JP2007162664A - Valve operation angle variable control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、吸気バルブの作用角を機関運状態に応じて可変制御する内燃機関のバルブ作用角可変制御装置に関する。 The present invention relates to a variable valve operating angle control device for an internal combustion engine that variably controls an operating angle of an intake valve according to an engine operating state.
従来より、内燃機関に適用される装置として、吸・排気バルブといった機関バルブの作用角を機関運転状態に応じて可変制御するバルブ作用角可変制御装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。こうしたバルブ作用角可変制御装置を採用する内燃機関では、吸気バルブの作用角を小さくすることで、燃焼室内に吸入される空気量を低減することができる。この場合、スロットルバルブを絞ることで吸入空気量を低減するよりもポンピング損失を小さくすることができることから、より低出力での運転が可能となり、燃費向上を図ることができる。
ところで車載内燃機関では、車両の減速時に内燃機関への燃料供給を停止し、燃費向上を図る、いわゆる減速時燃料カットが実施されている。減速時燃料カット中は、エンジンブレーキを増大させるべくスロットバルブが絞られることから、吸気通路においてスロットルバルブの下流で発生する負圧(大気圧を基準としてそれよりも低い圧力)が高くなっており、吸気バルブが開いた状態でも筒内は負圧となっている。 By the way, in-vehicle internal combustion engines, so-called fuel cut during deceleration is performed in which fuel supply to the internal combustion engine is stopped when the vehicle is decelerated to improve fuel efficiency. During fuel cut during deceleration, the slot valve is throttled to increase engine braking, so the negative pressure (pressure lower than the atmospheric pressure) generated downstream of the throttle valve in the intake passage is high. Even when the intake valve is open, the cylinder has a negative pressure.
ここで、減速時燃料カット中に、図7及び図8に示すように吸気バルブの作用角(図8では太線の矢印で図示)が小さくされていると、吸気行程中の比較的長い期間T1,T2にわたり、吸気バルブが閉じた状態でピストンが下降されるようになる。こうした期間T1,T2には、上記のように吸気バルブの開弁時に負圧状態となる筒内がさらに減圧されるため、一時的に筒内負圧が著しく高くなる。 Here, if the operating angle of the intake valve (shown by a thick arrow in FIG. 8) is reduced as shown in FIGS. 7 and 8 during the fuel cut during deceleration, a relatively long period T1 during the intake stroke. , T2, the piston is lowered with the intake valve closed. During these periods T1 and T2, as described above, the cylinder that is in a negative pressure state when the intake valve is opened is further depressurized, so that the cylinder negative pressure temporarily increases significantly.
そして、こうした筒内負圧の著しく高い状態になると、シリンダ壁面のオイルがピストンリングを介して燃焼室内に吸引されるようになる。燃焼室内に吸引されたオイルは、減速時燃料カット復帰後に燃焼により消費されてしまう。そのため、吸気バルブの作用角を縮小して吸入空気量を低減する内燃機関では、オイル消費量が増大する傾向にある。 When the in-cylinder negative pressure becomes extremely high, oil on the cylinder wall surface is sucked into the combustion chamber through the piston ring. The oil sucked into the combustion chamber is consumed by combustion after the fuel cut at the time of deceleration recovery. Therefore, in an internal combustion engine that reduces the intake air amount by reducing the operating angle of the intake valve, the oil consumption tends to increase.
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、吸気バルブの作用角の可変制御による燃費向上を図りつつも、オイル消費量の増大を好適に抑制することのできる内燃機関のバルブ作用角可変制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the problem to be solved is to suitably suppress an increase in oil consumption while improving fuel efficiency by variable control of the working angle of the intake valve. Another object of the present invention is to provide a variable valve operating angle control device for an internal combustion engine.
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明では、吸気バルブの作用角を機関運転状態に応じて可変制御する内燃機関のバルブ作用角可変制御装置において、減速時燃料カット中の前記作用角を、そうでないときに比して拡大するようにしている。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
According to the first aspect of the present invention, in the variable valve operating angle control device for an internal combustion engine that variably controls the operating angle of the intake valve according to the engine operating state, the operating angle during fuel cut during deceleration is not Compared to enlargement.
