JP2009257196A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。特に、内燃機関の始動性を向上させる技術に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine. In particular, the present invention relates to a technique for improving startability of an internal combustion engine.
内燃機関の制御装置として、燃料を気筒内に直接噴射する直噴式の燃料噴射装置があり、車両用エンジン等に広く採用されている。近年、直噴式の燃料噴射装置は、燃費の向上、排気エミッションの改善等の要求から、より複雑な燃料噴射の制御、および燃料噴霧粒径の微細化等が求められている。そのため、より高い燃料の噴射圧が要求されていることから、燃料噴射装置に供給される燃料圧力が高圧化する傾向にある。 As a control device for an internal combustion engine, there is a direct injection type fuel injection device that directly injects fuel into a cylinder, which is widely used in a vehicle engine or the like. 2. Description of the Related Art In recent years, direct injection type fuel injection devices have been required to have more complex control of fuel injection, refinement of fuel spray particle size, and the like due to demands such as improved fuel consumption and improved exhaust emissions. Therefore, since a higher fuel injection pressure is required, the fuel pressure supplied to the fuel injection device tends to increase.
直噴式の燃料噴射装置に用いられるインジェクタは、燃料ポンプから燃料配管を通じて燃料が高圧で供給され、インジェクタ内部に設けられたニードルが、ノズル先端部分に設けられた噴孔を開放・閉鎖することにより、高圧燃料の気筒内への供給・停止を制御するという構成である。インジェクタは、エンジン停止時には、燃料ポンプからの高圧燃料の供給が停止し、かつインジェクタ内のニードルが噴孔を閉鎖するため、燃料を気筒内に供給することはない。 An injector used in a direct injection type fuel injection device is configured such that fuel is supplied at a high pressure from a fuel pump through a fuel pipe, and a needle provided inside the injector opens and closes an injection hole provided in a nozzle tip portion. In this configuration, the supply / stop of the high pressure fuel into the cylinder is controlled. When the engine is stopped, the injector stops supplying high-pressure fuel from the fuel pump, and the needle in the injector closes the injection hole, so that fuel is not supplied into the cylinder.
しかし、エンジン停止直後のインジェクタおよび燃料配管には、運転時に燃料ポンプから供給された高圧燃料が蓄圧された状態であり、インジェクタに高い燃圧がかけられた状態である。また、インジェクタの量産バラツキや、経年劣化等により、インジェクタの油密性が低下することがある。このような油密性の低下によって、エンジン停止直後のインジェクタの噴孔から蓄圧された燃料が漏れ出る油密漏れが発生する場合がある。 However, the high pressure fuel supplied from the fuel pump during operation is stored in the injector and the fuel pipe immediately after the engine is stopped, and a high fuel pressure is applied to the injector. In addition, the oil tightness of the injector may decrease due to mass production variation of the injector, aging deterioration, and the like. Due to such a decrease in oil tightness, an oil tight leak may occur in which the fuel accumulated from the injector nozzle hole immediately after the engine stops leaks.
インジェクタからの油密漏れが発生した場合、漏れ出た燃料が気筒内で気化して滞留することで、停止エンジンの気筒内は高濃度の未燃ガスで満たされる。このようなインジェクタからの油密漏れにより、停止エンジンの気筒内の燃料濃度が可燃限界以上のオーバーリッチになる場合があり、これによってエンジン始動性の悪化や、始動時の排気エミッション悪化等の問題が生じることが懸念される。 When oil-tight leakage from the injector occurs, the leaked fuel is vaporized and stays in the cylinder, so that the cylinder of the stopped engine is filled with high-concentration unburned gas. Due to such an oil-tight leak from the injector, the fuel concentration in the cylinder of the stopped engine may become over-rich beyond the flammability limit, which causes problems such as deterioration of engine startability and exhaust emission deterioration at start-up. It is feared that this will occur.
このような問題の対策として、エンジンの停止直後に燃料噴射を行ってインジェクタに蓄圧される燃圧を低下させつつ、気筒内に噴射された燃料を排気弁から気筒外へと排出させる技術が、特許文献1に開示されている。また、エンジンの停止時にスロットル弁を開弁することにより、インジェクタの油密漏れにより生じた未燃ガスを吸気弁からスロットル弁上流へと拡散させる技術が、例えば、特許文献2に開示されている。
As a countermeasure against such a problem, a technology that discharges fuel injected into the cylinder from the exhaust valve to the outside of the cylinder while reducing the fuel pressure accumulated in the injector by injecting fuel immediately after the engine stops is patented. It is disclosed in
しかしながら、特許文献1記載の制御装置は、エンジン停止直後に気筒内に噴射された蓄圧燃料を気筒外へ排出することを助長する手段が設けられていないため、気筒内に滞留した未燃ガスが、開弁された排気弁から抜けきることができずに残存してしまう、といった問題が考えられる。同様に、特許文献2記載の制御装置についても、インジェクタからの油密漏れによって気筒内に滞留した未燃ガスが、開弁された吸気弁から抜けきることができずに残存してしまう、という問題が考えられる。
However, since the control device described in
そこで、本発明は、停止後のエンジン気筒内に滞留する未燃ガスを高効率で気筒外へと排出することで、エンジンの良好な始動性や排気エミッションを実現する内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a control device for an internal combustion engine that realizes good engine startability and exhaust emission by discharging unburned gas remaining in the engine cylinder after stopping to the outside of the cylinder with high efficiency. The purpose is to do.
