JP6046918B2 - Valve timing control device - Google Patents
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Description
本発明は、4ストロークエンジンの吸気バルブの開弁時期を制御するバルブタイミング制御装置に関し、特に過給応答遅れが存在する場合にも良好なドライバビリティが得られるものに関する。 The present invention relates to a valve timing control device that controls the opening timing of an intake valve of a four-stroke engine, and more particularly to a device that can obtain good drivability even when a supercharging response delay exists.
4ストロークエンジンにおいては、吸気バルブ、排気バルブをそれぞれカムシャフト等の動弁駆動系によって開閉している。
また、近年では、エンジンの運転状態に応じてカムシャフトの位相を進角、遅角させたり、カムプロファイルを切替えることによって、各バルブの開弁時期及び閉弁時期を変更可能なバルブタイミング可変機構が普及している。
In a 4-stroke engine, an intake valve and an exhaust valve are each opened and closed by a valve drive system such as a camshaft.
Further, in recent years, a variable valve timing mechanism that can change the valve opening timing and valve closing timing of each valve by advancing and retarding the phase of the camshaft or switching the cam profile according to the operating state of the engine. Is popular.
このようなバルブタイミングの制御に関する従来技術として、例えば、特許文献1には、高地・高負荷時の出力を向上するため、大気圧に基づいて機関負荷値を補正し、補正後の負荷とエンジン回転数とに基づいて吸気弁バルブタイミング変位量の制御目標値を求めることが記載されている。
また、特許文献2には、可変バルブタイミング制御の過渡時の応答性と定常時の安定性とを両立させるため、吸入空気量又は吸気管圧力の変動に基づいて過渡状態、定常状態を判別し、バルブタイミングの制御におけるフィードバックゲインを切り替えることが記載されている。
また、特許文献3には、バルブリフト可変機構を備えるエンジンにおいて、大気圧の変化により外気の空気密度が変化した場合であってもアクセル操作に対して常に安定した性能を生じさせるため、大気圧に基づいて目標バルブリフト量を補正することが記載されている。
As a conventional technique related to such valve timing control, for example, in
Further, Patent Document 2 discloses that the transient state and the steady state are discriminated based on the intake air amount or the fluctuation of the intake pipe pressure in order to achieve both the transient response of the variable valve timing control and the steady state stability. In addition, switching of feedback gain in valve timing control is described.
Further, in Patent Document 3, in an engine having a variable valve lift mechanism, even if the air density of the outside air changes due to a change in atmospheric pressure, a stable performance is always generated for the accelerator operation. It is described that the target valve lift amount is corrected based on the above.
バルブタイミング可変機構を備えるエンジンにおいて、通常走行時には吸気バルブの遅開き、遅閉じによってミラーサイクル(アトキンソンサイクル)化して燃費を優先させ、高トルクが要求される場合には吸気バルブの早開きによってバルブオーバーラップ(排気バルブ、吸気バルブが共に開いている状態又はその期間)を拡大し、充填効率を高めてトルクを向上する制御を行なうことが提案されている。
しかし、ターボ過給を行なうエンジンの場合には、過給の時間応答遅れ(ターボラグ)が存在することから、スロットルバルブを開いた直後には排気圧力に対して吸気圧力が低く、この状態でオーバーラップを拡大すると内部EGR量が増大し、トルクがかえって低下してしまい、ドライバビリティ(運転のしやすさ)が損なわれてしまう。このような現象は、特に高地などでは顕著となる。
本発明の課題は、過給応答遅れが存在する場合にも良好なドライバビリティが得られるバルブタイミング制御装置を提供することである。
In an engine equipped with a variable valve timing mechanism, the intake valve is slowly opened and closed during normal driving to give a mirror cycle (Atkinson cycle) to give priority to fuel efficiency. When high torque is required, the intake valve is opened early. It has been proposed to perform control to increase the overlap by increasing the overlap (the state in which both the exhaust valve and the intake valve are open or the period thereof), and increasing the charging efficiency.
However, in the case of an engine that performs turbocharging, since there is a delay in response to turbocharging (turbo lag), the intake pressure is low relative to the exhaust pressure immediately after the throttle valve is opened. When the lap is enlarged, the amount of internal EGR is increased, and the torque is reduced instead, so that drivability (ease of driving) is impaired. Such a phenomenon becomes prominent particularly in highlands.
