JP2008045412A - Control device of internal combustion engine having variable valve train - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make both suitably compatible in combustion stability and ignitability, regardless of the size of a lift quantity, in an internal combustion engine having a variable valve train capable of changing the lift quantity of intake valves continuously or in a multistage shape, in a control device of the internal combustion engine having the variable valve train. <P>SOLUTION: This control device has an intake variable valve train 34 capable of independently adjusting the opening timing of the two intake valves provided in the same cylinder. A required valve opening timing difference of the two intake valves 30 is calculated (Step 104), based on a measured value of the lift quantity (an INmax valve lift quantity) of the intake valves 30 (Step 102), in an area controlled so that the intake valves 30 become a small lift quantity (Step 100). The opening timing of the two intake valves is corrected in response to its required valve opening timing difference (Step 106). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine control device including a variable valve mechanism.

従来、例えば特許文献１には、同一気筒内に２つの吸気弁を備える多気筒内燃機関において、当該２つの吸気弁のそれぞれの開閉時期、開弁期間（作用角）、およびリフト量を、内燃機関の運転条件に応じて変更可能とする可変動弁機構を備えたシステムが開示されている。より具体的には、上記従来の可変動弁機構は、同一気筒内に備えられた２つの吸気弁の開閉時期を独立して制御可能な機構である。   Conventionally, for example, in Patent Document 1, in a multi-cylinder internal combustion engine having two intake valves in the same cylinder, the open / close timing, valve opening period (working angle), and lift amount of each of the two intake valves are determined as follows. A system including a variable valve mechanism that can be changed in accordance with engine operating conditions is disclosed. More specifically, the conventional variable valve mechanism is a mechanism that can independently control the opening and closing timings of two intake valves provided in the same cylinder.

上記従来の技術では、そのような可変動弁機構を用いて、低速時には当該２つの吸気弁の開きタイミングを異ならせるようにし、一方、高速時には当該２つの吸気弁の双方の開きタイミングを一致させるようにしている。このようなバルブの制御によれば、低速時には、強いスワールを発生させることができ、これにより、燃焼安定性が確保される。また、高速時には、スワールによるノッキングの発生を防止することができる。   In the prior art, using such a variable valve mechanism, the opening timings of the two intake valves are made different at low speeds, while the opening timings of the two intake valves are made coincident at high speeds. I am doing so. According to such valve control, a strong swirl can be generated at a low speed, thereby ensuring combustion stability. In addition, knocking due to swirl can be prevented at high speeds.

特開平７−４２１９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-4219 特公平８−６５７０号公報Japanese Patent Publication No. 8-6570 特開２００２−２２７６６７号公報JP 2002-227667 A 特開２００４−１３８０００号公報JP 2004-138000 A

上述した従来の技術のように、バルブのリフト量および作用角を連続的に可変させられる可変動弁機構を備える内燃機関においては、バルブのリフト量および作用角を運転領域に応じて変更することにより、吸入空気量の制御を行うことができる。このように、運転領域に応じてリフト量が変更される内燃機関において、上記従来の技術のようにエンジン回転数或いは車速を指標として、同一気筒内に備えられた２つの吸気弁の開きタイミングの差を決定するようにした場合、バルブのリフト量の如何によって、吸気の乱れ度合いに差が生ずることとなる。より具体的には、バルブのリフト量の如何によっては、吸気乱れが弱すぎて燃焼安定性を十分に確保できなかったり、逆に吸気乱れが強すぎて混合気の着火性が悪化したりするという不具合が生じ得る。   In an internal combustion engine having a variable valve mechanism that can continuously vary the lift amount and working angle of the valve as in the prior art described above, the lift amount and working angle of the valve are changed according to the operating region. Thus, the intake air amount can be controlled. Thus, in an internal combustion engine in which the lift amount is changed according to the operating region, the opening timing of the two intake valves provided in the same cylinder using the engine speed or the vehicle speed as an index as in the conventional technique described above. When the difference is determined, a difference occurs in the degree of disturbance of the intake air depending on the lift amount of the valve. More specifically, depending on the lift amount of the valve, the intake turbulence is too weak to ensure sufficient combustion stability, or conversely, the intake turbulence is too strong to deteriorate the ignitability of the air-fuel mixture. This can cause problems.

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、吸気弁のリフト量を連続的或いは多段階に変更可能な可変動弁機構を備える内燃機関において、リフト量の大小に関わらずに、燃焼安定性と着火性とを好適に両立し得る制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. In an internal combustion engine including a variable valve mechanism that can change the lift amount of an intake valve continuously or in multiple stages, the lift amount is related to the magnitude of the lift amount. It is an object of the present invention to provide a control device that can suitably achieve both combustion stability and ignitability.

第１の発明は、吸気弁の少なくともリフト量を連続的或いは多段階に変更可能とする可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置であって、
吸気弁のリフト量情報を取得する吸気リフト取得手段と、
吸気弁のリフト量の変更によって吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、
吸気弁のリフト量に応じて、吸気乱れの強さを制御する吸気乱れ制御手段と、
を備えることを特徴とする。 A first aspect of the invention is a control device for an internal combustion engine including a variable valve mechanism that can change at least a lift amount of an intake valve continuously or in multiple stages,
An intake lift acquisition means for acquiring lift amount information of the intake valve;
Intake air amount control means for controlling the intake air amount by changing the lift amount of the intake valve;
Intake turbulence control means for controlling the intensity of the intake turbulence according to the lift amount of the intake valve,
It is characterized by providing.

また、第２の発明は、第１の発明において、前記可変動弁機構は、更に、同一気筒内に備えられた少なくとも２つの吸気弁のうちの少なくとも１つの吸気弁の開き時期を他の吸気弁の開き時期と異ならせることのできる機構であり、
前記吸気乱れ制御手段は、吸気弁のリフト量が小リフト量となるように制御された場合は、吸気弁のリフト量が大リフト量となるように制御された場合に比して、同一気筒内の前記少なくとも１つの吸気弁の開き時期と前記他の吸気弁の開き時期との差を大きくすることを特徴とする。 According to a second aspect, in the first aspect, the variable valve mechanism further sets an opening timing of at least one of the at least two intake valves provided in the same cylinder to another intake valve. It is a mechanism that can be different from the valve opening time,
In the intake turbulence control means, when the lift amount of the intake valve is controlled to be a small lift amount, the same cylinder is compared with the case where the lift amount of the intake valve is controlled to be a large lift amount. The difference between the opening timing of the at least one intake valve and the opening timing of the other intake valve is increased.

