JP2020033898A - エンジン燃焼制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃費およびエミッションの悪化を抑制することができるエンジン燃焼制御装置を提供する。【解決手段】エンジン燃焼制御装置10は、吸気通路102のEGRガス合流箇所から複数の気筒111〜114までの間に設けられる整流部としての熱交換器11を備える。熱交換器11は、複数の気筒111〜114に供給される吸気を、複数の気筒111〜114間の燃焼ばらつきが抑制されるように整流する。このように熱交換器11が気筒111〜114間の燃焼ばらつきを抑制することにより、燃費およびエミッションの悪化を抑制することができる。【選択図】図1
Description
本発明は、エンジン燃焼制御装置に関する。
従来、冷凍装置を用いてエンジンの吸気を冷却する吸気冷却システムが知られている。特許文献1には、冷凍装置の冷媒でインタークーラの冷却水を冷却する吸気冷却システムが開示されている。このシステムでは、主に車両加速時における冷却遅れ対策として、蓄冷容器に冷却水を貯留している。
ところで、EGR装置(Exhaust Gas Recirculation)を備えたエンジンシステムにおいて、EGRガスは、吸気マニホールドと排気マニホールドとの圧力差を利用して吸気通路に導入される。そのため、一般的には、EGRガスの合流箇所は、合流後の圧損要素が少なくなるように吸気マニホールドのすぐ上流に設けられる。このような位置に合流箇所が設けられると、EGRガスは新気と十分に混合されずにエンジンの気筒内に導入される可能性がある。すると、気筒毎にEGRガス率が異なる状態となり、燃費およびエミッションが悪化するおそれがある。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃費およびエミッションの悪化を抑制することができるエンジン燃焼制御装置を提供することである。
本発明のエンジン燃焼制御装置は、エンジン(101)の排気の一部を吸気通路(102)に戻すように構成されたエンジンシステム(100)に適用される。エンジン燃焼制御装置は、吸気通路のEGRガス合流箇所から複数の気筒(111〜114)までの間に設けられる整流部(11、21、31、41、51、61、71、84、841、94、941)を備える。整流部は、複数の気筒に供給される吸気を、複数の気筒間の燃焼ばらつきが抑制されるように整流する。このように整流部が気筒間の燃焼ばらつきを抑制することにより、燃費およびエミッションの悪化を抑制することができる。
以下、複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
[第1実施形態]
図1に示すエンジン燃焼制御装置10は、車両のエンジンシステム100に適用されており、吸気冷却システム130の一部として設けられている。吸気冷却システム130は、エンジン101の気筒111〜114内に吸入されるガス(以下、吸気)を冷却する。
図1に示すエンジン燃焼制御装置10は、車両のエンジンシステム100に適用されており、吸気冷却システム130の一部として設けられている。吸気冷却システム130は、エンジン101の気筒111〜114内に吸入されるガス(以下、吸気)を冷却する。
先ず、エンジンシステム100について説明する。図1に示すように、エンジンシステム100は、エンジン101の排気の一部を吸気通路102に戻すように構成されている。つまり、エンジンシステム100はEGR装置103を備えている。
EGR装置103は、エンジン101の排気マニホールド104と吸気マニホールド105とを接続するEGR配管106と、EGR配管106内の開度を制御するEGR弁107とを備えている。EGR配管106内のガス(以下、EGRガス)は、吸気マニホールド105と排気マニホールド104との圧力差を利用して吸気通路102に導入される。そのため、EGRガス合流箇所(すなわちEGRガスの吸気通路102への導入口)は、合流後の圧損要素が少なくなるように吸気マニホールド105のすぐ上流に設けられる。