An object of the present invention is to provide a valve timing control device that can obtain good drivability even when a supercharging response delay exists.
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項1に係る発明は、エンジンの運転状態に応じてクランク角度位置に対する吸気バルブの開弁時期を変化させるバルブタイミング制御装置であって、エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、吸気ポート近傍の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、要求トルクを判別する要求トルク判別手段とを備え、前記要求トルクが所定値未満である場合には、前記吸入空気量の増加に応じて前記吸気バルブの開弁時期を進角させる第1の開弁時期制御を行うとともに、前記要求トルクが所定値以上である場合には、前記吸気圧力の増加に応じて前記吸気バルブの開弁時期を進角させる第2の開弁時期制御を行うことを特徴とするバルブタイミング制御装置である。
The present invention solves the above-described problems by the following means.
The invention according to
請求項2に係る発明は、エンジンの運転状態に応じてクランク角度位置に対する吸気バルブの開弁時期を変化させるバルブタイミング制御装置であって、エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、吸気ポート近傍の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、排気ポート近傍の排気圧力を推定する排気圧力推定手段と、要求トルクを判別する要求トルク判別手段とを備え、前記要求トルクが所定値未満である場合には、前記吸入空気量の増加に応じて前記吸気バルブの開弁時期を進角させる第1の開弁時期制御を行うとともに、前記要求トルクが所定値以上である場合には、前記排気圧力に対する前記吸気圧力の相対圧力の増加に応じて前記吸気バルブの開弁時期を進角させる第2の開弁時期制御を行うことを特徴とするバルブタイミング制御装置である。 The invention according to claim 2 is a valve timing control device for changing the opening timing of the intake valve with respect to the crank angle position in accordance with the operating state of the engine, the intake air amount detecting means for detecting the intake air amount of the engine; An intake pressure detecting means for detecting an intake pressure in the vicinity of the intake port, an exhaust pressure estimating means for estimating an exhaust pressure in the vicinity of the exhaust port, and a required torque determining means for determining the required torque, wherein the required torque is a predetermined value. When the required torque is less than the predetermined value, the first valve opening timing control for advancing the valve opening timing of the intake valve according to the increase in the intake air amount is performed and the required torque is equal to or greater than a predetermined value. And a second valve opening timing control for advancing the valve opening timing of the intake valve in accordance with an increase in relative pressure of the intake pressure with respect to the exhaust pressure. A timing controller.
本発明によれば、要求トルクが高く、出力優先の制御を行なう必要がある際に、吸気バルブの開弁時期を吸気圧力、あるいは、排気圧力に対する吸気圧力の相対圧力に基づいて制御することによって、過給応答遅れによって排気圧力に対して吸気圧力が低い状態においては、吸気バルブの開弁時期を遅らせてオーバーラップを小さくし、内部EGRの増加によるトルクダウンを抑制することができる。
一方、過給圧が上昇して吸気圧力が十分に高くなった状態においては、吸気バルブの開弁時期を進角させてオーバーラップを大きくし、充填効率を高めてトルクアップを図ることができる。
特に、このような制御を、吸気圧力の絶対圧又は相対圧に基づいて行なうことによって、例えば吸入空気量に基づいた制御に対して、精度のよい制御を行なうことが可能である。
以上説明したように、本発明によれば、過給応答遅れが存在する場合にも良好なドライバビリティが得られるバルブタイミング制御装置を提供することができる。
According to the present invention, when the required torque is high and it is necessary to perform output priority control, the valve opening timing of the intake valve is controlled based on the intake pressure or the relative pressure of the intake pressure to the exhaust pressure. In a state where the intake pressure is lower than the exhaust pressure due to a delay in supercharging response, the valve opening timing of the intake valve is delayed to reduce the overlap, and torque reduction due to an increase in internal EGR can be suppressed.
On the other hand, in a state where the boost pressure has increased and the intake pressure has become sufficiently high, the opening timing of the intake valve can be advanced to increase the overlap, thereby increasing the charging efficiency and increasing the torque. .
In particular, by performing such control based on the absolute pressure or relative pressure of the intake pressure, it is possible to perform highly accurate control, for example, for control based on the intake air amount.
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a valve timing control device that can obtain good drivability even when a supercharging response delay exists.
