JP2014167265A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可変バルブタイミング機構が付帯した内燃機関を制御する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device that controls an internal combustion engine with a variable valve timing mechanism.
車両等に搭載される内燃機関について、吸気バルブの開閉のタイミングを可変制御できる可変バルブタイミング機構を備えたものが公知である（例えば、下記特許文献を参照）。 2. Description of the Related Art An internal combustion engine mounted on a vehicle or the like is known that includes a variable valve timing mechanism that can variably control the opening / closing timing of an intake valve (see, for example, the following patent document).
近時、吸気バルブの閉弁タイミングの限界をできるだけ遅角化することで、内燃機関のポンピングロスを軽減する試みがなされている。吸気バルブの閉弁タイミングが遅くなれば、圧縮行程における気筒内での吸気の圧縮圧力が低下する。また、圧縮行程の前期に気筒から吸気の一部が吸気マニホルドに逆流し、吸気マニホルド及びサージタンク内の負圧が低減する（大気圧に近づく）。これにより、次回の吸気行程において気筒内に吸気を引き込むために要する仕事が小さくなる。 Recently, attempts have been made to reduce the pumping loss of an internal combustion engine by retarding the limit of the closing timing of the intake valve as much as possible. If the closing timing of the intake valve is delayed, the compression pressure of the intake air in the cylinder in the compression stroke decreases. Further, in the first half of the compression stroke, a part of the intake air flows back from the cylinder to the intake manifold, and the negative pressure in the intake manifold and the surge tank is reduced (approaching atmospheric pressure). This reduces the work required to draw the intake air into the cylinder in the next intake stroke.
しかし、吸気マニホルドやサージタンク内の負圧が低減することは、吸気負圧を利用してブレーキ操作力を倍力するブレーキブースタに供給するべき負圧が不足することをも意味する。十分な負圧を確保できないと、ブレーキブースタによるブレーキ操作力の倍力作用が減殺され、ドライバビリティの低下を招く。 However, the reduction of the negative pressure in the intake manifold or surge tank also means that the negative pressure to be supplied to the brake booster that boosts the brake operation force using the intake negative pressure is insufficient. If a sufficient negative pressure cannot be secured, the boosting action of the brake operation force by the brake booster is reduced, and drivability is reduced.
本発明は、内燃機関のポンピングロスの軽減を図りながら、ブレーキブースタに所要量の負圧を供給できるようにすることを所期の目的としている。 An object of the present invention is to enable a required amount of negative pressure to be supplied to a brake booster while reducing pumping loss of an internal combustion engine.
上述した課題を解決するべく、本発明では、吸気バルブの閉弁タイミングを変化させることのできる可変バルブタイミング機構が付随した内燃機関を制御するものであって、アクセル開度が所定以下である低負荷運転領域（アイドリング中を含む）において、ブレーキブースタの負圧が所定以上確保されている状況下では吸気バルブの閉弁タイミングを最遅角またはその近傍のタイミングに設定し、ブレーキブースタの負圧が所定未満である状況下では吸気バルブの閉弁タイミングを最遅角またはその近傍のタイミングよりも進角したタイミングに設定する内燃機関の制御装置を構成した。 In order to solve the above-described problems, the present invention controls an internal combustion engine accompanied by a variable valve timing mechanism capable of changing the closing timing of the intake valve, and has a low accelerator opening that is less than a predetermined value. In the load operating range (including idling), when the negative pressure of the brake booster is secured more than a predetermined value, the intake valve closing timing is set to the most retarded angle or a timing close to it, and the negative pressure of the brake booster is set. In a situation where is less than a predetermined value, the control device for the internal combustion engine is configured to set the closing timing of the intake valve to the most retarded angle or a timing advanced from the timing in the vicinity thereof.
詳細には、アクセル開度が所定以下である低負荷運転領域において、ブレーキブースタの負圧が所定未満である状況下で、エンジン回転数が所定よりも低いときに、吸気バルブの閉弁タイミングを最遅角またはその近傍のタイミングから進角させることが好ましい。 Specifically, in a low-load operation region where the accelerator opening is equal to or less than a predetermined value, the closing timing of the intake valve is set when the engine speed is lower than a predetermined value in a situation where the negative pressure of the brake booster is less than the predetermined value. It is preferable to advance the angle from the most retarded angle or a timing in the vicinity thereof.
