JP2020016218A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関に関し、特に、排気管に設けられた弁を備える内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly, to an internal combustion engine including a valve provided in an exhaust pipe.
従来、排気管に設けられた弁を備える内燃機関が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 BACKGROUND ART Conventionally, an internal combustion engine including a valve provided in an exhaust pipe has been known (for example, see Patent Document 1).
上記特許文献1には、触媒の下流側で排気管に設けられた排気絞り弁と、排気絞り弁を制御する制御部とを備えるエンジンが開示されている。制御部は、燃焼室での点火後において排気ガスの流量が一定値以上になった場合に、排気絞り弁を閉じる側に移動させる制御を行う。これにより、エンジンは、排気管内(触媒内)の圧力を上昇させて触媒の活性化を図ることにより、触媒によって有害成分の浄化が効果的に行われるようにしている。 Patent Document 1 discloses an engine including an exhaust throttle valve provided in an exhaust pipe on the downstream side of a catalyst, and a control unit that controls the exhaust throttle valve. The control unit performs control to move the exhaust throttle valve to the closing side when the flow rate of the exhaust gas becomes equal to or more than a certain value after ignition in the combustion chamber. As a result, the engine increases the pressure in the exhaust pipe (in the catalyst) to activate the catalyst, so that the catalyst effectively purifies the harmful components.
ここで、上記特許文献1には明示されていないが、内燃機関では一般的に、燃焼室での最初の点火時点では、特に、冷間始動時には、燃焼室内の温度や排気管内の温度が低いため、燃料の霧化を効果的に行うことが困難である。このため、燃焼室での最初の点火直後に排気ガスが比較的排出されやすい状況になっている。上記特許文献1に記載された内燃機関では、燃焼室での点火後で排気ガスの流量が大きくなった場合に、排気ガスを低減することはできるが、燃焼室での最初の点火直後の排気ガスを低減することはできないという問題点がある。 Here, although not explicitly described in Patent Document 1, in an internal combustion engine, the temperature in the combustion chamber and the temperature in the exhaust pipe are generally low at the time of the first ignition in the combustion chamber, particularly during cold start. Therefore, it is difficult to effectively atomize the fuel. Therefore, the exhaust gas is relatively easily discharged immediately after the first ignition in the combustion chamber. In the internal combustion engine described in Patent Document 1, when the flow rate of exhaust gas increases after ignition in the combustion chamber, the exhaust gas can be reduced. There is a problem that gas cannot be reduced.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、冷間始動時にも、燃焼室での最初の点火直後の排気ガスを低減することが可能な内燃機関を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce exhaust gas immediately after the first ignition in a combustion chamber even during a cold start. It is to provide a possible internal combustion engine.
上記目的を達成するために、この発明の一の局面における内燃機関は、内燃機関本体に接続される排気管と、排気管に設けられ、排気管を開閉することにより、排気管を通過する排気の流量を調整する調整弁と、吸気弁および排気弁を含む可動弁の開閉タイミングを調整可能な可変動弁機構と、内燃機関本体の燃焼室に燃料を供給して最初に点火するまでの期間に、調整弁の開度を小さくする制御を行うとともに、排気管内の排気の圧力および燃焼室内の圧力の少なくとも一方を高くするように、調整弁の開度を小さくした状態で、可変動弁機構によりの可動弁の開閉タイミングを調整する制御を行う制御部とを備える。 In order to achieve the above object, an internal combustion engine according to one aspect of the present invention includes an exhaust pipe connected to an internal combustion engine main body, and an exhaust pipe provided in the exhaust pipe, the exhaust pipe passing through the exhaust pipe by opening and closing the exhaust pipe. An adjustable valve that adjusts the flow rate of air, a variable valve mechanism that can adjust the opening and closing timing of a movable valve including an intake valve and an exhaust valve, and a period until fuel is supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine body and first ignited In addition, while performing control to reduce the opening of the adjustment valve, the variable valve mechanism with the opening of the adjustment valve reduced such that at least one of the pressure of the exhaust gas in the exhaust pipe and the pressure in the combustion chamber is increased. And a controller for controlling the opening / closing timing of the movable valve according to the above.
