JP2006112277A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の気筒を備える内燃機関にかかり、詳しくは各気筒間における吸入空気量のばらつきを検出する検出装置を有する内燃機関に関するものである。 The present invention relates to an internal combustion engine having a plurality of cylinders, and more particularly to an internal combustion engine having a detection device that detects variations in the intake air amount among the cylinders.
多気筒内燃機関では、その吸気系部材の個体差や経時変化などによって、各気筒の吸入空気量にばらつきが生じることがある。吸入空気量のばらつきが大きくなると、例えば機関回転速度の変動を招く等、種々の不都合を招くこととなる。そこで従来、そうした不都合を回避するべく、吸入空気量ばらつきを検出する装置の設けられた内燃機関が種々提案されている。 In a multi-cylinder internal combustion engine, the intake air amount of each cylinder may vary due to individual differences in the intake system members and changes over time. When the variation in the intake air amount becomes large, various inconveniences such as, for example, fluctuations in the engine rotation speed are caused. In order to avoid such inconvenience, various internal combustion engines provided with a device for detecting variations in intake air amount have been proposed.
そうした検出装置を有する内燃機関としては、例えば特許文献1に記載のものが知られている。この内燃機関にあっては、複数の気筒それぞれに、気筒内の圧力を検出するための筒内圧センサが設けられている。そして、対応する筒内圧センサによって検出される気筒内圧力に基づいて吸入空気量が気筒毎に求められて、吸入空気量ばらつきが検出されるようになっている。
As an internal combustion engine having such a detection device, for example, the one described in
また、上記検出装置を有する内燃機関としては、特許文献2に記載のものも知られている。この内燃機関では、その吸気通路にあって複数の気筒から各別に延びる分岐通路が集合された部分(詳しくはサージタンク)に、吸入空気の圧力を検出するための吸気圧センサが設けられている。そして、この吸気圧センサによって、各気筒における空気吸入のタイミングで吸気圧が検出され、同吸気圧から吸入空気量が気筒毎に求められる。そしてこれにより、各気筒間での吸入空気量ばらつきが検出される。
ところで、上記特許文献1に記載の内燃機関にあっては、各気筒の吸入空気量をそれぞれ精度良く求めることができ、各気筒間での吸入空気量ばらつきについてもこれを精度良く検出することができる。しかしながら、全ての気筒に筒内圧センサを設ける必要があることから、これが構成の複雑化を招くこととなり、この点においてなお改善の余地を残すものとなっている。
By the way, in the internal combustion engine described in
一方、上記特許文献2に記載の内燃機関では、サージタンク内の吸気圧を検出する吸気圧センサ1つのみを用いて、全ての気筒についての吸入空気量を各別に検出することが可能である。しかしながら、内燃機関のサージタンク内では各気筒での空気吸入に伴う吸気圧変動が互いに干渉し合っているために、そうしたサージタンク内の吸気圧に基づき吸入空気量ばらつきを検出する特許文献2に記載の内燃機関では、高い検出精度を得ることが困難である。
On the other hand, in the internal combustion engine described in
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な検出構造をもって気筒間における吸入空気量のばらつきを正確に検出することの可能な内燃機関を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine capable of accurately detecting variations in the intake air amount between cylinders with a simple detection structure.
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
先ず、請求項1に記載の発明は、互いの吸気弁の開弁期間がオーバーラップしない状態となり得る気筒のみによって構成される気筒群を複数有し、それら気筒群毎に、各気筒に対して各別に接続された分岐通路が集合して接続される集合通路、及び同集合通路の吸気圧を検出する検出部を備えることをその要旨とする。
Hereinafter, means for achieving the above-described object and its operation and effects will be described.
First, the invention according to
同構成によれば、各気筒群についてそれぞれ、他気筒の吸気弁が開弁することによる圧力変動の影響が極めて小さい状況下で、所定気筒の吸気弁が開閉弁することによって生じる集合通路の吸気圧変動を検出することができるようになる。したがって、その吸気圧変動の大きさを各気筒について比較することにより、各気筒についてその吸入空気量のばらつきを正確に検出することができるようになる。しかも、吸気圧検出のための検出部を気筒毎に設ける場合とは異なり、簡単な検出構造をもって、そうした吸入空気量ばらつきを高い精度で検出することができる。 According to this configuration, for each cylinder group, the suction of the collecting passage caused by the opening and closing of the intake valve of the predetermined cylinder is performed in a state where the influence of the pressure fluctuation due to the opening of the intake valve of the other cylinder is extremely small. Pressure fluctuation can be detected. Therefore, by comparing the magnitude of the intake pressure fluctuation for each cylinder, it is possible to accurately detect the variation in the intake air amount for each cylinder. In addition, unlike the case where a detection unit for detecting the intake pressure is provided for each cylinder, such a variation in intake air amount can be detected with high accuracy with a simple detection structure.
なお、上記内燃機関には、以下の(A)及び(B)に記載する内燃機関が含まれる。
(A)いかなる運転領域にあっても同一の気筒群を構成する各気筒の吸気弁の開弁期間がオーバーラップしないようにそれら開弁期間が予め設定された内燃機関。
(B)機関運転状態に応じて同一の気筒群を構成する各気筒の吸気弁の開弁期間がオーバーラップする状態及びオーバーラップしない状態で切り替わる内燃機関。
The internal combustion engine includes the internal combustion engines described in the following (A) and (B).
(A) An internal combustion engine in which the valve opening periods are set in advance so that the valve opening periods of the intake valves of the cylinders constituting the same cylinder group do not overlap in any operating region.
