WO2005083249A1 - バルブタイミング制御装置 - Google Patents

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Nao Murase
Hiroki Ichinose
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Definitions

  • the present invention relates to a valve timing control device, and more particularly to a valve timing control device for controlling the valve timing of an intake valve and an exhaust valve of an internal combustion engine.
  • the flow rate of the intake air can be increased when the internal combustion engine is cold as compared with the normal state.
  • the fuel injected into the intake port is more likely to be atomized as the intake flow velocity is higher, and is less likely to adhere to the intake port or intake valve.
  • the fuel supplied to the internal combustion engine shows better combustibility as the atomization proceeds.
  • the air-fuel ratio control of the internal combustion engine it is easier to ensure the accuracy as the port weight is smaller. For this reason, according to the above-mentioned conventional apparatus, the stability of the internal combustion engine can be improved at the time of the cold start of the internal combustion engine, and the control accuracy of the air-fuel ratio can be improved.
  • the fuel injected into the intake port becomes more likely to adhere to the exhaust valve and its vicinity as the intake flow velocity increases.
  • the fuel adhering to the vicinity of the exhaust valve can be vaporized in the cylinder, so the adhesion is not a problem.
  • the fuel attached to the vicinity of the exhaust valve may not be vaporized in the cylinder, and may be exhausted as exhaust gas in the subsequent exhaust stroke. .
  • the above-mentioned conventional device has a characteristic that the exhaust emission is easily deteriorated, especially immediately after the start of the internal combustion engine.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems.
  • a good emission is obtained immediately after the start of the internal combustion engine. It is an object of the present invention to provide a valve timing control device capable of realizing characteristics.
  • a first invention is a valve timing control device for achieving the above object
  • a fuel injection valve that injects fuel into an intake port of an internal combustion engine, and a variable intake speed mechanism that varies the flow rate of intake air from the intake port into the cylinder
  • a variable exhaust mechanism that varies the pulp timing of the exhaust valve
  • Intake speed-up means for controlling the variable intake speed mechanism to a high-speed state for increasing the intake flow speed
  • an exhaust valve closing time retard control means that controls the closing timing of the exhaust valve to a retarded closing timing that is later than the normal closing timing
  • the intake speed increasing means controls the variable intake speed mechanism to the high speed state in a situation where warm-up of the internal combustion engine is not completed
  • the normal valve closing timing is a valve closing timing of an exhaust valve normally used after the internal combustion engine is warmed up
  • the exhaust valve closing timing retard control means may determine whether the exhaust valve closing timing is under the condition that the internal combustion engine has not been warmed up yet and the intake speed variable mechanism is controlled to the high speed state. Is controlled to the retard valve closing timing.
  • the intake speed variable mechanism includes an intake variable mechanism that varies a valve timing of an intake valve
  • the intake speed increasing means includes an intake valve opening timing retard control means for increasing the intake flow rate of intake air by controlling the opening timing of the intake valve to a retard opening timing after the exhaust top dead center.
  • variable intake speed mechanism includes a variable intake mechanism that varies a lift amount of an intake valve
  • the intake speed increasing means reduces the lift amount of the intake valve to reduce the amount of intake air.
  • an intake lift control means for increasing the inflow speed of the air.
  • the intake speed-up means is configured to increase the flow rate of the intake air in accordance with progress of warm-up of the internal combustion engine. It is characterized by having high-speed state setting means for changing the high-speed state.
  • the retarded valve closing timing setting in which the retarded valve closing timing is changed in the advance direction with the progress of warm-up of the internal combustion engine. Means is provided.
  • the retarded valve opening timing and the retarded valve closing timing are the same as those of the intake valve. It is a value that causes an overlap between the valve opening period and the exhaust valve opening period.
  • the internal combustion engine includes a plurality of exhaust valves in each cylinder,
  • the exhaust variable mechanism has a function of individually adjusting the valve timing of a plurality of exhaust valves arranged for each cylinder,
  • the closing timing of the exhaust valve can be set to the retarded closing timing. If the closing timing of the exhaust valve is set to the retarded closing timing, the in-cylinder negative pressure at the time of opening the intake valve can approach the atmospheric pressure side, and the instantaneous intake flow velocity at the time of opening the valve can be reduced. Can be suppressed. As a result, the amount of fuel adhering to the vicinity of the exhaust valve is reduced, and emission characteristics are improved.
  • the flow rate of intake air is increased to promote atomization of fuel, and the closing timing of the exhaust valve is retarded.
  • the amount of fuel adhering to the vicinity of the exhaust valve can be reduced.
  • a stable operation state can be maintained by setting the closing timing of the exhaust valve to the normal closing timing after the engine has exhibited good combustibility.
  • the valve opening timing of the intake valve can be set to the retarded valve opening timing after the exhaust top dead center.
  • the intake flow velocity can be reliably increased.
  • the lift amount of the intake valve can be changed.
  • the intake flow velocity increases as the lift of the intake valve decreases. Therefore, according to the present invention, it is possible to reliably increase the intake air flow velocity.
  • the intake air flow rate can be increased as the engine of the internal combustion engine advances. Therefore, according to the present invention, atomization of fuel can be promoted in accordance with the progress of warm-up. On the other hand, the fuel adhering to the vicinity of the exhaust valve does not affect the emission as the warm-up proceeds. For this reason, according to the present invention, in the warm-up process of the internal combustion engine, it is possible to realize a good operation state without deterioration of the emission.
  • the retard valve closing timing and That is, the closing timing of the exhaust valve is advanced, and as a result, the intake flow velocity can be increased.
  • atomization of fuel can be promoted in accordance with the progress of warm-up.
  • fuel adhering to the vicinity of the exhaust valve does not affect emissions as the warm-up proceeds.
  • the seventh aspect at least immediately after the start of the internal combustion engine, it is possible to cause an overlap between the opening period of the intake valve and the opening period of the exhaust valve. If the valve overlap occurs in a region later than the top dead center of the exhaust, the intake valve will be opened under the condition that the exhaust gas flows back into the cylinder from the exhaust passage. In this case, the flow of the exhaust gas flowing backward can sufficiently suppress the adhesion of the fuel to the vicinity of the exhaust valve.
  • the exhaust valves that are required to be stopped are changed to: It can be operated while delaying the valve opening timing. If the opening timing of the exhaust valve is delayed, the outflow of exhaust gas from the exhaust valve is suppressed, so that an effect similar to that obtained when the exhaust valve is stopped can be obtained. On the other hand, if all the exhaust valves are operated, the intake flow velocity when the intake valves are opened is suppressed, and it is attached near the exhaust valves, compared to when some of the exhaust valves are stopped. The amount of fuel can be reduced. For this reason, according to the present invention, it is possible to effectively prevent deterioration of emission while ensuring a desired effect in a situation where a stop is required for some of the exhaust valves.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows an intake valve executed in the system according to the first embodiment of the present invention. It is a figure for explaining an outline of standard opening control.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an outline of intake valve delay opening control executed in the system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a state in which fuel is sucked into the cylinder from the intake port immediately after the intake valve is opened under the intake valve delay opening control.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of a method used in the first embodiment of the present invention to prevent emission characteristics from being deteriorated due to execution of intake valve delay opening control.
  • FIG. 6 is a timing chart illustrating an example of a specific operation realized after the start of the internal combustion engine in the system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart of a routine executed in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the principle of the method used in the second embodiment of the present invention to prevent the deterioration of the emission characteristics while executing the one-valve stop operation and the intake valve late opening control in combination.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the principle of the method used in the second embodiment of the present invention to prevent the deterioration of the emission characteristics while executing the one-valve stop operation and the intake valve late opening control in combination.
  • FIG. 9 is a flowchart of a routine executed in the second embodiment of the present invention for setting the intake valve opening timing IV0 and the exhaust valve closing timing EVC.
  • FIG. 10 is a flowchart of a routine executed in the second embodiment of the present invention to switch the operation method of the exhaust valve.
  • FIG. 1 shows a diagram for explaining the configuration of the first embodiment of the present invention.
  • the system of the embodiment includes an internal combustion engine 1 °.
  • the internal combustion engine 10 has a plurality of cylinders, and FIG. 1 shows one of them.
  • Each cylinder communicates with an intake passage 14 via an intake port 12 and an exhaust passage 18 via an exhaust port 16.
  • An air flow meter 20 for detecting the intake air amount Ga is incorporated in the intake passage 14.
  • a fuel injection valve 22 for injecting fuel into the intake port 12 is disposed in the intake port 12.
  • Each cylinder is provided with two intake valves 24 (only one is shown in Fig. 1), and the inside of the cylinder and the intake port 12 are opened and closed by opening and closing the intake valve 24. , Conducted or interrupted.
  • Each cylinder is further provided with two exhaust valves 26.
  • the inside of the cylinder and the exhaust port 16 are brought into a conductive state or shut off by opening and closing the exhaust valve 26.
  • An air-fuel ratio sensor 28 that emits an output according to the exhaust air-fuel ratio is disposed in the exhaust passage 18.
  • variable intake mechanism 30 and a variable exhaust mechanism 32 are connected to the intake valve 24 and the exhaust valve 26, respectively.
  • Each of the variable intake mechanism 30 and the variable exhaust mechanism 32 is provided for each valve body, and the two intake valves 24 and the two exhaust valves 26 arranged in each cylinder are separately provided. It can be opened and closed independently.
  • the variable intake mechanism 30 and the variable exhaust mechanism 32 are realized by, for example, an electromagnetic actuator that can open and close the valve body by electromagnetic force.
  • the lift amount of each intake valve 24 is The operating angle, valve timing (opening / closing timing), or each of the individual exhaust valves 26 can be freely changed independently of the valve opening characteristics of other valve bodies.
  • the system of the present embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 40.
  • the ECU 40 includes a rotation speed sensor 42 for detecting the engine speed Ne and a cooling water temperature THW.
  • the water temperature sensor 4 is connected.
  • the ECU 40 can control actuators such as the fuel injection valve 22, the variable intake mechanism 30, and the variable exhaust mechanism 32 based on the outputs of these sensors.
  • the “intake valve standard opening control” that opens the intake valve 24 at a standard timing in accordance with the operating state of the internal combustion engine 10, and the delay of the intake valve 24 that is later than the standard timing It is possible to selectively execute “suction valve late opening control” that opens at angular timing.
  • “intake valve standard opening control” the outline of the "intake valve standard opening control” will be described first.
  • FIG. 2A is a diagram in which the standard opening period 50 of the intake valve 24 realized by the standard opening control of the intake valve and the standard opening period 52 of the exhaust valve 26 are superimposed.
  • the exhaust valve 26 is normally opened around 45 ° CA (Crank Angle) before the exhaust bottom dead center (BDC), and thereafter, The valve closes at about 3 ° CA after top dead center (TDC).
  • the intake valve 24 opens near the top dead center of the exhaust gas, and the number is after the bottom dead center of the intake. Close valve at CA.
  • the curve shown by the one-dot chain line in FIG. 2 (B) is the lift curve corresponding to the period 52 of the exhaust valve 26 described above, while the curve shown by the solid line in FIG. 4 is a lift curve corresponding to the standard valve opening period 50 of FIG. 2 (C) and 2 (D) show the flow rate of the intake air generated when the intake valve 24 and the exhaust valve 26 lift as shown in FIG. 2 (B), respectively. ⁇ , Indicates the flow rate of gas passing through the intake valve 24.
  • FIGS. 2 (C) and 2 (D) a negative flow rate and a negative flow rate are shown immediately after the intake valve 24 is opened and immediately after the intake BDC.
  • burned gas flows from exhaust port 16 to intake port 12 during valve overlap.
  • the latter represents a phenomenon in which, after the intake BDC, the gas sucked into the cylinder flows back to the intake port 12 with the decrease in the cylinder volume after the intake BDC.
  • FIG. 3A is a diagram in which the late opening period 54 of the intake valve 24 realized by the intake valve late opening control and the standard opening period 52 of the exhaust valve 26 are superimposed. .
  • the intake valve 24 is kept closed until about 40 ° CA after the exhaust top dead center, and then 16 ° before the intake bottom dead center. The valve is opened to the vicinity of CA.
  • the curve shown by the dashed line in Fig. 3 (B) is the lift curve of the exhaust valve corresponding to the standard valve opening period 52.
  • the curve shown by the solid line in FIG. 3B is a lift curve corresponding to the above-described late opening period 54 of the intake valve 24. In this case, when the opening period of the intake valve 24 is set to the delayed opening period 54, the lift amount of the intake valve 24 is also reduced.
  • Figures 3 (C) and 3 (D) show the intake air generated when the intake valve 24 and exhaust valve 26 operate as shown in Figures 3 (A) and 3 (B), respectively.
  • the flow velocity and the flow rate of the gas passing through the intake valve 24 are shown.
  • the exhaust valve 26 is closed, and then, until the intake valve 24 is opened, the inside of the cylinder is the intake port. It is shut off from both 1 and 2 and the exhaust port 16. For this reason, negative pressure is created in the cylinder at the timing when the intake valve 24 opens.
