JP2019152114A - Control device for engine - Google Patents
Control device for engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019152114A JP2019152114A JP2018036300A JP2018036300A JP2019152114A JP 2019152114 A JP2019152114 A JP 2019152114A JP 2018036300 A JP2018036300 A JP 2018036300A JP 2018036300 A JP2018036300 A JP 2018036300A JP 2019152114 A JP2019152114 A JP 2019152114A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- engine
- cylinder
- compression ratio
- purification catalyst
- exhaust
- 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
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Description
ここに開示された技術は、エンジンの制御装置に関する技術分野に属する。 The technology disclosed herein belongs to a technical field related to an engine control device.
従来より、吸気通路に電動過給機が配設されたエンジンが知られている。 Conventionally, an engine in which an electric supercharger is disposed in an intake passage is known.
例えば、特許文献1には、吸気通路に配設されて吸気を過給する電動過給機と、電動過給機の駆動電流を検出する電流プローブと、エンジンの始動時に電動過給機を駆動させる駆動制御手段と、エンジンの始動時に電流プローブによって検出された電動過給機の駆動電流に基づいてエンジンの異常を判定する異常判定手段とを備えたエンジンの異常検出装置が開示されている。
For example,
また、特許文献1には、排気通路に排気中の有害物質を浄化する触媒(排気浄化触媒)が配設されることが開示されている。
ところで、近年、燃費向上の観点からエンジン本体の高圧縮比化が進んでいる。しかしながら、本願発明者らの検討によると、エンジン本体の有効圧縮比が高い場合には、エンジン冷間時において、未燃HCが排出されやすく、エミッション性能が悪化しやすいことが分かった。 By the way, in recent years, the compression ratio of the engine body has been increased from the viewpoint of improving fuel consumption. However, according to studies by the present inventors, it has been found that when the effective compression ratio of the engine body is high, unburned HC is easily discharged when the engine is cold, and the emission performance is likely to deteriorate.
すなわち、エンジン本体の有効圧縮比が高い場合には、ピストンの圧縮上死点における筒内温度が高くなって、燃焼圧力及び燃焼温度が高くなる。このため、ガス温度とエンジン本体と温度差が大きくなり、排気ガスからエンジン本体へ熱が放出されやすい状態になる。これにより、冷却損失が大きくなり、排気ガスの温度が低くなって、排気浄化触媒の活性化に時間がかかってしまう。この結果、排気ガス中の有害物質が浄化されずに車両外部に放出されるようになりエミッション性能が悪化する。また、エンジン本体の有効圧縮比が高い場合には、気筒内に供給された燃料が、ピストンの頂部近傍における、該ピストンと気筒との間の隙間(以下、クレビス部という)等に入り易くなる。燃焼時の火炎はクレビス部には到達し難いため、クレビス部に入った燃料は燃焼せずに未燃HCとして残りやすい。この未燃HCは排気行程で排気ガスと共に排出されるため、排気浄化触媒が未活性状態であれば、そのまま車両外部に放出されてしまう。これによっても、エミッション性能が悪化してしまう。したがって、エンジン冷間時において、エミッション性能の悪化を抑制するという観点からは改良の余地がある。 That is, when the effective compression ratio of the engine body is high, the in-cylinder temperature at the compression top dead center of the piston is increased, and the combustion pressure and the combustion temperature are increased. For this reason, the temperature difference between the gas temperature and the engine body increases, and heat is easily released from the exhaust gas to the engine body. This increases the cooling loss, lowers the temperature of the exhaust gas, and takes time to activate the exhaust purification catalyst. As a result, harmful substances in the exhaust gas are discharged to the outside of the vehicle without being purified, and the emission performance is deteriorated. In addition, when the effective compression ratio of the engine body is high, the fuel supplied into the cylinder easily enters a gap (hereinafter referred to as a clevis portion) between the piston and the cylinder in the vicinity of the top of the piston. . Since the flame at the time of combustion hardly reaches the clevis part, the fuel that has entered the clevis part does not burn but tends to remain as unburned HC. Since the unburned HC is discharged together with the exhaust gas in the exhaust stroke, if the exhaust purification catalyst is in an inactive state, it is discharged as it is outside the vehicle. This also deteriorates the emission performance. Therefore, there is room for improvement from the viewpoint of suppressing the deterioration of the emission performance when the engine is cold.
ここに開示された技術は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジン冷間時におけるエミッション性能の悪化を抑制することにある。 The technology disclosed herein has been made in view of such a point, and an object thereof is to suppress deterioration in emission performance when the engine is cold.
上記課題を解決するために、ここに開示された技術では、吸気通路に電動過給機が配設されたエンジンの制御装置を対象にして、吸気弁の開閉よって上記吸気通路と連通可能な気筒を有するエンジン本体と、上記気筒内に嵌挿されたピストンと、上記気筒内から排気ガスを排出するための排気通路に設けられた排気浄化触媒と、上記排気浄化触媒の活性状態を検出又は推定する手段と、上記エンジン本体の有効圧縮比を変化させる圧縮比調整手段と、上記エンジンの作動を制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記排気浄化触媒の未活性状態が検出又は推定されたときには、上記エンジンの始動後から所定期間の間は、上記電動過給機を作動させるとともに、上記圧縮比調整手段により、上記所定期間の経過直後に比べて上記有効圧縮比を小さくするように構成されている、というものとした。 In order to solve the above problems, the technology disclosed herein is directed to an engine control device in which an electric supercharger is disposed in an intake passage, and a cylinder that can communicate with the intake passage by opening and closing an intake valve. An engine body having a piston, a piston fitted in the cylinder, an exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage for exhausting exhaust gas from the cylinder, and an active state of the exhaust purification catalyst is detected or estimated Means for changing the effective compression ratio of the engine body, and control means for controlling the operation of the engine. The control means detects or estimates an inactive state of the exhaust purification catalyst. When the engine is started, the electric supercharger is operated for a predetermined period from the start of the engine, and the effective pressure is increased by the compression ratio adjusting means compared to immediately after the predetermined period has elapsed. Is configured to reduce the ratio was assumed that.
この構成によると、エンジン本体の有効圧縮比を小さくすると、ピストンが圧縮上死点にあるときの筒内温度が低くなり、燃焼圧力及び燃焼温度が低くなるため、排気ガスからエンジン本体への熱伝導が小さくなる。これにより、冷却損失が小さくなり、排気ガスの温度を比較的高く保つことができ、排気浄化触媒の早期活性化が可能になる。この結果、未燃HCが車両外部に放出されにくくなり、エミッション性能の悪化が抑制される。また、エンジン本体の有効圧縮比を小さくすると、ピストンの頂部近傍における、該ピストンと気筒との間の隙間(以下、クレビス部という)に入りにくくなる。これにより、エンジン本体の有効圧縮比が高い場合と比べて排気ガス中の未燃HCの量が減少する。このため、エンジン冷間時における、エミッション性能の悪化を抑制することができる。 According to this configuration, if the effective compression ratio of the engine body is reduced, the in-cylinder temperature when the piston is at the compression top dead center is lowered, and the combustion pressure and the combustion temperature are lowered. The conduction is reduced. Thereby, the cooling loss is reduced, the temperature of the exhaust gas can be kept relatively high, and the exhaust purification catalyst can be activated early. As a result, unburned HC is hardly released to the outside of the vehicle, and deterioration of emission performance is suppressed. Further, when the effective compression ratio of the engine body is reduced, it becomes difficult to enter a gap (hereinafter referred to as a clevis portion) between the piston and the cylinder in the vicinity of the top of the piston. Thereby, the amount of unburned HC in the exhaust gas is reduced as compared with the case where the effective compression ratio of the engine body is high. For this reason, the deterioration of the emission performance when the engine is cold can be suppressed.
