JP2009156193A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃焼室内で渦流を発生させるための吸気流制御弁を設けた吸気系と、吸気通路において前記吸気流制御弁より下流側に燃料を噴射するインジェクタと、吸気バルブの開度を制御可能とする可変駆動装置とを備える内燃機関の制御装置に関する。 The present invention controls an intake system provided with an intake flow control valve for generating a vortex flow in a combustion chamber, an injector for injecting fuel downstream of the intake flow control valve in an intake passage, and an opening degree of the intake valve The present invention relates to a control device for an internal combustion engine including a variable drive device that enables the control.
一般的に、車両に搭載される内燃機関においては、低回転時の燃料を希薄(リーン)な状態にして燃料の燃焼効率を高めることにより、内燃機関の燃費向上を図るようにしている。 Generally, in an internal combustion engine mounted on a vehicle, the fuel efficiency of the internal combustion engine is improved by increasing the combustion efficiency of the fuel by setting the fuel at a low rotation speed to a lean state.
そこで、気筒内にうず巻き状のスワール流を発生させることにより、燃焼室内の燃料の気化霧化を促進させる技術が知られている(例えば特許文献1参照。)。 Therefore, a technique is known that promotes vaporization and atomization of fuel in the combustion chamber by generating a spiral swirl flow in the cylinder (see, for example, Patent Document 1).
この技術では、1つの気筒にプライマリ通路とセカンダリ通路の2つの吸気通路を接続し、セカンダリ通路を吸気流制御弁(いわゆるスワールコントロールバルブ)で閉鎖することにより、プライマリ通路のみから吸入される空気でもって気筒内に横方向の渦巻き流つまりスワール流を発生させるようにしている。 In this technique, two intake passages, a primary passage and a secondary passage, are connected to one cylinder, and the secondary passage is closed by an intake flow control valve (so-called swirl control valve), so that the air sucked from only the primary passage is used. Accordingly, a lateral spiral flow, that is, a swirl flow is generated in the cylinder.
また、気筒内に縦方向の渦巻き流つまりタンブル流を発生させることにより、燃焼室内の燃料の気化霧化を促進させる技術が知られている(例えば特許文献2参照。)。 In addition, a technique for promoting vaporization and atomization of fuel in a combustion chamber by generating a vertical spiral flow, that is, a tumble flow in a cylinder is known (see, for example, Patent Document 2).
この技術では、吸気通路に、吸気流制御弁(いわゆるタンブルコントロールバルブ)を設け、吸気通路の燃料流通状態を制御することにより吸気通路から吸入される空気でもって気筒内にタンブル流を発生させるようにしている。
上記従来例において、内燃機関の運転状態によって吸気通路内に燃料が残留するとともに、吸気バルブのヘッド背面に燃料が付着して残留することがある。このように吸気通路に燃料が粒状に残留するような場合には、次回の燃料噴射時において理想空燃比に設定するための空燃比制御が複雑になり、内燃機関による燃焼効率が低下するおそれがある。 In the above conventional example, fuel may remain in the intake passage depending on the operating state of the internal combustion engine, and the fuel may remain attached to the back surface of the head of the intake valve. In this way, when fuel remains in the intake passage in granular form, air-fuel ratio control for setting the ideal air-fuel ratio at the next fuel injection becomes complicated, and the combustion efficiency of the internal combustion engine may be reduced. is there.
これに対し、上記特許文献1に係る従来例では、フューエルカット中にスワールコントロールバルブを強制的に開くことにより、吸気通路中の燃料を掃気し、吸気通路内に燃料が残留して付着することを防止するようにしている。
On the other hand, in the conventional example according to
しかしながら、この技術では、スワールコントロールバルブを開いてしまうのであるから、気筒内に発生するスワール流が弱くなり、リーンリミットが低下し、燃費改善効果が低下することが懸念される。 However, in this technique, the swirl control valve is opened, so that the swirl flow generated in the cylinder becomes weak, the lean limit is lowered, and the fuel efficiency improvement effect is lowered.
本発明は、燃焼室内で渦流を発生させるための吸気流制御弁を設けた吸気系と、吸気通路において前記吸気流制御弁より下流側に燃料を噴射するインジェクタと、吸気バルブの開度を制御可能とする可変駆動装置とを備える内燃機関の制御装置において、吸気通路の壁面や吸気バルブのヘッド背面に付着する燃料を排除して、燃焼動作の再開時における空燃比制御性を向上可能とすることを目的としている。 The present invention controls an intake system provided with an intake flow control valve for generating a vortex flow in a combustion chamber, an injector for injecting fuel downstream of the intake flow control valve in an intake passage, and an opening degree of the intake valve In a control device for an internal combustion engine including a variable drive device that enables the fuel to adhere to the wall surface of the intake passage and the back surface of the head of the intake valve, it is possible to improve the air-fuel ratio controllability when restarting the combustion operation The purpose is that.
