JP2019035357A - 内燃機関及びその制御方法 - Google Patents
内燃機関及びその制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019035357A JP2019035357A JP2017156322A JP2017156322A JP2019035357A JP 2019035357 A JP2019035357 A JP 2019035357A JP 2017156322 A JP2017156322 A JP 2017156322A JP 2017156322 A JP2017156322 A JP 2017156322A JP 2019035357 A JP2019035357 A JP 2019035357A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust
- pressure
- internal combustion
- combustion engine
- exhaust gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
Abstract
【課題】排気ブレーキ作動時に排気ブレーキ力を常時確保することができる内燃機関及びその制御方法を提供する。【解決手段】内燃機関で、排気バルブ19を制御して排気ブレーキを作動させるときに、排気ガスGの圧力Pを取得して、この取得した排気ガスGの圧力Pに基づいて、排気ガスGの圧力Pが目標圧力Ptを維持するように、スロットルバルブ13の開度を調整する制御を行う。【選択図】図2
Description
本発明は、内燃機関及びその制御方法に関する。
内燃機関の燃料として、液化石油ガス(LPG)や圧縮天然ガス(CNG)などのガス燃料を使用する内燃機関が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、CNG燃料を燃料とする内燃機関の場合、ディーゼルエンジンと比較して圧縮比が低いため、熱効率が劣り、排気温度も高くなる。排気温度が高いため、排気ブレーキ作動時は大きな制動力が得られるが、圧縮比が低い分、排気温度の低下に対する排気ガスの圧力の低下幅が大きい。
したがって、排気ブレーキ作動時に、この作動を開始して時間が経過するにつれて排気ガスの温度が徐々に低下していくが、排気ガスの圧力は大きく低下するため、車両の減速に必要となる制動力の確保が困難になる虞がある。
本発明の目的は、排気ブレーキ作動時に排気ブレーキ力を常時確保することができる内燃機関及びその制御方法を提供することにある。
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、内燃機関の吸気通路にスロットルバルブを備えるとともに、前記内燃機関の排気通路に排気バルブを備えて構成される内燃機関において、排気ガスの圧力を取得する圧力取得装置と、前記スロットルバルブ、及び前記排気バルブの動作を制御する制御装置を備え、前記制御装置により前記排気バルブを制御して排気ブレーキを作動させるときに、前記圧力取得装置が取得した排気ガスの圧力に基づいて、前記制御装置により、前記排気ガスの圧力が予め設定される目標圧力を維持するように、前記スロットルバルブの開度を調整する制御を行う構成にしたことを特徴とする。
また、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の制御方法は、内燃機関の吸気通路にスロットルバルブを備えるとともに、前記内燃機関の排気通路に排気バルブを備えて構成される内燃機関の制御方法において、前記排気バルブを制御して排気ブレーキを作動させるときに、排気ガスの圧力を取得して、この取得した排気ガスの圧力に基づいて、排気ガスの圧力が予め設定される目標圧力を維持するように、前記スロットルバルブの開度を調整する制御を行うことを特徴とする。
本発明によれば、排気ブレーキの作動時に、この作動を開始してから時間が経過するにつれて排気ガスの温度が低下しても、排気ガスの圧力が目標圧力を維持するように、スロットルバルブの開度を調整するので、排気ブレーキ力を維持することができる。
より詳細には、排気ブレーキの作動時に、この作動を開始してから時間が経過するにつれて排気ガスの温度が低下し、この排気ガスの温度低下に伴い排気ガスの圧力も低下するが、スロットルバルブの開度を徐々に大きくしてエンジンの気筒内への吸気量を増加させることで、排気ガスの温度低下に伴う圧力低下分を補填するだけの排気ガスの圧力上昇を発生させるので、必要な大きさの排気ブレーキ力を排気ブレーキの作動時の間確保することができる。
以下、本発明に係る実施形態の内燃機関及びその制御方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明では、ターボ式過給システムを備えたエンジン(内燃機関)1を例に説明しているが、ターボ式過給システムを備えないエンジンに対しても本発明を適用することができる。
図1に示すように、このエンジン1は、気筒(シリンダ)2の内部にピストン3が配設され、このピストン3とシリンダヘッド(気筒2の上端部)の間に燃焼室4が形成される。ピストン3はコンロッド5を介してクランク軸6に接続されている。燃焼室4には吸入される空気とCNG燃料Fの混合気を点火する点火プラグ7が配設される。