一方で、有効圧縮比を相対的に小さくすると、失火が生じてしまうおそれがある。これに対して、ここに開示された技術では、エンジン本体の始動後に電動過給機を作動させるようにする。電動過給機を作動させることで、吸気通路内の圧力を上昇させることができるため、ポンプ損失が減少する。これにより、筒内に供給される吸気量を確保して、失火を抑制することができるとともに、エンジン出力を十分に得ることができる。この結果、エンジンの運転状態が適切に維持されて、失火による排気量の減少やエンジン回転数の低下を抑制することができ、排気浄化触媒の早期活性化を効率良く行うことができる。 On the other hand, if the effective compression ratio is relatively small, misfire may occur. On the other hand, in the technique disclosed here, the electric supercharger is operated after the engine body is started. Since the pressure in the intake passage can be increased by operating the electric supercharger, the pump loss is reduced. As a result, it is possible to secure the amount of intake air supplied into the cylinder, suppress misfire, and obtain sufficient engine output. As a result, the operating state of the engine is appropriately maintained, and it is possible to suppress a decrease in the exhaust amount and a decrease in the engine speed due to misfire, and the early activation of the exhaust purification catalyst can be performed efficiently.
したがって、エンジン冷間始動後におけるエミッション性能の悪化を抑制することができる。 Accordingly, it is possible to suppress the deterioration of the emission performance after the engine cold start.
さらに、所定期間が経過した後には、エンジン本体の有効圧縮比を高くすることによって、気筒内からエンジン本体への熱伝導を大きくすることができる。これにより、エンジン本体の暖機促進を図ることもできる。 Furthermore, after the predetermined period has elapsed, the heat conduction from the cylinder to the engine body can be increased by increasing the effective compression ratio of the engine body. Thereby, warming-up promotion of an engine main body can also be aimed at.
上記エンジンの制御装置の一実施形態において、上記所定期間は、上記排気浄化触媒が、未活性状態から活性状態になるまでの期間である。 In one embodiment of the engine control apparatus, the predetermined period is a period until the exhaust purification catalyst changes from an inactive state to an active state.
この構成によると、排気浄化触媒が活性化されるまでの間は、エンジン本体の有効圧縮比が小さい状態が維持される。これにより、排気浄化触媒が活性化する前の期間おいて、排気ガス中に含まれる未燃HCの量を少なくすることができる。このため、排気浄化触媒が十分に活性状態になっていない場合でも、車両外部に放出される未燃HCの量を少なくすることができ、エンジン冷間時におけるエミッション性能の悪化をより効果的に抑制することができる。また、排気浄化触媒が活性化されるまでの間は、温度の高い排気ガスが排気浄化触媒に供給されるため、未活性状態から活性状態になるまでの期間自体を出来る限り短くすることができる。これによっても、エンジン冷間時におけるエミッション性能の悪化をより効果的に抑制することができる。 According to this configuration, the effective compression ratio of the engine body is kept small until the exhaust purification catalyst is activated. Thereby, in the period before the exhaust purification catalyst is activated, the amount of unburned HC contained in the exhaust gas can be reduced. For this reason, even when the exhaust purification catalyst is not sufficiently activated, the amount of unburned HC released to the outside of the vehicle can be reduced, and the deterioration of the emission performance when the engine is cold is more effectively prevented. Can be suppressed. Further, since the exhaust gas having a high temperature is supplied to the exhaust purification catalyst until the exhaust purification catalyst is activated, the period itself from the inactive state to the active state can be shortened as much as possible. . This also makes it possible to more effectively suppress the deterioration of the emission performance when the engine is cold.
上記エンジンの制御装置において、上記圧縮比調整手段は、上記吸気弁の閉弁時期を調整可能な吸気弁駆動機構であり、上記制御手段は、上記吸気弁の閉弁時期を上記所定期間の経過直後に比べて遅くすることにより、上記有効圧縮比を小さくするように構成されていてもよい。 In the engine control apparatus, the compression ratio adjusting means is an intake valve drive mechanism capable of adjusting a closing timing of the intake valve, and the controlling means determines the closing timing of the intake valve after the predetermined period. You may comprise so that the said effective compression ratio may be made small by making it slow compared with immediately after.
この構成によると、吸気弁の開弁時期を相対的に遅くすることにより、圧縮行程において吸気の一部が吸気通路に戻るため、エンジン本体の有効圧縮比を小さくすることができる。そして、エンジン本体の有効圧縮比を小さくすることができれば、上述したように、冷却損失を小さくすることができるため、エンジン冷間時におけるエミッション性能の悪化を防止することができる。 According to this configuration, by relatively delaying the opening timing of the intake valve, a part of the intake air returns to the intake passage in the compression stroke, so that the effective compression ratio of the engine body can be reduced. If the effective compression ratio of the engine body can be reduced, the cooling loss can be reduced as described above, so that the emission performance can be prevented from deteriorating when the engine is cold.
また、吸気弁の開弁時期を相対的に遅くするとともに、電動過給機を作動させれば、該電動過給機によってポンプ損失が減少して、気筒内に供給する吸気量は確保することができる。このため、吸気弁の開弁時期を相対的に遅くしたとしても、エンジン出力は十分に得ることができる。これにより、エンジンの運転状態は適切に維持することができる。この結果、エンジン冷間時におけるエミッション性能の悪化を防止するという効果を適切に発揮することができる。 Moreover, if the opening timing of the intake valve is relatively delayed and the electric supercharger is operated, the pump loss is reduced by the electric supercharger, and the amount of intake air supplied into the cylinder is secured. Can do. For this reason, even if the intake valve opening timing is relatively delayed, sufficient engine output can be obtained. Thereby, the driving | running state of an engine can be maintained appropriately. As a result, it is possible to appropriately exert the effect of preventing the deterioration of the emission performance when the engine is cold.
以上説明したように、ここに開示された技術によると、エンジン本体の有効圧縮比を小さくすることにより、冷却損失を小さくすることができる。また、エンジン本体の有効圧縮比を小さくすることによる失火のおそれは、電動過給機を作動させることにより回避することができる。これにより、排気浄化触媒の活性化を促進させることができる。さらに、エンジン本体の有効圧縮比を小さくすることにより、排気ガス中の未燃HCの量を減らすことができる。よって、エンジン冷間時のエミッション性能の悪化を抑制することができる。 As described above, according to the technique disclosed herein, the cooling loss can be reduced by reducing the effective compression ratio of the engine body. Further, the risk of misfire caused by reducing the effective compression ratio of the engine body can be avoided by operating the electric supercharger. Thereby, activation of the exhaust purification catalyst can be promoted. Furthermore, the amount of unburned HC in the exhaust gas can be reduced by reducing the effective compression ratio of the engine body. Therefore, deterioration of the emission performance when the engine is cold can be suppressed.