また、第３の発明は、第１の発明において、吸気通路に吸気乱れの強さを制御する吸気制御弁を更に備え、
前記吸気乱れ制御手段は、吸気弁のリフト量が小リフト量となるように制御された場合は、吸気弁のリフト量が大リフト量となるように制御された場合に比して、吸気乱れが強くなる側に前記吸気制御弁の開度を調整することを特徴とする。 The third invention further comprises an intake control valve for controlling the intensity of the intake turbulence in the intake passage in the first invention,
When the intake valve lift amount is controlled to be a small lift amount, the intake air turbulence control means is configured to control the intake valve turbulence as compared to a case where the intake valve lift amount is controlled to be a large lift amount. The opening of the intake control valve is adjusted to the side where the pressure becomes stronger.

また、第４の発明は、第１の発明において、前記内燃機関は、筒内に燃料を直接噴射する筒内直接噴射式の内燃機関であって、
前記吸気乱れ制御手段は、吸気弁のリフト量が小リフト量となるように制御された場合は、吸気弁のリフト量が大リフト量となるように制御された場合に比して、燃料噴射時期を遅角側に制御することを特徴とする。 In a fourth aspect based on the first aspect, the internal combustion engine is an in-cylinder direct injection internal combustion engine that directly injects fuel into a cylinder.
When the intake valve lift amount is controlled to be a small lift amount, the intake turbulence control means is configured to perform fuel injection as compared to a case where the intake valve lift amount is controlled to be a large lift amount. The timing is controlled to the retard side.

第１の発明によれば、吸気弁のリフト量に応じて、吸気乱れの強さが制御される。このため、本発明によれば、吸気弁のリフト量変化に伴う吸気乱れの過不足を補償することができ、吸気弁のリフト量の大小に関わらずに、内燃機関の燃焼安定性と着火性とを好適に両立することができる。   According to the first invention, the strength of the intake turbulence is controlled in accordance with the lift amount of the intake valve. Therefore, according to the present invention, it is possible to compensate for the excess or deficiency of the intake air turbulence accompanying the change in the lift amount of the intake valve, and the combustion stability and ignitability of the internal combustion engine regardless of the lift amount of the intake valve. And can be preferably achieved.

第２の発明によれば、同一気筒内に配置される複数の吸気弁の開き時期に差を調整することで、吸気乱れの強さを制御することができる。本発明によれば、そのような手法を用いて、吸気弁のリフト量変化に伴う吸気乱れの過不足を補償することができる。   According to the second invention, the intensity of the intake turbulence can be controlled by adjusting the difference between the opening timings of the plurality of intake valves arranged in the same cylinder. According to the present invention, it is possible to compensate for excess or deficiency of the intake air turbulence accompanying the change in the lift amount of the intake valve by using such a method.

第３の発明によれば、吸気制御弁の開度を調整することで、吸気乱れの強さを制御することができる。本発明によれば、そのような手法を用いて、吸気弁のリフト量変化に伴う吸気乱れの過不足を補償することができる。   According to the third aspect of the invention, the intensity of the intake turbulence can be controlled by adjusting the opening of the intake control valve. According to the present invention, it is possible to compensate for excess or deficiency of the intake air turbulence accompanying the change in the lift amount of the intake valve by using such a method.

第４の発明によれば、筒内直接燃料噴射式の内燃機関において、燃料噴射時期の遅角量を調整することで、吸気乱れの強さを制御することができる。本発明によれば、そのような手法を用いて、吸気弁のリフト量変化に伴う吸気乱れの過不足を補償することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, the strength of the intake turbulence can be controlled by adjusting the retard amount of the fuel injection timing in the direct injection type internal combustion engine. According to the present invention, it is possible to compensate for excess or deficiency of the intake air turbulence accompanying the change in the lift amount of the intake valve by using such a method.

実施の形態１．
［システム構成の説明］
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である。図１に示す構成は、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０の筒内には、ピストン１２が設けられている。ピストン１２は、筒内を往復移動することができる。内燃機関１０の筒内には、ピストン１２の頂部側に燃焼室１４が形成されている。また、燃焼室１４には、吸気通路１６および排気通路１８が連通している。 Embodiment 1 FIG.
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the first embodiment of the present invention. The configuration shown in FIG. 1 includes an internal combustion engine 10. A piston 12 is provided in the cylinder of the internal combustion engine 10. The piston 12 can reciprocate in the cylinder. A combustion chamber 14 is formed in the cylinder of the internal combustion engine 10 on the top side of the piston 12. In addition, an intake passage 16 and an exhaust passage 18 communicate with the combustion chamber 14.

吸気通路１６には、スロットルバルブ２０が設けられている。スロットルバルブ２０は、アクセル開度とは独立してスロットル開度を制御することのできる電子制御式スロットルバルブである。スロットルバルブ２０の近傍には、スロットル開度TAを検出するスロットルセンサ２２が配置されている。スロットルバルブ２０の上流には、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ２４が設けられている。   A throttle valve 20 is provided in the intake passage 16. The throttle valve 20 is an electronically controlled throttle valve that can control the throttle opening independently of the accelerator opening. In the vicinity of the throttle valve 20, a throttle sensor 22 for detecting the throttle opening degree TA is disposed. An air flow meter 24 for detecting the intake air amount is provided upstream of the throttle valve 20.

