間制御の禁止を解除して空燃比センサ67の検出値に基づいて冷間制御を実行するようにしている。
That is, in this embodiment, when it is estimated that the engine temperature is lower than the reference engine temperature and the fuel is difficult to atomize, the execution of the cold control is not uniformly prohibited, but the air-fuel ratio When the
以上説明した実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
(1)空燃比センサ67が活性化し、燃焼に供された混合気の空燃比を推定することができるようになったときには、燃料が霧化し難い状態にあるときであっても、冷間制御が実行されるようになる。また、このとき、空燃比センサ67から出力される検出値に応じて排気バルブ41の開閉タイミングを制御するようにしている。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) When the air-
そのため、燃料が霧化し難く、混合気がリーンになりやすい状況下であっても、空燃比センサ67の検出値に基づいて燃焼に供される燃料の量が不足しないように排気バルブ41の開閉タイミングを制御することができるようになる。これにより、冷間ヘジテーションの発生を抑制しつつ、内燃機関10からの未燃燃料の排出を極力抑制することができるようになる。
Therefore, even in a situation where the fuel is difficult to atomize and the air-fuel mixture is likely to become lean, the
すなわち、排気浄化触媒45が暖まっていない機関冷間時に、冷間ヘジテーションの発生を抑制しながら、排気バルブ41の開閉タイミングを遅角させることにより、内燃機関10からの未燃燃料の排出を抑制しつつ、冷間ヘジテーションの発生を抑制することができる。
In other words, when the exhaust purification catalyst 45 is not warm, the occurrence of cold hesitation is suppressed, and the opening / closing timing of the
(2)冷間制御では、内燃機関10の負荷率KLに基づいて基本制御量である基本目標変位角Tbを設定する。そして、空燃比センサ67の検出値が高いときほど、バルブオーバーラップが小さくなるように、この基本目標変位角Tbを補正することによって算出される目標変位角に基づいて排気バルブ41の開閉タイミングを制御する。
(2) In the cold control, a basic target displacement angle Tb that is a basic control amount is set based on the load factor KL of the
そのため、空燃比センサ67の検出値が高く、燃焼に供された混合気に含まれる燃料の量が少ないことが推定されるときほど、バルブオーバーラップが小さくなり、燃焼室18に導入される混合気がリーンになっているときほど、バルブオーバーラップが小さくされるようになる。したがって、混合気がリーンになっているときに、バルブオーバーラップが大きくされることを抑制し、燃焼に供される燃料の量が不足して燃焼が不安定になってしまうことを抑制することができる。
Therefore, the valve overlap decreases as the detected value of the air-
また、空燃比センサ67の検出値に基づいて目標変位角を設定し、目標変位角に基づいて排気バルブ41の開閉タイミングを制御するようにしているため、燃焼が不安定にならない範囲で未燃燃料の排出量を極力低減することができるように排気バルブ41の開閉タイミングを制御することができる。したがって、内燃機関10からの未燃燃料の排出を極力抑制しつつ、冷間ヘジテーションの発生を効果的に抑制することができる。
In addition, since the target displacement angle is set based on the detection value of the air-
(3)空燃比センサ67のセンサ素子が活性化するまでの間、センサ素子を早期に活性化させるための活性化促進処理を実行するようにしている。そのため、空燃比センサ67のセンサ素子が早期に活性化するようになる。したがって、冷間制御の禁止が早期に解除されるようになり、空燃比センサ67の検出値に基づく冷間制御を早期に開始することができるようになる。これにより、冷間制御を実行する機会を増大させ、より一層効果的に未燃燃料の排出を抑制することができるようになる。
(3) Until the sensor element of the air-
(4)冷間制御を通じて排気バルブ41の開閉タイミングを遅角させることにより、排気バルブ41の開弁タイミングを遅角させるようにしている。排気バルブ41の開弁タイミングを遅角させた場合には、点火が行われてから排気バルブ41が開弁されるまでの期間が長くなるため、燃焼室18内で混合気が燃焼し始めてから排気が排気ポート22に排出され始めるまでの期間が長くなる。そのため、混合気に含まれる燃料を燃焼室18内で燃焼させるための時間を長く確保することができるようになり、排気とともに燃焼室18から排出される未燃燃料の量を低減することができるようになる。
(4) By delaying the opening / closing timing of the
尚、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・排気バルブ41の開弁タイミングを遅角させるために、排気カムシャフト42を遅角側に変位させ、排気バルブ41の開閉タイミング全体を遅角させた場合には、排気バルブ41の閉弁タイミングも遅角することとなり、バルブオーバーラップが大きくなる。排気バルブ41の閉弁タイミングが遅角されたことによってバルブオーバーラップが大きくなると、吸気行程において排気の一部が燃焼室18に導入されるようになり、燃焼室18に導入される混合気の量が減少するようになる。燃料が霧化し難く、混合気がリーンになりやすい状況下において、燃焼室18に導入される混合気の量が減少してしまうと燃焼に供される燃料の量が著しく不足して燃焼が不安定になりやすくなる。
In addition, the said embodiment can also be implemented with the following forms which changed this suitably.