以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
図1には、本実施形態にかかる制御装置で制御されるエンジン1を示す。このエンジン1は、自動車等の車両に搭載されるエンジンである。このエンジン1のエンジン本体10は、4つの気筒11が直列に並び、各気筒11にガソリンを主成分とした燃料が供給される直列4気筒型のガソリンエンジンである。
FIG. 1 shows an
エンジン本体10は、図2に示すように、複数の気筒11(図2において1つのみ図示している)が設けられたシリンダブロック12と、このシリンダブロック12上に配設されたシリンダヘッド13と、シリンダブロック12の下側に配設され、潤滑油が貯留されたオイルパン14とを有している。このエンジン本体10の各気筒11内には、ピストン15が往復摺動可能にそれぞれ嵌挿されている。このピストン15と、シリンダブロック12と、シリンダヘッド13とによって燃焼室16(図2参照)が区画されている。ピストン15は、シリンダブロック12内においてコンロッド17を介してクランクシャフト18と連結されている。尚、燃焼室16の形状は、図示する形状に限定されるものではない。例えばピストン15の頂面形状、及び、燃焼室16の天井部の形状等は、適宜変更することが可能である。
As shown in FIG. 2, the
図2及び図3に示すように、ピストン15には複数のピストンリング15aが嵌め込まれており、このピストンリング15aが気筒11の内周面と密着状態となることで、燃焼室16が区画されている。複数のピストンリング15aのうち最もシリンダヘッド13に近いピストンリング15aは、ピストン15の頂面よりも反シリンダヘッド13側に位置している。このため、図3に示すように、ピストン15の頂部近傍において、該ピストン15と気筒11との間にはクレビス部16aが形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of
図2に示すように、シリンダヘッド13には、気筒11毎に、吸気ポート19及び排気ポート20が形成されている。これら吸気ポート19及び排気ポート20には、燃焼室16側の開口を開閉する吸気弁21及び排気弁22がそれぞれ配設されている。
As shown in FIG. 2, an
各吸気弁21は吸気弁駆動機構30によって開閉され,各排気弁22は排気弁駆動機構40によって開閉される。吸気弁駆動機構30及び排気弁駆動機構40は、それぞれ吸気カムシャフト31及び排気カムシャフト41を有する。各カムシャフト31,41は、不図示のチェーン/スプロケット機構等の動力伝達機構を介してクランクシャフト18に連結される。これにより、各カムシャフト31,41はクランクシャフト18の回転と連動して回転する。
Each
吸気弁駆動機構30及び排気弁駆動機構40は、バルブタイミング及び/又はバルブリフトを可変にする電動S−VT(Sequential-Valve Timing)を含んで構成されている。各電動S−VTは、図1に示すように、吸気カムシャフト31及び排気カムシャフト41の端部にそれぞれ取り付けられる。各電動S−VTは、吸気カムシャフト31及び排気カムシャフト41の回転位相を、所定の角度範囲内で連続的に変更するようにそれぞれ構成されている。電動S−VTは、既知の構成のものを採用することができるため、その構成については詳細な説明を省略する。尚、電動S−VTに替えて、油圧式のS−VTを採用してもよい。詳しくは後述するが、本実施形態では、吸気弁駆動機構30は、エンジン本体10の有効圧縮比を調整する圧縮比調整手段を構成する。
The intake
シリンダヘッド13には、気筒11毎に、気筒11内に燃料を直接噴射するインジェクタ23(燃料噴射弁)が取り付けられている。インジェクタ23は、図2に示すように、その噴口がシリンダヘッド13の一側(本実施形態では吸気側)から燃焼室16内に臨むように配設されている。インジェクタ23は、エンジン1の運転状態に応じて設定された噴射タイミングでかつ、エンジン1の運転状態に応じた量の燃料を、燃焼室16内に直接噴射する。
For each
シリンダヘッド13には、気筒11毎に、気筒11内に噴射された燃料を燃焼させるための点火プラグ24が取り付けられている。点火プラグ24は、図2に示すように、電極24aが燃焼室16の天井部から該燃焼室16内に臨むように配設されている。点火プラグ24は、後述するPCM100からの制御信号を受けて、所望の点火タイミングで火花を発生させるように、電極24aに通電する。
A
エンジン本体10の幾何学的圧縮比は、理論熱効率の向上等を目的として高く設定されている。具体的に、エンジン本体10の幾何学的圧縮比は、14以上である。幾何学的圧縮比は、例えば18としてもよい。幾何学的圧縮比は、14以上20以下の範囲で、適宜設定すればよい。
The geometric compression ratio of the
図1に示すように、エンジン本体10の一側面には、各気筒11の吸気ポート19に連通するように吸気通路50が接続されている。一方、エンジン本体10の他側面には、各気筒11の排気ポート20に連通するように接続され、各気筒11からの既燃ガス(つまり、排気ガス)を排出する排気通路60が接続されている。このため、各気筒11は、吸気弁21及び排気弁22によって吸気通路50及び排気通路60とそれぞれ連通可能な気筒11となっている。
As shown in FIG. 1, an
吸気通路50の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ51が配設されている。一方、吸気通路50における下流側近傍には、サージタンク52が配設されている。このサージタンク52よりも下流側の吸気通路50は、気筒11毎に分岐する独立吸気通路とされ、これら各独立吸気通路の下流端が各気筒11の吸気ポート19にそれぞれ接続されている。
An
吸気通路50におけるエアクリーナ51とサージタンク52との間には、上流側から下流側へ向かって順に、電動過給機53と、スロットル弁54とが配設されている。
Between the
吸気通路50には、電動過給機53をバイパスする吸気バイパス通路55が設けられている。吸気バイパス通路55は、その上流端が、吸気通路50におけるエアクリーナ51と電動過給機53との間の通路に接続される一方、下流端が、吸気通路50における電動過給機53とスロットル弁54との間の通路に接続されている。これにより、吸気バイパス通路55は、吸気通路50における、電動過給機53よりも上流側の通路と電動過給機53よりも下流側の通路とを連通する。吸気バイパス通路55には、吸気バイパス通路55へ流れる空気量を調整するための吸気バイパス弁56が配設されている。この吸気バイパス弁56の開度を調整することによって、電動過給機53で過給される吸気量と、吸気バイパス通路55を通る吸気量との割合を段階的に又は連続的に変更することができるようになる。詳しくは後述するが、吸気バイパス通路55は、電動過給機53で過給された吸気の一部を、吸気通路50における電動過給機53よりも上流側の通路に還流させて、吸気通路50内で循環させるための循環通路となることがある。
The
電動過給機53は、吸気通路50内に設けられたコンプレッサ53aと、このコンプレッサ53aを駆動する電動モータ53bとから構成されている。電動モータ53bを駆動することによって、コンプレッサ53aが回転駆動されて、吸気の過給が行われる。電動過給機53の過給圧能力(つまり、電動過給機53による過給圧)は、電動モータ53bの駆動力を変更することで変更される。電動モータ53bは、後述するバッテリ25に蓄積された電力や、後述するモータジェネレータ70によって発電された電力によって駆動される。電動モータ53bの駆動力の大きさは、該電動モータ53bに供給される電力の大きさによって変更される。電動モータ53bは比較的小型のモータで構成されており、作動時における消費電力は、後述するモータジェネレータ70よりも小さい。
The
スロットル弁54は、気筒11に供給する吸気量を調整する流量調整弁に相当する。スロットル弁54は、後述するPCM100からの制御信号に基づいて開度が変更される。
The
上記排気通路60の上流側の部分は、気筒11毎に分岐して排気ポート20の外側端に接続された独立排気通路と該各独立排気通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。
The upstream portion of the
この排気通路60における上記排気マニホールドよりも下流側には、排気浄化触媒61が配設されている。排気浄化触媒61は、いわゆる三元触媒であり、排気ガス中に含まれるNOx、CO及び未燃HCなどを浄化するものである。排気浄化触媒61は、所定の活性化温度以上の温度において、浄化作用が適切に発揮される。
An
図1に示すように、本実施形態のエンジン1には、モータジェネレータ70が設けられている。モータジェネレータ70のモータ軸71は、第1プーリ72と接続され、該第1プーリ72は、ベルト74を介して第2プーリ73と連結されている。第2プーリ73は、エンジン本体10のクランクシャフト18と連結されている。これにより、モータジェネレータ70が回転駆動したときには、該モータジェネレータ70の回転力が、第1プーリ72、ベルト74及び第2プーリ73を介してクランクシャフト18に伝達されて、該クランクシャフト18が回転する。
