JP2013068154A - Variable valve device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の可変動弁装置に関する。 The present invention relates to a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine.
従来の内燃機関、例えばディーゼルエンジンにおいては、シリンダ内への吸気及びシリンダ内への排気に際して、吸排気バルブをカムシャフトのカム駆動により開閉動作させている。このカムシャフトは、エンジンのクランクシャフトの回転と同期して回転するため、吸排気バルブの開閉時期はクランクアングルベースで常に一定のタイミングとなる。 In a conventional internal combustion engine, for example, a diesel engine, an intake / exhaust valve is opened / closed by cam drive of a camshaft when intake into the cylinder and exhaust into the cylinder. Since this camshaft rotates in synchronism with the rotation of the crankshaft of the engine, the intake / exhaust valve opening / closing timing is always constant at the crank angle base.
一方、ディーゼルエンジンに対する排出ガス規制や燃費規制は年々厳しくなっており、その規制値の達成には燃焼によるエンジン本体からの排気ガスの改善のみならず、エンジンアウト後の排気管内に設置した後処理装置による排気の浄化が必要になっている。エンジン本体における燃焼による排ガスの改善手法としては、燃料を圧縮行程早期に噴射することで燃料着火までの混合期間を稼ぐ予混合ディーゼル燃焼などがある。 On the other hand, exhaust gas regulations and fuel economy regulations for diesel engines are becoming stricter year by year. In order to achieve the regulation values, not only the improvement of exhaust gas from the engine body by combustion, but also post-processing installed in the exhaust pipe after engine out It is necessary to purify the exhaust gas by the device. As a method for improving exhaust gas by combustion in the engine body, there is premixed diesel combustion that earns a mixing period until fuel ignition by injecting fuel at an early stage of the compression stroke.
しかしながら、予混合ディーゼル燃焼は、着火が化学反応に依存するため、着火時期の制御や高負荷域での適用が困難になる可能性がある。また、後処理装置による排ガスの浄化は、触媒の温度に依存するため、特に冷間始動時などにおいて、触媒が活性温度に達するまでにある程度の時間を要する場合がある。 However, in premixed diesel combustion, since ignition depends on a chemical reaction, it may be difficult to control the ignition timing and to apply in a high load range. Moreover, since the purification of exhaust gas by the aftertreatment device depends on the temperature of the catalyst, a certain amount of time may be required for the catalyst to reach the activation temperature, particularly during cold start.
これらを解決する方法として、バルブの開閉をカムではなく作動流体の流体圧を用いて行い、バルブの開閉タイミングを任意に設定することが可能な油圧式の可変動弁機構（例えば、特許文献１参照）を適用することが有用と考えられる。例えば、予混合ディーゼル燃焼時の着火制御や高負荷側での運転においては、吸気バルブの開弁時期を遅角させることにより有効圧縮比（圧縮端圧力）の低下が可能となり、後処理装置の昇温においては、排気バルブの開弁時期を燃焼期間中まで進角させることにより高温の排ガスの供給が可能となる。 As a method for solving these problems, a hydraulic variable valve mechanism that can open and close the valve using the hydraulic pressure of the working fluid instead of the cam and arbitrarily set the opening and closing timing of the valve (for example, Patent Document 1). Application) is considered useful. For example, in ignition control during premixed diesel combustion and operation on the high load side, the effective compression ratio (compression end pressure) can be reduced by retarding the opening timing of the intake valve, and the post-processing device In raising the temperature, it is possible to supply high-temperature exhaust gas by advancing the valve opening timing of the exhaust valve until the combustion period.
ところで、油圧式の可変動弁機構においては、圧力制御室への作動油の供給・排出を切り替えることで吸排気用バルブを開閉駆動させている。そのため、エンジンの運転状態が時々刻々と変化するような過渡運転時においては、外乱の影響により吸排気用バルブの実際のリフト量が目標とするリフト量から乖離する場合がある。このように、実際のリフト量が目標とするリフト量から乖離すると、吸排気用バルブの閉弁時期にバラツキが生じ、結果としてエンジン性能の低下を招く可能性がある。 By the way, in the hydraulic variable valve mechanism, the intake and exhaust valves are driven to open and close by switching between supply and discharge of hydraulic oil to and from the pressure control chamber. Therefore, during transient operation in which the engine operating state changes from moment to moment, the actual lift amount of the intake / exhaust valve may deviate from the target lift amount due to the influence of disturbance. As described above, when the actual lift amount deviates from the target lift amount, the valve closing timing of the intake / exhaust valve varies, and as a result, the engine performance may be degraded.
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、内燃機関の可変動弁装置において、吸排気用バルブの閉弁時期のバラツキを効果的に抑制することにある。 The present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to effectively suppress variations in the closing timing of intake and exhaust valves in a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine.
