(57)【要約】【課題】冷機時にバルブオーバーラップ量を小さくして暖機促進を図る構成において、排気のＨＣ特性を悪化させることなく、最大限にバルブオーバーラップ量を小さくする。【解決手段】吸気バルブのバルブタイミングを変更することでバルブオーバーラップ量を可変とする可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関において、燃料噴射タイミングと吸気バルブの開弁タイミングとに基づいて、燃料噴霧のバルブ直撃率を演算する。そして、前記バルブ直撃率から、最小バルブオーバーラップ量（吸気バルブの開弁タイミングの遅角リミッタ値）を設定し、前記最小バルブオーバーラップ量を下回ることがないように、吸気バルブの開弁タイミングを制限する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関運転条件に応じてバルブオーバーラップ量を変更する可変動弁機構を備えると共に、吸気バルブの上流側に燃料噴射弁を備えた内燃機関において、
前記燃料噴射弁からの燃料噴霧が前記吸気バルブに直接当たる割合であるバルブ直撃率を算出する一方、該バルブ直撃率に基づいて最小バルブオーバーラップ量を設定し、該最小バルブオーバーラップ量以上にバルブオーバーラップ量を制限することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。
【請求項２】
前記燃料噴射弁による噴射タイミングと前記吸気バルブの開弁タイミングとに基づいて前記バルブ直撃率を算出することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
【請求項３】
前記可変動弁機構が、前記吸気バルブの開弁タイミングを変更してバルブオーバーラップ量を変更する構成であり、前記バルブ直撃率に応じて前記吸気バルブの開弁タイミングの遅角制限値を設定することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の可変動弁制御装置に関し、詳しくは、バルブオーバーラップ量を制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関におけるバルブオーバーラップ量を制御する装置として、特許文献１に開示される装置があった。
【０００３】
このものは、機関の低回転・低負荷時及び冷機時に、バルブオーバーラップ量を小さくする構成であり、係る構成とすることで、冷機時に内部ＥＧＲ量を減少させて、燃料温度及び排気ガス温度を上昇させ、暖機を促進させる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０４−１９４３３１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、冷機時における暖機促進効果を得るには、なるべくバルブオーバーラップ量を小さくすることが望まれるが、バルブオーバーラップ量を小さくしすぎると、ＨＣ等の排気特性が悪化するという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、ＨＣ特性を悪化させない最小のバルブオーバーラップ量に制御することができる内燃機関の可変動弁制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、燃料噴射弁からの燃料噴霧が吸気バルブに直接当たる割合であるバルブ直撃率を算出する一方、該バルブ直撃率に基づいて最小バルブオーバーラップ量を設定し、該最小バルブオーバーラップ量以上にバルブオーバーラップ量を制限する構成とした。
【０００８】
かかる構成によると、バルブ直撃率とＨＣ特性を悪化させない最小のバルブオーバーラップ量との間には一定の相関があるので、バルブ直撃率から最小バルブオーバーラップ量を設定する。
【０００９】
従って、ＨＣ特性を悪化させない最小のバルブオーバーラップ量に制御することができ、ＨＣ特性の悪化を回避しつつ、バルブオーバーラップ量を小さくすることによる暖機促進効果を最大限に得ることができるという効果がある。
【００１０】
請求項２記載の発明では、燃料噴射弁による噴射タイミングと吸気バルブの開弁タイミングとに基づいて前記バルブ直撃率を算出する構成とした。
かかる構成によると、バルブ直撃率は、噴射タイミングと吸気バルブの開弁タイミングとによって変化するので、噴射タイミングと吸気バルブの開弁タイミングとからバルブ直撃率を演算する。
【００１１】
従って、噴射量（噴射時間）の変化によるバルブ直撃率の変化、及び、吸気バルブの開弁タイミングの変化によるバルブ直撃率の変化に対応して、バルブ直撃率を精度良く推定できる。
【００１２】
請求項３記載の発明では、可変動弁機構が、吸気バルブの開弁タイミングを変更してバルブオーバーラップ量を変更する構成であり、バルブ直撃率に応じて吸気バルブの開弁タイミングの遅角制限値を設定する構成とした。
【００１３】
かかる構成によると、吸気バルブの開弁タイミングを進角することでバルブオーバーラップ量を増大させ、逆に、遅角することでバルブオーバーラップ量を減少させる構成において、バルブ直撃率に応じて吸気バルブの開弁タイミングの遅角制限値を設定することで、最小バルブオーバーラップ量を制限する。
【００１４】
