JP2013160182A - Internal combustion engine control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、2次空気を内燃機関の排気系に供給する2次空気供給装置を制御する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 that controls a secondary air supply device that supplies secondary air to an exhaust system of the internal combustion engine.
従来、内燃機関の制御装置として、特許文献1に記載されたものが知られている。この内燃機関は、4気筒タイプのものであり、その排気通路内に2次空気を供給する2次空気供給装置と、排ガスを浄化するための排ガス浄化触媒とを備えている。この2次空気供給装置は、4つのノズルを備えており、2次空気供給装置の動作中、これらの4つのノズルによって、2次空気が排気通路の4つの排気分岐通路内にそれぞれ供給される。
Conventionally, what was described in
この制御装置では、内燃機関の冷間始動時、内燃機関の暖機を促進するために、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に制御される。それと同時に、排ガス浄化触媒の活性化と排ガス浄化を促進するために、2次空気の供給制御が気筒ごとに実行される。すなわち、2次空気供給装置を駆動することにより、そのノズルから排気通路の排気分岐通路に、気筒内に逆流しないようなタイミングで、2次空気が噴射される。それにより、排ガスの空燃比がリーン側に制御されることで、排ガス浄化触媒の活性化と排ガス浄化が促進される。 In this control device, when the internal combustion engine is cold started, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio in order to promote warm-up of the internal combustion engine. At the same time, secondary air supply control is performed for each cylinder in order to promote activation of the exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification. That is, by driving the secondary air supply device, the secondary air is injected from the nozzle into the exhaust branch passage of the exhaust passage at a timing that does not flow back into the cylinder. Thereby, the activation of the exhaust gas purification catalyst and the exhaust gas purification are promoted by controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas to the lean side.
一般に、内燃機関では、混合気の燃焼によって気筒内に発生した燃焼ガスおよび未燃ガス(以下「筒内ガス」という)は、排気行程で排気弁および排気ポートを介して気筒外に排出されるものの、十分に排出されることなく、残留ガスとして気筒内に残留しやすい。そのため、気筒内の残留ガスの掃気手法として、吸気弁および排気弁が同時に開弁状態となるバルブオーバーラップ期間を設けるとともに、吸気ポートの圧力を排気ポートの圧力よりも高く設定し、空気をバルブオーバーラップ期間中に気筒内に導入する手法が知られている。 In general, in an internal combustion engine, combustion gas and unburned gas (hereinafter referred to as “in-cylinder gas”) generated in the cylinder by combustion of the air-fuel mixture are discharged outside the cylinder through an exhaust valve and an exhaust port in the exhaust stroke. However, it does not exhaust sufficiently and tends to remain in the cylinder as residual gas. Therefore, as a method of scavenging the residual gas in the cylinder, a valve overlap period is set in which the intake valve and the exhaust valve are simultaneously opened, the intake port pressure is set higher than the exhaust port pressure, and the air is A method of introducing the cylinder into the cylinder during the overlap period is known.
しかし、このような掃気手法では、残留ガスを気筒内から効率よく掃気するのは困難であり、結果的に、残留ガスがある程度、気筒内に生じてしまう。特に、排気圧が吸気圧よりも高くなる条件のとき、例えば、内燃機関がターボチャージャ付きで、加速中の過渡運転条件状態にあるときには、上記掃気手法では、残留ガスを掃気することはできない。このように気筒内に残留ガスが発生した場合、それに起因して、筒内温度が上昇することにより、ノッキングが発生しやすくなる。また、ノッキングを回避しようとした場合、燃焼効率が低下し、内燃機関の発生出力および燃費の低下を招いてしまう。上記特許文献1の制御装置の場合、上述した2次空気の供給制御によって、排ガス浄化触媒の活性化と排ガス浄化を促進することは可能であるものの、気筒内の残留ガスを掃気することはできず、そのため、気筒内の残留ガスが発生することで、上述した問題が発生してしまう。
However, with such a scavenging technique, it is difficult to efficiently scavenge the residual gas from the cylinder, and as a result, a certain amount of residual gas is generated in the cylinder. In particular, when the exhaust pressure is higher than the intake pressure, for example, when the internal combustion engine is equipped with a turbocharger and is in a transient operating condition state during acceleration, the scavenging method cannot scavenge residual gas. When residual gas is generated in the cylinder as described above, knocking is likely to occur due to an increase in the in-cylinder temperature. Further, when knocking is to be avoided, the combustion efficiency is lowered, and the generated output and fuel consumption of the internal combustion engine are reduced. In the case of the control device disclosed in
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、2次空気を排気系に供給する場合において、気筒内の残留ガスの掃気効率を向上させることができ、それにより、ノッキングの発生を抑制できるとともに、燃焼効率、発生出力および燃費をいずれも向上させることが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 in the case of supplying secondary air to the exhaust system, it is possible to improve the scavenging efficiency of residual gas in the cylinder, thereby preventing occurrence of knocking. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can suppress the combustion efficiency, the generated output, and the fuel consumption.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、2つの排気ポート(第1および第2排気ポート9d,9e)をそれぞれ開閉する2つの排気弁5,5と吸気弁4とを気筒3aごとに有する内燃機関3の制御装置1であって、2つの排気弁5,5の一方が開閉する2つの排気ポートの一方(第1排気ポート9d)に対し、気筒3a内に向かって、2つの排気ポートの他方(第2排気ポート9e)から遠ざかる方向に2次空気を供給する2次空気供給装置30と、気筒3a内の残留ガスを掃気するために、2つの排気弁5,5の開弁期間の終期において2次空気を一方の排気ポート(第1排気ポート9d)に供給するように、2次空気供給装置30を制御する2次空気制御手段(ECU2、ステップ10〜21)と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to
