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JP3684964B2 - Engine intake air amount control device - Google Patents
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  • 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)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は吸気バルブのバルブタイミング制御によって、エンジンの吸入空気量を目標吸入空気量に制御する構成のエンジンの吸入空気量制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、閉弁用電磁コイルと開弁用電磁コイルとを備え、吸気バルブや排気バルブを、前記電磁コイルによる電磁力で開閉駆動する構成の電磁駆動式バルブが知られている(特開平8−200025号公報等参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記電磁駆動式のバルブであれば、バルブタイミングを連続的かつ広範囲に制御でき、吸気バルブとして前記電磁駆動式のものを用い、該吸気バルブの閉時期を例えば早める制御(早閉じ制御)をすれば、吸気を大気圧状態で取り入れつつ、吸入空気量を制御することが可能となり、これによって、ポンピングロスの低減による燃費向上を図れる。
【0004】
しかしながら、上記のように吸気バルブを電磁力で開閉駆動する構成の場合、吸気バルブの駆動速度の制限から、吸気バルブの閉時期の制御のみによっては吸入空気量を目標吸入空気量に制御することができない運転領域が生じることがあった。
【0005】
即ち、電磁力によって吸気バルブを開閉駆動する場合には、エンジン回転速度とは無関係に駆動速度が一定(バネ定数と可動部の質量とにより定まる)であって、閉状態から開状態に変化するまで、また、開状態から閉状態に変化するまでにエンジン回転速度に無関係な一定の動作時間を必要とする。このため、最小作動角がエンジン回転速度が高いときほど大きくなってしまう。従って、高回転域でかつ目標吸入空気量の少ない低負荷の領域では、吸気バルブの制御のみによっては、目標吸入空気量に制御できなくなってしまう場合があったものである。
【0006】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、吸気バルブのバルブタイミングの制御によって吸入空気量の制御を行う装置において、前記バルブタイミングの制御に制約があっても、広範囲に吸入空気量を制御できるようにすることを目的とする。
【0007】
更に、吸気を大気圧状態で取り入れつつ、吸入空気量を制御することができる領域を最大限に確保でき、ポンピングロスの低減による燃費向上の効果を充分に得られるようにすることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項1記載の発明は、バネによる付勢力と電磁石による電磁力とによって吸気バルブを開閉駆動する電磁動弁機構を備えると共に、アクチュエータによって開閉駆動されるスロットルバルブを備えたエンジンの吸入空気量制御装置であって、前記スロットルバルブを略全開に固定し、前記吸気バルブの閉時期の早閉じ制御によって目標吸入空気量に制御するバルブタイミング制御領域と、前記吸気バルブの作動角を制御可能な最小作動角付近に固定し、前記スロットルバルブの開度制御によって前記目標吸入空気量に制御するスロットル制御領域とのいずれかであるかを、エンジン回転速度による前記吸気バルブの最小作動角の変化に応じて判断する構成とした。
【0011】
かかる構成によると、電磁動弁機構で開閉駆動される吸気バルブの最小作動角がエンジン回転速度によって変化するので、吸気バルブのバルブタイミングを制御可能な最小作動角付近に制御しても目標吸入空気量に制御できない領域であるか否かをエンジン回転速度に基づいて判断し、最小作動角で目標吸入空気量に制御できない領域であれば、スロットルバルブを閉じて目標吸入空気量に制御するが、それ以外では、スロットルバルブを全開に保持し、吸気バルブの閉時期の早閉じ制御によって目標吸入空気量に制御する。
【0012】
請求項記載の発明では、エンジン回転速度に応じて前記バルブタイミング制御領域とスロットル制御領域との境界に相当する吸入空気量を求め、該吸入空気量と前記目標吸入空気量との比較からいずれの領域に該当するかを判別する構成とした。
【0013】
かかる構成によると、電磁動弁機構で開閉駆動される吸気バルブの最小作動角がエンジン回転速度によって変化し、以って、吸気バルブの早閉じ制御によって制御できる最小吸入空気量が変化するので、そのときのエンジン回転速度から前記最小吸入空気量を求め、該しきい値としての最小吸入空気量よりも目標吸入空気量が大きいか否かによって、バルブタイミング制御領域とスロットル制御領域とのいずれかであるかを判断する。