次に、吸気冷却システム130について説明する。吸気冷却システム130は、冷凍装置131および制御装置132を備えている。冷凍装置131は、電動コンプレッサ133を含む電気式の蒸発圧縮冷凍機である。制御装置132は、電動コンプレッサ133の作動を制御する。
蒸発圧縮冷凍機は、蒸発圧縮冷凍サイクルを利用したものである。具体的には、気体の冷媒が電動コンプレッサ133で圧縮されて昇温されたあとコンデンサ134で放熱凝縮されて液体となる。この液体の冷媒は、膨張弁135から熱交換器11に噴射されて一気に気化される。気化した冷媒は、熱交換器11周りの熱を奪い、それにより熱交換器11を冷やす。熱交換器11を出た冷媒は電動コンプレッサ133で再度圧縮され、上記サイクルが繰り返される。
熱交換器11は、吸気通路102のEGRガス合流箇所からエンジン101の気筒111〜114までの間であって、吸気マニホールド105の分岐箇所手前に設けられている。冷凍装置131は、熱交換器11と吸気との間で熱交換を行なわせることにより吸気を冷却する。なお、冷凍装置131は、蒸発圧縮冷凍機に限らず、例えば吸着式冷凍機、吸収式冷凍機、および熱音響冷凍機などの他の冷凍機であってもよい。
次に、エンジン燃焼制御装置10について説明する。図17に示す比較形態の吸気冷却システム200においても、図1に示す第1実施形態と同様に、EGRガス合流箇所は吸気マニホールド105のすぐ上流に設けられる。このような位置に合流箇所が設けられると、EGRガスは新気と十分に混合されずにエンジン101の気筒111〜114内に導入される可能性がある。
図17に示す比較形態では、EGRガスの吸気通路102への導入方向Aは、各気筒111〜114の並び方向と略平行になっている。ここで、各気筒111〜114について、導入方向Aの上手側から下手側まで順に第1気筒111、第2気筒112、第3気筒113、第4気筒114とする。比較的重いEGRガスは、慣性で導入方向Aの下手側に流れやすい。つまり、上述のような構造の場合、EGRガスは、図17に白抜き矢印の太さで示すように、吸気マニホールド105の分岐部115において第4気筒114側により多く流れる傾向にある。そのため、気筒11に流入するEGRガスの流量(以下、EGR流入量)は、第1気筒111側から順に少なくなる。すると、複数の気筒11毎にEGRガス率が異なる状態となり、燃費およびエミッションが悪化するおそれがある。
そこで、第1実施形態では、上記の燃費およびエミッションの悪化を抑制するためにエンジン燃焼制御装置10が設けられている。エンジン燃焼制御装置10は、熱交換器11を含む。熱交換器11は、複数の気筒111〜114に対応して設けられた複数の熱交換部121〜124を有する。以下、熱交換部121〜124を特に区別しない場合は単に「熱交換部12」と記載する。
第1実施形態では、1つの気筒に対応して1つの熱交換部が設けられている。具体的には、吸気マニホールド105の各分岐路116〜119の手前に熱交換部121〜124が配置されている。熱交換部121は、第1気筒111に対応して設けられており、分岐路116から第1気筒111に流入するガスを当該分岐路116の手前で冷却する。熱交換部122は、第2気筒112に対応して設けられており、分岐路112から第2気筒112に流入するガスを当該分岐路112の手前で冷却する。熱交換部123は、第3気筒113に対応して設けられており、分岐路113から第3気筒113に流入するガスを当該分岐路113の手前で冷却する。熱交換部124は、第4気筒114に対応して設けられており、分岐路114から第4気筒114に流入するガスを当該分岐路114の手前で冷却する。
熱交換器11の各熱交換部121〜124には、「対応する気筒のEGR流入量が比較的少ない部分」から順に冷媒が流入される。第1実施形態では、EGR流入量は第1気筒111側から順に少なくなる。そのため、冷媒は、第1気筒111に対応する熱交換部121から順に流入される。冷媒を最初に流すことで熱交換部121の放冷量が増加する。冷媒は、図示しない冷媒チューブを通じて熱交換部121→熱交換部122→熱交換部123→熱交換部124の順に流れ、各熱交換部121〜124においてガスとの間で熱交換を行う。各熱交換部121〜124の吸気冷却温度は、対応する気筒のEGR流入量が比較的少ないほど相対的に低くなっている。
