JP5333761B2 - 内燃機関システムの制御方法及び内燃機関システム - Google Patents
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また、第2率より小さい第3率で変更速度を増大させる、すなわち、比較的低い増加率により、安定した変更速度でバルブタイミングを変更することができる。これにより、バルブタイミングの変更動作が安定し、吸気の吹き抜け量の変動を抑制することができる。したがって、安定した機関出力を得ることができる。
このように構成された本発明においては、内燃機関の要求トルクが増加すると、後燃え効果が有効に利用される運転領域もより高速側に遷移する。そこで、要求トルクの増加に応じて第1速度の設定値を増大させることにより、第1速度を超えた領域でバルブタイミングの変更速度をあらゆる運転状況においても最適に設定することができ、内燃機関システムを広い運転領域にわたって安定させることができる。
このように構成された本発明においては、内燃機関の要求トルクが増大すると、後燃え効果が有効に利用される運転領域もより高速側に遷移する。そこで、要求トルクの増加に応じて第2速度の設定値を増大させることにより、第1率より低い第3率でのバルブタイミングの変更速度の増加を行う領域の上限がより高速側に移行する。これにより、より広い運転領域で安定した変更速度を得ることができ、内燃機関システムの出力を安定させることができる。
このように構成された本発明においては、第3率がゼロに設定されているので、機関速度が第1速度と第2速度の間にあるときには、バルブタイミングの変更速度が一定となる。したがって、機関速度が第1速度と第2速度の間にある運転領域において、バルブタイミングの変更動作が安定し、それにより、機関出力が安定する。
また、第2率より小さい第3率で変更速度を増大させる、すなわち、比較的低い増加率により、安定した変更速度でバルブタイミングを変更することができる。これにより、バルブタイミングの変更動作が安定し、吸気の吹き抜け量の変動を抑制することができる。したがって、安定した機関出力を得ることができる。
図1は、本発明の一実施形態に係る内燃機関システムの構成を示す概略図である。この図1において、内燃機関システム1は、内燃機関2と、内燃機関2に接続される吸気管4及び排気管6と、吸気を過給するためのターボ過給機8と、ターボ過給機8で過給された吸気を冷却するためのインタークーラ10と、吸気管4に配置され吸気量を調整するためのスロットル12と、内燃機関システム1を制御するための制御器14と、を備えている。
排気弁位相可変機構58は、カムシャフト54に固定されスプロケット56の内側に同軸上に配置されたロータ60と、ロータ60とスプロケット56との間に形成される油圧室62と、油圧室62に作動油を供給する油圧回路64とを備える。
オイルポンプ68は、所定圧力でオイルパン68から作動油を油圧室62に供給し、可変オリフィス72はの絞り量によってその供給圧が調整される。ソレノイドバルブ71は、進角用油圧室62A及び遅角用油圧室62Bのいずれか一方をオイルポンプ70に接続しいずれか他方をオイルパン68に連通するドレイン通路68Aに接続し、または、これらの両方をオイルポンプ70及びドレイン通路68Aから遮断するように構成される。
図4は、本発明の一実施形態に係る内燃機関システム1の全体の制御動作を示すフローチャートである。
ステップS1において、内燃機関システム1の制御器14は、現在の内燃機関2の運転状態を調べるために、各センサから各種検出信号を受け入れる。ここで、各センサからの検出信号としては、例えば、回転数検出センサ80で検出したエンジン回転数NENG、エアフローメータ82で検出した吸入空気量CE、アクセルペダルセンサ86で検出したアクセルペダルの踏み込み量α等が挙げられる。
このステップS4で決定された吸気弁28の目標の位相角θN_D及び排気弁32の目標の位相角θEX_Dが現在の位相角に対して進んでいる場合には、吸気弁28及び排気弁32の開閉位相をそれぞれ遅角側に所定量変更する制御を行うこととなる。
その後、ステップS1に戻って、同じステップを繰り返す。
