JP2018178719A - Cylinder stop controller for auxiliary chamber engine - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、副燃焼室及び副燃料噴射弁を備えた副室式エンジン用の気筒休止制御装置に関する。 The present disclosure relates to a cylinder deactivation control device for an auxiliary chamber type engine provided with an auxiliary combustion chamber and an auxiliary fuel injection valve.
主燃焼室及び副燃焼室に区画された燃焼室を有し、副燃焼室において混合気を点火プラグによって着火して燃焼させ、副燃焼室から連通孔を介して主燃焼室に噴出するトーチ状の火炎によって主燃焼室内の混合気を燃焼させる副室式エンジンが公知である。このような副室式エンジンとして、吸気ポートに燃料を噴射する燃料第1噴射弁と、副燃焼室に燃料を噴射する燃料第2噴射弁とが設けられるものがある(例えば、特許文献1)。この副室式エンジンでは、主燃焼室の混合気がリーンであっても、副燃焼室から噴出する火炎によって主燃焼室内の混合気が燃焼である。 A torch shape having a combustion chamber divided into a main combustion chamber and a sub combustion chamber, and igniting and burning an air-fuel mixture with an ignition plug in the sub combustion chamber and spouting from the sub combustion chamber to the main combustion chamber through a communication hole. An auxiliary chamber type engine is known which burns the mixture in the main combustion chamber by means of the flames. As such a sub-chamber type engine, there is one in which a first fuel injection valve for injecting fuel to an intake port and a second fuel injection valve for injecting fuel to a sub combustion chamber are provided (for example, Patent Document 1) . In this sub-chamber type engine, even if the air-fuel mixture in the main combustion chamber is lean, the air-fuel mixture in the main combustion chamber is burned by the flame ejected from the sub-chamber.
多気筒エンジンにおいては、燃費を向上(低減)させるために、全ての気筒を稼動させる全筒運転に加えて、一部の気筒を稼動させ、残りの一部の気筒を休止させる休筒運転を行う気筒休止機能を備えたものが公知である。このような気筒休止機能を備えた多気筒エンジンとして、全筒運転及び休筒運転の運転状態を判定する際に、エンジン回転数が比較的低い領域、且つ充填効率が比較的小さい領域(低負荷低回転領域)を休筒運転と判定し、それ以外の領域を全筒運転と判定するものがある(例えば、特許文献2)。 In a multi-cylinder engine, in order to improve (reduce) fuel consumption, in addition to full cylinder operation in which all the cylinders are operated, some cylinders are operated and rest cylinder operation is stopped in the remaining cylinders. It is known to have a cylinder deactivation function to perform. As a multi-cylinder engine having such a cylinder deactivation function, when determining the operating state of full cylinder operation and non-cylinder operation, a region where the engine rotational speed is relatively low and a region where the charging efficiency is relatively small (low load There is one in which the low rotation region) is determined as the cylinder stop operation, and the other region is determined as the full cylinder operation (for example, Patent Document 2).
ところで、燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁は、ノズルが燃焼ガスに晒されるために高温になり易い。燃料噴射弁のノズルが高温になると、煤の堆積によるデポジットが生成されて墳孔が塞がれる(狭くなる)ことで燃料噴射量が少なくなる。具体的には、燃料噴射弁のノズルが160℃を超えると、デポジットの生成によって流量劣化が進み、燃料噴射量が極端に少なくなることが知られている。これを防ぐための様々な提案もなされているが、燃料噴射弁は自身が噴射する燃料によっても冷却される。 By the way, a fuel injection valve that directly injects fuel into a combustion chamber is likely to be hot because the nozzle is exposed to combustion gas. When the temperature of the nozzle of the fuel injection valve becomes high, deposits due to soot deposition are generated and the stoma is blocked (narrowed), whereby the fuel injection amount decreases. Specifically, it is known that when the nozzle of the fuel injection valve exceeds 160 ° C., the flow rate deterioration progresses due to the generation of deposits, and the fuel injection amount becomes extremely small. Although various proposals have been made to prevent this, the fuel injection valve is also cooled by the fuel it injects.
しかしながら、副燃焼室に燃料を噴射する副燃料噴射弁は、主燃焼室に燃料を噴射する主燃料噴射弁に比べ、燃料噴射量が少ないために燃料噴射による冷却が行われ難く、高温になり易い。特に、副室式エンジンにおいて気筒休止運転が行われた場合、作動する気筒の副燃料噴射弁は、気筒に求められる出力トルクが全気筒運転時に比べて大きくなるために、低負荷運転時にも高温になり、デポジットの生成を促進する。デポジットの生成は燃焼を不安定にするため、エンジンの信頼性低下を招く。 However, compared to the main fuel injection valve that injects fuel into the main combustion chamber, the sub fuel injection valve that injects fuel into the sub combustion chamber is less likely to be cooled by fuel injection because the amount of fuel injection is smaller. easy. In particular, when the cylinder deactivation operation is performed in the auxiliary chamber type engine, the auxiliary fuel injection valve of the operating cylinder has a high temperature even in the low load operation since the output torque required for the cylinder is larger than that in the all cylinder operation. To promote deposit generation. The formation of deposits destabilizes the combustion, which reduces the reliability of the engine.
