JP2017207041A - 自然吸気ガソリンエンジンの制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】吸気通路に、順に第1スロットル、サージタンク、第2スロットルが設けられ、EGR通路が第1スロットルとサージタンクとの間に接続される自然吸気ガソリンエンジンの制御装置であって、エンジンの運転状態が低負荷領域に属するときには、第1スロットルを全開とした状態で第2スロットルの開度調整を行うとともに、EGR弁の開度調整によりEGRガス量を制御し、中負荷領域に属するときには、第1スロットル及び第2スロットルの開度調整を行うとともに、EGR弁を全開とした状態で第1スロットルの開度調整によりEGRガス量を調整し、高負荷領域に属するときには、第2スロットルを全開とした状態で第1スロットルの開度調整を行うとともに、EGR弁の開度調整によりEGRガス量を制御する。
【選択図】図3
Description
、第1スロットルが全開とされてEGR弁上下流間の差圧が小さくなったとしても、当該EGR率を達成可能なEGRガス量は確保しやすい。このように低負荷領域時では、自然吸気ガソリンエンジンへの新気量は実質的に第2スロットルによって制御され、EGRガス量は実質的にEGR弁によって制御されることになる。
ガソリンエンジンへの新気量を制御する触媒暖機時制御部と、を更に備えてもよい。
図1は、本実施例に係る制御装置が適用される自然吸気ガソリンエンジン(以下、単に「ガソリンエンジン」という)1の概略構成を示す図である。ガソリンエンジン1は車両駆動用の筒内噴射型の火花点火式内燃機関である。ガソリンエンジン1の吸気系は、自然吸気が可能となるように構成されており、具体的には、ガソリンエンジン1の気筒に繋がる吸気通路10において、エアクリーナ2の下流側には、吸気の流れに従って順に第1スロットル3、サージタンク4、第2スロットル5が配置されている。サージタンク4は、気筒内への吸気供給に関し吸気脈動を効果的に利用するために、所定容量の吸気空間を有している。なお、第2スロットル5は、ガソリンエンジン1の吸気枝管(インテークマニホールド)12の直上流に配置されている。
種の制御が実行される。
ガソリンエンジン1の運転状態が低負荷領域R1に属しているとき、すなわち低負荷領域時には、吸気通路10において上流側の第1スロットル3が全開とされた状態で、下流側の第2スロットル5の開度が、要求される運転状態を達成するために気筒内に供給すべき新気量に対応した開度に調整される。したがって、サージタンク4を含む、第1スロットル3の下流側であって第2スロットル5までの吸気通路10において形成される負圧は比較的小さく、実質的には、第2スロットル5の下流側の吸気枝管(インマニ)12で比較的大きい負圧が形成されることになる。このような各スロットルの開度制御により、要求される運転状態に応じて開度調整される第2スロットル5の下流側にはサージタンク4は含まれていない。そのため、第2スロットル5と気筒間の空間容積が比較的小さくなり、加速時に気筒内へ新気を早く充填でき、以て加速時の応答性を向上させることが可能となる。
なったとしても、要求EGR率は比較的小さいため、当該要求EGR率を達成することは可能である。このように低負荷領域時では、ガソリンエンジン1への新気量は実質的に第2スロットル5によって制御され、EGRガス量は実質的にEGR弁8によって制御されることになる。
ガソリンエンジン1の運転状態が中負荷領域R2に属しているとき、すなわち中負荷領域時には、低負荷領域時と比べて、気筒内に供給すべき新気量は多くなり、また、要求EGR率も高くなる。そこで、低負荷領域時と比べて多くのEGRガスを吸気通路10側に還流させるために、EGR弁8を全開とした状態で第1スロットル3の開度が調整、すなわち全開より開度が小さくなるよう調整される。この結果、第1スロットル3の下流側において負圧が大きくなり、EGR弁8を挟んだ圧力差が大きくなるため、第1スロットル3の開度調整により比較的多くのEGRガスを吸気通路10に還流させることが可能となる。
ガソリンエンジン1の運転状態が高負荷領域R3に属しているとき、すなわち高負荷領域時には、第2スロットル5が全開とされた状態で、第1スロットル3の開度が、要求される運転状態を達成するために気筒内に供給すべき新気量に対応した開度に調整される。したがって、運転状態に応じて開度調整される第1スロットル3の下流側にサージタンク4が含まれるため、第1スロットル3と気筒間の空間容積が比較的大きくなる。その結果、吸気脈動を効果的に利用することができ、体積効率の向上により高負荷領域時の運転状態に応じた新気量を好適に気筒内に供給することができる。
所望の燃費やエミッションを実現するために、事前に運転状態との相関を適合し当該相関を制御マップとしてECU20のメモリに記憶しておく。そして、S101で検出された運転状態を引数として当該制御マップにアクセスすることで、要求EGR率が決定される。S102の処理が終了すると、S103へ進む。
t1:起点。このとき、運転状態は低負荷領域R1に属する。
t2:運転状態が低負荷領域R1に属し、且つ、EGR運転領域R5に進入したタイミング。
t3:運転状態が低負荷領域R1から中負荷領域R2に進入したタイミング。このとき、EGR運転領域R5にも属している。