また、アクセル開度が所定以下である低負荷運転領域において、ブレーキブースタの負圧が所定未満である状況下で、内燃機関の温度が所定よりも低いときに、吸気バルブの閉弁タイミングを最遅角またはその近傍のタイミングから進角させることが好ましい。 Further, in a low load operation region where the accelerator opening is equal to or less than a predetermined value, the timing for closing the intake valve is optimized when the internal combustion engine temperature is lower than the predetermined value under a condition where the negative pressure of the brake booster is less than the predetermined value. It is preferable to advance the angle from the timing of the delay angle or the vicinity thereof.
本発明によれば、内燃機関のポンピングロスの軽減を図りながら、ブレーキブースタに所要量の負圧を供給することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to supply a required amount of negative pressure to the brake booster while reducing the pumping loss of the internal combustion engine.
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態における内燃機関は、火花点火式の４ストロークガソリンエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of an internal combustion engine for a vehicle in the present embodiment. The internal combustion engine in the present embodiment is a spark ignition type 4-stroke gasoline engine, and includes a plurality of cylinders 1 (one of which is shown in FIG. 1). In the vicinity of the intake port of each cylinder 1, an injector 11 for injecting fuel is provided. A
吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。
The intake passage 3 for supplying intake air takes in air from the outside and guides it to the intake port of each cylinder 1. On the intake passage 3, an
排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。
The exhaust passage 4 for discharging the exhaust guides the exhaust generated as a result of burning the fuel in the cylinder 1 from the exhaust port of each cylinder 1 to the outside. An exhaust manifold 42 and an exhaust purification three-
図２に示すように、本実施形態における内燃機関では、クランクスプロケット７１、吸気側スプロケット７２及び排気側スプロケット７３にタイミングチェーン７４を巻き掛け、このタイミングチェーン７４により、クランクシャフトからもたらされる回転駆動力を吸気側スプロケット７２を介して吸気カムシャフトに、排気側スプロケット７３を介して排気カムシャフトに、それぞれ伝達している。
As shown in FIG. 2, in the internal combustion engine in the present embodiment, a
その上で、吸気側スプロケット７２と吸気カムシャフトとの間に、可変バルブタイミング機構６を介設している。本実施形態における可変バルブタイミング機構６は、クランクシャフトに対する吸気カムシャフトの回転位相を変化させることにより吸気バルブの開閉タイミングを変化させるものである。
In addition, a variable valve timing mechanism 6 is interposed between the
可変バルブタイミング機構６のハウジング６１は、吸気側スプロケット７２に固着しており、吸気側スプロケット７２とハウジング６１とは一体となってクランクシャフトに同期して回転する。これに対し、吸気カムシャフトの一端部に固着したロータ６２は、ハウジング６１内に収納され、吸気側スプロケット７２及びハウジング６１に対して相対的に回動することが可能である。ハウジング６１の内部には、作動液が流出入する複数の流体室が形成され、各流体室は、ロータ６２の外周部に成形されたベーン６２１によって進角室６１２と遅角室６１１とに区画されている。
The
可変バルブタイミング機構６の液圧（特に、油圧）回路には、オイルパン８１内に蓄えられた作動液が液圧ポンプ８２より供給される。液圧ポンプ８２は、内燃機関からの動力で駆動される。液圧ポンプ８２と可変バルブタイミング機構６との間には、切換制御弁であるＯＣＶ（Ｏｉｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｖａｌｖｅ）９を設けている。作動液の流量及び方向をこのＯＣＶ９を介して操作することで、オイルパン８１から汲み上げた作動液を進角室６１２または遅角室６１１に選択的に供給することができる。さすれば、ハウジング６１がロータ６２に対して相対回動し、吸気バルブの開閉タイミングを進角または遅角させることができる。
The hydraulic fluid stored in the
