JPH09268930A - 内燃機関の吸気弁制御装置および制御方法 - Google Patents
内燃機関の吸気弁制御装置および制御方法Info
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- JPH09268930A JPH09268930A JP8079693A JP7969396A JPH09268930A JP H09268930 A JPH09268930 A JP H09268930A JP 8079693 A JP8079693 A JP 8079693A JP 7969396 A JP7969396 A JP 7969396A JP H09268930 A JPH09268930 A JP H09268930A
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ４サイクルガソリン機関において、部分負荷
時に、燃焼の悪化を伴わずにポンプ損失を低減する。 【解決手段】 吸気弁の開閉時期を連続的に可変制御可
能な可変動弁機構を具備している。高負荷時（ａ）に
は、バルブオーバーラップが生じるように吸気上死点の
前に開き、かつ圧縮下死点よりかなり遅れて閉じる。負
荷が減少すると、開時期は徐々に遅れ、逆に閉時期は徐
々に早まる。低負荷時（ｂ）には、開時期は上死点より
遅れ、閉時期は下死点近傍となる。吸気行程初期に、残
留ガスが膨張して吸気管圧力にほぼ等しくなるまで緩や
かに圧力低下するので、ポンプ損失が低減する。また閉
時期を早めることで燃焼が改善される。
時に、燃焼の悪化を伴わずにポンプ損失を低減する。 【解決手段】 吸気弁の開閉時期を連続的に可変制御可
能な可変動弁機構を具備している。高負荷時（ａ）に
は、バルブオーバーラップが生じるように吸気上死点の
前に開き、かつ圧縮下死点よりかなり遅れて閉じる。負
荷が減少すると、開時期は徐々に遅れ、逆に閉時期は徐
々に早まる。低負荷時（ｂ）には、開時期は上死点より
遅れ、閉時期は下死点近傍となる。吸気行程初期に、残
留ガスが膨張して吸気管圧力にほぼ等しくなるまで緩や
かに圧力低下するので、ポンプ損失が低減する。また閉
時期を早めることで燃焼が改善される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ガソリン機関に
代表される４サイクル火花点火式内燃機関に関し、特
に、可変動弁機構を具備した内燃機関の吸気弁制御装置
および制御方法に関する。
代表される４サイクル火花点火式内燃機関に関し、特
に、可変動弁機構を具備した内燃機関の吸気弁制御装置
および制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】４サイクル内燃機関の吸気弁や排気弁の
開閉時期を可変制御する可変動弁機構は従来から種々の
形式のものが提案されており、一部で既に実用に供され
ている。例えば、カムシャフトと該カムシャフトを駆動
するクランクシャフトとの間の位相関係を相対的にずら
すことによって、吸排気弁の開閉時期を同方向へ変化さ
せるものや、異なるカムプロフィールを有する２つのカ
ムに従動する２つのロッカアームを設け、吸排気弁が実
際に連動するロッカアームを選択的に切り換えることに
よって、バルブリフト特性を２種類に切り換えるように
した装置などが実用されている。また、特開平６−１８
５３２１号公報には、不等速軸継手の原理を応用して、
円筒状カムシャフトを不等速回転させることでバルブリ
フト特性を連続的に可変制御し得るようにした可変動弁
機構が開示されている。
開閉時期を可変制御する可変動弁機構は従来から種々の
形式のものが提案されており、一部で既に実用に供され
ている。例えば、カムシャフトと該カムシャフトを駆動
するクランクシャフトとの間の位相関係を相対的にずら
すことによって、吸排気弁の開閉時期を同方向へ変化さ
せるものや、異なるカムプロフィールを有する２つのカ
ムに従動する２つのロッカアームを設け、吸排気弁が実
際に連動するロッカアームを選択的に切り換えることに
よって、バルブリフト特性を２種類に切り換えるように
した装置などが実用されている。また、特開平６−１８
５３２１号公報には、不等速軸継手の原理を応用して、
円筒状カムシャフトを不等速回転させることでバルブリ
フト特性を連続的に可変制御し得るようにした可変動弁
機構が開示されている。