  • volume change speed the volume change amount of the in-cylinder space per unit time (hereinafter referred to as “volume change speed”) becomes minimum when the crank angle passes through the top dead center or the bottom dead center. Maximum at corners.
  • volume change speed the opening timing of the intake valve 24 is near TDC, while under the intake valve slow opening control, the opening timing is determined by the volume change rate in the cylinder. Is higher around 40 ° CA after TDC. For this reason, under the intake valve late opening control, the intake valve 24 must be opened in a situation where the cylinder volume is increasing at a higher speed than when the intake valve standard opening control is executed. become.
  • the intake valve standard opening control does not generate a large negative pressure in the cylinder, and therefore has the advantage that the bombing loss can be suppressed compared to the intake valve slow opening control.
  • the intake valve late opening control should be used in the warm-up process in which the fuel is unlikely to evaporate, and the intake valve standard opening control should be used after the internal combustion engine has sufficiently warmed up. For example, it is possible to achieve both stable warm-up operation and excellent fuel economy characteristics.
  • the intake valve late opening control is particularly suitable for an internal combustion engine that is in the process of This is an effective control to stabilize the operation of Seki.
  • the intake valve late-opening control also has a characteristic that the emission characteristics are easily deteriorated when the internal combustion engine is at a sufficiently low temperature.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the reason why the above characteristics occur. More specifically, FIG. 4 is a diagram showing a state in which fuel is sucked into the cylinder from the intake port 12 immediately after the intake valve 24 is opened under the intake valve late opening control. is there. Under the intake valve slow opening control, as described above, when the intake valve 24 is opened, the flow velocity toward the inside of the cylinder temporarily becomes sufficiently high. As a result, part of the fuel that was being injected into the intake port 12 was reduced. As soon as it reaches the vicinity of the exhaust valve 26, as shown in FIG. 4, the liquid adheres to the exhaust valve 26 and its surroundings in the form of droplets.
  • the fuel that adheres during the intake and compression strokes evaporates, so that the fuel does not significantly affect the emissions.
  • the fuel adhering to the exhaust valve 26 and its surroundings cannot be sufficiently vaporized and is discharged together with the burned gas in the subsequent exhaust stroke. Things happen. In this case, unburned HC components are mixed in the exhaust gas, and the emission characteristics are likely to be deteriorated.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of the technique used in the present embodiment in order to prevent the deterioration of the emission characteristics due to the execution of the intake valve delay opening control. More specifically, FIG. 5 (A) shows that the intake valve 24 has a late opening period 54, the exhaust valve 26 has a standard opening period 52 (left), and the exhaust valve 26 has a 20 ° opening period.
  • FIG. 9 is a diagram comparing the CA retarded valve opening period 56 (center) and the exhaust valve 26 40 ° CA retarded valve opening period 58 (right).
  • 5 (B), 5 (C) and 5 (D) show the intake valve 24 and the exhaust valve corresponding to the valve opening period shown in FIG. 5 (A), respectively. It shows the lift amount of the gas valve 26, the flow velocity of the gas passing through the intake valve 24, and the flow rate of the gas passing through the intake valve 24.
  • the exhaust valve 26 remains open until around 23 ° CA after the exhaust TDC. Further, according to the 40 ° CA retarded valve opening period 58, the exhaust valve 26 maintains the exhaust state until the exhaust 0 (: about 43 ° CA later.
  • the exhaust valve 26 is open
  • the negative pressure in the cylinder during the opening of the late opening valve period 54 that is, when the intake valve 24 opens (40 ° CA after TDC)
  • the value becomes smaller (closer to the atmospheric pressure) as the valve opening period of valve 6 is retarded, so that when the intake valve 24 is opened, the flow velocity and flow rate of gas passing therethrough are reduced by the exhaust valve 26.
  • the valve opening period is 40 ° CA retarded valve opening period 58, the speed becomes the lowest and the minimum.
  • the 40 ° CA retarded valve opening period 58 has characteristics suitable for preventing deterioration of the emission characteristics when performing the intake valve retarded opening control in a low-temperature environment.
  • the period between 40 ° CA after TDC and 43 ° CA after TDC indicates that the exhaust valve 26 and the intake valve 24 are both open.
  • the 40 ° CA retarded valve opening period 58 also has favorable characteristics for reducing the amount of fuel adhering around the exhaust valve 26 and improving emission characteristics.
  • the emission characteristics when the intake valve delay opening control is performed in a low temperature environment can be improved by delaying the opening timing of the exhaust valve 26, and furthermore, the retardation can be improved. This can be further improved by causing valve overlap.
  • the system of the present embodiment utilizes the above principle to prevent the emission characteristics from deteriorating due to the execution of the intake valve delay opening control.
  • FIG. 6 is a timing chart for explaining an example of a specific operation realized after the start of the internal combustion engine 10 in the system of the present embodiment.
  • Fig. 6 (A) shows changes in engine speed Ne
  • Fig. 6 (B) shows changes in engine temperature Teng (same as cooling water temperature THW)
  • Fig. 6 (C) shows changes in fuel injection amount TAU.
  • FIGS. 6 (D) and 6 (E) show changes in the valve opening timing IV0 of the intake valve 24 and changes in the valve closing timing EVC of the exhaust valve 26, respectively.
  • the engine temperature Teng is the cold determination temperature T.
  • the internal combustion engine 10 has been started under lower conditions.
  • the fuel injection amount TAU is set to a value larger than the cold determination amount TAU1 due to the start-time increase correction.
  • the correction amount by the startup fuel amount increase with increasing engine temperature Teng leaves less, also the to decrease when the Teng- T 0 until TAU force S TAU1 during idle.
  • the engine temperature Teng is the cold determination temperature T ′. If it is lower, the valve opening timing IV0 of the intake valve 24 is set to the initial value of the retarded valve opening timing (for example, 30 ° CA after TDC), and the valve closing timing EVC of the exhaust valve is retarded. It is set to the initial value of the valve closing time (for example, 43 ° CA after TDC).
  • the initial value of the retarded valve opening timing is a value delayed from the valve opening timing IV0 used under the intake valve standard opening control. Therefore, according to the valve opening timing IV0, the intake port 1 Atomization of the fuel flowing into the cylinder from 2 can be promoted, and the internal combustion engine placed in a low-temperature environment can be operated stably.
  • the initial value of the retard valve closing timing is a value that is sufficiently retarded from TDC and a value that causes valve overlap with the above valve opening timing IV0. Therefore, according to such a valve closing timing EVC, the amount of fuel attached to the exhaust valve 26 and its vicinity can be made sufficiently small, and emission characteristics at the time of a cold start can be maintained satisfactorily. . 'In the example shown in FIG. 6, at time tl, the engine temperature Teng is the cold determination temperature T. , And as a result, the fuel injection amount TAU at idle decreases to the cold determination amount TAU1.
  • the system of the present embodiment thereafter sets the valve opening timing IV0 of the intake valve 24 to the retarded opening in order to further promote the atomization of fuel.
  • the valve timing (30 ° CA after TDC) is further changed in the retard direction, and the closing timing EVC of the exhaust valve 26 is advanced from the above-mentioned retard closing timing (c0 (43 ° CA after)). Vary in the angular direction.
  • the valve opening timing IV0 of the intake valve 24 is gradually retarded until the convergence value of the retarded valve opening timing (for example, 40 ° CA after TDC) is reached.
  • the closing timing EVC of the exhaust valve 26 is gradually advanced until it reaches a convergence value (for example, TDC) of the retarded closing timing.
  • TDC convergence value
  • the opening period of the intake valve 24 is gradually retarded until the above-described delayed opening period 54 is reached, and the opening period of the exhaust valve 26 is the standard opening period described above. It is gradually advanced until period 52 is reached (see Fig. 3 (A)).
  • the valve opening timing IV0 of the intake valve 24 and the valve closing timing EVC of the exhaust valve 26 have reached their convergence values at the time t2.
  • the flow velocity generated when the intake valve 24 is opened is likely to be so high that the retarded valve opening timing of the intake valve 24 and the retarded valve closing timing of the exhaust valve 26 are changed as described above. For this reason, the momentum of the fuel flowing into the cylinder gradually increases with the passage of time from time tl until time t2.
  • the atomization of fuel is promoted as the momentum during its inflow increases.
  • the more the momentum increases the more easily the inflowing fuel reaches the vicinity of the exhaust valve 26.
  • the increase in the fuel injection amount TAU is starting to decrease, and the amount of fuel flowing into the cylinder itself is smaller than immediately after the start.
  • the engine temperature Teng has increased to some extent. For this reason, even if the momentum of the fuel at the time of inflow increases, a large amount of fuel that cannot be vaporized does not reach the vicinity of the exhaust valve 26, and due to the increase of the momentum, the emission characteristics are reduced. None worsens.
  • the intake valve 24 opens during the late-opening period 54 and the exhaust valve 26 opens during the standard opening period.
  • the variable intake mechanism 3 and the variable exhaust mechanism 32 are driven so that the valve period is 52. As a result, both good emission characteristics and stable operation of the internal combustion engine 10 are realized.
  • FIG. 7 is a flowchart of a routine executed by the ECU 40 in the present embodiment to realize the above functions. This routine is started when the internal combustion engine 10 is started, and thereafter is repeatedly executed at predetermined intervals.
  • step 100 it is determined whether or not the current process is a process at the time of starting (step 100).
  • the current process is the first process after the start of the internal combustion engine 10 based on the state of the ignition switch and the engine speed Ne.
  • the opening timing of the intake valve 24 is set to the initial value of the retarded opening timing (for example, 30 ° CA after TDC), and the exhaust valve 26 is closed.
  • the valve timing is set to the initial value of the retarded valve closing timing (eg, end 0 (later 43 ° CA)) (step 102). In this case, it is determined that the processing of step 102 has been executed, and the processing is jumped.
  • step 104 it is determined whether or not the fuel injection amount TAU force S and the cold determination amount TAU1 are equal to or less than.
  • TAU TAU1 it is determined that the internal combustion engine 10 is at a sufficiently low temperature and that the flow velocity of the gas flowing into the cylinder needs to be suppressed to some extent.
  • the opening timing IV0 of the intake valve 24 and the closing timing EVC of the exhaust valve 26 are set to the initial value of the retarded valve opening timing (30 ° CA after TDC) and the retarded valve closing timing, respectively. It is necessary to maintain the initial value (43 ° CA after TDC). In this case, the request is realized by immediately ending this routine.
  • the internal combustion engine 10 is warmed up to some extent, and the flow velocity of the gas flowing into the cylinder should be gradually increased. Can be determined to be possible.
  • the valve opening timing IV0 of the intake valve 24 is changed in the retard direction by the predetermined width 6 i (Step 10 6 ), further, the closing timing of the exhaust valve 2 6 EVC is changed to only the advance direction a predetermined width theta 2 retarded the closing timing of the convergence value EVCLM the (TDC) as a limit value (step 1 0 8).
  • valve opening timing IV0 of the intake valve 24 and the valve closing timing EVC of the exhaust valve 26 are adjusted in accordance with the progress of warming-up of the internal combustion engine 10, as shown in FIGS. Each can be varied, as shown in E). For this reason, according to the system of the present embodiment, it is possible to execute the intake valve slow opening control without deteriorating the emission characteristics even in a low-temperature environment. Both excellent emission characteristics can be realized.
  • the deterioration of the emission characteristics due to the execution of the intake valve delay opening control may be caused by prohibiting the intake valve delay opening control in a low temperature environment without performing the above-described control. If so, it can be prevented.
  • the method used in the present embodiment that is, according to the method of performing the intake valve delay opening control while delaying the closing timing EVC of the exhaust valve 26, the exhaust gas Can be taken into the cylinder, so that the effect of promoting warm-up of the internal combustion engine 10 can be obtained.
  • the method of the present embodiment can achieve an excellent effect compared to the method of simply prohibiting the intake valve delay opening control in a low-temperature environment.
  • the opening timing IV0 of the intake valve 24 and the closing timing EVC of the exhaust valve 26 are gradually delayed in a region where the fuel injection amount TAU is equal to or less than the cold determination TAU1.
  • the angle is advanced or advanced, the method of determining whether or not to perform the processing is not limited to this. That is, whether or not the processing of retarding or advancing the opening timing IV0 of the intake valve 24 and the closing timing EVC of the exhaust valve is performed depends on whether the engine temperature Teng is higher than the cold determination value. It may be determined.
  • the opening timing IV0 of the intake valve 24 and the closing timing EVC of the exhaust valve 26 are set to a certain width or 6 2 , respectively.
  • the angle is retarded or advanced, but the method of processing is not limited to this.
  • a map is prepared in which the retard opening timing of the intake valve 24 and the retard closing timing of the exhaust valve 26 are determined in relation to the fuel injection amount TAU or the engine temperature Teng. In advance, those values may be set by referring to the map.