【0014】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によると、電磁動弁機構で開閉駆動される吸気バルブの最小作動角がエンジン回転速度によって変化することに対応して領域判断を行い、吸気バルブの早閉じ制御によって目標吸入空気量に制御できる領域では、スロットルバルブを全開状態に固定して前記早閉じ制御を実行するので、ポンピングロスを低減させて吸入空気量を制御できる一方、前記早閉じ制御では目標吸入空気量に制御できない領域においては、スロットルバルブの開度を絞って目標吸入空気量に制御できるという効果がある。
【0016】
請求項記載の発明では、早閉じ制御による吸気バルブのバルブタイミングとスロットル開度とのいずれを目標吸入空気量に応じて変化させるべきかを的確に判断させることができるという効果がある。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態の全体構成を示す図1において、車両用の4サイクルガソリンエンジン1には、電磁動弁機構2により開閉時期が電子制御される吸気バルブ3及び排気バルブ4が各気筒に装着されている。
【0018】
各気筒の吸気バルブ3上流側の吸気ポート5には、インジェクター6が装着され、燃焼室7には点火栓8が装着されている。また、前記点火栓8毎に点火コイル9が設けられている。
【0019】
エンジン1の本体には、各気筒の基準ピストン位置で基準信号を出力すると共に、単位クランク角毎に単位角信号を出力するクランク角センサ10、吸入空気流量を検出するエアフローメータ11、冷却水温度を検出する水温センサ12が装着される。この他、図示しない車両のアクセルペダルの開度APOを検出するアクセル開度センサ13や車速センサ14等が配設されている。
【0020】
前記各種センサ類の検出信号はコントロールユニット15に出力され、コントロールユニット15は、これらの検出信号に基づいて前記インジェクター6に噴射パルス信号を出力して燃料噴射量・燃料噴射時期の制御を行い、前記点火コイル9に点火信号を出力して点火時期の制御を行い、更に、前記電磁動弁機構2に弁駆動信号を出力して吸気バルブ3及び排気バルブ4のバルブタイミングを制御する。
【0021】
また、吸気ポート5上流側にはスロットルバルブ16が介装され、このスロットルバルブ16はアクチュエータとしてのモータ17によって開閉駆動されるようになっている。
【0022】
前記電磁動弁機構2の構成を図2に示す。
図2において電磁動弁機構2は、シリンダヘッド上に設けられる非磁性材料製のハウジング21と、吸気バルブ3(又は排気バルブ4、以下吸気バルブ3で代表する) のステム31に一体に設けられてハウジング21内に移動自由に収納されるアーマチュア22と、該アーマチュア22を吸引して吸気バルブ3を閉弁作動させる電磁力を発揮可能なようにアーマチュア22の上面に対向する位置でハウジング21内に固定配置される閉弁用電磁石23と、該アーマチュア22を吸引して吸気バルブ3を開弁作動させる電磁力を発揮可能なようにアーマチュア22の下面に対向する位置でハウジング21内に固定配置される開弁用電磁石24と、吸気バルブ3の閉弁方向に向けてアーマチュア22を付勢する閉弁側戻しバネ25と、吸気バルブ3の開弁方向に向けてアーマチュア22を付勢する開弁側戻しバネ26と、を備えて構成される。そして、閉弁用電磁石23と開弁用電磁石24とを共に消磁したときに、吸気バルブ3は全開位置と閉弁位置との間の略中央位置にあるように、閉弁側戻しバネ25と開弁側戻しバネ26とのバネ力が設定され、閉弁用電磁石23のみを励磁したときに吸気バルブ3は閉弁し、開弁用電磁石24のみを励磁したときに吸気バルブ3は開弁するように駆動される。
【0023】
前記電磁動弁機構2による吸気バルブ3及び排気バルブ4のバルブタイミングは、エンジン1の運転条件に基づいて設定された目標バルブタイミングとなるように制御されるが、特に、吸気バルブ3の閉時期IVCを、アクセル開度APOとエンジン回転速度Neとに基づいて設定された目標吸入空気量(目標シリンダ吸入空気量:目標トルク)に基づいて早閉じ方向に可変制御してシリンダ吸入空気量を各気筒毎に制御するようになっている。
【0024】
尚、前記閉時期IVCが吸気下死点前に制御されることで、所謂早閉じミラーサイクル運転が行われることになる。
上記のように、吸気バルブ3の閉時期IVCを早閉じ制御して吸入空気量を目標吸入空気量に制御するが、図3に示すように、前記早閉じ制御のみでは、低負荷・高回転領域(図3斜線示の領域)が目標吸入空気量(目標トルク)に制御できない領域となる。
【0025】
即ち、上記電磁動弁機構2では、エンジン回転速度とは無関係にバルブ駆動速度が一定であって、一定の最小動作時間が必要であるため、高回転領域では最小作動角が大きくなる(閉時期がクランク角で遅くなる)。このため、スロットルバルブ16を全開に保持した状態で、電磁動弁機構2により吸気バルブ3を最小動作時間付近で開駆動させたときに得られる吸入空気量(図3に示すバルブタイミング制御領域とスロットル制御領域との境界の空気量)は高回転時ほど多くなり、高回転域では、吸気バルブ3を最小動作時間付近で開駆動させても目標吸入空気量に制御できない領域が発生するものである。
【0026】
そこで、本実施の形態では、前記早閉じ制御によって吸入空気量を目標吸入空気量に制御できる領域(図3に示すバルブタイミング制御領域)では、スロットルバルブ16を略全開に保持し、目標吸入空気量に応じて吸気バルブ3の閉時期IVCを可変に制御する一方、吸気バルブ3を最小作動角にしても目標吸入空気量に制御することができない領域(図3に示すスロットル制御領域)では、吸気バルブ3を略最小作動角で開駆動する状態に保持する一方、スロットルバルブ16の開度を目標吸入空気量に応じて可変に制御するようにしてある。