この内燃機関の制御装置によれば、気筒内の残留ガスを掃気するために、2つの排気弁の開弁期間の終期において2次空気を2つの排気ポートの一方に供給するように、2次空気供給装置が制御される。それにより、この2次空気供給装置によって、2つの排気弁の一方が開閉する2つの排気ポートの一方に対し、気筒内に向かって、他方の排気ポートから遠ざかる方向に2次空気が供給されるので、2次空気は、一方の排気弁によって開放されている一方の排気ポートから気筒内に流入する。その際、排気弁の開弁期間の終期では、ピストンが上死点付近に位置しているので、2次空気は、ピストンの頂面および気筒の内壁に沿って吸気弁側に流れた後、他方の排気弁側に流れる。そして、他方の排気弁によって開放されている他方の排気ポートを介して、排気通路側に流れ出る。 According to this control device for an internal combustion engine, in order to scavenge residual gas in the cylinder, the secondary air is supplied to one of the two exhaust ports at the end of the opening period of the two exhaust valves. The air supply device is controlled. As a result, the secondary air is supplied to one of the two exhaust ports, in which one of the two exhaust valves is opened and closed, in the direction away from the other exhaust port by the secondary air supply device. Therefore, the secondary air flows into the cylinder from one exhaust port opened by one exhaust valve. At that time, since the piston is located near the top dead center at the end of the exhaust valve opening period, the secondary air flows to the intake valve side along the top surface of the piston and the inner wall of the cylinder. It flows to the other exhaust valve side. And it flows out to the exhaust passage side through the other exhaust port opened by the other exhaust valve.
以上のように、気筒内に流れ込んだ2次空気は、一方の排気弁の付近、吸気弁の付近および他方の排気弁の付近の順に気筒内を循環した後、他方の排気ポートから排気通路に流れ出るので、この2次空気によって、気筒内の残留ガスを効率よく掃気することができ、残留ガスの掃気効率を向上させることができる。それにより、残留ガスの掃気効率を向上させることができることによって、ノッキングの発生を抑制できる。また、燃焼効率を向上させることができ、内燃機関の発生出力および燃費を向上させることができる。これに加えて、2次空気が残留ガスととも排気通路側に流れ、排ガスの空燃比がリーン側になるので、その分、気筒内の混合気の空燃比をよりリッチ側に制御でき、それにより、ノッキングの発生をさらに抑制できる。その結果、混合気の圧縮比をより高く設定することができることによって、燃焼効率をさらに向上させることができ、内燃機関の発生出力および燃費をさらに向上させることができる。 As described above, the secondary air flowing into the cylinder circulates in the vicinity of one exhaust valve, the vicinity of the intake valve, and the vicinity of the other exhaust valve, and then enters the exhaust passage from the other exhaust port. Since it flows out, the residual gas in the cylinder can be efficiently scavenged by the secondary air, and the scavenging efficiency of the residual gas can be improved. Thereby, scavenging efficiency of the residual gas can be improved, so that occurrence of knocking can be suppressed. Further, the combustion efficiency can be improved, and the generated output and fuel consumption of the internal combustion engine can be improved. In addition to this, the secondary air flows to the exhaust passage side together with the residual gas, and the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes the lean side, so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the cylinder can be controlled to the richer side accordingly, Thus, the occurrence of knocking can be further suppressed. As a result, since the compression ratio of the air-fuel mixture can be set higher, the combustion efficiency can be further improved, and the generated output and fuel consumption of the internal combustion engine can be further improved.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の内燃機関3の制御装置1において、気筒3aの天壁の、一方の排気ポート(第1排気ポート9d)の開口と他方の排気ポート(第2排気ポート9e)の開口との間の部位には、2次空気を吸気弁4側に案内する案内部(案内壁3e)が設けられていることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the
この内燃機関の制御装置によれば、気筒の天壁の、一方の排気ポートの開口と他方の排気ポートの開口との間の部位には、2次空気を吸気弁側に案内する案内部が設けられているので、一方の排気ポートの開口から気筒内に流入した2次空気を、他方の排気ポートの開口側に流れるのを阻止しながら、吸気弁側に確実に案内することができ、残留ガスの掃気効率をより一層、向上させることができる。その結果、ノッキングの発生をより一層、向上させることができ、燃焼効率、発生出力および燃費をいずれもより一層、向上させることができる。 According to this control device for an internal combustion engine, a guide portion for guiding secondary air to the intake valve side is provided at a portion of the top wall of the cylinder between the opening of one exhaust port and the opening of the other exhaust port. Since it is provided, the secondary air flowing into the cylinder from the opening of one exhaust port can be reliably guided to the intake valve side while preventing the secondary air from flowing to the opening side of the other exhaust port, The scavenging efficiency of the residual gas can be further improved. As a result, the occurrence of knocking can be further improved, and the combustion efficiency, generated output, and fuel consumption can be further improved.
