JP2010133269A - Intake control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、過給機が組み込まれた内燃機関の吸気制御装置に関し、特に吸気温の上昇に伴うノッキングの発生を抑制し得るものである。 The present invention relates to an intake air control apparatus for an internal combustion engine in which a supercharger is incorporated, and in particular, can suppress the occurrence of knocking associated with a rise in intake air temperature.
過給機が組み込まれた内燃機関においては、過給運転状態の継続に伴い、吸気温度が次第に上昇して吸気の密度が低下するため、吸気の充填効率が次第に悪化する傾向にある。しかも、吸気の温度が高すぎることによって燃焼室内にて混合気の異常燃焼、つまりノッキングが頻発しやすくなる傾向も持つ。 In an internal combustion engine in which a supercharger is incorporated, as the supercharging operation state continues, the intake air temperature gradually rises and the intake air density decreases, so the intake charge efficiency tends to deteriorate gradually. In addition, when the temperature of the intake air is too high, abnormal combustion of the air-fuel mixture, that is, knocking tends to occur frequently.
このような不具合を解消するため、特許文献1においては、吸気通路の途中にここからら分岐する分岐通路を介して減圧タンクを連結し、分岐通路の途中に組み込んだ開閉弁を内燃機関の吸気行程に連動させて開閉させる技術を提案している。すなわち、内燃機関に対する負荷の小さな運転領域、より具体的には過給機の非作動領域において、吸気通路内の吸気負圧を減圧タンクに取り込んで減圧タンク内を減圧状態に保持する。そして、ノッキング発生領域、より具体的には過給機の作動運転領域における吸気行程の途中で開閉弁の開閉を行うことにより、燃焼室内に充填される吸気圧を低下させ、これに伴って吸気温の上昇を抑え、ノッキングの発生を抑制している。
In order to solve such a problem, in
しかしながら、特許文献1に記載された吸気制御装置においては、過給機が機能するノッキング発生領域にて吸気行程の途中で開閉弁の開閉を行う操作を繰り返していると、減圧タンクの圧力が次第に上昇して目的とする効果が次第に薄れてしまう欠点を持つ。減圧タンクの容積には限度があるため、ノッキング発生領域が長時間に亙って継続するような運転状態においては、減圧タンクの圧力が吸気通路の圧力と平衡してしまう。この結果、吸気行程の途中で開閉弁の開閉を行っても何の効果を得ることもできなくなってしまう不具合があった。
However, in the intake control device described in
本発明の目的は、特許文献1に記載された吸気制御装置をさらに改良することにある。より具体的には、過給機が機能するノッキング発生領域が長時間に亙って継続するような運転状態にあっても、減圧タンク内の圧力上昇を抑制し、これによってノッキングの発生を継続的に阻止し得る吸気制御装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to further improve the intake air control device described in
過給機が組み込まれた本発明による内燃機関の吸気制御装置は、過給機のコンプレッサよりも下流側の吸気通路に一端が連通する分岐通路と、この分岐通路の他端に連通する減圧タンクと、前記分岐通路を開閉するための開閉弁と、この開閉弁の開閉動作を吸気弁の開閉動作に連動させて制御するための制御手段と、前記開閉弁とは別に前記吸気通路内を流れる吸気の圧力よりも低圧に前記減圧タンク内を保持するための減圧手段とを具えたことを特徴とするものである。 An intake control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, in which a supercharger is incorporated, includes a branch passage whose one end communicates with an intake passage downstream of a compressor of the supercharger, and a decompression tank communicated with the other end of the branch passage And an opening / closing valve for opening and closing the branch passage, a control means for controlling the opening / closing operation of the opening / closing valve in conjunction with the opening / closing operation of the intake valve, and the inside of the intake passage separately from the opening / closing valve And a decompression means for holding the inside of the decompression tank at a pressure lower than the pressure of the intake air.
本発明においては、減圧タンク内が減圧手段によって減圧される。なお、内燃機関の運転状態が過給機の非作動領域にない場合、この減圧手段を用いずとも吸気通路内の吸気負圧を利用して減圧タンク内を減圧することも可能である。内燃機関の運転状態が過給機の作動領域にある場合、内燃機関の吸気行程の度にその途中で制御手段により開閉弁の開閉が行われ、これによって内燃機関の燃焼室に流入する吸気の圧力が低下し、これに伴って燃焼室内の吸気温度も低下することとなる。 In the present invention, the inside of the decompression tank is decompressed by the decompression means. When the operating state of the internal combustion engine is not in the non-operating region of the supercharger, the inside of the decompression tank can be decompressed using the intake negative pressure in the intake passage without using this decompression means. When the operating state of the internal combustion engine is in the operating region of the supercharger, the control means opens and closes the on-off valve during the intake stroke of the internal combustion engine, thereby the intake air flowing into the combustion chamber of the internal combustion engine As the pressure decreases, the intake air temperature in the combustion chamber also decreases.
本発明による内燃機関の吸気制御装置において、吸気通路内の圧力を検出するための吸気圧センサーと、減圧タンク内の圧力を検出するための減圧タンク用圧力センサーとをさらに具え、制御手段は、これら吸気圧センサーおよび減圧タンク用圧力センサーからの検出情報に基づき、開閉弁を開閉するものであってよい。 In the intake control device for an internal combustion engine according to the present invention, the control device further comprises an intake pressure sensor for detecting the pressure in the intake passage, and a pressure sensor for the pressure reducing tank for detecting the pressure in the pressure reducing tank. The on-off valve may be opened and closed based on detection information from the intake pressure sensor and the pressure sensor for the decompression tank.