As shown in FIG. 1, the
モータジェネレータ70は、エンジン1(厳密にはエンジン本体10)の始動時には、エンジン1を回転させるスタータモータとして機能する。モータジェネレータ70は、エンジン1の始動時には、後述するバッテリ25に蓄積された電力によって回転駆動される。モータジェネレータ70は、クランクシャフト18を回転させる程度の回転力を発生させなければならないため、上述の電動モータ53bよりも大型のモータで構成される。以下の説明では、「エンジン本体10のクランクシャフト18を回転させる」ことを、単に「エンジン1を回転させる」と表現することがある。
The
モータジェネレータ70は、エンジン1の始動後は、エンジン本体10からのエンジン出力に基づいて発電する発電機として機能する。モータジェネレータ70によって発電された電力は、後述するバッテリ25に蓄電される他、電動過給機53の電動モータ53b等に供給される。
After the
図1に示すように、本実施形態のエンジン1には、電動過給機53、モータジェネレータ70等を作動させるための電力が蓄積されたバッテリ25が設けられている。バッテリ25には、例えば、上述のように、モータジェネレータ70によって発電された電力が蓄積される。バッテリ25は、後述するPCM100からの制御信号に基づいて、電動過給機53、モータジェネレータ70等に電力を供給する。バッテリ25は、例えば48Vバッテリである。
As shown in FIG. 1, the
尚、本実施形態に示すエンジン1では、排気通路60を流通する排気ガスを吸気通路50に還流させるEGR通路が設けられていない。しかし、但し、本開示は、EGR通路を備えたエンジンに適用することを排除しない。
In the
上述のように構成されたエンジン1は、図3に示すように、パワートレイン・コントロール・モジュール(以下、PCMという)100によって制御される。PCM100は、CPU、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサで構成されている。PCM100には、図3に示すように、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサSW1、電動過給機53による過給圧を検出する過給圧センサSW2、吸気温度を検出する吸気温度センサSW3、排気温度を検出する排気温度センサSW4、クランクシャフト18の回転角を検出するクランク角センサSW5、車両のアクセルペダル(図示省略)の操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサSW6、及び、排気浄化触媒61の温度を検出する触媒温度センサSW7からの検出信号が入力される。また、PCM100には、イグニッションスイッチSW8からの信号が入力される。
The
PCM100は、クランク角センサSW5の検出結果からエンジン1のエンジン回転速度及びエンジン回転数を算出し、アクセル開度センサSW6の検出結果からエンジン負荷を算出する。
The
PCM100は、水温センサSW1で検出されるエンジン水温が第1所定温度Tcよりも低いときに、気筒11内の温度が低い、エンジン1が冷間状態である(エンジン冷間状態である)と判定する。また、PCM100は、水温センサSW1で検出されるエンジン水温が第1所定温度Tc以上であるときに、排気浄化触媒61が活性状態であると推定する。すなわち、排気浄化触媒61はエンジンの冷却水と比べて温まりやすいため、エンジン水温が高ければ、排気浄化触媒61は当然暖機されていて、活性状態であると推定できる。このことから、水温センサSW1及びPCM100は、排気浄化触媒61の活性状態を推定する手段を構成する。本実施形態では、第1所定温度Tcは、例えば40℃に設定されている。
When the engine water temperature detected by the water temperature sensor SW1 is lower than the first predetermined temperature Tc, the
また、PCM100は、触媒温度センサSW7で検出される排気浄化触媒61の温度に基づいて、該排気浄化触媒61の活性状態であるか否かを判定する。具体的には、PCM100は、排気浄化触媒61の温度が活性化温度Ta以上であるときに、排気浄化触媒が活性状態であると判定する。つまり、PCM100及び触媒温度センサSW7は、排気浄化触媒61の活性状態を検出する手段に相当する。本実施形態では、活性化温度Taは、例えば、300℃に設定されているが、排気浄化触媒の種類に応じて適宜変更可能である。また、本実施形態と同じ排気浄化触媒であっても、活性化温度Taを300℃よりも低い温度(例えば290℃)又は高い温度(例えば310℃)を活性化温度Taとして設定してもよい。尚、触媒温度センサSW7自体が、検出した温度に基づいて排気浄化触媒61の活性状態を検出するようにしてもよい。この場合には、触媒温度センサSW7は排気浄化触媒61の活性状態を検出する手段を構成する。
Further, the
PCM100は、入力された信号に基づいて、インジェクタ23、バッテリ25、吸気弁駆動機構30、排気弁駆動機構40、電動過給機53(厳密には電動過給機53の電動モータ53b)、スロットル弁54のアクチュエータ、吸気バイパス弁56のアクチュエータ、モータジェネレータ70に制御信号を出力する。
The
PCM100は、エンジン負荷(エンジン1への要求トルク)に対応する燃料の噴射量や噴射開始時期等をインジェクタ23の作動制御によって実現する。エンジン負荷は、アクセル開度が大きいほど、及び、発電機としてのモータジェネレータ70等の外部負荷が大きいほど、大きくなる。燃料噴射量は、エンジン負荷が大きくなるほど多くなるように設定されている。
The
(電動過給機の制御の概要)
次に、PCM100による電動過給機53の制御について説明する。図5には、電動過給機53の特性を表す性能曲線を示している。図5の上図は電動過給機53のコンプレッサ53aの特性を示す性能曲線グラフであり、縦軸は電動過給機53の圧力比(つまり、下流側の圧力に対する上流側の圧力の比)、横軸は吐出流量である。図5の上図において、曲線LLは回転限界ライン、直線SLはサージライン、直線CLはチョークラインを表している。これらのラインで囲まれた領域が電動過給機53の運転可能領域である。この領域の中央側に位置するほど電動過給機53の運転効率が高くなる。
(Outline of electric turbocharger control)
Next, control of the
電動過給機53は、気筒11内に導入する新気量の調整を目的として使用するため、図5の上図にメッシュで示すような、回転限界ラインから離れた領域内において、エンジン冷却水の水温とエンジン回転数とに応じて、適切な回転数でもって作動される。つまり、電動過給機53は限界回転数から大きく離れたパーシャル状態で運転される。
Since the
図5の下図は、電動過給機53の電動モータ53bの特性を例示しており、縦軸は電動モータ53bのトルク、横軸は電動モータ53bの回転数である。図5の下図の一点鎖線は、等消費電力となる線を示しており、図の右上になるほど消費電力が高く、左下になるほど消費電力が低い。電動過給機53は、図5の上図におけるメッシュで示す領域内において作動されるが、このとき電動モータ53bは、図5の下図におけるメッシュで示す領域内において作動する。電動モータ53bの消費電力は比較的低くかつ、電動モータ53bの効率は比較的高い。電動モータ53bが最高トルクよりも低いトルクで作動している状態を、電動過給機53のパーシャル状態で運転していると呼んでもよい。上述したように、電動過給機53は、エンジン本体10の運転中は常時回転しているものの、電動過給機53をパーシャル状態で運転することによって、消費電力を少なくすることが可能である。
The lower diagram of FIG. 5 illustrates the characteristics of the
(エンジン始動時の制御)
ここで、エンジン冷間時におけるエミッション性能を向上させるには、エンジン1が始動してから排気浄化触媒61が活性化されるまでの間に、未燃HCの車両外部への排出量を少なくすることが重要である。未燃HCの車両外部への排出量を抑えるには、排気浄化触媒61を早期に活性化させる必要がある。排気浄化触媒61を早期に活性化させるには、出来る限り温度の高い排気ガスを排気浄化触媒61に供給することが求められる。排気ガスの温度を高くする方法として、冷却損失を抑えることが上げられる。
(Control at engine start)
Here, in order to improve the emission performance when the engine is cold, the amount of unburned HC discharged to the outside of the vehicle is reduced from when the
この点に対して、エンジン本体10の有効圧縮比が高い場合には、冷却損失が大きくなるおそれがある。すなわち、冷却損失は以下の式により定義できる。
On the other hand, when the effective compression ratio of the
冷却損失=熱伝導率×伝熱面積×(ガス温度−区画面の温度)