本発明は、燃焼室内で渦流を発生させるための吸気流制御弁を設けた吸気系と、吸気通路において前記吸気流制御弁より下流側に燃料を噴射するインジェクタと、吸気バルブの開度を制御可能とする可変駆動装置とを備える内燃機関の制御装置であって、前記燃焼室での燃焼動作の停止時に、前記吸気流制御弁と前記吸気バルブとを閉じる処理を行う、ことを特徴としている。 The present invention controls an intake system provided with an intake flow control valve for generating a vortex flow in a combustion chamber, an injector for injecting fuel downstream of the intake flow control valve in an intake passage, and an opening degree of the intake valve A control device for an internal combustion engine including a variable drive device that enables the intake flow control valve and the intake valve to be closed when the combustion operation in the combustion chamber is stopped. .
この構成によれば、例えばフューエルカット制御や気筒休止制御等によって燃焼動作を停止させる場合に、つまり燃焼室内に混合気の渦流を発生させる必要のない場合に、吸気流制御弁および吸気バルブを共に閉じることによって、吸気通路において吸気流制御弁から吸気バルブまでの領域を閉塞した空間とするようにしている。 According to this configuration, when the combustion operation is stopped by, for example, fuel cut control or cylinder deactivation control, that is, when it is not necessary to generate the vortex of the air-fuel mixture in the combustion chamber, both the intake flow control valve and the intake valve are connected. By closing, the area from the intake flow control valve to the intake valve in the intake passage is made a closed space.
これにより、前記閉塞された空間内が吸気バルブや燃焼室の熱によって高温雰囲気になるから、この閉塞空間の壁面や吸気バルブのヘッド背面に付着していた燃料が気化されるようになる。この気化された燃料は、燃焼動作が再開されるときに、吸入空気によって新たに噴射される燃料と共に燃焼室に流入される。そのため、燃料が吸気通路の壁面や吸気バルブのヘッド背面に付着したまま残留することが避けられる。 As a result, the closed space becomes a high-temperature atmosphere due to the heat of the intake valve and the combustion chamber, so that the fuel adhering to the wall surface of the closed space and the back of the head of the intake valve is vaporized. This vaporized fuel flows into the combustion chamber together with the fuel newly injected by the intake air when the combustion operation is resumed. Therefore, it is possible to prevent the fuel from remaining on the wall surface of the intake passage and the back surface of the head of the intake valve.
その結果、燃焼動作の再開時においてストイキ燃焼を行わせるための空燃比制御性が向上する。というのは、前記のような燃料気化促進処理によって吸気流制御弁から吸気バルブまでの吸気通路の壁面に付着する燃料をほとんど排除できるようになるので、この壁面付着燃料量を推定する処理を簡略化することが可能になるからである。 As a result, the air-fuel ratio controllability for performing stoichiometric combustion when the combustion operation is restarted is improved. This is because the fuel vaporization promotion process as described above makes it possible to eliminate almost all the fuel adhering to the wall surface of the intake passage from the intake flow control valve to the intake valve, so the process of estimating the amount of fuel adhering to the wall surface is simplified. It is because it becomes possible to make it.
好ましくは、前記吸気流制御弁は、渦流をタンブル流とするタンブルコントロールバルブとされる。 Preferably, the intake flow control valve is a tumble control valve that makes a vortex flow a tumble flow.
このように、既存のタンブルコントロールバルブを前記した燃料気化促進処理で利用するようにしていれば、無駄な追加設備が不要となる。 As described above, if the existing tumble control valve is used in the fuel vaporization promotion process described above, useless additional equipment becomes unnecessary.
しかも、タンブルコントロールバルブを用いる場合、吸入空気を吸気通路内の片寄った領域へ流して燃焼室内に流入させることにより、燃焼室内にタンブル流を発生させるようになっている。 In addition, when the tumble control valve is used, the tumble flow is generated in the combustion chamber by flowing the intake air to the offset region in the intake passage and flowing into the combustion chamber.
但し、このようなタンブル流を発生させる場合、吸気通路においてタンブルコントロールバルブよりも下流側に吸入空気が流通しにくい領域ができるために、インジェクタから噴射される燃料が前記吸気通路の壁面や吸気バルブのヘッド背面に部分的に付着して、残留しやすくなるものの、前記の本発明による燃料気化促進処理によって燃料残留を減少させることが可能になる。要するに、燃焼動作の再開時における空燃比制御性の向上と、タンブル流による燃焼性向上との相乗作用によって、燃焼効率を高めることが可能になる。 However, when such a tumble flow is generated, there is a region in the intake passage where it is difficult for the intake air to flow downstream from the tumble control valve. However, the residual fuel can be reduced by the fuel vaporization promoting process according to the present invention. In short, the combustion efficiency can be increased by the synergistic effect of improving the air-fuel ratio controllability when resuming the combustion operation and improving the combustibility by the tumble flow.
好ましくは、前記吸気流制御弁は、渦流をスワール流とするスワールコントロールバルブとされる。 Preferably, the intake flow control valve is a swirl control valve in which a vortex flow is a swirl flow.
このように、既存のスワールコントロールバルブを前記した燃料気化促進処理で利用するようにしていれば、無駄な追加設備が不要となる。 As described above, if the existing swirl control valve is used in the fuel vaporization promotion process, useless additional equipment is not necessary.