【0027】
具体的には、前記コントロールユニット15が、図4の制御ブロック図に示すようにして、吸気バルブ3のバルブタイミング制御とスロットルバルブ16の開度制御との協調制御を行う。
【0028】
図4において、目標吸入空気量演算部101 では、アクセル開度APOとエンジン回転速度Neとに応じて予め目標吸入空気量を記憶したマップ(図5参照)から、そのときのアクセル開度APO及びエンジン回転速度Neに対応する目標吸入空気量を検索する。
【0029】
尚、上記のようにアクセル開度APOとエンジン回転速度Neとに応じて求められた目標吸入空気量に、アイドル運転に必要な空気量を付加し、これを最終的な目標吸入空気量とすることが好ましい。
【0030】
前記目標吸入空気量演算部101 で演算された目標吸入空気量は、目標スロットル開度演算部102 と目標吸気バルブタイミング演算部103 とにそれぞれ出力される。また、前記目標スロットル開度演算部102 及び目標吸気バルブタイミング演算部103 には、前記目標吸入空気量の他、エンジン回転速度Neの信号が入力されるようになっている。
【0031】
前記目標スロットル開度演算部102 では、図3に示すようなテーブルから、そのときのエンジン回転速度Neにおけるバルブタイミング制御領域とスロットル制御領域との境界の空気量(しきい値)を検索し、該検索したしきい値と前記目標吸入空気量とを比較することで、バルブタイミング制御領域とスロットル制御領域とのいずれであるかを判断する。また、前記しきい値を前記目標吸気バルブタイミング演算部103 に出力する。
【0032】
ここで、バルブタイミング制御領域であれば、目標スロットル開度を全開に固定し、スロットル制御領域であれば、前記目標吸入空気量及びエンジン回転速度Neに基づいて目標吸入空気量を得るための目標開口面積を求め、次いで、前記目標開口面積を目標スロットル開度に変換する。そして、スロットルバルブ16を、前記目標スロットル開度に駆動すべく、モータ17に開閉駆動信号を出力する。
【0033】
一方、目標吸気バルブタイミング演算部103 では、前記目標スロットル開度演算部102 から出力されたしきい値と前記目標吸入空気量とを比較して、バルブタイミング制御領域とスロットル制御領域とのいずれであるかを判断する。
【0034】
ここで、バルブタイミング制御領域であれば、前記目標吸入空気量に応じて吸気バルブ3の閉時期IVCを記憶したテーブル(図6参照)を検索し、そのときの目標吸入空気量に対応する閉時期IVCを求める。一方、スロットル制御領域であれば、一定の最小動作時間で吸気バルブ3を開駆動させるべく、前記一定の最小動作時間に対応する閉時期IVCを目標値としてエンジン回転速度Neに応じて設定し、各回転毎に最小作動角で吸気バルブ3が開駆動されるようにする。
【0035】
そして、前記閉時期において吸気バルブ3を閉じるべく、前記電磁動弁機構2に制御信号を出力する。尚、吸気バルブ3の開時期は、排気上死点付近に固定されるものとする。
【0036】
ここで、前記吸入空気量制御の様子を図7のフローチャートに従って詳細に説明する。
図7のフローチャートにおいて、S1ではアクセル開度APOを読み込み、S2ではエンジン回転速度Neを読み込み、S3では、前記アクセル開度APO及びエンジン回転速度Neに基づいて目標吸入空気量を演算する。
【0037】
上記S1〜S3の部分が、前記目標吸入空気量演算部101 に相当する。
S3の処理が終了すると、S11以降の目標スロットル開度の演算処理と、S21以降の目標バルブタイミングの演算処理とが並行して実行される。
【0038】
ここで、前記S11〜S15の処理が目標スロットル開度演算部102 に相当し、前記S21〜S25の処理が目標吸気バルブタイミング演算部103 に相当する。
S11では、エンジン回転速度Neを読み込み、S12では、前記目標吸入空気量及びエンジン回転速度Neから前記バルブタイミング制御領域であるか否かを判別する。
【0039】
前記バルブタイミング制御領域であるか否かの判別は、そのときのエンジン回転速度Neに応じてバルブタイミング制御領域とスロットル制御領域との境界に相当する吸入空気量(しきい値)を求め(図3参照)、この吸入空気量のしきい値とそのときの目標吸入空気量とを比較して行われる。
【0040】
前記バルブタイミング制御領域であるときには、S13へ進み、バルブタイミング制御領域での目標スロットル開度を演算する。具体的には、目標スロットル開度を略全開に固定する。
【0041】
一方、スロットル開度制御領域であるときには、S14へ進み、前記バルブタイミング制御領域とスロットル制御領域との境界に相当する吸入空気量(しきい値)を、目標バルブタイミングの演算処理側(目標吸気バルブタイミング演算部103 )に出力する。
【0042】
次のS15では、エンジン回転速度Neと目標吸入空気量とに基づいて目標開口面積を求め、該目標開口面積から目標スロットル開度を求める処理を行う。
一方、S21では、エンジン回転速度Neを読み込み、S22では、前記S14(目標スロットル開度演算部102 )から出力された吸入空気量のしきい値を読み込む。
