JP4697473B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の排気バルブの制御方法を改善した内燃機関の制御装置に関する発明である。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, which is an improved control method for an exhaust valve of the internal combustion engine.
近年、車両に搭載される内燃機関においては、出力向上、燃費節減、排気エミッション低減等を目的として、吸気バルブや排気バルブのバルブタイミング(開閉時期)を変化させる可変バルブタイミング装置を採用したものが増加しつつある。 In recent years, internal combustion engines mounted on vehicles have adopted variable valve timing devices that change the valve timing (open / close timing) of intake valves and exhaust valves for the purpose of improving output, reducing fuel consumption, and reducing exhaust emissions. It is increasing.
このような可変バルブタイミング装置を備えたシステムにおいては、特許文献1(特開2002−221053号公報)に記載されているように、内燃機関の始動時に排気バルブタイミング(排気バルブの開閉時期)を遅角位置に保持して排気バルブの閉じ時期を上死点後にセットする(つまり排気バルブを上死点後まで開いておく)ことで、排気行程でシリンダから一旦排出された未燃HCを上死点後のピストンの下降により吸い戻して未燃HCの排出を低減し、内燃機関の始動後(完爆から所定時間が経過した後)に排気バルブタイミングを進角することで、燃焼中のガスを排出して後燃え効果により触媒の暖機を促進するようにしたものがある。
一般に、内燃機関の停止中は、吸気管内がほぼ大気圧の空気で満たされているため、吸気管圧力がほぼ大気圧であり、内燃機関の始動に伴ってシリンダ内に空気が吸入され始めると、吸気管圧力が低下して排気圧(ほぼ大気圧)よりも低くなる。また、図2に示すように、排気バルブの閉じ時期を上死点後に制御して、排気行程でシリンダから一旦排出された未燃HCを上死点後のピストンの下降により吸い戻す場合、吸気管圧力が低下して排気圧との圧力差が大きくなるほど、上死点後のピストンの下降による未燃HCの吸い戻し効果が高くなる傾向がある。 In general, when the internal combustion engine is stopped, the intake pipe is filled with almost atmospheric pressure air, so the intake pipe pressure is almost atmospheric pressure, and when the internal combustion engine starts, air begins to be sucked into the cylinder. The intake pipe pressure decreases and becomes lower than the exhaust pressure (approximately atmospheric pressure). In addition, as shown in FIG. 2, when the exhaust valve closing timing is controlled after top dead center and unburned HC once discharged from the cylinder in the exhaust stroke is sucked back by lowering of the piston after top dead center, As the pipe pressure decreases and the pressure difference with the exhaust pressure increases, the effect of sucking back unburned HC due to the lowering of the piston after the top dead center tends to increase.
しかし、上記特許文献1の技術では、内燃機関の始動時で吸気管圧力がまだ高くて排気圧との圧力差が小さいときに(上死点後のピストンの下降による未燃HCの吸い戻し効果が低いときに)、排気バルブの閉じ時期を上死点後に制御するため、上死点後のピストンの下降により未燃HCを十分に吸い戻すことができない。 However, in the technique of Patent Document 1, when the internal combustion engine is started and the intake pipe pressure is still high and the pressure difference from the exhaust pressure is small (the effect of sucking back unburned HC by lowering the piston after top dead center) Since the closing timing of the exhaust valve is controlled after the top dead center, the unburned HC cannot be sufficiently sucked back by the lowering of the piston after the top dead center.
一方、内燃機関の始動後で吸気管圧力が十分に低下して排気圧との圧力差が大きいときに(上死点後のピストンの下降による未燃HCの吸い戻し効果が高いときに)、排気バルブタイミングを進角して排気バルブの閉じ時期を上死点前に制御するため、上死点後のピストンの下降による未燃HCの吸い戻しを行うことができない。これらの理由から、上記特許文献1の技術では、未燃HCの排出量を効果的に低減することができないという欠点がある。 On the other hand, when the intake pipe pressure is sufficiently reduced after the internal combustion engine is started and the pressure difference from the exhaust pressure is large (when the effect of sucking back unburned HC due to the lowering of the piston after the top dead center is high), Since the exhaust valve timing is advanced and the closing timing of the exhaust valve is controlled before top dead center, unburned HC cannot be sucked back by lowering the piston after top dead center. For these reasons, the technique disclosed in Patent Document 1 has a drawback that the amount of unburned HC emitted cannot be reduced effectively.
