JPH10220256A - Intake valve controller of internal combustion engine with turbosupercharger and method for controlling it - Google Patents

Intake valve controller of internal combustion engine with turbosupercharger and method for controlling it

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JPH10220256A
JPH10220256A JP9026222A JP2622297A JPH10220256A JP H10220256 A JPH10220256 A JP H10220256A JP 9026222 A JP9026222 A JP 9026222A JP 2622297 A JP2622297 A JP 2622297A JP H10220256 A JPH10220256 A JP H10220256A
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intake valve
turbocharger
closing timing
internal combustion
engine
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俊一 青山
Shinichi Takemura
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide compatibility to power performance and fuel consumption by increasing the compression ratio of an internal combustion engine provided with a turbosupercharger without deteriorating low-speed torque and responsiveness. SOLUTION: A variable valve mechanism for changing the operating angle is used for an intake valve 5, and the closing timing is variably controlled with the closing timing is held constant. The relative large A/R (the ratio of the scroll narrowest sectional area A and the distance R from the shaft center) is provided to a turbosupercharger 9 so that exhaust pressure on a turbine inlet may be equal to or not more than supercharged pressure of a compressor outlet in all load ranges before a waste gate valve is opened. Since the intake valve closing timing is controlled according to the engine speed before a waste gate valve 11 is opened and since it is controlled in the low-speed range so as to approach the bottom dead center, the intake air back flow in the initial stage of the compression stroke is prevented, and low-speed torque and responsiveness are improved even in a supercharger having the large A/R.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車用機関等
として用いられるターボ過給機付内燃機関、特にガソリ
ン機関に関し、さらに詳しくは、可変動弁機構を具備し
たターボ過給機付内燃機関の吸気弁制御装置および制御
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal combustion engine with a turbocharger, and more particularly to a gasoline engine used as an engine for an automobile, and more particularly, to an internal combustion engine with a turbocharger having a variable valve mechanism. The present invention relates to an intake valve control device and a control method.

【0002】[0002]

【従来の技術】排気タービンによって同軸上のコンプレ
ッサを駆動するターボ過給機は、自動車用ガソリン機関
等において従来から多用されているが、この過給機の特
性は、そのタービンのA/R(図1に示すように、Aは
スクロール最狭部断面積、Rはシャフト中心からの距離
である)によって大きく異なるものとなる。図2は、こ
のA/Rの設定によるトルク特性の差を示したものであ
り、図示するように、A/Rが大であると、排気流量の
多い高速時にターボ過給機の効率が良くなるため、最大
出力性能は良好になるが、その反面、排気流量の少ない
低速時にターボ過給機の回転数がなかなか上昇しないた
め過給圧の立ち上がりが遅れ、定常条件での低速トルク
が低くなるのは勿論のこと、発進時等の過渡時のターボ
過給機の応答性が低く、運転性が悪化してしまう。その
ため、一般的な自動車のターボ過給機付内燃機関におい
ては、ターボ過給機のA/Rの設定を、応答性を重視し
た比較的小さめの設定としてある。
2. Description of the Related Art Turbochargers, which drive a coaxial compressor by an exhaust turbine, have been frequently used in automobile gasoline engines and the like. The characteristics of this turbocharger are based on the A / R of the turbine. As shown in FIG. 1, A is the cross-sectional area of the narrowest part of the scroll, and R is the distance from the center of the shaft. FIG. 2 shows the difference in the torque characteristics depending on the setting of the A / R. As shown in FIG. 2, when the A / R is large, the efficiency of the turbocharger increases at high speed with a large exhaust flow rate. Therefore, the maximum output performance is good, but on the other hand, the turbocharger rotation speed does not easily increase at low speeds with low exhaust flow rate, so the rise of the supercharging pressure is delayed, and the low-speed torque under steady conditions decreases. Of course, the responsiveness of the turbocharger at the time of transition, such as at the time of starting, is low, and the operability is deteriorated. Therefore, in an internal combustion engine with a turbocharger of a general automobile, the setting of the A / R of the turbocharger is set to a relatively small value that emphasizes responsiveness.

【0003】また、実用されているターボ過給機付内燃
機関の多くは、固定的な特性の動弁機構と組合わされて
おり、吸気弁の開閉時期は常に一定である。通常、吸気
弁閉時期は、下死点後(ABDC)50゜前後に設定さ
れている。
[0003] Many of the internal combustion engines with a turbocharger that are in practical use are combined with a valve operating mechanism having a fixed characteristic, and the opening and closing timing of an intake valve is always constant. Normally, the intake valve closing timing is set to about 50 ° after the bottom dead center (ABDC).

【0004】一方、内燃機関の吸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6−185321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。
On the other hand, various types of variable valve mechanisms for variably controlling the opening / closing timing of intake valves of an internal combustion engine have been proposed in the past, and some of them have already been put to practical use. For example, by changing the phase relationship between a camshaft and a crankshaft that drives the camshaft relatively, the opening / closing timing of the intake valve is changed in the same direction, or two cams having different cam profiles are used. Follow 2
An apparatus has been put into practical use in which two rocker arms are provided, and the valve lift characteristics are switched between two types by selectively switching a rocker arm in which an intake valve is actually linked. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-185321, the valve lift characteristics can be continuously variably controlled by rotating the cylindrical camshaft at an unequal speed by applying the principle of an unequal speed shaft coupling. A variable valve mechanism is disclosed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記のようにターボ過
給機付内燃機関の多くは、そのタービンのA/Rが比較
的小さく設定されているのであるが、このようにA/R
が小さいと、タービンの入口部が絞られるため、タービ
ン上流の排気圧力は高いレベルとなる。図2において、
過給圧が目標レベルに到達した後は、排気をバイパスさ
せるウエストゲートバルブが開き、排圧の上昇が抑制さ
れるが、この時点での排圧レベルが既に相当に高いレベ
ルとなる(図4参照)。このように排圧のレベルが高い
と、(1)排気行程での排気仕事の増大による出力低
下、(2)残留ガス量の増大による吸気量(充填率)の
低下、(3)高温の残留ガスによる吸気温上昇ひいては
耐ノック性の悪化、といった問題が生じる。
As described above, in many internal combustion engines with a turbocharger, the A / R of the turbine is set to be relatively small.
Is smaller, the exhaust pressure upstream of the turbine is at a high level because the inlet of the turbine is throttled. In FIG.
After the supercharging pressure reaches the target level, the wastegate valve for bypassing the exhaust gas is opened to suppress an increase in the exhaust pressure, but the exhaust pressure level at this point is already at a considerably high level (FIG. 4). reference). When the exhaust pressure level is high as described above, (1) the output decreases due to the increase in the exhaust work in the exhaust stroke, (2) the intake amount (filling rate) decreases due to the increase in the residual gas amount, and (3) the high-temperature residual There is a problem that the intake air temperature increases due to the gas, and the knock resistance deteriorates.

【0006】上記(1)の出力低下や(2)の充填率の
低下は、過給圧を高くすることで、ある程度は補うこと
ができる。しかしながら、(3)の耐ノック性の悪化に
ついては、仮にインタークーラを装着したとしても、燃
焼室内の残留ガス温度を下げることはできないので、効
果がなく、圧縮比を低く設定してノッキングを防止せざ
るを得ない。この圧縮比の低下は、燃費の悪化を招く。
[0006] The decrease in the output in (1) and the decrease in the filling rate in (2) can be compensated to some extent by increasing the supercharging pressure. However, regarding the deterioration of the knocking resistance of (3), even if an intercooler is installed, the temperature of the residual gas in the combustion chamber cannot be reduced, so there is no effect, and the knocking is prevented by setting the compression ratio low. I have to do it. This decrease in compression ratio causes deterioration of fuel efficiency.

