JP6079973B2 - Engine control device - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの制御装置に係わり、特に、エンジンバルブのリフト量を変化させる可変バルブリフト機構を備えたエンジンの制御装置に関する。 The present invention relates to an engine control device, and more particularly, to an engine control device including a variable valve lift mechanism that changes a lift amount of an engine valve.
従来、エンジンバルブのリフト量を変化させる可変バルブリフト機構を備えたエンジンが知られている。例えば、特許文献1には、エンジンの排気バルブを排気行程だけでなく吸気行程でも開弁可能にするとともに、この吸気行程中の排気バルブの開弁動作(いわゆる排気バルブの2度開き)を実行するか停止するかを切り替える切替機構を備えたエンジンが記載されている。この特許文献1のエンジンでは、排気バルブの開弁動作の切替と同じタイミングで、高温EGR弁の開度が変更される。
Conventionally, an engine having a variable valve lift mechanism that changes the lift amount of an engine valve is known. For example,
ところで、上述した可変バルブリフト機構は、一般的に、エンジンバルブが開閉動作をしていない状態(即ち全閉状態)であるときに、そのエンジンバルブのリフト量の切替を行う。一方、エンジンバルブが開閉動作をしている間は、そのエンジンバルブのリフト量の切替を行うことができない。従って、エンジンが多気筒エンジンである場合、可変バルブリフト機構は、エンジンバルブが全閉状態である気筒から順にリフト量の切替を行う。 By the way, the above-described variable valve lift mechanism generally switches the lift amount of an engine valve when the engine valve is not in an open / close operation (that is, a fully closed state). On the other hand, while the engine valve is opening and closing, the lift amount of the engine valve cannot be switched. Therefore, when the engine is a multi-cylinder engine, the variable valve lift mechanism switches the lift amount in order from the cylinder in which the engine valve is fully closed.
ここで、可変バルブリフト機構は、例えば油圧、電磁アクチュエータ、空気圧等により駆動されるが、それらの駆動機構の応答特性により、エンジンバルブのリフト量の切替指示が可変バルブリフト機構に入力されてから可変バルブリフト機構がエンジンバルブのリフト量の切替を完了するまでの応答時間にばらつきが生じる。その結果、ある気筒においてエンジンバルブが開閉動作を開始する直前のタイミングでエンジンバルブのリフト量の切替指示が可変バルブリフト機構に出力された場合、その気筒においてエンジンバルブのリフト量の切替が行われるのか、又は、点火/着火順序が次の気筒においてエンジンバルブのリフト量の切替が行われるのかが、可変バルブリフト機構の応答時間のばらつきによって変動することがある。 Here, the variable valve lift mechanism is driven by, for example, hydraulic pressure, electromagnetic actuator, air pressure, etc., but the response characteristic of those drive mechanisms causes the engine valve lift amount switching instruction to be input to the variable valve lift mechanism. The response time until the variable valve lift mechanism completes switching of the lift amount of the engine valve varies. As a result, when an instruction for switching the lift amount of the engine valve is output to the variable valve lift mechanism at a timing immediately before the engine valve starts to open / close in a certain cylinder, the lift amount of the engine valve is switched in that cylinder. Whether the lift amount of the engine valve is switched in the cylinder with the next ignition / ignition order may vary depending on the response time variation of the variable valve lift mechanism.
しかしながら、上述した特許文献1のエンジンでは、切替機構(可変バルブリフト機構)の応答時間のばらつきを考慮することなく、排気バルブの開弁動作の切替指示と同じタイミングで、高温EGR弁の開度の変更指示が出力されるので、切替機構の応答時間のばらつきにより、高温EGR弁の開度の変更が行われた気筒と、排気バルブの開弁動作の切替が行われた気筒とが一致しない状況が生じ得る。この場合、意図した燃焼制御が行われず(例えば、高温EGRと内部EGRとが同時に気筒内に導入される、あるいは、高温EGRも内部EGRも気筒内に導入されない等)、異常燃焼や失火を招くおそれがある。
However, in the engine of
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、可変バルブリフト機構の切替状態に対応した適切な燃焼制御パラメータにより確実にエンジンの燃焼を制御することができる、エンジンの制御装置を提供することを目的とする。 The present invention was made to solve the above-described problems of the prior art, and the combustion of the engine can be reliably controlled by an appropriate combustion control parameter corresponding to the switching state of the variable valve lift mechanism. An object of the present invention is to provide an engine control device.
上記の目的を達成するために、本発明のエンジンの制御装置は、エンジンバルブのリフト量を変化させる可変バルブリフト機構を備えたエンジンの制御装置であって、エンジンのクランク角を検出するクランク角検出手段と、エンジンの運転状態に応じて、エンジンバルブのリフト量の切替指示を可変バルブリフト機構に出力する可変バルブリフト機構制御手段と、可変バルブリフト機構制御手段によるエンジンバルブのリフト量の切替指示に対応した燃焼制御パラメータを選択してエンジンの各気筒の燃焼を制御する燃焼制御手段と、クランク角検出手段により検出されたクランク角が、可変バルブリフト機構制御手段がエンジンバルブのリフト量の切替指示を出力してから可変バルブリフト機構がエンジンバルブのリフト量の切替を完了するまでの応答時間のばらつきによりエンジンバルブのリフト量が切り替わる気筒が変動する所定の角度範囲内にある場合、可変バルブリフト機構制御手段によるエンジンバルブのリフト量の切替指示の出力を制限する切替指示制限手段と、を有することを特徴とする。
このように構成された本発明においては、切替指示制限手段は、クランク角検出手段により検出されたクランク角が、可変バルブリフト機構の応答時間のばらつきによりエンジンバルブのリフト量が切り替わる気筒が変動する所定の角度範囲内にある場合、可変バルブリフト機構制御手段によるエンジンバルブのリフト量の切替指示の出力を制限するので、エンジンバルブのリフト量が切り替わる気筒を確実に特定できる場合にのみ、可変バルブリフト機構制御手段からエンジンバルブのリフト量の切替指示を出力させることができ、これにより、可変バルブリフト機構の切替状態に対応した適切な燃焼制御パラメータにより確実にエンジンの燃焼を制御することができる。
In order to achieve the above object, an engine control apparatus according to the present invention is an engine control apparatus having a variable valve lift mechanism that changes the lift amount of an engine valve, and detects a crank angle of the engine. Detection means, variable valve lift mechanism control means for outputting an instruction for switching the lift amount of the engine valve to the variable valve lift mechanism according to the operating state of the engine, and switching of the lift amount of the engine valve by the variable valve lift mechanism control means Combustion control means for controlling the combustion of each cylinder of the engine by selecting a combustion control parameter corresponding to the instruction, and the crank angle detected by the crank angle detection means, the variable valve lift mechanism control means After the switching instruction is output, the variable valve lift mechanism completes the switching of the lift amount of the engine valve. When the cylinder in which the lift amount of the engine valve changes due to variations in the response time until it is within a predetermined angle range that varies, the switching instruction that limits the output of the switching instruction of the lift amount of the engine valve by the variable valve lift mechanism control means And limiting means.
In the present invention configured as described above, the switching instruction limiting means changes the cylinder in which the lift amount of the engine valve is switched due to the variation in the response time of the variable valve lift mechanism. When the angle is within a predetermined angle range, the variable valve lift mechanism control means restricts the output of the engine valve lift amount switching instruction, so that the variable valve can be used only when the cylinder to which the engine valve lift amount is switched can be reliably identified. The lift mechanism control means can output an instruction to switch the lift amount of the engine valve, whereby the combustion of the engine can be reliably controlled with an appropriate combustion control parameter corresponding to the switching state of the variable valve lift mechanism. .
また、本発明において、好ましくは、可変バルブリフト機構は油圧により作動する。
このように構成された本発明においては、油圧駆動機構の特性上、可変バルブリフト機構制御手段がエンジンバルブのリフト量の切替指示を出力してから可変バルブリフト機構がエンジンバルブのリフト量の切替を完了するまでの応答時間にある程度のばらつきが生じることが想定されるが、その場合でも可変バルブリフト機構の切替状態に対応した適切な燃焼制御パラメータにより確実にエンジンの燃焼を制御することができる。
In the present invention, preferably, the variable valve lift mechanism is operated by hydraulic pressure.