  • valve opening timing IV0 of the intake valve 24 and the exhaust Although the valve closing timing EVC of the valve 26 is determined, the method for determining them is not limited to this. You That is, when the fuel injection amount TAU and the engine temperature Teng do not maintain a unique relationship, the opening timing IV0 of the intake valve 24 and the closing of the exhaust valve 26 based on both TAU and Teng. Timing EVC may be decided.
  • the initial value of the retarded valve opening timing of the intake valve 24 and the initial value of the retarded valve closing timing of the exhaust valve 26 are the values that cause the valve overlap. However, those settings are not limited to this. That is, the initial value of the retarded valve closing timing of the exhaust valve 26 is sufficient if it is retarded from the valve closing timing at the standard time, and it is not always necessary to cause the valve overlap.
  • variable intake mechanism 30 and the variable exhaust mechanism 32 are realized using electromagnetic actuators, respectively, but the configuration is not limited to this.
  • the intake variable mechanism 30 and the variable exhaust mechanism 32 need only be able to change the valve timing (valve opening timing) of the intake valve 24 and the exhaust valve 26, and are mechanical mechanisms. You may.
  • valve opening timing IV0 of the intake valve 24 and the valve closing timing EVC of the exhaust valve 26 are retarded only during the warm-up process of the internal combustion engine 10.
  • the present invention is not limited to this. That is, the retard control is useful in reducing the amount of fuel adhering to the vicinity of the exhaust valve 26 even after the warm-up, and when the reduction is necessary, the intake valve 24 is opened.
  • the valve timing IV0 and the closing timing of the exhaust valve 26 EVC may be retarded after the internal combustion engine 10 is warmed up.
  • the method of increasing the flow velocity of the intake air flowing into the cylinder from the intake port is limited to the method of delaying the valve opening timing IV0 of the intake valve 24.
  • the present invention is not limited to this. That is, the present invention reduces the amount of fuel adhering to the vicinity of the exhaust valve 26 when the intake air velocity is increased.
  • the method for increasing the intake flow velocity is not limited to the method for delaying the valve opening timing IV0 of the intake valve 24. Specifically, for example, instead of, or in conjunction with, retarding the valve opening timing IV0 of the intake valve 24, the intake flow speed is increased by reducing the lift amount of the intake valve 24. It may be.
  • variable intake mechanism 30 corresponds to the “variable intake speed mechanism” in the first invention.
  • the ECU 40 force S, the processing of steps 100 to 108, and the opening timing IV0 of the intake valve 24 are set to the retarded opening timing by the processing of steps 100 to 108, whereby "Intake speed-up means” and “intake valve opening timing retard control means” in the third aspect of the invention.
  • the processing of steps 100 to 108 retards the valve closing timing EVC of the exhaust valve 26.
  • the “exhaust valve closing timing retard control means” of the first invention is realized.
  • the ECU 40 executes the processing in steps 100 to 108 instead of setting the intake valve opening timing to the retarded valve opening timing.
  • the “intake lift amount control means” in the fourth invention can be realized.
  • the ECU 40 executes the processing in step 1 • 6 to execute the “high-speed state setting means” in the fifth invention.
  • the “retarding valve closing timing setting means” in the sixth aspect of the present invention is realized.
  • Embodiment 2 a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the system according to the present embodiment causes the ECU 40 to execute the routine shown in FIGS. 9 and 10 described later instead of the routine shown in FIG. 7 using the hardware configuration in the first embodiment. This can be achieved.
  • an operation of stopping one of the two exhaust valves 26 arranged in each cylinder of the internal combustion engine 10 under a predetermined operating condition that is, a so-called single valve stop operation is required.
  • the single-valve stop operation is required in a situation in which the internal combustion engine 10 needs to be quickly warmed up, for example, immediately after the internal combustion engine 10 is cold started.
  • the gas burned in the cylinder can be left in the cylinder longer if one exhaust valve 26 is kept closed in the exhaust stroke than if two exhaust valves are opened.
  • the energy (heat) of the combustion gas is more easily absorbed by the main body of the internal combustion engine 10 as the gas is retained in the cylinder for a longer time. For this reason, according to the one-valve stop operation, it is possible to create an environment suitable for promoting the warm-up of the internal combustion engine 10 by reducing the exhaust loss.
  • single-valve stop operation is an effective means for advancing the engine early under conditions where the internal combustion engine is sufficiently cold, such as immediately after a cold start.
  • the execution of the one-valve stop operation is required during the cold operation in which fuel vaporization is poor.
  • the atomization of the fuel injected into the intake port 12 during the cold start can be promoted by performing the intake valve slow opening control. For this reason, immediately after the internal combustion engine 10 is cold started, a one-valve stop operation is performed to promote warm-up, and the intake valve is slowly opened to maintain stable operation. It is conceivable to execute the control.
  • the in-cylinder pressure is more likely to be reduced to a negative pressure than when both exhaust valves 26 are opened and closed. More specifically, comparing the situation under execution of the intake valve delay opening control, the in-cylinder pressure at the time of opening the intake valve 24 is higher in the single valve operation than in the normal operation. Large negative pressure values are likely to occur. For this reason, when the intake valve slow opening control is combined with the one-valve stop operation, a larger amount of fuel adheres to the exhaust valve 26 and its surroundings than when the control is combined with the normal operation. Easy to do.
  • the phenomenon occurs particularly in the vicinity of the stopped exhaust valve 26. Appears more prominently. That is, in the system according to the first embodiment, when the intake valve delay opening control is performed in a low-temperature environment, at least immediately after the internal combustion engine 10 is started, the exhaust valve 26 is closed so that valve overlap occurs. The valve timing will be retarded.
  • the fuel adheres to the exhaust valve 26 and its vicinity, particularly, the stopped exhaust valve 26 and its vicinity. It has the property that it is easy to cause. Therefore, if the combination of the one-valve stop operation and the intake valve slow-open control is executed immediately after the cold start of the internal combustion engine 10, the emission characteristics will be reduced. Deterioration easily occurs.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the principle of the method used in the present embodiment to prevent the deterioration. Specifically, FIG. 8 (A) shows the first retardation to be applied to one exhaust valve 26 during the retarded opening period 54 of the intake valve 24 used under execution of the intake valve retarding control.
  • FIG. 9 is a diagram in which an angular valve opening period 60 and a second retard valve opening period 62 to be applied to the other exhaust valve 26 are overlapped.
  • FIG. 8B is a diagram showing the lift amount of the intake valve 24 and the lift amounts of the one and other exhaust valves 26 corresponding to the valve opening period shown in FIG. 8A.
  • the first retarded valve opening period 60 is a period set based on the same concept as the 40 ° CA retarded valve opening period used in the first embodiment. According to the first retarded valve opening period 60, the exhaust valve 26 is kept open during the period up to 45 ° CA after the exhaust BDC force and exhaust TDC. According to such a valve closing timing EVC, a valve overlap of 5 ° CA is generated with respect to the retarded valve opening period 54 of the intake valve 24, and the exhaust valve 26 using the valve closing timing EVC 2 6 Can be effectively prevented from adhering in the vicinity of.
  • the exhaust valve 26 is kept closed until around 45 ° CA before the exhaust TDC, and thereafter, until around 45 ° CA after the exhaust TDC.
  • the valve is opened.
  • the valve closing timing EVC of the second retarded valve opening period 62 is the same as that of the first retarded valve opening period 60. Therefore, even during the second retarded valve opening period 62, a valve overlap of 5 ° CA can be generated to effectively prevent fuel from adhering near the exhaust valve 26.
  • the intake valve late opening control can be performed in a low temperature environment without deteriorating the emission characteristics. It is possible to execute both the one-valve stop operation. When such an operation is realized, it is possible to speed up the progress of the warm-up while stably operating the internal combustion engine 10 in the warm-up process.
  • FIG. 9 is a flowchart of a routine executed by the ECU 40 to set the valve opening timing IV0 of the intake valve 24 and the valve closing timing EVC of the exhaust valve 26.
  • the routine shown in FIG. 9 is the same as the routine shown in FIG. 7, except that the processing of steps 110 and 112 is added after step 108.
  • the intake valve 24 It is determined whether the valve opening timing IV0 and the valve closing timing EVC of the exhaust valve 26 have reached their convergence values IV0LM and EVCLM (step 110). If the determination is affirmative, the convergence flag XFS is set to the ON state (step 112).
  • the ECU 40 in the present embodiment needs to execute the intake valve slow opening control while suppressing the flow velocity of the gas flowing into the cylinder by checking the state of the convergence flag XFS, or However, it is possible to determine whether such suppression of the flow velocity is no longer necessary. In other words, the ECU 40 in the present embodiment determines whether it is necessary to prevent the fuel from adhering to the exhaust valve 26 and its surroundings by observing the state of the convergence flag XFS, or to prevent the adhesion. Must It is possible to determine whether the point has disappeared.
  • FIG. 10 is a flowchart of a routine executed by the ECU 40 to switch the operation method of the exhaust valve 26.
  • this routine first, it is determined whether or not the execution condition of the one-valve stop operation is satisfied (step 120). Here, specifically, the determination is made based on the engine temperature Teng and the like. If it is determined that the condition for performing the one-valve stop operation is not satisfied, the control for the two exhaust valves 26 is both standard control (step 122).
  • the “standard control” means that the exhaust valve 26 is opened such that the valve is opened for a predetermined standard period (for example, 22 ° CA) and then closed at the valve closing timing EVC determined by the routine shown in FIG. This is the control for driving.
  • the processing of the present step 122 is performed, the internal combustion engine 10 thereafter operates in the same manner as in the first embodiment.
  • step 120 If it is determined in step 120 that the execution condition of the one-valve stop operation is satisfied, then it is determined whether or not the convergence flag XFS is still OFF (step 122). . If the establishment of XFS ⁇ OFF is recognized, it can be determined that the need to prevent the adhesion of fuel to the exhaust valve 26 continues. In this case, the control of one exhaust valve 26 is set as the standard control, and the control of the other exhaust valve 26 is set as the valve opening retard control (step 1226).
  • valve opening retard control is a control in which the exhaust valve 26 is opened only during a period from a predetermined crank angle immediately before the exhaust TDC to the valve closing timing EVC determined by the routine shown in FIG. . If the valve closing timing EVC is, for example, 45 ° CA after TDC, the exhaust valve 26 operates according to the second valve opening period 62 shown in FIG. 8 by performing the valve opening retard control. Will be shown.
  • step 1 26 Once the processing of step 1 26 is executed, thereafter, in a low-temperature environment, it is possible to realize an operation similar to the single-valve stop operation while preventing both the fuel adhesion to the two exhaust valves 26. Can be. As a result, while realizing stable cold operation, The engine of the internal combustion engine 10 can be advanced efficiently.
  • step 124 If it is determined in step 124 that the convergence flag XFS is not OFF, it can be determined that the need to prevent the fuel from adhering to the exhaust valve 26 has already been eliminated.
  • the control of one exhaust valve 26 is set to the standard control, and the control of the other exhaust valve 26 is set to the stop control (step 128).
  • the “stop control” is a control in which the exhaust valve 26 is constantly stopped. Therefore, when the processing of this step 128 is executed, the normal single-valve stop operation is thereafter executed. In this case, the adhesion of the fuel to the exhaust valve 26 does not deteriorate the emission characteristics at all, so that the single-valve stop operation can be continued without any inconvenience.
  • the case and operation of the first embodiment, and the opening timing of the one exhaust valve 26 is determined.
  • the delayed operation and the operation of the normal one-valve stop operation can be realized by appropriately switching.
  • stable cold operation is realized while always maintaining good emission characteristics, and the internal combustion engine 1 is efficiently operated. You can advance 0 machines.
  • the initial value of the retarded valve opening timing of the intake valve 24 and the initial value of the retarded valve closing timing of the exhaust valve 26 are It is determined that the valve overlap occurs, but these settings do not necessarily need to cause the valve overlap as in the case of the first embodiment.
  • variable intake mechanism 30 and the variable exhaust mechanism 32 are realized using electromagnetic actuators, respectively, but the configuration is not limited to this.
  • the variable intake mechanism 30 needs only to be able to change the valve timing (valve opening timing) of the intake valve 24, and the variable exhaust mechanism 32 has the pulp timing of the individual exhaust valve 26.
  • Any mechanism capable of independently changing the values may be used, and each may be a mechanical mechanism.
  • one of the exhaust valves 26 is opened after delaying the valve closing timing.
  • control of the exhaust valve 26 is not necessarily required to be performed in combination with the intake valve late opening control.
  • the exhaust valve 26 may be opened after the valve opening timing is delayed.
  • the ECU 40 executes the processing of step 120 to execute the “partial stop request determination means” in the eighth invention, thus, the “exhaust valve control means” in the eighth aspect of the present invention is realized.

