JPH1122499A - Valve timing control device for internal combustion engine - Google Patents

Valve timing control device for internal combustion engine

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JPH1122499A
JPH1122499A JP9178429A JP17842997A JPH1122499A JP H1122499 A JPH1122499 A JP H1122499A JP 9178429 A JP9178429 A JP 9178429A JP 17842997 A JP17842997 A JP 17842997A JP H1122499 A JPH1122499 A JP H1122499A
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JP
Japan
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valve
exhaust
pressure wave
negative pressure
timing
Prior art date
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Application number
JP9178429A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Kato
雄一 加藤
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPH1122499A publication Critical patent/JPH1122499A/en
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Characterised By The Charging Evacuation (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To maintain an intake charging efficiency of an engine high in spite of dimensional change by manufacturing tolerance and a secular change of an exhaust pipe. SOLUTION: Exhaust pipes from each cylinder of an engine 1 are collected to two exhaust passages 52 and the like to constitute a dual exhaust system. The engine 1 is provided with a variable valve timing mechanism 10 which varies an intake valve open/close timing of each cylinder. A control circuit 30 controls the variable valve timing mechanism 10 based on an engine intake air amount input from an air flow meter 15 provided to an intake passage 13, and an valve timing of the engine is changed so that the time when a negative pressure wave generated by an exhaust pulse is attained to an exhaust port corresponds to a valve overlap period of an engine intake/exhaust valve.

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】本発明は内燃機関のバルブタ
イミング制御装置に関する。
The present invention relates to a valve timing control device for an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】機関排気の脈動により生じる負圧波を利
用して機関の吸気充填効率を向上させる技術が知られて
いる。例えば、この種の機関の例としては、特開昭62
−243908号公報に記載されたものがある。同公報
の機関は、各気筒の排気弁を排気行程終了時に一旦閉弁
し、更に吸気行程初期に再度排気弁を所定期間開弁する
ようにしている。
2. Description of the Related Art There is known a technique for improving the intake charging efficiency of an engine by utilizing a negative pressure wave generated by a pulsation of engine exhaust. For example, an example of this type of engine is disclosed in
There is one described in JP-A-243908. In the engine of the publication, the exhaust valve of each cylinder is closed once at the end of the exhaust stroke, and the exhaust valve is opened again for a predetermined period at the beginning of the intake stroke.

【0003】排気行程で気筒排気弁が開弁すると排気ポ
ートで発生した正圧波は排気通路内を音速で進行し、開
口部や通路断面積急拡大部に到達すると反射して逆位相
の負圧波となり排気ポートに向かって進行し、排気ポー
トと通路断面積急拡大部等との間で反射を繰り返す。こ
の負圧波が排気ポートに到達する時期には吸気ポート圧
力は低下するため、この時期に合わせて吸気弁と排気弁
との両方を開弁すると筒内の既燃ガスの排気ポートへの
排出と吸気ポートからの新気の流入との両方が促進され
吸気充填効率が向上する。
When the cylinder exhaust valve is opened during the exhaust stroke, the positive pressure wave generated at the exhaust port travels in the exhaust passage at the sonic speed. Then, the light travels toward the exhaust port, and the reflection is repeated between the exhaust port and the portion where the passage sectional area is rapidly increased. Since the intake port pressure decreases when the negative pressure wave reaches the exhaust port, if both the intake valve and the exhaust valve are opened at this time, the burned gas in the cylinder is discharged to the exhaust port. Both the inflow of fresh air from the intake port is promoted, and the intake filling efficiency is improved.

【0004】上記特開昭62−243908号公報の機
関は、機関が所定の負荷条件で運転されているときに、
排気行程終了に伴って一旦閉弁した排気弁を、上記排気
通路開放端で反射した負圧波が排気ポートに到達する吸
気行程初期に再度開弁し、吸気弁と排気弁とが同時に開
弁している期間(バルブオーバラップ期間)を強制的に
生じさせ、これにより上記負圧波を利用して吸気充填効
率を向上させるようにしたものである。
The engine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-243908 has a disadvantage that when the engine is operated under a predetermined load condition,
The exhaust valve once closed at the end of the exhaust stroke is reopened at the beginning of the intake stroke when the negative pressure wave reflected at the exhaust passage open end reaches the exhaust port, and the intake valve and the exhaust valve are simultaneously opened. (Valve overlap period) is forcibly generated, whereby the suction pressure is improved by using the negative pressure wave.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開昭
62−243908号公報の機関では閉弁後の排気弁を
再度開弁して吸気弁と排気弁とのオーバラップ期間を生
じさせるタイミングは固定されているため、所望の吸気
充填効率の向上が得られない場合が生じる可能性があ
る。本来、排気管で負圧波の反射が生じる開口部、断面
積急拡大部等の位置は排気系が定まれば一定であり変化
することはないので、排気弁開弁から負圧波が反射して
排気ポートに戻ってくるまでの時間は略一定になる。こ
のため、予め吸排気弁のオーバラップ期間が上記負圧波
の排気ポート到達時期に一致するように機関運転条件に
応じてバルブタイミングを設定しておけば常に負圧波を
有効に利用して吸気充填効率を向上させることができる
はずである。
However, in the engine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-243908, the timing at which the exhaust valve is closed and the overlap period between the intake valve and the exhaust valve is generated again. Because of the fixation, there is a possibility that a desired improvement in the intake air charging efficiency cannot be obtained. Originally, the position of the opening where the negative pressure wave is reflected in the exhaust pipe, the position of the suddenly enlarged sectional area, etc. is constant and does not change if the exhaust system is determined, so the negative pressure wave is reflected from the exhaust valve opening valve The time until returning to the exhaust port is substantially constant. For this reason, if the valve timing is set in advance according to the engine operating conditions so that the overlap period of the intake and exhaust valves coincides with the exhaust port arrival timing of the negative pressure wave, the negative pressure wave is always effectively used to fill the intake air. It should be able to improve efficiency.

【0006】ところが、実際の排気系では負圧波の反射
位置が設計とは異なって来る場合がある。例えば、排気
通路に接続部を有する場合等では製造公差などにより接
続部にクリアランスを生じてしまう場合がある。このよ
うなクリアランスが生じるとクリアランスの大きさによ
っては接続部が開放端として機能してしまい接続部で負
圧波が発生、反射する場合が生じる。この場合、負圧波
が設計した反射位置より排気ポートに近い位置で発生及
び反射するようになり負圧波の排気ポート到達タイミン
グが設計タイミングからずれてしまうことになる。この
ように負圧波の到達タイミングが設計タイミングからず
れてしまうと、上記公報の機関では吸排気弁のバルブオ
ーバラップ期間と負圧波の到達時期とが正確に一致しな
くなり負圧波を有効に利用することができなくなる。
However, in an actual exhaust system, the reflection position of the negative pressure wave may be different from the designed position. For example, when a connection portion is provided in the exhaust passage, a clearance may be generated in the connection portion due to a manufacturing tolerance or the like. If such a clearance occurs, the connection portion functions as an open end depending on the size of the clearance, and a negative pressure wave may be generated and reflected at the connection portion. In this case, the negative pressure wave is generated and reflected at a position closer to the exhaust port than the designed reflection position, so that the timing of the negative pressure wave reaching the exhaust port deviates from the design timing. If the arrival timing of the negative pressure wave deviates from the design timing as described above, the valve overlap period of the intake and exhaust valves does not exactly coincide with the arrival time of the negative pressure wave in the engine of the above publication, and the negative pressure wave is effectively used. You will not be able to do it.

【0007】特に、各気筒の排気を2つの排気通路に分
けて流すデュアルエキゾーストシステムにおいて、1本
の排気管内に隔壁を設けて上記2つの排気通路として使
用するいわゆるθパイプシステムを採用する場合には排
気マニホルドとθパイプとの接合部にクリアランスが生
じると、クリアランスを介して2つの排気通路が連通し
流路急拡大部として機能しやすくなり上記のような負圧
波到達タイミングのずれが生じやすい。また、このよう
な接続部のクリアランスは製品毎の公差により異なる
他、同一の機関であっても使用時の熱膨張(機関負
荷)、使用による経年変化等により変化する。このた
め、負圧波の到達タイミングもクリアランスの有無、そ
の大きさ等により変化する場合があり予め負圧波の到達
タイミングの変化を予測することは困難である。
Particularly, in a dual exhaust system in which the exhaust gas of each cylinder is divided into two exhaust passages, a so-called .theta. Pipe system is used in which a partition is provided in one exhaust pipe and the two exhaust passages are used. When a clearance is generated at the joint between the exhaust manifold and the θ pipe, the two exhaust passages communicate with each other through the clearance and easily function as a flow path rapid expansion portion, so that the above-described shift in the negative pressure wave arrival timing tends to occur. . In addition, the clearance of such a connection portion varies depending on the tolerance of each product, and even in the case of the same engine, it changes due to thermal expansion (engine load) during use, aging due to use, and the like. Therefore, the arrival timing of the negative pressure wave may also change depending on the presence or absence of the clearance, its size, and the like, and it is difficult to predict a change in the arrival timing of the negative pressure wave in advance.

【0008】本発明は上記問題に鑑み、個々の排気管の
製品公差によるばらつきや経年変化などにより、上述の
負圧波の排気ポート到達タイミングが設計値からずれた
ような場合でも負圧波を有効に利用して機関の吸気充填
効率を向上させることが可能な内燃機関のバルブタイミ
ング制御装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above-described problems, and it is possible to effectively use a negative pressure wave even when the exhaust port arrival timing of the negative pressure wave deviates from a design value due to variations or aging due to product tolerances of individual exhaust pipes. It is an object of the present invention to provide a valve timing control device for an internal combustion engine that can improve the intake charging efficiency of the engine by utilizing the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
よれば、内燃機関の吸気弁と排気弁との少なくとも一方
のバルブタイミングを変更するバルブタイミング調節手
段と、排気通路内の排気脈動により生じる負圧波が排気
ポートに到達する時期を検出する負圧波到達時期検出手
段と、前記バルブタイミング調節手段を制御して、前記
負圧波到達時期検出手段の検出した負圧波の排気ポート
到達時期に応じて前記バルブタイミングを変更する制御
手段と、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置
が提供される。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a valve timing adjusting means for changing at least one of an intake valve and an exhaust valve timing of an internal combustion engine, and exhaust pulsation in an exhaust passage. A negative pressure wave arrival timing detecting means for detecting a timing at which the negative pressure wave generated by the negative pressure wave reaches the exhaust port, and controlling the valve timing adjusting means so that the negative pressure wave detected by the negative pressure wave reaching timing detecting means reaches the exhaust port timing. And a control means for changing the valve timing in accordance therewith.

【0010】すなわち、請求項1の発明では負圧波到達
時期検出手段は負圧波が実際に排気ポートに到達する時
期を直接的または間接的に検出する。また、制御手段は
上記負圧波到達時期に応じてバルブタイミングを変更す
る。このため、負圧波到達時期が設計値からずれたよう
な場合でもバルブタイミングが実際の負圧波到達時期に
合わせて調節される。
That is, according to the first aspect of the present invention, the negative pressure wave arrival timing detecting means directly or indirectly detects the timing at which the negative pressure wave actually reaches the exhaust port. Further, the control means changes the valve timing according to the arrival time of the negative pressure wave. For this reason, even when the negative pressure wave arrival timing deviates from the design value, the valve timing is adjusted according to the actual negative pressure wave arrival timing.

