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JP2008169819A - Output control device for internal combustion engine - Google Patents

Output control device for internal combustion engine Download PDF

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JP2008169819A
JP2008169819A JP2007006406A JP2007006406A JP2008169819A JP 2008169819 A JP2008169819 A JP 2008169819A JP 2007006406 A JP2007006406 A JP 2007006406A JP 2007006406 A JP2007006406 A JP 2007006406A JP 2008169819 A JP2008169819 A JP 2008169819A
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Japan
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valve
internal combustion
combustion engine
exhaust
output control
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Withdrawn
Application number
JP2007006406A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiyuki Hoshiba
義幸 干場
Katsuhiko Miyamoto
勝彦 宮本
Kiyotaka Hosono
清隆 細野
Shunichi Hirao
俊一 平尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Motors Corp filed Critical Mitsubishi Motors Corp
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an output control device of an internal combustion engine, which improves response of a supercharger at the time of low or medium revolution and high load, and suppresses exhaust of HC. <P>SOLUTION: The output control device is provided with: the supercharger 35 for obtaining rotation energy by exhaust exhausted from an engine 1; valve gears 50, 51 for driving and opening and closing a suction valve 7a and an exhaust valve 7b respectively; variable valve timing mechanisms 8a, 8b capable of varying valve overlap amounts of the suction valve and exhaust valve; and a control means 30 for determining an operation state of the engine, and controlling to operate the variable valve timing mechanisms in a direction for reducing the valve overlap amount after operating the variable valve timing mechanisms in a direction for increasing the valve overlap amount when the determined operation state is in an operation area of the low and medium revolution and the high load, which is a predetermined operation area. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、過給機を備えた内燃機関の出力制御装置に関する。   The present invention relates to an output control device for an internal combustion engine provided with a supercharger.

内燃機関であるエンジンには、その出力を向上させるために過給機としてターボチャージャを備えたものがある。ターボチャージャは、排気のエネルギーでタービンを回転させることで、吸気側に配置されたコンプレッサを回転して吸気を圧縮する過給機である。   Some engines that are internal combustion engines include a turbocharger as a supercharger in order to improve the output. A turbocharger is a supercharger that rotates a compressor with exhaust energy to rotate a compressor disposed on the intake side to compress the intake air.

ところで、内燃機関から排出される排気には未燃HCが存在するが、その多くは冷態始動時に含まれてしまう。その対策として、吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップ量を可変し得る可変バルブタイミング機構を設け、バルブオーバーラップ量(開閉時期)を適切に制御して未燃HCを低減している。   By the way, unburned HC exists in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine, but most of it is included at the time of cold start. As a countermeasure, a variable valve timing mechanism that can vary the valve overlap amount between the intake valve and the exhaust valve is provided, and the valve overlap amount (open / close timing) is appropriately controlled to reduce unburned HC.

また、近年においてはターボチャージャと可変バルブタイミング機構の双方を備えた内燃機関が提案されている。この種の内燃機関の公知文献としては、例えば特許文献1を挙げることができる。この特許文献1には、高負荷領域では排気弁の開閉タイミングを固定とし、有効圧縮比が膨張比と比べて小さくなるよう吸気弁を遅角させる技術が開示されている。そして、このような制御によれば、内部EGR率を低減し、ノッキングを防止することができるとされている。   In recent years, an internal combustion engine having both a turbocharger and a variable valve timing mechanism has been proposed. As a known document of this type of internal combustion engine, for example, Patent Document 1 can be cited. This patent document 1 discloses a technique in which the opening / closing timing of the exhaust valve is fixed in a high load region and the intake valve is retarded so that the effective compression ratio becomes smaller than the expansion ratio. And according to such control, it is supposed that an internal EGR rate can be reduced and knocking can be prevented.

特開2006−97653号公報JP 2006-97653 A

ターボチャージャと可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関においては、ターボチャージャの特性から、機関が低中回転時においてドライバーがアクセルペダルを踏んで高負荷の運転領域となっても、排気が少ないためタービンを回転させるエネルギーが少なく、レスポンスが上がらないという課題がある。   In an internal combustion engine equipped with a turbocharger and a variable valve timing mechanism, because of the characteristics of the turbocharger, even if the driver depresses the accelerator pedal and enters a high-load operation region when the engine is running at low and medium speeds, the turbine is less exhausted. There is a problem that there is little energy to rotate and the response does not increase.