上述の目的を達成するため、本発明の内燃機関の可変動弁装置は、制御室に供給される作動流体の流体圧により吸気用又は排気用のバルブを任意のタイミングで開閉可能な内燃機関の可変動弁装置であって、前記バルブの実リフト量を検出するリフト量センサと、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記バルブの目標リフト量を設定する目標リフト量設定部と、前記目標リフト量に応じて設定される目標閉弁開始時期で前記バルブを閉弁作動させるバルブ制御部と、前記実リフト量と前記目標リフト量との差に基づいて、前記バルブ制御部による前記目標閉弁開始時期を補正する補正部とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is an internal combustion engine capable of opening and closing an intake or exhaust valve at an arbitrary timing by a fluid pressure of a working fluid supplied to a control chamber. A variable valve device, a lift amount sensor that detects an actual lift amount of the valve, a target lift amount setting unit that sets a target lift amount of the valve based on an operating state of the internal combustion engine, and the target Based on the difference between the actual lift amount and the target lift amount, the valve control unit for closing the valve at the target valve closing start time set in accordance with the lift amount, and the target valve closing by the valve control unit. And a correction unit that corrects the valve start time.
また、前記補正部は、前記実リフト量と前記目標リフト量との差に基づいて時間ベースでの閉弁時期の乖離量を算出すると共に、算出された前記乖離量を前記内燃機関のクランクアングルベースに換算した補正量を算出し、算出した前記補正量を前記目標閉弁開始時期から減算することで前記目標閉弁開始時期を補正してもよい。 The correction unit calculates a divergence amount of the valve closing timing on a time basis based on a difference between the actual lift amount and the target lift amount, and calculates the calculated divergence amount to a crank angle of the internal combustion engine. The target valve closing start time may be corrected by calculating a correction amount converted into a base and subtracting the calculated correction amount from the target valve closing start time.
また、前記リフト量センサは、前記バルブの外周面に隣接して設けられると共に、前記バルブの外周面には、リフト量センシングのためのテーパ加工が施されてもよい。 The lift amount sensor may be provided adjacent to the outer peripheral surface of the valve, and the outer peripheral surface of the valve may be tapered for lift amount sensing.
本発明の内燃機関の可変動弁装置によれば、吸排気用バルブの閉弁時期のバラツキを効果的に抑制することができる。 According to the variable valve operating apparatus for an internal combustion engine of the present invention, variation in the closing timing of the intake and exhaust valves can be effectively suppressed.
以下、図１〜５に基づいて、本発明の一実施形態に係る内燃機関の可変動弁装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same parts are denoted by the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
図１に示すように、本実施形態に係る内燃機関の可変動弁装置１は、内燃機関としてのディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）に適用されるもので、作動油供給部１０と、可変動弁機構部３０と、制御手段としてのＥＣＵ（電子制御ユニット）５０とを備え構成されている。なお、図示の関係上、図１には１個の可変動弁機構部３０及び、１個の吸排気用バルブ（以下、単にバルブという）３３を示している。 As shown in FIG. 1, a variable valve operating apparatus 1 for an internal combustion engine according to this embodiment is applied to a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) as an internal combustion engine. The variable valve mechanism 30 and an ECU (electronic control unit) 50 as control means are provided. For the sake of illustration, FIG. 1 shows one variable valve mechanism 30 and one intake / exhaust valve (hereinafter simply referred to as a valve) 33.
まず、作動油供給部１０について説明する。燃料タンク１１はフィルタ１２を介してフィードポンプ１３の入口に接続されると共に、このフィードポンプ１３の出口は高圧ポンプ１４の入口に接続されている。また、フィードポンプ１３のフィード圧は、リリーフ弁１６によって調整されて一定に保たれている。 First, the hydraulic oil supply unit 10 will be described. The fuel tank 11 is connected to the inlet of the feed pump 13 through the filter 12, and the outlet of the feed pump 13 is connected to the inlet of the high-pressure pump 14. Further, the feed pressure of the feed pump 13 is adjusted by the relief valve 16 and kept constant.
高圧ポンプ１４の出口はコモンレール１５に接続されており、高圧ポンプ１４からコモンレール１５内に高圧燃料が圧送供給される。また、コモンレール１５には複数の図示しないインジェクタが接続されており、これらインジェクタにコモンレール１５内で畜圧された高圧燃料が常時供給されている。さらに、コモンレール１５には、詳細を後述する可変動弁機構部３０のバルブユニット３９が接続されている。すなわち、コモンレール１５内で畜圧された高圧燃料は、可変動弁機構部３０に作動油としても供給されるように構成されている。 The outlet of the high-pressure pump 14 is connected to the common rail 15, and high-pressure fuel is pumped and supplied from the high-pressure pump 14 into the common rail 15. In addition, a plurality of injectors (not shown) are connected to the common rail 15, and high pressure fuel that has been subjected to animal pressure in the common rail 15 is constantly supplied to these injectors. Further, the common rail 15 is connected to a valve unit 39 of a variable valve mechanism 30 which will be described in detail later. That is, the high-pressure fuel that has been pressured in the common rail 15 is configured to be supplied to the variable valve mechanism 30 as hydraulic oil.