In order to retard the valve opening timing of the
そこで、作用角を変更する等して排気バルブ41の開閉タイミングに加えて排気バルブ41の開弁期間を変更することのできる可変バルブシステムを備えている場合には、排気バルブ41の開弁タイミングを遅角させるとともに、排気バルブ41の開弁期間を短くし、閉弁タイミングを極力遅角させないようにすることが望ましい。
Therefore, when a variable valve system that can change the valve opening period of the
こうした構成を採用すれば、冷間制御を通じて排気バルブ41の開弁タイミングを遅角させる一方で、バルブオーバーラップが増大することを抑制することができ、上記のようなバルブオーバーラップが増大することに起因する燃焼の不安定化を抑制しつつ、未燃燃料の排出を抑制することができるようになる。
By adopting such a configuration, the valve opening timing of the
・上記実施形態にあっては、図3に示される演算マップを参照して機関温度が基準機関温度未満であるか否かを判定する一方、空燃比センサ67から検出値が出力されているか否かに基づいて空燃比センサ67が活性化しているか否かを推定し、これらの結果に基づいて制御前提フラグを設定する構成を例示した。これに対して、図8に示されるような演算マップを参照することにより制御前提フラグを設定する構成を採用することもできる。
In the above embodiment, it is determined whether or not the engine temperature is lower than the reference engine temperature with reference to the calculation map shown in FIG. Based on the above, it is estimated whether the air-
尚、図8に示される演算マップにおける破線X及び一点鎖線Yは、図3における破線X及び一点鎖線Yと同一のものである。そして、図8における二点鎖線Zは、空燃比センサ67のセンサ素子が活性化するまでに必要な機関冷却水温の上昇量を示している。そして、この図8の演算マップにあっては、一点鎖線Yよりも二点鎖線Zが下方に位置する部分では、二点鎖線Zに沿って境界線Bが設定されている。そのため、この演算マップに設定された境界線Bは、二点鎖線Zが一点鎖線Yよりも下方に飛び出している部分が図3に示される境界線Aと比較して下方に位置するようになっている。
Note that the broken line X and the alternate long and short dash line Y in the calculation map shown in FIG. 8 are the same as the broken line X and the alternate long and short dash line Y in FIG. A two-dot chain line Z in FIG. 8 indicates the amount of increase in the engine coolant temperature required until the sensor element of the air-
図4を参照して説明した制御前提フラグ設定ルーチンに替えて、この演算マップに基づいて制御前提フラグを設定する構成を採用する場合には、機関始動後の機関冷却水温の上昇量がこの境界線Bよりも下方の領域にあるときには制御前提フラグを「OFF」に設定して冷間制御の実行を禁止する。一方で、機関冷却水の上昇量がこの境界線Bよりも上方の領域に入ったときには制御前提フラグを「ON」に設定して冷間制御の禁止を解除して冷間制御を実行する。 In the case of adopting a configuration in which the control premise flag is set based on this calculation map instead of the control premise flag setting routine described with reference to FIG. 4, the amount of increase in the engine cooling water temperature after engine start is the boundary. When the area is below the line B, the control premise flag is set to “OFF” to prohibit the execution of the cold control. On the other hand, when the rising amount of the engine cooling water enters the region above the boundary line B, the control precondition flag is set to “ON”, the prohibition of the cold control is canceled, and the cold control is executed.