しかも、スワールコントロールバルブを用いる場合、吸入空気を吸気通路内の偏った領域に流して燃焼室内に流入させるようにして、燃焼室内にスワール流を発生させて燃料の燃焼性を良好にすることができる。 In addition, when a swirl control valve is used, the intake air is caused to flow in a biased region in the intake passage and flow into the combustion chamber, so that a swirl flow is generated in the combustion chamber to improve fuel combustibility. it can.
但し、このようなスワール流を発生させる場合、吸気通路においてスワールコントロールバルブよりも下流側に吸入空気が流通しにくい領域ができるために、インジェクタから噴射される燃料が前記吸気通路の壁面や吸気バルブのヘッド背面に部分的に付着して、残留しやすくなるものの、前記の本発明による燃料気化促進処理によって燃料残留を減少させることが可能になる。要するに、燃焼動作の再開時における空燃比制御性の向上と、スワール流による燃焼性向上との相乗作用によって、燃焼効率を高めることが可能になる。 However, when such a swirl flow is generated, a region in which intake air is less likely to flow downstream of the swirl control valve in the intake passage is formed, so that the fuel injected from the injector is not subjected to the wall of the intake passage or the intake valve. However, the fuel vaporization promoting process according to the present invention can reduce the residual fuel. In short, it is possible to increase the combustion efficiency by the synergistic effect of improving the air-fuel ratio controllability at the time of resuming the combustion operation and improving the combustibility by the swirl flow.
好ましくは、前記可変駆動装置は、内燃機関の運転サイクルと無関係に、電磁力とスプリングとの協働により吸気バルブの開度を調節可能とする電磁アクチュエータを備える構成とされる。 Preferably, the variable drive device includes an electromagnetic actuator that can adjust the opening degree of the intake valve by cooperation of the electromagnetic force and the spring irrespective of the operation cycle of the internal combustion engine.
このように、内燃機関の運転中に吸気バルブを全閉可能とするための可変駆動装置を特定することができる。この可変駆動装置は、本発明に係る制御装置により電気的に制御可能であり、制御性が良好となる。 In this way, it is possible to specify a variable drive device that enables the intake valve to be fully closed during operation of the internal combustion engine. This variable drive device can be electrically controlled by the control device according to the present invention, and the controllability is good.
好ましくは、前記燃焼動作の停止は、フューエルカット制御、または気筒休止制御の実行に伴い一時的に行われるものとされる。 Preferably, the stop of the combustion operation is temporarily performed with execution of fuel cut control or cylinder deactivation control.
この構成によれば、例えばフューエルカット制御は、減速時等、比較的頻繁に行われるので、前記の本発明による燃料気化促進処理によって吸気通路内の燃料残留を減少させるうえで有利となる。また、気筒休止制御についても、安定走行中に行われるので、前記の本発明による燃料気化促進処理によって休止気筒に関する吸気通路内の燃料残留を減少させるうえで有利となる。 According to this configuration, for example, the fuel cut control is performed relatively frequently during deceleration or the like, which is advantageous in reducing the residual fuel in the intake passage by the fuel vaporization promoting process according to the present invention. In addition, since cylinder deactivation control is also performed during stable running, the fuel vaporization promoting process according to the present invention is advantageous in reducing the residual fuel in the intake passage related to the deactivation cylinder.
本発明によれば、燃焼室内で渦流を発生させるための吸気流制御弁を設けた吸気系と、吸気通路において前記吸気流制御弁より下流側に燃料を噴射するインジェクタと、吸気バルブの開度を制御可能とする可変駆動装置とを備える内燃機関の制御装置において、吸気通路の壁面や吸気バルブのヘッド背面に付着する燃料を排除して、燃焼動作の再開時における空燃比制御性を向上可能とする According to the present invention, an intake system provided with an intake flow control valve for generating a vortex flow in the combustion chamber, an injector for injecting fuel downstream of the intake flow control valve in the intake passage, and an opening of the intake valve In an internal combustion engine control device equipped with a variable drive device that can control the air-fuel ratio, it is possible to eliminate the fuel adhering to the wall surface of the intake passage and the back surface of the head of the intake valve, thereby improving the air-fuel ratio controllability when the combustion operation is restarted Be
以下、本発明の最良の実施形態について図面を参照し詳細に説明する。図1から図5に本発明の一実施形態を示している。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 to 5 show an embodiment of the present invention.
まず、図1を参照して、本発明の適用対象となる内燃機関(エンジン)の概略構成を説明する。図1は、内燃機関の燃焼室及びその周辺を模式的に示す概略構成図である。図中、1はシリンダブロック、2はシリンダヘッドである。 First, a schematic configuration of an internal combustion engine (engine) to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing a combustion chamber of an internal combustion engine and its periphery. In the figure, 1 is a cylinder block and 2 is a cylinder head.