次に、可変動弁機構部３０について説明する。バルブ３３は、シリンダヘッド３１の孔３１ａに挿通されている。また、バルブ３３の上部には、アクチュエータボディ３２の孔３２ａに摺動自在に挿入されたピストン３４が設けられている。さらに、バルブ３３の軸方向中間位置には、フランジを形成するアッパーシート３５が設けられている。このアッパーシート３５とシリンダヘッド３１との間には、バルブ３３を閉弁方向（図１中上方）に向けて付勢するバルブスプリング３６が圧縮状態で介装されると共に、アクチュエータボディ３２には、アッパーシート３５を閉弁方向に吸引する磁石３７が設けられている。 Next, the variable valve mechanism 30 will be described. The valve 33 is inserted through the hole 31 a of the cylinder head 31. In addition, a piston 34 that is slidably inserted into a hole 32 a of the actuator body 32 is provided on the valve 33. Further, an upper seat 35 that forms a flange is provided at an intermediate position in the axial direction of the valve 33. Between the upper seat 35 and the cylinder head 31, a valve spring 36 that biases the valve 33 in the valve closing direction (upward in FIG. 1) is interposed in a compressed state, and the actuator body 32 includes A magnet 37 that attracts the upper seat 35 in the valve closing direction is provided.
リフト量センサ４８は、バルブ３３の変位量であるリフト量を検出するもので、バルブ３３の外周面と隣接して設けられている。このため、バルブ３３の外周面には、リフト量センシングのためのテーパ加工が施されている。また、リフト量センサ４８は、電気配線を介してＥＣＵ５０に接続されている。 The lift amount sensor 48 detects a lift amount that is a displacement amount of the valve 33, and is provided adjacent to the outer peripheral surface of the valve 33. For this reason, the outer peripheral surface of the valve 33 is tapered for lift amount sensing. Further, the lift amount sensor 48 is connected to the ECU 50 via electric wiring.
アクチュエータボディ３２の孔３２ａにおいて、ピストン３４よりも上方には、油圧制御室３８が形成されている。また、アクチュエータボディ３２の側部には、油圧制御室３８への高圧燃料の供給もしくは停止を切り替えるバルブユニット３９が設けられている。これら油圧制御室３８とバルブユニット３９とは、アクチュエータボディ３２に形成された供給路４１によって連通されている。 A hydraulic control chamber 38 is formed above the piston 34 in the hole 32 a of the actuator body 32. Further, a valve unit 39 for switching supply or stop of high-pressure fuel to the hydraulic control chamber 38 is provided on the side of the actuator body 32. The hydraulic control chamber 38 and the valve unit 39 communicate with each other through a supply path 41 formed in the actuator body 32.
アクチュエータボディ３２における油圧制御室３８よりも上方には、この油圧制御室３８と連通する油圧開放室４２が形成されている。また、油圧開放室４２内には、アクチュエータボディ３２の上部に設けられた電磁ソレノイド４４によって開閉駆動される作動弁４３が収容されている。この作動弁４３は、電磁ソレノイド４４がＯＮにされると、上方に移動して油圧制御室３８と油圧開放室４２との連通部４５を開放する一方、電磁ソレノイド４４がＯＦＦにされると、下方に移動して連通部４５を閉鎖するように構成されている。 A hydraulic release chamber 42 communicating with the hydraulic control chamber 38 is formed above the hydraulic control chamber 38 in the actuator body 32. The hydraulic release chamber 42 accommodates an operation valve 43 that is opened and closed by an electromagnetic solenoid 44 provided on the upper portion of the actuator body 32. The operation valve 43 moves upward when the electromagnetic solenoid 44 is turned on to open the communication portion 45 between the hydraulic control chamber 38 and the hydraulic pressure release chamber 42, while when the electromagnetic solenoid 44 is turned off, It is comprised so that it may move below and the communication part 45 may be closed.