【0011】請求項2に記載の発明によれば、前記制御
手段は、吸気弁と排気弁とのバルブオーバラップ期間内
に前記負圧波が排気ポートに到達するようにバルブタイ
ミング調節手段を制御してバルブタイミングを変更する
請求項1に記載のバルブタイミング制御装置が提供され
る。すなわち、請求項2の発明では、機関バルブタイミ
ングは負圧波が排気ポートに到達する時期が吸排気弁の
バルブオーバラップ期間内になるようにバルブタイミン
グが変更されるため、負圧波到達時期が設計値からずれ
たような場合でも負圧波を利用して機関吸気充填効率を
向上させることが可能となる。
According to the second aspect of the present invention, the control means controls the valve timing adjusting means so that the negative pressure wave reaches the exhaust port within a valve overlap period between the intake valve and the exhaust valve. The valve timing control device according to claim 1, wherein the valve timing is changed by changing the valve timing. That is, according to the second aspect of the invention, the engine valve timing is changed such that the timing at which the negative pressure wave reaches the exhaust port is within the valve overlap period of the intake and exhaust valves. Even when the value deviates from the value, it is possible to improve the engine intake charging efficiency by using the negative pressure wave.

【0012】請求項3に記載の発明によれば、前記負圧
波到達時期検出手段は、機関吸入空気量を検出する吸入
空気量検出手段を備え、機関が所定の条件で運転されて
いる時の機関吸入空気量に基づいて前記負圧波の排気ポ
ート到達時期を検出する請求項1に記載のバルブタイミ
ング制御装置が提供される。すなわち、請求項3の発明
では、負圧波到達時期検出手段は機関の所定運転条件下
での吸入空気量に基づいて負圧波の排気ポート到達時期
を間接的に検出する。負圧波の排気ポート到達時期と現
在のバルブオーバラップ期間とのずれが大きいほど機関
吸気充填効率は低下し、機関吸入空気量は設計値より低
下する。このため、所定の運転条件下での吸入空気量の
設計値と絶対値とを比較することにより負圧波の排気ポ
ート到達時期(すなわち、設計到達タイミングからのず
れ)を算定することができる。
According to the third aspect of the present invention, the negative pressure wave arrival timing detecting means includes an intake air amount detecting means for detecting an engine intake air amount, and is provided when the engine is operated under predetermined conditions. 2. The valve timing control device according to claim 1, wherein the timing at which the negative pressure wave reaches an exhaust port is detected based on an engine intake air amount. That is, in the third aspect of the present invention, the negative pressure wave reaching timing detecting means indirectly detects the negative pressure wave reaching the exhaust port based on the intake air amount under the predetermined operating condition of the engine. The greater the difference between the negative pressure wave arrival time at the exhaust port and the current valve overlap period, the lower the engine intake charging efficiency, and the lower the engine intake air amount. Therefore, by comparing the designed value and the absolute value of the intake air amount under the predetermined operating condition, the timing of the negative pressure wave reaching the exhaust port (ie, the deviation from the design reaching timing) can be calculated.

【0013】請求項4に記載の発明によれば、前記負圧
波到達時期検出手段は、排気通路に配置した圧力検出手
段を備え、該圧力検出手段により検出した排気圧力の変
動に基づいて前記負圧波の排気ポート到達時期を検出す
る請求項1に記載のバルブタイミング制御装置が提供さ
れる。すなわち、請求項4の発明では、排気通路に配置
した圧力検出手段により直接的に負圧波の排気ポート到
達時期を検出する。圧力検出手段で検出した圧力変動か
ら圧力検出手段を配置した排気通路部分を負圧波が通過
するタイミングが検出できるため、圧力検出手段と排気
ポートとの距離と上記タイミングとから負圧波の排気ポ
ート到達時期が算出される。
According to the fourth aspect of the present invention, the negative pressure wave reaching timing detecting means includes a pressure detecting means disposed in an exhaust passage, and the negative pressure wave arrival timing detecting means detects the negative pressure wave based on a change in the exhaust pressure detected by the pressure detecting means. A valve timing control device according to claim 1 for detecting a timing at which a pressure wave reaches an exhaust port. That is, according to the fourth aspect of the present invention, the timing of the negative pressure wave reaching the exhaust port is directly detected by the pressure detecting means disposed in the exhaust passage. Since the timing at which the negative pressure wave passes through the exhaust passage portion where the pressure detecting means is disposed can be detected from the pressure fluctuation detected by the pressure detecting means, the negative pressure wave reaches the exhaust port based on the distance between the pressure detecting means and the exhaust port and the above timing. Timing is calculated.

【0014】請求項5に記載の発明によれば、接続部を
有する排気通路を備えた内燃機関のバルブタイミング制
御装置であって、内燃機関の吸気弁と排気弁との少なく
とも一方のバルブタイミングを変更するバルブタイミン
グ調節手段と、排気脈動により生じる負圧波の排気ポー
ト到達時期が、前記排気通路接続部にクリアランスが生
じたために変化したことを検出する負圧波到達時期検出
手段と、前記負圧波到達時期検出手段により前記負圧波
の排気ポート到達時期の変化が検出されたときに、前記
バルブタイミング調節手段を制御して、吸気弁と排気弁
とのバルブオーバラップ期間中に前記負圧波が排気ポー
トに到達するように前記バルブタイミングを変更する制
御手段を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置が
提供される。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a valve timing control apparatus for an internal combustion engine provided with an exhaust passage having a connection portion, wherein at least one of an intake valve and an exhaust valve of the internal combustion engine is controlled. A valve timing adjusting means for changing, a negative pressure wave reaching timing detecting means for detecting that a negative pressure wave caused by exhaust pulsation reaches an exhaust port due to a clearance at the exhaust passage connecting portion, and a negative pressure wave reaching When the timing detecting means detects a change in the timing at which the negative pressure wave arrives at the exhaust port, the valve timing adjusting means is controlled so that the negative pressure wave is exhausted during the valve overlap period between the intake valve and the exhaust valve. A valve timing control device for an internal combustion engine, comprising: a control unit for changing the valve timing so as to reach the valve timing.

【0015】すなわち、請求項5に記載の発明では排気
通路接続部のクリアランスのために生じた負圧波の排気
ポート到達タイミングのずれを負圧波到達手段により検
出し、制御手段はこのタイミングのずれ量に基づいて機
関バルブタイミングをバルブオーバラップ期間中に負圧
波が排気ポートに到達するように変更する。このため、
排気通路接続部にクリアランスが生じたような場合で
も、排気脈動による負圧波を有効に利用して機関吸気充
填効率を向上させることができる。
In other words, according to the fifth aspect of the present invention, the shift of the timing at which the negative pressure wave arrives at the exhaust port due to the clearance of the exhaust passage connecting portion is detected by the negative pressure wave arrival means, and the control means detects the shift amount of this timing. The engine valve timing is changed such that the negative pressure wave reaches the exhaust port during the valve overlap period. For this reason,
Even in the case where a clearance occurs at the exhaust passage connection portion, the engine intake charging efficiency can be improved by effectively utilizing the negative pressure wave due to the exhaust pulsation.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下添付図面を参照して本発明の
実施形態について説明する。図1は本発明のバルブタイ
ミング制御装置を自動車用4気筒機関に適用した場合の
実施形態の概略構成を示す図である。図1において、参
照符号1は自動車用内燃機関を示す。本実施形態では機
関1は#1から#4の4つの気筒を有するDOHC(ダ
ブルオーバーヘッドカムシャフト)型4気筒機関とされ
ている。本実施形態では機関1の排気系は、それぞれ互
いに排気の干渉を生じない点火順序の2つの気筒がそれ
ぞれ1つの排気通路に接続されたいわゆるデュアルエキ
ゾーストシステムとされており、本実施形態では図1に
示すように#1と#4気筒が吸気枝管41と44とを介
して排気集合管51に接続され、#2と#3気筒は、そ
れぞれ吸気枝管42と43とを介して排気集合管52に
接続されている。また、図2に示すように排気集合管5
1と52とは実際には個別の配管ではなく、1つの管5
10内に軸線方向に隔壁511を設けて、管510内に
個別の排気集合管として機能する流路51、52を設け
た断面θ形状の管(いわゆるθパイプ構造)とされてい
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment in which the valve timing control device of the present invention is applied to a four-cylinder engine for an automobile. In FIG. 1, reference numeral 1 indicates an internal combustion engine for a vehicle. In this embodiment, the engine 1 is a DOHC (double overhead camshaft) type four-cylinder engine having four cylinders # 1 to # 4. In the present embodiment, the exhaust system of the engine 1 is a so-called dual exhaust system in which two cylinders in an ignition order that do not cause exhaust interference with each other are connected to one exhaust passage, respectively. As shown in the figure, the # 1 and # 4 cylinders are connected to the exhaust manifold 51 via the intake branch pipes 41 and 44, and the # 2 and # 3 cylinders are connected to the exhaust manifold via the intake branch pipes 42 and 43, respectively. It is connected to a tube 52. Also, as shown in FIG.
1 and 52 are not actually separate pipes, but one pipe 5
The pipe 10 is provided with a partition wall 511 in the axial direction, and the pipe 510 is provided with flow paths 51 and 52 functioning as individual exhaust collecting pipes.

【0017】排気管510は、接続部520で排気流路
531、532を有する同様なθパイプ構造の排気管5
30に接続されている。また、排気管530は下流側の
接続部540で通常の排気管550に接続され、排気管
530内の2つの排気流路531、532は1つの排気
流路に合流する。図1において、131は気筒#1から
#4を共通の吸気通路13に接続する吸気マニホルド、
17は吸気通路13に配置されたスロットル弁である。
また、吸気通路13には機関吸入空気量(重量流量)を
検出可能な、例えば熱線式等のエアフローメータ15が
配置されている。
The exhaust pipe 510 has a similar θ pipe structure having exhaust passages 531 and 532 at a connection portion 520.
30. Further, the exhaust pipe 530 is connected to a normal exhaust pipe 550 at a connection portion 540 on the downstream side, and the two exhaust flow paths 531 and 532 in the exhaust pipe 530 join one exhaust flow path. In FIG. 1, an intake manifold 131 connects the cylinders # 1 to # 4 to a common intake passage 13.
Reference numeral 17 denotes a throttle valve arranged in the intake passage 13.
Further, an air flow meter 15 of, for example, a hot wire type, which can detect an engine intake air amount (weight flow rate), is disposed in the intake passage 13.

【0018】更に、図1に70で示したのは排気系の排
気枝管の一つ(図1では排気枝管41)に必要に応じて
設けられる圧力センサである。圧力センサ70は、後述
するように負圧波の排気ポート到達タイミングを排気枝
管内の排気圧力変動に基づいて検出する場合にのみ必要
とされる。また、本実施形態では機関1には可変バルブ
タイミング機構10が設けられている。
Further, a pressure sensor indicated by 70 in FIG. 1 is provided as necessary on one of the exhaust branch pipes of the exhaust system (the exhaust branch pipe 41 in FIG. 1). The pressure sensor 70 is required only when detecting the timing of the arrival of the negative pressure wave at the exhaust port based on the exhaust pressure fluctuation in the exhaust branch pipe, as described later. In this embodiment, the engine 1 is provided with a variable valve timing mechanism 10.