ＯＣＶ９は、いわゆる電磁式の四方向スプール弁である。図２に示すように、ＯＣＶ９は、液圧ポンプ８２の吐出口と接続する供給ポート９１、ハウジング６１の進角室６１２と接続するＡポート９２、ハウジング６１の遅角室６１１と接続するＢポート９３、並びにオイルパン８１と接続するドレインポート９４、９５を有している。ＯＣＶ９のスプールは、進退動作により内部粒体経路を切り換えて、Ａポート９２及びＢポート９３をそれぞれ供給ポート９１、ドレインポート９４、９５の何れかに連通させる。また、スプール９６が中立位置をとるときには内部流体経路が断絶し、Ａポート９２及びＢポート９３を供給ポート９１にもドレインポート９４、９５にも連通させない。図２では、スプール９６が中立位置にある状態を示している。
The OCV 9 is a so-called electromagnetic four-way spool valve. As shown in FIG. 2, the OCV 9 has a
スプール９６はソレノイド９７によって駆動する。即ち、制御信号ｍとしてソレノイド９７に入力するパルス電流（または、電圧）のデューティ比に応じて、スプール９６の進退の距離が変化する。
The
制御信号ｍのデューティ比が比較的大きい場合には、液圧ポンプ８２から吐出される作動液圧がＡポート９２を通じて進角室６１２に供給される一方、既に遅角室６１１に貯留していた作動液がＢポート９３を通じてオイルパン８１に向けて流下することとなり、進角室６１２の容積が拡大、遅角室６１１の容積が縮小するようにベーン６２１及びロータ６２が回動する。結果、吸気カムシャフトの回転位相、換言すれば吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する変位角が進角して、吸気バルブのバルブタイミングが進角化する。
When the duty ratio of the control signal m is relatively large, the hydraulic fluid pressure discharged from the
逆に、制御信号ｍのデューティ比が比較的小さい場合には、液圧ポンプ８２から吐出される作動液圧がＢポート９３を通じて遅角室６１１に供給される一方、既に進角室６１２に貯留していた作動液がＡポート９２を通じてオイルパン８１に向けて流下することとなり、遅角室６１１の容積が拡大、進角室６１２の容積が縮小するようにベーン６２１及びロータ６２が回動する。結果、吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する変位角が遅角して、吸気バルブのバルブタイミングが遅角化する。
On the contrary, when the duty ratio of the control signal m is relatively small, the hydraulic fluid pressure discharged from the
総じて言えば、制御信号ｍのデューティ比が中立より大きいほど吸気バルブのバルブタイミングが速く進角し、デューティ比が中立より小さいほど吸気バルブのバルブタイミングが速く遅角する。 Generally speaking, the valve timing of the intake valve is advanced faster as the duty ratio of the control signal m is larger than neutral, and the valve timing of the intake valve is retarded faster as the duty ratio is smaller than neutral.
本実施形態の車両には、ブレーキブースタ５が付帯している。ブレーキブースタ５は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流側の部位、より具体的にはサージタンク３３から吸気負圧を導き入れ、その負圧を用いてブレーキペダルの踏力を倍力する、この分野では広く知られているものである。ブレーキブースタ５は、負圧を蓄える定圧室と、大気圧が加わる変圧室とを有し、定圧室が負圧管路５１を介してサージタンク３３に接続している。負圧管路５１は、スロットルバルブ３２の下流側の吸気負圧を定圧室へと導く。負圧管路５１上には、負圧を定圧室内に留め、定圧室に正圧が加わることを防止するためのチェックバルブ５２を設けてある。
A brake booster 5 is attached to the vehicle of this embodiment. The brake booster 5 introduces intake negative pressure from a portion of the intake passage 3 downstream of the
運転者によりブレーキペダルが操作されていないとき、定圧室と変圧室とが連通し、かつ変圧室が大気圧から隔絶される。ブレーキペダルが操作されると、定圧室と変圧室との間が遮断され、かつ変圧室に大気が導入される。結果、定圧室と変圧室との圧力差が、ブレーキペダルの踏力を倍力する制御圧力となる。ブレーキブースタ５により増幅されたブレーキ踏力は、マスタシリンダ（図示せず）において液圧力に変換され、液圧回路（図示せず）を介してブレーキキャリパやホイールシリンダといったブレーキ装置（図示せず）に伝達される。 When the brake pedal is not operated by the driver, the constant pressure chamber and the variable pressure chamber communicate with each other, and the variable pressure chamber is isolated from the atmospheric pressure. When the brake pedal is operated, the constant pressure chamber and the variable pressure chamber are interrupted, and the atmosphere is introduced into the variable pressure chamber. As a result, the pressure difference between the constant pressure chamber and the variable pressure chamber becomes a control pressure that boosts the depression force of the brake pedal. The brake pedal force amplified by the brake booster 5 is converted into hydraulic pressure in a master cylinder (not shown), and is supplied to a brake device (not shown) such as a brake caliper and a wheel cylinder via a hydraulic circuit (not shown). Communicated.