本発明は、このような背景に鑑み、副室式エンジンにおける副燃料噴射弁の高温化及びそれに伴うデポジットの生成を抑制することを課題とする。 In view of such a background, the present invention has an object to suppress the increase in temperature of the auxiliary fuel injection valve in the auxiliary chamber type engine and the generation of deposits associated therewith.
このような課題を解決するために、本発明のある実施形態に係る副室式エンジン用気筒休止制御装置(2)は、主燃焼室(35)、連通孔(46)を介して前記主燃焼室と連通する副燃焼室(45)、前記主燃焼室に供給する燃料を噴射する主燃料噴射弁(16)及び、前記副燃焼室に燃料を噴射する副燃料噴射弁(17)を備えた複数の気筒(3A)を有する副室式エンジン(1)に設けられ、前記複数の気筒の一部の作動を休止させる気筒休止機構(29)と、前記副室式エンジンのトルク(T)を検出するトルク検出手段(21)と、前記副室式エンジンのエンジン回転速度(NE)を検出する回転速度検出手段(25)と、少なくとも前記トルク検出手段の検出結果及び前記回転速度検出手段の検出結果に基づいて、前記気筒休止機構に休止させる休止気筒数を制御する制御ユニット(20)とを備え、前記制御ユニットは、前記エンジン回転速度が第1所定値(例えば、67%)よりも高い所定の高速回転時には、前記トルクが所定の閾値(例えば、45%)よりも大きい高負荷運転領域において、前記トルクが大きいほど前記休止気筒数を少なくし、前記トルクが前記閾値よりも小さい低負荷運転領域において、前記トルクが小さいほど前記休止気筒数を少なくすることを特徴とする。 In order to solve such a problem, the cylinder deactivation control device (2) for an auxiliary chamber type engine according to an embodiment of the present invention comprises the main combustion chamber (35) and the main combustion chamber (46) via the communication hole (46). A sub combustion chamber (45) communicating with the chamber, a main fuel injection valve (16) for injecting fuel supplied to the main combustion chamber, and a sub fuel injection valve (17) for injecting fuel to the sub combustion chamber A cylinder deactivation mechanism (29) provided in a sub-chamber type engine (1) having a plurality of cylinders (3A) for stopping operation of a part of the plurality of cylinders, torque (T) of the sub-chamber type engine Torque detection means (21) for detecting, rotational speed detection means (25) for detecting the engine rotational speed (NE) of the sub-chamber type engine, detection result of at least the torque detection means and detection of the rotational speed detection means On the basis of the result, the cylinder shutoff machine And a control unit (20) for controlling the number of paused cylinders to be paused, the control unit controlling the torque when the engine rotational speed is higher than a first predetermined value (for example, 67%) at a predetermined high speed. In a high load operation area larger than a predetermined threshold (for example, 45%), the number of idle cylinders is reduced as the torque is larger, and in a low load operation area where the torque is smaller than the threshold, the torque is smaller. The present invention is characterized in that the number of stopped cylinders is reduced.
この構成によれば、副燃料噴射弁の温度が高くなる高速回転時には、低負荷運転領域においてトルクが小さいほど休止気筒数が少なくなることで、副燃料噴射弁が燃料噴射によって冷却されるため、副燃料噴射弁の高温化を抑制できる。従って、デポジットの生成が抑制される。 According to this configuration, at the time of high-speed rotation where the temperature of the auxiliary fuel injection valve becomes high, the number of inactive cylinders decreases as the torque decreases in the low load operation region, whereby the auxiliary fuel injection valve is cooled by fuel injection. It is possible to suppress the increase in temperature of the auxiliary fuel injection valve. Therefore, the generation of deposit is suppressed.
また、上記構成において、前記閾値は、前記休止気筒数が0である全気筒運転時に前記副燃料噴射弁(17)の温度が高くなる所定の高温領域(A1)内の値(例えば、45%)であるとよい。 Further, in the above configuration, the threshold value is a value (for example, 45%) within a predetermined high temperature range (A1) where the temperature of the sub fuel injection valve (17) increases during all cylinder operation where the number of stopped cylinders is zero. It should be).
この構成によれば、全気筒運転時に副燃料噴射弁の温度が高くなる閾値にトルクがある時に休止気筒数が多くされることで、副燃料噴射弁の燃料噴射量が多くなるため、副燃料噴射弁の温度が低下する。 According to this configuration, the number of inactive cylinders is increased when there is torque at the threshold value at which the temperature of the auxiliary fuel injection valve increases during all-cylinder operation, and the amount of fuel injection of the auxiliary fuel injection valve is increased. The temperature of the injection valve decreases.
また、上記構成において、前記制御ユニット(20)は、前記エンジン回転速度(NE)が前記第1所定値(例えば、67%)以下の第2所定値(例えば、38%)よりも低い低速回転時には、前記トルク(T)の全領域において、前記トルクが小さいほど前記休止気筒数を多くするとよい。 In the above configuration, the control unit (20) may rotate at a low speed at which the engine rotational speed (NE) is lower than a second predetermined value (eg, 38%) equal to or less than the first predetermined value (eg, 67%). Sometimes, in the entire region of the torque (T), it is preferable to increase the number of idle cylinders as the torque is smaller.
