JPH05209552A - Engine control device - Google Patents
Engine control deviceInfo
- Publication number
- JPH05209552A JPH05209552A JP4016516A JP1651692A JPH05209552A JP H05209552 A JPH05209552 A JP H05209552A JP 4016516 A JP4016516 A JP 4016516A JP 1651692 A JP1651692 A JP 1651692A JP H05209552 A JPH05209552 A JP H05209552A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- compression ratio
- engine
- cam
- lean
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
- F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
- F02D13/0269—Controlling the valves to perform a Miller-Atkinson cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
- F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
- F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
- F02D13/0215—Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
- F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの運転状態を
検知して、所定のリーン制御実行条件成立時に空燃比を
理論空燃比よりもリーン側に制御する一方、リーン制御
実行条件不成立時に空燃比を理論空燃比の近傍でリッチ
に制御するエンジンの制御装置に係わり、特に、空燃比
がリッチに制御される通常運転時のエミッション性能の
向上と、リーンに制御される稀薄燃焼運転時の燃焼安定
性の向上との両立を可及的に図ったエンジンの制御装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention detects the operating state of an engine and controls the air-fuel ratio to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio when a predetermined lean control execution condition is satisfied, while it is controlled when the lean control execution condition is not satisfied. This is related to the engine control device that controls the fuel ratio to rich in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio, and in particular, to improve the emission performance during normal operation when the air-fuel ratio is controlled rich and to improve the combustion during lean burn operation that is controlled lean. The present invention relates to an engine control device that achieves both stability and improvement.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、回転数や吸入空気量等からエ
ンジンの運転状態を検知して、稀薄燃焼運転が可能な所
定条件が成立した時には当該エンジンに供給する混合気
の空燃比を理論空燃比(A/F=14.7)よりもリー
ン側に制御してその燃費の向上を図る一方、上記所定条
件が成立しない通常運転時には前記空燃比を理論空燃比
の近傍にリッチに制御して、三元触媒等による排気浄化
性能を確保しつつ十分な出力を得るようにしたエンジン
の制御技術が、例えば特開昭59−208141号公報
等で公知になっている。2. Description of the Related Art Conventionally, the operating state of an engine is detected from the number of revolutions, the amount of intake air, etc., and when a predetermined condition enabling lean burn operation is satisfied, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to be supplied to the engine is theoretically calculated. While the fuel ratio is controlled to be leaner than the fuel ratio (A / F = 14.7) to improve the fuel consumption, the air-fuel ratio is controlled to be rich near the stoichiometric air-fuel ratio during normal operation when the above-mentioned predetermined condition is not satisfied. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-208141 discloses a control technique of an engine that obtains sufficient output while ensuring exhaust purification performance by a three-way catalyst or the like.
【0003】また、エンジンの運転状態に応じて吸・排
気弁のバルブタイミングを可変させることにより、当該
エンジンの低回転領域から高回転領域に亘ってエンジン
の吸気充填効率を向上させて十分な出力を確保するエン
ジンの制御技術も既に公知になっている。Further, by varying the valve timing of the intake / exhaust valve in accordance with the operating state of the engine, the intake charge efficiency of the engine is improved from the low rotation range to the high rotation range of the engine to obtain a sufficient output. The engine control technology for securing the engine is already known.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジンを
稀薄燃焼運転させる場合、その稀薄燃焼下におけるエン
ジンの燃焼効率と燃焼安定性とを十分に確保するために
は、混合気の圧縮比は空燃比を理論空燃比の近傍に保っ
てリッチに燃焼させる通常運転時に比較して高く設定す
る必要がある。By the way, when the engine is operated in lean burn mode, the compression ratio of the air-fuel mixture is set to the air-fuel ratio in order to ensure sufficient combustion efficiency and combustion stability of the engine under lean burn operation. Is required to be set higher than in the normal operation in which the fuel is burned rich while being kept near the stoichiometric air-fuel ratio.
【0005】しかしながら、稀薄燃焼に適した高めの圧
縮比にエンジンを設定してしまうと、通常運転時におけ
る燃焼速度が必要以上に速くなって、NOx エミッショ
ンの悪化や異常燃焼によるエンジンの損傷を招くと言っ
た問題が発生してしまう。このため、従来にあっては稀
薄燃焼下における空燃比を燃焼安定性と熱効率並びに燃
費との面で十分に高い効果が得られる程までリーン化さ
せることができなかった。However, if the engine is set to a high compression ratio suitable for lean combustion, the combustion speed during normal operation becomes unnecessarily high, resulting in deterioration of NOx emissions and damage to the engine due to abnormal combustion. That problem will occur. For this reason, in the past, the air-fuel ratio under lean combustion could not be made lean enough to obtain sufficiently high effects in terms of combustion stability, thermal efficiency, and fuel consumption.
【0006】尚、エンジンを稀薄燃焼に適した高めの圧
縮比に設定した場合において、通常運転時の燃焼速度を
緩慢にする方法として、点火時期を遅らせる,混合
気をよりリッチ化させる,と言った2つの方法が考えら
れるが、点火時期を遅らせて燃焼速度の緩慢化を図るよ
うにすると排気ガス温度が上昇して排気系に損傷を与え
やすくなってしまうし、また混合気をよりリッチ化させ
て燃焼速度の緩慢化並びに排気ガス温度の低下とを図る
ようにすると燃費の悪化やHCエミッションの悪化等の
弊害が発生してしまうことになり、共に有効な対策とは
なり得ない。When the engine is set to a high compression ratio suitable for lean combustion, the ignition timing is delayed and the air-fuel mixture is made richer as a method for slowing the combustion speed during normal operation. There are two possible methods, but if the ignition timing is delayed to slow the combustion speed, the exhaust gas temperature rises and the exhaust system is liable to be damaged, and the mixture is made richer. If the combustion speed is slowed down and the exhaust gas temperature is lowered by doing so, adverse effects such as deterioration of fuel consumption and deterioration of HC emission will occur, and both cannot be effective measures.
【0007】すなわち、エンジンの出力性能と燃費性能
との両立をより高度に達成するには、エンジンの運転状
態に応じて稀薄燃焼運転と通常運転とを適宜切換制御す
るに際して、エンジンの有効圧縮比を稀薄燃焼運転に適
した圧縮比と通常運転に適した圧縮比とに切換える制御
も同時に行うようにすれば良い。That is, in order to achieve a higher degree of compatibility between the engine output performance and the fuel efficiency performance, the effective compression ratio of the engine is controlled when the lean burn operation and the normal operation are appropriately switched according to the operating condition of the engine. The control for switching between the compression ratio suitable for lean burn operation and the compression ratio suitable for normal operation may be performed at the same time.
【0008】ここで、エンジンの有効圧縮比を可変させ
る機構としては、コンロッドとクランクシャフト或いは
コンロッドとピストンとの連結部の相対位置を変更し
て、燃焼室容積を増減するようにした機構が知られてい
るが(実開昭61−192541号公報等)、このよう
な有効圧縮比の可変機構は爆発圧力を直に受ける部分に
設けるものなので、現状ではその耐久信頼性等の面で問
題があり実用的ではない。As a mechanism for varying the effective compression ratio of the engine, there is known a mechanism for changing the relative position of the connecting portion between the connecting rod and the crankshaft or the connecting rod and the piston to increase or decrease the volume of the combustion chamber. However, since such a variable mechanism of the effective compression ratio is provided in a portion directly receiving the explosion pressure, there is a problem in terms of its durability and reliability at present. Yes, it is not practical.
【0009】そこで、本出願人は上記の事情に鑑み、吸
・排気弁のバルブタイミング可変手段を利用して吸気弁
の閉弁時期を制御することで有効圧縮比を可変し得るこ
とに着目し、本発明を創案するに至った。Therefore, in view of the above circumstances, the present applicant has noticed that the effective compression ratio can be varied by controlling the closing timing of the intake valve by utilizing the valve timing varying means of the intake / exhaust valve. Invented the present invention.