エンジン1には、吸気弁8を介して吸気通路9が接続される。吸気通路9には、上流側より順に、エアクリーナ10、ターボ式過給システムのコンプレッサ11、インタークーラ12、スロットルバルブ13、燃料噴射弁14が配設される。
エアクリーナ10は、吸気通路9に吸気される新気(大気)に含まれる塵を除去する装置である。ターボ式過給システムは、後述するタービン17を排気ガスGにより回転駆動することで、このタービン17と直結するコンプレッサ11を駆動して吸気を圧縮するシステムである。インタークーラ12は、コンプレッサ11で過給された吸気を冷却する装置である。スロットルバルブ13は、燃焼室4への吸気量を調整するためのバルブである。燃料噴射弁14は、CNG燃料Fを噴射する装置である。点火プラグ7は、吸入される空気と燃料噴射弁14で噴射されたCNG燃料Fの混合気を点火する装置である。
エンジン1には、排気弁15を介して排気通路16が接続される。排気通路16には、上流側より順に、ターボ式過給システムのタービン17、排気ガス浄化装置18、排気バルブ19、消音機20が配設される。また、排気通路16には、タービン17をバイパスするバイパス通路21が接続される。バイパス通路21には、ウエストゲートバルブ22が配設される。ウエストゲートバルブ22は、専用のアクチュエータ23に接続される。
排気バルブ19は、エンジン1を備えた車両の制動時にエンジンブレーキを補強するための排気ブレーキを必要に応じて作動させるためのバルブである。排気ガス浄化装置18は、三元触媒等、排気ガスGに含まれるNOx等を浄化するための触媒を担持する装置である。消音機20は、排気ガスGの排気音を低減させるための装置である。
ウエストゲートバルブ22は、開弁して排気ガスGをバイパス通路21側にバイパスさせて過給圧の調整をするためのバルブである。
エンジン1には、排気通路16と吸気通路9を接続するEGR通路24が備わる。EGR通路24は、排気ガスGに含まれるNOx量の低減のために、排気ガスGの一部をEGRガスとして排気通路16から吸気通路9に還流するための通路で、上流側より順に、EGRクーラ25、EGRバルブ26が配設される。EGRクーラ25は、高温のEGRガスGeをエンジン冷却水等の冷却媒体で低温化するための装置である。EGRバルブ26はEGRガスGeの還流量を調整するための装置である。
エンジン1には、ノックセンサ27、冷却水温度センサ28、クランク角度センサ(クランク角取得装置)29、カム角度センサ30、燃料温度センサ31、燃料圧力センサ32が備わる。ノックセンサ27は、エンジン1にノッキングが発生しているか否かを検出するためのセンサである。冷却水温度センサ28は、エンジン1の冷却媒体であるエンジン冷却水の温度を検出するためのセンサである。クランク角度センサ29は、クランク軸6の角度を検出するためのセンサである。カム角度センサ30は、吸気弁8及び排気弁15を動作させるカムの角度を検出するためのセンサである。燃料温度センサ31、燃料圧力センサ32は、燃料噴射弁14への燃料供給用の通路に備わり、燃料噴射弁14に供給される燃料Fの温度、圧力を検出するためのセンサである。
エンジン1の吸気通路9には、上流側より順に、吸気温度センサ33、吸気圧力センサ34が備わる。吸気温度センサ33はスロットルバルブ13通過後の吸気の温度を検出するための装置である。吸気圧力センサ34は、スロットルバルブ13通過後の吸気の圧力を検出するための装置である。
エンジン1の排気通路16には、上流側より順に、空燃比センサ35、酸素センサ36が備わる。空燃比センサ35は排気ガスGの空燃比を検出するための装置である。酸素センサ36は排気ガスG中の酸素の量を検出する装置である。
エンジン1のEGR通路24には、排気圧力センサ(圧力取得装置)37が備わる。尚、EGR通路24に排気圧力センサ37を備えるのは、EGR通路24においても排気通路16に排気圧力センサ37を備える場合と同じ排気圧力が得られる場合に限り、その他の場合は排気通路16に備える。
制御装置38は、各種情報処理を行うCPU、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成されるハードウェアである。制御装置38は、上記した排気圧力センサ37等の各種センサ、スロットルバルブ13や排気バルブ19等の各種バルブに信号線を介して電気的に接続されている。なお、図1では、図の煩雑さを避けるために、排気圧力センサ37、スロットルバルブ13及び排気バルブ19と制御装置38の間の信号線以外の信号線は省略している。
大気より吸気通路9に流入した吸気Aはコンプレッサ11で過給された後、スロットルバルブ13によりその流量を調整されてからEGRガスGeと合流する。吸気及びEGRガスA+Geは、燃料噴射弁14より噴射された燃料Fと混合され、開弁した吸気弁8を介して燃焼室4に流入し、点火プラグ7で点火し、燃焼する。この燃焼によりピストン3は上下方向に往復摺動されて、この往復摺動の動力がクランク軸6の回転動力に変換されて、このクランク軸6の回転動力が車輪に伝達されることで車両は走行する。
