JP2016148298A - Intake system for internal combustion engine and internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の吸気装置および内燃機関に関し、特に、可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関の吸気装置およびこの内燃機関に関する。 The present invention relates to an intake device for an internal combustion engine and an internal combustion engine, and more particularly to an intake device for an internal combustion engine having a variable valve timing mechanism and the internal combustion engine.
従来、可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関の吸気装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, an intake device for an internal combustion engine provided with a variable valve timing mechanism is known (for example, see Patent Document 1).
上記特許文献1には、可変バルブタイミング機構と、吸気通路に設けられ、吸気の流れを制御する吸気流制御弁とを備えた内燃機関の吸気制御装置が開示されている。この内燃機関の吸気制御装置では、内燃機関の運転中、可変バルブタイミング機構により吸気弁と排気弁とが同時に開かれるバルブオーバラップ期間中に吸気流制御弁が閉じられるとともに、バルブオーバラップ期間後の吸気弁が開かれる期間中は吸気流制御弁が開かれる。これにより、排気行程時における吸気通路への既燃ガス(燃焼後の排気ガス)の吹き返しを制限しつつ、吸入行程時には、新気が燃焼室に取り入れられるように構成されている。
しかしながら、上記特許文献1に記載された内燃機関の吸気制御装置では、吸気弁と排気弁とが共に開かれるバルブオーバラップ期間中は吸気流制御を行うことができないため、バルブオーバラップ期間後に吸気流制御弁が開かれたとしても吸気流制御が十分に行われず、内燃機関始動時の燃焼安定性を十分に確保することができないという問題点がある。また、バルブオーバラップ期間中に吸気流制御弁が閉じられて既燃ガスの吹き返しが制限される反面、高温の既燃ガス(燃焼後の排気ガス)の吹き返しが少ないことに起因して吸気通路の温度が上昇しにくくなると考えられる。このため、内燃機関始動時においては、噴射された燃料の霧化が促進されずにHC(炭化水素)を含む未燃焼ガスが多く排出されるという問題点がある。
However, since the intake air flow control cannot be performed during the valve overlap period in which both the intake valve and the exhaust valve are opened in the intake control device for an internal combustion engine described in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、内燃機関始動時の燃焼安定性を確保しつつ、HC(炭化水素)の排出量を低減することが可能な内燃機関の吸気装置および内燃機関を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to reduce the amount of HC (hydrocarbon) emissions while ensuring the combustion stability at the start of the internal combustion engine. It is an object to provide an intake device and an internal combustion engine for an internal combustion engine that can be reduced.
上記目的を達成するために、この発明の第1の局面における内燃機関の吸気装置は、内燃機関の吸気バルブの開閉時期を可変制御するとともに、最遅角位置と最進角位置との間の中間位置で吸気バルブの開閉時期をロックして内燃機関の始動を行う中間ロック機構を有する可変バルブタイミング機構を含む内燃機関の吸気装置であって、内燃機関の吸気通路に開閉可能に設けられ、吸気の流れを制御する吸気流制御弁を備え、吸気バルブの開閉時期が最遅角位置と最進角位置との間の中間位置にある状態で内燃機関が始動される時に、吸気流制御弁を閉じ側にして所定の吸気流を発生させるように構成されている。 In order to achieve the above object, an intake device for an internal combustion engine according to a first aspect of the present invention variably controls the opening / closing timing of an intake valve of the internal combustion engine, and between the most retarded angle position and the most advanced angle position. An intake device for an internal combustion engine including a variable valve timing mechanism having an intermediate lock mechanism that locks the opening / closing timing of the intake valve at an intermediate position to start the internal combustion engine, and is provided to be openable / closable in an intake passage of the internal combustion engine, An intake flow control valve for controlling the flow of intake air, and when the internal combustion engine is started in a state where the opening and closing timing of the intake valve is at an intermediate position between the most retarded angle position and the most advanced angle position, Is configured to generate a predetermined intake flow with the closed side.
この発明の第1の局面による内燃機関の吸気装置では、吸気バルブの開閉時期を中間位置にロックして内燃機関を始動することによって、吸気バルブと排気バルブとが共に開かれるバルブオーバラップ期間が内燃機関始動時に設けられるので、吸気流制御弁が閉じられず燃焼室と連通された吸気通路に向けて既燃ガス(燃焼ガス)の吹き返しを生じさせることができる。これにより、噴射燃料の霧化が促進されてHC排出量を低減することができる。また、中間位置にロックした状態での内燃機関始動時に吸気流制御弁を閉じ側にして吸気流を発生させることによって、バルブオーバラップ期間を有する内燃機関始動時にも吸気流制御が行われるので、内燃機関始動時の燃焼安定性を確保することができる。これらの結果、内燃機関始動時の燃焼安定性を確保しつつ、HC(炭化水素)の排出量を低減することができる。 In the intake device for an internal combustion engine according to the first aspect of the present invention, the valve overlap period in which the intake valve and the exhaust valve are both opened is established by starting the internal combustion engine by locking the opening / closing timing of the intake valve at an intermediate position. Since it is provided at the time of starting the internal combustion engine, the burnt gas (combustion gas) can be blown back toward the intake passage communicated with the combustion chamber without closing the intake flow control valve. Thereby, the atomization of the injected fuel is promoted, and the HC emission amount can be reduced. In addition, the intake flow control is performed even when starting the internal combustion engine having a valve overlap period by generating the intake flow with the intake flow control valve closed when the internal combustion engine is started in the locked state at the intermediate position. Combustion stability at the start of the internal combustion engine can be ensured. As a result, it is possible to reduce HC (hydrocarbon) emissions while ensuring combustion stability at the start of the internal combustion engine.
