JP2009191745A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
従来、例えば特許文献1には、タービンへの排気流量を調節する可変ノズル機構を備えるターボ過給機付き内燃機関の始動制御装置が開示されている。この従来の制御装置では、冷間始動時に、ノズル通路面積が小さくなるように上記可変ノズル機構を調整して背圧を高めることによって燃焼ガスを内燃機関の気筒内へ多量に存在させる制御を行う際に、バルブオーバーラップ量を増加させるようにしている。 Conventionally, for example, Patent Document 1 discloses a start control device for an internal combustion engine with a turbocharger that includes a variable nozzle mechanism that adjusts an exhaust flow rate to a turbine. In this conventional control device, at the time of cold start, the variable nozzle mechanism is adjusted so as to reduce the nozzle passage area, and the back pressure is increased so that a large amount of combustion gas exists in the cylinder of the internal combustion engine. At this time, the valve overlap amount is increased.
しかしながら、完爆を経て内燃機関が安定して回り始めた後(始動完了後)においても、上述した従来の技術のようにバルブオーバーラップ量が大きくされた状態で背圧が高められていると、内部EGRガス量の増加による筒内温度の上昇効果よりも、内部EGRガス量の増加による新規空気量の不足に伴う燃焼悪化という弊害の方が大きくなってしまうことがある。つまり、始動完了後にける内部EGRガスの過大な増量は、却って燃焼の悪化を招き、冷間時に白煙(THC)の排出を増加させてしまう。 However, even after the internal combustion engine starts to rotate stably after the complete explosion (after the start is completed), the back pressure is increased with the valve overlap amount increased as in the conventional technique described above. The adverse effect of worsening combustion due to the lack of new air amount due to the increase in the internal EGR gas amount may be greater than the effect of increasing the in-cylinder temperature due to the increase in the internal EGR gas amount. In other words, an excessive increase in the internal EGR gas after the start is completed causes a worsening of combustion, and increases the emission of white smoke (THC) when cold.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、冷間時の白煙の排出低減を良好に図ることのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can satisfactorily reduce the emission of white smoke during cold weather.
第1の発明は、内燃機関の制御装置であって、
吸気弁開弁期間と排気弁開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間を可変とする可変動弁機構と、
内燃機関の背圧を可変とする背圧可変手段と、
内燃機関の始動中に、前記可変動弁機構を制御して、前記バルブオーバーラップ期間を設定する始動時オーバーラップ期間設定手段と、
前記始動中に、前記背圧可変手段を用いて背圧を高める始動時背圧制御手段と、
内燃機関の始動完了時点を判定する始動完了時点判定手段と、
前記始動完了時点に達した後に、前記バルブオーバーラップ期間を、当該始動完了時点に達する前に比して短い期間で設定する始動後オーバーラップ期間設定手段と、
を備えることを特徴とする。
A first invention is a control device for an internal combustion engine,
A variable valve mechanism for varying a valve overlap period in which an intake valve opening period and an exhaust valve opening period overlap;
Back pressure variable means for changing the back pressure of the internal combustion engine;
A starting overlap period setting means for controlling the variable valve mechanism to set the valve overlap period during the start of the internal combustion engine;
A starting back pressure control means for increasing back pressure using the back pressure variable means during the start;
Start completion time determination means for determining the start completion time of the internal combustion engine;
A post-startup overlap period setting means for setting the valve overlap period in a shorter period than before reaching the start completion time after reaching the start completion time;
It is characterized by providing.
また、第2の発明は、第1の発明において、
内燃機関を過給可能な過給機と、
前記始動完了時点に達した後に、前記過給機を用いて内燃機関の過給圧を、前記始動完了時点に達する前に比して高める始動後過給圧制御手段と、
を更に備えることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
A supercharger capable of supercharging an internal combustion engine;
A post-startup supercharging pressure control means for increasing the supercharging pressure of the internal combustion engine by using the supercharger after reaching the start completion time, compared with before reaching the start completion time;
Is further provided.
また、第3の発明は、第2の発明において、
前記過給機は、タービンに供給される排気ガスの流量を調整する可変ノズルを有するターボ過給機であって、
前記始動後過給圧制御手段は、少なくとも前記始動完了時点に達した後の前記可変ノズルの開度を小さく制御する始動後ノズル開度制御手段を含むことを特徴とする。
The third invention is the second invention, wherein
The turbocharger is a turbocharger having a variable nozzle for adjusting the flow rate of exhaust gas supplied to a turbine,
The post-startup supercharging pressure control means includes post-startup nozzle opening degree control means for controlling at least the opening degree of the variable nozzle after reaching the start completion time point.