また、スロットルバルブ２０の下流には、燃焼室１４内に吸入される吸気の乱れ（タンブル流）の強さを制御するためのタンブルコントロールバルブ２６（以下、単に「TCV２６」と略することがある）が配置されている。尚、吸気乱れを制御する手段は、このようなTCV２６に限らず、スワールの強さを制御するためのスワールコントロールバルブ（SCV）を一方の吸気ポート内に備えるようにしてもよい。
更に、TCV２６の下流には、内燃機関１０の吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁２８が配置されている。 In addition, downstream of the throttle valve 20, a tumble control valve 26 (hereinafter simply referred to as “TCV 26”) for controlling the strength of the turbulence (tumble flow) of the intake air sucked into the combustion chamber 14 may be used. ) Is arranged. The means for controlling the intake air turbulence is not limited to such a TCV 26, and a swirl control valve (SCV) for controlling the strength of the swirl may be provided in one intake port.
Further, a fuel injection valve 28 for injecting fuel into the intake port of the internal combustion engine 10 is disposed downstream of the TCV 26.

本実施形態の内燃機関１０の各気筒には、２つの吸気弁３０と２つの排気弁３２とが配置されているものとする。内燃機関１０は、吸気弁３０の開弁特性（リフト量、作用角、開閉時期など）を変更する可変動弁機構として、機械式の吸気可変動弁機構３４を備えている。また、それぞれの吸気弁３０の弁軸の近傍には、吸気弁３０のリフト量を計測するためのリフトセンサ３６が設けられている。   It is assumed that two intake valves 30 and two exhaust valves 32 are arranged in each cylinder of the internal combustion engine 10 of the present embodiment. The internal combustion engine 10 includes a mechanical intake variable valve mechanism 34 as a variable valve mechanism that changes the valve opening characteristics (lift amount, operating angle, opening / closing timing, etc.) of the intake valve 30. A lift sensor 36 for measuring the lift amount of the intake valve 30 is provided in the vicinity of the valve shaft of each intake valve 30.

本実施形態の吸気可変動弁機構３４は、同一気筒内に備えられた２つの吸気弁３０の開閉時期およびリフト量をそれぞれ独立して調整可能な機構であるものとする。そのような可変動弁機構は、例えば、特許第２５８８３６２号公報（特開平７−４２１９号公報）により開示されている構成で実現することができる。このため、ここでは、その詳細な説明を省略するものとする。尚、排気弁３２は、固定式の動弁機構によって、一定の開閉時期およびリフト量で駆動されるものとする。   The intake variable valve mechanism 34 of the present embodiment is a mechanism that can independently adjust the opening / closing timing and lift amount of two intake valves 30 provided in the same cylinder. Such a variable valve mechanism can be realized, for example, by a configuration disclosed in Japanese Patent No. 2588362 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-4219). For this reason, detailed description thereof will be omitted here. The exhaust valve 32 is driven at a fixed opening / closing timing and lift amount by a fixed valve mechanism.

図１に示すシステムは、ECU(Electronic Control Unit)４０を備えている。ECU４０には、上述した各種のセンサと共に、アクセル開度を検知するためのアクセル開度センサ４２やエンジン回転数を検知するためのクランク角センサ４４が接続されている。ECU４０には、上述したTCV２６、燃料噴射弁２８、および吸気可変動弁機構３４等の各種のアクチュエータが接続されている。   The system shown in FIG. 1 includes an ECU (Electronic Control Unit) 40. In addition to the various sensors described above, the ECU 40 is connected to an accelerator opening sensor 42 for detecting the accelerator opening and a crank angle sensor 44 for detecting the engine speed. Various actuators such as the TCV 26, the fuel injection valve 28, and the intake variable valve mechanism 34 described above are connected to the ECU 40.

図２は、吸気弁３０のリフト量とクランク角度との関係を示すリフトカーブである。本実施形態の吸気可変動弁機構３４は、図２に示すように、吸気弁３０のリフト量を連続的に可変制御することができる。このため、本実施形態のシステムでは、スロットルバルブ２０とともに、或いは当該スロットルバルブ２０に代え、吸気弁３０のリフト量（および作用角）に基づいて、吸入空気量を制御することができる。   FIG. 2 is a lift curve showing the relationship between the lift amount of the intake valve 30 and the crank angle. As shown in FIG. 2, the intake variable valve mechanism 34 of the present embodiment can continuously variably control the lift amount of the intake valve 30. Therefore, in the system of the present embodiment, the intake air amount can be controlled based on the lift amount (and the operating angle) of the intake valve 30 together with or instead of the throttle valve 20.

図２中に「通常リフトカムプロフィール」と付して示すリフトカーブは、吸気可変動弁機構３４によって制御し得るリフト量の中での最大のリフト量を示している。吸気弁３０のリフト量の変更によって吸入空気量を制御する場合には、吸気弁３０は、上記の最大リフト量を基準として、アクセル開度とエンジン回転数とに基づく内燃機関１０の運転状態に応じた吸入空気量が得られるようなリフト量に制御される。   A lift curve indicated by “normal lift cam profile” in FIG. 2 indicates the maximum lift amount among lift amounts that can be controlled by the intake variable valve mechanism 34. In the case where the intake air amount is controlled by changing the lift amount of the intake valve 30, the intake valve 30 is brought into an operating state of the internal combustion engine 10 based on the accelerator opening and the engine speed, based on the maximum lift amount. The lift amount is controlled so that a corresponding intake air amount can be obtained.

図３は、吸気弁３０のリフト量に対するタンブル比の特性を表した図である。尚、ここでは、タンブル比を例にとっているが、吸気弁３０のリフト量に対するスワール比の特性も同様である。
図３に示すように、吸気のタンブル比と吸気弁３０のリフト量との間には、リフト量が高くなるほど、タンブル比が大きくなるという関係がある。従って、図２中に示す通常リフトカムプロフィールのように十分なリフト量が確保されている場合には、タンブル比の大きいところまで用いられることとなる。その結果、吸気に十分な乱れを与えることができ、意図した通りの安定した燃焼を実現することができる。 FIG. 3 is a diagram showing the characteristics of the tumble ratio with respect to the lift amount of the intake valve 30. Here, the tumble ratio is taken as an example, but the characteristics of the swirl ratio with respect to the lift amount of the intake valve 30 are also the same.
As shown in FIG. 3, there is a relationship between the tumble ratio of the intake air and the lift amount of the intake valve 30 that the tumble ratio increases as the lift amount increases. Therefore, when a sufficient lift amount is ensured as in the normal lift cam profile shown in FIG. 2, it is used up to a place where the tumble ratio is large. As a result, the intake air can be sufficiently disturbed, and stable combustion as intended can be realized.

