JP2023046453A - engine system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンシステムに関する。 The present invention relates to engine systems.
例えば、特許文献1には、排気行程にある気筒の排気管から分岐した分岐管を、吸気行程にある気筒の吸気管に連結して成るエンジンが開示されている。かかるエンジンでは、排気行程にある気筒の排気が、吸気行程にある気筒に供給される。
For example,
ところで、エンジンが始動してから触媒が活性化するまでのエンジンの冷態時には、排気を浄化する触媒が活性化していない。このため、エンジンの冷態時には、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、スート(PMまたはPN)、窒素酸化物(NOx)などの環境負荷成分が大気に排出されるおそれがある。エンジンの冷態時における環境負荷成分の排出要因は、例えば、気筒内に噴射された燃料が燃焼室の壁面に付着することに起因する。燃焼室の壁面の温度が低い状態であると、当該壁面に付着した液体の燃料が気化し難いため、当該燃料の付着が上記環境負荷成分の排出要因となってしまう。しかしながら、上記特許文献1に記載の技術では、かかる問題に対処することができなかった。
By the way, when the engine is in a cold state from the start of the engine until the catalyst is activated, the catalyst for purifying the exhaust gas is not activated. Therefore, when the engine is cold, environmental load components such as hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), soot (PM or PN), and nitrogen oxides (NOx) may be discharged into the atmosphere. A cause of emission of environmental load components when the engine is cold is, for example, that the fuel injected into the cylinder adheres to the wall surface of the combustion chamber. When the temperature of the wall surface of the combustion chamber is low, the liquid fuel adhering to the wall surface is difficult to vaporize. However, the technique described in
そこで、本発明は、触媒が活性化していなくとも、環境負荷成分の排出を抑制することが可能なエンジンシステムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an engine system capable of suppressing the emission of environmental load components even when the catalyst is not activated.
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態に係るエンジンシステムは、
第1気筒と、第2気筒と、前記第1気筒と前記第2気筒とを直列に接続する接続ポートとを有するエンジンと、
前記エンジンを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
1つまたは複数のプロセッサと、
前記プロセッサに接続される1つまたは複数のメモリと、
を有し、
前記プロセッサは、
前記エンジンの冷態時に、前記第1気筒ではリッチ雰囲気で燃料を燃焼させ、前記第2気筒ではストイキ雰囲気で燃料を燃焼させるように、前記エンジンを制御することと、
前記第1気筒が排気行程のときに前記第2気筒を吸気行程に制御し、前記第1気筒の排気を、前記接続ポートを通じて前記第2気筒に導入することと、
を含む処理を実行する。
In order to solve the above problems, an engine system according to one embodiment of the present invention includes:
an engine having a first cylinder, a second cylinder, and a connection port that connects the first cylinder and the second cylinder in series;
a control device that controls the engine;
with
The control device is
one or more processors;
one or more memories connected to the processor;
has
The processor
controlling the engine so that when the engine is cold, fuel is burned in a rich atmosphere in the first cylinder and fuel is burned in a stoichiometric atmosphere in the second cylinder;
controlling the second cylinder to an intake stroke when the first cylinder is in an exhaust stroke, and introducing exhaust gas from the first cylinder into the second cylinder through the connection port;
Execute the process including
本発明によれば、触媒が活性化していなくとも、環境負荷成分の排出を抑制することが可能となる。 EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, it is possible to suppress the emission of environmentally hazardous components even if the catalyst is not activated.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す具体的な寸法、材料、数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Specific dimensions, materials, numerical values, etc. shown in such embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are given the same reference numerals to omit redundant description, and elements that are not directly related to the present invention are omitted from the drawings. do.