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Abstract

内燃機関１０の吸気ポートに燃料噴射弁２２を配置する。吸気弁２４のバルブタイミングを可変とする吸気可変機構３０、並びに排気弁２６のバルブタイミングを可変とする排気可変機構３２を設ける。内燃機関の始動直後は吸気弁２４の開弁時期を排気上死点後の遅角開弁時期に制御して燃料の微粒化促進を図る。その際、筒内に流入した燃料が排気弁２６およびその周辺に付着しないように、排気弁２６の閉弁時期も通常閉弁時期より遅い遅角閉弁時期に制御する。

Description

明細書 バルブタイミング制： ί卸装置 技術分野
この発明は、 バルブタイミング制御装置に^ ί系り、 特に、 内燃機関の吸気 弁および排気弁のバルブタイミングを制御するためのバルブタイミング制 御装置に関する。 背景技術
従来、 例えば日本特開 2 0 0 2— 2 4 2 7 1 3号公報に開示されるよう に、 内燃機関の冷間時において、 吸気弁の開弁時期を遅角させる装置が知 られている。 この装置では、 具体的には、 内燃機関の温度が 0〜 5 0 °Cの 範囲に属している場合は、 吸気弁の開弁時期が、 排気上死点より遅角側の 領域で、 通常の開弁時期より遅角側に設定される。
クランク角が排気上死点を超えた領域では、 吸気弁の開弁時期が遅角さ れるほど、 吸気流速が高くなる。 このため、 上記従来の装置によれば、 内 燃機関の冷間時には、 通常時に比して吸気の流速を速めることができる。 吸気ポートに噴射される燃料は、 吸気流速が速いほど微粒化され易く、 ま た、 吸気ポートや吸気弁に付着し難い。
内燃機関に供給される燃料は、 微粒化が進むほど良好な燃焼性を示す。 また、 内燃機関における空燃比制御は、 ポー トウエツ ト量が少ないほど、 その精度の確保が容易である。 このため、 上記従来の装置によれば、 内燃 機関の冷間始動時に、 内燃機関の安定性を高め、 また、 空燃比の制御精度 を高めることができる。
尚、 出願人は、 本発明に関連するものとして、 上記の文献を含めて、 以 下に記載する文献を認識している。
[特許文献 1 ] ·
日本特開 2 0 0 2— 24 2 7 1 3号公報
[特許文献 2]
日本特開平 6— 3 2 3 1 6 8号公報
[特許文献 3]
日本特開平 1 0— 2 5 2 5 7 5号公報 発明の開示
しかしながら、 内燃機関においては、 吸気流速が速まるほど、 吸気ポー トに噴射された燃料が、 排気弁およびその近傍に付着し易くなる。 内燃機 関の暧機がある程度進んだ段階では、 排気弁の近傍に付着した燃料が、 筒 内で気化することができるため、 その付着はさほど問題にはならない。
ところが、 内燃機関が十分に低温である状況下では、 排気弁の近傍に付 着した燃料が、 筒内で気化することができず、 その後の排気行程において 排気ガスとして排出される事態が生じ得る。このため、上記従来の装置は、 特に、 内燃機関の始動直後において、 排気ェミ ッションを悪化させ易いと いう特性を有していた。
この発明は、 上述のような課題を解決するためになされたもので、 内燃 機関の暖機過程において、 吸気流速を利用した燃料の微粒化を行いつつ、 内燃機関の始動直後から、 良好なエミッション特性を実現することのでき るバルブタイミング制御装置を提供することを目的とする。
第 1の発明は、 上記の目的を達成するため、 バルブタイミング制御装置 であって、
内燃機関の吸気ポートに対して燃料を噴射する燃料噴射弁と、 吸気ポートから筒内への吸気の流入速度を可変とする吸気速度可変機構 と、
排気弁のパルプタイミングを可変とする排気可変機構と、
前記吸気速度可変機構を、 吸気の流入速度を高めるための高速状態に制 御する吸気高速化手段と、
前記吸気速度可変機構が前記高速状態に制御されている状況下で、 排気 弁の閉弁時期を通常閉弁時期より遅い遅角閉弁時期に制御する排気閉弁時 期遅角制御手段と、
を備えることを特徴とする。
また、 第 2の発明は、 第 1の発明において、 前記吸気高速化手段は、 内 燃機関の暖機が未完了である状況下で、 前記吸気速度可変機構を前記高速 状態に制御し、
前記通常閉弁時期は、 内燃機関の暖機後に通常用いられる排気弁の閉弁 時期であり、
前記排気閉弁時期遅角制御手段は、 内燃機関の暖機が未完了であり、 か つ、 前記吸気速度可変機構が前記高速状態に制御されている状況下で、 排 気弁の閉弁時期を前記遅角閉弁時期に制御することを特徴とする。
また、 第 3の発明は、 第 1または第 2の発明において、
前記吸気速度可変機構は、 吸気弁のバルブタイミングを可変とする吸気 可変機構を備え、
前記吸気高速化手段は、 吸気弁の開弁時期を排気上死点後の遅角開弁時 期に制御することにより吸気の流入速度を高める吸気開弁時期遅角制御手 段を備えることを特徴とする。
また、 第 4の発明は、 第 1乃至第 3の発明の何れかにおいて、 前記吸気速度可変機構は、 吸気弁のリフト量を可変とする吸気可変機構 を備え、
前記吸気高速化手段は、 吸気弁のリフト量を小さくすることにより吸気 の流入速度を高める吸気リフト量制御手段を備えることを特徴とする。 また、 第 5の発明は、 第 1乃至第 4の発明の何れかにおいて、 前記吸気 高速化手段は、 内燃機関の暖機の進行に伴って、 前記吸気の流入速度を速 める方向に前記高速状態を変化させる高速状態設定手段を備えることを特 徴とする。
また、 第 6の発明は、 第 1乃至第 5の発明の何れかにおいて、 内燃機関 の暖機の進行に伴って、 前記遅角閉弁時期を進角方向に変化させる遅角閉 弁時期設定手段を備えることを特徴とする。
また、 第 7の発明は、 第 1乃至第 6の発明の何れかにおいて、 少なく と も内燃機関の始動直後においては、 前記遅角開弁時期と前記遅角閉弁時期 とは、 吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間にオーバーラップを生じさせ る値であることを特徴とする。
また、 第 8の発明は、 第 1乃至第 7の発明の何れかにおいて、 前記内燃機関は、 個々の気筒に複数の排気弁を備えており、
前記排気可変機構は、 気筒毎に配置された複数の排気弁のバルブタイミ ングを個別に調整する機能を有し、
前記複数の排気弁の一部を停止させる要求が生じているか否かを判定す る一部停止要求判定手段と、
前記吸気速度可変機構が前記高速状態に制御されている状況下で、 前記 停止の要求が認められた場合に、 前記一部の排気弁の開弁時期を、 他の排 気弁の開弁時期に比して遅らせつつ、 全ての排気弁を作動させる排気弁制 御手段と、
を備えることを特徴とする。
第 1の発明によれば、 吸気速度可変機構を高速状態とすることにより、 筒内へ流入する吸気の流速を高めて、 吸気ポートに噴射された燃料の微粒 化を促進することができる。 また、 本発明によれば、 上記の高速状態が実 現されている状況下では、 排気弁の閉弁時期を遅角閉弁時期とすることが できる。 排気弁の閉弁時期が遅角閉弁時期とされると、 吸気弁の開弁時に おける筒内負圧を大気圧側に近づけることができ、 その開弁時における瞬 間的な吸気流速を抑えることができる。 その結果、 排気弁付近への燃料の 付着量が低減され、 ェミッション特性が改善される。
第 2の発明によれば、 内燃機関の暖機が未完了である状況下で、 吸気の 流速を速めて燃料の微粒化を促進し、かつ、排気弁の閉弁時期を遅角して、 排気弁付近への燃料付着量の低減を図ることができる。 そして、 本発明に よれば、 燃料が良好な燃焼性を示す暧機後は、 排気弁の閉弁時期を通常閉 弁時期とすることにより、 安定した運転状態を維持することができる。 第 3の発明によれば、 吸気可変機構の状態を変化させることにより、 吸 気弁の開弁時期を排気上死点後の遅角開弁時期とすることができる。 排気 上死点後の領域では、 吸気弁の開弁時期が遅角されるほど、 吸気弁の開弁 時における筒内圧が負圧化され、 吸気流速は速くなる。 このため、 本発明 によれば、 吸気流速を確実に高速化させることができる。
第 4の発明によれば、 吸気可変機構の状態を変化させることにより、 吸 気弁のリフ ト量を変化させることができる。 吸気流速は、 吸気弁のリフト 量が小さいほど高速となる。 このため、 本発明によれば、 吸気流速を確実 に高速化させることができる。
第 5の発明によれば、 内燃機関の暧機が進むに連れて吸気流速を高める ことができる。 このため、 本発明によれば、 暖機の進行に合わせて燃料の 微粒化を促進することができる。 一方、 排気弁付近に付着する燃料は暖機 が進むほどェミ ッションに影響しなくなる。 このため、 本発明によれば、 内燃機関の暖機過程において、 ェミ ッションの悪化を伴わずに、 良好な運 転状態を実現することができる。
第 6の発明によれば、 内燃機関の暖機が進むに連れて遅角閉弁時期、 つ まり、 排気弁の閉弁時期を進角させ、 その結果として吸気流速を高めるこ とができる。 このため、 本発明によれば、 暖機の進行に合わせて燃料の微 粒化を促進することができる。 一方、 排気弁付近に付着する燃料は暖機が 進むほどェミッションに影響しなくなる。 このため、 本発明によれば、 内 燃機関の暖機過程において、 ェミッションの悪化を伴わずに、 良好な運転 状態を実現することができる。
第 7の発明によれば、 少なく とも内燃機関の始動直後においては、 吸気 弁の開弁期間と排気弁の開弁期間にオーバーラップを生じさせることがで きる。 排気上死点より遅い領域でバルブオーバーラップが生ずる場合、 吸 気弁は、 排気通路から筒内へ排気ガスが逆流している状況下で開かれるこ とになる。 この場合、 逆流している排気ガスの流れにより、 排気弁近傍へ の燃料の付着を十分に抑制することができる。
第 8の発明によれば、 吸気速度可変機構が前記高速状態に制御されてい る状況下で、 一部の排気弁を停止させる要求が生じた場合に、 停止が要求 されている排気弁を、 開弁時期を遅らせつつ作動させることができる。 排 気弁の開弁時期が遅れれば、 その排気弁からの排気ガスの流出が抑制され るため、その排気弁を停止させた場合に近似した効果を得ることができる。 一方、 全ての排気弁を作動させることとすれば、 一部の排気弁を停止させ た場合に比して、 吸気弁の開弁時における吸気流速を抑制して、 排気弁付 近に付着する燃料量を少量とすることができる。 このため、 本発明によれ ば、 一部の排気弁に対して停止が要求される状況下で、 所望の効果を確保 しつつ、 エミッションの悪化を有効に防ぐことができる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の実施の形態 1の構成を説明するための図である。 第 2図は、 本発明の実施の形態 1のシステムにおいて実行される吸気弁 標準開き制御の概要を説明するための図である。
第 3図は、 本発明の実施の形態 1のシステムにおいて実行される吸気弁 遅開き制御の概要を説明するための図である。
第 4図は、 吸気弁遅開き制御の下で吸気弁が開かれた直後に、 吸気ポー トから筒内へ燃料が吸入されている様子を示した図である。
第 5図は、 吸気弁遅開き制御の実行に伴うエミッション特性の悪化を防 ぐために、 本発明の実施の形態 1において用いられる手法の原理を説明す るための図である。
第 6図は、 本発明の実施の形態 1のシステムにおいて、 内燃機関の始動 後に実現される具体的動作の一例を説明するためのタイミングチャートで ある。 ，
第 7図は、 本発明の実施の形態 1において実行されるルーチンのフロー チャートである。
第 8図は、 片弁停止運転と吸気弁遅開き制御とを組みあわせて実行しつ つエミッション特性の悪化を防ぐために本発明の実施の形態 2において用 いられる手法の原理を説明するための図である。
第 9図は、 吸気弁の開弁時期 IV0と排気弁の閉弁時期 EVCとを設定する ベく本発明の実施の形態 2において実行されるルーチンのフローチヤ一ト である。
第 1 0図は、 排気弁の運転手法を切り替えるために本発明の実施の形態 2において実行されるノレ一チンのフローチャートである。 発明を実施するための最良の形態
実施の形態 1 .