この発明の一の局面による内燃機関では、上記のように構成することにより、内燃機関本体の燃焼室に燃料を供給して最初に点火する(初爆)までの期間に、調整弁を閉じて、吸気を燃焼室内に留めておくことができるので、燃焼室内(気筒内)の圧力を効果的に高めることができる。また、可変動弁機構により燃焼室内(気筒内)の圧力を高めることが可能な最適なバルブタイミングに調整することができる。その結果、燃焼室内(気筒内)の温度を効果的に高めることができるので、冷間始動時にも、最初の点火前に燃料の霧化を効果的に行うことができる。したがって、冷間始動時にも、燃焼室での最初の点火直後の排気ガスを低減することができる。また、排気管内の排気の圧力を高めることによって、排気管内の排気の温度を高めることができるので、排気管内に配置された触媒の温度を高めて触媒を活性化することができる。 In the internal combustion engine according to one aspect of the present invention, with the configuration described above, the regulating valve is closed during a period until fuel is supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine main body and first ignited (first explosion). Since the intake air can be kept in the combustion chamber, the pressure in the combustion chamber (in the cylinder) can be effectively increased. Further, it is possible to adjust the valve timing to an optimum value capable of increasing the pressure in the combustion chamber (in the cylinder) by the variable valve mechanism. As a result, since the temperature in the combustion chamber (in the cylinder) can be effectively increased, the atomization of the fuel can be effectively performed before the first ignition even during the cold start. Therefore, even during a cold start, the exhaust gas immediately after the first ignition in the combustion chamber can be reduced. In addition, since the temperature of the exhaust gas in the exhaust pipe can be increased by increasing the pressure of the exhaust gas in the exhaust pipe, the temperature of the catalyst disposed in the exhaust pipe can be increased to activate the catalyst.
上記一の局面による内燃機関において、好ましくは、排気管に設けられる触媒をさらに備え、調整弁は、触媒の下流側に配置されている。 The internal combustion engine according to the above aspect preferably further includes a catalyst provided in the exhaust pipe, and the regulating valve is disposed downstream of the catalyst.
このように構成すれば、内燃機関本体の燃焼室に燃料を供給して最初に点火するまでの期間に、調整弁を閉じて、吸気を燃焼室内だけでなく、触媒内にも留めておくことができるので、燃焼室内(気筒内)および触媒内の圧力を効果的に高めることができる。その結果、燃焼室内(気筒内)および触媒内の温度を効果的に高めることができるので、冷間始動時にも、最初の点火前に燃料の霧化を効果的に行うことができるとともに、始動初期から触媒を活性化させた状態で排気ガスの浄化を効果的に行うことができる。したがって、冷間始動時にも、燃焼室での最初の点火直後の排気ガスをより低減することができる。 With this configuration, during the period from when fuel is supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine body to when the fuel is first ignited, the regulating valve is closed, and the intake air is retained not only in the combustion chamber but also in the catalyst. Therefore, the pressure in the combustion chamber (in the cylinder) and in the catalyst can be effectively increased. As a result, the temperature in the combustion chamber (in the cylinder) and in the catalyst can be effectively increased, so that even during a cold start, the fuel can be effectively atomized before the first ignition, and the starting can be performed. It is possible to effectively purify the exhaust gas while the catalyst is activated from the beginning. Therefore, even during a cold start, the exhaust gas immediately after the first ignition in the combustion chamber can be further reduced.
上記一の局面による内燃機関において、好ましくは、制御部は、燃焼室に燃料を供給して最初に点火するまでの期間に、調整弁の開度を小さくした状態で、可変動弁機構により上死点よりも早いタイミングで排気弁を閉じるように構成されている。 In the internal combustion engine according to the one aspect, preferably, the control unit controls the variable valve mechanism to increase the opening degree of the regulating valve during a period from when the fuel is supplied to the combustion chamber to when the ignition is performed for the first time. The exhaust valve is closed at a timing earlier than the dead center.
このように構成すれば、ピストンが上死点に達した直後から下死点に向かう際に、排気管内から燃焼室内に排気が逆流するのを防止し、さらには、燃焼室から吸気管に逆流するのを防止することができる。 With this configuration, it is possible to prevent exhaust gas from flowing backward from the exhaust pipe into the combustion chamber when the piston moves to the bottom dead center immediately after reaching the top dead center, and further, to flow backward from the combustion chamber to the intake pipe. Can be prevented.
上記一の局面による内燃機関において、好ましくは、制御部は、燃焼室に燃料を供給して最初に点火するまでの期間に、調整弁の開度を小さくした状態で、可変動弁機構により吸気弁と排気弁とを互いに重ならないタイミングで開状態にするように構成されている。 In the internal combustion engine according to the one aspect, preferably, the control unit controls the intake air by the variable valve operating mechanism in a state in which the opening degree of the adjustment valve is small during a period from when the fuel is supplied to the combustion chamber to when the ignition is performed for the first time. The valve and the exhaust valve are configured to be opened at a timing not overlapping with each other.