【0043】
そして、S23では、前記しきい値と目標吸入空気量とを比較することで、前記バルブタイミング制御領域とスロットル制御領域とのいずれに該当するかを判断する。
【0044】
ここで、バルブタイミング制御領域であると判断されたときには、S24へ進み、目標吸入空気量に応じて吸気バルブ3の閉時期IVC(目標バルブタイミング)を演算する(図6参照)。
【0045】
一方、スロットル制御領域であると判断されたときには、S25へ進み、吸気バルブ3を最小動作時間付近の一定の動作時間(略最小作動角)で開駆動させるべく、エンジン回転速度Neに応じて前記一定の動作時間に相当する閉時期IVC(目標バルブタイミング)を演算する(図8参照)。即ち、前記S25で設定される閉時期IVCは、開時期から閉時期までの時間が、エンジン回転速度に関わらずに一定の最小動作時間になるような値であり、そのときのエンジン回転速度における最小作動角を示す値である。
【0046】
上記のようにして、目標スロットル開度及び目標バルブタイミング(目標閉時期)を演算すると、S31では、前記目標スロットル開度,目標バルブタイミング(目標閉時期)に応じた制御信号を、モータ17, 電磁動弁機構2に出力する。
【0047】
尚、図3に示すバルブタイミング制御領域とスロットル制御領域との境界は、最小動作時間に対応する最小作動角での空気量よりも僅かに高い値に設定して、種々のばらつきがあってもバルブタイミング制御領域において確実に吸入空気量が制御できるようにすると良い。
【0048】
また、スロットル制御領域は、バルブタイミング制御のみでは目標吸入空気量に制御できない領域を含むなるべく小さな領域とすることで、ポンピングロスの低減効果を最大限に得られることになるが、少なくともバルブタイミング制御のみでは目標吸入空気量に制御できない領域を含むものであれば良く、例えば図3に示すスロットル制御領域を、低回転,低負荷側に拡大するなどしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態におけるエンジンのシステム図。
【図2】電磁動弁機構の詳細を示す断面図。
【図3】吸入空気量の制御特性を示す線図。
【図4】吸入空気量の制御ブロック図。
【図5】目標吸入空気量のマップを示す線図。
【図6】吸気バルブの閉時期のテーブルを示す線図。
【図7】吸入空気量の制御内容を示すフローチャート。
【図8】スロットル制御領域における閉時期の特性を示す線図。
【符号の説明】
1 エンジン
2 電磁動弁機構
3 吸気バルブ
4 排気バルブ
6 インジェクター
7 燃焼室
8 点火栓
10 クランク角センサ
11 エアフローメータ
12 水温センサ
13 アクセル開度センサ
15 コントロールユニット
16 スロットルバルブ
17 モータ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine intake air amount control apparatus configured to control an intake air amount of an engine to a target intake air amount by valve timing control of an intake valve.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an electromagnetically driven valve having a valve closing electromagnetic coil and a valve opening electromagnetic coil and configured to open and close an intake valve and an exhaust valve by electromagnetic force generated by the electromagnetic coil (Japanese Patent Laid-Open No. 8- No. 200025).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, if it is the electromagnetically driven valve, the valve timing can be controlled continuously and over a wide range, and the electromagnetically driven valve is used as the intake valve, and the closing timing of the intake valve is advanced, for example (early closing control). By doing so, it becomes possible to control the amount of intake air while taking in the intake air at atmospheric pressure, thereby improving the fuel efficiency by reducing the pumping loss.