減圧手段が、分岐通路との連通部分よりも上流側で吸気通路に一端が連通する第2の分岐通路と、この第2の分岐通路の他端に連通するチャンバーと、第2の分岐通路を開閉するための第2の開閉弁と、この第2の開閉弁とチャンバーとの間の第2の分岐通路と減圧タンクとを連通する連通路と、この連通路に設けられて減圧タンク側から第2の分岐通路側へのみ気体の流動を許容する逆止め弁と、チャンバー内を大気開放し得る大気開放弁とを有するものであってよい。この場合、チャンバー内の圧力を検出するためのチャンバー用圧力センサーをさらに具え、制御手段は、このチャンバー用圧力センサーおよび吸気圧センサーからの検出情報に基づき、第2の開閉弁および大気開放弁の開閉動作を制御するものであってよい。例えば、吸気通路内の圧力がチャンバー内の圧力よりも高い場合、制御手段は第2の開閉弁を開閉することが好ましい。また、チャンバー内の圧力が予め設定した圧力よりも高い場合、制御手段は大気開放弁を開閉することが好ましい。 The decompression means includes a second branch passage whose one end communicates with the intake passage upstream of the communicating portion with the branch passage, a chamber communicated with the other end of the second branch passage, and a second branch passage. A second opening / closing valve for opening and closing; a communication path communicating the second branch passage between the second opening / closing valve and the chamber and the decompression tank; and a communication path provided in the communication path from the decompression tank side. You may have a non-return valve which permits the flow of gas only to the 2nd branch passage side, and the air release valve which can open | release the inside of a chamber to air | atmosphere. In this case, a chamber pressure sensor for detecting the pressure in the chamber is further provided, and the control means is configured to detect the second on-off valve and the air release valve based on detection information from the chamber pressure sensor and the intake pressure sensor. It may control the opening / closing operation. For example, when the pressure in the intake passage is higher than the pressure in the chamber, the control means preferably opens and closes the second on-off valve. Further, when the pressure in the chamber is higher than a preset pressure, the control means preferably opens and closes the atmosphere release valve.
あるいは、減圧手段が減圧タンク内を大気開放し得る大気開放弁を含み、制御装置は、減圧タンク用圧力センサーからの検出情報に基づき、大気開放弁の開閉動作を制御するものであってよい。例えば、減圧タンク内の圧力が予め設定した圧力、例えば大気圧よりも高い場合、制御手段は大気開放弁を開閉することが好ましい。 Alternatively, the decompression means may include an atmosphere release valve that can open the inside of the decompression tank to the atmosphere, and the control device may control the opening / closing operation of the atmosphere release valve based on detection information from the pressure sensor for the decompression tank. For example, when the pressure in the decompression tank is higher than a preset pressure, for example, atmospheric pressure, the control means preferably opens and closes the air release valve.
本発明の内燃機関の吸気制御装置によると、開閉弁とは別に吸気通路内を流れる吸気の圧力よりも減圧タンク内を低圧に保持するための減圧手段を具えているので、減圧タンク内を減圧状態に保持しておくことができる。この結果、内燃機関の運転状態が長時間継続して過給機の作動領域にある場合であっても、吸気行程における燃焼室内の過大な圧力上昇を阻止して吸気温度を低減させ、ノッキングの発生を未然に防止することができる。 According to the intake control apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the pressure reducing means for holding the pressure in the pressure reducing tank at a lower pressure than the pressure of the intake air flowing in the intake passage is provided separately from the opening / closing valve. Can be kept in a state. As a result, even when the operating state of the internal combustion engine continues for a long time and is in the operating region of the supercharger, an excessive pressure rise in the combustion chamber during the intake stroke is prevented and the intake air temperature is reduced. Occurrence can be prevented in advance.
吸気圧センサーと、減圧タンク用圧力センサーとを具え、これらからの検出情報に基づいて制御手段が開閉弁を開閉する場合、内燃機関の吸気行程にて燃焼室内の過大な圧力上昇を阻止して吸気温度を低減させ、ノッキングの発生を防止することができる。 An intake pressure sensor and a pressure sensor for a decompression tank are provided, and when the control means opens and closes the opening / closing valve based on the detection information from these, the excessive pressure rise in the combustion chamber is prevented during the intake stroke of the internal combustion engine. The intake air temperature can be reduced and knocking can be prevented.
減圧手段が第2の分岐通路と、チャンバーと、第2の開閉弁と、連通路と、逆止め弁と、大気開放弁とを有する場合、内燃機関が継続的に過給機による過給運転領域にある場合であっても、吸気行程における燃焼室内の過大な圧力上昇を阻止して吸気温度を低減させ、これによってノッキングの発生を確実に防止することができる。 When the decompression means has the second branch passage, the chamber, the second on-off valve, the communication passage, the check valve, and the air release valve, the internal combustion engine is continuously supercharged by the supercharger. Even in the region, it is possible to prevent an excessive increase in pressure in the combustion chamber during the intake stroke and reduce the intake air temperature, thereby reliably preventing the occurrence of knocking.
チャンバー用圧力センサーを具え、このチャンバー用圧力センサーおよび吸気圧センサーからの検出情報に基づいて制御手段が第2の開閉弁および大気開放弁の開閉動作を制御する場合、効率よく減圧タンク内を減圧させることができる。 When the pressure sensor for the chamber is provided and the control means controls the opening / closing operation of the second on-off valve and the air release valve based on the detection information from the pressure sensor for the chamber and the intake pressure sensor, the inside of the decompression tank is efficiently decompressed. Can be made.