(B) An internal combustion engine in which the valve opening periods of the intake valves of the respective cylinders constituting the same cylinder group are switched between an overlapping state and a non-overlapping state according to the engine operating state.
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関において、前記気筒群は、互いの排気弁の開弁期間がオーバーラップしない気筒のみによって構成されることをその要旨とする。
Further, the gist of the invention according to
同構成によれば、各気筒群についてそれぞれ、他気筒の排気弁の開閉弁に伴う排気圧変動による悪影響を極力回避しつつ、所定気筒の吸気弁の開閉弁に伴う吸気圧変動を検出することができるようになる。したがって、各気筒についてその吸入空気量のばらつきを一層正確に検出することができるようになる。 According to this configuration, for each cylinder group, detection of intake pressure fluctuations associated with the opening / closing valves of the predetermined cylinders while avoiding as much as possible the adverse effects of exhaust pressure fluctuations associated with the opening / closing valves of the exhaust valves of the other cylinders. Will be able to. Therefore, the variation in the intake air amount for each cylinder can be detected more accurately.
また、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の内燃機関において、前記吸気弁の開弁期間が短く設定されるときほどそのリフト量が小さくなるように同開弁期間を変更可能な変更機構を更に備えることをその要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the internal combustion engine of the first or second aspect, the valve opening period is set so that the lift amount becomes smaller as the valve opening period of the intake valve is set shorter. The gist is to further include a change mechanism that can be changed.
吸気弁の開弁期間を変更可能な変更機構として、吸気弁の開弁期間を短く設定するほどそのリフト量が小さくなるようにこれを変更するものを備える内燃機関では、アイドル運転時等、吸気弁の開弁期間が短く設定されてそのリフト量が小さくなるときほど、その開弁時において吸入空気の通過する間隙が狭くなる。また、そのようにリフト量が小さく設定されるアイドル運転時等、低負荷運転時においては、各気筒の吸入空気量のばらつきが大きいほど、それに起因する機関回転速度の変動増大等、その悪影響も大きなものとなる。すなわち、そうした内燃機関にあっては、吸気弁などへのデポジット付着による影響や変更機構の変更動作のばらつきによる影響を受け易いと云える。 In an internal combustion engine equipped with a mechanism for changing the intake valve opening period so that the lift amount becomes smaller as the intake valve opening period is set shorter, the internal combustion engine has an intake The shorter the valve opening period is set and the smaller the lift amount, the narrower the gap through which the intake air passes when the valve is opened. Also, during low load operation, such as during idle operation where the lift amount is set to be small, the greater the variation in the intake air amount of each cylinder, the more adverse effects such as increased fluctuations in engine rotation speed caused by it. It will be big. That is, in such an internal combustion engine, it can be said that the internal combustion engine is easily affected by the deposit adhesion to the intake valve or the like or the variation in the changing operation of the changing mechanism.
この点、上記構成によれば、そうした変更機構を備える内燃機関の吸入空気量ばらつきを正確に検出することができるようになる。更に、同構成の場合には、各気筒間での吸入空気量のばらつきを検出することにより、変更機構の作動が正常であるか否かを判断することも可能になる。すなわち、特定気筒の吸気弁の開弁期間がその目標とする期間と異なる場合には吸入空気量のばらつきが大きくなるため、これに基づいて変更機構が正常に作動しているか否かを判断することができる。 In this regard, according to the above configuration, it is possible to accurately detect the intake air amount variation of the internal combustion engine including such a change mechanism. Further, in the case of the same configuration, it is possible to determine whether or not the operation of the change mechanism is normal by detecting the variation in the intake air amount among the cylinders. That is, when the opening period of the intake valve of the specific cylinder is different from the target period, the variation in intake air amount becomes large, and based on this, it is determined whether or not the changing mechanism is operating normally. be able to.
また、請求項4に記載の発明は、請求項1又は2に記載の内燃機関において、同一の気筒群を構成する各気筒の吸気弁についてその開弁期間がオーバーラップする状態とオーバーラップしない状態とに変更可能な変更機構を更に備え、前記検出部は前記変更機構によって前記オーバーラップしない状態に変更されているときに前記吸気圧の検出を実行することをその要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the internal combustion engine according to the first or second aspect, a state in which the valve opening periods of the intake valves of the respective cylinders constituting the same cylinder group overlap with each other does not overlap. The change mechanism is further provided, and the detection unit performs the detection of the intake pressure when the change mechanism is changed to the non-overlapping state.
同構成によれば、変更機構の作動を通じて同一の気筒群を構成する各気筒の吸気弁の開弁期間がオーバーラップしない状態となるときに、それら気筒の吸入空気量に生じるばらつきを検出するようにしているため、正確な検出を行うことができる。更に、同構成の場合には、それら気筒間での吸入空気量のばらつきを検出することにより、変更機構の作動が正常であるか否かを判断することも可能になる。すなわち、特定気筒の吸気弁の開弁期間がその目標とする期間と異なる場合には吸入空気量のばらつきが大きくなるため、これに基づいて変更機構が正常に作動しているか否かを判断することができる。 According to this configuration, when the valve opening periods of the intake valves of the cylinders constituting the same cylinder group do not overlap through the operation of the change mechanism, the variation occurring in the intake air amount of the cylinders is detected. Therefore, accurate detection can be performed. Furthermore, in the case of the same configuration, it is possible to determine whether or not the operation of the change mechanism is normal by detecting the variation in the intake air amount between the cylinders. That is, when the opening period of the intake valve of the specific cylinder is different from the target period, the variation in intake air amount becomes large, and based on this, it is determined whether or not the changing mechanism is operating normally. be able to.