この構成によれば、副燃料噴射弁の温度が高くならない低速回転時には、トルクの全領域においてトルクが小さいほど休止気筒数が多くなることで、燃費が向上する。 According to this configuration, at the time of low speed rotation where the temperature of the secondary fuel injection valve does not increase, the fuel consumption is improved because the number of inactive cylinders increases as the torque decreases in the entire torque range.
また、上記構成において、前記第2所定値は、前記休止気筒数が0である全気筒運転時に前記副燃料噴射弁(17)の温度が高くなる所定の高温領域(A1)よりも低い値(例えば、38%)であるとよい。 In the above configuration, the second predetermined value is lower than a predetermined high temperature range (A1) in which the temperature of the sub fuel injection valve (17) is high during all-cylinder operation in which the number of inactive cylinders is zero. For example, 38%).
この構成によれば、副燃料噴射弁の高温化を招くことなく、燃費を向上させることができる。 According to this configuration, the fuel consumption can be improved without causing the secondary fuel injection valve to have a high temperature.
また、上記構成において、前記制御ユニット(20)は、前記エンジン回転速度(NE)が前記第2所定値(例えば、38%)よりも高く前記第1所定値(例えば、67%)以下の中速回転時には、前記トルク(T)が相対的に大きい高負荷領域において、前記トルクが大きいほど前記休止気筒数を少なくし、前記トルクが相対的に小さい低負荷領域において、前記トルクが小さいほど前記休止気筒数を少なくするとよい。 In the above configuration, the control unit (20) may have the engine rotational speed (NE) higher than the second predetermined value (for example, 38%) and not more than the first predetermined value (for example, 67%) During high speed rotation, the number of idle cylinders is reduced as the torque is larger in a high load region where the torque (T) is relatively large, and as the torque is smaller in a low load region where the torque is relatively smaller, the torque is smaller. It is better to reduce the number of idle cylinders.
この構成によれば、副燃料噴射弁の温度が高くなる中速回転時には、低負荷領域において休止気筒数が少なくなることで、副燃料噴射弁が燃料噴射によって冷却されるため、副燃料噴射弁の高温化を抑制できる。また、副燃料噴射弁の高温化抑制と気筒休止による燃費向上とを両立できる。 According to this configuration, at the time of medium-speed rotation where the temperature of the auxiliary fuel injection valve becomes high, the number of inactive cylinders decreases in the low load region, whereby the auxiliary fuel injection valve is cooled by fuel injection. High temperature can be suppressed. Further, it is possible to simultaneously suppress the increase in temperature of the auxiliary fuel injection valve and the fuel consumption improvement by the cylinder deactivation.
このように本発明によれば、副室式エンジンにおける副燃料噴射弁の高温化及びそれに伴うデポジットの生成を抑制することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to suppress the increase in temperature of the auxiliary fuel injection valve in the auxiliary chamber type engine and the generation of deposits associated therewith.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は実施形態に係るエンジン1及び気筒休止制御装置2の概略構成図である。エンジン1は、自動車等の車両に搭載される6気筒のV型エンジンであり、6つの気筒3Aを有するエンジン本体3と、エンジン本体3に接続された吸気系4と、エンジン本体3に接続された排気系5とを備えている。吸気系4は、上流側から順にエアインレット6、エアクリーナ7、スロットルバルブ8、吸気マニホールド9を備えている。排気系5は、上流側から順に排気マニホールド10、排ガス中のCO、HC、NOx等を浄化する三元触媒等の排気浄化装置11、消音器12及び排気アウトレット13を備えている。また、車両にはECU20(電子制御ユニット)が搭載されている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an
エンジン本体3には、気筒3Aごとに主燃料噴射弁16、副燃料噴射弁17及び点火プラグ18が設けられている。なお、図1には1気筒分のみが示されている。主燃料噴射弁16及び副燃料噴射弁17は、ECU20からの駆動信号により開弁時期及び開弁時間を制御される。点火プラグ18は、ECU20からの点火信号(駆動信号)により点火時期を制御される。
In the
スロットルバルブ8は、弁体8Aを開閉駆動するスロットルモータ8Bを備えた電子制御弁であり、ECU20によってその作動を制御される。スロットルバルブ8には、弁体8Aの開度であるスロットル開度THを検出するスロットルセンサ21が取り付けられている。スロットルセンサ21の検出信号はECU20に供給され、ECU20において出力トルクTの算出に使用される。即ち、スロットルセンサ21は、エンジン1のトルクを検出するトルク検出手段である。スロットルバルブ8の下流には、吸気圧PBAを検出する吸気圧センサ22が設けられており、吸気圧センサ22の下流には吸気温TAを検出する吸気温センサ23が取り付けられている。吸気圧センサ22及び吸気温センサ23の検出信号は、ECU20に供給される。