このように演算マップに空燃比センサ67が活性化するときの機関冷却水温の上昇量に基づく情報を追加して境界線Bを設定しておけば、演算マップを参照して機関冷却水温の上昇量が境界線Bよりも上方の領域に入ったときに冷間制御を実行するようにすることにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができるようになる。すなわち、燃料が霧化し難い状態であるとき(図3における境界線Aよりも下方の領域にあるとき)に、一律に冷間制御を禁止する構成と比較して、図8の斜線が施されている部分Cに相当する領域の分だけ、冷間制御を実行する領域を拡大することができる。したがって、上記実施形態と同様に、冷間ヘジテーションの発生を抑制しつつ、冷間制御を実行する機会を増大させ、内燃機関10からの未燃燃料の排出を抑制することができるようになる。
If the boundary line B is set by adding information based on the increase amount of the engine cooling water temperature when the air-
・また、使用されている燃料が気化し難い重質燃料である場合には、燃料が霧化し難くなる。そのため、ステップS100の機関温度が基準機関温度未満であるか否かを判定する構成に替えて、図9に示されるように使用されている燃料が重質燃料であるか否かを判定する構成(ステップS105)を採用し、使用されている燃料が重質燃料であることに基づいて燃料が霧化し難い状態であることを推定することもできる。 In addition, when the fuel being used is a heavy fuel that is difficult to vaporize, the fuel is difficult to atomize. Therefore, it replaces with the structure which determines whether the engine temperature of step S100 is less than reference | standard engine temperature, and the structure which determines whether the fuel currently used is heavy fuel as shown in FIG. By adopting (Step S105), it is also possible to estimate that the fuel is difficult to atomize based on the heavy fuel used.
尚、使用されている燃料が重質燃料であるか否かを判定する具体的な方法としては、燃料タンク内の圧力の変化を監視して、その結果に基づいて燃料が気化しやすいか否かを判定する構成や、センサを利用して燃料の性状を判定する方法を採用することができる。また、その他、冷間始動時の機関回転速度NEの立ち上がり方を監視して、機関回転速度NEが速やかに立ち上がらないときに低温で気化し難い重質燃料であることを推定する構成等を適用することもできる。
・また、空燃比センサ67が活性化しているか否かを判定する方法は、適宜変更することができる。例えば、空燃比フィードバック制御が実行されていることに基づいて空燃比センサ67のセンサ素子が活性化していることを推定し、冷間制御の禁止を解除する構成を採用することもできる。
As a specific method for determining whether or not the fuel being used is heavy fuel, it is possible to monitor changes in the pressure in the fuel tank and determine whether or not the fuel is likely to vaporize based on the result. It is possible to employ a configuration for determining whether or not, and a method for determining the properties of fuel using a sensor. In addition, a configuration that monitors how the engine speed NE rises during cold start and estimates that it is a heavy fuel that is difficult to vaporize at low temperatures when the engine speed NE does not rise quickly is applied. You can also
The method for determining whether or not the air-
・また、空燃比センサ67が活性化しており、空燃比フィードバック制御が実行されている場合には、酸素センサ68から空燃比が理論空燃比近傍の適正空燃比に調整されていることを示す検出値が出力されるようになる。そのため、図9のステップS115に示されるように酸素センサ68の出力値に基づいて空燃比が理論空燃比近傍の適正空燃比に調整されていることが判定されているときに、空燃比センサ67のセンサ素子が活性化していることを推定し、制御前提フラグを「ON」に設定する構成を採用することもできる。
In addition, when the air-
・活性化促進処理の具体的な内容は適宜変更することができる。例えば、上記実施形態のように空燃比センサ67のセンサ素子を加熱するヒータへの通電量を増大させる方法の他、内燃機関10の各シリンダー12における点火時期を遅角させることにより、排気の温度を上昇させ、排気の熱を利用して空燃比センサ67のセンサ素子を暖める方法等を採用することができる。また、アイドリング運転中の機関回転速度NEであるアイドリング回転速度を増大させることにより、アイドリング運転中の排気の温度を上昇させて空燃比センサ67のセンサ素子を暖める方法を適用することもできる。
-The specific content of the activation promotion process can be changed as appropriate. For example, in addition to the method of increasing the energization amount to the heater that heats the sensor element of the air-
・また、図9に示されるように活性化促進処理を省略する構成を採用することもできる。
・上記実施形態にあっては、機関始動時の機関冷却水温と、機関始動後の機関冷却水温の上昇量とに基づいて機関温度を推定する構成を示したが、機関温度を推定するための方法は適宜変更することができる。例えば、吸入空気量Gaは機関運転に伴う燃焼熱の大きさと高い相関を有しているため、機関始動後の吸入空気量Gaの積算値である積算吸入空気量ΣGaは、機関始動後の機関温度の上昇量と高い相関を有している。すなわち、積算吸入空気量ΣGaが大きいときほど、機関始動後の機関温度の上昇量が大きいことが推定される。
-Moreover, the structure which abbreviate | omits activation promotion processing as FIG. 9 shows is also employable.