なお、上記第1の局面による内燃機関の吸気装置では、内燃機関始動時の燃焼安定性が確保される分、中間位置をさらに進角寄り(吸気バルブをより早く開くタイミング)に調整することができる。これにより、進角側に移動された中間位置から最遅角位置までの間で吸気バルブと排気バルブとが共に開かれるバルブオーバラップ期間を増加させることができるので、既燃ガス(内部EGRガス)の吹き返しを強めて噴射燃料の霧化をさらに促進することができる。 In the intake device for the internal combustion engine according to the first aspect, the intermediate position can be further adjusted closer to the advance angle (timing for opening the intake valve earlier) as much as the combustion stability at the start of the internal combustion engine is ensured. it can. This can increase the valve overlap period during which both the intake valve and the exhaust valve are opened between the intermediate position moved to the advance side and the most retarded position, so that the burned gas (internal EGR gas) can be increased. ) Can be strengthened and atomization of the injected fuel can be further promoted.
上記第1の局面による内燃機関の吸気装置において、好ましくは、内燃機関の停止時に、予め吸気流制御弁を閉じ側に移動させるように構成されている。 The intake device for an internal combustion engine according to the first aspect is preferably configured to move the intake flow control valve to the closing side in advance when the internal combustion engine is stopped.
このように構成すれば、吸気流制御弁が予め閉じ側に移動された状態で内燃機関が始動されるので、混合気の爆発開始時(初爆時)から吸気流制御(吸気流に乱れを生じさせる制御)を行うとともに既燃ガス(燃焼ガス)の吸気通路への吹き返しを起こすことができる。また、冷間始動時においては、内燃機関の始動とともに吸気流制御弁を閉じ側に移動させる場合と異なり、低外気温に起因して吸気流制御弁が凍結して動作せず吸気流制御が行えなくなることを回避することができる。 With this configuration, the internal combustion engine is started in a state where the intake flow control valve has been moved to the closed side in advance, so that the intake flow control (disturbance in the intake flow is prevented) from the start of the explosion of the air-fuel mixture (at the first explosion). Control) to generate burnt gas (combustion gas) to the intake passage. Also, at the time of cold start, unlike the case where the intake flow control valve is moved to the closed side at the start of the internal combustion engine, the intake flow control valve freezes due to the low outside air temperature and the intake flow control is not performed. It is possible to avoid being unable to perform.
上記第1の局面による内燃機関の吸気装置において、好ましくは、内燃機関の始動時に、吸気流制御弁の閉じ量よりも大きく内燃機関のスロットルバルブを開いた状態で、吸気流制御弁を閉じ側にして所定の吸気流を発生させるように構成されている。 In the intake device for an internal combustion engine according to the first aspect, preferably, when the internal combustion engine is started, the throttle valve of the internal combustion engine is opened larger than the closing amount of the intake flow control valve and the intake flow control valve is closed. Thus, a predetermined intake flow is generated.
このように構成すれば、内燃機関始動時には、吸気流制御弁による吸入空気量の調整が主になる分、内燃機関に絶対的な空気量を送り込むスロットルバルブを吸気流制御弁の閉じ量よりも大きく開いて吸気の絞り作用を低減させることができる。これにより、スロットルバルブを通過する吸気の通過抵抗が低減されるので、吸気流制御を行いつつ内燃機関始動時のポンピングロス(吸排気損失)を低減することができる。 With this configuration, when the internal combustion engine is started, the adjustment of the intake air amount by the intake flow control valve is mainly performed, and therefore the throttle valve that sends the absolute air amount to the internal combustion engine is set to be larger than the closing amount of the intake flow control valve. It can be opened wide to reduce the throttle action of intake air. As a result, the passage resistance of the intake air passing through the throttle valve is reduced, so that it is possible to reduce the pumping loss (intake and exhaust loss) when starting the internal combustion engine while performing the intake air flow control.
上記第1の局面による内燃機関の吸気装置において、好ましくは、所定の吸気流は、タンブル流である。 In the intake device for an internal combustion engine according to the first aspect, preferably, the predetermined intake flow is a tumble flow.
このように構成すれば、内燃機関始動時に閉じ側に位置する吸気流制御弁によって燃焼室内に供給される吸入空気のタンブル流(縦渦)を強化することができるので、内燃機関始動時の燃焼安定性を効果的に得ることができる。 With this configuration, the tumble flow (longitudinal vortex) of the intake air supplied into the combustion chamber can be strengthened by the intake flow control valve located on the closed side when the internal combustion engine is started. Stability can be obtained effectively.
上記第1の局面による内燃機関の吸気装置において、好ましくは、吸気通路内において、吸気流制御弁により形成された所定の吸気流に燃料が噴射されるように構成されている。 The intake device for an internal combustion engine according to the first aspect is preferably configured such that fuel is injected into a predetermined intake flow formed by an intake flow control valve in the intake passage.