上記の構成によれば、減速時燃料カット中でないときには、吸気バルブの作用角が小さくされることで、燃焼室内に吸入される空気量が低減される。このため、一般的な内燃機関、すなわち、ピストンが往復動可能に収容された気筒を有し、かつその気筒に接続された吸気通路にスロットルバルブを設けたものにあっては、スロットルバルブを絞って吸入空気量を低減する場合に比較して、ポンピング損失が小さくなる。より低出力での運転が可能となり、燃費の向上を図ることができる。 According to the above configuration, when the fuel cut during deceleration is not being performed, the amount of air taken into the combustion chamber is reduced by reducing the operating angle of the intake valve. For this reason, in a general internal combustion engine, i.e., a cylinder in which a piston is reciprocally accommodated and a throttle valve is provided in an intake passage connected to the cylinder, the throttle valve is throttled. As a result, the pumping loss is smaller than when reducing the intake air amount. Driving at a lower output is possible, and fuel consumption can be improved.
また、仮に、エンジンブレーキを増大させるべくスロットルバルブが絞られて、吸気通路のスロットルバルブ下流の負圧が高くされる減速時燃料カット中にも上記と同様、吸気バルブの作用角が小さくされると、吸気バルブが閉じた状態でピストンが下降する期間が生ずる。この期間には、吸気バルブが開いた状態でピストンが下降する場合よりも大きく減圧される。この点、請求項1に記載の発明では、減速時燃料カット中には、そうでないときに比べて作用角が拡大される。この拡大により、吸気バルブが閉じた状態でピストンが下降する期間が短くなる、又はなくなって、ピストンの下降による減圧が抑制され、一時的に筒内負圧が著しく高くなる現象が起りにくくなる。その結果、シリンダ壁面のオイルがピストンリングを介して燃焼室内に吸引される現象や、減速時燃料カットの復帰後にそのオイルが燃焼により消費される現象が抑制され、オイル消費量の増大が好適に抑制される。 Also, if the throttle valve is throttled to increase engine brake and the fuel pressure during deceleration when the negative pressure downstream of the throttle valve in the intake passage is increased is reduced, the operating angle of the intake valve is reduced as described above. A period in which the piston descends with the intake valve closed is generated. During this period, the pressure is reduced more than when the piston descends with the intake valve open. In this regard, according to the first aspect of the present invention, the operating angle is expanded during fuel cut during deceleration as compared to when it is not. Due to this enlargement, the period during which the piston descends with the intake valve closed is shortened or eliminated, and the depressurization due to the descending of the piston is suppressed, and the phenomenon that the in-cylinder negative pressure is temporarily significantly increased is less likely to occur. As a result, the phenomenon that the oil on the cylinder wall surface is sucked into the combustion chamber through the piston ring and the phenomenon that the oil is consumed by combustion after the fuel cut at the time of deceleration is restored is suppressed, and the oil consumption is preferably increased. It is suppressed.
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の発明において、前記減速時燃料カット中の前記作用角の拡大は、吸気行程の開始から終了まで前記吸気バルブが開くように行われるものであるとする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the expansion of the operating angle during the fuel cut during deceleration is performed so that the intake valve opens from the start to the end of the intake stroke. Suppose there is.
上記の構成によれば、減速時燃料カット中の作用角の拡大により、吸気バルブが吸気行程の開始から終了まで開弁される。このため、吸気行程中に吸気バルブが閉じた状態でピストンが下降する期間が生じなくなり、同期間にピストンが下降することによる減圧が確実に抑制される。 According to the above configuration, the intake valve is opened from the start to the end of the intake stroke due to the expansion of the operating angle during fuel cut during deceleration. For this reason, there is no period in which the piston descends while the intake valve is closed during the intake stroke, and decompression due to the piston descending during the same period is reliably suppressed.