すなわち、本実施形態の可変動弁機構部３０は、図２に示すように、ＥＣＵ５０から出力される開弁指示信号により電磁ソレノイド４４がＯＦＦ（作動弁４３が閉）にされると共に、バルブユニット３９がＯＮ（バルブユニット３９が開）にされると、コモンレール１５内の高圧燃料が供給路４１を介して油圧制御室３８へと供給される。これにより、油圧制御室３８内の高圧燃料による開弁方向の力が、バルブスプリング３６及び磁石３７による閉弁方向の力よりも大きくなることでバルブ３３は開弁作動される。 That is, as shown in FIG. 2, the variable valve mechanism 30 of this embodiment is configured such that the electromagnetic solenoid 44 is turned off (the operating valve 43 is closed) by the valve opening instruction signal output from the ECU 50, and the valve unit When 39 is turned on (the valve unit 39 is opened), the high-pressure fuel in the common rail 15 is supplied to the hydraulic control chamber 38 via the supply path 41. Thus, the valve 33 is opened by the force in the valve opening direction due to the high-pressure fuel in the hydraulic control chamber 38 being greater than the force in the valve closing direction due to the valve spring 36 and the magnet 37.
一方、ＥＣＵ５０から出力される閉弁指示信号により電磁ソレノイド４４がＯＮ（作動弁４３が開）にされると共に、バルブユニット３９がＯＦＦ（バルブユニット３９が閉）にされると、油圧制御室３８内の高圧燃料が油圧開放室４２から排出路４６を介して燃料タンク１１に回収される。これにより、バルブスプリング３６及び磁石３７による閉弁方向の力が、油圧制御室３８内の高圧燃料による開弁方向の力よりも大きくなることでバルブ３３は閉弁作動される。 On the other hand, when the electromagnetic solenoid 44 is turned on (the operation valve 43 is opened) by the valve closing instruction signal output from the ECU 50 and the valve unit 39 is turned off (the valve unit 39 is closed), the hydraulic control chamber 38 is turned on. The high-pressure fuel inside is recovered from the hydraulic pressure release chamber 42 to the fuel tank 11 via the discharge path 46. Thereby, the valve 33 is closed by the force in the valve closing direction by the valve spring 36 and the magnet 37 being larger than the force in the valve opening direction by the high pressure fuel in the hydraulic control chamber 38.
なお、本実施形態の可変動弁機構部３０では、作動油としての高圧燃料の圧力一定条件においては、バルブ３３の開閉速度は実時間に対して不変となるため、クランクアングルに対する開閉速度はエンジン回転速度に応じて変化することになる（図３参照）。 In the variable valve mechanism 30 of the present embodiment, the opening / closing speed of the valve 33 does not change with respect to the real time under a constant pressure of the high-pressure fuel as the hydraulic oil, so the opening / closing speed relative to the crank angle is the engine speed. It changes according to the rotation speed (see FIG. 3).
ＥＣＵ５０は、エンジンの運転状態に応じて燃料噴射期間や燃料噴射量等の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。この各種制御を行うために、ＥＣＵ５０には、リフト量センサ４８や、何れも図示しないクランク角度センサ、アクセル開度センサ、車速センサ等の各種センサの出力信号がＡ／Ｄ変換された後に入力される。 The ECU 50 performs various controls such as a fuel injection period and a fuel injection amount according to the operating state of the engine, and includes a known CPU, ROM, RAM, input port, output port, and the like. In order to perform these various controls, the output signals of the lift amount sensor 48 and various sensors such as a crank angle sensor, an accelerator opening sensor, and a vehicle speed sensor (not shown) are input after A / D conversion. The
また、ＥＣＵ５０は、目標リフト量設定部５１と、バルブ開閉制御部５２と、実リフト量演算部５３と、バルブ閉弁開始時期補正部５４とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ５０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。 Further, the ECU 50 includes a target lift amount setting unit 51, a valve opening / closing control unit 52, an actual lift amount calculation unit 53, and a valve closing start timing correction unit 54 as some functional elements. In the present embodiment, these functional elements are described as being included in the ECU 50, which is an integral piece of hardware. However, any one of these functional elements may be provided in separate hardware.
目標リフト量設定部５１は、エンジンの運転状態に応じてバルブ３３の目標リフト量Ｌtgtを設定する。より詳しくは、ＥＣＵ５０には予め作成されたエンジンの運転状態と目標リフト量Ｌtgtとの関係を示すリフト量マップ（不図示）が記憶されている。目標リフト量設定部５１は、このリフト量マップからエンジンの運転状態に応じた値を読み取ることで、目標リフト量Ｌtgtを設定する。 The target lift amount setting unit 51 sets the target lift amount L tgt of the valve 33 according to the operating state of the engine. More specifically, the ECU 50 stores a lift amount map (not shown) indicating the relationship between the engine operating state and the target lift amount L tgt prepared in advance. The target lift amount setting unit 51 sets the target lift amount L tgt by reading a value corresponding to the engine operating state from the lift amount map.