そこで、バルブオーバーラップ量を広げて吸気を排気系へ吹き抜かせ、吸気の燃料をコンプレッサで燃焼させて過給圧を上昇させてタービンの回転エネルギーに利用することが考えられる。しかし、単にバルブオーバーラップ量を広くすると、未燃HCが排気系に吹き抜けて、トルクは増えたとしても排気中に多くのHCが含まれてしまう。このため、ターボチャージャと可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関では、両者の適切なマッチングが要望されている。
ここで、前述した特許文献1のように、排気弁の開閉タイミングを固定とし、吸気弁を遅角させることで、バルブオーバーラップ量を調整することでマッチングを図ることも可能ではある。しかしながら、このようなバルブタイミングの調整は、位相に対するトルク変化量が大きいため、制御には不向きであるといえる。
Therefore, it is conceivable that the valve overlap amount is widened and the intake air is blown out to the exhaust system, and the intake fuel is combusted by the compressor to increase the supercharging pressure and use it for the rotational energy of the turbine. However, if the valve overlap amount is simply increased, unburned HC blows through the exhaust system, and even if the torque increases, a large amount of HC is contained in the exhaust. For this reason, in an internal combustion engine equipped with a turbocharger and a variable valve timing mechanism, appropriate matching between the two is desired.
Here, as in Patent Document 1 described above, it is possible to achieve matching by adjusting the valve overlap amount by fixing the opening / closing timing of the exhaust valve and retarding the intake valve. However, it can be said that such valve timing adjustment is unsuitable for control because the amount of torque change with respect to the phase is large.

本発明は、低中回転、高負荷時の過給機のレスポンスを向上させつつ、HCの排出を抑制する事が可能な内燃機関の出力制御装置を提供する。   The present invention provides an output control device for an internal combustion engine that can suppress HC emissions while improving the response of a supercharger at low to medium speed and high load.

上記目的を達成するため、請求項1の発明は、内燃機関から排出される排気によって回転エネルギーを得る過給機と、吸気弁及び排気弁をそれぞれ開閉駆動する動弁機構と、吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップ量を可変し得る可変バルブタイミング機構と、内燃機関の運転状態を判定する運転状態判定手段と、運転状態判定手段が所定の運転状態を判定したとき、バルブオーバーラップ量を広げる方向に可変バルブタイミング機構を作動させた後、バルブオーバーラップ量を狭くする方向に可変バルブタイミング機構を作動させる制御手段とを有することを特徴としている。   In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a supercharger that obtains rotational energy by exhaust exhausted from an internal combustion engine, a valve mechanism that opens and closes an intake valve and an exhaust valve, an intake valve, and an exhaust valve. A variable valve timing mechanism that can vary the valve overlap amount of the valve, an operation state determination unit that determines the operation state of the internal combustion engine, and the valve overlap amount when the operation state determination unit determines a predetermined operation state And a control means for operating the variable valve timing mechanism in the direction of reducing the valve overlap amount after the variable valve timing mechanism is operated in the direction.

請求項2の発明は、請求項1記載の内燃機関の出力制御装置において、制御手段は、吸気弁の開閉タイミングを遅角させるよう可変バルブタイミング機構を作動させるとともに、排気弁の開閉タイミングを進角させるよう可変バルブタイミング機構を作動させて、バルブオーバーラップ量を広くすることを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, in the output control device for an internal combustion engine according to the first aspect, the control means operates the variable valve timing mechanism so as to retard the opening / closing timing of the intake valve and advances the opening / closing timing of the exhaust valve. The variable valve timing mechanism is actuated so as to make the angle, and the valve overlap amount is widened.

請求項3の発明は、請求項1または2記載の内燃機関の出力制御装置において、制御手段は、吸気弁の開閉タイミングを固定させるよう可変バルブタイミング機構を作動させるとともに、排気弁の開閉タイミングを進角させるよう可変バルブタイミング機構を作動させて、バルブオーバーラップ量を狭くすることを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, in the output control device for an internal combustion engine according to the first or second aspect, the control means operates the variable valve timing mechanism so as to fix the opening / closing timing of the intake valve, and sets the opening / closing timing of the exhaust valve. The variable valve timing mechanism is operated so as to advance the valve, and the valve overlap amount is narrowed.

請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれか1項記載の内燃機関の出力制御装置において、運転状態検出手段が、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、内燃機関の負荷状態を検出する負荷状態検出手段とを備え、回転数検出手段が低中回転を検出し、負荷状態検出手段が高負荷状態を検出したとき、所定の運転状態であると判定することを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, in the output control device for an internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, the operating state detecting means includes a rotational speed detecting means for detecting the rotational speed of the internal combustion engine, and an internal combustion engine. A load state detecting means for detecting a load state, wherein the rotational speed detecting means detects a low / medium rotation, and when the load state detecting means detects a high load state, it is determined as a predetermined operating state. It is said.

本発明によれば、内燃機関の運転状態が所定の運転状態の場合に、まずバルブオーバーラップ量を広げる方向に可変バルブタイミング機構を作動させることにより、吸気弁から燃焼室に吸入された吸気が排気弁を介して排気系に吹き抜けて過給機内で燃焼されるので、過給圧が上昇してレスポンスが向上する。また、バルブオーバーラップ量を広げた後、バルブオーバーラップ量を狭くする方向に可変バルブタイミング機構を作動させることにより、吸気弁から排気弁を介して排気系に吹き抜ける吸気が低減するので、HCの排出を低減することができる。   According to the present invention, when the operating state of the internal combustion engine is a predetermined operating state, first, the variable valve timing mechanism is operated in a direction to increase the valve overlap amount, whereby the intake air taken into the combustion chamber from the intake valve is reduced. Since it blows through the exhaust system through the exhaust valve and is combusted in the supercharger, the supercharging pressure rises and the response is improved. In addition, by increasing the valve overlap amount and then operating the variable valve timing mechanism in a direction that reduces the valve overlap amount, the intake air that blows from the intake valve to the exhaust system via the exhaust valve is reduced. Emission can be reduced.