かかる課題を解決する本発明の内燃機関の制御装置は、燃料を気筒内に直接噴射する燃料噴射装置と、燃料を前記燃料噴射装置に供給するための燃料供給手段と、排気通路に浄化触媒とを備えた内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の停止を検出する検出手段と、前記内燃機関の停止後に、吸気弁および排気弁の少なくとも一方が開弁している気筒を検出する開弁検出手段と、前記内燃機関の停止後に、前記気筒内にプラズマを照射するプラズマ照射手段とを備え、前記プラズマ照射手段は、前記吸気弁および排気弁の少なくとも一方が開弁している前記気筒にプラズマを照射することを特徴とする(請求項1)。このような構成とすることにより、停止直後の内燃機関の気筒内に滞留する高濃度の未燃ガスを気筒外へと高効率で排出できるため、内燃機関の始動性、排気エミッションを改善することができる。 The control device for an internal combustion engine of the present invention that solves such a problem includes a fuel injection device that directly injects fuel into a cylinder, fuel supply means for supplying fuel to the fuel injection device, a purification catalyst in an exhaust passage, In the control device for an internal combustion engine, the detection means for detecting the stop of the internal combustion engine and the valve opening detection for detecting a cylinder in which at least one of the intake valve and the exhaust valve is open after the stop of the internal combustion engine And plasma irradiating means for irradiating the cylinder with plasma after the internal combustion engine is stopped, and the plasma irradiating means plasmas the cylinder in which at least one of the intake valve and the exhaust valve is open. (Claim 1). By adopting such a configuration, high concentration unburned gas staying in the cylinder of the internal combustion engine immediately after stopping can be discharged out of the cylinder with high efficiency, so that the startability and exhaust emission of the internal combustion engine are improved. Can do.
本発明の内燃機関の制御装置は、各気筒内にプラズマ照射装置が設けられており、直噴式インジェクタからの油密漏れによって気筒内に滞留した燃料にプラズマを照射することによって、燃料を低分子量成分へと軽質化することができる。プラズマ照射によって軽質化された燃料は比重が軽くなるため、気筒内を上昇して開放された吸気弁または排気弁から気筒の外へと向かう。このように、気筒内に油密漏れした燃料にプラズマを照射することで燃料を軽質化し、滞留する未燃ガスの比重を軽くすることによって、高濃度の未燃ガスを気筒の外へ排出することを助長することができる。 The control device for an internal combustion engine of the present invention is provided with a plasma irradiation device in each cylinder, and by irradiating the fuel accumulated in the cylinder due to oil-tight leakage from the direct injection injector, Can be lightened into ingredients. Since the specific gravity of the fuel lightened by the plasma irradiation becomes lighter, the fuel rises in the cylinder and goes from the opened intake valve or exhaust valve to the outside of the cylinder. In this way, the fuel is lightened by irradiating the fuel leaking oil tightly into the cylinder to lighten the fuel, and the specific gravity of the remaining unburned gas is reduced, thereby discharging high concentration unburned gas out of the cylinder. Can help.
上記のように、各気筒の未燃ガスが気筒外へと排出されることで、次回のエンジン始動時に理想的な空燃比を得ることができる。よって、始動性の悪化、排気エミッションの悪化を抑制することができ、良好なエンジン始動を達成することができる。 As described above, since the unburned gas in each cylinder is discharged out of the cylinder, an ideal air-fuel ratio can be obtained at the next engine start. Therefore, it is possible to suppress deterioration of startability and exhaust emission, and achieve good engine start.
特に、本発明の内燃機関の制御装置は、前記燃料噴射装置に供給される燃料の圧力を検出する燃圧検出手段と、前記内燃機関の停止を検出したときに、前記燃料噴射装置に供給される燃料圧力を低下させる燃圧低下手段とを備え、前記プラズマ照射手段は、前記燃料圧力が所定の圧力を下回ったときに、前記気筒内にプラズマを照射することを特徴とすることができる(請求項2)。 In particular, the control device for an internal combustion engine of the present invention is supplied to the fuel injection device when detecting a stop of the internal combustion engine, and a fuel pressure detecting means for detecting a pressure of fuel supplied to the fuel injection device. Fuel pressure reducing means for reducing fuel pressure, and the plasma irradiating means irradiates plasma in the cylinder when the fuel pressure falls below a predetermined pressure. 2).
このような構成とすることで、エンジン停止直後のインジェクタおよび燃料配管にかかる燃圧を低下させることができるため、インジェクタからの油密漏れを抑制することができる。更に、燃圧が充分に低下するまでの間に油密漏れした燃料は、プラズマを照射して軽質化することで、開放された吸気弁または排気弁から気筒の外へと排出させることができる。よって、始動性の悪化、排気エミッションの悪化をより抑制することができ、良好なエンジン始動を達成することができる。 By setting it as such a structure, since the fuel pressure concerning an injector and fuel piping immediately after an engine stop can be reduced, the oil-tight leak from an injector can be suppressed. Furthermore, the fuel that has leaked oil tightly until the fuel pressure is sufficiently lowered can be discharged out of the cylinder from the opened intake valve or exhaust valve by irradiating with plasma to lighten the fuel. Therefore, it is possible to further suppress the deterioration of the startability and the deterioration of the exhaust emission and achieve a good engine start.
また、本発明の内燃機関の制御装置は、前記内燃機関のスロットル弁を開弁するスロットル弁開弁手段を備え、前記プラズマ照射手段は、前記スロットル弁が開弁されたときに、前記吸気弁が開弁されている前記気筒内にプラズマを照射することを特徴とすることができる(請求項3)。 The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention further comprises throttle valve opening means for opening a throttle valve of the internal combustion engine, and the plasma irradiation means is configured to provide the intake valve when the throttle valve is opened. Plasma can be irradiated into the cylinder in which the valve is opened (Claim 3).
このような構成とすることで、インジェクタから油密漏れした燃料はプラズマ照射によって軽質化され、低比重の未燃ガスとなって気筒内を上昇し、開放された吸気弁からスロットル弁の上流まで拡散する。よって、気筒内に滞留する未燃ガスの濃度を低下させることができ、次回のエンジン始動を良好なものとすることができる。 With such a configuration, the fuel that leaks oil tightly from the injector is lightened by plasma irradiation, becomes unburned gas of low specific gravity, rises in the cylinder, and from the opened intake valve to the upstream of the throttle valve Spread. Therefore, the concentration of unburned gas staying in the cylinder can be reduced, and the next engine start can be made satisfactory.
