JP2018112107A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】リフト量可変機構は、リフト量において異なる2種類の吸気カム(大リフトカムおよび小リフトカム)の間で、吸気バルブを駆動するカム(駆動カム)を切り替え可能に構成されている。実施の形態1では、排気浄化触媒の活性化を促進する制御(触媒暖機制御)中の駆動カムとして、小リフトカムが選択されるようにリフト量可変機構を制御する。
【選択図】図9
Description
電極部で発生させた放電火花を用いて筒内の混合気に点火する点火プラグであって、前記燃焼室上部、且つ、前記燃焼室内に形成されるタンブル流の流れ方向において前記インジェクタよりも下流側に設けられると共に、前記インジェクタから前記点火プラグに向けて噴射される燃料噴霧の外郭面よりも前記電極部の位置が上方となるように設けられた点火プラグと、
前記燃焼室に設けられる吸気バルブを駆動する吸気カムのリフト量を、少なくとも小リフト量と大リフト量との間で変更可能なリフト量可変機構と、
前記燃焼室からの排気を浄化する排気浄化触媒と、を備えるエンジンを制御する内燃機関の制御装置であって、
前記制御装置は、前記排気浄化触媒を活性化させる制御として、
圧縮上死点よりも遅角側の所定期間で放電火花が発生するように前記点火プラグを制御し、
前記圧縮上死点よりも遅角側での膨張行程噴射であって、噴射期間が前記所定期間の少なくとも一部と重複する膨張行程噴射を行うように前記インジェクタを制御し、
前記吸気カムのリフト量が前記小リフト量となるように前記リフト量可変機構を制御することを特徴とする。
前記制御装置は、前記排気浄化触媒を活性化させる制御として、
前記膨張行程噴射が行われるサイクルと同じサイクルでの吸気行程噴射を更に行うように前記インジェクタを制御し、
前記吸気行程噴射による燃料噴霧の一部が放電火花に接触することで生じた初期火炎の成長速度が所定の判定値を下回る場合に、前記吸気カムのリフト量が大リフト量から小リフト量に切り替えられるように前記リフト量可変機構を制御することを特徴とする。
前記リフト量可変機構は、前記吸気カムの作用角およびリフト量を、少なくとも小作用角および小リフト量と、大作用角および大リフト量との間で変更可能であり、
前記エンジンは、前記吸気バルブのバルブタイミングを変更可能なバルブタイミング可変機構を更に備え、
前記制御装置は、前記成長速度が前記判定値を下回る場合に、前記リフト量可変機構による前記吸気カムの作用角およびリフト量の切り替え前後で前記吸気バルブの開き時期が一致し、尚且つ、前記吸気バルブの閉じ時期が吸気下死点に近付くように、前記バルブタイミング可変機構を制御することを特徴とする。
前記バルブタイミング可変機構は、前記燃焼室に設けられる排気バルブの開弁期間と前記吸気バルブの開弁期間が重複するオーバーラップ期間を変更可能であり、
前記制御装置は、前記リフト量可変機構による前記吸気カムの作用角およびリフト量の切り替え前後において前記オーバーラップ期間が一致するように前記バルブタイミング可変機構を制御することを特徴とする。
先ず、図1〜図12を参照して、本発明の実施の形態1について説明する。
図1は、本発明の実施の形態1に係るシステム構成を説明する図である。図1に示すように、本実施の形態1に係るシステムは、車両に搭載されるエンジン10を備えている。エンジン10は4ストローク1サイクルエンジンであり、複数の気筒を有している。但し、図1には、そのうちの1つの気筒12のみが描かれている。エンジン10は、気筒12が形成されたシリンダブロック14と、シリンダブロック14上に配置されるシリンダヘッド16と、を有している。気筒12内にはその軸方向(本実施の形態1では鉛直方向)に往復動するピストン18が配置されている。エンジン10の燃焼室20は、少なくともシリンダブロック14の壁面と、シリンダヘッド16の下面と、ピストン18の上面と、によって画定されている。