[実施の形態 1の構成]
図 1は、 本発明の実施の形態 1の構成を説明するための図を示す。 本実 施形態のシステムは内燃機関 1 ◦を備えている。 内燃機関 1 0は、 複数の 気筒を備えており、 図 1には、 それらの内の一つが示されている。 個々の 気筒には、 吸気ポート 1 2を介して吸気通路 1 4が連通していると共に、 排気ポート 1 6を介して排気通路 1 8が連通している。
吸気通路 1 4には、吸入空気量 Gaを検出するためのェアフロメータ 2 0 が組み込まれている。 また、 吸気ポート 1 2には、 その内部に燃料を噴射 するための燃料噴射弁 2 2が配置されている。 個々の気筒には 2つの吸気 弁 2 4 (図 1には、 1つのみを表示） が設けられており、 筒内と吸気ポー ト 1 2とは、 その吸気弁 2 4が開閉することにより、 導通した状態または 遮断された状態となる。
個々の気筒には、 更に、 2つの排気弁 2 6が設けられている。 筒内と排 気ポート 1 6とは、 その排気弁 2 6が開閉することにより導通した状態ま たは遮断された状態となる。 排気通路 1 8には、 排気空燃比に応じた出力 を発する空燃比センサ 2 8が配置されている。
吸気弁 2 4および排気弁 2 6には、 それぞれ、 吸気可変機構 3 0および 排気可変機構 3 2が連結されている。 吸気可変機構 3 0および排気可変機 構 3 2は、 何れも弁体毎に設けられており、 個々の気筒に配置されている 2つの吸気弁 2 4および 2つの排気弁 2 6を、 それぞれ別個独立に開閉駆 動することができる。 より具体的には、 吸気可変機構 3 0および排気可変 機構 3 2は、 例えば電磁力により弁体を開閉駆動することのできる電磁ァ クチユエータにより実現されており、 個々の吸気弁 2 4のリフト量、 作用 角、 およびバルブタイミング （開閉時期）、 或いは、 個々の排気弁 2 6のそ れらを、他の弁体の開弁特性から切り離して自由に変更することができる。 本実施形態のシステムは、 ECU (Electronic Control Uni t) 4 0を備えて いる。 ECU 4 0には、既述したェアフロメータ 2 0およぴ空燃比センサ 2 8 の他、機関回転数 Neを検出する回転数センサ 4 2や、冷却水温 THWを検出 する水温センサ 4 4等が接続されている。 ECU 4 0は、それらのセンサの出 力を基礎として、 燃料噴射弁 2 2、 吸気可変機構 3 0、 排気可変機構 3 2 などのァクチユエータを制御することができる。
[実施の形態 1の動作]
(吸気弁標準開き制御）
本実施形態のシステムでは、 内燃機関 1 0の運転状態に応じて、 吸気弁 2 4を標準のタイミングで開弁させる 「吸気弁標準開き制御」 と、 吸気弁 2 4を標準のタイミングより遅い遅角タイミングにおいて開弁させる 「吸 気弁遅開き制御」 とを選択的に実行することができる。 以下、 図 2を参照 して、 「吸気弁標準開き制御」 の概要を最初に説明する。
図 2 ( A ) は、 吸気弁標準開き制御により実現される吸気弁 2 4の標準 開弁期間 5 0と、 排気弁 2 6の標準開弁期間 5 2とを、 重ねて示した図で ある。 この図に示すように、 内燃機関 1 0において、 排気弁 2 6は、 標準 的には、 排気下死点 （BDC) 前 4 5 ° CA (Crank Angle)付近で開弁され、 そ の後、 排気上死点 （TDC) 後 3 ° CA 付近において閉弁される。 一方、 吸気 弁 2 4は、 標準開き制御の下では、 排気上死点の近傍で開き、 吸気下死点 後数。 CAの時点で閉弁する。
図 2 ( B ) 中に一点鎖線で示す曲線は、 上述した排気弁 2 6の期間 5 2 に対応するリフト曲線であり、 一方、 同図中に実線で示す曲線は、 上述し た吸気弁 2 4の標準開弁期間 5 0に対応するリフ ト曲線である。 また、 図 2 ( C ) および図 2 ( D ) は、 それぞれ、 吸気弁 2 4および排気弁 2 6が 図 2 ( B ) に示すようにリフ トした場合に発生する吸入空気の流速、 およ ぴ、 吸気弁 2 4を通過するガスの流量を示している。
図 2 ( C ) および図 2 ( D ) 中には、 吸気弁 2 4の開弁直後、 およぴ吸 気 BDCの直後に、 負の流速おょぴ負の流量が示されている。 前者は、 パル ブオーバーラップの間に排気ポート 1 6から吸気ポート 1 2へ既燃ガスが 逆流する現象を表しており、 一方、 後者は、 吸気 BDCの後に、 筒内容積の 減少に伴い、 筒内にー且吸い込まれたガスが吸気ポート 1 2に逆流する現 象を表している。
図 2 (D) に示す波形によれば、 吸気弁 24および排気弁 2 6が標準的 なリフト曲線に沿って動く場合には、 吸気弁 24を通過して筒内に流入す るガス流量が、 吸気弁 24の開度の増減に応じて緩やかに増減することが 判る。 そして、 図 2 (C) に示す波形によれば、 そのような運転条件の下 では、 筒内に向かうガスの流速は、 吸気弁 24の全開弁期間を通じて、 極 端に大きな値にはならないことが判る。
(吸気弁遅開き制御）
次に、図 3を参照して、「吸気弁遅開き制御」の概要を説明する。図 3 (A) は、 吸気弁遅開き制御により実現される吸気弁 24の遅開き開弁期間 5 4 と、 排気弁 2 6の標準開弁期間 5 2とを、 重ねて示した図である。 この図 に示すように、 吸気弁遅開き制御の下では、 吸気弁 2 4は、 排気上死点後 4 0 ° CA 付近まで閉弁状態に維持され、 その後、 吸気下死点前 1 6° CA 付近まで開弁状態とされる。
図 3 (B) 中に一点鎖線で示す曲線は標準開弁期間 5 2に対応する排気 弁のリフト曲線である。 また、 図 3 (B) 中に実線で示す曲線は、 上述し た吸気弁 24の遅開き開弁期間 5 4に対応するリフト曲線である。 尚、 こ こでは、 吸気弁 24の開弁期間を遅開き開弁期間 5 4とする際には、 併せ て吸気弁 2 4のリフト量も小さくすることとしている。
図 3 (C) および図 3 (D) は、 それぞれ、 吸気弁 2 4および排気弁 2 6が図 3 (A) および図 3 (B) に示すように動作した場合に発生する吸 入空気の流速、 および、 吸気弁 24を通過するガスの流量を示している。 この動作によれば、 クランク角が排気 TDCを超えた後、 先ず排気弁 2 6が 閉弁され、 その後、 吸気弁 24が開かれるまでの間は、 筒内が吸気ポート 1 2および排気ポート 1 6の双方から遮断された状態となる。 このため、 吸気弁 2 4が開くタイミングにおいて筒内は負圧化している。
更に、 単位時間当たりの筒内空間の体積変化量 （以下、 「体積変化速度」 と称す） は、 クランク角が上死点或いは下死点を通過する時点において最 小となり、 その中央付近のクランク角において最大となる。 吸気弁標準開 き制御の下では吸気弁 2 4の開弁時期が TDC付近とされるのに対して、 吸 気弁遅開き制御の下では、 その開弁時期が、 筒内の体積変化速度がより高 くなる TDC後 4 0 ° CA付近とされる。 このため、 吸気弁遅開き制御の下で は、 吸気弁 2 4は、 吸気弁標準開き制御の実行下と比べて、 筒内体積がよ り高速で増えている状況下で開弁されることになる。
以上の理由により、吸気弁遅開き制御の下では、吸気弁 2 4の開弁時に、 筒内に向かう空気の流速および流量が、一時的に極めて大きな値となる（図 3 ( B ) 〜図 3 ( D ) 中の一点鎖線で囲われた領域を参照）。 吸気ポート 1 2への燃料噴射は、 吸気弁 2 4の開弁に先立って行われる。 そして、 噴射 された燃料は、 吸気弁 2 4の開弁後に、 空気と共に筒内に吸入される。 こ の際、 燃料は、 空気の流速が高いほど微粒化し、 燃焼し易い状態となる。 このため、 瞬間的に高い流速を生じさせる吸気弁遅開き制御は、 燃料の微 粒化を促進して、 その燃焼性を高めるうえで好適である。
一方で、 吸気弁標準開き制御は、 筒内に大きな負圧を発生させないこと から、 吸気弁遅開き制御に比して、 ボンビングロスを抑制し得るという利 点を有している。 このため、 例えば、 燃料が気化し難い暖機の過程におい ては吸気弁遅開き制御を用いることとし、 また、 内燃機関が十分に暖機し た後には吸気弁標準開き制御を用いることとすれば、安定した暖機運転と、 優れた燃費特性の双方を実現することが可能である。
(吸気弁遅開き制御の課題）
以上説明した通り、 吸気弁遅開き制御は、 特に暧機の過程にある内燃機 関の運転を安定化させるうえで有効な制御である。 ところが、 吸気弁遅開 き制御は、 内燃機関が十分に低温である状況下では、 ェミ ッショ ン特性を 悪化させ易いという特性も有している。
図 4は、 上記の特性が生ずる理由を説明するための図である。 より具体 的には、 図 4は、 吸気弁遅開き制御の下で吸気弁 2 4が開かれた直後に、 吸気ポート 1 2から筒内へ燃科が吸入されている様子を示した図である。 吸気弁遅開き制御の下では、 上記の如く、 吸気弁 2 4の開弁時に、 筒内に 向かう流速が一時的に十分に高くなる。 その結果、 吸気ポート 1 2内に噴 射されていた燃料の一部が、。勢いよく排気弁 2 6の周辺にまで到達し、 図 4に示すように、 排気弁 2 6およびその周辺に液滴の状態で付着する事態 が生ずる。
内燃機関の暖機がある程度進んだ段階では、 その後、 吸気行程および圧 縮行程が進む過程で付着した燃料が気化するため、 その燃料がエミッショ ンに大きな影響を与えることはない。 ところが、 内燃機関が十分に低温で ある状況下では、 排気弁 2 6およびその周辺に付着した燃料が、 十分に気 化することができず、 その後の排気行程において、 既燃ガスと共に排出さ れる事態が生ずる。 この場合、排気ガス中に未燃 HC成分が混入することに なり、 ェミ ッショ ン特性が悪化し易い状態となる。
(ェミツション特性の改善原理）
図 5は、 吸気弁遅開き制御の実行に伴うェミ ッショ ン特性の悪化を防ぐ ために、 本実施形態において用いられる手法の原理を説明するための図で ある。 より具体的には、 図 5 ( A ) は、 吸気弁 2 4の遅開き開弁期間 5 4 に、 排気弁 2 6の標準開弁期間 5 2 (左）、 排気弁 2 6の 2 0 ° CA 遅角開 弁期間 5 6 (中央）、 および排気弁 2 6の 4 0 ° CA遅角開弁期間 5 8 (右） を対比して表した図である。 また、 図 5 ( B )、 図 5 ( C ) および図 5 ( D ) は、 それぞれ、 図 5 ( A ) に示す開弁期間に対応する吸気弁 2 4およぴ排 気弁 2 6のリフ ト量、 吸気弁 2 4を通過するガスの流速、 および吸気弁 2 4を通過するガスの流量を示している。
2 0 ° CA遅角開弁期間 5 6によると、 排気弁 2 6は、 排気 TDC後 2 3 ° CA付近まで開弁状態を維持する。 また、 4 0 ° CA遅角開弁期間 5 8によれ ば、 排気弁 2 6は、 排気 0(：後4 3 ° CA付近まで開弁状態を維持する。 排 気弁 2 6が開いている間は、 筒内が負圧化しないため、 遅開き開弁期間 5 4の始点、 つまり、 吸気弁 2 4の開弁時 （TDC 後 4 0 ° CA) における筒内 負圧は、 排気弁 2 6の開弁期間が遅角されるほど小さな値 （大気圧に近い 値） となる。 このため、 吸気弁 2 4の開弁時にそこを通過するガスの流速 および流量は、排気弁 2 6の開弁期間が 4 0 ° CA遅角開弁期間 5 8とされ る場合に最も低速および少量となる。
吸気弁 2 4の開弁時に生ずる流速が低くなれば、 吸気ポート 1 2から流 入した燃料が、 排気弁 2 6の近傍まで到達し難くなり、 排気弁 2 6および その周辺に付着する燃料量を減らすことができる。 このため、 4 0 ° CA遅 角開弁期間 5 8は、 低温環境下で吸気弁遅開き制御を行う際に、 エミッシ ョン特性の悪化を防ぐうえで好適な特性を有している。
また、 4 0 ° CA遅角開弁期間 5 8によれば、 TDC後 4 0 ° CA〜TDC後 4 3 ° CAの期間を、排気弁 2 6および吸気弁 2 4が共に開弁するォーパーラ ップ期間とすることができる。 つまり、 4 0 ° CA遅角開弁期間 5 8によれ ば、吸気弁 2 4が開弁して燃料が筒内に流入し始めるタイミングにおいて、 排気弁 2 6を開いておくことができる。 TDC 後の領域で排気弁 2 6が開い ていれば、 排気弁 2 6の周囲にも筒内に向かうガスの流れが生ずる。 この ようなガスの流れは、 吸気ポート 1 2から流入してくる燃料が排気弁 2 6 およびその周辺に到達するのを妨げるように作用する。 4 0 ° CA遅角開弁 期間 5 8は、 この点においても、 排気弁 2 6の周辺に付着する燃料量を低 減し、 エミッション特性を改善するうえで好ましい特性を有している。 以上説明した通り、 低温環境下で吸気弁遅開き制御を実行する場合のェ ミッシヨン特性は、 排気弁 2 6の開弁時期を遅角させることにより改善す ることができ、 更に、 その遅角によってバルブオーバーラップを生じさせ ることにより更に改善することができる。 そこで、 本実施形態のシステム は、 上記の原理を利用して、 吸気弁遅開き制御の実行に伴うェミ ッション 特性の悪化を防ぐこととしている。
(具体的動作の一例）
図 6は、 本実 形態のシステムにおいて、 内燃機関 1 0の始動後に実現 される具体的動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。 具 体的には、 図 6 ( A ) は機関回転数 Neの変化、 図 6 ( B ) は機関温度 Teng (冷却水温 THWと同じ） の変化、 図 6 ( C ) は燃料噴射量 TAUの変化をそ れぞれ表している。 また、 図 6 ( D ) および図 6 ( E ) は、 それぞれ、 吸 気弁 2 4の開弁時期 IV0の変化、 および排気弁 2 6の閉弁時期 EVCの変化 を表している。