本発明によれば、バルブオーバーラップ量を広くする場合に、吸気弁の可変バルブタイミングを遅角させるので、多くの吸気が排気系に吹き抜けることとなる。これにより、排気弁の可変バルブタイミングを遅角させてバルブオーバーラップ量を広くする場合よりも効率的にトルク向上を図れ、レスポンスの向上につながる。   According to the present invention, when the valve overlap amount is increased, the variable valve timing of the intake valve is retarded, so that a large amount of intake air is blown through the exhaust system. As a result, the torque can be improved more efficiently than in the case where the variable valve timing of the exhaust valve is retarded to increase the valve overlap amount, leading to an improved response.

本発明によれば、バルブオーバーラップ量を狭くする場合に、吸気弁の開閉タイミングを固定させ、排気弁の可変バルブタイミングを進角させることで、吸気弁の可変バルブタイミングを遅角させてバルブオーバーラップ量を狭くする場合よりもトルク低減を抑えることができ、レスポンスの向上につながる。   According to the present invention, when the valve overlap amount is narrowed, the opening / closing timing of the intake valve is fixed, and the variable valve timing of the exhaust valve is advanced, thereby delaying the variable valve timing of the intake valve. Torque reduction can be suppressed as compared with the case where the overlap amount is narrowed, leading to an improvement in response.

本発明によれば、運転状態検出手段が、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、内燃機関の負荷状態を検出する負荷状態検出手段とを備え、回転数検出手段が低中回転を検出し、負荷状態検出手段が高負荷状態を検出したとき、所定の運転状態であると判定するので、低中回転、高負荷時の過給機のレスポンスを向上させつつ、HCの排出を抑制することができる。   According to the present invention, the operating state detecting means includes the rotational speed detecting means for detecting the rotational speed of the internal combustion engine and the load state detecting means for detecting the load state of the internal combustion engine, and the rotational speed detecting means is in the low / medium speed. When the load state detection means detects a high load state, it is determined that the vehicle is in a predetermined operation state. Therefore, the HC discharge is improved while improving the response of the supercharger at low to medium rotation and high load. Can be suppressed.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図1において、符号1は出力制御装置を有する内燃機関としてのエンジンを示す。このエンジン1は、吸気通路噴射型エンジンとして構成されており、その動弁機構としてはDOHC4弁式が採用されている。エンジン1を構成するシリンダー2aの上部にはシリンダーヘッド2が装着されている。吸気側の動弁機構50は、図示しないロッカーアームを介して吸気弁7aの上端に当接する吸気カム3aが形成された吸気カムシャフト22と、吸気弁7aを閉弁方向に付勢する周知のバルブスプリング(図示されず)とを備えている。排気側の動弁機構51は、図示しないロッカーアームを介して排気弁7bの上端に当接する排気カム3bが形成された排気カムシャフト22と、排気弁7bを閉弁方向に付勢する周知のバルブスプリング(図示されず)とを備えている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, the code | symbol 1 shows the engine as an internal combustion engine which has an output control apparatus. The engine 1 is configured as an intake passage injection type engine, and a DOHC 4-valve type is adopted as the valve operating mechanism. A cylinder head 2 is mounted on an upper portion of a cylinder 2a constituting the engine 1. The intake-side valve mechanism 50 is a well-known intake camshaft 22 formed with an intake cam 3a that abuts the upper end of the intake valve 7a via a rocker arm (not shown) and a known biasing force of the intake valve 7a in the valve closing direction. And a valve spring (not shown). The exhaust-side valve mechanism 51 is a well-known exhaust camshaft 22 formed with an exhaust cam 3b that comes into contact with the upper end of the exhaust valve 7b via a rocker arm (not shown) and urges the exhaust valve 7b in the valve closing direction. And a valve spring (not shown).

これらの動弁機構50,51において吸気カムシャフト21と排気カムシャフト22の各前端には、タイミングプーリ4a,4bがそれぞれ接続されている。これらのタイミングプーリ4a,4bは、タイミングベルト5を介してエンジン1のクランク軸6に連結されている。タイミングプーリ4a,4bとカムシャフト21,22は、クランク軸6の回転に伴って回転駆動され、これらのカムシャフト21,22により吸気弁7a及び排気弁7bが開閉駆動される。   In these valve operating mechanisms 50 and 51, timing pulleys 4a and 4b are connected to front ends of the intake camshaft 21 and the exhaust camshaft 22, respectively. These timing pulleys 4 a and 4 b are connected to a crankshaft 6 of the engine 1 via a timing belt 5. The timing pulleys 4a and 4b and the camshafts 21 and 22 are rotationally driven as the crankshaft 6 rotates, and the intake valves 7a and the exhaust valves 7b are opened and closed by these camshafts 21 and 22.