また、内燃機関のクランクシャフトには、巻掛伝動装置（ベルト及びプーリ、またはチェーン及びスプロケット）や歯車伝動装置等（図示せず）を介して発電機（オルタネータまたはモータジェネレータ。図示せず）を接続している。発電機は、クランクシャフトから駆動力の伝達を受けて回転し、発電した電力を車載のバッテリ（図示せず）に充電したり、車両に実装された照明灯やファン、ヒータ、ソレノイドバルブやマグネットクラッチ等の各種の電気負荷に給電したりする。 Further, a generator (alternator or motor generator, not shown) is provided on the crankshaft of the internal combustion engine via a winding transmission (belt and pulley, or chain and sprocket), a gear transmission or the like (not shown). Connected. The generator rotates by receiving the driving force transmitted from the crankshaft and charges the generated power to an in-vehicle battery (not shown), or a lamp, fan, heater, solenoid valve or magnet mounted on the vehicle. Power is supplied to various electric loads such as clutches.
加えて、車両の室内の空調を司るエアコンディショナの冷媒圧縮用のコンプレッサ（図示せず）もまた、内燃機関のクランクシャフトから駆動力の伝達を受けて稼働する。クランクシャフトとコンプレッサとの間には、断接切換可能なマグネットクラッチ（図示せず）が介在している。 In addition, a compressor (not shown) for compressing the refrigerant of the air conditioner that controls the air conditioning of the vehicle interior also operates by receiving a driving force transmitted from the crankshaft of the internal combustion engine. A magnet clutch (not shown) capable of switching between connection and disconnection is interposed between the crankshaft and the compressor.
本実施形態の内燃機関の制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。 An ECU (Electronic Control Unit) 0 serving as a control device for an internal combustion engine according to the present embodiment is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like.
入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号（Ｎ信号）ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号ｄ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気負圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、内燃機関の温度を示唆する冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｆ、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号（Ｇ信号）ｇ、ブレーキブースタ５の定圧室内に蓄えられている負圧を検出するセンサから出力されるブレーキブースタ負圧信号ｈ等が入力される。
The input interface includes a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed of the vehicle, a crank angle signal (N signal) b output from an engine rotation sensor that detects the rotation angle of the crankshaft and the engine speed, An accelerator opening signal c output from a sensor that detects the amount of depression of the accelerator pedal or the opening of the
出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタ１３に対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、ＯＣＶ９に対して制御信号ｍ等を出力する。
From the output interface, an ignition signal i is output to the igniter 13 of the
ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング、吸気バルブタイミングといった各種運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｍを出力インタフェースを介して印加する。 The processor of the ECU 0 interprets and executes a program stored in the memory in advance, calculates operation parameters, and controls the operation of the internal combustion engine. The ECU 0 acquires various information a, b, c, d, e, f, g, and h necessary for operation control of the internal combustion engine via the input interface, knows the engine speed, and is filled in the cylinder 1. Estimate the intake volume. Various operating parameters such as required fuel injection amount, fuel injection timing (including the number of fuel injections per combustion), fuel injection pressure, ignition timing, intake valve timing, etc. To decide. As the operation parameter determination method itself, a known method can be adopted. The ECU 0 applies various control signals i, j, k, m corresponding to the operation parameters via the output interface.
本実施形態のＥＣＵ０は、内燃機関の運転領域に応じて、吸気バルブタイミングを操作する。例えば、中負荷運転時には、吸気バルブの開弁タイミングを進角させることで、吸気バルブと排気バルブとがともに開いているバルブオーバラップ期間を長くとり、気筒１から一旦排出された排気ガスを吸気行程の初期に気筒１内に逆流させる内部ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）を実施する。内部ＥＧＲによれば、ＮＯxの低減、ＨＣの再燃焼といったエミッションの良化を期待できる上、ポンピングロスが軽減して燃費の良化にも寄与する。 The ECU 0 of the present embodiment operates the intake valve timing in accordance with the operating region of the internal combustion engine. For example, during medium-load operation, the valve opening timing of the intake valve is advanced to increase the valve overlap period during which both the intake valve and the exhaust valve are open, and the exhaust gas once exhausted from the cylinder 1 is taken into the intake air. Internal EGR (Exhaust Gas Recirculation) for backflow into the cylinder 1 is performed at the beginning of the stroke. According to the internal EGR, reducing the NO x, on can expect improved emissions such afterburning of HC, it contributes to improved fuel economy pumping loss is reduced.