In the present invention configured as described above, due to the characteristics of the hydraulic drive mechanism, the variable valve lift mechanism control means outputs the engine valve lift amount switching instruction and the variable valve lift mechanism switches the engine valve lift amount. It is assumed that there will be some variation in response time until the engine is completed, but even in that case, combustion of the engine can be reliably controlled by an appropriate combustion control parameter corresponding to the switching state of the variable valve lift mechanism. .
また、本発明において、好ましくは、エンジンの制御装置は、更に、可変バルブリフト機構に供給される作動油の油圧を検出する油圧検出手段を有し、切替指示制限手段は、油圧検出手段により検出された油圧が高いほど、エンジンバルブのリフト量の切替指示の出力を制限するクランク角の所定の角度範囲を狭くする。
このように構成された本発明においては、油圧が高くなるほど可変バルブリフト機構の駆動力が増大することにより可変バルブリフト機構の応答速度が速くなり、応答時間のばらつきが小さくなるという可変バルブリフト機構の特性に合わせて、エンジンバルブのリフト量の切替指示の出力を制限する角度範囲の幅を低減することができ、これにより、可変バルブリフト機構によるエンジンバルブのリフト量の切替をできる限り早期に行うことができる。
In the present invention, it is preferable that the engine control device further includes a hydraulic pressure detection unit that detects a hydraulic pressure of hydraulic oil supplied to the variable valve lift mechanism, and the switching instruction limiting unit is detected by the hydraulic pressure detection unit. The higher the hydraulic pressure, the narrower the predetermined crank angle range that limits the output of the engine valve lift amount switching instruction.
In the present invention configured as described above, the variable valve lift mechanism has a response speed that increases as the hydraulic pressure increases, so that the response speed of the variable valve lift mechanism increases and response time variation decreases. The range of the angle range that restricts the output of the engine valve lift amount switching instruction can be reduced in accordance with the characteristics of the engine valve, thereby enabling the variable valve lift mechanism to switch the engine valve lift amount as early as possible. It can be carried out.
また、本発明において、好ましくは、エンジンの制御装置は、更に、可変バルブリフト機構に供給される作動油の油温を検出する油温検出手段を有し、切替指示制限手段は、油温検出手段により検出された油温が高いほど、エンジンバルブのリフト量の切替指示の出力を制限するクランク角の所定の角度範囲を狭くする。
このように構成された本発明においては、油温が高くなるほど可変バルブリフト機構の作動油の粘度が低下することにより可変バルブリフト機構の応答速度が速くなり、応答時間のばらつきが小さくなるという可変バルブリフト機構の特性に合わせて、エンジンバルブのリフト量の切替指示の出力を制限する角度範囲の幅を低減することができ、これにより、可変バルブリフト機構によるエンジンバルブのリフト量の切替をできる限り早期に行うことができる。
In the present invention, it is preferable that the engine control device further includes an oil temperature detecting unit that detects an oil temperature of the hydraulic oil supplied to the variable valve lift mechanism, and the switching instruction limiting unit includes the oil temperature detecting unit. The higher the oil temperature detected by the means, the narrower the predetermined crank angle range that limits the output of the engine valve lift amount switching instruction.
In the present invention configured as described above, the variable valve lift mechanism has a response speed that is increased by decreasing the viscosity of the hydraulic oil of the variable valve lift mechanism as the oil temperature increases, and the variation in response time is reduced. According to the characteristics of the valve lift mechanism, it is possible to reduce the width of the angle range that restricts the output of the engine valve lift amount switching instruction, thereby enabling the variable valve lift mechanism to switch the engine valve lift amount. As early as possible.
また、本発明において、好ましくは、エンジンの制御装置は、更に、エンジンの水温を検出するエンジン水温検出手段を有し、切替指示制限手段は、エンジン水温検出手段により検出された水温が高いほど、エンジンバルブのリフト量の切替指示の出力を制限するクランク角の所定の角度範囲を狭くする。
このように構成された本発明においては、水温が高くなるほど可変バルブリフト機構の作動油の油温が上昇し、それに伴って作動油の粘度が低下することにより可変バルブリフト機構の応答速度が速くなり、応答時間のばらつきが小さくなるという可変バルブリフト機構の特性に合わせて、エンジンバルブのリフト量の切替指示の出力を制限する角度範囲の幅を低減することができ、これにより、可変バルブリフト機構によるエンジンバルブのリフト量の切替をできる限り早期に行うことができる。
In the present invention, preferably, the engine control device further includes an engine water temperature detecting means for detecting the engine water temperature, and the switching instruction limiting means increases the water temperature detected by the engine water temperature detecting means. The predetermined angle range of the crank angle that limits the output of the engine valve lift amount switching instruction is narrowed.
In the present invention configured as above, the oil temperature of the hydraulic oil of the variable valve lift mechanism increases as the water temperature increases, and the viscosity of the hydraulic oil decreases accordingly, so that the response speed of the variable valve lift mechanism increases. Therefore, in accordance with the characteristics of the variable valve lift mechanism that the response time variation is reduced, the width of the angle range that limits the output of the engine valve lift amount switching instruction can be reduced. The lift amount of the engine valve by the mechanism can be switched as early as possible.
また、本発明において、好ましくは、エンジンの制御装置は、更に、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段を有し、切替指示制限手段は、エンジン回転数検出手段により検出された回転数が低いほど、エンジンバルブのリフト量の切替指示の出力を制限するクランク角の所定の角度範囲を狭くする。
このように構成された本発明においては、エンジンの回転数が低くなるほど、可変バルブリフト機構の応答時間中のクランクシャフトの回転角度が小さくなることにより可変バルブリフト機構の応答時間のばらつきに対応するクランク角の幅が小さくなるという可変バルブリフト機構の特性に合わせて、エンジンバルブのリフト量の切替指示の出力を制限する角度範囲の幅を低減することができ、これにより、可変バルブリフト機構によるエンジンバルブのリフト量の切替をできる限り早期に行うことができる。
In the present invention, it is preferable that the engine control device further includes an engine speed detecting means for detecting the engine speed, and the switching instruction limiting means is the engine speed detected by the engine speed detecting means. The lower the value, the narrower the predetermined angle range of the crank angle that limits the output of the engine valve lift amount switching instruction.
In the present invention configured as described above, the lower the engine speed, the smaller the rotation angle of the crankshaft during the response time of the variable valve lift mechanism, thereby responding to variations in the response time of the variable valve lift mechanism. In accordance with the characteristics of the variable valve lift mechanism that the crank angle width is reduced, the width of the angle range that limits the output of the engine valve lift amount switching instruction can be reduced. The engine valve lift amount can be switched as early as possible.
また、本発明において、好ましくは、切替指示制限手段は、可変バルブリフト機構に供給される作動油が減圧されたときのエンジンバルブのリフト量の切替指示の出力を制限するクランク角の所定の角度範囲を、可変バルブリフト機構に供給される作動油が加圧されたときよりも狭くする。
このように構成された本発明においては、可変バルブリフト機構に供給される作動油が減圧されたときの可変バルブリフト機構の応答速度が、可変バルブリフト機構に供給される作動油が加圧されたときの可変バルブリフト機構の応答速度よりも速い場合、可変バルブリフト機構から作動油が排出されるときの応答時間のばらつきは、可変バルブリフト機構に作動油が供給されるときよりも小さくなるという可変バルブリフト機構の特性に合わせて、エンジンバルブのリフト量の切替指示の出力を制限する角度範囲の幅を低減することができ、これにより、可変バルブリフト機構によるエンジンバルブのリフト量の切替をできる限り早期に行うことができる。
In the present invention, it is preferable that the switching instruction limiting means is a predetermined crank angle that limits output of an engine valve lift amount switching instruction when the hydraulic oil supplied to the variable valve lift mechanism is depressurized. The range is narrower than when hydraulic fluid supplied to the variable valve lift mechanism is pressurized.
In the present invention configured as above, the response speed of the variable valve lift mechanism when the hydraulic oil supplied to the variable valve lift mechanism is depressurized is the hydraulic oil supplied to the variable valve lift mechanism being pressurized. When the operating speed is faster than the response speed of the variable valve lift mechanism, the variation in response time when the hydraulic oil is discharged from the variable valve lift mechanism is smaller than when the hydraulic oil is supplied to the variable valve lift mechanism. In accordance with the characteristics of the variable valve lift mechanism, the range of the angle range that limits the output of the engine valve lift amount switching instruction can be reduced, which allows the variable valve lift mechanism to switch the engine valve lift amount. Can be done as early as possible.