このように構成すれば、吸気通路内に噴射された燃料の吸入空気への霧化を有効に促進することができるので、内燃機関始動時の燃焼安定性を確保しつつ、HCの排出量を低減することができるという本発明の効果を、ポート噴射式の内燃機関に効果的に発揮させることができる。 With this configuration, the atomization of the fuel injected into the intake passage into the intake air can be effectively promoted, so that the combustion amount at the start of the internal combustion engine is ensured and the HC emission amount is reduced. The effect of the present invention that it can be reduced can be effectively exhibited in a port injection type internal combustion engine.
この発明の第2の局面における内燃機関は、内燃機関本体の吸気バルブの開閉時期を可変制御するとともに、最遅角位置と最進角位置との間の中間位置で吸気バルブの開閉時期をロックして内燃機関本体の始動を行う中間ロック機構を有する可変バルブタイミング機構と、内燃機関本体に接続される吸気通路に開閉可能に設けられ、吸気の流れを制御する吸気流制御弁と、を備え、吸気バルブの開閉時期が最遅角位置と最進角位置との間の中間位置にある状態で内燃機関本体が始動される時に、吸気流制御弁を閉じ側にして所定の吸気流を発生させるように構成されている。 The internal combustion engine according to the second aspect of the present invention variably controls the opening / closing timing of the intake valve of the internal combustion engine body, and locks the opening / closing timing of the intake valve at an intermediate position between the most retarded angle position and the most advanced angle position. And a variable valve timing mechanism having an intermediate lock mechanism for starting the internal combustion engine body, and an intake flow control valve that is provided in an intake passage connected to the internal combustion engine body so as to be openable and closable and controls the flow of intake air. When the internal combustion engine body is started with the intake valve opening / closing timing at an intermediate position between the most retarded angle position and the most advanced angle position, the intake flow control valve is closed to generate a predetermined intake flow It is configured to let you.
この発明の第2の局面による内燃機関では、上記第1の局面と同様に、内燃機関始動時の燃焼安定性を確保しつつ、HC(炭化水素)の排出量を低減することができる。また、燃焼安定性が確保される分、中間位置をさらに進角寄りに調整することができる。これにより、進角側に移動された中間位置から最遅角位置までの間で吸気バルブと排気バルブとが共に開かれるバルブオーバラップ期間を増加させることができるので、既燃ガス(内部EGRガス)の吹き返しを強めて噴射燃料の霧化をさらに促進することができる。 In the internal combustion engine according to the second aspect of the present invention, as in the first aspect, the emission amount of HC (hydrocarbon) can be reduced while ensuring the combustion stability when starting the internal combustion engine. Further, the intermediate position can be further adjusted closer to the advance angle by assuring the combustion stability. This can increase the valve overlap period during which both the intake valve and the exhaust valve are opened between the intermediate position moved to the advance side and the most retarded position, so that the burned gas (internal EGR gas) can be increased. ) Can be strengthened and atomization of the injected fuel can be further promoted.
上記第1の局面による内燃機関の吸気装置において、以下のような構成も考えられる。 In the intake device for an internal combustion engine according to the first aspect, the following configuration is also conceivable.
(付記項)
すなわち、上記第1の局面による内燃機関の吸気装置において、吸気バルブの開閉時期が最遅角位置よりも最進角位置に近付けられた進角寄りの中間位置にロックされた状態で内燃機関が始動される時に、吸気流制御弁を閉じ側にして所定の吸気流を発生させるように構成されている。
(Additional notes)
That is, in the intake system for an internal combustion engine according to the first aspect, the internal combustion engine is locked in a state where the opening / closing timing of the intake valve is locked at an intermediate position closer to the advance position than the most retarded position. When the engine is started, the intake air flow control valve is closed to generate a predetermined intake air flow.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、図1〜図4を参照して、本発明の一実施形態によるエンジン100(内燃機関)の構成について説明する。 First, with reference to FIGS. 1-4, the structure of the engine 100 (internal combustion engine) by one Embodiment of this invention is demonstrated.
