JP5282679B2 - Internal combustion engine and control method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関およびその制御方法に関し、更に詳しくは、カムを用いることなくクランクシャフトの回転角度に依存しない任意のタイミングと任意のリフト量とで吸気バルブおよび排気バルブを開閉可能なカムレス方式の駆動装置を有する内燃機関において始動性を向上させることができる内燃機関およびその制御方法に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine and a control method thereof, and more particularly, a camless system capable of opening and closing an intake valve and an exhaust valve at an arbitrary timing and an arbitrary lift amount without using a cam and not depending on a rotation angle of a crankshaft. TECHNICAL FIELD The present invention relates to an internal combustion engine capable of improving startability in an internal combustion engine having the driving device and a control method therefor.

近年、自動車用エンジンに対する排ガス規制強化や燃費改善の要求増大に伴って燃焼制御の高度化が進んでいる。燃焼制御を改善するための１つの方法として、エンジンの吸排気バルブの動作タイミングを運転状態に応じて任意に変化させる可変バルブ機構があり、中でも、カムシャフトが無く、クランクシャフトの回転角度をセンサ等の検出手段によって認識し、コントローラが各気筒の運転行程（吸気、圧縮、膨張、排気）に合わせて最適なタイミングで吸排気バルブの動作を制御する、カムレスエンジンの開発が進められている（例えば特許文献１参照）。   In recent years, combustion control has become more advanced with the increasing demand for exhaust gas regulations and fuel efficiency improvements for automobile engines. One method for improving combustion control is a variable valve mechanism that arbitrarily changes the operation timing of the intake / exhaust valves of the engine according to the operating state. Among them, there is no camshaft, and the rotation angle of the crankshaft is a sensor. Development of a camless engine is being developed in which the controller recognizes the intake / exhaust valve operation at the optimal timing according to the operation stroke (intake, compression, expansion, exhaust) of each cylinder. (For example, refer to Patent Document 1).

特開２００３−３２８７１３号公報JP 2003-328713 A

ところで、上記したカムレスエンジンは、吸排気バルブの動作（タイミング、リフト量）の自由度が極めて高い反面、誤った指示を与えると吸排気バルブがピストンに簡単に干渉してエンジンに大きなダメージを与える危険性がある。このため、ピストンの位置（すなわち、クランク角度）の認識は、カムレスエンジンにおいて非常に重要であるが、一般のエンジンコントローラではソフトおよびハードの性能に限界があり、エンジン始動時および停止時の極低速領域で、クランク角度を認識することができない領域がある。   By the way, the camless engine described above has a very high degree of freedom in the operation (timing, lift amount) of the intake and exhaust valves, but if an incorrect instruction is given, the intake and exhaust valves can easily interfere with the piston and cause significant damage to the engine. There is a risk of giving. For this reason, the recognition of the piston position (ie, crank angle) is very important in a camless engine. However, in general engine controllers, there are limits to the performance of software and hardware. There is a region where the crank angle cannot be recognized in the low speed region.

この領域では、エンジンを保護するため、吸排気バルブを強制的に閉弁状態にしている。この操作では、エンジンを停止する際、燃料噴射を停止して動力計をモータリング状態とし、コントローラへの手動指示で全バルブを全閉状態に保持してからエンジン（動力計）を停止させるという複雑な手順が必要である。これは、そのようにしないと、エンジンを停止する際の機関速度減少時に、一定回転数以下ではコントローラがクランク角度を認識することができない状態（回転同期がはずれた状態）となり、バルブを所望の角度タイミングで開閉制御することができないので、バルブが開いたままとなってピストンと干渉する危険があるためである。   In this region, the intake and exhaust valves are forcibly closed to protect the engine. In this operation, when the engine is stopped, fuel injection is stopped and the dynamometer is put into a motoring state, and the engine (dynamometer) is stopped after all valves are held in a fully closed state by a manual instruction to the controller. Complex procedures are required. Otherwise, when the engine speed is reduced when the engine is stopped, the controller cannot recognize the crank angle below a certain number of revolutions (the state where the rotation is out of sync), and the valve is This is because the opening / closing control cannot be performed at the angle timing, and there is a risk that the valve remains open and interferes with the piston.

しかし、上記の場合にはエンジン始動時にバルブを全て閉じた状態でセルモータを回すことになるので、セルモータへの負荷が大きく、クランクシャフトの回転速度（クランキング速度）が上がり難くなり、エンジンの始動性が低下するという問題がある。   However, in the above case, since the cell motor is rotated with all the valves closed when the engine is started, the load on the cell motor is large and the rotation speed (cranking speed) of the crankshaft is difficult to increase. There is a problem that the performance is lowered.