また、第4の発明は、第3の発明において、
前記背圧可変手段は、前記可変ノズルであって、
前記始動時背圧制御手段は、前記始動中に前記可変ノズルの開度を小さく制御する始動時ノズル開度制御手段を含むことを特徴とする。
Moreover, 4th invention is set in 3rd invention,
The back pressure variable means is the variable nozzle,
The starting back pressure control means includes a starting nozzle opening control means for controlling the opening of the variable nozzle to be small during the starting.
また、第5の発明は、第2乃至第4の発明の何れかにおいて、
前記過給機は、ターボ過給機であって、
前記背圧可変手段は、前記ターボ過給機が有するタービンよりも下流側の排気通路に配置され、排気ガス流量を調整する排気絞り弁を含み、
前記始動時背圧制御手段は、前記始動中に当該排気絞り弁を閉じる制御を少なくとも行うことによって背圧を高める手段であって、
前記始動後過給圧制御手段は、前記始動完了時点に達した後に、前記排気絞り弁の開度を、前記始動完了時点に達する前に比して開き側の開度に設定する始動後絞り弁開度設定手段を含むことを特徴とする。
According to a fifth invention, in any one of the second to fourth inventions,
The supercharger is a turbocharger,
The back pressure variable means is disposed in an exhaust passage downstream of the turbine of the turbocharger, and includes an exhaust throttle valve that adjusts an exhaust gas flow rate,
The starting back pressure control means is means for increasing back pressure by performing at least control for closing the exhaust throttle valve during the starting,
The post-startup supercharging pressure control means sets the opening of the exhaust throttle valve to an opening on the opening side as compared with before reaching the start completion time after reaching the start completion time. It includes valve opening setting means.
また、第6の発明は、第1乃至第5の発明の何れかにおいて、
前記始動後オーバーラップ期間設定手段は、吸気弁の開き時期および排気弁の閉じ時期の少なくとも一方を制御して、前記吸気弁の開き時期が排気上死点以降のタイミングとなり、かつ、前記排気弁の閉じ時期が前記吸気弁の開き時期よりも遅いタイミングとなる状態を創出することにより、前記始動完了時点に達した後の前記バルブオーバーラップ期間を設定することを特徴とする。
According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions,
The after-start overlap period setting means controls at least one of the opening timing of the intake valve and the closing timing of the exhaust valve so that the opening timing of the intake valve is a timing after exhaust top dead center, and the exhaust valve The valve overlap period after reaching the start completion time is set by creating a state in which the closing timing of the engine is later than the opening timing of the intake valve.
第1の発明によれば、始動完了時点に達した後は、始動中に比して、バルブオーバーラップ期間が短く設定される。これにより、始動中に比して、内部EGRガス量を減少させることができ、新規空気量の減少を防止できるようになり、また、過給圧を高めることができるようになる。このため、内燃機関の実圧縮比を高めることができ、始動完了後において、燃焼悪化を回避しつつ、筒内温度(圧縮端温度)を高めることが可能となる。これにより、冷間時に、白煙の発生を良好に低減させることができる。 According to the first aspect, after reaching the start completion time point, the valve overlap period is set shorter than that during the start. As a result, the amount of internal EGR gas can be reduced as compared with that during start-up, a decrease in the amount of new air can be prevented, and the supercharging pressure can be increased. For this reason, it is possible to increase the actual compression ratio of the internal combustion engine, and it is possible to increase the in-cylinder temperature (compression end temperature) while avoiding deterioration of combustion after the start is completed. Thereby, generation | occurrence | production of white smoke can be reduced favorably at the time of cold.
第2の発明によれば、始動完了時点に達した後に過給圧を高めることで、実圧縮比を増加させることができ、燃焼悪化を回避しつつ、筒内温度(圧縮端温度)を高めることが可能となる。これにより、始動完了後の冷間時において、白煙の防止を図ることができる。 According to the second invention, the actual compression ratio can be increased by increasing the supercharging pressure after reaching the start completion point, and the in-cylinder temperature (compression end temperature) is increased while avoiding deterioration of combustion. It becomes possible. Thereby, it is possible to prevent white smoke during the cold after the start is completed.
第3の発明によれば、始動完了時点に達した後の可変ノズルの開度を小さく制御することで、ターボ回転数を上げることができ、始動完了後において過給圧を高めることができる。 According to the third aspect, by controlling the opening of the variable nozzle after reaching the start completion time, the turbo rotational speed can be increased and the boost pressure can be increased after the start is completed.