高負荷中回転の運転時には、吸気バルブの閉弁タイミングを進角し、容積効率（実圧縮比）を向上させて低中速トルクを高める。翻って、高負荷高回転の運転時には、エンジン回転数が高くなるほど吸気バルブの閉弁タイミングを遅角して、吸気の慣性力を効果的に利用し、容積効率を向上させて出力を上昇させる。 During high-load mid-rotation operation, the closing timing of the intake valve is advanced to improve the volumetric efficiency (actual compression ratio) and increase the low-medium speed torque. Conversely, during high-load, high-speed operation, the higher the engine speed, the more the intake valve closing timing is retarded, the intake inertia force is effectively used, the volumetric efficiency is improved, and the output is increased. .
しかして、アクセル開度が所定以下の低負荷運転時（アイドリング中を含む）には、吸気バルブの開閉のタイミングを最も遅角させる。これは、吸気バルブの開弁を遅らせることで内部ＥＧＲ量を十分に減少させ、混合気の燃焼を安定化させる意図だけでなく、吸気バルブの閉弁を遅らせることで圧縮行程における気筒１内での吸気の圧縮圧力を低下させ、さらには吸気マニホルド３４及びサージタンク３３内の負圧を低減し、以て内燃機関のポンピングロスを軽減するためでもある。
Thus, during low load operation (including idling) where the accelerator opening is equal to or less than a predetermined value, the timing of opening and closing the intake valve is most retarded. This is not only intended to sufficiently reduce the internal EGR amount by delaying the opening of the intake valve and stabilize the combustion of the air-fuel mixture, but also within the cylinder 1 in the compression stroke by delaying the closing of the intake valve. This is also to reduce the compression pressure of the intake air and further reduce the negative pressure in the
だが、運転者がアクセルペダルを踏み込んでいない、または全くアクセルペダルを踏んでいない低負荷運転時は、運転者が車両の減速を企図し、いずれブレーキペダルを踏み込んで車両を制動しようとする可能性が高いと言える。にもかかわらず、サージタンク３３内の吸気負圧が減少することから、運転者がブレーキペダルを踏んだ際のブレーキブースタ５による踏力の倍力作用が減殺され、ドライバビリティが低下する懸念がある。
However, during low-load driving when the driver does not depress the accelerator pedal or does not depress the accelerator pedal at all, the driver may attempt to decelerate the vehicle and eventually depress the brake pedal to try to brake the vehicle. Can be said to be expensive. Nevertheless, since the intake negative pressure in the
そこで、本実施形態のＥＣＵ０は、アクセル開度が所定以下である低負荷運転領域において、ブレーキブースタ５の定圧室に蓄えられている負圧が所定以上であるならば、吸気バルブタイミングを最遅角またはその近傍のタイミングＴLに設定する一方、定圧室に蓄えられている負圧が所定未満であるならば、吸気バルブタイミングを最遅角またはその近傍のタイミングよりも進角したタイミングＴAに設定する。 Therefore, the ECU 0 of the present embodiment delays the intake valve timing when the negative pressure stored in the constant pressure chamber of the brake booster 5 is equal to or greater than a predetermined value in a low load operation region where the accelerator opening is equal to or less than a predetermined value. If the negative pressure stored in the constant pressure chamber is less than a predetermined value while the angle is set to the timing T L at or near the angle, the timing T A is advanced from the timing at which the intake valve timing is the most retarded or its vicinity. Set to.