また、本発明において、好ましくは、エンジンは、その燃焼方式が予混合圧縮自己着火燃焼又は火花点火燃焼に切り替わるエンジンであり、可変バルブリフト機構制御手段は、エンジンの燃焼方式の切替に応じて、エンジンバルブのリフト量の切替指示を可変バルブリフト機構に出力する。
このように構成された本発明においては、エンジンが、予混合圧縮自己着火燃焼と、火花点火燃焼とを切り替えるように構成されており、それぞれの燃焼方式において大きく異なる燃焼制御パラメータが用いられる場合でも、エンジンバルブのリフト量が切り替わる気筒を確実に特定できる場合にのみ、可変バルブリフト機構制御手段からエンジンバルブのリフト量の切替指示を出力させるので、可変バルブリフト機構の切替状態に対応した適切な燃焼制御パラメータにより確実にエンジンの燃焼を制御することができ、特に有利である。
In the present invention, preferably, the engine is an engine whose combustion mode is switched to premixed compression self-ignition combustion or spark ignition combustion, and the variable valve lift mechanism control means is configured to switch the combustion mode of the engine, An instruction for switching the lift amount of the engine valve is output to the variable valve lift mechanism.
In the present invention configured as described above, the engine is configured to switch between premixed compression self-ignition combustion and spark ignition combustion, and even when combustion control parameters that are greatly different are used in the respective combustion methods. Since the variable valve lift mechanism control means outputs the engine valve lift amount switching instruction only when the cylinder to which the engine valve lift amount is switched can be reliably identified, an appropriate value corresponding to the switching state of the variable valve lift mechanism is output. It is particularly advantageous that the combustion of the engine can be reliably controlled by the combustion control parameters.
本発明によるエンジンの制御装置によれば、可変バルブリフト機構の切り替え状態に対応した適切な燃焼制御パラメータにより確実にエンジンの燃焼を制御することができる。 According to the engine control apparatus of the present invention, the combustion of the engine can be reliably controlled by an appropriate combustion control parameter corresponding to the switching state of the variable valve lift mechanism.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの制御装置を説明する。 Hereinafter, an engine control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[装置構成]
図1は、本発明の実施形態によるエンジンの制御装置が適用されたエンジン(エンジン本体)1の概略構成を示し、図2は、本発明の実施形態によるエンジンの制御装置を示すブロック図である。
[Device configuration]
FIG. 1 shows a schematic configuration of an engine (engine body) 1 to which an engine control device according to an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2 is a block diagram showing the engine control device according to the embodiment of the present invention. .
エンジン1は、車両に搭載されると共に、少なくともガソリンを含有する燃料が供給されるガソリンエンジンである。エンジン1は、複数の気筒18が設けられたシリンダブロック11(なお、図1では、1つの気筒のみを図示するが、例えば4つの気筒が直列に設けられる)と、このシリンダブロック11上に配設されたシリンダヘッド12と、シリンダブロック11の下側に配設され、潤滑油が貯留されたオイルパン13とを有している。各気筒18内には、コンロッド142を介してクランクシャフト15と連結されているピストン14が往復動可能に嵌挿されている。ピストン14の頂面には、ディーゼルエンジンでのリエントラント型のようなキャビティ141が形成されている。キャビティ141は、ピストン14が圧縮上死点付近に位置するときには、後述するインジェクタ67に相対する。シリンダヘッド12と、気筒18と、キャビティ141を有するピストン14とは、燃焼室19を画定する。なお、燃焼室19の形状は、図示する形状に限定されるものではない。例えばキャビティ141の形状、ピストン14の頂面形状、及び、燃焼室19の天井部の形状等は、適宜変更することが可能である。
The
このエンジン1は、理論熱効率の向上や、後述する圧縮着火燃焼の安定化等を目的として、15以上の比較的高い幾何学的圧縮比に設定されている。なお、幾何学的圧縮比は15以上20以下程度の範囲で、適宜設定すればよい。
The
シリンダヘッド12には、気筒18毎に、吸気ポート16及び排気ポート17が形成されていると共に、これら吸気ポート16及び排気ポート17には、燃焼室19側の開口を開閉する吸気バルブ21及び排気バルブ22がそれぞれ配設されている。
The cylinder head 12 is formed with an
吸気バルブ21及び排気バルブ22をそれぞれ駆動する動弁系の内、排気側には、排気バルブ22の作動モードを通常モードと特殊モードとに切り替える、例えば油圧作動式の可変バルブリフト機構(図2参照。以下、VVL(Variable Valve Lift)と称する)71と、クランクシャフト15に対する排気カムシャフトの回転位相を変更することが可能な位相可変機構(以下、VVT(Variable Valve Timing)と称する)75と、が設けられている。VVL71は、その構成の詳細な図示は省略するが、カム山を一つ有する第1カムとカム山を2つ有する第2カムとの、カムプロフィールの異なる2種類のカム、及び、その第1及び第2カムのいずれか一方のカムの作動状態を選択的に排気バルブ22に伝達するロストモーション機構を含んで構成されている。第1カムの作動状態を排気バルブ22に伝達しているときには、排気バルブ22は、排気行程中において一度だけ開弁される通常モードで作動するのに対し、第2カムの作動状態を排気バルブ22に伝達しているときには、排気バルブ22が、排気行程中において開弁すると共に、吸気行程中においても開弁するような、いわゆる排気の二度開きを行う特殊モードで作動する。VVL71の通常モードと特殊モードとは、エンジンの運転状態に応じて切り替えられる。具体的には、特殊モードは、内部EGRに係る制御の際に利用される。なお、排気バルブ22を電磁アクチュエータによって駆動する電磁駆動式の動弁系を採用してもよい。
Of the valve systems that drive the
なお、内部EGRの実行は、排気二度開きのみによって実現されるのではない。例えば吸気バルブ21を二回開く、吸気の二度開きによって内部EGR制御を行ってもよいし、排気行程乃至吸気行程において吸気バルブ21及び排気バルブ22の双方を閉じるネガティブオーバーラップ期間を設けて既燃ガスを気筒18内に残留させる内部EGR制御を行ってもよい。
The execution of the internal EGR is not realized only by opening the exhaust twice. For example, the internal EGR control may be performed by opening the
VVT75は、液圧式、電磁式又は機械式の公知の構造を適宜採用すればよく、その詳細な構造についての図示は省略する。排気バルブ22は、VVT75によって、その開弁時期及び閉弁時期を、所定の範囲内で連続的に変更可能である。
The
VVL71及びVVT75を備えた排気側の動弁系と同様に、吸気側には、図2に示すように、VVL74とVVT72とが設けられている。吸気側のVVL74は、排気側のVVL71とは異なる。吸気側のVVL74は、吸気バルブ21のリフト量を相対的に大きくする大リフトカムと、吸気バルブ21のリフト量を相対的に小さくする小リフトカムとの、カムプロフィールの異なる2種類のカム、及び、大リフトカム及び小リフトカムのいずれか一方のカムの作動状態を選択的に吸気バルブ21に伝達するロストモーション機構を含んで構成されている。VVL74が大リフトカムの作動状態を吸気バルブ21に伝達しているときには、吸気バルブ21は、相対的に大きいリフト量で開弁すると共に、その開弁期間も長くなる。これに対し、VVL74が小リフトカムの作動状態を吸気バルブ21に伝達しているときには、吸気バルブ21は、相対的に小さいリフト量で開弁すると共に、その開弁期間も短くなる。大リフトカムと小リフトカムとは、閉弁時期又は開弁時期を同じにして切り替わるように設定されている。
As shown in FIG. 2, a
吸気側のVVT72は、排気側のVVT75と同様に、液圧式、電磁式又は機械式の公知の構造を適宜採用すればよく、その詳細な構造についての図示は省略する。吸気バルブ21もまた、VVT72によって、その開弁時期及び閉弁時期を、所定の範囲内で連続的に変更可能である。なお、吸気側にVVL74を適用せずに、VVT72のみを適用し、吸気バルブ21の開弁時期及び閉弁時期のみを変更するようにしてもよい。
As with the