以下、本発明を具体化した一実施形態について、図1〜図6を参照して説明する。図1に示すように、車両には、内燃機関として筒内噴射式のガソリンエンジン(以下、単にエンジンという)11が搭載されている。エンジン11は、ピストン13が往復動可能に収容された複数の気筒(シリンダ)12を有している。各ピストン13は、コネクティングロッド15を介し、エンジン11の出力軸であるクランクシャフト16に連結されている。各ピストン13の往復運動は、コネクティングロッド15によって回転運動に変換された後、クランクシャフト16に伝達される。
Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, a vehicle is equipped with a cylinder injection type gasoline engine (hereinafter simply referred to as an engine) 11 as an internal combustion engine. The
気筒12毎の燃焼室17には、スロットルバルブ18、サージタンク19、吸気マニホルド21等を有する吸気通路22が接続されている。エンジン11の外部の空気は、吸気通路22の各部を順に通過して燃焼室17に吸入される。スロットルバルブ18は吸気通路22に回動可能に設けられており、電動モータ等からなるアクチュエータ23に駆動連結されている。アクチュエータ23は、運転者によるアクセルペダル24の踏込み操作等に応じて作動し、スロットルバルブ18を回動させる。吸気通路22を流れる空気の量(吸入空気量)は、スロットルバルブ18の回動角度(スロットル開度)に応じて変化する。
An
また、燃焼室17には、排気マニホルド25、触媒コンバータ(図示略)等を有する排気通路26が接続されている。燃焼室17で生じた燃焼ガスは、排気通路26の各部を順に通ってエンジン11の外部へ排出される。
The combustion chamber 17 is connected to an
エンジン11には、吸気通路22の燃焼室17との接続部分を開閉する吸気バルブ27と、排気通路26の燃焼室17との接続部分を開閉する排気バルブ28とが気筒12毎に設けられている。これらの吸・排気バルブ27,28は、バルブスプリング(図示略)によって、吸・排気通路22,26と燃焼室17との連通を遮断する方向(閉弁方向、図1の略上方)へ常に付勢されている。吸気バルブ27の略上方には、吸気カム31Aを有する吸気カムシャフト31が設けられ、また排気バルブ28の略上方には、排気カム32Aを有する排気カムシャフト32が設けられている。これらの吸・排気カムシャフト31,32は、クランクシャフト16の回転が伝達されて回転する。この回転に伴い吸・排気カムシャフト31,32は、上記バルブスプリングに抗して吸・排気バルブ27,28を押下げる。この押下げにより、吸・排気通路22,26が燃焼室17に連通された状態(開弁状態)になる。このようにして、吸・排気カムシャフト31,32の回転に伴い吸・排気バルブ27,28が周期的に開弁及び閉弁する。
The
エンジン11には、電磁式の燃料噴射弁33が気筒12毎に取付けられている。各燃料噴射弁33は開閉制御されることにより、対応する燃焼室17に高圧燃料を直接噴射供給する。燃料噴射弁33から噴射された燃料は、燃焼室17内の空気と混ざり合って混合気となる。
An electromagnetic fuel injection valve 33 is attached to the
エンジン11には、点火プラグ34が気筒12毎に取付けられている。各点火プラグ34は、イグナイタ35からの点火信号に基づいて作動する。点火プラグ34には、点火コイル36から出力される高電圧が印加される。そして、前記混合気は点火プラグ34の火花放電によって着火され、燃焼する。このときに生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストン13が往復動され、クランクシャフト16が回転されてエンジン11の駆動力(出力トルク)が得られる。
A
この駆動力は、運転者によるアクセルペダル24の踏込み操作に応じて調整される。すなわち、アクセルペダル24の踏込み操作に応じ、スロットルバルブ18がアクチュエータ23によって駆動されてスロットル開度が調節され、燃焼室17への吸入空気量が変化する。この変化に対応して燃料噴射弁33からの燃料噴射量が制御され、燃焼室17に充填される混合気の量が変化してエンジン11の出力が調整される。
This driving force is adjusted according to the depression operation of the
ところで、上記エンジン11は、クランクシャフト16が2回転(720°CA回転)して、ピストン13が2往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程という一連の4行程(サイクル)を行うようにした、いわゆる4サイクルエンジンである。吸気行程及び膨張行程はピストン13の下降時に行われ、圧縮行程及び排気行程はピストン13の上昇時に行われる。これらの行程により、各気筒12内の状態は大まかには次のように変化する。
By the way, the