第4の発明によれば、始動中に、バルブオーバーラップ期間が設定された状態で可変ノズルの開度が小さく制御されることで、内部EGRガス量を十分に増やすことができ、始動中においても圧縮端温度の低下に伴う燃焼悪化が生ずるのを防止することができる。 According to the fourth aspect of the invention, the internal EGR gas amount can be sufficiently increased during the start-up by sufficiently controlling the opening of the variable nozzle while the valve overlap period is set. Also, it is possible to prevent the deterioration of combustion accompanying the decrease in the compression end temperature.
第5の発明によれば、始動完了時点に達した後に排気絞り弁を開くことによって、ターボ過給機の下流側の排気圧力を下げることで、ターボ回転数を上げることができる。これにより、始動完了後において、内部EGRガス量を減らしつつ、過給圧を高めることができる。 According to the fifth aspect, the turbo rotation speed can be increased by lowering the exhaust pressure downstream of the turbocharger by opening the exhaust throttle valve after reaching the start completion point. Thereby, after completion of starting, the supercharging pressure can be increased while reducing the amount of internal EGR gas.
第6の発明によれば、吸気通路への既燃ガスの吹き返しを回避することで内部EGRガスが冷やされるのを防止して、筒内に残留している温かいガスのみを内部EGRガスとすることができる。このため、始動完了後において、筒内温度の上昇に寄与する内部EGRガスのみを確保しつつ、新規空気量の増量によって過給圧を高めることが可能となる。 According to the sixth aspect of the present invention, the internal EGR gas is prevented from being cooled by avoiding the burned gas from being blown back into the intake passage, and only the warm gas remaining in the cylinder is used as the internal EGR gas. be able to. For this reason, it is possible to increase the supercharging pressure by increasing the new air amount while ensuring only the internal EGR gas that contributes to the increase in the in-cylinder temperature after the start is completed.
実施の形態1.
[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、4サイクルのディーゼル機関(圧縮着火内燃機関)10を備えている。ディーゼル機関10は、車両に搭載され、その動力源とされているものとする。本実施形態のディーゼル機関10は、直列4気筒型であるが、本発明におけるディーゼル機関の気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。
Embodiment 1 FIG.
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 1 includes a four-cycle diesel engine (compression ignition internal combustion engine) 10. It is assumed that the
ディーゼル機関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。コモンレール14内には、サプライポンプ16によって加圧された高圧の燃料が貯留されている。そして、このコモンレール14から各気筒のインジェクタ12へ燃料が供給される。各気筒から排出される排気ガスは、排気マニホールド18によって集合され、排気通路20に流入する。
Each cylinder of the
ディーゼル機関10は、可変ノズル型のターボ過給機22を備えている。ターボ過給機22は、排気ガスの排気エネルギーによって作動するタービン22aと、タービン22aと一体的に連結され、タービン22aに入力される排気ガスの排気エネルギーによって回転駆動されるコンプレッサ22bとを有している。更に、ターボ過給機22は、タービン22aに供給される排気ガスの流量を調整するための可変ノズル(VN)22cを有している。
The
可変ノズル22cは、図示省略するアクチュエータ(例えば、電動モータ)によって開閉動作可能になっている。可変ノズル22cの開度を小さくすると、タービン22aの入口面積が小さくなり、タービン22aに吹き付けられる排気ガスの流速を速くすることができる。その結果、コンプレッサ22bおよびタービン22aの回転数(以下、「ターボ回転数」と称する)が上昇するので、過給圧を上昇させることができる。逆に、可変ノズル22cの開度を大きくすると、タービン22aの入口面積が大きくなり、タービン22aに吹き付けられる排気ガスの流速が遅くなる。その結果、ターボ回転数が降下するので、過給圧を低下させることができる。