この実施形態では、説明や図を簡単にするために、内燃機関として、一つのシリンダ(気筒)1aに吸気バルブ4および排気バルブ5をそれぞれ一つ設けたものとする。言うまでも無いが、一つのシリンダ1aに吸気バルブ4および排気バルブ5をそれぞれ二つ設けた、4バルブ式の多気筒型ガソリン内燃機関とすることも可能である。
In this embodiment, in order to simplify the description and drawings, it is assumed that one
シリンダブロック1のシリンダ1a内には、上下方向に往復動可能なピストン6が配置されている。
A
ピストン6は、コネクティングロッド7を介してクランクシャフト(図示省略)に連結されており、ピストン6の往復運動がコネクティングロッド7によってクランクシャフトの回転へと変換される。
The
シリンダ1aの上部と、シリンダヘッド2の凹部と、ピストン6とにより、燃焼室8が形成されている。この燃焼室8の上部には、点火プラグ9が配置されている。
A
燃焼室8には、シリンダヘッド2に形成されている吸気ポート11および排気ポート12がそれぞれ接続されている。
An
吸気ポート11と燃焼室8との連通部分には、吸気バルブ4が配置され、また、排気ポート12と燃焼室8との連通部分には、排気バルブ5が配置されている。これら吸気バルブ4および排気バルブ5は、可変駆動装置13,14により個別に開閉作動される。
An
この可変駆動装置13,14は、電磁アクチュエータによる電磁力とコイルスプリング等との協働により、各バルブ4,5を開閉作動させるものであって、一般的に公知の構成とされる(例えば特開2000−303811号公報、特開2003−232236号公報参照)。
The
この可変駆動装置13,14は、吸気バルブ4,排気バルブ5の開閉タイミング、作用角、およびリフト量を適宜に調節することが可能になっており、下記制御装置30によって電気的に制御される。特に、この可変駆動装置13,14の場合、内燃機関の運転サイクルとは無関係に、吸気バルブ4や排気バルブ5を全閉状態のまま保持することが可能になっている。
The
シリンダヘッド2の吸気ポート11には、吸気マニホールドを含む吸気管15が接続されている。吸気ポート11および吸気管15の内部通路が、吸気通路とされる。また、シリンダヘッド2の排気ポート12には、図示していないが、排気マニホールドを含む排気管が接続されている。
An
吸気管15には、内燃機関の吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ16等が設けられており、このスロットルバルブ16は、スロットルモータ17により作動される。この吸気管15においてスロットルバルブ16より上流側には図示していないが、サージタンクが設けられている。
The
さらに、シリンダヘッド2には、吸気ポート11に燃料を噴射するためのインジェクタ18が設けられている。このインジェクタ18には、図示しない燃料タンクから燃料ポンプによって所定圧力の燃料が供給され、必要に応じて燃料を吸気ポート11に噴射する。
Further, the
このインジェクタ18により吸気ポート11に噴射された燃料は、吸気系から吸入される空気と混合されて混合気となり、内燃機関の燃焼室8に導入される。この燃焼室8に導入された混合気は、内燃機関の圧縮行程の後、点火プラグ9の点火により燃焼される。
The fuel injected into the
ところで、この実施形態では、燃焼室8内でタンブル流を発生させるために、吸気管15と吸気ポート11との連接部分に、吸気流制御弁としてのタンブルコントロールバルブ20が設けられているとともに、吸気ポート11には、仕切り板21が設けられている。
By the way, in this embodiment, in order to generate a tumble flow in the
この仕切り板21は、吸気ポート11の上流側でインジェクタ18による燃料噴射領域と干渉しない領域に、上下二段の流路を作るように設置されている。
The
タンブルコントロールバルブ20は、上下二段の流路よりも上流に配置されており、モータ等のアクチュエータ22によって開閉作動されるようになっている。このタンブルコントロールバルブ20の開度は、下記制御装置30によってアクチュエータ22を制御することによって調整される。
The
これらタンブルコントロールバルブ20と仕切り板21とアクチュエータ22とが、タンブル流を発生するタンブル流発生装置を構成している。
The
このような内燃機関の動作は、制御装置30によって制御される。この制御装置30は、一般的なECU(電子制御ユニット)と同様に、CPU、ROM、RAMならびにバックアップRAM等を含んだ構成である。
The operation of the internal combustion engine is controlled by the
ROMは、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。CPUは、ROMに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、RAMは、CPUでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAMは、例えば内燃機関の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。 The ROM stores various control programs, maps that are referred to when the various control programs are executed, and the like. The CPU executes various arithmetic processes based on various control programs and maps stored in the ROM. The RAM is a memory that temporarily stores the calculation results of the CPU, data input from each sensor, and the like. The backup RAM is a nonvolatile memory that stores data to be saved when the internal combustion engine is stopped, for example. Memory.