【0010】すなわち、本発明の目的は、エンジンの出
力と燃費との両立を図るために、エンジンの運転状態に
応じて稀薄燃焼運転と通常運転とを適宜切換制御するに
あたって、エンジンの有効圧縮比を稀薄燃焼運転に適し
た圧縮比と通常運転に適した圧縮比とに切換える制御も
同時に行うことができ、しかも耐久信頼性の高いエンジ
ンの制御装置を提供することにある。That is, an object of the present invention is to effectively switch the lean-burn operation and the normal operation in accordance with the operating state of the engine in order to achieve both the output of the engine and the fuel consumption. It is an object of the present invention to provide an engine control device capable of simultaneously performing control for switching between a compression ratio suitable for lean burn operation and a compression ratio suitable for normal operation, and having high durability and reliability.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係るエンジンの制御装置は、エンジンの
運転状態を検知して、所定のリーン制御実行条件成立時
に空燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定して制御す
る一方、リーン制御実行条件不成立時に空燃比を理論空
燃比の近傍にリッチに設定して制御する空燃比制御手段
と、該空燃比制御手段による空燃比のリーン制御時にエ
ンジンの有効圧縮比を高めるべく吸気弁の閉弁時期を下
死点に近づける一方、非リーン制御時にエンジンの有効
圧縮比を低めるべく該閉弁時期を下死点から離すバルブ
タイミング可変制御手段と、を備えたことを特徴とす
る。In order to achieve the above object, an engine control apparatus according to the present invention detects an operating state of an engine and sets an air-fuel ratio to a theoretical air-fuel ratio when a predetermined lean control execution condition is satisfied. While controlling by setting to a leaner side than the fuel ratio, when the lean control execution condition is not satisfied, the air-fuel ratio is set to rich in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio and controlled, and the air-fuel ratio control means A valve timing variable that moves the closing timing of the intake valve closer to bottom dead center to increase the effective compression ratio of the engine during lean control, while moving the closing timing away from bottom dead center to reduce the effective compression ratio of the engine during non-lean control. And a control means.
【0012】また、前記バルブタイミング可変制御手段
は、吸気弁の駆動用カムを低圧縮比用カムと高圧縮比用
カムとに切換え可能な吸気カム切換機構と、該切換機構
の作動を制御するバルブタイミング制御ユニットとから
構成し、該低圧縮比用カムには吸気弁を上死点前から開
弁させて下死点後に閉弁させるバルブリフト特性を付与
するとともに、該高圧縮比用カムには該低圧縮比用カム
に比較して開弁時期が上死点に近く、かつ閉弁時期が下
死点に近いバルブリフト特性を付与し、該バルブタイミ
ング制御ユニットには、前記リーン制御時に吸気弁の駆
動用カムを高圧縮比用カムに切換える一方、非リーン制
御時に前記駆動用カムを低圧縮比用カムに切換える機能
を付与することが望ましい。The variable valve timing control means controls an intake cam switching mechanism that can switch the driving cam of the intake valve between the low compression ratio cam and the high compression ratio cam, and the operation of the switching mechanism. A valve timing control unit, the low compression ratio cam is provided with a valve lift characteristic for opening an intake valve before top dead center and closing it after bottom dead center, and at the same time, the high compression ratio cam is provided. Is provided with a valve lift characteristic in which the valve opening timing is closer to the top dead center and the valve closing timing is closer to the bottom dead center as compared with the low compression ratio cam, and the lean control is applied to the valve timing control unit. It is desirable to add a function to switch the drive cam of the intake valve to the high compression ratio cam at the same time, and to switch the drive cam to the low compression ratio cam during the non-lean control.
【0013】あるいは、前記バルブタイミング可変制御
手段は、カムシャフトの位相角を変更可能な位相角変更
機構と、該位相角変更機構の作動を制御するバルブタイ
ミング制御ユニットとから構成し、該バルブタイミング
制御ユニットには前記リーン制御時にカムシャフトの位
相角を進角させて吸気弁の閉弁時期を下死点に近付ける
一方、非リーン制御時に前記位相角を遅角させて前記閉
弁時期を下死点から離す機能を付与することが望まし
い。Alternatively, the variable valve timing control means comprises a phase angle changing mechanism capable of changing the phase angle of the camshaft, and a valve timing control unit for controlling the operation of the phase angle changing mechanism. In the control unit, the phase angle of the camshaft is advanced during the lean control to bring the closing timing of the intake valve close to the bottom dead center, while the phase angle is retarded during the non-lean control to decrease the closing timing. It is desirable to add the function of separating from the dead point.
【0014】[0014]
【作用】上記構成の本発明によれば、検知したエンジン
の運転状態が稀薄燃焼運転可能な所定のリーン制御実行
条件を満足している場合には、空燃比制御手段はエンジ
ンに供給する混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーン
側に設定して燃料供給量を制御するとともに、バルブタ
イミング可変手段は吸気弁の閉弁時期を下死点に近づけ
てピストンの有効圧縮ストロークを長くし、もってエン
ジンの有効圧縮比を高める。また、上記リーン制御実行
条件を満足していない場合には、空燃比制御手段はエン
ジンに供給する混合気の空燃比をリッチに理論空燃比の
近傍に設定して燃料供給量を制御するとともに、バルブ
タイミング可変手段は吸気弁の閉弁時期を下死点から離
してピストンの有効圧縮ストロークを短くし、もってエ
ンジンの有効圧縮比を低くする。According to the present invention having the above-described structure, when the detected operating condition of the engine satisfies the predetermined lean control execution condition for the lean burn operation, the air-fuel ratio control means causes the air-fuel mixture to be supplied to the engine. The air-fuel ratio of is set to a leaner side than the theoretical air-fuel ratio to control the fuel supply amount, and the valve timing variable means makes the closing timing of the intake valve close to the bottom dead center to lengthen the effective compression stroke of the piston, Therefore, the effective compression ratio of the engine is increased. Further, when the lean control execution condition is not satisfied, the air-fuel ratio control means sets the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine to rich in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio and controls the fuel supply amount, The variable valve timing means separates the closing timing of the intake valve from the bottom dead center to shorten the effective compression stroke of the piston and thereby reduce the effective compression ratio of the engine.
【0015】また、吸気弁の閉弁時期を変更するための
機構に、吸気弁駆動用カムの切換機構を採用して、リー
ン制御時に閉弁時期を下死点に近づけるとともに開弁時
期を上死点に近づけるようにすると、排気弁とのオーバ
ーラップ期間を縮小して、内部EGRの低減化による燃
焼安定性の向上も図れる。Further, as a mechanism for changing the closing timing of the intake valve, a switching mechanism for the intake valve driving cam is adopted to bring the closing timing closer to the bottom dead center and increase the opening timing during lean control. When the dead point is approached, the overlap period with the exhaust valve can be shortened and the combustion stability can be improved by reducing the internal EGR.
【0016】[0016]
【実施例】以下に、本発明の好適な一実施例を添付図面
に基づき詳述する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
【0017】図1は本発明に係わるエンジンの制御装置
が備え付けられたDOHCエンジンの概略構成を示す。
同図において、2はエンジンであり、このエンジン2の
吸気通路4にはその上流側からエアクリーナ6,エアー
フローメータ8,スロットルバルブ10,燃料噴射弁1
2が順次設けられている。FIG. 1 shows a schematic structure of a DOHC engine equipped with an engine control device according to the present invention.
In the figure, reference numeral 2 designates an engine, and an intake passage 4 of the engine 2 has an air cleaner 6, an air flow meter 8, a throttle valve 10, a fuel injection valve 1 from the upstream side thereof.
2 are sequentially provided.