(エンジンの概略構成)
エンジン100は、ピストン1の4行程(クランクシャフト2回転)で吸入・圧縮・膨張(燃焼)・排気の1サイクルの作用を完了する内燃機関である。また、車両用のエンジン100は、図1に示すように、エンジン本体10(内燃機関本体)と、エンジン本体10に搭載されたVVT機構20(可変バルブタイミング機構の一例)および吸気装置50(内燃機関の吸気装置)と、運転制御機能を担う制御部(ECU)70とを備えている。
(Schematic configuration of the engine)
The
エンジン本体10は、ピストン1が往復動可能なシリンダブロック2と、シリンダブロック2に連結されたシリンダヘッド3とを備える。シリンダヘッド3には、吸気側のカムシャフト4aおよび排気側のカムシャフト4bにより開閉される吸気バルブ5および排気バルブ6と、イグニッションコイル80から電力供給され周期的に火花を発生させる点火プラグ7とが組み込まれている。また、シリンダヘッド3には、燃焼室8と、燃焼室8に吸入空気を送り込む吸気ポート9と、既燃ガスが排出される排気ポート11とが形成されている。また、吸気ポート9にインジェクター12が取り付けられおり、エンジン100は、燃料が吸気ポート9内に噴射されるポート噴射式の内燃機関として構成されている。
The
カムシャフト4aおよび4bには、タイミングチェーン(図示せず)を介してクランクシャフト(図示せず)の回転が伝えられる。これにより、吸気バルブ5は、吸気ポート9を周期的に開閉するとともに、排気バルブ6は、排気ポート11を周期的に開閉する。すなわち、ピストン1の吸気作動時に吸気バルブ5が開放されて混合気が燃焼室8に吸入される。また、ピストン1の圧縮作動に続いて点火プラグ7により燃焼室8の混合気が点火される。そして、エンジン100では、混合気の燃焼による膨張力がピストン1からクランクシャフトに伝えられて動力が取り出される。
The rotation of a crankshaft (not shown) is transmitted to the
(可変バルブタイミング機構の構成)
VVT機構20は、吸気バルブ5の開閉時期を可変制御する機能を有している。すなわち、VVT機構20により、カム角センサ81(破線で示す)により検出されるカムシャフト4aの位相に対するクランク角センサ82(図2参照)により検出されるピストン1の位相が調整される。また、VVT機構20には、バルブタイミング(位相)をロック(保持)するための中間ロック機構30が設けられている。
(Configuration of variable valve timing mechanism)
The
VVT機構20は、図2に示すように、タイミングチェーン(図示せず)に係合されるスプロケット21aを有する外部ロータ21と、吸気側のカムシャフト4a(図1参照)とともに一体的に回転する内部ロータ22と、ソレノイド式のOCV(オイルコントロールバルブ)23とを備えている。
As shown in FIG. 2, the
外部ロータ21は、4つの油圧室21bを有しており、内部ロータ22の4つのベーン22aの各々は、対応する油圧室21bに嵌め込まれている。これにより、各々の油圧室21bは、ベーン22aにより進角室25と遅角室26とに仕切られている。また、進角室25同士は油路25a(破線で示す)を介して互いに連通され、遅角室26同士は油路26a(破線で示す)を介して互いに連通されている。また、油路25aおよび26aは、それぞれ、OCV23が接続された油圧回路27aおよび27bに接続されている。また、OCV23は、オイルポンプ(図示せず)から延びる油圧回路27cが接続されている。
The
VVT機構20では、制御部70による指令に基づきOCV23内のスプール23aが作動される。これにより、油圧室21bに作用する作動油(エンジンオイル)の油圧が調整される。すなわち、進角室25および遅角室26に油圧が作用することにより、その圧力差でベーン22aが外部ロータ21に対して相対的に回転される。遅角室26に作動油が導かれた場合、ベーン22aは矢印R2方向へ回動されて内部ロータ22は外部ロータ21の位相よりも遅れて回転される。なお、矢印R2方向へ最も回動された位置が最遅角位置Aである。また、進角室25に作動油が導かれた場合、ベーン22aは矢印R1方向へ回動されて内部ロータ22は外部ロータ21の位相よりも進んで回転される。なお、矢印R1方向へ最も回動された位置が最進角位置Bである。
In the
また、中間ロック機構30は、外部ロータ21と内部ロータ22との間に中空円筒状のロック部材31およびスプリング(圧縮コイルばね)32が挿入されている。また、ロック部材31のスプリング32とは反対側から油圧が加えられるように構成されている。そして、スプリング32の付勢力によりロック部材31が内部ロータ22側から対向する外部ロータ21側に突出して外部ロータ21の係合凹部(図示せず)に係合することにより、外部ロータ21と内部ロータ22との相対位置がロックされる。また、OCV23からの油圧がスプリング32の付勢力に抗してロック部材31に作用することにより、外部ロータ21と内部ロータ22とのロック状態が解除される。
In the intermediate lock mechanism 30, a hollow
この中間ロック機構30の作動によって、吸気バルブ5の開閉時期(バルブタイミング)は、外部ロータ21に対して最遅角位置Aと最進角位置Bとの間の中間位置Mに固定(ロック)されるように構成されている。
By the operation of the intermediate lock mechanism 30, the opening / closing timing (valve timing) of the
ここで、エンジン100におけるバルブタイミングについて簡潔に説明する。すなわち、図3に示すように、1サイクル中、吸気バルブ5は、上死点よりも早い位置P1で開かれ、その後、位置P2で閉じられる。また、排気バルブ6は、位置P3で開かれ、その後、上死点よりも遅い位置P4で閉じられる。そして、位置P1から位置P4までの時間が、吸気バルブ5と排気バルブ6とが共に開かれたバルブオーバラップ期間Tに相当する。
Here, the valve timing in the
エンジン100では、VVT機構20(図2参照)を作動させることにより、位置P1が進角側に移動されるかまたは遅角側に移動されて、バルブオーバラップ期間Tが増減される。すなわち、吸気バルブ5が開く位置P1(中間位置M)が、エンジン100の運転状態に応じて最遅角位置Aと最進角位置Bとの間で可変制御されるように構成されている。
In the
(吸気装置の構成)