本発明は、過給応答遅れが存在する場合にも良好なドライバビリティが得られるバルブタイミング制御装置を提供する課題を、ドライバ要求トルクが所定値以上であり出力優先のバルブタイミング制御を行う際に、吸気バルブの開弁時期を吸気管内の圧力(吸気圧力)の絶対圧又は排気圧力に対する相対圧に応じて制御し、過給応答遅れにより吸気管圧力が低い状態ではオーバーラップを小さくして内部EGRの増加によるトルクダウンを抑制することによって解決した。 It is an object of the present invention to provide a valve timing control device that can obtain good drivability even when there is a supercharging response delay when performing driver-priority valve timing control with a driver requested torque exceeding a predetermined value. The intake valve opening timing is controlled according to the absolute pressure of the pressure in the intake pipe (intake pressure) or relative pressure to the exhaust pressure. The problem was solved by suppressing torque reduction due to an increase in EGR.
以下、本発明を適用したバルブタイミング制御装置の実施例1について説明する。
実施例のバルブタイミング制御装置は、例えば乗用車等の自動車に搭載されるDOHCの水平対向ガソリンエンジンに設けられ、クランクシャフトの位相に対する吸気カムシャフト、排気カムシャフトの位相を変化(進角・遅角)させるものである。
The valve timing control device of the embodiment is provided in a DOHC horizontally opposed gasoline engine mounted on an automobile such as a passenger car, for example, and changes the phase of the intake camshaft and the exhaust camshaft with respect to the phase of the crankshaft (advance / retard). )
図1は、実施例1のバルブタイミング制御装置を有するエンジンの構成を示す図である。
エンジン1は、クランクシャフト10、シリンダブロック20、シリンダヘッド30、ターボチャージャ40、インテークシステム50、エキゾーストシステム60、エンジン制御ユニット(ECU)70、吸気バルブタイミング可変機構100、排気バルブタイミング可変機構200等を有して構成されている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an engine having a valve timing control device according to a first embodiment.
The
クランクシャフト10は、エンジン1の出力軸となる回転軸である。
クランクシャフト10には、図示しないコンロッドを介してピストンが連結されている。
クランクシャフト10の端部には、クランクシャフトの角度位置を検出するクランク角センサ11が設けられている。
クランク角センサ11の出力は、ECU70に伝達される。
The
A piston is connected to the
A
The output of the
シリンダブロック20は、クランクシャフト10を左右方向から挟みこむように二分割として構成されている。
シリンダブロック20の内部には、ピストンが挿入され内部で往復するシリンダが形成されている。
The
Inside the
シリンダヘッド30は、シリンダブロック20のクランクシャフト10とは反対側の端部(左右端部)に設けられている。
シリンダヘッド30には、燃焼室31、点火プラグ32、吸気ポート33、排気ポート34、吸気バルブ35、排気バルブ36等を備えて構成されている。
燃焼室31は、シリンダヘッド30のピストン冠面と対向する箇所を凹ませて形成されている。
点火プラグ32は、燃焼室31の中央に設けられ、ECU70からの点火信号に応じて混合気に点火するものである。
吸気ポート33は、燃焼用空気(新気)を燃焼室31に導入する流路である。
排気ポート34は、燃焼室31から既燃ガス(排ガス)を排出する流路である。
吸気バルブ35、排気バルブ36は、吸気ポート33、排気バルブ34を所定のタイミングで開閉するものである。
吸気バルブ35、排気バルブ36は、タイミングチェーンによって駆動され、クランクシャフト10の1/2の回転数で回転する図示しない吸気カムシャフト、排気カムシャフトによって開閉される。
吸気カムシャフト、排気カムシャフトのカムスプロケット部には、各カムシャフトの位相を進角・遅角させて各バルブの開弁時期、閉弁時期を変化させる吸気バルブタイミング可変機構100、排気バルブタイミング可変機構200が設けられている。
これらについては、後に詳しく説明する。
The
The
The
The
The
The
The
The
The intake camshaft and exhaust camshaft cam sprockets include a variable intake
These will be described in detail later.