しかしながら、本実施形態の吸気可変動弁機構３４のような吸気弁３０のリフト量を連続的に可変させられる動弁機構を備えた内燃機関において、図２中に「小リフトカムプロフィール」と付して示すリフトカーブのような小さなリフト量となるように吸気弁３０が制御される場合には、タンブル比が小さいところまでしか使われないこととなる。その結果、吸気に十分な乱れを与えることができない。そうすると、リフト量の可変制御を行うことによって低負荷時にポンプロスを良好に低減させることができても、吸気乱れが減ることで燃焼が促進されず、せっかくのポンプロスの改善による燃費向上効果が目減りしてしまうことになる。   However, in an internal combustion engine having a valve mechanism that can continuously vary the lift amount of the intake valve 30 such as the intake variable valve mechanism 34 of the present embodiment, “small lift cam profile” is attached in FIG. When the intake valve 30 is controlled to have a small lift amount such as the lift curve shown, the tumble ratio is only used up to a small position. As a result, the intake air cannot be sufficiently disturbed. Then, even if the pump loss can be reduced well at low load by performing variable control of the lift amount, combustion is not promoted by reducing the intake turbulence, and the fuel efficiency improvement effect by reducing the pump loss is reduced. It will end up.

上記のような問題を解消すべく、より高いタンブル比が得られるように吸気ポートの形状を変更することとすれば、吸気ポートの絞り量が増えることになり内燃機関１０の出力性能の低下につながるとともに、通常リフトカムプロフィールのような大リフト量の場合には、吸気流速が強すぎて着火性が悪化してしまう恐れがある。   If the shape of the intake port is changed so as to obtain a higher tumble ratio in order to solve the above problem, the throttle amount of the intake port increases and the output performance of the internal combustion engine 10 decreases. In addition, in the case of a large lift amount such as a normal lift cam profile, the intake flow velocity is too strong and the ignitability may be deteriorated.

図４は、本実施の形態１の特徴的な吸気弁３０の開き時期の制御を説明するための図であり、吸気弁３０が小リフト量となるように制御される領域における吸気弁３０の開閉時期を示している。上記の課題を解決するために、本実施形態では、吸気弁３０のリフト量の大きさに応じて、１つの気筒に備えられた２つの吸気弁３０の開きタイミングの差を異ならせるようにした。具体的には、図４に示すように、小リフトに制御される領域では、同一気筒内に備えられた２つの吸気弁３０の開きタイミングに差を設けるようにした。より詳細に説明すると、図４において、「吸気バルブ１」の開閉時期が内燃機関１０の運転状態に応じて決定された値であるとすると、同一気筒のもう一方の吸気弁（吸気バルブ２）の開き時期が、吸気バルブ１に比して所定量だけ遅らせたタイミングとなるように調整される。   FIG. 4 is a diagram for explaining the characteristic opening timing control of the intake valve 30 of the first embodiment. The intake valve 30 is controlled in a region where the intake valve 30 is controlled to have a small lift amount. Indicates the opening and closing time. In order to solve the above-described problem, in the present embodiment, the difference in opening timing of the two intake valves 30 provided in one cylinder is made different according to the lift amount of the intake valve 30. . Specifically, as shown in FIG. 4, in the region controlled by the small lift, a difference is provided in the opening timing of the two intake valves 30 provided in the same cylinder. More specifically, in FIG. 4, assuming that the opening / closing timing of the “intake valve 1” is a value determined according to the operating state of the internal combustion engine 10, the other intake valve (intake valve 2) of the same cylinder. Is adjusted so as to be delayed by a predetermined amount as compared with the intake valve 1.

図５は、上記の機能を実現するために、本実施の形態１においてECU４０が実行するルーチンのフローチャートである。図５に示すルーチンでは、先ず、アクセル開度やエンジン回転数に基づいて、内燃機関１０の現在の運転領域が、吸気弁３０のバルブ開きタイミング差による吸気乱れの補正領域であるか否かが判別される（ステップ１００）。具体的には、内燃機関１０の現在の運転領域が、小リフト制御領域であるかどうかが判別される。   FIG. 5 is a flowchart of a routine executed by the ECU 40 in the first embodiment to realize the above function. In the routine shown in FIG. 5, first, based on the accelerator opening and the engine speed, it is determined whether or not the current operating region of the internal combustion engine 10 is a region for correcting the intake turbulence due to the valve opening timing difference of the intake valve 30. A determination is made (step 100). Specifically, it is determined whether or not the current operating region of the internal combustion engine 10 is a small lift control region.

上記ステップ１００において、吸気乱れの補正領域であると判定された場合には、INmaxバルブリフト量、すなわち、吸気弁３０のリフト量の最大値（リフトカーブのピーク値）がリフトセンサ３６の出力に基づいて計測される（ステップ１０２）。   If it is determined in step 100 that the region is the correction region for the intake turbulence, the INmax valve lift amount, that is, the maximum value of the lift amount of the intake valve 30 (the peak value of the lift curve) is used as the output of the lift sensor 36. Measurement is performed based on this (step 102).