各カムシャフト21,22とタイミングプーリ4a,4bとの間には、吸気側及び排気側の可変バルブタイミング機構としてのベーン式のタイミング可変機構(以下、「吸気側VVT」、「排気側VVT」と記す)8a,8bが設けられている。吸気側VVT8a及び排気側VVT8bの構成は、例えば特開2000−27609号公報等で公知のため詳細は説明しないが、タイミングプーリ4a,4bに設けたハウジング内にベーンロータを回動可能に設け、そのベーンロータに吸気カムシャフト21或いはカムシャフト22を連結して構成されている。吸気側VVT8a及び排気側VVT8bにはオイルコントロールバルブ(以下、OCVという)9a,9bがそれぞれ接続されている。   Between each of the camshafts 21 and 22 and the timing pulleys 4a and 4b, a vane type timing variable mechanism (hereinafter referred to as "intake side VVT" or "exhaust side VVT") as a variable valve timing mechanism on the intake side and exhaust side. 8a and 8b are provided. The configurations of the intake side VVT 8a and the exhaust side VVT 8b are well known in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-27609, and will not be described in detail, but a vane rotor is rotatably provided in a housing provided in the timing pulleys 4a and 4b. The intake camshaft 21 or the camshaft 22 is connected to the vane rotor. Oil control valves (hereinafter referred to as OCV) 9a and 9b are connected to the intake side VVT 8a and the exhaust side VVT 8b, respectively.

VVT8a,8bは、エンジン1のオイルポンプ10から供給される作動油を利用して、OCV9a,9bの切替えに応じてベーンロータに油圧を作用させ、その結果、タイミングプーリ4a,4bに対するカムシャフト21,22の位相、すなわち吸気弁7aと排気弁7bとの開閉タイミングを調整するようになっている。   The VVTs 8a and 8b use hydraulic oil supplied from the oil pump 10 of the engine 1 to apply hydraulic pressure to the vane rotor in accordance with the switching of the OCVs 9a and 9b. As a result, the camshaft 21 to the timing pulleys 4a and 4b 22, the opening / closing timing of the intake valve 7a and the exhaust valve 7b is adjusted.

エンジン1において、シリンダーヘッド2に設けられ、吸気弁7aによって開閉される吸気ポート11には吸気通路12が接続されている。吸気通路12内には、シリンダー2a内を図1において上下に往復移動するピストン16の下降に伴って、吸入空気が導入される。吸入空気は、吸気通路12内に設けられたスロットルバルブ14の開度に応じて流量調整された後に燃料噴射手段としての燃料噴射弁15からの噴射燃料と混合され、吸気ポート11を経て吸気弁7aの開弁時に筒内に流入する。   In the engine 1, an intake passage 12 is connected to an intake port 11 provided in the cylinder head 2 and opened and closed by an intake valve 7a. Intake air is introduced into the intake passage 12 as the piston 16 reciprocates up and down in the cylinder 2a in FIG. The intake air is mixed with fuel injected from a fuel injection valve 15 as fuel injection means after the flow rate is adjusted according to the opening of a throttle valve 14 provided in the intake passage 12, and the intake valve 11 passes through an intake port 11. It flows into the cylinder when the valve 7a is opened.

一方、シリンダーヘッド2に設けられ、排気弁7bによって開閉される排気ポート17には排気通路18が接続されている。点火プラグ19により筒内で点火されて燃焼した後の排ガスは、排気弁7bの開弁時にピストン16の上昇に伴って排気ポート17から排気通路18に案内され、排気通路18上に設けられた触媒20及び図示しない消音器を経て外部に排出される。   On the other hand, an exhaust passage 18 is connected to an exhaust port 17 provided in the cylinder head 2 and opened and closed by an exhaust valve 7b. The exhaust gas after being ignited and burned in the cylinder by the spark plug 19 is guided from the exhaust port 17 to the exhaust passage 18 as the piston 16 rises when the exhaust valve 7b is opened, and is provided on the exhaust passage 18. The catalyst 20 and a silencer (not shown) are discharged to the outside.

エンジン1には、燃焼室40から排出される排気によって回転エネルギーを得るターボチャージ(過給機)35が装着されている。ターボチャージ35は、排気通路18に設けられ、排気によって回転されるタービン36と、タービン36と同軸上に設けられ、吸気通路12につながる還流路38に配置されたコンプレッサ37とを備えている。コンプレッサ37の上流には、エアクリーナ13が配置されている。このため、排気ポート17から排気通路18に排気が案内されると、タービン36が回転し、この回転によりコンプレッサ37が回転して吸気が過給されて燃焼室40内に吸入される。なお、還流路38と排気通路12との間には、インタークーラ39が配置されている。   The engine 1 is equipped with a turbocharge (supercharger) 35 that obtains rotational energy by exhaust discharged from the combustion chamber 40. The turbocharge 35 includes a turbine 36 that is provided in the exhaust passage 18 and is rotated by exhaust gas, and a compressor 37 that is provided coaxially with the turbine 36 and is disposed in a return passage 38 connected to the intake passage 12. An air cleaner 13 is disposed upstream of the compressor 37. For this reason, when the exhaust gas is guided from the exhaust port 17 to the exhaust passage 18, the turbine 36 rotates, and by this rotation, the compressor 37 rotates and the intake air is supercharged and taken into the combustion chamber 40. An intercooler 39 is arranged between the reflux path 38 and the exhaust path 12.