[0004]
However, in the case where the intake valve is driven to open and close with electromagnetic force as described above, the intake air amount is controlled to the target intake air amount only by controlling the closing timing of the intake valve due to the limitation of the drive speed of the intake valve. There was a case where there was an operation area that could not be performed.
[0005]
That is, when the intake valve is driven to open and close by electromagnetic force, the drive speed is constant (determined by the spring constant and the mass of the movable part) regardless of the engine rotation speed, and changes from the closed state to the open state. In addition, a certain operation time that is unrelated to the engine speed is required until the engine changes from the open state to the closed state. For this reason, the minimum operating angle increases as the engine speed increases. Therefore, in a low load region where the target intake air amount is small and in a high rotation range, the target intake air amount may not be controlled only by controlling the intake valve.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and in an apparatus for controlling the intake air amount by controlling the valve timing of the intake valve, the intake air amount can be controlled over a wide range even if the valve timing control is limited. The purpose is to be able to control.
[0007]
Furthermore, it is intended to maximize the area in which the intake air amount can be controlled while taking in the intake air at atmospheric pressure, and to sufficiently obtain the fuel efficiency improvement effect by reducing the pumping loss. .
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the invention according to claim 1 includes an electromagnetic valve mechanism that opens and closes an intake valve by an urging force of a spring and an electromagnetic force of an electromagnet, and intake air of an engine that includes a throttle valve that is opened and closed by an actuator. This is a quantity control device, which is capable of controlling the valve timing control region in which the throttle valve is fixed substantially fully open and controlled to the target intake air amount by the early closing control of the intake valve closing timing and the operating angle of the intake valve. The minimum operating angle of the intake valve according to the engine rotational speed is determined to be either a throttle control region that is fixed near the minimum operating angle and controlled to the target intake air amount by the throttle valve opening control. It was set as the structure judged according to .
[0011]
According to such a configuration, since the minimum operating angle of the intake valve that is driven to open and close by the electromagnetic valve mechanism varies depending on the engine speed, the target intake air can be controlled even if the valve timing of the intake valve is controlled near the minimum operating angle that can be controlled. It is determined whether it is a region that cannot be controlled by the amount based on the engine speed, and if it is a region that cannot be controlled to the target intake air amount by the minimum operating angle, the throttle valve is closed and the target intake air amount is controlled, In other cases, the throttle valve is held fully open, and the target intake air amount is controlled by early closing control of the intake valve closing timing .
[0012]
In the second aspect of the present invention, an intake air amount corresponding to the boundary between the valve timing control region and the throttle control region is obtained according to the engine speed, and any of the intake air amount and the target intake air amount is compared with each other. It is configured to determine whether it falls within the area.
[0013]
According to such a configuration, it varies with the engine speed minimum operating angle of the intake valve driven to open and close by an electromagnetic valve operating mechanism, I hereinafter, the minimum amount of intake air which can be early closing control to thus control of the intake valve is changed The minimum intake air amount is obtained from the engine speed at that time, and depending on whether the target intake air amount is larger than the minimum intake air amount as the threshold value, either the valve timing control region or the throttle control region is determined. Judge whether it is.
[0014]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, an area determination is made in response to a change in the minimum operating angle of the intake valve that is driven to open and close by the electromagnetic valve mechanism depending on the engine speed, and the target intake is controlled by the early closing control of the intake valve. In the region where the amount of air can be controlled, the throttle valve is fixed in the fully open state and the early closing control is executed. Therefore, the pumping loss can be reduced and the intake air amount can be controlled. In a region where control is not possible, the target intake air amount can be controlled by reducing the opening of the throttle valve .
[0016]
According to the second aspect of the present invention, there is an effect that it is possible to accurately determine which of the intake valve timing and the throttle opening by the early closing control should be changed according to the target intake air amount.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In FIG. 1 showing the overall configuration of the embodiment, an intake valve 3 and an exhaust valve 4 whose opening / closing timing is electronically controlled by an electromagnetic valve mechanism 2 are mounted on each cylinder in a four-cycle gasoline engine 1 for a vehicle. Yes.