吸気装置50は、図1に示すように、サージタンク(図示せず)と、サージタンクの下流に接続された吸気管部51とを備えている。吸気管部51は、サージタンクから複数(たとえば4本)に分岐した吸気通路52を有しており、各々の吸気通路52がシリンダヘッド3の吸気ポート9に接続されている。そして、吸気装置50には、吸気の流れを制御するTCV(タンブルコントロールバルブ)55(吸気流制御弁の一例)が、吸気通路52内に姿勢制御可能に設けられている。
(Configuration of air intake device)
As shown in FIG. 1, the
TCV55は、樹脂製の弁体56と、弁体56を回動する駆動部57と、弁体56の開度を検出する開度センサ83(破線で示す)とを有する。また、開度センサ83により検出された弁体56の開度が制御部70側で把握される。これにより、TCV55は、収容部51aに収容された全開状態(破線で示す)と、弁体56が収容部51aから立ち上げられた状態との間でその姿勢が制御される。また、姿勢制御時に吸気通路52の流路断面積が絞られることにより、燃焼室8に供給される吸気流の偏向度合いが制御されて吸気ポート9内にタンブル流(縦渦)が生成されるように構成されている。なお、図1に示すように、弁体56が収容部51aから斜めに立ち上がる方向がTCV55の閉じ側である。
The
ここで、本実施形態では、VVT機構20とTCV55とが所定の状態に制御されることにより、エンジン100の始動時の燃焼状態が制御されるように構成されている。具体的には、図4に示すように、吸気バルブ5の開閉時期が最遅角位置Aと最進角位置Bとの間の中間位置M(図2参照)にある状態でエンジン100が始動される時に、弁体56が閉じ側に姿勢制御されて燃焼室8にタンブル流を生成させるように構成されている。
Here, in the present embodiment, the combustion state at the start of the
したがって、バルブタイミングが中間位置M(図3参照)においてエンジン100が始動される初期からTCV55により吸気流制御が絶え間なく行われて燃焼室8内部にタンブル流が生成される。また、インジェクター12から噴射された燃料は、乱れた吸気流(タンブル流)に混合されて燃焼室8に導かれる。また、バルブオーバラップ期間T(図3参照)であっても弁体56が完全に閉じられず吸気ポート9が燃焼室8と連通されるので、既燃ガス(燃焼ガス)の一部は、吸気ポート9へ吹き返される。これにより、吹き返しの熱を利用してインジェクター12から噴射された燃料の霧化が促進される。
Therefore, the intake flow control is continuously performed by the
また、本実施形態では、吸気バルブ5の開閉時期を中間位置Mに固定(ロック)するVVT機構20の動作と、弁体56を閉じ側に移動するTCV55の動作とは、運転中のエンジン100が停止される際に行われるように構成されている。したがって、次にエンジン100が始動される際の混合気の爆発開始時(初爆時)から混合気に乱れ(タンブル流)を生じさせる吸気流制御がタイムラグなく行われるとともに、既燃ガス(内部EGRガス)の吸気ポート9への吹き返しが起きるように構成されている。
In the present embodiment, the operation of the
なお、吸気装置50(サージタンク)の上流には、吸入空気量を制御するためのスロットルバルブ60が配置されている。また、スロットルバルブ60には開度センサ84(破線で示す)が設けられており、開度センサ84により検出されるスロットルバルブ60の開度が制御部70側で把握されている。
A
そして、本実施形態では、TCV55(弁体56)の閉じ量よりも大きくスロットルバルブ60が開かれた状態で、弁体56が閉じ側に姿勢制御されるように構成されている。これにより、スロットルバルブ60がTCV55(弁体56)の閉じ量よりも大きく開かれるので、エンジン始動時のポンピングロス(吸排気損失)が低減されるようになる。
In this embodiment, the posture of the
なお、エンジン始動後、エンジン本体10(図1参照)の暖機運転が完了した以降においては、通常の運転制御が行われる。すなわち、制御部70(図1参照)においては、クランク角センサ82(図2参照)の検出結果に基づくエンジン回転数、スロットルバルブ60の開度センサ84(図1参照)などの検出結果に基づくエンジン負荷などが所定の制御周期で把握される。加えて、運転者によるアクセル・ブレーキ操作、車速(加速・減速)などの車両走行状態が把握される。そして、エンジン100の運転状態に基づいて、VVT機構20(図1参照)およびTCV55(図1参照)が個別に動作制御される。
Note that after the engine is started, normal operation control is performed after the warm-up operation of the engine body 10 (see FIG. 1) is completed. That is, the control unit 70 (see FIG. 1) is based on the detection result of the engine speed based on the detection result of the crank angle sensor 82 (see FIG. 2), the opening
たとえば、エンジン100が相対的に低回転数域かつ低負荷状態にある場合には、TCV55が閉じ側に制御されてタンブル流が強化される。また、エンジン100が相対的に高回転数域かつ高負荷状態にある場合には、TCV55が開く側に制御されて、タンブル流の割合が弱められる。バルブタイミングについては、たとえば、エンジン100が低負荷状態にある場合には、バルブオーバラップ期間Tが減らされる遅角側にVVT機構20が作動されて既燃ガス(燃焼ガス)の吹き返しが弱められる。また、エンジン100が中負荷域にある場合には、バルブオーバラップ期間Tが増やされる進角側にVVT機構20が作動されて、既燃ガス(内部EGRガス)の割合が高められる。
For example, when the
次に、図1、図2、図5および図6を参照して、エンジン100(図1参照)の動作制御に関する制御部70(図1参照)の処理フローについて説明する。 Next, the processing flow of the control unit 70 (see FIG. 1) related to the operation control of the engine 100 (see FIG. 1) will be described with reference to FIGS.