このように構成すれば、吸気弁と排気弁とが同時に開かれるオーバーラップをなくすことができるので、燃焼室から調整弁までの排気管内、および、燃焼室内から、高圧の排気が吸気管に吹き返すのを抑制することができる。 With this configuration, it is possible to eliminate the overlap in which the intake valve and the exhaust valve are simultaneously opened, so that high-pressure exhaust is blown back to the intake pipe from within the exhaust pipe from the combustion chamber to the regulating valve and from the combustion chamber. Can be suppressed.
上記一の局面による内燃機関において、好ましくは、制御部は、モータにより内燃機関本体を始動させる期間に、調整弁の開度を小さくするように構成されている。 In the internal combustion engine according to the one aspect described above, preferably, the control unit is configured to reduce the opening of the regulating valve during a period in which the internal combustion engine body is started by the motor.
このように構成すれば、モータリング期間またはクランキング期間において、燃焼室内(気筒内)の圧力を効果的に高めることができる。 With this configuration, the pressure in the combustion chamber (in the cylinder) can be effectively increased during the motoring period or the cranking period.
上記一の局面による内燃機関において、好ましくは、制御部は、燃焼室に燃料を供給して最初に点火するまでの期間に、調整弁の開度を全閉状態にする制御を行うとともに、調整弁の全閉により排気管を封止した状態で、可変動弁機構によりの可動弁の開閉タイミングを調整する制御を行うように構成されている。 In the internal combustion engine according to the one aspect, preferably, the control unit controls the opening degree of the adjustment valve to a fully closed state during a period until fuel is supplied to the combustion chamber and the ignition is performed for the first time. In a state in which the exhaust pipe is sealed by fully closing the valve, control is performed to adjust the opening / closing timing of the movable valve by the variable valve mechanism.
このように構成すれば、調整弁の開度を全閉にすることで、調整弁の下流側への排気の流れを確実に遮断することができるので、燃焼室内(気筒内)および排気管内の圧力をより効果的に高めることができる。 With this configuration, by completely closing the opening of the regulating valve, the flow of exhaust gas to the downstream side of the regulating valve can be surely shut off, so that the combustion chamber (in the cylinder) and the exhaust pipe The pressure can be increased more effectively.
なお、本出願では、上記一の局面による内燃機関において、以下のような構成も考えられる。 In the present application, the following configuration is also conceivable in the internal combustion engine according to the above aspect.
(付記項1)
すなわち、上記一の局面による内燃機関において、制御部は、内燃機関本体を冷間始動させる際に、調整弁の開度を小さくするように構成されている。
(Appendix 1)
That is, in the internal combustion engine according to the one aspect described above, the control unit is configured to reduce the opening of the regulating valve when the internal combustion engine body is cold started.
このように構成すれば、最初の点火時において、燃焼室内(気筒内)の温度が特に低くなりやすい冷間始動の際に、燃焼室内(気筒内)の温度を効果的に高めることができる。 With this configuration, at the time of the first ignition, the temperature in the combustion chamber (in the cylinder) can be effectively increased at the time of a cold start in which the temperature in the combustion chamber (in the cylinder) tends to be particularly low.
(付記項2)
また、上記触媒を備える内燃機関において、触媒は、第1触媒と、第1触媒の下流側に配置される第2触媒とを含み、調整弁は、第1触媒の上流側に配置される第1調整弁と、第1触媒と第2触媒との間に配置される第2調整弁と、第2触媒の下流側に配置される第3調整弁とを含む。
(Appendix 2)
Further, in the internal combustion engine provided with the catalyst, the catalyst includes a first catalyst and a second catalyst disposed downstream of the first catalyst, and the regulating valve includes a first catalyst disposed upstream of the first catalyst. It includes a first regulating valve, a second regulating valve arranged between the first catalyst and the second catalyst, and a third regulating valve arranged downstream of the second catalyst.
このように構成すれば、気筒、第1触媒および第2触媒の下流側に、それぞれ、第1調整弁、第2調整弁および第3調整弁を配置することができるので、気筒内、第1触媒および第2触媒の温度を効果的に高めることができる。 According to this structure, the first adjustment valve, the second adjustment valve, and the third adjustment valve can be disposed downstream of the cylinder, the first catalyst, and the second catalyst, respectively. The temperatures of the catalyst and the second catalyst can be effectively increased.
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[実施形態]
図1〜図6を参照して、一実施形態によるエンジン1(内燃機関の一例)の構成について説明する。
[Embodiment]
A configuration of an engine 1 (an example of an internal combustion engine) according to an embodiment will be described with reference to FIGS.
