JP2018197521A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関の始動時にクランクシャフトの回転を高速化して始動を容易にする制御装置を構成する。【解決手段】クランクシャフト1の回転に連係して往復作動するピストン4と燃焼室を開閉する吸気バルブVaおよび排気バルブVbとを有する気筒と、クランクシャフト1を駆動回転するスタータモータ15と、電動アクチュエータMの駆動により吸気バルブVaの開閉時期を設定する弁開閉時期制御機構VTとを備えて内燃機関Eが構成されている。クランキング時には、複数の気筒のうち排気行程にあるものについて排気バルブVbの開時期を進角させ、この排気バルブVbの閉時期を遅角させるように電動アクチュエータMを制御する。【選択図】図1
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
特許文献1には、内燃機関の吸気バルブの開閉タイミングを制御するバルブタイミング調整機構を備え、開閉タイミングを最遅角タイミングに設定することにより内燃機関の始動時に燃焼室内圧力を低く抑える技術が記載されている。
また、特許文献2には、内燃機関の吸気弁又は排気弁に弁開閉時期制御機構を備え、この弁開閉時期制御機構を最遅角位相状態に設定することにより、燃焼室内の混合気の圧縮比が小さくなり(所謂、デコンプ状態になり)、燃焼室内の混合気の圧縮比を小さくしてエンジンの振動を小さくする技術が記載されている。
この特許文献2では、アイドルストップ条件が成立した状態で弁開閉時期制御機構を最遅角位相に設定して内燃機関を停止する制御形態が記載されている。
内燃機関を安定的に始動するためには、クランクシャフトを高速回転させた状態で燃焼室での燃焼を行うことが重要である。内燃機関の始動時にクランクシャフトを高速で駆動するためにはスタータモータに大容量のものを用いることも考えられるが、従来においては特許文献1や特許文献2に記載されるように吸気バルブの開閉時期を制御する弁開閉時期制御機構を最遅角位相に設定することも行われている。
つまり、吸気バルブの開閉時期を制御する弁開閉時期制御機構を最遅角位相にセットすることにより、クランキング時における燃焼室での空気の圧縮比を小さくして、クランクシャフトのクランキングの高速化を図るものである。
しかしながら、クランキング時において燃焼室での空気の圧縮比を小さくできる領域はピストンが下死点から上死点に至る過程だけであり、最遅角に設定した場合には、吸気量が低減するためピストンが下死点に達するまでの過程において負圧を高め、負荷を高めることも想像できた。
このような理由から、内燃機関の始動時にクランクシャフトの回転を高速化して始動を容易にする制御装置が求められる。
本発明の特徴は、クランクシャフトの回転に連係してシリンダ内で往復作動するピストンと前記クランクシャフトの回転に連係して燃焼室を開閉する吸気バルブおよび排気バルブとを有する複数の気筒と、前記クランクシャフトを駆動回転するスタータモータと、電動アクチュエータの駆動により前記排気バルブの開閉時期を設定する弁開閉時期制御機構と、を備えて内燃機関が構成され、
前記スタータモータによってクランキングが行われる際には、複数の前記気筒のうち排気行程にあるものについて前記排気バルブの開時期であるEVOを進角させると共にこの排気バルブの閉時期であるEVCを遅角させるように前記電動アクチュエータを制御する点にある。
前記スタータモータによってクランキングが行われる際には、複数の前記気筒のうち排気行程にあるものについて前記排気バルブの開時期であるEVOを進角させると共にこの排気バルブの閉時期であるEVCを遅角させるように前記電動アクチュエータを制御する点にある。
この特徴構成によると、クランキングが行われる際には、排気バルブのうち排気行程にあるものについて開時期であるEVOを進角させることにより膨張行程における燃焼室の空気の排出を早期に行い、この膨張行程におけるポンプロスを低減する。また、この排気バルブの閉時期であるEVCを遅角させることにより膨張行程から吸気行程に移行する際に、吸気バルブとの間での例えばオーバーラップを大きくすることが可能となり、吸気行程におけるポンプロスを低減する。つまり、電動アクチュエータの駆動力で開閉時期を制御する弁開閉時期制御機構では、開閉時期を極めて迅速に制御できるため、クランキングにおいて排気バルブのEVOからEVCまでの時間を長くすることが可能となり、結果としてクランクシャフトに作用する負荷を軽減してクランクシャフトの高速回転を可能にする。