本実施の形態1では、図1に示したECU40によるエンジン10の冷間始動直後の制御として、排気浄化触媒の活性化を促進する制御(以下、「触媒暖機制御」ともいう。)が行われる。排気浄化触媒は、エンジン10の排気通路に設けられる触媒であり、活性化状態にある触媒の雰囲気がストイキ近傍にあるときに排気中の窒素酸化物(NOx)、炭化水素(HC)および一酸化炭素(CO)を浄化する三元触媒が一例として挙げられる。
図5は、膨張行程噴射による誘引作用を説明するための図である。図5の上段および中段には、電極部34での放電期間中の筒内状態が描かれている。図5の上段が膨張行程噴射を行わない場合に相当し、図5の中段および下段が膨張行程噴射を行った場合に相当している。なお、説明の便宜上、図5には膨張行程噴射による燃料噴霧のうち、点火プラグ32に最も近づく燃料噴霧のみを示す。膨張行程噴射を行わない場合は、電極部34で生じている放電火花、および、この放電火花と吸気行程噴射による燃料噴霧の一部とが接触することで生じた初期火炎が、タンブル流の流れ方向に延びる(図5上段)。一方、膨張行程噴射を行う場合は、燃料噴霧の周囲に低圧部が形成されるので(エントレインメント)、上述した放電火花と初期火炎が、タンブル流の流れ方向とは逆の方向に誘引される(図5中段)。そうすると、上述した放電火花が膨張行程噴射による燃料噴霧に接触し、また、上述した初期火炎が膨張行程噴射による燃料噴霧を巻き込むことで、初期火炎が成長する(図5下段)。
そこで、本実施の形態1では、触媒暖機制御中の駆動カムとして小リフトカムが選択されるようにリフト量可変機構を制御する。例えば、上述した冷間始動直後の駆動カムとして大リフトカムが選択されていた場合は、リフト量可変機構を制御して、触媒暖機制御の開始と同時に大リフトカムから小リフトカムに駆動カムを切り替える。なお、駆動カムを大リフトカムから小リフトカムに切り替えるときは、吸気バルブ26のバルブリフト中心が切り替え前後で変わらないように、リフト量可変機構に加えてバルブタイミング可変機構を制御する。
次に、本発明の実施の形態2について図13乃至図14を参照しながら説明する。
上記実施の形態1の触媒暖機制御では、駆動カムとして小リフトカムが選択されるようにリフト量可変機構を制御した。本実施の形態2の触媒暖機制御では、駆動カムとして小リフトカムを選択する前に、初期燃焼の速度に関する判定を行う。そして、初期燃焼の速度が遅いと判定された場合にはじめて、駆動カムとして小リフトカムが選択されるようにリフト量可変機構を制御する。
図14は、本発明の実施の形態2において、図1に示したECU40が実行する処理の一例を示すフローチャートである。なお、この図に示すルーチンは、触媒暖機制御を実行する運転モード(以下、「触媒暖機モード」ともいう。)が選択されている間、繰り返し実行されるものとする。
次に、本発明の実施の形態3について図15乃至図18を参照しながら説明する。
上記実施の形態1,2のエンジンは大リフトカムと小リフトカムを備えており、図1に示したリフト量可変機構48によってこれらの吸気カムの間で駆動カムを切り替えた。本実施の形態3のエンジンは、これらの吸気カムの代わりに、リフト量と作用角において異なる2種類の吸気カム(大リフト・大作用角カムおよび小リフト・小作用角カム)を備えている。また、本実施の形態3のエンジンは、リフト量可変機構48の代わりに、大リフト・大作用角カムと小リフト小作用角カムの間で駆動カムを切り替える作用角・リフト量可変機構を備えている。以下、説明の便宜上、大リフト・大作用角カムを単に「大カム」といい、小リフト・小作用角カムを単に「小カム」ともいう。
上記実施の形態2の触媒暖機制御では、駆動カムとして大リフトカムが選択されている場合において、初期燃焼の速度が遅いと判定されたときに、駆動カムを大リフトカムから小リフトカムに切り替えた。本実施の形態3の触媒暖機制御も基本的には同じで、駆動カムとして大リフトカムが選択されている場合において、初期燃焼の速度が遅いと判定されたときに、駆動カムを大カムから小カムに切り替える。駆動カムの切り替えは、上述した作用角・リフト量可変機構を制御することにより行われる。
図18は、本発明の実施の形態3において、図1に示したECU40が実行する処理の一例を示すフローチャートである。なお、この図に示すルーチンは、触媒暖機モードが選択されている間、繰り返し実行されるものとする。