上記式において、熱伝導率は、エンジン本体10の素材に依存する。伝達面積は気筒11内の気体と気筒11の内周面との接触面積である。ガス温度は気筒内の気体の温度、区画面の温度は、気筒11内の気体が接触している気筒11の内周面の温度である。上記有効圧縮比が高い場合、ピストン15の圧縮上死点(TDC)における筒内温度が高くなって、燃焼圧力及び燃焼温度が高くなる。このため、排気ガスの温度と気筒11の内周面との温度差が大きくなり、排気ガスからエンジン本体10へ熱が放出されやすい状態になる。これにより、冷却損失が大きくなる。また、一般に金属は温度が高い程、熱伝導率が高くなる。このため、ピストン15の圧縮上死点(TDC)における筒内温度が高いと、燃料の燃焼直前の段階で気筒11の内周面の熱伝導率が高くなる。このため、一層冷却損失が大きくなってしまう。
Cooling loss = thermal conductivity x heat transfer area x (gas temperature-section screen temperature)
In the above formula, the thermal conductivity depends on the material of the
冷却損失が大きくなると、排出される排気ガスの温度が低くなる。そして、排気ガスの温度が低くなると、排気浄化触媒61の活性化に時間がかかってしまう。この結果、排気ガス中の未燃HCを含む有害物質が浄化されずに車両外部に放出されるようになりエミッション性能が悪化する。
As the cooling loss increases, the temperature of the exhaust gas discharged decreases. When the temperature of the exhaust gas is lowered, it takes time to activate the
また、エンジン本体10の有効圧縮比が高い場合には、排気ガス中の未燃HCの量も多くなるおそれがある。すなわち、上記有効圧縮比が高い場合、気筒11内に供給された燃料が、燃焼室16のクレビス部16aに入り易くなる。燃焼時の火炎はクレビス部16aには到達し難い(つまり、クレビス部16aがクエンチゾーンになりやすい)ため、クレビス部16aに入った燃料は燃焼せずに未燃HCとして残りやすい。この未燃HCは排気行程で排気ガスと共に排出されるため、排気ガス中の未燃HCが多くなる。
Further, when the effective compression ratio of the
このように、エンジン本体10の有効圧縮比が高い場合には、エンジン1の冷間始動時において、排気浄化触媒61の活性化に時間がかかるとともに、排気ガス中の未燃HCが多くなるため、エミッション性能が悪化してしまうおそれがある。一方で、エンジン本体10の有効圧縮比が高いと、エンジン1の熱効率が高くなるため、燃費の観点からは好ましい。そこで、本実施形態では、PCM100は、エンジン1の冷間始動時において、排気浄化触媒61が未活性状態であるときには、エンジン本体10の有効圧縮比を調整するとともに、電動過給機53を作動させることで、エミッション性能の悪化を抑制するようにしている。
As described above, when the effective compression ratio of the
具体的には、本実施形態では、PCM100は、排気浄化触媒61の未活性状態が推定されたときには、エンジン1の始動後から所定期間t1の間は、電動過給機53を作動させるとともに、上記所定期間t1経過直後に比べて上記有効圧縮比を小さくする。より詳しくは、PCM100は、吸気弁駆動機構30により、吸気弁21の閉弁時期を上記所定期間t1経過直後に比べて遅くする、所謂ミラーサイクル化を実行することにより、上記有効圧縮比を小さくする。本実施形態では、PCM100は、エンジン水温センサSW1の検出温度が第1所定温度Tcよりも小さいときに、排気浄化触媒61が未活性状態であると推定する。また、本実施形態では、上記所定期間t1は排気浄化触媒61が未活性状態から活性状態になるまでの期間、すなわち、触媒温度センサSW7の検出温度が活性化温度Ta以上になるまでの期間に設定されている。以下の説明では、吸気弁21の閉弁時期を上記所定期間t1経過直後に比べて遅くする制御をミラーサイクル制御という。尚、本実施形態においては、吸気弁21の閉弁時期は、0.3mmリフト時点で定義している。この吸気弁21の閉弁時期は、1mm時点で定義するようにしてもよい。
Specifically, in the present embodiment, when the inactive state of the
上記ミラーサイクル制御について図6を参照しながら説明する。図6は、吸気弁21及び排気弁22の開閉時期を示すグラフである。図6の上図は、排気浄化触媒61の活性後の吸排気弁21,22の開閉時期の一例を示し、図6の下図は、排気浄化触媒61の活性前の吸排気弁21,22の開閉時期の一例を示す。
The mirror cycle control will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a graph showing the opening / closing timing of the
図6の上図に示すように、本実施形態では、排気浄化触媒61の活性後は、基本的には、吸気弁21を圧縮上死点(TDC)の直前から開弁して、圧縮下死点(BDC)の直後(例えば、圧縮下死点後約30°の時点)に閉じる。これは、ピストン15の下降中に吸気が確実に気筒11に流れ込むようにするとともに、吸気が気筒11に流れ込む慣性を利用して、出来るだけ多くの吸気を気筒11内に取り込むようにするためである。これに対して、上記ミラーサイクル制御時には、図6の下図に示すように、吸気弁21の閉弁時期を遅角させて、吸気弁21が圧縮上死点よりも後から開弁して、圧縮下死点よりもかなり後に閉じるようにする。より具体的には、本実施形態では、上記ミラーサイクル制御時には吸気弁21の閉弁時期を60°程度遅角させる。このように、吸気弁21の閉弁時期を遅角させることにより、圧縮行程中に吸気弁21が開弁していることになり、気筒11内に供給された吸気の一部が吸気ポート19に押し戻される。これにより、実効的な圧縮比が小さくなり、上記有効圧縮比を小さくすることができる。
As shown in the upper diagram of FIG. 6, in this embodiment, after the
ここで、上記有効圧縮比を小さくすると、気筒11内に供給される吸気量が減って、失火が生じてしまうおそれがある。これに対して、本実施形態では、エンジン本体10の始動後の上記ミラーサイクル制御時に、電動過給機53を作動させる。電動過給機53を作動させることによって、ポンプ損失が減少して、気筒11内に供給する吸気量を確保することができる。このため、吸気弁21の開弁時期を相対的に遅くしたとしても、失火を抑制することができるとともに、エンジン出力を十分に得ることができる。これにより、エンジン1の運転状態を適切に維持することができる。
Here, if the effective compression ratio is reduced, the amount of intake air supplied into the
このように、エンジン本体10の有効圧縮比を調整するとともに、電動過給機53を作動させることで、冷却損失を低減して、比較的温度の高い排気ガスを排気浄化触媒61に供給することができる。これについて、図7を参照して説明する。
Thus, by adjusting the effective compression ratio of the
図7は、エンジン本体1の吸気行程から排気行程までの1サイクル辺りの行程容積と筒内圧力との関係について示している。図7の破線は、吸気弁21の閉弁時期が通常の閉弁時期(図6(a)のような開閉時期)でかつ電動過給機53を作動させていない場合(以下、通常制御時という)を示し、図7の実線は、吸気弁21の閉弁時期が上記ミラーサイクル制御時の閉弁時期でかつ電動過給機53が作動させる場合を示す。行程容積が最も小さくなる位置がピストン15の圧縮上死点に相当し、行程容積が最も大きくなる位置がピストン15の圧縮下死点に相当する。
FIG. 7 shows the relationship between the stroke volume per one cycle from the intake stroke to the exhaust stroke of the
上記通常制御時には、吸気行程において吸気通路50内の負圧に打ち勝つ程度の負圧を気筒11内に生じさせて吸気を引き込むため、筒内圧力は排気行程時よりも低くなる。次に、圧縮行程において筒内圧力が上昇し、燃焼行程において燃焼時に筒内圧力が一気に高くなるとともに、ピストン15の下降によって筒内圧力が低下する。そして、排気行程では、筒内圧力は大気圧とほぼ同程度になる。一方で、本実施形態の場合には、吸気行程では電動過給機53により生じる過給圧を利用するため、排気行程時よりも高い筒内圧力で吸気を気筒11内に供給することができる。次に、圧縮行程では、上記ミラーサイクル制御により吸気弁21が開いているため、吸気が吸気ポート19に押し戻される。このため、圧縮行程中も吸気弁21が開いている間は筒内圧力が略一定の状態になる。そして、吸気弁21が閉弁した後、筒内圧力が上昇する。そして、燃焼行程において筒内圧力が一気に高くなるとともに、ピストン15の下降によって筒内圧力が低下し、排気行程では大気圧とほぼ同程度になる。