【0007】本発明の目的は、ターボ過給機付内燃機関
において、吸気弁の閉時期を可変制御し得る可変動弁機
構と、タービンのA/Rを大きく設定したターボ過給機
とを組み合わせることにより、機関の圧縮比を高く設定
することを可能にするとともに、A/Rを大きく設定し
たことに伴う低速時のトルク低下ならびに応答性の悪化
を吸気弁閉時期の最適化により補い、動力性能の確保と
燃費の向上との両立を図ることにある。
An object of the present invention is to combine a variable valve operating mechanism capable of variably controlling the closing timing of an intake valve and a turbocharger having a large A / R of a turbine in an internal combustion engine with a turbocharger. As a result, the compression ratio of the engine can be set to be high, and the torque reduction at low speed and the deterioration of responsiveness caused by setting the A / R large are compensated for by optimizing the intake valve closing timing. The aim is to ensure both performance and fuel economy.

【0008】[0008]

【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、本発明の請求項1に係る吸気弁制御装置は、吸気
弁の作動角を可変制御することにより該吸気弁の閉時期
を制御可能な可変動弁機構を備えるとともに、ターボ過
給機を備えてなるターボ過給機付内燃機関において、吸
気弁閉時期を、機関低速時に下死点に近づくように制御
するとともに、中速域および高速全開域では実圧縮比が
下がるように下死点から遅らせる吸気弁閉時期制御手段
を有し、かつ上記ターボ過給機は、ウエストゲートバル
ブが開弁する以前の全負荷領域でタービン入口の排気圧
力がコンプレッサ出口の過給圧と略同レベルもしくはそ
れ以下となるように、その過給圧特性が設定されている
ことを特徴としている。
In order to achieve the above object, an intake valve control device according to a first aspect of the present invention variably controls an operating angle of an intake valve to set a closing timing of the intake valve. In a turbocharged internal combustion engine equipped with a controllable variable valve mechanism and a turbocharger, the intake valve closing timing is controlled to approach the bottom dead center at low engine speed, and In the high-speed range and the high-speed full-open range, the intake valve closing timing control means delays from the bottom dead center so that the actual compression ratio decreases, and the turbocharger has a turbine in the full load range before the wastegate valve opens. The boost pressure characteristic is set so that the exhaust pressure at the inlet is substantially equal to or lower than the boost pressure at the compressor outlet.

【0009】また、請求項8に係る吸気弁制御方法は、
吸気弁の作動角を可変制御することにより該吸気弁の閉
時期を制御可能な可変動弁機構を備えるとともに、ター
ボ過給機を備えてなるターボ過給機付内燃機関におい
て、上記ターボ過給機の過給圧特性を、ウエストゲート
バルブが開弁する以前の全負荷領域でタービン入口の排
気圧力がコンプレッサ出口の過給圧と略同レベルもしく
はそれ以下となるように設定するとともに、吸気弁閉時
期を、機関低速時に下死点に近づくように制御する一
方、中速域および高速全開域では下死点から遅らせて実
圧縮比を遅らせることを特徴としている。
Further, the intake valve control method according to claim 8 is
The turbocharged internal combustion engine having a variable valve actuation mechanism capable of controlling the closing timing of the intake valve by variably controlling the operating angle of the intake valve and having a turbocharger. The supercharging pressure characteristics of the compressor are set so that the exhaust pressure at the turbine inlet is substantially equal to or lower than the supercharging pressure at the compressor outlet in the full load range before the wastegate valve opens, and the intake valve It is characterized in that the closing timing is controlled so as to approach the bottom dead center when the engine is running at a low speed, while the actual compression ratio is delayed from the bottom dead center in the middle speed range and the high speed fully open range.

【0010】上記のような過給圧特性は、例えば、請求
項2のように、上記ターボ過給機のタービンのA/Rを
調整することによって設定されている。
The above-described supercharging pressure characteristic is set, for example, by adjusting the A / R of the turbine of the turbocharger as described in claim 2.

【0011】そして、請求項3では、機関定常条件の全
負荷領域において上記の過給圧特性が満たされるように
設定されている。
According to a third aspect of the present invention, the supercharging pressure characteristic is set to be satisfied in the full load region under the engine steady condition.

【0012】すなわち、吸気弁の閉時期を例えば下死点
後50°前後に固定的に設定した場合、中速域ではよい
が、低速域では、吸気の慣性効果が小さいため、圧縮行
程の初期に筒内から吸気が逆流する。これに対し、本発
明では、吸気弁閉時期を、機関低速域では、例えば下死
点後20°に早め、中速域〜高速域では、例えば下死点
後40°〜60°程度に遅らせる。このようにすること
で、低速時には、圧縮行程初期の吸気逆流を防止するこ
とができるため、低速トルクを向上させることができ
る。しかも、吸気量ひいては排気量の増大によりターボ
過給機の回転数の立ち上がり特性も改善されるので、タ
ービンのA/Rの大きなターボ過給機であっても、運転
性の悪化は生じない。
That is, when the closing timing of the intake valve is fixedly set to, for example, about 50 ° after the bottom dead center, it is good in the medium speed range, but in the low speed range, the inertia effect of the intake is small. The intake air flows backward from inside the cylinder. On the other hand, in the present invention, the intake valve closing timing is advanced to, for example, 20 ° after the bottom dead center in the engine low speed range, and is delayed to, for example, about 40 ° to 60 ° after the bottom dead center in the middle to high speed range. . By doing so, at the time of low speed, it is possible to prevent the intake air backflow at the beginning of the compression stroke, so that the low-speed torque can be improved. In addition, the rising characteristics of the rotation speed of the turbocharger are also improved by increasing the intake air amount and thus the exhaust gas amount, so that even if the turbocharger has a large A / R of the turbine, the operability does not deteriorate.

【0013】ところで、残留ガス量を減らすためには、
排圧が低いほどよく、A/Rを大きくする必要がある
が、その反面、過度にA/Rが大きいと、過給機として
機能しないので、耐ノック性を悪化させない限界付近の
A/Rを選定することが重要となる。本発明では、ター
ボ過給機の過給圧特性を、ウエストゲートバルブが開弁
する以前の全負荷領域でタービン入口の排気圧力がコン
プレッサ出口の過給圧と略同レベルとなるように設定す
ることで、結果的に最適なA/Rとなる。
By the way, in order to reduce the residual gas amount,
The lower the exhaust pressure, the better, and it is necessary to increase the A / R. On the other hand, if the A / R is excessively large, the A / R does not function as a supercharger, so that the A / R near the limit where knock resistance is not deteriorated It is important to select In the present invention, the supercharging pressure characteristics of the turbocharger are set such that the exhaust pressure at the turbine inlet is substantially the same as the supercharging pressure at the compressor outlet in the entire load region before the wastegate valve is opened. This results in an optimal A / R.