図1に示すように、本実施形態のエンジン1は、ハイブリット車10に組み込まれている。
As shown in FIG. 1, the engine 1 of the present embodiment is incorporated in a
エンジン1は、エンジン本体2(内燃機関本体の一例)と、可変動弁機構3と、エンジン本体2の下流側に接続される排気管4と、排気管4に設けられる触媒5と、排気管4に設けられる調整弁6と、ECU(Engine Control Unit)7(制御部の一例)とを備えている。また、ハイブリット車10のエンジン1には、モータリングを行うための電気モータ8(モータの一例)が設けられている。
The engine 1 includes an engine main body 2 (an example of an internal combustion engine main body), a
図2に示すように、エンジン本体2は、シリンダブロック21と、シリンダブロック21の上部に取り付けられるシリンダヘッド22とを含んでいる。シリンダブロック21は、燃焼室23が内側に設けられた気筒24を有している。エンジン本体2内には、クランクシャフト(図示せず)が配置されている。エンジン1は、クランクシャフトの動力によりカムシャフト25aおよび25bを回転させることにより、吸気弁26aおよび排気弁26bをそれぞれ開閉する。
As shown in FIG. 2, the engine
可変動弁機構3は、燃焼室23の吸気弁26aおよび排気弁26bの開閉タイミングを調整可能に構成されている。詳細には、可変動弁機構3は、吸気弁26aおよび排気弁26bの開閉のタイミングをずらすために、カムシャフト25aおよび25bの回転をそれぞれ独立して遅角方向または進角方向にずらすように構成されている。
The
すなわち、可変動弁機構3は、吸気弁26aの開くタイミング(以下、IVO(Intake Valve Open))および閉じるタイミング(以下、IVC(Intake Valve Close))を、共に早めるか、または、共に遅らせるように構成されている。
In other words, the
また、可変動弁機構3は、排気弁26bの開くタイミング(以下、EVO(Exhaust Valve Open))および閉じるタイミング(以下、EVC(Exhaust Valve Close))を、共に早めるか、または、共に遅らせるように構成されている。なお、可変動弁機構3は、ECU7による制御の下、駆動されるように構成されている。
Further, the
排気管4は、排気弁26bを介して燃焼室23から排出された排気ガスを外部(大気)に放出するように構成されている。排気管4の下流側には、マフラーM(図1参照)が設けられている。
The exhaust pipe 4 is configured to discharge the exhaust gas discharged from the
触媒5は、排気管4に設けられている。触媒5は、第1触媒51と、第1触媒51の下流側に配置される第2触媒52との2つを含んでいる。第1触媒51と第2触媒52とは、2段階で排気ガスに含まれる有害成分を浄化するように構成されている。これにより、触媒5は、有害物質が大気に排出されるのをより確実に低減している。なお、第1触媒51および第2触媒52は、共に、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)および窒素酸化物(NOx)を同時に取り除くことが可能な3元触媒により形成されている。
The
調整弁6は、排気管4に設けられている。調整弁6は、第1触媒51の下流側で、かつ、第2触媒52の上流側に配置されている。調整弁6は、開閉することにより、排気管4を通過する排気の流量を調整するように構成されている。調整弁6は、エンジン本体2の燃焼室23に燃料を供給して最初に点火するまでの期間に、閉状態(僅かな排気を保持しながら開度が小さくなるような状態)に調整されるように構成されている。その結果、調整弁6を下流側に通過する排気量が制限され、調整弁6の上流側(気筒24や第1触媒51内)の圧力が上昇する。すなわち、調整弁6の上流側(気筒24や第1触媒51内)の温度が上昇する。なお、調整弁6は、ECU7による制御の下、駆動されるように構成されている。
The adjustment valve 6 is provided in the exhaust pipe 4. The regulating valve 6 is disposed downstream of the
ECU7は、エンジン1の各部を制御するように構成されている。ここで、本実施形態では、ECU7は、エンジン本体2の燃焼室23に燃料を供給して最初に点火するまでの期間に、調整弁6の開度を小さくする制御を行うとともに、排気管4内の排気の圧力および燃焼室23内の圧力を高くするように、調整弁6の開度を小さくした状態で、可変動弁機構3により可動弁(吸気弁26aおよび排気弁26bの少なくとも一方)の開閉タイミングを調整する制御を行うように構成されている。
The ECU 7 is configured to control each part of the engine 1. Here, in the present embodiment, the ECU 7 controls the opening degree of the regulating valve 6 to be small during a period from the time when fuel is supplied to the
すなわち、ECU7は、エンジン本体2の燃焼室23に燃料を供給して最初に点火するまでの期間に、予め、気筒24内(燃焼室23内)および第1触媒51の温度を所定の温度まで高めておく制御を行うように構成されている。
That is, the ECU 7 raises the temperature of the inside of the cylinder 24 (the inside of the combustion chamber 23) and the temperature of the
このようなECU7の制御により、エンジン本体2および第1触媒51から排出される初期の排気ガスを低減することができる。
Under the control of the ECU 7, the initial exhaust gas discharged from the