【0018】上記燃料噴射弁12は、マイクロコンピュ
ータでなる空燃比制御ユニット14の出力側に接続され
て、これに内蔵されたソフトプログラムに従ってエンジ
ン2の運転状態に応じてその作動が制御されるようにな
っており、この空燃比制御ユニット14の入力側には上
記エアフローメータ8他、エンジン回転センサ16、冷
却水温センサ18、空燃比センサ20等のエンジン2の
運転状態を検出するための各種センサ類が接続されてい
る。つまり、各種センサ類8,16,18,20,…と
空燃比制御ユニット14並びに燃料噴射弁12等により
空燃比制御手段が構成されている。The fuel injection valve 12 is connected to the output side of an air-fuel ratio control unit 14 composed of a microcomputer, and its operation is controlled according to the operating state of the engine 2 according to a software program incorporated therein. On the input side of the air-fuel ratio control unit 14, various sensors for detecting the operating state of the engine 2, such as the air flow meter 8, the engine rotation sensor 16, the cooling water temperature sensor 18, the air-fuel ratio sensor 20, etc. Kind is connected. That is, the various sensors 8, 16, 18, 20, ..., The air-fuel ratio control unit 14, the fuel injection valve 12 and the like constitute an air-fuel ratio control means.
【0019】また、空燃比制御ユニット14にはこれか
ら信号を受けて、エンジン2の吸・排気弁2a,2bの
開閉タイミングを制御するバルブタイミング可変制御手
段が接続されている。このバルブタイミング可変制御手
段は上記空燃比制御ユニット14に接続されてこれより
信号を受けるバルブタイミング制御ユニット22を有
し、このバルブタイミング制御ユニット22の出力側に
はこの制御ユニット22によって各々その作動が制御さ
れる吸気カム切換機構24と吸気カムシャフトの位相角
変更機構26並びに排気カムシャフトの位相角変更機構
28とが接続されている。Further, the air-fuel ratio control unit 14 is connected to a valve timing variable control means for controlling the opening / closing timing of the intake / exhaust valves 2a, 2b of the engine 2 by receiving a signal from the air-fuel ratio control unit 14. The variable valve timing control means has a valve timing control unit 22 which is connected to the air-fuel ratio control unit 14 and receives signals from the air-fuel ratio control unit 14. The output side of the valve timing control unit 22 is operated by the control unit 22. The intake cam switching mechanism 24 for controlling the intake air, the intake camshaft phase angle changing mechanism 26, and the exhaust camshaft phase angle changing mechanism 28 are connected.
【0020】図2は上記吸気カム切換機構24の具体的
な一例を示すもので、この吸気カム切換機構24は、ス
プライン状に形成された吸気カムシャフト240と、こ
のカムシャフト240に固着された高圧縮比用カム24
1と、この吸気カムシャフト240上を摺動して高圧縮
比用カム241に近設離間移動可能な低圧縮比用カム2
42と、高圧縮比用カム241側に設けられて低圧縮比
用カム242をこれより離間させるように付勢するスプ
リング243と、このスプリング243の付勢力に抗し
て低圧縮比用カム242を高圧縮比用カム241側に移
動させて当接させる油圧プランジャー244と、カムシ
ャフト240に穿設形成されて油圧プランジャー244
に作動油を供給する給油通路245と、前記バルブタイ
ミング制御ユニット22によって駆動制御されて給油通
路245に供給する作動油の油圧を調整する図外の油圧
調整手段とから主になる。FIG. 2 shows a specific example of the intake cam switching mechanism 24. The intake cam switching mechanism 24 is fixed to the intake cam shaft 240 formed in a spline shape. High compression ratio cam 24
1 and a low compression ratio cam 2 which slides on the intake camshaft 240 and can move away from the high compression ratio cam 241 close to and away from each other.
42, a spring 243 that is provided on the high compression ratio cam 241 side and urges the low compression ratio cam 242 away from it, and a low compression ratio cam 242 against the biasing force of the spring 243. Of the hydraulic plunger 244 that moves the cam to the side of the high compression ratio cam 241 and abuts it, and the hydraulic plunger 244 that is formed by being drilled in the cam shaft 240.
A hydraulic oil supply passage 245 for supplying hydraulic oil to the oil supply passage and an oil pressure adjusting means (not shown) for driving and controlling the hydraulic oil supplied to the oil supply passage 245 under drive control by the valve timing control unit 22.
【0021】高圧縮比用カム241は吸気バルブ2aの
上端部に設けられた油圧タペット246に摺接する位置
に固定配置され、低圧縮比用カム242は高圧縮比用カ
ム241に近接すると上記タペット246に摺接し、離
間するとこのタペット246から離脱するようになって
いる。The high compression ratio cam 241 is fixedly arranged at a position in sliding contact with a hydraulic tappet 246 provided at the upper end of the intake valve 2a, and when the low compression ratio cam 242 comes close to the high compression ratio cam 241, the tappet described above is provided. When it comes into sliding contact with the 246 and is separated from it, it is separated from the tappet 246.
【0022】また、高圧縮比用カム241のカムプロフ
ィールはピストンの上死点(TDC)でバルブリフトを
開始して下死点(BDC)でバルブリフトを終了するよ
うになっている一方、低圧縮比用カム242のカムプロ
フィールは上死点前からバルブリフトを開始して下死点
後にバルブリフトを終了するようになっていて、高圧縮
比用カム241のカムプロフィールは低圧縮比用カム2
42のカムプロフィールに内包される形状に形成されて
おり、低圧縮比用カム242がタペット246に摺接す
ると吸気バルブ2aはこの低圧縮比用カム242によっ
て開閉駆動されるようになっている。The cam profile of the high compression ratio cam 241 is such that the valve lift is started at the top dead center (TDC) of the piston and the valve lift is ended at the bottom dead center (BDC). The cam profile of the compression ratio cam 242 starts the valve lift before the top dead center and ends the valve lift after the bottom dead center, and the cam profile of the high compression ratio cam 241 is the low compression ratio cam. Two
The cam valve 242 has a shape to be included in the cam profile of the valve 42. When the low compression ratio cam 242 slides on the tappet 246, the intake valve 2a is opened and closed by the low compression ratio cam 242.
【0023】図3は吸気カムシャフトの位相角変更機構
26の具体的な一例を示し、図4はこの位相角変更機構
26の概略構成図を示す。位相角変更機構26は、図外
のタイミングベルトを介してクランクシャフト回転を入
力するタイミングギア312と、図外の吸気弁2aを駆
動する吸気カムシャフト240との間に配置し、タイミ
ングギア312の内周に嵌合するアドバンシングプレー
ト316と、このアドバンシングプレート316の内周
に螺合するドラム318と、このドラム318を一定回
転方向に付勢するリターンスプリング320と、カムシ
ャフト240に固設するハブ322とを備えて概略構成
される。FIG. 3 shows a specific example of the phase angle changing mechanism 26 of the intake camshaft, and FIG. 4 shows a schematic configuration diagram of the phase angle changing mechanism 26. The phase angle changing mechanism 26 is arranged between a timing gear 312 that inputs crankshaft rotation via a timing belt (not shown) and an intake camshaft 240 that drives the intake valve 2a (not shown). An advancing plate 316 fitted to the inner circumference, a drum 318 screwed to the inner circumference of the advancing plate 316, a return spring 320 for biasing the drum 318 in a constant rotation direction, and a cam shaft 240 fixed to the cam shaft 240. And a hub 322 that operates.
【0024】前記タイミングギア312の内周には第1
爪部材312aを一体に突設すると共に、前記アドバン
シングプレート316の外周には第1係合溝316aを
形成し、この第1係合溝316aに前記第1爪部材31
2aが摺動可能に係合することにより、タイミングギア
312とアドバンシングプレート316とは、軸方向の
相対移動を可能にしつつ相対回転が規制される。A first member is provided on the inner circumference of the timing gear 312.
The claw member 312a is integrally provided so as to project, and a first engagement groove 316a is formed on the outer periphery of the advancing plate 316. The first claw member 31 is formed in the first engagement groove 316a.
The slidable engagement of 2a restricts the relative rotation of the timing gear 312 and the advancing plate 316 while allowing relative movement in the axial direction.