【０００３】ところで、吸気弁の開閉時期を可変制御す
る目的の一つは、特にガソリン機関においては、スロッ
トル弁に起因するポンプ損失を低減し、燃費を改善する
ことにある。つまり、ガソリン機関においては、低負荷
時にスロットル弁下流の吸気管圧力の負圧が発達するた
め、ポンプ損失が高負荷時に比較して相対的に大きくな
るのであるが、吸気弁の開閉時期を可変制御すること
で、部分負荷時のポンプ損失を低減する試みがなされて
いる。
る目的の一つは、特にガソリン機関においては、スロッ
トル弁に起因するポンプ損失を低減し、燃費を改善する
ことにある。つまり、ガソリン機関においては、低負荷
時にスロットル弁下流の吸気管圧力の負圧が発達するた
め、ポンプ損失が高負荷時に比較して相対的に大きくな
るのであるが、吸気弁の開閉時期を可変制御すること
で、部分負荷時のポンプ損失を低減する試みがなされて
いる。
【０００４】このポンプ損失低減を目的としたものとし
ては、部分負荷時に吸気弁の閉時期を大きく遅らせて、
充填効率を低下させ、吸入負圧を減少させる方法が数多
く提案されている。また、この方法では、実圧縮比が低
下するため、ミラーサイクルとして過給機と組み合わせ
たものも一部で実用化されている。
ては、部分負荷時に吸気弁の閉時期を大きく遅らせて、
充填効率を低下させ、吸入負圧を減少させる方法が数多
く提案されている。また、この方法では、実圧縮比が低
下するため、ミラーサイクルとして過給機と組み合わせ
たものも一部で実用化されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のように、部分負荷時にポンプ損失低減のために吸気
弁閉時期を遅らせると、ポンプ損失は低減するものの、
実圧縮比の低下による燃焼の悪化を伴うため、実際には
燃費向上手段として必ずしも有効な方法とはなっていな
い。
来のように、部分負荷時にポンプ損失低減のために吸気
弁閉時期を遅らせると、ポンプ損失は低減するものの、
実圧縮比の低下による燃焼の悪化を伴うため、実際には
燃費向上手段として必ずしも有効な方法とはなっていな
い。
【０００６】本発明の目的は、部分負荷時に、実圧縮比
の向上による燃焼の改善とポンプ損失増大の防止とを両
立させることにある。
の向上による燃焼の改善とポンプ損失増大の防止とを両
立させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の吸気弁制御装置および制御方法は、吸気
弁の開閉時期を制御信号により連続的に制御可能な可変
動弁機構を備えた内燃機関において、上記吸気弁の開時
期を、機関低負荷時には吸気上死点よりも遅れた位置に
設定するとともに、負荷の増大に応じて徐々に早めて、
高負荷時には吸気上死点近傍に設定し、また上記吸気弁
の閉時期を、機関低負荷時には圧縮下死点近傍に設定す
るとともに、負荷の増大に応じて徐々に遅らせるように
したことを特徴としている。
めに、本発明の吸気弁制御装置および制御方法は、吸気
弁の開閉時期を制御信号により連続的に制御可能な可変
動弁機構を備えた内燃機関において、上記吸気弁の開時
期を、機関低負荷時には吸気上死点よりも遅れた位置に
設定するとともに、負荷の増大に応じて徐々に早めて、
高負荷時には吸気上死点近傍に設定し、また上記吸気弁
の閉時期を、機関低負荷時には圧縮下死点近傍に設定す
るとともに、負荷の増大に応じて徐々に遅らせるように
したことを特徴としている。
【０００８】すなわち、図１は吸気弁のバルブタイミン
グダイヤグラムであって、（ａ）は高負荷時（詳しくは
高速高負荷時）の特性を、（ｂ）は低負荷時（詳しくは
低速低負荷時）の特性を、それぞれ示しているが、高負
荷時の特性は、極めて一般的な開閉時期である。つま
り、ガスの慣性を考慮して、吸気上死点の多少前に開
き、かつ圧縮下死点よりかなり遅れて、例えばＡＢＤＣ
４０〜６０゜前後において閉じる。これに対し、低負荷
時には、開時期が負荷減少に応じて徐々に遅れ、吸気上
死点よりも遅れた位置となる。また閉時期は逆に負荷減
少に応じて徐々に早まり、低負荷時には、吸気上死点近
傍となる。
グダイヤグラムであって、（ａ）は高負荷時（詳しくは
高速高負荷時）の特性を、（ｂ）は低負荷時（詳しくは
低速低負荷時）の特性を、それぞれ示しているが、高負
荷時の特性は、極めて一般的な開閉時期である。つま
り、ガスの慣性を考慮して、吸気上死点の多少前に開
き、かつ圧縮下死点よりかなり遅れて、例えばＡＢＤＣ