本発明の目的は、カムを用いることなくクランクシャフトの回転角度に依存しない任意のタイミングと任意のリフト量とで吸気バルブおよび排気バルブを開閉可能なカムレス方式の駆動装置を有する内燃機関において始動性を向上させることができる内燃機関およびその制御方法を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to start an internal combustion engine having a camless drive device capable of opening and closing an intake valve and an exhaust valve at an arbitrary timing and an arbitrary lift amount that do not depend on the rotation angle of the crankshaft without using a cam. It is an object to provide an internal combustion engine and a control method thereof.

上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、カムを用いることなくクランクシャフトの回転角度に依存しない任意のタイミングと任意のリフト量とで吸気バルブおよび排気バルブを開閉可能な駆動装置を備える内燃機関において、前記内燃機関の始動時に、前記内燃機関に設けられた前記吸気バルブおよび排気バルブの１つ以上のバルブを、前記内燃機関の運転時の開弁状態の前記吸気バルブおよび排気バルブの第１リフト量よりも小さな第２リフト量で開くように前記駆動装置に指示する制御部を有し、前記制御部は、前記内燃機関の始動時に、前記内燃機関に設けられた前記吸気バルブを全て閉じ、前記内燃機関に設けられた前記排気バルブの１つ以上のバルブを前記第２リフト量で開くように前記駆動装置に指示すると共に、前記内燃機関の停止時には、内燃機関の回転数が角度同期を外れる一定の回転数以下では、前記吸気バルブおよび前記排気バルブの全バルブを閉弁した状態とするように構成されたものである。 In order to achieve the above object, an internal combustion engine of the present invention is a drive device that can open and close an intake valve and an exhaust valve at an arbitrary timing and an arbitrary lift amount that do not depend on the rotation angle of the crankshaft without using a cam. In the internal combustion engine, when the internal combustion engine is started , one or more valves of the intake valve and the exhaust valve provided in the internal combustion engine are connected to the intake valve and the exhaust valve in a valve open state when the internal combustion engine is operated. the first have a controller that instructs the drive device to open a small second lift amount than the lift amount, the control unit, when starting of the internal combustion engine, the intake valve provided in the internal combustion engine And instructing the drive device to open one or more of the exhaust valves provided in the internal combustion engine by the second lift amount, During stop of the internal combustion engine, in the following a constant rotational speed of the rotational speed of the internal combustion engine is out of the angle synchronization is one that is configured to a state of being closed all valves of the intake valve and the exhaust valve.

また、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の制御方法は、カムを用いることなくクランク軸の回転角度に依存しない任意のタイミングと任意のリフト量とで吸気バルブおよび排気バルブを開閉可能な駆動装置を備える内燃機関の制御方法において、前記内燃機関の始動時に、前記内燃機関に設けられた前記吸気バルブおよび排気バルブの１つ以上のバルブを、前記内燃機関の運転時の開弁状態の前記吸気バルブおよび排気バルブの第１リフト量よりも小さな第２リフト量で開く制御を行い、前記内燃機関の始動時に、前記内燃機関に設けられた前記吸気バルブを全て閉じ、前記内燃機関に設けられた前記排気バルブの１つ以上のバルブを前記第２リフト量で開く制御を行うと共に、前記内燃機関の停止時には、内燃機関の回転数が角度同期を外れる一定の回転数以下では、前記吸気バルブおよび前記排気バルブの全バルブを閉弁した状態とするものである。 In addition, the control method of the internal combustion engine of the present invention for achieving the above object opens and closes the intake valve and the exhaust valve at an arbitrary timing and an arbitrary lift amount that do not depend on the rotation angle of the crankshaft without using a cam. In the control method of an internal combustion engine provided with a possible drive device, when the internal combustion engine is started , one or more valves of the intake valve and the exhaust valve provided in the internal combustion engine are opened during operation of the internal combustion engine. Control is performed to open the intake valve and the exhaust valve with a second lift amount smaller than the first lift amount, and when the internal combustion engine is started, all the intake valves provided in the internal combustion engine are closed, and the internal combustion engine is closed. Control is performed to open one or more of the exhaust valves provided at the second lift amount, and when the internal combustion engine is stopped, the rotational speed of the internal combustion engine is In the following a constant rotational speed of time out of the synchronization, is to a state of being closed all valves of the intake valve and the exhaust valve.

本発明によれば、内燃機関の始動時または停止時に、内燃機関に設けられた吸気バルブおよび排気バルブの１つ以上のバルブをピストンに衝突しないように僅かに開くことにより、内燃機関の始動時にセルモータへの負荷を軽減でき、クランクシャフトの回転数を速やかに上昇させることができるので、内燃機関の始動性を向上させることができる。   According to the present invention, when the internal combustion engine is started or stopped, at least one of the intake valve and the exhaust valve provided in the internal combustion engine is slightly opened so as not to collide with the piston. Since the load on the cell motor can be reduced and the rotation speed of the crankshaft can be quickly increased, the startability of the internal combustion engine can be improved.