車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置(ROM,RAM等)、中央処理装置(CPU)、タイマカウンタ等を備えた制御手段としてのECU(エンジン制御ユニット)30が設置されており、エンジン1の総合的な制御を行う。ECU30の入力側には、吸入空気量を検知する吸気量検知手段としてのエアーフローセンサ31、エンジン回転数Neを検出する回転数検出手段としての回転数センサ32、アクセルペダルの開度を検知するアクセル開度センサ33、エンジン負荷となるスロットルバルブ14の開度TPSを検出する負荷状態検出手段としてのスロットルセンサ34等の各種センサと、図示しないタイマが接続されている。ECU30の出力側には、OCV9a,9b、燃料噴射弁15、点火プラグ19等が接続されている。本形態において、燃料噴射弁15は排気工程において燃料が噴射されるタイミングで駆動される。本形態において、運転状態検出手段は回転数センサ32とスロットルセンサ34で構成されている。   In the vehicle interior, an input / output device (not shown), a storage device (ROM, RAM, etc.) used for storing control programs, control maps, etc., a central processing unit (CPU), an ECU as a control means provided with a timer counter, etc. An (engine control unit) 30 is installed and performs overall control of the engine 1. On the input side of the ECU 30, an air flow sensor 31 as an intake air amount detecting means for detecting an intake air amount, a rotational speed sensor 32 as a rotational speed detecting means for detecting an engine rotational speed Ne, and an opening degree of an accelerator pedal are detected. Various sensors such as an accelerator opening sensor 33, a throttle sensor 34 as a load state detecting means for detecting an opening TPS of the throttle valve 14 serving as an engine load, and a timer (not shown) are connected. OCVs 9a and 9b, a fuel injection valve 15, a spark plug 19 and the like are connected to the output side of the ECU 30. In this embodiment, the fuel injection valve 15 is driven at a timing at which fuel is injected in the exhaust process. In this embodiment, the operating state detecting means is composed of a rotation speed sensor 32 and a throttle sensor 34.

ECU30は、各センサからの検出情報に基づいて点火時期及び燃料噴射量等を決定し、点火プラグ19や燃料噴射弁15の駆動を制御する。ECU30には、図2〜図5に示す各マップが予め設定されている。図2に示すマップは、回転数センサ32からのエンジン回転数Ne及びエアーフローセンサ31から得られる吸入空気量から取得する充填効率に基づき、タイミング可変機構8a,8bの基本位相角(オーバーラップ量)を求めるためのものである。図3に示すマップは、エンジン回転数Neとアクセル開度センサ33で検知するアクセル開度から要求充填効率を算出するためのものである。図4に示すマップは、エンジン回転数Neと充填効率から基本位相角(オーバーラップ量)を広げる領域を判定するためのものである。図5にマップは、エンジン回転数Neと充填効率から要求充填効率であるか否かを判断するためのものである。また、ECU30には、エンジン回転数を判断するための所定値と要求充填効率を判断するための所定値が記憶されている。   The ECU 30 determines the ignition timing, the fuel injection amount, and the like based on detection information from each sensor, and controls the driving of the spark plug 19 and the fuel injection valve 15. Each map shown in FIGS. 2 to 5 is set in the ECU 30 in advance. The map shown in FIG. 2 is based on the charging efficiency acquired from the engine rotational speed Ne from the rotational speed sensor 32 and the intake air amount obtained from the airflow sensor 31, and the basic phase angle (overlap amount) of the timing variable mechanisms 8a and 8b. ). The map shown in FIG. 3 is for calculating the required charging efficiency from the engine speed Ne and the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor 33. The map shown in FIG. 4 is for determining a region where the basic phase angle (overlap amount) is widened from the engine speed Ne and the charging efficiency. The map in FIG. 5 is used to determine whether or not the required charging efficiency is obtained from the engine speed Ne and the charging efficiency. Further, the ECU 30 stores a predetermined value for determining the engine speed and a predetermined value for determining the required charging efficiency.

本形態において、ECU30は、各センサで検知されるエンジン1の運転状態が所定の運転状態である低中回転、高負荷運転領域の場合、基本位相角(オーバーラップ量)を広げる方向にOCV9aを作動させて基本位相角(オーバーラップ量)を補正するとともに、要求充填効率となると、広げた位相角(オーバーラップ量)を狭める方向にOCV9bを作動して位相角(オーバーラップ量)を補正する制御を実行する。   In the present embodiment, the ECU 30 sets the OCV 9a in the direction of widening the basic phase angle (overlap amount) when the operation state of the engine 1 detected by each sensor is a low / medium rotation / high load operation region where the operation state is a predetermined operation state. Operate to correct the basic phase angle (overlap amount) and at the required filling efficiency, operate the OCV 9b in a direction to narrow the widened phase angle (overlap amount) to correct the phase angle (overlap amount). Execute control.