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。図1に示すように、本発明の制御装置1は、ECU2を備えており、後述するように、このECU2によって、内燃機関(以下「エンジン」という)3における各種の制御処理が実行される。
Hereinafter, an internal combustion engine control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the
エンジン3は、図1および図2に示すように、4組の気筒3aおよびピストン3b(1つのみ図示)を有する直列4気筒ガソリンエンジンであり、図示しない車両に搭載されている。なお、以下の説明では、4つの気筒3aを適宜、図2の上側から下側に向かって順に「1〜4番気筒3a」と呼ぶ。このエンジン3は、気筒3aごとに設けられた2つの吸気弁4,4(1つのみ図示)と、気筒3aごとに設けられた2つの排気弁5,5(1つのみ図示)を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
これらの吸気弁4および排気弁5は、クランクシャフト3dの回転に伴い、図示しない動弁機構によって駆動され、それにより、図6に示すバルブリフト曲線で開閉する。同図に示すように、このエンジン3の場合、吸気弁4,4および排気弁5,5が同時に開弁状態となるバルブオーバーラップ期間を有しており、このバルブオーバーラップ期間は、吸気行程開始時のTDC位置の前後の所定クランク角位置を始点および終点とするように設定されている。
The intake valve 4 and the
また、同図に示すように、バルブオーバーラップ期間中、クランク角CAが所定値CA1(一定値)のときに、吸気弁4のリフトと排気弁5のリフトが互いに同じ値になるように構成されている。この場合、後述する2次空気制御処理では、2次空気によって気筒3a内の残留ガスが吸気通路8側に吹き戻されるのを防止するために、後述する空気制御弁35の閉弁タイミングが、クランク角CAがこの所定値CA1にあるときに設定されている。そのため、以下の説明では、この所定値CA1を「所定閉弁角CA1」という。
Further, as shown in the figure, during the valve overlap period, when the crank angle CA is a predetermined value CA1 (a constant value), the lift of the intake valve 4 and the lift of the
また、エンジン3には、点火プラグ6、燃料噴射弁7およびクランク角センサ20が設けられている。点火プラグ6は、気筒3aごとに設けられており(1つのみ図示)、気筒3aの天壁の中央部において燃焼室内に臨むように、シリンダヘッド3cに取り付けられている。点火プラグ6は、ECU2に電気的に接続されており、ECU2により、後述するエンジン回転数NEおよびアクセル開度APなどの各種の運転状態パラメータに応じて、点火プラグ6の放電タイミングが制御される。すなわち点火時期制御が実行される。
The
さらに、燃料噴射弁7も、気筒3aごとに設けられており(1つのみ図示)、各気筒3aの燃焼室内に燃料を直接噴射するように、シリンダヘッド3cに取り付けられている。すなわち、エンジン3は直噴エンジンとして構成されている。燃料噴射弁7は、ECU2に電気的に接続されており、ECU2により、エンジン回転数NE、後述する吸気圧PBおよびアクセル開度APなどの各種の運転状態パラメータに応じて、燃料噴射弁7による燃料の噴射量および噴射時期が制御される。すなわち燃料噴射制御が実行される。
Further, a fuel injection valve 7 is also provided for each
一方、クランク角センサ20は、マグネットロータおよびMREピックアップで構成されており、クランクシャフト3dの回転に伴い、いずれもパルス信号であるCRK信号およびTDC信号をECU2に出力する。このCRK信号は、クランク角1゜ごとに1パルスが出力され、ECU2は、このCRK信号に基づき、エンジン3の機関回転数(以下「エンジン回転数」という)NEを算出する。また、TDC信号は、各気筒3aのピストン3bが吸気行程のTDC位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角ごとに1パルスが出力される。
On the other hand, the
また、エンジン3のディストリビュータ(図示せず)には、気筒判別センサ21が設けられており、この気筒判別センサは、気筒を判別するためのパルス信号である気筒判別信号をECU2に出力する。ECU2は、これらの気筒判別信号、CRK信号およびTDC信号に基づいて、各気筒3aにおけるクランク角CAを算出する。具体的には、クランク角CAは、その気筒3aのTDC信号の発生時に値0にリセットされ、CRK信号が発生するごとにインクリメントされる。その結果、各気筒3aにおけるクランク角CAは、吸気行程開始時のTDC位置で0°、圧縮行程開始時のBDC位置で180°、膨張行程開始時のTDC位置で360°、排気行程開始時のBDC位置で540°になるように算出されるとともに、吸気行程開始時のTDC位置まで来たときに720゜から0゜にリセットされる。
The distributor (not shown) of the
一方、エンジン3の吸気通路8は、1つの主通路部8aと、主通路部8aの下流側に設けられた吸気チャンバ8bと、この吸気チャンバ8bから4つの気筒3a側にそれぞれ延びる4つの分岐通路部8cと、4つの分岐通路部8cの各々から分岐して各気筒3aに接続された第1および第2吸気ポート8d,8eとを備えている。