また、内燃機関に設けられた吸気バルブおよび排気バルブの全てのバルブを開いた場合は、吸気バルブおよび排気バルブの制御系の異常をも確認することができるので、内燃機関の安全性をも向上させることができる。   In addition, when all the intake and exhaust valves provided in the internal combustion engine are opened, abnormalities in the control system of the intake and exhaust valves can be confirmed, improving the safety of the internal combustion engine. Can be made.

本発明の実施の形態の内燃機関の要部構成図である。It is a principal part block diagram of the internal combustion engine of embodiment of this invention. ノーマルカムとカムレスとでバルブプロファイルを比較して示したグラフ図である。It is the graph which showed the valve profile by comparing with a normal cam and a camless. 図１の内燃機関の始動時のバルブ動作プロセスを示した行程図である。FIG. 2 is a stroke diagram illustrating a valve operation process at the time of starting the internal combustion engine of FIG. 1. 図１の内燃機関の始動時のバルブタイミングの一例を示したグラフ図である。FIG. 2 is a graph showing an example of valve timing when starting the internal combustion engine of FIG. 1. 図１の内燃機関の通常運転時のバルブタイミングの一例を示したグラフ図である。FIG. 2 is a graph showing an example of valve timing during normal operation of the internal combustion engine of FIG. 1.

以下、本発明の実施の形態の内燃機関について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１は本実施の形態の内燃機関の要部の構成図を示している。   FIG. 1 shows a configuration diagram of a main part of the internal combustion engine of the present embodiment.

本実施の形態の内燃機関は、例えばディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１である。このエンジン１は、シリンダ（燃焼室）内において圧縮されて高温になった空気に燃料を供給した時に起こる自己着火をもとにした膨張でシリンダ内のピストンを押し出す構成を有しており、トラック等のような自動車に搭載される。なお、本発明はディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジン等にも適用することもできる。   The internal combustion engine of the present embodiment is, for example, a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) 1. This engine 1 has a configuration in which a piston in a cylinder is pushed out by expansion based on self-ignition that occurs when fuel is supplied to air that has been compressed and heated to high temperature in a cylinder (combustion chamber). Mounted on automobiles such as. In addition, this invention is not limited to a diesel engine, It can also apply to a gasoline engine etc.

このエンジン１は、電子制御ユニット（Engine Control Unit：以下、ＥＣＵという）２と、動弁システム（駆動装置）３とを備えている。   The engine 1 includes an electronic control unit (Engine Control Unit: hereinafter referred to as ECU) 2 and a valve operating system (drive device) 3.

ＥＣＵ２は、エンジン１の運転における電気的な制御を総合的に行うためのマイクロコントローラである。ＥＣＵ２には、エンジン１の運転状態（クランク角度、回転速度、エンジン負荷等）を検出するセンサが電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、その各センサからの信号に基づいてエンジン１の運転状態を把握し、それに応じた駆動信号をインジェクタ（燃料噴射装置）の電磁ソレノイドに送信することにより、インジェクタからの燃料の噴射を実行したり停止したりする。   The ECU 2 is a microcontroller for comprehensively performing electrical control in the operation of the engine 1. The ECU 2 is electrically connected to a sensor that detects the operating state (crank angle, rotational speed, engine load, etc.) of the engine 1. The ECU 2 grasps the operating state of the engine 1 based on the signals from the respective sensors, and transmits the corresponding drive signal to the electromagnetic solenoid of the injector (fuel injection device), thereby executing fuel injection from the injector. To stop or stop.

動弁システム３は、カムを用いることなくクランクシャフトの回転角度に依存しない任意のタイミングと任意のリフト量とでバルブ４を開閉可能なカムレス型の駆動システムで構成される。なお、図１では１個のバルブ４を例示している。このバルブ４は吸気バルブまたは排気バルブのいずれかである。   The valve operating system 3 is configured by a camless drive system that can open and close the valve 4 at an arbitrary timing and an arbitrary lift amount that do not depend on the rotation angle of the crankshaft without using a cam. In FIG. 1, one valve 4 is illustrated. This valve 4 is either an intake valve or an exhaust valve.