ターボチャージャ40は、エンジン1の排気エネルギを利用して新気を過給する過給機である。
ターボチャージャ40は、タービン41、コンプレッサ42等を備えている。
タービン41は、エンジン1の排ガスによって回転駆動される。
コンプレッサ42は、タービン41に同軸に取り付けられ、タービン41によって回転駆動され新気を圧縮する。
The
The
The turbine 41 is rotationally driven by the exhaust gas of the
The
インテークシステム50は、新気を導入して吸気ポート33に導入するものである。
インテークシステム50は、インテークダクト51、チャンバ52、エアクリーナ53、エアフローメータ54、インタークーラ55、スロットルバルブ56、インテークマニホールド57、吸気圧センサ58、インジェクタ59等を備えて構成されている。
インテークダクト51は、外気を導入して吸気ポート33に導入するものである。
チャンバ52は、インテークダクト51の入口部近傍に連通して設けられた空間部である。
エアクリーナ53は、インテークダクト51におけるチャンバ52との連通箇所の下流側に設けられ、新気を濾過してダスト等を取り除くものである。
エアフローメータ54は、エアクリーナ53の出口近傍に設けられ、インテークダクト51内を通過する空気流量を計測するものである。
エアフローメータ54の出力は、ECU70に伝達される。
ターボチャージャ40のコンプレッサ42は、エアフローメータ54の下流側に設けられている。
The
The
The
The
The
The
The output of the
The
インタークーラ55は、インテークダクト51におけるコンプレッサ42の下流側に設けられ、走行風との熱交換によって、圧縮され高温となった新気を冷却する熱交換器である。
スロットルバルブ56は、インテークダクト51におけるインタークーラ55の下流側に設けられ、新気の流量を調節してエンジン1の出力を制御するバタフライバルブである。
スロットルバルブ56は、ドライバによる図示しないアクセルペダル操作等に応じて、図示しないスロットルアクチュエータによって開閉駆動される。
また、スロットルバルブ56には、その開度を検出するスロットルセンサが設けられ、その出力はECU70に伝達される。
インテークマニホールド57は、スロットルバルブ56の下流側に設けられ、新気を各気筒の吸気ポート33に分配する分岐管である。
吸気圧センサ58は、インテークマニホールド57内の新気の圧力(吸気圧力)を検出するものである。
吸気圧センサ58の出力は、ECU70に伝達される。
インジェクタ59は、インテークマニホールド57のシリンダヘッド30側の端部に設けられ、ECU70が発する開弁信号に応じて、吸気ポート33内に燃料を噴射して混合気を形成するものである。
The
The
The
Further, the
The
The
The output of the
The
エキゾーストシステム60は、排気ポート34から排出された排ガスを外部に排出するものである。
エキゾーストシステム60は、エキゾーストマニホールド61、エキゾーストパイプ62、触媒コンバータ63、サイレンサ64等を有して構成されている。
エキゾーストマニホールド61は、各気筒の排気ポート34から出た排ガスを集合させる集合管である。
ターボチャージャ40のタービン41は、エキゾーストマニホールド61の下流側に配置されている。
エキゾーストパイプ62は、タービン41から出た排ガスを外部に排出する管路である。
触媒コンバータ63は、エキゾーストパイプ62の中間部分に設けられ、排ガス中のHC、NOx、CO等を浄化する三元触媒を備えている。
サイレンサ64は、エキゾーストパイプ62の出口近傍に設けられ、排ガスの音響エネルギを低減するものである。
The
The
The
The turbine 41 of the
The
The
The
エンジン制御ユニット(ECU)70は、エンジン1及びその補機類を統括的に制御するものである。
ECU70は、CPU等の情報処理手段、RAMやROM等の記憶手段、入出力インターフェイス及びこれらを接続するバス等を備えて構成されている。
また、ECU70には、ドライバによる図示しないアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ71が設けられている。
ECU70は、アクセルペダルセンサ71の出力に基づいて、ドライバ要求トルクを算出する機能を備えている。
The engine control unit (ECU) 70 comprehensively controls the
The
Further, the
The
また、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトのカムスプロケット部には、各カムシャフトの角度位置を進角又は遅角させる吸気バルブタイミング可変機構100、排気バルブタイミング可変機構200が設けられている。
以下、吸気バルブタイミング可変機構100について説明するが、排気バルブタイミング可変機構200も実質的に同様の構成を備えている。
図2は、吸気バルブタイミング可変機構100の構成を示す図である。
吸気バルブタイミング可変機構100は、ハウジング110、ロータ120、カム角制御弁130、ロック機構140、カム角センサ150等を有して構成されている。
In addition, an intake valve timing
Hereinafter, the intake valve timing
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the intake valve timing
The intake valve timing
ハウジング110は、吸気カムスプロケットに固定され、クランクシャフト10の1/2の回転速度で回転する部材である。吸気カムスプロケットは、クランクシャフト10に固定されたクランクスプロケットとの間に掛け渡されたタイミングチェーンによって駆動される。