詳細には、調整弁6および可変動弁機構3の制御により、エンジン1は、エンジン本体2の燃焼室23に燃料を供給して最初に点火する際における気筒24内(燃焼室23内)および第1触媒51の温度が比較的低い場合よりも、最初の点火直後の期間におけるエンジン本体2からの有害成分(PM(Particulate Matter)やHC(炭化水素)など)の排出を、低減することが可能である。
More specifically, under the control of the adjustment valve 6 and the
また、調整弁6および可変動弁機構3の制御により、エンジン1は、エンジン本体2の燃焼室23に燃料を供給して最初に点火する際における気筒24内(燃焼室23内)および第1触媒51の温度が比較的低い場合よりも、最初の点火直後の期間における第1触媒51から浄化しきれずに排出される有害成分の量を、低減することが可能である。
Further, under the control of the regulating valve 6 and the
なお、エンジン本体2の燃焼室23に燃料を供給して最初に点火するまでの期間とは、少なくとも、電気モータ8(図1参照)によるモータリングが行われる期間に含まれる期間である。すなわち、ECU7は、電気モータ8によりエンジン本体2を始動させる期間内に、調整弁6の開度を小さくするように構成されている。また、ECU7は、電気モータ8によりエンジン本体2を始動させる期間内に、可変動弁機構3による可動弁(吸気弁26a、排気弁26b)の開閉タイミングを所定の開閉タイミングに変更するように構成されている。なお、所定の開閉タイミングとは、エンジン1始動後の定常運転時の開閉タイミングとは異なるタイミングである。
The period from the time when fuel is supplied to the
また、ECU7は、上記のような調整弁6および可変動弁機構3の制御を、エンジン本体2を冷間始動させる際に行う。すなわち、ECU7は、エンジン本体2を冷間始動させる際に、調整弁6の開度を小さくするように構成されている。また、ECU7は、エンジン本体2を冷間始動させる際に、可変動弁機構3による可動弁(吸気弁26a、排気弁26b)の開閉タイミングを所定の開閉タイミングに変更するように構成されている。
The ECU 7 controls the adjustment valve 6 and the
また、ECU7は、燃焼室23に燃料を供給して最初に点火するまでの期間に、調整弁6の開度を小さくした状態で、可変動弁機構3により上死点(TDC)よりも早いタイミングで排気弁26bを閉じるように構成されている。
Further, the ECU 7 operates earlier than the top dead center (TDC) by the
さらに、ECU7は、原則として、燃焼室23に燃料を供給して最初に点火するまでの期間に、調整弁6の開度を小さくした状態で、可変動弁機構3により吸気弁26aと排気弁26bとを互いに重ならないタイミングで開状態にするように構成されている。すなわち、ECU7は、原則として、可変動弁機構3により、燃焼室23への吸気、および、燃焼室23からの排気が同じタイミングで行われるオーバーラップをなくす制御を行うように構成されている。
Further, in principle, the ECU 7 controls the
なお、ECU7は、エンジン本体2の燃焼室23に燃料を供給して最初に点火するまでの期間における調整弁6および可変動弁機構3の制御を、所定の推定ロジックに基づいて、終了するように構成されている。推定ロジックとは、たとえば、制御開始前の環境温度やボア壁面温度などの温度条件と、エンジン1のサイクル数(制御時間)などとの関係を示すマップである。このように推定ロジックを用いることによって、ECU7は、温度センサなどを確認することなく、調整弁6および可変動弁機構3の制御を終了することが可能となる。
The ECU 7 terminates the control of the regulating valve 6 and the
(バルブタイミングについて)
次に、図3を参照して、バルブタイミング(ECU7による可変動弁機構3を介した吸気弁26aおよび排気弁26bの開閉タイミング)について説明する。
(About valve timing)
Next, valve timing (opening / closing timing of the
ECU7は、エンジン本体2の燃焼室23に燃料を供給して最初に点火するまでの期間に、調整弁6の開度を小さくした状態で、可変動弁機構3によりの吸気弁26aおよび排気弁26bの開閉タイミングを、図3(a)に示す第1バルブタイミング設定に設定するように構成されている。第1バルブタイミング設定とは、IVOをa11度、IVCをa12度、EVOをa13度、EVCをa14度とする設定である。
The ECU 7 controls the
なお、第1バルブタイミング設定ではなく、ECU7は、可変動弁機構3によりの吸気弁26aおよび排気弁26bの開閉タイミングを、図3(b)に示す第2バルブタイミング設定に設定するように構成されていてもよい。第2バルブタイミング設定とは、IVOをa21度、IVCをa22度、EVOをa13度、EVCをa14度とする設定である。a21およびa22は、それぞれ、a11およびa12よりも遅角側の角度である。
Note that, instead of the first valve timing setting, the ECU 7 is configured to set the opening / closing timing of the
また、第1および第2バルブタイミング設定ではなく、ECU7は、可変動弁機構3によりの吸気弁26aおよび排気弁26bの開閉タイミングを、図3(c)に示す第3バルブタイミング設定に設定するように構成されていてもよい。第3バルブタイミング設定とは、IVOをa31度、IVCをa32度、EVOをa13度、EVCをa14度とする設定である。a31およびa32は、それぞれ、a11およびa12よりも進角側の角度である。
Further, instead of setting the first and second valve timings, the ECU 7 sets the opening / closing timing of the
なお、第3バルブタイミング設定は、第1および第2バルブタイミング設定とは異なり、オーバーラップを有したバルブタイミングである。 Note that the third valve timing setting is different from the first and second valve timing settings, and is an overlapping valve timing.