バルブ開閉制御部５２は、エンジンの運転状態に応じてバルブ３３の開閉駆動を制御する。より詳しくは、ＥＣＵ５０には予め作成された目標リフト量Ｌtgtとバルブ３３の開閉開始時期との関係を示す開閉時期マップ（不図示）が記憶されている。バルブ開閉制御部５２は、バルブ３３を開弁作動させる場合、この開閉時期マップから目標リフト量Ｌtgtに応じた目標開弁開始時期を読み取ると共に、この目標開弁開始時期にバルブユニット３９をＯＮにしつつ、電磁ソレノイド４４をＯＦＦに制御する。これにより、油圧制御室３８内の高圧燃料による開弁方向の力が、バルブスプリング３６及び磁石３７による閉弁方向の力よりも大きくなり、バルブ３３は所定の目標開弁開始時期に開弁作動される。 The valve opening / closing control unit 52 controls the opening / closing drive of the valve 33 according to the operating state of the engine. More specifically, the ECU 50 stores an opening / closing timing map (not shown) indicating the relationship between the target lift amount L tgt created in advance and the opening / closing start timing of the valve 33. When opening the valve 33, the valve opening / closing control unit 52 reads the target valve opening start time corresponding to the target lift amount L tgt from the opening / closing timing map and turns on the valve unit 39 at the target valve opening start time. Then, the electromagnetic solenoid 44 is controlled to be OFF. As a result, the force in the valve opening direction due to the high-pressure fuel in the hydraulic control chamber 38 becomes larger than the force in the valve closing direction due to the valve spring 36 and the magnet 37, and the valve 33 is opened at a predetermined target valve opening start timing. Is done.
一方、バルブ３３を閉弁作動させる場合、バルブ開閉制御部５２は、開閉時期マップから目標リフト量Ｌtgtに応じた目標閉弁開始時期Ｔtgtを読み取ると共に、この目標閉弁開始時期Ｔtgtを後述するバルブ閉弁開始時期補正部５４に出力する。そして、バルブ開閉制御部５２は、バルブ閉弁開始時期補正部５４により補正された実閉弁開始時期Ｔactにバルブユニット３９をＯＦＦにしつつ、電磁ソレノイド４４をＯＮに制御する。これにより、バルブスプリング３６及び磁石３７による閉弁方向の力が、油圧制御室３８内の高圧燃料による開弁方向の力よりも大きくなり、バルブ３３は補正された実閉弁開始時期Ｔactに閉弁作動されるように構成されている。 On the other hand, when the valve 33 is operated to close, the valve opening / closing control unit 52 reads the target valve closing start timing T tgt according to the target lift amount L tgt from the opening / closing timing map, and uses the target valve closing start timing T tgt . This is output to a valve closing start timing correction unit 54 described later. Then, the valve opening / closing control unit 52 controls the electromagnetic solenoid 44 to be ON while turning off the valve unit 39 at the actual valve closing start timing T act corrected by the valve closing start timing correction unit 54. Thereby, the force in the valve closing direction by the valve spring 36 and the magnet 37 becomes larger than the force in the valve opening direction by the high-pressure fuel in the hydraulic control chamber 38, and the valve 33 is corrected at the corrected actual valve start timing Tact . The valve is configured to be closed.
実リフト量演算部５３は、リフト量センサ４８の検出値に基づいて、バルブ３３の実リフト量Ｌactを演算する。より具体的には、この実リフト量演算部５３には、リフト量センサ４８の検出値がクランクアングル３度を１サイクルとして取り込まれている。実リフト量演算部５３は、バルブ開閉制御部５２によりバルブ３３が開弁作動されてリフト量が最大となった後の数サイクル分（例えば６サイクル分）を平均化することで、実リフト量Ｌactを演算する。 The actual lift amount calculation unit 53 calculates the actual lift amount L act of the valve 33 based on the detection value of the lift amount sensor 48. More specifically, the detected value of the lift amount sensor 48 is taken into the actual lift amount calculation unit 53 with a crank angle of 3 degrees as one cycle. The actual lift amount calculation unit 53 averages several cycles (for example, six cycles) after the valve 33 is opened by the valve opening / closing control unit 52 and the lift amount becomes maximum, thereby obtaining the actual lift amount. Lact is calculated.