この燃焼により生成された排気ガスGは、開弁した排気弁15を介して排気通路16に排出される。排気通路16に流出した排気ガスGの一部はEGRガスGeとして、EGR通路24を経由してスロットルバルブ13より下流側の吸気通路9に還流される。残りの排気ガスGは、タービン17(必要に応じてバイパス通路21)、排気ガス浄化装置18、排気バルブ19、消音機20を経由して、大気へ放出される。
車両の走行中に運転者がアクセルペダルを離したとき、燃料噴射弁14からの燃料噴射が停止され、エンジン1の動力が車両の走行に対する抵抗力となって(エンジンブレーキが発生して)、車両の制動が開始される。エンジンブレーキだけでは制動力が確保できない場合には、運転者がスイッチ等を操作することで制御装置38により排気バルブ19を閉弁制御して排気ブレーキを作動させるか、または、ブレーキペダルを踏んでフットブレーキを作動させることで、車両の制動力を向上させる。
排気ブレーキの作動時には、この作動を開始してから時間が経過するにつれて排気ガスGの温度が低下し、この排気ガスGの温度低下に伴い排気ガスGの圧力も低下するため、排気ブレーキ力も低下する。
本発明では、排気ブレーキの作動時に、排気圧力センサ37が取得した排気ガスGの圧力に基づいて、制御装置38により、排気ガスGの圧力Pが予め設定される目標圧力Ptを維持するように、スロットルバルブ13の開度を調整する制御を行うことで、排気ガスGの温度低下に伴う圧力低下分に相当する圧力分だけ排気ガスGの圧力を上昇させて、排気ブレーキ力を維持する。
より詳細には、排気ブレーキの作動時に、排気ガスGの温度低下に伴う圧力低下が進行するにつれて、スロットルバルブ13の開度を徐々に大きくしてエンジン1の気筒2内への吸気量を徐々に増加させることで、排気ガスGの温度低下に伴う圧力低下分を補填するだけの圧力上昇を発生させて、排気ガスGの圧力Pを目標圧力Ptに維持する。このようにすることで、排気ブレーキ力を維持することができる。
なお、目標圧力Ptは、排気ブレーキの作動時に、制御装置38により、エンジン回転数に基づいて設定する変動値である。エンジン回転数は、エンジン1に備えたエンジン回転数センサにより検出してもよいし、制御装置38にエンジン回転数の演算用のプログラムを組み込んで、このプログラムにより、クランク角度センサ29が取得したクランク軸6の角度に基づいて算出するようにしてもよい。エンジン回転数センサ、または、エンジン回転数の演算用のプログラムが、本発明の回転数取得装置に相当する。
また、目標圧力Ptには、上限値P1が予め設定される。上限値P1は、排気通路を構成する排気管やEGR通路を構成するEGR管等の排気系統の装置の破損を防止することのない最大限の値である。制御装置38がエンジン回転数に基づいて算出した目標圧力Ptが上限値P1を上回るときは、目標圧力Ptを上限値P1に強制的に設定する。
本発明の内燃機関の制御方法の制御フローについて図2を参照しながら説明する。図2に示す制御フローは、エンジン1の運転時に周期的に実施される制御フローである。
図2に示す制御フローがスタートすると、ステップS10にて、排気ブレーキが作動しているか否かを判定する。排気ブレーキが作動している場合(YES)は、ステップS20に、作動していない場合(NO)は、ステップS40に進む。
ステップS10からステップS20に進んだ場合、ステップS20にて、排気圧力センサ37の検出値に基づいて、排気ガスGの圧力Pを取得する。ステップS20の制御を実施後、ステップS30に進む。ステップS30にて、排気ガスGの圧力Pが目標圧力Ptを維持するように、スロットルバルブ13の開度を圧力Pに応じて調整する制御を行う。ステップS30の制御を実施後、リターンして、スタートに戻る。
ステップS10からステップS40に進んだ場合、ステップS40にて、スロットルバルブ13をエンジン運転状態に合わせて開度を調整する。ステップS40の制御を実施後、リターンして、スタートに戻る。
以上より、本発明によれば、排気ブレーキの作動時に、この作動を開始してから時間が経過するにつれて排気ガスGの温度Tが低下しても、排気ガスGの圧力Pが目標圧力Ptを維持するように、スロットルバルブ13の開度を調整するので、排気ブレーキ力を維持することができる。
より詳細には、排気ブレーキの作動時に、この作動を開始してから時間が経過するにつれて排気ガスGの温度Tが低下し、この排気ガスGの温度低下に伴い排気ガスGの圧力Pも低下するが、スロットルバルブ13の開度を徐々に大きくしてエンジン1の気筒2内への吸気量を増加させることで排気ガスGの温度低下に伴う圧力低下分を補填するだけの排気ガスGの圧力上昇を発生させるので、必要とされる大きさの排気ブレーキ力をブレーキの作動の間確保することができる。
また、目標圧力Ptをエンジン回転数に基づいて設定することで、エンジン1の運転状態に応じて必要となる排気ブレーキ力を確保することができる。
1 エンジン(内燃機関)
6 クランク軸
9 吸気通路
13 スロットルバルブ
16 排気通路
19 排気バルブ
24 EGR通路
29 クランク角度センサ(クランク角取得装置)
37 排気圧力センサ(圧力取得装置)
38 制御装置
F CNG燃料
G 排気ガス
P 排気ガスの圧力
Pt 排気ガスの圧力の目標値(目標圧力)