[0018]
An injector 6 is attached to the intake port 5 upstream of the intake valve 3 of each cylinder, and an ignition plug 8 is attached to the combustion chamber 7. An ignition coil 9 is provided for each ignition plug 8.
[0019]
The main body of the engine 1 outputs a reference signal at the reference piston position of each cylinder and outputs a unit angle signal for each unit crank angle, an air flow meter 11 for detecting an intake air flow rate, and a cooling water temperature. A water temperature sensor 12 for detecting the In addition, an accelerator opening sensor 13 and a vehicle speed sensor 14 for detecting an accelerator pedal opening APO of a vehicle (not shown) are provided.
[0020]
Detection signals from the various sensors are output to the control unit 15, and the control unit 15 outputs an injection pulse signal to the injector 6 based on these detection signals to control the fuel injection amount and fuel injection timing. An ignition signal is output to the ignition coil 9 to control the ignition timing, and a valve drive signal is output to the electromagnetic valve mechanism 2 to control the valve timing of the intake valve 3 and the exhaust valve 4.
[0021]
Further, a throttle valve 16 is interposed upstream of the intake port 5, and the throttle valve 16 is driven to open and close by a motor 17 as an actuator.
[0022]
The configuration of the electromagnetic valve mechanism 2 is shown in FIG.
In FIG. 2, the electromagnetic valve mechanism 2 is provided integrally with a housing 21 made of a non-magnetic material provided on the cylinder head and a stem 31 of an intake valve 3 (or an exhaust valve 4, hereinafter represented by the intake valve 3). The armature 22 that is freely moved in the housing 21 and the inside of the housing 21 at a position facing the upper surface of the armature 22 so as to exert an electromagnetic force that sucks the armature 22 and closes the intake valve 3. The valve closing electromagnet 23 fixedly arranged in the housing and the housing 21 fixedly arranged in a position facing the lower surface of the armature 22 so as to exert an electromagnetic force for attracting the armature 22 and opening the intake valve 3 The valve opening electromagnet 24, the valve closing side return spring 25 for urging the armature 22 toward the valve closing direction of the intake valve 3, and the armature 22 toward the valve opening direction of the intake valve 3 are attached. The spring 26 returns the valve opening side, configured with a. Then, when both the valve closing electromagnet 23 and the valve opening electromagnet 24 are demagnetized, the valve closing side return spring 25 and the valve closing side return spring 25 are arranged so that the intake valve 3 is at a substantially central position between the fully opened position and the valve closing position. When the spring force with the valve-opening return spring 26 is set and only the valve closing electromagnet 23 is excited, the intake valve 3 is closed, and when only the valve opening electromagnet 24 is excited, the intake valve 3 is opened. To be driven.
[0023]
The valve timing of the intake valve 3 and the exhaust valve 4 by the electromagnetic valve mechanism 2 is controlled to be a target valve timing set based on the operating conditions of the engine 1, and in particular, the closing timing of the intake valve 3. The IVC is variably controlled in the early closing direction based on a target intake air amount (target cylinder intake air amount: target torque) set based on the accelerator opening APO and the engine rotational speed Ne, and each cylinder intake air amount is changed. Control is performed for each cylinder.
[0024]
The closing timing IVC is controlled before the intake bottom dead center, so that a so-called early closing mirror cycle operation is performed.
As described above, the closing timing IVC of the intake valve 3 is controlled to be quickly closed to control the intake air amount to the target intake air amount. However, as shown in FIG. The region (the region shown by hatching in FIG. 3) is a region that cannot be controlled to the target intake air amount (target torque).
[0025]
That is, in the electromagnetic valve mechanism 2, since the valve driving speed is constant regardless of the engine rotational speed and a certain minimum operation time is required, the minimum operating angle becomes large in the high rotation region (closing timing) Is slower at the crank angle). Therefore, the intake air amount obtained when the intake valve 3 is driven to open near the minimum operating time by the electromagnetic valve mechanism 2 with the throttle valve 16 being fully open (the valve timing control region shown in FIG. The air amount at the boundary with the throttle control area) increases as the engine speed increases. In the high engine speed region, there is a region where the target intake air amount cannot be controlled even if the intake valve 3 is driven open near the minimum operating time. is there.
[0026]
Therefore, in the present embodiment, in the region where the intake air amount can be controlled to the target intake air amount by the early closing control (the valve timing control region shown in FIG. 3), the throttle valve 16 is held substantially fully open, In the region where the closing timing IVC of the intake valve 3 is variably controlled according to the amount, but cannot be controlled to the target intake air amount even when the intake valve 3 is at the minimum operating angle (throttle control region shown in FIG. 3), While the intake valve 3 is kept open at a substantially minimum operating angle, the opening of the throttle valve 16 is variably controlled in accordance with the target intake air amount.
