JP5895862B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
上記課題を解決する内燃機関の制御装置は、吸気バルブの最大リフト量及び作用角の少なくとも一方をバルブ特性とし、前記バルブ特性を機関運転状態に応じて変更する可変動弁機構が設けられるとともに、排気通路に配置されたタービンホイールを迂回して、前記排気通路のタービンホイールよりも上流部及び下流部を繋ぐバイパス通路と、前記バイパス通路の流路面積を調整するウエストゲートバルブとを備えるターボチャージャが設けられた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であり、前記機関運転状態の変化に応じて前記バルブ特性を増大する要求がなされた場合、前記ウエストゲートバルブを要求前よりも開側の開度まで開かせた後に、前記可変動弁機構により前記バルブ特性を増大する側に変更するものであり、前記ウエストゲートバルブは、要求される前記バルブ特性の変更量に応じて開かれ、該変更量が多いときには、少ないときよりも開側への開度の変更量が多くされる内燃機関の制御装置とした。
従って、吸気バルブのバルブ特性が増大する側へ急激に変更されると、内燃機関に吸入される空気量が急激に増加するが、その増加が、上記のように過給圧が低下している状況下で行なわれるため、内燃機関の出力トルクの急激な増加が抑制される。
なお、複数のバルブ特性のうち、要求前の目標値から2段階以上大きい側の目標値に変更する要求がなされる場面としては、例えば、上記の構成によるように、バルブ特性の目標値が3つ以上設定されている場合に、最小の目標値から最大の目標値に変更する要求が挙げられる。この場合、バルブ特性は、採り得る変更の場面のうち、最も多く変更されることとなる。吸気バルブのバルブ特性の変更に伴い、内燃機関に多くの空気が急激に吸入され、内燃機関の出力トルクが急激に増大する現象が起こりやすくなる。
まず、内燃機関の概略構成について説明する。
図1及び図2に示すように、内燃機関10は、複数の気筒11を有するシリンダブロック12と、シリンダブロック12の上側に配置されたシリンダヘッド13とを備えている。各気筒11内には、ピストン14が往復動可能に収容されている。各ピストン14は、コネクティングロッド15を介し、内燃機関10の出力軸であるクランクシャフト16に連結されている。各ピストン14の往復運動は、コネクティングロッド15によって回転運動に変換された後、クランクシャフト16に伝達される。
シリンダヘッド13の内部には、各吸気バルブ21及び各排気バルブ22に対応してラッシュアジャスタ36が設けられている。ラッシュアジャスタ36と吸気バルブ21との間、及びラッシュアジャスタ36と排気バルブ22との間には、それぞれロッカアーム37が設けられている。ロッカアーム37は、一端がラッシュアジャスタ36に支持されており、他端が吸気バルブ21の上端部又は排気バルブ22の上端部に当接されている。
可変機構部44には、入力部45と、その入力部45を上記軸方向についての両側から挟み込む一対の出力部51とが配設されている。入力部45のハウジング49と、出力部51毎のハウジング54とは、それぞれ中空円筒形状に形成されており、それらのハウジング49,54の内部に支持パイプ56が挿通されている。
図4に示すように、可変動弁機構Aの駆動部は、電動式のモータ66と、モータ66の回転を減速する減速機構68と、減速機構68の回転運動をコントロールシャフト57の直線運動に変換する変換機構71とを備えている。
図5に示すように、カム75のカム面には、一方向に向かってカム径(カムの回転中心からカム面までの半径)が次第に大きくなることによりコントロールシャフト57の変位量が線形に増加する区間(第1回転角度R1〜第2回転角度R2の区間、及び第3回転角度R3〜第4回転角度R4の区間)が設けられている。また、カム75のカム面には、カム径が一定であってコントロールシャフト57の変位量が一定になる区間(第2回転角度R2〜第3回転角度R3の区間、第4回転角度R4〜第5回転角度R5の区間、及びローラ76がカム75の基準円75bに接触する第1回転角度R1以前の区間)も設けられている。
図6の横軸に示すように、モータ66の回転角度が大きくなるに従って、カム75の回転角度が大きくなる。そして、ローラ76がカム75の基準円75bに接触した状態になる第1回転角度R1以前の区間では、コントロールシャフト57の変位量が「0」であり、最大リフト量VLは、最小値である第1リフト量VL1に保持される。そして、カム75の回転角度が、第1回転角度R1から第2回転角度R2に変化する過程では、コントロールシャフト57の変位量が徐々に増大するため、最大リフト量VLは、第1リフト量VL1から徐々に大きくなっていく。