その結果、内燃機関の始動時にクランクシャフトの回転を高速化して始動を容易にする制御装置が構成された。
その結果、内燃機関の始動時にクランクシャフトの回転を高速化して始動を容易にする制御装置が構成された。
他の構成として、複数の前記気筒のうち最後に燃焼するように順序が設定された前記気筒の最初の燃焼が行われた後に、前記燃焼室での燃焼速度に基づいて前記電動アクチュエータを制御しても良い。
これによると、複数の気筒のうち最後に燃焼するように順序が設定された気筒の最初の燃焼が行われた後には、燃焼室での燃焼速度に対応して最適なタイミングで排気バルブを開閉制御することが可能となる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図1に示すように、内燃機関としてのエンジンEの吸気バルブVaの開閉時期を設定する吸気側の弁開閉時期制御機構VTaと、排気バルブVbの開閉時期を設定する排気側の弁開閉時期制御機構VTbと、エンジンEと、を制御するようにECUとして機能するエンジン制御装置40が構成されている。
〔基本構成〕
図1に示すように、内燃機関としてのエンジンEの吸気バルブVaの開閉時期を設定する吸気側の弁開閉時期制御機構VTaと、排気バルブVbの開閉時期を設定する排気側の弁開閉時期制御機構VTbと、エンジンEと、を制御するようにECUとして機能するエンジン制御装置40が構成されている。
図1、図2に示すエンジンE(内燃機関の一例)は、乗用車等の車両に備えられるものを想定している。このエンジンEは、クランクシャフト1を支持するシリンダブロック2の上部にシリンダヘッド3を連結し、シリンダブロック2に形成された複数のシリンダボアにピストン4を摺動自在に収容し、ピストン4をコネクティングロッド5によりクランクシャフト1に連結して4サイクル型に構成されている。
このエンジンEでは一方の端部から他方に向けて#1気筒、#2気筒、#3気筒、#4気筒(図2では、#1、#2、#3、#4として示している)が配置され、シリンダの内部空間のうちピストン4とシリンダヘッド3との間に燃焼室が形成される。
シリンダヘッド3には、燃焼室への吸気時に開放する吸気バルブVaと、燃焼室の燃焼ガスの排出時に開放する排気バルブVbとが備えられ、シリンダヘッド3の上部に吸気バルブVaを制御する吸気カムシャフト7と、排気バルブVbを制御する排気カムシャフト8とが備えられる。また、クランクシャフト1の出力スプロケット1Sと、吸気側の弁開閉時期制御機構VTaおよび排気側の弁開閉時期制御機構VTbの駆動ケース21のスプロケット21Sとに亘ってタイミングチェーン6が巻回されている。
更に、シリンダヘッド3には、燃焼室に燃料を噴射するインジェクタ9と点火プラグ10とが備えられている。シリンダヘッド3には、吸気バルブVaを介して燃焼室に空気を供給するインテークマニホールド11と、排気バルブVbを介して燃焼室からの燃焼ガスを送り出すエキゾーストマニホールド12とが連結する。
このエンジンEでは、クランクシャフト1を駆動回転するスタータモータ15を備え、クランクシャフト1の近傍位置には回転角と回転速度(単位時間あたりの回転数)とを検知するシャフトセンサ16を備えている。吸気側の弁開閉時期制御機構VTaの近傍には駆動ケース21と内部ロータ22との相対回転位相を検知する吸気側位相センサ17を備え、排気側の弁開閉時期制御機構VTbの近傍には駆動ケース21と内部ロータ22との相対回転位相を検知する排気側位相センサ18を備えている。
尚、このエンジンEでは、燃焼対象となる気筒を判別する気筒判別ユニット(図示せず)を備えており、この気筒判別ユニットの一部の構成を用いてシャフトセンサ16が構成されている。
エンジン制御装置40は、エンジンEを制御するECUとして機能するものであり、始動制御部41と、位相制御部42と、燃焼速度推定部43とを備えている。始動制御部41はエンジンEの始動を制御する。位相制御部42は、吸気側の弁開閉時期制御機構VTaと排気側の弁開閉時期制御機構VTbとの相対回転位相を制御する。燃焼速度推定部43は燃焼室での燃焼速度を推定する。このエンジン制御装置40の詳細と制御形態は後述する。
〔弁開閉時期制御機構〕
吸気側の弁開閉時期制御機構VTaと、排気側の弁開閉時期制御機構VTbとは共通する構成であるため、これらの上位概念を弁開閉時期制御機構VTと称する。また、弁開閉時期制御機構VTは、電動アクチュエータとしての位相制御モータMの駆動力により対応するバルブの開閉時期を制御する。