On the other hand, the
吸気通路8の主通路部8aには、上流側から順に、ターボチャージャ10、インタークーラ11およびスロットル弁機構12などが設けられている。ターボチャージャ10は、吸気通路8のインタークーラ11よりも上流側に設けられたコンプレッサブレード10aと、排気通路9の途中に設けられ、コンプレッサブレード10aと一体に回転するタービンブレード10bと、複数の可変ベーン10c(2つのみ図示)と、可変ベーン10cを駆動するベーンアクチュエータ10dなどを備えている。このターボチャージャ10では、排気通路9内の排ガスによってタービンブレード10bが回転駆動されると、これと一体のコンプレッサブレード10aも同時に回転することにより、吸気通路8内の空気が加圧される。すなわち、過給動作が実行される。
In the
また、可変ベーン10cは、ターボチャージャ10が発生する過給圧を変化させるためのものであり、ハウジングのタービンブレード10bを収容する部分の壁に回動自在に取り付けられている。可変ベーン10cは、ECU2に接続されたベーンアクチュエータ10dに機械的に連結されている。ECU2は、ベーンアクチュエータ10dを介して可変ベーン10cの開度(以下「ベーン開度」という)を変化させ、タービンブレード10bに吹き付けられる排ガス量を変化させることによって、タービンブレード10bの回転速度すなわちコンプレッサブレード10aの回転速度を変化させる。より具体的には、ECU2は、前述した各種の運転状態パラメータに応じて、ベーン開度を制御する。それにより、過給圧が制御される。
The
さらに、インタークーラ11は、車両走行中、走行風がその表面上を流れたときに、外気との熱交換によって冷却動作を実行する空冷式のものであり、その内部を空気が通過する際、ターボチャージャ10での過給動作によって温度が上昇した空気を冷却する。
Further, the
一方、スロットル弁機構12は、スロットル弁12aおよびこれを開閉駆動するTHアクチュエータ12bなどを備えている。スロットル弁12aは、吸気通路の途中に回動自在に設けられており、当該回動に伴う開度の変化によりスロットル弁12aを通過する空気の流量を変化させる。THアクチュエータ12bは、ECU2に接続されたモータにギヤ機構(いずれも図示せず)を組み合わせたものであり、ECU2によって制御されることにより、スロットル弁12aの開度を変化させる。より具体的には、ECU2は、前述した各種の運転状態パラメータに応じて、スロットル弁12aの開度を制御する。それにより、吸入空気量が制御される。
On the other hand, the
また、吸気チャンバ8bには、吸気圧センサ22が設けられており、この吸気圧センサ22は、吸気チャンバ8b内の圧力である吸気圧PBを検出して、それを表す検出信号をECU2に出力する。なお、吸気圧PBは絶対圧として検出される。
The
一方、エンジン3の排気通路9は、1つの主通路部9aと、主通路部9aから上流側に向かって2つに分岐した2つの分岐通路部9b,9bと、これらの分岐通路部9b,9bから2つに分岐して上流側に延びる計4つの分岐通路部9cと、4つの分岐通路部9cの各々から上流側に向かって2つに分岐し、各気筒3aに接続された第1および第2排気ポート9d,9eとを備えている。
On the other hand, the
これらの第1および第2排気ポート9d,9eは、平面的に見て、4つの気筒3aの中心を結んだ線を間にして、第1および第2吸気ポート8d,8eとそれぞれ対向するように配置されている。なお、本実施形態では、第1排気ポート9dが一方の排気ポートに相当し、第2排気ポート9eが他方の排気ポートに相当する。また、排気通路9の主通路部9aの途中には、前述したタービンブレード10bが設けられている。
The first and
さらに、第1気筒3aの分岐通路部9cの途中には、排気圧センサ23が設けられており、この排気圧センサ23は、分岐通路部9c内の圧力である排気圧PEXを検出して、それを表す検出信号をECU2に出力する。なお、排気圧PEXは絶対圧として検出される。
Further, an
一方、エンジン3には、2次空気供給装置30が設けられている。この2次空気供給装置30は、気筒3a内の残留ガス(燃焼ガスおよび未燃ガス)を掃気するために、吸気チャンバ8b内の空気を2次空気として第1排気ポート9dに供給するものであり、空気供給路31、電動過給機32、インタークーラ33、2次空気チャンバ34および4つの空気制御弁35などを備えている。この空気供給路31は、一端部が吸気チャンバ8bに接続されているとともに、他端部が2次空気チャンバ34に接続されている。
On the other hand, the
また、電動過給機32は、空気供給路31内の2次空気を加圧するものであり、空気供給路31の途中に設けられているとともに、ECU2に電気的に接続された過給機モータ32a(図1参照)と、この過給機モータ32aによって駆動されるコンプレッサ(図示せず)とを備えている。この電動過給機32では、後述する2次過給制御処理の実行中、過給機モータ32aがECU2によって制御されることにより、コンプレッサが駆動され、2次空気の過給動作が実行される。それにより、空気制御弁35の後述するノズル35aから噴射される2次空気の圧力(以下「2次空気圧」という)P2Aは、気筒3a内の残留ガスを確実に掃気できるような値に制御される。
The
さらに、インタークーラ33は、空気供給路31の電動過給機32よりも下流側に配置されている。このインタークーラ33は、前述したインタークーラ11と同様の空冷式のものであり、電動過給機32の過給動作によって温度が上昇した2次空気を冷却する。
Furthermore, the