吸気行程では、排気バルブ28が閉弁されるとともに吸気バルブ27が開弁され、ピストン13の下降に伴う燃焼室17内の圧力の低下によって燃焼室17内に空気が吸入される。圧縮行程では、排気バルブ28に加えて吸気バルブ27が閉弁される。このため、ピストン13の上昇に伴って燃焼室17内の圧力が上昇する。膨張行程では、吸・排気バルブ27,28がともに閉弁された状態で点火プラグ34による点火が行われ、上記吸入空気と燃料噴射弁33から噴射された燃料との混合気が着火、燃焼される。この燃焼に伴う下向きの力によりピストン13が押下げられ、コネクティングロッド15を介してクランクシャフト16に回転力が付与される。排気行程では排気バルブ28が開弁される。このため、燃焼室17内で発生した排気がピストン13の上昇に伴い排気通路26へ排出される(図6参照)。
In the intake stroke, the
エンジン11には、吸気バルブ27のバルブ特性を可変とする可変動弁機構として、バルブタイミング可変機構41及び作用角可変機構42が設けられている。
バルブタイミング可変機構41は、クランクシャフト16に対する吸気カムシャフト31の相対回転位相を変更することにより、図2において実線及び二点鎖線で示すように、吸気バルブ27の開弁期間を一定に保持した状態で、同吸気バルブ27の開弁時期及び閉弁時期をともに進角又は遅角させる機構である。
The
The variable
また、作用角可変機構42は、吸気バルブ27の作用角を連続的に可変とする機構である。ここで、作用角は、図3に示すように、吸気カム31Aの回転(図3ではクランク角で表現)について、吸気バルブ27が開弁を開始してから閉弁するまでの角度範囲である。また、本実施形態では作用角可変機構42により吸気バルブ27の最大リフト量も連続的に変更される。最大リフト量は、吸気バルブ27が最も下方まで移動(リフト)したときの移動量である。これらの作用角及び最大リフト量は、作用角可変機構42によって互いに同期して変化させられ、例えば、作用角が小さくなるほど最大リフト量も小さくなってゆく。作用角が小さくなるに従い、吸気バルブ27の開弁時期と閉弁時期とが互いに近寄り、開弁期間が短くなる。
The working
作用角可変機構42としては、例えば図1に示すように、気筒12毎に設けられた仲介駆動機構43と、全部の仲介駆動機構43に共通のコントロールシャフト44及びアクチュエータ46とを備えたもの(特開2001−263015号公報参照)を用いることができる。アクチュエータ46は、例えば電動モータと、その電動モータの回転を直線運動に変換してコントロールシャフト44に伝達する動力伝達機構とを備える。そして、通電により電動モータが回転すると、それに伴い動力伝達機構が作動してコントロールシャフト44が軸方向へ変位させられる。
For example, as shown in FIG. 1, the operating
各仲介駆動機構43は、吸気カムシャフト31と吸気バルブ27との間に設けられており、入力アーム47及び出力アーム48を備える。コントロールシャフト44と入・出力アーム47,48との間には、動力伝達用のスライダ49が回動可能かつ軸方向への移動可能に介在されている。スライダ49及び入・出力アーム47,48は、ヘリカルスプラインによって相互に噛合わされている。
Each
そして、吸気カムシャフト31が回転すると、吸気カム31Aによって入力アーム47がコントロールシャフト44を支点として上下に揺動する。この揺動はスライダ49を介して出力アーム48に伝達され、同出力アーム48が上下に揺動する。この揺動する出力アーム48によって吸気バルブ27が駆動されて開弁する。この開弁に伴い吸気通路22から燃焼室17へ空気が吸入される。
When the
また、アクチュエータ46によってコントロールシャフト44が軸方向へ移動されることで、スライダ49が同方向へ変位しながら回転し、入・出力アーム47,48の揺動方向について、入力アーム47と出力アーム48との相対位相差が変更される。この変更に伴い各吸気バルブ27のバルブ特性(作用角及び最大リフト量)が連続的に変化する。相対位相差が小さいときには作用角及び最大リフト量がともに小さく、気筒12当りの吸入空気量が少なくなる。相対位相差が増大すると、作用角及び最大リフト量がともに大きくなって同吸入空気量が多くなる。
Further, when the
さらに、車両には、各部の状態を検出するセンサが種々取付けられている。これらのセンサとしては、例えばクランク角センサ51、回転角センサ52、エアフロメータ53、スロットルセンサ54、アクセルセンサ55等が用いられている。
Further, various sensors for detecting the state of each part are attached to the vehicle. As these sensors, for example, a
クランク角センサ51はクランクシャフト16が一定角度回転する毎にパルス状の信号を発生する。この信号は、クランクシャフト16の回転角度であるクランク角や、単位時間当りのクランクシャフト16の回転数であるエンジン回転速度の算出等に用いられる。回転角センサ52は、吸気バルブ27のバルブ特性(作用角及び最大リフト量)を検出すべく、アクチュエータ46における電動モータの回転角度を検出する。エアフロメータ53は、吸気通路22を流れる空気の量(吸入空気量)を検出し、スロットルセンサ54はスロットル開度を検出し、アクセルセンサ55は運転者によるアクセルペダル24の踏込み量を検出する。
The