吸気側の弁開閉時期制御機構VTaと、排気側の弁開閉時期制御機構VTbとは共通する構成であるため、これらの上位概念を弁開閉時期制御機構VTと称する。また、弁開閉時期制御機構VTは、電動アクチュエータとしての位相制御モータMの駆動力により対応するバルブの開閉時期を制御する。
図2〜図5には吸気側の弁開閉時期制御機構TVaを示しており、この弁開閉時期制御機構TVaは、駆動ケース21と、内部ロータ22とを有すると共に、これらの相対回転位相を位相制御モータMの駆動力により設定する位相調節部を備えている。
駆動ケース21は、外周にスプロケット21Sが形成されると共に、吸気カムシャフト7の回転軸芯Xと同軸芯に配置されている。内部ロータ22は、駆動ケース21に対して相対回転自在に内包され、連結ボルト23により吸気カムシャフト7に連結固定されている。駆動ケース21と内部ロータ22との間に位相調節部が配置され、駆動ケース21の開口部分を覆う位置にフロントプレート24を配置し、これを複数の締結ボルト25により駆動ケース21に締結している。尚、排気側の弁開閉時期制御機構VTbでは、内部ロータ22が排気カムシャフト8に連結する。
この弁開閉時期制御機構VTaでは、図3に示すようにタイミングチェーン6からの駆動力により全体が駆動回転方向Sに回転する。また、位相制御モータMの駆動力により駆動ケース21に対する内部ロータ22の相対回転位相が、駆動回転方向Sと同方向に変位する方向を進角方向Saと称し、この逆方向への変位を遅角方向Sbと称する。
〔弁開閉時期制御機構:位相調節部〕
位相調節部は、内部ロータ22の内周に一体形成される複数の内歯部26Tを有し、回転軸芯Xと同軸芯に配置されるリングギヤ26を備えると共に、これに咬合するための複数の外歯部27Tを有し、回転軸芯Xに平行する姿勢の偏心軸芯Yと同軸芯に配置されるインナギヤ27を備え、偏心カム体28と、継手部Jとを備えて構成される。
位相調節部は、内部ロータ22の内周に一体形成される複数の内歯部26Tを有し、回転軸芯Xと同軸芯に配置されるリングギヤ26を備えると共に、これに咬合するための複数の外歯部27Tを有し、回転軸芯Xに平行する姿勢の偏心軸芯Yと同軸芯に配置されるインナギヤ27を備え、偏心カム体28と、継手部Jとを備えて構成される。
この位相調節部では、リングギヤ26の内歯部26Tの歯数に対して、インナギヤ27の外歯部27Tの歯数が1歯だけ少ないものが用いられる。
また、継手部Jは、駆動ケース21に対して内部ロータ22が回転軸芯Xに直交する方向への変位を許しつつ、駆動ケース21と内部ロータ22との相対回転を阻止するオルダム継手として構成されている。
偏心カム体28は、回転軸芯Xと同軸芯で回転するようにフロントプレート24に対して第1軸受31により支持されている。この偏心カム体28には、回転軸芯Xに平行する姿勢の偏心軸芯Yを中心とする偏心カム面28Aが一体形成され、この偏心カム面28Aに対して第2軸受32を介してインナギヤ27が回転自在に支持される。また、偏心カム面28Aに形成した凹部にバネ体29を嵌め込み、このバネ体29の付勢力を、第2軸受32を介してインナギヤ27に作用させている。
この偏心カム体28は全体に筒状であり、内周には、一対の係合溝28Bが回転軸芯Xと平行となる姿勢で形成されている。
これにより、リングギヤ26の内歯部26Tの一部にインナギヤ27の外歯部27Tの一部が咬合する。尚、第1軸受31と第2軸受32とはボールベアリングで構成されるものであるが、ブッシュで構成されるものでも良い。
継手部Jは、板材をプレス加工して成る継手部材33を有しており、この継手部材33に形成した一対の係合アーム33Aを駆動ケース21の係合溝部21Gに係合させ、この継手部材33に形成した一対の係合凹部33Bをインナギヤ27の係合突部27Uに係合させて構成されている。
つまり、継手部材33は、中央部分が環状に形成されると共に、この環状の中央部分から外方に向けて一対の係合アーム33Aを突出形成し、環状の中央部分の空間と連なるように一対の係合凹部33Bを形成した構造を有している。
この継手部Jでは、継手部材33が、駆動ケース21の一対の係合溝部21Gを結ぶ直線方向に変位自在となり、この継手部材33に対してインナギヤ27が一対の係合突部27Uを結ぶ直線方向に変位自在となる。
位相制御モータMは、エンジンEに支持されると共に、出力軸Maに対して直交姿勢で備えた係合ピン34を備えており、この係合ピン34を、偏心カム体28の内周の係合溝28Bに嵌め込んでいる。尚、位相制御モータMには、ブラシレス直流モータが使用されるが、ステッピングモータ等の同期モータを用いても良い。