一方、2次空気チャンバ34には、4つの空気制御弁35が互いに等間隔で接続されている。これら4つの空気制御弁35の各々は、ECU2に電気的に接続されており(図1に1つのみ図示)、ECU2によって、その開弁時間および開弁タイミングが制御される。
On the other hand, four
図3に示すように、各空気制御弁35は、筒状のノズル35aを備えている。このノズル35は、その先端部が第1排気ポート9d内に臨むように設けられており、空気制御弁35が開弁したときに、2次空気を先端部から気筒3a側に向かって第1排気ポート9d内に噴射する(図5参照)。このノズル35aの軸線A1は、平面的に見て、第1排気ポート9dの開口の中心(すなわち排気弁5の軸心)C1よりも外側で、かつ第2排気ポート9dから遠ざかる方向に延びている。なお、図3〜5では、理解の容易化のために、吸気弁4および排気弁5が省略されている。
As shown in FIG. 3, each
また、図3および図4に示すように、気筒3aの天壁(すなわちシリンダヘッド3cの内壁)には、案内部としての案内壁3eが設けられている。なお、図4は、ピストン3a側から気筒3aの天壁側を見たものである。この案内壁3eは、天壁の、第1および第2排気ポート9d,9eの開口の間の部位に配置され、第1排気ポート9dの開口の縁に沿って延びているとともに、気筒3aの天壁から所定高さで突出している。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, a
以上の構成により、この2次空気供給装置30では、空気制御弁35が開弁した場合、図5に示すように、2次空気が、ノズル35aから第1排気ポート9dの開口に向かって、第2排気ポート9dから遠ざかる方向に噴射される。その場合、後述するように、ECU2によって、空気制御弁35は、排気弁5の開弁期間の終期に開弁するように制御される(図6参照)とともに、ノズル35aから噴射される2次空気圧P2Aは、気筒3a内の残留ガスを確実に掃気できるような値に制御されるので、ノズル35aから噴射された2次空気は、第1排気ポート9dの開口から気筒3a内に流れ込む。
With the above configuration, in the secondary
そして、第1排気ポート9dから気筒3a内に流入した2次空気は、案内壁3eによって、第2排気ポート9e側に流れることなく、第1吸気ポート8d側に流れるように案内される。その際、排気弁5の開弁期間の終期である関係上、ピストン3bは比較的、上死点の近傍まで上昇しているので、2次空気は、図5の矢印Y1〜Y3で示すように、ピストン3bの頂面(図示せず)および気筒3aの内壁に沿って、第1吸気ポート8dの開口付近、第2吸気ポート8eの開口付近および第2排気ポート9dの開口付近の順に流れた後、第2排気ポート9d内に流れ込む。それにより、気筒3a内の残留ガスが掃気される。
The secondary air flowing into the
また、ECU2には、アクセル開度センサ24が接続されている。このアクセル開度センサ24は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量(以下「アクセル開度」という)APを検出して、それを表す検出信号をECU2に出力する。
An
一方、ECU2は、CPU、RAM、ROMおよびI/Oインターフェース(いずれも図示せず)などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ20〜24の検出信号などに応じて、各種の制御処理を実行する。具体的には、2次過給制御処理および2次空気制御処理を以下に述べるように実行する。なお、本実施形態では、ECU2が2次空気制御手段に相当する。
On the other hand, the
次に、図7を参照しながら、上述した2次過給制御処理について説明する。この制御処理は、電動過給機32による2次空気の過給動作を制御するものであり、ECU2によって所定の制御周期(例えば5msec)で実行される。
Next, the secondary supercharging control process described above will be described with reference to FIG. This control process controls the supercharging operation of the secondary air by the
同図に示すように、まず、ステップ1(図では「S1」と略す。以下同じ)で、2次過給フラグF_CHARGEが「1」であるか否かを判別する。この2次過給フラグF_CHARGEは、図示しない判定処理において、2次過給制御処理の実行条件が成立しているときに「1」に設定され、それ以外のときに「0」に設定される。 As shown in the figure, first, in step 1 (abbreviated as “S1” in the figure, the same applies hereinafter), it is determined whether or not the secondary supercharging flag F_CHARGE is “1”. The secondary supercharging flag F_CHARGE is set to “1” when the execution condition of the secondary supercharging control process is satisfied in the determination process (not shown), and is set to “0” otherwise. .