次に、図4を参照して、第1〜第3バルブタイミング設定の各々についてのシミュレーション結果について説明する。なお、シミュレーション条件として、環境温度(外気温度)25℃、電気モータ8(図1参照)によるモータリング時の回転数1800rpm、スロットル開度を全開に設定した。 Next, simulation results for each of the first to third valve timing settings will be described with reference to FIG. As the simulation conditions, the ambient temperature (outside air temperature) was set at 25 ° C., the number of revolutions at the time of motoring by the electric motor 8 (see FIG. 1) was 1800 rpm, and the throttle opening was fully opened.
まず、クランク角度と気筒24内の圧力との関係について説明する。シミュレーションでは、気筒24内の圧力は、概して、TDC(上死点)0度の前後と、BDC(下死点)180度からTDC360度の付近において、各設定共に高くなっている。また、第1バルブタイミング設定、第2バルブタイミング設定、第3バルブタイミング設定の順に圧力が低くなる、という結果が得られた。したがって、クランク角度と気筒24内の圧力との関係では、オーバーラップがなく、かつ、排気弁26bを閉じるタイミングと吸気弁26aを開くタイミングとが近くなるバルブタイミングが好ましいことが分かる。
First, the relationship between the crank angle and the pressure in the
次に、図5を参照して、エンジン1のサイクル数と気筒24内の圧力との関係について説明する。シミュレーションでは、第1バルブタイミング設定、第2バルブタイミング設定、第3バルブタイミング設定の順に圧力が低くなる、という結果が得られた。したがって、オーバーラップがなく、かつ、排気弁26bを閉じるタイミングと吸気弁26aを開くタイミングとが近くなるバルブタイミングが好ましいことが分かる。
Next, the relationship between the number of cycles of the engine 1 and the pressure in the
次に、図5および図6を参照して、気筒24内の圧力と気筒24内の温度との関係について説明する。図6は、エンジン1のサイクル数と気筒24内の温度との関係を示したグラフである。図6を参照して、シミュレーションでは、第1バルブタイミング設定、第2バルブタイミング設定、第3バルブタイミング設定の順に温度が低くなる、という結果が得られた。すなわち、第1〜第3バルブタイミング設定において、サイクル数および気筒24内の圧力の相関と、サイクル数および気筒24内の温度の相関とは、同様であることが分かった。したがって、気筒24内の圧力が高い程、気筒24内の温度が高くなることが分かる。なお、オーバーラップがある場合、吸気管への吹き返しにより吸気ポートの温度を上昇させることができる(暖機することができる)。
Next, the relationship between the pressure in the
(本実施形態の効果)
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of this embodiment)
In the present embodiment, the following effects can be obtained.