なお、同構成における変更機構として、請求項3に記載の構成によるように、前記吸気弁の開弁期間が短く設定されるときほどそのリフト量が小さくなるように同開弁期間を変更可能なものを採用することにより、上述したように吸気弁などへのデポジット付着による影響や変更機構の変更動作のばらつきによる影響を受け易い内燃機関にあって、その吸入空気量ばらつきを正確に検出することができるようになる。
In addition, as a change mechanism in the configuration, as in the configuration of
なお、例えばV型或いは水平対向型の気筒配列を有する内燃機関等、2つのバンクを有する内燃機関にあって請求項1〜4のいずれか一項に記載の構成の実現を図る上では、請求項5に記載の構成のように、バンク単位で気筒群を設定し、各バンク交互に点火がなされるように点火順序を設定することが望ましい。このように構成することにより、分岐通路や集合通路の配設構造の複雑化を極力抑制することができるようになる。
In order to realize the configuration according to any one of
また、請求項5に記載の構成において、バンク毎に、各気筒に対して各別に接続された排気系の分岐通路が集合して接続される集合通路を設けることにより、請求項2に記載の構成を具現化する際、それら分岐通路や集合通路の配設構造の複雑化についてもこれを極力抑制することができるようになる。
Further, in the configuration according to
以下、本発明にかかる内燃機関を具体化した一実施の形態について説明する。
本実施の形態にかかる内燃機関は、Aバンク及びBバンクからなるとともに各バンクがそれぞれ4つの気筒を備えるV型8気筒の内燃機関である。
Hereinafter, an embodiment embodying an internal combustion engine according to the present invention will be described.
The internal combustion engine according to the present embodiment is a V-type 8-cylinder internal combustion engine that includes an A bank and a B bank, and each bank includes four cylinders.
先ず、本実施の形態にかかる内燃機関の概略構成について説明する。
この内燃機関の各バンクの基本構造は同一であるために、ここではAバンクの基本構造についてのみ説明し、Bバンクの基本構造についての説明は省略する。また、以下の説明において、各バンクで同一の構成要素についてはその符号として同一の番号を付すとともに、それらを区別するために、Aバンクの構成要素についてはその末尾に「a」を付し、Bバンクの構成要素についてはその末尾に「b」を付す。なお、バンク毎に区別する必要のない構成要素に関しては、符号として番号のみを付すこととする。
First, a schematic configuration of the internal combustion engine according to the present embodiment will be described.
Since the basic structure of each bank of the internal combustion engine is the same, only the basic structure of the A bank will be described here, and the description of the basic structure of the B bank will be omitted. Further, in the following description, the same components in each bank are given the same numbers as the reference numerals, and in order to distinguish them, “a” is added to the end of the components in the A bank, “B” is added to the end of B bank components. In addition, only the number is attached | subjected as a code | symbol about the component which does not need to distinguish for every bank.
図1は、本実施の形態にかかる内燃機関のAバンクの概略構成を示している。
同図1に示すように、内燃機関10の吸気通路11には、スロットル弁12が設けられている。スロットル弁12には、スロットルモータ13が連結されている。そして、このスロットルモータ13の駆動制御を通じてスロットル弁12の開度(スロットル開度TA)が調節され、これにより吸気通路11を通じて各燃焼室14内に吸入される空気の量が調節される。
FIG. 1 shows a schematic configuration of the A bank of the internal combustion engine according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, a
この吸気通路11は上記スロットル弁12の下流側において2本の通路に分岐されており、その一方(吸気集合通路15a)がAバンクに接続され、他方(吸気集合通路15b)がBバンクに接続されている。吸気集合通路15aの途中には、サージタンク16aが設けられている。また、この吸気集合通路15aは、サージタンク16aよりも下流側でさらに4本の吸気分岐通路17aに分岐されている。そして、それら吸気分岐通路17aが各気筒♯1〜♯4(図中には1つの気筒のみ図示)に各別に接続されている。また、各吸気分岐通路17aにはそれぞれ燃料噴射弁18が設けられている。この燃料噴射弁18は吸気分岐通路17a内に燃料を噴射する。
The
内燃機関10の各燃焼室14においては、吸入空気と噴射燃料とからなる混合気に対して点火プラグ19による点火が行われる。この点火動作によって混合気が燃焼してピストン20が往復移動し、クランクシャフト21が回転する。そして、燃焼後の混合気は、排気として各燃焼室14から排気通路22(詳しくは排気分岐通路23a)に送り出され、同排気通路22(詳しくは排気集合通路24a)に設けられた排気浄化触媒25aを通じて浄化された後、外部に排出される。
In each
内燃機関10において、吸気分岐通路17aと燃焼室14との間は吸気弁30aの開閉動作によって連通・遮断され、燃焼室14と排気分岐通路23aとの間は排気弁32aの開閉動作によって連通・遮断される。また、吸気弁30aはクランクシャフト21の回転が伝達される吸気カムシャフト34aの回転に伴って開閉動作し、排気弁32aは同じくクランクシャフト21の回転が伝達される排気カムシャフト36aの回転に伴い開閉動作する。
In the
吸気カムシャフト34aと吸気弁30aとの間には作用角変更機構38aが設けられている。この作用角変更機構38aは、吸気弁30aの開弁期間(リフト作用角)を機関運転条件に応じて可変設定するものであり、電動モータ等のアクチュエータ40aの駆動制御を通じて作動する。この作用角変更機構38aの作動による吸気弁30aのリフト作用角の変更態様を図2に示す。同図2から分かるように、作用角変更機構38aの作動によって、吸気弁30aのリフト作用角はリフト量に同期して変化し、例えばリフト作用角が小さくなるほどリフト量も小さくなる。このリフト作用角が小さくなるということは、吸気弁30aの開弁時期と閉弁時期とが互いに近づくということであり、吸気弁30aの開弁期間が短くなるということを意味する。