バルブ４は、バルブヘッド４ａとバルブステム４ｂとを一体的に有している。このバルブ４は、昇降可能な状態でシリンダヘッド６に設置されている。バルブステム４ｂの外周には、リフトセンサ７が設置されている。このリフトセンサ７は、バルブ４のリフト量を検出するためのセンサであり、ＥＣＵ２と電気的に接続されている。また、バルブステム４ｂの外周には、バルブスプリング８がバルブステム４ｂの外周を囲繞するように設置されている。このバルブスプリング８は、例えばコイルバネからなり、バルブ４を閉弁方向に付勢するように圧縮状態で設置されている。   The valve 4 integrally includes a valve head 4a and a valve stem 4b. The valve 4 is installed in the cylinder head 6 in a state where it can be raised and lowered. A lift sensor 7 is installed on the outer periphery of the valve stem 4b. The lift sensor 7 is a sensor for detecting the lift amount of the valve 4 and is electrically connected to the ECU 2. A valve spring 8 is installed on the outer periphery of the valve stem 4b so as to surround the outer periphery of the valve stem 4b. The valve spring 8 is formed of a coil spring, for example, and is installed in a compressed state so as to urge the valve 4 in the valve closing direction.

また、バルブ４は、例えば油圧で動作する。この油圧は、専用の高圧供給ポンプ（油圧ポンプ）１１により形成される。この高圧供給ポンプ１１は、ドライバ回路１２を介してＥＣＵ２と電気的に接続されており、そのポンプ動作がＥＣＵ２により制御される。   Further, the valve 4 operates by, for example, hydraulic pressure. This hydraulic pressure is formed by a dedicated high-pressure supply pump (hydraulic pump) 11. The high-pressure supply pump 11 is electrically connected to the ECU 2 via the driver circuit 12, and the pump operation is controlled by the ECU 2.

また、この高圧供給ポンプ１１の回転軸にはギア１３ａが接続されており、クランクシャフトの１／２の速度で回転している。このギア１３ａの近傍には回転センサ１４ａが配置されている。一方、クランクシャフトにはギア１３ｂが接続されており、このギア１３ｂの近傍には回転センサ１４ｂが配置されている。回転センサ１４ａ，１４ｂは、ギア１３ａ，１３ｂの回転角度を検出するためのセンサであり、ＥＣＵ２と電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、このような速度の異なる２軸の回転速度を検出し、演算することで、クランク角度（０〜７２０°ＣＡ）を把握する。作動流体としては、例えばエンジン１の燃料と共通の軽油が使用されている。   A gear 13a is connected to the rotary shaft of the high-pressure supply pump 11 and rotates at a speed that is 1/2 that of the crankshaft. A rotation sensor 14a is disposed in the vicinity of the gear 13a. On the other hand, a gear 13b is connected to the crankshaft, and a rotation sensor 14b is disposed in the vicinity of the gear 13b. The rotation sensors 14a and 14b are sensors for detecting the rotation angle of the gears 13a and 13b, and are electrically connected to the ECU 2. The ECU 2 detects the crank speed (0 to 720 ° CA) by detecting and calculating the rotational speeds of the two axes having different speeds. As the working fluid, for example, light oil common to the fuel of the engine 1 is used.

高圧供給ポンプ１１から供給された油圧は、それぞれのバルブ４の機構部に加わっているが、非制御状態では油圧経路が遮断されており、バルブ４は現在位置で保持されている。この油圧経路には、電磁弁１５が設置されており、この電磁弁１５のオンオフにより、バルブ４の開閉動作が制御されている。電磁弁１５は、１つのバルブ４に対して、開弁用電磁弁１５ａと閉弁用電磁弁１５ｂとの２つの電磁弁がある。例えば６気筒２４バルブエンジンでは、合計で４８個の電磁弁１５が設置される。   Although the hydraulic pressure supplied from the high-pressure supply pump 11 is applied to the mechanical parts of the respective valves 4, the hydraulic path is blocked in the non-controlled state, and the valve 4 is held at the current position. An electromagnetic valve 15 is installed in the hydraulic path, and the opening / closing operation of the valve 4 is controlled by turning the electromagnetic valve 15 on and off. The solenoid valve 15 has two solenoid valves, that is, a valve opening solenoid valve 15 a and a valve closing solenoid valve 15 b with respect to one valve 4. For example, in a 6-cylinder 24 valve engine, a total of 48 electromagnetic valves 15 are installed.