図 6に示す例では、 時刻 tOにおいて、 機関温度 Tengが冷間判定温度 T 。より低い状況下で内燃機関 1 0が始動されている。 この場合、 始動時増 量補正により、燃料噴射量 TAUは、冷間判定量 TAU1より大きな値とされる。 尚、 ここでは、機関温度 Tengの上昇と共に始動時増量による補正量が少な くなり、 Teng- T 0となる時点でアイ ドル時の TAU力 S TAU1 まで減少するも のとする。
本実施形態のシステムでは、 機関温度 Tengが冷間判定温度 T'。より低い 場合には、吸気弁 2 4の開弁時期 IV0 、遅角開弁時期の初期値（例えば、 TDC後 3 0 ° CA) に設定され、 かつ、 排気弁の閉弁時期 EVCが遅角閉弁時 期の初期値 （例えば、 TDC 後 4 3 ° CA) に設定される。 遅角開弁時期の初 期値は、 吸気弁標準開き制御の下で用いられる開弁時期 IV0より遅角され た値である。 このため、 そのような開弁時期 IV0によれば、 吸気ポ一ト 1 2から筒内に流入する燃料の微粒化を促進することができ、 低温環境下に 置かれた内燃機関を安定に運転させることができる。 また、 遅角閉弁時期 の初期値は、 TDC から十分に遅角された値であり、 かつ、 上記の開弁時期 IV0 に対してバルブオーバーラップを発生させる値である。 このため、 そ のような閉弁時期 EVCによれば、 排気弁 2 6およびその近傍への燃料の付 着量を十分に少量として、 冷間始動時におけるエミッション特性を良好に 維持することができる。 ' 図 6に示す例では、 時刻 tlにおいて、 機関温度 Tengが冷間判定温度 T 。に到達し、 その結果、 アイ ドル時の燃料噴射量 TAUが冷間判定量 TAU1ま で低下している。 本実施形態のシステムは、 内燃機関 1 0の暧機がこの状 態まで進むと、 その後、 燃料の微粒化をより一層促進するべく、 吸気弁 2 4の開弁時期 IV0を上記の遅角開弁時期 （TDC後 3 0 ° CA) から更に遅角 方向に変化させ、 また、 排気弁 2 6の閉弁時期 EVCを上記の遅角閉弁時期 (丁0( 後4 3 ° CA) から進角方向に変化させる。
吸気弁 2 4の開弁時期 IV0は、 遅角開弁時期の収束値 （例えば TDC後 4 0 ° CA) に達するまで徐々に遅角される。 一方、排気弁 2 6の閉弁時期 EVC は、遅角閉弁時期の収束値（例えば TDC) に達するまで徐々に進角される。 つまり、 吸気弁 2 4の開弁期間については、 上述した遅開き開弁期間 5 4 となるまで徐々に遅角され、 また、 排気弁 2 6の開弁期間については、 上 述した標準開弁期間 5 2となるまで徐々に進角される （図 3 ( A ) 参照）。 図 6に示す例では、 吸気弁 2 4の開弁時期 IV0および排気弁 2 6の閉弁 時期 EVCが、時刻 t2において何れもそれらの収束値に到達している。吸気 弁 2 4の開弁時に生ずる流速は、 吸気弁 2 4の遅角開弁時期、 および排気 弁 2 6の遅角閉弁時期が上記の変化が生ずるほど高くなり易レ、。このため、 筒内に流入する燃料の勢いは、 時刻 t lの後、 時刻 t2に達するまで、 時間 の経過に伴って徐々に激しくなる。 燃料の微粒化は、 その流入時における勢いが増すほど促進される。 一方 で、 その勢いが増すほど、 流入した燃料は排気弁 2 6の近傍にまで到達し 易くなる。 しかし、 この段階では、 燃料噴射量 TAUの増量補正分が減少し 始めており、 筒内に流入する燃料量自体が始動直後に比して少量となって いる。 また、 この段階では、 機関温度 Tengがある程度上昇している。 この ため、 流入時の燃料の勢いが増しても、 気化し得ないほど多量の燃料が排 気弁 2 6の近傍に到達することはなく、 その勢いの増大に起因して、 エミ ッション特性が悪化するような事態は生じない。
時刻 t2以降、吸気弁遅開き制御の実行が継続される限りは、吸気.弁 2 4 の開弁期間が遅開き開弁期間 5 4となり、 また、 排気弁 2 6の開弁期間が 標準開弁期間 5 2となるように、 吸気可変機構 3 ◦および排気可変機構 3 2が駆動される。 その結果、 良好なェミ ッション特性と、 安定した内燃機 関 1 0の運転とが共に実現される。
[実施の形態 1における具体的処理]
図 7は、 上記の機能を実現するため、 本実施形態において ECU 4 0が実 行するルーチンのフローチャートである。 尚、 このルーチンは、 内燃機関 1 0の始動と共に起動され、 その後、 所定期間毎に繰り返し実行されるも のとする。
このルーチンでは、 先ず、 今回の処理が始動時の処理であるか否かが判 別される (ステップ 1 0 0 )。 ここでは、 具体的には、 ィダニッションスィ ツチの状態や機関回転数 Neに基づいて、今回の処理が、 内燃機関 1 0の始 動後初回の処理であるかが判別される。
その結果、 始動時であると判別された場合は、 吸気弁 2 4の開弁時期が 遅角開弁時期の初期値 （例えば TDC後 3 0 ° CA) に、 また、 排気弁 2 6の 閉弁時期が遅角閉弁時期の初期値 （例ぇば了0( 後4 3 ° CA) に、 それぞれ 設定される （ステップ 1 0 2 )。 一方、 既に始動時ではないと判別された場 合は、 ステップ 1 0 2の処理が実行済みであると判断され、 その処理がジ ャンプされる。
次に、燃料噴射量 TAU力 S、冷間判定量 TAU1以下となっているかが判別さ れる （ステップ 1 0 4 )。 その結果、 未だ TAU TAU1が成立しないと判別さ れた場合は、 内燃機関 1 0が十分に低温であり、 筒内に流入するガスの流 速をある程度抑える必要があると判断できる。 つまり、 この場合は、 吸気 弁 2 4の開弁時期 IV0および排気弁 2 6の閉弁時期 EVCを、 それぞれ遅角 開弁時期の初期値 （TDC 後 3 0 ° CA) および遅角閉弁時期の初期値 （TDC 後 4 3 ° CA) に維持しておく必要があると判断できる。 この場合、 以後、 速やかに今回のルーチンが終了されることにより、その要求が実現される。 一方、 上記ステップ 1 0 4において、 TAU TAU1 の成立が認められた場 合は、 内燃機関 1 0の暖機がある程度進行しており、 筒内に流入するガス の流速を、 徐々に高くすることが可能であると判断できる。 この場合、 遅 角開弁時期の収束値 IVOLM (TDC後 4 0 ° CA) を限界値として吸気弁 2 4の 開弁時期 IV0が所定幅 6 iだけ遅角方向に変更され (ステップ 1 0 6 )、 更 に、 遅角閉弁時期の収束値 EVCLM (TDC) を限界値として排気弁 2 6の閉弁 時期 EVCが所定幅 θ 2だけ進角方向に変更される （ステップ 1 0 8 )。
以上の処理によれば、 吸気弁 2 4の開弁時期 IV0および排気弁 2 6の閉 弁時期 EVCを、 内燃機関 1 0の暖機の進行に合わせて、 図 6 ( D ) および 図 6 ( E ) に示すように、 それぞれ変化させることができる。 このため、 本実施形態のシステムによれば、 低温環境下でも、 ェミッション特性を悪 化させることなく、 吸気弁遅開き制御を実行することができ、 その結果、 良好な冷間始動性と、 優れたェミツション特性の双方を実現することがで きる。
ところで、 吸気弁遅開き制御の実行に伴うェミッション特性の悪化は、 上述した制御を行うまでもなく、 低温環境下で吸気弁遅開き制御を禁止す ることとすれば、 防ぐことは可能である。 しかしながら、 本実施形態にお いて用いられる手法によれば、 つまり、 排気弁 2 6の閉弁時期 EVCを遅ら せながら吸気弁遅開き制御を実行する手法によれば、 吸気行程において排 気ガスを筒内に取り込むことができるため、 内燃機関 1 0の暖機を促進し 得るという効果を得ることができる。 この点、 本実施形態の手法は、 単純 に低温環境下では吸気弁遅開き制御を禁止するという手法に比して優れた 効果を実現し得るものである。
[実施の形態 1の変形例等]
ところで、 上述した実施の形態 1においては、 燃料噴射量 TAUが冷間判 定量 TAU1以下となる領域で、吸気弁 2 4の開弁時期 IV0および排気弁 2 6 の閉弁時期 EVCを徐々に遅角または進角させることとしているが、 その処 理を行うか否かの判断手法は、これに限定されるものではない。すなわち、 吸気弁 2 4の開弁時期 IV0および排気弁の閉弁時期 EVCに遅角または進角 の処理を施すか否かは、 機関温度 Tengが冷間判定値 より高温であるか 否かにより判断することとしてもよい。
また、上述した実施の形態 1においては、 TAU≤TAU1が成立する場合に、 吸気弁 2 4の開弁時期 IV0および排気弁 2 6の閉弁時期 EVCを、 それぞれ 一定の幅 Θェまたは 6 2で遅角または進角させることとしているが、 その処 理の手法はこれに限定されるものではない。 例えば、 燃料噴射量 TAUとの 関係で、或いは機関温度 Tengとの関係で、吸気弁 2 4の遅角開弁時期およ び排気弁 2 6の遅角閉弁時期を定めたマップを準備しておき、 そのマップ を参照してそれらの値を設定することとしてもよい。
また、上述した実施の形態 1においては、燃料噴射量 TAUと機関温度 Teng とが一義的な関係を維持するものとして、 燃料噴射量 TAUのみに基づいて 吸気弁 2 4の開弁時期 IV0および排気弁 2 6の閉弁時期 EVCを決めること としているが、 それらを決める手法はこれに限定されるものではない。 す なわち、燃料噴射量 TAUと機関温度 Tengとが一義的な関係を維持しない場 合には、 TAUと Tengの双方を基礎として吸気弁 2 4の開弁時期 IV0および 排気弁 2 6の閉弁時期 EVCを決めることとしてもよい。
また、 上述した実施の形態 1においては、 吸気弁 2 4の遅角開弁時期の 初期値、 および排気弁 2 6の遅角閉弁時期の初期値が、 バルブオーバーラ ップを発生させる値に定められているが、 それらの設定は、 これに限定さ れるものではない。 すなわち、 排気弁 2 6の遅角閉弁時期の初期値は、 標 準時における閉弁時期より遅角されていれば十分であり、 必ずしもバルブ オーバーラップを生じさせるものでなくても良い。
また、 上述した実施の形態 1においては、 吸気可変機構 3 0および排気 可変機構 3 2を、 それぞれ電磁ァクチユエータを用いて実現することとし ているが、 その構成はこれに限定されるものではない。 すなわち、 吸気可 変機構 3 0および排気可変機構 3 2は、 吸気弁 2 4および排気弁 2 6のバ ルブタイミング （開弁時期） を変化させ得るものであれば足り、 機械的な 機構であってもよい。
また、 上述した実施の形態 1においては、 吸気弁 2 4の開弁時期 IV0お ょぴ排気弁 2 6の閉弁時期 EVCを、内燃機関 1 0の暖機過程においてのみ、 遅角制御することとしている力 、本発明はこれに限定されるものではない。 すなわち、 それらの遅角制御は、 暖機後においても排気弁 2 6の近傍に付 着する燃料量を減らす意味では有用であり、 その減量が必要である場合に は、 吸気弁 2 4の開弁時期 IV0および排気弁 2 6の閉弁時期 EVCの遅角制 御を、 内燃機関 1 0の暖機後に実行することとしてもよい。
また、 上述した実施の形態 1においては、 吸気ポートから筒内に流入す る吸気の流速を速める手法が、 吸気弁 2 4の開弁時期 IV0を遅角する手法 に限定されている力 S、本発明はこれに限定されるものではなレ、。すなわち、 • 本発明は、 吸気流速を速めた際に排気弁 2 6の近傍に付着する燃料量を減 らすことを目的としたものであり、 吸気流速を速めるための手法は、 吸気 弁 2 4の開弁時期 IV0を遅角する手法に限られるものではない。 具体的に は、例えば、吸気弁 2 4の開弁時期 IV0を遅角することに代えて、或いは、 その遅角と共に、 吸気弁 2 4のリフ ト量を小さくすることにより吸気流速 を速めることとしてもよい。
以上の変形は、 実施の形態 1に対して適用することができる他、 後述す る実施の形態 2に対しても適用することが可能である。
尚、 上述した実施の形態 1においては、 吸気可変機構 3 0が、 前記第 1 の発明における 「吸気速度可変機構」 に相当している。 また、 ここでは、 ECU 4 0力 S、 上記ステップ 1 0 0乃至 1 0 8の処理により、 吸気弁 2 4の開 弁時期 IV0を遅角開弁時期とすることにより前記第 1の発明における 「吸 気高速化手段」 および前記第 3の発明における 「吸気開弁時期遅角制御手 段」 力 上記ステップ 1 0 0乃至 1 0 8の処理により、 排気弁 2 6の閉弁 時期 EVCを遅角閉弁時期 （収束値 EVCLMを除く） とすることにより前記第 1の発明における 「排気閉弁時期遅角制御手段」 力 それぞれ実現されて いる。
また、 上述した実施の形態 1においては、 ECU 4 0に、 上記ステップ 1 0 0乃至 1 0 8の処理により、 吸気弁 2 4の開弁時期 IV0を遅角開弁時期と する代わりに、 吸気弁 2 4のリ フ ト量を所定の小リフ ト量とさせることに より前記第 4の発明における 「吸気リフ ト量制御手段」 を実現することが できる。