このように各熱交換部121〜124に温度差を設定することにより、各気筒111〜114間で吸入圧力差が発生する。吸入圧力は、EGR流入量が比較的少ない第1気筒111側ほど大きくなる。EGRガスを含むガスは、第1気筒111側により多く吸入されようとする。結果として、第4気筒114側に比較的多くのEGRガスが流れていた比較形態と比べると、第1実施形態では、気筒111〜114毎のEGRガス流入量の差が小さくなり、各気筒111〜114間の燃焼ばらつきが抑制される。熱交換器11は、各気筒111〜114に供給される吸気を、各気筒111〜114間の燃焼ばらつきが抑制されるように整流する。
(効果)
以上説明したように、第1実施形態では、エンジン燃焼制御装置10は、吸気通路102のEGRガス合流箇所から複数の気筒111〜114までの間に設けられる整流部としての熱交換器11を備える。熱交換器11は、複数の気筒111〜114に供給される吸気を、複数の気筒111〜114間の燃焼ばらつきが抑制されるように整流する。このように熱交換器11が気筒111〜114間の燃焼ばらつきを抑制することにより、燃費およびエミッションの悪化を抑制することができる。
以上説明したように、第1実施形態では、エンジン燃焼制御装置10は、吸気通路102のEGRガス合流箇所から複数の気筒111〜114までの間に設けられる整流部としての熱交換器11を備える。熱交換器11は、複数の気筒111〜114に供給される吸気を、複数の気筒111〜114間の燃焼ばらつきが抑制されるように整流する。このように熱交換器11が気筒111〜114間の燃焼ばらつきを抑制することにより、燃費およびエミッションの悪化を抑制することができる。
また、第1実施形態では、熱交換器11の各熱交換部121〜124の吸気冷却温度は、対応する気筒のEGR流入量が比較的少ないほど相対的に低くなっている。これにより、EGR流入量が比較的少ない第1気筒111側ほど吸入圧力が大きくなる。結果として、第4気筒114側に比較的多くのEGRガスが流れていた比較形態と比べると、第1実施形態では、気筒111〜114毎のEGRガス流入量の差が小さくなり、各気筒111〜114間の燃焼ばらつきが抑制される。
また、各熱交換部121〜124に温度差を設定することにより、各気筒111〜114間で吸気温度差が発生する。吸気温度は、EGR流入量が比較的少ない第1気筒111側ほど低くなる。EGR流入量が比較的少ない気筒の吸気温度を下げることにより、その気筒の燃焼温度が低減する。これにより、気筒111〜114毎のエミッションばらつきが抑制される。
また、第1実施形態では、各熱交換部121〜124には、「対応する気筒のEGR流入量が比較的少ない部分」から順に冷媒が流入される。これにより、EGR流入量が比較的少ない第1気筒111側ほど放冷量を多くすることができる。これにより、各熱交換部121〜124の吸気冷却温度を、対応する気筒のEGR流入量が比較的少ないほど相対的に低くすることができる。
[第2実施形態]
第2実施形態では、図2、図3に示すように、整流部としての熱交換器21は、冷媒が流れる冷媒チューブ23と、冷媒チューブ23に接触するとともに吸気通路102に露出するアウターフィン24とを有する。アウターフィン24は、分岐路116〜119の並び方向と同じ方向に並ぶ複数のフィンを有する波形状フィンである。各フィン間のフィンピッチは、分岐路116〜119の並び方向において分岐路114側から分岐路116側に向かって小さくなっている。すなわち、アウターフィン24のうち、分岐路116〜119に対応する各フィン部251〜254の表面積は、対応する気筒111〜114のEGR流入量が比較的少ないほど相対的に大きくなっている。これにより、熱交換器21の各熱交換部221〜224の熱抵抗は、対応する気筒111〜114のEGR流入量が比較的少ないほど相対的に小さくなっている。
第2実施形態では、図2、図3に示すように、整流部としての熱交換器21は、冷媒が流れる冷媒チューブ23と、冷媒チューブ23に接触するとともに吸気通路102に露出するアウターフィン24とを有する。アウターフィン24は、分岐路116〜119の並び方向と同じ方向に並ぶ複数のフィンを有する波形状フィンである。各フィン間のフィンピッチは、分岐路116〜119の並び方向において分岐路114側から分岐路116側に向かって小さくなっている。すなわち、アウターフィン24のうち、分岐路116〜119に対応する各フィン部251〜254の表面積は、対応する気筒111〜114のEGR流入量が比較的少ないほど相対的に大きくなっている。これにより、熱交換器21の各熱交換部221〜224の熱抵抗は、対応する気筒111〜114のEGR流入量が比較的少ないほど相対的に小さくなっている。