(エンジン始動時からエンジン停止時までの全般的な運転制御)
まず、エンジン100が始動されてから停止されるまでの処理フローについて説明する。
(General operation control from engine start to engine stop)
First, a processing flow from when the
図5に示すように、ステップS1では、イグニッションがオン状態であるか否かが制御部70により判断されるとともに、イグニッションがオン状態になるまでこの判断が繰り返される。そして、ステップS1において、運転者の操作によりエンジン100が始動されるイグニッションオン状態に移行されたと判断された場合、ステップS2に進む。
As shown in FIG. 5, in step S <b> 1, whether or not the ignition is in an on state is determined by the
ここで、本実施形態では、ステップS2において、バルブタイミングが中間位置M(図2参照)に維持され、かつ、TCV55(図1参照)を閉じ側の位置に維持した状態で、エンジン100が始動される。すなわち、VVT機構20(図2参照)においては外部ロータ21(図2参照)に対する内部ロータ22(図2参照)の相対位置が中間位置Mにロックされた状態で、かつ、TCV55における弁体56(図1参照)を収容部51a(図1参照)から所定角度だけ立ち上げた状態で、スターター(図示せず)によるクランクシャフト(図示せず)の駆動とともに燃焼室8内における混合気への点火が開始される。その後、ステップS3では、エンジン始動後の運転制御が制御部70により行われる。
Here, in this embodiment, in step S2, the
そして、ステップS4では、イグニッションがオフ状態であるか否かが制御部70により判断される。点火プラグ7(図1参照)のスパークが繰り返されてイグニッションがオン状態である場合には、ステップS3に戻される。また、ステップS4において、運転者の操作によりエンジン100が停止されるイグニッションオフ状態に移行されたと判断された場合、ステップS5に進む。
In step S4, the
そして、本実施形態では、ステップS5において、バルブタイミングが中間位置Mに維持され、かつ、TCV55を閉じ側の位置に維持した状態でエンジン100が停止される。すなわち、エンジン停止直前にVVT機構20において中間ロック機構30(図2参照)が作動されて、外部ロータ21に対する内部ロータ22の相対位置が中間位置Mにロック(保持)される。さらに、TCV55における弁体56が収容部51aから予め所定角度だけ回動されて閉じ側に移動されるとともに、この位置に停止される。そして、この状態でインジェクター12による燃料噴射が停止されるとともに、イグニッションコイル80から点火プラグ7への電力供給が停止される。これにより、本制御フローは終了される。
In the present embodiment, in step S5, the
(エンジン始動後の運転制御)
次に、ステップS3(図5参照)に示したエンジン始動後の処理フローを説明する。
(Operation control after engine start)
Next, the process flow after engine start shown in step S3 (see FIG. 5) will be described.
図6に示すように、ステップS31ではエンジン100の運転状態が制御部70により把握される。具体的には、制御部70により把握されたエンジン回転数、エンジン負荷、ノッキングの有無、冷却水温度およびオイル温度などに基づいてエンジン100の運転状態が把握される。そして、ステップS32では、現在の運転状況下においてスロットルバルブ60(図1参照)が全開状態か否かが制御部70により判断される。
As shown in FIG. 6, in step S <b> 31, the operating state of
ステップS32において、スロットルバルブ60が全開状態(WOT状態)であると判断された場合、ステップS33では、弁体56(図1参照)が収容部51aに収容されるように回動される。また、これにより、TCV55は、全開状態にされる。そして、ステップS34では、ステップS31で把握された運転状態に応じてVVT機構20が作動されて吸気バルブ5(図1参照)のバルブタイミング制御を伴う運転制御が行われる。
When it is determined in step S32 that the
一方、ステップS32において、スロットルバルブ60が全開状態(WOT状態)でないと判断された場合、ステップS35では、ステップS31で把握された運転状態に応じてTCV55の開度制御(弁体56の姿勢制御)が行われる。ここで、本実施形態では、ステップS36において、スロットルバルブ60の開度を増加させる制御が行われる。すなわち、TCV55による吸気流制御が行われているので、その分、スロットルバルブ60の開度を開き気味にした開度制御が行われる。
On the other hand, if it is determined in step S32 that the
その後、ステップS37では、ステップS31で把握された運転状態に応じてVVT機構20が作動されて吸気バルブ5のバルブタイミング制御を伴う運転制御が行われる。その後、本制御フローは一旦終了される。なお、本制御の処理フロー終了後は、所定時間経過後、再び、図6に示した本制御の処理フローが繰り返し実行される。このようにして、エンジン100および吸気装置50は構成されている。
Thereafter, in step S37, the
(実施形態の効果)
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of embodiment)
In the present embodiment, the following effects can be obtained.