開弁用電磁弁１５ａは、バルブ４の開弁動作を制御するための制御弁であり、高圧供給ポンプ１１と圧力室１８とを結ぶ油圧経路に設置されている。圧力室１８は、バルブ４の開弁のための加圧された作動流体が高圧供給ポンプ１１から供給される部屋であり、シリンダヘッド６上のカムレスブロック２０においてバルブステム４ｂの上部に形成されている。圧力室１８の底面にはバルブステム４ｂの上端面（受圧面）が露出されている。   The valve opening solenoid valve 15 a is a control valve for controlling the valve opening operation of the valve 4, and is installed in a hydraulic path connecting the high pressure supply pump 11 and the pressure chamber 18. The pressure chamber 18 is a chamber in which pressurized working fluid for opening the valve 4 is supplied from the high-pressure supply pump 11, and is formed at the upper portion of the valve stem 4 b in the camless block 20 on the cylinder head 6. ing. The upper end surface (pressure receiving surface) of the valve stem 4b is exposed on the bottom surface of the pressure chamber 18.

閉弁用電磁弁１５ｂは、バルブ４の閉弁動作を制御するための制御弁であり、低圧ライン２１と圧力室１８とを結ぶ油圧経路に設置されている。低圧ライン２１は閉弁時に圧力室１８の高圧作動流体を逃がすためのラインであり、低圧となった作動流体は高圧供給ポンプ１１により再加圧される。   The valve closing solenoid valve 15 b is a control valve for controlling the valve closing operation of the valve 4, and is installed in a hydraulic path connecting the low pressure line 21 and the pressure chamber 18. The low pressure line 21 is a line for releasing the high pressure working fluid in the pressure chamber 18 when the valve is closed, and the working fluid that has become low pressure is repressurized by the high pressure supply pump 11.

開弁用電磁弁１５ａおよび閉弁用電磁弁１５ｂは、それぞれドライバ回路１２を介してＥＣＵ２に電気的に接続されており、その各々の電磁弁の開閉動作がＥＣＵ２により制御される。バルブ動作量（燃焼室内へのバルブ突き出し量）は、開弁用電磁弁１５ａに加えるパルス幅により決定され、バルブ動作タイミングは、そのパルスをクランク角の何度で出力するかにより決定される。バルブ４を閉じる場合も同様である（ただし、必ず全閉状態になる）。   The opening solenoid valve 15a and the closing solenoid valve 15b are electrically connected to the ECU 2 via the driver circuit 12, and the opening / closing operation of each solenoid valve is controlled by the ECU 2. The valve operation amount (valve protrusion amount into the combustion chamber) is determined by the pulse width applied to the valve opening solenoid valve 15a, and the valve operation timing is determined by how many times the pulse is output as the crank angle. The same applies when the valve 4 is closed (although it is always in the fully closed state).

バルブ４の開弁動作に際しては、開弁用電磁弁１５ａを開き、閉弁用電磁弁１５ｂを閉じた状態で、矢印Ａで示すように、高圧供給ポンプ１１から圧力室１８に高圧の作動流体を供給するとバルブ４が開方向（図１の下方側）に押され、この押圧力がバルブスプリング８の付勢力を上回るとバルブ４が下方に開弁する。   When the valve 4 is opened, a high-pressure working fluid is supplied from the high-pressure supply pump 11 to the pressure chamber 18 as indicated by an arrow A with the valve-opening electromagnetic valve 15a opened and the valve-closing electromagnetic valve 15b closed. When the pressure is supplied, the valve 4 is pushed in the opening direction (the lower side in FIG. 1), and when this pressing force exceeds the urging force of the valve spring 8, the valve 4 opens downward.

バルブ４の閉弁動作に際しては、開弁用電磁弁１５ａを閉じ、閉弁用電磁弁１５ｂを開いた状態で、矢印Ｂに示すように、圧力室１８内の不要となった高圧作動流体が低圧ライン２１に流れ込み、バルブ４がバルブスプリング８の付勢力により閉方向（図１の上方側）に戻され、バルブ４が上方に閉弁する。   During the valve closing operation of the valve 4, the unnecessary high-pressure working fluid in the pressure chamber 18 is removed as indicated by the arrow B with the valve opening solenoid valve 15 a closed and the valve closing solenoid valve 15 b opened. The valve 4 flows into the low-pressure line 21 and is returned to the closing direction (upward in FIG. 1) by the urging force of the valve spring 8, and the valve 4 is closed upward.

このようなカムレス型の動弁システム３においては、ＥＣＵ２からの制御パルス幅やタイミング等を変えることによりバルブ４の開閉を自由に制御することができる。図２は、ノーマルカムとカムレスとでバルブプロファイルを比較して示している。符号Ｖ０はカムを用いるノーマルカムのバルブプロファイルを示し、符号Ｖ１はカムを用いないカムレスのバルブプロファイルを示している。カムレスの場合、バルブリフト量を種々変えることができる。なお、図２ではリフト量のみを変更しているが、カムレスの場合、動作開始・終了タイミングも自由に設定できる。   In such a camless type valve operating system 3, the opening and closing of the valve 4 can be freely controlled by changing the control pulse width, timing, etc. from the ECU 2. FIG. 2 shows a comparison of valve profiles for a normal cam and a camless. Symbol V0 indicates a valve profile of a normal cam using a cam, and symbol V1 indicates a camless valve profile not using a cam. In the case of camless, the valve lift can be variously changed. In FIG. 2, only the lift amount is changed, but in the case of camless, the operation start / end timing can also be set freely.