吸気通路内の圧力がチャンバー内の圧力よりも高い場合、制御手段が第2の開閉弁を開閉することにより、吸気通路とチャンバーとの間の第2の分岐通路に振動する圧力波を発生させることができ、これによって減圧タンク内を確実に減圧させることができる。 When the pressure in the intake passage is higher than the pressure in the chamber, the control means opens and closes the second on-off valve to generate a vibrating pressure wave in the second branch passage between the intake passage and the chamber. Thus, the pressure in the vacuum tank can be reliably reduced.
チャンバー内の圧力が予め設定した圧力、例えば大気圧よりも高い場合、制御手段が大気開放弁を開閉することにより、チャンバー内の圧力を大気圧まで迅速に低下させることができる。 When the pressure in the chamber is higher than a preset pressure, for example, atmospheric pressure, the control means can quickly reduce the pressure in the chamber to atmospheric pressure by opening and closing the atmosphere release valve.
減圧手段が減圧タンク内を大気開放し得る大気開放弁を有し、制御装置が減圧タンク用圧力センサーからの検出情報に基づいて大気開放弁の開閉動作を制御するようにした場合、減圧タンク内の圧力を大気圧まで迅速に低下させることができる。 When the decompression means has an air release valve that can open the inside of the decompression tank to the atmosphere, and the control device controls the opening / closing operation of the atmosphere release valve based on the detection information from the pressure sensor for the decompression tank, Can be quickly reduced to atmospheric pressure.
本発明による内燃機関の吸気制御装置をターボ過給機が組み込まれた火花点火方式の内燃機関に応用した実施形態について、図1〜図5を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態のみに限らず、機械式過給機が組み込まれた圧縮点火方式の内燃機関など、あらゆる種類の過給機と内燃機関とを組み合わせたものに応用することができることに注意されたい。 An embodiment in which an intake air control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is applied to a spark ignition internal combustion engine in which a turbocharger is incorporated will be described in detail with reference to FIGS. However, the present invention is not limited to such an embodiment, and is applied to a combination of all types of superchargers and internal combustion engines, such as a compression ignition internal combustion engine in which a mechanical supercharger is incorporated. Note that you can.
本実施形態におけるエンジンシステムを模式的に図1に示し、その制御ブロックを図2に示す。本実施形態におけるエンジン10は、ガソリンやアルコールまたはこれらの混合物あるいは液化天然ガスなどの燃料を燃料噴射弁11から燃焼室12内に直接噴射し、点火プラグ13によって着火させる火花点火方式のものである。
The engine system in the present embodiment is schematically shown in FIG. 1, and its control block is shown in FIG. The
燃焼室12にそれぞれ臨む吸気ポート14および排気ポート15が形成されたシリンダヘッド16には、吸気ポート14を開閉する吸気弁17および排気ポート15を開閉する排気弁18を含む動弁機構が組み込まれている。先の燃料噴射弁11や、燃焼室12内の混合気を着火させる点火プラグ13およびこの点火プラグ13に火花を発生させるイグニッションコイル19もこのシリンダヘッド16に組み込まれている。本実施形態における燃料噴射弁11は、燃料を燃焼室12内に直接噴射する直噴形式のものを採用しているが、吸気ポート14内に噴射するポート噴射形式のものを採用することも可能である。
A valve operating mechanism including an
吸気の充填効率を高めるためのターボ過給機20は、排気通路21内を流れる排気の運動エネルギーを利用して燃焼室12への過給を行うものであり、コンプレッサ22とこのコンプレッサ22と一体に回転するタービン23とで主要部が構成されている。コンプレッサ22は、吸気ポート14に連通する吸気通路24の途中に形成されたサージタンク25よりも下流側に位置する吸気管26の途中に組み込まれている。タービン23は、排気ポート15に連通するようにシリンダヘッド16に連結されて排気ポート15と共に排気通路21を画成する排気管27の途中に組み込まれている。なお、排気により高温となるタービン23側からの伝熱により発熱するコンプレッサ22によって加熱される吸気温を低減させるため、コンプレッサ22とサージタンク25との間の吸気通路24の途中には、熱交換器(インタークーラー)28が組み込まれている。
The