この制御装置30は、図示していないが、水温センサ、エアフローメータ、吸気温センサ、スロットルポジションセンサ、クランクポジションセンサ(内燃機関回転数センサ)、カムポジションセンサ、ならびにアクセルポジションセンサ等からの入力情報に基づいて、点火プラグ9のイグナイタ(図示省略)、吸気バルブ4の可変駆動装置13,排気バルブ5の可変駆動装置14、スロットルバルブ16のスロットルモータ17、インジェクタ18、ならびにタンブルコントロールバルブ20のアクチュエータ22等を制御することにより、内燃機関のいろいろな動作を管理する。
Although not shown, the
次に、内燃機関の動作を簡単に説明する。 Next, the operation of the internal combustion engine will be briefly described.
一般的に、内燃機関の吸気行程では、吸気バルブ4を開いている状態でピストン6が下降するときに、吸気ポート11から混合気が燃焼室8内に吸入される。
In general, in the intake stroke of the internal combustion engine, the air-fuel mixture is sucked into the
まず、内燃機関の運転状態が、例えばスロットルバルブ16を全開とする高速回転域である場合には、タンブルコントロールバルブ20を、図1に示す全開状態とする。このような状態では、吸入空気が吸気ポート11において仕切り板21により仕切られる上段流路および下段流路の双方を流れて、吸気バルブ4のヘッドの全周から燃焼室8へ略均等に流れ込むので、燃焼室8内でのタンブル流の発生量が僅かとなる。
First, when the operating state of the internal combustion engine is, for example, in a high speed rotation range where the
このような運転状態では、吸気管15から吸入された空気が吸気ポート11の径方向全域を流れて燃焼室8へ流れ込むので、インジェクタ18から噴射される燃料が吸気ポート11の壁面や吸気バルブ4のヘッド背面に付着しにくくなる。
In such an operating state, the air sucked from the
一方、内燃機関の運転状態が、例えば低速・中速回転域である場合には、燃焼室8でタンブル流を発生させて燃焼状態を良好とするためにタンブルコントロールバルブ20を、図2に示す半開状態とする。
On the other hand, when the operating state of the internal combustion engine is, for example, in the low-speed / medium-speed rotation range, the
このような状態では、吸気管15から吸入された空気が吸気ポート11の上段流路のみを流れて、吸気バルブ4のヘッド外周の一部領域から燃焼室8内に流れ込むので、燃焼室8内に強いタンブル流が発生する。このタンブル流の発生により、燃焼室8内が攪拌されて燃料の気化霧化が促進されるので、燃焼室8内での燃料の燃焼性が良好になる。
In such a state, the air sucked from the
しかしながら、このような状態では、吸気ポート11の下段流路を吸入空気が流れないので、インジェクタ18から噴射される燃料が吸気ポート11の壁面や吸気バルブ4のヘッド背面に部分的に付着したまま残留しやすくなる。特に、吸気ポート11やシリンダ1a内の温度が高温になっている状態では、インジェクタ18から噴射された燃料は吸気ポート11や燃焼室8内で気化されるものの、前記温度が十分に上昇していない状態では、インジェクタ18から噴射された燃料の一部が、気化されずに吸気ポート11や燃焼室8の壁面に付着したまま残留することがある。
However, in such a state, the intake air does not flow through the lower flow path of the
そこで、例えば内燃機関の運転中において、フューエルカット制御を行う時、あるいは気筒休止制御を行う時のように、燃焼動作を停止するときに、タンブルコントロールバルブ20および吸気バルブ4を、共に、図3に示す全閉状態とする。
Therefore, when the combustion operation is stopped, for example, when performing fuel cut control or cylinder deactivation control during operation of the internal combustion engine, both the
具体的に、図4に示すフローチャートを参照して説明する。図4に示すフローチャートは、制御装置30による処理であり、例えば一定周期毎にエントリーされる。
This will be specifically described with reference to the flowchart shown in FIG. The flowchart shown in FIG. 4 is a process performed by the
まず、ステップS1において、フューエルカット制御を実行するか否かを調べる。 First, in step S1, it is examined whether or not to execute fuel cut control.
このフューエルカット制御とは、基本的に公知の技術(例えば特開2007−231750号公報、特開2007−303292号公報参照)であるが、例えば内燃機関の運転中においてアクセルペダル(図示省略)の開度が一定期間踏み込まれない場合に、インジェクタ18による噴射を停止することである。
The fuel cut control is basically a known technique (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-231750 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-303292). When the opening degree is not depressed for a certain period, the injection by the
つまり、例えばアクセルポジションセンサ(図示省略)からの入力情報に基づきアクセルペダルの開度が全閉状態(スロットルバルブ16が全閉状態)で、かつ、クランクポジションセンサ(図示省略)からの入力情報に基づき内燃機関回転数がフューエルカット下限回転数よりも高いと判定したときに、フューエルカット制御を実行することによりインジェクタ18からの燃料噴射を停止させる。このフューエルカット制御は、図4に示すフローチャートとは別のルーチンにより実行される。
That is, for example, based on input information from an accelerator position sensor (not shown), the accelerator pedal opening is in a fully closed state (
ここで、まず、前記ステップS1で肯定判定した場合、つまり、フューエルカット制御を実行する場合には、ステップS2によりタンブルコントロールバルブ20および吸気バルブ4を、共に全閉状態としてから、このフローチャートを抜ける。
Here, first, when an affirmative determination is made in step S1, that is, when fuel cut control is executed, the
このステップS2を実行すると、タンブルコントロールバルブ20から吸気バルブ4までの領域つまり吸気ポート11が閉塞した空間とされる。この閉塞空間内は、吸気バルブ4や燃焼室8の熱によって高温雰囲気になるから、当該閉塞空間(吸気ポート11)の壁面や吸気バルブ4に付着している燃料が気化されるようになる。
When this step S2 is executed, a region from the
この気化された燃料は、燃焼動作が再開されるときに、吸入される空気によって新たに噴射される燃料と共に燃焼室8に流入されることになる。そのため、燃料が前記閉塞空間(吸気ポート11)の壁面や吸気バルブ4に付着したまま残留することが避けられる。
The vaporized fuel flows into the
しかし、前記ステップS1で否定判定した場合、つまり、フューエルカット制御を実行しない場合には、ステップS3により、気筒休止を実行するか否かを調べる。 However, if a negative determination is made in step S1, that is, if fuel cut control is not executed, it is checked in step S3 whether or not cylinder deactivation is executed.