【0014】図3は、吸気圧(過給圧)を一定としたと
きの排気圧力の上昇(A/Rを徐々に小にしていくこと
を想定している)による残留ガス量の変化(計算により
求めたもの)を示している。この図には、バルブオーバ
ーラップを、10°、20°、30°とした場合の特性
をまとめてあるが、吸気圧(過給圧Pc)を一定とした
場合、排圧Peと吸気圧(過給圧Pc)とが等しい条件
では、バルブオーバーラップの大小による残留ガス量の
差はなく、またその前後の領域では、残留ガス量の変化
はバルブオーバーラップの影響を大きく受ける。その理
由は、排圧Peと吸気圧との差圧による排気の逆流に起
因する残留ガス量の変化が、バルブオーバーラップの影
響を受けるためであり、通常の20°程度のバルブオー
バーラップでも、排圧Peが吸気圧より大きい領域(P
e=Pcの線よりも右側の領域)では、残留ガス量は急
激に増加する特性となっている。これに対し、逆に排圧
Peが吸気圧よりも低い条件(Pe=Pcの線よりも左
側の領域)も考えられ、この場合は、吸気系から排気系
へ新気が吹き抜ける特性となる。しかしながら、ターボ
過給機を備えている場合には、吸気圧(過給圧Pc)が
排圧Peを大きく上回ることは原理的に考えにくく、通
常の場合、タービンのA/Rを大きく設定したとして
も、図5に示すように、過給圧Pcが排圧Peを僅かに
上回る程度に止まる。なお、A/Rが小さい場合には、
図4に示すように、排圧Peが過給圧Pcを大きく上回
る。このため、A/Rを大きくして排圧Peを低下させ
た場合に、図3の排圧Pe<吸気圧(過給圧Pc)の領
域では、排圧Peの影響は密度変化のみに止まり、残留
ガス量の変化は、バルブオーバラップの大小に拘わら
ず、実線aのような特性となる。
FIG. 3 shows a change (calculation) of the residual gas amount due to an increase in exhaust pressure (assuming that A / R is gradually reduced) when the intake pressure (supercharging pressure) is fixed. Obtained by the following method). This figure summarizes the characteristics when the valve overlap is set to 10 °, 20 °, and 30 °. When the intake pressure (supercharging pressure Pc) is fixed, the exhaust pressure Pe and the intake pressure ( Under the condition that the supercharging pressure Pc) is equal, there is no difference in the residual gas amount depending on the magnitude of the valve overlap, and in the region before and after that, the change in the residual gas amount is greatly affected by the valve overlap. The reason is that the change in the residual gas amount due to the backflow of the exhaust gas due to the differential pressure between the exhaust pressure Pe and the intake pressure is affected by the valve overlap. In the region where the exhaust pressure Pe is larger than the intake pressure (P
In the region on the right side of the line e = Pc), the residual gas amount has a characteristic of rapidly increasing. On the other hand, on the other hand, a condition in which the exhaust pressure Pe is lower than the intake pressure (region on the left side of the line of Pe = Pc) may be considered. In this case, the characteristic is such that fresh air flows from the intake system to the exhaust system. However, when a turbocharger is provided, it is theoretically unlikely that the intake pressure (supercharging pressure Pc) greatly exceeds the exhaust pressure Pe. In a normal case, the A / R of the turbine is set to be large. However, as shown in FIG. 5, the supercharging pressure Pc only slightly exceeds the exhaust pressure Pe. When A / R is small,
As shown in FIG. 4, the exhaust pressure Pe greatly exceeds the supercharging pressure Pc. For this reason, when the exhaust pressure Pe is decreased by increasing the A / R, in the region of the exhaust pressure Pe <the intake pressure (supercharging pressure Pc) in FIG. 3, the effect of the exhaust pressure Pe is limited to only the density change. The change in the residual gas amount has the characteristic shown by the solid line a regardless of the magnitude of the valve overlap.

【0015】従って、ウエストゲートバルブが開作動す
る以前つまり排気の全量がタービンを通過する条件にお
いて、排圧のレベルが過給圧を越えないように設定すれ
ば、残留ガス量のレベルを低く抑制することが可能であ
り、耐ノック性が向上するため、ターボ過給機付内燃機
関であっても、その圧縮比を高く設定することができる
のである。
Therefore, if the exhaust pressure level is set so as not to exceed the supercharging pressure before the waste gate valve is opened, that is, under the condition that the entire amount of exhaust gas passes through the turbine, the level of the residual gas amount is suppressed to a low level. Since the knocking resistance is improved, the compression ratio can be set to be high even in an internal combustion engine with a turbocharger.

【0016】なお、ウエストゲートバルブが開弁した後
の高速側の領域においては、過給圧が所定値に制限され
るため、排圧の方が必然的に高くなるが、A/Rを大き
く設定するほどウエストゲートバルブの開作動が高速側
で行われるようになり、なおかつ高速時にはノッキング
が発生しにくくなるため、ウエストゲートバルブが開弁
するまでの領域における特性が非常に重要なものとな
る。
In the high-speed region after the wastegate valve is opened, the supercharging pressure is limited to a predetermined value, so that the exhaust pressure is necessarily higher, but the A / R is increased. The more the setting is made, the more the opening operation of the wastegate valve is performed on the high-speed side, and the more the knocking does not easily occur at high speed, so the characteristics in the region until the wastegate valve opens are very important. .

【0017】また本発明において重要な点は、可変動弁
機構として、作動角を可変制御することにより吸気弁閉
時期が変化するものが用いられていることである。特
に、請求項4のように、吸気弁開時期は略一定に保た
れ、作動角の可変制御に伴って吸気弁閉時期が相対的に
大きく変化することが望ましい。これにより、バルブオ
ーバラップを大きく変化させずに、最適な吸気弁閉時期
に制御できる。
An important point in the present invention is that a variable valve mechanism that changes the intake valve closing timing by variably controlling the operating angle is used. In particular, it is desirable that the intake valve opening timing be kept substantially constant, and that the intake valve closing timing relatively largely change with the variable control of the operating angle. Thus, it is possible to control the intake valve closing timing to the optimum without greatly changing the valve overlap.

【0018】ところで、上記の図5等の関係は、機関の
負荷、回転数あるいは温度等が略一定の定常条件の全負
荷領域におけるものであり、過渡時、例えば発進加速時
などは、ターボ過給機の回転上昇遅れがあるため、排圧
レベルが定常時よりも上昇し、A/Rを上述したような
特性に設定したとしても、ウエストゲートバルブが開弁
しない段階で排圧が過給圧を大幅に上回る現象が発生す
る。そして、実際の使用態様においても、ターボ過給機
付内燃機関の特徴として、この発進加速のような状況の
頻度は高い。しかしながら、ノッキングに関して圧縮比
の影響が最も厳しく現れるのは、定常の全負荷条件であ
る。その理由は、全負荷運転をある程度の期間継続する
ことにより各部の温度が最大限に上昇しきっており、熱
的に最も厳しい条件となるからである。そして、耐ノッ
ク性は、この熱的条件に最も大きく影響される。従っ
て、機関の負荷、回転数あるいは温度等が略一定の定常
条件の全負荷領域において最適に圧縮比を与えておけ
ば、短時間の発進加速等の過渡時においては、何ら問題
はない。
The relationship shown in FIG. 5 and the like described above is for the full load region under steady-state conditions where the load, rotation speed, temperature, etc. of the engine is substantially constant. Due to the delay in the rise of the rotation speed of the feeder, the exhaust pressure level rises from the steady state, and even if the A / R is set to the characteristics described above, the exhaust pressure is supercharged at the stage where the wastegate valve does not open. A phenomenon that greatly exceeds the pressure occurs. In an actual use mode, the frequency of such a situation as starting acceleration is high as a characteristic of the internal combustion engine with a turbocharger. However, the effect of compression ratio on knocking is most severe under steady full load conditions. The reason for this is that the temperature of each part has risen to the maximum by continuing full load operation for a certain period of time, which is the most severe thermal condition. The knock resistance is most affected by the thermal conditions. Therefore, if the compression ratio is optimally provided in the entire load region under a steady condition in which the load, the number of revolutions, the temperature, and the like of the engine are substantially constant, there is no problem at the time of transient such as starting acceleration for a short time.