以上のように、第2実施形態では、熱交換器21の各熱交換部221〜224の熱抵抗は、対応する気筒111〜114のEGR流入量が比較的少ないほど相対的に小さくなっている。これにより、EGR流入量が比較的少ない第1気筒111側ほど放冷量が多くなり、吸入圧力が大きくなる。結果として、第4気筒114側に比較的多くのEGRガスが流れていた比較形態と比べると、第2実施形態では、気筒111〜114毎のEGRガス流入量の差が小さくなり、各気筒111〜114間の燃焼ばらつきが抑制される。
また、第2実施形態では、熱交換器21は、吸気通路102に露出するアウターフィン24を有する。アウターフィン24の各熱交換部221〜224の表面積は、対応する気筒111〜114のEGR流入量が比較的少ないほど相対的に大きくなっている。これにより、EGR流入量が比較的少ない第1気筒111側ほど放冷量を多くすることができる。
[第3実施形態]
第3実施形態では、図4〜図6に示すように、整流部としての熱交換器31は、冷媒チューブ23と、冷媒チューブ23に接触するとともに吸気通路102に露出するアウターフィン34と、冷媒チューブ23に接触する蓄冷ケース36とを有する。アウターフィン34は、分岐路116〜119の並び方向と同じ方向に並ぶ複数のフィンを有する波形状フィンである。各フィン間のフィンピッチは一定である。蓄冷ケース36内には蓄冷要素37が収容されている。蓄冷要素37は、例えばノルマルパラフィン等の潜熱蓄冷材である。熱交換器31の各熱交換部321〜324には、「対応する気筒のEGR流入量が比較的少ない部分」から順に冷媒が流入される。
第3実施形態では、図4〜図6に示すように、整流部としての熱交換器31は、冷媒チューブ23と、冷媒チューブ23に接触するとともに吸気通路102に露出するアウターフィン34と、冷媒チューブ23に接触する蓄冷ケース36とを有する。アウターフィン34は、分岐路116〜119の並び方向と同じ方向に並ぶ複数のフィンを有する波形状フィンである。各フィン間のフィンピッチは一定である。蓄冷ケース36内には蓄冷要素37が収容されている。蓄冷要素37は、例えばノルマルパラフィン等の潜熱蓄冷材である。熱交換器31の各熱交換部321〜324には、「対応する気筒のEGR流入量が比較的少ない部分」から順に冷媒が流入される。
以上のように、第3実施形態では、熱交換器31は、例えばノルマルパラフィン等の潜熱蓄冷材からなる蓄冷要素37を有する。これにより、冷却エネルギを蓄冷要素37に貯めることができる。そのため、冷却能力不足が解消される。
[第4実施形態]
第4実施形態では、図7に示すように、整流部としての熱交換器41は、冷媒チューブ23と、アウターフィン34と、蓄冷ケース36と、小型蓄冷ケース48とを有する。小型蓄冷ケース48は、EGR流入量が比較的少ない第1気筒111側に設けられている。熱交換器41の第1気筒111側には、第4気筒114側よりも多くの蓄冷要素37が設けられている。すなわち、熱交換器41の各部には、対応する気筒111〜114のEGR流入量が比較的少ないほど相対的に多くの蓄冷要素37が設けられている。これにより、特定部位、すなわちEGR流入量が比較的少ない第1気筒111側ほど放冷量を多くすることができる。
第4実施形態では、図7に示すように、整流部としての熱交換器41は、冷媒チューブ23と、アウターフィン34と、蓄冷ケース36と、小型蓄冷ケース48とを有する。小型蓄冷ケース48は、EGR流入量が比較的少ない第1気筒111側に設けられている。熱交換器41の第1気筒111側には、第4気筒114側よりも多くの蓄冷要素37が設けられている。すなわち、熱交換器41の各部には、対応する気筒111〜114のEGR流入量が比較的少ないほど相対的に多くの蓄冷要素37が設けられている。これにより、特定部位、すなわちEGR流入量が比較的少ない第1気筒111側ほど放冷量を多くすることができる。