ステップ1の判別結果がNOのときは、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ1の判別結果がYESのときには、2次過給制御処理を実行すべきであると判定して、ステップ2に進み、目標2次空気圧PA2_CMDを算出する。この目標2次空気圧PA2_CMDは、2次空気圧PA2の目標となる値であり、具体的には、吸気圧PB、エンジン回転数NEおよび排気圧PEXなどの運転状態パラメータに応じて、図示しないマップを検索することにより算出される。
When the determination result of
次に、ステップ3で、目標2次空気圧PA2_CMDに対応する制御入力信号を過給機モータ32aに供給し、これを駆動した後、本処理を終了する。それより、2次空気圧PA2が目標2次空気圧PA2_CMDになるように制御される。
Next, in
次に、図8を参照しながら、前述した2次空気制御処理について説明する。この制御処理は、空気制御弁35の開弁期間すなわち2次空気の気筒3a内への供給期間を制御するものであり、ECU2によって、CRK信号の発生タイミングに同期して気筒3aごとに実行される。
Next, the secondary air control process described above will be described with reference to FIG. This control process controls the valve opening period of the
同図に示すように、まず、ステップ10で、開弁フラグF_VOPENが「1」であるか否かを判別する。この開弁フラグF_VOPENは、空気制御弁35が開弁状態にあるか否を表すものであり、その値は後述するように設定される。
As shown in the figure, first, in
このステップ10の判別結果がNOで、空気制御弁35が閉弁状態にあるときには、ステップ11に進み、制御条件フラグF_SCAVEが「1」であるか否かを判別する。この制御条件フラグF_SCAVEは、2次空気制御処理の実行条件が成立しているか否かを表すものであり、図示しない判定処理において、エンジン3が停止中でなくかつフューエルカット運転中でないことなどの、2次空気制御処理の実行条件が成立しているときに「1」に設定され、それ以外のときに「0」に設定される。
If the determination result in
ステップ11の判別結果がNOのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ11の判別結果がYESで、2次空気制御処理の実行条件が成立しているときには、ステップ12に進み、開弁角算出済みフラグF_CAxCALが「1」であるか否かを判別する。
When the determination result of
この判別結果がNOのときには、空気制御弁35の開弁角CAxを算出すべきであると判定して、ステップ13に進み、空気制御弁35の開弁角CAxを算出する。この開弁角CAxは、空気制御弁35を開弁すべきタイミングをクランク角CAで表したものであり、以下に述べる手法により算出される。
When the determination result is NO, it is determined that the valve opening angle CAx of the
まず、吸気圧PB、エンジン回転数NEおよび排気圧PEXなどの運転状態パラメータに応じて、図示しないマップを検索することにより、空気制御弁35の開弁期間をクランク角の区間として算出する。そして、算出された開弁期間と、前述した所定閉弁角CA1とに基づき、空気制御弁35の開弁角CAxが算出される。
First, a valve opening period of the
ステップ13に続くステップ14で、空気制御弁35の開弁角CAxを算出済みであることを表すために、開弁角算出済みフラグF_CAxCALを「1」に設定した後、ステップ15に進む。このようにステップ14で開弁角算出済みフラグF_CAxCALが「1」に設定されると、次回以降の制御タイミングにおいて、前述したステップ12の判別結果がYESとなり、その場合には、ステップ15に進む。
In
以上のステップ12または14に続くステップ15で、クランク角CAが開弁角CAxになったか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、そのまま本処理を終了する。
In
一方、ステップ15の判別結果がYESで、CA=CAxとなったときには、空気制御弁35を開弁すべきであると判定して、ステップ16に進み、空気制御弁35を開弁状態に駆動する。次いで、ステップ17に進み、空気制御弁35が開弁状態にあることを表すために、開弁フラグF_VOPENを「1」に設定した後、本処理を終了する。
On the other hand, when the determination result in
このようにステップ17で開弁フラグF_VOPENが「1」に設定されると、次回以降の制御タイミングにおいて、前述したステップ10の判別結果がYESとなり、その場合には、ステップ18に進み、クランク角CAが前述した所定閉弁角CA1になったか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、そのまま本処理を終了する。
As described above, when the valve opening flag F_VOOPEN is set to “1” in
一方、ステップ18の判別結果がYESで、CA=CA1となったときには、空気制御弁35を閉弁すべきであると判定して、ステップ19に進み、空気制御弁35を閉弁状態に駆動する。それにより、空気制御弁35の開弁期間は、図6にハッチングで示すクランク角CAの区間となる。
On the other hand, if the determination result in
次に、ステップ20で、空気制御弁35が閉弁状態にあることを表すために、開弁フラグF_VOPENを「0」に設定する。次いで、ステップ21に進み、前述した開弁角算出済みフラグF_CAxCALを「0」に設定した後、本処理を終了する。