In the above embodiment, the configuration for estimating the engine temperature based on the engine cooling water temperature at the time of starting the engine and the amount of increase in the engine cooling water temperature after the engine starting has been shown. The method can be changed as appropriate. For example, since the intake air amount Ga has a high correlation with the magnitude of combustion heat accompanying engine operation, the integrated intake air amount ΣGa, which is the integrated value of the intake air amount Ga after engine startup, is the engine after engine startup. It has a high correlation with the temperature rise. That is, it is estimated that the larger the integrated intake air amount ΣGa, the larger the amount of increase in engine temperature after engine startup.
そのため、上記実施形態のように機関冷却水温の上昇量に基づいて機関温度の上昇量を推定する構成に替えて、積算吸入空気量ΣGaに基づいて機関温度の上昇量を推定し、機関始動時の機関冷却水温と、機関始動後の積算吸入空気量ΣGaとに基づいて燃料が霧化し難い状態であるか否かを推定する構成を採用することもできる。 Therefore, instead of the configuration in which the increase amount of the engine temperature is estimated based on the increase amount of the engine coolant temperature as in the above embodiment, the increase amount of the engine temperature is estimated based on the integrated intake air amount ΣGa, and the engine is started. It is also possible to employ a configuration for estimating whether or not the fuel is difficult to atomize based on the engine cooling water temperature and the integrated intake air amount ΣGa after the engine is started.
この場合には、機関始動時の機関冷却水温に応じて機関温度が基準機関温度まで上昇したときに得られるようになることが推定される積算吸入空気量ΣGaを基準値として設定し、機関始動後の積算吸入空気量ΣGaがこの基準値未満であるときには、それに基づいて機関温度が基準機関温度未満であることを推定するようにすればよい。 In this case, the integrated intake air amount ΣGa, which is estimated to be obtained when the engine temperature rises to the reference engine temperature in accordance with the engine coolant temperature at the time of engine start, is set as a reference value, and the engine start When the later integrated intake air amount ΣGa is less than this reference value, it may be estimated based on that that the engine temperature is less than the reference engine temperature.
そのため、こうした基準値を機関始動時の機関冷却水温毎にプロットした演算マップを予め用意しておけば、この演算マップを参照することにより、機関始動時の機関冷却水温と、機関始動後の積算吸入空気量ΣGaとに基づいて燃料が霧化し難い状態であるか否かを推定することができるようになる。 Therefore, if a calculation map in which these reference values are plotted for each engine coolant temperature at the time of starting the engine is prepared in advance, by referring to this calculation map, the engine coolant temperature at the time of engine start and the integration after the engine start Based on the intake air amount ΣGa, it is possible to estimate whether or not the fuel is difficult to atomize.
また、こうした演算マップを参照して燃料が霧化し難い状態であるか否かを推定する場合には、この演算マップに空燃比センサ67のセンサ素子が活性化するまでに必要な積算吸入空気量ΣGaを示す情報を追加し、この演算マップを参照することによって空燃比センサ67のセンサ素子が活性化したことを推定することもできるようになる。
In addition, when estimating whether or not the fuel is difficult to atomize with reference to such a calculation map, the integrated intake air amount required until the sensor element of the air-
すなわち、空燃比センサ67のセンサ素子が活性化するときに得られるようになることが推定される積算吸入空気量ΣGaを機関始動時の機関冷却水温に応じてこの演算マップ上にプロットすれば、積算吸入空気量ΣGaがこのプロットされた値に達したことに基づいて空燃比センサ67のセンサ素子が活性化したことを推定することができるようになる。
That is, if the integrated intake air amount ΣGa estimated to be obtained when the sensor element of the air-
・また、機関冷却水温に替えて潤滑油の温度等、内燃機関10の内部を流れる油温に基づいて機関温度を推定する構成を採用することもできる。
・冷間制御の内容は、空燃比に応じて冷間ヘジテーションの発生を抑制するように、空燃比が大きいときほどバルブオーバーラップを小さくするように変位角を制御するものであれば、その具体的な態様は適宜変更することができる。
A configuration in which the engine temperature is estimated based on the temperature of oil flowing inside the
-The content of cold control is specific if the displacement angle is controlled so that the valve overlap becomes smaller as the air-fuel ratio increases so that the occurrence of cold hesitation is suppressed according to the air-fuel ratio. The specific aspect can be changed as appropriate.