更に、本発明の内燃機関の制御装置は、前記浄化触媒の温度を検出する触媒温度検出手段を備え、前記プラズマ照射手段は、前記浄化触媒の温度が所定の温度を上回っている場合に、前記排気弁が開弁されている前記気筒内にプラズマを照射することを特徴とすることができる(請求項4)。 Furthermore, the control device for an internal combustion engine of the present invention includes catalyst temperature detection means for detecting the temperature of the purification catalyst, and the plasma irradiation means is configured to detect the temperature of the purification catalyst when the temperature of the purification catalyst exceeds a predetermined temperature. Plasma may be applied to the cylinder in which the exhaust valve is opened (Claim 4).
このような構成とすることで、インジェクタから油密漏れした燃料は、プラズマ照射によって軽質化され、低比重の未燃ガスとなって気筒内を上昇し、開放された排気弁から排出されて排気通路に設けられた浄化触媒へと向かう。浄化触媒は活性温度域にあるため、未燃ガスは浄化触媒に接触することでクリーンなガスへと分解されて、その後に外部へと排出される。よって、エンジン停止後の気筒内から未燃ガスを効果的に排気側へ排出しつつ、停止直後の排気エミッションの悪化を防止することができる。 With such a configuration, the fuel that has leaked oil tightly from the injector is lightened by plasma irradiation, becomes unburned gas with a low specific gravity, rises in the cylinder, and is exhausted from the opened exhaust valve. It heads for the purification catalyst provided in the passage. Since the purification catalyst is in the active temperature range, the unburned gas is decomposed into a clean gas by coming into contact with the purification catalyst and then discharged to the outside. Therefore, it is possible to prevent deterioration of exhaust emission immediately after stopping while effectively discharging unburned gas from the cylinder after stopping the engine to the exhaust side.
そして、本発明の内燃機関の制御装置は、燃料を気筒内に直接噴射する燃料噴射装置と、燃料を前記燃料噴射装置に供給するための燃料供給手段と、排気通路に浄化触媒とを備えた内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の停止を検出する検出手段と、前記内燃機関の停止後に、吸気弁および排気弁の少なくとも一方が開弁していることを検出する開弁検出手段と、前記内燃機関の停止後に、前記気筒内にエアを噴射するエア噴射手段とを備え、前記エア噴射手段は、前記吸気弁および排気弁の少なくとも一方が開弁しているときにエアを噴射することを特徴とすることができる(請求項5)。 The control device for an internal combustion engine of the present invention includes a fuel injection device that directly injects fuel into the cylinder, a fuel supply means for supplying the fuel to the fuel injection device, and a purification catalyst in the exhaust passage. In the control device for an internal combustion engine, detection means for detecting stop of the internal combustion engine, and valve opening detection means for detecting that at least one of the intake valve and the exhaust valve is opened after the stop of the internal combustion engine, Air injection means for injecting air into the cylinder after the internal combustion engine is stopped, and the air injection means injects air when at least one of the intake valve and the exhaust valve is open. (Claim 5).
本発明の内燃機関の制御装置は、各気筒内にエア噴射装置が設けられている。これによって、直噴式インジェクタからの油密漏れによって気筒内に滞留した燃料にエアを噴射し、その噴射力によって気筒内の未燃ガスを開放された吸気弁または排気弁から気筒の外へ排出することができる。このように、インジェクタからの油密漏れによって気筒内に発生した高濃度の未燃ガスにエアを噴射することによって、未燃ガスを気筒の外へ排出することを助長することができる。 In the control device for an internal combustion engine of the present invention, an air injection device is provided in each cylinder. As a result, air is injected into the fuel retained in the cylinder due to oil-tight leakage from the direct injection injector, and unburned gas in the cylinder is discharged outside the cylinder from the opened intake valve or exhaust valve by the injection force. be able to. Thus, by injecting air to the high-concentration unburned gas generated in the cylinder due to oil-tight leakage from the injector, it is possible to help discharge the unburned gas out of the cylinder.
また、本発明の内燃機関の制御装置は、前記燃料噴射装置に供給される燃料の圧力を検出する燃圧検出手段と、前記内燃機関の停止を検出したときに、前記燃料噴射装置に供給される燃料圧力を低下させる燃圧低下手段とを備え、前記エア噴射手段は、前記燃料圧力が所定の圧力を下回ったときに、前記気筒内にエアを噴射することを特徴とすることができる(請求項6)。 The control device for an internal combustion engine of the present invention is supplied to the fuel injection device when detecting a stop of the internal combustion engine, and a fuel pressure detection means for detecting a pressure of fuel supplied to the fuel injection device. Fuel pressure reducing means for reducing the fuel pressure, and the air injection means injects air into the cylinder when the fuel pressure falls below a predetermined pressure. 6).
このような構成とすることで、エンジン停止直後の燃料配管およびインジェクタにかかる燃圧を低下させることができるため、インジェクタからの油密漏れを抑制することができる。更に、燃圧が充分に低下するまでの間に油密漏れした燃料は、エアを噴射することによって開放された吸気弁または排気弁から気筒の外へと排出させることができる。よって、始動性の悪化、排気エミッションの悪化をより抑制することができ、良好なエンジン始動を達成することができる。 By setting it as such a structure, since the fuel pressure concerning the fuel piping and injector immediately after an engine stop can be reduced, the oil-tight leak from an injector can be suppressed. Furthermore, the fuel leaking oil tightly until the fuel pressure is sufficiently lowered can be discharged out of the cylinder from the opened intake valve or exhaust valve by injecting air. Therefore, it is possible to further suppress the deterioration of the startability and the deterioration of the exhaust emission and achieve a good engine start.
更に、本発明の内燃機関の制御装置は、前記浄化触媒の温度を検出する触媒温度検出手段を備え、前記エア噴射手段は、前記浄化触媒の温度が所定の温度を上回っている場合に、前記排気弁が開弁されている前記気筒内にエアを噴射することを特徴とすることができる(請求項7)。 Furthermore, the control device for an internal combustion engine of the present invention includes catalyst temperature detection means for detecting the temperature of the purification catalyst, and the air injection means is configured to detect the temperature of the purification catalyst when the temperature of the purification catalyst exceeds a predetermined temperature. Air may be injected into the cylinder in which the exhaust valve is opened (Claim 7).