シリンダヘッド12にはまた、気筒18毎に、気筒18内に燃料を直接噴射する(直噴)インジェクタ67が取り付けられている。インジェクタ67は、その噴口が燃焼室19の天井面の中央部分から、その燃焼室19内に臨むように配設されている。インジェクタ67は、エンジン1の運転状態に応じて設定された噴射タイミングでかつ、エンジン1の運転状態に応じた量の燃料を、燃焼室19内に直接噴射する。この例において、インジェクタ67は、詳細な図示は省略するが、複数の噴口を有する多噴口型のインジェクタである。これによって、インジェクタ67は、燃料噴霧が、燃焼室19の中心位置から放射状に広がるように、燃料を噴射する。ピストン14が圧縮上死点付近に位置するタイミングで、燃焼室19の中央部分から放射状に広がるように噴射された燃料噴霧は、ピストン頂面に形成されたキャビティ141の壁面に沿って流動する。キャビティ141は、ピストン14が圧縮上死点付近に位置するタイミングで噴射された燃料噴霧を、その内部に収めるように形成されている、と言い換えることが可能である。この多噴口型のインジェクタ67とキャビティ141との組み合わせは、燃料の噴射後、混合気形成期間を短くすると共に、燃焼期間を短くする上で有利な構成である。なお、インジェクタ67は、多噴口型のインジェクタに限定されず、外開弁タイプのインジェクタを採用してもよい。
In addition, for each
図外の燃料タンクとインジェクタ67との間は、燃料供給経路によって互いに連結されている。この燃料供給経路上には、燃料ポンプ63とコモンレール64とを含みかつ、インジェクタ67に、比較的高い燃料圧力で燃料を供給することが可能な燃料供給システム62が介設されている。燃料ポンプ63は、燃料タンクからコモンレール64に燃料を圧送し、コモンレール64は圧送された燃料を、比較的高い燃料圧力で蓄えることが可能である。インジェクタ67が開弁することによって、コモンレール64に蓄えられている燃料がインジェクタ67の噴口から噴射される。ここで、燃料ポンプ63は、図示は省略するが、プランジャー式のポンプであり、エンジン1によって駆動される。このエンジン駆動のポンプを含む構成の燃料供給システム62は、30MPa以上の高い燃料圧力の燃料を、インジェクタ67に供給することを可能にする。燃料圧力は、最高で120MPa程度に設定してもよい。インジェクタ67に供給される燃料の圧力は、後述するように、エンジン1の運転状態に応じて変更される。なお、燃料供給システム62は、この構成に限定されるものではない。
A fuel tank (not shown) and the
シリンダヘッド12にはまた、燃焼室19内の混合気に強制点火する点火プラグ25が取り付けられている。点火プラグ25は、この例では、エンジン1の排気側から斜め下向きに延びるように、シリンダヘッド12内を貫通して配置されている。点火プラグ25の先端は、圧縮上死点に位置するピストン14のキャビティ141内に臨んで配置される。
A
エンジン1の一側面には、図1に示すように、各気筒18の吸気ポート16に連通するように吸気通路30が接続されている。一方、エンジン1の他側面には、各気筒18の燃焼室19からの既燃ガス(排気ガス)を排出する排気通路40が接続されている。
As shown in FIG. 1, an
吸気通路30の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ31が配設され、その下流側には、各気筒18への吸入空気量を調節するスロットル弁36が配設されている。また、吸気通路30における下流端近傍には、サージタンク33が配設されている。このサージタンク33よりも下流側の吸気通路30は、気筒18毎に分岐する独立通路とされ、これら各独立通路の下流端が各気筒18の吸気ポート16にそれぞれ接続されている。
An
吸気通路30におけるスロットル弁36とサージタンク33との間には、気筒18に導入する新気にオゾンを添加するオゾン発生器(O3発生器)76が介設されている。オゾン発生器76は、吸気に含まれる酸素を原料ガスとして、無声放電によりオゾンを生成する。つまり、電極に対して、図外の電源から高周波交流高電圧を印加することにより、放電間隙において無声放電が発生し、そこを通過する空気(つまり、吸気)がオゾン化される。こうしてオゾンが添加された吸気は、サージタンク33から吸気ポート16を介して、各気筒18内に導入される。オゾン発生器76の電極に対する電圧の印加態様を変更する、及び/又は、電圧を印加する電極の数を変更することによって、オゾン発生器76を通過した後の、吸気中のオゾン濃度を調整することが可能である。PCM10は、こうしたオゾン発生器76に対する制御を通じて、気筒18内に導入する吸気中のオゾン濃度の調整を行う。
Between the
排気通路40の上流側の部分は、気筒18毎に分岐して排気ポート17の外側端に接続された独立通路と該各独立通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。この排気通路40における排気マニホールドよりも下流側には、排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置として、直キャタリスト41とアンダーフットキャタリスト42とがそれぞれ接続されている。直キャタリスト41及びアンダーフットキャタリスト42はそれぞれ、筒状ケースと、そのケース内の流路に配置した、例えば三元触媒とを備えて構成されている。
The upstream portion of the
吸気通路30におけるサージタンク33とスロットル弁36との間の部分と、排気通路40における直キャタリスト41よりも上流側の部分とは、排気ガスの一部を吸気通路30に還流するためのEGR通路50を介して接続されている。このEGR通路50は、排気ガスをエンジン冷却水によって冷却するためのEGRクーラ52が配設された主通路51を含んで構成されている。主通路51には、排気ガスの吸気通路30への還流量を調整するためのEGR弁511が配設されている。
A portion between the
エンジン1は、パワートレイン・コントロール・モジュール(以下、PCMという)10によって制御される。PCM10は、CPU、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサで構成されている。このPCM10が制御器を構成する。
The
PCM10には、図1、2に示すように、各種のセンサSW1、SW2、SW4〜SW18の検出信号が入力される。具体的には、PCM10には、エアクリーナ31の下流側で、新気の流量を検出するエアフローセンサSW1の検出信号と、新気の温度を検出する吸気温度センサSW2の検出信号と、EGR通路50における吸気通路30との接続部近傍に配置されかつ、外部EGRガスの温度を検出するEGRガス温センサSW4の検出信号と、吸気ポート16に取り付けられかつ、気筒18内に流入する直前の吸気の温度を検出する吸気ポート温度センサSW5の検出信号と、シリンダヘッド12に取り付けられかつ、気筒18内の圧力を検出する筒内圧センサSW6の検出信号と、排気通路40におけるEGR通路50の接続部近傍に配置されかつ、それぞれ排気温度及び排気圧力を検出する排気温センサSW7及び排気圧センサSW8の検出信号と、直キャタリスト41の上流側に配置されかつ、排気中の酸素濃度を検出するリニアO2センサSW9の検出信号と、直キャタリスト41とアンダーフットキャタリスト42との間に配置されかつ、排気中の酸素濃度を検出するラムダO2センサSW10の検出信号と、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサSW11の検出信号と、クランクシャフト15の回転角を検出するクランク角センサSW12の検出信号と、車両のアクセルペダル(図示省略)の操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサSW13の検出信号と、吸気側及び排気側のカム角センサSW14、SW15の検出信号と、燃料供給システム62のコモンレール64に取り付けられかつ、インジェクタ67に供給する燃料圧力を検出する燃圧センサSW16の検出信号と、エンジン1の油圧を検出する油圧センサSW17の検出信号と、エンジン1の油温を検出する油温センサSW18の検出信号と、が入力される。
As shown in FIGS. 1 and 2, detection signals from
PCM10は、これらの検出信号に基づいて種々の演算を行うことによってエンジン1や車両の状態を判定し、これに応じてインジェクタ67、点火プラグ25、吸気バルブ側のVVT72及びVVL74、排気バルブ側のVVT75及びVVL71、燃料供給システム62、各種の弁(スロットル弁36、EGR弁511)のアクチュエータ、並びに、オゾン発生器76へ制御信号を出力する。こうしてPCM10は、エンジン1を運転する。詳細は後述するが、PCM10は、本発明におけるエンジンの制御装置に相当し、可変バルブリフト機構制御手段、燃焼制御手段及び切替指示制限手段として機能する。
The
[運転領域]
次に、図3を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの運転領域について説明する。図3は、エンジン1の運転制御マップの一例を示している。このエンジン1は、燃費の向上や排気エミッション性能の向上を目的として、エンジン負荷が相対的に低い低負荷域では、点火プラグ25による点火を行わずに、予混合圧縮自己着火(Homogeneous-Charge Compression Ignition:HCCI)による圧縮着火燃焼を行う。しかしながら、エンジン1の負荷が高くなるに従って、圧縮着火燃焼では、燃焼が急峻になりすぎてしまい、例えば燃焼騒音等の問題を引き起こすことになる。そこで、このエンジン1では、エンジン負荷が相対的に高い高負荷域では、圧縮着火燃焼を止めて、点火プラグ25を利用した強制点火燃焼(ここでは火花点火燃焼(Spark Ignition:SI))に切り替える。このように、このエンジン1は、エンジン1の運転状態、特にエンジン1の負荷に応じて、予混合圧縮自己着火燃焼を行うHCCIモードと、火花点火燃焼を行うSIモードとを切り替えるように構成されている。但し、モード切り替えの境界線は、図例に限定されるものではない。
[Operation area]
Next, with reference to FIG. 3, the operating region of the engine according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 shows an example of the operation control map of the
[吸気バルブ及び排気バルブの動作]
次に、図4を参照して、本発明の実施形態による吸気バルブ及び排気バルブの動作を説明する。図4は、本発明の実施形態による吸気バルブ及び排気バルブのリフトカーブを示す線図であり、(a)はエンジンのHCCI領域の低負荷側、(b)はエンジンのHCCI領域の高負荷側、(c)はエンジンのSI領域における吸気バルブ及び排気バルブのリフトカーブの一例を示している。
[Operation of intake valve and exhaust valve]
Next, operations of the intake valve and the exhaust valve according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4A and 4B are diagrams showing lift curves of an intake valve and an exhaust valve according to an embodiment of the present invention, where FIG. 4A is a low load side of the HCCI region of the engine, and FIG. 4B is a high load side of the HCCI region of the engine. (C) shows an example of lift curves of the intake valve and the exhaust valve in the SI region of the engine.