次に、本実施の形態のエンジン１のＥＣＵ２の制御によるバルブ動作の一例を図３〜図５を参照しながら説明する。   Next, an example of the valve operation by the control of the ECU 2 of the engine 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図３は、エンジン１の始動時のバルブ動作プロセスを示した行程図である。   FIG. 3 is a stroke diagram showing a valve operation process when the engine 1 is started.

まず、図３に示すように、エンジン１の始動１００、クランキング１０１、クランクシャフトの回転上昇行程１０２を経て、角度同期行程１０３ａおよびバルブ作動油圧の上昇行程１０３ｂを並列的に行う。   First, as shown in FIG. 3, an angle synchronization stroke 103 a and a valve actuation hydraulic pressure increase stroke 103 b are performed in parallel through the start 100 of the engine 1, the cranking 101, and the crankshaft rotation increase stroke 102.

エンジン１の始動１００に際して、全気筒の全バルブを閉じたままとすると、クランキング時の燃焼室のピストンの上下運動により燃焼室内は高圧または負圧を繰り返し、セルモータの負担が増大することによりクランキング速度（クランクシャフトの回転数）が上昇し難い。また、バルブ動作のためには、カム・クランクセンサが現在のクランク角度を認識するための角度同期行程１０３ａおよびバルブ作動油圧の上昇行程１０３ｂが必要であるが、上記のようにクランク速度が上昇し難いと、角度同期行程１０３ａおよびバルブ作動油圧の上昇行程１０３ｂに要する時間が増えてエンジン１の始動性が低下し、バッテリーへの負担も大きい。   If all the valves of all the cylinders are kept closed at the time of starting 100 of the engine 1, the combustion chamber repeats high pressure or negative pressure by the vertical movement of the piston of the combustion chamber during cranking, and the load on the cell motor increases. The ranking speed (crankshaft rotation speed) is difficult to increase. In addition, for the valve operation, an angle synchronization process 103a for the cam / crank sensor to recognize the current crank angle and an increase process 103b of the valve operating hydraulic pressure are necessary, but the crank speed increases as described above. If it is difficult, the time required for the angle synchronization process 103a and the valve operation hydraulic pressure increase process 103b increases, the startability of the engine 1 decreases, and the burden on the battery is large.

そこで、本実施の形態のエンジン１においては、エンジン１の始動１００に際して、全気筒の全バルブ４を、第２リフト量だけ開く。この第２リフト量は、エンジン１の通常運転時における開弁状態のバルブ４（吸気バルブおよび排気バルブ）の第１リフト量よりも小さなリフト量であり、燃焼室のピストンに干渉しない僅かな量（１〜２ｍｍ程度）である。   Therefore, in the engine 1 of the present embodiment, when the engine 1 is started 100, all the valves 4 of all the cylinders are opened by the second lift amount. This second lift amount is a lift amount smaller than the first lift amount of the valve 4 (intake valve and exhaust valve) in the open state during normal operation of the engine 1, and is a slight amount that does not interfere with the piston of the combustion chamber. (About 1-2 mm).

これにより、エンジン１の始動時にセルモータへの負荷を軽減でき、クランクシャフトの回転数を速やかに上昇させることができ、角度同期および油圧上昇に要する時間も短縮できる。このため、エンジン１の始動時間を短縮でき、エンジン１の始動性を向上させることができる。このため、バッテリーへの負担も低減できる。   As a result, the load on the cell motor can be reduced when the engine 1 is started, the number of rotations of the crankshaft can be quickly increased, and the time required for angle synchronization and hydraulic pressure increase can also be shortened. For this reason, the start time of the engine 1 can be shortened, and the startability of the engine 1 can be improved. For this reason, the burden on the battery can be reduced.

また、吸気バルブおよび排気バルブの全てのバルブ４を開くことにより、吸気バルブおよび排気バルブの制御系（電気系および油圧系）の異常をも同時に確認することができるので、エンジン１の安全性をも向上させることができる。   Further, by opening all the valves 4 of the intake valve and the exhaust valve, it is possible to simultaneously check the abnormality of the control system (electric system and hydraulic system) of the intake valve and the exhaust valve. Can also be improved.

