JP2004092420A - Start control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関の始動性を向上するために適切な吸気量を確保する。
【解決手段】内燃機関の吸気弁をリフトさせるための動弁装置であって、吸気弁の開弁量を変更可能な動弁装置を備える。内燃機関の始動が開始されたときに通常の制御に従うと吸気弁の開弁量が特定の開弁量とされる。内燃機関の始動が開始されてから所定期間において吸気弁の開弁量が上記特定の開弁量よりも増大せしめられる。
【選択図】 図7An appropriate intake air amount is secured to improve the startability of an internal combustion engine.
Kind Code: A1 A valve train for lifting an intake valve of an internal combustion engine, comprising a valve train capable of changing an opening amount of the intake valve. If the normal control is performed when the start of the internal combustion engine is started, the opening amount of the intake valve is set to a specific opening amount. During a predetermined period after the start of the internal combustion engine is started, the opening amount of the intake valve is made larger than the specific opening amount.
[Selection diagram] FIG.
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の始動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関の吸気弁をリフト(開弁)させるための動弁装置であって、吸気弁の閉弁タイミングが連続的に変更可能となっている動弁装置が、特開2001−152884号公報に開示されている。当該公報に記載の動弁装置では、吸気弁を最も遅いタイミング(以下、最遅角タイミングと称す)でもって閉弁させる状態で内燃機関の運転が停止せしめられるので、吸気弁が最遅角タイミングでもって閉弁せしめられる状態で、内燃機関が始動せしめられる。
【0003】
ところで、内燃機関の始動において、理想とする機関回転数の上昇過程を得るためには、適切な吸気量を確保することが必要となる。ところが、上記公報において、最遅角タイミングが吸気下死点よりも遅いタイミングである場合、燃焼室内のピストンが吸気下死点を越えてからも或る期間に亘って吸気弁が開弁していることになる。したがって、内燃機関の始動が行われている間(以下、機関指始動中と称す)、燃焼室内にいったん吸入された空気がピストンによって燃焼室から吸気通路へと排出されてしまい、結果として、燃焼室内に吸入される空気の量(吸気量)が少なくなってしまう。このように機関始動中において吸気量が少なくなってしまうことを避けるために、上記公報では、最遅角タイミングが吸気下死点近傍のタイミングとされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このように、内燃機関の始動においては、その始動性を向上するために適切な吸気量を確保するという要請がある。そこで、本発明の目的は、内燃機関の始動性を向上するために適切な吸気量を確保することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、1番目の発明では、内燃機関の吸気弁をリフトさせるための動弁装置であって、吸気弁の開弁量を変更可能な動弁装置を備え、内燃機関の始動が開始されたときに通常の制御に従うと吸気弁の開弁量が特定の開弁量とされる内燃機関の始動制御装置において、内燃機関の始動が開始されてから所定期間において吸気弁の開弁量が上記特定の開弁量よりも増大せしめられる。ここで、吸気弁の開弁量は、後述する実施形態のいて、吸気弁の作用角に相当する。また、ここで、所定期間は、例えば、内燃機関の始動が開始されてから燃焼室内における燃料の燃焼が安定するまで、あるいは、内燃機関の始動開始後に機関回転数が所定の値以上になるまでの期間である。また、内燃機関の始動が開始されてから所定期間において吸気弁の開弁量を増大するタイミングは、例えば、内燃機関の始動開始後に燃焼室内において燃料が初めて燃焼したとき、あるいは、内燃機関のイグニッションスイッチがオン状態とされたとき、あるいは、内燃機関のスタータがオン状態とされたときである。
2番目の発明では、1番目の発明において、内燃機関の始動開始後に燃焼室内において燃料が初めて燃焼したときに吸気弁の開弁量が上記特定の開弁量よりも増大せしめられる。
3番目の発明では、1または2番目の発明において、上記増大せしめられる吸気弁の開弁量の増大分が内燃機関の温度に応じて設定される。
4番目の発明では、1〜3番目の発明のいずれか1つにおいて、燃焼室内において燃料の燃焼が安定したと判定されたときに吸気弁の開弁量が上記通常の開弁量制御に従って設定される開弁量とされる。
5番目の発明では、4番目の発明において、燃焼室内における燃料の燃焼が安定したと判定され且つ内燃機関に対してアイドリング運転が要求されているときには吸気弁の開弁量がアイドリング運転時に要求される開弁量とされる。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を説明する。図1に本発明の動弁装置を示した。本発明の動弁装置1は、例えば、4ストローク圧縮自着火式のディーゼル内燃機関に搭載され、吸気弁2をリフト(開弁)させるものである。図1に示したように、動弁装置1は、カム3と、ロッカアーム4と、カム3からの駆動力をロッカアーム4に伝達するための駆動力伝達機構5とを具備する。駆動力伝達機構5は、カム3とロッカアーム4との間に配置されている。なお、カム3は内燃機関の駆動力によって中心Cc周りで回転せしめられる。また、ロッカアーム4は、各吸気弁2の先端に当接し、駆動力伝達機構5によって伝達されたカム3からの駆動力によって揺動軸線Cr周りで揺動可能とされている。