本実施形態では、上記のように、エンジン本体2の燃焼室23に燃料を供給して最初に点火するまでの期間に、調整弁6を閉じて、吸気を燃焼室23内に留めておくことができるので、燃焼室23内(気筒内)の圧力を効果的に高めることができる。その結果、燃焼室23内(気筒内)の温度を効果的に高めることができるので、冷間始動時にも、最初の点火前に燃料の霧化を効果的に行うことができる。したがって、冷間始動時にも、燃焼室23での最初の点火直後の排気ガスを低減することができる。また、排気管4内の排気の圧力を高めることによって、排気管4内の排気の温度を高めることができるので、排気管4内に配置された触媒5の温度を高めて触媒を活性化することができる。
In the present embodiment, as described above, during the period from when fuel is supplied to the
本実施形態では、上記のように、排気管4に設けられる触媒5をさらに備え、調整弁6は、触媒5の下流側に配置されている。これにより、エンジン本体2の燃焼室23に燃料を供給して最初に点火するまでの期間に、調整弁6を閉じて、吸気を燃焼室23内だけでなく、触媒5内にも留めておくことができるので、燃焼室23内(気筒内)および触媒5内の圧力を効果的に高めることができる。その結果、燃焼室23内(気筒内)および触媒5内の温度を効果的に高めることができるので、冷間始動時にも、最初の点火前に燃料の霧化を効果的に行うことができるとともに、始動初期から触媒5を活性化させた状態で排気ガスの浄化を効果的に行うことができる。したがって、冷間始動時にも、燃焼室23での最初の点火直後の排気ガスをより低減することができる。
In the present embodiment, as described above, the
本実施形態では、上記のように、ECU7は、燃焼室23に燃料を供給して最初に点火するまでの期間に、調整弁6の開度を小さくした状態で、可変動弁機構3により上死点よりも早いタイミングで排気弁26bを閉じるように構成されている。これにより、ピストンが上死点に達した直後から下死点に向かう際に、排気管4内から燃焼室23内に排気が逆流するのを防止し、さらには、燃焼室23から吸気管に逆流するのを防止することができる。
In the present embodiment, as described above, the ECU 7 operates the
本実施形態では、上記のように、ECU7は、燃焼室23に燃料を供給して最初に点火するまでの期間に、調整弁6の開度を小さくした状態で、可変動弁機構3により吸気弁26aと排気弁26bとを互いに重ならないタイミングで開状態にするように構成されている。これにより、吸気弁26aと排気弁26bとが同時に開かれるオーバーラップをなくすことができるので、燃焼室23から調整弁6までの排気管4内、および、燃焼室23内から、高圧の排気が吸気管に吹き返すのを抑制することができる。
In the present embodiment, as described above, the ECU 7 controls the intake valve by the
本実施形態では、上記のように、ECU7は、電気モータ8によりエンジン本体2を始動させる期間に、調整弁6の開度を小さくするように構成されている。これにより、モータリング期間において、燃焼室23内(気筒内)の圧力を効果的に高めることができる。
In the present embodiment, as described above, the ECU 7 is configured to reduce the opening of the regulating valve 6 during the period when the
本実施形態では、上記のように、ECU7は、燃焼室23に燃料を供給して最初に点火するまでの期間に、調整弁6の開度を全閉状態にする制御を行うとともに、調整弁6の全閉により排気管4を封止した状態で、可変動弁機構3によりの可動弁の開閉タイミングを調整する制御を行うように構成されている。これにより、調整弁6の開度を全閉にすることで、調整弁6の下流側への排気の流れを確実に遮断することができるので、燃焼室23内(気筒内)の圧力および排気管4内をより効果的に高めることができる。
In the present embodiment, as described above, the ECU 7 controls the opening of the regulating valve 6 to the fully closed state during a period from the time when fuel is supplied to the
[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
[Modification]
It should be understood that the embodiments disclosed this time are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description of the embodiments, and includes all modifications (modifications) within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
たとえば、上記実施形態では、第1触媒と第2触媒との間に位置する単一の調整弁を備えるようにエンジンを構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、図7に示す変形例のように、第1触媒51の上流側と、第1触媒51と第2触媒52との間と、第2触媒52の下流側とに位置する3つの調整弁(第1調整弁61(調整弁の一例)、第2調整弁62(調整弁の一例)、第3調整弁63(調整弁の一例))を備えるようにエンジン201を構成してもよい。この場合、上流側の調整弁から順(第1調整弁61、第2調整弁62、第3調整弁63の順)に開弁する。
For example, in the above-described embodiment, an example has been described in which the engine is configured to include the single regulating valve located between the first catalyst and the second catalyst, but the present invention is not limited to this. In the present invention, for example, as in a modified example shown in FIG. 7, it is located on the upstream side of the
この他、第1触媒の上流側のみに調整弁を備えるようにエンジンを構成してもよい。また、第2触媒の下流側のみに調整弁を備えるようにエンジンを構成してもよい。 In addition, the engine may be configured such that the regulating valve is provided only on the upstream side of the first catalyst. Further, the engine may be configured such that the regulating valve is provided only on the downstream side of the second catalyst.
また、上記実施形態では、2つの触媒を備える例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、1つまたは3つ以上の触媒を備えていてもよい。 Further, in the above embodiment, an example in which two catalysts are provided has been described, but the present invention is not limited to this. In the present invention, one or three or more catalysts may be provided.
また、上記実施形態では、ECUにより、排気を保持しながら調整弁の開度が小さくなるように調整した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ECUにより、調整弁を全閉状態にしてもよい。 Further, in the above-described embodiment, an example was described in which the opening degree of the adjustment valve was reduced by the ECU while holding the exhaust gas, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the regulating valve may be fully closed by the ECU.