次に、上記ステップ１０２において計測されたINmaxバルブリフト量の大きさに応じて、吸気弁３０の要求バルブ開きタイミング差が算出される（ステップ１０４）。図６は、同一気筒内の２つの吸気弁３０の開きタイミング差に対するタンブル比特性を表した図である。図６に示すように、タンブル比と左右の吸気弁３０の開きタイミング差との間には、当該開きタイミング差が大きくなるほど、タンブル比が大きくなるという関係がある。そこで、本ステップ１０４においては、上記ステップ１０２において計測されたINmaxバルブリフト量が小さいときほど、左右の吸気弁３０の要求開きタイミング差がより大きな値として算出される。   Next, the required valve opening timing difference of the intake valve 30 is calculated in accordance with the magnitude of the INmax valve lift amount measured in step 102 (step 104). FIG. 6 is a diagram showing a tumble ratio characteristic with respect to a difference in opening timing between two intake valves 30 in the same cylinder. As shown in FIG. 6, there is a relationship between the tumble ratio and the difference between the opening timings of the left and right intake valves 30 such that the tumble ratio increases as the opening timing difference increases. Therefore, in step 104, the required opening timing difference between the left and right intake valves 30 is calculated as a larger value as the INmax valve lift amount measured in step 102 is smaller.

次に、上記ステップ１０４において算出された要求開きタイミング差に従って、左右の吸気弁３０の開きタイミングが補正される（ステップ１０６）。より具体的には、吸気弁３０のリフトカーブは、上記ステップ１０２においてINmaxバルブリフト量が取得されると一義的に決定されるものである。現在のリフトカーブが分かると、それから現在の作用角を算出することができる。ECU４０は、吸気弁３０の作用角と開き時期との関係を定めたマップ（図示省略）を記憶している。以上のような手法によって、一方のベースとなる吸気弁３０の開き時期を算出することができる。本ステップ１０６においては、その開き時期を基準として、上記ステップ１０４において取得された要求開きタイミング差に従って、他方の吸気弁３０の開き時期を決定している。   Next, the opening timing of the left and right intake valves 30 is corrected in accordance with the required opening timing difference calculated in step 104 (step 106). More specifically, the lift curve of the intake valve 30 is uniquely determined when the INmax valve lift amount is acquired in step 102. Once the current lift curve is known, the current working angle can be calculated therefrom. The ECU 40 stores a map (not shown) that defines the relationship between the operating angle of the intake valve 30 and the opening timing. With the above-described method, the opening timing of the intake valve 30 serving as one base can be calculated. In step 106, the opening timing of the other intake valve 30 is determined according to the required opening timing difference acquired in step 104, based on the opening timing.

以上説明した図５に示すルーチンによれば、同一気筒内の２つの吸気弁３０の開きタイミングに差を設けることで、吸気乱れを増大させることができる。これにより、吸気弁３０が小リフト量に制御されたことに伴うタンブル比の低下に起因する吸気乱れの減少を補うことができる。このため、吸気弁３０のリフト量の大小に関わらずに、内燃機関１０の燃焼安定性と着火性とを好適に両立することができる。   According to the routine shown in FIG. 5 described above, intake turbulence can be increased by providing a difference in the opening timing of the two intake valves 30 in the same cylinder. As a result, it is possible to compensate for a decrease in intake turbulence caused by a decrease in the tumble ratio due to the intake valve 30 being controlled to a small lift amount. For this reason, regardless of the lift amount of the intake valve 30, the combustion stability and the ignitability of the internal combustion engine 10 can both be suitably achieved.

尚、上述した実施の形態１においては、ECU４０が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第１の発明における「吸気リフト取得手段」が、吸気可変動弁機構３４のリフト量を内燃機関１０の運転状態に応じて変更することにより前記第１の発明における「吸入空気量制御手段」が、上記ステップ１００、１０４、および１０６の処理を実行することにより前記第１の発明における「吸気乱れ制御手段」が、それぞれ実現されている。   In the first embodiment described above, the ECU 40 executes the processing of step 102, so that the “intake lift acquisition means” in the first invention determines the lift amount of the intake variable valve mechanism 34 as an internal combustion engine. The “intake air turbulence control means” in the first invention is changed according to the operation state of 10, and the “intake turbulence” in the first invention is executed by executing the processing of the above steps 100, 104, and 106. "Control means" is realized respectively.

実施の形態２．
次に、図７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、図１に示すハードウェア構成を用いて、ECU４０に、図５に示すルーチンに代えて後述する図７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。 Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The system according to the present embodiment can be realized by causing the ECU 40 to execute a routine shown in FIG. 7 described later instead of the routine shown in FIG. 5 using the hardware configuration shown in FIG.

［実施の形態２の特徴］
本実施形態では、吸気弁３０が小リフト量となるように制御された場合の吸気乱れの不足を補うべく、吸気弁３０のリフト量に応じて、TCV２６の開度調整を行うようにしたという点に特徴を有している。より具体的には、本実施形態では、吸気弁３０が小リフト量となるように制御された場合には、最大リフト量が得られるように制御された場合に比して、TCV２６の開度をより閉じ側に制御するようにした。 [Features of Embodiment 2]
In the present embodiment, the opening degree of the TCV 26 is adjusted according to the lift amount of the intake valve 30 in order to compensate for the lack of intake air turbulence when the intake valve 30 is controlled to have a small lift amount. It is characterized by a point. More specifically, in the present embodiment, when the intake valve 30 is controlled to have a small lift amount, the opening degree of the TCV 26 is larger than when the intake valve 30 is controlled to obtain a maximum lift amount. Was controlled to the closed side.

図７は、上記の機能を実現するために、本実施の形態２においてECU４０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図７において、図５に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
図７に示すルーチンでは、先ず、アクセル開度やエンジン回転数に基づいて、内燃機関１０の現在の運転領域が、TCV２６による吸気乱れの補正領域であるか否かが判別される（ステップ２００）。具体的には、内燃機関１０の現在の運転領域が、小リフト制御領域であるかどうかが判別される。 FIG. 7 is a flowchart of a routine executed by the ECU 40 in the second embodiment to realize the above function. In FIG. 7, the same steps as those shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
In the routine shown in FIG. 7, first, based on the accelerator opening and the engine speed, it is determined whether or not the current operating region of the internal combustion engine 10 is a region for correcting the intake turbulence by the TCV 26 (step 200). . Specifically, it is determined whether or not the current operating region of the internal combustion engine 10 is a small lift control region.