During the normal control, a negative pressure that overcomes the negative pressure in the
上記ミラーサイクル制御を行っているときには、有効圧縮比が低下するため、図7に示すように、ピストン15の圧縮上死点における筒内圧力は上記通常制御時よりも低くなる。このように、ピストン15の圧縮上死点における筒内圧力が低くなることで、燃焼時の筒内圧力及び筒内温度も低くなる。また、ピストン15の圧縮上死点における筒内圧力が低くなることで、筒内温度が低くなって、燃焼直前の気筒11の内周面の熱伝導率が低くなる。このように、気筒11内のガス温度と気筒11の内周面との温度差が小さくなるとともに、気筒11の内周面の熱伝導率が低くなるため、気筒11内の排気ガスからエンジン本体10へ熱伝導が小さくなり、冷却損失が減少する。冷却損失が減少することにより、燃焼行程の後期における筒内圧力は、上記通常制御時よりも上記ミラーサイクル制御時の方が高くなる。筒内圧力が高くなるということは筒内温度(すなわち、排気ガスの温度)も当然高くなる。
When the mirror cycle control is being performed, the effective compression ratio is reduced, so that the cylinder pressure at the compression top dead center of the
このように、冷却損失が小さくなれば、燃焼行程の後期における排気ガスの温度を比較的高く保つことができ、排気浄化触媒61の早期活性化が可能になる。これにより、エンジン1が始動してから排気浄化触媒61が活性化されるまでの間に車両外部に排出される未燃HCの量を少なくすることができ、エミッション性能の悪化を抑制することができる。
Thus, if the cooling loss is reduced, the temperature of the exhaust gas in the later stage of the combustion stroke can be kept relatively high, and the
また、上記ミラーサイクル制御によって、エンジン本体10の上記有効圧縮比を小さくして、圧縮行程における筒内圧力を小さくすると、気筒11内に供給された燃料が燃焼室16のクレビス部16aに入りにくくなる。つまり、筒内圧力が高い場合には、気筒11内に供給された燃料の一部がクレビス部16aに向かって押さえ付けられるようになり、該燃料がクレビス部16aに入り易くなる。一方で、筒内圧力を低くすると、クレビス部16aに向かう圧力も減少するため、上記燃料がクレビス部16aに入りにくくなる。燃料がクレビス部16aに入りにくくなれば、排気ガス中の未燃HCの量が減少する。この結果、エミッション性能の悪化を抑制することができる。
Further, when the effective compression ratio of the
したがって、エンジン1の冷間始動時において、エンジン本体10の有効圧縮比を小さくするとともに、電動過給機53を作動させることで、エミッション性能の悪化を抑制することができる。
Therefore, when the
さらに、上記ミラーサイクル制御時に電動過給機53を作動させることで、図7に示すように、ポンプ損失を減少させるだけでなく、エネルギーとして回収することができる。すなわち、上記通常制御時には、ピストン15は気筒11内に負圧を生じさせるための仕事をしなければならず、図7の点線におけるメッシュ部分に示すように、ポンプ損失が生じる。一方で、電動過給機53を作動させれば、図7の実線におけるメッシュ部分に示すように、ピストン15の仕事を減らすだけでなく、気筒11内の圧力を上昇させるエネルギーとして回収することができる。
Furthermore, by operating the
そして、本実施形態では、上記所定時間が経過した後、すなわち、排気浄化触媒61が活性状態になった後は、上記ミラーサイクル制御を停止させて、吸気弁21の閉弁時期を進角させる。これにより、気筒11内の排気ガスからエンジン本体10に積極的に熱を伝達させて、エンジン本体10の暖機を行う。エンジン本体10の暖機を早期に行うことができれば、燃焼安定性が早期に向上するため、燃費の向上を図ることができる。
In this embodiment, after the predetermined time has elapsed, that is, after the
さらに、本実施形態では、PCM100は、エンジン本体10の暖機が完了した後、エンジン1をアイドル運転状態にするとともに、吸気弁21の閉弁時期を遅角させて、再び上記ミラーサイクル制御を実行する。これにより、エンジン本体10の暖機が完了した後の状態において、ノッキング等の異常燃焼を抑制しつつ、エンジン1の運転効率を高くする。この後、上記車両の運転者によって上記アクセルペダルが踏み込まれたときには、PCM100は、吸気弁21の閉弁時期を進角させる。アクセル開度に応じたエンジン負荷で運転するためである。
Furthermore, in this embodiment, after the warm-up of the
次に、PCM100によるエンジン1の始動からエンジン本体10を暖機するまでの処理動作を、図8のフローチャートに基づいて説明する。このPCM100の処理動作は、エンジン1に始動要求がある度に実行される。尚、図8で示す制御は、吸気弁21の閉弁時期が遅角された状態でエンジン1が停止された状態から、エンジン1を始動させる場合の制御である。
Next, processing operations from the start of the
最初のステップS101で、PCM100は、各種センサからの信号を読み込み、次のステップS102で、PCM100は、エンジン水温が第1所定温度Tcよりも小さいか否かを判定する。ステップS102の判定がNOであるときには、排気浄化触媒61が活性状態であると推定して、ステップS115に進む一方、ステップS102の判定がYESであるときには、排気浄化触媒61が未活性状態であると推定して、ステップS103に進む。
In the first step S101, the
次のステップS103では、PCM100は、スタータモータとしてのモータジェネレータ70を駆動させる。
In the next step S103, the
続く、ステップS104では、PCM100は、吸気弁21の閉弁時期を進角させ、次のステップS105において、PCM100は燃料噴射を開始させる。
In step S104, the
次のステップS106では、PCM100は、瞬時のエンジン回転速度が所定回転速度以上になったか否かを判定する。ステップS106の判定がNOであるときには、ステップS105に戻る一方、ステップS106の判定がYESであるときには、ステップS107に進む。
In the next step S106, the
上記ステップS107では、PCM100は、上記ミラーサイクル制御を実行するために、吸気弁21の閉弁時期を遅角させ、次のステップS108において、PCM100は電動過給機53を駆動させる。
In step S107, the
続く、上記ステップS109では、PCM100は、触媒温度が活性化温度Ta以上になったか否かを判定する。ステップS109の判定がNOであるときには、ステップS108に戻る一方、ステップS109の判定がYESであるときには、ステップS110に進む。
In step S109, the
次のステップS110では、PCM100は、電動過給機53をアイドル回転状態にする。
In the next step S110, the
続くステップS111では、PCM100は、エンジン本体10の暖機を行うために、吸気弁21の閉弁時期を進角させる。
In the subsequent step S111, the
次のステップS112では、PCM100は、エンジン水温が第2所定温度Tw以上になったか否かを判定する。ステップS112の判定がNOであるときには、エンジン本体10の暖機が完了していないと判定してステップS111に戻る一方、ステップS112の判定がYESであるときには、エンジン本体10の暖機が完了したと判定してステップS113に進む。尚、本実施形態では、第2所定温度Twは、例えば80℃に設定されている。
In the next step S112, the
上記ステップS113では、PCM100は、吸気弁21の閉弁時期を遅角させる。
In step S113, the
次のステップS114では、エンジン1をアイドル運転状態にする。このとき、PCM100は燃料噴射量等を制御することにより、エンジン1(厳密にはエンジン本体10)の回転数を下げて、エンジン1をアイドル運転状態にする。ステップS114の後は、PCM100は処理を終了する。
In the next step S114, the
一方で、ステップS102の判定がNOであるときに進むステップS115では、スタータモータとしてのモータジェネレータ70を駆動させて、次のステップS116において、PCM100は燃料噴射を開始させる。