先のサージタンク25と先の熱交換器28との間の吸気管26の途中には、運転者によって操作されるアクセルペダル29の踏み込み量に基づき、スロットルアクチュエーター30を介して吸気通路24の開度を調整するためのスロットル弁31が組み込まれている。このため、アクセルペダル29にはその踏み込み量を検出するためのアクセル開度センサー32が付設され、その検出情報がECU(Electronic Control Unit)33に出力されるようになっている。このように、本実施形態ではアクセルペダル29の踏み込み動作と、スロットル弁31の開閉動作とを機械的に切り離し、スロットルアクチュエーター30を用いてスロットル弁31の開閉動作を電気的に制御できるようにしている。しかしながら、アクセルペダル29とスロットル弁31とを機械的に連結したものであってもよく、この場合にはスロットルアクチュエーター30を省略することができる。
In the middle of the
ターボ過給機20のコンプレッサ22よりも上流側の吸気通路24の途中には、吸気通路24内を流れる吸気流量を検出してこれをECU33に出力するエアフローメーター34が取り付けられている。また、スロットル弁31とターボ過給機20用の熱交換器28との間の吸気管26の途中には、吸気通路24内の圧力を検出してこれをECU33に出力する吸気圧センサー35が取り付けられている。
In the middle of the
ピストン36が往復動するシリンダブロック37には、連接棒38を介してピストン36が連結されるクランク軸39の回転位相、つまりクランク角を検出してこれをECU33に出力するクランク角センサー40が取り付けられている。
A
なお、ターボ過給機20のタービン23よりも下流側の排気通路21の途中には、燃焼室12内での混合気の燃焼により生成する有害物質を無害化するための図示しない触媒装置が組み込まれている。
A catalyst device (not shown) for detoxifying harmful substances generated by combustion of the air-fuel mixture in the
上述した吸気ポート14とサージタンク25との間の吸気管26の途中には、分岐通路41を画成する分岐管42の一端が連結され、この分岐管42の他端には密閉性を有する減圧タンク43が連結されている。減圧タンク43には、その内部の圧力を検出してこれをECU33に出力する減圧タンク用圧力センサー44が組み込まれている。また、分岐通路41の途中には、この分岐通路41を開閉することによって吸気通路24と減圧タンク43内とを連通または遮断し得る第1の開閉弁45と、ECU33からの指令に基づいてこれを開閉駆動するための弁アクチュエーター46とが設けられている。本実施形態では、減圧タンク用圧力センサー44を用いて減圧タンク43内の圧力を検出しているが、スロットル弁31の開度と、吸気圧センサー35によって検出される吸気圧と、第1の開閉弁45の動作履歴とに基づいてこれを推定することも可能である。また、スロットル弁31の開度に基づき、吸気通路24内の圧力を推定することも可能であり、この場合には吸気圧センサー35を省略することが可能である。
One end of the
前記第1の開閉弁45は、その開弁に伴って脈動する吸気圧力の極小部分となる負圧波が吸気弁17の開弁期間内に燃焼室12内に到達するように、予め定められた条件下で1燃焼サイクル中に吸気弁17の開閉動作に連動して少なくとも1回開閉することが可能である。このため、第1の開閉弁45および弁アクチュエーター46は、吸気弁17の開弁時期に応じた正確な開閉動作が可能な極めて制御応答性の高いものである必要がある。本実施形態では、第1の開閉弁45が吸気弁17の開弁期間中に開閉するように設定しているが、第1の開閉弁45の開弁時期を吸気弁17の開弁時期よりも早く設定することが可能である。また、第1の開閉弁45の閉弁時期を吸気弁17の閉弁時期よりも遅く設定するようにしてもよい。何れの場合においても、吸気弁17の開弁期間中に過給によって高圧となった吸気のうち、第1の開閉弁45の開弁に伴って脈動する吸気圧力の極小部分となる負圧波の全部または少なくとも一部が燃焼室12に作用し、その圧力を低減させることができる。また、本実施形態では第1の開閉弁45を1燃焼サイクル中にそれぞれ1回ずつ開弁および閉弁させるようにしているが、2回以上開閉駆動させることも可能である。
The first on-off
分岐通路41との連通部分よりも上流側の吸気管26の途中(本実施形態ではスロットル弁31と吸気圧センサー35との間の吸気管26の途中)には、第2の分岐通路47を画成する第2の分岐管48の一端が連結され、この第2の分岐管48の他端には密閉性を有するチャンバー49が画成されている。また、このチャンバー49内の圧力を検出してこれをECU33に出力するチャンバー用圧力センサー50と、ECU33からの指令に基づいてチャンバー49内を大気開放し得る大気開放弁51とが設けられている。本実施形態においては、非通電時閉塞型の電磁弁を大気開放弁51として採用しているが、チャンバー49を開閉し得る気密性の高い構造のものであれば、任意の形式の弁を採用することができる。第2の分岐管48の途中には、第2の分岐通路47を開閉することによって吸気通路24とチャンバー49内とを連通または遮断し得る第2の開閉弁52と、ECU33からの指令に基づいてこれを開閉駆動するための弁アクチュエーター53とが取り付けられている。さらに、チャンバー49と第2の開閉弁52との間の第2の分岐管48の途中には、連通管54の一端が連結され、その他端が減圧タンク43に連結されている。連通管54は、減圧タンク43内と第2の分岐通路47とを接続する連通路55を画成する。この連通管54の途中には、減圧タンク43側から第2の分岐通路47側へのみ気体の流動を許容する逆止め弁56が組み込まれている。この逆止め弁56の存在により、減圧タンク43内の圧力よりも第2の分岐通路47側の圧力が低い場合、連通路55が開放状態となって減圧タンク43内の圧力を下げることができるようになっている。本実施形態における逆止め弁56は、弁体としてのボール57と、連通路55が塞がれるようにボール57を付勢するばね58とを用いたものである。しかしながら、振動や慣性力などによって連通路55が開放されるような可能性のないものであれば、任意の形式のものを採用することが可能である。
In the middle of the
第2の分岐管48は、吸気通路24内の圧力よりもチャンバー49内の圧力が低圧の場合、瞬間的に第2の開閉弁52を開閉することにより、第2の開閉弁52とチャンバー49との間の第2の分岐通路47内で振動する圧力波を発生させるためのものである。この圧力波は、正圧と負圧とが交互に減衰しながら第2の分岐通路47内を往復するため、減圧タンク43よりも大きな負圧が連通路55の一端側を通過する場合、逆止め弁56が開いて減圧タンク43内の圧力を低下させることができる。従って、この第2の開閉弁52およびその弁アクチュエーター53もまた、先の第1の開閉弁45およびその弁アクチュエーター46と同様に極めて制御応答性の高いものを用いる必要がある。
When the pressure in the