【0007】
図2に示したように、駆動力伝達機構5は、ローラ6を備えた入力アーム7と、一対の出力アーム8とを有する。これら入力アーム7および出力アーム8は、制御シャフト9上にその軸線周りでそれぞれ独立して揺動可能に取り付けられている。入力アーム7はローラ6を介してカム3に当接する。一方、出力アーム8はロッカアーム4に当接する。
【0008】
また、制御シャフト9上にはその軸線周りで揺動可能にギア機構10が取り付けられている。ギア機構10は周方向に延びる穴13を有する。この穴13に制御シャフト9から突出するピン14が係合するので、ギア機構10は制御シャフト9上にて摺動不能であるが、制御シャフト9上にて揺動可能である。また、ギア機構10は入力シャフト7と出力シャフト8とを接続している。したがって、入力シャフト7に入力されたカム3からの駆動力は、ギア機構10を介して出力シャフト8に伝達される。
また、ギア機構10は、1つのヘリカルギア11と、その両側に配置された一対のヘリカルギア12とを有する。中央のヘリカルギア(以下、中央ギアと称す)11は、入力アーム7の内周壁面上に螺旋状に設けられたヘリカルスプライン(図示せず)に噛合する。また、両側のヘリカルギア(以下、側方ギアと称す)12は、それぞれ、出力アーム8の内周壁面上に螺旋状に設けられたヘリカルスプライン(図示せず)に噛合する。
【0009】
本発明では、ギア機構10が制御シャフト9によってその軸線方向に沿って図2に示した方向Rへと摺動せしめられると、ギア機構10は入力アーム7および出力アーム8に対して方向Rへと移動する。この場合、ギア機構10の各ヘリカルギア11,12と各アーム7,8のヘリカルスプラインとの作用によって、制御シャフト9の軸線を中心とした入力アーム7と出力アーム8との間の角度(以下、アーム間の角度と称す)が大きくなるように、入力アーム7と出力アーム8とが制御シャフト9の軸線周りで互いに反対方向に回動せしめられる。なお、ギア機構10が図2に示した方向Rへと最も摺動せしめられたとき、すなわち、アーム間の角度が最も大きくされたときの入力アーム7と出力アーム8との位置関係は、図3に示されている。
【0010】
一方、ギア機構10が制御シャフト9によってその軸線方向に沿って図2に示した方向Fへと摺動せしめられると、ギア機構10は入力アーム7および出力アーム8に対して方向Fへと移動する。この場合、ギア機構10の各ヘリカルギア11,12と各アーム7,8のヘリカルスプラインとの作用によって、制御シャフト9の軸線を中心とした入力アーム7と出力アーム8との間の角度(アーム間の角度)が小さくなるように、入力アーム7と出力アーム8とが制御シャフト9の軸線周りで互いに反対方向に回動せしめられる。なお、ギア機構10が図2に示した方向Fへと最も摺動せしめられたとき、すなわち、アーム間の角度が最も小さくされたときの入力アーム7と出力アーム8との位置関係は、図4に示されている。
【0011】
図3(A)に示されているように、カム3は方向Rへと回転せしめられるが、入力アーム7のローラ6に当接しているカム3の部分がベース円部分Cである間においては、カム3は入力アーム7を制御シャフト9上で揺動させないので、ギア機構10も制御シャフト9上で揺動せしめられず、出力アーム8も制御シャフト9上で揺動せしめられていない。したがって、このとき、出力アーム8はロッカアーム4をその揺動軸線Cr周りで揺動させることはないので、吸気弁2はリフトされていない。
【0012】
一方、図3(B)に示されているように、カム3の突出部分が入力アーム7のローラ6に当接するようになると、カム3は入力アーム7を制御シャフト9上で揺動させるので、ギア機構10も制御シャフト9上で揺動せしめられ、出力アーム8も制御シャフト9上で揺動せしめられる。そして、このとき、出力アーム8はロッカアーム4をその揺動軸線Cr周りで揺動させるので、吸気弁2がリフトせしめられる。
【0013】
ここで、図3に示した例では、制御シャフト9の軸線を中心とした入力アーム7と出力アーム8との間の角度(アーム間の角度)が最も大きくされており、したがって、吸気弁2は最大作用角および最大リフト量でもってリフトせしめられる。すなわち、吸気弁2は最大の開弁量でもってリフトせしめられ、このときに、燃焼室内に吸入される空気の量(吸気量)は最大の量である。
【0014】
一方、図4に示した例でも、入力アーム7のローラ6に当接しているカム3の部分がベース円部分Cである間においては、出力アーム8はロッカアーム4をその揺動軸線Cr周りで揺動させることはないので、吸気弁2はリフトされていない。一方、図4(B)に示されているように、カム3の突出部が入力アーム7のローラ6に当接するようになると、カム3は入力アーム7を制御シャフト9上で揺動させるので、出力アーム8が制御シャフト9上で揺動せしめられる。
【0015】
ところが、図4に示した例では、制御シャフト9の軸線を中心とした入力アーム7と出力アーム8との間の角度(アーム間の角度)が最も小さくされており、本実施形態では、このとき、出力アーム8が制御シャフト9上で揺動したとしても、出力アーム8はロッカアーム4をその揺動軸線Cr周りで揺動させることはなく、したがって、吸気弁2はリフトせしめられず、吸気弁2の作用角およびリフト量は零である。
【0016】
本実施形態では、制御シャフト9の軸線を中心とした入力アーム7と出力アーム8との間の角度(アーム間の角度)は、最も大きい角度と最も小さい角度との間で連続的に変更可能である。したがって、本実施形態によれば、図5に示したように、吸気弁2の作用角および最大リフト量が連続的に変更可能である。本実施形態において吸気弁2の作用角とその最大リフト量とは、吸気弁2の作用角が大きくなるほど吸気弁2の最大リフト量も大きくなる関係にある。また、本実施形態では、吸気弁2の作用角が大きくなるほど燃焼室内に吸入される空気の量(吸気量)が多くなる傾向にある。なお、図5において、横軸は作用角を示し、縦軸はリフト量を示している。
【0017】