これに対し、上記S110の判定条件が満たされている(要求あり)場合には、S120へ移行し、要求の内容を判断する。ここでは、最大リフト量VLを「第1リフト量VL1」から「第3リフト量VL3」に変更する要求であるかどうかを判定する。この処理は、吸気バルブ21の最大リフト量及び作用角を増大する側へ急激に大きな値に変更する要求がなされたかどうかを判定するためのものである。
なお、目標リフト量を受信したモータ用制御装置81では、既述したように、その目標リフト量に対応するカム75の回転位相が算出され、その回転位相となるようにモータ66の回転角度が制御される。
(1)吸気バルブ21の最大リフト量VLを増大する要求がなされた場合、WGV35を要求前よりも開側の開度まで開かせた後に、可変動弁機構Aにより最大リフト量VLを増大する側に変更するようにしている。
<可変動弁機構Aについて>
・可変動弁機構Aによって変更される吸気バルブ21の最大リフト量VLは2又は4以上設定されてもよい。
また、最大リフト量VLが「4」以上設定された場合、最大リフト量VLを増大させる要求は、要求前の最大リフト量VLから2段階以上大きい側の最大リフト量VLに変更する要求を含むことが望ましい。このようにすると、上記(4)と同様の効果が得られる。
・可変動弁機構Aは、吸気バルブ21の動弁機構に加え、排気バルブ22の動弁機構に設けられてもよい。
・最大リフト量を増大させる要求がなされた場合、WGV35の目標開度は、2種類又は4種類以上の値の中から選択されてもよい。
・図7のフローチャートにおいて、複数の最大リフト量VL(VL1〜VL3)のうち、要求前の最大リフト量VLから1段階大きい側の最大リフト量VLに変更する要求がなされた場合(S120:NO)には、WGV35の開度が変更されずに、最大リフト量が要求値に変更されてもよい。
・上記内燃機関の制御装置は、多段可変型の可変動弁機構に限らず、吸気バルブのバルブ特性を無段階に変更する連続可変型の可変動弁機構が設けられた内燃機関にも適用可能である。連続可変型の可変動弁機構でも、バルブ特性が増大する側へ大きく急激に変更される場合があるからである。
Claims (4)
- 吸気バルブの最大リフト量及び作用角の少なくとも一方をバルブ特性とし、前記バルブ特性を機関運転状態に応じて変更する可変動弁機構が設けられるとともに、排気通路に配置されたタービンホイールを迂回して、前記排気通路のタービンホイールよりも上流部及び下流部を繋ぐバイパス通路と、前記バイパス通路の流路面積を調整するウエストゲートバルブとを備えるターボチャージャが設けられた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であり、
前記機関運転状態の変化に応じて前記バルブ特性を増大する要求がなされた場合、前記ウエストゲートバルブを要求前よりも開側の開度まで開かせた後に、前記可変動弁機構により前記バルブ特性を増大する側に変更するものであり、
前記ウエストゲートバルブは、要求される前記バルブ特性の変更量に応じて開かれ、該変更量が多いときには、少ないときよりも開側への開度の変更量が多くされることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記可変動弁機構は、予め決められた複数のバルブ特性の目標値の中からいずれかを選択することによりバルブ特性を多段階に変更する多段可変型の可変動弁機構である請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記バルブ特性の目標値は3つ以上設定されており、
前記要求が、前記複数のバルブ特性の目標値のうち、要求前の目標値から2段階以上大きい側の目標値に変更する要求であるときには、そうでないときよりも前記ウエストゲートバルブの開度の変更量を多くする請求項2に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記複数のバルブ特性の目標値のうち、要求前の目標値から2段階以上大きい側の目標値に変更する前記要求は、最小の目標値から最大の目標値に変更する要求である請求項3に記載の内燃機関の制御装置。
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