The
また、エンジン本体3には、冷却水温TWを検出する冷却水温センサ24及び、クランクシャフト(図示せず)の回転角度を検出するクランク角センサ25が取り付けられている。冷却水温センサ24及びクランク角センサ25の検出信号は、ECU20に供給される。クランク角センサ25は、各気筒3Aの吸入行程開始時の上死点(TDC)に対応する所定のクランク角度位置でクランク角120度ごとにTDCパルスを出力するTDCセンサ及び、TDCパルスより短い一定クランク角周期(例えば6度周期)でCRKパルスを発生するCRKセンサからなる。TDCパルス及びCRKパルスはECU20に供給される。これらの信号パルスは、ECU20においてクランク角の算出に使用され、CRKパルスは、ECU20においてエンジン回転速度NE(エンジン回転数ともいう)の算出に使用される。即ち、クランク角センサ25は、エンジン1のエンジン回転速度NEを検出する回転速度検出手段である。
In addition, a cooling
エンジン1により駆動される車両には、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量等からなるアクセル操作量APを検出するアクセルセンサ26や、当該車両の車速VPを検出する車速センサ27等が設けられている。アクセルセンサ26及び車速センサ27の検出信号はECU20に供給される。
The vehicle driven by the
エンジン1には、複数の気筒3Aのうちの一部の吸排気弁の作動を停止することにより当該気筒3Aの作動を休止させる気筒休止機構29が設けられている。本実施形態では、気筒休止機構29は、6つの気筒3Aのうちの3つの作動を休止させる3気筒休止運転(休止気筒数=3)と、6つの気筒3Aのうちの2つの作動を休止させる2気筒休止運転(休止気筒数=2)とを実行できるように構成されている。気筒休止機構29はECU20に接続されている。ECU20は、気筒休止機構29に切換制御信号を供給し、エンジン1の運転状態に応じて全ての気筒3Aを作動させる全気筒運転(休止気筒数=0)、2気筒休止運転、及び3気筒休止運転の切換制御(休止気筒数切換制御)を行う。即ち、ECU20は、気筒休止機構29に休止させる気筒数を制御する制御ユニットをなしている。
The
ECU20は、入力回路、CPU(中央演算処理回路)、CPUで実行される各種演算プログラムやマップ、演算結果等を記憶する記憶回路、主燃料噴射弁16や副燃料噴射弁17、点火プラグ18、気筒休止機構29に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。ECU20は、上記センサの検出信号に基づいて、主燃料噴射弁16及び副燃料噴射弁17の開弁時期及び開弁時間の制御、点火プラグ18の点火時期制御、休止気筒数の切換制御を行う。またECU20は、アクセル操作量APに応じてスロットルバルブ8の目標開度を算出し、検出したスロットル開度THが目標開度に一致するようにスロットルモータ8Bの駆動制御を行う。2気筒休止運転及び3気筒休止運転の実行時には、ECU20は作動を休止させる気筒3A以外の気筒3Aに設けられた主燃料噴射弁16及び副燃料噴射弁17のみに駆動信号を供給する。
The
図2は、エンジン本体3の要部断面図である。図2に示されるように、エンジン本体3は、上端面に開口する断面円形の気筒3A(シリンダ)が形成されたシリンダブロック31と、シリンダブロック31の上端面に締結されたシリンダヘッド32とを有する。シリンダヘッド32の一端面である下端面において気筒3Aの上端と対向する部分は、上方に向けて凹み、気筒3Aの上端をなすペントルーフ形の燃焼室壁面33を形成している。気筒3Aにはピストン34が往復動可能に受容されており、燃焼室壁面33とピストン34の冠面との間に主燃焼室35が形成されている。ピストン34は、コンロッドを介してクランクシャフトに接続されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of an essential part of the
燃焼室壁面33には、シリンダヘッド32に形成された2つの吸気ポート37と、2つの排気ポート38とが開口している。吸気ポート37及び排気ポート38の燃焼室壁面33側の開口端は、吸気バルブ39及び排気バルブ40によって開閉される。
On the combustion
シリンダヘッド32には、燃焼室壁面33における2つの吸気ポート37の間にて上方に凹んだ凹部41と、吸気側の外側面から凹部41の側面に延びる主噴射弁取付孔42とが形成されている。主噴射弁取付孔42には、主燃料噴射弁16が先端を主燃焼室35の凹部41に配置するように挿入されている。主燃料噴射弁16は、燃料を噴射する噴孔を備えたノズル16Aを先端に有しており、主燃焼室35に向けて燃料を噴射する。
The
燃焼室壁面33の中央には上方に向けて凹んだ受容孔43が凹設されており、受容孔43には上方に向けて開口した凹所44Aを形成する隔壁部材44が受容されている。隔壁部材44は受容孔43と協働して、主燃焼室35と区画された副燃焼室45をシリンダヘッド32に形成する。隔壁部材44の主燃焼室35側に露出した下壁には、厚み方向に貫通し、主燃焼室35と副燃焼室45とを連通する複数の連通孔46が形成されている。連通孔46は、周方向に等間隔に配置され、副燃焼室45の中心から放射状に延びている。主燃焼室35と副燃焼室45とは、複数の連通孔46のみによって互いに連通し、連通孔46を除く他の部分においては互いに隔てられている。
An upwardly recessed receiving
シリンダヘッド32には、受容孔43の底面の中央から上方に延びる接続通路47と、接続通路47に接続した副噴射弁取付孔48及びプラグ取付孔49とが形成されている。接続通路47は、下端において隔壁部材44の凹所44Aと接続し、副燃焼室45の一部を形成する。副噴射弁取付孔48には、副燃料噴射弁17が先端を接続通路47に配置するように挿入されている。副燃料噴射弁17は、燃料を噴射する噴孔を備えたノズル17Aを先端に有しており、副噴射弁取付孔48に向けて燃料を噴射する。プラグ取付孔49には、中心電極18A及び接地電極18Bを有する点火プラグ18が、中心電極18A及び接地電極18Bを接続通路47に配置するように挿入されている。
The
副燃料噴射弁17は、主燃料噴射弁16よりも少量の燃料を、主燃料噴射弁16よりも遅い時期に噴射する。全気筒運転時には、全ての気筒3Aの主燃料噴射弁16及び副燃料噴射弁17が、1燃焼サイクル(クランク角720度)ごとに燃料を噴射する。一方、2気筒休止運転及び3気筒休止運転時には、作動する気筒3Aの主燃料噴射弁16及び副燃料噴射弁17のみが燃料を噴射し、作動を休止した気筒3Aの主燃料噴射弁16及び副燃料噴射弁17は燃料を噴射しない。副燃焼室45内の混合気は、点火プラグ18によって着火されて燃焼し、副燃焼室45から連通孔46を介して主燃焼室35に噴出するトーチ状の火炎によって主燃焼室35内の混合気が燃焼する。即ち、エンジン1は副室式エンジンとして構成されている。
The auxiliary
ECU20は、エンジン1の運転状態に応じて休止気筒数切換制御を行う際に、記憶回路に記憶されたマップを参照して休止気筒数を設定する。図3は、ECU20が参照する休止気筒数マップである。休止気筒数マップは、横軸にエンジン回転速度NE(図示例では、常用域における最大回転速度[rpm]に対するエンジン回転速度NE[rpm]の比率[%]で示している)が設定され、縦軸にECU20によって推定された出力トルクT(図示例では、最大出力トルク[Nm]に対する出力トルクT[Nm]の比率[%]で示している)が設定された2軸マップであり、エンジン回転速度NE及び出力トルクTに応じて休止気筒数が設定されている。以下、具体的に説明する。