本発明は、これらの事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、HC排出量を効果的に低減することができて、低エミッション化の要求を満たすことができる内燃機関の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of these circumstances. Therefore, an object of the present invention is to effectively reduce the amount of HC emissions and satisfy the demand for low emission. It is to provide a control device.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、内燃機関の始動時に排気バルブの閉じ時期を上死点前に制御する排気バルブ早閉じ制御を排気バルブ早閉じ制御手段により実行し、内燃機関の吸気管圧力が所定圧力よりも低下した吸気管圧力低下状態であるか否かを吸気管圧力低下状態判定手段により判定して、吸気管圧力低下状態であると判定されたときに排気バルブの閉じ時期を上死点後に制御する排気バルブ遅閉じ制御を排気バルブ遅閉じ制御手段により実行し、更に、排気バルブの開閉時期を変化させる可変排気バルブタイミング装置を設け、排気バルブの開閉時期を進角させるように可変排気バルブタイミング装置を制御することで排気バルブ早閉じ制御を実行し、排気バルブの開閉時期を遅角させるように可変排気バルブタイミング装置を制御することで排気バルブ遅閉じ制御を実行し、更に、排気バルブ早閉じ制御時に吸気バルブの閉じ時期を下死点に近付ける吸気バルブ早閉じ制御を吸気バルブ早閉じ制御手段により実行するようにしたものである。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 performs exhaust valve early closing control for controlling the closing timing of the exhaust valve before top dead center at the start of the internal combustion engine by the exhaust valve early closing control means, The intake pipe pressure drop state determining means determines whether or not the intake pipe pressure of the internal combustion engine is lower than a predetermined pressure. The exhaust valve slow closing control for controlling the valve closing timing after top dead center is executed by the exhaust valve slow closing control means , and a variable exhaust valve timing device for changing the exhaust valve opening / closing timing is provided, and the exhaust valve opening / closing timing is provided. By controlling the variable exhaust valve timing device to advance the exhaust valve, the exhaust valve early closing control is executed, and the exhaust valve opening / closing timing is retarded. The intake valve early closing control is executed by the intake valve early closing control means that controls the exhaust valve to close the intake valve close timing at the bottom dead center during the exhaust valve early closing control. It is what I did.
つまり、内燃機関の始動開始時(クランキング開始時)やその直後で、まだ吸気管圧力低下状態になっていないときには、吸気管圧力と排気圧との差が小さく、上死点後のピストンの下降による未燃HCの吸い戻し効果が低いため、排気バルブの閉じ時期を上死点前に制御する排気バルブ早閉じ制御を実行することで、未燃HCをシリンダ内に閉じ込めてHC排出量を低減する。 In other words, at the start of the internal combustion engine (at the start of cranking) or immediately after that, when the intake pipe pressure is not yet lowered, the difference between the intake pipe pressure and the exhaust pressure is small, and the piston after the top dead center Since the effect of sucking back unburned HC by lowering is low, by executing exhaust valve early closing control that controls the closing timing of the exhaust valve before top dead center, the unburned HC is confined in the cylinder and the HC emission amount is reduced. To reduce.
その後、吸気管圧力低下状態になったときには、吸気管圧力と排気圧との差が大きくなって、上死点後のピストンの下降による未燃HCの吸い戻し効果が高くなるため、排気バルブの閉じ時期を上死点後に制御する排気バルブ遅閉じ制御を実行することで、シリンダから一旦排出された未燃HCを上死点後のピストンの下降により効果的に吸い戻す。 After that, when the intake pipe pressure is reduced, the difference between the intake pipe pressure and the exhaust pressure becomes large, and the effect of sucking back unburned HC by the lowering of the piston after the top dead center is increased. By executing exhaust valve slow closing control for controlling the closing timing after top dead center, unburned HC once discharged from the cylinder is effectively sucked back by lowering of the piston after top dead center.
これらの排気バルブ早閉じ制御による未燃HCの閉じ込め効果と排気バルブ遅閉じ制御による未燃HCの吸い戻し効果により、HC排出量を効果的に低減することができて、低エミッション化の要求を満たすことができる。 The effect of confining unburned HC by the exhaust valve early closing control and the effect of sucking back unburned HC by the exhaust valve slow closing control can effectively reduce the amount of HC emissions and meet the demand for low emissions. Can be satisfied.
この場合、請求項1のように、排気バルブの開閉時期を変化させる可変排気バルブタイミング装置を設け、排気バルブの開閉時期を進角させるように可変排気バルブタイミング装置を制御することで排気バルブ早閉じ制御を実行し、排気バルブの開閉時期を遅角させるように可変排気バルブタイミング装置を制御することで排気バルブ遅閉じ制御を実行するようにすれば、排気バルブ早閉じ制御と排気バルブ遅閉じ制御を簡単に実行することができる。 In this case, as in claim 1 , a variable exhaust valve timing device for changing the opening / closing timing of the exhaust valve is provided, and the variable exhaust valve timing device is controlled so as to advance the opening / closing timing of the exhaust valve. close running control, to lever to perform the exhaust valve closing retardation control by controlling the variable exhaust valve timing device so as to retard the closing timing of the exhaust valve, the exhaust valve early closing control and the exhaust valve late The closing control can be easily executed.
このように可変排気バルブタイミング装置で排気バルブの開閉時期を進角させて排気バルブ早閉じ制御を実行すると、排気バルブの開き時期も進角されるため、燃焼ガスの排気開始時期が早くなって燃焼状態が不安定になる可能性がある。 When the variable exhaust valve timing device is used to advance the opening / closing timing of the exhaust valve and execute the early closing control of the exhaust valve, the opening timing of the exhaust valve is also advanced, so that the combustion gas exhaust start timing is advanced. The combustion state may become unstable.
そこで、請求項1に係る発明では、排気バルブ早閉じ制御時に吸気バルブの閉じ時期を下死点に近付ける吸気バルブ早閉じ制御を吸気バルブ早閉じ制御手段により実行するようにしたものである。このようにすれば、混合気の圧縮開始時期が下死点付近に進角されるため、混合気の実圧縮比を高くして燃焼状態を安定化させることができる。 Therefore, in the invention according to claim 1, the intake valve early closing control is executed by the intake valve early closing control means for bringing the closing timing of the intake valve close to the bottom dead center during the exhaust valve early closing control . In this way, the compression start timing of the air-fuel mixture is advanced to near the bottom dead center, so that the actual compression ratio of the air-fuel mixture can be increased and the combustion state can be stabilized.