[第5実施形態]
第5実施形態では、図8に示すように、整流部としての熱交換器51は、冷媒チューブ23と、アウターフィン34と、蓄冷ケース56とを有する。蓄冷ケース56は、分岐路116〜119の並び方向において複数に仕切られている。それらの仕切られた空間には、蓄冷要素571〜574が収容されている。各熱交換部521〜524の蓄冷要素571〜574の融点は、第4気筒114側から第1気筒111側に向かって低くなっている。これにより、蓄冷要素571〜574の融点は、対応する気筒111〜114のEGR流入量が比較的少ないほど相対的に低くなっている。これにより、EGR流入量が比較的少ない第1気筒111側ほど放冷量を多くすることができる。
第5実施形態では、図8に示すように、整流部としての熱交換器51は、冷媒チューブ23と、アウターフィン34と、蓄冷ケース56とを有する。蓄冷ケース56は、分岐路116〜119の並び方向において複数に仕切られている。それらの仕切られた空間には、蓄冷要素571〜574が収容されている。各熱交換部521〜524の蓄冷要素571〜574の融点は、第4気筒114側から第1気筒111側に向かって低くなっている。これにより、蓄冷要素571〜574の融点は、対応する気筒111〜114のEGR流入量が比較的少ないほど相対的に低くなっている。これにより、EGR流入量が比較的少ない第1気筒111側ほど放冷量を多くすることができる。
[第6実施形態]
第6実施形態では、図9に示すように、整流部としての熱交換器61は、冷媒チューブ23と、アウターフィン34と、蓄冷ケース36と、蓄冷ケース36の内部に設けられたインナーフィン64とを有する。インナーフィン64は、分岐路116〜119の並び方向と同じ方向に並ぶ複数のフィンを有する波形状フィンである。各フィン間のフィンピッチは、分岐路116〜119の並び方向において分岐路116側から分岐路119側に向かって小さくなっている。すなわち、インナーフィン64のうち、分岐路116〜119に対応する各フィン部651〜654の表面積は、対応する気筒111〜114のEGR流入量が比較的少ないほど相対的に大きくなっている。これにより、EGR流入量が比較的少ない第1気筒111側ほど放冷量を多くすることができる。
第6実施形態では、図9に示すように、整流部としての熱交換器61は、冷媒チューブ23と、アウターフィン34と、蓄冷ケース36と、蓄冷ケース36の内部に設けられたインナーフィン64とを有する。インナーフィン64は、分岐路116〜119の並び方向と同じ方向に並ぶ複数のフィンを有する波形状フィンである。各フィン間のフィンピッチは、分岐路116〜119の並び方向において分岐路116側から分岐路119側に向かって小さくなっている。すなわち、インナーフィン64のうち、分岐路116〜119に対応する各フィン部651〜654の表面積は、対応する気筒111〜114のEGR流入量が比較的少ないほど相対的に大きくなっている。これにより、EGR流入量が比較的少ない第1気筒111側ほど放冷量を多くすることができる。
[第7実施形態]
第7実施形態では、図10に示すように、吸気冷却システム136は、ポンプ137、ラジエータ138および熱交換器71を備えており、冷却水を循環させる。図11に示すように、整流部としての熱交換器71は、蓄冷要素77が例えば冷却水等の顕熱蓄冷材であり、その他の構成は第3実施形態の熱交換器31と同様である。このように蓄冷要素77が顕熱蓄冷材であってもよい。
第7実施形態では、図10に示すように、吸気冷却システム136は、ポンプ137、ラジエータ138および熱交換器71を備えており、冷却水を循環させる。図11に示すように、整流部としての熱交換器71は、蓄冷要素77が例えば冷却水等の顕熱蓄冷材であり、その他の構成は第3実施形態の熱交換器31と同様である。このように蓄冷要素77が顕熱蓄冷材であってもよい。
[第8実施形態]