上述した第2の分岐通路47,チャンバー49,第2の開閉弁52,連通路55,逆止め弁56などが本発明における減圧手段として機能する。
The above-described
第2の開閉弁52の開閉周期は、第2の分岐通路47内で発生する圧力波の減衰周期に応じて設定することが好ましく、設計条件から理論的に予測することも可能であるが、実験により求めることも有効である。また、第2の開閉弁52の開閉を繰り返すことにより、チャンバー49内の圧力が次第に上昇し、吸気通路24内の圧力とチャンバー49内の圧力とに差がなくなり、減圧タンク43内の減圧が困難となってしまう。しかしながら、本実施形態ではこのような場合に大気開放弁51を開弁し、チャンバー49内の圧力を大気圧まで下げることにより、吸気通路24内の圧力よりもチャンバー49内の圧力を低圧にすることが可能となる。つまり、吸気通路24内の吸気圧が大気圧よりも高圧の場合には、チャンバー49内の圧力が大気圧であっても、第2の開閉弁52を開閉駆動して減圧タンク43内を減圧させることが可能である。
The opening / closing cycle of the second opening / closing
前記ECU33は、周知のワンチップマイクロプロセッサであり、図示しないデータバスにより相互接続されたCPU,ROM,RAM,不揮発性メモリおよび入出力インターフェースなどを含む。ECU33は、上述したセンサー32,35,40,44,50およびエアフローメーター34からの検出情報などに基づき、予め設定されたプログラムに従って円滑なエンジン10の運転がなされるように、燃料噴射弁11,イグニッションコイル19,スロットルアクチュエーター30,弁アクチュエーター46および53,大気開放弁51などの作動を制御する。また、燃料噴射弁11からの燃料の噴射量は、アクセル開度センサー32やエアフローメーター34の検出値に基づいて算出されるエンジン10の負荷に対し、所定の割合となるように設定される。
The
ECU33のROMには、車両の運転状態を示すパラメータと、第1の開閉弁45の開弁時期および閉弁時期とを関連付けて記憶させた図示しない開弁時期マップが格納されている。ECU33は、この開弁時期マップに基づいて第1の開閉弁45の開閉動作を制御する。なお、車両の運転状態を示すパラメータとして、本実施形態ではクランク角センサー40によって検出されるエンジン回転数と、エンジン10の負荷とが用いられる。なお、エンジン回転数は、クランク角センサー40からの検出信号に基づいてECU33内にて算出され、エンジン10の負荷は、エアフローメーター25によって検出される吸入空気量から1気筒当たりの吸入空気量としてECU33内にて算出される。
The ROM of the
またECU33のROMには、車両の運転状態を示すパラメータと、点火プラグ13の点火時期とを関連付けて記憶させた点火時期マップも格納されている。ECU33はこの点火時期マップに基づき、イグニッションコイル19を介して点火プラグ13を設定された時期に点火させる。この運転状態を示すパラメータとして、本実施形態では減圧タンク43内の圧力と、エンジン回転数と、エンジン10の負荷とが用いられる。
The ROM of the
実施形態における第1の開閉弁45の制御手順を図2に示す。すなわち、S11のステップにてエンジン10が低負荷領域にあるか否かが判定される。エンジン10が低負荷領域にある、すなわちターボ過給機20が機能しない非過給運転状態にあると判断した場合には、S12のステップに移行して減圧タンク43内の圧力PDが吸気通路24内の圧力(以下、吸気圧と記述する)PIよりも高いか否かが判定される。ここで、減圧タンク43内の圧力PDが吸気圧PIよりも高い、すなわち吸気通路24内の吸気負圧により、減圧タンク43内の圧力PDを減圧する余地があると判断した場合には、S13のステップに移行して第1の開閉弁45を開く。そして、S14のステップにて減圧タンク43内の圧力PDが吸気圧PI以下であるか否かを判定する。このS14のステップにて減圧タンク43内の圧力PDが吸気圧PI以下である、つまり第1の開閉弁45を開弁状態に保持しておいても、減圧タンク43内を減圧させることができないと判断した場合には、S15のステップに移行して第1の開閉弁45を閉弁する。しかる後、S16のステップに移行してエンジン10がターボ過給機20の作動するノッキング発生領域にあるか否かを判定する。ここで、エンジン10がノッキング発生領域にあると判断した場合には、S17のステップに移行して減圧タンク43内の圧力PDが吸気圧PIよりも高いか否かを判定する。そして、減圧タンク43内の圧力PDが吸気圧PIよりも高い、すなわち、第1の開閉弁45を開いて燃焼室12内の圧力を低減させることが可能であると判断した場合には、S18のステップに移行する。このS18のステップにおいては、吸気行程の途中で第1の開閉弁45を開閉動作させ、吸気通路24を流れる吸気の一部を減圧タンク43内に導き、これによって燃焼室12内の圧力を減少させる。この結果、燃焼室12内での吸気温が低下し、ノッキングの発生を起こりにくくすることができる。
FIG. 2 shows a control procedure of the first on-off
一方、S11のステップにて、エンジン10がターボ過給機20の作動しない低負荷領域にないと判断した場合には、第1の開閉弁45の開弁操作による減圧タンク43内の減圧が不可能であるので、S15のステップにて第1の開閉弁45を閉弁駆動する。これは、第1の開閉弁45が閉弁状態にあっても、S13のステップにおける第1の開閉弁45の開弁駆動を終了させるためのものであり、しかる後、S16のステップに移行する。
On the other hand, if it is determined in step S11 that the
S12のステップにて減圧タンク43内の圧力PDが吸気圧PI以下であると判断した場合には、エンジン10が低負荷領域にあるので、何もせずにS11のステップに戻る。また、S16のステップにてエンジン10がノッキング発生領域にないと判断した場合には、第1の開閉弁45を開閉駆動する必要性がないので、何もせずにS11のステップに戻る。同様に、S17のステップにて吸気圧PIが減圧タンク43内の圧力PD以下であると判断した場合には、第1の開閉弁45を開閉駆動してもノッキングの発生を抑制することができないので、何もせずにS11のステップに戻る。
The pressure P D in the
S14のステップにて減圧タンク43内の圧力PDが吸気圧PIよりも高いと判断した場合には、第1の開閉弁45を開弁状態に保持して減圧タンク43内の圧力をさらに低減させることができるので、何もせずにS11のステップに戻る。
When the pressure P D in the