この場合、請求項2のように、吸気バルブの開閉時期を変化させる可変吸気バルブタイミング装置を設け、吸気バルブの開閉時期を進角させるように可変吸気バルブタイミング装置を制御することで吸気バルブ早閉じ制御を実行するようにすると良い。このようにすれば、吸気バルブ早閉じ制御を簡単に実行することができる。 In this case, a variable intake valve timing device for changing the opening / closing timing of the intake valve is provided as in claim 2 , and the variable intake valve timing device is controlled so as to advance the opening / closing timing of the intake valve. It is preferable to execute the closing control. In this way, the intake valve early closing control can be easily executed.
また、請求項3のように、内燃機関の運転状態(例えば機関回転速度や吸入空気量等)に基づいて推定した吸気管圧力を用いて吸気管圧力低下状態であるか否かを判定するようにしても良い。このようにすれば、吸気管圧力センサを備えていないシステムに本発明を適用する場合でも、吸気管圧力推定値を用いて吸気管圧力低下状態であるか否かを精度良く判定することができる。 Further, as in claim 3 , it is determined whether or not the intake pipe pressure is in a lowered state using the intake pipe pressure estimated based on the operating state of the internal combustion engine (for example, engine speed, intake air amount, etc.). Anyway. In this way, even when the present invention is applied to a system that does not include an intake pipe pressure sensor, it is possible to accurately determine whether or not the intake pipe pressure is reduced using the estimated intake pipe pressure value. .
或は、請求項4のように、内燃機関の始動後の経過時間が所定時間を越えたか否かによって吸気管圧力低下状態であるか否かを判定するようにしても良い。内燃機関の始動後の経過時間に応じて吸気管圧力が低下するため、内燃機関の始動後の経過時間が所定時間を越えたか否かを判定すれば、吸気管圧力が所定圧力よりも低下した吸気管圧力低下状態であるか否かを精度良く判定することができる。 Alternatively, as in claim 4 , it may be determined whether or not the intake pipe pressure is in a lowered state based on whether or not the elapsed time after the start of the internal combustion engine exceeds a predetermined time. Since the intake pipe pressure decreases according to the elapsed time after the start of the internal combustion engine, if it is determined whether the elapsed time after the start of the internal combustion engine has exceeded a predetermined time, the intake pipe pressure has decreased below the predetermined pressure It can be accurately determined whether or not the intake pipe pressure is reduced.
また、請求項5のように、内燃機関の温度又はこれに関連性のある温度情報(例えば冷却水温や油温等)に応じて吸気管圧力低下状態の判定条件を変更するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の温度に応じて未燃HCの発生状況が変化して、排気バルブ早閉じ制御による未燃HCの閉じ込め効果や排気バルブ遅閉じ制御による未燃HCの吸い戻し効果が変化するのに対応して、吸気管圧力低下状態の判定条件を変更して、排気バルブ早閉じ制御から排気バルブ遅閉じ制御に切り換える時期を適正な時期に設定することができる。 Further, as described in claim 5 , the determination condition of the intake pipe pressure drop state may be changed in accordance with the temperature of the internal combustion engine or temperature information related thereto (for example, cooling water temperature, oil temperature, etc.). . In this way, the unburned HC generation state changes according to the temperature of the internal combustion engine, and the unburned HC trapping effect by the exhaust valve early closing control and the unburned HC sucking back effect by the exhaust valve late closing control are performed. In response to this change, the determination condition of the intake pipe pressure drop state can be changed, and the timing for switching from the exhaust valve early closing control to the exhaust valve late closing control can be set to an appropriate timing.
また、請求項6のように、排気バルブ早閉じ制御時に内燃機関の温度又はこれに関連性のある温度情報が低くなるほど排気バルブの閉じ時期を進角するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の温度が低くなるほど未燃HCの発生量が多くなるのに対応して、排気バルブ早閉じ制御時の排気バルブの閉じ時期を進角して、排気バルブ早閉じ制御による未燃HCの閉じ込め効果を大きくすることができる。 Also, as in claim 6, may be advanced the closing timing of the exhaust valve as the temperature or the temperature information that is relevant to the internal combustion engine when the exhaust valve early closing control is lowered. In this way, in response to the increase in the amount of unburned HC as the temperature of the internal combustion engine decreases, the exhaust valve close timing at the time of exhaust valve early closing control is advanced, and the exhaust valve early closing is performed. The confinement effect of unburned HC by control can be increased.
更に、請求項7のように、排気バルブ遅閉じ制御時に内燃機関の温度又はこれに関連性のある温度情報が低くなるほど排気バルブの閉じ時期を遅角するようにすると良い。このようにすれば、内燃機関の温度が低くなるほど未燃HCの発生量が多くなるのに対応して、排気バルブ遅閉じ制御時の排気バルブの閉じ時期を遅角して、排気バルブ遅閉じ制御による未燃HCの吸い戻し効果を大きくすることができる。 Furthermore, as in claim 7, it may be as retarding the closing timing of the higher exhaust valve temperature or temperature information that is relevant to the exhaust valve closing retardation control when the internal combustion engine becomes lower. In this way, in response to the increase in the amount of unburned HC as the temperature of the internal combustion engine decreases, the exhaust valve closing timing during the exhaust valve delay closing control is delayed to delay the exhaust valve delay. The effect of sucking back unburned HC by the control can be increased.