また、 上述した実施の形態 1においては、 ECU 4 0が、 上記ステップ 1 ◦ 6の処理を実行することにより前記第 5の発明における 「高速状態設定手 段」 力 また、 上記ステップ 1 0 8の処理を実行することにより前記第 6 の発明における 「遅角閉弁時期設定手段」 が、 それぞれ実現されている。 実施の形態 2 . ' 次に、 図 8乃至図 1 0を参照して、 本発明の実施の形態 2について説明 する。 本実施形態のシステムは、 実施の形態 1におけるハ一ドウエア構成 を用いて、 ECU 4 0に、 上記図 7に示すルーチンに変えて、 後述する図 9お よび図 1 0に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
[実施の形態 2の特徴]
本実施形態のシステムでは、 所定の運転状況下で、 内燃機関 1 0の個々 の気筒に配される 2つの排気弁 2 6のうち一方を停止させる運転、つまり、 いわゆる片弁停止運転が要求される。 片弁停止運転は、 具体的には、 内燃 機関 1 0が冷間始動された直後など、 内燃機関 1 0の暖機を早期に進めた い状況下で要求される。
筒内で燃焼したガスは、 排気行程において 1つの排気弁 2 6を閉じたま まにしておけば、 2つの排気弁が開く場合に比してより長く筒内に残すこ とができる。 燃焼ガスのエネルギー (熱) は、 そのガスが筒内に保持され る時間が長いほど、 内燃機関 1 0の本体に吸収され易い。 このため、 片弁 停止運転によれば、 排気ロスを減らして、 内燃機関 1 0の暖機を促進する うえで好適な環境を作り出すことができる。
更に、 片弁停止運転の実行に伴い、 高温のガスが筒内に保持される時間 が延びれば、 そのガス中に含まれる未燃 HC成分が筒内で燃焼し易くなり、 その結果、 筒内で発生する熱量自体が増加する。 これらの理由により、 片 弁停止運転は、 冷間始動の直後など、 内燃機関が十分に低温である状況下 で、 早期に暧機を進めるうえで有効な手段である。
ところで、 片弁停止運転の実行が要求されるのは、 燃料の気化性が悪い 冷間運転時である。 冷間始動時に吸気ポート 1 2に噴射される燃料は、 吸 気弁遅開き制御を行うことにより、 微粒化を促進することができる。 この ため、 内燃機関 1 0が冷間始動された直後には、 暖機を促進するうえで片 弁停止運転を実行し、 かつ、 安定した運転を維持するために吸気弁遅開き 制御を実行することが考えられる。
しかしながら、 一方の排気弁 2 6が停止している状況下では、 双方の排 気弁 2 6が開閉する場合に比して筒内圧力が負圧化され易い。 より具体的 には、 吸気弁遅開き制御の実行下での状況を比較すると、 片弁運転の場合 には、 通常運転時に比して、 吸気弁 2 4の開弁時の筒内圧力がより大きな 負圧値となり易い。 このため、 吸気弁遅開き制御が片弁停止運転と組み合 わされる場合は、 その制御が通常運転と組み合わされる場合に比して、 多 量の燃料が排気弁 2 6およびその周辺に付着し易い。
更に、 実施の形態 1の場合のように、 吸気弁遅開き制御が、 排気弁 2 6 の遅角制御と組みあわされる場合には、 その現象は、 特に停止中の排気弁 2 6の近傍においてより顕著に表れる。 すなわち、 実施の形態 1のシステ ムは、 低温環境下で吸気弁遅開き制御を実行する場合は、 少なく とも内燃 機関 1 0の始動直後は、 バルブオーバーラップが生ずるように排気弁 2 6 の閉弁時期を遅角させることとしている。
この場合、 作動中の排気弁 2 6の周囲には、 吸気弁 2 4の開弁時に、 排 気ポート 1 6から筒内に向かうガスの逆流が生じており、 その逆流の影響 で、 排気弁 2 6およびその周辺への燃料の付着が阻止される。 一方、 この ような遅角閉弁時期が設定されていても、 排気弁 2 6自身が停止していれ ば、 当然にその周囲にガスの逆流は発生しない。 この場合、 燃料の到達を 阻止する原因が存在しないため、停止中の排気弁 2 6およびその周囲には、 吸気ポート 1 2から流入した燃料が多量に付着し得る。
以上説明したように、 片弁停止運転は、 吸気弁遅開き制御と組みあわせ て用いられる場合、 排気弁 2 6およびその近傍、 特に、 停止中の排気弁 2 6およびその近傍に、 燃料付着を生じさせ易いという特性を有している。 このため、 内燃機関 1 0の冷間始動直後に、 単純に片弁停止運転と吸気弁 遅開き制御とを組みあわせて実行することとすれば、 エミッション特性に 悪化が生じ易い。
図 8は、 その悪化を防ぐために本実施形態において用いられる手法の原 理を説明するための図である。 具体的には、 図 8 ( A ) は、 吸気弁遅開き 制御の実行下で用いられる吸気弁 2 4の遅角開弁期間 5 4に、 一方の排気 弁 2 6に適用すべき第 1遅角開弁期間 6 0と、 他方の排気弁 2 6に適用す べき第 2遅角開弁期間 6 2とを重ねて表した図である。 また、 図 8 ( B ) は、 図 8 ( A ) に示す開弁期間に対応する吸気弁 2 4のリフト量、 並びに 一方および他方の排気弁 2 6のリフト量を示す図である。
第 1遅角開弁期間 6 0は、実施の形態 1において用いられた 4 0 ° CA遅 角開弁期間と同様の思想の下に設定された期間である。 第 1遅角開弁期間 6 0によれば、 排気弁 2 6は、 排気 BDC力、ら、 排気 TDC後 4 5 ° CAまでの 期間中開弁状態とされる。 このような閉弁時期 EVCによれば、 吸気弁 2 4 の遅角開弁期間 5 4に対して 5 ° CA のバルブオーバーラップを発生させ、 その閉弁時期 EVCを用いる側の排気弁 2 6の近傍における燃料付着を有効 に阻止することができる。
一方、第 2遅角開弁期間 6 2によれば、排気弁 2 6は、排気 TDC前 4 5 ° CA付近まで閉弁状態のまま維持され、 その後、排気 TDC後 4 5 ° CA付近ま で開弁状態とされる。 第 2遅角開弁期間 6 2の閉弁時期 EVCは、 第 1遅角 開弁期間 6 0のそれと同じである。 このため、 第 2遅角開弁期間 6 2によ つても、 5 ° CAのバルブオーバーラップを発生させて排気弁 2 6の近傍に 燃料が付着するのを有効に阻止することができる。
一方の排気弁 2 6を第 1遅角開弁期間 6 0で駆動し、 他方の排気弁 2 6 を第 2遅角開弁期間 6 2で駆動することとすれば、排気 BDCの後、排気 TDC 前 4 5 ° CAまでの期間は、 一方の排気弁 2 6のみを開弁させ、 他方が停止 しているのと同様の状況を作り出すことができる。 この期間において一方 の排気弁 2 6が閉弁状態に維持されると、 燃焼ガスのエネルギーを効率的 に内燃機関 1 0の本体に吸収させることができ、 また、未燃 HC成分を効率 良く筒内で燃焼させることができる。
このため、 図 8に示す開弁期間により吸気弁 2 4および排気弁 2 6を駆 動することとすれば、 低温環境下で、 ェミ ッション特性を悪化させること なく、 吸気弁遅開き制御と片弁停止運転とを共に実行することが可能であ る。 そして、 このような運転が実現されると、 暖機過程にある内燃機関 1 0を安定的に運転させつつ、 その暖機の進行を早めることが可能である。
[実施の形態 2における具体的処理]
上述した機能は、 ECU 4 0力 、 図 9に示すルーチンと、 図 1 0に示すルー チンとを実行することにより実現することができる。 図 9は、 吸気弁 2 4 の開弁時期 IV0 と排気弁 2 6の閉弁時期 EVC とを設定するべく ECU 4 0が 実行するルーチンのフローチャートである。 図 9に示すルーチンは、 ステ ップ 1 0 8の後ろにステップ 1 1 0および 1 1 2の処理が追加されている 点を除き、 図 7に示すルーチンと同様である。
すなわち、 図 9に示すルーチンでは、 内燃機関 1 0の暖機が進んでステ ップ 1 0 6および 1 0 8の処理が実行される段階になると、 それらの処理 に次いで、吸気弁 2 4の開弁時期 IV0および排気弁 2 6の閉弁時期 EVCが、 それらの収束値 IV0LMおよび EVCLMに達したか否か判別される （ステップ 1 1 0 )。 そして、 その判別が肯定されると、 収束フラグ XFSが ON状態と される (ステップ 1 1 2 )。
このため、 本実施形態における ECU 4 0は、 収束フラグ XFS の状態を見 ることで、 筒内に流入するガスの流速を抑えたうえで吸気弁遅開き制御を 実行する必要があるのか、 或いは、 そのような流速の抑制がもはや不要と なっているのかを判断することができる。 換言すると、 本実施形態におけ る ECU 4 0は、 収束フラグ XFS の状態を見ることで、 排気弁 2 6およびそ の周辺への燃料の付着を防ぐ必要があるのか、 或いは、 その付着を防ぐ必 要が消滅しているのかを判断することができる。
図 1 0は、 ECU 4 0が、排気弁 2 6の運転手法を切り替えるために実行す るルーチンのフローチャートである。 このルーチンでは、 先ず、 片弁停止 運転の実行条件が成立しているか否かが判別される （ステップ 1 2 0 )。 こ こでは、 具体的には、 機関温度 Teng等に基づいてその判断がなされる。 片弁停止運転の実行条件が成立していないと判別された場合は、 2つの 排気弁 2 6に対する制御が、共に標準制御とされる （ステップ 1 2 2 )。「標 準制御」 とは、 所定の標準期間 （例えば 2 2 5 ° CA) だけ開弁した後に、 図 9に示すルーチンにより決定された閉弁時期 EVCにおいて閉弁するよう に、 排気弁 2 6を駆動する制御である。 本ステップ 1 2 2の処理が実行さ れると、 以後、 内燃機関 1 0は、 実施の形態 1の場合と同様に動作するこ とになる。
上記ステップ 1 2 0において、 片弁停止運転の実行条件の成立が認、めら れた場合は、 次に、 収束フラグ XFSが未だ OFFであるか否かが判別される (ステップ 1 2 4 )。 XFS ^ OFF の成立が認められた場合は、 排気弁 2 6へ の燃料の付着を阻止する必要が存続していると判断することができる。 こ の場合は、 一方の排気弁 2 6の制御が標準制御とされ、 他方の排気弁 2 6 の制御が開弁遅角制御とされる （ステップ 1 2 6 )。
「開弁遅角制御」 とは、 排気 TDC直前の所定クランク角から、 図 9に示 すルーチンにより決定された閉弁時期 EVCまでの期間だけ排気弁 2 6を開 弁状態とする制御である。 閉弁時期 EVCが例えば TDC後 4 5 ° CAである場 合は、 開弁遅角制御が行われることにより、 排気弁 2 6は、 図 8に示す第 2開弁期間 6 2に沿った動作を示すこととなる。
上記ステップ 1 2 6の処理が実行されると、 以後、 低温環境下で、 2つ の排気弁 2 6への燃料付着を共に阻止しつつ、 片弁停止運転に近似した動 作を実現することができる。 その結果、 安定した冷間運転を実現しつつ、 内燃機関 1 0の暧機を効率的に進めることができる。
上記ステップ 1 2 4において、 収束フラグ XFSが OFFでないと判別され た場合は、 既に、 排気弁 2 6への燃料付着を阻止する必要性が消滅してい ると判断できる。 この場合は、 次に、 一方の排気弁 2 6の制御が標準制御 とされ、 他方の排気弁 2 6の制御が停止制御とされる (ステップ 1 2 8 )。 「停止制御」 とは、排気弁 2 6を常時停止状態とする制御である。従って、 本ステップ 1 2 8の処理が実行されると、 以後、 通常の片弁停止運転が実 行される。 この場合、 排気弁 2 6への燃料の付着は何らエミッション特性 を悪化させないため、 何ら不都合を伴うことなく片弁停止運転を継続する ことができる。
以上説明した通り、 図 9およぴ図 1 0に示すルーチンによれば、 内燃機 関 1 0の状態に応じて、 実施の形態 1の場合と動作、 一方の排気弁 2 6の 開弁時期を遅らせた動作、 および通常の片弁停止運転の動作を、 適宜切り 替えて実現することができる。 そして、 本実施形態のシステムによれば、 それらの動作を切り替えて行うことにより、 常に良好なェミ ッション特性 を維持しつつ、 安定した冷間運転を実現し、 かつ、 効率的に内燃機関 1 0 の暧機を進行させることができる。
ところで、 上述した実施の形態 2においては、 片弁停止運転の成立条件 を、 収束フラグ XFSのセッ ト条件と別に判断することとしているが、 本発 明はこれに限定されるものではない。すなわち、それらの条件は、何れも、 内燃機関 1 0がある程度暖機されることにより成立するものであり、 両者 を同一視することとしてもよい。 具体的には、 図 1 0に示すルーチンにお いて、 ステップ 1 2 0において XFS = 0FFの成立性を判断することとし、 ス テツプ 1 2 4および 1 2 8を削除することとしてもよい。
また、 上述した実施の形態 2においては、 吸気弁 2 4の遅角開弁時期の 初期値と、 排気弁 2 6の遅角閉弁時期の初期値とを、 バルプォーパーラッ プが生ずるように定めることとしているが、 それらの設定は、 実施の形態 1の場合と同様に、 必ずしもバルブオーバーラップを生じさせるものでな くても良い。
また、 上述した実施の形態 1においては、 吸気可変機構 3 0および排気 可変機構 3 2を、 それぞれ電磁ァクチユエータを用いて実現することとし ているが、 その構成はこれに限定されるものではない。 すなわち、 吸気可 変機構 3 0は吸気弁 2 4のバルブタイ ミング （開弁時期） を変化させ得る ものであれば足り、 また、 排気可変機構 3 2は、 個々の排気弁 2 6のパル プタイミングを独立に変化させ得るものであれば足り、 それぞれ機械的な 機構であってもよい。