このような構成とすることで、インジェクタから油密漏れした燃料は、エアの噴射力によって、開放された排気弁から排気通路に設けられた浄化触媒へと向かう。浄化触媒は活性温度域にあるため、未燃ガスは浄化触媒に接触することでクリーンなガスへと分解されて、その後に外部へと排出される。よって、エンジン停止後の気筒内から未燃ガスを効果的に排気側へ排出しつつ、停止直後の排気エミッションの悪化を防止することができる。 With such a configuration, the fuel that has leaked oil tightly from the injector travels from the opened exhaust valve to the purification catalyst provided in the exhaust passage by the injection force of air. Since the purification catalyst is in the active temperature range, the unburned gas is decomposed into a clean gas by coming into contact with the purification catalyst and then discharged to the outside. Therefore, it is possible to prevent deterioration of exhaust emission immediately after stopping while effectively discharging unburned gas from the cylinder after stopping the engine to the exhaust side.
本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関の停止後に、吸気弁または排気弁のいずれか一方が開弁している気筒にプラズマを照射するプラズマ照射手段を備えたことにより、インジェクタから油密漏れした燃料を軽質化し、気筒内に滞留する未燃ガスの比重を軽くすることによって、高濃度の未燃ガスを気筒の外へ排出することを助長することができる。よって、次回のエンジン始動時に理想的な空燃比を得ることができ、良好なエンジン始動を達成することができる。 The control device for an internal combustion engine according to the present invention includes a plasma irradiation means for irradiating plasma to a cylinder in which either one of the intake valve and the exhaust valve is opened after the internal combustion engine is stopped. By lightening the leaked fuel and reducing the specific gravity of the unburned gas remaining in the cylinder, it is possible to help discharge the high concentration unburned gas out of the cylinder. Therefore, an ideal air-fuel ratio can be obtained at the next engine start, and a good engine start can be achieved.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の実施例1について図面を参照しつつ説明する。図1は本実施例の内燃機関の制御装置を組み込んだエンジン1の概略構成を示した説明図である。なお、図1にはエンジンの1気筒の構成のみを示している。
前記エンジン1は、車両に搭載される多気筒エンジンであって、各気筒は燃焼室1aを構成するピストン2を備えている。各燃焼室1aのピストン2はそれぞれコネクティングロッド4を介して出力軸であるクランクシャフト3の軸に連結されており、各ピストン2の往復運動がコネクティングロッド4によってクランクシャフト3の回転へと変換される。
The
クランクシャフト3の軸の近傍には、クランク角センサ5が配置されている。クランク角センサ5はクランクシャフト3軸の回転角度を検出するように構成されており、検出結果をECU100に出力する。それにより、ECU100は、クランク角に関する情報を取得することができる。更にクランクシャフト3の一端には、クランクスプロケット6が接続されている。クランクスプロケット6はクランクシャフト3と同じ周期で回転する。クランクスプロケット6としては、複数の歯が外周に配置された周知のスプロケットを用いることができる。クランクスプロケット6にはエンジン1の始動時に起動するスタータモータ7のピニオンギアが噛み合わされており、スタータモータ7の起動に伴うリングギアの回転によりエンジン1のクランキングが行われる。
A
各気筒の燃焼室1aには、それぞれ燃焼室1aと連通する吸気ポート8と、吸気ポート8に連結し、吸入空気を吸入ポート8から燃焼室1aへと導く吸気通路9とが接続されている。更に、燃焼室1aの各気筒には、それぞれ燃焼室1aと連通する排気ポート10と、燃焼室1aで発生した排気ガスをエンジン外へと導く排気通路11が接続されている。また、各気筒に接続された排気経路11は、下流側で合流して一本の合流排気経路300となる。
Connected to the
各気筒の燃焼室1aの吸気通路、排気通路に対応して複数の吸気弁、排気弁が設けられている。図1には吸気通路、排気通路と吸気弁、排気弁をそれぞれ1つずつ示している。燃焼室1aの各吸気ポート8には、それぞれ吸気弁12が配置されており、吸気弁12を開閉駆動させるための吸気カムシャフト13が配置されている。更に、燃焼室1aの各排気ポート10には、それぞれ排気弁14が配置されており、排気弁14を開閉駆動させるための排気カムシャフト15が配置されている。
A plurality of intake valves and exhaust valves are provided corresponding to the intake passage and exhaust passage of the
吸気弁12および排気弁14はクランクシャフト3の回転が連結機構(例えばタイミングベルト、タイミングチェーンなど)により伝達された吸気カムシャフト13および排気カムシャフト15の回転により開閉され、吸気ポート8および排気ポート10と燃焼室1aとを連通・遮断する。なお、各吸気弁および排気弁の位相は、クランク角を基準にして表される。
The
