JP2009041488A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】吸気弁64および排気弁68のそれぞれの開弁特性を変更可能とする吸気可変動弁機構66および排気可変動弁機構70を備える。排気通路18に配置される排気浄化触媒を昇温或いは還元する目的で、所定の運転条件下においてリッチ燃焼を実施する。リッチ燃焼を実施する際は、吸気弁64の開き時期および閉じ時期、並びに排気弁68の開き時期および閉じ時期をともに進角させる。
【選択図】図5
Description
前記リッチ燃焼が実施される際に、吸気行程の初期における吸入空気流量が非リッチ燃焼時に比して増加するように吸気弁の開弁特性を制御する吸気弁制御手段を備えることを特徴とする。
前記リッチ燃焼が実施される際に、排気弁の閉じ時期を非リッチ燃焼時に比して進角側に制御する排気弁制御手段と、
を更に備えることを特徴とする。
前記リッチ燃焼が実施される際に、吸気弁の開き時期を非リッチ燃焼時に比して進角側に制御する吸気弁制御手段と、
前記リッチ燃焼が実施される際に、排気弁の閉じ時期を非リッチ燃焼時に比して進角側に制御する排気弁制御手段と、
を備えることを特徴とする。
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すシステムは、内燃機関10を備えている。内燃機関10は、4サイクルのディーゼルエンジン(圧縮着火内燃機関)である。内燃機関10の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射するインジェクタ12が設置されている。各気筒のインジェクタ12は、共通のコモンレール14に接続されている。図示しない燃料タンク内の燃料は、サプライポンプ16によって所定の燃圧まで加圧されて、コモンレール14内に蓄えられ、コモンレール14から各インジェクタ12に供給される。
次に、図5および図6を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
本実施形態のシステムは、吸気可変動弁機構66が排気可変動弁機構70と同様のVVT機構によって構成されている点を除き、図1および図2に示すハードウェア構成と同様の構成を備えているものとする。また、本実施形態のシステムは、そのようなハードウェア構成を用いて、ECU50に図4に示すルーチンに代えて後述する図6に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
図6に示すルーチンでは、ステップ100においてリッチ燃焼の実施要求があると判定された場合には、次いで、非リッチ燃焼時の吸排気弁のバルブタイミングに対し、吸気弁64の開き時期および閉じ時期、並びに排気弁68の開き時期および閉じ時期をともに進角する制御が実行される(ステップ200)。
また、正または負のバルブオーバーラップ期間を調整する従来の手法とは異なり、排気弁68の閉弁後に筒内に残留しているガス(EGRガス)が吸気弁64の開弁時にほぼすべて吸気側に戻されることとなる。このため、吸気行程で吸入される混合気(新気とEGRガス)量が上記従来の手法を利用した場合と比べて最大となるので、スワールアップ効果を最大にすることができる。
また、内部EGR制御の課題として、新気とEGRガスとが混合不足状態(いわゆる成層EGRの状態)になることが挙げられるが、本実施形態の手法によれば、上記のように筒内残留ガスのほぼすべてが吸気側に戻されることによって、吸気マニホールド34内において新気とEGRガスとを良好に混合させられるようになる。このため、均質な混合気による内部EGR制御を実現することが可能となる。
更に、内部EGRガスが吸気側にのみ戻されるので、その吹き返しの際に吸気弁64を通過するときの絞り損失によって、ガス温度が上昇する。そして、温度上昇したEGRガスが再度筒内に吸入されることによって、既述した吸気弁64の早開きによる筒内温度の低下の抑制効果を高めることもできる。
また、筒内温度の上昇によって、筒内ガスと吸気との温度差が拡大するので、吸気弁64の開弁時に吸気マニホールド34内に流れるガスの噴出速度が高くなる。これにより、新気とEGRガスとの混合が促進されるとともに、吸気弁64を通過する際のガスの絞り損失の増大によりガス温度の上昇が図られる。