更に、 上述した実施の形態 2においては、 吸気弁遅開き制御の実行と併 せて片弁停止運転が要求された場合に、 一方の排気弁 2 6を、 閉弁時期を 遅らせたうえで開弁させること としているが、 そのような排気弁 2 6の制 御は、 必ずしも吸気弁遅開き制御との組み合わせで行う必要はない。 すな わち、 吸気弁遅開き制御が実行されていない状況下であっても、 片弁停止 運転の実行に伴って、 停止中の排気弁 2 6の近傍に燃料付着が生ずる場合 には、 その排気弁 2 6を、 開弁時期を遅らせたうえで開弁させることとし てもよい。
尚、 上述した実施の形態 2においては、 ECU 4 0が、 上記ステップ 1 2 0 の処理を実行することにより前記第 8の発明における 「一部停止要求判定 手段」 、 上記ステップ 1 2 6の処理を実行することにより前記第 8の発 明における 「排気弁制御手段」 力 それぞれ実現されている。

Claims

請求の範囲
1 . 内燃機関の吸気ポートに対して燃料を噴射する燃料噴射弁と、
吸気ポートから筒内への吸気の流入速度を可変とする吸気速度可変機構 と、
排気弁のバルブタイミングを可変とする排気可変機構と、
前記吸気速度可変機構を、 吸気の流入速度を高めるための高速状態に制 御する吸気高速化手段と、
前記吸気速度可変機構が前記高速状態に制御されている状況下で、 気 弁の閉弁時期を通常閉弁時期より遅い遅角閉弁時期に制御する排気閉弁時 期遅角制御手段と、
を備えることを特徴とするパルプタイミング制御装置。
2 . 前記吸気高速化手段は、 内燃機関の暧機が未完了である状況下で、 前 記吸気速度可変機構を前記高速状態に制御し、
前記通常閉弁時期は、 内燃機関の暖機後に通常用いられる排気弁の閉弁 時期であり、
前記排気閉弁時期遅角制御手段は、 内燃機関の暧機が未完了であり、 か つ、 前記吸気速度可変機構が前記高速状態に制御されている状況下で、 排 気弁の閉弁時期を前記遅角閉弁時期に制御することを特徴とする請求項 1 記載のバルブタイミング制御装置。
3 . 前記吸気速度可変機構は、 吸気弁のバルブタイミングを可変とする吸 気可変機構を備え、
前記吸気高速化手段は、 吸気弁の開弁時期を排気上死点後の遅角開弁曰寺 期に制御することにより吸気の流入速度を高める吸気開弁時期遅角制御手 段を備えることを特徴とする請求項 1または 2記載のバルブタイ ミング制 御装置。
4 . 前記吸気速度可変機構は、 吸気弁のリフ ト量を可変とする吸気可変機 構を備え、
前記吸気高速化手段は、 吸気弁のリフト量を小さくすることにより吸気 の流入速度を高める吸気リフト量制御手段を備えることを特徴とする請求 項 1乃至 3の何れか 1項記載のパルプタイミング制御装置。
5 . 前記吸気高速化手段は、 内燃機関の暖機の進行に伴って、 前言己吸気の 流入速度を速める方向に前記高速状態を変化させる高速状態設定手段を備 えることを特徴とする請求項 1乃至 4の何れか 1項記載のバルブタイミ,ン グ制御装置。
6 . 内燃機関の暖機の進行に伴って、 前記遅角閉弁時期を進角方向に変化 させる遅角閉弁時期設定手段を備えることを特徴とする請求項 1乃至 5の 何れか 1項記載のパルプタイミング制御装置。
7 . 少なくとも内燃機関の始動直後においては、 前記遅角開弁時期と前記 遅角閉弁時期とは、 吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間にォー z ーラッ プを生じさせる値であることを特徴とする請求項 1乃至 6の何れ力 1項記 載のバルブタイミング制御装置。
8 . 前記内燃機関は、 個々の気筒に複数の排気弁を備えており、
前記排気可変機構は、 気筒毎に配置された複数の排気弁のバルブタイミ ングを個別に調整する機能を有し、 前記複数の排気弁の一部を停止させる要求が生じているか否かを判定す る一部停止要求判定手段と、
前記吸気速度可変機構が前記高速状態に制御されている状況下で、 前記 停止の要求が認められた場合に、 前記一部の排気弁の開弁時期を、 他の排 気弁の開弁時期に比して遅らせつつ、 全ての排気弁を作動させる排気弁制 御手段と、
を備えることを特徴とする請求項 1乃至 4の何れか 1項記載のバルブタ ィミング制御装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7527028B2 (en) * 2006-03-09 2009-05-05 Ford Global Technologies, Llc Hybrid vehicle system having engine with variable valve operation
US7992537B2 (en) 2007-10-04 2011-08-09 Ford Global Technologies, Llc Approach for improved fuel vaporization in a directly injected internal combustion engine

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4528813B2 (ja) * 2007-09-10 2010-08-25 日立オートモティブシステムズ株式会社 筒内噴射型内燃機関の制御装置
JP2010048194A (ja) * 2008-08-22 2010-03-04 Nippon Soken Inc 内燃機関の始動制御装置
JP5056980B2 (ja) * 2009-03-17 2012-10-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US8104450B2 (en) * 2009-04-13 2012-01-31 Gentile Francis X Backwards injected engine
DE102009028798A1 (de) * 2009-08-21 2011-02-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Durchführen einer Saugrohreinspritzung
JP4957869B2 (ja) * 2009-10-26 2012-06-20 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US8967115B2 (en) 2010-04-13 2015-03-03 Francis Xavier Gentile Francis cycle backwards injected engine
JP5654940B2 (ja) * 2011-04-21 2015-01-14 日立オートモティブシステムズ株式会社 可変動弁装置のコントローラ及び内燃機関の可変動弁装置
JP5880708B2 (ja) * 2012-06-25 2016-03-09 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
EP2982848B1 (en) * 2013-04-02 2017-07-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Controller of variable valve mechanism
JP6015565B2 (ja) * 2013-06-06 2016-10-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
CN105026702B (zh) * 2013-07-31 2018-07-03 爱信精机株式会社 内燃机的控制装置
JP7272251B2 (ja) * 2019-12-05 2023-05-12 株式会社デンソー 内燃機関の駆動制御装置
CN113294260A (zh) * 2021-06-30 2021-08-24 王尚礼 一种内燃机做功效率提升的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0559936A (ja) * 1990-12-05 1993-03-09 Mazda Motor Corp エンジンの暖機装置
JP2001254639A (ja) * 2000-03-09 2001-09-21 Toyota Motor Corp 内燃機関のバルブ特性制御装置
JP2002047954A (ja) * 2000-08-04 2002-02-15 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
JP2002227672A (ja) * 2001-01-30 2002-08-14 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JP2002276446A (ja) * 2001-03-19 2002-09-25 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の起動制御装置
JP2003328794A (ja) * 2002-05-16 2003-11-19 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59188014A (ja) 1983-03-24 1984-10-25 Mazda Motor Corp エンジンのバルブタイミング制御装置
CN85103237B (zh) 1985-04-27 1986-11-26 川崎重工业株式会社 二冲程发动机的排气控制系统
JP3082509B2 (ja) 1993-05-14 2000-08-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
DE59705848D1 (de) * 1996-06-20 2002-01-31 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer fremdgezündeten Hubkolben-Brennkraftmaschine
JP3982591B2 (ja) 1997-03-07 2007-09-26 株式会社日本自動車部品総合研究所 ディーゼルエンジンの制御装置
AT4786U1 (de) 2000-10-03 2001-11-26 Avl List Gmbh Verfahren zum betreiben einer fremdgezündeten brennkraftmaschine
JP2002129992A (ja) 2000-10-18 2002-05-09 Denso Corp 内燃機関用制御装置及び制御方法
JP2002242713A (ja) 2000-12-15 2002-08-28 Denso Corp 内燃機関の制御装置
US6681741B2 (en) 2000-12-04 2004-01-27 Denso Corporation Control apparatus for internal combustion engine
JP4394318B2 (ja) 2001-10-12 2010-01-06 株式会社デンソー 内燃機関のバルブタイミング制御装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0559936A (ja) * 1990-12-05 1993-03-09 Mazda Motor Corp エンジンの暖機装置
JP2001254639A (ja) * 2000-03-09 2001-09-21 Toyota Motor Corp 内燃機関のバルブ特性制御装置
JP2002047954A (ja) * 2000-08-04 2002-02-15 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
JP2002227672A (ja) * 2001-01-30 2002-08-14 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JP2002276446A (ja) * 2001-03-19 2002-09-25 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の起動制御装置
JP2003328794A (ja) * 2002-05-16 2003-11-19 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7527028B2 (en) * 2006-03-09 2009-05-05 Ford Global Technologies, Llc Hybrid vehicle system having engine with variable valve operation
US8069829B2 (en) 2006-03-09 2011-12-06 Ford Global Technologies, Llc Hybrid vehicle system having engine with variable valve operation
US7992537B2 (en) 2007-10-04 2011-08-09 Ford Global Technologies, Llc Approach for improved fuel vaporization in a directly injected internal combustion engine
US8166959B2 (en) 2007-10-04 2012-05-01 Ford Global Technologies, Llc Approach for improved fuel vaporization in a directly injected internal combustion engine

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