例えば、上記実施形態にあっては、機関回転速度NEと負荷率KLに基づいて基本目標変位角Tbを設定し、空燃比に応じてこの基本目標変位角Tbを補正することによって算出された目標空燃比に基づいて最終目標変位角Tfを設定する構成を示したが、基本目標変位角Tbの設定方法や、最終目標変位角Tfの設定方法は適宜変更することができる。 For example, in the above embodiment, the target calculated by setting the basic target displacement angle Tb based on the engine speed NE and the load factor KL and correcting the basic target displacement angle Tb according to the air-fuel ratio. Although the configuration in which the final target displacement angle Tf is set based on the air-fuel ratio is shown, the setting method of the basic target displacement angle Tb and the setting method of the final target displacement angle Tf can be changed as appropriate.
例えば、図4におけるステップS240に示される上限ガード値による反映量の制限を省略することもできる。
・冷間制御において排気バルブ41の開閉タイミングを遅角させる構成を示したが、吸気バルブ31の開閉タイミングを進角させる構成を採用することもできる。吸気バルブ31の開閉タイミングを進角させる構成を採用した場合には、吸気バルブ31の開閉タイミングを進角させることにより、排気の一部が吸気ポート21に吹き返すようになるため、吹き返した排気によって吸気ポート21が暖められ燃料の霧化が促進されるようになる。これにより、混合気の空燃比を理論空燃比に近づけるための燃料増量を低減することができ、結果として排気とともに排出される未燃燃料の量を低減することができるようになる。
For example, the limitation of the reflection amount by the upper limit guard value shown in step S240 in FIG. 4 can be omitted.
-Although the structure which retards the opening / closing timing of the
尚、吸気バルブ31の開閉タイミングを進角させた場合には、ピストン13が上昇している状態、すなわちシリンダー12内の圧力が高くなる状態におけるオーバーラップが増大することとなるため、吸気ポート21への排気の吹き返しが非常に多くなり、その後の吸入行程において燃焼室18に導入される燃料の量が少なくなってしまう。これに対して、上記実施形態のように排気バルブ41の開閉タイミングを遅角させた場合には、ピストン13が下降している状態、すなわちシリンダー12内の圧力が低くなる状態におけるオーバーラップが増大することとなる。そのため、このオーバーラップにあっては排気が既に排気ポート22に抜け始めているため、燃焼室18に導入される排気の量が吸気バルブ31の開閉タイミングを進角させる場合と比較して少なくなる。したがって、燃料が霧化し難い状態にあり、混合気がリーンになりやすい状態のときに実行される冷間制御にあっては、吸気バルブ31の開閉タイミングを進角させる冷間制御よりも、上記実施形態のように排気バルブ41の開閉タイミングを遅角させる冷間制御を実行する方が、冷間ヘジテーションの発生を抑制する上で有利になる。
When the opening / closing timing of the
そのため、冷間ヘジテーションの発生を抑制する上では、上記実施形態のように冷間制御を通じて排気バルブ41の開閉タイミングを遅角させる構成を採用することが望ましい。
Therefore, in order to suppress the occurrence of cold hesitation, it is desirable to employ a configuration in which the opening / closing timing of the
・暖機完了後の可変バルブシステムの制御である温間制御と、冷間時の可変バルブシステムの制御である冷間制御とを別々に具備し、温間制御と冷間制御とを別々に実行する構成を示したが、温間制御と冷間制御とが別々になっていない可変動弁システムの制御装置に本発明を適用することもできる。また、冷間時にのみ可変バルブシステムを駆動する可変動弁システムの制御装置に本発明を適用することもできる。 ・ Warm control, which is the control of the variable valve system after completion of warm-up, and cold control, which is the control of the variable valve system during cold, are provided separately, and the warm control and the cold control are separately provided. Although the configuration to be executed is shown, the present invention can also be applied to a control device for a variable valve system in which warm control and cold control are not separated. The present invention can also be applied to a control device for a variable valve system that drives the variable valve system only when it is cold.