Next, in
以上のように、本実施形態の制御装置1によれば、2次過給制御処理において、2次空気圧PA2が、気筒3a内の残留ガスを確実に掃気できるような値に制御される。また、2次空気制御処理において、吸気圧PB、エンジン回転数NEおよび排気圧PEXなどの運転状態パラメータに応じて、空気制御弁35の開弁期間が、図6に示す開弁角CAxと所定閉弁角CA1との間に設定される。そして、その開弁期間中、空気制御弁35が開弁されることにより、2次空気が空気制御弁35のノズル35aから第1排気ポート9d内に噴射される。
As described above, according to the
この場合、2次空気は、上述したような2次空気圧PA2で、気筒3a内に向かって第2排気ポート9eから遠ざかる方向に、ノズル35aから噴射されるので、排気弁5によって開放されている第1排気ポート9dから気筒3a内に流入した後、案内壁3eによって、第1吸気ポート8d側に案内される。この案内壁3eは、第1排気ポート9dの開口と第2排気ポート9eの開口との間の部位に配置され、気筒3aの天壁からピストン3b側に突出しているので、第1排気ポート9dから気筒3a内に流入した2次空気は、第2排気ポート9eの開口側に流れるのを阻止されながら、第1吸気ポート8d側に確実に案内される。
In this case, the secondary air is injected from the
それにより、2次空気は、図5の矢印Y1〜Y3で示すように、第1吸気ポート8dの開口付近、第2吸気ポート8eの開口付近および第2排気ポート9eの開口付近の順に気筒3a内を循環した後、第2排気ポート9eから排気通路9に流れ出る。以上により、2次空気によって、気筒3a内の残留ガスを効率よく掃気することができ、残留ガスの掃気効率を向上させることができる。それにより、燃焼効率を向上させることができ、エンジン3の発生出力および燃費を向上させることができる。また、残留ガスの掃気効率を向上させることによって、ノッキングの発生を抑制できる。これに加えて、2次空気が残留ガスととも排気通路9側に流れ、排ガスの空燃比がリーン側になるので、その分、混合気の空燃比をよりリッチ側に制御でき、それにより、ノッキングの発生をさらに抑制できる。その結果、混合気の圧縮比をより高く設定することができることによって、燃焼効率をさらに向上させることができ、エンジン3の発生出力および燃費をさらに向上させることができる。
As a result, as indicated by arrows Y1 to Y3 in FIG. 5, the secondary air flows in the order of the vicinity of the opening of the
また、本実施形態のエンジン3のようなターボチャージャ付きエンジンにおいて、加速中の過渡運転状態にあり、吸気圧PB<排気圧PEXが成立するときでも、2次空気供給装置30によって、残留ガスの掃気動作を実行することができる。それにより、吸入空気量を増加させることができ、ターボレスポンスを向上させることができる。同じ理由により、点火時期をより進角側に制御でき、発生出力を向上させることができる。その結果、高い商品性を確保することができる。
Further, in an engine with a turbocharger such as the
なお、実施形態は、2次空気供給装置による2次空気の供給期間を図6にハッチングで示す期間に設定した例であるが、本発明の2次空気供給装置による2次空気の供給期間はこれに限らず、2つの排気弁の開弁期間の終期であればよい。例えば、吸気弁および/または排気弁のバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更機構が内燃機関に設けられている場合には、吸気弁および排気弁のバルブオーバーラップの有無にかかわらず、2つの排気弁の開弁期間の終期に2次空気を供給すればよい。また、バルブオーバーラップがかなり大きい状況では、2つの排気弁の開弁期間の終期であって、残留ガスの吸気弁側への吹き戻しが発生しないような期間に2次空気を供給すればよい。 In addition, although embodiment is the example which set the supply period of the secondary air by a secondary air supply apparatus to the period shown by hatching in FIG. 6, the supply period of the secondary air by the secondary air supply apparatus of this invention is However, the present invention is not limited to this. For example, when the internal combustion engine is provided with a valve timing changing mechanism that changes the valve timing of the intake valve and / or the exhaust valve, the two exhaust valves can be used regardless of the valve overlap of the intake valve and the exhaust valve. Secondary air may be supplied at the end of the valve opening period. Further, in a situation where the valve overlap is very large, the secondary air may be supplied at the end of the opening period of the two exhaust valves and in a period in which the residual gas does not blow back to the intake valve side. .