ここで、図6,図7を用いて吸気側VVT8a及び排気側VVT8bによるバルブオーバーラップ(VOL)量とエンジントルクと未燃HCとの関係について説明する。図6(a)は、吸気側VVT8aと排気側VVT8bをそれぞれ個別に作動させて吸気弁と排気弁の位相を変更してバルブオーバーラップ(VOL)量を変化させた時のエンジントルク変動を示す図で、図6(b)は、吸気側VVT8aと排気側VVT8bをそれぞれ個別に作動させて吸気弁と排気弁の位相を変更してバルブオーバーラップ(VOL)量を変化させた時の排気ガス中のHCの排出量変化を示す図である。これらの特性は、本願発明者が吸気側VVT8aと排気側VVT8bをそれぞれ個別に作動させて計測した試験データに基づいている。   Here, the relationship between the valve overlap (VOL) amount by the intake side VVT 8a and the exhaust side VVT 8b, the engine torque, and the unburned HC will be described with reference to FIGS. FIG. 6A shows engine torque fluctuations when the valve overlap (VOL) amount is changed by operating the intake side VVT 8a and the exhaust side VVT 8b individually to change the phases of the intake valve and the exhaust valve. FIG. 6B shows the exhaust gas when the valve overlap (VOL) amount is changed by individually operating the intake side VVT 8a and the exhaust side VVT 8b to change the phases of the intake valve and the exhaust valve. It is a figure which shows the discharge amount change of inside HC. These characteristics are based on test data measured by the inventor of the present invention by individually operating the intake side VVT 8a and the exhaust side VVT 8b.

図6(a)、(b)において、●を結ぶ線は吸気側VVT8aを作動して吸気位相を変更したときの特性で、▲を結ぶ線は排気側VVT8bを作動して排気位相を変更したときの特性を示す。図7は、吸気側VVT8aと排気側VVT8bの作動とバルブオーバーラップ(VOL)量の変化を示す図である。   6 (a) and 6 (b), the line connecting ● indicates the characteristics when the intake side VVT 8a is operated to change the intake phase, and the line connecting ▲ is the exhaust side VVT 8b operated to change the exhaust phase. The characteristics are shown. FIG. 7 is a diagram showing the operation of the intake side VVT 8a and the exhaust side VVT 8b and the change in the valve overlap (VOL) amount.

図6からバルブオーバーラップ(VOL)が大きいと、すなわち広くなると、エンジントルクが高く、HCの排出量が多くなることがわかる。また、バルブオーバーラップ(VOL)が同じならば、吸気位相よりも排気吸気位相を小さくする、すなわち狭くする方が、エンジントルクの落ち込みが小さく、HCの排出量は略同じ値となることがわかる。   FIG. 6 shows that when the valve overlap (VOL) is large, that is, when the valve overlap is large, the engine torque is high and the HC emission amount is increased. Further, if the valve overlap (VOL) is the same, it is understood that when the exhaust intake phase is made smaller than the intake phase, that is, the exhaust phase is made narrower, the decrease in engine torque is smaller and the HC emission amount becomes substantially the same value. .

このような特性から、本形態では、バルブオーバーラップ(VOL)を調整することでエンジントルクを向上させつつも未燃HCの排出を抑制可能なバルブオーバーラップ(VOL)の適切な制御を実行する。   From this characteristic, in this embodiment, appropriate control of the valve overlap (VOL) capable of suppressing the discharge of unburned HC while improving the engine torque by adjusting the valve overlap (VOL) is executed. .

以下、図8に示すフローチャートに基づいて、ECU30による出力制御について説明する。図8のステップS1では、エンジン回転数Neを取得し、ステップS2でエアーフローセンサ31より吸入空気量を算出し、ステップS3において吸入空気量から充填効率を取得する。ステップS4では、これらエンジン回転数Neと充填効率に基づき、吸気側VVT8aと排気側VVT8bによる基本位相(基本VVT位相)を図2のマップから読み込む。   Hereinafter, output control by the ECU 30 will be described based on a flowchart shown in FIG. In step S1 of FIG. 8, the engine speed Ne is acquired, the intake air amount is calculated from the air flow sensor 31 in step S2, and the charging efficiency is acquired from the intake air amount in step S3. In step S4, based on the engine speed Ne and charging efficiency, the basic phase (basic VVT phase) by the intake side VVT 8a and the exhaust side VVT 8b is read from the map of FIG.

ステップS5では、アクセル開度センサ33からアクセル開度を取得し、ステップS6においてエンジン回転数Neとアクセル開度に基づき要求充填効率、すなわちドライバーの加速要求を図3のマップから算出する。   In step S5, the accelerator opening is acquired from the accelerator opening sensor 33. In step S6, the required charging efficiency, that is, the driver's acceleration request is calculated from the map of FIG. 3 based on the engine speed Ne and the accelerator opening.