吸気カムシャフト13の回転位相は、吸気カム角センサ16にて検出され、ECU100へと出力される。それにより、ECU100は、吸気カムシャフト13の位相を取得することができるとともに、各吸気弁の位相を取得することができる。なお、吸気カム角センサ16は、吸気弁12が開弁していることを検出する開弁検出手段に相当する。また、吸気カムシャフト13の位相は、クランク角を基準にして表される。
The rotational phase of
また、排気カムシャフト15の回転位相は、排気カム角センサ17にて検出され、ECU100へと出力される。それにより、ECU100は、排気カムシャフト15の位相を取得することができるとともに、各排気弁の位相を取得することができる。なお、排気カム角センサ17は、排気弁14が開弁していることを検出する開弁検出手段に相当する。また、排気カムシャフト15の位相は、クランク角を基準にして表される。
Further, the rotational phase of the
エンジン1の吸気通路9には、吸入通路9を通過する吸入空気量を検出するエアフロメータ18が設置されている。また、吸気通路9には、スロットル弁19およびスロットルポジションセンサ20が設置されている。このエアフロメータ18およびスロットルポジションセンサ20はそれぞれの検出結果をECU100に出力する。それにより、ECU100は、吸気ポート8および燃焼室1aへ吸入される吸入空気量を認識することができる。
An
エンジン1の各気筒にはインジェクタ400が装着されている。燃料ポンプ(図示せず)より燃料配管401を通じて供給された高圧燃料は、ECU100の指示によりインジェクタ400にてエンジン気筒内の燃焼室1aに噴射供給される。ECU100は、エアフロメータ18およびスロットルポジションセンサ20からの吸入空気量、および吸気カム角センサ16からのカム軸回転位相の情報に基づき、燃料噴射量と噴射タイミングを決定しインジェクタ400に信号を送る。インジェクタ400はECU100の信号に従って、指示された燃料噴射量・噴射タイミングにて燃焼室1aへ燃料を高圧噴射する。高圧噴射された燃料は霧化し、吸気弁12より供給された吸入空気と混合され、エンジン1の燃焼に適した混合ガスとなる。そして、インジェクタ400のリーク燃料は、リリーフ配管を通って燃料タンク(図示せず)へと戻される。なお、インジェクタ400は本発明の燃料噴射装置に相当し、燃料ポンプ、燃料配管401および燃料タンクは燃料供給手段に相当する。また、燃料配管401には、燃料配管内の燃圧を検出する燃圧センサ402が設けられており、本発明の燃圧検出手段に相当する。
Each cylinder of the
各気筒の燃焼室1aはそれぞれ点火プラグ21を設けており、点火プラグ21の点火タイミングはイグナイタ22によって調整される。吸気ポート8から流入された混合ガスはピストン2の上昇運動により燃焼室1a内で圧縮される。ECU100は、クランク角センサ5からのピストン2の位置、および吸気カム角センサ16からのカム軸回転位相の情報に基づき、点火タイミングを決定しイグナイタ22に信号を送る。イグナイタ22はECU100の信号に従って、指示された点火タイミングでバッテリ200からの電力を点火プラグ21に通電する。点火プラグ21はバッテリ200からの電力により点火し、圧縮混合ガスを着火させて、燃焼室1a内を膨張させピストン2を下降させる。これがコネクティングロッド4を介してクランクシャフト3の軸回転に変更されることにより、エンジン1は動力を得る。燃焼後の排気ガスは、排気弁14が開いた際に排気ポート10、排気通路11を通って合流排気通路300で合流し、浄化触媒301を通過してエンジン外部へと排出される。
The
各気筒の排気通路11は下流で合流して合流排気通路300を形成し、合流排気通路300の先には浄化触媒301が設けられている。浄化触媒301は、エンジン1の排ガスを浄化するために用いられるもので、例えば三元触媒やNOx吸蔵還元型触媒等が適用され、エンジン排気量、使用地域等の違いによってこれらを複数個組み合わせて設置される場合もある。浄化触媒301には触媒温度センサ302が設けられている。ECU100は、触媒温度センサ302からの信号を検出することにより、浄化触媒301の温度を認知し、浄化触媒が活性温度域にあるか否かを判断することができる。なお、本実施例の触媒温度センサ302は、触媒温度検出手段に相当する。
The
各気筒にはプラズマ照射装置500が設けられており、ECU100の信号に従ってバッテリ200から電力を供給されて気筒内にプラズマを照射する。プラズマ照射装置500は、インジェクタ400から油密漏れした燃料に効果的にプラズマを照射して軽質化するために、例えば、インジェクタ400の噴孔近傍であって、摺動するピストン2と干渉しない場所に設けられることが望ましい。なお、本実施例のプラズマ照射装置500は、プラズマ照射手段に相当する。
Each cylinder is provided with a
プラズマとは、自由運動する正と負の電荷を持つ2種以上の荷電粒子が共存する物質状態を意味する。プラズマ照射装置500により照射されるプラズマは、電極間の放電によって生じる電子をガスに衝突させ、ガスをプラスイオンとマイナスイオンとにすることで発生させるものである。放電形態としては、アーク放電、コロナ放電、バリア放電等を適用することができる。放電電極としては、導電性材料や半導体材料が使用できるが、特にタングステンなどの高融点の金属材料を用いることができる。プラズマ化されるガスとして用いられるものには、窒素、空気、アルゴン、再循環排ガス(EGRガス)等が挙げられる。ここで、特に空気、EGRガスをプラズマ化すると、OHラジカルおよびOラジカルを発生させることができる。これらのラジカルは、燃料の軽質化を促進する上に、切断された燃料の分子鎖の末端に結合して不飽和炭化水素の生成を防ぐことで、ススの生成を抑制することができる。また、空気、EGRガスは外気または排気から得られるため、プラズマ照射装置500に供給するガスを貯蔵するタンクが不要となる。
Plasma means a material state in which two or more kinds of charged particles having positive and negative charges that move freely coexist. The plasma irradiated by the
ECU100は、演算処理を行うCPU(Central Processing Unit)と、プログラム等を記憶するROM(Read Only Memory)と、データ等を記憶するRAM(Random Access Memory)と、を備えるコンピュータである。ECU100は、クランク角センサ5、カム角センサ16,17、エアフロメータ18、スロットルポジションセンサ20、触媒温度センサ302、燃圧センサ402、インジェクタ400の動作、点火プラグ21の点火時期、プラズマ照射装置500の動作、イグニッションスイッチ50のON・OFF検出など、エンジン1の運転動作を統合的に制御する。なお、ECU100は、内燃機関の停止を検出する検出手段に相当する。