t4:運転状態が中負荷領域R2に属しているタイミング。このとき、EGR運転領域R5にも属している。
t5:運転状態が中負荷領域R2から高負荷領域R3に進入したタイミング。このとき、EGR運転領域R5にも属している。
t6:運転状態が高負荷領域R3に属し、且つ、EGR運転領域R5から離れたタイミング。
t7:終点。このとき、運転状態は高負荷領域R3に属する。
また、図5に時間推移を示すガソリンエンジン1に関する各種パラメータは、上から順に、機関負荷率、機関回転速度、第1スロットル3の開度、第2スロットル5の開度、要求EGR率、EGR弁8の開度、EGR通路13と吸気通路10との合流部14の圧力(以下、「合流部圧力」という)P1、吸気枝管12内の圧力(以下、「インマニ圧力」という)P2である。
較的広い負荷領域の範囲で、新気とEGRガスをバランスよく気筒内に供給することが可能となる。なお、上記の吸気供給処理では自然吸気ガソリンエンジン1の運転状態に基づいて要求EGR率が決定され、そして、その要求EGR率に応じてS104、S106、S107の処理が行われる。このような態様に代えて、自然吸気ガソリンエンジン1の運転状態に応じたEGR率が実現されるように、EGR率の決定処理を経ずに、その運転状態に基づいてS104、S106、S107の処理が行われてもよい。この場合、自然吸気ガソリンエンジン1において実現されるべきEGR率を踏まえて、その運転状態と第1スロットル3、第2スロットル5、EGR弁8の開度とを関連付けた制御マップをECU20が有し、その制御マップにアクセスすることでS104、S106、S107のそれぞれの処理を実行し得る。また、EGR通路13と吸気通路10との合流部14は、サージタンク4の下流側であってもよい。
み、否定判定されるとS212へ進む。
の後、S210では、第2スロットル5の開度を、触媒暖機処理を行わない場合のアイドル運転に対応したアイドル開度X1に調整する。このアイドル開度X1は、上記触媒暖機開度X0より閉じ側の開度であり、気筒内に供給される新気量も触媒暖機処理時よりも少ない、ガソリンエンジン1の運転状態は低負荷領域R1に属する程度の新気量となる。更に、このように第2スロットル5の開度がアイドル開度に調整されるに伴い、点火時期の遅角補正が停止される。なお、遅角補正の停止の際にも、燃焼の不安定化を回避するために、点火遅角許可フラグがOFFに設定されたタイミングt14から時間の経過に伴って徐々に点火時期を遅角補正が行われない点火時期まで戻していく。
3・・・第1スロットル
4・・・サージタンク
5・・・第2スロットル
6・・・三元触媒
8・・・EGR弁
10・・・吸気通路
11・・・排気通路
12・・・吸気枝管
13・・・EGR通路
14・・・合流部
20・・・ECU
21・・・クランクポジションセンサ
22・・・アクセル開度センサ
23・・・エアフローメータ
R1・・・低負荷領域
R2・・・中負荷領域
R3・・・高負荷領域
R5・・・EGR運転領域
Claims (2)
- ガソリンエンジンの吸気通路に設けられた第1スロットルと、
前記第1スロットルの下流側に設けられ且つ所定容量を有するサージタンクと、
前記サージタンクより下流側の吸気通路に設けられた第2スロットルと、
前記ガソリンエンジンから排出される排気の一部を、前記第1スロットルと前記第2スロットルとの間の前記吸気通路に再循環させるEGR通路と、該EGR通路に設けられたEGR弁と、を有するEGR装置と、
を備える自然吸気ガソリンエンジンの制御装置であって、
前記制御装置は、
前記ガソリンエンジンの運転状態が低負荷領域に属するときに、前記第1スロットルを全開とした状態で前記第2スロットルの開度調整により該ガソリンエンジンへの新気量を制御し、且つ、該ガソリンエンジンの運転状態に応じたEGR率となるように前記EGR弁の開度を調整する低負荷時制御部と、
前記ガソリンエンジンの運転状態が前記低負荷領域より高負荷側の中負荷領域に属するときに、前記EGR弁を全開とした状態で、前記第1スロットル及び前記第2スロットルの開度調整により、該ガソリンエンジンへの新気量を制御するとともに該ガソリンエンジンの運転状態に応じたEGR率に対応するようにEGRガス量を制御する中負荷時制御部と、
前記ガソリンエンジンの運転状態が前記中負荷領域より高負荷側の高負荷領域に属するときに、前記第2スロットルを全開とした状態で前記第1スロットルの開度調整により該ガソリンエンジンへの新気量を制御し、且つ、該ガソリンエンジンの運転状態に応じたEGR率となるように前記EGR弁の開度を調整する高負荷時制御部と、
を備える、自然吸気ガソリンエンジンの制御装置。 - 前記ガソリンエンジンの冷間始動アイドル運転時に該ガソリンエンジンの排気通路に設けられた排気浄化触媒の温度が所定温度以下である場合に、点火プラグによる点火時期を遅角補正することで、該排気浄化触媒の暖機処理を行う暖機処理部と、
前記暖機処理部による前記排気浄化触媒の暖機処理が行われるときに、該ガソリンエンジンの運転状態が前記中負荷領域に属する場合であっても、前記第1スロットルを全開とした状態で前記第2スロットルの開度調整により該ガソリンエンジンへの新気量を制御する触媒暖機時制御部と、
を更に備える、請求項1に記載の自然吸気ガソリンエンジンの制御装置。
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