また、上記実施形態では、電気モータによるモータリングの際に、ECUによる調整弁および可変動弁機構の制御を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、セルモータ(モータの一例)によるクランキングの際に、ECUによる調整弁および可変動弁機構の制御を行ってもよい。 Further, in the above embodiment, the example in which the ECU controls the adjustment valve and the variable valve mechanism during motoring by the electric motor has been described, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the ECU may control the regulating valve and the variable valve mechanism during cranking by the cell motor (an example of the motor).
また、上記実施形態では、冷間始動時に、ECUによる調整弁および可変動弁機構の制御を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷間始動時の環境温度よりも高い温度環境にある際に、ECUによる調整弁および可変動弁機構の制御を行ってもよい。 Further, in the above embodiment, the example in which the ECU controls the adjustment valve and the variable valve mechanism at the time of the cold start has been described, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the control of the regulating valve and the variable valve mechanism by the ECU may be performed when the temperature environment is higher than the environment temperature at the time of the cold start.
また、上記実施形態では、3つのバルブタイミング設定を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、上記示した3つのバルブタイミング設定以外のバルブタイミング設定で可変動弁機構の制御を行ってもよい。 Further, in the above embodiment, three valve timing settings are shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the variable valve mechanism may be controlled by setting the valve timing other than the three valve timings described above.
また、上記実施形態では、最初に点火するまでの調整弁および可変動弁機構の制御を、所定の推定ロジックに基づいて終了するように、ECU(制御部)を構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、燃焼室内の壁面温度を測定可能な温度センサなどの各種センサを設け、最初に点火するまでの調整弁および可変動弁機構の制御を、温度センサなどの各種センサの測定結果などに基づいて終了するように、ECU(制御部)を構成してもよい。 Further, in the above-described embodiment, an example is described in which the ECU (control unit) is configured so that control of the adjustment valve and the variable valve mechanism until the first ignition is completed based on a predetermined estimation logic. The present invention is not limited to this. In the present invention, for example, various sensors such as a temperature sensor capable of measuring the wall surface temperature in the combustion chamber are provided, and the control of the adjustment valve and the variable valve mechanism until the first ignition is performed. The ECU (control unit) may be configured to end based on the above.
1、201 エンジン(内燃機関)
2 エンジン本体(内燃機関本体)
3 可変動弁機構
4 排気管
5 触媒
6 調整弁
7 ECU(制御部)
8 電気モータ(モータ)
23 燃焼室
26a 吸気弁
26b 排気弁
51 第1触媒(触媒)
52 第2触媒(触媒)
61 第1調整弁(調整弁)
62 第2調整弁(調整弁)
63 第3調整弁(調整弁)
1,201 engine (internal combustion engine)
2 Engine body (internal combustion engine body)
3 Variable valve mechanism 4
8 Electric motor (motor)
23
52 Second catalyst (catalyst)
61 1st regulating valve (regulating valve)
62 Second regulating valve (regulating valve)
63 3rd regulating valve (regulating valve)
Claims (6)
前記排気管に設けられ、前記排気管を開閉することにより、前記排気管を通過する排気の流量を調整する調整弁と、
吸気弁および排気弁を含む可動弁の開閉タイミングを調整可能な可変動弁機構と、
前記内燃機関本体の燃焼室に燃料を供給して最初に点火するまでの期間に、前記調整弁の開度を小さくする制御を行うとともに、前記排気管内の排気の圧力および前記燃焼室内の圧力の少なくとも一方を高くするように、前記調整弁の開度を小さくした状態で、前記可変動弁機構によりの前記可動弁の開閉タイミングを調整する制御を行う制御部とを備える、内燃機関。 An exhaust pipe connected to the internal combustion engine body;
An adjusting valve that is provided on the exhaust pipe and adjusts a flow rate of exhaust gas that passes through the exhaust pipe by opening and closing the exhaust pipe;
A variable valve mechanism capable of adjusting the opening / closing timing of a movable valve including an intake valve and an exhaust valve;
During the period from the time when fuel is supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine body to the time when ignition is performed for the first time, control is performed to reduce the opening of the regulating valve, and the pressure of exhaust gas in the exhaust pipe and the pressure of An internal combustion engine comprising: a control unit that performs control to adjust opening / closing timing of the movable valve by the variable valve mechanism in a state where the opening degree of the adjustment valve is reduced so that at least one of the adjustment valves is increased.
前記調整弁は、前記触媒の下流側に配置されている、請求項1に記載の内燃機関。 Further comprising a catalyst provided in the exhaust pipe,
The internal combustion engine according to claim 1, wherein the regulating valve is arranged downstream of the catalyst.
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