【0019】以下、図3を参照して図1の可変バルブタ
イミング機構の構成について簡単に説明する。図3にお
いて、11は機関1の各気筒の吸気弁(図示せず)を開
閉駆動する吸気カムシャフト、その全体を10で示すの
は吸気カムシャフト端部に設けられた可変バルブタイミ
ング機構である。
Hereinafter, the configuration of the variable valve timing mechanism shown in FIG. 1 will be briefly described with reference to FIG. In FIG. 3, reference numeral 11 denotes an intake camshaft for driving an intake valve (not shown) of each cylinder of the engine 1 to open and close, and a reference numeral 10 generally designates a variable valve timing mechanism provided at an end of the intake camshaft. .

【0020】可変バルブタイミング機構10は、円筒状
スリーブ13を有するタイミングプーリ12と、カムシ
ャフト1の端部を覆うカバー14とを備えており、タイ
ミングプーリ12は円筒状スリーブ13を介して吸気カ
ムシャフト11の周囲にカムシャフト11に対して回転
可能に装着されている。また、カバー14はタイミング
プーリ12にボルト15とピン1bにより固定され、プ
ーリ12と一体に回転するようになっている。
The variable valve timing mechanism 10 includes a timing pulley 12 having a cylindrical sleeve 13 and a cover 14 for covering the end of the camshaft 1. The camshaft 11 is rotatably mounted around the shaft 11. The cover 14 is fixed to the timing pulley 12 by bolts 15 and pins 1b, and rotates integrally with the pulley 12.

【0021】カバー14内部にはピストン部材17が設
けられている。ピストン部材17は、円環状のピストン
部19と、ピストン部19から延びる円筒部21とを備
えており、ピストン部19の外周面と内周面とは、カバ
ー14の内周面とプーリ12のスリーブ13の外周面と
にそれぞれ摺接している。また、ピストン部材17の円
筒部21の外周面と内周面とには、それぞれ所定の捩じ
れ角を有するアウターヘリカルギヤ21aとインナーヘ
リカルギヤ21bとが刻設されており、アウターヘリカ
ルギヤ21aはカバー14内周面に形成された内歯ヘリ
カルギヤ22aと、またインナーヘリカルギヤ21bは
カムシャフト11の端面にボルト1a、ピン1bにより
一体に装着されたリング状の外歯ヘリカルギヤ22bと
それぞれ噛合している。
A piston member 17 is provided inside the cover 14. The piston member 17 includes an annular piston portion 19 and a cylindrical portion 21 extending from the piston portion 19. An outer peripheral surface and an inner peripheral surface of the piston portion 19 are formed by an inner peripheral surface of the cover 14 and the inner peripheral surface of the pulley 12. The sleeve 13 is in sliding contact with the outer peripheral surface. An outer helical gear 21a and an inner helical gear 21b having a predetermined twist angle are engraved on the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 21 of the piston member 17, respectively. The internal helical gear 22a formed on the surface and the inner helical gear 21b mesh with a ring-shaped external helical gear 22b integrally mounted on the end face of the camshaft 11 with a bolt 1a and a pin 1b.

【0022】本実施形態の可変バルブタイミング機構1
0では、機関のクランク軸(図示せず)の回転は、タイ
ミングベルト12aを介してタイミングプーリ12に伝
えられる。プーリ12が回転すると、カバー14がプー
リ12と一体に回転し、ヘリカルギヤ22a、21aを
介してカバー14に連結されたピストン部材17がカバ
ー14と一体に回転する。ピストン部材17は、ヘリカ
ルギヤ21b、22bを介して同時にカムシャフト11
にも連結されているため、これによりカムシャフト11
がプーリ12と一体に回転する。
Variable valve timing mechanism 1 of the present embodiment
At 0, the rotation of the crankshaft (not shown) of the engine is transmitted to the timing pulley 12 via the timing belt 12a. When the pulley 12 rotates, the cover 14 rotates integrally with the pulley 12, and the piston member 17 connected to the cover 14 via the helical gears 22a, 21a rotates integrally with the cover 14. The piston member 17 is simultaneously connected to the camshaft 11 via the helical gears 21b and 22b.
To the camshaft 11
Rotates together with the pulley 12.

【0023】すなわち、本実施形態の可変バルブタイミ
ング機構10では、カムシャフト11の回転駆動力は、
クランク軸からタイミングベルト12aを介してタイミ
ングプーリ12に伝達され、プーリ12からカバー1
4、ヘリカルギヤ22a、21a、ピストン部材17及
びヘリカルギヤ21b、22bを経てカムシャフト11
に伝達される。
That is, in the variable valve timing mechanism 10 of the present embodiment, the rotational driving force of the camshaft 11 is
The power is transmitted from the crankshaft to the timing pulley 12 via the timing belt 12a, and the cover 1
4. Camshaft 11 via helical gears 22a, 21a, piston member 17 and helical gears 21b, 22b
Is transmitted to

【0024】本実施形態の可変バルブタイミング機構1
0は、ピストン部材17をカムシャフト11軸線方向に
移動させることにより吸気弁のバルブタイミングの変更
を行う。すなわち、ピストン部材17は、互いに噛合す
るそれぞれ所定の捩じれ角のヘリカルギヤ22a、21
aと21b、22bとによってカバー14およびカムシ
ャフト11に連結されている。このため、ピストン部材
17がカムシャフト軸線方向に移動すると、ヘリカルギ
ヤ22aと21a及び21b、22bの噛合位置はそれ
ぞれの歯筋に沿って軸線方向に移動する。ところが、そ
れぞれのギヤの歯面は、カムシャフト軸線方向に対して
捩じれ角を有するため、噛合位置が軸線方向に移動する
と、カバー14とピストン部材17、及びピストン部材
17とカムシャフト11とはそれぞれヘリカルギヤの歯
筋に沿って円周方向に相対移動する。このため、ピスト
ン部材17の軸線方向移動にともなってカバー14とピ
ストン部材17、及びピストン部材17とカムシャフト
11とは相対的に回転することになる。従って、機関の
運転中にピストン部材17をカムシャフト11軸線方向
に移動させることにより、タイミングプーリ12の回転
位相、すなわちクランク軸の回転位相に対するカムシャ
フト11の回転位相を進める(或いは遅らせる)ことが
可能となり、カムシャフト11に駆動される吸気弁の開
閉タイミングを進角(或いは遅角)させることができ
る。
Variable valve timing mechanism 1 of the present embodiment
A value of 0 changes the valve timing of the intake valve by moving the piston member 17 in the axial direction of the camshaft 11. That is, the helical gears 22a, 21 having a predetermined torsion angle that mesh with each other
a and 21b, 22b are connected to the cover 14 and the camshaft 11. Therefore, when the piston member 17 moves in the camshaft axial direction, the meshing positions of the helical gears 22a and 21a and 21b, 22b move in the axial direction along the respective tooth traces. However, since the tooth surface of each gear has a twist angle with respect to the camshaft axial direction, when the meshing position moves in the axial direction, the cover 14 and the piston member 17 and the piston member 17 and the camshaft 11 respectively become It relatively moves in the circumferential direction along the tooth trace of the helical gear. For this reason, the cover 14 and the piston member 17 and the piston member 17 and the camshaft 11 relatively rotate with the axial movement of the piston member 17. Therefore, by moving the piston member 17 in the axial direction of the camshaft 11 during operation of the engine, the rotational phase of the timing pulley 12, that is, the rotational phase of the camshaft 11 with respect to the rotational phase of the crankshaft can be advanced (or delayed). Thus, the opening and closing timing of the intake valve driven by the camshaft 11 can be advanced (or retarded).

【0025】上述のように、本実施形態の可変バルブタ
イミング機構10は吸気カムシャフト11の回転位相の
みを変化させるものであるため、バルブタイミング変更
の際には吸気弁の開弁時期と閉弁時期とは常に同じ量だ
け変化し、吸気弁の開弁期間自体は一定に維持される。
本実施形態では、機関運転中に、油圧を用いてピストン
部材17を移動させることによって吸気弁のバルブタイ
ミング変更操作を行う。図3に示すように、カムシャフ
ト11内には2つの油通路2及び3が軸線方向に沿って
穿設されている。油通路2はカムシャフト11の中心に
設けられ、油通路2の軸端側はボルト1aに穿設された
ポート2aを介してカバー14内面とピストン17の軸
端側端面との間に形成される油圧室5に連通している。
また、油通路2のもう一方の端部はカムシャフト11に
半径方向に穿設されたポート2bを介して後述するリニ
アソレノイドバルブ25に接続されている。一方、油通
路3の軸端側端部は前述のリング状外歯ヘリカルギヤ2
2bにより閉塞されている。また、油通路3は半径方向
に穿設されたポート3aを介して、ピストン17端面と
タイミングプーリ12及びカバー14とで形成される油
圧室8に連通するとともに、別のポート3bを介してリ
ニアソレノイドバルブ25に連通している。
As described above, since the variable valve timing mechanism 10 of this embodiment changes only the rotational phase of the intake camshaft 11, when the valve timing is changed, the opening timing and closing timing of the intake valve are changed. The timing always changes by the same amount, and the opening period of the intake valve itself is kept constant.
In the present embodiment, during the operation of the engine, the valve timing of the intake valve is changed by moving the piston member 17 using hydraulic pressure. As shown in FIG. 3, two oil passages 2 and 3 are bored in the camshaft 11 along the axial direction. The oil passage 2 is provided at the center of the camshaft 11, and the shaft end side of the oil passage 2 is formed between the inner surface of the cover 14 and the shaft end side end surface of the piston 17 via a port 2a formed in the bolt 1a. The hydraulic chamber 5 communicates with the hydraulic chamber 5.
The other end of the oil passage 2 is connected to a linear solenoid valve 25 to be described later via a port 2b formed in the camshaft 11 in a radial direction. On the other hand, the end of the oil passage 3 on the shaft end side is the ring-shaped external helical gear 2.
2b. The oil passage 3 communicates with the hydraulic chamber 8 formed by the end face of the piston 17 and the timing pulley 12 and the cover 14 through a port 3a formed in a radial direction, and linearly through another port 3b. It communicates with the solenoid valve 25.

【0026】リニアソレノイドバルブ25は、スプール
26を有するスプール弁であり、前述の油通路2のポー
ト2bに配管を介して接続された油圧ポート26aと、
油通路3のポート3bに配管を介して接続された油圧ポ
ート26b、機関潤滑油ポンプ等の圧力油供給源28に
接続されたポート26c及び2つのドレーンポート26
d、26eを備えている。バルブ25のスプール26は
ポート26aと26bのうちのいずれかをポート26c
に連通し、他方をドレーンポートに接続するように動作
する。
The linear solenoid valve 25 is a spool valve having a spool 26, and includes a hydraulic port 26a connected to the port 2b of the oil passage 2 through a pipe,
A hydraulic port 26b connected to a port 3b of the oil passage 3 via a pipe, a port 26c connected to a pressure oil supply source 28 such as an engine lubricating oil pump, and two drain ports 26
d and 26e. The spool 26 of the valve 25 connects one of the ports 26a and 26b to the port 26c.
And operates to connect the other to the drain port.