The
次に、ECU100の制御の流れにそって、エンジン1の動作を説明する。図2はECU100の処理を示すフローチャートの一例である。ECU100の制御は、エンジン1の停止要求があると、すなわちイグニッションスイッチ50がOFFにされると開始される。
Next, the operation of the
まず、ECU100はステップS1で、燃圧センサ402の情報に基づき、燃料配管401の燃料圧力が所定の圧力P以下であるか否かを判断する。ここで、圧力Pはインジェクタ400からの油密漏れが発生しないと考えられる程度に低い燃料圧力を適用する。ステップS1の判断結果がYESである場合、すなわち燃料配管401の燃料圧力がP以下にある場合は、次にステップS5へ進む。ステップS1の判断結果がNOである場合、すなわち燃料配管401の燃料圧力がPを超える圧力である場合は、次にステップS2へ進む。
First, in step S1, the
ECU100は、ステップS2でスロットル弁19を開放し、気筒内の未燃ガスがスロットル弁の上流まで拡散できるように拡散通路を確保した後に、ステップS3に進む。つづいてECU100はステップS3にて、吸気カム角センサ16の情報に基づいて、吸気弁12が開放されている気筒(気筒Iとする)を検出し、ステップS4に進む。そして、ECU100はステップS4で、気筒Iに設けられたインジェクタ400に、蓄圧燃料を噴射するよう指示する。ECU100はステップS4の処理の後に、再びステップS1に戻り、燃料配管401の燃圧がP以下に低下するまで、すなわちステップS1の判断結果がYESとなるまで、気筒Iのインジェクタ400へ蓄圧燃料の噴射を指示する。この処理によって、エンジン1の停止直後にインジェクタ400にかかる燃圧を、インジェクタ400からの油密漏れが発生しない燃料圧力P以下になるまで低下させることができる。ステップS1の判断結果がYESとなると、ECU100はステップS5に進み、インジェクタ400に気筒Iへの蓄圧燃料の噴射を停止するよう指示する。
The
ECU100は、ステップS5の処理の後にステップS6に進む。ステップS6で、ECU100は気筒I内のプラズマ照射装置500に対し、気筒Iにプラズマを照射するよう指示する。このプラズマ照射によって、気筒Iに噴射された燃料、油密漏れした燃料は軽質化されて比重が軽くなり、気筒I内を上昇して開放された吸気弁12からスロットル弁19の上流まで拡散する。このように、本実施例の内燃機関の制御装置は、エンジン停止後の気筒内に存在する燃料にプラズマを照射することで軽質化し、気筒内に滞留する未燃ガスの比重を軽くすることによって、高濃度の未燃ガスを気筒の外へ排出することを助長することができる(図3参照)。つづいて、ECU100は、ステップS6の処理の後に、ステップS7に進む。
The
ECU100は、ステップS7にて所定の時間T秒が経過したか否かを判断する。ここで、所定の時間Tは、軽質化された燃料がスロットル弁19の上流まで拡散するのに必要と考えられる充分な時間を適用する。ステップS7の判断がYESである場合、ECU100は次のステップS8に進む。
In step S7,
ECU100は、ステップS8で気筒Iへのプラズマ照射を停止し、ステップS9へ進む。そしてステップS9で、ECU100は、開放したスロットル弁19を閉じて、制御の処理を終了する。
The
以上のように、エンジン1は、エンジン停止直後にインジェクタ400および燃料配管401に蓄圧された燃料を、吸気弁12が開放された気筒Iに噴射することで、インジェクタ400にかかる燃圧を低減し、油密漏れを抑制することができる。更に、エンジン1は、気筒I内にプラズマを照射することで、未燃ガスを軽質化してスロットル弁19の上流まで拡散させて、気筒内の燃料濃度を低減することができる。よって、エンジン始動時のオーバーリッチを抑制することができ、エンジンの始動性を向上させることができる。
As described above, the
次に、本発明の実施例2について説明する。図4は実施例のエンジン60に搭載されたECU100の処理を示すフローチャートの一例である。なお、実施例1と同様の処理については、図面中、同一の参照番号を付す。実施例1と同様に、ECU100の制御は、エンジン60の停止要求があると、すなわちイグニッションスイッチ50がOFFにされると開始される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is an example of a flowchart showing processing of the
まず、ECU100はステップS1で、燃圧センサ402の情報に基づき、燃料配管401の燃料圧力が所定の圧力P以下であるか否かを判断する。ステップS1の判断結果がYESである場合、すなわち燃料配管401の燃料圧力がP以下にある場合は、次にステップS13へ進む。ステップS1の判断結果がNOである場合、すなわち燃料配管401の燃料圧力がPを超える圧力である場合は、次にステップS10へ進む。
First, in step S1, the
ECU100は、ステップS10で触媒温度センサ302の情報に基づき、浄化触媒301が活性温度域にあるか否かを判断する。ここで、活性温度域とは、合流排気通路300に設置された浄化触媒301が、要求される触媒性能を発揮できるための温度域のことである。浄化触媒301の活性温度域は、その材料や配合の違いによってそれぞれ異なる範囲となるが、例えば300℃〜850℃等に設定することができる。ECU100は、ステップS10の判断結果がNOの場合、すなわち浄化触媒301の温度が活性温度域にない場合は、実施例1のステップS2へと進み、そのまま実施例1の処理を続行する。ステップS10の判断結果がYESの場合、すなわち浄化触媒301の温度が活性温度域にある場合は、次にステップS11に進む。
In step S10, the
ECU100は、ステップS11で、排気カム角センサ17の情報に基づいて、排気弁14が開放されている気筒(気筒Jとする)を検出し、ステップS12に進む。そして、ECU100は、ステップS12で気筒Jに設けられたインジェクタ400に、蓄圧燃料を噴射するよう指示する。ECU100はステップS12の処理の後に、再びステップS1に戻り、燃料配管401の燃圧がP以下に低下するまで、すなわちステップS1の判断結果がYESとなるまで、気筒Jのインジェクタ400へ蓄圧燃料の噴射を指示する。この処理によって、エンジン60の停止直後にインジェクタ400にかかる燃圧を、インジェクタ400からの油密漏れが発生しない燃料圧力P以下になるまで低下させることができる。ステップS1の判断結果がYESとなると、ECU100はステップS13に進み、インジェクタ400に気筒Jへの蓄圧燃料の噴射を停止するよう指示する。
In step S11, the