まず、ステップS11において、目標のスロットル開度TVO及びエンジン回転数NENGを入力する。ステップS12において、これらのスロットル開度TVO及びエンジン回転数NENGに基づいて、第1速度N1及び第2速度N2を決定する。
図7は、内燃機関1の等スロットル開度におけるエンジン回転数NENG及びトルクTQDの関係を示す。この図7に示すように、等スロットル開度においては、あるエンジン回転数に対してトルクが最大となる。これは、オーバーラップ期間を設けた内燃機関システムにおいて特に見られる傾向である。つまり、オーバーラップ期間が設けられていない内燃機関システムでは、等スロットル開度においてはエンジン回転数が増大するにつれてトルクが減少するのが一般的である。ところが、本実施形態のようにオーバーラップ期間を設けた内燃機関システム1においては、オーバーラップ期間を設けた運転領域では、燃焼室24で燃え残った燃料と、オーバーラップによって吸気側から排気側に吹き抜けた酸素とが燃焼して、いわゆる後燃えが発生する。この後燃えにより、排気側のエネルギが増大し、ターボ過給機8の効率が向上して、トルクが増大するという現象が発生する。したがって、等スロットル開度における図7の各線において、トルクが上昇している領域が、後燃え効果が有効な領域であり、そして、トルクが最大となるピーク点が、後燃え効果が最大となる点である。このピーク点を結んだ線を一点鎖線Bで示す。
これらの図8及び図9に二点鎖線で示すように、従来の内燃機関システムでは、電動モータ50の回転数や油圧室62の油圧は、所定値となるまでエンジン回転数がゼロの地点から、エンジン回転数に対して一定の増加率で増加するのが一般的であった。これに対して、本実施形態では、エンジン回転数が第1速度N1よりも低い場合における吸気弁28及び排気弁32の開閉位相変更動作の動作速度の増加率である第1率A1は、図8及び図9にそれぞれ示すように、従来の一定の増加率よりも、高い増加率に設定されている。第1率A1は、エンジン回転数が第1速度N1に到達したときに、厳密なオーバーラップ期間O/Lの制御が可能な吸気弁28及び排気弁32の変更速度を得られるように設定される。
なお、本実施形態では、第1率A1、第2率A2、及び第3率A3は固定値であるが、これらの値を可変としてもよい。
ステップS14において、エンジン回転数NENGが第1速度N1以上である場合には、ステップS16に進み、エンジン回転数NENGが第2速度N2以下か否かを判断する。エンジン回転数NENGが第2速度N2以下である場合には、ステップS17に進み、吸気弁28の電動モータ50の回転数または排気弁32の油圧室62の油圧の増加を第3率A3の増加率で行うように決定する。
ステップS16においてエンジン回転数NENGが第2速度N2より大きい場合には、ステップS18に進み、吸気弁28の電動モータ50の回転数または排気弁32の油圧室62の油圧の増加を第2率A2の増加率で行うように決定する。
等スロットル開度線に基づいてエンジン回転数の閾値である第1速度N1及び第2速度N2を設定し、内燃機関2のエンジン回転数NENGが第1速度N1よりも小さい場合には、吸気弁28の電動モータ50の回転数及び排気弁32の油圧室62の油圧を第1率A1で増大させるので、エンジン回転数NENGが第1速度N1に達する頃には、吸気弁28における十分な電動モータ50の回転数と、排気弁32における十分な油圧室62の油圧とを確保することができる。したがって、大きなオーバーラップ期間O/Lが設けられる第1速度N1前後の運転領域において、吸気弁28及び排気弁32の開閉位相の変更動作が応答性よく行われ、目標値により近い開閉タイミングが実現でき、より正確なオーバーラップ期間O/Lを実現できる。これにより、内燃機関2の排気側に吹き抜ける空気量を正確に制御することができるから、後燃えを効果的に行うことができ、内燃機関システム1の効率を高めることができる。
第2速度は、第1速度よりも高く設定されていればよく、前述の実施形態にようにインターセプト点における機関速度に設定されるものに限らず、例えば等スロットル開度においてトルクが最大となる機関速度、この機関速度よりも低い速度、またはこの機関速度よりも高い速度等、内燃機関システムの構成や使用条件等に応じて、任意に設定することができる。
2 内燃機関
8 ターボ過給機
12 スロットル
14 制御器
28 吸気弁