An operating
本実施の形態では、吸入空気量の調節が、スロットル弁12(図1)の開度制御(スロットル制御)と作用角変更機構38aの作動制御(リフト作用角可変制御)との協働制御を通じて行われる。吸入空気量は、スロットル開度TAが大きいほど、また吸気弁30aのリフト作用角が大きいときほど多くなる。そのため上記協働制御にあっては、吸気弁30aのリフト作用角を大きく設定するときにはスロットル開度TAを相対的に小さく設定し、逆に同リフト作用角を小さく設定するときにはスロットル開度TAを相対的に大きく設定するといったようにスロットル制御及びリフト作用角可変制御がそれぞれ実行されて、吸入空気量が所望の量に調節される。なお、この協働制御では、機関負荷が大きいときほど、吸気弁30aのリフト作用角及びスロットル開度TAが大きく設定される。
In the present embodiment, the amount of intake air is adjusted through cooperative control of the opening degree control (throttle control) of the throttle valve 12 (FIG. 1) and the operation control of the operating
このように、上記内燃機関10では、スロットル開度TAを変更することに加えて、吸気弁30aのリフト作用角を変更することによって吸入空気量が調節される。この場合、スロットル弁12を絞ることのみをもって吸入空気量を低減するよりも、低出力(低空気量)での機関運転が可能となる。これは、次のような理由による。
As described above, in the
リフト作用角の変更を通じて吸入空気量を調節する構成では、スロットル弁12による絞り度合が小さくなるために、吸気弁30aの上流側における吸入空気の圧力が高くなる。そのため、所定量の空気を燃焼室14に導入する場合、すなわち機関吸入行程における最終的な燃焼室14圧力が同一になる場合には、同機関吸入行程の途中における燃焼室14圧力が、スロットル弁12のみを絞る構成よりもリフト作用角を変更する構成の方が高くなり、その分だけポンピング損失が小さくなるためである。
In the configuration in which the amount of intake air is adjusted by changing the lift operating angle, the degree of throttle by the
この点をふまえ、本実施の形態にかかる協働制御にあっては、スロットル弁12を絞ることのみをもって吸入空気量を低減する構成よりもリフト作用角が小さくなるように、作用角変更機構38aの作動が制御される。これにより、燃費性能の向上が図られている。
In view of this point, in the cooperative control according to the present embodiment, the operating
本実施の形態にかかる内燃機関はその運転状態を検出するための各種センサを備えている。
そうした各種センサとしては、例えばクランクシャフト26の回転角(クランク角)を検出するためのクランクセンサや、作用角変更機構38aによって設定されている吸気弁30aのリフト作用角(正確には、作用角変更機構38aの作動量)を検出するための作用角センサが設けられている。その他、サージタンク16a内の吸入空気の圧力(吸気圧)を検出するための吸気圧センサ52a等も設けられている。本実施の形態では、この吸気圧センサ52a(及び吸気圧センサ52b)が、集合通路の吸気圧を検出する検出部として機能する。
The internal combustion engine according to the present embodiment includes various sensors for detecting the operating state.
Examples of such various sensors include a crank sensor for detecting the rotation angle (crank angle) of the crankshaft 26, and a lift operating angle (more precisely, operating angle) of the
内燃機関10は、例えばマイクロコンピュータを有して構成される電子制御装置50を備えている。この電子制御装置50は、各種センサの検出信号を取り込むとともに各種の演算を行い、その演算結果に基づいて上記スロットル制御や、リフト作用角可変制御、燃料噴射弁18の駆動制御(燃料噴射制御)等といった機関制御を実行する。
The
次に、上記内燃機関10の吸気系及び排気系の概略構成について、図3を参照しつつ説明する。
本実施の形態では、比較的簡単な検出構造をもって吸入空気量ばらつきを精度良く検出するべく、内燃機関10の吸気系及び排気系が以下のように構成されている。
Next, schematic configurations of the intake system and the exhaust system of the
In the present embodiment, the intake system and the exhaust system of the
図3に示すように、内燃機関10にあっては、その吸気系における上記吸気集合通路15a,15b、サージタンク16a,16b、及び吸気圧センサ52a,52b、更にはその排気系における排気集合通路24a,24b及び排気浄化触媒25a,25bが、各バンクに対応して各別に設けられている。
As shown in FIG. 3, in the
また、内燃機関10にあっては、同一のバンクにおいて連続して点火が行われないように、換言すれば、各バンク交互に点火がなされるように、その点火順序が設定されている。この点火順序は、具体的には、図4に内燃機関10の行程図を示すように、「気筒♯5(Bバンク)→気筒♯1(Aバンク)→気筒♯6(Bバンク)→気筒♯3(Aバンク)→気筒♯8(Bバンク)→気筒♯4(Aバンク)→気筒♯7(Bバンク)→気筒♯2(Aバンク)」といった順序に設定されている。これにより、各バンクがそれぞれ、互いの吸気弁30a,30bのリフト作用角がオーバーラップしない状態となり得る気筒のみによって構成される。
Further, in the
更に、内燃機関10にあっては、前記リフト作用角可変制御を通じて、同一バンクに対応する複数の吸気弁30a,30bについてそのリフト作用角がオーバーラップする状態とオーバーラップしない状態とで切り替わるようになっている。具体的には、内燃機関10の高負荷運転時には同一バンクに対応する複数の吸気弁30a,30bのリフト作用角がオーバーラップする状態になり、例えばアイドル運転時など低負荷運転時には同リフト作用角がオーバーラップしない状態になる。一方、同一バンクの各気筒に対応する複数の排気弁32a,32bについては、それらのリフト作用角がいかなる機関運転状態にあってもオーバーラップしないように予め設定されている。
Further, in the