ところで、本発明では、内燃機関の始動が開始されると、内燃機関のクランキングが行われる。そして、燃焼室内において燃料が燃焼し始め、やがて、燃料が安定して燃焼するようになる。ここで、内燃機関の始動が開始されてから短時間のうちに燃焼室内における燃料の燃焼を安定させるためには、吸気量を比較的多く確保し、燃焼室内において燃料を燃焼し易くすべきである。
【0018】
一方、本発明において吸気弁の作用角を決定する通常の制御によれば、吸気弁の作用角は、良好な排気エミッションが維持される作用角、あるいは、高い燃費が維持される作用角とされる。そして、この通常の制御によれば、内燃機関の始動が開始されたときにおける吸気弁の作用角は、燃料を燃焼させるのに十分な吸気量を確保するのには不十分な作用角とされ、特に、このときに内燃機関に要求される運転がアイドリング運転である場合には、吸気弁の作用角は極めて小さい作用角とされる。このように、本発明の通常の制御によると、内燃機関の始動が開始されたときに十分な吸気量が確保されないので、内燃機関の始動性を満足できない。
【0019】
ところが、本発明では、内燃機関の始動開始後の所定期間において、吸気弁2の作用角が増大せしめられる。詳細には、第1実施形態では、内燃機関の始動が開始されてから燃焼室内における燃料の燃焼が安定するまで(以下、機関始動中と称す)に、吸気弁2の作用角が増大せしめられる。特に、第1実施形態では、内燃機関の始動が開始されてから燃焼室内において燃料が初めて燃焼したときに、吸気弁2の作用角が増大せしめられる。すなわち、この場合、内燃機関の始動が開始されてから燃焼室内において燃料が初めて燃焼した後に初めて到来する吸気行程から吸気弁2の作用角が増大せしめられる。
【0020】
例えば、4ストローク内燃機関においては、図6に示したように、各燃焼室において吸気行程IN、圧縮行程CO、膨張行程PO、および、排気行程EXが行われるが、ここで、図6において20で指し示した膨張行程POにおいて燃料が初めて燃焼したと判定されたときには、図6において21で指し示した吸気行程INから吸気弁2の作用角が増大せしめられる。これによれば、内燃機関の始動が開始されてから燃焼室内における燃料の燃焼が安定するまでに、吸気量が多くなるので、燃焼室内において燃料が燃焼しやすくなり、したがって、内燃機関の始動性が向上する。
【0021】
また、本発明の第2実施形態では、内燃機関の始動が開始されてから内燃機関のクランキングが行われている間に、吸気弁2の作用角が増大せしめられる。これによっても、内燃機関の始動が開始されてから内燃機関のクランキングが行われている間に、吸気量が多くなるので、燃料が燃焼しやすくなり、したがって、内燃機関の始動性が向上する。
【0022】
なお、上述した実施形態では、機関回転数が予め定められた機関回転数(以下、第1の機関回転数と称す)以上となったことをもって、燃焼室において燃料が初めて燃焼したと判定される。また、上述した実施形態では、機関回転数が第1の機関回転数よりも大きい機関回転数(以下、第2の機関回転数と称す)以上となったことをもって、燃焼室内における燃料の燃料が安定していると判定される。また、上述した実施形態では、燃焼室内において燃料が安定して燃焼し始めたときに、吸気弁2の作用角は通常の制御にて設定される値、例えば、このときに内燃機関に要求される運転がアイドリング運転であれば、アイドリング運転時に要求される作用角とされる。
【0023】
また、上述した実施形態において、内燃機関の始動開始後に機関回転数が所定の値以上になるまでに、あるいは、イグニッションスイッチがオン状態とされたとき、あるいは、内燃機関のスタータがオン状態とされたときに、吸気弁2の作用角を増大せしめるようにしてもよい。
【0024】
図7は内燃機関の始動が開始されたときに本発明に従って吸気弁の作用角が制御されたときの吸気弁の作用角などの推移の一例を示したタイムチャートを示している。図7において、(A)はイグニッションスイッチの作動状態Sを示し、(B)は機関回転数Nを示し、(C)は吸気弁2の作用角Aを示し、(D)は時刻tを示している。
【0025】
図7の例では、時刻t0においてイグニッションスイッチの作動状態Sがオン状態とされる。これにより、内燃機関のスタータが作動され、内燃機関のクランキングが開始されるので、機関回転数Nが徐々に増大する。このとき、吸気弁2の目標作用角は第2の値βに設定されており、したがって、吸気弁2の作用角Aは第2の値βになっている。
【0026】
時刻t0以降、内燃機関のクランキングが継続して行われ、機関回転数Nが増大し、やがて、時刻t2において燃焼室内において燃料が燃焼し始め、第1の機関回転数N1に達する。ここで、図7の例では、機関回転数Nが第1の機関回転数N1に達したことをもって、燃焼室内において燃料が燃焼し始めたと推定され、吸気弁2の目標作用角が第2の値βから第1の値αに切り換えられる。したがって、吸気弁2の作用角Aが第1の値αに向かって一気に増大し、これにより、吸気量が多くなり、機関回転数Nが一気に増大する。
【0027】
やがて、時刻t4において燃焼室内における燃料の燃焼が安定し、機関回転数Nが第2の機関回転数N2に達する。ここで、図7の例では、機関回転数Nが第2の機関回転数N2に達したことをもって、燃焼室内において燃料が安定して燃焼し始めたと推定され、吸気弁2の目標作用角が第2の値βに戻される。したがって、吸気弁2の作用角Aが第2の値βに向かって一気に小さくなる。ここで、吸気弁2の作用角Aが小さくなったとしても、既に燃料の燃焼が安定していることから、機関回転数Nは急激には低下せず、時刻t4後に若干上昇した後に徐々に低下し、時刻t8以降、アイドリング時に要求される機関回転数Ni近傍で推移するようになる。
【0028】
これによれば、内燃機関の始動性が向上する。また、これによれば、内燃機関の始動が開始されたときに吸気弁の作用角を増大しない場合に比べても、内燃機関の始動性が向上する。この内燃機関の始動が開始されたときに吸気弁の作用角を増大しない場合の吸気弁の作用角の推移の一例のタイムチャートを図8に示した。図8において(A)〜(D)は、図7の(A)〜(D)に対応する。
【0029】
図8の例では、時刻t0においてイグニッションスイッチの作動状態Sがオン状態とされる。これにより、内燃機関のクランキングが開始されるので、機関回転数Nが徐々に増大する。このとき、図8の例では、吸気弁の目標作用角は第2の値βに設定されており、したがって、吸気弁の作用角Aは第2の値βになっている。