これにより、エンジンEが停止する状態で作動形態を考えると、位相制御モータMの駆動力で偏心カム体28が回転した場合には、偏心カム面28Aが回転軸芯Xを中心に回転し、この回転に伴いインナギヤ27が回転軸芯Xを中心に公転を開始する。この公転時には、インナギヤ27の外歯部27Tとリングギヤ26の内歯部26Tとの咬合位置がリングギヤ26の内周に沿って変位するためインナギヤ27には偏心軸芯Yを中心に自転させる力が作用する。
つまり、インナギヤ27が1回転だけ公転した場合には、リングギヤ26の内歯部26Tの歯数と、インナギヤ27の外歯部27Tの歯数との差(歯数差)に相当する角度(1歯に対応する角度)だけインナギヤ27に対して回転させようとする回転力(自転力)が作用する。
前述したように、継手部Jは、駆動ケース21に対するインナギヤ27の回転を規制する構造であるため、駆動ケース21に対してインナギヤ27が回転することはなく、インナギヤ27に作用する回転力により、駆動ケース21に対してリングギヤ26が回転し、このリングギヤ26と一体的に内部ロータ22が相対回転することになり、駆動ケース21に対する吸気カムシャフト7の回転位相の調節が実現する。
特に、インナギヤ27が、回転軸芯Xを中心に1回転だけ公転した場合には、駆動ケース21に対して吸気カムシャフト7を、インナギヤ27の外歯部27Tの歯数と差(歯数差)に相当する角度だけ回転させるため大きい減速比で調節が実現する。
〔弁開閉時期制御機構:位相調節の概要〕
吸気側の弁開閉時期制御機構VTaによる位相調節を例に挙げると、エンジン制御装置40の位相制御部42は、吸気カムシャフト7の回転速度と等速度で同じ方向に位相制御モータMの出力軸Maを駆動回転することで駆動ケース21と内部ロータ22との相対回転位相が維持する。
吸気側の弁開閉時期制御機構VTaによる位相調節を例に挙げると、エンジン制御装置40の位相制御部42は、吸気カムシャフト7の回転速度と等速度で同じ方向に位相制御モータMの出力軸Maを駆動回転することで駆動ケース21と内部ロータ22との相対回転位相が維持する。
また、吸気カムシャフト7の回転速度を基準にして、位相制御モータMの回転速度を増大する又は低減することにより相対回転位相を進角方向Sa又は遅角方向Sbに変位させる。位相制御モータMの回転速度の増大と低減とに対する相対回転位相の変位方向(進角方向Saと遅角方向Sbとの何れか)は、位相調節部のギヤ構成によって決まる。
特に、弁開閉時期制御機構VTは、位相制御モータMの駆動力により相対回転位相を変位させるため、油圧により変位を実現するものと比較して高速での作動が可能であり、エンジンEの始動時のように油圧が充分でない状況においても、必要とする回転位相に迅速に設定することが可能である。
〔制御構成〕
図1に示すように、エンジン制御装置40は、シャフトセンサ16と、吸気側位相センサ17と、排気側位相センサ18とからの検知信号が入力すると共に、吸気側と排気側との位相制御モータMと、スタータモータ15とに制御信号を出力し、更に、インジェクタ9と、点火プラグ10とを制御する燃焼管理部19に制御信号を出力する。
図1に示すように、エンジン制御装置40は、シャフトセンサ16と、吸気側位相センサ17と、排気側位相センサ18とからの検知信号が入力すると共に、吸気側と排気側との位相制御モータMと、スタータモータ15とに制御信号を出力し、更に、インジェクタ9と、点火プラグ10とを制御する燃焼管理部19に制御信号を出力する。
始動制御部41は、スタータモータ15を制御することによりクランキングを実現する。位相制御部42は、吸気側の弁開閉時期制御機構VTaの位相制御モータMと、排気側の弁開閉時期制御機構VTbの位相制御モータMとを制御することにより、吸気バルブVaの開閉時期の設定と、排気バルブVbの開閉時期の設定とを可能にする。燃焼速度推定部43は、燃焼室で燃焼速度を推定する。
以下の制御では、図7、図8に示すように、吸気バルブVaの開時期であるIVO、排気バルブVbの開時期であるEVOを早める方向を進角方向(進角側)と称し、この逆の方向を遅角方向(遅角側)として説明している。
また、燃焼速度推定部43が燃焼速度を推定する際には、点火プラグ10による点火タイミングを基準として、シャフトセンサ16で検知されるクランクシャフト1の回転速度の増加傾向に基づいて燃焼速度を推定する手法が採用されている。尚、この燃焼速度推定部43は燃焼速度を計測するための専用のセンサを備えるものが考えられ、燃焼速度を推定する際に予め設定されたテーブルデータを参照することや、複数のタイミングで取得したシャフトセンサ16の検知信号に基づく処理を行うものが考えられる。