図5は内燃機関10の低負荷運転時(詳しくは、同一バンクに対応する複数の吸気弁30a,30bのリフト作用角がオーバーラップしない状態となっているとき)にあってそのAバンクの吸気系における(a)吸気流量、及び(b)吸気圧の推移を示している。また、図6は同じく内燃機関10の低負荷運転中にあってそのBバンクの吸気系における(a)吸気流量、及び(b)吸気圧の推移を示している。なお、図5(a)及び図6(a)において、実線はサージタンク16a,16bから各気筒に吸入される空気量Mca,Mcbの推移を示し、一点鎖線はスロットル弁12の上流側からサージタンク16a,16bに流入する空気量Mta,Mtbの推移を示している。
FIG. 5 shows the intake of the A bank during low load operation of the internal combustion engine 10 (specifically, when the lift operating angles of the plurality of
図5(a)及び図6(a)に示すように、サージタンク16a,16bから各気筒に吸入される空気量Mca,Mcb、及びスロットル弁12の上流側からサージタンク16a,16bに流入する空気量Mta,Mtbは共に、各気筒での吸気弁30a,30bの開弁に伴って一旦増加した後、その閉弁に伴って減少するといったように脈動している。
As shown in FIGS. 5 (a) and 6 (a), air amounts Mca and Mcb taken into the respective cylinders from the
また、これに伴い、図5(b)及び図6(b)に示すように、サージタンク16a,16b内の吸気圧についても、各気筒における吸気弁30a,30bの開弁による空気吸入の開始に伴って一旦低下した後、吸気弁30a,30bの閉弁に伴う空気吸入の停止によって上昇するといったように、脈動している。
Accordingly, as shown in FIGS. 5B and 6B, the intake pressure in the
本実施の形態では、そうした各吸気弁30a,30bの開閉弁に伴う吸気圧の変動量(例えば「最大値−最小値」)が各吸気圧センサ52a,52bによって検出され、それら圧力変動量を比較することによって各気筒間での吸入空気量ばらつきが検出される。
In the present embodiment, the intake pressure fluctuation amounts (for example, “maximum value−minimum value”) associated with the opening / closing valves of the
なお、そうした吸入空気量ばらつきを検出するための手法としては、クランクシャフト21の回転変動に基づく検出手法や、排気空燃比に基づく検出手法なども考えられる。しかしながら、これら検出手法は各燃料噴射弁18の噴射量のばらつきによる影響を受けるために、高い検出精度を確保することが難しい。この点、上記吸気圧の変動量に基づく検出手法は、そうした噴射量ばらつきの影響を受けないことから、吸入空気量ばらつきを比較的精度良く検出することが可能である。
Note that, as a method for detecting such variation in intake air amount, a detection method based on the rotational fluctuation of the
ここで、吸気弁のリフト作用角がオーバーラップしていると、所定気筒の吸気弁の開弁時における吸気圧に対する影響であって、オーバーラップしている他気筒の吸気弁の開弁による吸気圧の変動による影響が極めて大きくなる。これは上記圧力変動量を変化させることともなり、同圧力変動量に基づく吸入空気量の検出にかかる精度を低下させる一因となる。 Here, if the lift operation angle of the intake valve overlaps, it is an influence on the intake pressure when the intake valve of the predetermined cylinder is opened, and the intake by the opening of the intake valve of the other cylinder that overlaps the intake valve. The effect of fluctuations in atmospheric pressure becomes extremely large. This also changes the pressure fluctuation amount, which causes a decrease in the accuracy in detecting the intake air amount based on the pressure fluctuation amount.
そこで、本実施の形態にかかる内燃機関10では、前記リフト作用角可変制御を通じて、同一バンクに対応する複数の吸気弁30a,30bについてそのリフト作用角がオーバーラップしない状態に変更されている状況下において、吸気圧、ひいては吸気圧の変動量を検出するようにしている。これにより、各バンクについてそれぞれ、他気筒の吸気弁30a,30bの開弁による圧力変動の影響が極めて小さい状況下で、所定気筒の吸気弁30a,30bが開閉弁することによる吸気圧の変動量が検出されるようになる。
Therefore, in the
したがって、この吸気圧の変動量を各気筒について比較することにより、それら気筒についてその吸入空気量のばらつきを正確に検出することができるようになる。しかも、吸気圧検出のための検出部を気筒毎に設ける場合とは異なり、各サージタンク16a,16bにそれぞれ吸気圧センサ52a,52bを設けるといった比較的簡単な検出構造をもって、そうした吸入空気量ばらつきを高い精度で検出することができるようになる。
Therefore, by comparing the variation amount of the intake pressure for each cylinder, it is possible to accurately detect the variation in the intake air amount for the cylinders. In addition, unlike the case where a detection unit for detecting the intake pressure is provided for each cylinder, such intake air amount variation has a relatively simple detection structure in which
また、こうした吸気圧の変動量に基づく検出手法にあっては、吸気圧の脈動幅が大きいほど、吸入空気量ばらつきを精度よく検出することができる。
図7は、上記内燃機関10の比較例Aとして、全気筒共通のサージタンクが設けられるとともに各吸気弁のリフト作用角がオーバーラップするように設定される内燃機関の運転中にあって、その吸気系における(a)吸気流量、及び(b)吸気圧の推移を示している。
Further, in such a detection method based on the variation amount of the intake pressure, the variation in the intake air amount can be detected more accurately as the pulsation width of the intake pressure is larger.