ロータ120は、ハウジング110の内径側に挿入されるとともに、吸気カムシャフトに固定された部材である。
ロータ120は、ハウジング110に対して、吸気カムシャフトの中心軸回りに相対回転可能とされ、この相対回転によって、吸気カムシャフトの位相を変化させ、吸気バルブ35の開弁時期、閉弁時期を無段階に進角・遅角させることが可能である。
The
The
The
図2に示すように、ハウジング110には、ロータ120の外周面と対向する内周面部を外径側に凹ませて形成した扇状空間部111が形成されている。
一方、ロータ120には、外周面部から突き出して形成され、扇状空間部111に挿入されるベーン部121が形成されている。
ロータ120は、ベーン部121が扇状空間部111内で移動可能な範囲において、ハウジング110に対して相対回転可能となっている。
扇状空間部111内は、ベーン部121によって、進角室111a(進角作動の油圧室)、遅角室111b(遅角作動の油圧室)に2分されている。
As shown in FIG. 2, the
On the other hand, the
The
The fan-shaped space 111 is divided into two by a
カム角制御弁130は、上述した進角室111a、遅角室111bに図示しないオイルポンプから供給される油圧を選択的に伝達するものである。
カム角制御弁130は、複数のポートが形成されたスリーブ131の内部に、スプール132を挿入して構成されたスプール弁である。
スリーブ131の各ポートには、チェックバルブ133を介してスリーブ131内へ油圧を供給する油圧供給ライン134、進角室111aに油圧を供給する進角用油圧供給ライン135、遅角室111bに油圧を供給する遅角用油圧供給ライン136、スリーブ131内から不要な作動油を排出するドレンライン137がそれぞれ接続されている。
また、カム角制御弁130には、スプール132を一方向に駆動するソレノイド138、及び、ソレノイド138のオフ時にスプール132をソレノイド138の駆動方向と反対方向に付勢するリターンスプリング139が設けられている。
ソレノイド138は、ECU70からの制御信号に応じて作動する。
カム角制御弁130は、ソレノイド138及びリターンスプリング139によってスプール132をスリーブ131に対して進退駆動することによって、進角室111a、遅角室111bへの油圧供給を切り替え、バルブタイミングの変更を行なうものである。
The cam
The cam
At each port of the
The cam
The cam
ロック機構140は、エンジンの始動時等、供給油圧が低い状態において、バルブタイミングを所定の位置にロックするものである。
ロック機構140は、ロックピン141、フランジ142、アンロックシリンダ143、油圧通路144、スプリング145等を有して構成されている。
ロックピン141は、ロータ120がハウジング110と対向する部分に設けられ、突端部がハウジング110に形成された凹部112に挿入されることによって、バルブタイミングのロックを行なうものである。
ロックピン141は、円柱状に形成されるとともに、ロータ120に対してロックピン141の軸方向に沿って相対移動可能に保持されている。
フランジ142は、ロックピン141の基部側から外径側につば状に張り出して形成されている。
アンロックシリンダ143は、フランジ142が挿入される円筒状の部分であって、フランジ142の外周縁部は、アンロックシリンダ143の内周面に対して摺動可能に接している。
油圧通路144は、遅角用油圧供給ライン136から抽出した油圧をアンロックシリンダ143内に導入するものである。
スプリング145は、ロックピン141を繰り出し方向に付勢するものである。
上述した構成により、油圧通路144から供給される油圧が所定値以上である場合は、アンロックシリンダ143内の作動油がフランジ142を押すことによってロックピン141は凹部112から抜き出され、ロックは解除される。
また、油圧回路144から供給される油圧が所定値より小さい場合には、ロックピン141はスプリング145の付勢力によって繰り出され、凹部112内に挿入されてバルブタイミングはロックされる。
The
The
The
The
The
The
The
The
With the above-described configuration, when the hydraulic pressure supplied from the
When the hydraulic pressure supplied from the
カム角センサ150は、吸気カムシャフトの角度位置を検出するセンサである。
カム角センサ150の出力は、ECU70に伝達される。
ソレノイド138は、カム角センサ150の検出値を用いてECU70によりフィードバック制御され、吸気カムシャフトの進角量、遅角量が所定の制御目標値となるようにする。
The
The output of the
The
また、排気バルブタイミング可変機構200も、上述した吸気バルブタイミング可変機構100と実質的に同様のハウジング(不図示)、ロータ(不図示)、カム角制御弁230、ロック機構(不図示)、カム角センサ250等を備えて構成されている。
The variable exhaust
以下、実施例1における吸気バルブタイミング制御について説明する。
実施例1においては、アクセルペダルセンサ71の出力に基づいて算出されるドライバ要求トルクが所定の閾値未満である場合には、出力を犠牲にして燃費を優先した燃費重視制御を行い、ドライバ要求トルクが所定の閾値以上である場合には、燃費を犠牲にして出力(トルク)性能を優先した出力重視制御を行なう。
Hereinafter, the intake valve timing control in the first embodiment will be described.