車両には、前記各種信号に基づいて、エンジン11等の各部を制御する電子制御装置61が設けられている。電子制御装置61はマイクロコンピュータを中心として構成されており、中央処理装置(CPU)が、読出し専用メモリ(ROM)に記憶されている制御プログラム、初期データ、制御マップ等に従って演算処理を行い、その演算結果に基づいて各種制御を実行する。CPUによる演算結果は、ランダムアクセスメモリ(RAM)において一時的に記憶される。
The vehicle is provided with an
電子制御装置61が行う制御としては、例えばエンジン11の燃料噴射制御、点火時期制御、スロットル開度制御、吸気バルブ27の作用角制御等が挙げられる。
ここで、燃料噴射制御では、エンジン11の状態を検出する各種センサの信号からエンジン11の作動に必要な燃料量が演算され、混合気の空燃比が最適な値となるように燃料の噴射量が制御される。噴射量は、燃料噴射弁33の通電時間、すなわち開弁時間によって決まる。
Examples of the control performed by the
Here, in the fuel injection control, the fuel amount required for the operation of the
この燃料噴射制御に際し、エンジン回転速度及びエンジン負荷といったエンジン11の運転状態に基づき、混合気の空燃比を所定の値(例えば理論空燃比)とするための燃料の噴射量が基本噴射量(基本噴射時間)として算出される。エンジン負荷は、例えばエンジン11の吸入空気量、又はそれに関係するパラメータ(スロットル開度、アクセル踏込み量等)に基づき求められる。そして、こうした求められた基本噴射量に対し、各センサからの信号に基づき補正が行われることにより、空燃比がエンジン11の運転状態に応じた値にされる。
In this fuel injection control, the fuel injection amount for setting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to a predetermined value (for example, the theoretical air-fuel ratio) is determined based on the operating state of the
上記燃料噴射制御の制御態様の1つに燃料噴射弁33への噴射信号の出力を停止して燃料噴射弁33を閉弁させて燃料噴射を停止させる、いわゆる燃料カットがある。この燃料カットには、走行燃費の改善、排気浄化等を目的として行われる減速時燃料カットが含まれる。この制御では、減速時燃料カットの開始条件及び復帰条件が例えば次のように設定されている。 One of the control modes of the fuel injection control is a so-called fuel cut in which the output of an injection signal to the fuel injection valve 33 is stopped and the fuel injection valve 33 is closed to stop the fuel injection. This fuel cut includes a fuel cut during deceleration performed for the purpose of improving driving fuel efficiency, purifying exhaust gas, and the like. In this control, the fuel cut start condition and return condition for deceleration are set as follows, for example.
減速時燃料カットの開始条件は、次の(A1)、(A2)がともに成立することである。
(A1):アクセルオフ、すなわちアクセル踏込み量が「0」であること。
(A2)エンジン回転速度が燃料カット回転速度以上であること。
The fuel cut start condition for deceleration is that both (A1) and (A2) are met.
(A1): The accelerator is off, that is, the accelerator depression amount is “0”.
(A2) The engine speed must be equal to or higher than the fuel cut speed.
減速時燃料カットからの復帰条件は、次の(B1)、(B2)のいずれかが成立することである。
(B1):アクセルオフでないこと。
(B2):エンジン回転速度が復帰回転速度以下であること。この復帰回転速度には、燃料カット回転速度よりも低い値が設定されている。
The return condition from the fuel cut during deceleration is that either of the following (B1) or (B2) is satisfied.
(B1): The accelerator must not be off.
(B2): The engine speed must be lower than the return speed. The return rotational speed is set to a value lower than the fuel cut rotational speed.