FIG. 7 shows a comparative example A of the
本実施の形態では、同一バンクに対応する吸気弁30aのリフト作用角がオーバーラップしないときに吸気圧が検出されるため、その吸気圧の脈動幅(図5中のΔPAa、図6中のΔPAb)が、上記比較例Aにおける吸気圧の脈動幅(図7中のΔPAi)と比べて大きくなる。本実施の形態では、このように吸気圧の脈動幅が大きく設定されることによっても、吸入空気量ばらつきについての精度のよい検出が実現されるようになる。
In this embodiment, since the intake pressure is detected when the lift operating angles of the
一方、上記内燃機関10(図3)の運転中にあっては、排気通路22における各排気浄化触媒25a,25bよりも上流側、すなわち各排気分岐通路23a,23bや各排気集合通路24a,24bの内部における排気圧力についても、上述した吸気圧と同じく、脈動している。具体的には、各排気弁32a,32bの開弁による燃焼室14からの排気放出に伴って一旦上昇した後、各排気弁32a,32bの閉弁に伴う排気放出の停止によって低下するといったように、脈動している。
On the other hand, during the operation of the internal combustion engine 10 (FIG. 3), the
ところで、各排気弁のリフト作用角をオーバーラップするように設定すると、所定気筒の排気弁の開弁時における排気圧に対する影響であって、オーバーラップしている他気筒の排気弁の開弁による排気圧変動への影響が極めて大きくなる。これは、所定気筒から排気通路への排気放出量や、排気通路から所定気筒に還流される排気の量(いわゆる内部EGR量)を不要に変化させることとなり、ひいては吸気圧の変動量と所定気筒の吸入空気量との関係を変化させることとなるために、上記吸入空気量ばらつきについての検出精度の向上を妨げる一因となる。 By the way, if the lift operating angle of each exhaust valve is set to overlap, it is an influence on the exhaust pressure when the exhaust valve of the predetermined cylinder is opened, and is due to the opening of the exhaust valve of the overlapping other cylinder. The influence on the exhaust pressure fluctuation becomes extremely large. This unnecessarily changes the amount of exhaust discharged from the predetermined cylinder to the exhaust passage and the amount of exhaust gas recirculated from the exhaust passage to the predetermined cylinder (so-called internal EGR amount). Since the relationship between the intake air amount and the intake air amount is changed, it becomes a factor that hinders improvement in detection accuracy of the intake air amount variation.
これに対し、上記内燃機関10では、いかなる運転状態にあっても同一バンクの各気筒に対応する排気弁32a,32bのリフト作用角がオーバーラップしないように予め設定されている。そのため、各バンクについてそれぞれ、他気筒の排気弁32a,32bの開閉弁に伴う排気圧変動による悪影響を極力回避することの可能な状況下で、所定気筒の吸気弁30a,30bの開閉弁に伴う吸気圧の変動量が検出されるようになる。
On the other hand, in the
他方、内燃機関10にあっては、上記作用角変更機構38a,38bを通じて、吸気弁30a,30bのリフト作用角が小さく設定されるときほどそのリフト量が小さく設定される。そのため、図8に吸入空気の通過する間隙(詳しくは開弁時における吸気弁30aとその弁座Sとの間隙)と吸気弁30aのリフト作用角との関係を示すように、吸気弁30aのリフト作用角が小さく設定されてそのリフト量が小さくなるほど、同間隔が狭くなる。
On the other hand, in the
また、前述したように、本実施の形態にかかる協働制御にあっては、スロットル弁12を絞ることのみをもって吸入空気量が低減される内燃機関(比較例B)よりもリフト作用角が小さくなるようにリフト作用角可変制御が実行される。
Further, as described above, in the cooperative control according to the present embodiment, the lift operating angle is smaller than that of the internal combustion engine (Comparative Example B) in which the intake air amount is reduced only by narrowing the
そのため、開弁時における吸気弁30a及びその周辺構造を図9に示すように、上記比較例Bにあっては上記間隙が比較的大きい状態で維持されるのに対し(図9(b))、本実施の形態にかかる内燃機関10では、例えばそのアイドル運転時等の低負荷運転時において、上記間隙がごく小さくなる(図9(a))。
Therefore, as shown in FIG. 9, the
図8中の一点鎖線は、作用角変更機構38aの個体差や経時劣化、あるいは吸気弁30aへのデポジット付着などによって上記間隙が変化した場合における同間隙と吸気弁30aのリフト作用角との関係の一例を示している。
The one-dot chain line in FIG. 8 indicates the relationship between the clearance and the lift operating angle of the
同図8から明らかなように、リフト作用角が小さいほど、上記間隔の変化量ΔCLが間隙全体に占める割合(変化率)が大きくなる。したがって、作用角変更機構38a,38bの作動制御を通じて上記間隙がごく小さく設定されることのある内燃機関10にあっては、上記比較例Bと比べて、吸気弁30a,30bなどへのデポジット付着による影響や作用角変更機構38a,38bの可変動作のばらつきによる影響が顕著に現われると云える。また、そのようにリフト量が小さく設定されるアイドル運転時等、内燃機関10の低負荷運転時においては、吸入空気量のばらつきが大きいほど、それに起因する機関回転速度の変動増大等、その悪影響も大きなものとなる。本実施の形態によれば、そうした内燃機関10の吸入空気量ばらつきを正確に検出することができるようになり、吸入空気量ばらつきが大きくなった場合にはこれに適切に対処することができるようになる。
As is apparent from FIG. 8, the smaller the lift operating angle, the larger the ratio (change rate) of the gap change amount ΔCL to the entire gap. Therefore, in the
また、本実施の形態によれば、各気筒間での吸入空気量のばらつきの検出を通じて、作用角変更機構38a,38bの作動が正常であるか否かを判断することなども可能になる。すなわち、特定気筒の吸気弁のリフト作用角がその目標とするリフト作用角と異なる場合には吸入空気量のばらつきが大きくなるため、これに基づいて作用角変更機構38a,38bが正常に作動しているか否かを判断することができる。
Further, according to the present embodiment, it is possible to determine whether or not the operation of the operating
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
(1)互いの吸気弁30a,30bのリフト作用角がオーバーラップしない状態となり得る気筒のみによって構成される各バンクに対応して、吸気集合通路15a,15b、サージタンク16a,16b、及び吸気圧センサ52a,52bを各別に設けるようにした。そのため、各バンクについてそれぞれ、他気筒の吸気弁30a,30bの開弁による圧力変動の影響が極めて小さい状況下で、所定気筒の吸気弁30a,30bが開閉弁することによる吸気圧の変動量を検出することができるようになる。したがって、この吸気圧の変動量を各気筒について比較することにより、各気筒についてその吸入空気量のばらつきを正確に検出することができるようになる。しかも、吸気圧検出のための検出部を気筒毎に設ける場合とは異なり、各サージタンク16a,16bに吸気圧センサ52a,52bをそれぞれ設けるといった比較的簡単な検出構造をもって、そうした吸入空気量ばらつきを高い精度で検出することができるようになる。
As described above, according to the present embodiment, the effects described below can be obtained.