【0025】前記アドバンシングプレート316の内周
には雌ねじ316bを形成すると共に、前記ドラム31
8の外周に雄ねじ318aを形成し、これら雌ねじ31
6bと雄ねじ318aとを螺合する。そして、アドバン
シングプレート316とドラム318とを相対回転する
ことにより、前記雌ねじ316bおよび雄ねじ318a
を介してアドバンシングプレート316はドラム318
に対して軸方向に移動する。A female screw 316b is formed on the inner circumference of the advancing plate 316, and the drum 31
8 has a male screw 318a formed on the outer periphery thereof, and these female screw 31
6b and the male screw 318a are screwed together. Then, by rotating the advancing plate 316 and the drum 318 relatively, the female screw 316b and the male screw 318a are formed.
The advancing plate 316 through the drum 318
Move axially with respect to.
【0026】一方、前記リターンスプリング320は渦
巻きスプリングとして構成し、その内周端部320aを
前記ドラム318に係止すると共に、外周端部320b
を前記ハブ322に係止し、このリターンスプリング3
20によりドラム318を一方の回転方向に付勢する。On the other hand, the return spring 320 is constructed as a spiral spring, the inner peripheral end 320a of which is locked to the drum 318 and the outer peripheral end 320b.
Of the return spring 3
20 urges the drum 318 in one direction of rotation.
【0027】前記ハブ322の外周には第2爪部材32
2aを一体に突設すると共に、前記アドバンシングプレ
ート316の外周に第2係合溝316cを形成し、この
第2係合溝316cに前記第2爪部材322aが摺動可
能に係合することにより、これらアドバンシングプレー
ト316とハブ322とは、軸方向の相対移動を可能に
しつつ相対回転が規制される。A second pawl member 32 is provided on the outer periphery of the hub 322.
2a integrally projecting, a second engaging groove 316c is formed on the outer periphery of the advancing plate 316, and the second claw member 322a slidably engages with the second engaging groove 316c. As a result, the relative rotation of the advancing plate 316 and the hub 322 is restricted while allowing relative movement in the axial direction.
【0028】また、前記ドラム318の内周に摩擦ドラ
ム324を圧入固定すると共に、この摩擦ドラム324
の内周に一対のブレーキシュー326,326aを対向
配置する。そして、このブレーキシュー326,326
aを、リンク328,328aを介してソレノイドアク
チュエータ330に連動することにより、これら摩擦ド
ラム324,ブレーキシュー326,326aおよびソ
レノイドアクチュエータ330により電磁ブレーキ33
2を構成する。A friction drum 324 is press-fitted and fixed to the inner circumference of the drum 318, and the friction drum 324 is also attached.
A pair of brake shoes 326 and 326a are arranged to face each other on the inner circumference of the. And these brake shoes 326, 326
a is interlocked with the solenoid actuator 330 via the links 328 and 328a, so that the friction brake 324, the brake shoes 326 and 326a, and the solenoid actuator 330 cause the electromagnetic brake 33.
Make up 2.
【0029】ここで、本実施例にあっては図4に示した
ように、前記第1爪部材312aを軸方向に対して傾斜
してヘリカル角θ1 を持たせると共に、前記第2爪部材
322aを同様に軸方向に傾斜してヘリカル角θ2 を持
たせる。尚、これらヘリカル角θ1 およびθ2 は軸方向
に対して互いに逆関係に設定する。In this embodiment, as shown in FIG. 4, the first claw member 312a is inclined with respect to the axial direction to have a helical angle .theta.1 and the second claw member 322a is provided. Is similarly tilted in the axial direction to have a helical angle θ2. Incidentally, these helical angles θ1 and θ2 are set in an inverse relationship to each other with respect to the axial direction.
【0030】以上の位相角変更機構26にあっては、電
磁ブレーキ332のソレノイドアクチュエータ330に
電圧を印加(オン信号入力)して励磁することにより、
ブレーキシュー326,326aは摩擦ドラム24の内
周に圧接して制動状態となる。一方、ソレノイドアクチ
ュエータ330に印加した電圧を遮断(オフ信号入力)
して消磁することにより、ブレーキシュー326,32
6aは摩擦ドラム324から離反して非制動状態とな
る。In the above phase angle changing mechanism 26, by applying a voltage (ON signal input) to the solenoid actuator 330 of the electromagnetic brake 332 to excite it,
The brake shoes 326 and 326a are brought into pressure contact with the inner circumference of the friction drum 24 to be in a braking state. Meanwhile, the voltage applied to the solenoid actuator 330 is cut off (OFF signal input).
Then, the brake shoes 326, 32 are demagnetized.
6a separates from the friction drum 324 and enters a non-braking state.
【0031】前記電磁ブレーキ332が制動状態になる
と、摩擦ドラム324と一体の前記ドラム318は、前
記アドバンシングプレート316に対して回転遅れを生
ずる。すると、雌ねじ316bと雄ねじ318aを介し
てアドバンシングプレート316は軸方向(図1中右方
向)に移動するが、このとき、第1爪部材312aおよ
び第2爪部材322aを共に傾斜させてヘリカル角θ1
およびθ2 を設定してあるため、前記アドバンシングプ
レート316および前記ハブ322はそれぞれタイミン
グギア312に対して同一方向に相対回転して進角す
る。このとき、ハブ322はリターンスプリング320
の付勢力に抗して回転する。When the electromagnetic brake 332 is in a braking state, the drum 318 integrated with the friction drum 324 causes a rotation delay with respect to the advancing plate 316. Then, the advancing plate 316 moves in the axial direction (rightward in FIG. 1) via the female screw 316b and the male screw 318a. At this time, the first claw member 312a and the second claw member 322a are both tilted and the helical angle is increased. θ1
And .theta.2 are set, the advancing plate 316 and the hub 322 respectively advance relative to the timing gear 312 by rotating in the same direction. At this time, the hub 322 becomes the return spring 320.
Rotates against the urging force of.
【0032】従って、タイミングギア312とハブ32
2とは、前記第1爪部材312aのヘリカル角θ1 で決
定される相対回転量と第2爪部材322aのヘリカル角
θ2で決定される相対回転量とを合わせた回転量をもっ
て相対回転することになる。このため、タイミングギア
312に入力したクランクシャフト回転をカムシャフト
240に伝達する間において、前記タイミングギア31
2とハブ322との間の相対回転量は、そのままカムシ
ャフト240の回転変位量として伝達され、吸気弁2a
のバルブタイミングを変化することができる。Therefore, the timing gear 312 and the hub 32
2 means that the relative rotation amount is a sum of the relative rotation amount determined by the helical angle θ1 of the first claw member 312a and the relative rotation amount determined by the helical angle θ2 of the second claw member 322a. Become. Therefore, during transmission of the crankshaft rotation input to the timing gear 312 to the camshaft 240, the timing gear 31
2 and the relative rotation amount between the hub 322 are transmitted as they are as the rotational displacement amount of the cam shaft 240, and the intake valve 2a
The valve timing of can be changed.
【0033】一方、前記電磁ブレーキ332が非制動状
態になると、ドラム318はリターンスプリング320
の付勢力で逆方向に回転して、アドバンシングプレート
316を図3中左方向に移動し、図示する初期位置に復
帰させる。従って、このアドバンシングプレート316
の復帰移動に伴って、タイミングギア312とハブ32
2とは逆方向に相対回転し、カムシャフト240の位相
を初期状態に設定する。On the other hand, when the electromagnetic brake 332 is in the non-braking state, the drum 318 causes the return spring 320 to move.
The advancing plate 316 is moved in the left direction in FIG. 3 by the biasing force of to move the advancing plate 316 to the left in FIG. Therefore, this advancing plate 316
The timing gear 312 and the hub 32
Relative rotation in the direction opposite to 2 causes the phase of the camshaft 240 to be set to the initial state.
【0034】尚、排気カムシャフトの位相角変更機構2
8も上記吸気カムシャフトの位相角変更機構26と全く
同様に構成されている。The phase angle changing mechanism 2 for the exhaust camshaft
8 is also constructed in exactly the same manner as the phase angle changing mechanism 26 of the intake camshaft.