【0019】さらに請求項5に係る発明においては、上
記吸気弁閉時期制御手段が、上記ターボ過給機のウエス
トゲートバルブ開弁条件よりも高速側の全負荷領域にお
いて、実圧縮比が実膨張比よりも小さくなるように吸気
弁閉時期を制御する。すなわち、過給圧が所定値に達し
た高速側の領域で、吸気弁の閉時期を通常よりも遅らせ
ることにより実圧縮比を低下させる。これにより、いわ
ゆるミラーサイクルとなり、耐ノック性が向上する。
Further, in the invention according to claim 5, the intake valve closing timing control means determines that the actual compression ratio is equal to the actual expansion ratio in a full load region on a higher speed side than a wastegate valve opening condition of the turbocharger. The intake valve closing timing is controlled to be smaller than the ratio. That is, in the high-speed region where the supercharging pressure reaches the predetermined value, the actual compression ratio is reduced by delaying the closing timing of the intake valve more than usual. As a result, a so-called mirror cycle is achieved, and knock resistance is improved.

【0020】また請求項6のように、吸気弁上流側にお
ける過給圧を検出する手段を有し、この過給圧を含む機
関運転条件に対応して吸気弁閉時期を制御するようにし
てもよい。
Further, there is provided a means for detecting a supercharging pressure on the upstream side of the intake valve, wherein the closing timing of the intake valve is controlled in accordance with engine operating conditions including the supercharging pressure. Is also good.

【0021】また上記のような吸気弁閉時期の可変制御
を実現するために、請求項7に係る吸気弁制御装置は、
上記可変動弁機構として、機関の回転に同期して回転す
る駆動軸と、この駆動軸と同軸上に配設され、かつ吸気
弁を駆動するカムを外周に有するカムシャフトと、この
カムシャフトの端部に設けられ、かつ半径方向に沿って
係合溝が形成された一方のフランジ部と、この一方のフ
ランジ部に対向するように上記駆動軸側に設けられ、か
つ半径方向に沿って係合溝が形成された他方のフランジ
部と、上記両フランジ部の間に揺動自在に配設された環
状ディスクと、この環状ディスクの両側部に互いに反対
方向に突設されて、上記両フランジ部の各係合溝内に夫
々係合するピンと、上記環状ディスクを機関運転状態に
応じて揺動させる駆動機構とを備えている。
In order to realize the above-described variable control of the intake valve closing timing, the intake valve control device according to claim 7 is
As the variable valve mechanism, a drive shaft that rotates in synchronization with the rotation of the engine, a cam shaft that is disposed coaxially with the drive shaft and has a cam that drives an intake valve on the outer periphery, One flange portion provided at an end portion and having an engagement groove formed in the radial direction, and provided on the drive shaft side so as to face the one flange portion, and engaged along the radial direction. The other flange portion in which the mating groove is formed, an annular disk slidably disposed between the two flange portions, and projecting in opposite directions on both side portions of the annular disk to form the two flange portions. And a drive mechanism for swinging the annular disk according to the operating state of the engine.

【0022】この構成においては、環状ディスクの回転
中心が駆動軸およびカムシャフトの中心と同心状態にあ
る場合には、駆動軸とカムシャフトとが等速回転し、ま
た環状ディスクが偏心位置にある場合には、両者が不等
速回転する。従って、上記環状ディスクの位置に応じ
て、吸気弁のバルブリフト特性が連続的に変化し、吸気
弁の開閉時期と作動角とが変化する。なお、駆動軸とカ
ムシャフトとの位相が常に一致する同位相点をバルブリ
フト開始時期と一致させておけば、請求項4のように、
吸気弁開時期が常に一定となる。
In this configuration, when the center of rotation of the annular disk is concentric with the centers of the drive shaft and the camshaft, the drive shaft and the camshaft rotate at a constant speed, and the annular disk is at an eccentric position. In such a case, the two rotate unequally. Therefore, the valve lift characteristic of the intake valve changes continuously according to the position of the annular disk, and the opening / closing timing and operating angle of the intake valve change. In addition, if the same phase point where the phase of the drive shaft and the phase of the camshaft always coincide with each other is matched with the valve lift start timing, as in claim 4,
The intake valve opening timing is always constant.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ターボ
過給機付内燃機関において、タービンのA/Rを大きく
設定したターボ過給機を用いることが可能となり、耐ノ
ック性の向上により機関の圧縮比を高く設定することが
可能となる。そして、タービンのA/Rを大きく設定し
たことに伴う低速時のトルク低下ならびに応答性の悪化
を吸気弁閉時期の最適化により補うことができ、全体と
して、動力性能の確保と燃費の向上とを両立させること
ができる。
As described above, according to the present invention, in an internal combustion engine with a turbocharger, it is possible to use a turbocharger in which the A / R of the turbine is set large, and the knock resistance is improved. This makes it possible to set the compression ratio of the engine high. The reduction in torque at low speeds and the deterioration in responsiveness caused by setting the A / R of the turbine large can be compensated for by optimizing the intake valve closing timing. As a whole, it is possible to secure power performance and improve fuel efficiency. Can be compatible.

【0024】また、請求項5によれば、いわゆるミラー
サイクルとして耐ノック性をさらに高めることができ
る。
According to the fifth aspect, knock resistance can be further improved as a so-called mirror cycle.

【0025】[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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0026】図6は、この発明に係るターボ過給機付内
燃機関の一実施例を示すもので、シリンダブロック1に
複数のシリンダ2が直列に配置されているともに、各シ
リンダ2内にピストン3が摺動可能に嵌合している。シ
リンダ2頂部を覆うシリンダヘッド4には、吸気弁5に
よって開閉される吸気ポート6と、排気弁7によって開
閉される排気ポート8とが形成されている。上記吸気ポ
ート6に接続される吸気通路の上流側には、ターボ過給
機9、具体的にはそのコンプレッサ9aが介装されてい
る。このコンプレッサ9aを駆動する排気タービン9b
は、排気ポート8下流の排気通路に介装されている。ま
た、上記排気タービン9bの出口側と入口側との間には
排気バイパス通路10が設けられており、ここに電子制
御型のウエストゲートバルブ11が介装されている。さ
らに、コンプレッサ9aの出口側つまり吸気ポート6上
流側に、過給圧を検出する過給圧センサ12が配設され
ている。
FIG. 6 shows an embodiment of an internal combustion engine with a turbocharger according to the present invention. A plurality of cylinders 2 are arranged in series in a cylinder block 1 and a piston is provided in each cylinder 2. 3 are slidably fitted. An intake port 6 opened and closed by an intake valve 5 and an exhaust port 8 opened and closed by an exhaust valve 7 are formed in the cylinder head 4 covering the top of the cylinder 2. On the upstream side of an intake passage connected to the intake port 6, a turbocharger 9, specifically, a compressor 9a thereof is provided. Exhaust turbine 9b driving this compressor 9a
Is disposed in an exhaust passage downstream of the exhaust port 8. An exhaust bypass passage 10 is provided between the outlet side and the inlet side of the exhaust turbine 9b, and an electronically controlled wastegate valve 11 is interposed in the exhaust bypass passage 10. Further, a supercharging pressure sensor 12 for detecting a supercharging pressure is disposed on the outlet side of the compressor 9a, that is, on the upstream side of the intake port 6.