ブレーキブースタ５の定圧室内の負圧は、ブレーキブースタ負圧信号ｈを参照して知得することが可能である。なお、定圧室内の負圧は、サージタンク３３内の吸気負圧と恒常的に一致しているわけではない。既に述べた通り、ブレーキブースタ５は蓄圧機能を有しており、サージタンク３３内の吸気負圧は小さいが定圧室内の負圧は大きいということは当然ある。サージタンク３３内の吸気負圧が定圧室内の負圧よりも大きくなり、サージタンク３３から定圧室に負圧が供給される際にも、サージタンク３３内の吸気負圧が変動してから定圧室内の負圧がこれに追従して変動するまでの間にはタイムラグが発生する。内燃機関の停止中に運転者がブレーキペダルを操作し、その直後に内燃機関が再始動したような場合にも、瞬間的にブレーキブースタ５の定圧室内の負圧が欠乏している状態が発生し得る。
The negative pressure in the constant pressure chamber of the brake booster 5 can be obtained by referring to the brake booster negative pressure signal h. Note that the negative pressure in the constant pressure chamber does not always coincide with the intake negative pressure in the
図３に、低負荷運転領域にて、アクセル開度及びエンジン回転数がともにある一定値をとる条件下での、吸気バルブの閉弁タイミングとサージタンク３３内の吸気負圧との関係を示す。吸気負圧は、吸気バルブの閉弁タイミングを最も遅角側ＴLに設定しているときよりも、ある程度進角しているときの方が大きくなる。ブレーキブースタ５の定圧室に蓄えられている負圧が所定未満である場合、ブレーキブースタ５に供給するべき負圧を確保する目的のためには、吸気バルブの閉弁タイミングを、吸気負圧が最も大きくなるタイミングＴ0に設定することが理想的である。
FIG. 3 shows the relationship between the valve closing timing of the intake valve and the intake negative pressure in the
但し、吸気バルブの閉弁タイミングを必ずＴ0に設定するとは限られない。エンジン回転数が比較的高いと、スロットルバルブ３２の下流側で強い負圧が発生することから、吸気バルブの閉弁タイミングをＴ0まで進角しなくとも、ブレーキブースタ５に供給するべき吸気負圧を確保できる可能性が高い。従って、低負荷運転領域でブレーキブースタ５の負圧が所定未満である場合の吸気バルブの閉弁タイミングの（最遅角またはその近傍のタイミングＴLを基準とした）進角量ＴAは、そのときのエンジン回転数が所定よりも高ければ少なくするか０としてポンピングロスの軽減を図り、エンジン回転数が所定よりも低ければより多くして吸気負圧の増大を図ることが望ましい。無論、進角量ＴAは、吸気負圧が最も大きくなるタイミングＴ0を超えない。
However, not necessarily always set to T 0 the closing timing of the intake valve. When the relatively high engine speed, since the strong negative pressure is generated on the downstream side of the
内燃機関の温度が低い状況では、気筒１に充填される吸気量及び燃料噴射量を増量して、内燃機関の暖機を促進することが求められる。故に、吸気バルブの閉弁タイミングの進角量ＴAは、そのときの内燃機関の温度即ち冷却水温が所定よりも高ければ少なくするか０としてポンピングロスの軽減を図り、冷却水温が所定よりも低ければより多くして吸気量の増量を図ることが望ましい。 In a situation where the temperature of the internal combustion engine is low, it is required to increase the intake air amount and the fuel injection amount charged in the cylinder 1 to promote warm-up of the internal combustion engine. Thus, the advance amount T A closing timing of the intake valve, aims to reduce the temperature i.e. the cooling water temperature of the internal combustion engine pumping loss as 0 or less higher than the predetermined that time, than the cooling water temperature is predetermined If it is low, it is desirable to increase the intake amount by increasing it.
また、内燃機関に対して機械的な負荷となる発電機やエアコンディショナのコンプレッサ等の補機が稼働しているときには、それら補機に必要十分な回転駆動力を出力するべく、気筒１に充填される吸気量及び燃料噴射量を増量することが通例である。よって、補機による負荷の量が多い、即ち発電機による発電量（出力電圧及び／または電流）が多い場合や、コンプレッサの停止時間に対する稼働時間の割合が大きい（または、冷媒圧力が高い）場合には、そうでない場合と比較して、吸気バルブの閉弁タイミングの進角量ＴAをより多くする。 Further, when an auxiliary machine such as a generator or a compressor of an air conditioner, which is a mechanical load on the internal combustion engine, is operating, the cylinder 1 is supplied with a rotational drive force necessary and sufficient for the auxiliary machine. It is customary to increase the amount of intake air and the amount of fuel injected. Therefore, when the amount of load by the auxiliary equipment is large, that is, when the amount of power generation (output voltage and / or current) by the generator is large, or the ratio of the operation time to the compressor stop time is large (or the refrigerant pressure is high) the, as compared with the case not, more the advance amount T a closing timing of the intake valve.