ステップS7では、エンジン1の運転状態を検知すべく、エンジン回転数が予め設定された所定範囲(運転領域)か否かを判断する。ここで、所定範囲外の場合には、この制御を実行しないで終了し、所定範囲内の場合には、低中回転領域であるとしてステップS8に進む。ステップS8では、要求充填効率が予め設定された所定値を超えているか否かが判断され、要求充填効率が所定値を超えていない場合には、ドライバーがトルクアップを要求していないものとして制御を終える。しかし、要求充填効率が所定値を超えている場合には、トルクアップが要求されているものとしてステップS9に進む。   In step S7, in order to detect the operating state of the engine 1, it is determined whether or not the engine speed is within a predetermined range (operating region) set in advance. Here, when it is outside the predetermined range, the control is terminated without executing this control, and when it is within the predetermined range, the process proceeds to step S8 assuming that it is the low / medium rotation region. In step S8, it is determined whether or not the required filling efficiency exceeds a predetermined value, and if the required filling efficiency does not exceed the predetermined value, control is performed assuming that the driver does not request torque increase. Finish. However, if the required charging efficiency exceeds the predetermined value, it is determined that torque increase is requested and the process proceeds to step S9.

ステップS9では、拡大分を図4に示すマップから取得し、基本位相(基本VVT位相)に追加して補正してOCV9aを作動させてバルブオーバーラップ(VOL)を拡大する。ここではエンジン回転数が1500rpm〜3000rpmの範囲で、充填効率が100%〜200%の領域にあるときは、吸気側VVT8aの位相を20度遅角させてバルブオーバーラップ(VOL)量を広げる。   In step S9, the enlargement is acquired from the map shown in FIG. 4, added to the basic phase (basic VVT phase) and corrected, and the OCV 9a is operated to enlarge the valve overlap (VOL). Here, when the engine speed is in the range of 1500 rpm to 3000 rpm and the charging efficiency is in the range of 100% to 200%, the phase of the intake side VVT 8a is retarded by 20 degrees to increase the valve overlap (VOL) amount.

このようなにバルブオーバーラップ(VOL)量を広げた後、ステップS10では要求充填効率に達したか否かが図5に示すマップにより判断され、達していなければバルブオーバーラップ(VOL)量の拡大状態を維持し、要求充填効率に到達するとステップS11に進む。ステップS11では、OCV9bを作動させて拡大された位相角(オーバーラップ量)を排気気側VVT8bに狭める方向に進角補正する。ここでは、要求トルクと要求HCになる位相角(オーバーラップ量)となるように、基本位相(基本VVT位相)を補正して、この制御を終える。   After widening the valve overlap (VOL) amount in this way, in step S10, it is determined whether or not the required charging efficiency has been reached based on the map shown in FIG. 5, and if not, the valve overlap (VOL) amount is determined. When the enlarged state is maintained and the required filling efficiency is reached, the process proceeds to step S11. In step S11, the OCV 9b is operated to advance the phase angle (overlap amount) in the direction of narrowing to the exhaust air side VVT 8b. Here, the basic phase (basic VVT phase) is corrected so that the required torque and the required HC have a phase angle (overlap amount), and this control is finished.

つまり、図5,図9に示すように、エンジン1が始動後(1)、アクセル開度が大きくなって要求充填効率が高まる(2)と、要求充填効率に早く到達するように吸気側VVT8aを遅角してバルブオーバーラップ(VOL)を広げることで、吸気弁7aから排気弁7bを介して排気通路8に吹き抜ける吸気が低減するため、未燃HCの排出を低減することができるとともに、多くの吸気が排気通路18に吹き抜けるため、排気側VVT8bを遅角させてバルブオーバーラップ(VOL)量を広くする場合よりも効率的にトルク向上を図れ、レスポンスの向上につながる。   That is, as shown in FIGS. 5 and 9, after the engine 1 is started (1), when the accelerator opening increases and the required charging efficiency increases (2), the intake side VVT 8a is reached so that the required charging efficiency is reached quickly. Is retarded to widen the valve overlap (VOL), thereby reducing the intake air blown from the intake valve 7a to the exhaust passage 8 through the exhaust valve 7b, thereby reducing the discharge of unburned HC, Since a large amount of intake air is blown into the exhaust passage 18, the torque can be improved more efficiently than in the case where the valve overlap (VOL) amount is increased by retarding the exhaust side VVT 8b, leading to an improved response.

また、要求過給圧に達する(3)と、排気用VVT8bを進角させてバルブオーバーラップ(VOL)を狭めるので、吸気側VVT8aを遅角させてバルブオーバーラップ(VOL)を狭くする場合よりもトルク低減を抑えることができ、レスポンスの向上につながる。   Further, when the required supercharging pressure is reached (3), the exhaust VVT 8b is advanced to narrow the valve overlap (VOL), so that the intake side VVT 8a is retarded to narrow the valve overlap (VOL). Can also reduce torque reduction, leading to improved response.