また、請求項8のように、アクセルペダルが踏み込まれたときに排気バルブ早閉じ制御及び排気バルブ遅閉じ制御を禁止するようにしても良い。このようにすれば、運転者のアクセル操作に応じた排気バルブタイミング制御を排気バルブ早閉じ制御や排気バルブ遅閉じ制御よりも優先的に実行することができ、加速性を向上させることができる。
Further, as in claim 8 , when the accelerator pedal is depressed, the exhaust valve early closing control and the exhaust valve slow closing control may be prohibited. In this way, the exhaust valve timing control according to the driver's accelerator operation can be executed with priority over the exhaust valve early closing control and the exhaust valve late closing control, and the acceleration performance can be improved.
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。 Several embodiments embodying the best mode for carrying out the present invention will be described below.
本発明の実施例1を図1乃至図8に基づいて説明する。
まず、図1に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン11の吸気管12の最上流部には、エアクリーナ13が設けられ、このエアクリーナ13の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ14が設けられている。このエアフローメータ14の下流側には、モータ15によって開度調節されるスロットルバルブ16と、このスロットルバルブ16の開度(スロットル開度)を検出するスロットル開度センサ17とが設けられている。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, a schematic configuration of the entire engine control system will be described with reference to FIG. An
更に、スロットルバルブ16の下流側には、サージタンク18が設けられ、このサージタンク18に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ19が設けられている。また、サージタンク18には、エンジン11の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド20が設けられ、各気筒の吸気マニホールド20の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁21が取り付けられている。また、エンジン11のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ22が取り付けられ、各点火プラグ22の火花放電によってシリンダ内の混合気に着火される。
Further, a
また、エンジン11には、吸気バルブ30のバルブタイミング(開閉時期)を可変する可変吸気バルブタイミング装置32と、排気バルブ31のバルブタイミングを可変する可変排気バルブタイミング装置33とが設けられている。
Further, the
一方、エンジン11の排気管23には、排出ガスの空燃比又はリッチ/リーン等を検出する排出ガスセンサ24(空燃比センサ、酸素センサ等)が設けられ、この排出ガスセンサ24の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒25が設けられている。
On the other hand, the
また、エンジン11のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ26や、エンジン11のクランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ27が取り付けられている。このクランク角センサ27の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。更に、アクセルセンサ34によってアクセル操作量(アクセルペダルの踏込量)が検出される。
A cooling
これら各種センサの出力は、制御回路(以下「ECU」と表記する)29に入力される。このECU29は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたROM(記憶媒体)に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁21の燃料噴射量や点火プラグ22の点火時期を制御する。
Outputs of these various sensors are input to a control circuit (hereinafter referred to as “ECU”) 29. The
一般に、エンジン11の停止中は、吸気管12内がほぼ大気圧の空気で満たされているため、吸気管圧力がほぼ大気圧であり、エンジン11の始動に伴ってシリンダ内に空気が吸入され始めると、吸気管圧力が低下して排気圧(ほぼ大気圧)よりも低くなる。また、図2に示すように、排気バルブ31の閉じ時期を上死点後に制御して、排気行程でシリンダから一旦排出された未燃HCを上死点後のピストン35の下降により吸い戻す場合、吸気管圧力が低下して排気圧との差が大きくなるほど、上死点後のピストン35の下降による未燃HCの吸い戻し効果が高くなる傾向がある。
In general, when the
このような特性を考慮して、本実施例1では、後述する図4の排気バルブタイミング制御ルーチンを実行することで、次のような排気バルブタイミング制御を行う。 In consideration of such characteristics, in the first embodiment, the following exhaust valve timing control is performed by executing an exhaust valve timing control routine of FIG. 4 described later.
図8のタイムチャートに示すように、エンジン11の始動開始時(クランキング開始時)やその直後で、まだ吸気管圧力低下状態(吸気管圧力が所定圧力αよりも低下した状態)になっていないときには、吸気管圧力と排気圧との差が小さく、上死点後のピストン35の下降による未燃HCの吸い戻し効果が低いため、排気バルブタイミング(排気バルブ31の開閉時期)を進角させるように可変排気バルブタイミング装置33を制御して、排気バルブ31の閉じ時期を上死点前に制御する排気バルブ早閉じ制御[図3(a)参照]を実行することで、未燃HCをシリンダ内に閉じ込めてHC排出量を低減する。
As shown in the time chart of FIG. 8, at the start of engine 11 (at the start of cranking) or immediately after that, the intake pipe pressure is still in a lowered state (intake pipe pressure is lower than a predetermined pressure α). When there is not, the difference between the intake pipe pressure and the exhaust pressure is small, and the effect of sucking back unburned HC due to the lowering of the
その後、吸気管圧力が所定圧力αよりも低下して、吸気管圧力低下状態になったときには、吸気管圧力と排気圧との差が大きくなって、上死点後のピストン35の下降による未燃HCの吸い戻し効果が高くなるため、排気バルブタイミングを遅角させるように可変排気バルブタイミング装置33を制御して、排気バルブ31の閉じ時期を上死点後に制御する排気バルブ遅閉じ制御[図3(b)参照]を実行することで、排気行程でシリンダから一旦排出された未燃HCを上死点後のピストン35の下降により効果的に吸い戻す。
After that, when the intake pipe pressure falls below the predetermined pressure α and the intake pipe pressure is lowered, the difference between the intake pipe pressure and the exhaust pressure becomes large, and the difference between the intake pipe pressure and the exhaust pressure after the top dead center has not increased. Since the effect of sucking back the fuel HC increases, the exhaust valve
これらの排気バルブ早閉じ制御による未燃HCの閉じ込め効果と排気バルブ遅閉じ制御による未燃HCの吸い戻し効果により、HC排出量を効果的に低減する。
以下、ECU29が実行する図4の排気バルブタイミング制御ルーチンの処理内容を説明する。
The HC emission amount is effectively reduced by the confinement effect of unburned HC by the exhaust valve early closing control and the unburned HC sucking back effect by the exhaust valve slow closing control.