このように、吸気通路24内に吸気負圧が発生している運転状態において、減圧タンク43内の圧力がこの吸気負圧よりも高い場合、第1の開閉弁45を開弁して減圧タンク43内を減圧させることができる。また、車両がノッキング発生領域にあって減圧タンク43内の圧力が吸気圧よりも低い場合、吸気行程中に第1の開閉弁45を開閉駆動して燃焼室12内の吸気圧を低下させ、これに伴って吸気温を低下させる。これにより、ノッキングの発生を抑制することが可能となる。
As described above, when the pressure in the
吸気行程中に第1の開閉弁45を開閉駆動するS18のステップを繰り返していると、減圧タンク43内の圧力が次第に上昇して吸気圧PIが減圧タンク43内の圧力PD以下になってしまう。つまり、第1の開閉弁45を開いても燃焼室12内の吸気圧を低減させることができなくなる可能性がある。本発明においてはこのような不具合が起こらないように、先の減圧手段を組み込んでおり、エンジン10が継続的にノッキング発生領域にあっても、ノッキングの発生を抑制する制御を継続させることが可能である。
When is repeated a first S18 in the step of opening and closing the on-off
本実施形態における減圧手段の第2の開閉弁52および大気開放弁51の制御手順を図3に示す。すなわち、S21のステップにてチャンバー49内の圧力PCが吸気圧PIよりも低いと判断した場合には、S22のステップに移行してフラグがセットされているか否かを判定する。最初はフラグがセットされていないので、S23のステップに移行して第2の開閉弁52の開閉駆動を行う。そして、S24のステップにてフラグをセットし、S25のステップにてカウンタのカウント値Cを1にセットした後、S26のステップに移行してチャンバー49内の圧力PCが予め設定した閾値PRよりも高いか否かが判定される。
FIG. 3 shows a control procedure of the second opening / closing
S23のステップでの第2の開閉弁52の開閉駆動により、チャンバー49と第2の開閉弁52との間に位置する第2の分岐通路47内で振動する圧力波が発生する。これにより発生する負圧波が減圧タンク43内の圧力よりも低い場合、逆止め弁56が開いて連通路55を介して減圧タンク43内の減圧が行われる。
By the opening / closing drive of the second opening / closing
S23のステップにて第2開閉弁52の開閉駆動により、チャンバー49内の圧力が上昇するものの、S26のステップにてチャンバー49内の圧力PCがまだ閾値PR以下であると判断した場合には、S27のステップに移行する。そして、カウンタのカウント値Cがカウント終了値CRよりも小さいか否かが判定される。最初はカウント値Cがカウント終了値CRよりも小さいので、このまま最初のS21のステップに戻る。
The opening and closing of the second on-off
一方、S21のステップにてチャンバー49内の圧力PCが吸気圧PI以上であると判断した場合には、S26のステップに移行してチャンバー49内の圧力PCが予め設定した閾値PRよりも高いか否かが判定される。このS26のステップにてチャンバー49内の圧力PCが閾値PRよりも高圧であると判断した場合には、第2の開閉弁52の開閉駆動を行っても、チャンバー49と第2開閉弁との間の第2の分岐通路47内で大きな振幅の圧力波を発生させることができない。従って、この場合にはS28のステップに移行してチャンバー49に設けられた大気開放弁51を所定時間開弁駆動し、チャンバー49内の圧力を大気圧まで低下させる。つまり、閾値PRは、大気圧と同じかあるいはこれよりも多少高めの圧力に設定されている。この場合、過給運転が行われるノッキング発生領域では吸気圧PIが大気圧よりも高圧となるため、この過給運転時に第2の開閉弁52を開閉駆動して減圧タンク43内の減圧を行うことが可能となる。つまり、前述したように吸気通路24内が負圧になる非過給運転時には第1の開閉弁45の開弁により減圧タンク43内を減圧し、過給運転時には第2の開閉弁52の開閉駆動により、減圧タンク43内をそれぞれ減圧することができる。この結果、過給運転が長時間に亙って継続するような場合であっても、減圧タンク43内が減圧状態に保たれ、ノッキングの発生を抑制するために吸気行程中に第1の開閉弁45の開閉駆動を継続して行うことが可能となる。
On the other hand, the threshold value P R pressure P C in the
先のS28のステップにて大気開放弁51を所定時間開弁駆動した後、S29のステップに移行してフラグをリセット、つまりカウンタのカウント値Cを0にリセットし、S21のステップに戻る。また、S27のステップにてカウンタのカウント値Cがカウント終了値CRに達した、つまりS23のステップでの第2の開閉弁52の開閉駆動によりチャンバー49と第1の開閉弁45との間の第2の分岐通路47内で発生する圧力波の振動が充分減衰したと判断した場合にも、S29のステップに移行してフラグをリセットする。
After the
なお、S22のステップにてフラグがセットされている、つまり第2の分岐通路47内で発圧力波が減衰しながら振動していると判断した場合には、S30のステップに移行してカウンタのカウント値Cを1つ繰り上げた後、S26のステップに移行する。
If it is determined that the flag is set in step S22, that is, if the pressure wave is oscillating while being attenuated in the
このように、吸気圧PIよりもチャンバー49内の圧力が低い場合、第2の開閉弁52の開閉駆動を圧力波の減衰周期に合わせて所定時間毎に行うことにより、減圧タンク43内を減圧状態に保持することができる。つまり、吸気行程中での第1の開閉弁45の開閉駆動を継続的に行うことが可能となる。
Thus, if the pressure in the
なお、吸気行程中に第1の開閉弁45の開閉駆動を行う場合、ECU33は、減圧タンク43内の圧力PDと、エンジン回転数と、1気筒あたりの吸入空気量とに基づき、点火時期マップから点火時期を算出する。より具体的には、減圧タンク43内の圧力PDが低いほど、燃焼室12内に供給される空気量が減少し、圧縮行程での燃焼室12内の圧力が低くなるため、これを考慮して点火時期の進角量が増大するような傾向を持たせている。
In the case of performing the opening and closing of the first on-off