上記ステップ２００において、吸気乱れの補正領域であると判定された場合には、INmaxバルブリフト量が計測され（ステップ１０２）、次いで、計測されたINmaxバルブリフト量の大きさに応じて、TCV２６の要求開度が算出される（ステップ２０２）。ここでは、吸気弁３０が最大リフト量となるように制御された場合において、内燃機関１０の運転状態との関係で定められたTCV２６の開度を「ベースTCV開度」と定義する。本ステップ２０２では、吸気弁３０のリフト量に応じて、上記ベースTCV開度に対する更なるTCV２６の閉じ量が調整される。より具体的には、吸気弁３０のリフト量が小さくなるほど、ベースTCV開度に対してTCV２６の要求開度がより閉じ側の値で算出される。   If it is determined in step 200 that the region is the correction region for the intake air turbulence, the INmax valve lift amount is measured (step 102), and then the TCV 26 is adjusted according to the measured INmax valve lift amount. The required opening is calculated (step 202). Here, when the intake valve 30 is controlled to have the maximum lift amount, the opening degree of the TCV 26 determined in relation to the operating state of the internal combustion engine 10 is defined as a “base TCV opening degree”. In this step 202, the further closing amount of the TCV 26 with respect to the base TCV opening is adjusted according to the lift amount of the intake valve 30. More specifically, as the lift amount of the intake valve 30 decreases, the required opening of the TCV 26 is calculated as a value closer to the closing side with respect to the base TCV opening.

次に、上記ステップ２０２において算出されたTCV２６の要求開度に従って、TCV２６の開度調整が実行される（ステップ２０４）。   Next, the opening degree adjustment of the TCV 26 is executed according to the required opening degree of the TCV 26 calculated in the above step 202 (step 204).

以上説明した図７に示すルーチンによれば、吸気弁３０が大リフト量となるように制御される領域では、TCV２６の開度を大きくすることで圧力損失が低減し、逆に、小リフト量となるように制御される領域では、TCV２６の開度を小さくすることで吸気乱れを強くすることができる。つまり、吸気弁３０が小リフト量に制御された場合であっても、それに伴うタンブル比の低下に起因する吸気乱れの減少を、TCV２６をより閉じ側に制御することで補うことができる。   According to the routine shown in FIG. 7 described above, in the region where the intake valve 30 is controlled to have a large lift amount, the pressure loss is reduced by increasing the opening of the TCV 26, and conversely, the small lift amount. In the region controlled so that the intake air turbulence can be increased by reducing the opening of the TCV 26. That is, even when the intake valve 30 is controlled to a small lift amount, the decrease in intake turbulence due to the accompanying decrease in the tumble ratio can be compensated by controlling the TCV 26 closer to the closed side.

このように、本実施形態の手法によっても、吸気弁３０のリフト量の大小に関わらずに、内燃機関１０の燃焼安定性と着火性とを好適に両立することができる。尚、本実施形態の手法は、吸気可変動弁機構３４のような、同一気筒内の２つの吸気弁３０の開き時期を異ならせることのできる機構を備えていないシステムにおいて特に有効である。   As described above, also by the method of the present embodiment, the combustion stability and the ignitability of the internal combustion engine 10 can be suitably achieved regardless of the lift amount of the intake valve 30. Note that the method of the present embodiment is particularly effective in a system that does not include a mechanism that can vary the opening timing of the two intake valves 30 in the same cylinder, such as the variable intake valve mechanism 34.

ところで、上述した実施の形態２においては、吸気弁３０のリフト量に応じて、TCV２６の閉じ量を制御するようにしているが、燃焼室１４内の吸気乱れを調整する手法は、これに限らず、例えば、TCV２６に代え、スワールコントロールバルブ（SCV）を用いたものであってもよい。   In the second embodiment described above, the closing amount of the TCV 26 is controlled in accordance with the lift amount of the intake valve 30, but the method of adjusting the intake turbulence in the combustion chamber 14 is not limited to this. For example, instead of the TCV 26, a swirl control valve (SCV) may be used.

尚、上述した実施の形態２においては、タンブルコントロールバルブ（TCV）２６が前記第３の発明における「吸気制御弁」に相当している。   In the second embodiment, the tumble control valve (TCV) 26 corresponds to the “intake control valve” in the third aspect of the invention.

実施の形態３．
次に、図８乃至図１０を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
図８は、本発明の実施の形態３の構成を説明するための図である。以下、図８において、図１に示す構成要素と同一の要素については、同一の参照符号を用いて、その詳細な説明を省略または簡略する。 Embodiment 3 FIG.
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 8 is a diagram for explaining the configuration of the third embodiment of the present invention. Hereinafter, in FIG. 8, the same reference numerals are used for the same elements as those shown in FIG. 1, and the detailed description thereof is omitted or simplified.

内燃機関５０は、筒内に燃料を直接噴射する筒内直噴型の内燃機関であるものとする。すなわち、図８に示すように、内燃機関５０には、吸気ポートに配置される燃料噴射弁２８に代え、燃焼室１４内（筒内）に直接燃料を噴射する燃料噴射弁５２が設けられている。   The internal combustion engine 50 is assumed to be an in-cylinder direct injection internal combustion engine that directly injects fuel into the cylinder. That is, as shown in FIG. 8, the internal combustion engine 50 is provided with a fuel injection valve 52 that directly injects fuel into the combustion chamber 14 (inside the cylinder) instead of the fuel injection valve 28 disposed in the intake port. Yes.

［実施の形態３の特徴］
本実施形態では、吸気弁３０が小リフト量となるように制御された場合の吸気乱れの不足を補うべく、吸気弁３０のリフト量に応じて、燃焼室１４内に直接噴射される燃料の噴射時期の調整を行うようにしたという点に特徴を有している。より具体的には、本実施形態では、吸気弁３０が大リフト量となるように制御された領域では、内燃機関５０の運転状態に基づくベース噴射時期通りで燃料噴射を行うようにし、一方、吸気弁３０が小リフト量となるように制御された領域では、燃料噴射時期を上記のベース噴射時期より遅角側に変更するようにした。 [Features of Embodiment 3]
In the present embodiment, in order to compensate for the lack of intake turbulence when the intake valve 30 is controlled to have a small lift amount, the amount of fuel directly injected into the combustion chamber 14 according to the lift amount of the intake valve 30 is compensated. It is characterized in that the injection timing is adjusted. More specifically, in the present embodiment, in the region where the intake valve 30 is controlled to have a large lift amount, fuel injection is performed according to the base injection timing based on the operating state of the internal combustion engine 50, In the region where the intake valve 30 is controlled to have a small lift amount, the fuel injection timing is changed to the retard side from the base injection timing.