バルブ閉弁開始時期補正部５４は、実リフト量Ｌactに基づいて目標閉弁開始時期Ｔtgtの補正を行う。より詳しくは、上述のように本実施形態の可変動弁機構部３０においては、バルブ３３の時間ベースでの開閉速度は不変（一定）であるため、実リフト量Ｌactと目標リフト量Ｌtgtとの差から時間ベースでの閉弁時期の乖離量ΔＴを算出することができる。ここで、乖離量ΔＴは、以下の式（１）で表される。
ΔＴ＝（Ｌact−Ｌtgt）／１０００／Ｖvlv・・・（１）
The valve closing start timing correction unit 54 corrects the target valve closing start timing T tgt based on the actual lift amount L act . More specifically, in the variable valve mechanism 30 of the present embodiment as described above, the opening / closing speed of the valve 33 on a time basis is unchanged (constant), so the actual lift amount L act and the target lift amount L tgt The difference ΔT in the valve closing timing on a time basis can be calculated from the difference from the above. Here, the deviation amount ΔT is expressed by the following equation (1).
ΔT = (L act −L tgt ) / 1000 / V vlv (1)
なお、式（１）において、Ｖvlvはバルブ閉弁速度（ｍ／ｓｅｃ）である。 In the formula (1), V vlv is a valve closing speed (m / sec).
また、エンジン回転速度を用いることで、乖離量ΔＴをクランクアングルベースに換算した閉弁時期への補正量Ｒを算出することができる。ここで、補正量Ｒは、以下の式（２）で表される。
Ｒ＝ΔＴ×（Ｎｅ／６０×３６０）・・・（２）
Further, by using the engine rotation speed, it is possible to calculate the correction amount R to the valve closing timing obtained by converting the deviation amount ΔT into the crank angle base. Here, the correction amount R is expressed by the following equation (2).
R = ΔT × (Ne / 60 × 360) (2)
なお、式（２）において、Ｎｅはエンジン回転速度（ｒｐｍ）である。 In Equation (2), Ne is the engine speed (rpm).
バルブ閉弁開始時期補正部５４は、バルブ開閉制御部５２から入力された目標リフト量Ｌtgtに基づいた目標閉弁開始時期Ｔtgtから補正量Ｒを減算することで、実リフト量Ｌactに対する実閉弁開始時期Ｔactを算出する。なお、この補正後の実閉弁開始時期Ｔactは、以下の式（３）で表される。
Ｔact＝Ｔtgt−Ｒ・・・（３）
The valve closing start timing correction unit 54 subtracts the correction amount R from the target valve closing start timing T tgt based on the target lift amount L tgt input from the valve opening / closing control unit 52 to thereby reduce the actual lift amount L act . The actual closing start timing Tact is calculated. The actual valve start timing T act after this correction is expressed by the following equation (3).
T act = T tgt −R (3)
このように算出された実閉弁開始時期Ｔactは、前述のバルブ開閉制御部５２に出力され、バルブ３３はこの実閉弁開始時期Ｔactに閉弁作動するように制御される。すなわち、図４に示すように、実リフト量Ｌactが目標リフト量Ｌtgtに対して高い場合、バルブ３３の実閉弁開始時期Ｔactは目標閉弁開始時期Ｔtgtよりも早く設定される。一方、実リフト量Ｌactが目標リフト量Ｌtgtに対して低い場合、バルブ３３の実閉弁開始時期Ｔactは目標閉弁開始時期Ｔtgtよりも遅く設定される。このように、バルブ３３の閉弁開始時期を実リフト量Ｌactと目標リフト量Ｌtgtとの差に応じて調整することで、バルブ３３の閉弁時期（バルブ３３の着座時期）のバラツキは効果的に抑制される。 The actual valve start timing T act calculated in this way is output to the valve opening / closing control unit 52 described above, and the valve 33 is controlled so as to be closed at the actual valve start timing T act . That is, as shown in FIG. 4, when the actual lift amount L act is higher than the target lift amount L tgt , the actual valve closing start timing T act of the valve 33 is set earlier than the target valve closing start timing T tgt. . On the other hand, when the actual lift amount L act is lower than the target lift amount L tgt , the actual valve closing start timing T act of the valve 33 is set later than the target valve closing start timing T tgt . In this way, by adjusting the valve closing start timing of the valve 33 according to the difference between the actual lift amount L act and the target lift amount L tgt , the variation in the valve closing timing of the valve 33 (the seating timing of the valve 33) is Effectively suppressed.
次に、本実施形態に係る内燃機関の可変動弁装置１による制御フローを図５に基づいて説明する。なお、本制御はエンジンの始動（イグニッションスイッチのキースイッチＯＮ）と同時にスタートする。 Next, a control flow by the variable valve operating apparatus 1 for an internal combustion engine according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Note that this control starts simultaneously with engine start (ignition switch key switch ON).