本発明の減圧手段として、先の実施形態よりもより簡便な減圧手段を採用することも可能である。このような本発明の他の一実施形態のエンジンシステムを図4に模式的に示すが、先の実施形態と同一の機能を有する部材については、同じ参照符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、上述した第2の分岐通路47,チャンバー49,第2の開閉弁52,連通路55,逆止め弁56などを省略し、その代わりに本実施形態では大気開放弁59を減圧手段として減圧タンク43に組み込んでいる。この大気開放弁59は非通電時閉塞型の電磁弁であり、減圧タンク43内が大気圧よりも高圧の予め設定した所定の圧力PR以上になった場合、大気開放弁59を開弁して減圧タンク43内を大気圧まで低下させるようにしている。
As the decompression means of the present invention, a decompression means that is simpler than that of the previous embodiment can be employed. Such an engine system according to another embodiment of the present invention is schematically shown in FIG. 4, but the members having the same functions as those of the previous embodiment are indicated by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted. Shall be omitted. That is, the
このような実施形態における第1の開閉弁45および大気開放弁59の制御手順を図5に示す。すなわち、S31のステップにてエンジン10が低負荷領域にあるか否かが判定される。エンジン10が低負荷領域にある、すなわちターボ過給機20が機能していない運転状態にあると判断した場合には、S32のステップに移行して減圧タンク43内の圧力PDが吸気圧PIよりも高いか否かが判定される。ここで、減圧タンク43内の圧力PDが吸気圧PIよりも高い、すなわち吸気通路24内の吸気負圧により、減圧タンク43内の圧力PDを減圧する余地があると判断した場合には、S33のステップに移行して第1の開閉弁45を開く。そして、S34のステップにて減圧タンク43内の圧力PDが吸気圧PI以下であるか否かを判定する。このS34のステップにて減圧タンク43内の圧力PDが吸気圧PI以下である、つまり第1の開閉弁45を開弁状態に保持しておいても、減圧タンク43内を減圧させることができないと判断した場合には、S35のステップに移行して第1の開閉弁45を閉弁する。しかる後、S36のステップに移行してエンジン10がノッキング発生領域にあるか否かを判定する。ここで、エンジン10がノッキング発生領域にあると判断した場合には、S37のステップに移行して減圧タンク43内の圧力PDが大気圧PA以下であるか否かを判定する。そして、減圧タンク43内の圧力PDが大気圧PA以下であると判断した場合には、S38のステップに移行して減圧タンク43内の圧力PDが吸気圧PIよりも低いか否かを判定する。そして、減圧タンク43内の圧力PDが吸気圧PIよりも低い、すなわち、吸気行程中に第1の開閉弁45を開閉して燃焼室12内の吸気圧を低減させることが可能であると判断した場合には、S39のステップに移行する。この39のステップにおいては、吸気行程の途中で第1の開閉弁45を開閉動作させ、吸気通路24を流れる吸気の一部を減圧タンク43内に導き、これによって燃焼室12内に流れ込む吸気圧を減少させる。この結果、燃焼室12内での吸気温が低下し、ノッキングの発生を起こりにくくすることができる。
FIG. 5 shows a control procedure of the first on-off
一方、S31のステップにて、エンジン10が低負荷領域にないと判断した場合には、第1の開閉弁45の開弁操作による減圧タンク43内の減圧が不可能であるので、S35のステップにて第1の開閉弁45を閉弁駆動した後、S36のステップに移行する。これは、第1の開閉弁45が閉弁状態にあっても、S33のステップにおける第1の開閉弁45の開弁駆動を終了させるためのものである。
On the other hand, if it is determined in step S31 that the
S32のステップにて減圧タンク43内の圧力PDが吸気圧PI以下であると判断した場合には、エンジン10が低負荷領域にあるので、何もせずにS31のステップに戻る。また、S34のステップにて減圧タンク43内の圧力PDが吸気圧PIよりも高いと判断した場合には、第1の開閉弁45を開弁状態に保持して減圧タンク43内の圧力をさらに低減させることができるので、何もせずにS11のステップに戻る。さらに、S36のステップにてエンジン10がノッキング発生領域にないと判断した場合にも、第1の開閉弁45を開閉駆動する必要性がないので、何もせずにS11のステップに戻る。
The pressure P D in the
S37のステップにて減圧タンク43内の圧力PDが大気圧PAよりも高いと判断した場合には、S40のステップに移行して大気開放弁59を開閉駆動し、減圧タンク43内の圧力PDを大気圧PAまで下げる。このように大気開放弁59を開閉駆動して減圧タンク43内の圧力PDを大気圧PAまで下げることにより、吸気圧PIが大気圧PA以上であれば、吸気行程中に第1の開閉弁45を開閉駆動して燃焼室12の圧力を低下させることができる。
When the pressure P D of the
なお、S38のステップにて減圧タンク43内の圧力PDが吸気圧PI以上であると判断した場合には、第1の開閉弁45を開閉駆動しても燃焼室12内の圧力を低減させることができないので、何もせずにS31のステップに戻る。
In the case where the pressure P D in the
なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。 It should be noted that the present invention should be construed only from the matters described in the claims, and in the above-described embodiment, all the changes and modifications included in the concept of the present invention are other than those described. Is possible. That is, all matters in the above-described embodiment are not intended to limit the present invention, and include any configuration not directly related to the present invention. To get.