Hereinafter, the processing content of the exhaust valve timing control routine of FIG. 4 executed by the
[排気バルブタイミング制御ルーチン]
図4に示す排気バルブタイミング制御ルーチンは、ECU29の電源オン中(例えばイグニッションスイッチのオン後)に所定周期で実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ101で、アクセルセンサ34の出力に基づいてアクセルONである(アクセルペダルが踏み込まれている)か否かを判定し、アクセルOFFであると判定されれば、ステップ102に進み、図5の所定圧力αのマップを参照して、現在の冷却水温に応じた所定圧力αを算出する。ここで、所定圧力αは、大気圧よりも十分に低く、上死点後のピストン35の下降による未燃HCの吸い戻し効果が高くなる吸気管圧力である。
[Exhaust valve timing control routine]
The exhaust valve timing control routine shown in FIG. 4 is executed at a predetermined cycle while the
エンジン温度に応じて未燃HCの発生状況が変化して、排気バルブ早閉じ制御による未燃HCの閉じ込め効果や排気バルブ遅閉じ制御による未燃HCの吸い戻し効果が変化するため、図5の所定圧力αのマップにより、冷却水温(エンジン温度の代用情報)に応じて所定圧力α(吸気管圧力低下状態の判定条件)を変更して、排気バルブ早閉じ制御から排気バルブ遅閉じ制御に切り換える時期を適正な時期に設定する。 The generation state of unburned HC changes according to the engine temperature, and the effect of confining unburned HC by the exhaust valve early closing control and the sucking back effect of unburned HC by the exhaust valve slow closing control change. Based on the map of the predetermined pressure α, the predetermined pressure α (determination condition for the intake pipe pressure drop state) is changed according to the coolant temperature (substitute information of the engine temperature) to switch from the exhaust valve early closing control to the exhaust valve late closing control. Set the time to an appropriate time.
尚、冷却水温以外のエンジン温度代用情報(例えば油温等)に応じて所定圧力αを算出するようにしても良い。或は、エンジン温度に応じて所定圧力αを算出するようにしても良い。 The predetermined pressure α may be calculated according to engine temperature substitution information (for example, oil temperature) other than the coolant temperature. Alternatively, the predetermined pressure α may be calculated according to the engine temperature.
この後、ステップ103に進み、吸気管圧力センサ19で検出した吸気管圧力が所定圧力αよりも低下したか否かによって吸気管圧力低下状態であるか否かを判定する。これらのステップ102,103の処理が特許請求の範囲でいう吸気管圧力低下状態判定手段としての役割を果たす。
Thereafter, the routine proceeds to step 103, where it is determined whether or not the intake pipe pressure is in a lowered state based on whether or not the intake pipe pressure detected by the intake
このステップ103で、吸気管圧力センサ19で検出した吸気管圧力が所定圧力α以上であり、まだ吸気管圧力低下状態になっていないと判定された場合には、吸気管圧力と排気圧との差が小さく、上死点後のピストン35の下降による未燃HCの吸い戻し効果が低いため、排気バルブ遅閉じ制御よりも排気バルブ早閉じ制御を実行した方が良いと判断して、排気バルブ早閉じ制御を次のようにして実行する。
If it is determined in
まず、ステップ104で、図6の所定進角量Aのマップを参照して、現在の冷却水温に応じた所定進角量Aを算出する。図6の所定進角量Aのマップは、冷却水温(エンジン温度の代用情報)が低くなるほど所定進角量Aが大きくなって排気バルブ早閉じ制御時の排気バルブ31の閉じ時期を進角するように設定されている。これにより、エンジン温度が低くなるほど未燃HCの発生量が多くなるのに対応して、排気バルブ早閉じ制御時の排気バルブ31の閉じ時期を進角して、排気バルブ早閉じ制御による未燃HCの閉じ込め効果を大きくする。
First, in
尚、冷却水温以外のエンジン温度代用情報(例えば油温等)に応じて所定進角量Aを算出するようにしても良い。或は、エンジン温度に応じて所定進角量Aを算出するようにしても良い。 It should be noted that the predetermined advance amount A may be calculated according to engine temperature substitution information other than the coolant temperature (for example, oil temperature or the like). Alternatively, the predetermined advance amount A may be calculated according to the engine temperature.