吸気側のVVL74における小リフトカムのプロフィールは、図4(a)及び(b)に実線で例示するように、相対的に小さいリフト量の1つのカム山を有し、吸気側のVVL74における大リフトカムのプロフィールは、図4(c)に実線で例示するように、相対的に大きいリフト量の1つのカム山を有している。
VVL74が小リフトカムの作動状態を吸気バルブ21に伝達しているときには、図4(a)及び(b)に示すように、吸気バルブ21は、相対的に小さいリフト量で開弁すると共に、その開弁期間も短くなる。これに対し、VVL74が大リフトカムの作動状態を吸気バルブ21に伝達しているときには、図4(c)に示すように、吸気バルブ21は、相対的に大きいリフト量で開弁すると共に、その開弁期間も長くなる。図4の例では、大リフトカムと小リフトカムとは、開弁時期を同じにして切り替わるように設定されているので、VVL74が大リフトカムの作動状態を吸気バルブ21に伝達している場合、吸気バルブ21の閉弁時期は圧縮工程中まで遅れるように設定され、遅閉じミラーサイクルが実現される。
The profile of the small lift cam in the
When the
排気側のVVL71における第1カムのカムプロフィールは、図4(a)及び(b)に破線で例示するように、リフトカーブにおける閉弁側に、クランク角の進行に対してリフトを略一定に維持するリフト棚部222を有し、第2カムのカムプロフィールは、図4(c)に破線で例示するように、リフト棚部を有さずに、一つのカム山を有する。
The cam profile of the first cam in the
排気側のVVL71のロストモーション機構が、第1カムの作動状態を排気バルブ22に伝達しているときには、図4(a)及び(b)に破線で例示するように、排気バルブ22は、開弁をした後、クランク角の進行に伴いリフト量が次第に大きくなり、少なくとも排気行程中で所定のピークに至った後、リフト棚部222において所定リフト量を維持した上で、閉弁に至る特殊モードで作動をする。これに対し、ロストモーション機構が、第2カムの作動状態を排気バルブ22に伝達しているときには、図4(c)に破線で例示するように、排気バルブ22は開弁をした後、クランク角の進行に伴いリフト量が次第に大きくなり、少なくとも排気行程中で所定のピークに至った後、リフト量が次第に小さくなって、そのまま閉弁する通常モードで作動をする。VVL71の通常モードと特殊モードとは、エンジン1の運転状態に応じて切り替えられ、具体的に、特殊モードは、内部EGRガスを気筒18内に導入する際に利用され、通常モードは、それ以外のときに利用される。以下の説明においては、VVL71を通常モードで作動させることを、「VVL71をオフにする」といい、VVL71を特殊モードで作動させ、内部EGR制御を行うことを、「VVL71をオンにする」という場合がある。
When the lost motion mechanism of the
ここで、図4(a)及び(b)を参照しながら、排気側のVVL71における第1カムのカムプロフィールについて、さらに詳細に説明をする。図4(a)の破線は、排気バルブ22の閉時期の位相を最も遅角側に設定したときの、排気バルブ22のリフトカーブ221であり、図3(b)の破線は、排気バルブ22の閉時期の位相を最も進角側に設定したときの、排気弁22のリフトカーブ221である。第1カムは、上述の通り、そのリフトカーブ221における閉弁側にリフト棚部222を有するように構成されている。ここで、リフトカーブ221における閉弁側とは、リフトカーブ221におけるピークを挟んだ両側を、開弁側と閉弁側とに分けたときの閉弁側に相当する。図4(a)に示すように、VVT75によって排気バルブ22の閉時期の位相を遅角したときに、リフト棚部222は、吸気行程の、少なくとも前半に位置するようになる。ここでいう「前半」は、吸気行程を前半と後半とに2等分したときの前半に相当する。従って、排気行程中に排気ポート17に排出された排気ガスの一部は、吸気行程時に排気バルブ22が開弁することに伴い、気筒18内に戻される。こうして、排気ガスの一部が、実質的に、気筒18内に残留することになる(つまり、内部EGR制御)。
Here, the cam profile of the first cam in the
リフト棚部222のリフト量は、リフトカーブ221のピークよりも低いリフト量に設定されている。図4(a)に示すように、VVT75によって排気バルブ22の開閉時期の位相を遅角したときに、リフト棚部222は上死点(Top Dead Center:TDC)に位置する場合がある。そのため、実施形態では、リフト棚部222のリフト量は、上死点に位置するピストン14の上面と干渉しない限度において、最大リフト量となるように設定される。こうすることで、内部EGRの最大量を、できるだけ多い量に設定することが可能になる。例えば、リフト棚部222のリフト量は、リフトカーブ221のピークにおけるリフト量に対して、1/2以下の範囲で、適宜、設定することが可能である。
また、リフト棚部222の長さ(つまり、クランク角の進行方向の長さ)は、設定可能な最大リフト量に基づいて、要求される最大の内部EGRガス量を満足することができるように設定される。
The lift amount of the
Further, the length of the lift shelf 222 (that is, the length of the crank angle in the traveling direction) can satisfy the required maximum internal EGR gas amount based on the maximum lift amount that can be set. Is set.