(1)
(2)同一バンクの各気筒に対応する排気弁32a,32bのリフト作用角をオーバーラップしないように設定した。そのため、各バンクについてそれぞれ、他気筒の排気弁32a,32bの開閉弁に伴う排気圧変動による悪影響を極力回避しつつ、所定気筒の吸気弁30a,30bの開閉弁に伴う吸気圧変動を検出することができるようになり、吸入空気量のばらつきを一層正確に検出することができるようになる。
(2) The lift operating angles of the
(3)吸気弁30a,30bなどへのデポジット付着による影響や作用角変更機構38a,38bの可変動作のばらつきによる影響が顕著に現われる内燃機関10にあって、吸入空気量ばらつきを正確に検出することができる。
(3) In the
(4)作用角変更機構38a,38bを通じて、同一バンクに対応する複数の吸気弁30a,30bのリフト作用角がオーバーラップしない状態に変更されているときに、吸気圧の変動量を検出するようにしたために、吸入空気量ばらつきを高い精度で検出することができるようになる。
(4) When the lift operating angles of the plurality of
(5)内燃機関10として、V型の気筒配列を有し、その各バンク交互に点火がなされるように点火順序が設定されるものを用いるようにした。これにより、互いの吸気弁の開弁期間がオーバーラップしない状態となり得る気筒のみによって構成される気筒群に対応して吸気集合通路15a,15b、サージタンク16a,16b、及び吸気圧センサ52a,52bを各別に設ける上で、それらの配設構造の複雑化を極力抑制することができるようになる。
(5) The
また、バンク毎に、各気筒に対して各別に接続された排気分岐通路23a,23bの接続される排気集合通路24a,24bを設けるようにした。そのため、互いの排気弁32a,32bのリフト作用角がオーバーラップしない気筒のみによって構成される気筒群に対応して排気集合通路24a,24bを各別に設ける際、排気分岐通路23a,23bや排気集合通路24a,24bの配設構造の複雑化についてもこれを極力抑制することができるようになる。
Further,
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施の形態では、吸入空気量ばらつきを検出するために、吸気圧センサ52a,52bによって、各吸気弁30a,30bの開閉弁に伴う吸気圧の変動量を検出するようにした。同検出する吸気圧変動量としては、吸気圧の最大値と最小値との差(最大値−最小値)の他、それら最大値と最小値との比や、クランク角が所定角度だけ変化する所定期間における吸気圧変動量、或いは吸気圧の変化速度等を検出するようにしてもよい。要は、その比較を通じて吸入空気量のばらつきを精度よく検出することの可能な吸気圧変動の一態様であれば、吸気圧センサ52a,52bを通じて検出する値は任意に変更可能である。
The embodiment described above may be modified as follows.
In the above embodiment, in order to detect variations in the intake air amount, the
・本発明は、同一バンクに対応する複数の排気弁のリフト作用角がオーバーラップするようにそれらリフト作用角が設定された内燃機関にも適用可能である。同構成においては、排気集合通路として両バンク共通のものを内燃機関に設けることも可能である。 The present invention is also applicable to an internal combustion engine in which lift operating angles are set such that lift operating angles of a plurality of exhaust valves corresponding to the same bank overlap. In this configuration, it is also possible to provide the internal combustion engine with an exhaust collecting passage common to both banks.
・本発明は、いかなる機関運転状態にあっても同一バンクに対応する複数の吸気弁のリフト作用角がオーバーラップしないように予め設定された内燃機関にも適用することができる。 The present invention can also be applied to an internal combustion engine set in advance so that the lift operating angles of a plurality of intake valves corresponding to the same bank do not overlap in any engine operating state.
・本発明は、V型の気筒配列を有する8気筒の内燃機関の他にも、同じくV型の気筒配列を有する4気筒、6気筒、10気筒、あるいは12気筒等の内燃機関にも適用可能である。 The present invention can be applied not only to an 8-cylinder internal combustion engine having a V-type cylinder arrangement, but also to an internal combustion engine such as a 4-cylinder, a 6-cylinder, a 10-cylinder, or a 12-cylinder having a V-type cylinder arrangement. It is.