The
エンジン回転速度NEが約38%以下の低速回転時には、出力トルクTが比較的大きい中・高負荷運転領域に全気筒運転が設定され、それよりも出力トルクTが小さい運転領域に2気筒休止運転が設定され、更にそれよりも出力トルクTが小さい低負荷運転領域に3気筒休止運転が設定されている。即ち、出力トルクTの全領域において、出力トルクTが小さいほど休止気筒数が多くなるように設定されている。 When the engine rotation speed NE is low at about 38% or less, all-cylinder operation is set in the medium / high load operating region where the output torque T is relatively large, and the two-cylinder idle operation in the operating region where the output torque T is smaller than that. Is set, and the 3-cylinder inactive operation is set in the low load operation region where the output torque T is smaller than that. That is, in the entire region of the output torque T, the number of inactive cylinders is set to increase as the output torque T decreases.
エンジン回転速度NEが約38%超、且つ約43%以下の時には、出力トルクTが小さい低負荷運転領域に2気筒休止運転が設定され、それよりも高い中・高負荷運転領域に、低速回転時と同様に出力トルクTが大きいほど休止気筒数が少なくなるように3気筒休止運転、2気筒休止運転及び全気筒運転がこの順に設定されている。低トルク側から見て3気筒休止運転から2気筒休止運転に切り替わる出力トルクT及び、2気筒休止運転から全気筒運転に切り替わる出力トルクTは、低速回転時よりも若干高い値になっている。 When the engine rotational speed NE is greater than about 38% and less than about 43%, 2-cylinder inactive operation is set in the low load operating region where the output torque T is small, and in the higher medium and high load operating region, lower speed rotation is performed. Similarly to the time, the 3-cylinder inactive operation, the 2-cylinder inactive operation, and the all-cylinder operation are set in this order so that the number of inactive cylinders decreases as the output torque T increases. The output torque T at which the three-cylinder operation is switched to the two-cylinder operation as viewed from the low torque side and the output torque T at which the two-cylinder operation is switched to the all-cylinder operation are slightly higher than those during low speed rotation.
エンジン回転速度NEが約43%超の中・高速回転時には、出力トルクTが小さい低負荷運転領域に全気筒運転が設定され、それよりも出力トルクTが大きい領域に2気筒休止運転が設定され、更にそれよりも出力トルクTが大きい負荷領域に、低速回転時と同様に出力トルクTが大きいほど休止気筒数が少なくなるように3気筒休止運転、2気筒休止運転及び全気筒運転がこの順に設定されている。 When the engine rotational speed NE exceeds about 43% during medium- or high-speed rotation, all-cylinder operation is set in the low load operation region where output torque T is small, and 2-cylinder idle operation is set in the region where output torque T is larger than that. Furthermore, in the load range where the output torque T is larger than that, as in the case of low speed rotation, the number of inactive cylinders decreases as the output torque T increases, and the number of inactive cylinders decreases in this order. It is set.
中・高速回転時のうち、エンジン回転速度NEが約67%超の高速回転時には、低トルク側から見て全気筒運転から2気筒休止運転に切り替わる出力トルクT、2気筒休止運転から3気筒休止運転に切り替わる出力トルクT、3気筒休止運転から2気筒休止運転に切り替わる出力トルクT及び、2気筒休止運転から全気筒運転に切り替わる出力トルクTは、一定の値とされている。後者の2つの出力トルクTは、エンジン回転速度NEが約38%以下の低速回転時の値に比べて高い値に設定されている。 When the engine rotational speed NE is higher than about 67% during medium and high speed rotation, the output torque T that switches from all cylinder operation to two cylinder deactivation operation when viewed from the low torque side The output torque T to be switched to the operation, the output torque T to be switched to the two cylinder deactivation from the three cylinder deactivation operation, and the output torque T to be switched to the all cylinders operation from the two cylinder deactivation are set to constant values. The latter two output torques T are set to higher values than those at low speed rotation where the engine rotation speed NE is about 38% or less.