また、実施形態は、2次空気供給装置として、吸気チャンバ8b内の空気を第1排気ポート9dに供給するものを用いた例であるが、本発明の2次空気供給装置はこれに限らず、2つの排気ポートの一方に対し、気筒内に向かって、2つの排気ポートの他方から遠ざかる方向に2次空気を供給するものであればよい。例えば、2次空気供給装置として、大気中の空気を一方の吸気ポートに供給するものを用いてもよい。
The embodiment is an example in which the air in the
さらに、実施形態は、案内部として案内壁3eを用いた例であるが、本発明の案内部はこれに限らず、気筒の天壁の、一方の排気ポートの開口と他方の排気ポートの開口との間の部位に設けられ、2次空気を吸気弁側に案内するものであればよい。例えば、案内部として、マスク状の部材を設けてもよい。
Further, the embodiment is an example in which the
また、実施形態は、内燃機関の吸気弁として、2つの吸気弁4,4を気筒3aごとに設けた例であるが、本発明の吸気弁の数はこれに限らず、1つの吸気弁や、3つ以上の吸気弁を気筒ごとに設けてもよい。
The embodiment is an example in which two intake valves 4 and 4 are provided for each
さらに、実施形態は、本発明の制御装置1を車両用の内燃機関3に適用した例であるが、本発明の制御装置はこれに限らず、船舶用の内燃機関や、他の産業機器用の内燃機関にも適用可能であることは言うまでもない。
Furthermore, although embodiment is the example which applied the
1 制御装置
2 ECU(2次空気制御手段)
3 内燃機関
3a 気筒
3b ピストン
3e 案内壁(案内部)
4 吸気弁
5 排気弁
9d 第1排気ポート(一方の排気ポート)
9e 第2排気ポート(他方の排気ポート)
30 2次空気供給装置
1
3
4
9e Second exhaust port (the other exhaust port)
30 Secondary air supply device
Claims (2)
前記2つの排気弁の一方が開閉する前記2つの排気ポートの一方に対し、前記気筒内に向かって、前記2つの排気ポートの他方から遠ざかる方向に2次空気を供給する2次空気供給装置と、
前記気筒内の残留ガスを掃気するために、前記2つの排気弁の開弁期間の終期において前記2次空気を前記一方の排気ポートに供給するように、前記2次空気供給装置を制御する2次空気制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine having two exhaust valves for opening and closing two exhaust ports and an intake valve for each cylinder,
A secondary air supply device that supplies secondary air in a direction away from the other of the two exhaust ports toward the inside of the cylinder with respect to one of the two exhaust ports opened and closed by one of the two exhaust valves; ,
In order to scavenge residual gas in the cylinder, the secondary air supply device is controlled to supply the secondary air to the one exhaust port at the end of the opening period of the two exhaust valves. Secondary air control means;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017008932A (en) * | 2015-06-19 | 2017-01-12 | エムエーエヌ・ディーゼル・アンド・ターボ・フィリアル・アフ・エムエーエヌ・ディーゼル・アンド・ターボ・エスイー・ティスクランド | Large two-stroke turbocharging type compression ignition type internal combustion engine including exhaust emission control system |
KR101786633B1 (en) * | 2015-12-11 | 2017-10-18 | 현대오트론 주식회사 | Apparatus and method for eliminating residual exhaust gas |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5644404A (en) * | 1979-09-18 | 1981-04-23 | Honda Motor Co Ltd | Device for improving combustion of mixture in four-cycle internal combustion engine |
JPH0674050A (en) * | 1991-08-30 | 1994-03-15 | Yamaha Motor Co Ltd | Intake air control device for engine |
JPH07224671A (en) * | 1994-02-15 | 1995-08-22 | Mitsubishi Motors Corp | Internal combustion engine |
JP2004108180A (en) * | 2002-09-13 | 2004-04-08 | Toyota Motor Corp | Method to supply secondary air into cylinder in internal combustion engine, and device to supply air into cylinder usable for the method |
JP2005120961A (en) * | 2003-10-20 | 2005-05-12 | Toyota Motor Corp | Control device for internal combustion engine and its method |
WO2008140036A1 (en) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Cd-Adapco Japan Co., Ltd. | Four-cycle engine |
-
2012
- 2012-02-07 JP JP2012024338A patent/JP2013160182A/en not_active Ceased
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5644404A (en) * | 1979-09-18 | 1981-04-23 | Honda Motor Co Ltd | Device for improving combustion of mixture in four-cycle internal combustion engine |
JPH0674050A (en) * | 1991-08-30 | 1994-03-15 | Yamaha Motor Co Ltd | Intake air control device for engine |
JPH07224671A (en) * | 1994-02-15 | 1995-08-22 | Mitsubishi Motors Corp | Internal combustion engine |
JP2004108180A (en) * | 2002-09-13 | 2004-04-08 | Toyota Motor Corp | Method to supply secondary air into cylinder in internal combustion engine, and device to supply air into cylinder usable for the method |
JP2005120961A (en) * | 2003-10-20 | 2005-05-12 | Toyota Motor Corp | Control device for internal combustion engine and its method |
WO2008140036A1 (en) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Cd-Adapco Japan Co., Ltd. | Four-cycle engine |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017008932A (en) * | 2015-06-19 | 2017-01-12 | エムエーエヌ・ディーゼル・アンド・ターボ・フィリアル・アフ・エムエーエヌ・ディーゼル・アンド・ターボ・エスイー・ティスクランド | Large two-stroke turbocharging type compression ignition type internal combustion engine including exhaust emission control system |
KR101786633B1 (en) * | 2015-12-11 | 2017-10-18 | 현대오트론 주식회사 | Apparatus and method for eliminating residual exhaust gas |
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