The
ターボ過給機22のタービン22aは、排気通路20の途中に配置されている。タービン22aよりも下流側の排気通路20には、当該排気通路20を流れる排気ガスの流量を制限するための排気絞り弁24が配置されている。
The
ディーゼル機関10の吸気通路26の入口付近には、エアクリーナ28が設けられている。エアクリーナ28を通って吸入された空気は、ターボ過給機22のコンプレッサ22bで圧縮された後、インタークーラ30で冷却される。インタークーラ30を通過した吸入空気は、吸気マニホールド32により分配されて、各気筒に流入する。
An
吸気通路26におけるインタークーラ30と吸気マニホールド32との間には、吸気絞り弁34が設置されている。また、吸気通路26におけるエアクリーナ28の下流近傍には、吸入空気量を検出するエアフローメータ36が設置されている。
An
吸気通路26の吸気マニホールド32の近傍には、EGR通路38の一端が接続されている。EGR通路38の他端は、排気通路20の排気マニホールド18に接続されている。本システムでは、このEGR通路38を通して、排気ガス(既燃ガス)の一部を吸気通路26に還流させること、つまり外部EGR(Exhaust Gas Recirculation)を行うことができる。
One end of an
EGR通路38の途中には、EGR通路38を通る排気ガス(EGRガス)を冷却するためのEGRクーラ40が設けられている。EGR通路38におけるEGRクーラ40の下流には、EGR弁42が設けられている。このEGR弁42の開度を変えることにより、EGR通路38を通る排気ガス量、すなわち外部EGRガス量を調整することができる。
An
また、本実施形態のシステムは、ディーゼル機関10が搭載された車両のアクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ44と、エンジン冷却水温度を検出する水温センサ46と、吸気マニホールド圧力(吸気圧力)を検出する吸気圧センサ48と、排気マニホールド圧力(排気圧力)を検出する排気圧センサ50と、ECU(Electronic Control Unit)60とを更に備えている。ECU60には、上述した各種のセンサおよびアクチュエータが接続されている。ECU60は、各センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを作動させることにより、ディーゼル機関10の運転状態を制御する。
Further, the system of the present embodiment includes an
図2は、図1に示すシステムにおけるディーゼル機関10の一つの気筒の断面を示す図である。以下、ディーゼル機関10について更に説明する。図2に示すように、ディーゼル機関10のクランク軸70の近傍には、クランク軸70の回転角度、すなわちクランク角を検出するクランク角センサ72が取り付けられている。このクランク角センサ72は、ECU60に接続されている。ECU60は、クランク角センサ72の検出信号に基づいて、エンジン回転数を算出することもできる。
FIG. 2 is a view showing a cross section of one cylinder of the
また、ディーゼル機関10は、吸気弁74の開弁特性を可変とする吸気可変動弁機構76と、排気弁78の開弁特性を可変とする排気可変動弁機構80とを備えている。吸気可変動弁機構76および排気可変動弁機構80の具体的な構成は、特に限定されるものではなく、カムシャフトの位相を変化させることによって開閉時期を連続的に可変とする位相可変機構のほか、カムを電気モータで駆動する機構、電磁駆動弁、油圧駆動弁などを用いることもできる。また、吸気カム軸および排気カム軸の近傍には、それぞれのカム軸の回転角度、すなわち、吸気カム角および排気カム角を検出するための吸気カム角センサ82および排気カム角センサ84がそれぞれ配置されている。これらのセンサ82、84は、ECU60に接続されている。ECU60は、これらのセンサ82、84の検出信号に基づいて、吸気弁74および排気弁78の開閉時期の進角量を算出することもできる。
The
吸気可変動弁機構76や排気可変動弁機構80によれば、排気弁78の開弁期間と吸気弁74の開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間(以下、単に「バルブオーバーラップ期間」という)の長さを変化させることができる。
According to the intake
以上のように構成された本実施形態のシステムにおいては、ターボ過給機22の可変ノズル(VN)22cの開度や排気絞り弁24の開度を小さく絞ることによって、ディーゼル機関10の背圧を高めることが可能となる。そして、上記可変動弁機構76、80によってバルブオーバーラップ期間を確保した状態で、VN22cや排気絞り弁24を絞るようにすれば、排気通路20から筒内への排気ガスの還流を利用して内部EGRガス量を増やすことが可能となる。また、このような内部EGRガスを増やすこととすれば、ディーゼル機関10の筒内温度を良好に高めることが可能となる。
In the system of the present embodiment configured as described above, the back pressure of the
[内燃機関の始動時の動作]
図3は、ディーゼル機関10の始動時におけるエンジン回転数の変化の様子を表した図である。ディーゼル機関10の始動時には、図3に示すように、先ず、スタータモータ(図示省略)の作動によってクランキングが行われる。そして、クランキング中に初爆を経てディーゼル機関10の燃焼が開始されるのに伴って、エンジン回転数が増加していく。その後、ディーゼル機関10が完爆状態(ディーゼル機関10が自立して安定して回り続けられる状態)に達することで、ディーゼル機関10の始動動作が完了される。尚、始動動作完了以後、ディーゼル機関10の負荷を高める要求が出されていない間は、エンジン回転数は、アイドリング回転数に維持されることになる。
また、ここでは、図3に示すように、クランキングの開始時点(すなわち、始動開始時点)からディーゼル機関10の完爆判定時点(すなわち、始動完了時点)までの期間を「始動中」と称している。