【0035】ところで、空燃比制御ユニット14は各種
センサ類8,16,18,20から入力される情報信号
に基づいてエンジン2の運転状態を検知し、その運転状
態が所定のリーン制御実行条件を満足していると、エン
ジン2に供給する混合気の空燃比を理論空燃比よりもリ
ーン側に設定して燃料噴射弁12の作動を制御する一
方、リーン制御実行条件が満足されていないと、空燃比
を理論空燃比の近傍にリッチに設定して燃料噴射弁12
の作動を制御する。By the way, the air-fuel ratio control unit 14 detects the operating state of the engine 2 based on the information signals input from the various sensors 8, 16, 18, 20 and the operating state meets a predetermined lean control execution condition. If satisfied, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine 2 is set to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio to control the operation of the fuel injection valve 12, while the lean control execution condition is not satisfied, The fuel injection valve 12 is set by setting the air-fuel ratio rich near the stoichiometric air-fuel ratio.
Control the operation of.
【0036】また、バルブタイミング制御ユニット22
は空燃比制御ユニット14からの信号を受けて、リーン
制御実行時にはエンジン2の有効圧縮比を高めるべく、
また非リーン制御実行時には上記有効圧縮比を低めるべ
く、吸気カム切換機構24と吸気カムシャフト位相角変
更機構26並びに排気カムシャフト位相角変更機構28
との作動を制御する。Further, the valve timing control unit 22
Receives a signal from the air-fuel ratio control unit 14 to increase the effective compression ratio of the engine 2 when executing lean control,
Further, when the non-lean control is executed, the intake cam switching mechanism 24, the intake camshaft phase angle changing mechanism 26, and the exhaust camshaft phase angle changing mechanism 28 are arranged to reduce the effective compression ratio.
Control the operation of.
【0037】図6は空燃比制御ユニット14とバルブタ
イミング制御ユニット22とによって実行される制御内
容の概要を示すフローチャートであり、図示するように
まず各種センサ類8,16,18,20,…からの信号
を読み込んでエンジンの運転状態を検知すると共に(S
10)、吸入空気流量Qaとエンジン回転数とから吸気
充填率CEを算出し(S20)、この吸気充填率CEか
ら理論空燃比に制御するために必要な燃料噴射弁12の
基本駆動信号Tmを算出する(S30)。FIG. 6 is a flow chart showing the outline of the control contents executed by the air-fuel ratio control unit 14 and the valve timing control unit 22. As shown in the figure, first, various sensors 8, 16, 18, 20 ,. Is read to detect the operating state of the engine and (S
10) Calculate the intake charge ratio CE from the intake air flow rate Qa and the engine speed (S20), and determine the basic drive signal Tm of the fuel injection valve 12 required to control the intake charge ratio CE to the stoichiometric air-fuel ratio. Calculate (S30).
【0038】次に、リーン制御を実行するための負荷条
件が満足されているか否かを判断する(S40)。この
負荷条件は、吸気充填率CEとエンジン回転数との関係
で規定された所定のリーン制御実行領域内に、算出した
吸気充填率CEと検出したエンジン回転数とがともに含
まれているか否かで判断され、そのリーン制御実行領域
は予め空燃比制御ユニット14にマップとして内蔵され
ている。Next, it is judged whether or not the load condition for executing the lean control is satisfied (S40). This load condition is whether or not both the calculated intake charge ratio CE and the detected engine speed are included in a predetermined lean control execution region defined by the relationship between the intake charge ratio CE and the engine speed. The lean control execution area is stored in advance in the air-fuel ratio control unit 14 as a map.
【0039】負荷条件が満足されていると(S40,Y
es)、次にリーン制御実行条件の水温条件、すなわち
冷却水温度が所定値THWL以上になっているか否かを
判断する(S50)。If the load condition is satisfied (S40, Y
es), next, it is determined whether or not the water temperature condition of the lean control execution condition, that is, the cooling water temperature is equal to or higher than a predetermined value THWL (S50).
【0040】そして、ステップS50での判断がNoの
場合、並びに上記ステップS40での判断がNoの場合
には、ステップS110に進み、空燃比が理論空燃比の
近傍でリッチになるように、基本駆動信号Tmに通常運
転時における補正係数Cを乗じてリッチ時の実駆動信号
Ti(=Tm*C)を算出した後、吸気カム切換機構2
4のアクチュエータ(油圧調整手段)と吸気カムシャフ
ト位相角変更機構26のソレノイドアクチュエータ,並
びに排気カムシャフト位相角変更機構28のソレノイド
アクチュエータに対して低圧縮比バルブタイミングの信
号を出力する(S120)と共に、燃料噴射弁12に実
駆動信号Ti(=Tm*C)を出力する(S130)。If the determination in step S50 is NO, and if the determination in step S40 is NO, the routine proceeds to step S110, where the basic air-fuel ratio is made rich in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio. After the drive signal Tm is multiplied by the correction coefficient C during normal operation to calculate the actual drive signal Ti (= Tm * C) at the time of rich, the intake cam switching mechanism 2
A low compression ratio valve timing signal is output to the actuator (hydraulic pressure adjusting means) of No. 4, the solenoid actuator of the intake camshaft phase angle changing mechanism 26, and the solenoid actuator of the exhaust camshaft phase angle changing mechanism 28 (S120). The actual drive signal Ti (= Tm * C) is output to the fuel injection valve 12 (S130).
【0041】ここで、吸気カム切換機構24のアクチュ
エータ(油圧調整手段)に低圧縮比バルブタイミングの
信号が入力されると、このアクチュエータ(油圧調整手
段)は作動油の供給油圧を高圧側に切換え、プランジャ
ー244を伸長作動させて低圧縮比用カム242を吸気
バルブ2aの油圧タペットに係合させ、吸気バルブ2a
をこの低圧縮比用カム242で開閉駆動させる。また、
吸気カムシャフト位相角変更手段26のソレノイドアク
チュエータ330に低圧縮比バルブタイミングの信号
(電圧ON)が入力されると、吸気カムシャフト240
は進角側にセットされる。またさらに、排気カムシャフ
ト位相角変更機構28のソレノイドアクチュエータに低
圧縮比バルブタイミング信号(電圧OFF)が入力され
ると、排気カムシャフトは遅角側にセットされる。When a low compression ratio valve timing signal is input to the actuator (hydraulic pressure adjusting means) of the intake cam switching mechanism 24, the actuator (hydraulic pressure adjusting means) switches the hydraulic pressure supplied to the working oil to the high pressure side. , The plunger 244 is extended to engage the low compression ratio cam 242 with the hydraulic tappet of the intake valve 2a.
Is opened and closed by the low compression ratio cam 242. Also,
When a low compression ratio valve timing signal (voltage ON) is input to the solenoid actuator 330 of the intake camshaft phase angle changing means 26, the intake camshaft 240
Is set to the advance side. Furthermore, when a low compression ratio valve timing signal (voltage OFF) is input to the solenoid actuator of the exhaust camshaft phase angle changing mechanism 28, the exhaust camshaft is set to the retard side.
【0042】つまり、このときの吸気弁2aのバルブリ
フト特性は、図5中に破線Aで示す如く上死点前から開
弁され始めて下死点後に閉じられるようになり、その吸
気弁2aが遅閉される分だけピストンの有効圧縮ストロ
ークSaが短くなってエンジンの有効圧縮比が低くな
る。一方、排気バルブ2bのバルブリフト特性は同図中
に破線Bで示す如く下死点前から開弁され始めて上死点
後に閉じられるようになり、吸気弁2aと排気弁2bと
には非リーン制御時の通常運転時に適した所定のオーバ
ーラップ期間が設定される。That is, the valve lift characteristic of the intake valve 2a at this time is such that the valve starts to open before the top dead center and closes after the bottom dead center as shown by the broken line A in FIG. The effective compression stroke Sa of the piston is shortened by the amount of the delayed closing, and the effective compression ratio of the engine is lowered. On the other hand, the valve lift characteristic of the exhaust valve 2b starts to open before the bottom dead center and closes after the top dead center as shown by the broken line B in the figure, and the intake valve 2a and the exhaust valve 2b are not lean. A predetermined overlap period suitable for normal operation during control is set.