・また、上記実施形態にあっては、空燃比センサ67が活性化していないときに開閉タイミングの変更を制限する構成の例として、空燃比センサ67が活性化していないときに冷間制御の実行を禁止する構成を示した。
In the above embodiment, as an example of a configuration for restricting the change of the opening / closing timing when the air-
これに対して、空燃比センサ67が活性化していないときに開閉タイミングの変更を制限する構成としては、空燃比センサ67が活性化していないときには、冷間ヘジテーションが発生する原因とはなり得ない極めて狭い範囲でのみ開閉タイミングを変更するように開閉タイミングの変更を制限する構成を採用することもできる。
On the other hand, when the air-
すなわち、空燃比センサ67が活性化していないときには冷間ヘジテーションが発生し得ない極めて狭い範囲でのみ開閉タイミングを変更するように開閉タイミングの変更を制限する一方、空燃比センサ67が活性化したあとはその制限を緩和し、空燃比センサ67の出力値に基づいて開閉タイミングを変更する構成を採用することもできる。
That is, when the air-
10…内燃機関、11…シリンダーブロック、12…シリンダー、13…ピストン、14…ウォータージャケット、15…コネクティングロッド、16…クランクシャフト、17…シリンダーヘッド、18…燃焼室、19…点火プラグ、20…インジェクタ、21…吸気ポート、22…排気ポート、30…吸気通路、31…吸気バルブ、32…吸気カムシャフト、33…スロットルバルブ、33a…モータ、40…排気通路、41…排気バルブ、42…排気カムシャフト、45…排気浄化触媒、51…吸気側バルブタイミング変更機構、52…排気側バルブタイミング変更機構、53…アクセルペダル、60…水温センサ、61…クランクポジションセンサ、62…アクセルポジションセンサ、63…スロットルポジションセンサ、64…エアフロメータ、65…吸気側カムポジションセンサ、66…排気側カムポジションセンサ、67…空燃比センサ、68…酸素センサ、100…電子制御装置。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
燃焼に供された混合気の空燃比に比例した検出値を出力する空燃比センサのセンサ素子が活性化し、同空燃比センサの検出値に基づいて燃焼に供された混合気の空燃比を推定することができるようになったときには、前記制限を緩和して前記空燃比センサの検出値に応じて前記機関バルブの開閉タイミングを制御する冷間制御を実行し、
前記空燃比センサのセンサ素子が活性化したあとに実行される冷間制御では、内燃機関の負荷率に基づいて前記機関バルブの開閉タイミングを変更する際の制御量の基本値である基本制御量を設定する一方、
前記空燃比センサの検出値が高いときほどバルブオーバーラップが小さくなるように、前記空燃比センサの検出値に応じて前記基本制御量を補正することによって算出される目標制御量に基づいて前記機関バルブの開閉タイミングを制御する
ことを特徴とする可変バルブシステムの制御装置。 A control device for a variable valve system that performs cold control for changing the opening and closing timing of the engine valve before the exhaust purification catalyst warms to the activation temperature, and is operated by the cold control when the fuel is difficult to atomize. A control device for a variable valve system that limits timing changes,
The sensor element of the air-fuel ratio sensor that outputs a detected value proportional to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture subjected to combustion is activated, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to combustion is estimated based on the detected value of the air-fuel ratio sensor When it becomes possible to perform the cold control to relax the restriction and control the opening and closing timing of the engine valve according to the detection value of the air-fuel ratio sensor ,
In the cold control executed after the sensor element of the air-fuel ratio sensor is activated, a basic control amount that is a basic value of the control amount when changing the opening / closing timing of the engine valve based on the load factor of the internal combustion engine While setting
The engine is based on a target control amount calculated by correcting the basic control amount according to the detected value of the air-fuel ratio sensor so that the valve overlap becomes smaller as the detected value of the air-fuel ratio sensor becomes higher. A control device for a variable valve system, characterized by controlling the opening and closing timing of the valve.
燃焼に供された混合気の空燃比に比例した検出値を出力する空燃比センサのセンサ素子が活性化し、同空燃比センサの検出値に基づいて燃焼に供された混合気の空燃比を推定することができるようになったときには、前記制限を緩和して前記空燃比センサの検出値に応じて前記機関バルブの開閉タイミングを制御する冷間制御を実行し、
前記冷間制御を通じて排気バルブの開弁タイミングを遅角させる
ことを特徴とする可変バルブシステムの制御装置。 A control device for a variable valve system that performs cold control for changing the opening and closing timing of the engine valve before the exhaust purification catalyst warms to the activation temperature, and is operated by the cold control when the fuel is difficult to atomize. A control device for a variable valve system that limits timing changes,
The sensor element of the air-fuel ratio sensor that outputs a detected value proportional to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture subjected to combustion is activated, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to combustion is estimated based on the detected value of the air-fuel ratio sensor When it becomes possible to perform the cold control to relax the restriction and control the opening and closing timing of the engine valve according to the detection value of the air-fuel ratio sensor ,
A control apparatus for a variable valve system, wherein the valve opening timing of the exhaust valve is retarded through the cold control.