本実施形態では、吸気バルブ5の開閉時期を中間位置Mにロックしてエンジン100を始動することによって、バルブオーバラップ期間Tがエンジン始動時に設けられるので、TCV55が閉じられず燃焼室8と連通された吸気ポート9に向けて既燃ガス(燃焼ガス)の吹き返しを生じさせることができる。これにより、噴射燃料の霧化が促進されてHC排出量を低減することができる。また、中間位置Mにロックした状態でのエンジン始動時にTCV55を閉じ側にしてタンブル流を発生させることによって、エンジン始動時にも吸気流制御が行われるので、エンジン始動時の燃焼安定性を確保することができる。これらの結果、エンジン始動時の燃焼安定性を確保しつつ、HC(炭化水素)の排出量を低減することができる。
In the present embodiment, the valve overlap period T is provided when the
また、本実施形態では、中間位置Mが進角寄りの位置にロックされた状態でエンジン始動される時に、TCV55を閉じ側にしてタンブル流を発生させる。すなわち、エンジン始動時の燃焼安定性が確保される分、中間位置Mをさらに進角寄り(吸気バルブ5をより早く開くタイミング)に調整することができる。これにより、進角側に移動された中間位置Mから最遅角位置Aまでの間で吸気バルブ5と排気バルブ6とが共に開かれるバルブオーバラップ期間Tを増加させることができるので、既燃ガス(内部EGRガス)の吹き返しを強めて噴射燃料の霧化をさらに促進することができる。
In the present embodiment, when the engine is started with the intermediate position M locked at a position close to the advance angle, the
また、本実施形態では、エンジン100の停止時に予めTCV55を閉じ側に移動させることによって、混合気の爆発開始時(初爆時)から吸気流制御(吸気流に乱れを生じさせる制御)を行うとともに既燃ガス(燃焼ガス)の吸気ポート9への吹き返しを起こすことができる。また、冷間始動時においては、エンジン100の始動とともにTCV55を閉じ側に移動させる場合と異なり、低外気温に起因してTCV55が凍結して動作せず吸気流制御が行えなくなることを回避することができる。
Further, in the present embodiment, by moving the
また、本実施形態では、エンジン始動時に、TCV55の閉じ量よりも大きくスロットルバルブ60を開いた状態でTCV55を閉じ側にしてタンブル流を発生させることによって、エンジン始動時には、TCV55により吸入空気量の調整が主になる分、その上流側でエンジン100に絶対的な空気量を送り込むスロットルバルブ60をTCV55の閉じ量よりも大きく開いて吸気の絞り作用を低減させることができる。これにより、スロットルバルブ60を通過する吸気の通過抵抗が低減されるので、吸気流制御を行いつつエンジン始動時のポンピングロス(吸排気損失)を低減することができる。
Further, in the present embodiment, when the engine is started, a tumble flow is generated with the
また、本実施形態では、エンジン始動時に閉じ側に位置するTCV55によって燃焼室8内に供給される吸入空気のタンブル流(縦渦)を強化することができるので、エンジン始動時の燃焼安定性を効果的に得ることができる。
In the present embodiment, the tumble flow (vertical vortex) of the intake air supplied into the combustion chamber 8 can be strengthened by the
また、本実施形態では、吸気ポート9にインジェクター12が取り付けられており、吸気通路52内においてTCV55により形成されたタンブル流に燃料を噴射することによって、エンジン始動時の燃焼安定性を確保しつつHCの排出量を低減することができるという効果を、ポート噴射式のエンジン100に効果的に発揮させることができる。
In this embodiment, the
[変形例]
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更(変形例)が含まれる。
[Modification]
It should be thought that embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is shown not by the description of the above-described embodiment but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications (variants) within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記実施形態では、ポート噴射式のエンジン100に本発明を適用したが、本発明はこれに限られない。すなわち、シリンダ内に燃料を直接噴射する筒内直噴式エンジンに本発明を適用してもよい。筒内直噴式エンジンであっても中間ロック始動とともに閉じ側に位置する吸気流制御弁によって機関始動時の燃焼安定性を確保することができる。また、燃焼安定性が確保される分、吸気バルブの開弁時期を早めて既燃ガスの吹き返し量を増やすことができる。すなわち、排気されずシリンダ内に留まる既燃ガスが増加するので、機関始動時にもシリンダ内が高温に保たれて噴射燃料の霧化を促進することができる。
For example, in the above embodiment, the present invention is applied to the port
また、上記実施形態では、作動油(エンジンオイル)の油圧を利用して駆動するVVT機構20をエンジン100に搭載したが、本発明はこれに限られない。たとえば、吸気バルブ5の開閉時期を電動モータにより制御する電動可変バルブタイミングシステム(電動VVT)がエンジン100に搭載された構成に対しても、本発明を適用してもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、駆動部57ととともに弁体56が収容部51aに収容可能に構成されたTCV55を用いたが、本発明はこれに限られない。弁体56のみが収容部51aに対して出没可能であり弁体56の回動軸が吸気通路52の水平方向における両側壁に回動可能に支持されるような吸気流制御弁を設けて吸気装置50を構成してもよい。
Moreover, in the said embodiment, although TCV55 comprised so that the
また、上記実施形態では、TCV55を閉じ側に移動する動作を運転中のエンジン100が停止される際に行ったが、本発明はこれに限られない。内燃機関の停止時であるならば、たとえば、運転者がイグニッションキーを差し込み一段回してメインスイッチをオン状態にした際(スターターが起動される直前)に、収容部51aからTCV55を立ち上げて閉じ側に移動させるように構成してもよい。これによっても、混合気の爆発開始時(初爆時)に遅延することなく燃焼室8内にタンブル流を生じさせることができる。
Moreover, in the said embodiment, although the operation | movement which moves the TCV55 to the close side was performed when the
また、上記実施形態では、エンジン100から排出された排気ガスの一部をエンジン100に再循環させる排気再循環ガス(外部EGRガス)については言及しなかったが、外部EGRガスが吸気装置50を介して導入される内燃機関に対して本発明を適用してもよい。エンジン始動時からの外部EGRガスの導入は軽負荷時におけるポンピングロス低減につながる一方、燃焼安定性を低下させる背反がある。しかしながら、エンジン始動時から閉じ側に位置するTCV55によってタンブル流が強化されて燃焼安定性が確保されるので、この外部EGRガスの導入量(EGR率)を増加させることができる。なお、外部EGRガスは、吸気装置50におけるサージタンクに導入してもよいし、下流のTCV55近傍の吸気通路52に導入してもよい。また、外部EGRガスの導入にあたりガス流量を制御するEGRバルブやEGRガスを予冷するEGRガスクーラーを備えていてもよい。