In the first embodiment, when the driver request torque calculated based on the output of the
燃費重視制御においては、エアフローメータ54の出力に基づいて算出されるエンジン1の吸入空気量と、クランク角センサ11の出力に基づいて算出されるエンジン1の回転速度から、吸気バルブタイミングの目標進角・遅角量が求められる燃費重視吸気バルブタイミングマップを用いる。
この燃費重視吸気バルブタイミングマップの一例を表1に示す。
An example of this fuel efficiency-oriented intake valve timing map is shown in Table 1.
一方、出力重視制御においては、吸気圧センサ58が検出するインテークマニホールド57内の吸気圧力(インマニブーストの絶対圧)と、クランク角センサ11の出力に基づいて算出されるエンジン1の回転速度から、吸気バルブタイミングの目標進角・遅角量が求められる出力重視吸気バルブタイミングマップを用いる。
この出力重視吸気バルブタイミングマップの一例を表2に示す。
An example of this output-oriented intake valve timing map is shown in Table 2.
以上説明した実施例1によれば、ドライバ要求トルクが高く、出力優先の制御を行なう必要がある際に、吸気バルブ35の開弁時期をインテークマニホールド内の絶対圧に基づいて制御することによって、過給応答遅れによって排気圧力に対して吸気圧力が低い状態においては、吸気バルブ35の開弁時期を遅らせてオーバーラップを小さくし、内部EGRの増加によるトルクダウンを抑制することができる。特にこのような効果は、大気圧が比較的低い高地などにおいて顕著となる。
一方、過給圧が上昇して吸気圧力が十分に高くなった状態においては、吸気バルブ35の開弁時期を進角させてオーバーラップを大きくし、充填効率を高めてトルクアップを図ることができる。
特に、このような制御を、吸気圧力に基づいて行なうことによって、例えば吸入空気量に基づいた制御に対して、精度のよい制御を行なうことが可能である。
According to the first embodiment described above, when the driver request torque is high and it is necessary to perform output priority control, by controlling the valve opening timing of the
On the other hand, in a state where the boost pressure has increased and the intake pressure has become sufficiently high, the opening timing of the
In particular, by performing such control based on the intake pressure, it is possible to perform control with high accuracy, for example, for control based on the intake air amount.
図3は、標準大気状態(大気圧760mmHg)及び高地(大気圧500mmHg)において、アクセルを全閉状態から全開状態へ移行させた後のインテークマニホールド内圧力の推移の一例を示すグラフである。
図3に示すように、標準大気状態においては、アクセルを踏み始めた直後からインテークマニホールド内の圧力は大気圧相当となっているため、バルブオーバーラップを拡大することによって充填効率を向上し、トルクアップすることが可能である。
しかし、高地では、アクセルの踏み始め直後はターボ過給の時間応答遅れによって過給がかからないため、インテークマニホールド内の圧力が低い状態が所定期間にわたって継続する。このとき、バルブオーバーラップを拡大すると、内部EGRの増大を招き、トルクダウンしてしまう。
この点、実施例1によれば、過給圧がかかり始めてインテークマニホールド内圧力が向上するまではバルブオーバーラップを拡大しないことによって、内部EGRの増大によるトルクダウンを抑制しつつ、過給がかかり始めた後は、バルブオーバーラップを拡大して充填効率を向上し、トルクアップを図ることができる。
FIG. 3 is a graph showing an example of the transition of the pressure in the intake manifold after the accelerator is shifted from the fully closed state to the fully opened state in the standard atmospheric state (atmospheric pressure 760 mmHg) and high altitude (atmospheric pressure 500 mmHg).