従って、吸気バルブの開弁タイミングの制御によって、ＨＣ特性を悪化させない最小のバルブオーバーラップ量に制御することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、実施形態における車両用内燃機関の構成図であり、内燃機関１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装され、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
【００１６】
燃焼排気は燃焼室１０６から排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。
前記吸気バルブ１０５及び排気バルブ１０７は、それぞれ吸気側カムシャフト１３４，排気側カムシャフト１１０に設けられたカムによって開閉駆動されるが、吸気側カムシャフト１３４には、クランクシャフト１２０に対する回転位相を変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブタイミングを作動角一定のまま変化させる可変バルブタイミング機構ＶＴＣ１１３（可変動弁機構）が設けられている。
【００１７】
尚、前記可変バルブタイミング機構ＶＴＣ１１３は、吸気バルブ１０５のバルブタイミングを変化させることでバルブオーバーラップ量を変化させるためのものであり、吸気バルブ１０５側のカムシャフト１３４と共に排気バルブ１０７側のカムシャフト１１０にも設け、吸気バルブ１０５の開弁タイミング及び排気バルブ１０７の閉弁タイミングの制御によってバルブオーバーラップ量を制御する構成としても良い。
【００１８】
また、本実施形態では、可変動弁機構として、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることでバルブタイミングを変化させる機構を用いたが、バルブタイミングを連続的に変化させることが可能な機構であれば良く、例えば、吸排気バルブを電磁力で開閉駆動する構成の可変動弁機構を用いることもできる。
【００１９】
各気筒の吸気バルブ１０５上流側の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設けられ、該燃料噴射弁１３１は、前記ＥＣＵ１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、所定圧力に調整された燃料を吸気バルブ１０５に向けて噴射する。
【００２０】
マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１１４には、各種センサからの検出信号が入力され、該検出信号に基づく演算処理によって、前記電子制御スロットル１０４，可変バルブタイミング機構ＶＴＣ１１３及び燃料噴射弁１３１などを制御する。
【００２１】
前記各種センサとしては、アクセル開度を検出するアクセル開度センサＡＰＳ１１６、機関１０１の吸入空気量Ｑを検出するエアフローメータ１１５、クランクシャフト１２０から回転信号を取り出すクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、機関１０１の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ１１９、吸気側カムシャフト１３４から回転信号を取り出すカムセンサ１３２などが設けられている。
【００２２】
尚、前記クランク角センサ１１７から出力される回転信号に基づいてＥＣＵ１１４において機関回転速度Ｎｅが算出される。
ここで、前記ＥＣＵ１１４による可変バルブタイミング機構ＶＴＣ１１３の制御を、図２の制御ブロック図に従って詳細に説明する。
【００２３】
図２において、要求Ｏ／Ｌ量算出部２０１には、機関負荷Ｔｐ，機関回転速度Ｎｅ，冷却水温度Ｔｗが入力され、これらに基づいて、要求のバルブオーバーラップ（Ｏ／Ｌ）量を算出する。
【００２４】
具体的には、暖機後は、低回転・低負荷領域において要求のバルブオーバーラップ量を高回転・高負荷領域に比べて小さくし、また、冷却水温度Ｔｗが所定温度以下である冷機時には、要求のバルブオーバーラップ量を小さくする領域を広げるか、全領域でバルブオーバーラップ量を小さく設定する。
【００２５】
冷機時において暖機後に比べてバルブオーバーラップ量を小さくすることで、内部ＥＧＲ量を減少させて燃料温度及び排気ガス温度を上昇させ、暖機を促進させる。
【００２６】
前記要求Ｏ／Ｌ量算出部２０１で算出された要求のバルブオーバーラップ量は、ＩＶＯ算出部２０２に出力される。
前記ＩＶＯ算出部２０２では、前記要求のバルブオーバーラップ量を実現する吸気バルブ１０５の開弁タイミング（ＩＶＯ）を算出する。
【００２７】
一方、バルブ直撃率算出部２０３には、燃料噴射タイミングと前記ＩＶＯ算出部２０２で設定された吸気バルブ１０５の開弁タイミング（ＩＶＯ）が入力され、これらに基づいて燃料噴射弁１３１からの燃料噴霧が吸気バルブ１０５に直接当たる割合であるバルブ直撃率を算出する。
【００２８】
即ち、前記燃料噴射タイミング及び開弁タイミング（ＩＶＯ）に対するバルブ直撃率の相関を予め実験的に求めて、これをマップ化若しくは数式化して、そのときの噴射タイミング及び開弁タイミング（ＩＶＯ）からバルブ直撃率を算出する。
【００２９】
前記燃料噴射タイミングは、噴射開始タイミングを固定して噴射量に応じて噴射終了タイミングを変化させる場合には噴射終了タイミングであり、噴射終了タイミングを固定して噴射量に応じて噴射開始タイミングを変化させる場合には噴射開始タイミングとする。
【００３０】
また、燃料噴射タイミングを、噴射開始タイミングから噴射終了タイミングまでの間の所定割合経過時点（例えば中間点）としても良い。