[0027]
Specifically, the control unit 15 performs coordinated control of valve timing control of the intake valve 3 and opening control of the throttle valve 16 as shown in the control block diagram of FIG.
[0028]
In FIG. 4, the target intake air amount calculation unit 101 uses a map (see FIG. 5) in which the target intake air amount is stored in advance according to the accelerator opening APO and the engine speed Ne, and the accelerator opening APO at that time and A target intake air amount corresponding to the engine speed Ne is searched.
[0029]
Note that, as described above, an air amount necessary for idle operation is added to the target intake air amount determined in accordance with the accelerator opening APO and the engine speed Ne, and this is used as the final target intake air amount. It is preferable.
[0030]
The target intake air amount calculated by the target intake air amount calculation unit 101 is output to the target throttle opening calculation unit 102 and the target intake valve timing calculation unit 103, respectively. In addition to the target intake air amount, a signal of the engine speed Ne is input to the target throttle opening calculation unit 102 and the target intake valve timing calculation unit 103.
[0031]
In the target throttle opening calculation unit 102, an air amount (threshold value) at the boundary between the valve timing control region and the throttle control region at the engine speed Ne at that time is searched from a table as shown in FIG. By comparing the retrieved threshold value with the target intake air amount, it is determined whether it is the valve timing control region or the throttle control region. The threshold value is output to the target intake valve timing calculation unit 103.
[0032]
Here, in the valve timing control region, the target throttle opening is fixed at full open, and in the throttle control region, the target for obtaining the target intake air amount based on the target intake air amount and the engine rotational speed Ne. An opening area is obtained, and then the target opening area is converted into a target throttle opening. Then, an opening / closing drive signal is output to the motor 17 in order to drive the throttle valve 16 to the target throttle opening.
[0033]
On the other hand, the target intake valve timing calculation unit 103 compares the threshold value output from the target throttle opening calculation unit 102 with the target intake air amount, and in either the valve timing control region or the throttle control region. Determine if there is.
[0034]
Here, in the valve timing control region, a table (see FIG. 6) storing the closing timing IVC of the intake valve 3 according to the target intake air amount is searched, and the closing corresponding to the target intake air amount at that time is searched. Find the time IVC. On the other hand, in the throttle control region, in order to drive the intake valve 3 to open in a certain minimum operation time, a closing timing IVC corresponding to the certain minimum operation time is set as a target value according to the engine speed Ne, The intake valve 3 is driven to open at the minimum operating angle for each rotation.
[0035]
Then, a control signal is output to the electromagnetic valve mechanism 2 to close the intake valve 3 at the closing timing. It is assumed that the opening timing of the intake valve 3 is fixed near the exhaust top dead center.
[0036]
Here, the state of the intake air amount control will be described in detail according to the flowchart of FIG.
In the flowchart of FIG. 7, the accelerator opening APO is read in S1, the engine speed Ne is read in S2, and the target intake air amount is calculated based on the accelerator opening APO and the engine speed Ne in S3.
[0037]
The portions S1 to S3 correspond to the target intake air amount calculation unit 101.
When the processing of S3 is completed, the calculation processing of the target throttle opening after S11 and the calculation processing of the target valve timing after S21 are executed in parallel.
[0038]
Here, the processing of S11 to S15 corresponds to the target throttle opening calculation unit 102, and the processing of S21 to S25 corresponds to the target intake valve timing calculation unit 103.
In S11, the engine rotation speed Ne is read. In S12, it is determined whether or not the valve timing control region is in the target intake air amount and the engine rotation speed Ne.
[0039]
Whether or not it is the valve timing control region is determined by obtaining an intake air amount (threshold value) corresponding to the boundary between the valve timing control region and the throttle control region in accordance with the engine speed Ne at that time (see FIG. 3), the threshold value of the intake air amount is compared with the target intake air amount at that time.
[0040]
When it is in the valve timing control region, the process proceeds to S13, and the target throttle opening in the valve timing control region is calculated. Specifically, the target throttle opening is fixed to be substantially fully open.
[0041]
On the other hand, when it is in the throttle opening control region, the process proceeds to S14, and the intake air amount (threshold value) corresponding to the boundary between the valve timing control region and the throttle control region is set to the target valve timing calculation processing side (target intake air). To the valve timing calculation unit 103).
[0042]
In the next S15, a target opening area is obtained based on the engine speed Ne and the target intake air amount, and a process for obtaining the target throttle opening from the target opening area is performed.
On the other hand, the engine speed Ne is read in S21, and the threshold value of the intake air amount output from S14 (target throttle opening calculation unit 102) is read in S22.