[Operation when starting internal combustion engine]
FIG. 3 is a diagram showing how the engine speed changes when the
In addition, as shown in FIG. 3, the period from the cranking start time (that is, the start time) to the complete explosion determination time (that is, the start time) of the
[低圧縮比化されたディーゼル機関における冷間時の課題]
ところで、ディーゼル機関の圧縮比を例えば16以下にするというように低圧縮比化することによって、ディーゼル機関のフリクション(摩擦損失)の低減を図ることで、燃費の改善を図るという試みがある。本実施形態のディーゼル機関10も、そのような低圧縮比化されたディーゼル機関であるものとする。そのような低圧縮比化されたディーゼル機関においては、始動時を含む冷間時に、白煙(THC)の排出量が増加し易くなるという課題がある。以下、図4を参照して、その課題について説明する。
[Challenges during cold operation in low compression ratio diesel engines]
By the way, there is an attempt to improve fuel efficiency by reducing the friction (friction loss) of the diesel engine by reducing the compression ratio of the diesel engine to 16 or less, for example. The
図4は、残留ガス量(内部EGRガス量)との関係で、ディーゼル機関の筒内温度および新規空気量をそれぞれ表した図である。
上記のように低圧縮比化されたディーゼル機関では、図4(A)に示すように、圧縮比(ε)が低いことで筒内温度(圧縮端温度)が低下する。このため、始動中(特に冷間での始動中)において、燃焼が不安定となり、白煙(THC)の排出量が増加し易くなる。また、図4(A)より、低圧縮比化されたディーゼル機関において、従来の高圧縮比されたディーゼル機関と同等の筒内温度が得られるようにするためには、高圧縮比化されたディーゼル機関よりも多くの残留ガス(内部EGRガス)を必要とすることが判る。尚、ここでいう「必要筒内温度」とは、ディーゼル機関の燃焼を安定化させることのできる筒内温度を意味している。
FIG. 4 is a graph showing the in-cylinder temperature and the new air amount of the diesel engine in relation to the residual gas amount (internal EGR gas amount).
In the diesel engine having a low compression ratio as described above, as shown in FIG. 4A, the in-cylinder temperature (compression end temperature) decreases due to the low compression ratio (ε). For this reason, during start-up (particularly during cold start), combustion becomes unstable, and the amount of white smoke (THC) emission tends to increase. Further, from FIG. 4A, in the diesel engine having a low compression ratio, in order to obtain the same in-cylinder temperature as that of the conventional high compression ratio diesel engine, the compression ratio has been increased. It can be seen that more residual gas (internal EGR gas) is required than a diesel engine. The “necessary in-cylinder temperature” referred to here means an in-cylinder temperature that can stabilize the combustion of the diesel engine.
また、新規空気量は、筒内に占める残留ガス量が増えるに従って減少する。このため、低圧縮比化されたディーゼル機関においては、内部EGRガスを増やすことによって燃焼に必要な筒内温度が確保された状態では、図4(B)に示すように、高圧縮比化されたディーゼル機関と比べ、新規空気量が不足しがちになる。 The new air amount decreases as the residual gas amount in the cylinder increases. For this reason, in a diesel engine with a low compression ratio, in a state where the in-cylinder temperature necessary for combustion is secured by increasing the internal EGR gas, the compression ratio is increased as shown in FIG. Compared to a diesel engine, new air volume tends to be insufficient.