このエンジン制御装置40の始動制御部41と位相制御部42と燃焼速度推定部43とはソフトウエアで構成されるものを想定しているが、これらが、ロジック等を有する回路で成るハードウエアで構成されるものでも良く、ソフトウエアとハードウエアとの組み合わせによって構成されるものでも良い。
また、燃焼管理部19は、インジェクタ9に対して燃料を供給するポンプ類の作動を管理すると共に、点火プラグ10に電力を供給するイグニッション回路の制御により点火順序や点火タイミングを管理する。
〔制御形態〕
このような構成から図6のフローチャートと、図7のタイミングダイヤグラムと、図8のタイミングチャートとに示すように、エンジンEを始動する制御信号を取得した場合には、吸気側の弁開閉時期制御機構VTaの開閉時期を所定の値に設定すると共に、スタータモータ15の駆動によりクランキングを開始し、気筒判別を行う(#101〜#103ステップ)。
このような構成から図6のフローチャートと、図7のタイミングダイヤグラムと、図8のタイミングチャートとに示すように、エンジンEを始動する制御信号を取得した場合には、吸気側の弁開閉時期制御機構VTaの開閉時期を所定の値に設定すると共に、スタータモータ15の駆動によりクランキングを開始し、気筒判別を行う(#101〜#103ステップ)。
#101ステップでは、図7に示すように吸気バルブVaの開時期であるIVOがピストン4の上死点TDCと一致するように吸気バルブVaの開閉時期が設定される。図7のタイミングダイヤグラムでは、排気バルブVbにおいて排気が行われる領域を排気領域Exとして示し、吸気バルブVaにおいて吸気が行われる領域を吸気領域Inとして示している。
次に、図7、図8に示すように、各気筒において排気バルブVbが開作動する以前に排気側の弁開閉時期制御機構VTbの制御により、開時期であるEVOを進角作動量ACだけ進角制御し、設定タイミングが経過した後に閉時期であるEVCを遅角作動量RCだけ遅角制御する(#104〜#106ステップ)。
この制御では、設定タイミングとして、排気バルブVbが全開に達したタイミングが決められている。この制御では、各気筒毎に排気バルブVbの開時期であるEVOを進角制御により進角作動量ACに対応した時間だけ早めると共に、排気バルブVbの閉時期であるEVCを遅角制御により遅角作動量RCに対応した時間だけ遅らせることにより、排気バルブVbが開放状態にある時間を延長する制御が実行される。
図8のタイミングチャートでは、クランクアングルを横軸にとり、吸気バルブVaと排気バルブVbとのリフト量を縦軸にとっている。また、排気バルブVbの開時期であるEVOと閉時期であるEVCとが所定時期に固定された状態の排気バルブVbの開閉特性を破線により排気基本曲線Exとして示しており、#104〜#105ステップの制御により、開放時間を延長した特性の排気延長曲線Exeとして示している。
つまり、排気基本曲線Exにおける開時期である(EVO)と比較して、排気延長曲線Exeの開時期であるEVOが早い時期となり、排気基本曲線Exにおける閉時期である(EVC)と比較して排気延長曲線Exeの閉時期であるEVCが遅れた時期となる。
これにより、排気バルブVbの開時期であるEVOが進角側に変位することで1つの膨張行程における燃焼室の空気の排出を早期に行い、この膨張行程におけるポンプロスを低下させる。また、同じ膨張行程において排気バルブVbの閉時期であるEVCが遅角側に変位することで膨張行程から吸気行程に移行する際に、吸気バルブVaとの間でのオーバーラップを大きくして吸気行程におけるポンプロスを低減する。その結果、クランクシャフト1に作用する負荷を軽減してクランクシャフト1の回転速度の高速化を可能にする。
次に、クランクシャフト1の回転速度が燃焼可能な速度に達したことを判定した後に、燃焼を開始し、各気筒での燃焼が行われた後に、スタータモータ15を停止する。そして、燃焼速度推定部43が推定した燃焼速度に対応して排気側の弁開閉時期制御機構VTbを制御して排気バルブVbの閉時期であるEVCを設定する(#107〜#110ステップ)。
この制御のうち、#108ステップでは、燃焼管理部19が、所定の気筒で最初の燃焼を行い、これに続いて設定された順序で各燃焼室の燃焼が行われる。この制御では、図8に示すように、排気延長曲線Exeの閉時期であるEVCが、吸気曲線Inの開時期であるIVOより後に設定されるため、排気バルブVbが開放する状態において、吸気バルブVaが開放するオーバーラップ状態となる。
このようにオーバーラップが形成されるため、各燃焼室での燃焼が行われる状況では、吸気バルブVaでの吸気行程において燃焼ガスが燃焼室に吸引される内部EGRの状態となる。この内部EGR状態では、1行程前の燃焼ガスを燃焼室に取り込むため、燃焼室の温度上昇を迅速に行える。