ただし、エンジン始動時のバルブ４の開弁動作においては、セルモータの負荷を低減できれば良いので、必ずしもエンジン１の全気筒の全バルブ４を開弁する必要は無く、エンジン１の吸気バルブおよび排気バルブの１つ以上のバルブ４を、上記した第２リフト量で開けば良い。   However, in the opening operation of the valve 4 at the time of starting the engine, it is only necessary to reduce the load of the cell motor. Therefore, it is not always necessary to open all the valves 4 of all the cylinders of the engine 1, and the intake valves and exhaust valves of the engine 1 are not necessarily opened. The one or more valves 4 may be opened with the second lift amount described above.

例えば図４に示すように、エンジン始動時に、全ての吸気バルブを閉弁し、全ての排気バルブを第２リフト量で開弁しても良い。図４はエンジン１の始動時のバルブの開弁例（排気バルブのみ開弁した例）のバルブタイミングを示している。符号Ｖａは吸気バルブのプロファイルを示し、符号Ｖｅは排気バルブのプロファイルを示している。また、Ｌ０はバルブリフト量が零（すなわち、バルブ４が閉じている時）を示している。また、Ｌ１は上記の第２リフト量を示し、Ｌ２はエンジン１の通常運転時の吸気バルブおよび排気バルブの開弁時の第１リフト量を示している。この場合も全気筒の全ての排気バルブを開けても良いが、１つ以上開けてあれば良い。   For example, as shown in FIG. 4, when the engine is started, all intake valves may be closed and all exhaust valves may be opened with the second lift amount. FIG. 4 shows a valve timing of a valve opening example (an example in which only the exhaust valve is opened) when the engine 1 is started. Reference sign Va indicates the profile of the intake valve, and reference sign Ve indicates the profile of the exhaust valve. L0 indicates that the valve lift is zero (that is, when the valve 4 is closed). L1 represents the second lift amount, and L2 represents the first lift amount when the intake valve and the exhaust valve are opened during normal operation of the engine 1. In this case, all the exhaust valves of all the cylinders may be opened, but one or more may be opened.

続いて、図３に示すように、クランキングにより、角度同期と必要なバルブ作動油圧上昇が得られたら、バルブ４を通常のタイミングおよび量で動作させ、燃料・空気系制御を開始し、その後、エンジン１の自力運転を開始する（行程１０４，１０５，１０６）。図５はエンジン１の通常運転時の標準的なバルブタイミングを示している。符号Ｆは燃料噴射のタイミングを示している。   Subsequently, as shown in FIG. 3, when the angle synchronization and the required valve operating hydraulic pressure increase are obtained by cranking, the valve 4 is operated at a normal timing and amount, and fuel / air system control is started. Then, the engine 1 starts its own operation (strokes 104, 105, 106). FIG. 5 shows a standard valve timing during normal operation of the engine 1. Symbol F indicates the timing of fuel injection.

続いて、図３に示すように、エンジン１を停止する。エンジン１の停止時においては、角度同期を外れる一定回転数以下ではエンジン１の保護のため全気筒の全バルブ４を閉弁した状態とする。ただし、エンジン１の停止期間中、カムレス作動用油が蓄圧装置から徐々に漏れる等の理由によりバルブ作動油圧が低下し、エンジン１の始動時の微少バルブ動作に支障がある場合は、エンジン１の停止時に、上記のエンジン１の始動時と同様に、バルブ４を微少開弁状態（第２リフト量）で終了しても良い。この場合は、この後のエンジン１の始動時には、バルブ４を第２リフト量で開弁する動作を省略することができる。   Subsequently, as shown in FIG. 3, the engine 1 is stopped. When the engine 1 is stopped, all the valves 4 of all the cylinders are closed for protection of the engine 1 at a certain rotational speed or less out of angle synchronization. However, during the engine 1 stop period, if the valve operating oil pressure decreases due to the camle operating oil gradually leaking from the pressure accumulator, etc. At the time of stop, the valve 4 may be ended in a minute valve open state (second lift amount) as in the case of starting the engine 1 described above. In this case, when the engine 1 is subsequently started, the operation of opening the valve 4 with the second lift amount can be omitted.

本発明の内燃機関およびその制御方法は、内燃機関の始動時または停止時に、内燃機関に設けられた吸気バルブおよび排気バルブの１つ以上のバルブを、ピストンに衝突しない程度に僅かに開くことにより、内燃機関の始動時にセルモータへの負担を軽減することができ、クランクシャフトの回転数を速やかに上昇させることができるので、自動車等の内燃機関およびその制御方法に利用できる。   The internal combustion engine and the control method thereof according to the present invention are configured such that, when the internal combustion engine is started or stopped, one or more of the intake valve and the exhaust valve provided in the internal combustion engine are slightly opened so as not to collide with the piston. Since the burden on the cell motor can be reduced at the start of the internal combustion engine and the rotation speed of the crankshaft can be quickly increased, it can be used for an internal combustion engine such as an automobile and its control method.