４０〜６０゜前後において閉じる。これに対し、低負荷
時には、開時期が負荷減少に応じて徐々に遅れ、吸気上
死点よりも遅れた位置となる。また閉時期は逆に負荷減
少に応じて徐々に早まり、低負荷時には、吸気上死点近
傍となる。
【０００９】本発明においては、低負荷時に吸気弁開時
期を上記のように遅らせることにより、ポンプ損失が低
減する。
期を上記のように遅らせることにより、ポンプ損失が低
減する。
【００１０】図９は、低負荷時において吸気弁が吸気上
死点の直前に開く従来例におけるバルブリフトと圧力と
の相関を示した特性図であるが、排気行程の終期におい
て、吸気弁１上流の吸気ポート２（図１０参照）におけ
る圧力Ｐ２は、図示せぬスロットル弁の存在に起因し
て、非常に大きな負圧となっている。そして、燃焼室３
（図１０参照）内の圧力Ｐ１は、排気弁４下流の排気ポ
ート５（図１０参照）における排圧レベルに略等しい。
ここで、吸気弁１が上死点近傍で開くと、吸気ポート２
内の大きな負圧Ｐ２によって、燃焼室３内の残留ガスが
図１０に矢印で示すように吸気ポート２へ吸い出され、
燃焼室３内の圧力は図９に示すように急激に低下する。
この結果、ピストン６（図１０参照）は上死点近傍から
大きな負圧に抗して下降することになり、大きなポンプ
損失が発生する。
死点の直前に開く従来例におけるバルブリフトと圧力と
の相関を示した特性図であるが、排気行程の終期におい
て、吸気弁１上流の吸気ポート２（図１０参照）におけ
る圧力Ｐ２は、図示せぬスロットル弁の存在に起因し
て、非常に大きな負圧となっている。そして、燃焼室３
（図１０参照）内の圧力Ｐ１は、排気弁４下流の排気ポ
ート５（図１０参照）における排圧レベルに略等しい。
ここで、吸気弁１が上死点近傍で開くと、吸気ポート２
内の大きな負圧Ｐ２によって、燃焼室３内の残留ガスが
図１０に矢印で示すように吸気ポート２へ吸い出され、
燃焼室３内の圧力は図９に示すように急激に低下する。
この結果、ピストン６（図１０参照）は上死点近傍から
大きな負圧に抗して下降することになり、大きなポンプ
損失が発生する。
【００１１】これに対し、本発明においては、吸気弁１
は、ピストン６が下降する吸入行程の途中で開弁するこ
とになる。この場合、図２に示すように、吸入行程の初
期に、燃焼室３内の残留ガスがピストン６の下降に伴っ
て膨張し、燃焼室３内の圧力Ｐ１が低下するが、この圧
力低下は、負圧Ｐ２が急激に作用する図９の特性に比べ
て、非常に緩慢である。従って、吸入行程の途中で吸気
弁１が開くと、ピストン６の下降に伴い、図３に矢印で
示すように、吸気ポート２から吸気が燃焼室３内に流入
し、燃焼室３の圧力Ｐ１も吸気ポート２の圧力Ｐ２に近
いレベルとなるが、大きな負圧がピストン６に作用する
時期を遅らせた分、ポンプ損失が低減する。
は、ピストン６が下降する吸入行程の途中で開弁するこ
とになる。この場合、図２に示すように、吸入行程の初
期に、燃焼室３内の残留ガスがピストン６の下降に伴っ
て膨張し、燃焼室３内の圧力Ｐ１が低下するが、この圧
力低下は、負圧Ｐ２が急激に作用する図９の特性に比べ
て、非常に緩慢である。従って、吸入行程の途中で吸気
弁１が開くと、ピストン６の下降に伴い、図３に矢印で
示すように、吸気ポート２から吸気が燃焼室３内に流入
し、燃焼室３の圧力Ｐ１も吸気ポート２の圧力Ｐ２に近
いレベルとなるが、大きな負圧がピストン６に作用する
時期を遅らせた分、ポンプ損失が低減する。
【００１２】一方、本発明においては、吸気弁１の閉時
期が高負荷時に比較して低負荷時には早まり、圧縮下死
点に近づく。そのため、低負荷時における実圧縮比が向
上し、低負荷時の燃焼が同時に改善される。なお、低負
荷時に吸気弁１の閉時期を下死点側に早めると、それに
伴うポンプ損失の増大が発生するが、ここでのポンプ損
失の増加は、吸気行程初期における上述したポンプ損失
の減少とほぼ同じオーダとなり、全体として低負荷時の
ポンプ損失を増大させることなく、実圧縮比向上による
燃焼改善効果をそのまま確保することができる。
期が高負荷時に比較して低負荷時には早まり、圧縮下死
点に近づく。そのため、低負荷時における実圧縮比が向
上し、低負荷時の燃焼が同時に改善される。なお、低負
荷時に吸気弁１の閉時期を下死点側に早めると、それに
伴うポンプ損失の増大が発生するが、ここでのポンプ損
失の増加は、吸気行程初期における上述したポンプ損失
の減少とほぼ同じオーダとなり、全体として低負荷時の