【0027】すなわち、図3においてスプール26が左
方向に移動すると、油圧通路2のポート2bに連通する
ポート26aはポート26cを介して油圧供給源28に
接続され、ドレーンポート26dは閉鎖される。また、
この時同時に油圧通路3のポート3bに接続されたポー
ト26bはドレーンポート26eに連通する。このた
め、可変バルブタイミング機構10の油圧室5には、機
関の潤滑油ポンプ等の油圧供給源28から油圧通路2、
ポート2aを介して潤滑油が流入し、ピストン19を図
3右方向に押動する。また、この時油圧室8内の潤滑油
はポート3aから油通路3、ポート3b、リニアソレノ
イドバルブ25のポート26b等を通りドレーンポート
26eから排出される。このため、ピストン部材17は
図3右方向に移動する。
That is, when the spool 26 moves to the left in FIG. 3, the port 26a communicating with the port 2b of the hydraulic passage 2 is connected to the hydraulic supply 28 via the port 26c, and the drain port 26d is closed. Also,
At this time, the port 26b connected to the port 3b of the hydraulic passage 3 communicates with the drain port 26e at the same time. Therefore, the hydraulic chamber 5 of the variable valve timing mechanism 10 is provided with a hydraulic passage 2 from a hydraulic supply source 28 such as a lubricating oil pump of the engine.
Lubricating oil flows in through the port 2a and pushes the piston 19 rightward in FIG. At this time, the lubricating oil in the hydraulic chamber 8 is discharged from the port 3a through the oil passage 3, the port 3b, the port 26b of the linear solenoid valve 25, and the like, from the drain port 26e. Therefore, the piston member 17 moves rightward in FIG.

【0028】また、図3において逆にスプール26が右
方向に移動すると、ポート26bはポート26cに接続
され、ポート26aはドレーンポート26dに接続され
る。これにより、油圧室8には油通路3を通って潤滑油
が流入し、油圧室5からは油通路2を通ってドレーンポ
ート26dに潤滑油が排出されるため、ピストン部材1
7は図3左方向に移動する。
When the spool 26 moves rightward in FIG. 3, the port 26b is connected to the port 26c, and the port 26a is connected to the drain port 26d. As a result, the lubricating oil flows into the hydraulic chamber 8 through the oil passage 3 and the lubricating oil is discharged from the hydraulic chamber 5 through the oil passage 2 to the drain port 26d.
7 moves leftward in FIG.

【0029】なお、本実施形態では、油圧室5に潤滑油
が供給されてピストン部材17が図3右方向に移動する
と吸気弁バルブタイミングは進角側に変更され、油圧室
8に潤滑油が供給されてピストン部材17が図3左方向
に移動すると吸気弁バルブタイミングは遅角側に変更さ
れるようにヘリカルギヤ21a、21b及び22a、2
2bの捩じり角が設定されている。
In this embodiment, when the lubricating oil is supplied to the hydraulic chamber 5 and the piston member 17 moves rightward in FIG. 3, the intake valve timing is changed to the advance side, and the lubricating oil is supplied to the hydraulic chamber 8. When the piston member 17 is supplied and moves in the left direction in FIG. 3, the helical gears 21a, 21b and 22a,
The twist angle of 2b is set.

【0030】また、図3に25bで示すのは、スプール
26を駆動するリニアソレノイドアクチュエータであ
る。リニアソレノイドアクチュエータ25bは後述する
制御回路30からの制御信号を入力し、この制御信号の
大きさに比例する量だけスプール26を移動させること
により、ピストン部材17の位置、すなわち吸気弁のバ
ルブタイミングを変更する。
In FIG. 3, reference numeral 25b denotes a linear solenoid actuator for driving the spool 26. The linear solenoid actuator 25b receives a control signal from a control circuit 30, which will be described later, and moves the spool 26 by an amount proportional to the magnitude of the control signal, thereby adjusting the position of the piston member 17, that is, the valve timing of the intake valve. change.

【0031】図3に30で示すのは、リニアソレノイド
バルブ25の動作を制御する制御回路である。本実施形
態では、制御回路30はリードオンリメモリ(ROM)
32、ランダムアクセスメモリ(RAM)33、マイク
ロプロセッサ(CPU)34、入力ポート35、出力ポ
ート36を相互に双方向性バス31で接続した公知の構
成のディジタルコンピュータとして構成される。また、
制御回路30は、バッテリ等の電源に直結され機関が停
止されても記憶保持が可能なバックアップRAM37を
備えている。本実施形態の制御回路30は、機関運転条
件に応じてリニアソレノイドバルブ25の動作を制御し
て吸気弁のバルブタイミングを調節し、吸排気弁のバル
ブオーバラップ量を制御する。この制御のため、制御回
路30の入力ポート35には、機関の吸気通路13に設
けられたエアフローメータ15(例えば熱線式エアフロ
ーメータ)から機関吸入空気量(重量流量)Gに比例す
る電圧信号と、設置されている場合には排気枝管41の
圧力センサ70から排気圧力PEに比例する電圧信号と
が、それぞれAD変換器43を介して入力されているほ
か、機関クランク軸に設けられたクランク軸回転角セン
サ44からクランク軸回転角を表すパルス信号と、カム
シャフトに設けられたカム回転角センサ45からカムシ
ャフト11の回転角を表すパルス信号とが入力されてい
る。
In FIG. 3, reference numeral 30 denotes a control circuit for controlling the operation of the linear solenoid valve 25. In the present embodiment, the control circuit 30 is a read-only memory (ROM)
32, a random access memory (RAM) 33, a microprocessor (CPU) 34, an input port 35, and an output port 36 are connected to each other by a bidirectional bus 31 as a digital computer having a known configuration. Also,
The control circuit 30 includes a backup RAM 37 that is directly connected to a power supply such as a battery and can retain and store data even when the engine is stopped. The control circuit 30 of the present embodiment controls the operation of the linear solenoid valve 25 in accordance with the engine operating conditions, adjusts the valve timing of the intake valve, and controls the valve overlap amount of the intake and exhaust valves. For this control, an input port 35 of the control circuit 30 supplies a voltage signal proportional to the engine intake air amount (weight flow rate) G from an air flow meter 15 (for example, a hot wire air flow meter) provided in the intake passage 13 of the engine. If installed, a voltage signal proportional to the exhaust pressure PE from the pressure sensor 70 of the exhaust branch pipe 41 is input via the AD converter 43, respectively, and a crank provided on the engine crankshaft. A pulse signal indicating a crankshaft rotation angle from the shaft rotation angle sensor 44 and a pulse signal indicating a rotation angle of the camshaft 11 from a cam rotation angle sensor 45 provided on the camshaft are input.

【0032】エアフローメータ15で検出した機関吸入
空気量Gからは、更に機関回転数NEを用いて機関1回
転当たりの吸気重量流量GN(=G/NE)が一定時間
毎に算出され、制御回路30のRAM33に格納され
る。クランク軸回転角センサ44からのパルス信号は、
クランク軸回転720度毎に発生するクランク軸の基準
位置を示すN1信号と、クランク軸回転30度毎に発生
するNE信号とからなり、カム回転角センサ45からは
カムシャフト回転360度毎に、カムシャフトが基準位
置に到達したことを示すCN1パルス信号が発生する。
制御回路30は一定時間毎にNE信号のパルス間隔から
機関回転数NEを計算するとともに、この機関回転数N
Eを用いてN1信号とCN1信号との時間間隔からカム
シャフト11の実際の回転位相(吸気弁のバルブタイミ
ング)VTを演算する。この演算結果はRAM33に格
納される。また、排気圧力PEは一定時間毎にAD変換
され同様にRAM33に格納される。つまり、RAM3
3に格納されるNE、VT、GN、PE等の値は一定時
間毎に更新され、常時最新の値がRAM33に格納され
ている。
From the engine intake air amount G detected by the air flow meter 15, an intake weight flow rate GN (= G / NE) per one engine revolution is further calculated at regular intervals using the engine speed NE. 30 is stored in the RAM 33. The pulse signal from the crankshaft rotation angle sensor 44 is
It consists of an N1 signal indicating the reference position of the crankshaft generated every 720 degrees of crankshaft rotation, and an NE signal generated every 30 degrees of crankshaft rotation. A CN1 pulse signal indicating that the camshaft has reached the reference position is generated.
The control circuit 30 calculates the engine speed NE from the pulse interval of the NE signal at regular intervals, and calculates the engine speed NE.
Using E, the actual rotation phase (valve timing of the intake valve) VT of the camshaft 11 is calculated from the time interval between the N1 signal and the CN1 signal. This calculation result is stored in the RAM 33. Further, the exhaust pressure PE is AD-converted at regular intervals and stored in the RAM 33 in the same manner. That is, RAM3
3, the values of NE, VT, GN, PE, etc. are updated at regular intervals, and the latest values are always stored in the RAM 33.

【0033】後述するように、機関回転数NEと機関吸
入空気量GNとは機関の負荷条件を表すパラメータとし
て使用される。一方制御回路30の出力ポート36は、
駆動回路48を介してリニアソレノイドバルブ25のア
クチュエータ25bに接続され、制御信号をアクチュエ
ータ25bに供給している。
As will be described later, the engine speed NE and the engine intake air amount GN are used as parameters representing the load conditions of the engine. On the other hand, the output port 36 of the control circuit 30
The drive circuit 48 is connected to the actuator 25b of the linear solenoid valve 25 to supply a control signal to the actuator 25b.

【0034】図4は吸気弁と排気弁との一般的な開閉時
期を模式的に示す図である。図4において、TDCはピ
ストン行程上死点、BDCは下死点を示し、IO、IC
はそれぞれ吸気弁の開弁時期と閉弁時期、EO、ECは
それぞれ排気弁の開弁時期と閉弁時期とを表している。
図4に示すように、吸気弁は排気行程上死点(TDC)
前から開弁し、吸気行程下死点(BDC)後に閉弁す
る。また、排気弁は爆発行程下死点(BDC)前から開
弁し、排気行程上死点(TDC)後に閉弁する。図4で
は、排気行程では排気弁が閉じる(EC)前に吸気弁が
開く(IO)ようにバルブタイミングが設定されている
ため、吸気弁と排気弁との両方が開弁している状態(図
4にOL)が存在する。本実施形態ではOLの長さ(角
度)をバルブオーバラップ期間と称する。また、本実施
形態では吸気弁のバルブタイミングを最も遅角した状態
(図4、IO0 )からのバルブタイミング進角量をバル
ブタイミングVTと定義している。図4から判るよう
に、本実施形態では排気弁の閉弁時期は固定されている
ため、バルブタイミングVTとバルブオーバラップ量O
Lとは一対一に対応する。すなわち、バルブタイミング
VTを変化させることによりバルブオーバラップ期間を
変化させることができる。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a general opening / closing timing of the intake valve and the exhaust valve. In FIG. 4, TDC indicates the top dead center of the piston stroke, BDC indicates the bottom dead center, and IO, IC
Represents the opening timing and closing timing of the intake valve, respectively, and EO and EC represent the opening timing and closing timing of the exhaust valve, respectively.
As shown in FIG. 4, the intake valve is located at the top dead center (TDC) of the exhaust stroke.
The valve opens from the front and closes after the bottom dead center (BDC) of the intake stroke. The exhaust valve opens before the bottom dead center (BDC) of the explosion stroke, and closes after the top dead center (TDC) of the exhaust stroke. In FIG. 4, since the valve timing is set so that the intake valve opens (IO) before the exhaust valve closes (EC) in the exhaust stroke, both the intake valve and the exhaust valve are open ( FIG. 4 shows OL). In the present embodiment, the length (angle) of the OL is referred to as a valve overlap period. In this embodiment, the valve timing advance from the state where the valve timing of the intake valve is most retarded (FIG. 4, IO 0 ) is defined as the valve timing VT. As can be seen from FIG. 4, in the present embodiment, the valve closing timing of the exhaust valve is fixed, so that the valve timing VT and the valve overlap amount O
L corresponds one-to-one. That is, the valve overlap period can be changed by changing the valve timing VT.