【0027】上記ウエストゲートバルブ11は、過給圧
を所定の特性に保つように機関高速側で開かれるもので
あり、詳しくは、コントロールユニット13によって制
御されている。このコントロールユニット13には、機
関の回転数、負荷、冷却水温、潤滑油温および上記過給
圧センサ12による過給圧等の検出信号が入力され、過
給圧を機関運転条件に応じた特性に制御している。
The wastegate valve 11 is opened on the high-speed side of the engine so as to keep the supercharging pressure at a predetermined characteristic, and is controlled by a control unit 13 in detail. The control unit 13 receives detection signals such as the engine speed, load, cooling water temperature, lubricating oil temperature, and supercharging pressure by the supercharging pressure sensor 12, and sets the supercharging pressure according to the engine operating conditions. Is controlled.

【0028】上記ターボ過給機9は、そのタービン9b
のA/Rが、比較的大きな値に設定されている。これに
より、機関の圧縮比を高く設定することが可能となる。
具体的には、上記ウエストゲートバルブ11が開弁する
以前の全負荷領域でタービン入口の排気圧力がコンプレ
ッサ出口の過給圧と略同レベルとなるように、その過給
圧特性、詳しくはA/Rが設定されている。なお、ター
ビン入口の排気圧力がコンプレッサ出口の過給圧よりも
僅かに下回る程度に設定しても良い。
The turbocharger 9 has a turbine 9 b
A / R is set to a relatively large value. This makes it possible to set the compression ratio of the engine high.
Specifically, the supercharging pressure characteristics, specifically, A, are set so that the exhaust pressure at the turbine inlet is substantially the same as the supercharging pressure at the compressor outlet in the full load region before the wastegate valve 11 is opened. / R is set. The exhaust pressure at the turbine inlet may be set to be slightly lower than the supercharging pressure at the compressor outlet.

【0029】排気弁7は、図示せぬ排気側カムシャフト
によって固定的なバルブタイミングでもって開閉される
ようになっている。これに対し、吸気弁5は、後述する
可変動弁機構によって、その閉時期を作動角とともに可
変制御できる構成となっている。
The exhaust valve 7 is opened and closed with a fixed valve timing by an exhaust side camshaft (not shown). On the other hand, the closing timing of the intake valve 5 can be variably controlled together with the operating angle by a variable valve mechanism described later.

【0030】上記可変動弁機構は、特開平6−1853
21号公報や米国特許第5,365,896号明細書等
において開示されているように、不等速軸継手の原理を
応用して各気筒の円筒状カムシャフト22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
るようにしたものである。
The above variable valve mechanism is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-1853.
As disclosed in Japanese Patent No. 21365 and US Pat. No. 5,365,896, the cylindrical camshaft 22 of each cylinder is rotated at a non-constant speed by applying the principle of a non-constant speed shaft coupling. Thus, the valve lift characteristics can be continuously variably controlled.

【0031】この機構自体は公知であるので、図7およ
び図8を参照して簡単に説明すると、図において、21
は図外の機関クランク軸からタイミングチェーン14を
介して回転力が伝達される駆動軸、22は該駆動軸21
の外周に回転自在に嵌合した中空円筒状のカムシャフト
である。このカムシャフト22は、各気筒毎に分割して
構成されている。
Since this mechanism itself is known, it will be briefly described with reference to FIGS.
Is a drive shaft to which rotational force is transmitted from an unillustrated engine crankshaft via the timing chain 14, and 22 is the drive shaft 21
Is a hollow cylindrical camshaft rotatably fitted on the outer periphery of the camshaft. The camshaft 22 is divided for each cylinder.

【0032】上記カムシャフト22は、シリンダヘッド
4上端部のカム軸受に回転自在に支持されていると共
に、外周に、各気筒一対の吸気弁5を開作動させる一対
のカム26が形成されている。また、カムシャフト22
は、上述したように複数個に分割形成されているが、そ
の一方の分割端部に、第1フランジ部27が設けられて
いる。また、この複数に分割されたカムシャフト22の
端部間に、それぞれスリーブ28と環状ディスク29が
配置されている。上記第1フランジ部27には、半径方
向に沿った細長い係合溝が形成されている。
The camshaft 22 is rotatably supported by a cam bearing at the upper end of the cylinder head 4 and has a pair of cams 26 formed on the outer periphery thereof to open the pair of intake valves 5 of each cylinder. . Also, the camshaft 22
Is divided into a plurality of pieces as described above, and a first flange portion 27 is provided at one of the divided ends. A sleeve 28 and an annular disk 29 are arranged between the ends of the plurality of divided camshafts 22, respectively. The first flange portion 27 is formed with an elongated engagement groove extending in the radial direction.

【0033】上記スリーブ28は、駆動軸21に固定さ
れているものであって、該スリーブ28に、上記第1フ
ランジ部27に対向する第2フランジ部32が形成され
ている。この第2フランジ部32には、やはり半径方向
に沿った細長い係合溝が形成されている。
The sleeve 28 is fixed to the drive shaft 21. The sleeve 28 has a second flange 32 facing the first flange 27. The second flange portion 32 is also formed with an elongated engagement groove along the radial direction.

【0034】両フランジ部27,32の間に位置する上
記環状ディスク29は、略ドーナツ板状を呈し、駆動軸
21の外周面との間に環状の間隙を有するとともに、デ
ィスクハウジング34の内周面に回転自在に保持されて
いる。また、互いに180°異なる直径線上の対向位置
にそれぞれ反対側へ突出する一対のピン36,37を有
し、各ピン36,37が各係合溝に係合している。
The annular disk 29 located between the flange portions 27 and 32 has a substantially donut shape, has an annular gap with the outer peripheral surface of the drive shaft 21, and has an inner peripheral surface of the disk housing 34. It is rotatably held on a surface. Further, a pair of pins 36 and 37 projecting to opposite sides are provided at opposite positions on diameter lines different from each other by 180 °, and the pins 36 and 37 are engaged with the respective engagement grooves.

【0035】ディスクハウジング34は、略三角形をな
し、その円形の開口部内に環状ディスク29が保持され
ているとともに、三角形の頂部となる2カ所に、それぞ
れ第1カム嵌合孔38および第2カム嵌合孔39が貫通
形成されている。
The disk housing 34 has a substantially triangular shape. The circular disk 29 is held in the circular opening, and the first cam fitting hole 38 and the second cam A fitting hole 39 is formed through.