ポンプ損失を増大させることなく、実圧縮比向上による
燃焼改善効果をそのまま確保することができる。
【００１３】上記のような吸気弁１の開時期の可変制御
と閉時期の可変制御は、例えば前述した特開平６−１８
５３２１号公報等に記載の不等速回転型の可変動弁機構
によって実現可能であるが、開時期と閉時期とを同時に
逆方向に変化させ得るものであれば、勿論、これに限定
されるものではない。但し、前述したカムシャフトとク
ランクシャフトとを相対回転させるような形式のもので
は、作動角が一定のまま開時期と閉時期が同方向に変化
するので、低負荷時に開時期を遅らせると閉時期が圧縮
行程の半ばに移動することになり、実圧縮比が過度に低
下して燃焼の悪化が困難になるため成立し得ない。
と閉時期の可変制御は、例えば前述した特開平６−１８
５３２１号公報等に記載の不等速回転型の可変動弁機構
によって実現可能であるが、開時期と閉時期とを同時に
逆方向に変化させ得るものであれば、勿論、これに限定
されるものではない。但し、前述したカムシャフトとク
ランクシャフトとを相対回転させるような形式のもので
は、作動角が一定のまま開時期と閉時期が同方向に変化
するので、低負荷時に開時期を遅らせると閉時期が圧縮
行程の半ばに移動することになり、実圧縮比が過度に低
下して燃焼の悪化が困難になるため成立し得ない。
【００１４】また本発明においては、請求項２のよう
に、上記吸気弁１の開時期を、さらに、筒内圧力Ｐ１が
吸気管圧力（吸気ポート２内の圧力）Ｐ２にほぼ等しく
なる時期に制御することが、望ましい。このようにすれ
ば、燃焼室３内の圧力Ｐ１が吸気ポート２内の負圧Ｐ２
に影響されて急激に圧力低下することがない。
に、上記吸気弁１の開時期を、さらに、筒内圧力Ｐ１が
吸気管圧力（吸気ポート２内の圧力）Ｐ２にほぼ等しく
なる時期に制御することが、望ましい。このようにすれ
ば、燃焼室３内の圧力Ｐ１が吸気ポート２内の負圧Ｐ２
に影響されて急激に圧力低下することがない。
【００１５】このように吸気弁１の開時期を、筒内圧力
Ｐ１が吸気管圧力Ｐ２にほぼ等しくなる時期に制御する
ために、請求項３の発明は、吸気管圧力Ｐ２を検出する
圧力センサを有し、この検出圧力に基づいて上記吸気弁
１の開時期が制御される。この構成によれば、吸気管圧
力Ｐ２が直接に検出されることになる。
Ｐ１が吸気管圧力Ｐ２にほぼ等しくなる時期に制御する
ために、請求項３の発明は、吸気管圧力Ｐ２を検出する
圧力センサを有し、この検出圧力に基づいて上記吸気弁
１の開時期が制御される。この構成によれば、吸気管圧
力Ｐ２が直接に検出されることになる。
【００１６】また請求項４の発明は、内燃機関の回転数
と吸入空気量ならびにそのときの吸気弁閉時期とから吸
気管圧力Ｐ２を推定する圧力推定手段を有し、この推定
した圧力に基づいて上記吸気弁１の開時期が制御され
る。この構成によれば、圧力センサを用いずに、吸気管
圧力Ｐ２を間接的に検出することになる。なお、吸気管
圧力Ｐ２は、主に機関回転数と吸入吸気量とによって推
定できるが、吸気弁１の閉時期によって実質的な有効ス
トロークが変化するので、吸気弁閉時期による修正が必
要である。
と吸入空気量ならびにそのときの吸気弁閉時期とから吸
気管圧力Ｐ２を推定する圧力推定手段を有し、この推定
した圧力に基づいて上記吸気弁１の開時期が制御され
る。この構成によれば、圧力センサを用いずに、吸気管
圧力Ｐ２を間接的に検出することになる。なお、吸気管
圧力Ｐ２は、主に機関回転数と吸入吸気量とによって推
定できるが、吸気弁１の閉時期によって実質的な有効ス
トロークが変化するので、吸気弁閉時期による修正が必
要である。
【００１７】本発明においては、排気弁４側の開閉時期
は、固定的に設定されているものであっても、可変制御
されるものであってもよい。
は、固定的に設定されているものであっても、可変制御
されるものであってもよい。
【００１８】請求項５の構成においては、排気弁４の閉
時期は排気上死点の直後位置に固定的に設定されてお
り、機関高負荷時にはバルブオーバーラップが生じると
ともに、機関低負荷時には、排気弁閉時期よりも吸気弁
開時期が遅れている。
時期は排気上死点の直後位置に固定的に設定されてお
り、機関高負荷時にはバルブオーバーラップが生じると
ともに、機関低負荷時には、排気弁閉時期よりも吸気弁
開時期が遅れている。
【００１９】つまり、機関低負荷時には、バルブオーバ