【0035】本実施形態では、機関1のバルブタイミン
グは各運転条件下で排気脈動により生じる負圧波が排気
ポートに到達する時期がバルブオーバラップ期間内に含
まれるように機関運転条件に応じて設定される。図5は
実線気筒の各行程における気筒排気ポートの圧力の変動
を模式的に示した図である。図5実線に示すように、排
気行程が開始され排気弁が開弁すると気筒内の高圧のガ
スが排気ポートに流出しブローダウンが生じて排気ポー
トの圧力は上昇する。このブローダウンにより発生した
正圧波は音速で各気筒の排気枝管から排気マニホルド5
1、52を通って排気管530内から排気管550との
接続部540に向けて進行する。ところが、接続部54
0では2つの排気通路が流路断面積の大きい排気管55
0に合流するため流路が急拡大しており、ブローダウン
の正圧波はこの流路急拡大部で反射し、位相が逆転して
負圧波となって排気ポートに向けて逆方向に音速で進行
する。このため、図5にIで示すようにブローダウンの
直後には反射した負圧波が排気ポートに到達すると排気
ポートの圧力が低下する。また、この負圧波は排気ポー
トと接続部540との間で反射を繰り返すため、排気ポ
ートには図5にIで示した1次反射の負圧波に続き2次
反射による正圧波(同、II)、3次反射による負圧波
(同III)、4次反射による正圧波(同IV)、5次
反射による負圧波(同V)、と各次数の反射波が順に徐
々に減衰しながら到達し排気ポートの圧力が正圧と負圧
とに交互に変動する。
In this embodiment, the valve timing of the engine 1 is set in accordance with the engine operating conditions so that the timing at which the negative pressure wave generated by the exhaust pulsation reaches the exhaust port under each operating condition is included in the valve overlap period. Is done. FIG. 5 is a diagram schematically showing a change in the pressure of the cylinder exhaust port in each stroke of the solid line cylinder. As shown by the solid line in FIG. 5, when the exhaust stroke is started and the exhaust valve is opened, high-pressure gas in the cylinder flows out to the exhaust port and blowdown occurs, so that the pressure in the exhaust port rises. Positive pressure waves generated by this blow-down are exhausted from the exhaust manifold of each cylinder at the speed of sound.
1 and 52, from inside the exhaust pipe 530 toward the connection 540 with the exhaust pipe 550. However, the connecting portion 54
At 0, the two exhaust passages are exhaust pipes 55 having a large cross-sectional area.
The flow path is rapidly expanding to merge into zero, and the blow-down positive pressure wave is reflected at this flow-path rapidly expanding portion, the phase is reversed and becomes a negative pressure wave at the sound speed in the opposite direction toward the exhaust port. proceed. For this reason, as indicated by I in FIG. 5, immediately after the blowdown, when the reflected negative pressure wave reaches the exhaust port, the pressure in the exhaust port decreases. Further, since this negative pressure wave is repeatedly reflected between the exhaust port and the connection portion 540, the negative pressure wave due to the secondary reflection follows the negative pressure wave of the primary reflection shown by I in FIG. ) Negative pressure wave due to tertiary reflection (same III), positive pressure wave due to tertiary reflection (same IV), negative pressure wave due to tertiary reflection (same V), and reflected waves of each order gradually attenuate and arrive. The pressure at the exhaust port fluctuates alternately between positive pressure and negative pressure.

【0036】本実施形態では、図5実線に示すように3
次反射による負圧波が排気ポートに到達して排気ポート
圧力が低下したときに吸排気弁のバルブオーバラップ期
間(図5OL)が生じるように各運転条件のバルブタイ
ミングが設定されている。このように排気ポート圧力が
低下したときに吸排気弁の両方を開弁させることによ
り、筒内の既燃ガスの排気ポートへの排出に加えて吸気
ポートからの新気の導入が促進され、機関の吸気充填効
率が向上する。
In this embodiment, as shown by the solid line in FIG.
The valve timing of each operating condition is set so that a valve overlap period (OL in FIG. 5) of the intake and exhaust valves occurs when the negative pressure wave due to the next reflection reaches the exhaust port and the exhaust port pressure decreases. By opening both the intake and exhaust valves when the exhaust port pressure is reduced in this way, in addition to discharging burned gas in the cylinder to the exhaust port, the introduction of fresh air from the intake port is promoted, The intake charging efficiency of the engine is improved.

【0037】ところが、排気管の上記接続部540以外
の部分で圧力波の反射が生じると反射部位と排気ポート
との距離が変化するため排気ポートへの3次負圧波の到
達タイミングが変化する場合がある。本実施形態のよう
に排気系にθパイプ530を用いた場合には接続部54
0以外に例えば上流側の接続部520でこのような反射
が生じてしまう場合がある。
However, when pressure wave reflection occurs at a portion other than the connection portion 540 of the exhaust pipe, the distance between the reflection portion and the exhaust port changes, so that the arrival timing of the tertiary negative pressure wave at the exhaust port changes. There is. When the θ pipe 530 is used in the exhaust system as in the present embodiment, the connecting portion 54
In addition to 0, for example, such reflection may occur at the connection portion 520 on the upstream side.

【0038】図6は、接続部520の構造の一例を示す
断面図である。図6に示すように接続部520は、排気
マニホルド510と排気管530とをガスケット513
を介して突き合わせ、それぞれのフランジ515、51
7を圧縮スプリング519を介してボルト518で締結
した構成とされている。このため、排気マニホルド51
0内の隔壁511端部と排気管530内の隔壁512端
部との間に隙間(クリアランス)Cが生じる場合があ
る。このような隙間Cは、排気マニホルド510と排気
管530の製品公差により工場出荷時から生じている場
合もあり、また工場出荷時には生じていなくともその後
の例えばガスケット513のへたり(経年変化)により
生じる場合がある。隙間Cの大きさがある程度大きいと
この部分で排気通路531と532とが連通し、流路の
急拡大部が生じてしまい、この部分で圧力波が反射する
ようになる。
FIG. 6 is a sectional view showing an example of the structure of the connection portion 520. As shown in FIG. 6, the connection part 520 connects the exhaust manifold 510 and the exhaust pipe 530 with a gasket 513.
Through the respective flanges 515, 51
7 is fastened with a bolt 518 via a compression spring 519. For this reason, the exhaust manifold 51
A gap (clearance) C may be generated between the end of the partition wall 511 in the exhaust pipe 530 and the end of the partition wall 512 in the exhaust pipe 530. Such a gap C may occur from the time of shipment from the factory due to product tolerances of the exhaust manifold 510 and the exhaust pipe 530. Even if the gap C does not occur at the time of shipment from the factory, for example, the gasket 513 is settled (aging). May occur. If the size of the gap C is large to some extent, the exhaust passages 531 and 532 communicate with each other at this portion, causing a sudden expansion of the flow path, and the pressure wave is reflected at this portion.

【0039】接続部520で圧力波の反射が生じるよう
になると、排気ポートと反射部位との距離が設計値(す
なわち、接続部540と排気ポートとの距離)より短縮
されるため、図5に点線で示すように各次数の反射波の
到達タイミングが早まり、しかも各次数の反射波の到達
周期が短くなる。これにより、図5点線に示したように
3次の負圧波の排気ポート到達タイミングとバルブオー
バラップ期間とが一致しなくなり、バルブオーバラップ
期間中に4次の正圧波が排気ポートに到達するようにな
る。また、接続部520の隙間Cが大きくなるほど圧力
波の振幅は大きくなり、4次の正圧波による排気ポート
の圧力上昇も大きくなる。
When the reflection of the pressure wave occurs at the connection portion 520, the distance between the exhaust port and the reflection portion becomes shorter than the design value (ie, the distance between the connection portion 540 and the exhaust port). As shown by the dotted line, the arrival timing of the reflected waves of each order is advanced, and the arrival cycle of the reflected waves of each order is shortened. As a result, as shown by the dotted line in FIG. 5, the timing at which the third-order negative pressure wave reaches the exhaust port does not coincide with the valve overlap period, and the fourth positive-pressure wave reaches the exhaust port during the valve overlap period. become. In addition, the amplitude of the pressure wave increases as the gap C of the connection portion 520 increases, and the pressure rise of the exhaust port due to the fourth positive pressure wave also increases.

【0040】この場合、4次の正圧波の到達により排気
ポート圧力が上昇した状態でバルブオーバラップが生じ
ることになるため吸気充填効率は設計値より低下してし
まい、各運転条件下で設計出力が得られなくなる問題が
生じる。本実施形態では、上記のように負圧波の到達タ
イミングがずれて設計バルブタイミングではバルブオー
バラップ期間OLと3次の負圧波到達タイミングとが一
致しなくなった場合には、バルブタイミングVTを遅角
して図5にOL′で示す位置にバルブオーバラップ期間
を変化させる。すなわち、3次の負圧波の代わりに5次
の負圧波の到達タイミングとバルブオーバラップ期間と
が一致するようにバルブタイミングを変更するようにす
る。これにより、負圧波の到達タイミングが変化した場
合でも吸気充填効率をほぼ設計値に維持することが可能
となる。
In this case, since the valve overlap occurs in a state where the exhaust port pressure rises due to the arrival of the fourth positive pressure wave, the intake charging efficiency drops below the design value, and the design output under each operating condition is reduced. The problem arises that it cannot be obtained. In the present embodiment, when the arrival timing of the negative pressure wave is shifted as described above and the valve overlap period OL does not coincide with the arrival timing of the third negative pressure wave in the design valve timing, the valve timing VT is retarded. Then, the valve overlap period is changed to the position indicated by OL 'in FIG. That is, the valve timing is changed so that the arrival timing of the fifth-order negative pressure wave instead of the third-order negative pressure wave coincides with the valve overlap period. As a result, even when the arrival timing of the negative pressure wave changes, it is possible to maintain the intake charging efficiency substantially at the design value.

【0041】上記のように、負圧波到達タイミングに合
わせてバルブオーバラップ期間を変更するためには、3
次の負圧波の排気ポート到達タイミングが設計値から変
化したことと5次の負圧波の排気ポート到達タイミング
とを検出し、更に5次の負圧波の到達タイミングに一致
するようにバルブオーバラップ期間を変更する必要があ
る。本実施形態では、以下に説明する2つの方法のいず
れか1つを用いて上記負圧波到達タイミングの検出とバ
ルブオーバラップ期間の変更とを行っている。
As described above, to change the valve overlap period in accordance with the negative pressure wave arrival timing, three
Detecting that the timing of the next negative pressure wave reaching the exhaust port has changed from the design value and detecting the timing of the fifth negative pressure wave reaching the exhaust port, and furthermore, the valve overlap period so as to coincide with the arrival timing of the fifth negative pressure wave Need to be changed. In the present embodiment, the detection of the negative pressure wave arrival timing and the change of the valve overlap period are performed using one of the two methods described below.