6 クランク軸
9 吸気通路
13 スロットルバルブ
16 排気通路
19 排気バルブ
24 EGR通路
29 クランク角度センサ(クランク角取得装置)
37 排気圧力センサ(圧力取得装置)
38 制御装置
F CNG燃料
G 排気ガス
P 排気ガスの圧力
Pt 排気ガスの圧力の目標値(目標圧力)
Claims (4)
- 内燃機関の吸気通路にスロットルバルブを備えるとともに、前記内燃機関の排気通路に排気バルブを備えて構成される内燃機関において、
排気ガスの圧力を取得する圧力取得装置と、前記スロットルバルブ、及び前記排気バルブの動作を制御する制御装置を備え、
前記制御装置により前記排気バルブを制御して排気ブレーキを作動させるときに、前記圧力取得装置が取得した排気ガスの圧力に基づいて、前記制御装置により、前記排気ガスの圧力が予め設定される目標圧力を維持するように、前記スロットルバルブの開度を調整する制御を行う構成にしたことを特徴とする内燃機関。 - 前記制御装置により、排気ブレーキの作動を開始してから時間が経過するにつれて、前記スロットルバルブの開度を徐々に大きくして、前記排気ガスの圧力を前記目標圧力に維持する制御を行う構成にしたことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
- 前記内燃機関のクランク軸の角度を取得するクランク角取得装置と、このクランク角取得装置が取得した前記クランク軸の角度に基づいて前記内燃機関の回転数を取得する回転数取得装置とを備えて、
排気ブレーキを作動させるときに、前記制御装置により、前記目標圧力は前記回転数取得装置に基づいて設定する制御を行う構成にしたことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関。 - 内燃機関の吸気通路にスロットルバルブを備えるとともに、前記内燃機関の排気通路に排気バルブを備えて構成される内燃機関の制御方法において、
前記排気バルブを制御して排気ブレーキを作動させるときに、排気ガスの圧力を取得して、この取得した排気ガスの圧力に基づいて、排気ガスの圧力が予め設定される目標圧力を維持するように、前記スロットルバルブの開度を調整する制御を行うことを特徴とする内燃機関の制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017156322A JP2019035357A (ja) | 2017-08-14 | 2017-08-14 | 内燃機関及びその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017156322A JP2019035357A (ja) | 2017-08-14 | 2017-08-14 | 内燃機関及びその制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019035357A true JP2019035357A (ja) | 2019-03-07 |
Family
ID=65637205
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017156322A Pending JP2019035357A (ja) | 2017-08-14 | 2017-08-14 | 内燃機関及びその制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019035357A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7489007B2 (ja) | 2021-05-26 | 2024-05-23 | 株式会社豊田自動織機 | エンジンシステムおよび制御方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6041538U (ja) * | 1983-08-30 | 1985-03-23 | 日産ディーゼル工業株式会社 | バタフライ形エキゾ−ストシャッタ装置 |
JPH0586908A (ja) * | 1991-09-24 | 1993-04-06 | Japan Electron Control Syst Co Ltd | 内燃機関の排圧制御装置 |
JP2004285862A (ja) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | Mazda Motor Corp | エンジンの排気絞り弁制御装置 |
JP2007016612A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Mitsubishi Motors Corp | 内燃機関の排気圧制御装置 |
JP2008240623A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | 排気ブレーキ装置 |
JP2014111910A (ja) * | 2012-12-05 | 2014-06-19 | Nissan Motor Co Ltd | 過給機付き内燃機関の制御装置 |
-
2017