また、一般的には、内部EGR制御を利用することとすると、排気通路18に排出されるガス量が低下するので、排気エネルギーの低下を招くこととなる。排気エネルギーの低下は、過給不足を招き、その結果、圧縮端圧力の低下に伴う燃焼安定性の低下を招く。そして、燃焼安定性の低下に伴い、EGRガス量を減らすように適合する必要が生じ、その結果、筒内温度が低下する。内部EGR制御の利用には、このような負のサイクルを招くという課題がある。しかしながら、本実施形態では排気弁68の早開きを伴わせたことにより、十分な排気エネルギーを排気通路18に供給することができ、内部EGR制御の利用による上記課題を解決することもできる。
また、圧縮端温度の上昇は、燃焼温度の上昇をもたらすので、排気温度およびEGRガス温度の上昇に繋がる。このため、既述した吸気弁64の早開き、排気弁68の早閉じ、および排気弁68の早開きによる筒内温度の低下の抑制効果を更に高めることができる。
また、実圧縮比が高まることで、スキッシュ流が強くなるので、圧縮行程におけるスワールがより増強されることとなり、既述した吸気弁64の早開きおよび排気弁68の早閉じによるスワールアップ効果を更に向上させることができる。
次に、図7を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。
本実施形態のシステムは、上述した実施の形態2と同様のハードウェア構成(吸気可変動弁機構66および排気可変動弁機構70がともにVVT機構)を用いて、ECU50に図6に示すルーチンに代えて後述する図7に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
図7に示すルーチンでは、ステップ100においてリッチ燃焼の実施要求があると判定された場合には、次いで、内燃機関10の現在の運転領域が所定の低負荷域にあるか否かが判別される(ステップ300)。
12 インジェクタ
18 排気通路
20 排気マニホールド
22 ターボ過給機
24 排気浄化装置
28 吸気通路
34 吸気マニホールド
50 ECU(Electronic Control Unit)
64 吸気弁
66 吸気可変動弁機構
68 排気弁
70 排気可変動弁機構
Claims (6)
- 吸気弁の開弁特性を変更可能とする吸気可変動弁機構を備え、排気通路に配置される排気浄化触媒の制御のためのリッチ燃焼を実施する内燃機関の制御装置であって、
前記リッチ燃焼が実施される際に、吸気行程の初期における吸入空気流量が非リッチ燃焼時に比して増加するように吸気弁の開弁特性を制御する吸気弁制御手段を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 排気弁の開弁特性を変更可能とする排気可変動弁機構と、
前記リッチ燃焼が実施される際に、排気弁の閉じ時期を非リッチ燃焼時に比して進角側に制御する排気弁制御手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。 - 吸気弁の開弁特性を変更可能とする吸気可変動弁機構と、排気弁の開弁特性を変更可能とする排気可変動弁機構とを備え、排気通路に配置される排気浄化触媒の制御のためのリッチ燃焼を実施する内燃機関の制御装置であって、
前記リッチ燃焼が実施される際に、吸気弁の開き時期を非リッチ燃焼時に比して進角側に制御する吸気弁制御手段と、
前記リッチ燃焼が実施される際に、排気弁の閉じ時期を非リッチ燃焼時に比して進角側に制御する排気弁制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記排気弁制御手段は、前記リッチ燃焼が実施される際に、排気弁の開き時期を非リッチ燃焼時に比して進角側に制御することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
- 前記吸気弁制御手段は、前記リッチ燃焼が実施される際に、吸気弁の閉じ時期を非リッチ燃焼時に比して進角側に制御することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
- 前記吸気弁制御手段および前記排気弁制御手段は、前記リッチ燃焼が実施される際に、内燃機関の運転領域が低負荷域にあるときは、吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間が設けられないように、吸気弁および排気弁のそれぞれの進角量を決定することを特徴とする請求項3乃至5の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
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