ところで、上記実施の形態1乃至3では、燃焼室20に形成されるタンブル流が、排気ポート24側では燃焼室20の上部から下部に向かい、且つ、吸気ポート22側では燃焼室20の下部から上方に向かうように旋回するとした。しかし、このタンブル流が逆方向、つまり、吸気ポート22側では燃焼室20の上部から下方に向かい、且つ、排気ポート24側では燃焼室20の下部から上部に向かうように旋回するものであってもよい。但しこの場合は、点火プラグ32の配置箇所を、排気バルブ28側から吸気バルブ26側に変更する必要がある。点火プラグ32の配置箇所をこのように変更すれば、タンブル流の流れ方向において、インジェクタ30の下流側に点火プラグ32が位置することになる。
12 気筒
14 シリンダブロック
16 シリンダヘッド
18 ピストン
20 燃焼室
22 吸気ポート
24 排気ポート
30 インジェクタ
32 点火プラグ
34 電極部
36 スロート
40 ECU
42 筒内圧センサ
44 クランク角センサ
46 温度センサ
Claims (4)
- 燃焼室上部に設けられて筒内に燃料を直接噴射するインジェクタと、
電極部で発生させた放電火花を用いて筒内の混合気に点火する点火プラグであって、前記燃焼室上部、且つ、前記燃焼室内に形成されるタンブル流の流れ方向において前記インジェクタよりも下流側に設けられると共に、前記インジェクタから前記点火プラグに向けて噴射される燃料噴霧の外郭面よりも前記電極部の位置が上方となるように設けられた点火プラグと、
前記燃焼室に設けられる吸気バルブを駆動する吸気カムのリフト量を、少なくとも小リフト量と大リフト量との間で変更可能なリフト量可変機構と、
前記燃焼室からの排気を浄化する排気浄化触媒と、を備えるエンジンを制御する内燃機関の制御装置であって、
前記制御装置は、前記排気浄化触媒を活性化させる制御として、
圧縮上死点よりも遅角側の所定期間で放電火花が発生するように前記点火プラグを制御し、
前記圧縮上死点よりも遅角側での膨張行程噴射であって、噴射期間が前記所定期間の少なくとも一部と重複する膨張行程噴射を行うように前記インジェクタを制御し、
前記吸気カムのリフト量が前記小リフト量となるように前記リフト量可変機構を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記制御装置は、前記排気浄化触媒を活性化させる制御として、
前記膨張行程噴射が行われるサイクルと同じサイクルでの吸気行程噴射を更に行うように前記インジェクタを制御し、
前記吸気行程噴射による燃料噴霧の一部が放電火花に接触することで生じた初期火炎の成長速度が所定の判定値を下回る場合に、前記吸気カムのリフト量が大リフト量から小リフト量に切り替えられるように前記リフト量可変機構を制御することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記リフト量可変機構は、前記吸気カムの作用角およびリフト量を、少なくとも小作用角および小リフト量と、大作用角および大リフト量との間で変更可能であり、
前記エンジンは、前記吸気バルブのバルブタイミングを変更可能なバルブタイミング可変機構を更に備え、
前記制御装置は、前記成長速度が前記判定値を下回る場合に、前記リフト量可変機構による前記吸気カムの作用角およびリフト量の切り替え前後で前記吸気バルブの開き時期が一致し、尚且つ、前記吸気バルブの閉じ時期が吸気下死点に近付くように、前記バルブタイミング可変機構を制御することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記バルブタイミング可変機構は、前記燃焼室に設けられる排気バルブの開弁期間と前記吸気バルブの開弁期間が重複するオーバーラップ期間を変更可能であり、
前記制御装置は、前記リフト量可変機構による前記吸気カムの作用角およびリフト量の切り替え前後において前記オーバーラップ期間が一致するように前記バルブタイミング可変機構を制御することを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の制御装置。
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