一方、中・高速回転時のうち、エンジン回転速度NEが約43%超、且つ約67%以下の中速回転時には、低トルク側から見て全気筒運転から2気筒休止運転に切り替わる出力トルクT、2気筒休止運転から3気筒休止運転に切り替わる出力トルクT、3気筒休止運転から2気筒休止運転に切り替わる出力トルクT及び、2気筒休止運転から全気筒運転に切り替わる出力トルクTは、エンジン回転速度NEが高いほど大きくなるように設定されている。 On the other hand, when the engine rotation speed NE is about 43% or more and about 67% or less among the middle and high speed rotations, the output torque T is switched from the all-cylinder operation to the 2-cylinder inactive operation as viewed from the low torque side. , Output torque T switching from two-cylinder shutdown operation to three-cylinder shutdown operation, output torque T switching from three-cylinder shutdown operation to two-cylinder shutdown operation, and output torque T switching from two-cylinder shutdown operation to all-cylinder operation The higher the NE, the larger the value.
次に、休止気筒数マップがこのように設定されている理由及びその意義について説明する。 Next, the reason why the idle cylinder number map is set as described above and its significance will be described.
図4は、図3と同様の2軸マップに、全気筒運転時の燃費を等高線で示すと共に、燃費を低減させるために理想の休止気筒数を設定した休止気筒数マップである。図4のマップにおいて、約26%から約55%のエンジン回転速度NEにわたって、また約37%から約60%の出力トルクTにわたって最も小さい閉環状に示される領域が、最も低燃費の低燃費領域A1であり、低燃費領域A1から遠ざかるにつれて等高線の密度に応じて燃費が高くなっている。この等高線からわかるように、エンジン1は、低・中速回転、中負荷の時に最も効率の良い低燃費運転になる。
FIG. 4 is a two-axis map similar to FIG. 3, showing the fuel consumption at the time of all-cylinder operation as contour lines, and is a deactivated cylinder number map in which the ideal number of deactivated cylinders is set to reduce the fuel consumption. In the map of FIG. 4, the area shown in the smallest closed loop over the engine rotational speed NE of about 26% to about 55% and the output torque T of about 37% to about 60% is the most fuel-efficient low fuel consumption area The fuel consumption is higher according to the density of the contour line as it goes away from the low fuel consumption area A1. As can be understood from the contour lines, the
このような燃費特性がある場合、低燃費領域A1がある中負荷領域において例えば3気筒休止運転が行われると、作動する気筒3Aに求められる出力トルクTが約2倍になり、これらの気筒3Aの燃費が高くなることで、結果としてエンジン1の燃費が悪化する(高くなる)。そのため、低燃費化を図るためには、低燃費領域A1の下部よりも低い出力トルクTの領域に2気筒休止運転を設定し、それよりも低い(低燃費領域A1の約半分程度)出力トルクTの領域に3気筒休止運転を設定するとよい。このような設定にすることにより、最も低燃費の低燃費領域A1が下方に広がるような燃費特性になり、低負荷領域の燃費が向上する(低くなる)。
When such a fuel consumption characteristic is present, for example, when a three-cylinder inactive operation is performed in a medium load region where the fuel consumption region A1 is present, the output torque T required for the
一方、図5は、図3と同様の2軸マップに、全気筒運転時の副燃料噴射弁17の温度を等高線で示すと共に、副燃料噴射弁17の温度を低減させるために理想の休止気筒数を設定した休止気筒数マップである。図5のマップにおいて、約43%から約72%のエンジン回転速度NEにわたって、また約42%から約57%の出力トルクTにわたって最も小さい閉環状に示される領域が、副燃料噴射弁17の温度が最も高い高温領域A2である。副燃料噴射弁17の温度は、高温領域A2から遠ざかるにつれて等高線の密度に応じて低くなっている。この等高線からわかるように、エンジン1は、中・高速回転、中負荷の時に副燃料噴射弁17の温度が最も高くなって副燃料噴射弁17にデポジットが生成され易い。
On the other hand, FIG. 5 is a two-axis map similar to FIG. 3, showing the temperature of the auxiliary
なお、上記のように、主燃料噴射弁16は、副燃料噴射弁17に比べて大量の燃料を噴射するため、燃料噴射による冷却効果によって副燃料噴射弁17よりも低温に保たれる。そのため、副燃料噴射弁17の高温化を防止できれば、主燃料噴射弁16の高温化が問題になることはない。
As described above, since the main
副燃料噴射弁17がこのような温度特性を有する場合、図4に示されるような休止気筒数切換制御が行われると、3気筒休止運転が行われる出力トルクTの領域において、作動する気筒3Aに求められる出力トルクTが大きくなるために副燃料噴射弁17が高温になる。即ち、休筒運転時に作動する気筒3Aの副燃料噴射弁17では、高温領域A2が下方に広がるような温度特性になり、中・高速回転、低負荷領域の温度が高くなる。これにより、低負荷領域でのデポジットの生成が促進され、エンジン1の信頼性が低下する。
When secondary