As shown in FIG. 3, in the standard atmospheric condition, the pressure in the intake manifold is equivalent to atmospheric pressure immediately after the accelerator is started, so the charging efficiency is improved by expanding the valve overlap, and the torque It is possible to up.
However, at high altitudes, the turbocharger is not supercharged immediately after the start of the accelerator depression due to the time response delay of the turbocharger, so that the state where the pressure in the intake manifold is low continues for a predetermined period. At this time, if the valve overlap is enlarged, the internal EGR is increased and the torque is reduced.
In this regard, according to the first embodiment, the valve overlap is not expanded until the pressure inside the intake manifold is improved after the supercharging pressure starts to be applied, thereby suppressing the torque reduction due to the increase in the internal EGR and the supercharging. After starting, the valve overlap can be expanded to improve the filling efficiency and increase the torque.
次に、本発明を適用したバルブタイミング制御装置の実施例2について説明する。
なお、上述した実施例1と実質的に共通する箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
実施例2においては、出力重視制御において、実施例1におけるインテークマニホールド57内の絶対圧に代えて、エキゾーストマニホールド61内(排気ポート内)の排気圧力に対する、インテークマニホールド57内の吸気圧力(相対圧力)に基づいて吸気バルブタイミングの制御を行なっている。
排気圧力は、例えば、機関回転数と吸入空気量から、予め実験や演算によって作成したマップを用いて推定することが可能である。
以上説明した実施例2においては、上述した実施例1の効果と実質的に同様の効果に加えて、排気圧力に対する吸気圧力の相対圧力を用いて吸気バルブタイミングを制御することによって、精度のよい制御が可能となり、よりいっそう高い効果を得ることができる。
Next, a second embodiment of the valve timing control apparatus to which the present invention is applied will be described.
In addition, about the location which is substantially common with Example 1 mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted and a difference is mainly demonstrated.
In the second embodiment, in the output-oriented control, the intake pressure (relative pressure) in the
The exhaust pressure can be estimated using, for example, a map created in advance by experiments or calculations from the engine speed and the intake air amount.
In the second embodiment described above, in addition to the effects substantially similar to the effects of the first embodiment described above, the intake valve timing is controlled using the relative pressure of the intake pressure with respect to the exhaust pressure, thereby providing high accuracy. Control becomes possible, and an even higher effect can be obtained.
(変形例)
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
(1)エンジン及びその補機類の構成は、上述した実施例に限定されず適宜変更することができる。例えば、実施例のエンジンは水平対向ガソリンエンジンであったが、本発明はこれに限らず、直列エンジンやV型エンジン等の他のシリンダレイアウトのエンジンにも適用することが可能であり、気筒数も特に限定されない。また、4ストロークエンジンであれば、ディーゼルエンジンや、ガソリン以外の燃料を用いたものにも適用が可能である。
(2)吸気圧力、排気圧力を検出あるいは推定する手法は、上述した実施例のものに限定されない。
(3)吸気バルブの開弁時期を変化させる手法は、上述した実施例のように油圧によってカムシャフトの位相を進角、遅角させるものに限らず、適宜変更することが可能である。
(Modification)
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes are possible, and these are also within the technical scope of the present invention.
(1) The configurations of the engine and its accessories are not limited to the above-described embodiments, and can be changed as appropriate. For example, the engine of the embodiment is a horizontally opposed gasoline engine, but the present invention is not limited to this, and can be applied to an engine of another cylinder layout such as an inline engine or a V-type engine. Is not particularly limited. Moreover, if it is a 4-stroke engine, it is applicable also to the thing using fuels other than a diesel engine and gasoline.
(2) The method for detecting or estimating the intake pressure and the exhaust pressure is not limited to the above-described embodiment.