ステップ（以下、ステップを単にＳと記載する）１００では、リフト量センサ４８により検出されたリフト量がクランクアングル３度を１サイクルとしてＥＣＵ５０に取り込まれる。その後、Ｓ１１０では、実リフト量演算部５３により、バルブ３３のリフト量が最大となった後の６サイクル分を平均化した実リフト量Ｌactが演算される。 In step (hereinafter, step is simply referred to as S) 100, the lift amount detected by the lift amount sensor 48 is taken into the ECU 50 with a crank angle of 3 degrees as one cycle. After that, in S110, the actual lift amount calculation unit 53 calculates an actual lift amount Lact that is obtained by averaging six cycles after the lift amount of the valve 33 becomes maximum.
Ｓ１２０では、バルブ閉弁開始時期補正部５４により、実リフト量Ｌactと目標リフト量Ｌtgtとの差から時間ベースでの閉弁時期の乖離量ΔＴが算出される。さらに、Ｓ１３０では、算出された乖離量ΔＴの絶対値が０（ゼロ）よりも大きいか否かが確認される。乖離量ΔＴの絶対値が０（ゼロ）よりも大きい場合はＳ１４０へと進む一方、乖離量ΔＴが０（ゼロ）の場合はＳ１７０へと進み、バルブ３３が目標閉弁開始時期Ｔtgtで閉弁作動されてリターンされる。 In S120, the valve closing start timing correction unit 54 calculates a time-based deviation amount ΔT of the valve closing timing from the difference between the actual lift amount L act and the target lift amount L tgt . Further, in S130, it is confirmed whether or not the calculated absolute value of the deviation amount ΔT is larger than 0 (zero). When the absolute value of the deviation amount ΔT is larger than 0 (zero), the process proceeds to S140. When the deviation amount ΔT is 0 (zero), the process proceeds to S170, and the valve 33 is closed at the target valve closing start timing T tgt . The valve is operated and returned.
Ｓ１４０では、バルブ閉弁開始時期補正部５４により、乖離量ΔＴをクランクアングルベースに換算した閉弁時期への補正量Ｒが算出される。その後、Ｓ１５０では、バルブ閉弁開始時期補正部５４により、目標リフト量Ｌtgtに基づいた目標閉弁開始時期Ｔtgtから補正量Ｒを減算して得られる実閉弁開始時期Ｔactが算出される。 In S140, the valve closing start timing correction unit 54 calculates a correction amount R to the valve closing timing obtained by converting the deviation amount ΔT into a crank angle base. Thereafter, in S150, the valve closing start timing correction section 54, the actual valve closing start timing T act obtained by subtracting the correction amount R from the target valve closure start timing T tgt based on the target lift amount L tgt is calculated The
Ｓ１６０では、Ｓ１５０で算出された実閉弁開始時期Ｔactがバルブ開閉制御部５２に出力されると共に、この実閉弁開始時期Ｔactにバルブ３３が閉弁作動されて本制御はリターンされる。その後、Ｓ１００〜１６０もしくは、Ｓ１００〜１７０の制御フローは、エンジンが停止（イグニッションスイッチのキースイッチＯＦＦ）するまで繰り返し行われる。 In S160, with the actual valve closing start timing T act calculated in S150 is output to the valve opening and closing control unit 52, the valve 33 is closed actuated by the control returns to the actual valve closing start timing T act . Thereafter, the control flow of S100 to 160 or S100 to 170 is repeatedly performed until the engine stops (key switch of the ignition switch is turned off).
次に、本実施形態に係る内燃機関の可変動弁装置１による作用効果について説明する。 Next, the effect by the variable valve operating apparatus 1 of the internal combustion engine which concerns on this embodiment is demonstrated.
バルブ３３を閉弁する際は、実リフト量Ｌactと目標リフト量Ｌtgtとの差から時間ベースでの閉弁時期の乖離量ΔＴが算出される共に、この乖離量ΔＴをクランクアングルベースに換算した閉弁時期への補正量Ｒが算出される。さらに、この補正量Ｒを目標リフト量Ｌtgtに基づいた目標閉弁開始時期Ｔtgtから減算して得られる実閉弁開始時期Ｔactが算出されると共に、バルブ３３がこの実閉弁開始時期Ｔactで閉弁作動される。 When the valve 33 is closed, the deviation amount ΔT of the closing timing on a time basis is calculated from the difference between the actual lift amount L act and the target lift amount L tgt, and the deviation amount ΔT is used as a crank angle base. A correction amount R to the converted valve closing timing is calculated. Further, an actual valve start timing T act obtained by subtracting the correction amount R from the target valve start timing T tgt based on the target lift amount L tgt is calculated, and the valve 33 is operated at the actual valve start timing T tgt. It is closed operating at T act.