なお、排気バルブ22の特殊モードにおいては、図4に示したように、排気行程での開弁後、リフト棚部222を通じて開弁状態を維持した上で、吸気行程で閉弁するようなカムプロフィールの代わりに、排気行程での開弁後に一旦閉弁をした後、吸気行程で再び開弁するようなカムプロフィールを採用してもよい。
In the special mode of the exhaust valve 22, as shown in FIG. 4, after opening the valve in the exhaust stroke, the cam is maintained in the open state through the
[エンジンバルブのリフト量の切替指示制限角度範囲]
次に、図5及び図6を参照して、本発明の実施形態によるPCM10が排気バルブ22のリフト量の切替指示を制限する角度範囲について説明する。図5は、直列4気筒のエンジンにおいて本発明の実施形態によるVVL71の切替指示が制限される切替指示制限角度範囲を例示したグラフである。以下の説明では、PCM10が排気バルブ22の作動モードの切替指示をVVL71に出力するタイミングを特定する基準となる気筒を第1気筒といい、以降の点火/着火順序に従って各気筒を第2気筒、第3気筒及び第4気筒というものとする。
図6は、本発明の実施形態によるVVL71の切替指示制限角度範囲に影響を及ぼす各パラメータと切替指示制限角度範囲との関係を示した線図であり、(a)は油圧、(b)は油温又は水温、(c)はエンジン回転数と切替指示制限角度範囲との関係を示す線図である。
[Engine valve lift amount switching instruction limit angle range]
Next, an angle range in which the
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between each parameter affecting the switching instruction limit angle range of the
まず、図5のグラフは、エンジン回転数が1000rpm、水温が88℃、油温が90℃、油圧が高圧の運転状態において、エンジン1の運転領域がHCCI領域からSI領域に切り替わり、それに応じてPCM10が排気バルブ22の作動モードの切替指示をVVL71に出力する場合を例示している。
この図5における横軸は、PCM10が排気バルブ22の作動モードの切替指示をVVL71に出力するタイミングを、第1気筒の圧縮上死点前(BTDC)のクランク角で表している。また、図5における縦軸は、VVL71が排気バルブ22の作動モードの切替を完了してから排気バルブ22が作動を開始するまでのクランク角余裕を表している。
First, in the graph of FIG. 5, in the operation state where the engine speed is 1000 rpm, the water temperature is 88 ° C., the oil temperature is 90 ° C., and the oil pressure is high, the operation region of the
The horizontal axis in FIG. 5 represents the timing at which the
第1気筒のクランク角が720度BTDCのときにPCM10が排気バルブ22の作動モードの切替指示をVVL71に出力した後、切替後の作動モードで排気バルブ22が開弁する最初の気筒(即ち、VVL71が排気バルブ22の作動モードの切替を完了してから排気バルブ22が作動を開始するまでのクランク角余裕が最も小さい気筒)は、VVL71の応答速度や、そのときのエンジン回転数等に応じて定まるが、図5の例では、切替後の作動モードで排気バルブ22が開弁する最初の気筒は第2気筒となっている。
When the crank angle of the first cylinder is 720 degrees BTDC, after the
具体的には、図5に示すように、第1気筒のクランク角が720度BTDCのときにPCM10が排気バルブ22の作動モードの切替指示をVVL71に出力した場合、第2気筒のVVL71が排気バルブ22の作動モードの切替を完了してから排気バルブ22が作動を開始するまでのクランク角余裕は、約120度確保されている。従って、この場合には、確実に第2気筒において排気バルブ22の作動モードの切替が行われる。なお、クランク角余裕の具体的な値は、VVL71の応答速度や、そのときのエンジン回転数等に応じて定まる。
Specifically, as shown in FIG. 5, when the crank angle of the first cylinder is 720 ° BTDC and the
一方、第1気筒のクランク角が600度BTDC近傍のときにPCM10が排気バルブ22の作動モードの切替指示をVVL71に出力した場合、第2気筒のVVL71が排気バルブ22の作動モードの切替を完了してから排気バルブ22が作動を開始するまでのクランク角余裕はほとんど確保されていない。この場合、VVL71の応答時間のばらつきにより、第2気筒において排気バルブ22の作動モードの切替が行われることもあれば、排気バルブ22の作動モードの切替が第2気筒における排気バルブ22の作動開始に間に合わず、次の第3気筒において排気バルブ22の作動モードの切替が行われることもあるので、何れの気筒において排気バルブ22の作動モードの切替が行われるのか特定することができない。
On the other hand, if the
そこで、本実施形態のPCM10は、第1気筒のクランク角が600度BTDCを中心とする幅θ度の角度範囲(切替指示制限角度範囲)内にある場合、VVL71に対する排気バルブ22の作動モードの切替指示の出力を制限する。
同様に、本実施形態のPCM10は、第1気筒のクランク角が420度BTDC、240度BTDC、及び60度BTDCのそれぞれを中心とする幅θ度の角度範囲内にある場合にも、VVL71に対する排気バルブ22の作動モードの切替指示の出力を制限する。
これにより、PCM10は、排気バルブ22の作動モードが切り替わる気筒を確実に特定できる場合にのみ、VVL71による排気バルブ22の作動モードの切替指示を出力することができる。
Therefore, in the
Similarly, the
As a result, the
次に、図6のグラフは、切替指示制限角度範囲の幅θと、この幅θに影響を及ぼす各パラメータとの関係を表している。
まず、他のパラメータが一定の条件下では、エンジン1の油圧が高くなるほどVVL71の駆動力が増大するので、VVL71の応答速度は速くなり、応答時間のばらつきは小さくなる。従って、図6(a)に示すように、油圧センサSW17により検出された油圧が高いほど、切替指示制限角度範囲の幅θは狭く設定される。
Next, the graph of FIG. 6 represents the relationship between the width θ of the switching instruction limit angle range and each parameter that affects the width θ.
First, under the condition that the other parameters are constant, the driving force of the
次に、他のパラメータが一定の条件下では、エンジン1の油温又は水温が高くなるほどVVL71の作動油の粘度が低下するので、VVL71の応答速度は速くなり、応答時間のばらつきは小さくなる。従って、図6(b)に示すように、油温センサSW18により検出された油温又は水温センサSW11により検出された水温が高いほど、切替指示制限角度範囲の幅θは狭く設定される。
Next, under the condition that the other parameters are constant, the viscosity of the hydraulic fluid of the
次に、他のパラメータが一定の条件下では、エンジン1の回転数が低くなるほど、VVL71の応答時間中のクランクシャフト15の回転角度が小さくなるので、VVL71の応答時間のばらつきに対応するクランク角の幅が小さくなる。従って、図6(c)に示すように、クランク角センサSW12により検出されたエンジン1の回転数が低いほど、切替指示制限角度範囲の幅θは狭く設定される。
Next, under the condition that the other parameters are constant, the rotation angle of the
更に、VVL71による排気バルブ22の作動モードの切替方向(即ちエンジン1の運転領域の切替方向)に応じて、切替指示制限角度範囲の幅θを変えることができる。例えば、他のパラメータが一定の条件下で、VVL71に供給される作動油が減圧されたとき(即ちVVL71から作動油が排出されるとき)のVVL71の応答速度が、VVL71に供給される作動油が加圧されたとき(即ちVVL71に作動油が供給されるとき)のVVL71の応答速度よりも速い場合、VVL71から作動油が排出されるときの応答時間のばらつきは、VVL71に作動油が供給されるときよりも小さくなる。そこで、VVL71に供給される作動油が減圧されたときの切替指示制限角度範囲の幅θは、VVL71に供給される作動油が加圧されたときよりも狭く設定される。
Furthermore, the width θ of the switching instruction limit angle range can be changed according to the switching direction of the operation mode of the exhaust valve 22 by the VVL 71 (that is, the switching direction of the operation region of the engine 1). For example, the response speed of the
[VVLによる排気バルブの作動モードの切替処理]
次に、図7及び図8を参照して、本発明の実施形態による排気バルブ22の作動モードの切替処理を説明する。図7は、本発明の実施形態による排気バルブ22の作動モードの切替処理のフローチャートであり、図8は、本発明の実施形態によるエンジン1の運転領域がHCCI領域からSI領域へ切り替わるときの、(a)運転領域の変化、(b)クランク角の切替指示制限範囲内外の変化、(c)PCM10によるVVL71への切替指示出力の変化、(d)排気バルブ22の作動モードの変化、(e)燃料噴射モードの変化、及び(f)火花点火モードの変化を示すタイムチャートである。図7に示す処理は、PCM10によって、車両の運転時に所定の周期で繰り返し実行される。