【0036】そして、上記第1カム嵌合孔38および第
2カム嵌合孔39内には、それぞれ第1偏心カム41お
よび第2偏心カム43の円形カム部41a,43aが回
動自在に嵌合している。
In the first cam fitting hole 38 and the second cam fitting hole 39, the circular cam portions 41a and 43a of the first eccentric cam 41 and the second eccentric cam 43 are rotatably fitted. I agree.

【0037】上記第2偏心カム43は、図5に示すよう
に、互いに所定量偏心している円柱状の軸部43bと円
形カム部43aとからなり、両者が回転可能に嵌合され
て一体化されている。なお、円形カム部43aは、スナ
ップリング30により抜け止めされている。上記軸部4
3bは、図7に示すように、フレーム33の隔壁部に圧
入固定されている。
As shown in FIG. 5, the second eccentric cam 43 is composed of a cylindrical shaft portion 43b and a circular cam portion 43a which are eccentric with respect to each other by a predetermined amount. Have been. The circular cam portion 43a is prevented from coming off by the snap ring 30. Shaft 4
3b is press-fitted and fixed to the partition wall of the frame 33 as shown in FIG.

【0038】また上記第1偏心カム41は、機関前後方
向に沿って複数気筒に亙って連続した制御カム軸42
と、該カム軸42に各気筒に対応して固設された複数個
の円形カム部41aとからなり、両者が所定量偏心して
いる。なお、各気筒の円形カム部41aは、それぞれカ
ム軸42の所定の角度位置において偏心している。上記
制御カム軸42は、上記フレーム33にカムブラケット
35を介して回転自在に保持されている。機関の一端部
に位置する上記制御カム軸42の一端には、駆動機構と
して回転型の油圧アクチュエータ46が取り付けられて
いる。また、内燃機関の前部に位置する制御カム軸42
の他端には、該制御カム軸42の回転位置つまり円形カ
ム部41aの位相を検出する回転型のポテンショメータ
47が取り付けられている。
The first eccentric cam 41 has a control camshaft 42 continuous over a plurality of cylinders along the engine front-rear direction.
And a plurality of circular cam portions 41a fixed to the camshaft 42 corresponding to the respective cylinders, and both are eccentric by a predetermined amount. The circular cam portion 41a of each cylinder is eccentric at a predetermined angular position of the cam shaft 42. The control cam shaft 42 is rotatably held by the frame 33 via a cam bracket 35. At one end of the control camshaft 42 located at one end of the engine, a rotary hydraulic actuator 46 is attached as a drive mechanism. A control camshaft 42 located at the front of the internal combustion engine
A rotary potentiometer 47 for detecting the rotational position of the control cam shaft 42, that is, the phase of the circular cam portion 41a, is attached to the other end of the rotary cam.

【0039】上記の可変動弁機構においては、第1偏心
カム41を介して環状ディスク29の偏心位置を可変制
御することにより、カムシャフト22が不等速回転し、
駆動軸21との間で、その偏心量に応じた位相差が生じ
る。例えば、図8の(A)に示すように、環状ディスク
29の中心Yと駆動軸21の中心Xとが一致している状
態では、カムシャフト22が駆動軸21と等速で同期回
転するため、図9の実線(イ)に示すようなカムプロフ
ィールに沿ったバルブリフト特性が得られる。これに対
し、図9の(B)に示すように、環状ディスク29の中
心Yが一方へ偏心した状態では、偏心量に応じた位相差
が生じ、これに伴って図9に一点鎖線(ロ)で示すよう
なバルブリフト特性が得られる。
In the above variable valve mechanism, the eccentric position of the annular disk 29 is variably controlled via the first eccentric cam 41, whereby the camshaft 22 rotates at an irregular speed,
A phase difference occurs between the drive shaft 21 and the drive shaft 21 in accordance with the amount of eccentricity. For example, as shown in FIG. 8A, when the center Y of the annular disk 29 and the center X of the drive shaft 21 coincide with each other, the camshaft 22 rotates synchronously with the drive shaft 21 at a constant speed. The valve lift characteristic along the cam profile as shown by the solid line (a) in FIG. 9 is obtained. On the other hand, as shown in FIG. 9B, when the center Y of the annular disk 29 is eccentric to one side, a phase difference corresponding to the amount of eccentricity occurs, and the dashed line (b) in FIG. The valve lift characteristics shown in ()) are obtained.

【0040】なお、駆動軸21が1回転する間に、正方
向の位相差と負方向の位相差とが生じ、その途中に、同
位相点が存在する。そして、この実施例では、カムリフ
トの開始点が上記同位相点にほぼ一致している。従っ
て、環状ディスク29の中心が偏心してバルブ作動角が
増減変化しても、図9に示すように、開時期は殆ど変化
せずに、閉時期のみが変化するようになる。
Note that a positive phase difference and a negative phase difference occur during one rotation of the drive shaft 21, and the same phase point exists in the middle of the phase difference. In this embodiment, the starting point of the cam lift substantially coincides with the in-phase point. Therefore, even if the center of the annular disk 29 is eccentric and the valve operating angle increases or decreases, as shown in FIG. 9, the opening timing hardly changes and only the closing timing changes.

【0041】上記油圧アクチュエータ46に供給される
油圧は、上述したコントロールユニット13からの制御
信号に基づき図示せぬ油圧制御弁を介して制御される。
コントロールユニット13には、上述したように機関運
転条件を示す種々の信号が入力され、これらに基づいて
吸気弁5の閉時期を可変制御している。
The hydraulic pressure supplied to the hydraulic actuator 46 is controlled via a hydraulic control valve (not shown) based on a control signal from the control unit 13 described above.
Various signals indicating the engine operating conditions are input to the control unit 13 as described above, and the closing timing of the intake valve 5 is variably controlled based on these signals.