【0030】
時刻t0以降、内燃機関のクランキングが継続して行われ、機関回転数Nが増大し、やがて、時刻t2において第1の機関回転数N1に達する。ここで、図8の例では、機関回転数Nが第1の機関回転数N1に達したとしても、何ら、吸気弁の目標作用角は切り換えられない。したがって、吸気弁の作用角Aは第2の値βのままである。このため、時刻t2以降も、機関回転数Nは増大し続けるが、その平均増大率は小さく、したがって、時刻t8においてもアイドリング時に要求される機関回転数Niに達していない。このように、図8の例では、本発明に比べて、内燃機関の始動性が低い。
【0031】
ところで、排気エミッションを良好なものに維持し、あるいは、燃費を高く維持するためには、本発明に従って内燃機関の始動が開始されてから増大せしめられる吸気弁の作用角の増大分は小さいほうが好ましい。したがって、この吸気弁の作用角の増大分は、内燃機関の始動性と排気エミッションまたは燃費とを考慮して、できるだけ小さく設定されるべきである。ここで、内燃機関の始動性は燃焼室内における燃料の燃焼性に深く関係しており、燃料の燃焼性が高ければ、その分だけ、吸気弁の作用角の増大分を小さくしても、所望通りの内燃機関の始動性を確保することができる。
【0032】
そこで、上述した実施形態では、内燃機関の始動が開始されてから増大せしめられる吸気弁2の作用角の増大分は、内燃機関の温度に応じて設定される。具体的には、内燃機関の温度が高いほど燃料の燃焼性が高いことから、吸気弁2の作用角の増大分は内燃機関の温度が高いほど小さく設定される。これによれば、所望通りの内燃機関の始動性が確保され且つ排気エミッションが良好なものに維持され、あるいは、所望通りの内燃機関の始動性が確保され且つ燃費が高く維持される。なお、内燃機関の温度は、例えば、内燃機関を冷却するための冷却水の温度、または、内燃機関内を潤滑するための潤滑オイルの温度から推定される。
【0033】
なお、本発明では、通常、動弁装置1のギア機構10は、内燃機関からの駆動力でもって駆動せしめられる機械式の油圧ポンプからの油圧でもって、制御シャフト9上を摺動せしめられる。ところが、機関始動中においては機関回転数が小さく、油圧ポンプからの油圧が小さく、吸気弁2の作用角を増大するべくギア機構10を十分に制御シャフト9上で摺動させることができない。そこで、本発明では、電動式の油圧ポンプからの油圧でもって、ギア機構10を駆動可能としておき、機関始動中においては、この電動式の油圧ポンプおよび機械式の油圧ポンプからの油圧でもって、あるいは、この電動式の油圧ポンプのみからの油圧でもって、ギア機構10を制御シャフト9上で摺動させるようにしている。
【0034】
図9は機関始動時に本発明に従って吸気弁の作用角を制御するためのフローチャートの一例を示している。図9に示したフローチャートでは、始めに、ステップ10において、イグニッションフラグFigがセットされている(Fig=1)か否かが判別される。ここで、イグニッションフラグFigは、イグニッションスイッチがオン状態とされるとセットされ、内燃機関のクランキングが終了するとリセットされるフラグである。ステップ10において、Fig=1であると判別されたときには、ルーチンはステップ11に進む。ステップ10において、Fig=0であると判別されたときには、ルーチンは終了する。
【0035】
ステップ11では、電動式の油圧ポンプが作動せしめられ、次いで、ステップ12において、内燃機関のクランキングが開始され、次いで、ルーチンはステップ13に進む。
【0036】
ステップ13では、機関回転数Nが予め定められた第1の機関回転数N1以上である(N≧N1)か否かが判別される。ここで、第1の機関回転数N1は、上述した実施形態における第1の機関回転数である。ステップ13において、N<N1であると判別されたときには、ルーチンは再びステップ13に戻る。すなわち、ステップ13において、N≧N1であると判別されるまで、ステップ13が繰り返される。一方、ステップ13において、N≧N1であると判別されたときには、ルーチンはステップ14に進んで、吸気弁2の目標作用角Aが予め定められた第1の値αに設定される。したがって、これにより、吸気弁2の作用角が予め定められた第1の値αとなるように動弁装置1が駆動される。なお、第1の値αは、上述した実施形態における第1の値である。
【0037】
次いで、ステップ15において、機関回転数Nが予め定められた第2の機関回転数N2以上である(N≧N2)か否かが判別される。ここで、第2の機関回転数N2は、上述した実施形態における第2の機関回転数である。ステップ15において、N<N2であると判別されたときには、ルーチンは再びステップ15に戻る。すなわち、ステップ15において、N≧N2であると判別されるまで、ステップ15が繰り返される。一方、ステップ15において、N≧N2であると判別されたときには、ルーチンはステップ16に進んで、吸気弁2の目標作用角Aが予め定められた第2の値βに設定される。したがって、これにより、吸気弁2の作用角が予め定められた第2の値βとなるように動弁装置1が駆動される。なお、第2の値βは、上述した実施形態における第2の値である。
【0038】
なお、上述した実施形態において、電動式の油圧ポンプの代わりに、電動式のアクチュエータを採用してもよい。この場合、電動式のアクチュエータによって動弁装置を駆動可能としておき、本発明に従って機関始動中に吸気弁の作用角を増大すべきときには、機械式の油圧ポンプからの油圧と電動式のアクチュエータからの動力とによって、あるいは、電動式のアクチュエータからの動力のみによって、吸気弁の作用角を大きくするべく動弁装置が駆動せしめられる。
【0039】
また、種々の理由(例えば、動弁装置の構造上の理由)で内燃機関の運転が停止せしめられたときに吸気弁の作用角が自然に或る特定の作用角となり、内燃機関の始動が開始されたときにこの特定の作用角でもって吸気弁がリフトせしめられるようになっており、ここで、この特定の作用角が内燃機関の始動が開始されてから短時間のうちに燃料の燃焼を安定させるのには不十分な吸気量しか確保されない作用角である場合にも、本発明は適用可能である。
【0040】