そのため、副燃料噴射弁17の高温化防止を図るためには、図5に示されるように、デポジットの発生が顕著になる高温域である中・高速回転(図示例では、約40%から約86%)、中負荷領域(図示例では、約40%から約60%)に2気筒休止運転を設定するとよい。また、2気筒休止運転領域の下部(図示例では、約43%から約75%、且つ、中心部分よりも低トルク側の43%〜48%)に3気筒休止運転を設定するとよい。3気筒休止運転を設定した領域では、作動する気筒3Aに求められる出力トルクTが約2倍になる。また、2気筒休止運転を設定した領域では、作動する気筒3Aに求められる出力トルクTが約1.5倍になる。そのため、それぞれの運転領域において、副燃料噴射弁17の燃料噴射量が多くなり、燃料噴射による冷却効果によって副燃料噴射弁17の温度が低下する。
Therefore, in order to prevent the secondary
このように、副燃料噴射弁17の高温化防止を図るためには、中・高速回転時に中負荷領域のみで気筒休止を行うのが好ましい。そこで、高速回転時には図5に示される休止気筒設定を採用し、低速回転時には図4に示される休止気筒設定を採用し、中速回転時(領域)には、高速回転時の設定と低速回転時の設定とを繋げるような休止気筒数を設定するとよい。このような技術的意義に基づき、図4に示される休止気筒数が設定されている。
As described above, in order to prevent the secondary
再び、図4を参照して説明する。図示されるように、副燃料噴射弁17の温度が高くなる、エンジン回転速度NEが約67%(第1所定値)よりも高い高速回転時には、副燃料噴射弁17の温度が最も高くなる高温領域A2内の出力トルクTである45%を中心として(これを閾値として)、45%よりも出力トルクTが大きい高負荷運転領域においては、出力トルクTが大きいほど休止気筒数が少なくなるように休止気筒数が設定され、出力トルクTが45%よりも小さい低負荷運転領域においては、出力トルクTが小さいほど休止気筒数が少なくなるように休止気筒数が設定されている。
Description will be made again with reference to FIG. As illustrated, the temperature of the auxiliary
また、エンジン回転速度NEが高温領域A2のエンジン回転速度NE(約43%〜約72%)よりも低く、副燃料噴射弁17の温度がそれほど高くならない約38%(第2所定値)以下の低速回転時には、低燃費化を目的として、出力トルクTの全領域において、出力トルクTが小さいほど休止気筒数が多くなるように休止気筒数が設定されている。
In addition, the engine rotational speed NE is lower than the engine rotational speed NE (about 43% to about 72%) in the high temperature range A2, and the temperature of the sub
また、エンジン回転速度NEが上記高速回転時と低速回転時との間の値である約38%〜約67%となる中速回転時においても、副燃料噴射弁17の温度が高くなる高温領域A2が存在するため、中負荷領域にて気筒休止数が3に設定されている。また、3気筒休止運転領域内の値を境にして、相対的に出力トルクTが小さい低負荷領域には、3気筒休止運転領域側から順に休止気筒数が2及び0に設定され、相対的に出力トルクTが大きい高負荷領域にも、3気筒休止運転領域側から順に休止気筒数が2及び0に設定されている。
In addition, the high temperature region where the temperature of the auxiliary
休止気筒数マップがこのように設定されることにより、気筒休止制御装置2では次のような作用効果が奏される。
By setting the idle cylinder number map in this manner, the cylinder
即ち、ECU20は、エンジン回転速度NEが約67%よりも高い所定の高速回転時には、出力トルクTが所定の45%よりも大きい高負荷運転領域において、出力トルクTが大きいほど休止気筒数を少なくし、出力トルクTが45%よりも小さい低負荷運転領域において、出力トルクTが小さいほど休止気筒数を少なくする。これにより、副燃料噴射弁17の温度が高くなる高速回転時には、低負荷運転領域において出力トルクTが小さいほど休止気筒数が少なくなることで、副燃料噴射弁17が燃料噴射によって冷却される。よって、副燃料噴射弁17の高温化が抑制され、デポジットの生成も抑制される。
That is, the
上記高速回転時における高負荷運転領域と低負荷運転領域とを分ける閾値である45%は、休止気筒数が0である全気筒運転時に副燃料噴射弁17の温度が高くなる高温領域A2内の値である。これにより、全気筒運転時に副燃料噴射弁17の温度が高くなる45%の出力トルクTの時に、休止気筒数が多くなって副燃料噴射弁17の燃料噴射量が多くなり、副燃料噴射弁17の温度が低下する。
The
また、ECU20は、エンジン回転速度NEが約67%以下の値である約38%よりも低い低速回転時には、出力トルクTの全領域において、出力トルクTが小さいほど休止気筒数を多くする。これにより、副燃料噴射弁17の温度が高くならない低速回転時の燃費が向上する。
Further, the
低燃費化を目的とする低速回転のエンジン回転速度NEの判定値である約38%は、休止気筒数が0である全気筒運転時に副燃料噴射弁17の温度が高くなる高温領域A2のエンジン回転速度NE(約43%〜約72%)よりも低い値である。これにより、副燃料噴射弁17の高温化を招くことなく、燃費を向上できる。
About 38%, which is the judgment value of the low-speed engine rotation speed NE for the purpose of reducing fuel consumption, the engine in the high temperature range A2 where the temperature of the auxiliary
また、ECU20は、エンジン回転速度NEが約38%よりも高く約67%以下の中速回転時には、出力トルクTが相対的に大きい高負荷領域において、出力トルクTが大きいほど休止気筒数を少なくし、出力トルクTが相対的に小さい低負荷領域において、出力トルクTが小さいほど休止気筒数を少なくする。これにより、低負荷領域において休止気筒数が少なくなることで、副燃料噴射弁17が燃料噴射によって冷却され、副燃料噴射弁17の高温化が抑制される。また、副燃料噴射弁17の高温化抑制と気筒休止による燃費向上の両立が可能である。
Further, the
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では一例として自動車用として制御装置の説明を行ったが、自動二輪車や鉄道車両、船舶などにも広く適用することができる。また、上記実施形態では、全気筒運転の他に2気筒休止運転及び3気筒休止運転を行ったが、どちらから一方のみを行う形態、即ち、全気筒運転及び一部気筒休止運転のみを行う形態や、3種類以上の気筒休止運転を行う形態であってもよい。ECU20は、スロットルセンサ21の検出信号に加えて吸気圧センサ22や吸気温センサ23の検出信号に基づいてエンジン1の出力トルクTを算出してもよく、アクセルセンサ26の検出信号に基づいてエンジン1の仮想トルクを算出してもよい。また、ECU20は、出力トルクT等に基づいて休止気筒数を制御しているが、仮想トルクに基づいて休止気筒数を制御してもよく、冷却水温センサ24の検出結果等に基づいて、休止気筒数マップを持ち替えて休止気筒数を制御してもよい。主燃料噴射弁16は、吸気ポート37に向けて燃料を噴射することで主燃焼室35に燃料を供給するように設けられてもよい。この他、各部材や部位の具体的構成や配置、数量、数値など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。一方、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。