なお、気筒休止制御とは、基本的に公知の技術(例えば特開2007−9779号公報、特開2005−226546号公報参照)であるが、内燃機関の運転中において負荷が一定あるいは小さい場合に、全気筒のうちの一部の気筒の燃焼動作を停止する処理のことである。この気筒休止では、インジェクタ16による燃料噴射と点火プラグ9による点火動作とを停止する。
The cylinder deactivation control is basically a known technique (see, for example, JP 2007-9779 A and JP 2005-226546 A), but when the load is constant or small during operation of the internal combustion engine. This is a process for stopping the combustion operation of some of the cylinders. In this cylinder deactivation, the fuel injection by the
ここで、まず、前記ステップS3で肯定判定した場合、つまり、気筒休止制御を実行する場合には、前記したステップS2に移行して、タンブルコントロールバルブ20および吸気バルブ4を、共に全閉状態としてから、このフローチャートを抜ける。
Here, first, when an affirmative determination is made in step S3, that is, when cylinder deactivation control is executed, the routine proceeds to step S2 described above, and both the
しかし、前記ステップS3で否定判定した場合、つまり、気筒休止制御を実行しない場合には、このフローチャートを抜ける。 However, when a negative determination is made in step S3, that is, when the cylinder deactivation control is not executed, this flowchart is exited.
なお、フューエルカット状態あるいは気筒休止状態では、燃焼動作を行わないので、着火性が問われない関係より、上述したようにステップS2の処理を実行することによりタンブル流を発生させない状態にしても何ら支障はない。 In addition, since the combustion operation is not performed in the fuel cut state or the cylinder deactivation state, since the ignitability is not questioned, the process of step S2 is executed as described above so that the tumble flow is not generated. There is no hindrance.
以上説明したように、本発明の特徴を適用した実施形態では、フューエルカット制御や気筒休止制御によって燃焼室8での燃焼動作を停止させる期間を、有効利用して、吸気ポート11の壁面や吸気バルブ4に付着したまま残留している燃料を気化させることにより、前記停止していた燃焼動作を再開したときに、前記気化燃料を吸入空気によって新たに噴射される燃料と共に燃焼室8に吸入させやすくして、吸気ポート11の壁面や吸気バルブ4に燃料が付着したまま残留することを回避可能にしている。
As described above, in the embodiment to which the feature of the present invention is applied, the period during which the combustion operation in the
その結果、燃焼動作の再開時においてストイキ燃焼を行わせるための空燃比制御性が向上可能になる。というのは、前記のように燃料気化促進処理を実行することによって、吸気ポート11の壁面や吸気バルブ4のヘッド背面に付着したまま残留する燃料をほとんど排除できるようになるので、空燃比制御において前記壁面に付着する燃料量を推定する処理を簡略化することが可能になるからである。
As a result, the air-fuel ratio controllability for performing stoichiometric combustion when the combustion operation is restarted can be improved. This is because, by executing the fuel vaporization promoting process as described above, it is possible to almost eliminate the fuel remaining on the wall surface of the
そもそも、燃焼動作の再開時においてストイキ燃焼を行わせるための空燃比制御については、一般的に公知であるが、簡単に言うと、吸気ポート11に残留する燃料と、燃焼室8内に残留する燃料とを推定し、この推定結果を、ストイキ燃焼を図るための燃料噴射量から減算することにより、目標燃料噴射量を算出する。
In the first place, air-fuel ratio control for performing stoichiometric combustion at the time of resuming the combustion operation is generally known, but simply speaking, the fuel remaining in the
例えば図5に示す燃料モデルのように、タンブルコントロールバルブ20から吸気バルブ4までの領域(吸気ポート11)の壁面に付着している燃料量fwと、燃焼室8(シリンダ)の壁面に付着している燃料量fwcとについて、例えば次式(1)〜(4)により推定する。
For example, as in the fuel model shown in FIG. 5, the fuel amount fw adhering to the wall surface of the region (intake port 11) from the
ここで、図および下記式において、Pは残留率、Rは付着率、pはポート、cはシリンダ、flは噴射量、fwはポート壁面付着量、fwcは筒内壁面付着量、fcは筒内流入燃料量、fvは蒸発流入燃料量、flは液体流入燃料量、fc’は筒内燃焼要求量、kはサイクルカウンタである。 Here, in the figure and the following formula, P is the residual rate, R is the adhesion rate, p is the port, c is the cylinder, fl is the injection amount, fw is the port wall surface adhesion amount, fwc is the cylinder wall surface adhesion amount, and fc is the cylinder An inflow fuel amount, fv is an evaporative inflow fuel amount, fl is a liquid inflow fuel amount, fc ′ is an in-cylinder combustion demand amount, and k is a cycle counter.