【0042】まず負圧波到達タイミング検出とバルブオ
ーバラップ期間変更の第1の方法について説明する。本
方法では、負圧波到達タイミングの検出とバルブオーバ
ラップ期間変更とをエアフローメータ15で検出した機
関吸入空気重量流量に基づいて行う。前述したように、
3次の負圧波の排気ポート到達タイミングが変化してバ
ルブオーバラップ期間に一致しなくなった状態では機関
の吸気充填効率が低下するため、機関の吸入空気重量流
量が設計値より低下する。また、負圧波の到達タイミン
グの変化が大きいほど吸入空気量の低下も大きくなる。
そこで、本実施形態ではエアフローメータ15で検出し
た実際の吸入空気重量流量と設計値との差が所定値以上
になった場合には3次の負圧波到達タイミングが変化し
たと判断し、吸入空気重量流量の設計値と実測値との差
に応じて、バルブオーバラップ期間が5次の負圧波到達
タイミングに一致するようにバルブタイミングVTを遅
角させる。これにより、バルブオーバラップ期間は図5
のOL′で示した位置に変化し、略設計値に等しい吸気
充填効率が得られるようになる。
First, a first method of detecting the negative pressure wave arrival timing and changing the valve overlap period will be described. In this method, the detection of the negative pressure wave arrival timing and the change of the valve overlap period are performed based on the engine intake air weight flow rate detected by the air flow meter 15. As previously mentioned,
In a state where the timing of arrival of the tertiary negative pressure wave at the exhaust port changes and does not coincide with the valve overlap period, the intake charging efficiency of the engine decreases, and the intake air mass flow rate of the engine falls below the design value. Further, the greater the change in the arrival timing of the negative pressure wave, the greater the decrease in the intake air amount.
Therefore, in the present embodiment, when the difference between the actual intake air weight flow rate detected by the air flow meter 15 and the design value is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the tertiary negative pressure wave arrival timing has changed, and the intake air The valve timing VT is retarded in accordance with the difference between the design value of the weight flow rate and the actually measured value so that the valve overlap period matches the fifth-order negative pressure wave arrival timing. As a result, the valve overlap period is set as shown in FIG.
OL ′, and the intake charging efficiency substantially equal to the design value can be obtained.

【0043】図7は、上記負圧波到達タイミングの検出
とバルブタイミング変更操作の詳細を示すフローチャー
トである。本操作は、制御回路30により一定時間毎に
実行されるルーチンとして行われる。図7において、ス
テップ701では、機関回転数NE、吸入空気重量流量
G及び機関負荷のパラメータとしての機関1回転当たり
の吸入空気重量流量GNがそれぞれ読み込まれる。そし
て、ステップ703では負圧波到達タイミング検出条件
が成立しているか否かが判定される。上述したように本
実施形態では負圧波到達タイミングを機関吸入空気重量
流量Gに基づいて検出しているため、機関吸入空気量G
が十分に大きくしかも安定した状態で検出を行うことが
好ましい。そこで、ステップ703では、機関負荷がW
OT(全負荷)に近い大きな値であり、かつ機関回転数
が安定した状態であるときに負圧波到達タイミング検出
条件が成立したと判断するようにしている。
FIG. 7 is a flow chart showing details of the operation of detecting the negative pressure wave arrival timing and changing the valve timing. This operation is performed as a routine executed by the control circuit 30 at regular intervals. In FIG. 7, in step 701, an engine speed NE, an intake air weight flow rate G, and an intake air weight flow rate GN per one rotation of the engine as parameters of the engine load are read. Then, in step 703, it is determined whether the negative pressure wave arrival timing detection condition is satisfied. As described above, in the present embodiment, the negative pressure wave arrival timing is detected based on the engine intake air weight flow rate G.
Is preferably large and stable. Therefore, in step 703, the engine load is
When it is a large value close to OT (full load) and the engine speed is stable, it is determined that the negative pressure wave arrival timing detection condition is satisfied.

【0044】ステップ703で検出条件が成立していた
場合には、次にステップ705ではステップ701で読
み込んだ機関回転数NEと負荷GNとの条件における吸
入空気重量流量の設計値G0 が算出される。G0 の値は
予め機関をNEとGNとの条件を変えて実際に運転して
計測し、この計測結果をNEとGNとを用いた数値テー
ブルの形で制御回路30のROM32に格納してあり、
ステップ705ではこのマップに基づいてG0 の値を決
定する。
[0044] When the detection condition is not satisfied in step 703, then the design value G 0 of the intake air weight flow rate in terms of the engine speed NE read and load GN at step 705 At step 701 are calculated You. The value of G 0 is measured by actually operating the engine in advance by changing the conditions of NE and GN, and storing the measurement result in the ROM 32 of the control circuit 30 in the form of a numerical table using NE and GN. Yes,
In step 705 determines the value of G 0 based on this map.

【0045】次いでステップ707では、ステップ70
1で読み込んだ実際の吸入空気量Gが上記により算出し
た設計吸入空気量G0 より所定値α以上低下しているか
否かを判断する。ステップ707で、G<G0 −αであ
った場合には実際の吸入空気量Gが設計値G0 より低下
しているため、負圧波の到達タイミングが設計値から変
化したと判断される、ステップ709以下のバルブタイ
ミング変更操作を行う。ここで、αは正の値であり外乱
等により誤ってステップ709以下のバルブタイミング
変更操作を行わないようにするために判定値(設計吸入
空気量G0 )に対して付加した適宜な大きさの不感帯で
ある。従って、ステップ707でG≧G 0 −αであった
場合にはステップ709、ステップ711のバルブタイ
ミング変更操作をスキップしてステップ713に進む。
ステップ709、ステップ711のバルブタイミング変
更操作では、まず設計吸入空気量G0 と実際の吸入空気
量Gとの差ΔGを算出し(ステップ709)、次いでこ
のΔGに基づいてバルブタイミング遅角量ΔVTを算出
する(ステップ711)。ΔVTはバルブオーバラップ
期間を図5にOL′で示したように5次の負圧波到達タ
イミングに合致させるために必要とされる遅角量であ
る。図8は、吸入空気量の低下量ΔGとバルブタイミン
グ遅角量ΔVTとの関係を示す図である。前述のよう
に、負圧波到達タイミングの変化が大きい場合には、そ
れに応じて吸入空気量の低下量ΔGも大きくなる。実際
にはΔGとΔVTとの関係は実験等により求めることが
好ましいが、本実施形態では図8に示すようにΔVTの
値はほぼΔGに対して直線的に変化するように設定され
ている。
Next, in step 707, step 70
The actual intake air amount G read in 1 is calculated by the above.
Design intake air volume G0Has decreased by more than the predetermined value α
Determine whether or not. In step 707, G <G0−α
The actual intake air amount G is equal to the design value G0Lower
The arrival timing of the negative pressure wave has changed from the design value.
Valve tie after step 709
Perform the changing operation. Where α is a positive value and the disturbance
Valve timing after step 709 by mistake
Judgment values (design suction
Air volume G0With the appropriate size of dead zone added to
is there. Therefore, in step 707, G ≧ G 0−α
In this case, the valve tie of step 709 and step 711
The process proceeds to step 713 while skipping the mining change operation.
Step 709 and step 711 valve timing change
In the re-operation, first, the design intake air amount G0And the actual intake air
The difference ΔG from the quantity G is calculated (step 709), and then
Of valve timing delay amount ΔVT based on ΔG of
(Step 711). ΔVT is valve overlap
The period is indicated by OL 'in FIG.
The amount of retard required to match
You. FIG. 8 shows the reduction amount ΔG of the intake air amount and the valve timing.
FIG. 6 is a diagram showing a relationship with a retardation amount ΔVT. As mentioned above
If the negative pressure wave arrival timing changes greatly,
Accordingly, the amount of decrease ΔG of the intake air amount also increases. Actual
The relationship between ΔG and ΔVT can be determined by experiments, etc.
Although preferred, in the present embodiment, as shown in FIG.
The value is set so that it varies approximately linearly with ΔG.
ing.

【0046】上記によりバルブタイミング遅角量ΔVT
算出後、ステップ713ではステップ701で読み込ん
だNEとGNとの値に基づいてバルブタイミングVTの
目標値(バルブタイミング設計値)tVTが決定され
る。図9は目標バルブタイミングtVTと機関回転数N
E、負荷GNとの関係を示す図である。本実施形態で
は、図9に示すようにバルブタイミングVTは中負荷中
回転領域で最も大きくなるように設定されている。
As described above, the valve timing retard amount ΔVT
After the calculation, in step 713, the target value (valve timing design value) tVT of the valve timing VT is determined based on the values of NE and GN read in step 701. FIG. 9 shows the target valve timing tVT and the engine speed N.
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between E and a load GN. In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the valve timing VT is set to be the largest in the medium load / medium rotation region.

【0047】そして、ステップ715では、ステップ7
15で決定した目標バルブタイミングtVTの値をステ
ップ713で算出した遅角量ΔVTだけ遅角補正し、ス
テップ717では実際のバルブタイミングVTが補正後
の目標バルブタイミングtVTになるように前述のリニ
アソレノイドアクチュエータ25の作動量をフィードバ
ック制御する。これにより、バルブオーバラップ期間は
5次の負圧波の到達時期に合致して吸気充填効率の低下
が防止される。
Then, in step 715, step 7
In step 717, the value of the target valve timing tVT determined in step 15 is retarded by the retard amount ΔVT calculated in step 713, and in step 717, the above-described linear solenoid is adjusted so that the actual valve timing VT becomes the corrected target valve timing tVT. The operation amount of the actuator 25 is feedback-controlled. Thus, the valve overlap period coincides with the arrival time of the fifth-order negative pressure wave, thereby preventing a reduction in intake air charging efficiency.

【0048】なお、ステップ703で前述の検出条件が
成立しなかった場合、及びステップ707でG≧G0
αであった場合には、前回までのルーチン実行により算
出された遅角量ΔVTの値を用いてステップ715が実
行される。本実施形態では、ΔVTの初期値は0に設定
されている。これにより、負圧波到達タイミングが一度
も変化していない場合にはΔVTの値は0に保持される
ためステップ717では実質的に遅角補正は行われな
い。また、負圧波到達タイミングが変化して遅角補正に
より吸気充填効率が回復した場合(ステップ707で再
度G≧G0 −αになった場合)には、ステップ711で
設定した遅角量ΔVTがその後も使用されるため、吸気
充填効率は高いままに維持される。
It should be noted that if the above-mentioned detection condition is not satisfied in step 703, and that G ≧ G 0
If it is α, step 715 is executed using the value of the retard amount ΔVT calculated by the previous execution of the routine. In the present embodiment, the initial value of ΔVT is set to 0. As a result, if the negative pressure wave arrival timing has never changed, the value of ΔVT is kept at 0, so that the retard correction is not substantially performed in step 717. In addition, when the negative pressure wave arrival timing changes and the intake charging efficiency recovers due to the retard correction (when G ≧ G 0 −α again at step 707), the retard amount ΔVT set at step 711 becomes smaller. Since it is used thereafter, the intake filling efficiency is kept high.

【0049】次に、負圧波到達タイミング検出とバルブ
オーバラップ期間変更の第2の方法について説明する。
本方法では、機関1の第1気筒の排気枝管41に設けた
圧力センサ70により枝管41内の排気圧力変動を検出
することにより、直接的に負圧波到達タイミングを検出
し、負圧波到達タイミングが所定値以上変化している場
合には、5次の負圧波到達タイミングにバルブオーバラ
ップ期間が合致するようにバルブタイミングを変更す
る。
Next, a second method of detecting the arrival timing of the negative pressure wave and changing the valve overlap period will be described.
In this method, the pressure sensor 70 provided in the exhaust branch pipe 41 of the first cylinder of the engine 1 detects the exhaust pressure fluctuation in the branch pipe 41, thereby directly detecting the arrival timing of the negative pressure wave, If the timing has changed by a predetermined value or more, the valve timing is changed so that the valve overlap period matches the fifth-order negative pressure wave arrival timing.