ECU100は、ステップS13の処理の後にステップS14に進む。ステップS14で、ECU100は気筒J内のプラズマ照射装置500に対し、気筒Jにプラズマを照射するよう指示する。このプラズマ照射によって、気筒Jに噴射された燃料、油密漏れした燃料は軽質化されて比重が軽くなり、気筒J内を上昇して開放された排気弁14から排気通路11、合流排気通路300、浄化触媒301を通過した後に、エンジン60の外部へと排出される。このように、本実施例の内燃機関の制御装置は、エンジン停止後の気筒内に存在する燃料にプラズマを照射することで軽質化し、気筒内に滞留する未燃ガスの比重を軽くすることによって、高濃度の未燃ガスを気筒の外へ排出することを助長することができる。更に、未燃ガスがエンジン外へ排出される際に、活性温度域にある浄化触媒に接触することでクリーンなガスへと分解されるため、停止直後の排気エミッションの悪化を抑制することができる(図5参照)。つづいて、ECU100は、ステップS14の処理の後に、ステップS15に進む。
The
ECU100は、ステップS15にて所定の時間U秒が経過したか否かを判断する。ここで、所定の時間Uは、軽質化された燃料が合流排気通路300に設置された浄化触媒301の下流まで拡散するのに必要と考えられる充分な時間を適用する。ステップS15の判断がYESである場合、ECU100は次のステップS16に進む。
In step S15,
ECU100は、ステップS16で気筒Jへのプラズマ照射を停止し、制御の処理を終了する。
In step S16, the
以上のように、本実施例のエンジン60は、実施例1と同様に、インジェクタ400からの油密漏れを抑制しつつ、気筒内の燃料濃度を低減することができる上に、未燃ガスをクリーンなガスへと分解してエンジン60の外部へと排出することができる。よって、エンジンの始動性を向上させつつ、停止直後の排気エミッションの悪化を防止することができる。
As described above, the
更に、本発明の実施例3について説明する。図6は本実施例の内燃機関の制御装置を組み込んだエンジン70の1気筒の概略構成を示した説明図である。本実施例のエンジン70は、実施例1のエンジン1とほぼ同様の構成となっているが、エンジン1が備えていたプラズマ照射装置500に変えて、エア噴射装置600を気筒内に備えており、更にエアポンプ601を備える点でエンジン1と相違している。なお、エア噴射装置600およびエアポンプ601は本発明のエア噴射手段に相当する。
Further, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of one cylinder of the
実施例1のエンジン1は、直噴式インジェクタからの油密漏れによって気筒内に滞留した燃料にプラズマを照射することで軽質化し、滞留する未燃ガスの比重を軽くすることによって、高濃度の未燃ガスを気筒の外へ排出することを助長している。これに対して、本実施例のエンジン70は、各気筒内にエア噴射装置600を備えており、エアポンプ601から供給されたエアを気筒内に噴射し、その噴射力によって気筒内の未燃ガスを開放された吸気弁または排気弁から気筒の外へ排出する。このように、インジェクタからの油密漏れによって気筒内に発生した高濃度の未燃ガスにエアを噴射することによって、未燃ガスを気筒の外へ排出することを助長することができる。
The
各気筒に設けられたエア噴射装置600は、ECU100の信号に従って気筒内にエアを噴射する。エア噴射装置600は、インジェクタ400から油密漏れした燃料を効果的に気筒外へ排出するために、例えば、インジェクタ400の噴孔近傍であって、摺動するピストン2と干渉しない場所に設けられることが望ましい。また、エアポンプ601はバッテリ200からの電力で駆動し、エア噴射装置600にエアを供給する。なお、エアポンプ601は、車両が走行中である時、すなわちエンジン70が高回転である時には駆動をさせずに、車両を停止させる直前、すなわちアイドル運転時から駆動を開始するように設定してもよい。
An
図7はエンジン70に搭載されたECU100の処理を示すフローチャートの一例である。なお、エンジン70のECU100は実施例2のエンジン60のステップS1からステップS13の制御を行いつつ、ステップS13以降に以下のステップS17からステップS19までの制御を行う。よってステップS1からステップS13までの制御は実施例2のエンジン60と同一であるため、その詳細な説明は省略する。この場合、ステップS2以降のステップS6、S7、S8は、後述するステップS17、S18、S19に置き換えるものとする。
FIG. 7 is an example of a flowchart showing the processing of the
ステップS13の後に、ECU100はステップS17に進む。ステップS17で、ECU100は気筒J内のエア噴射装置600に対し、気筒Jにエアを噴射するよう指示する。このエア噴射の噴射力によって、気筒Jに噴射された燃料、油密漏れした燃料は、気筒J内から開放された排気弁14から排気通路11、合流排気通路300、浄化触媒301を通過した後に、エンジン70の外部へと排出される。このように、本実施例の内燃機関の制御装置は、エンジン停止後の気筒内に存在する燃料にエアを噴射することで、その噴射力によって高濃度の未燃ガスを気筒の外へ排出することを助長することができる。つづいて、ECU100は、ステップS17の処理の後に、ステップS18に進む。
After step S13, the
ECU100は、ステップS18にて所定の時間V秒が経過したか否かを判断する。ここで、所定の時間Vは、エアの噴射力によって気筒内に滞留した燃料が合流排気通路300に設置された浄化触媒301の下流まで拡散するのに必要と考えられる充分な時間を適用する。ステップS18の判断がYESである場合、ECU100は次のステップS19に進む。
In step S18,
ECU100は、ステップS19で気筒Jへのエア噴射を停止しつつ、エアポンプ601の駆動を停止し、制御の処理を終了する。
In step S19, the
以上のように、本実施例のエンジン70は、実施例1と同様に、インジェクタ400からの油密漏れを抑制しつつ、気筒内の燃料濃度を低減することができる。更に、実施例2と同様に、未燃ガスをクリーンなガスへと分解してエンジン70の外部へと排出することができる。よって、エンジンの始動性を向上させつつ、停止直後の排気エミッションの悪化を防止することができる。
As described above, the
上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 The above embodiments are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to these, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims.