fwk+1=Pp×fwk+Rp×fik ・・・(1)
fck+1=(1−Pp)×fwk+(1−Rp)×fik ・・・(2)
ここで、fc=fv+fl
fwck+1=Pc×fwck+Rc×flk ・・・(3)
fc’k+1=(1−Pc)×fwck+(1−Rc)×flk+fvk ・・・(4)
このような計算に基づいて、燃焼動作の再開時において、目標燃料噴射量(筒内燃焼要求量fc’)を算出することができる。
fw k + 1 = Pp × fw k + Rp × fi k (1)
fc k + 1 = (1−Pp) × fw k + (1−Rp) × fi k (2)
Where fc = fv + fl
fwc k + 1 = Pc × fwc k + Rc × fl k (3)
fc ′ k + 1 = (1−Pc) × fwc k + (1−Rc) × fl k + fv k (4)
Based on this calculation, the target fuel injection amount (in-cylinder combustion request amount fc ′) can be calculated when the combustion operation is resumed.
したがって、上記実施形態で説明した燃料気化促進処理を実行することにより、吸気ポート11の壁面や吸気バルブ4のヘッド背面に付着したまま残留する燃料をほとんど排除していれば、前記の(1)式を省略できるようになる。但し、吸気ポート11の壁面や吸気バルブ4に付着している燃料が気化した分が燃焼室8に流入する量(蒸発流入燃料量fv)を推定する必要がある。この推定を行うには、例えば特開2007−278096号公報に示されている技術により、まず、吸気バルブ4の温度を推定し、この推定したバルブ温度モデルを利用して燃料の蒸発量を推定するような形態とするのが好ましい。
Therefore, if the fuel vaporization promoting process described in the above embodiment is executed, and the fuel remaining on the wall surface of the
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。以下で例を挙げる。 In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, All the deformation | transformation and application included in the range equivalent to the claim and the said range are possible. Examples are given below.
(1)上記実施形態では、気筒内で渦流を発生させるための吸気流制御弁としてタンブルコントロールバルブ20を例に挙げているが、スワールコントロールバルブとすることも可能である。
(1) In the above embodiment, the
この場合、図示していないが、上記実施形態と同様に、フューエルカット制御または気筒休止制御を行うときに、スワールコントロールバルブと吸気バルブとの両方を全閉とすることによって、スワールコントロールバルブから吸気バルブまでの領域(例えば吸気ポート)を閉塞することができる。これにより、前記閉塞空間の壁面に付着したまま残留している燃料を気化させやすくなるので、燃焼動作の再開時に前記気化された燃料を燃焼室へ導入させることができる。 In this case, although not shown, when performing fuel cut control or cylinder deactivation control, both the swirl control valve and the intake valve are fully closed to perform intake air from the swirl control valve. A region up to the valve (for example, an intake port) can be closed. This facilitates vaporization of the fuel remaining attached to the wall surface of the closed space, so that the vaporized fuel can be introduced into the combustion chamber when the combustion operation is resumed.
但し、スワールコントロールバルブを用いる場合、一つの気筒に二つの吸気ポートを接続し、そのうちの片方の吸気ポートにスワールコントロールバルブを設置する構成とすることがある。そのような場合には、燃料気化促進処理によって片方の吸気ポートの壁面に付着したまま残留する燃料を気化させることが可能になる。また、燃焼動作の再開時に片方の吸気ポートにおける壁面付着燃料量を推定しやすくなるので、空燃比制御を行うときに両方の吸気ポートに関する壁面付着燃料量を推定するときの負担が軽減される。 However, when a swirl control valve is used, two intake ports may be connected to one cylinder, and a swirl control valve may be installed in one of the intake ports. In such a case, it is possible to vaporize the remaining fuel while adhering to the wall surface of one of the intake ports by the fuel vaporization promoting process. In addition, since it becomes easy to estimate the wall-attached fuel amount at one intake port when the combustion operation is resumed, the burden when estimating the wall-attached fuel amount for both intake ports when performing air-fuel ratio control is reduced.