この後、ステップ105に進み、排気バルブタイミングを中間位置(例えば排気バルブ31の閉じ時期がほぼ上死点となる位置)から所定進角量Aだけ進角した位置まで進角させるように可変排気バルブタイミング装置33を制御して、排気バルブ31の閉じ時期を上死点前に制御する排気バルブ早閉じ制御を実行することで、未燃HCをシリンダ内に閉じ込めてHC排出量を低減する。これらのステップ104、105の処理が特許請求の範囲でいう排気バルブ早閉じ制御手段としての役割を果たす。
After this, the routine proceeds to step 105, where the variable exhaust is performed so that the exhaust valve timing is advanced from the intermediate position (for example, the position where the closing timing of the
この後、ステップ106に進み、吸気バルブタイミング(吸気バルブ30の開閉時期)を中間位置(例えば吸気バルブ30の開き時期がほぼ上死点となる位置)よりも進角させるように可変吸気バルブタイミング装置32を制御して、吸気バルブ30の閉じ時期を下死点に近付ける吸気バルブ早閉じ制御を実行する。これにより、混合気の圧縮開始時期を下死点付近に進角して、混合気の実圧縮比を高くして燃焼状態を安定化させる。このステップ106の処理が特許請求の範囲でいう吸気バルブ早閉じ制御手段としての役割を果たす。
Thereafter, the routine proceeds to step 106 where the variable intake valve timing is set so that the intake valve timing (opening / closing timing of the intake valve 30) is advanced from an intermediate position (for example, a position where the opening timing of the
その後、上記ステップ103で、吸気管圧力センサ19で検出した吸気管圧力が所定圧力αよりも低下して、吸気管圧力低下状態であると判定された場合には、吸気管圧力と排気圧との差が大きくなって、上死点後のピストン35の下降による未燃HCの吸い戻し効果が高くなるため、排気バルブ早閉じ制御よりも排気バルブ遅閉じ制御を実行した方が良いと判断して、排気バルブ遅閉じ制御を次のようにして実行する。
Thereafter, when it is determined in
まず、ステップ107で、図7の所定遅角量Bのマップを参照して、現在の冷却水温に応じた所定遅角量Bを算出する。図7の所定遅角量Bのマップは、冷却水温(エンジン温度の代用情報)が低くなるほど所定遅角量Bが大きくなって排気バルブ遅閉じ制御時の排気バルブ31の閉じ時期を遅角するように設定されている。これにより、エンジン温度が低くなるほど未燃HCの発生量が多くなるのに対応して、排気バルブ遅閉じ制御時の排気バルブ31の閉じ時期を遅角して、排気バルブ遅閉じ制御による未燃HCの吸い戻し効果を大きくする。
First, in
尚、冷却水温以外のエンジン温度代用情報(例えば油温等)に応じて所定遅角量Bを算出するようにしても良い。或は、エンジン温度に応じて所定遅角量Bを算出するようにしても良い。 It should be noted that the predetermined retardation amount B may be calculated according to engine temperature substitute information (for example, oil temperature) other than the coolant temperature. Alternatively, the predetermined retardation amount B may be calculated according to the engine temperature.
この後、ステップ108に進み、排気バルブタイミングを中間位置から所定遅角量Bだけ遅角した位置まで遅角させるように可変排気バルブタイミング装置33を制御して、排気バルブ31の閉じ時期を上死点後に制御する排気バルブ遅閉じ制御を実行することで、排気行程でシリンダから一旦排出された未燃HCを上死点後のピストン35の下降により効果的に吸い戻す。これらのステップ107、108の処理が特許請求の範囲でいう排気バルブ遅閉じ制御手段としての役割を果たす。
Thereafter, the routine proceeds to step 108, where the variable exhaust
この後、ステップ109に進み、吸気バルブタイミングを中間位置よりも遅角させるように可変吸気バルブタイミング装置32を制御する吸気バルブ遅閉じ制御を実行する。或は、吸気バルブタイミングを中間位置付近まで遅角させるように可変吸気バルブタイミング装置32を制御する吸気バルブ遅閉じ制御を実行するようにしても良い。
Thereafter, the routine proceeds to step 109, where the intake valve delay closing control for controlling the variable intake
一方、上記ステップ101で、アクセルONである(アクセルペダルが踏み込まれている)と判定された場合には、ステップ102以降の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。これにより、排気バルブ早閉じ制御及び排気バルブ遅閉じ制御を停止して、運転者のアクセル操作に応じた排気バルブタイミング制御を排気バルブ早閉じ制御や排気バルブ遅閉じ制御よりも優先的に実行する。
On the other hand, if it is determined in
以上説明した本実施例1では、図8のタイムチャートに示すように、エンジン11の始動開始時やその直後で、まだ吸気管圧力低下状態(吸気管圧力が所定圧力αよりも低下した状態)になっていないときには、上死点後のピストン35の下降による未燃HCの吸い戻し効果が低いため、排気バルブタイミングを進角して排気バルブ31の閉じ時期を上死点前に制御する排気バルブ早閉じ制御を実行することで、未燃HCをシリンダ内に閉じ込めてHC排出量を低減する。その後、吸気管圧力低下状態になったときには、上死点後のピストン35の下降による未燃HCの吸い戻し効果が高くなるため、排気バルブタイミングを遅角して排気バルブ31の閉じ時期を上死点後に制御する排気バルブ遅閉じ制御を実行することで、排気行程でシリンダから一旦排出された未燃HCを上死点後のピストン35の下降により効果的に吸い戻す。
In the first embodiment described above, as shown in the time chart of FIG. 8, at the start of the
これらの排気バルブ早閉じ制御による未燃HCの閉じ込め効果と排気バルブ遅閉じ制御による未燃HCの吸い戻し効果とを組み合わせることにより、図8に示す他の制御(排気バルブタイミングを進角固定して排気バルブ31の閉じ時期を上死点前に固定する制御、排気バルブタイミングを遅角固定して排気バルブ31の閉じ時期を上死点前に固定する制御、排気バルブタイミングを中間位置で固定して排気バルブ31の閉じ時期をほぼ上死点で固定する制御)に比べて、HC排出量を効果的に低減することができ、低エミッション化の要求を満たすことができる。