上記燃料カットの開始条件が成立すると、燃料噴射量が、通常のアクセルオフ時の値から「0」に減少される。また、その開始条件成立後に復帰条件が成立すると、燃料噴射量が通常のアクセルオフ時の値に増加される。 When the fuel cut start condition is satisfied, the fuel injection amount is reduced to “0” from the normal accelerator-off value. Further, when the return condition is satisfied after the start condition is satisfied, the fuel injection amount is increased to the value at the time of normal accelerator off.
点火時期制御では、エンジン11の運転状態に応じて各点火プラグ34により各燃焼室17における混合気の点火時期が制御される。この点火時期制御に際しては、各種センサの信号に基づきエンジン11の状態が検知され、そのときのエンジン11の状態に最適な点火時期が演算される。そして、クランク角センサ51の信号に基づき算出したクランク角が上記点火時期になると、イグナイタ35に点火信号が出力される。イグナイタ35は、点火信号に基づき点火コイル36の一次電流を断続する。この断続により、点火コイル36の二次コイルに高電圧が発生し、点火プラグ34に点火する。そして、前記混合気は点火プラグ34の点火に伴う火花放電によって着火されて燃焼する。
In the ignition timing control, the ignition timing of the air-fuel mixture in each combustion chamber 17 is controlled by each
スロットル開度制御では、基本的にはエンジン11に対する運転者の出力要求を表すアクセル踏込み量が大となるほどスロットルバルブ18が開き側となるようにアクチュエータ23が駆動制御される。ここで、スロットル開度が大となるほどエンジン11の吸入空気量が多くなり、それに応じて燃料噴射量も大とされるため、燃焼室17に充填される混合気の量が増加してエンジン出力が大となる。そのため、エンジン11に対する運転者の出力要求に対応したエンジン出力が得られる。
In the throttle opening control, basically, the
また、スロットル開度制御では、上記燃料噴射制御における減速時燃料カット中に、吸気に対する抵抗を大きくしてエンジンブレーキの作用を増大させるために、スロットルバルブ18を閉じ側となるようにアクチュエータ23を駆動制御することが行われる。
Further, in the throttle opening control, during the fuel cut during deceleration in the fuel injection control, in order to increase the resistance to intake and increase the action of the engine brake, the
さらに、吸気バルブ27の作用角制御では、エンジン回転速度、エンジン負荷等のエンジン11の運転状態に関するパラメータに基づいて目標作用角が算出される。一方で、回転角センサ52によって検出された回転角に基づき、その回転角に対応する吸気バルブ27の実作用角が算出される。そして、この実作用角が上記目標作用角となるようにアクチュエータ46に対する通電が制御される。こうした通電制御により、吸気バルブ27の作用角(最大リフト量)がエンジン11の運転状態に適した値に調整される。
Further, in the operation angle control of the
例えば、エンジン回転速度一定のもと、エンジン負荷が大となるほどエンジン11の吸入空気量を確保しやすくするために、吸気バルブ27の作用角が大きくされる。これは、エンジン負荷が大となるほど大きなエンジン出力が要求されていることになり、その出力を得るために必要とされる吸入空気量も多くなるためである。
For example, the operating angle of the
また、エンジン負荷が小さくなるほど必要とされる吸入吸気量が少なくなることから、吸気バルブ27の作用角が小さくされて吸入空気量が低減される。スロットルバルブ18を閉じ側に制御して吸入空気量を低減しなくてもよくなり、スロットルバルブ18を開き側の所定開度に保持することが可能となる。このため、上記のようにスロットルバルブ18を閉じ側に制御することに伴う不具合、例えばポンピング損失の増大や燃費の低下等が抑制される。
Further, as the engine load decreases, the required intake air amount decreases, so that the operating angle of the
ところで、上述したように、燃料噴射制御における減速時燃料カット中にはスロットルバルブ18が閉じ側に制御されることから吸気通路22の圧力が低く(吸気管負圧が高く)、吸気バルブ27が開いた状態でも筒内は負圧となる。こうした状況下で、仮に吸気バルブ27の作用角が小さいと、吸気行程中において、吸気バルブ27が閉じた状態でピストン13が下降する期間が生じ(図7及び図8のT1,T2参照)、吸気バルブ27の開弁時に負圧状態となる筒内がさらに減圧され、一時的に筒内負圧が著しく高くなるおそれがある。そこで、本実施形態では、作用角制御に際し、こうした筒内負圧の著しく高い状態の発生を抑制するための処理を行うようにしている。
By the way, as described above, the
次に、電子制御装置61による吸気バルブ27の作用角制御の処理内容について、図4のフローチャートを参照して説明する。