ーラップは存在せず、ピストン６が下降する吸入行程初
期に排気弁４と吸気弁１の双方が閉じている。
ーラップは存在せず、ピストン６が下降する吸入行程初
期に排気弁４と吸気弁１の双方が閉じている。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、低負荷時に吸入行程の
途中で吸気弁を開くことにより、吸入行程初期のポンプ
損失が低減する。また同時に、吸気弁閉時期を早めるこ
とで実圧縮比を高めることができ、吸入行程途中からの
ポンプ損失増大はあるものの、それは吸入行程初期のポ
ンプ損失低減によってカバーされ、全体としては、燃焼
の改善による燃費の向上が図れる。
途中で吸気弁を開くことにより、吸入行程初期のポンプ
損失が低減する。また同時に、吸気弁閉時期を早めるこ
とで実圧縮比を高めることができ、吸入行程途中からの
ポンプ損失増大はあるものの、それは吸入行程初期のポ
ンプ損失低減によってカバーされ、全体としては、燃焼
の改善による燃費の向上が図れる。
【００２１】また請求項２によれば、吸気弁開時に、燃
焼室内の圧力が吸気管の負圧に影響されて急激に圧力低
下することを一層確実に防止でき、吸入行程初期のポン
プ損失の低減が一層確実に得られる。
焼室内の圧力が吸気管の負圧に影響されて急激に圧力低
下することを一層確実に防止でき、吸入行程初期のポン
プ損失の低減が一層確実に得られる。
【００２２】そして、請求項３のように吸気管圧力を検
出する圧力センサを用いれば、吸気管圧力が直接に検出
されるため、種々の要因による影響を排除して、吸気弁
開時における筒内圧力と吸気管圧力とを正確に一致させ
ることができる。
出する圧力センサを用いれば、吸気管圧力が直接に検出
されるため、種々の要因による影響を排除して、吸気弁
開時における筒内圧力と吸気管圧力とを正確に一致させ
ることができる。
【００２３】また請求項４のように吸気管圧力を推定す
る構成とすれば、圧力センサが不要である。しかも、吸
気弁閉時期の影響を考慮することで、高精度に推定でき
る。
る構成とすれば、圧力センサが不要である。しかも、吸
気弁閉時期の影響を考慮することで、高精度に推定でき
る。
【００２４】また請求項５によれば、排気弁の可変制御
は不要であり、構成が簡素化できる。
は不要であり、構成が簡素化できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を図面に基づいて詳細に説明する。
形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２６】図４は、本発明に係る内燃機関の吸気弁お
よび排気弁の開閉時期の一例を示すバルブタイミングダ
イヤグラムである。この実施例においては、排気弁は、
一般的な動弁機構を介して常に固定的なバルブリフト特
性でもって開閉駆動されている。一例として、排気弁
は、下死点前４９゜において開き、上死点後３゜におい
て閉じる。この排気弁の開期間をθEとして示す。な
お、排気弁は、例えば図３のように各気筒毎に２つづつ
設けられているが、勿論これに限定されるものではな
い。
よび排気弁の開閉時期の一例を示すバルブタイミングダ
イヤグラムである。この実施例においては、排気弁は、
一般的な動弁機構を介して常に固定的なバルブリフト特
性でもって開閉駆動されている。一例として、排気弁
は、下死点前４９゜において開き、上死点後３゜におい
て閉じる。この排気弁の開期間をθEとして示す。な
お、排気弁は、例えば図３のように各気筒毎に２つづつ
設けられているが、勿論これに限定されるものではな
い。
【００２７】一方、吸気弁は、前述したように開時期と
閉時期とを同時に逆方向に、かつ連続的に変化させ得る
可変動弁機構を介して開閉駆動される。そして、高速高
負荷時においては、吸気弁は、一例として上死点前３゜
において開き、下死点後４９゜において閉じる。このと
きの開期間をθIHとして示す。また低速低負荷時におい
ては、吸気弁は、一例として上死点後１４゜において開
き、下死点後２５゜において閉じる。このときの開期間
をθILとして示す。
閉時期とを同時に逆方向に、かつ連続的に変化させ得る
可変動弁機構を介して開閉駆動される。そして、高速高
負荷時においては、吸気弁は、一例として上死点前３゜
において開き、下死点後４９゜において閉じる。このと
きの開期間をθIHとして示す。また低速低負荷時におい
ては、吸気弁は、一例として上死点後１４゜において開