(3) The method of changing the valve opening timing of the intake valve is not limited to the method in which the phase of the camshaft is advanced or retarded by hydraulic pressure as in the above-described embodiment, and can be changed as appropriate.
1 エンジン 10 クランクシャフト
11 クランク角センサ 20 シリンダブロック
30 シリンダヘッド 31 燃焼室
32 点火プラグ 33 吸気ポート
34 排気ポート 35 吸気バルブ
36 排気バルブ 40 ターボチャージャ
41 タービン 42 コンプレッサ
50 インテークシステム 51 インテークダクト
52 チャンバ 53 エアクリーナ
54 エアフローメータ 55 インタークーラ
56 スロットルバルブ 57 インテークマニホールド
58 吸気圧センサ 59 インジェクタ
60 エキゾーストシステム 61 エキゾーストマニホールド
62 エキゾーストパイプ 63 触媒コンバータ
64 サイレンサ 70 エンジン制御ユニット(ECU)
71 アクセルペダルセンサ 100 吸気バルブタイミング可変機構
110 ハウジング 111 扇状空間部
111a 進角室 111b 遅角室
112 凹部 120 ロータ
121 ベーン部 130 カム角制御弁
131 スリーブ 132 スプール
133 チェックバルブ 134 油圧供給ライン
135 進角用油圧供給ライン 136 遅角用油圧供給ライン
137 ドレンライン 138 ソレノイド
139 リターンスプリング 140 ロック機構
141 ロックピン 142 フランジ
143 アンロックシリンダ 144 油圧通路
145 スプリング 150 カム角センサ
200 排気バルブタイミング可変機構
230 カム角制御弁 250 カム角センサ
DESCRIPTION OF
71
Claims (2)
エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
吸気ポート近傍の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、
要求トルクを判別する要求トルク判別手段と
を備え、
前記要求トルクが所定値未満である場合には、前記吸入空気量の増加に応じて前記吸気バルブの開弁時期を進角させる第1の開弁時期制御を行うとともに、前記要求トルクが所定値以上である場合には、前記吸気圧力の増加に応じて前記吸気バルブの開弁時期を進角させる第2の開弁時期制御を行うこと
を特徴とするバルブタイミング制御装置。 A valve timing control device that changes a valve opening timing of an intake valve with respect to a crank angle position according to an operating state of an engine,
Intake air amount detection means for detecting the intake air amount of the engine;
An intake pressure detecting means for detecting an intake pressure in the vicinity of the intake port;
A required torque determining means for determining the required torque, and
When the required torque is less than a predetermined value, a first valve opening timing control for advancing the valve opening timing of the intake valve according to an increase in the intake air amount is performed, and the required torque is a predetermined value. In the case described above, the valve timing control device performs second valve opening timing control for advancing the valve opening timing of the intake valve in accordance with an increase in the intake pressure.
エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
吸気ポート近傍の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、
排気ポート近傍の排気圧力を推定する排気圧力推定手段と、
要求トルクを判別する要求トルク判別手段と
を備え、
前記要求トルクが所定値未満である場合には、前記吸入空気量の増加に応じて前記吸気バルブの開弁時期を進角させる第1の開弁時期制御を行うとともに、前記要求トルクが所定値以上である場合には、前記排気圧力に対する前記吸気圧力の相対圧力の増加に応じて前記吸気バルブの開弁時期を進角させる第2の開弁時期制御を行うこと
を特徴とするバルブタイミング制御装置。
A valve timing control device that changes a valve opening timing of an intake valve with respect to a crank angle position according to an operating state of an engine,
Intake air amount detection means for detecting the intake air amount of the engine;
An intake pressure detecting means for detecting an intake pressure in the vicinity of the intake port;
Exhaust pressure estimating means for estimating the exhaust pressure in the vicinity of the exhaust port;
A required torque determining means for determining the required torque, and
When the required torque is less than a predetermined value, a first valve opening timing control for advancing the valve opening timing of the intake valve according to an increase in the intake air amount is performed, and the required torque is a predetermined value. In the case of the above, the valve timing control is characterized in that second valve opening timing control is performed to advance the valve opening timing of the intake valve in accordance with an increase in the relative pressure of the intake pressure to the exhaust pressure. apparatus.
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