この制御に際し、電子制御装置61は、まずステップ110において、目標作用角の算出に必要なエンジン運転情報、例えば上述したエンジン回転速度及びエンジン負荷をそれぞれ読込む。また、アクチュエータ46の制御に必要な吸気バルブ27の実作用角を読込む。この実作用角は、回転角センサ52によって検出された回転角に基づき別途算出されたものである。
Next, the processing content of the operating angle control of the
In this control, first, in
次に、ステップ120において、上記エンジン運転情報に基づき目標作用角を算出する。この算出には、例えば、エンジン回転速度及びエンジン負荷と目標作用角との関係を予め実験等により求めて作成したマップを参照することができる。
Next, in
続いて、ステップ130において、上記ステップ120での目標作用角が所定値αよりも小さいかどうかを判定する。ここで、所定値αは吸気行程に要するクランク角(180°CA)に相当する値又はそれよりも若干小さな値である。ステップ130の判定条件が満たされていると、例えば図5において二点鎖線で示すように、吸気バルブ27は吸気行程の開始時期(TDC)よりも遅い時期に開弁を開始し、吸気行程の終了時期(BDC)よりも早い時期に閉弁する。
Subsequently, in
上記ステップ130の判定条件が満たされている(目標作用角:小)と、ステップ140において、別のルーチンによる燃料噴射制御において減速時燃料カットが行われているかどうかを判定する。
If the determination condition of
上記ステップ140の判定条件が満たされている(減速時燃料カット中)と、ステップ150において、上記ステップ120で算出した目標作用角(図5の二点鎖線参照)を、同図5において実線で示すように拡大する。ここでの目標作用角の拡大は、吸気行程の開始時期から終了時期まで吸気バルブ27が開弁するように行われる。このように、ステップ130,140の判定条件がともに満たされた場合にのみ目標作用角が拡大される。そして、ステップ150の処理を経た後に次のステップ160へ移行する。
If the determination condition of
これに対し、上記ステップ130の判定条件及びステップ140の判定条件の少なくとも一方が満たされていないと、上記ステップ150の処理を経ることなくステップ160へ移行する。この場合、ステップ120で算出された目標作用角が、拡大等されずにそのままアクチュエータ46の制御指令値(目標値)として用いられる。
On the other hand, if at least one of the determination condition of
ステップ160では、吸気バルブ27の実作用角が、上記ステップ120で算出された目標作用角(ステップ150の処理を行わない場合)、又はステップ150で拡大された目標作用角となるように、アクチュエータ46に対する通電を制御する。そして、ステップ160の処理を経た後に、作用角制御ルーチンの一連の処理を終了する。
In
上記作用角制御ルーチンによると、減速時燃料カット中でないときには、図5において二点鎖線で示すように、吸気バルブ27の目標作用角が小さくされることで、燃焼室17内に吸入される空気量が低減される。この低減により、スロットル開度を閉じ側に制御することでスロットルバルブ18を絞って吸入空気量を低減する場合に比較して、ポンピング損失が小さくなる。
According to the operating angle control routine, when the fuel cut is not being performed during deceleration, the target operating angle of the
また、仮に減速時燃料カット中にも上記と同様、吸気バルブ27の作用角が小さくされると、吸気バルブ27が閉じた状態でピストン13が下降する期間が生ずる。この期間には、吸気バルブ27が開いた状態でピストン13が下降する場合よりも大きく減圧される。この点、本実施形態では、減速時燃料カット中は、そうでないときに比べて作用角が拡大される(図5の実線及び図6の太線矢印参照)。この拡大により、ピストン13が下降する吸気行程中は吸気バルブ27が開弁する。そのため、減速時燃料カット中、エンジンブレーキを増大させるべく、スロットルバルブ18が絞られて吸気管負圧が高くなるものの、吸気行程中、吸気バルブ27が閉じた状態でピストン13が下降する期間が生じない。吸気バルブ27が閉じた状態でピストン13が下降することによる減圧は起らず、一時的に筒内負圧が著しく高くなる現象の発生が抑制される。
Further, if the operating angle of the
以上詳述した本実施形態によれば、次の効果が得られる。
(1)減速時燃料カット中でないときには、吸気バルブ27の作用角を小さくすることで、燃焼室17内に吸入される空気量を低減するようにしている。このため、スロットル開度を閉じ側に制御することでスロットルバルブ18を絞って吸入空気量を低減する場合に比較して、ポンピング損失を小さくすることができる。より低出力での運転が可能となり、燃費の向上を図ることができるようになる。
According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1) When the fuel is not cut during deceleration, the amount of air taken into the combustion chamber 17 is reduced by reducing the operating angle of the
(2)また、エンジンブレーキを増大させるべく、スロットルバルブ18が絞られて吸気管負圧が高くされる減速時燃料カット中には、吸気バルブ27の作用角をそうでないときに比べて拡大するようにしている。こうすることで、吸気バルブ27が閉じた状態でピストン13が下降することによる減圧を抑制し、一時的に筒内負圧が著しく高くなる現象を起りにくくすることができる。その結果、シリンダ壁面のオイルがピストンリング14を介して燃焼室17内に吸引される現象や、減速時燃料カットの復帰後に上記オイルが燃焼により消費される現象を抑制し、オイル消費量の増大を好適に抑制することができる。