図９は、上記の機能を実現するために、本実施の形態３においてECU５４が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図９において、図５に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
図９に示すルーチンでは、先ず、アクセル開度やエンジン回転数に基づいて、内燃機関１０の現在の運転領域が、噴射時期による吸気乱れの補正領域であるか否かが判別される（ステップ３００）。具体的には、内燃機関１０の現在の運転領域が、小リフト制御領域であるかどうかが判別される。 FIG. 9 is a flowchart of a routine executed by the ECU 54 in the third embodiment to realize the above function. In FIG. 9, the same steps as those shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
In the routine shown in FIG. 9, first, based on the accelerator opening and the engine speed, it is determined whether or not the current operating region of the internal combustion engine 10 is a region for correcting the intake turbulence due to the injection timing (step 300). ). Specifically, it is determined whether or not the current operating region of the internal combustion engine 10 is a small lift control region.

上記ステップ２００において、吸気乱れの補正領域であると判定された場合には、INmaxバルブリフト量が計測され（ステップ１０２）、次いで、計測されたINmaxバルブリフト量の大きさに応じて、噴射時期の要求遅角量が算出される（ステップ３０２）。吸気弁３０が最大リフト量となるように制御された場合の噴射時期は、吸気上死点近傍であり、ここではその時期を「ベース噴射時期」と定義する。   If it is determined in step 200 that the region is the correction region for the intake air turbulence, the INmax valve lift amount is measured (step 102), and then the injection timing is determined according to the magnitude of the measured INmax valve lift amount. Is calculated (step 302). The injection timing when the intake valve 30 is controlled to reach the maximum lift amount is in the vicinity of the intake top dead center, and here, this timing is defined as “base injection timing”.

図１０は、吸気乱れと噴射時期との関係を表した図である。より具体的には、図１０における吸気乱れは、圧縮上死点における吸気乱れを示している。燃料の噴射時期が早ければ、噴霧により生じた吸気乱れは、ピストン１２が圧縮上死点に到達する前に減衰してしまう。従って、図１０に示すように、噴霧による吸気乱れは、噴射時期が遅角されるにつれ大きくなる傾向を示す。一方、噴射された燃料と空気とのミキシングを十分に行うという点、すなわち、混合気の均質度を十分に確保するという点においては、噴射時期は早い方が好ましい。   FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the intake air disturbance and the injection timing. More specifically, the intake air turbulence in FIG. 10 indicates the intake air turbulence at the compression top dead center. If the fuel injection timing is early, the intake turbulence caused by the spray is attenuated before the piston 12 reaches the compression top dead center. Therefore, as shown in FIG. 10, the intake air disturbance due to the spray tends to increase as the injection timing is retarded. On the other hand, it is preferable that the injection timing is earlier in terms of sufficiently mixing the injected fuel and air, that is, in ensuring sufficient homogeneity of the air-fuel mixture.

小リフト制御領域では、既述したように、タンブル比が小さくなってしまうことで吸気乱れが減少し、燃焼安定性が悪化する。このような小リフト制御領域では、噴射時期の遅角を行った場合、混合気の均質度の低下という不利益よりも、噴霧を利用して吸気乱れが増大するという利益が上回り、その結果として、燃焼安定性を確保することが可能となる。   In the small lift control region, as described above, the tumble ratio is reduced, so that the intake turbulence is reduced and the combustion stability is deteriorated. In such a small lift control region, when the injection timing is retarded, the benefit of increasing the intake turbulence using the spray exceeds the disadvantage of reducing the homogeneity of the air-fuel mixture, and as a result It is possible to ensure combustion stability.

このため、本ステップ３０２では、吸気弁３０のリフト量に応じて、上記ベース噴射時期に対する要求遅角量が算出される。より具体的には、吸気弁３０のリフト量が小さくなるほど、ベース噴射時期に対して噴射時期の要求遅角量がより遅角側の値で算出される。   For this reason, in step 302, the required retardation amount for the base injection timing is calculated according to the lift amount of the intake valve 30. More specifically, as the lift amount of the intake valve 30 becomes smaller, the required retard amount of the injection timing is calculated as a more retarded value with respect to the base injection timing.

次に、上記ステップ３０２において算出された要求遅角量が、所定の遅角ガード値よりも遅角側の値とならないようにガードがかけられる（ステップ３０４）。上述したように、燃料と空気のミキシングという点では、噴射時期の遅角は好ましくない。そこで、本ステップ３０４では、小リフト制御領域であっても、最低限の混合気の均質度を確保できるような配慮がなされている。次いで、上記ステップ３０２および３０４の処理によって最終的に決定された要求遅角量に従った燃料噴射が実行される（ステップ３０６）。   Next, a guard is applied so that the required retard amount calculated in step 302 does not become a value on the retard side with respect to a predetermined retard guard value (step 304). As described above, the retardation of the injection timing is not preferable in terms of mixing of fuel and air. Therefore, in this step 304, consideration is given to ensure the minimum homogeneity of the air-fuel mixture even in the small lift control region. Next, fuel injection is performed in accordance with the required retardation amount finally determined by the processing of steps 302 and 304 (step 306).