因みに、内燃機関がインジェクタ１１からの燃料噴射を一時中止する燃料カット（アイドルストップに移行する途中を含む）を実行しているときには、気筒１に充填される吸気量自体を顧みる必要がない。燃料カットの実行中は、内燃機関の冷却温度や補機負荷如何によらず、吸気バルブの閉弁タイミングをＴ0に設定することが許容される。 Incidentally, when the internal combustion engine is performing a fuel cut (including the middle of shifting to the idle stop) in which the fuel injection from the injector 11 is temporarily stopped, it is not necessary to look at the intake air amount itself charged in the cylinder 1. During execution of fuel cut, it is allowed to set the closing timing of the intake valve to T 0 regardless of the cooling temperature of the internal combustion engine and the load on the auxiliary machinery.
本実施形態では、吸気バルブの閉弁タイミングを変化させることのできる可変バルブタイミング機構６が付随した内燃機関を制御するものであって、アクセル開度が所定以下である低負荷運転領域において、ブレーキブースタ５の負圧が所定以上確保されている状況下では吸気バルブの閉弁タイミングを最遅角またはその近傍のタイミングＴLに設定し、ブレーキブースタ５の負圧が所定未満である状況下では吸気バルブの閉弁タイミングを最遅角またはその近傍のタイミングＴLよりも進角したタイミングＴAに設定する内燃機関の制御装置０を構成した。 In the present embodiment, the variable valve timing mechanism 6 capable of changing the closing timing of the intake valve is controlled, and the internal combustion engine is controlled. Under the situation where the negative pressure of the booster 5 is ensured above a predetermined value, the closing timing of the intake valve is set to the most retarded angle or the timing TL near it, and under the situation where the negative pressure of the brake booster 5 is less than the predetermined value. to constitute a control apparatus 0 for an internal combustion engine for setting the closing timing of the intake valve timing T a was advanced from the timing T L most retarded or near.
本実施形態によれば、内燃機関のポンピングロスの軽減を図りながら、ブレーキブースタ５に所要量の負圧を適時供給することが可能となる。加えて、ブレーキブースタ５に供給するべき負圧を増大させるために、エゼクタ（ベンチュリ管またはジェットポンプ）等のハードウェアを追加することが不要であり、低コストにて実現できる。 According to the present embodiment, it is possible to supply a required amount of negative pressure to the brake booster 5 in a timely manner while reducing the pumping loss of the internal combustion engine. In addition, in order to increase the negative pressure to be supplied to the brake booster 5, it is not necessary to add hardware such as an ejector (a venturi pipe or a jet pump), which can be realized at low cost.
アクセル開度が所定以下である低負荷運転領域において、ブレーキブースタ５の負圧が所定未満である状況下で、エンジン回転数が所定よりも低いときに吸気バルブの閉弁タイミングＴAを最遅角またはその近傍のタイミングＴLから進角させるようにしており、エンジン回転数が比較的高いときにはポンピングロスを減らして燃費性能を追求できる上、エンジン回転数が比較的低いときには吸気負圧を増強してブレーキブースタ５の性能を維持することができる。 In the low load operating region where the accelerator opening is within a prescribed below, in the context negative pressure of the brake booster 5 is less than the predetermined, latest closing timing T A of the intake valve when the engine rotational speed is lower than a predetermined The angle is advanced from the timing TL at or near the corner. When the engine speed is relatively high, the pumping loss can be reduced to pursue fuel efficiency. When the engine speed is relatively low, the intake negative pressure is increased. Thus, the performance of the brake booster 5 can be maintained.
また、アクセル開度が所定以下である低負荷運転領域において、ブレーキブースタ５の負圧が所定未満である状況下で、内燃機関の所定よりも温度が低いときに吸気バルブの閉弁タイミングＴAを最遅角またはその近傍のタイミングＴLから進角させるようにしており、内燃機関の温度が比較的高いときにはポンピングロスを減らして燃費性能を追求できる上、内燃機関の温度が比較的低いときには気筒１に充填される吸気量及び燃料噴射量を増量して内燃機関の暖機を促進することができる。 Further, in a low-load operation region where the accelerator opening is equal to or less than a predetermined value, the intake valve closing timing T A when the temperature of the brake booster 5 is lower than a predetermined value under a condition where the negative pressure of the brake booster 5 is less than the predetermined value. Is advanced from the most retarded angle or a timing TL near the most retarded angle, and when the temperature of the internal combustion engine is relatively high, the pumping loss can be reduced to pursue fuel efficiency, and when the temperature of the internal combustion engine is relatively low It is possible to increase the intake air amount and the fuel injection amount filled in the cylinder 1 to promote warm-up of the internal combustion engine.