また、種々の理由で内燃機関の運転が停止せしめられたときに吸気弁の作用角が強制的に或る特定の作用角とされ、内燃機関の始動が開始されたときにこの特定の作用角でもって吸気弁がリフトせしめられるようになっており、ここで、この特定の作用角が内燃機関の始動が開始されてから短時間のうちに燃料の燃焼を安定させるのには不十分な吸気量しか確保されない作用角である場合にも、本発明は適用可能である。
【0041】
【発明の効果】
1番目の発明によれば、内燃機関の始動が開始されてから所定期間において、吸気弁の開弁量が増大せしめられるので、内燃機関の始動性が向上する。すなわち、本発明によれば、内燃機関の始動性を向上するために適切な吸気量が確保される。
また、適切な吸気量の確保は、特に、内燃機関の始動開始後に燃焼室内において燃料が初めて燃焼したときから必要となる。ここで、2番目の発明によれば、内燃機関の始動開始後に燃焼室内において燃料が初めて燃焼したときに吸気弁の開弁量が増大せしめられるので、より効率よく、適切な吸気量が確保される。
また、内燃機関の始動性は内燃機関の温度の影響を受ける。ここで、3番目の発明によれば、吸気弁の開弁量の増大分が内燃機関の温度に応じて設定されるので、より精度よく、適切な吸気量が確保される。
また、燃焼室内において燃料の燃焼が安定したときには、もはや、吸気弁の開弁量を増大しておく必要がなくなる。ここで、4番目の発明によれば、この場合に、吸気弁の開弁量が通常の開弁量制御に従って設定される開弁量とされるので、より精度よく、適切な吸気量が確保される。
また、燃焼室内において燃料の燃焼が安定したときには、もはや、吸気量の開弁量を増大しておく必要がなくなり、このときに、内燃機関に対してアイドリング運転が要求されているときには、吸気弁の開弁量をアイドリング運転時に要求される開弁量とすべである。ここで、5番目の発明によれば、この場合に、吸気弁の開弁量がアイドリング運転時に要求される開弁量とされるので、より精度よく、適切な吸気量が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の動弁装置を示した図である。
【図2】本発明の動弁装置の駆動力伝達機構を詳細に示した図である。
【図3】本発明の動弁装置が最大作用角でもって吸気弁をリフトするところを示した図である。
【図4】本発明の動弁装置が最小作用角でもって吸気弁をリフトするところを示した図である。
【図5】本発明の動弁装置によって達成可能な吸気量のリフト曲線を示した図である。
【図6】各燃焼室において各行程が行われるタイミングを示した図である。
【図7】内燃機関の始動が開始されたときに本発明に従って吸気弁の作用角が制御されたときの吸気弁の作用角などの推移を示したタイムチャートである。
【図8】本発明とは異なる始動時作用角制御に従って吸気弁の作用角が制御されたときの機関回転数などの推移を示したタイムチャートである。
【図9】本発明の始動時作用角制御を実行するフローチャートの一例を示した図である。
【符号の説明】
1…動弁装置
2…吸気弁
3…カム
4…ロッカアーム
5…駆動力伝達機構
7…入力アーム
8…出力アーム
9…制御シャフト
10…ギア機構[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a start control device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-152888 discloses a valve gear for lifting (opening) an intake valve of an internal combustion engine, wherein the valve closing timing of the intake valve can be continuously changed. It has been disclosed. In the valve train described in the publication, the operation of the internal combustion engine is stopped in a state where the intake valve is closed at the latest timing (hereinafter, referred to as a maximum delay timing). The internal combustion engine is started with the valve closed.
[0003]
By the way, in starting the internal combustion engine, it is necessary to secure an appropriate intake air amount in order to obtain an ideal process of increasing the engine speed. However, in the above publication, when the most retarded timing is a timing later than the intake bottom dead center, the intake valve opens for a certain period even after the piston in the combustion chamber exceeds the intake bottom dead center. Will be. Therefore, while the internal combustion engine is being started (hereinafter referred to as engine finger starting), air once drawn into the combustion chamber is discharged from the combustion chamber to the intake passage by the piston, and as a result, The amount of air drawn into the room (the amount of intake air) is reduced. In order to prevent the intake air amount from decreasing during the start of the engine as described above, in the above-mentioned publication, the most retarded timing is a timing near the intake bottom dead center.