32 排気弁
38 吸気弁駆動機構
44 吸気弁位相可変機構
50 電動モータ
52 排気弁駆動機構
58 排気弁位相可変機構
64 油圧回路
70 オイルポンプ
72 可変オリフィス
74 タービン
76 コンプレッサ
Claims (5)
- 少なくとも一部の運転領域において吸気弁及び排気弁がともに開弁するバルブ・オーバーラップ期間を有するように上記吸気弁及び上記排気弁を駆動するバルブ駆動機構を有する内燃機関と、該内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び上記内燃機関の吸気通路に配置され且つ上記タービンにより駆動されるコンプレッサを有するターボ過給機と、上記吸気弁の開タイミング及び/又は上記排気弁の閉タイミングを変更するバルブタイミング可変手段と、上記吸気通路に配置され吸気量を調整するためのスロットルと、を備えた内燃機関システムを制御する方法であって、
上記内燃機関の機関速度が、等スロットル開度において上記内燃機関のトルクが最大となる機関速度よりも低く設定された第1速度よりも低いときに、機関速度の上昇に応じて、上記吸気弁及び/又は上記排気弁の上記バルブタイミング可変手段によるバルブタイミングの変更を、第1率で増加する変更速度で行う工程と、
機関速度が、上記第1速度より高く設定された第2速度より高いときに、機関速度の上昇に応じて、上記吸気弁及び/又は上記排気弁の上記バルブタイミング可変手段によるバルブタイミングの変更を、第1率より小さい第2率で増加する変更速度で行う工程と、
機関速度が上記第1速度と上記第2速度の間であるときに、機関速度の上昇に応じて、上記吸気弁及び/又は上記排気弁の上記バルブタイミング可変手段によるバルブタイミングの変更を、上記第2率より小さい第3率で増加する変更速度で行う工程と、を有する、
ことを特徴とする内燃機関システムの制御方法。 - 上記内燃機関への要求トルクの増加に応じて、上記第1速度の設定値を増大させることを特徴とする請求項1に記載の制御方法。
- 上記内燃機関への要求トルクの増加に応じて、上記第2速度の設定値を増大させることを特徴とする請求項2に記載の制御方法。
- 上記第3率がゼロであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の制御方法。
- 少なくとも一部の運転領域において吸気弁及び排気弁がともに開弁するバルブ・オーバーラップ期間を有するように上記吸気弁及び上記排気弁を駆動するバルブ駆動機構を有する内燃機関と、
該内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び上記内燃機関の吸気通路に配置され且つ上記タービンにより駆動されるコンプレッサを有するターボ過給機と、
上記吸気弁の開タイミング及び/又は上記排気弁の閉タイミングを変更するバルブタイミング可変手段と、
上記バルブタイミング可変手段によるバルブタイミングの変更速度を調整する変更速度調整手段と、
上記吸気通路に配置され吸気量を調整するためのスロットルと、
上記内燃機関の運転状況に応じて上記変更速度調整手段を制御するための制御手段と、を含み、
上記制御手段は、上記変更速度調整手段を、上記内燃機関の機関速度が、等スロットル開度において上記内燃機関のトルクが最大となる機関速度よりも低く設定された第1速度よりも低いときに、機関速度の上昇に応じて、上記吸気弁及び/又は上記排気弁の上記バルブタイミング可変手段によるバルブタイミングの変更を、第1率で増加する変更速度で行い、機関速度が、上記第1速度より高く設定された第2速度より高いときに、機関速度の上昇に応じて、上記吸気弁及び/又は上記排気弁の上記バルブタイミング可変手段によるバルブタイミングの変更を、上記第1率よりも小さい第2率で増加する変更速度で行い、機関速度が上記第1速度と上記第2速度の間であるときに、機関速度の上昇に応じて、上記吸気弁及び/又は上記排気弁の上記バルブタイミング可変手段によるバルブタイミングの変更を、上記第2率よりも小さい第3率で増加する変更速度で行う制御を実施するように構成されている、
ことを特徴とする内燃機関システム。
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