(2) In order to increase the engine brake, the operating angle of the
(3)減速時燃料カット中の目標作用角の拡大により、吸気バルブ27を吸気行程の開始から終了まで開弁させるようにしている。このため、吸気行程中に吸気バルブ27が閉じた状態でピストン13が下降する期間が生じなくなり、同期間にピストン13が下降することによる減圧を確実に抑制し、上記(2)の効果を一層確実なものとすることができる。
(3) The
なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・吸気バルブ27の作用角が、減速時燃料カット中にはそうでないときよりも拡大されることを条件に、目標作用角の拡大態様を適宜変更してもよい。例えば、目標作用角の拡大時には、吸気バルブ27を、吸気行程の開始よりも前のタイミングで開弁させ、吸気行程の終了よりも後のタイミングで閉弁させるようにしてもよい。
Note that the present invention can be embodied in another embodiment described below.
The expansion mode of the target operating angle may be changed as appropriate on the condition that the operating angle of the
・図4の作用角制御ルーチンにおいて、ステップ130の処理を割愛し、減速時燃料カット中には、一律に、そうでない場合に比べて目標作用角を拡大するようにしてもよい。
・バルブ作用角可変制御装置は、吸気バルブ27のバルブ特性(最大リフト量及び作用角)のうち作用角のみをバルブ特性として変更するものであってもよい。
In the operating angle control routine of FIG. 4, the processing of
The variable valve operating angle control device may change only the operating angle among the valve characteristics (maximum lift amount and operating angle) of the
・本発明は、吸気バルブ27に加えて、排気バルブ28の作用角を変更するようにした内燃機関にも適用可能である。
・作用角可変機構として、前記実施形態で用いたものとは異なるタイプを用いてもよい。例えば、吸気カムシャフトの吸気カムを軸方向にプロフィールが変化する三次元カムとし、この吸気カムシャフトをアクチュエータにより軸方向に変位させることにより、作用角を機関運転状態に応じて変化させるようにしたものを、作用角可変機構として用いてもよい。要は、吸気バルブの作用角を機関運転状態に応じて可変制御できるものであればよい。
The present invention can be applied to an internal combustion engine in which the operating angle of the
-As a working angle variable mechanism, you may use a different type from what was used in the said embodiment. For example, the intake cam of the intake camshaft is a three-dimensional cam whose profile changes in the axial direction, and the intake camshaft is displaced in the axial direction by an actuator so that the operating angle changes according to the engine operating state. A thing may be used as a working angle variable mechanism. The point is that the operating angle of the intake valve can be variably controlled according to the engine operating state.
11…ガソリンエンジン(内燃機関)、27…吸気バルブ、42…作用角可変機構、61…電子制御装置。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
減速時燃料カット中の前記作用角を、そうでないときに比して拡大する
ことを特徴とする内燃機関のバルブ作用角可変制御装置。 In a valve working angle variable control device for an internal combustion engine that variably controls a working angle of an intake valve according to an engine operating state,
A variable valve operating angle control device for an internal combustion engine, wherein the operating angle during fuel cut during deceleration is increased as compared to when it is not.
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