この反面、1行程前の燃焼ガスが燃焼室に取り込まれるため燃焼速度が低下し、燃焼の不安定化を招くこともある。このため、例えば、設定時間が経過した後に排気バルブVbの開閉特性を排気基本曲線Exに戻す制御や、必要がある場合に開閉時期を進角方向に変位させることで燃焼を安定させる。
つまり、排気側の弁開閉時期制御機構VTbが位相制御モータMにより高速で位相制御が可能である性能のものを用いるため、1つの膨張行程において排気バルブVbの開時期であるEVOを進角作動量ACにより進角方向に変位させると共に、排気バルブVbの閉時期であるEVCを遅角作動量RCにより遅角方向に変位させる制御が実現するのである。
また、この制御では排気バルブVbの開時期であるEVOが最進角位相に達し、閉時期であるEVCが最遅角位相に達することが理想であるが、高速作動にも限度があり、排気基本曲線Exと比較して開時期であるEVOが進角方向に変位し、閉時期であるEVCが遅角方向に変位する程度の制御でクランキング時の付加を軽減する効果を得る。
特に、排気側の弁開閉時期制御機構VTbによって排気バルブVbの開閉時期を変更した場合でも、吸気行程における吸気量を変化させることがないため、排気側の弁開閉時期制御機構VTbの開閉タイミングを任意に設定しても空燃比に影響を与えることのない燃焼を可能にする。
〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い(実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している)。
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い(実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している)。
(a)実施形態で説明した図6フローチャートの#101ステップで設定する吸気バルブVaの開閉時期を、図9に示すように、遅角方向に変位させる(後述する吸気遅角曲線Inr)。
この別実施形態(a)の制御でも、各気筒毎に排気バルブVbの開時期であるEVOを進角制御により進角作動量ACだけ進角制御すると共に、排気バルブVbの閉時期であるEVCを遅角制御により遅角作動量RCだけ遅角制御することで排気バルブVbが開放状態にある時間を延長する制御が実行される。これにより、図9に示す如く、排気基本曲線Exにおける開時期である(EVO)と比較して、開時期であるEVOが早く、閉時期であるEVCが遅れた排気延長曲線Exeに従って排気バルブVbが開閉する。
更に、開時期であるIVOと閉時期であるIVCとが所定時期に固定された状態の吸気バルブVaの開閉特性を吸気曲線Inとした場合に、この吸気曲線Inより、開時期であるIVOと閉時期であるIVCとが遅角側に遅角作動量RCだけ変位するように吸気バルブVaの開閉時期が設定される。このように遅角側に変位した特性曲線を吸気遅角曲線Inrとして示している。
この制御形態では、排気バルブVbの閉時期であるEVCと、吸気バルブVaの開時期であるIVOとの間にネガティブオーバーラップNOLを形成しており、クランキング時には(特にクランキングの初期には)クランクシャフト1に作用する負荷を軽減する。更に、排気バルブVbでのポンプロスの低下を図ることにより、クランクシャフト1に作用する負荷を一層軽減してクランクシャフト1の高速化を実現する。
(b)別実施形態(a)で説明したように、吸気側の弁開閉時期制御機構VTaの制御と、排気側の弁開閉時期制御機構VTbの制御とによりネガティブオーバーラップNOLが形成される状況では、図10に示すように、ネガティブオーバーラップNOLに起因する負荷を軽減するように排気バルブVbの閉時期であるEVCを図9に示す状態より更に遅角させる制御も考えられる。
この別実施形態(b)の制御では、吸気側の弁開閉時期制御機構VTaが油圧式で、最遅角ロック機構を備えた構成を想定すると理解が容易である。また、この別実施形態(b)の制御でも、別実施形態(a)と同様に、各気筒毎に排気バルブVbの開時期であるEVOを進角制御により進角作動量AC(図9を参照)だけ進角制御すると共に、排気バルブVbの閉時期であるEVCを遅角制御により遅角作動量RC(図9を参照)だけ遅角制御することで排気バルブVbが開放状態にある時間を延長する制御が実行される。
更に、この制御のように開時期であるEVOが早く、閉時期であるEVCが遅れた排気延長曲線Exeに従って排気バルブVbが開閉する制御形態に加えて、排気延長曲線Exeの全体を遅角方向に変位させることにより、排気変位曲線EXerに従って排気バルブVbの開閉が行われるように構成される。