以上説明した図９に示すルーチンによれば、吸気弁３０が小リフト量に制御された場合であっても、それに伴うタンブル比の低下に起因する吸気乱れの減少を、筒内に噴射された燃料の噴霧を利用して補うことができる。このように、本実施形態の手法によっても、吸気弁３０のリフト量の大小に関わらずに、内燃機関１０の燃焼安定性と着火性とを好適に両立することができる。尚、本実施形態の手法は、筒内直接噴射式の内燃機関であって、吸気可変動弁機構３４のような、同一気筒内の２つの吸気弁３０の開き時期を異ならせることのできる機構を備えておらず、また、TCV２６等も備えていないようなシステムにおいて、特に有効である。   According to the routine shown in FIG. 9 described above, even if the intake valve 30 is controlled to a small lift amount, a reduction in intake turbulence due to the accompanying decrease in the tumble ratio is injected into the cylinder. It can be compensated by using fuel spray. As described above, also by the method of the present embodiment, the combustion stability and the ignitability of the internal combustion engine 10 can be suitably achieved regardless of the lift amount of the intake valve 30. The method of the present embodiment is an in-cylinder direct injection internal combustion engine, such as a variable intake valve operating mechanism 34, which can vary the opening timing of two intake valves 30 in the same cylinder. This is particularly effective in a system that does not include the TCV 26 or the like.

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。It is a figure for demonstrating the structure of Embodiment 1 of this invention. 吸気弁のリフト量とクランク角度との関係を示すリフトカーブである。It is a lift curve which shows the relationship between the lift amount of an intake valve, and a crank angle. 吸気弁のリフト量に対するタンブル比の特性を表した図である。It is a figure showing the characteristic of the tumble ratio with respect to the lift amount of an intake valve. 本発明の実施の形態１の特徴的な吸気弁の開き時期の制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating control of the opening time of the characteristic intake valve of Embodiment 1 of this invention. 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。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 1 of the present invention. 同一気筒内の２つの吸気弁の開きタイミング差に対するタンブル比特性を表した図である。It is a figure showing the tumble ratio characteristic with respect to the opening timing difference of the two intake valves in the same cylinder. 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ャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態３の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 3 of the present invention. 吸気乱れと噴射時期との関係を表した図である。It is a figure showing the relationship between intake air disturbance and injection timing.

符号の説明Explanation of symbols

１０、５０ 内燃機関
１４ 燃焼室
１６ 吸気通路
２４ エアフローメータ
２６ タンブルコントロールバルブ（TCV）
２８、５２ 燃料噴射弁
３０ 吸気弁
３４ 吸気可変動弁機構
３６ リフトセンサ
４０、５４ ECU(Electronic Control Unit)
４２ アクセル開度センサ
４４ クランク角センサ 10, 50 Internal combustion engine 14 Combustion chamber 16 Intake passage 24 Air flow meter 26 Tumble control valve (TCV)
28, 52 Fuel injection valve 30 Intake valve 34 Intake variable valve mechanism 36 Lift sensor 40, 54 ECU (Electronic Control Unit)
42 Accelerator opening sensor 44 Crank angle sensor

Claims (4)

吸気弁の少なくともリフト量を連続的或いは多段階に変更可能とする可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置であって、
吸気弁のリフト量情報を取得する吸気リフト取得手段と、
吸気弁のリフト量の変更によって吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、
吸気弁のリフト量に応じて、吸気乱れの強さを制御する吸気乱れ制御手段と、
を備えることを特徴とする可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine comprising a variable valve mechanism that can change at least a lift amount of an intake valve continuously or in multiple stages,
An intake lift acquisition means for acquiring lift amount information of the intake valve;
Intake air amount control means for controlling the intake air amount by changing the lift amount of the intake valve;
Intake turbulence control means for controlling the intensity of the intake turbulence according to the lift amount of the intake valve,
A control device for an internal combustion engine comprising a variable valve mechanism. 前記可変動弁機構は、更に、同一気筒内に備えられた少なくとも２つの吸気弁のうちの少なくとも１つの吸気弁の開き時期を他の吸気弁の開き時期と異ならせることのできる機構であり、
前記吸気乱れ制御手段は、吸気弁のリフト量が小リフト量となるように制御された場合は、吸気弁のリフト量が大リフト量となるように制御された場合に比して、同一気筒内の前記少なくとも１つの吸気弁の開き時期と前記他の吸気弁の開き時期との差を大きくすることを特徴とする請求項１記載の可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置。 The variable valve mechanism is a mechanism capable of making the opening timing of at least one intake valve of at least two intake valves provided in the same cylinder different from the opening timing of other intake valves,
In the intake turbulence control means, when the lift amount of the intake valve is controlled to be a small lift amount, the same cylinder is compared with the case where the lift amount of the intake valve is controlled to be a large lift amount. 2. The control device for an internal combustion engine having a variable valve mechanism according to claim 1, wherein a difference between an opening timing of the at least one intake valve and an opening timing of the other intake valve is increased. 吸気通路に吸気乱れの強さを制御する吸気制御弁を更に備え、
前記吸気乱れ制御手段は、吸気弁のリフト量が小リフト量となるように制御された場合は、吸気弁のリフト量が大リフト量となるように制御された場合に比して、吸気乱れが強くなる側に前記吸気制御弁の開度を調整することを特徴とする請求項１記載の可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置。 An intake control valve for controlling the intensity of intake turbulence in the intake passage;
When the intake valve lift amount is controlled to be a small lift amount, the intake air turbulence control means is configured to control the intake valve turbulence as compared to a case where the intake valve lift amount is controlled to be a large lift amount. 2. The control apparatus for an internal combustion engine having a variable valve mechanism according to claim 1, wherein the opening degree of the intake control valve is adjusted to the side where the pressure becomes stronger. 前記内燃機関は、筒内に燃料を直接噴射する筒内直接噴射式の内燃機関であって、
前記吸気乱れ制御手段は、吸気弁のリフト量が小リフト量となるように制御された場合は、吸気弁のリフト量が大リフト量となるように制御された場合に比して、燃料噴射時期を遅角側に制御することを特徴とする請求項１記載の可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置。 The internal combustion engine is an in-cylinder direct injection internal combustion engine that directly injects fuel into a cylinder,
When the intake valve lift amount is controlled to be a small lift amount, the intake turbulence control means is configured to perform fuel injection as compared to a case where the intake valve lift amount is controlled to be a large lift amount. 2. The control apparatus for an internal combustion engine having a variable valve mechanism according to claim 1, wherein the timing is controlled to the retard side.
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