すなわち、実リフト量Ｌactが目標リフト量Ｌtgtに対して高い場合は、バルブ３３の実閉弁開始時期Ｔactは目標閉弁開始時期Ｔtgtよりも早くなるように調整される一方、実リフト量Ｌactが目標リフト量Ｌtgtに対して低い場合は、バルブ３３の実閉弁開始時期Ｔactは目標閉弁開始時期Ｔtgtよりも遅くなるように調整される（図４参照）。 That is, when the actual lift amount L act is higher than the target lift amount L tgt , the actual valve closing start timing T act of the valve 33 is adjusted to be earlier than the target valve closing start timing T tgt. When the lift amount L act is lower than the target lift amount L tgt , the actual valve closing start timing T act of the valve 33 is adjusted to be later than the target valve closing start timing T tgt (see FIG. 4).
したがって、目標リフト量Ｌtgtに対して実リフト量Ｌactが乖離することで引き起こされるバルブ３３の閉弁時期（バルブ３３の着座時期）のバラツキを抑制することが可能となり、エンジン性能のバラツキも効果的に抑制することができる。 Therefore, it is possible to suppress the variation in closing timing of the valve 33 to the actual lift amount L act with respect to the target lift amount L tgt is caused by deviation (seating time of the valve 33), also the variation of engine performance It can be effectively suppressed.
また、バルブ３３の閉弁時期を精度良く制御することで、排気バルブにおいては内部ＥＧＲ量の変化が抑制され、吸気バルブにおいては圧縮端圧力の変化が抑制される。すなわち、エンジンの過渡運転時におけるＥＧＲバルブの応答遅れにより引き起こされる外部ＥＧＲの不足を、内部ＥＧＲで効率よく補填することが可能となり、スパイク状のＮＯｘ排出を効果的に抑制することができる。さらに、エンジンの低負荷運転領域における予混合燃焼の着火時期制御や、エンジンの高負荷運転領域における最大筒内圧力の制御を精度良く行うことが可能となり、エンジン性能を効果的に向上することもできる。 Further, by accurately controlling the valve closing timing of the valve 33, the change in the internal EGR amount is suppressed in the exhaust valve, and the change in the compression end pressure is suppressed in the intake valve. That is, it is possible to efficiently compensate for the shortage of external EGR caused by the response delay of the EGR valve during transient operation of the engine with the internal EGR, and it is possible to effectively suppress spike-like NOx emission. In addition, it is possible to accurately control the ignition timing of premixed combustion in the low load operation region of the engine and the maximum in-cylinder pressure in the high load operation region of the engine, which can effectively improve the engine performance. it can.
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, it can change suitably and can implement.
例えば、上述の実施形態において、作動流体はエンジンの燃料を用いるものとして説明したが、他の流体を作動流体として用いることもできる。 For example, in the above-described embodiment, the working fluid has been described as using engine fuel, but other fluids may be used as the working fluid.
また、本実施形態の可変動弁装置１が適用されるエンジンは、コモンレール式のディーゼルエンジンに限定されず、通常の噴射ポンプ式のディーゼルエンジンやガソリンエンジン等にも広く適用することが可能である。 Moreover, the engine to which the variable valve operating apparatus 1 of the present embodiment is applied is not limited to a common rail type diesel engine, and can be widely applied to a normal injection pump type diesel engine, a gasoline engine, or the like. .
１０ 作動油供給部
３０ 可変動弁機構部
３３ バルブ
３８ 油圧制御室
４８ リフト量センサ
５０ ＥＣＵ
５１ 目標リフト量設定部
５２ バルブ開閉制御部（バルブ制御部）
５４ バルブ閉弁開始時期補正部（補正部）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Hydraulic oil supply part 30 Variable valve mechanism part 33 Valve 38 Hydraulic control chamber 48 Lift amount sensor 50 ECU
51 Target lift amount setting unit 52 Valve opening / closing control unit (valve control unit)
54 Valve closing start timing correction unit (correction unit)
Claims (3)
前記バルブの実リフト量を検出するリフト量センサと、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記バルブの目標リフト量を設定する目標リフト量設定部と、
前記目標リフト量に応じて設定される目標閉弁開始時期で前記バルブを閉弁作動させるバルブ制御部と、
前記実リフト量と前記目標リフト量との差に基づいて、前記バルブ制御部による前記目標閉弁開始時期を補正する補正部と、を備えることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine capable of opening and closing an intake or exhaust valve at an arbitrary timing by a fluid pressure of a working fluid supplied to a control chamber,
A lift amount sensor for detecting an actual lift amount of the valve;
A target lift amount setting unit for setting a target lift amount of the valve based on an operating state of the internal combustion engine;
A valve control unit for closing the valve at a target valve closing start time set according to the target lift amount;
A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, comprising: a correction unit that corrects the target valve closing start timing by the valve control unit based on a difference between the actual lift amount and the target lift amount.
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