ＩＶＯリミッタ値算出部２０４では、前記バルブ直撃率に基づいて吸気バルブ１０５の開弁タイミングＩＶＯの遅角リミッタ値を算出する。
【００３１】
本実施形態では、吸気バルブ１０５の開弁タイミングＩＶＯを進角させれば、バルブオーバーラップ量がその分増大し、逆に、開弁タイミングＩＶＯを遅角させれば、バルブオーバーラップ量がその分減少するから、前記開弁タイミングＩＶＯの遅角リミッタ値は、バルブオーバーラップ量の最小値を制限する値になる。
【００３２】
前記バルブ直撃率とバルブオーバーラップ量との間には、図３に示すような相関がある。
即ち、バルブオーバーラップ量が最小限界値よりも小さくなると、燃焼が悪化するが、前記燃焼が悪化するオーバーラップ量の最小限界値は、バルブ直撃率が大きくなるほどより小さくなる。
【００３３】
換言すれば、バルブ直撃率が大きい場合には、燃焼を悪化させることなくバルブオーバーラップ量をより小さくすることが可能である。
そこで、前記ＩＶＯリミッタ値算出部２０４では、直撃率が大きいときほど、より小さなバルブオーバーラップ量を許容すべく、吸気バルブ１０５の開弁タイミングＩＶＯの遅角リミッタ値をより遅角側に設定する。
【００３４】
比較部２０５には、前記ＩＶＯ算出部２０２で算出された吸気バルブ１０５の開弁タイミングＩＶＯと、前記ＩＶＯリミッタ値算出部２０４で算出された開弁タイミングＩＶＯの遅角リミッタ値とを比較する。
【００３５】
そして、ＩＶＯ算出部２０２で設定された要求開弁タイミングＩＶＯが遅角リミッタ値よりも遅角側であるとき、即ち、要求のバルブオーバーラップ量が許容される最小バルブオーバーラップ量よりも小さいときには、開弁タイミングＩＶＯを遅角リミッタ値に変更して、バルブオーバーラップ量が許容レベルを下回ることがないようにする。
【００３６】
一方、ＩＶＯ算出部２０２で設定された要求開弁タイミングＩＶＯが遅角リミッタ値よりも進角側であるとき、即ち、要求のバルブオーバーラップ量が許容される最小バルブオーバーラップ量よりも大きいときには、ＩＶＯ算出部２０２で設定された要求開弁タイミングＩＶＯをそのまま出力する。
【００３７】
ＩＶＯ制御部２０６では、前記比較部２０５から出力される開弁タイミングＩＶＯに応じて可変バルブタイミング機構ＶＴＣ１１３を制御し、吸気バルブ１０５の実際の開弁タイミングが、前記比較部２０５から出力される開弁タイミングＩＶＯに一致するようにする。
【００３８】
上記のように、バルブ直撃率に応じてバルブオーバーラップ量の最小値（吸気バルブ１０５の開弁タイミングの遅角限界）を設定する構成であれば、燃焼（ＨＣ特性）を悪化させることなく、バルブオーバーラップ量を最大限に小さくできる。
【００３９】
従って、バルブオーバーラップ量をなるべく小さくすることが要求される冷機時に、ＨＣ特性を悪化させない最小のバルブオーバーラップ量に制御することができ、バルブオーバーラップ量を小さくすることによる暖機促進効果を最大限に得ることができる。
【００４０】
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁制御装置において、
前記バルブ直撃率が大きいときほど最小バルブオーバーラップ量を小さく設定することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。
【００４１】
かかる構成によると、バルブ直撃率が大きくなるほど、ＨＣ特性を悪化させずにバルブオーバーラップ量をより小さくできることに対応して、バルブオーバーラップ量を、ＨＣ特性を悪化させることなく最小限に制御できる。
（ロ）請求項２記載の内燃機関の可変動弁制御装置において、
前記燃料噴射弁による噴射タイミングとして可変制御される噴射終了タイミング又は噴射開始タイミングに基づいて前記バルブ直撃率を算出することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。
【００４２】
かかる構成によると、噴射量によって可変に制御される噴射終了タイミング又は噴射開始タイミングに基づいてバルブ直撃率を推定する。
（ハ）請求項２記載の内燃機関の可変動弁制御装置において、
前記燃料噴射弁による噴射開始タイミングから噴射終了タイミングまでの間の所定割合経過時点に基づいて前記バルブ直撃率を算出することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。
【００４３】
かかる構成によると、前記所定割合の設定により、直撃率の推定により適切な噴射タイミングを検出させることができ、直撃率の推定精度を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態における内燃機関のシステム構成図。
【図２】実施の形態におけるバルブオーバーラップ量の制御を示す制御ブロック図。
【図３】バルブオーバーラップ量とバルブ直撃率との相関を示す線図。
【符号の説明】
１０１…内燃機関，１０５…吸気バルブ，１０７…排気バルブ，１１３…可変バルブタイミング機構ＶＴＣ，１１４…エンジンコントロールユニット，１３０…吸気ポート，１３１…燃料噴射弁，２０１…要求Ｏ／Ｌ算出部，２０２…ＩＶＯ算出部，２０３…バルブ直撃率算出部，２０４…ＩＶＯリミッタ算出部，２０５…比較部，２０６…ＩＶＯ制御部
【図１】
2004353557.tif 000003
【図２】
2004353557.tif 000004
【図３】
2004353557.tif 000005