【0042】図10は、コントロールユニット13によ
り実行される吸気弁5の閉時期の制御の流れを示すフロ
ーチャートであって、まずステップ1において、吸気弁
閉時期(IVC)の制御マップを読み込む。この制御マ
ップとしては、図11に特性の一例を示す通常運転用の
マップと、図12に特性の一例を示す高過給・低圧縮比
用のマップと、図示せぬ冷間時用のマップとが、予め設
定されている。次にステップ2において、冷却水温tw
を所定の基準温度(暖機が完了したとみなせる温度)t
0と比較し、このt0以下である場合には、ステップ3
へ進む。ステップ3では、図示せぬ冷間時用の制御マッ
プを用いて、そのときの負荷と機関回転数等に対応する
吸気弁閉時期の目標値を決定する。また、暖機が完了し
ていて冷却水温twが基準温度t0より高い場合には、
ステップ4へ進む。ステップ4では、機関の潤滑系統に
おける油圧が基準油圧p0以上であるか否かを、図示せ
ぬ油圧センサの信号に基づいて判定する。この基準油圧
p0は、上述した可変動弁機構を正常に制御し得るレベ
ルに設定されており、始動直後のように、油圧がこの基
準油圧p0以下である場合には、油圧が十分に上昇する
まで待機する。そして、油圧が基準油圧p0より大きけ
れば、ステップ5へ進み、過給圧Pcが所定の基準レベ
ルPc0よりも大きいか否かを判定する。この基準レベ
ルPc0は、上記ターボ過給機9におけるウエストゲー
トバルブ11が開き始めるときの過給圧にほぼ相当して
いる。つまり、排気の全量がタービン9bに導入される
状態であるか否かを判定している。なお、この過給圧の
判定に代えて、ウエストゲートバルブ11の開閉状態を
判定するようにしても良い。
FIG. 10 is a flowchart showing the flow of control of the closing timing of the intake valve 5 executed by the control unit 13. First, in step 1, a control map of the intake valve closing timing (IVC) is read. The control map includes a map for normal operation, an example of which is shown in FIG. 11, a map for high supercharging and low compression ratio, which shows an example of the characteristic in FIG. 12, and a map for cold operation (not shown). Are set in advance. Next, in step 2, the cooling water temperature tw
Is a predetermined reference temperature (a temperature at which warm-up is considered to be completed) t
0, and if it is less than or equal to t0, step 3
Proceed to. In step 3, a target value of the intake valve closing timing corresponding to the load and the engine speed at that time is determined by using a control map for cold time (not shown). Further, when the warm-up is completed and the cooling water temperature tw is higher than the reference temperature t0,
Proceed to step 4. In step 4, it is determined whether or not the oil pressure in the lubrication system of the engine is equal to or higher than the reference oil pressure p0 based on a signal from an unshown oil pressure sensor. The reference oil pressure p0 is set to a level at which the above-described variable valve mechanism can be normally controlled. When the oil pressure is equal to or lower than the reference oil pressure p0, for example, immediately after starting, the oil pressure is sufficiently increased. Wait until. If the oil pressure is higher than the reference oil pressure p0, the process proceeds to step 5, where it is determined whether the supercharging pressure Pc is higher than a predetermined reference level Pc0. This reference level Pc0 substantially corresponds to the supercharging pressure when the wastegate valve 11 in the turbocharger 9 starts to open. That is, it is determined whether or not the entire amount of exhaust gas is being introduced into the turbine 9b. Instead of the determination of the supercharging pressure, the open / close state of the wastegate valve 11 may be determined.

【0043】ステップ5で過給圧Pcが基準レベルPc
0より低い場合には、ステップ6へ進み、図11に示す
通常運転用の制御マップを用いて、そのときの機関運転
条件、主に機関回転数に応じて吸気弁閉時期の目標値を
決定する。同様に、ステップ5で過給圧Pcが基準レベ
ルPc0より高い場合には、ステップ7へ進み、図12
に示す高過給・低圧縮比用の制御マップを用いて、その
ときの機関運転条件、特に過給圧に対応する吸気弁閉時
期の目標値を決定する。
In step 5, the supercharging pressure Pc is changed to the reference level Pc.
If it is lower than 0, the routine proceeds to step 6, where the target value of the intake valve closing timing is determined according to the engine operating conditions at that time, mainly the engine speed, using the control map for normal operation shown in FIG. I do. Similarly, if the supercharging pressure Pc is higher than the reference level Pc0 in step 5, the process proceeds to step 7, and FIG.
Using the control map for the high supercharging / low compression ratio shown in (1), the engine operating conditions at that time, in particular, the target value of the intake valve closing timing corresponding to the supercharging pressure is determined.

【0044】そして、ステップ8へ進み、油圧アクチュ
エータ46を閉時期目標値に沿って駆動するとともに、
ステップ9で、ポテンショメータ47によって実際の制
御カム軸42の回転位置を検出し、油圧アクチュエータ
46を閉ループ制御する。
Then, the process proceeds to a step S8, wherein the hydraulic actuator 46 is driven according to the target value of the closing timing.
In step 9, the actual rotational position of the control camshaft 42 is detected by the potentiometer 47, and the hydraulic actuator 46 is closed-loop controlled.

【0045】この実施例では、図11に示すように、吸
気弁閉時期を、機関低速域では、下死点後20°程度に
早めるので、圧縮行程初期の吸気逆流を防止することが
でき、低速トルクが向上する。しかも、吸気量ひいては
排気量の増大によりターボ過給機9の回転数の立ち上が
り特性も改善されるので、応答性が向上する。つまり、
タービン9aのA/Rの大きなターボ過給機9であって
も、運転性の悪化は生じない。
In this embodiment, as shown in FIG. 11, the intake valve closing timing is advanced to about 20 ° after the bottom dead center in the engine low speed range, so that the intake backflow at the beginning of the compression stroke can be prevented. Low speed torque is improved. In addition, the rising characteristics of the rotation speed of the turbocharger 9 are also improved by increasing the intake air amount and, consequently, the exhaust gas amount, so that the responsiveness is improved. That is,
Even if the turbocharger 9 has a large A / R of the turbine 9a, the operability does not deteriorate.

【0046】そして、ウエストゲートバルブ11が開弁
している高過給時には、図12に示すように、実圧縮比
が実膨張比よりも小さくなるように吸気弁閉時期が下死
点から大きく遅れる。これによりいわゆるミラーサイク
ルが実現される。
At the time of high supercharging when the waste gate valve 11 is open, as shown in FIG. 12, the intake valve closing timing is increased from the bottom dead center so that the actual compression ratio becomes smaller than the actual expansion ratio. Be late. This realizes a so-called Miller cycle.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ターボ過給機のA/Rの説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram of A / R of a turbocharger.

【図2】A/Rの設定によるトルク特性の差を示す機関
の全開トルク特性図。
FIG. 2 is a fully open torque characteristic diagram of an engine showing a difference in torque characteristics depending on the setting of A / R.

【図3】排圧による残留ガスの変化を示す特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a change in residual gas due to exhaust pressure.

【図4】A/Rが小さい場合の過給圧Pcと排圧Peと
の関係を示す特性図。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a supercharging pressure Pc and an exhaust pressure Pe when A / R is small.

【図5】A/Rが大きい場合の過給圧Pcと排圧Peと
の関係を示す特性図。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a supercharging pressure Pc and an exhaust pressure Pe when A / R is large.

【図6】この発明に係るターボ過給機付内燃機関の一実
施例を示す構成説明図。
FIG. 6 is a configuration explanatory view showing one embodiment of an internal combustion engine with a turbocharger according to the present invention.

【図7】その可変動弁機構の構成を示す要部の斜視図。FIG. 7 is a perspective view of a main part showing a configuration of the variable valve mechanism.

【図8】この可変動弁機構の作動を示す説明図であっ
て、(A)は同心状態、(B)は偏心状態の様子を示す
説明図。
FIGS. 8A and 8B are explanatory views showing the operation of the variable valve mechanism, wherein FIG. 8A is an explanatory view showing a concentric state, and FIG. 8B is an explanatory view showing an eccentric state.

【図9】この可変動弁機構により得られるバルブリフト
特性を示す特性図。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing valve lift characteristics obtained by the variable valve mechanism.

【図10】吸気弁閉時期の制御の流れを示すフローチャ
ート。
FIG. 10 is a flowchart showing a flow of control of intake valve closing timing.

【図11】通常運転用の吸気弁閉時期制御マップの特性
を示す特性図。
FIG. 11 is a characteristic diagram showing characteristics of an intake valve closing timing control map for normal operation.