【0043】一方、上記ステップS50での判断がYe
sで冷却水温が所定値THWL以上になっていれば、空
燃比のリーン制御が行われることになるが、その前に次
のステップS60でエンジン回転数が所定回転数Ncよ
り高い高回転領域にあるか否かを判断する。そして、こ
の判断がNoでエンジン回転が低回転領域にあると、ス
テップS70に進み、空燃比が理論空燃比よりもリーン
になるように、基本駆動信号Tmに通常運転時における
補正係数Cとリーン補正係数CLEANとを乗じてリー
ン時の実駆動信号Ti(=Tm*C*CLEAN)を算
出した後、吸気カム切換機構24のアクチュエータ(油
圧調整手段)と吸気カムシャフト位相角変更機構26の
ソレノイドアクチュエータ,並びに排気カムシャフト位
相角変更機構28のソレノイドアクチュエータに対して
低回転高圧縮比バルブタイミングの信号を出力する(S
80)と共に、燃料噴射弁12に実駆動信号Ti(=T
m*C*CLEAN)を出力する(S130)。On the other hand, the determination in step S50 is Yes.
If the cooling water temperature is equal to or higher than the predetermined value THWL in s, the lean control of the air-fuel ratio is performed, but before that, in the next step S60, the engine speed is set to a high speed region higher than the predetermined speed Nc. Determine if there is. Then, if this determination is No and the engine speed is in the low speed region, the routine proceeds to step S70, where the correction coefficient C and the lean coefficient in the normal operation are added to the basic drive signal Tm so that the air-fuel ratio becomes leaner than the theoretical air-fuel ratio. After calculating the lean actual drive signal Ti (= Tm * C * CLEAN) by multiplying by the correction coefficient CLEAN, the actuator (hydraulic pressure adjusting means) of the intake cam switching mechanism 24 and the solenoid of the intake camshaft phase angle changing mechanism 26. A low rotation and high compression ratio valve timing signal is output to the actuator and the solenoid actuator of the exhaust camshaft phase angle changing mechanism 28 (S
80) together with the actual drive signal Ti (= T) to the fuel injection valve 12.
m * C * CLEAN) is output (S130).
【0044】ここで、吸気カム切換機構24のアクチュ
エータ(油圧調整手段)に低回転高圧縮比バルブタイミ
ングの信号が入力されると、このアクチュエータ(油圧
調整手段)は作動油の供給油圧を低圧側に切換え、プラ
ンジャー244をスプリング243で押し戻して低圧縮
比用カム242を吸気バルブ2aの油圧タペットから離
脱させ、吸気バルブ2aを高圧縮比用カム241で開閉
駆動させる。また、吸気カムシャフト位相角変更手段2
6のソレノイドアクチュエータ330に低回転高圧縮比
バルブタイミングの信号(電圧ON)が入力されると、
吸気カムシャフト240は進角側にセットされる。また
さらに、排気カムシャフト位相角変更機構28のソレノ
イドアクチュエータに低回転高圧縮比バルブタイミング
信号(電圧ON)が入力されると、排気カムシャフトは
進角側にセットされる。Here, when a signal of low rotation / high compression ratio valve timing is input to the actuator (hydraulic pressure adjusting means) of the intake cam switching mechanism 24, this actuator (hydraulic pressure adjusting means) changes the hydraulic pressure of the working oil supplied to the low pressure side. Then, the plunger 244 is pushed back by the spring 243 to disengage the low compression ratio cam 242 from the hydraulic tappet of the intake valve 2a, and the intake valve 2a is opened and closed by the high compression ratio cam 241. Further, the intake camshaft phase angle changing means 2
When a signal of low rotation and high compression ratio valve timing (voltage ON) is input to the solenoid actuator 330 of No. 6,
The intake camshaft 240 is set to the advance side. Furthermore, when a low rotation / high compression ratio valve timing signal (voltage ON) is input to the solenoid actuator of the exhaust camshaft phase angle changing mechanism 28, the exhaust camshaft is set to the advance side.
【0045】つまり、このときの吸気弁2aのバルブリ
フト特性は、図5中に実線Cで示す如くほぼ上死点から
開弁され始めてほぼ下死点で閉じられるようになり、ピ
ストンの有効圧縮ストロークScが長くなってエンジン
の有効圧縮比が高くなる。一方、排気バルブ2bのバル
ブリフト特性は同図中に実線Dで示す如く進角されて下
死点前から開弁され始めてほぼ上死点で閉じられるよう
になり、吸気弁2aと排気弁2bとにはオーバーラップ
期間が殆どなくなって、内部EGRの低減による燃焼の
安定化が図られる。That is, the valve lift characteristic of the intake valve 2a at this time is such that the valve starts to open from substantially top dead center and closes substantially at bottom dead center as shown by the solid line C in FIG. The stroke Sc becomes longer and the effective compression ratio of the engine becomes higher. On the other hand, the valve lift characteristic of the exhaust valve 2b is advanced as shown by the solid line D in the figure, starts to open before the bottom dead center and closes at the top dead center, so that the intake valve 2a and the exhaust valve 2b are closed. There is almost no overlap period between and, and combustion is stabilized by reducing the internal EGR.
【0046】また、上記ステップS60での判断がYe
sでエンジン回転が高回転領域にあると、ステップS9
0(S70と同じ)に進み、空燃比が理論空燃比よりも
リーンになるように、基本駆動信号Tmに通常運転時に
おける補正係数Cとリーン補正係数CLEANとを乗じ
てリーン時の実駆動信号Ti(=Tm*C*CLEA
N)を算出した後、吸気カム切換機構24のアクチュエ
ータ(油圧調整手段)と吸気カムシャフト位相角変更機
構26のソレノイドアクチュエータ,並びに排気カムシ
ャフト位相角変更機構28のソレノイドアクチュエータ
に対して高回転高圧縮比バルブタイミングの信号を出力
する(S100)と共に、燃料噴射弁12に実駆動信号
Ti(=Tm*C*CLEAN)を出力する(S13
0)。Further, the judgment in step S60 is Yes.
If the engine speed is in the high speed range in step s, step S9
0 (same as S70), the basic drive signal Tm is multiplied by the correction coefficient C during normal operation and the lean correction coefficient CLEAN so that the air-fuel ratio becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the actual drive signal during lean is obtained. Ti (= Tm * C * CLEA
After calculating N), a high rotation height is obtained with respect to the actuator (hydraulic pressure adjusting means) of the intake cam switching mechanism 24, the solenoid actuator of the intake camshaft phase angle changing mechanism 26, and the solenoid actuator of the exhaust camshaft phase angle changing mechanism 28. The signal of the compression ratio valve timing is output (S100), and the actual drive signal Ti (= Tm * C * CLEAN) is output to the fuel injection valve 12 (S13).
0).
【0047】ここで、吸気カム切換機構24のアクチュ
エータ(油圧調整手段)に高回転高圧縮比バルブタイミ
ングの信号が入力されると、このアクチュエータ(油圧
調整手段)は低回転高圧縮比の場合と同様に、作動油の
供給油圧を低圧側に切換え、吸気バルブ2aを高圧縮比
用カム241で開閉駆動させる。また、吸気カムシャフ
ト位相角変更手段26のソレノイドアクチュエータ33
0に高回転高圧縮比バルブタイミングの信号(電圧OF
F)が入力されると、吸気カムシャフト240は遅角側
にセットされる。また、排気カムシャフト位相角変更機
構28のソレノイドアクチュエータに高回転高圧縮比バ
ルブタイミング信号(電圧ON)が入力されると、低回
転高圧縮比の場合と同様に排気カムシャフトは進角側に
セットされる。Here, when a signal of high rotation / high compression ratio valve timing is input to the actuator (hydraulic pressure adjusting means) of the intake cam switching mechanism 24, this actuator (hydraulic pressure adjusting means) operates as in the case of low rotation / high compression ratio. Similarly, the supply hydraulic pressure of the hydraulic oil is switched to the low pressure side, and the intake valve 2a is opened / closed by the high compression ratio cam 241. Further, the solenoid actuator 33 of the intake camshaft phase angle changing means 26.