前記冷間制御は、前記排気バルブの開弁タイミングを遅角させるとともに、同排気バルブの開弁期間を短くする
請求項2に記載の可変バルブシステムの制御装置。 In addition to the opening and closing timing of the exhaust valve, a variable valve system control device that controls a variable valve system capable of changing a valve opening period of the exhaust valve,
The control apparatus for a variable valve system according to claim 2 , wherein the cold control retards the valve opening timing of the exhaust valve and shortens the valve opening period of the exhaust valve.
燃焼に供された混合気の空燃比に比例した検出値を出力する空燃比センサのセンサ素子が活性化し、同空燃比センサの検出値に基づいて燃焼に供された混合気の空燃比を推定することができるようになったときには、前記制限を緩和して前記空燃比センサの検出値に応じて前記機関バルブの開閉タイミングを制御する冷間制御を実行し、
前記冷間制御を通じて吸気バルブの開閉タイミングを進角させる
ことを特徴とする可変バルブシステムの制御装置。 A control device for a variable valve system that performs cold control for changing the opening and closing timing of the engine valve before the exhaust purification catalyst warms to the activation temperature, and is operated by the cold control when the fuel is difficult to atomize. A control device for a variable valve system that limits timing changes,
The sensor element of the air-fuel ratio sensor that outputs a detected value proportional to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture subjected to combustion is activated, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to combustion is estimated based on the detected value of the air-fuel ratio sensor When it becomes possible to perform the cold control to relax the restriction and control the opening and closing timing of the engine valve according to the detection value of the air-fuel ratio sensor ,
A control device for a variable valve system, wherein the opening / closing timing of the intake valve is advanced through the cold control.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の可変バルブシステムの制御装置。 The variable valve system according to any one of claims 1 to 4 , wherein an activation promotion process for activating the sensor element at an early stage is executed until the sensor element of the air-fuel ratio sensor is activated. Control device.
機関温度が基準機関温度未満であることに基づいて燃料が霧化し難い状態であることを推定する
ことを特徴とする可変バルブシステムの制御装置。 In the control apparatus of the variable valve system according to any one of claims 1 to 5 ,
A control apparatus for a variable valve system, characterized in that it is estimated that fuel is difficult to atomize based on an engine temperature being lower than a reference engine temperature.
使用されている燃料が重質燃料であることに基づいて燃料が霧化し難い状態であることを推定する
ことを特徴とする可変バルブシステムの制御装置。 In the control apparatus of the variable valve system according to any one of claims 1 to 5 ,
A control apparatus for a variable valve system, characterized in that it is estimated that fuel is difficult to atomize based on heavy fuel used.
請求項1〜7のいずれか一項に記載の可変バルブシステムの制御装置。 The control device for a variable valve system according to any one of claims 1 to 7 , wherein the restriction is relaxed based on a detection value output from the air-fuel ratio sensor.
請求項1〜7のいずれか一項に記載の可変バルブシステムの制御装置。 The variable valve according to any one of claims 1 to 7 , wherein the restriction is relaxed based on air-fuel ratio feedback control in which a fuel injection amount is feedback-controlled based on a detection value of the air-fuel ratio sensor. System control unit.
燃焼に供された混合気の空燃比に比例した検出値を出力する空燃比センサのセンサ素子が活性化し、同空燃比センサの検出値に基づいて燃焼に供された混合気の空燃比を推定することができるようになったときには、前記制限を緩和して前記空燃比センサの検出値に応じて前記機関バルブの開閉タイミングを制御する冷間制御を実行し、
機関温度が基準機関温度未満であることに基づいて燃料が霧化し難い状態であることを推定し、
機関始動時の機関冷却水温と、機関始動後の機関冷却水温の上昇量とに基づいて機関温度が前記基準機関温度未満であることを推定するための演算マップを備え、
同演算マップを参照して燃料が霧化し難い状態であるか否かを推定する可変バルブシステムの制御装置であって、
前記演算マップに機関始動後の機関冷却水温の上昇量に基づいて前記空燃比センサのセンサ素子が活性化したか否かを推定するための情報が追加されており、
同演算マップを参照して前記空燃比センサのセンサ素子が活性化したことが推定されたときに、前記制限を緩和する
ことを特徴とする可変バルブシステムの制御装置。 A control device for a variable valve system that performs cold control for changing the opening and closing timing of the engine valve before the exhaust purification catalyst warms to the activation temperature, and is operated by the cold control when the fuel is difficult to atomize. A control device for a variable valve system that limits timing changes,
The sensor element of the air-fuel ratio sensor that outputs a detected value proportional to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture subjected to combustion is activated, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to combustion is estimated based on the detected value of the air-fuel ratio sensor When it becomes possible to perform the cold control to relax the restriction and control the opening and closing timing of the engine valve according to the detection value of the air-fuel ratio sensor,
Based on the fact that the engine temperature is lower than the reference engine temperature, it is estimated that the fuel is difficult to atomize,
A calculation map for estimating that the engine temperature is lower than the reference engine temperature based on the engine cooling water temperature at the time of starting the engine and the amount of increase in the engine cooling water temperature after starting the engine,
A control device for a variable valve system that estimates whether or not fuel is difficult to atomize with reference to the calculation map,
Information for estimating whether or not the sensor element of the air-fuel ratio sensor has been activated based on the amount of increase in engine coolant temperature after engine startup has been added to the calculation map,
When it is estimated that the sensor element of the air-fuel ratio sensor is activated with reference to the calculation map, the restriction is relaxed.