１ ディーゼルエンジン（内燃機関）
２ 電子制御ユニット（制御部）
３ 動弁システム（駆動装置）
４ バルブ
４ａ バルブヘッド
４ｂ バルブステム
６ シリンダヘッド
１１ 高圧供給ポンプ
１５ 電磁弁
１５ａ 開弁用電磁弁
１５ｂ 閉弁用電磁弁
１８ 圧力室
２１ 低圧ライン 1 Diesel engine (internal combustion engine)
2 Electronic control unit (control unit)
3 Valve system (drive device)
4 Valve 4a Valve head 4b Valve stem 6 Cylinder head 11 High pressure supply pump 15 Solenoid valve 15a Opening solenoid valve 15b Closing solenoid valve 18 Pressure chamber 21 Low pressure line

Claims (2)

カムを用いることなくクランクシャフトの回転角度に依存しない任意のタイミングと任意のリフト量とで吸気バルブおよび排気バルブを開閉可能な駆動装置を備える内燃機関において、前記内燃機関の始動時に、前記内燃機関に設けられた前記吸気バルブおよび排気バルブの１つ以上のバルブを、前記内燃機関の運転時の開弁状態の前記吸気バルブおよび排気バルブの第１リフト量よりも小さな第２リフト量で開くように前記駆動装置に指示する制御部を有し、
前記制御部は、前記内燃機関の始動時に、前記内燃機関に設けられた前記吸気バルブを全て閉じ、前記内燃機関に設けられた前記排気バルブの１つ以上のバルブを前記第２リフト量で開くように前記駆動装置に指示すると共に、
前記内燃機関の停止時には、内燃機関の回転数が角度同期を外れる一定の回転数以下では、前記吸気バルブおよび前記排気バルブの全バルブを閉弁した状態とする内燃機関。 An internal combustion engine having a drive device capable of opening and closing an intake valve and an exhaust valve at an arbitrary timing and an arbitrary lift amount that does not depend on the rotation angle of the crankshaft without using a cam, and at the start of the internal combustion engine , the internal combustion engine One or more valves of the intake valve and the exhaust valve provided in the engine are opened with a second lift amount smaller than the first lift amount of the intake valve and the exhaust valve when the internal combustion engine is in operation. the have a controller that instructs the drive apparatus,
The control unit closes all the intake valves provided in the internal combustion engine and opens one or more valves of the exhaust valve provided in the internal combustion engine with the second lift amount when starting the internal combustion engine. And instructing the drive device to
When the internal combustion engine is stopped, if the rotational speed of the internal combustion engine is equal to or less than a certain rotational speed out of angular synchronization, the internal combustion engine is in a state in which all the valves of the intake valve and the exhaust valve are closed . カムを用いることなくクランク軸の回転角度に依存しない任意のタイミングと任意のリフト量とで吸気バルブおよび排気バルブを開閉可能な駆動装置を備える内燃機関の制御方法において、前記内燃機関の始動時に、前記内燃機関に設けられた前記吸気バルブおよび排気バルブの１つ以上のバルブを、前記内燃機関の運転時の開弁状態の前記吸気バルブおよび排気バルブの第１リフト量よりも小さな第２リフト量で開く制御を行い、In a control method of an internal combustion engine including a drive device that can open and close an intake valve and an exhaust valve at an arbitrary timing and an arbitrary lift amount that do not depend on a rotation angle of a crankshaft without using a cam, when the internal combustion engine is started, One or more of the intake valve and the exhaust valve provided in the internal combustion engine has a second lift amount smaller than the first lift amount of the intake valve and the exhaust valve in the open state during operation of the internal combustion engine. Control to open,
前記内燃機関の始動時に、前記内燃機関に設けられた前記吸気バルブを全て閉じ、前記内燃機関に設けられた前記排気バルブの１つ以上のバルブを前記第２リフト量で開く制御を行うと共に、At the time of starting the internal combustion engine, all the intake valves provided in the internal combustion engine are closed, and one or more valves of the exhaust valve provided in the internal combustion engine are controlled to be opened by the second lift amount, and
前記内燃機関の停止時には、内燃機関の回転数が角度同期を外れる一定の回転数以下では、前記吸気バルブおよび前記排気バルブの全バルブを閉弁した状態とする内燃機関の制御方法。A control method for an internal combustion engine, wherein when the internal combustion engine is stopped, the intake valves and the exhaust valves are all closed when the rotational speed of the internal combustion engine is equal to or less than a certain rotational speed out of angular synchronization.
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