Signal of high rotation and high compression ratio valve timing to 0 (voltage OF
When F) is input, the intake camshaft 240 is set to the retard side. When a high rotation / high compression ratio valve timing signal (voltage ON) is input to the solenoid actuator of the exhaust camshaft phase angle changing mechanism 28, the exhaust camshaft is advanced toward the advance side as in the case of the low rotation / high compression ratio. Is set.
【0048】つまり、高回転高圧縮比の場合には、図5
中に一点鎖線Eで示す如く吸気弁2aのバルブリフト特
性を低回転高圧縮比のときよりも若干遅角側にシフトさ
せることにより、高回転時における吸気の慣性過給作用
を利用して吸気充填効率の向上を図る。また、このよう
に吸気弁2aの閉弁時期を若干遅らせても、ピストンの
有効圧縮ストロークSeは殆ど変わらないので、エンジ
ン2の有効圧縮比は高く保ち得る。In other words, in the case of high rotation and high compression ratio, FIG.
As indicated by the alternate long and short dash line E, the valve lift characteristic of the intake valve 2a is slightly retarded from that at the time of the low rotation and high compression ratio, so that the inertial supercharging action of the intake at the time of high rotation is utilized. Improve filling efficiency. Further, even if the closing timing of the intake valve 2a is slightly delayed in this way, the effective compression stroke Se of the piston hardly changes, so that the effective compression ratio of the engine 2 can be kept high.
【0049】尚、上記実施例では吸気弁駆動用カムを低
圧縮比用カムと高圧縮比用カムとに切換可能な吸気カム
切換機構を用いて、エンジンの有効圧縮比を変更するよ
うにしているが、本発明は基本的には空燃比のリーン制
御時における吸気弁の閉弁時期を非リーン制御時よりも
下死点に近づけることで有効圧縮比を高めれば良く、従
って吸気カムシャフトに位相角変更機構を取付けてリー
ン制御時には非リーン制御時よりもその閉弁時期を下死
点に近づけることだけで、有効圧縮比を変更するように
しても良い。In the embodiment described above, the effective compression ratio of the engine is changed by using the intake cam switching mechanism capable of switching the intake valve driving cam to the low compression ratio cam and the high compression ratio cam. However, in the present invention, basically, the effective compression ratio may be increased by bringing the closing timing of the intake valve during lean control of the air-fuel ratio closer to the bottom dead center than during non-lean control. The effective compression ratio may be changed by attaching a phase angle changing mechanism and making the valve closing timing closer to the bottom dead center in lean control than in non-lean control.
【0050】また、本発明は上記実施例のDOHCエン
ジンに限定されることはなくSOHCエンジンにも適用
できる。そしてこの場合にも、吸気弁と排気弁とを駆動
する単一のカムシャフトに位相角変更機構を取付けて、
リーン制御時に吸気弁の閉弁時期を下死点に近づけるよ
うにしても良いし、カムシャフトに低圧縮比用と高圧縮
比用の2つの吸気弁駆動用カムを設けておいてこれらを
適宜切換えるようにしても良い。そして、カムの切換機
構としてはカム自体を移動させる機構のものでも良い
し、ロッカアーム側を移動させる機構のものであっても
良い。更には、位相角変更機構と吸気カム切換機構との
双方を設けて、カムの切換えにより圧縮比の変更を行
い、かつ位相角変更機構で排気弁のバルブタイミングを
進角させてオーバーラップをなくすようにしても良い。
また、位相角変更機構には差動遊星歯車機構などを採用
しても良い。The present invention is not limited to the DOHC engine of the above embodiment, but can be applied to a SOHC engine. Also in this case, the phase angle changing mechanism is attached to the single camshaft that drives the intake valve and the exhaust valve,
The intake valve closing timing may be brought close to the bottom dead center during lean control, or two intake valve driving cams for the low compression ratio and the high compression ratio may be provided on the camshaft and these may be appropriately set. You may make it switch. The cam switching mechanism may be a mechanism that moves the cam itself or a mechanism that moves the rocker arm side. Furthermore, both the phase angle changing mechanism and the intake cam switching mechanism are provided to change the compression ratio by switching the cams, and the phase angle changing mechanism advances the valve timing of the exhaust valve to eliminate the overlap. You may do it.
Further, a differential planetary gear mechanism or the like may be adopted as the phase angle changing mechanism.
【0051】[0051]
【発明の効果】以上実施例で詳細に説明したように、本
発明に係るエンジンの制御装置によれば、次のような優
れた効果を発揮する。As described in detail in the above embodiments, the engine control device according to the present invention exhibits the following excellent effects.
【0052】(1)エンジンの運転状態を検知して、そ
の状態が稀薄燃焼可能である場合にはエンジンに供給す
る混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定し
て制御する一方、稀薄燃焼不可能な場合には空燃比を理
論空燃比の近傍でリッチに制御するにあたって、リーン
制御時には非リーン制御時よりもエンジンの有効圧縮比
を高めるので、稀薄燃焼下における空燃比を燃焼安定性
と熱効率並びに燃費との面で十分に高い効果が得られる
までリーン化させることができるばかりか、非リーン制
御される通常運転時のエミションの悪化や異常燃焼の発
生を可及的に防止できる。(1) When the operating state of the engine is detected, and when the state allows lean combustion, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine is controlled to be leaner than the theoretical air-fuel ratio. When lean combustion is not possible, when controlling the air-fuel ratio rich near the stoichiometric air-fuel ratio, the effective compression ratio of the engine is increased during lean control compared to during non-lean control, so the air-fuel ratio under lean combustion is burned. Not only can it be made lean until a sufficiently high effect is obtained in terms of stability, thermal efficiency and fuel efficiency, but it also prevents the deterioration of emulation and the occurrence of abnormal combustion during non-lean controlled normal operation as much as possible. it can.
【0053】(2)エンジンの有効圧縮比を可変させる
機構として、コンロッドとクランクシャフト或いはコン
ロッドとピストンとの連結部の相対位置を変更して燃焼
室容積を増減するようにした機構を用いることなく、吸
気弁の閉弁時期を変えることでエンジンの有効圧縮比を
変更させるので、圧縮比を変更させるための機構部分に
はエンジンの爆発圧力が作用することがなく、信頼耐久
性の面で優れる。(2) As a mechanism for changing the effective compression ratio of the engine, without using a mechanism for changing the relative position of the connecting portion between the connecting rod and the crankshaft or the connecting rod and the piston to increase or decrease the volume of the combustion chamber. Since the effective compression ratio of the engine is changed by changing the closing timing of the intake valve, the explosion pressure of the engine does not act on the mechanism for changing the compression ratio, which is excellent in terms of reliability and durability. ..
【0054】(3)吸気カムを切換えて吸気弁のバルブ
タイミングを変更するようにすれば、稀薄燃焼時に吸気
弁の閉弁時期を下死点に近づけられるばかりか、その開
弁時期も上死点に近づけられるので、吸気弁と排気弁と
のオーバーラップ期間を縮小して内部EGRを低減させ
ることができ、燃焼安定性の可及的な向上が図れる。(3) If the intake cam is switched to change the valve timing of the intake valve, not only the closing timing of the intake valve can approach the bottom dead center during lean combustion, but also the opening timing of the intake valve tops. Since it is close to the point, the overlap period between the intake valve and the exhaust valve can be shortened to reduce the internal EGR, and combustion stability can be improved as much as possible.
【図1】本発明に係わるエンジンの制御装置の概略構成
図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine control device according to the present invention.