A control apparatus for a variable valve system.
燃焼に供された混合気の空燃比に比例した検出値を出力する空燃比センサのセンサ素子が活性化し、同空燃比センサの検出値に基づいて燃焼に供された混合気の空燃比を推定することができるようになったときには、前記制限を緩和して前記空燃比センサの検出値に応じて前記機関バルブの開閉タイミングを制御する冷間制御を実行し、
機関温度が基準機関温度未満であることに基づいて燃料が霧化し難い状態であることを推定し、
機関始動時の機関冷却水温と、機関始動後の内燃機関の吸入空気量の積算値である積算吸入空気量とに基づいて機関温度が基準機関温度以上になったことを推定するための演算マップを備え、
同演算マップを参照して燃料が霧化し難い状態であるか否かを推定する可変バルブシステムの制御装置であって、
前記演算マップに積算吸入空気量に基づいて前記空燃比センサのセンサ素子が活性化したか否かを推定するための情報が追加されており、
同演算マップを参照して前記空燃比センサのセンサ素子が活性化したことが推定されたときに、前記制限を緩和する
ことを特徴とする可変バルブシステムの制御装置。 A control device for a variable valve system that performs cold control for changing the opening and closing timing of the engine valve before the exhaust purification catalyst warms to the activation temperature, and is operated by the cold control when the fuel is difficult to atomize. A control device for a variable valve system that limits timing changes,
The sensor element of the air-fuel ratio sensor that outputs a detected value proportional to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture subjected to combustion is activated, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to combustion is estimated based on the detected value of the air-fuel ratio sensor When it becomes possible to perform the cold control to relax the restriction and control the opening and closing timing of the engine valve according to the detection value of the air-fuel ratio sensor,
Based on the fact that the engine temperature is lower than the reference engine temperature, it is estimated that the fuel is difficult to atomize,
Calculation map for estimating that the engine temperature has exceeded the reference engine temperature based on the engine coolant temperature at the start of the engine and the integrated intake air amount that is the integrated value of the intake air amount of the internal combustion engine after the engine is started With
A control device for a variable valve system that estimates whether or not fuel is difficult to atomize with reference to the calculation map,
Information for estimating whether the sensor element of the air-fuel ratio sensor is activated based on the integrated intake air amount is added to the calculation map,
When it is estimated that the sensor element of the air-fuel ratio sensor is activated with reference to the calculation map, the restriction is relaxed.
A control apparatus for a variable valve system.
前記空燃比センサのセンサ素子が活性化し、同空燃比センサの検出値に基づいて燃焼に供された混合気の空燃比を推定することができるようになったときには、前記冷間制御の禁止を解除して前記空燃比センサの検出値に応じて前記機関バルブの開閉タイミングを制御する冷間制御を実行する
ことを特徴とする可変バルブシステムの制御装置。 The control apparatus for a variable valve system according to any one of claims 1 to 11 , wherein execution of the cold control is prohibited when the fuel is in a state in which it is difficult to atomize,
When the sensor element of the air-fuel ratio sensor is activated and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture subjected to combustion can be estimated based on the detection value of the air-fuel ratio sensor, the cold control is prohibited. A control apparatus for a variable valve system, wherein the cold valve control is performed to release and control the opening / closing timing of the engine valve in accordance with a detection value of the air-fuel ratio sensor.
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