On the other hand, in step S115 which proceeds when the determination in step S102 is NO, the
続く、ステップS117では、PCM100は、瞬時のエンジン回転速度が所定回転速度以上になったか否かを判定する。ステップS117の判定がNOであるときには、ステップS116に戻る一方、ステップS117の判定がYESであるときには、ステップS118に進む。
In step S117, the
上記ステップS118では、PCM100は、エンジン1をアイドル運転状態にする。このとき、PCM100は燃料噴射量等を制御することにより、エンジン1の回転数を下げて、エンジン1をアイドル運転状態にする。ステップS118の後は、PCM100は処理を終了する。
In step S118, the
上記PCM100の制御による各装置の動作を、図9のタイムチャートにより説明する。ここでは、エンジン1の停止状態から、エンジン1を始動させて、エンジン1をアイドル運転状態にするまでについて説明する。
The operation of each device under the control of the
初期状態において、吸気弁21の開閉時期は遅角されていたとする。この初期状態から、イグニッションスイッチSW8がオンになり、始動要求があると、吸気弁21の開閉時期が進角されるとともに、スタータモータとしてのモータジェネレータ70が駆動される。スタータモータとしてのモータジェネレータ70が駆動された後、一定時間t2が経過するまでは燃料は噴射されない。このため、スタータモータとしてのモータジェネレータ70が駆動された後、上記一定時間t2の間は、エンジン回転速度は略一定になる。
In the initial state, it is assumed that the opening / closing timing of the
スタータモータとしてのモータジェネレータ70が駆動されてから一定時間t2が経過した後、燃料が供給される。これにより、燃料が供給された気筒11内で燃料が燃焼して、エンジン回転速度が上昇する。この後、瞬時のエンジン回転速度が所定回転速度(ここでは瞬時の回転数が800〜900rpmなる速度に設定されている)以上になって、エンジン1の完爆が確認されたときには、スタータモータとしてのモータジェネレータ70が停止される。気筒11内で燃料が燃焼すると、排気ガスが排気浄化触媒61に送られるため、排気浄化触媒61の温度が上昇し始める。
After a certain time t2 has elapsed since the
エンジン1の完爆が確認された後、排気浄化触媒61を早期に暖機すべく、吸気弁21の開閉時期が遅角されるとともに、電動過給機53が駆動される。これにより、温度の高い排気ガスが排気浄化触媒61に供給されて、排気浄化触媒61の温度が上昇する。排気浄化触媒61の暖機を促進している間(つまり、所定期間t1の間)は、PCM100は、エンジン回転数が略一定になるように燃料噴射弁23(燃料噴射量や噴射時期)等を制御する。
After the complete explosion of the
そして、排気浄化触媒61の温度が活性化温度Ta以上になったことが確認された後(所定期間t1経過直後)は、エンジン本体10の暖機を促進すべく、電動過給機53がアイドル運転状態にされるとともに、吸気弁21の開閉時期が進角される。これにより、有効圧縮比が高くなり、圧縮行程においてピストン15が圧縮上死点に位置した際の筒内温度、及び燃焼時の燃焼温度が高くなる。この結果、排気ガスの熱がエンジン本体10に伝達されやすくなり、エンジン本体10の暖機が促進される。
Then, after confirming that the temperature of the
エンジン本体10の暖機が完了した後(エンジン水温が第2所定温度Tw以上になった後)は、吸気弁21の開閉時期を遅角させながら、エンジン回転数を低下させアイドル運転状態にする。尚、先にエンジン回転数を低下させてから、吸気弁21の開閉時期を遅角させるようにしてもよい。
After the warm-up of the
したがって、本実施形態では、PCM100は、排気浄化触媒61の未活性状態が検出又は推定されたときには、エンジン1の始動後から所定期間t1の間は、電動過給機53を作動させるとともに、吸気弁駆動機構30により、上記所定期間t1経過直後に比べてエンジン本体10の有効圧縮比を小さくするように構成されている。これにより、圧縮工程においてピストン15が圧縮上死点に位置するとき筒内温度を低下させることができるとともに、燃焼温度を低下させることができるため、冷却損失を小さくすることができる。また、エンジン本体10の有効圧縮比を小さくすることによる失火のおそれは、電動過給機53を作動させることにより回避することができる。これにより、排気浄化触媒61の早期活性化を促進させることができる。さらに、エンジン本体10の有効圧縮比を小さくすることにより、燃焼室16のクレビス部16aに燃料が入ることを抑制して、排気ガス中の未燃HCの量を減らすことができる。よって、エンジン冷間時のエミッション性能の悪化を抑制することができる。
Therefore, in the present embodiment, when the inactive state of the
ここに開示された技術は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。 The technology disclosed herein is not limited to the above-described embodiment, and can be substituted without departing from the scope of the claims.
例えば、上述の実施形態では、吸気弁21の閉弁時期を遅角させるミラーサイクル制御を実行することでエンジン本体10の有効圧縮比を小さくしていたが、これに限らず、吸気弁21の閉弁時期を進角させたり、圧縮行程で一旦、閉じた吸気弁21を再び開いたり、排気弁22を開いたり、さらには別途、設けた専用の弁を開いて、この専用の弁が開かれている期間の圧縮ストロークをデッドストロークとするようにして、有効圧縮比を低下させるようにしてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the effective compression ratio of the
また、上述の実施形態では、PCM100は、エンジン水温センサSW1の検出結果に基づいて排気浄化触媒61が未活性状態であると推定しているが、これに代えて又はこれに加えて、PCM100は、触媒温度センサSW7の検出結果に基づいて排気浄化触媒61が未活性状態であると検出するようにしてもよい。尚、エンジン水温が第1所定温度Tcよりも小さくかつ触媒温度が活性化温度Ta以上であるときには、排気浄化触媒61を暖機する制御(ミラーサイクル制御及び電動過給機53の駆動、図8のステップS107〜S109)を省略して、エンジン1(厳密にはエンジン本体10)の暖機を行うようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the
さらに、上述の実施形態では、触媒温度が活性化温度Ta以上になってから、エンジン本体10の暖機を行うために、吸気弁21の閉弁時期を進角させるようにしているが、これに限らず、触媒温度が活性化温度Taよりもやや低い温度(例えば、活性化温度Taを300℃に設定している場合には290℃等)以上になった時点で、吸気弁21の閉弁時期を進角させるようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the valve closing timing of the
また、上述の実施形態では、触媒温度に基づいて排気浄化触媒61が活性状態になったことを検出するようにしているが、これに限らず、例えば、触媒温度センサSW7を設けていない場合には、排気浄化触媒61を暖機する制御を開始してから、予め設定した基準時間が経過したときに、PCM100が、排気浄化触媒61が活性状態になったと判定するようにしてもよい。この場合、上記基準時間が所定期間t1に相当することになる。また、触媒温度センサSW7の代わりに、排気通路60における排気浄化触媒61の直下流側の通路における酸素濃度を検出するO2濃度センサを設けて、該O2濃度センサの検出結果に基づいて、PCM100が、排気浄化触媒61が活性状態になったと判定するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the
上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。 The above-described embodiments are merely examples, and the scope of the present disclosure should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present disclosure is defined by the claims, and all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present disclosure.