【図2】図1中に示す吸気カム切換機構の一例を示すず
である。FIG. 2 is a view showing an example of an intake cam switching mechanism shown in FIG.
【図3】図1中に示される吸気カムシャフト位相角変更
機構の一例を示す図である。3 is a diagram showing an example of an intake camshaft phase angle changing mechanism shown in FIG.
【図4】図3の要部を示す概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a main part of FIG.
【図5】本発明に係わるエンジンの制御よる作用を説明
する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an operation by control of the engine according to the present invention.
【図6】本発明に係わるエンジンの制御装置による制御
内容の一例を概略的に示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart schematically showing an example of control contents by the engine control device according to the present invention.
2 エンジン 2a 吸気弁 8 エアフローメータ 12 燃料噴射弁 14 空燃比制御ユニット 16 エンジン回転センサ 18 水温センサ 20 空燃比センサ 22 バルブタイミング制御ユニット 24 吸気カム切換機構 26 (吸気)カムシャフト位相角変更機構 240 (吸気)カムシャフト 241 高圧縮比用カム 242 低圧縮比用カム 2 engine 2a intake valve 8 air flow meter 12 fuel injection valve 14 air-fuel ratio control unit 16 engine rotation sensor 18 water temperature sensor 20 air-fuel ratio sensor 22 valve timing control unit 24 intake cam switching mechanism 26 (intake) camshaft phase angle changing mechanism 240 ( Intake) Camshaft 241 High compression ratio cam 242 Low compression ratio cam
Claims (3)
リーン制御実行条件成立時に空燃比を理論空燃比よりも
リーン側に設定するリーン制御手段を備える一方、リー
ン制御実行条件不成立時に空燃比を理論空燃比の近傍に
リッチに設定する非リーン制御手段を備える空燃比制御
手段と、 該空燃比制御手段による空燃比のリーン制御時に、エン
ジンの有効圧縮比を高めるべく吸気弁の閉弁時期を下死
点に近づける一方、非リーン制御時にエンジンの有効圧
縮比を低めるべく該閉弁時期を下死点から離すバルブタ
イミング可変制御手段と、 を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。1. A lean control means for detecting an operating state of an engine to set the air-fuel ratio to a leaner side than a stoichiometric air-fuel ratio when a predetermined lean control execution condition is satisfied, and an air-fuel ratio when the lean control execution condition is not satisfied. The air-fuel ratio control means having a non-lean control means for setting rich to near the stoichiometric air-fuel ratio, and the intake valve closing timing to increase the effective compression ratio of the engine during lean control of the air-fuel ratio by the air-fuel ratio control means. And a valve timing variable control means for separating the valve closing timing from the bottom dead center in order to lower the effective compression ratio of the engine during non-lean control, while controlling the valve timing to a bottom dead center.
とに切換え可能な吸気カム切換機構と、 該切換機構の作動を制御するバルブタイミング制御ユニ
ットと、からなり、 該低圧縮比用カムは吸気弁を上死点前から開弁させて下
死点後に閉弁させるバルブリフト特性を有するととも
に、 該高圧縮比用カムは該低圧縮比用カムに比較して開弁時
期が上死点に近く、かつ閉弁時期が下死点に近いバルブ
リフト特性を有し、 該バルブタイミング制御ユニットは、前記リーン制御時
に吸気弁の駆動用カムを高圧縮比用カムに切換える一
方、非リーン制御時に前記駆動用カムを低圧縮比用カム
に切換える機能を有する、 ことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装
置。2. The variable valve timing control means controls an intake cam switching mechanism capable of switching a driving cam of an intake valve between a low compression ratio cam and a high compression ratio cam, and controls the operation of the switching mechanism. And a valve timing control unit, wherein the low compression ratio cam has a valve lift characteristic of opening the intake valve before top dead center and closing it after bottom dead center, and the high compression ratio cam includes The valve timing control unit has a valve lift characteristic in which the valve opening timing is closer to the top dead center and the valve closing timing is closer to the bottom dead center as compared with the low compression ratio cam. The engine control device according to claim 1, further comprising a function of switching the drive cam to a high compression ratio cam and switching the drive cam to a low compression ratio cam during non-lean control.
御ユニットと、からなり、 該バルブタイミング制御ユニットは前記リーン制行時に
カムシャフトの位相角を進角させて吸気弁の閉弁時期を
下死点に近付ける一方、非リーン制御時に前記位相角を
遅角させて前記閉弁時期を下死点から離す機能を有す
る、 ことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装
置。3. The valve timing variable control means comprises a phase angle changing mechanism capable of changing the phase angle of the camshaft, and a valve timing control unit controlling the operation of the phase angle changing mechanism. The control unit advances the phase angle of the camshaft during lean operation to bring the intake valve closing timing closer to the bottom dead center, while delaying the phase angle during non-lean control to reduce the valve closing timing. The engine control device according to claim 1, having a function of separating from a dead point.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4016516A JPH05209552A (en) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Engine control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4016516A JPH05209552A (en) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Engine control device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05209552A true JPH05209552A (en) | 1993-08-20 |
Family
ID=11918440
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4016516A Pending JPH05209552A (en) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Engine control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05209552A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002242710A (en) * | 2001-02-14 | 2002-08-28 | Mazda Motor Corp | Lean-burn engine for automobile |
WO2009007837A2 (en) * | 2007-07-12 | 2009-01-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Spark-ignited internal combustion engine and method of controlling the same |
JP2021008874A (en) * | 2019-07-03 | 2021-01-28 | 株式会社Subaru | Engine system |
-
1992
- 1992-01-31 JP JP4016516A patent/JPH05209552A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002242710A (en) * | 2001-02-14 | 2002-08-28 | Mazda Motor Corp | Lean-burn engine for automobile |
WO2009007837A2 (en) * | 2007-07-12 | 2009-01-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Spark-ignited internal combustion engine and method of controlling the same |
WO2009007837A3 (en) * | 2007-07-12 | 2009-02-26 | Toyota Motor Co Ltd | Spark-ignited internal combustion engine and method of controlling the same |
US8555832B2 (en) | 2007-07-12 | 2013-10-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Spark-ignited internal combustion engine and method of controlling the same |
JP2021008874A (en) * | 2019-07-03 | 2021-01-28 | 株式会社Subaru | Engine system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4989523B2 (en) | Variable valve system for internal combustion engine and control device for internal combustion engine | |
US7267104B2 (en) | Internal combustion engine start-up control | |
US7520261B2 (en) | Apparatus for and method of controlling intake operation of an internal combustion engine | |
JP2636498B2 (en) | Engine control device | |
JP3783589B2 (en) | Variable valve operating device for internal combustion engine | |
EP1980734A2 (en) | Internal combustion engine having variable valve lift mechanism | |
JP4858729B2 (en) | Variable valve gear | |
US10202911B2 (en) | Method and system for an engine for detection and mitigation of insufficient torque | |
JPH0849576A (en) | Intake/exhaust valve driving control unit of internal combustion engine | |
JP2008215327A (en) | Variable valve operating device and control device for internal combustion engine | |
CN101263289B (en) | Control apparatus and control method for internal combustion engine | |
US10024248B2 (en) | Engine control device | |
JP2010059791A (en) | Control device of variable valve mechanism and variable valve control system | |
JP2007046500A (en) | Internal combustion engine | |
JPH09170462A (en) | Output controller for internal combustion engine | |
JP3605354B2 (en) | Valve timing control device for internal combustion engine | |
JP3699645B2 (en) | Valve timing control device for internal combustion engine | |
US7441520B2 (en) | Valve-timing control apparatus of internal combustion engine | |
JP3979376B2 (en) | Engine control device | |
JPS60164608A (en) | Exhaust valve controller for diesel engine | |
EP1600629A2 (en) | Engine starting system | |
JPH05209552A (en) | Engine control device | |
JP2001241340A (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2897550B2 (en) | Valve timing control device for internal combustion engine | |
JP5359629B2 (en) | Combustion control device for internal combustion engine |