例えば、図8に示すECU100の処理を示すフローチャートのように、気筒Iへのプラズマ照射を、内燃機関の始動時に実施すること、すなわち、イグニッションスイッチ50がONにされると開始するように設定することもできる。これによって、エンジン始動直前の気筒内の燃料濃度を低減することができるため、エンジン始動時のオーバーリッチをより抑制することができる。
For example, as shown in the flowchart of the processing of the
また、気筒内へのプラズマ照射開始のタイミングを、インジェクタの蓄圧された燃料を噴射する前に設定すること、すなわち、実施例1のECU100の制御フローにおいて、ステップS6をステップS3とステップS4の間に設定することもできる。これによって、インジェクタ400から噴射される蓄圧燃料は、常にプラズマ雰囲気中に噴射されるため、より容易に燃料をプラズマによって軽質化することができる。
In addition, in the control flow of the
1 エンジン
1a 燃焼室
2 ピストン
3 クランクシャフト
11 排気通路
12 吸気弁
13 吸気カムシャフト
14 排気弁
15 排気カムシャフト
16 吸気カム角センサ(開弁検出手段)
17 排気カム角センサ(開弁検出手段)
19 スロットル弁
50 イグニッションスイッチ
100 ECU(内燃機関の停止を検出する検出手段)
200 バッテリ
300 合流排気通路
301 浄化触媒
302 触媒温度センサ(触媒温度検出手段)
400 インジェクタ(燃料噴射装置)
401 燃料配管
402 燃圧センサ(燃圧検出手段)
500 プラズマ照射装置(プラズマ照射手段)
1
17 Exhaust cam angle sensor (Valve opening detection means)
19
200
400 injector (fuel injection device)
401
500 Plasma irradiation device (plasma irradiation means)
Claims (7)
前記内燃機関の停止を検出する検出手段と、
前記内燃機関の停止後に、吸気弁および排気弁の少なくとも一方が開弁している気筒を検出する開弁検出手段と、
前記内燃機関の停止後に、前記気筒内にプラズマを照射するプラズマ照射手段とを備え、
前記プラズマ照射手段は、前記吸気弁および排気弁の少なくとも一方が開弁している前記気筒にプラズマを照射することを特徴とする内燃機関の制御装置。 In a control device for an internal combustion engine comprising a fuel injection device that directly injects fuel into a cylinder, fuel supply means for supplying fuel to the fuel injection device, and a purification catalyst in an exhaust passage,
Detecting means for detecting a stop of the internal combustion engine;
A valve opening detecting means for detecting a cylinder in which at least one of an intake valve and an exhaust valve is opened after the internal combustion engine is stopped;
Plasma irradiation means for irradiating plasma into the cylinder after the internal combustion engine is stopped,
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the plasma irradiation means irradiates plasma to the cylinder in which at least one of the intake valve and the exhaust valve is open.
前記燃料噴射装置に供給される燃料の圧力を検出する燃圧検出手段と、
前記内燃機関の停止を検出したときに、前記燃料噴射装置に供給される燃料圧力を低下させる燃圧低下手段とを備え、
前記プラズマ照射手段は、前記燃料圧力が所定の圧力を下回ったときに、前記気筒内にプラズマを照射することを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control device according to claim 1,
Fuel pressure detection means for detecting the pressure of the fuel supplied to the fuel injection device;
Fuel pressure reducing means for reducing the fuel pressure supplied to the fuel injection device when detecting the stop of the internal combustion engine;
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the plasma irradiation means irradiates plasma into the cylinder when the fuel pressure falls below a predetermined pressure.
前記内燃機関のスロットル弁を開弁するスロットル弁開弁手段を備え、
前記プラズマ照射手段は、前記スロットル弁が開弁されたときに、前記吸気弁が開弁されている前記気筒内にプラズマを照射することを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control device according to claim 1 or 2,
Comprising throttle valve opening means for opening the throttle valve of the internal combustion engine;
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the plasma irradiation means irradiates plasma into the cylinder in which the intake valve is opened when the throttle valve is opened.
前記浄化触媒の温度を検出する触媒温度検出手段を備え、
前記プラズマ照射手段は、前記浄化触媒の温度が所定の温度を上回っている場合に、前記排気弁が開弁されている前記気筒内にプラズマを照射することを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control device according to claim 1 or 2,
Comprising catalyst temperature detection means for detecting the temperature of the purification catalyst;
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the plasma irradiation means irradiates plasma into the cylinder in which the exhaust valve is opened when the temperature of the purification catalyst exceeds a predetermined temperature.
前記内燃機関の停止を検出する検出手段と、
前記内燃機関の停止後に、吸気弁および排気弁の少なくとも一方が開弁していることを検出する開弁検出手段と、
前記内燃機関の停止後に、前記気筒内にエアを噴射するエア噴射手段とを備え、
前記エア噴射手段は、前記吸気弁および排気弁の少なくとも一方が開弁しているときにエアを噴射することを特徴とする内燃機関の制御装置。 In a control device for an internal combustion engine comprising a fuel injection device that directly injects fuel into a cylinder, fuel supply means for supplying fuel to the fuel injection device, and a purification catalyst in an exhaust passage,
Detecting means for detecting a stop of the internal combustion engine;
Valve opening detecting means for detecting that at least one of the intake valve and the exhaust valve is opened after the internal combustion engine is stopped;
Air injection means for injecting air into the cylinder after the internal combustion engine is stopped;
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the air injection means injects air when at least one of the intake valve and the exhaust valve is open.
前記燃料噴射装置に供給される燃料の圧力を検出する燃圧検出手段と、
前記内燃機関の停止を検出したときに、前記燃料噴射装置に供給される燃料圧力を低下させる燃圧低下手段とを備え、
前記エア噴射手段は、前記燃料圧力が所定の圧力を下回ったときに、前記気筒内にエアを噴射することを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control device according to claim 5,
Fuel pressure detection means for detecting the pressure of the fuel supplied to the fuel injection device;
Fuel pressure reducing means for reducing the fuel pressure supplied to the fuel injection device when detecting the stop of the internal combustion engine;
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the air injection means injects air into the cylinder when the fuel pressure falls below a predetermined pressure.
前記浄化触媒の温度を検出する触媒温度検出手段を備え、
前記エア噴射手段は、前記浄化触媒の温度が所定の温度を上回っている場合に、前記排気弁が開弁されている前記気筒内にエアを噴射することを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control device according to claim 5 or 6,
Comprising catalyst temperature detection means for detecting the temperature of the purification catalyst;
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the air injection means injects air into the cylinder in which the exhaust valve is opened when the temperature of the purification catalyst exceeds a predetermined temperature.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106499524A (en) * | 2015-09-03 | 2017-03-15 | 福特环球技术公司 | It is used for the bursting device alleviating measures of vehicle during idle stop |
-
2008
- 2008-04-16 JP JP2008107322A patent/JP2009257196A/en active Pending
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