(2)本発明の他の実施形態として、例えばアイドルストップ制御を行う場合のように内燃機関の運転を一時的に停止する場合に、仮に運転停止直後に吸気ポート11の壁面に燃料が付着したまま残留している状態であっても、当該燃料が気化して吸気管15の上流側から大気放出されることを抑制または防止するように構成することができる。
(2) As another embodiment of the present invention, for example, when the operation of the internal combustion engine is temporarily stopped as in the case of performing idle stop control, the fuel temporarily adheres to the wall surface of the
具体的に、図6を参照して、この実施形態に係る制御装置の処理について説明する。この実施形態に係る制御装置の適用対象となる内燃機関については、図示していないが、図1に示す構成と同じにすることが可能である。 Specifically, the processing of the control device according to this embodiment will be described with reference to FIG. Although not shown, the internal combustion engine to which the control device according to this embodiment is applied can be the same as the configuration shown in FIG.
つまり、制御装置30は、ステップS11において、内燃機関が停止しているか否かを調べる。これは、例えばクランクポジションセンサからの入力情報に基づいてクランキングしているか否かを調べることにより、内燃機関の停止の有無を判定することができる。
That is, the
ここで、内燃機関が停止していない場合には、前記ステップS11で否定判定して、このフローチャートを抜ける。 Here, when the internal combustion engine is not stopped, a negative determination is made in step S11, and this flowchart is exited.
一方、内燃機関が停止している場合には、前記ステップS11で肯定判定して、続くステップS12でタンブルコントロールバルブ20(吸気流制御弁)を閉じる。これにより、吸気通路においてタンブルコントロールバルブ20を挟んで燃焼室8側の領域とサージタンク(図示省略)側の領域とが隔離されることになるので、仮に、燃焼室8側の領域において、前回の燃料噴射で吸気ポート11の壁面に付着したまま残留している燃料が気化しても、この気化した燃料が吸気管15の上流側から大気へ放出されることが抑制または防止されるようになる。
On the other hand, when the internal combustion engine is stopped, an affirmative determination is made in step S11, and the tumble control valve 20 (intake flow control valve) is closed in the subsequent step S12. As a result, the region on the
なお、この実施形態に係る制御装置30の適用対象となる内燃機関については、図1に示す構成の他に、例えば吸気系にタンブルコントロールバルブまたはスワールコントロールバルブ等の吸気流制御弁と、吸気ポートに燃料を噴射するインジェクタとを少なくとも備える構成であればよい。例えば、吸気バルブ4や排気バルブ5を駆動する手段については、上記実施形態と同様の可変駆動装置13,14の他に、一般的なカム機構とすることが可能である。
In addition to the configuration shown in FIG. 1, the internal combustion engine to which the
(3)上記実施形態では、吸気バルブ4や排気バルブ5を駆動する可変駆動装置13,14を電磁駆動タイプとした例を挙げているが、例えば特開2006−220121号公報に示すようなバルブ特性可変装置とすることも可能である。この技術に記載の装置は、内燃機関の運転サイクル中でも、吸気バルブ4や排気バルブ5の開度を零とすることが可能であるので、上記燃料気化促進処理を行う場合に、前記吸気バルブ4の開度を零とすればよい。
(3) In the above embodiment, the
1 シリンダブロック
1a シリンダ
2 シリンダヘッド
4 吸気バルブ
8 燃焼室
11 吸気ポート(吸気通路の一部に相当)
13 可変駆動装置
15 吸気管(吸気通路の一部に相当)
18 インジェクタ
20 タンブルコントロールバルブ(吸気流制御弁に相当)
21 仕切り板
22 アクチュエータ
30 制御装置
DESCRIPTION OF
13
18
21
Claims (5)
前記燃焼室での燃焼動作の停止時に、前記吸気流制御弁と前記吸気バルブとを閉じる処理を行う、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 An intake system provided with an intake flow control valve for generating a vortex flow in the combustion chamber, an injector that injects fuel downstream of the intake flow control valve in the intake passage, and a variable that enables control of the opening degree of the intake valve A control device for an internal combustion engine comprising a drive device,
A control apparatus for an internal combustion engine, wherein a process of closing the intake flow control valve and the intake valve is performed when the combustion operation in the combustion chamber is stopped.
前記吸気流制御弁は、渦流をタンブル流とするタンブルコントロールバルブとされる、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the intake flow control valve is a tumble control valve that makes a vortex flow a tumble flow.
前記吸気流制御弁は、渦流をスワール流とするスワールコントロールバルブとされる、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The control device for an internal combustion engine, wherein the intake flow control valve is a swirl control valve that makes a swirl flow into a swirl flow.
前記可変駆動装置は、内燃機関の運転サイクルと無関係に、電磁力とスプリングとの協働により吸気バルブの開度を調節可能とする電磁アクチュエータを備える構成とされる、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
The variable drive device includes an electromagnetic actuator that can adjust an opening degree of an intake valve by cooperation of an electromagnetic force and a spring regardless of an operation cycle of the internal combustion engine. Control device.
前記燃焼動作の停止は、フューエルカット制御、または気筒休止制御の実行に伴い一時的に行われるものとされる、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
The internal combustion engine control apparatus according to claim 1, wherein the stop of the combustion operation is temporarily performed in accordance with execution of fuel cut control or cylinder deactivation control.
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