第8実施形態では、図12に示すように、エンジン燃焼制御装置10は、熱交換器11と、複数の冷媒調整部791〜794とを備えている。冷媒調整部791〜794は、熱交換部121〜124に対応して設けられ、熱交換部121〜124に供給する冷媒の量を調整する。冷媒調整部791〜794が供給する冷媒の量は、第4気筒114側から第1気筒111側に向かって低くなっている。これにより、冷媒調整部791〜794が供給する冷媒の量は、対応する気筒111〜114のEGR流入量が比較的少ないほど相対的に多くなっている。これにより、EGR流入量が比較的少ない第1気筒111側ほど放冷量を多くすることができる。
第8実施形態では、図12に示すように、エンジン燃焼制御装置10は、熱交換器11と、複数の冷媒調整部791〜794とを備えている。冷媒調整部791〜794は、熱交換部121〜124に対応して設けられ、熱交換部121〜124に供給する冷媒の量を調整する。冷媒調整部791〜794が供給する冷媒の量は、第4気筒114側から第1気筒111側に向かって低くなっている。これにより、冷媒調整部791〜794が供給する冷媒の量は、対応する気筒111〜114のEGR流入量が比較的少ないほど相対的に多くなっている。これにより、EGR流入量が比較的少ない第1気筒111側ほど放冷量を多くすることができる。
[第9実施形態]
第9実施形態では、図13に示すように、熱交換器81は、斜交波形状のアウターフィン84を有する。以下、熱交換器81のうち、気筒111〜114のなかでEGR流入量が比較的多い気筒に対応する側を一側とし、EGR流入量が比較的少ない気筒に対応する側を他側とする。熱交換器81の一側に位置する特定のフィン(以下、特定フィン841)は、吸気通路102の下流側の端部が熱交換器81の他側へ向かって傾斜して延びるように設けられている。つまり、特定フィン841のフィン方向は、EGR流入量が比較的少ない第1気筒111側に向けられている。これにより、第4気筒114側に比較的多くのEGRガスが流れていた比較形態と比べると、第9実施形態では、気筒111〜114毎のEGRガス流入量の差が小さくなり、各気筒111〜114間の燃焼ばらつきが抑制される。
第9実施形態では、図13に示すように、熱交換器81は、斜交波形状のアウターフィン84を有する。以下、熱交換器81のうち、気筒111〜114のなかでEGR流入量が比較的多い気筒に対応する側を一側とし、EGR流入量が比較的少ない気筒に対応する側を他側とする。熱交換器81の一側に位置する特定のフィン(以下、特定フィン841)は、吸気通路102の下流側の端部が熱交換器81の他側へ向かって傾斜して延びるように設けられている。つまり、特定フィン841のフィン方向は、EGR流入量が比較的少ない第1気筒111側に向けられている。これにより、第4気筒114側に比較的多くのEGRガスが流れていた比較形態と比べると、第9実施形態では、気筒111〜114毎のEGRガス流入量の差が小さくなり、各気筒111〜114間の燃焼ばらつきが抑制される。
[第10実施形態]
第10実施形態では、図14に示すように、エンジン燃焼制御装置10は、熱交換器91と、フィン駆動部92と、フィン制御部93とを備えている。熱交換器91は、第9実施形態の熱交換器81のアウターフィン84と同様な形状のアウターフィン94を有する。アウターフィン94のうち第4気筒114側の特定のフィン(以下、特定フィン941)は、傾斜方向が可変である。フィン駆動部92は、例えばモータ等から構成され、特定フィン941の傾斜方向を変更可能である。フィン制御部93は、例えばマイクロコンピュータ等から構成され、エンジン101の運転状態(例えばエンジン回転数、エンジントルク)に応じてフィン駆動部92を制御して特定フィン941の傾斜方向を変更する。これにより、エンジン101の運転条件毎に最適にEGRガス流れを整流することができる。
第10実施形態では、図14に示すように、エンジン燃焼制御装置10は、熱交換器91と、フィン駆動部92と、フィン制御部93とを備えている。熱交換器91は、第9実施形態の熱交換器81のアウターフィン84と同様な形状のアウターフィン94を有する。アウターフィン94のうち第4気筒114側の特定のフィン(以下、特定フィン941)は、傾斜方向が可変である。フィン駆動部92は、例えばモータ等から構成され、特定フィン941の傾斜方向を変更可能である。フィン制御部93は、例えばマイクロコンピュータ等から構成され、エンジン101の運転状態(例えばエンジン回転数、エンジントルク)に応じてフィン駆動部92を制御して特定フィン941の傾斜方向を変更する。これにより、エンジン101の運転条件毎に最適にEGRガス流れを整流することができる。