本形態では、エアーフローセンサ31で検知する吸入空気量から充填効率を求めているが、スロットル開度センサ34から得られるスロットル開度から充填効率を求めても無論構わない。   In this embodiment, the charging efficiency is obtained from the intake air amount detected by the air flow sensor 31. However, it is of course possible to obtain the charging efficiency from the throttle opening obtained from the throttle opening sensor 34.

本発明にかかる内燃機関の出力制御装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the output control apparatus of the internal combustion engine concerning this invention. 基本位相角を求めるための特性マップである。It is a characteristic map for calculating | requiring a basic phase angle. 要求充填効率を求めるための特性マップである。It is a characteristic map for calculating | requiring required filling efficiency. 基本位相角を拡大する運転領域を示す図である。It is a figure which shows the driving | operation area | region which expands a basic phase angle. 要求充填効率を判断するためのマップである。It is a map for judging required filling efficiency. バルブオーバーラップとエンジントルクとHCとの関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between valve overlap, an engine torque, and HC. バルブオーバーラップの動きを示す図である。It is a figure which shows the motion of a valve overlap. 制御手段による出力制御の一形態を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows one form of the output control by a control means. バルブオーバーラップの変位状態を示す摸式図である。It is a model diagram which shows the displacement state of a valve overlap.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
7a 吸気弁
8a,8b 可変バルブタイミング機構
7b 排気弁
30 制御手段
35 過給機
50,51 動弁機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 7a Intake valve 8a, 8b Variable valve timing mechanism 7b Exhaust valve 30 Control means 35 Supercharger 50, 51 Valve mechanism

Claims (4)

内燃機関から排出される排気によって回転エネルギーを得る過給機と、
吸気弁及び排気弁をそれぞれ開閉駆動する動弁機構と、
前記吸気弁と前記排気弁のバルブオーバーラップ量を可変し得る可変バルブタイミング機構と、
前記内燃機関の運転状態を判定する運転状態判定手段と、
前記運転状態判定手段が所定の運転状態を判定したとき、前記バルブオーバーラップ量を広げる方向に前記可変バルブタイミング機構を作動させた後に、前記バルブオーバーラップ量を狭くする方向に前記可変バルブタイミング機構を作動させるよう制御する制御手段と、
を有することを特徴とする内燃機関の出力制御装置。
A supercharger that obtains rotational energy by exhaust discharged from the internal combustion engine;
A valve mechanism for opening and closing the intake valve and the exhaust valve, and
A variable valve timing mechanism capable of varying a valve overlap amount of the intake valve and the exhaust valve;
Operating state determining means for determining the operating state of the internal combustion engine;
When the operation state determination means determines a predetermined operation state, the variable valve timing mechanism is operated in a direction to reduce the valve overlap amount after the variable valve timing mechanism is operated in a direction to increase the valve overlap amount. Control means for controlling to operate
An output control device for an internal combustion engine, comprising:
請求項1記載の内燃機関の出力制御装置において、
前記制御手段は、前記吸気弁の開閉タイミングを遅角させるよう前記可変バルブタイミング機構を作動させるとともに、前記排気弁の開閉タイミングを進角させるよう前記可変バルブタイミング機構を作動させて、前記バルブオーバーラップ量を広くすることを特徴とする内燃機関の出力制御装置。
In the internal combustion engine output control device according to claim 1,
The control means operates the variable valve timing mechanism to retard the opening / closing timing of the intake valve and operates the variable valve timing mechanism to advance the opening / closing timing of the exhaust valve, thereby An output control device for an internal combustion engine, characterized in that the wrap amount is widened.
請求項1または2記載の内燃機関の出力制御装置において、
前記制御手段は、前記吸気弁の開閉タイミングを固定させるよう前記可変バルブタイミング機構を作動させるとともに、前記排気弁の開閉タイミングを進角させるよう前記可変バルブタイミング機構を作動させて、前記バルブオーバーラップ量を狭くすることを特徴とする内燃機関の出力制御装置。
The output control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The control means operates the variable valve timing mechanism to fix the opening / closing timing of the intake valve and operates the variable valve timing mechanism to advance the opening / closing timing of the exhaust valve, thereby An output control device for an internal combustion engine, characterized in that the amount is reduced.
請求項1ないし3のいずれか1項記載の内燃機関の出力制御装置において、
前記運転状態検出手段が、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記内燃機関の負荷状態を検出する負荷状態検出手段と、を備え、
前記回転数検出手段が低中回転を検出し、前記負荷状態検出手段が高負荷状態を検出したとき、前記所定の運転状態であると判定することを特徴とする内燃機関の出力制御装置。
The output control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
The operating state detecting means is
A rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the internal combustion engine;
Load state detecting means for detecting a load state of the internal combustion engine,
An output control device for an internal combustion engine, characterized in that when the rotational speed detection means detects low / medium speed and the load state detection means detects a high load state, it is determined as the predetermined operating state.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014163250A (en) * 2013-02-22 2014-09-08 Mazda Motor Corp Spark ignition type engine with turbosupercharger

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