【0050】図10は、本方法によるバルブタイミング
変更の原理を説明する図5と同様なタイミング図であ
る。図10実線は正常な場合(負圧波到達タイミングが
変化していない状態)における圧力センサ70で検出し
た排気圧力変動を示している。図10においてA点は3
次の負圧波が圧力センサ70の位置に到達したタイミン
グ、すなわち二次の正圧波が圧力センサ70を通過した
ことにより、センサ70で検出した排気管圧力が正圧か
ら負圧に変化した瞬間を示す。また、図10にCA30
で示したのはこのときのクランク角である。図10に示
すように、負圧波到達タイミングCA30 は#1気筒の
排気TDC(排気行程上死点)までのクランク軸回転角
で表している。
FIG. 10 is a timing chart similar to FIG. 5 for explaining the principle of changing the valve timing according to the present method. The solid line in FIG. 10 shows the exhaust pressure fluctuation detected by the pressure sensor 70 in a normal case (a state in which the negative pressure wave arrival timing has not changed). In FIG. 10, point A is 3
The timing when the next negative pressure wave reaches the position of the pressure sensor 70, that is, the moment when the exhaust pipe pressure detected by the sensor 70 changes from the positive pressure to the negative pressure due to the secondary positive pressure wave passing through the pressure sensor 70, Show. In addition, FIG. 10 CA3 0
Is the crank angle at this time. As shown in FIG. 10, the negative pressure wave arrival timing CA3 0 are expressed in crankshaft rotation angle to the exhaust TDC of # 1 cylinder (the exhaust stroke top dead center).

【0051】本実施形態では、この状態から負圧波到達
タイミングが変化して、図10点線で示すように3次の
負圧波の到達タイミングが正常な状態に較べてクランク
角β以上早くなった場合にバルブタイミング変更操作を
行う。すなわち、圧力センサで検出した排気圧力の位相
逆転タイミングCA3が、CA3≧CA30 +βとなっ
たときにバルブタイミング変更操作が実行される。バル
ブタイミング変更操作では、タイミング変化後の5次の
負圧波が圧力センサ70に到達した瞬間(図10、B
点)のタイミングCA5を検出し、正常状態における3
次の負圧波到達タイミングCA30 と、変化後の5次の
負圧波到達タイミングCA5との差ΔVT(ΔVT=C
A30 −CA5)だけバルブタイミングを遅角させる。
負圧波が圧力センサを通過してから排気ポートに到達す
るまでの時間は圧力センサ70から排気ポートまでの距
離と音速とによってのみ決まるため、バルブタイミング
変化の有無にかかわらずほぼ一定となる。一方、正常時
のバルブタイミングは、CA30 のタイミングで圧力セ
ンサに到達した3次の負圧波が排気ポートに到達する時
期に合わせてバルブオーバラップが開始されるように設
定されている。従って、正常時のバルブタイミングをΔ
VT(=CA30 −CA5)だけ遅角させれば、変化後
の5次の負圧波が排気ポートに到達する時期にバルブオ
ーバラップが開始されるようになり、バルブオーバラッ
プ期間を5次の負圧波の排気ポート到達時期に合致させ
ることができる。このため、負圧波到達タイミングが変
化した場合にはバルブタイミングをΔVT(=CA30
−CA5)だけ遅角させることにより5次の負圧波を有
効に利用して吸気充填効率をほぼ設計値通りに維持する
ことが可能となる。
In this embodiment, when the arrival timing of the negative pressure wave changes from this state, as shown by the dotted line in FIG. 10, the arrival timing of the tertiary negative pressure wave is earlier than the normal state by the crank angle β or more. Perform the valve timing change operation. That is, the phase reversal timing CA3 of the exhaust pressure detected by the pressure sensor, the valve timing change operation is executed when it becomes CA3 ≧ CA3 0 + beta. In the valve timing changing operation, the moment the fifth negative pressure wave after the timing change reaches the pressure sensor 70 (FIG. 10, B
3) in the normal state.
The next negative pressure wave arrival timing CA3 0, the difference between the fifth-order negative pressure wave arrival timing CA5 after the change .DELTA.VT (.DELTA.VT = C
A3 0 -CA5) retards the valve timing.
The time from when the negative pressure wave passes through the pressure sensor to when it reaches the exhaust port is determined only by the distance from the pressure sensor 70 to the exhaust port and the speed of sound, and is substantially constant regardless of the presence or absence of a change in valve timing. On the other hand, the valve timing of the normal is set to negative pressure wave of a cubic reaching the pressure sensor valve overlap is started in accordance with the time to reach the exhaust port at the timing of CA3 0. Therefore, the normal valve timing is set to Δ
If the VT (= CA3 0 -CA5) is retarded, the valve overlap starts when the changed fifth-order negative pressure wave reaches the exhaust port, and the valve overlap period is set to the fifth-order. The timing of the arrival of the negative pressure wave at the exhaust port can be matched. Therefore, the valve timing when the negative pressure wave arrival timing changes .DELTA.VT (= CA3 0
By retarding by −CA5), the fifth-order negative pressure wave can be effectively used, and the intake charging efficiency can be maintained almost as designed.

【0052】図11は3次負圧波と5次負圧波の圧力セ
ンサ70到達タイミングを検出するための操作を示すフ
ローチャートである。本操作は、制御回路30により一
定時間毎に実行されるルーチンとして行われる。図11
において、ステップ1101では、クランク軸回転角セ
ンサ44で検出された現在のクランク軸回転位置CAと
圧力センサ70で検出した排気圧力PEとが読み込ま
れ、ステップ1103では、CAから第1気筒排気行程
上死点までのクランク軸回転角CA1 が算出される。そ
して、ステップ1105では現在の排気圧力PEが負の
値か否か、またステップ1107では前回ルーチン実行
時の排気圧力PEi-1 が正の値か否かが判定される。P
E≦0かつPEi-1 ≧0であった場合には前回ルーチン
実行時から今回ルーチン実行時までの間に排気圧力が正
から負に変化したのであるから現在負圧波が圧力センサ
に到達していると判断できる。このため、ステップ11
09とステップ1113ではこの負圧波が排気弁開弁後
2回目に到達した負圧波(3次の負圧波)か否か、及び
3回目に到達した負圧波(5次の負圧波)か否かを判定
し、3次の負圧波であった場合にはステップ1103で
算出したクランク軸回転角CA1 を3次の負圧波到達タ
イミングCA3として、また5次の負圧波であった場合
にはCA1 を5次の負圧波到達タイミングCA5として
それぞれ記憶する(ステップ1111、ステップ111
5)。ステップ1105、1107のいずれか一つ以
上、またはステップ1109とステップ1113との両
方が成立しない場合には現在のクランク軸回転角CA 1
は3次負圧波と5次負圧波のいずれの到達タイミングで
もないためそのままルーチンを終了する。これにより、
3次と5次の負圧波の圧力センサ70到達タイミングC
A3、CA5が検出される。
FIG. 11 shows the pressure cells of the third and fifth negative pressure waves.
Showing an operation for detecting the arrival timing of the sensor 70.
It is a low chart. This operation is performed by the control circuit 30.
This is performed as a routine executed at regular time intervals. FIG.
In step 1101, the crankshaft rotation angle
The current crankshaft rotation position CA detected by the sensor 44 and
The exhaust pressure PE detected by the pressure sensor 70 is read.
In step 1103, the first cylinder exhaust stroke is started from CA.
Crankshaft rotation angle CA to top dead center1Is calculated. So
Then, in step 1105, the current exhaust pressure PE becomes negative.
Value or not, and in step 1107, execute the previous routine
Exhaust pressure PEi-1Is determined to be a positive value. P
E ≦ 0 and PEi-1If ≧ 0, the previous routine
The exhaust pressure is correct between the time of execution and the time of execution of this routine.
From the negative to the current negative pressure wave is a pressure sensor
Can be determined. Therefore, step 11
In step 09 and step 1113, this negative pressure wave is generated after the exhaust valve is opened.
Whether or not it is the negative pressure wave that has reached the second time (third negative pressure wave), and
Judges whether or not the third pressure wave arrived at the third time (fifth-order negative pressure wave)
If it is a third-order negative pressure wave, then in step 1103
Calculated crankshaft rotation angle CA1To the third-order negative pressure wave arrival
In case of negative pressure wave of 5th order as iming CA3
Has CA1As the fifth-order negative pressure wave arrival timing CA5
Each is stored (step 1111, step 111
5). At least one of steps 1105 and 1107
Above, or both steps 1109 and 1113
If not, the current crankshaft rotation angle CA 1
Is the arrival timing of the third-order negative pressure wave or the fifth-order negative pressure wave
Since there is no data, the routine ends. This allows
Timing C of arrival of the third and fifth negative pressure waves to the pressure sensor 70
A3 and CA5 are detected.

【0053】図12は、図11の操作で検出した3次と
5次の負圧波到達タイミングCA3とCA5とに基づく
バルブタイミング変更操作を示すフローチャートであ
る。本操作も制御回路30により一定時間毎に実行され
る。図12、ステップ1201では機関回転数NEと機
関負荷GNとが読み込まれ、ステップ1203では図1
1の操作で検出した現在の3次の負圧波の到達タイミン
グCA3が正常時のタイミング(設計タイミング)CA
0 よりβ以上早くなっているか、すなわちCA3>C
A30 +βであるか否かが判定される。そして、CA3
≦CA30 +βであった場合には負圧波到達タイミング
の変化量は小さいと判断してステップ1207に進み、
バルブタイミング遅角量ΔVTを0にセットしてステッ
プ1209に進む。すなわち、この場合にはバルブタイ
ミングの遅角補正は行わない。ここで、βは吸気充填効
率の低下が無視できなくなるほど度の負圧波到達タイミ
ングの遅れに相当する値である。
FIG. 12 is a flowchart showing a valve timing changing operation based on the third and fifth negative pressure wave arrival timings CA3 and CA5 detected by the operation of FIG. This operation is also executed by the control circuit 30 at regular intervals. In FIG. 12, in step 1201, the engine speed NE and the engine load GN are read, and in step 1203, FIG.
The arrival timing CA3 of the current tertiary negative pressure wave detected by the operation 1 is normal timing (design timing) CA
3 0 than if it is earlier than β, ie, CA3> C
It is determined whether or not A3 0 + β. And CA3
If ≦ CA3 0 + β, it is determined that the amount of change in the negative pressure wave arrival timing is small, and the process proceeds to step 1207,
The valve timing retard amount ΔVT is set to 0, and the routine proceeds to step 1209. That is, in this case, the retard correction of the valve timing is not performed. Here, β is a value corresponding to the delay of the negative pressure wave arrival timing of such a degree that the reduction of the intake charging efficiency cannot be ignored.

【0054】一方、ステップ1203でCA3>CA3
0 +βであった場合には、負圧波到達タイミングの遅れ
が大きいため、3次の負圧波に代えて5次の負圧波を利
用する必要が生じていると判断し、ステップ1205で
バルブタイミングの遅角補正量ΔVTを、ΔVT=CA
0 −CA5として算出し、ステップ1209以下を実
行する。
On the other hand, in step 1203, CA3> CA3
If it is 0 + β, it is determined that it is necessary to use the fifth-order negative pressure wave instead of the third-order negative pressure wave because the delay of the negative pressure wave arrival timing is large. The retardation correction amount ΔVT is given by ΔVT = CA
3 0 calculated as -CA5, executes step 1209 or less.