このため、低圧縮比化されたディーゼル機関において、完爆を経てディーゼル機関10が安定して回り始めた後のアイドリング時などの軽負荷時に、必要筒内温度を確保すべくバルブオーバーラップ期間が十分に設定された状態で背圧が高められると、残留ガス(内部EGRガス)量の増加による筒内温度の上昇効果よりも、内部EGRガス量の増加による新規空気量の不足に伴う燃焼悪化という弊害の方が大きくなってしまうことがある。つまり、始動完了後にける内部EGRガスの過大な増量は、却って燃焼の悪化を招き、冷間時に白煙(THC)の排出を増加させてしまう。
For this reason, in a diesel engine with a low compression ratio, a valve overlap period is required to ensure the required in-cylinder temperature at light loads such as idling after the
[実施の形態1の特徴部分]
図5は、本発明の実施の形態1において、冷間時にディーゼル機関10の始動に際して実行される特徴的な制御を説明するためのタイムチャートである。
本実施形態では、先ず、始動中(すなわち、始動完了時点に達する前)においては、図5(B)に示すように、可変ノズル22cの開度(VNT開度)を十分に閉じる(例えば全閉開度)とともに、図5(C)に示すように、排気絞り弁24を所定開度にまで閉じるようにした。更に、始動中においては、図5(D)に示すように、バルブオーバーラップ期間を十分に長く設定するようにした。
[Characteristics of Embodiment 1]
FIG. 5 is a time chart for explaining characteristic control executed when the
In the present embodiment, first, during start-up (that is, before reaching the start-up completion time), as shown in FIG. 5B, the opening degree (VNT opening degree) of the
一方、始動後(すなわち、始動完了時点に達した後)においては、図5(C)に示すように、排気絞り弁24を全開開度に開いたうえで、図5(B)に示すように、十分な過給圧上昇効果を得るべく、可変ノズル22cの開度を十分に閉じられた開度(例えば、全閉開度)に維持するようにした。更に、始動後においては、図5(D)に示すように、バルブオーバーラップ期間を、始動中のバルブオーバーラップ期間に比して短くするようにした。
On the other hand, after the start (that is, after reaching the start completion point), as shown in FIG. 5C, the
図6は、上記の機能を実現するために、ECU60が実行するルーチンのフローチャートである。
図6に示すルーチンでは、先ず、クランク角センサ72および水温センサ46のそれぞれの出力に基づき、エンジン回転数Neおよびエンジン冷却水温度がそれぞれ読み込まれる(ステップ100)。
FIG. 6 is a flowchart of a routine executed by the
In the routine shown in FIG. 6, first, the engine speed Ne and the engine coolant temperature are read based on the outputs of the
次に、エンジン冷却水温度に基づき、現在のディーゼル機関10の運転状態が冷間状態であるか否かが判別される(ステップ102)。その結果、冷間状態ではないと判定された場合、つまり、ディーゼル機関10が既に暖機されている状態にあると判断された場合には、本ルーチンは速やかに終了される。
Next, based on the engine coolant temperature, it is determined whether or not the current operation state of the
一方、上記ステップ102において、冷間状態であると判定された場合には、次いで、ディーゼル機関10が始動中であるか否かが判別される(ステップ104)。より具体的には、本ステップ104では、ディーゼル機関10の始動動作の開始後に、エンジン回転数Neが所定時間に渡って所定回転数以上の回転数に維持された場合に、ディーゼル機関10が完爆状態にある(すなわち、始動完了状態にある)と判定するようにしており、この完爆判定が未だなされていない状態を始動中であるとしている。
On the other hand, if it is determined in
上記ステップ104において、ディーゼル機関10が始動中であると判定された場合には、残留ガス(内部EGRガス)の増量によって筒内温度を高めるべく、排気絞り弁24が所定開度にまで閉じられるとともに、可変ノズル22cの開度が全閉開度に制御される(ステップ106)。また、本ステップ106では、バルブオーバーラップ期間が十分に長く設定される。このような制御によって、本ステップ106では、燃焼悪化がなくなる温度になるまで筒内温度を上昇させられるように、残留ガスを大幅に増加させている。
If it is determined in
一方、上記ステップ104において、ディーゼル機関10が始動中でないと判定された場合、つまり、始動(完爆)が完了していると判断された軽負荷時である場合には、ターボ回転数を高めることにより過給圧を高めるべく、排気絞り弁24が全開開度に制御されるとともに、可変ノズル22cの開度が始動中と同様に小開度(例えば、全閉開度)に制御される(ステップ108)。また、本ステップ108では、内部EGRガス量の減少により新規空気量の増量を図るべく、バルブオーバーラップ期間が始動中に設定されるバルブオーバーラップ期間に比して短い期間に設定される。
On the other hand, when it is determined in
また、本ステップ108においては、次のような態様で内部EGRガス量を減らされる。すなわち、吸気弁74の開き時期が排気上死点以降のタイミングとされた状態で、排気弁78の閉じ時期を吸気弁74の開き時期よりも遅らせるという手法で、バルブオーバーラップ期間が設定される。
In
以上説明した図6に示すルーチンによれば、ディーゼル機関10が冷間状態に置かれている場合の始動中には、排気絞り弁24の開度および可変ノズル22cの開度がそれぞれ絞られるとともに、バルブオーバーラップ期間が長く設定される。これにより、低圧縮比化されたディーゼル機関10において、始動中に内部EGRガス量を十分に増やすことができ、圧縮端温度の低下に伴う燃焼悪化が生ずるのを防止することができ、白煙(THC)の発生を低減させることができる。
According to the routine shown in FIG. 6 described above, the opening of the
また、上記ルーチンによれば、始動完了後(冷間軽負荷時)には、始動中に比して、バルブオーバーラップ期間が短く設定される。これにより、始動中に比して、内部EGRガス量を減少させることができ、新規空気量の減少を防止できるようになり、また、過給圧を高めることができるようになる。このため、ディーゼル機関10の実圧縮比を高めることができ、始動完了後において、燃焼悪化を回避しつつ、筒内温度(圧縮端温度)を高めることが可能となる。これにより、冷間時に、白煙の発生を良好に低減させることができる。