き、下死点後２５゜において閉じる。このときの開期間
をθILとして示す。
【００２８】吸気弁の開時期は、上記のＢＴＤＣ３゜〜
ＡＴＤＣ１４゜の範囲で負荷に応じて連続的に変化す
る。つまり、負荷が小さくなると、徐々に開時期が遅く
なる。同様に、吸気弁の閉時期は、上記のＡＢＤＣ４９
゜〜ＡＢＤＣ２５゜の範囲で負荷に応じて連続的に変化
し、負荷が小さくなると、徐々に閉時期が早くなる。
ＡＴＤＣ１４゜の範囲で負荷に応じて連続的に変化す
る。つまり、負荷が小さくなると、徐々に開時期が遅く
なる。同様に、吸気弁の閉時期は、上記のＡＢＤＣ４９
゜〜ＡＢＤＣ２５゜の範囲で負荷に応じて連続的に変化
し、負荷が小さくなると、徐々に閉時期が早くなる。
【００２９】従って、高速高負荷時においては、ＢＴＤ
Ｃ３゜〜ＡＴＤＣ３゜の間がバルブオーバーラップ期間
となるが、所定の部分負荷域においては、排気弁の開期
間と吸気弁の開期間とが重ならないようになる。
Ｃ３゜〜ＡＴＤＣ３゜の間がバルブオーバーラップ期間
となるが、所定の部分負荷域においては、排気弁の開期
間と吸気弁の開期間とが重ならないようになる。
【００３０】ここで、低負荷時の吸気弁開時期は、ピス
トンの下降に伴って残留ガスが膨張してなる筒内圧力
と、吸気弁上流側の吸気管圧力とが等しくなるタイミン
グを目標として設定されている。
トンの下降に伴って残留ガスが膨張してなる筒内圧力
と、吸気弁上流側の吸気管圧力とが等しくなるタイミン
グを目標として設定されている。
【００３１】図５は、低負荷時におけるＰ−Ｖ線図を示
したものであり、本発明の実施例の特性と従来例の特性
とを対比して示してある。なお、実施例の特性として
は、バルブオーバーラップが−１０゜のとき、つまり吸
気弁の開時期がＡＴＤＣ１３゜の場合の特性を例に示し
てあり、従来例は、バルブオーバーラップが６゜、つま
り吸気弁の開時期が高負荷時と同じＢＴＤＣ３゜の場合
の特性である。この図４に明らかなように、本発明にお
いては、吸入行程初期の圧力低下が緩やかであるため、
負の仕事つまりポンプ損失が低減する。具体的には、図
５に斜線を施して示す領域に相当するポンプ損失の低減
が達成される。
したものであり、本発明の実施例の特性と従来例の特性
とを対比して示してある。なお、実施例の特性として
は、バルブオーバーラップが−１０゜のとき、つまり吸
気弁の開時期がＡＴＤＣ１３゜の場合の特性を例に示し
てあり、従来例は、バルブオーバーラップが６゜、つま
り吸気弁の開時期が高負荷時と同じＢＴＤＣ３゜の場合
の特性である。この図４に明らかなように、本発明にお
いては、吸入行程初期の圧力低下が緩やかであるため、
負の仕事つまりポンプ損失が低減する。具体的には、図
５に斜線を施して示す領域に相当するポンプ損失の低減
が達成される。
【００３２】次に、図６〜図７に基づき、吸気管圧力と
筒内圧力とがほぼ等しくなるタイミングに吸気弁の開時
期を制御するようにした制御の実施例を説明する。図６
は、その制御の流れを示すフローチャートであって、ス
テップ１において、図示せぬ吸気管圧力センサにより検
出した吸気管圧力に基づいて、所定のマップを参照し
て、吸気弁開時期の目標値αｍを設定する。この目標値
は、例えば上死点後のクランク角として与えられる。次
に、ステップ２において、そのときの実際の開時期αと
上記目標値αｍとを比較する。ここでα＜αｍであれ
ば、ステップ３へ進んで、吸気弁開時期を遅らせること
が必要であると判断し、ステップ５で開時期を遅らせる
方向にアクチュエータを制御する。またα≧αｍであれ
ば、ステップ４へ進んで、吸気弁開時期を早めることが
必要であると判断し、ステップ５で開時期を早める方向
にアクチュエータを制御する。このようにして、吸気弁
開時期が常に最適に制御される。
筒内圧力とがほぼ等しくなるタイミングに吸気弁の開時
期を制御するようにした制御の実施例を説明する。図６
は、その制御の流れを示すフローチャートであって、ス
テップ１において、図示せぬ吸気管圧力センサにより検
出した吸気管圧力に基づいて、所定のマップを参照し
て、吸気弁開時期の目標値αｍを設定する。この目標値
は、例えば上死点後のクランク角として与えられる。次
に、ステップ２において、そのときの実際の開時期αと
上記目標値αｍとを比較する。ここでα＜αｍであれ
ば、ステップ３へ進んで、吸気弁開時期を遅らせること
が必要であると判断し、ステップ５で開時期を遅らせる