ここに開示された技術は、吸気通路に電動過給機が配設されたエンジンにおいて、排気浄化触媒の活性化を促進させる場合に有用である。 The technology disclosed herein is useful for accelerating the activation of the exhaust purification catalyst in an engine in which an electric supercharger is disposed in the intake passage.
1 エンジン
10 エンジン本体
11 気筒
15 ピストン
21 吸気弁
30 吸気弁駆動機構(圧縮比調整手段)
50 吸気通路
53 電動過給機
60 排気通路
61 排気浄化触媒
100 PCM(制御手段、排気浄化触媒の活性状態を検出又は推定する手段)
SW1 エンジン水温センサ(排気浄化触媒の活性状態を推定する手段)
SW7 触媒温度センサ(排気浄化触媒の活性状態を検出する手段)
1
50
SW1 engine water temperature sensor (means for estimating the activation state of the exhaust purification catalyst)
SW7 catalyst temperature sensor (means for detecting the activation state of the exhaust purification catalyst)
Claims (3)
吸気弁の開閉よって上記吸気通路と連通可能な気筒を有するエンジン本体と、
上記気筒内に嵌挿されたピストンと、
上記気筒内から排気ガスを排出するための排気通路に設けられた排気浄化触媒と、
上記排気浄化触媒の活性状態を検出又は推定する手段と、
上記エンジン本体の有効圧縮比を変化させる圧縮比調整手段と、
上記エンジンの作動を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記排気浄化触媒の未活性状態が検出又は推定されたときには、上記エンジンの始動後から所定期間の間は、上記電動過給機を作動させるとともに、上記圧縮比調整手段により、上記所定期間の経過直後に比べて上記有効圧縮比を小さくするように構成されていることを特徴とするエンジンの制御装置。 An engine control device in which an electric supercharger is disposed in an intake passage,
An engine body having a cylinder capable of communicating with the intake passage by opening and closing the intake valve;
A piston inserted into the cylinder;
An exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage for exhausting exhaust gas from the cylinder;
Means for detecting or estimating the active state of the exhaust purification catalyst;
Compression ratio adjusting means for changing the effective compression ratio of the engine body;
Control means for controlling the operation of the engine,
When the inactive state of the exhaust purification catalyst is detected or estimated, the control means activates the electric supercharger for a predetermined period from the start of the engine, and the compression ratio adjustment means An engine control apparatus, wherein the effective compression ratio is made smaller than immediately after the predetermined period has elapsed.
上記所定期間は、上記排気浄化触媒が、未活性状態から活性状態になるまでの期間であることを特徴とするエンジンの制御装置。 The engine control device according to claim 1,
The engine control apparatus according to claim 1, wherein the predetermined period is a period until the exhaust purification catalyst changes from an inactive state to an active state.
上記圧縮比調整手段は、上記吸気弁の閉弁時期を調整可能な吸気弁駆動機構であり、
上記制御手段は、上記吸気弁の閉弁時期を上記所定期間の経過直後に比べて遅くすることにより、上記有効圧縮比を小さくするように構成されていることを特徴とするエンジンの制御装置。 The engine control device according to claim 1 or 2,
The compression ratio adjusting means is an intake valve drive mechanism capable of adjusting a closing timing of the intake valve;
The engine control apparatus, wherein the control means is configured to reduce the effective compression ratio by delaying the closing timing of the intake valve as compared with immediately after the predetermined period.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018036300A JP2019152114A (en) | 2018-03-01 | 2018-03-01 | Control device for engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018036300A JP2019152114A (en) | 2018-03-01 | 2018-03-01 | Control device for engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019152114A true JP2019152114A (en) | 2019-09-12 |
Family
ID=67948563
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018036300A Pending JP2019152114A (en) | 2018-03-01 | 2018-03-01 | Control device for engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019152114A (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61187530A (en) * | 1985-02-16 | 1986-08-21 | Toyota Motor Corp | Control method of variable valve timing engine |
JPH05263669A (en) * | 1992-03-23 | 1993-10-12 | Toyota Motor Corp | Internal-combustion engine with mechanical supercharger |
JP2003307134A (en) * | 2002-02-15 | 2003-10-31 | Toyota Motor Corp | Controlling device of internal combustion engine |
JP2004150392A (en) * | 2002-10-31 | 2004-05-27 | Toyota Motor Corp | Control device of internal combustion engine |
JP2005146893A (en) * | 2003-11-11 | 2005-06-09 | Toyota Motor Corp | Internal combustion engine and control method of internal combustion engine |
JP2005188484A (en) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Mitsubishi Motors Corp | Control device of engine with motor-driven supercharger |
WO2009091077A1 (en) * | 2008-01-16 | 2009-07-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Spark ignition type internal combustion engine |
JP2009191686A (en) * | 2008-02-13 | 2009-08-27 | Mazda Motor Corp | Supercharger of engine |
-
2018
- 2018-03-01 JP JP2018036300A patent/JP2019152114A/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61187530A (en) * | 1985-02-16 | 1986-08-21 | Toyota Motor Corp | Control method of variable valve timing engine |
JPH05263669A (en) * | 1992-03-23 | 1993-10-12 | Toyota Motor Corp | Internal-combustion engine with mechanical supercharger |
JP2003307134A (en) * | 2002-02-15 | 2003-10-31 | Toyota Motor Corp | Controlling device of internal combustion engine |
JP2004150392A (en) * | 2002-10-31 | 2004-05-27 | Toyota Motor Corp | Control device of internal combustion engine |
JP2005146893A (en) * | 2003-11-11 | 2005-06-09 | Toyota Motor Corp | Internal combustion engine and control method of internal combustion engine |
JP2005188484A (en) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Mitsubishi Motors Corp | Control device of engine with motor-driven supercharger |
WO2009091077A1 (en) * | 2008-01-16 | 2009-07-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Spark ignition type internal combustion engine |
JP2009191686A (en) * | 2008-02-13 | 2009-08-27 | Mazda Motor Corp | Supercharger of engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009019538A (en) | Control device for cylinder injection type internal combustion engine | |
JP2009197740A (en) | Intake exhaust control method and intake exhaust control device for engine | |
JP2006348861A (en) | Starter of internal combustion engine | |
JP6131840B2 (en) | Control device for compression ignition engine | |
JP2009047138A (en) | Internal combustion engine | |
JP2018096371A (en) | Method and apparatus for controlling engine system | |
JP6213175B2 (en) | Control device for compression ignition engine | |
JP5029517B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP5928251B2 (en) | Spark ignition direct injection engine | |
JP4062884B2 (en) | In-cylinder internal combustion engine | |
JP6835235B2 (en) | Internal combustion engine control method and internal combustion engine control device | |
JP3771101B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP5589673B2 (en) | diesel engine | |
JP2019152114A (en) | Control device for engine | |
JP2004257331A (en) | Engine capable of compression self-ignition operation | |
JP2019152113A (en) | Control method and control device for engine | |
JP2013124636A (en) | Diesel engine | |
JP2005256691A (en) | Control device for gasoline engine with variable nozzle mechanism turbocharger | |
JP2005299408A (en) | Device for raising temperature of engine | |
JP6455584B1 (en) | Engine control device | |
JP6399198B1 (en) | Turbocharged engine | |
JP6296428B2 (en) | Multi-cylinder engine controller | |
JP2005163743A (en) | Internal combustion engine | |
JP7040128B2 (en) | Engine start control | |
JP3994867B2 (en) | Control device for internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210223 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220208 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20220802 |