・本発明は、V型の気筒配列を有する内燃機関に限らず、直列型の気筒配列を有する内燃機関にも適用可能である。この場合、例えば内燃機関を次のように構成すればよい。すなわち先ず、内燃機関の全気筒を、互いの吸気弁のリフト作用角がオーバーラップしない状態となり得る気筒のみによって構成される2つ以上の気筒群に分ける。そして、それら気筒群毎にそれぞれ吸気集合通路、サージタンク、吸気圧センサを設ける。 The present invention is not limited to an internal combustion engine having a V-type cylinder arrangement, but can be applied to an internal combustion engine having an in-line cylinder arrangement. In this case, for example, the internal combustion engine may be configured as follows. That is, first, all the cylinders of the internal combustion engine are divided into two or more cylinder groups configured by only cylinders that can be in a state where the lift operation angles of the intake valves do not overlap each other. An intake manifold passage, a surge tank, and an intake pressure sensor are provided for each cylinder group.
なお、図10に示すように、直列の気筒配列を有する内燃機関にあっては、気筒数が多くなるほど、吸気弁のリフト作用角をオーバーラップしないように設定することの可能な同リフト作用角の設定範囲(図中に斜線で示す範囲)が狭くなる。そのため、気筒数の多い内燃機関ほど、吸気弁のリフト作用角の設定についての自由度が低くなる。 As shown in FIG. 10, in an internal combustion engine having an in-line cylinder arrangement, the lift operating angle that can be set so that the lift operating angle of the intake valve does not overlap as the number of cylinders increases. The setting range (range shown by hatching in the figure) becomes narrower. Therefore, the greater the number of cylinders, the lower the degree of freedom for setting the intake valve lift operating angle.
この点、同一の気筒群を構成する気筒が連続して点火されることのないように上記内燃機関の点火順序を設定するようにすれば、吸気弁のリフト作用角についての設定可能範囲を大きく設定することができ、同リフト作用角の設定についての自由度を高く維持することができるようになる。更に、それら気筒群毎に、各気筒に対して各別に接続された排気系の分岐通路が集合して接続される集合通路を設けることにより、排気弁のリフト作用角設定の自由度についてもこれを高く維持することができるようになる。 In this regard, if the ignition sequence of the internal combustion engine is set so that the cylinders constituting the same cylinder group are not continuously ignited, the settable range for the lift operating angle of the intake valve is increased. The degree of freedom for setting the lift operating angle can be maintained high. Furthermore, for each of these cylinder groups, by providing a collective passage where exhaust branch passages connected to each cylinder are connected to each other, the degree of freedom in setting the lift working angle of the exhaust valve is also improved. Can be kept high.
10…内燃機関、11…吸気通路、12…スロットル弁、13…スロットルモータ、14…燃焼室、15a,15b…吸気集合通路、16a,16b…サージタンク、17a…吸気分岐通路、18…燃料噴射弁、19…点火プラグ、20…ピストン、21…クランクシャフト、22…排気通路、23a,23b…排気分岐通路、24a,24b…排気集合通路、25a,25b…排気浄化触媒、26…クランクシャフト、30a,30b…吸気弁、32a,32b…排気弁、34a…吸気カムシャフト、36a…排気カムシャフト、38a,38b…作用角変更機構、40a…アクチュエータ、50…電子制御装置、52a,52b…吸気圧センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記気筒群は、互いの排気弁の開弁期間がオーバーラップしない気筒のみによって構成される
ことを特徴とする内燃機関。 The internal combustion engine according to claim 1,
The internal combustion engine, wherein the cylinder group is configured only by cylinders whose valve opening periods of the exhaust valves do not overlap each other.
前記吸気弁の開弁期間が短く設定されるときほどそのリフト量が小さくなるように同開弁期間を変更可能な変更機構を更に備える
ことを特徴とする内燃機関。 The internal combustion engine according to claim 1 or 2,
An internal combustion engine, further comprising a change mechanism capable of changing the valve opening period so that the lift amount becomes smaller as the valve opening period of the intake valve is set shorter.
同一の気筒群を構成する各気筒の吸気弁についてその開弁期間がオーバーラップする状態とオーバーラップしない状態とに変更可能な変更機構を更に備え、
前記検出部は前記変更機構によって前記オーバーラップしない状態に変更されているときに前記吸気圧の検出を実行する
ことを特徴とする内燃機関。 The internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The intake valve of each cylinder constituting the same cylinder group further includes a change mechanism that can be changed between a state in which the valve opening period overlaps and a state in which the valve opening period does not overlap,
The internal combustion engine, wherein the detection unit detects the intake pressure when the change mechanism is changed to the non-overlapping state.
当該内燃機関は2つのバンクを有し、それらバンク単位で気筒群が設定され、各バンク交互に点火がなされるように点火順序が設定されてなる
ことを特徴とする内燃機関。 The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
The internal combustion engine has two banks, a cylinder group is set for each bank, and an ignition order is set so that ignition is performed alternately for each bank.
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KR101009105B1 (en) | 2006-11-16 | 2011-01-18 | 로베르트 보쉬 게엠베하 | Method and device for operating an internal combustion engine with multiple cylinder banks |
CN107228022A (en) * | 2017-07-18 | 2017-10-03 | 宁波市金榜汽车电子有限公司 | A kind of V-type engine system |
WO2018047956A1 (en) | 2016-09-08 | 2018-03-15 | 株式会社アドバンス | System for managing information relating to differences between individuals in dialysis treatment |
-
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- 2004-10-13 JP JP2004299013A patent/JP2006112277A/en active Pending
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