By combining the effect of unburned HC confinement by the exhaust valve early closing control and the unburned HC sucking back effect by the exhaust valve slow closing control, another control shown in FIG. 8 (the exhaust valve timing is fixed at an advanced angle). Control to fix the closing timing of the
ところで、可変排気バルブタイミング装置33で排気バルブ31の開閉時期を進角させて排気バルブ早閉じ制御を実行すると、排気バルブ31の開き時期も進角されるため、燃焼ガスの排気開始時期が早くなって燃焼状態が不安定になる可能性がある。
By the way, when the opening / closing timing of the
この対策として、本実施例1では、排気バルブ早閉じ制御時に吸気バルブ30の閉じ時期を下死点に近付ける吸気バルブ早閉じ制御を実行するようにしたので、混合気の圧縮開始時期を下死点付近に進角して、混合気の実圧縮比を高くして燃焼状態を安定化させることができる。
As a countermeasure against this, in the first embodiment, the intake valve early closing control is executed to bring the closing timing of the
尚、上記実施例1では、吸気管圧力センサ19で検出した吸気管圧力が所定圧力αよりも低下したか否かによって吸気管圧力低下状態であるか否かを判定するようにしたが、吸気管圧力モデル等を用いてエンジン運転状態(例えばエンジン回転速度や吸入空気量等)に基づいて吸気管圧力を推定し、この吸気管圧力推定値が所定圧力αよりも低下したか否かによって吸気管圧力低下状態であるか否かを判定するようにしても良い。このようにすれば、吸気管圧力センサを備えていないシステムに本発明を適用する場合でも、吸気管圧力推定値を用いて吸気管圧力低下状態であるか否かを精度良く判定することができる。
In the first embodiment, it is determined whether or not the intake pipe pressure is reduced depending on whether or not the intake pipe pressure detected by the intake
次に、図9及び図10を用いて本発明の実施例2を説明する。
本実施例2では、後述する図9の排気バルブタイミング制御ルーチンを実行することで、エンジン始動後の経過時間が所定時間βを越えたか否かによって吸気管圧力低下状態であるか否かを判定するようにしている。エンジン始動後の経過時間に応じて吸気管圧力が低下するため、エンジン始動後の経過時間が所定時間βを越えたか否かを判定すれば、吸気管圧力が所定圧力αよりも低下した吸気管圧力低下状態であるか否かを精度良く判定することができる。
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
In the second embodiment, an exhaust valve timing control routine of FIG. 9 to be described later is executed to determine whether or not the intake pipe pressure is in a lowered state based on whether or not the elapsed time after engine start exceeds a predetermined time β. Like to do. Since the intake pipe pressure decreases according to the elapsed time after the engine start, if it is determined whether or not the elapsed time after the engine start exceeds the predetermined time β, the intake pipe whose intake pipe pressure has decreased below the predetermined pressure α. It is possible to accurately determine whether or not the pressure is reduced.
図9に示す排気バルブタイミング制御ルーチンでは、ステップ201で、アクセルOFFであると判定されれば、ステップ202に進み、エンジン始動後(例えばエンジン11の初爆後又は完爆判定後)の経過時間をカウントアップした後、ステップ203に進み、図10の所定時間βのマップを参照して、現在の冷却水温に応じた所定時間βを算出する。ここで、所定時間βは、エンジン始動後に吸気管圧力が所定圧力αよりも低下した吸気管圧力低下状態になるのに必要な時間に相当する。
In the exhaust valve timing control routine shown in FIG. 9, if it is determined in
エンジン温度に応じて未燃HCの発生状況が変化して、排気バルブ早閉じ制御による未燃HCの閉じ込め効果や排気バルブ遅閉じ制御による未燃HCの吸い戻し効果が変化するため、図10の所定時間βのマップにより、冷却水温(エンジン温度の代用情報)に応じて所定時間β(吸気管圧力低下状態の判定条件)を変更して、排気バルブ早閉じ制御から排気バルブ遅閉じ制御に切り換える時期を適正な時期に設定する。 The generation state of unburned HC changes according to the engine temperature, and the effect of confining unburned HC by the exhaust valve early closing control and the sucking back effect of unburned HC by the exhaust valve slow closing control change. The predetermined time β is changed from the exhaust valve early closing control to the exhaust valve late closing control by changing the predetermined time β (determination condition of the intake pipe pressure drop state) according to the coolant temperature (substitute information of the engine temperature) by the predetermined time β map. Set the time to an appropriate time.
尚、冷却水温以外のエンジン温度代用情報(例えば油温等)に応じて所定時間βを算出するようにしても良い。或は、エンジン温度に応じて所定時間βを算出するようにしても良い。 Note that the predetermined time β may be calculated according to engine temperature substitution information other than the coolant temperature (for example, oil temperature). Alternatively, the predetermined time β may be calculated according to the engine temperature.