[Exhaust valve operation mode switching by VVL]
Next, the operation mode switching process of the exhaust valve 22 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a flowchart of the process for switching the operation mode of the exhaust valve 22 according to the embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a flowchart when the operation region of the
図7に示すように、排気バルブ22の作動モードの切替処理が開始されると、まず、ステップS1において、PCM10は、各種のセンサから入力された検出信号等に基づき、エンジン1の運転状態を取得する。
As shown in FIG. 7, when the process for switching the operation mode of the exhaust valve 22 is started, first, in step S1, the
次に、ステップS2において、PCM10は、エンジン1の運転領域がSI領域とHCCI領域との境界を越えたか否かを判定する。その結果、エンジン1の運転領域がSI領域とHCCI領域との境界を越えていない場合、排気バルブ22の作動モードを切り替える必要がないので、PCM10は処理を終了する。
Next, in step S2, the
一方、ステップS2において、エンジン1の運転領域がSI領域とHCCI領域との境界を越えた場合、ステップS3に進み、PCM10は、切替指示制限角度範囲の幅θに影響を及ぼす各パラメータ(例えば、油圧、油温、水温、エンジン回転数、エンジン1の運転領域の切替方向等)を取得する。
On the other hand, when the operation region of the
次に、ステップS4において、PCM10は、ステップS1で取得したエンジン1の運転状態及びステップS3で取得したパラメータに基づき、切替指示制限角度範囲の位置(例えば第1気筒のBTDCで表したクランク角)及び幅θを取得することにより、切替指示制限角度範囲を設定する。
Next, in step S4, the
次に、ステップS5において、PCM10は、クランク角センサSW12により検出されたクランク角を取得する。次いで、ステップS6において、PCM10は、ステップS5で取得したクランク角が、ステップS4で設定した切替指示制限角度範囲外か否かを判定する。
Next, in step S5, the
その結果、ステップS5で取得したクランク角が、ステップS4で設定した切替指示制限角度範囲外である場合、ステップS7に進み、PCM10は、運転領域の切替方向に応じて排気バルブ22の作動モードを切り替える指示をVVL71に出力し、その後、処理を終了する。
一方、ステップS5で取得したクランク角が、ステップS4で設定した切替指示制限角度範囲外ではない(切替指示制限角度範囲内である場合)、PCM10は、排気バルブ22の作動モードを切り替える指示をVVL71に出力することなく処理を終了する。
As a result, when the crank angle acquired in step S5 is outside the switching instruction limit angle range set in step S4, the process proceeds to step S7, and the
On the other hand, if the crank angle acquired in step S5 is not outside the switching instruction limit angle range set in step S4 (if it is within the switching instruction limit angle range), the
例えば、図8(a)に示すように、時刻T1においてエンジン1の運転領域がHCCI領域からSI領域に切り替わった場合、従来のエンジンの制御装置では、図8(c)、(e)及び(f)に一点鎖線で示すように、排気バルブの作動モードを特殊モードから通常モードへ切り替える指示を、時刻T1以降最初に排気バルブが開弁する気筒AのVVLに直ちに出力すると共に、その気筒Aにおける燃料噴射モードをHCCIモードからSIモードに切り替え、火花点火モードをOFFからONに切り替える。
しかしながら、図8(b)に示すように、時刻T1におけるクランク角が切替指示制限角度範囲内である場合、図8(d)に示すように、VVLの応答時間のばらつきにより、時刻T1以降最初に排気バルブが開弁する気筒Aにおいて排気バルブの作動モードが切り替えられず、その次の気筒Bで排気バルブの作動モードが切り替えられることがある。この場合でも、上述のように、時刻T1以降最初に排気バルブが開弁する気筒Aにおける燃料噴射モードはSIモードに切り替えられ、火花点火モードはONに切り替えられてしまっているので、気筒Aにおける排気バルブは未だにHCCI領域に対応した特殊モードで作動しているにも関わらず、燃料噴射及び火花点火はSI領域に対応した制御が行われることになる。その結果、気筒Aで異常燃焼や失火が生じるおそれがある。
For example, as shown in FIG. 8 (a), when the operation region of the
However, as shown in FIG. 8B, when the crank angle at the time T1 is within the switching instruction limit angle range, as shown in FIG. 8D, the first time after the time T1 due to the variation in the response time of the VVL. In some cases, the operation mode of the exhaust valve is not switched in the cylinder A in which the exhaust valve is opened, and the operation mode of the exhaust valve is switched in the next cylinder B. Even in this case, as described above, the fuel injection mode in the cylinder A in which the exhaust valve first opens after time T1 is switched to the SI mode, and the spark ignition mode is switched to ON. Although the exhaust valve is still operating in the special mode corresponding to the HCCI region, the fuel injection and spark ignition are controlled corresponding to the SI region. As a result, abnormal combustion or misfire may occur in the cylinder A.
一方、本実施形態のPCM10は、時刻T1においてエンジン1の運転領域がHCCI領域からSI領域に切り替わった場合でも、図8(b)に示すように時刻T1におけるクランク角が切替指示制限角度範囲内であるので、図8(c)に実線で示すように、排気バルブ22の作動モードを特殊モードから通常モードへ切り替える指示を、時刻T1以降最初に排気バルブが開弁する気筒AのVVL71に直ちに出力するのではなく、時刻T2においてクランク角が切替指示制限角度範囲外になったときに、その次の気筒BのVVL71に出力すると共に、その気筒Bにおける燃料噴射モードをHCCIモードからSIモードに切り替え、火花点火モードをOFFからONに切り替える。
従って、気筒Aでは、排気バルブ22の作動モード、燃料噴射モード、及び火花点火モードの何れもHCCI領域に対応した制御が行われ、次の気筒Bでは、排気バルブ22の作動モード、燃料噴射モード、及び火花点火モードの何れもSI領域に対応した制御が行われる。
On the other hand, in the
Therefore, in the cylinder A, control corresponding to the HCCI region is performed in all of the operation mode, the fuel injection mode, and the spark ignition mode of the exhaust valve 22, and in the next cylinder B, the operation mode of the exhaust valve 22, the fuel injection mode In both the spark ignition mode and the spark ignition mode, control corresponding to the SI region is performed.
次に、本発明の実施形態のさらなる変形例を説明する。
まず、上述した実施形態では、VVL71は、油圧で作動し、カム山を一つ有する第1カムとカム山を2つ有する第2カムとの、カムプロフィールの異なる2種類のカム、及び、その第1及び第2カムのいずれか一方のカムの作動状態を選択的に排気バルブ22に伝達するロストモーション機構を含んで構成されていると説明したが、これとは異なる構成のVVLを用いてもよく、電磁駆動や空気圧駆動のVVLを用いてもよい。
Next, further modifications of the embodiment of the present invention will be described.