【0055】ステップ1209では、ステップ1201
読み込んだNEとGNとに基づいて図9の関係から目標
バルブタイミングtVTを決定し、ステップ1211で
はこの目標バルブタイミングをΔVTだけ遅角補正した
値を新たな目標バルブタイミングtVTとして設定す
る。そして、ステップ1213では機関バルブタイミン
グVTが補正後の目標バルブタイミングtVTになるよ
うにリニアソレノイドアクチュエータ25をフィードバ
ック制御する。
In step 1209, step 1201
The target valve timing tVT is determined from the relationship shown in FIG. 9 based on the read NE and GN. In step 1211, a value obtained by delay-correcting the target valve timing by ΔVT is set as a new target valve timing tVT. In step 1213, the linear solenoid actuator 25 is feedback controlled so that the engine valve timing VT becomes the corrected target valve timing tVT.

【0056】図12の操作により、負圧波到達タイミン
グが変化した場合には3次の負圧波に代えて5次の負圧
波の到達時期に合わせて機関のバルブオーバラップ期間
が変更されるようになるため、機関の吸気充填効率は略
設計値に維持されるようになる。なお、上述の実施形態
では可変バルブタイミング機構10は吸気弁の開閉タイ
ミングのみを変更する形式のものを例にとって説明して
いるが、排気弁の開閉タイミングのみを変更する形式の
可変バルブタイミング機構、あるいは吸排気弁両方の開
閉タイミングを変更する形式の可変バルブタイミング機
構を用いた場合についても同様な操作により、負圧波到
達タイミング変化にかかわらず吸気充填効率を高く維持
することができるのは言うまでもない。
When the negative pressure wave arrival timing changes by the operation of FIG. 12, the valve overlap period of the engine is changed in accordance with the arrival time of the fifth negative pressure wave instead of the third negative pressure wave. Therefore, the intake charging efficiency of the engine is maintained at a substantially designed value. In the above-described embodiment, the variable valve timing mechanism 10 is described as an example in which only the opening / closing timing of the intake valve is changed. However, a variable valve timing mechanism in which only the opening / closing timing of the exhaust valve is changed, Alternatively, even when a variable valve timing mechanism that changes the opening and closing timing of both the intake and exhaust valves is used, it is needless to say that the intake charging efficiency can be maintained high irrespective of the negative pressure wave arrival timing change. .

【0057】[0057]

【発明の効果】上述のように、各請求項に記載の発明に
よれば、個々の排気管の製品公差によるばらつきや経年
変化などにより、排気脈動による負圧波の排気ポート到
達タイミングが設計値から変化したような場合でも負圧
波を有効に利用して機関の吸気充填効率を向上させるこ
とが可能となる共通の効果を奏する。
As described above, according to the invention described in each claim, the timing at which the negative pressure wave due to exhaust pulsation reaches the exhaust port due to exhaust pulsation is changed from the design value due to variations due to product tolerances of individual exhaust pipes and aging. Even in the case of a change, a common effect is achieved in which the intake pressure efficiency of the engine can be improved by effectively utilizing the negative pressure wave.

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

【図1】本発明を自動車用内燃機関に適用した実施形態
の概略構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment in which the present invention is applied to an internal combustion engine for a vehicle.

【図2】θパイプの構造を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a structure of a θ pipe.

【図3】図1の実施形態に使用する可変バルブタイミン
グ機構の構成を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a variable valve timing mechanism used in the embodiment of FIG.

【図4】吸排気弁のバルブオーバラップ期間を説明する
図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a valve overlap period of the intake and exhaust valves.

【図5】機関運転中の排気ポートの圧力変動を示すタイ
ミング図である。
FIG. 5 is a timing chart showing pressure fluctuation of an exhaust port during operation of the engine.

【図6】θパイプ接続部構成の一例を示す断面図であ
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an example of a configuration of a θ pipe connection unit.

【図7】図1の実施形態のバルブタイミング変更操作を
示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing a valve timing changing operation of the embodiment of FIG. 1;

【図8】図7におけるバルブタイミング遅角量の設定を
説明する図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating setting of a valve timing retard amount in FIG. 7;

【図9】図7における目標バルブタイミングの設定を説
明する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating setting of a target valve timing in FIG. 7;

【図10】図1の実施形態のバルブタイミング変更操作
の別の実施形態を説明するタイミング図である。
FIG. 10 is a timing chart for explaining another embodiment of the valve timing changing operation of the embodiment of FIG. 1;

【図11】負圧波到達タイミングの検出操作を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 11 is a flowchart illustrating an operation of detecting a negative pressure wave arrival timing.

【図12】図10のバルブタイミング変更操作を示すフ
ローチャートである。
FIG. 12 is a flowchart showing a valve timing changing operation of FIG. 10;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…内燃機関 10…可変バルブタイミング機構 15…エアフローメータ 70…排気圧力センサ 510…排気マニホルド 520、540…接続部 530、550…排気管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 10 ... Variable valve timing mechanism 15 ... Air flow meter 70 ... Exhaust pressure sensor 510 ... Exhaust manifold 520, 540 ... Connection part 530, 550 ... Exhaust pipe

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関の吸気弁と排気弁との少なくと
も一方のバルブタイミングを変更するバルブタイミング
調節手段と、 排気通路内の排気脈動により生じる負圧波が排気ポート
に到達する時期を検出する負圧波到達時期検出手段と、 前記バルブタイミング調節手段を制御して、前記負圧波
到達時期検出手段の検出した負圧波の排気ポート到達時
期に応じて前記バルブタイミングを変更する制御手段
と、 を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置。
1. A valve timing adjusting means for changing at least one of an intake valve and an exhaust valve timing of an internal combustion engine, and a negative valve for detecting a timing at which a negative pressure wave generated by exhaust pulsation in an exhaust passage reaches an exhaust port. Pressure wave arrival time detection means, and control means for controlling the valve timing adjustment means to change the valve timing according to the arrival time of the negative pressure wave detected by the negative pressure wave arrival time detection means at the exhaust port. A valve timing control device for an internal combustion engine.
【請求項2】 前記制御手段は、吸気弁と排気弁とのバ
ルブオーバラップ期間内に前記負圧波が排気ポートに到
達するようにバルブタイミング調節手段を制御してバル
ブタイミングを変更する請求項1に記載のバルブタイミ
ング制御装置。
2. The valve control device according to claim 1, wherein the control unit controls the valve timing adjusting unit such that the negative pressure wave reaches the exhaust port within a valve overlap period between the intake valve and the exhaust valve. 3. The valve timing control device according to claim 1.
【請求項3】 前記負圧波到達時期検出手段は、機関吸
入空気量を検出する吸入空気量検出手段を備え、機関が
所定の条件で運転されている時の機関吸入空気量に基づ
いて前記負圧波の排気ポート到達時期を検出する請求項
1に記載のバルブタイミング制御装置。
3. The negative pressure wave arrival timing detecting means includes an intake air amount detecting means for detecting an engine intake air amount, and based on the engine intake air amount when the engine is operated under predetermined conditions. The valve timing control device according to claim 1, wherein a timing at which the pressure wave reaches an exhaust port is detected.
【請求項4】 前記負圧波到達時期検出手段は、排気通
路に配置した圧力検出手段を備え、該圧力検出手段によ
り検出した排気圧力の変動に基づいて前記負圧波の排気
ポート到達時期を検出する請求項1に記載のバルブタイ
ミング制御装置。
4. The negative pressure wave reaching timing detecting means includes a pressure detecting means disposed in an exhaust passage, and detects a timing of the negative pressure wave reaching an exhaust port based on a change in exhaust pressure detected by the pressure detecting means. The valve timing control device according to claim 1.
【請求項5】 接続部を有する排気通路を備えた内燃機
関のバルブタイミング制御装置であって、 内燃機関の吸気弁と排気弁との少なくとも一方のバルブ
タイミングを変更するバルブタイミング調節手段と、 排気脈動により生じる負圧波の排気ポート到達時期が、
前記排気通路接続部にクリアランスが生じたために変化
したことを検出する負圧波到達時期検出手段と、 前記負圧波到達時期検出手段により前記負圧波の排気ポ
ート到達時期の変化が検出されたときに、前記バルブタ
イミング調節手段を制御して、吸気弁と排気弁とのバル
ブオーバラップ期間中に前記負圧波が排気ポートに到達
するように前記バルブタイミングを変更する制御手段を
備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置。
5. A valve timing control device for an internal combustion engine provided with an exhaust passage having a connection portion, wherein the valve timing adjusting means changes at least one of an intake valve and an exhaust valve of the internal combustion engine; The arrival time of the negative pressure wave generated by the pulsation at the exhaust port is
Negative pressure wave arrival time detecting means for detecting that a change has occurred due to the occurrence of a clearance in the exhaust passage connection portion, When a change in the negative pressure wave reaching the exhaust port is detected by the negative pressure wave reaching time detecting means, A valve timing for an internal combustion engine comprising a control means for controlling the valve timing adjusting means to change the valve timing so that the negative pressure wave reaches an exhaust port during a valve overlap period between an intake valve and an exhaust valve. Control device.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009063831A1 (en) 2007-11-13 2009-05-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine controller
JP2010084530A (en) * 2008-09-29 2010-04-15 Mazda Motor Corp Exhaust emission control device for engine
WO2010073353A1 (en) * 2008-12-26 2010-07-01 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine
WO2010092678A1 (en) * 2009-02-13 2010-08-19 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine control device
EP2369164A1 (en) * 2008-12-10 2011-09-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus of internal combustion engine
WO2012098833A1 (en) * 2011-01-20 2012-07-26 Mazda Motor Corporation Intake and exhaust system for multi-cylinder engine

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8220263B2 (en) 2007-11-13 2012-07-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus for internal combustion engine
WO2009063831A1 (en) 2007-11-13 2009-05-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine controller
JP2010084530A (en) * 2008-09-29 2010-04-15 Mazda Motor Corp Exhaust emission control device for engine
EP2369164A1 (en) * 2008-12-10 2011-09-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus of internal combustion engine
EP2369164B1 (en) * 2008-12-10 2016-03-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus of an internal combustion engine
JP4816811B2 (en) * 2008-12-26 2011-11-16 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine
US8099228B2 (en) 2008-12-26 2012-01-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus for internal combustion engine
WO2010073353A1 (en) * 2008-12-26 2010-07-01 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine
CN101883919A (en) * 2009-02-13 2010-11-10 丰田自动车株式会社 Internal combustion engine control device
US8086385B2 (en) 2009-02-13 2011-12-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus for internal combustion engine
WO2010092678A1 (en) * 2009-02-13 2010-08-19 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine control device
WO2012098833A1 (en) * 2011-01-20 2012-07-26 Mazda Motor Corporation Intake and exhaust system for multi-cylinder engine
JP2012149585A (en) * 2011-01-20 2012-08-09 Mazda Motor Corp Intake and exhaust device for multi-cylinder engine
US9188095B2 (en) 2011-01-20 2015-11-17 Mazda Motor Corporation Intake and exhaust system for multi-cylinder engine

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