この後、ステップ204に進み、エンジン始動後の経過時間が所定時間βを越えたか否かによって吸気管圧力低下状態であるか否かを判定する。これらのステップ203、204の処理が特許請求の範囲でいう吸気管圧力低下状態判定手段としての役割を果たす。
Thereafter, the routine proceeds to step 204, where it is determined whether or not the intake pipe pressure is in a lowered state based on whether or not the elapsed time after the engine start exceeds a predetermined time β. The processing in these
このステップ204で、エンジン始動後の経過時間が所定時間β以下であり、まだ吸気管圧力低下状態になっていないと判定された場合には、吸気管圧力と排気圧との差が小さく、上死点後のピストン35の下降による未燃HCの吸い戻し効果が低いため、排気バルブ遅閉じ制御よりも排気バルブ早閉じ制御を実行した方が良いと判断して、排気バルブ早閉じ制御と吸気バルブ早閉じ制御を実行する(ステップ205〜207)。
In this
その後、上記ステップ204で、エンジン始動後の経過時間が所定時間βを越えて、吸気管圧力低下状態であると判定された場合には、吸気管圧力と排気圧との差が大きくなって、上死点後のピストン35の下降による未燃HCの吸い戻し効果が高くなるため、排気バルブ早閉じ制御よりも排気バルブ遅閉じ制御を実行した方が良いと判断して、排気バルブ遅閉じ制御と吸気バルブ遅閉じ制御を実行する(ステップ208〜210)を実行する。
Thereafter, in
以上説明した本実施例2では、エンジン始動後の経過時間が所定時間βを越えたか否かによって吸気管圧力低下状態であるか否かを判定するようにしたので、吸気管圧力センサを備えていないシステムに本発明を適用する場合でも、吸気管圧力推定値を用いて吸気管圧力低下状態であるか否かを精度良く判定することができる。 In the second embodiment described above, the intake pipe pressure sensor is provided because it is determined whether or not the intake pipe pressure is in a lowered state based on whether or not the elapsed time after engine start exceeds the predetermined time β. Even when the present invention is applied to a system that does not include the intake pipe pressure, it is possible to accurately determine whether or not the intake pipe pressure is reduced using the estimated intake pipe pressure.
尚、本発明は、図1に示すような吸気ポート噴射エンジンに限定されず、筒内噴射エンジン等にも適用して実施できる等、種々変更して実施できる。 The present invention is not limited to the intake port injection engine as shown in FIG. 1, but can be implemented with various modifications such as being applicable to a cylinder injection engine.
11…エンジン(内燃機関)、12…吸気管、16…スロットルバルブ、21…燃料噴射弁、22…点火プラグ、23…排気管、26…冷却水温センサ、29…ECU(排気バルブ早閉じ制御手段,吸気管圧力低下状態判定手段,排気バルブ遅閉じ制御手段,吸気バルブ早閉じ制御手段)、30…吸気バルブ、31…排気バルブ、32…可変吸気バルブタイミング装置、33…可変排気バルブタイミング装置、34…アクセルセンサ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
内燃機関の吸気管圧力が所定圧力よりも低下した吸気管圧力低下状態であるか否かを判定する吸気管圧力低下状態判定手段と、
前記吸気管圧力低下状態判定手段により前記吸気管圧力低下状態であると判定されたときに前記排気バルブの閉じ時期を上死点後に制御する排気バルブ遅閉じ制御を実行する排気バルブ遅閉じ制御手段と、
前記排気バルブの開閉時期を変化させる可変排気バルブタイミング装置とを備えた内燃機関の制御装置において、
前記排気バルブ早閉じ制御手段は、前記排気バルブの開閉時期を進角させるように前記可変排気バルブタイミング装置を制御することで前記排気バルブ早閉じ制御を実行し、
前記排気バルブ遅閉じ制御手段は、前記排気バルブの開閉時期を遅角させるように前記可変排気バルブタイミング装置を制御することで前記排気バルブ遅閉じ制御を実行し、
前記排気バルブ早閉じ制御時に吸気バルブの閉じ時期を下死点に近付ける吸気バルブ早閉じ制御を実行する吸気バルブ早閉じ制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。 Exhaust valve early closing control means for executing exhaust valve early closing control for controlling the closing timing of the exhaust valve before top dead center when the internal combustion engine is started,
An intake pipe pressure drop state determining means for determining whether or not the intake pipe pressure of the internal combustion engine is in an intake pipe pressure drop state lower than a predetermined pressure;
Exhaust valve slow closing control means for executing exhaust valve slow closing control for controlling the closing timing of the exhaust valve after top dead center when it is determined by the intake pipe pressure drop state determining means that the intake pipe pressure is in a lowered state. and,
In a control device for an internal combustion engine comprising a variable exhaust valve timing device for changing the opening and closing timing of the exhaust valve,
The exhaust valve early closing control means executes the exhaust valve early closing control by controlling the variable exhaust valve timing device so as to advance the opening / closing timing of the exhaust valve,
The exhaust valve slow closing control means executes the exhaust valve slow closing control by controlling the variable exhaust valve timing device so as to retard the opening / closing timing of the exhaust valve,
A control apparatus for an internal combustion engine, comprising: intake valve early closing control means for performing intake valve early closing control for bringing the closing timing of the intake valve close to bottom dead center during the exhaust valve early closing control .
前記吸気バルブ早閉じ制御手段は、前記吸気バルブの開閉時期を進角させるように前記可変吸気バルブタイミング装置を制御することで前記吸気バルブ早閉じ制御を実行することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 A variable intake valve timing device for changing the opening and closing timing of the intake valve;
The intake valve early closing control means to claim 1, characterized in that performing the intake valve earlier closing control by controlling the variable intake valve timing device so as to advance the closing timing of the intake valve The internal combustion engine control device described.
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