Although the description of the specific embodiment is finished above, the present invention can be widely modified and implemented without being limited to the above embodiment. For example, although the control device has been described as an example for a car in the above embodiment, it can be widely applied to a motorcycle, a railway vehicle, a ship, and the like. Further, in the above-described embodiment, the 2-cylinder inactive operation and the 3-cylinder inactive operation are performed in addition to the all-cylinder operation, but only one of the two is operated. That is, only the all-cylinder operation and the partial cylinder inactive operation are performed. Alternatively, three or more types of cylinder stop operation may be performed. The
1 エンジン(副室式エンジン)
2 気筒休止制御装置
3 エンジン本体
3A 気筒
16 主燃料噴射弁
17 副燃料噴射弁
20 ECU(制御ユニット)
21 スロットルセンサ(トルク検出手段)
25 クランク角センサ(回転速度検出手段)
29 気筒休止機構
35 主燃焼室
45 副燃焼室
46 連通孔
A1 高温領域
NE エンジン回転速度
T 出力トルク
1 Engine (sub-chamber type engine)
2 cylinder
21 Throttle sensor (torque detection means)
25 Crank angle sensor (rotational speed detection means)
29
Claims (5)
前記副室式エンジンのトルクを検出するトルク検出手段と、
前記副室式エンジンのエンジン回転速度を検出する回転速度検出手段と、
少なくとも前記トルク検出手段の検出結果及び前記回転速度検出手段の検出結果に基づいて、前記気筒休止機構に休止させる休止気筒数を制御する制御ユニットとを備え、
前記制御ユニットは、前記エンジン回転速度が第1所定値よりも高い高速回転時には、前記トルクが所定の閾値よりも大きい高負荷運転領域において、前記トルクが大きいほど前記休止気筒数を少なくし、前記トルクが前記閾値よりも小さい低負荷運転領域において、前記トルクが小さいほど前記休止気筒数を少なくすることを特徴とする副室式エンジン用気筒休止制御装置。 A main combustion chamber, a sub combustion chamber communicating with the main combustion chamber via a communication hole, a main fuel injection valve injecting fuel supplied to the main combustion chamber, and a sub fuel injection valve injecting fuel into the sub combustion chamber A cylinder deactivation mechanism provided in a sub-chamber type engine having a plurality of cylinders having a plurality of cylinders, for deactivating a part of the plurality of cylinders;
Torque detection means for detecting the torque of the auxiliary chamber type engine;
Rotation speed detection means for detecting the engine rotation speed of the sub-chamber type engine;
A control unit for controlling the number of stopped cylinders to be stopped by the cylinder stopping mechanism based on at least a detection result of the torque detection means and a detection result of the rotational speed detection means;
The control unit reduces the number of idle cylinders as the torque increases in a high load operation region where the torque is larger than a predetermined threshold when the engine rotational speed is higher than a first predetermined value at high speed rotation. In the low load operating region where the torque is smaller than the threshold value, the cylinder stop control device for the auxiliary chamber type engine, wherein the number of the inactive cylinders is reduced as the torque is smaller.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2017073572A JP2018178719A (en) | 2017-04-03 | 2017-04-03 | Cylinder stop controller for auxiliary chamber engine |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP7496066B2 (en) | 2021-03-23 | 2024-06-06 | スズキ株式会社 | Vehicle internal combustion engine |
-
2017
- 2017-04-03 JP JP2017073572A patent/JP2018178719A/en active Pending
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