このような制御を行うことにより、ネガティブオーバーラップNOLを解消し、このネガティブオーバーラップNOLに起因するポンピングロスの低減が可能となる。
(c)別実施形態(b)でも説明したように、吸気側の弁開閉時期制御機構VTaを油圧によって開閉時期を設定できるように構成する。
本発明は、内燃機関の制御装置に利用することができる。
1 クランクシャフト
4 ピストン
15 スタータモータ
E エンジン(内燃機関)
M 位相制御モータ(電動アクチュエータ)
Va 吸気バルブ
Vb 排気バルブ
VT 弁開閉時期制御機構
4 ピストン
15 スタータモータ
E エンジン(内燃機関)
M 位相制御モータ(電動アクチュエータ)
Va 吸気バルブ
Vb 排気バルブ
VT 弁開閉時期制御機構
Claims (2)
- クランクシャフトの回転に連係してシリンダ内で往復作動するピストンと前記クランクシャフトの回転に連係して燃焼室を開閉する吸気バルブおよび排気バルブとを有する複数の気筒と、前記クランクシャフトを駆動回転するスタータモータと、電動アクチュエータの駆動により前記排気バルブの開閉時期を設定する弁開閉時期制御機構と、を備えて内燃機関が構成され、
前記スタータモータによってクランキングが行われる際には、複数の前記気筒のうち排気行程にあるものについて前記排気バルブの開時期であるEVOを進角させると共にこの排気バルブの閉時期であるEVCを遅角させるように前記電動アクチュエータを制御する内燃機関の制御装置。 - 複数の前記気筒のうち最後に燃焼するように順序が設定された前記気筒の最初の燃焼が行われた後に、前記燃焼室での燃焼速度に基づいて前記電動アクチュエータを制御する請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2017102038A JP2018197521A (ja) | 2017-05-23 | 2017-05-23 | 内燃機関の制御装置 |
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Family Applications (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2022520371A (ja) * | 2019-02-08 | 2022-03-30 | シェフラー テクノロジーズ アー・ゲー ウント コー. カー・ゲー | カムシャフト調節システムおよびカムシャフト調節システムを操作するための方法 |
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JP2016044627A (ja) * | 2014-08-25 | 2016-04-04 | アイシン精機株式会社 | 弁開閉時期制御装置 |
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2017
- 2017-05-23 JP JP2017102038A patent/JP2018197521A/ja active Pending
-
2018
- 2018-02-28 WO PCT/JP2018/007441 patent/WO2018216293A1/ja active Application Filing
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US20220364522A1 (en) * | 2021-05-12 | 2022-11-17 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and system for starting an engine |
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WO2018216293A1 (ja) | 2018-11-29 |
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A621 | Written request for application examination |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
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