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when starting the internal combustion engine, there is a demand to secure an appropriate intake air amount in order to improve the startability. Therefore, an object of the present invention is to secure an appropriate intake air amount in order to improve the startability of an internal combustion engine.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention provides a valve train for lifting an intake valve of an internal combustion engine, the valve train including a valve train capable of changing a valve opening amount of the intake valve. In a start control apparatus for an internal combustion engine in which the opening amount of an intake valve is set to a specific opening amount when normal control is performed when the start of the engine is started, the intake valve is opened for a predetermined period after the start of the internal combustion engine. The valve opening amount is made larger than the specific valve opening amount. Here, the opening amount of the intake valve corresponds to the operating angle of the intake valve in the embodiment described later. Here, the predetermined period is, for example, from when the start of the internal combustion engine is started until the combustion of fuel in the combustion chamber is stabilized, or until the engine speed becomes equal to or higher than a predetermined value after the start of the internal combustion engine. Period. Further, the timing of increasing the opening amount of the intake valve for a predetermined period after the start of the internal combustion engine is, for example, when the fuel first burns in the combustion chamber after the start of the internal combustion engine, or when the ignition of the internal combustion engine is started. This is when the switch is turned on or when the starter of the internal combustion engine is turned on.
According to a second aspect, in the first aspect, the opening amount of the intake valve is made larger than the specific opening amount when fuel first burns in the combustion chamber after the start of the internal combustion engine.
In a third aspect based on the first or second aspect, the increased amount of the increased opening amount of the intake valve is set according to the temperature of the internal combustion engine.
According to a fourth aspect, in any one of the first to third aspects, when it is determined that the combustion of the fuel in the combustion chamber is stable, the opening amount of the intake valve is set in accordance with the normal opening amount control. To be opened.