[0043]
In S23, the threshold value is compared with the target intake air amount to determine which of the valve timing control region and the throttle control region is applicable.
[0044]
Here, when it is determined that it is in the valve timing control region, the process proceeds to S24, and the closing timing IVC (target valve timing) of the intake valve 3 is calculated according to the target intake air amount (see FIG. 6).
[0045]
On the other hand, when it is determined that it is in the throttle control region, the routine proceeds to S25, where the intake valve 3 is driven according to the engine speed Ne in order to open the intake valve 3 at a constant operating time (substantially minimum operating angle) near the minimum operating time. A closing timing IVC (target valve timing) corresponding to a certain operation time is calculated (see FIG. 8). That is, the closing timing IVC set in S25 is a value such that the time from the opening timing to the closing timing becomes a certain minimum operation time regardless of the engine rotation speed. It is a value indicating the minimum operating angle.
[0046]
When the target throttle opening and the target valve timing (target closing timing) are calculated as described above, in S31, control signals corresponding to the target throttle opening and target valve timing (target closing timing) are sent to the motor 17, Output to the electromagnetic valve mechanism 2.
[0047]
Note that the boundary between the valve timing control area and the throttle control area shown in FIG. 3 is set to a value slightly higher than the air amount at the minimum operating angle corresponding to the minimum operation time. It is preferable that the intake air amount can be reliably controlled in the valve timing control region.
[0048]
Also, the throttle control area should be as small as possible including the area that cannot be controlled to the target intake air amount only by valve timing control, so that the pumping loss reduction effect can be maximized, but at least valve timing control However, the throttle control region shown in FIG. 3 may be expanded to a low rotation and low load side, for example, as long as it includes a region that cannot be controlled by the target intake air amount alone.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram of an engine in an embodiment.
FIG. 2 is a sectional view showing details of an electromagnetic valve mechanism.
FIG. 3 is a diagram illustrating control characteristics of intake air amount.
FIG. 4 is a control block diagram of an intake air amount.
FIG. 5 is a diagram showing a map of a target intake air amount.
FIG. 6 is a diagram showing a table of intake valve closing timing.
FIG. 7 is a flowchart showing details of intake air amount control.
FIG. 8 is a diagram showing a characteristic of closing timing in a throttle control region.
[Explanation of symbols]
1 Engine 2 Electromagnetic valve mechanism 3 Intake valve 4 Exhaust valve 6 Injector 7 Combustion chamber 8 Spark plug
10 Crank angle sensor
11 Air flow meter
12 Water temperature sensor
13 Accelerator position sensor
15 Control unit
16 Throttle valve
17 Motor

Claims (2)

バネによる付勢力と電磁石による電磁力とによって吸気バルブを開閉駆動する電磁動弁機構を備えると共に、アクチュエータによって開閉駆動されるスロットルバルブを備えたエンジンの吸入空気量制御装置であって、
前記スロットルバルブを略全開に固定し、前記吸気バルブの閉時期の早閉じ制御によって目標吸入空気量に制御するバルブタイミング制御領域と、前記吸気バルブの作動角を制御可能な最小作動角付近に固定し、前記スロットルバルブの開度制御によって前記目標吸入空気量に制御するスロットル制御領域とのいずれであるかを、エンジン回転速度による前記吸気バルブの最小作動角の変化に応じて判断することを特徴とするエンジンの吸入空気量制御装置。
An engine intake air amount control device having an electromagnetic valve mechanism that opens and closes an intake valve by an urging force by a spring and an electromagnetic force by an electromagnet, and a throttle valve that is driven to open and close by an actuator,
The throttle valve is fixed almost fully open, and the valve timing control region for controlling the target intake air amount by the early closing control of the intake valve closing timing and the operating angle of the intake valve are fixed near the minimum operating angle that can be controlled. Then, it is determined according to a change in the minimum operating angle of the intake valve according to the engine speed whether the throttle control region is controlled to the target intake air amount by the opening degree control of the throttle valve. Engine intake air amount control device.
エンジン回転速度に応じて前記バルブタイミング制御領域とスロットル制御領域との境界に相当する吸入空気量を求め、該吸入空気量と前記目標吸入空気量との比較からいずれの領域に該当するかを判別することを特徴とする請求項記載のエンジンの吸入空気量制御装置。The intake air amount corresponding to the boundary between the valve timing control region and the throttle control region is obtained according to the engine speed, and it is determined which region corresponds to the comparison between the intake air amount and the target intake air amount. The intake air amount control device for an engine according to claim 1, wherein
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