- 2017-08-14 JP JP2017156322A patent/JP2019035357A/ja active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6041538U (ja) * | 1983-08-30 | 1985-03-23 | 日産ディーゼル工業株式会社 | バタフライ形エキゾ−ストシャッタ装置 |
JPH0586908A (ja) * | 1991-09-24 | 1993-04-06 | Japan Electron Control Syst Co Ltd | 内燃機関の排圧制御装置 |
JP2004285862A (ja) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | Mazda Motor Corp | エンジンの排気絞り弁制御装置 |
JP2007016612A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Mitsubishi Motors Corp | 内燃機関の排気圧制御装置 |
JP2008240623A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | 排気ブレーキ装置 |
JP2014111910A (ja) * | 2012-12-05 | 2014-06-19 | Nissan Motor Co Ltd | 過給機付き内燃機関の制御装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7489007B2 (ja) | 2021-05-26 | 2024-05-23 | 株式会社豊田自動織機 | エンジンシステムおよび制御方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9638110B2 (en) | Natural gas engine and operation method for natural gas engine | |
US20120240571A1 (en) | Control device for internal combustion engine | |
US20120279216A1 (en) | Control apparatus for internal combustion engine with supercharger | |
JP5187123B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
US20160003133A1 (en) | Control device for internal combustion engine | |
KR101826551B1 (ko) | 엔진 제어 장치 및 방법 | |
JP2009509080A (ja) | 排気再循環を行う内燃エンジンのための方法 | |
US9771858B2 (en) | Engine system control apparatus and vehicle | |
JP2014034959A (ja) | 過給機付きエンジンの排気還流装置 | |
JP2009203918A (ja) | ガソリンエンジンの運転制御方法 | |
JP6330751B2 (ja) | エンジンの制御装置 | |
JP4736969B2 (ja) | ディーゼルエンジンの制御装置 | |
JP5531987B2 (ja) | 過給機付き内燃機関の制御装置 | |
JP2019035357A (ja) | 内燃機関及びその制御方法 | |
JP6127906B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP6406301B2 (ja) | エンジンの制御装置 | |
JP2010013953A (ja) | 制御装置及び制御方法 | |
JP7013713B2 (ja) | 内燃機関 | |
JP2012188994A (ja) | 過給機付き内燃機関の制御装置 | |
JP5263249B2 (ja) | 過給機付き内燃機関の可変バルブタイミング制御装置 | |
JP5136699B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP2009264138A (ja) | エンジンの制御装置 | |
JP2008115792A (ja) | 過給制御装置 | |
JP6406158B2 (ja) | エンジンの制御装置 | |
JP5884621B2 (ja) | ウェイストゲートバルブの制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200629 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210528 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210629 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20211221 |