[第11実施形態]
第11実施形態では、図15に示すように、エンジン燃焼制御装置10は、熱交換器11と、例えばマイクロコンピュータ等から構成される温度制御部95と、気筒111〜114に設けられた筒内圧センサ961〜964とを備える。筒内圧センサ961〜964は、気筒111〜114の着火時期を検出する着火時期検出部である。温度制御部95は、気筒111〜114の着火時期の差が小さくなるように熱交換部121〜124の冷却温度を制御する。温度制御部95は、気筒111〜114の着火時期に基づき熱交換部121〜124の冷却温度をフィードバック制御する。
第11実施形態では、図15に示すように、エンジン燃焼制御装置10は、熱交換器11と、例えばマイクロコンピュータ等から構成される温度制御部95と、気筒111〜114に設けられた筒内圧センサ961〜964とを備える。筒内圧センサ961〜964は、気筒111〜114の着火時期を検出する着火時期検出部である。温度制御部95は、気筒111〜114の着火時期の差が小さくなるように熱交換部121〜124の冷却温度を制御する。温度制御部95は、気筒111〜114の着火時期に基づき熱交換部121〜124の冷却温度をフィードバック制御する。
図17に示す比較形態では、気筒111〜114毎にEGRガス率が異なることに起因して、図18に示すように着火時期および熱発生率が気筒111〜114間でばらつくという課題があった。これに対して、第11実施形態では、エンジン燃焼制御装置10は、気筒111〜114の着火時期の差が小さくなるように熱交換部121〜124の冷却温度を制御する温度制御部95を備える。温度制御部95は、図18の着火時期ばらつきに対して、図16に示すように気筒111〜114の着火時期の差が小さくなるように冷却温度を制御する。これにより燃費およびエミッションの悪化を抑制することができる。
[他の実施形態]
他の実施形態では、第1〜第11実施形態の構成が組み合わされて実施されてもよい。また、他の実施形態では、アウターフィンおよびインナーフィンは、波形状フィンに限らず、他の形状のフィンであってもよい。本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
他の実施形態では、第1〜第11実施形態の構成が組み合わされて実施されてもよい。また、他の実施形態では、アウターフィンおよびインナーフィンは、波形状フィンに限らず、他の形状のフィンであってもよい。本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
10・・・エンジン燃焼制御装置
11、21、31、41、51、61、71・・・熱交換器(整流部)
84、841、94、941・・・アウターフィン(整流部)
100・・・エンジンシステム
101・・・エンジン
102・・・吸気通路
111〜114・・・気筒
11、21、31、41、51、61、71・・・熱交換器(整流部)
84、841、94、941・・・アウターフィン(整流部)
100・・・エンジンシステム
101・・・エンジン
102・・・吸気通路
111〜114・・・気筒
Claims (16)
- エンジン(101)の排気の一部を吸気通路(102)に戻すように構成されたエンジンシステム(100)に適用されるエンジン燃焼制御装置であって、
前記吸気通路のEGRガス合流箇所から複数の気筒(111〜114)までの間に設けられ、前記複数の気筒に供給される吸気を、前記複数の気筒間の燃焼ばらつきが抑制されるように整流する整流部(11、21、31、41、51、61、71、84、841、94、941)を備えるエンジン燃焼制御装置。 - 前記整流部は、前記エンジンシステムの吸気マニホールドの分岐箇所手前に設けられる熱交換器(11、21、31、41、51、61、71)を含み、
前記気筒に流入するEGRガスの流量をEGR流入量とすると、
前記熱交換器の各熱交換部(121〜124、221〜224、321〜324、521〜524)の冷却温度は、対応する前記気筒のEGR流入量が比較的少ないほど相対的に低くなっている請求項1に記載のエンジン燃焼制御装置。 - 前記熱交換器の各熱交換部(221〜224)の熱抵抗は、対応する前記気筒のEGR流入量が比較的少ないほど相対的に小さくなっている請求項2に記載のエンジン燃焼制御装置。