10 エンジン
11 燃料噴射弁
12 燃焼室
13 点火プラグ
14 吸気ポート
15 排気ポート
16 シリンダヘッド
17 吸気弁
18 排気弁
19 イグニッションコイル
20 ターボ過給機
21 排気通路
22 コンプレッサ
23 タービン
24 吸気通路
25 サージタンク
26 吸気管
27 排気管
28 熱交換器(インタークーラー)
29 アクセルペダル
30 スロットルアクチュエーター
31 スロットル弁
32 アクセル開度センサー
33 ECU
34 エアフローメーター
35 吸気圧センサー
36 ピストン
37 シリンダブロック
38 連接棒
39 クランク軸
40 クランク角センサー
41 分岐通路
42 分岐管
43 減圧タンク
44 減圧タンク用圧力センサー
45 第1の開閉弁
46 弁アクチュエーター
47 第2の分岐通路
48 第2の分岐管
49 チャンバー
50 チャンバー用圧力センサー
51 大気開放弁
52 第2の開閉弁
53 弁アクチュエーター
54 連通管
55 連通路
56 逆止め弁
57 ボール
58 ばね
59 大気開放弁
DESCRIPTION OF
29
34 Air flow
Claims (8)
前記過給機のコンプレッサよりも下流側の吸気通路に一端が連通する分岐通路と、
この分岐通路の他端に連通する減圧タンクと、
前記分岐通路を開閉するための開閉弁と、
この開閉弁の開閉動作を吸気弁の開閉動作に連動させて制御するための制御手段と、
前記開閉弁とは別に前記吸気通路内を流れる吸気の圧力よりも前記減圧タンク内を低圧に保持するための減圧手段と
を具えたことを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。 An intake control device for an internal combustion engine in which a supercharger is incorporated,
A branch passage whose one end communicates with an intake passage downstream of the compressor of the supercharger;
A decompression tank communicating with the other end of the branch passage;
An on-off valve for opening and closing the branch passage;
Control means for controlling the opening / closing operation of the opening / closing valve in conjunction with the opening / closing operation of the intake valve;
An intake air control apparatus for an internal combustion engine, comprising: a pressure reducing means for keeping the inside of the pressure reducing tank at a lower pressure than the pressure of the intake air flowing in the intake passage separately from the on-off valve.
前記減圧タンク内の圧力を検出するための減圧タンク用圧力センサーと
をさらに具え、前記制御手段は、これら吸気圧センサーおよび減圧タンク用圧力センサーからの検出情報に基づき、前記開閉弁を開閉することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の吸気制御装置。 An intake pressure sensor for detecting the pressure in the intake passage;
A pressure reducing tank pressure sensor for detecting the pressure in the pressure reducing tank; and the control means opens and closes the on-off valve based on detection information from the intake pressure sensor and the pressure reducing tank pressure sensor. The intake control device for an internal combustion engine according to claim 1.
この第2の分岐通路の他端に連通するチャンバーと、
前記第2の分岐通路を開閉するための第2の開閉弁と、
この第2の開閉弁と前記チャンバーとの間の前記第2の分岐通路と前記減圧タンクとを連通する連通路と、
この連通路に設けられて前記減圧タンク側から前記第2の分岐通路側へのみ気体の流動を許容する逆止め弁と、
前記チャンバー内を大気開放し得る大気開放弁と
を有することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の吸気制御装置。 The decompression means includes a second branch passage whose one end communicates with the intake passage on the upstream side of the communication portion with the branch passage;
A chamber communicating with the other end of the second branch passage;
A second on-off valve for opening and closing the second branch passage;
A communication passage communicating the second branch passage between the second on-off valve and the chamber and the decompression tank;
A check valve that is provided in the communication passage and allows gas flow only from the decompression tank side to the second branch passage;
The intake control device for an internal combustion engine according to claim 2, further comprising an atmosphere release valve capable of opening the inside of the chamber to the atmosphere.
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JP2008307573A JP2010133269A (en) | 2008-12-02 | 2008-12-02 | Intake control device for internal combustion engine |
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2008
- 2008-12-02 JP JP2008307573A patent/JP2010133269A/en active Pending
Patent Citations (1)
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