方向にアクチュエータを制御する。またα≧αｍであれ
ば、ステップ４へ進んで、吸気弁開時期を早めることが
必要であると判断し、ステップ５で開時期を早める方向
にアクチュエータを制御する。このようにして、吸気弁
開時期が常に最適に制御される。
【００３３】また、このように吸気管圧力を直接検出す
る方法のほかに、機関運転条件つまり機関回転数と吸入
吸気量とから所定のマップに基づいて吸気管圧力を推定
することも可能である。図７は、機関回転数とトルクを
パラメータとした吸気弁開時期の制御特性の一例を示し
ており、このような特性に沿って開時期の目標値が設定
されることになる。なお、この例では、開時期の目標値
が、バルブオーバーラップ期間（クランク角）として示
されている。また、実際には、吸気弁の閉時期によって
実質的な有効ストロークが変化するので、その修正も加
える必要がある。具体的には、吸気弁閉時期が下死点に
近づくと、同一回転数および同一吸入空気量であって
も、吸気管圧力が低くなる。
る方法のほかに、機関運転条件つまり機関回転数と吸入
吸気量とから所定のマップに基づいて吸気管圧力を推定
することも可能である。図７は、機関回転数とトルクを
パラメータとした吸気弁開時期の制御特性の一例を示し
ており、このような特性に沿って開時期の目標値が設定
されることになる。なお、この例では、開時期の目標値
が、バルブオーバーラップ期間（クランク角）として示
されている。また、実際には、吸気弁の閉時期によって
実質的な有効ストロークが変化するので、その修正も加
える必要がある。具体的には、吸気弁閉時期が下死点に
近づくと、同一回転数および同一吸入空気量であって
も、吸気管圧力が低くなる。
【００３４】図８は、吸気弁閉時期の制御特性の一例を
示しており、前述したように、低負荷域ほど閉時期が早
まり、下死点に近づく形となっている。
示しており、前述したように、低負荷域ほど閉時期が早
まり、下死点に近づく形となっている。
【図１】この発明の吸気弁開閉時期を示し、高負荷時
（ａ）と低負荷時（ｂ）の特性を示すバルブタイミング
ダイヤグラム。
（ａ）と低負荷時（ｂ）の特性を示すバルブタイミング
ダイヤグラム。
【図２】本発明の吸気弁開時期によるバルブリフト特性
と圧力変化とを示す特性図。
と圧力変化とを示す特性図。
【図３】本発明における吸気弁開時のガスの流れを示す
特性図。
特性図。
【図４】吸気弁開閉時期の具体的な一例を示すバルブタ
イミングダイヤグラム。
イミングダイヤグラム。
【図５】本発明の低負荷時におけるＰ−Ｖ線図。
【図６】本発明の制御の流れを示すフローチャート。
【図７】吸気弁開時期の制御特性を示す特性図。
【図８】吸気弁閉時期の制御特性を示す特性図。
【図９】従来の吸気弁開時期によるバルブリフト特性と
圧力変化とを示す特性図。
圧力変化とを示す特性図。
【図１０】従来における吸気弁開時のガスの流れを示す
特性図。
特性図。
１…吸気弁 ２…吸気ポート ３…燃焼室
Claims (6)
- 【請求項１】 吸気弁の開閉時期を制御信号により連続
的に制御可能な可変動弁機構を備えた内燃機関におい
て、上記吸気弁の開時期を、機関低負荷時には吸気上死
点よりも遅れた位置に設定するとともに、負荷の増大に
応じて徐々に早めて、高負荷時には吸気上死点近傍に設
定し、また上記吸気弁の閉時期を、機関低負荷時には圧
縮下死点近傍に設定するとともに、負荷の増大に応じて
徐々に遅らせるようにしたことを特徴とする内燃機関の
吸気弁制御装置。 - 【請求項２】 上記吸気弁の開時期が、さらに、筒内圧
力が吸気管圧力にほぼ等しくなる時期に制御されること
を特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸気弁制御装
置。 - 【請求項３】 吸気管圧力を検出する圧力センサを有
し、この検出圧力に基づいて上記吸気弁の開時期が制御
されることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の吸気
弁制御装置。 - 【請求項４】 内燃機関の回転数と吸入空気量ならびに
そのときの吸気弁閉時期とから吸気管圧力を推定する圧
力推定手段を有し、この推定した圧力に基づいて上記吸
気弁の開時期が制御されることを特徴とする請求項２記
載の内燃機関の吸気弁制御装置。 - 【請求項５】 排気弁の閉時期は排気上死点の直後位置
に固定的に設定されており、機関高負荷時にはバルブオ