In the above embodiment, the exhaust gas recirculation gas (external EGR gas) that recirculates a part of the exhaust gas discharged from the
また、上記実施形態では、吸気バルブ5の開閉時期を調整するVVT機構20をエンジン100に搭載したが、本発明はこれに限られない。たとえば、VVT機構20に加えて排気バルブ6の開閉時期を調整するVVT機構がエンジンに搭載されていてもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、車両用のエンジン100に本発明を適用したが、本発明はこれに限られない。すなわち、設備機器用や発電用の内燃機関であって負荷変動に応じてバルブタイミングが可変制御可能に構成された内燃機関に対して本発明を適用してもよい。
Moreover, in the said embodiment, although this invention was applied to the
また、上記実施形態では、制御部70のエンジン100に関する制御を処理フローに沿って順番に行う「フロー駆動型」のフロー図を用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部70の処理をイベント単位で処理を実行する「イベント駆動型」の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。
Moreover, although the said embodiment demonstrated using the "flow drive type" flowchart which performs control regarding the
5 吸気バルブ
9 吸気ポート(吸気通路)
10 エンジン本体(内燃機関本体)
12 インジェクター
20 VVT機構(可変バルブタイミング機構)
30 中間ロック機構
50 吸気装置(内燃機関の吸気装置)
52 吸気通路
55 TCV(吸気流制御弁)
60 スロットルバルブ
70 制御部
100 エンジン(内燃機関)
5 Intake valve 9 Intake port (intake passage)
10 Engine body (Internal combustion engine body)
12
30
52
60
Claims (6)
前記内燃機関の吸気通路に開閉可能に設けられ、吸気の流れを制御する吸気流制御弁を備え、
前記吸気バルブの開閉時期が前記最遅角位置と前記最進角位置との間の中間位置にある状態で前記内燃機関が始動される時に、前記吸気流制御弁を閉じ側にして所定の吸気流を発生させるように構成されている、内燃機関の吸気装置。 An intermediate lock mechanism for variably controlling the opening / closing timing of the intake valve of the internal combustion engine and for starting the internal combustion engine by locking the opening / closing timing of the intake valve at an intermediate position between the most retarded angle position and the most advanced angle position An intake device for an internal combustion engine including a variable valve timing mechanism having
An intake flow control valve that is provided in an intake passage of the internal combustion engine so as to be openable and closable, and controls the flow of intake air;
When the internal combustion engine is started in a state where the opening / closing timing of the intake valve is at an intermediate position between the most retarded angle position and the most advanced angle position, the intake flow control valve is closed and a predetermined intake air An intake device for an internal combustion engine configured to generate a flow.
前記内燃機関本体に接続される吸気通路に開閉可能に設けられ、吸気の流れを制御する吸気流制御弁と、を備え、
前記吸気バルブの開閉時期が前記最遅角位置と前記最進角位置との間の前記中間位置にある状態で前記内燃機関本体が始動される時に、前記吸気流制御弁を閉じ側にして所定の吸気流を発生させるように構成されている、内燃機関。 Intermediate control for variably controlling the opening / closing timing of the intake valve of the internal combustion engine body, and starting the internal combustion engine body by locking the opening / closing timing of the intake valve at an intermediate position between the most retarded angle position and the most advanced angle position A variable valve timing mechanism having a locking mechanism;
An intake flow control valve which is provided in an intake passage connected to the internal combustion engine body so as to be openable and closable and controls the flow of intake air,
When the internal combustion engine body is started in a state where the opening / closing timing of the intake valve is at the intermediate position between the most retarded angle position and the most advanced angle position, the intake flow control valve is closed and is An internal combustion engine configured to generate an intake air flow.
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