First, in the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態では、排気バルブ22を駆動するVVL71への切替指示を制御する場合を例示したが、吸気バルブ21を駆動するVVL74への切替指示の制御についても、ここに開示した技術を適用することができる。
Further, in the above-described embodiment, the case where the switching instruction to the
また、上述した実施形態では、直列4気筒のエンジンを例としてVVL71の切替指示が制限される切替指示制限角度範囲を説明したが、直列4気筒以外の多気筒エンジンについてもここに開示した技術を適用することができる。
In the above-described embodiment, the switching instruction limit angle range in which the switching instruction of the
次に、上述した本発明の実施形態及び本発明の実施形態の変形例によるエンジンの制御装置1の作用効果を説明する。
Next, functions and effects of the above-described embodiment of the present invention and the
まず、PCM10は、クランク角センサSW12により検出されたクランク角が、排気バルブ22の作動モードの切替指示を出力してからVVL71が排気バルブ22の作動モードの切替を完了するまでの応答時間のばらつきにより排気バルブ22の作動モードの切替が行われる気筒が変動する切替指示制限角度範囲内にある場合、VVL71に対する排気バルブ22の作動モードの切替指示の出力を制限するので、PCM10は、排気バルブ22の作動モードが切り替わる気筒を確実に特定できる場合にのみ、VVL71による排気バルブ22の作動モードの切替指示を出力することができ、これにより、VVL71による排気バルブ22の作動モードの切替状態に対応した適切な燃焼制御パラメータにより確実にエンジンの燃焼を制御することができる。
First, the
特に、VVL71が油圧により作動する場合、油圧駆動機構の特性上、排気バルブ22の作動モードの切替指示を出力してからVVL71が排気バルブ22の作動モードの切替を完了するまでの応答時間にある程度のばらつきが生じることが想定されるが、その場合でもVVL71による排気バルブ22の作動モードの切替状態に対応した適切な燃焼制御パラメータにより確実にエンジンの燃焼を制御することができる。
In particular, when the
また、油圧センサSW17により検出された油圧が高いほど、切替指示制限角度範囲の幅θは狭く設定されるので、油圧が高くなるほどVVL71の駆動力が増大することによりVVL71の応答速度が速くなり、応答時間のばらつきが小さくなるというVVL71の特性に合わせて、切替指示制限角度範囲の幅θを低減することができ、これにより、VVL71による排気バルブ22の作動モードの切替をできる限り早期に行うことができる。
Further, the higher the hydraulic pressure detected by the hydraulic sensor SW17, the narrower the width θ of the switching instruction limit angle range is set. Therefore, as the hydraulic pressure increases, the driving force of the
また、油温センサSW18により検出された油温又は水温センサSW11により検出された水温が高いほど、切替指示制限角度範囲の幅θは狭く設定されるので、油温又は水温が高くなるほどVVL71の作動油の粘度が低下することによりVVL71の応答速度が速くなり、応答時間のばらつきが小さくなるというVVL71の特性に合わせて、切替指示制限角度範囲の幅θを低減することができ、これにより、VVL71による排気バルブ22の作動モードの切替をできる限り早期に行うことができる。
Further, as the oil temperature detected by the oil temperature sensor SW18 or the water temperature detected by the water temperature sensor SW11 is higher, the width θ of the switching instruction limit angle range is set narrower. Therefore, the operation of the
また、クランク角センサSW12により検出されたエンジン1の回転数が低いほど、切替指示制限角度範囲の幅θは狭く設定されるので、エンジン1の回転数が低くなるほど、VVL71の応答時間中のクランクシャフト15の回転角度が小さくなることによりVVL71の応答時間のばらつきに対応するクランク角の幅が小さくなるというVVL71の特性に合わせて、切替指示制限角度範囲の幅θを低減することができ、これにより、VVL71による排気バルブ22の作動モードの切替をできる限り早期に行うことができる。
In addition, the lower the
また、VVL71に供給される作動油が減圧されたときの切替指示制限角度範囲の幅θは、VVL71に供給される作動油が加圧されたときよりも狭く設定されるので、VVL71に供給される作動油が減圧されたときのVVL71の応答速度が、VVL71に供給される作動油が加圧されたときのVVL71の応答速度よりも速い場合、VVL71から作動油が排出されるときの応答時間のばらつきは、VVL71に作動油が供給されるときよりも小さくなるというVVL71の特性に合わせて、切替指示制限角度範囲の幅θを低減することができ、これにより、VVL71による排気バルブ22の作動モードの切替をできる限り早期に行うことができる。
Further, the width θ of the switching instruction limit angle range when the hydraulic oil supplied to the
また、エンジン1が、予混合圧縮自己着火燃焼を行うHCCIモードと、火花点火燃焼を行うSIモードとを切り替えるように構成されており、HCCIモードとSIモードとで大きく異なる燃焼制御パラメータが用いられる場合でも、PCM10は、排気バルブ22の作動モードが切り替わる気筒を確実に特定できる場合にのみ、VVL71による排気バルブ22の作動モードの切替指示を出力するので、VVL71による排気バルブ22の作動モードの切替状態に対応した適切な燃焼制御パラメータにより確実にエンジンの燃焼を制御することができ、特に有利である。
In addition, the
1 エンジン(エンジン本体)
10 PCM
18 気筒
22 排気バルブ
71 VVL
SW11 水温センサ
SW12 クランク角センサ
SW17 油圧センサ
SW18 油温センサ
1 Engine (Engine body)
10 PCM
18 cylinder 22
SW11 Water temperature sensor SW12 Crank angle sensor SW17 Oil pressure sensor SW18 Oil temperature sensor
Claims (8)
上記エンジンのクランク角を検出するクランク角検出手段と、
上記エンジンの運転状態に応じて、上記エンジンバルブのリフト量の切替指示を上記可変バルブリフト機構に出力する可変バルブリフト機構制御手段と、
上記可変バルブリフト機構制御手段による上記エンジンバルブのリフト量の切替指示に対応した燃焼制御パラメータを選択して上記エンジンの各気筒の燃焼を制御する燃焼制御手段と、
上記クランク角検出手段により検出されたクランク角が、上記可変バルブリフト機構制御手段が上記エンジンバルブのリフト量の切替指示を出力してから上記可変バルブリフト機構が上記エンジンバルブのリフト量の切替を完了するまでの応答時間のばらつきにより上記エンジンバルブのリフト量が切り替わる気筒が変動する所定の角度範囲内にある場合、上記可変バルブリフト機構制御手段による上記エンジンバルブのリフト量の切替指示の出力を制限する切替指示制限手段と、を有することを特徴とするエンジンの制御装置。 An engine control device having a variable valve lift mechanism for changing a lift amount of an engine valve,
Crank angle detecting means for detecting the crank angle of the engine;
Variable valve lift mechanism control means for outputting an instruction to switch the lift amount of the engine valve to the variable valve lift mechanism in accordance with the operating state of the engine;
Combustion control means for controlling combustion of each cylinder of the engine by selecting a combustion control parameter corresponding to an instruction to switch the lift amount of the engine valve by the variable valve lift mechanism control means;
The variable valve lift mechanism switches the lift amount of the engine valve after the variable valve lift mechanism control means outputs an instruction to switch the lift amount of the engine valve based on the crank angle detected by the crank angle detection means. When the cylinder in which the lift amount of the engine valve switches due to a variation in response time until completion is within a predetermined angle range that fluctuates, the variable valve lift mechanism control means outputs an instruction for switching the lift amount of the engine valve. An engine control device comprising: a switching instruction limiting unit for limiting.
上記切替指示制限手段は、上記油圧検出手段により検出された油圧が高いほど、上記エンジンバルブのリフト量の切替指示の出力を制限する上記クランク角の所定の角度範囲を狭くする、請求項2に記載のエンジンの制御装置。 Furthermore, it has a hydraulic pressure detection means for detecting the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to the variable valve lift mechanism,
The switching instruction limiting means narrows a predetermined angle range of the crank angle that limits the output of the engine valve lift amount switching instruction as the hydraulic pressure detected by the hydraulic pressure detection means is higher. The engine control device described.
上記切替指示制限手段は、上記油温検出手段により検出された油温が高いほど、上記エンジンバルブのリフト量の切替指示の出力を制限する上記クランク角の所定の角度範囲を狭くする、請求項2又は3に記載のエンジンの制御装置。 Furthermore, it has an oil temperature detecting means for detecting the oil temperature of the hydraulic oil supplied to the variable valve lift mechanism,
The switching instruction limiting means narrows a predetermined angle range of the crank angle that limits the output of the engine valve lift amount switching instruction as the oil temperature detected by the oil temperature detecting means is higher. The engine control apparatus according to 2 or 3.
上記切替指示制限手段は、上記エンジン水温検出手段により検出された水温が高いほど、上記エンジンバルブのリフト量の切替指示の出力を制限する上記クランク角の所定の角度範囲を狭くする、請求項2乃至4の何れか1項に記載のエンジンの制御装置。 Furthermore, it has an engine water temperature detecting means for detecting the water temperature of the engine,
The switching instruction limiting means narrows a predetermined angle range of the crank angle that limits the output of the engine valve lift amount switching instruction as the water temperature detected by the engine water temperature detecting means is higher. 5. The engine control device according to any one of 1 to 4.
上記切替指示制限手段は、上記エンジン回転数検出手段により検出された回転数が低いほど、上記エンジンバルブのリフト量の切替指示の出力を制限する上記クランク角の所定の角度範囲を狭くする、請求項2乃至5の何れか1項に記載のエンジンの制御装置。 Furthermore, it has an engine speed detecting means for detecting the engine speed,
The switching instruction limiting means narrows a predetermined angle range of the crank angle that limits the output of the engine valve lift amount switching instruction as the engine speed detected by the engine speed detecting means is lower. Item 6. The engine control device according to any one of Items 2 to 5.
上記可変バルブリフト機構制御手段は、上記エンジンの燃焼方式の切替に応じて、上記エンジンバルブのリフト量の切替指示を上記可変バルブリフト機構に出力する、請求項1乃至7の何れか1項に記載のエンジンの制御装置。 The engine is an engine whose combustion method is switched to premixed compression self-ignition combustion or spark ignition combustion,
The variable valve lift mechanism control means outputs an instruction to switch the lift amount of the engine valve to the variable valve lift mechanism in response to switching of the combustion method of the engine. The engine control device described.
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