ーバーラップが生じるとともに、機関低負荷時には、排
気弁閉時期よりも吸気弁開時期が遅れていることを特徴
とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の吸気
弁制御装置。 - 【請求項６】 吸気弁の開閉時期を制御信号により連続
的に制御可能な可変動弁機構を備えた内燃機関におい
て、上記吸気弁の開時期を、機関低負荷時には吸気上死
点よりも遅れた位置に設定するとともに、負荷の増大に
応じて徐々に早めて、高負荷時には吸気上死点近傍に設
定し、また上記吸気弁の閉時期を、機関低負荷時には圧
縮下死点近傍に設定するとともに、負荷の増大に応じて
徐々に遅らせるようにしたことを特徴とする内燃機関の
吸気弁制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07969396A JP3536519B2 (ja) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | 内燃機関の吸気弁制御装置および制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07969396A JP3536519B2 (ja) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | 内燃機関の吸気弁制御装置および制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09268930A true JPH09268930A (ja) | 1997-10-14 |
| JP3536519B2 JP3536519B2 (ja) | 2004-06-14 |
Family
ID=13697298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07969396A Expired - Fee Related JP3536519B2 (ja) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | 内燃機関の吸気弁制御装置および制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3536519B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003029633A1 (fr) * | 2001-09-06 | 2003-04-10 | Yanmar Co., Ltd. | Procede de regulation de moteur a combustion interne |
| JP2007270781A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Osaka Gas Co Ltd | エンジン及びヒートポンプシステム |
-
1996
- 1996-04-02 JP JP07969396A patent/JP3536519B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003029633A1 (fr) * | 2001-09-06 | 2003-04-10 | Yanmar Co., Ltd. | Procede de regulation de moteur a combustion interne |
| CN1314890C (zh) * | 2001-09-06 | 2007-05-09 | 洋马株式会社 | 内燃机的控制方法 |
| JP2007270781A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Osaka Gas Co Ltd | エンジン及びヒートポンプシステム |
| JP4674180B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2011-04-20 | 大阪瓦斯株式会社 | エンジン及びヒートポンプシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3536519B2 (ja) | 2004-06-14 |
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