Further, according to the above routine, the valve overlap period is set shorter after completion of the start (during cold light load) than during start. As a result, the amount of internal EGR gas can be reduced as compared with that during start-up, a decrease in the amount of new air can be prevented, and the supercharging pressure can be increased. For this reason, it is possible to increase the actual compression ratio of the
また、上記ルーチンによれば、始動完了後には、吸気弁74の開き時期が排気上死点以降のタイミングとされた状態で、排気弁78の閉じ時期を吸気弁74の開き時期よりも遅らせるという手法で、バルブオーバーラップ期間が短く設定される。これにより、吸気マニホールド32への既燃ガスの吹き返しを回避することで内部EGRガスが冷やされるのを防止して、筒内に残留している温かいガスのみを内部EGRガスとすることができる。このため、筒内温度の上昇に寄与する内部EGRガスのみを確保しつつ、新規空気量の増量によって過給圧を高めることが可能となる。
Further, according to the above routine, after the start is completed, the closing timing of the
また、上記ルーチンによれば、始動完了後には、排気絞り弁24が全開開度に設定される。これにより、ターボ過給機22の下流側の排気圧力を下げることで、ターボ回転数を上げることができる。これにより、始動完了後において、内部EGRガス量を減らしつつ、過給圧を高めることができる。このような制御によって過給圧を高めることによっても、上記と同様に、冷間時において、実圧縮比の増加による白煙の防止を図ることができる。
Further, according to the above routine, after the start is completed, the
また、上記ルーチンによれば、始動完了後においても、始動中と同様に、可変ノズル22cの開度が十分に絞られるようになる。これにより、ターボ回転数を上げることができ、過給圧を高めることができる。このような制御によって過給圧を高めることによっても、上記と同様に、冷間時において、実圧縮比の増加による白煙の防止を図ることができる。
Further, according to the above routine, even after the start is completed, the opening of the
ところで、上述した実施の形態1においては、始動中の背圧を高めるべく、排気絞り弁24と可変ノズル22cの双方を絞るようにしている。しかしながら、始動中の背圧を高めるべく制御されるアクチュエータは、排気絞り弁24および可変ノズル22cの何れか一方であってもよい。
By the way, in the first embodiment described above, both the
また、上述した実施の形態1においては、始動完了後にターボ過給機22のタービン22aに与える排気エネルギー量を始動中と異ならせることによって、過給圧を高めるようにしている。しかしながら、本発明において始動完了時点に達した後に過給圧を高める手法は、これに限定されるものではなく、例えば、ターボ過給機のコンプレッサを電動駆動するものや、内燃機関の軸トルクを利用したスーパーチャージャーなどであってもよい。
In Embodiment 1 described above, the boost pressure is increased by making the amount of exhaust energy given to the
また、上述した実施の形態1においては、吸気可変動弁機構76および排気可変動弁機構80の双方を用いてバルブオーバーラップ期間を調整するようにしているが、本発明におけるバルブオーバーラップ期間の調整は、吸気弁74の開き時期および排気弁78の閉じ時期の何れか一方の調整によるものであってもよい。
In the first embodiment described above, the valve overlap period is adjusted by using both the intake
尚、上述した実施の形態1においては、ターボ過給機22の可変ノズル22cおよび排気絞り弁24が前記第1の発明における「背圧可変手段」に相当している。また、ECU60が、上記ステップ106の処理を実行することにより前記第1の発明における「始動時オーバーラップ期間設定手段」および「始動時背圧制御手段」が、上記ステップ104の処理を実行することにより前記第1の発明における「始動完了時点判定手段」が、上記ステップ108の処理を実行することにより前記第1の発明における「始動後オーバーラップ期間設定手段」が、それぞれ実現されている。
また、ECU60が上記ステップ108の処理を実行することにより前記第2の発明における「始動後過給圧制御手段」が実現されている。
また、ECU60が上記ステップ108の処理を実行することにより前記第3の発明における「始動後ノズル開度制御手段」が実現されている。
また、ECU60が上記106の処理を実行することにより前記第4の発明における「始動時ノズル開度制御手段」が実現されている。
また、ECU60が上記ステップ108の処理を実行することにより前記第5の発明における「始動後絞り弁開度設定手段」が実現されている。
In the first embodiment described above, the
Further, the “starting boost pressure control means” according to the second aspect of the present invention is realized by the
Further, the “starting nozzle opening control means” in the third aspect of the present invention is realized by the
Further, the “starting nozzle opening control means” according to the fourth aspect of the present invention is implemented by the
Further, the
10 ディーゼル機関
18 排気マニホールド
20 排気通路
22 可変ノズル型ターボ過給機(VNT)
22a タービン
22b コンプレッサ
22c 可変ノズル(VN)
24 排気絞り弁
26 吸気通路
32 吸気マニホールド
46 水温センサ
60 ECU(Electronic Control Unit)
72 クランク角センサ
74 吸気弁
76 吸気可変動弁機構
78 排気弁
80 排気可変動弁機構
10
22a
24
72
Claims (6)
内燃機関の背圧を可変とする背圧可変手段と、
内燃機関の始動中に、前記可変動弁機構を制御して、前記バルブオーバーラップ期間を設定する始動時オーバーラップ期間設定手段と、
前記始動中に、前記背圧可変手段を用いて背圧を高める始動時背圧制御手段と、
内燃機関の始動完了時点を判定する始動完了時点判定手段と、