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、ブレーキブースタ５の定圧室内の負圧をセンサにより計測することとしていたが、負圧センサが実装されていない場合には、ブレーキブースタ５の定圧室内の負圧の大きさを推測して吸気バルブタイミング制御を行う。現在のブレーキブースタ５の負圧は、過去のサージタンク３３内圧力の推移（計測値の時系列）及び過去のブレーキペダルの踏込量の推移（ブレーキペダルの操作の履歴）に基づいて推測することが可能である。 The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. In the above embodiment, the negative pressure in the constant pressure chamber of the brake booster 5 is measured by the sensor. However, when the negative pressure sensor is not mounted, the magnitude of the negative pressure in the constant pressure chamber of the brake booster 5 is estimated. Then, intake valve timing control is performed. The current negative pressure of the brake booster 5 is estimated based on the past transition of the pressure in the surge tank 33 (measured value time series) and the past depression amount of the brake pedal (history of operation of the brake pedal). Is possible.
可変バルブタイミング機構６の具体的態様は任意であり、一意に限定されない。クランクシャフトに対する吸気カムシャフトの回転位相を液圧により進角／遅角させるもの以外にも、吸気バルブを電磁ソレノイドバルブとしたものや、吸気バルブを開弁駆動する吸気カムをそれぞれ複数用意しておきそれらカムを適宜使い分けるもの等が知られており、それら種々の機構の中から選択して採用することが許される。 The specific mode of the variable valve timing mechanism 6 is arbitrary and not uniquely limited. In addition to those that advance / retard the rotation phase of the intake camshaft relative to the crankshaft by hydraulic pressure, prepare multiple intake cams that use solenoid valves as intake valves and drive the intake valves to open. There are known various types of cams that are properly used, and it is allowed to select and use these various mechanisms.
その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 Other specific configurations of each part can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御に適用することができる。 The present invention can be applied to control of an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like.
０…制御装置（ＥＣＵ）
１…気筒
６…可変バルブタイミング機構
ＴA…最遅角またはその近傍よりも進角した吸気バルブタイミング
ＴL…最遅角またはその近傍の吸気バルブタイミング
0 ... Control unit (ECU)
1 ... cylinder 6 ... variable valve timing mechanism T A ... most retarded or intake valve timing of the intake valve timing T L ... most retarded or near the advanced from near the
Claims (3)
アクセル開度が所定以下である低負荷運転領域において、ブレーキブースタの負圧が所定以上確保されている状況下では吸気バルブの閉弁タイミングを最遅角またはその近傍のタイミングに設定し、ブレーキブースタの負圧が所定未満である状況下では吸気バルブの閉弁タイミングを最遅角またはその近傍のタイミングよりも進角したタイミングに設定する内燃機関の制御装置。 Controlling an internal combustion engine accompanied by a variable valve timing mechanism capable of changing the closing timing of the intake valve,
In a low-load operation region where the accelerator opening is less than or equal to a predetermined value, when the negative pressure of the brake booster is maintained at a predetermined value or higher, the closing timing of the intake valve is set to the most retarded angle or a timing close to it. A control device for an internal combustion engine, which sets the closing timing of the intake valve to the most retarded angle or a timing advanced from the timing in the vicinity thereof in a situation where the negative pressure of the engine is less than a predetermined value.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106240557A (en) * | 2015-06-12 | 2016-12-21 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | For the method and apparatus controlling the control variable of power assembly system |
| KR20200123667A (en) * | 2019-04-22 | 2020-10-30 | 현대자동차주식회사 | Method to ensure negative pressure of brake booster |
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2013
- 2013-02-28 JP JP2013038744A patent/JP2014167265A/en active Pending
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| KR20200123667A (en) * | 2019-04-22 | 2020-10-30 | 현대자동차주식회사 | Method to ensure negative pressure of brake booster |
| KR102654759B1 (en) * | 2019-04-22 | 2024-04-04 | 현대자동차주식회사 | Method to ensure negative pressure of brake booster |
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