- 前記熱交換器は、前記吸気通路に露出するアウターフィン(24)を有し、
前記アウターフィンの各フィン部(251〜254)の表面積は、対応する前記気筒のEGR流入量が比較的少ないほど相対的に大きくなっている請求項3に記載のエンジン燃焼制御装置。 - 前記熱交換器の各熱交換部(121〜124、221〜224、321〜324、521〜524)には、対応する前記気筒のEGR流入量が比較的少ない部分から順に冷媒が流入される請求項2〜4のいずれか一項に記載のエンジン燃焼制御装置。
- 前記熱交換器(31、41、51、61、71)は蓄冷要素(37、47、571〜574、77)を有する請求項2〜5のいずれか一項に記載のエンジン燃焼制御装置。
- 前記熱交換器(41)の各熱交換部には、対応する前記気筒のEGR流入量が比較的少ないほど相対的に多くの前記蓄冷要素(37)が設けられている請求項6に記載のエンジン燃焼制御装置。
- 前記蓄冷要素(37、47、571〜574)は潜熱蓄冷材である請求項6または7に記載のエンジン燃焼制御装置。
- 前記熱交換器(51)の各熱交換部(521〜524)に設けられた前記蓄冷要素(571〜574)の融点は、対応する前記気筒のEGR流入量が比較的少ないほど相対的に低くなっている請求項8に記載のエンジン燃焼制御装置。
- 前記熱交換器(61)は、前記蓄冷要素を収容する蓄冷ケース(36)と、前記蓄冷ケースの内部に設けられたインナーフィン(64)とを有し、
前記インナーフィンの各フィン部(651〜654)の表面積は、対応する前記気筒のEGR流入量が比較的少ないほど相対的に大きくなっている請求項8に記載のエンジン燃焼制御装置。 - 前記蓄冷要素(77)は顕熱蓄冷材である請求項6または7に記載のエンジン燃焼制御装置。
- 前記熱交換器(11)は、前記複数の気筒に対応して設けられた複数の熱交換部(121〜124)を有し、
前記エンジン燃焼制御装置は、前記複数の熱交換部に対応して設けられ、前記熱交換部に供給する冷媒の量を調整する複数の冷媒調整部(791〜794)をさらに備え、
前記冷媒調整部が供給する冷媒の量は、対応する前記気筒のEGR流入量が比較的少ないほど相対的に多くなっている請求項2〜11のいずれか一項に記載のエンジン燃焼制御装置。 - 前記エンジンシステムの吸気マニホールドの分岐箇所手前には熱交換器(81)が設けられ、
前記整流部は、前記吸気通路に露出する前記熱交換器の複数のアウターフィン(84、841、94、941)を含み、
前記気筒に流入するEGRガスの流量をEGR流入量とし、
前記熱交換器のうち、前記複数の気筒のなかでEGR流入量が比較的多い気筒に対応する側を一側とし、前記複数の気筒のなかでEGR流入量が比較的少ない気筒に対応する側を他側とすると、
前記熱交換器の一側に位置する前記アウターフィン(841、941)は、前記吸気通路の下流側の端部が前記熱交換器の他側へ向かって傾斜して延びるように設けられている請求項1に記載のエンジン燃焼制御装置。 - 前記エンジン燃焼制御装置は、
前記アウターフィン(941)の傾斜方向を変更可能なフィン駆動部(92)と、
前記エンジンの運転状態に応じて前記フィン駆動部を制御して前記アウターフィンの傾斜方向を変更するフィン制御部(93)と、
をさらに備える請求項13に記載のエンジン燃焼制御装置。 - 前記整流部は、前記複数の気筒に対応して設けられた複数の熱交換部を有する熱交換器を含み、
前記エンジン燃焼制御装置は、前記複数の気筒の着火時期の差が小さくなるように前記複数の熱交換部の冷却温度を制御する温度制御部(95)、をさらに備える請求項1に記載のエンジン燃焼制御装置。 - 前記エンジン燃焼制御装置は、前記複数の気筒の着火時期を検出する着火時期検出部(961〜964)をさらに備え、
前記温度制御部は、前記複数の気筒の着火時期に基づき前記複数の熱交換部の冷却温度をフィードバック制御する請求項15に記載のエンジン燃焼制御装置。
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