In a fifth aspect, in the fourth aspect, when it is determined that the fuel combustion in the combustion chamber is stable and the idling operation is required for the internal combustion engine, the opening amount of the intake valve is required during the idling operation. Valve opening.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a valve train according to the present invention. The
[0007]
As shown in FIG. 2, the driving
[0008]
A
The
[0009]
In the present invention, when the
[0010]
On the other hand, when the
[0011]
As shown in FIG. 3A, the
[0012]
On the other hand, as shown in FIG. 3B, when the projecting portion of the
[0013]
Here, in the example shown in FIG. 3, the angle between the
[0014]
On the other hand, in the example shown in FIG. 4 as well, while the portion of the
[0015]
However, in the example shown in FIG. 4, the angle between the
[0016]
In the present embodiment, the angle between the
[0017]
By the way, in the present invention, when starting of the internal combustion engine is started, cranking of the internal combustion engine is performed. Then, the fuel starts to be burned in the combustion chamber, and eventually the fuel is stably burned. Here, in order to stabilize the combustion of the fuel in the combustion chamber within a short time after the start of the internal combustion engine, a relatively large intake air amount should be secured to facilitate the combustion of the fuel in the combustion chamber. is there.
[0018]
On the other hand, according to the normal control for determining the operating angle of the intake valve in the present invention, the operating angle of the intake valve is set to an operating angle at which good exhaust emission is maintained or an operating angle at which high fuel efficiency is maintained. You. According to this normal control, the operating angle of the intake valve when the start of the internal combustion engine is started is set to an operating angle that is insufficient to secure a sufficient intake air amount to burn fuel. In particular, when the operation required for the internal combustion engine at this time is an idling operation, the operating angle of the intake valve is set to an extremely small operating angle. As described above, according to the normal control of the present invention, a sufficient intake air amount is not secured when the start of the internal combustion engine is started, so that the startability of the internal combustion engine cannot be satisfied.
[0019]
However, in the present invention, the operating angle of the
[0020]
For example, in a four-stroke internal combustion engine, as shown in FIG. 6, the intake stroke IN, the compression stroke CO, the expansion stroke PO, and the exhaust stroke EX are performed in each combustion chamber. When it is determined that fuel has burned for the first time in the expansion stroke PO indicated by, the working angle of the
[0021]
Further, in the second embodiment of the present invention, the operating angle of the
[0022]
In the above-described embodiment, it is determined that fuel has burned for the first time in the combustion chamber when the engine speed is equal to or higher than a predetermined engine speed (hereinafter, referred to as a first engine speed). . Further, in the above-described embodiment, when the engine speed is equal to or higher than the engine speed (hereinafter, referred to as the second engine speed) higher than the first engine speed, the fuel of the fuel in the combustion chamber is increased. It is determined that it is stable. Further, in the above-described embodiment, when the fuel starts to stably burn in the combustion chamber, the operating angle of the
[0023]
Further, in the above-described embodiment, the engine speed is set to a predetermined value or more after the start of the internal combustion engine, or when the ignition switch is turned on, or the starter of the internal combustion engine is turned on. In such a case, the operating angle of the
[0024]
FIG. 7 is a time chart showing an example of transition of the operating angle of the intake valve when the operating angle of the intake valve is controlled according to the present invention when the start of the internal combustion engine is started. 7, (A) shows the operation state S of the ignition switch, (B) shows the engine speed N, (C) shows the operating angle A of the
[0025]
In the example of FIG. 7, the operation state S of the ignition switch is turned on at time t0. As a result, the starter of the internal combustion engine is operated, and cranking of the internal combustion engine is started, so that the engine speed N gradually increases. At this time, the target operating angle of the
[0026]
After the time t0, the cranking of the internal combustion engine is continuously performed, the engine speed N increases, and at a time t2, the fuel starts burning in the combustion chamber, and reaches the first engine speed N1. Here, in the example of FIG. 7, when the engine speed N reaches the first engine speed N1, it is estimated that the fuel has started to be burned in the combustion chamber, and the target operating angle of the
[0027]
Eventually, at time t4, the combustion of the fuel in the combustion chamber is stabilized, and the engine speed N reaches the second engine speed N2. Here, in the example of FIG. 7, when the engine speed N reaches the second engine speed N2, it is estimated that the fuel has started to stably burn in the combustion chamber, and the target operating angle of the
[0028]
According to this, the startability of the internal combustion engine is improved. Further, according to this, the startability of the internal combustion engine is improved as compared with the case where the operating angle of the intake valve is not increased when the start of the internal combustion engine is started. FIG. 8 is a time chart showing an example of transition of the operating angle of the intake valve when the operating angle of the intake valve is not increased when the start of the internal combustion engine is started. In FIG. 8, (A) to (D) correspond to (A) to (D) in FIG.
[0029]
In the example of FIG. 8, the operation state S of the ignition switch is turned on at time t0. As a result, cranking of the internal combustion engine is started, so that the engine speed N gradually increases. At this time, in the example of FIG. 8, the target operating angle of the intake valve is set to the second value β, and therefore, the operating angle A of the intake valve is the second value β.
[0030]
After time t0, cranking of the internal combustion engine is continuously performed, the engine speed N increases, and eventually reaches the first engine speed N1 at time t2. Here, in the example of FIG. 8, even if the engine speed N reaches the first engine speed N1, the target operating angle of the intake valve cannot be switched at all. Therefore, the operating angle A of the intake valve remains at the second value β. For this reason, even after time t2, the engine speed N continues to increase, but the average rate of increase is small, and therefore, even at time t8, the engine speed Ni required at idling has not been reached. Thus, in the example of FIG. 8, the startability of the internal combustion engine is lower than in the present invention.