前記始動完了時点に達した後に、前記バルブオーバーラップ期間を、当該始動完了時点に達する前に比して短い期間で設定する始動後オーバーラップ期間設定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A variable valve mechanism for varying a valve overlap period in which an intake valve opening period and an exhaust valve opening period overlap;
Back pressure variable means for changing the back pressure of the internal combustion engine;
A starting overlap period setting means for controlling the variable valve mechanism to set the valve overlap period during the start of the internal combustion engine;
A starting back pressure control means for increasing back pressure using the back pressure variable means during the start;
Start completion time determination means for determining the start completion time of the internal combustion engine;
A post-startup overlap period setting means for setting the valve overlap period in a shorter period than before reaching the start completion time after reaching the start completion time;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記始動完了時点に達した後に、前記過給機を用いて内燃機関の過給圧を、前記始動完了時点に達する前に比して高める始動後過給圧制御手段と、
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。 A supercharger capable of supercharging an internal combustion engine;
A post-startup supercharging pressure control means for increasing the supercharging pressure of the internal combustion engine by using the supercharger after reaching the start completion time, compared with before reaching the start completion time;
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising:
前記始動後過給圧制御手段は、少なくとも前記始動完了時点に達した後の前記可変ノズルの開度を小さく制御する始動後ノズル開度制御手段を含むことを特徴とする請求項2記載の内燃機関の制御装置。 The turbocharger is a turbocharger having a variable nozzle for adjusting the flow rate of exhaust gas supplied to a turbine,
3. The internal combustion engine according to claim 2, wherein the post-startup supercharging pressure control means includes a post-startup nozzle opening control means that controls at least the opening degree of the variable nozzle after reaching the start completion time point. Engine control device.
前記始動時背圧制御手段は、前記始動中に前記可変ノズルの開度を小さく制御する始動時ノズル開度制御手段を含むことを特徴とする請求項3記載の内燃機関の制御装置。 The back pressure variable means is the variable nozzle,
4. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the starting back pressure control means includes a starting nozzle opening control means for controlling the opening of the variable nozzle to be small during the starting.
前記背圧可変手段は、前記ターボ過給機が有するタービンよりも下流側の排気通路に配置され、排気ガス流量を調整する排気絞り弁を含み、
前記始動時背圧制御手段は、前記始動中に当該排気絞り弁を閉じる制御を少なくとも行うことによって背圧を高める手段であって、
前記始動後過給圧制御手段は、前記始動完了時点に達した後に、前記排気絞り弁の開度を、前記始動完了時点に達する前に比して開き側の開度に設定する始動後絞り弁開度設定手段を含むことを特徴とする請求項2乃至4の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。 The supercharger is a turbocharger,
The back pressure variable means is disposed in an exhaust passage downstream of the turbine of the turbocharger, and includes an exhaust throttle valve that adjusts an exhaust gas flow rate,
The starting back pressure control means is means for increasing back pressure by performing at least control for closing the exhaust throttle valve during the starting,
The post-startup supercharging pressure control means sets the opening of the exhaust throttle valve to an opening on the opening side as compared with before reaching the start completion time after reaching the start completion time. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 4, further comprising valve opening setting means.
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