【図12】高過給・低圧縮比用の吸気弁閉時期制御マッ
プの特性を示す特性図。
FIG. 12 is a characteristic diagram showing characteristics of an intake valve closing timing control map for high supercharging and low compression ratio.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5…吸気弁 9…ターボ過給機 11…ウエストゲートバルブ 12…過給圧センサ 5 ... intake valve 9 ... turbocharger 11 ... waste gate valve 12 ... supercharging pressure sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02B 39/00 F02B 39/00 D F02D 23/00 F02D 23/00 K 43/00 301 43/00 301R 301Z ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F02B 39/00 F02B 39/00 D F02D 23/00 F02D 23/00 K 43/00 301 43/00 301R 301Z

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 吸気弁の作動角を可変制御することによ
り該吸気弁の閉時期を制御可能な可変動弁機構を備える
とともに、ターボ過給機を備えてなるターボ過給機付内
燃機関において、吸気弁閉時期を、機関低速時に下死点
に近づくように制御するとともに、中速域および高速全
開域では実圧縮比が下がるように下死点から遅らせる吸
気弁閉時期制御手段を有し、かつ上記ターボ過給機は、
ウエストゲートバルブが開弁する以前の全負荷領域でタ
ービン入口の排気圧力がコンプレッサ出口の過給圧と略
同レベルもしくはそれ以下となるように、その過給圧特
性が設定されていることを特徴とするターボ過給機付内
燃機関の吸気弁制御装置。
1. An internal combustion engine with a turbocharger having a variable valve operating mechanism capable of controlling the closing timing of an intake valve by variably controlling the operating angle of the intake valve and having a turbocharger. Has an intake valve closing timing control means for controlling the intake valve closing timing to approach the bottom dead center when the engine is at low speed, and delaying from the bottom dead center so that the actual compression ratio decreases in the middle speed range and the high speed fully open range. , And the turbocharger,
The supercharging pressure characteristic is set so that the exhaust pressure at the turbine inlet is approximately the same as or lower than the supercharging pressure at the compressor outlet in the entire load range before the wastegate valve opens. An intake valve control device for an internal combustion engine with a turbocharger.
【請求項2】 上記ターボ過給機のタービンのA/Rを
調整することにより上記のように過給圧特性が設定され
ていることを特徴とする請求項1記載のターボ過給機付
内燃機関の吸気弁制御装置。
2. The internal combustion engine with a turbocharger according to claim 1, wherein the supercharging pressure characteristic is set as described above by adjusting the A / R of the turbine of the turbocharger. Engine intake valve control device.
【請求項3】 機関定常条件の全負荷領域において上記
の過給圧特性が満たされるように設定したことを特徴と
する請求項1または請求項2に記載のターボ過給機付内
燃機関の吸気弁制御装置。
3. The intake air for a turbocharged internal combustion engine according to claim 1, wherein the supercharging pressure characteristic is set to be satisfied in a full load region under an engine steady condition. Valve control device.
【請求項4】 吸気弁開時期は略一定に保たれ、作動角
の可変制御に伴って吸気弁閉時期が相対的に大きく変化
することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の
ターボ過給機付内燃機関の吸気弁制御装置。
4. The intake valve opening timing is maintained substantially constant, and the intake valve closing timing changes relatively largely with the variable control of the operating angle. Control device for an internal combustion engine with a turbocharger.
【請求項5】 上記吸気弁閉時期制御手段は、上記ター
ボ過給機のウエストゲートバルブ開弁条件よりも高速側
の全負荷領域において、実圧縮比が実膨張比よりも小さ
くなるように吸気弁閉時期を制御することを特徴とする
請求項1〜4のいずれかに記載のターボ過給機付内燃機
関の吸気弁制御装置。
5. The intake valve closing timing control means according to claim 1, wherein the actual compression ratio is smaller than the actual expansion ratio in a full load region on a higher speed side than a wastegate valve opening condition of the turbocharger. The intake valve control device for an internal combustion engine with a turbocharger according to any one of claims 1 to 4, wherein the valve closing timing is controlled.
【請求項6】 吸気弁上流側における過給圧を検出する
手段を有し、この過給圧を含む機関運転条件に対応して
吸気弁閉時期を制御することを特徴とする請求項5に記
載のターボ過給機付内燃機関の吸気弁制御装置。
6. A system according to claim 5, further comprising means for detecting a supercharging pressure on the upstream side of the intake valve, and controlling the intake valve closing timing in accordance with engine operating conditions including the supercharging pressure. An intake valve control device for an internal combustion engine with a turbocharger according to the above.
【請求項7】 上記可変動弁機構は、機関の回転に同期
して回転する駆動軸と、この駆動軸と同軸上に配設さ
れ、かつ吸気弁を駆動するカムを外周に有するカムシャ
フトと、このカムシャフトの端部に設けられ、かつ半径
方向に沿って係合溝が形成された一方のフランジ部と、
この一方のフランジ部に対向するように上記駆動軸側に
設けられ、かつ半径方向に沿って係合溝が形成された他
方のフランジ部と、上記両フランジ部の間に揺動自在に
配設された環状ディスクと、この環状ディスクの両側部
に互いに反対方向に突設されて、上記両フランジ部の各
係合溝内に夫々係合するピンと、上記環状ディスクを機
関運転条件に応じて揺動させる駆動機構とを備え、上記
環状ディスクの位置に応じて吸気弁の作動角が変化する
ものであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに
記載のターボ過給機付内燃機関の吸気弁制御装置。
7. A variable valve mechanism, comprising: a drive shaft that rotates in synchronization with rotation of an engine; and a cam shaft that is disposed coaxially with the drive shaft and has a cam that drives an intake valve on an outer periphery. A flange portion provided at an end of the camshaft and having an engagement groove formed in a radial direction;
The other flange portion, which is provided on the drive shaft side so as to face the one flange portion and has an engagement groove formed in the radial direction, is swingably disposed between the two flange portions. The annular disc thus formed, pins protruding from both sides of the annular disc in opposite directions to engage in respective engagement grooves of the flange portions, and the annular disc is swung according to engine operating conditions. 7. An internal combustion engine with a turbocharger according to claim 1, further comprising a drive mechanism for operating the intake valve, wherein the operating angle of the intake valve changes according to the position of the annular disk. Intake valve control device.
【請求項8】 吸気弁の作動角を可変制御することによ
り該吸気弁の閉時期を制御可能な可変動弁機構を備える
とともに、ターボ過給機を備えてなるターボ過給機付内
燃機関において、上記ターボ過給機の過給圧特性を、ウ
エストゲートバルブが開弁する以前の全負荷領域でター
ビン入口の排気圧力がコンプレッサ出口の過給圧と略同
レベルもしくはそれ以下となるように設定するととも
に、吸気弁閉時期を、機関低速時に下死点に近づくよう
に制御する一方、中速域および高速全開域では下死点か
ら遅らせて実圧縮比を遅らせることを特徴とするターボ
過給機付内燃機関の吸気弁制御方法。
8. An internal combustion engine with a turbocharger having a variable valve mechanism capable of controlling the closing timing of the intake valve by variably controlling the operating angle of the intake valve and having a turbocharger. The supercharging pressure characteristics of the turbocharger are set such that the exhaust pressure at the turbine inlet is substantially equal to or lower than the supercharging pressure at the compressor outlet in the entire load region before the wastegate valve is opened. In addition, while controlling the closing timing of the intake valve to approach the bottom dead center when the engine is at low speed, the turbocharger is characterized in that the actual compression ratio is delayed by delaying from the bottom dead center in the middle speed range and the high speed fully open range. Control method for an internal combustion engine with an engine.
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