[0031]
By the way, in order to maintain good exhaust emission or high fuel efficiency, it is preferable that the increase in the operating angle of the intake valve, which is increased after the start of the internal combustion engine according to the present invention, is small. . Therefore, the increase in the operating angle of the intake valve should be set as small as possible in consideration of the startability of the internal combustion engine and the exhaust emission or fuel consumption. Here, the startability of the internal combustion engine is closely related to the combustibility of the fuel in the combustion chamber, and the higher the combustibility of the fuel, the smaller the increase in the operating angle of the intake valve is. The startability of the internal combustion engine as described above can be ensured.
[0032]
Therefore, in the above-described embodiment, the increase in the operating angle of the
[0033]
In the present invention, the
[0034]
FIG. 9 shows an example of a flowchart for controlling the operating angle of the intake valve according to the present invention when the engine is started. In the flowchart shown in FIG. 9, first, at
[0035]
In
[0036]
In
[0037]
Next, at
[0038]
In the embodiment described above, an electric actuator may be used instead of the electric hydraulic pump. In this case, the valve gear can be driven by an electric actuator, and when the operating angle of the intake valve should be increased during engine start according to the present invention, the hydraulic pressure from the mechanical hydraulic pump and the pressure from the electric actuator are used. The valve gear is driven by power or only by power from an electric actuator to increase the operating angle of the intake valve.
[0039]
Further, when the operation of the internal combustion engine is stopped for various reasons (for example, structural reasons of the valve gear), the operating angle of the intake valve naturally becomes a specific operating angle, and the internal combustion engine is started. When the engine is started, the intake valve is lifted by the specific operating angle. Here, the specific operating angle is set such that the combustion of the fuel is started within a short time after the start of the internal combustion engine. The present invention can also be applied to a case where the operating angle is such that only an insufficient amount of intake air is secured to stabilize.
[0040]
Further, when the operation of the internal combustion engine is stopped for various reasons, the operating angle of the intake valve is forcibly set to a specific operating angle, and when the internal combustion engine is started, this specific operating angle is started. The intake valve is then lifted, where this particular operating angle is insufficient to stabilize fuel combustion within a short time after the start of the internal combustion engine. The present invention is applicable to a working angle in which only an amount is secured.
[0041]
【The invention's effect】
According to the first aspect, the opening amount of the intake valve is increased for a predetermined period after the start of the internal combustion engine, so that the startability of the internal combustion engine is improved. That is, according to the present invention, an appropriate intake air amount is secured in order to improve the startability of the internal combustion engine.
In addition, it is necessary to secure an appropriate intake air amount especially when fuel is first burned in the combustion chamber after the start of the internal combustion engine. Here, according to the second aspect of the invention, when fuel is burned for the first time in the combustion chamber after the start of the internal combustion engine, the opening amount of the intake valve is increased, so that a more efficient and appropriate intake amount is secured. You.
Further, the startability of the internal combustion engine is affected by the temperature of the internal combustion engine. Here, according to the third aspect, the increase in the opening amount of the intake valve is set in accordance with the temperature of the internal combustion engine, so that a more accurate and appropriate intake amount is secured.
Further, when the combustion of the fuel in the combustion chamber is stabilized, it is no longer necessary to increase the opening amount of the intake valve. Here, according to the fourth invention, in this case, the opening amount of the intake valve is set to the opening amount set according to the normal opening amount control, so that a more accurate and appropriate intake amount is secured. Is done.
Further, when the combustion of the fuel in the combustion chamber is stabilized, it is no longer necessary to increase the opening amount of the intake air amount. At this time, when the idling operation is required for the internal combustion engine, the intake valve Should be the valve opening required during idling operation. Here, according to the fifth aspect, in this case, the opening amount of the intake valve is set to the opening amount required at the time of the idling operation, so that a more accurate and appropriate intake amount is secured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a valve train of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a driving force transmission mechanism of the valve train of the present invention in detail.
FIG. 3 is a view showing that the valve train of the present invention lifts the intake valve at the maximum operating angle.
FIG. 4 is a view showing a state in which the valve gear of the present invention lifts the intake valve with a minimum operating angle.
FIG. 5 is a view showing a lift curve of the intake air amount which can be achieved by the valve train of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing the timing at which each stroke is performed in each combustion chamber.
FIG. 7 is a time chart showing changes in the operating angle of the intake valve when the operating angle of the intake valve is controlled according to the present invention when the start of the internal combustion engine is started.
FIG. 8 is a time chart showing changes in the engine speed and the like when the operating angle of the intake valve is controlled according to a starting operating angle control different from the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing an example of a flowchart for executing a start-up operating angle control according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1. Valve train
2. Intake valve
3 ... Cam
4: Rocker arm
5. Driving force transmission mechanism
7 Input arm
8 Output arm
9 ... Control shaft
10 gear mechanism
Claims (5)
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Cited By (4)
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| JP2006077679A (en) * | 2004-09-09 | 2006-03-23 | Toyota Motor Corp | Control device for internal combustion engine |
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-
2002
- 2002-08-29 JP JP2002251612A patent/JP2004092420A/en active Pending
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