図1は、本実施形態にかかるエンジンシステム1の構成を示す概略図である。エンジンシステム1は、エンジン10および制御装置12を備える。エンジン10は、例えば、車両に搭載される。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an
エンジン10は、例えば、水平対向エンジンであり、右バンク20および左バンク22を有する。エンジン10は、A気筒30a、B気筒30b、C気筒30cおよびD気筒30dの4つの気筒を有する。例えば、A気筒30aおよびC気筒30cは、水平対向エンジンの右バンク20に設けられ、B気筒30bおよびD気筒30dは、水平対向エンジンの左バンク22に設けられる。なお、A気筒30aおよびC気筒30cが左バンク22に設けられ、B気筒30bおよびD気筒30dが右バンク20に設けられてもよい。また、A気筒30a、B気筒30b、C気筒30cおよびD気筒30dを総称して、単に、気筒と呼ぶ場合がある。
ここで、右バンク20のC気筒30cを第1気筒とし、右バンク20のA気筒30aを第2気筒とする。左バンク22のD気筒30dを第1気筒とし、左バンク22のB気筒30bを第2気筒とする。エンジン10は、第1気筒と第2気筒とを直列に接続する接続ポート32を有する。接続ポート32は、第1気筒の燃焼室と第2気筒の燃焼室とを連通する。具体的には、第1気筒であるC気筒30cと第2気筒であるA気筒30aとが、右バンク20における接続ポート32で接続され、第1気筒であるD気筒30dと第2気筒であるB気筒30bとが、左バンク22における接続ポート32で接続される。
Here, the
エンジン10は、吸気弁40、排気弁42、第1弁44、第2弁46および動弁機構48を有する。後述するが、吸気弁40は、吸気ポートに設けられ、排気弁42は、排気ポートに設けられる。第1弁44は、接続ポート32における第1気筒側に設けられ、第2弁46は、接続ポート32の第2気筒側に設けられる。動弁機構48は、吸気弁40、排気弁42、第1弁44および第2弁46を開閉する。
The
制御装置12は、1つまたは複数のプロセッサ52と、プロセッサ52に接続される1つまたは複数のメモリ54とを備える。メモリ54は、プログラム等が格納されたROM、および、ワークエリアとしてのRAMを含む。制御装置12のプロセッサ52は、メモリ54に含まれるプログラムと協働して、エンジン10を制御する。制御装置12の動作については、後に詳述する。
図2は、第1気筒および第2気筒を縦断面で示すエンジンシステム1の概略図である。図3は、第1気筒および第2気筒を上方からみた概略平面図である。図2および図3では、第1気筒および第2気筒として、C気筒30cおよびA気筒30aを示している。なお、D気筒30dおよびB気筒30bについては、C気筒30cおよびA気筒30aと同様の構成であるため、図示を省略している。
FIG. 2 is a schematic diagram of the
エンジン10は、シリンダブロック60、ピストン62、コネクティングロッド64およびシリンダヘッド66を備える。C気筒30cおよびA気筒30aは、シリンダブロック60に形成されている。ピストン62は、各気筒内に収容されている。ピストン62は、コネクティングロッド64を介して不図示のクランクシャフトに連結されている。
シリンダヘッド66は、シリンダブロック60におけるクランクシャフトとは反対側に配置される。シリンダヘッド66は、各気筒の上部開口を覆うように各気筒上に配置され、シリンダブロック60に連結される。燃焼室68は、気筒の内面、シリンダヘッド66の内面およびピストン62の冠面で囲まれた空間である。
The
シリンダヘッド66は、気筒毎に吸気ポート70および排気ポート72を有する。具体的には、C気筒30cの吸気ポート70は、開口部74を通じてC気筒30cの燃焼室68に連通している。C気筒30cの排気ポート72は、開口部76を通じてC気筒30cの燃焼室68に連通している。A気筒30aの吸気ポート70は、開口部74を通じてA気筒30aの燃焼室68に連通している。A気筒30aの排気ポート72は、開口部76を通じてA気筒30aの燃焼室68に連通している。
The
吸気弁40は、吸気ポート70に設けられ、吸気ポート70の開口部74を開閉する。吸気弁40によって吸気ポート70の開口部74が開かれると、吸気ポート70を通じて燃焼室68に空気が導入される。排気弁42は、排気ポート72に設けられ、排気ポート72の開口部76を開閉する。排気弁42によって排気ポート72の開口部76が開かれると、燃焼室68内のガスが排気ポート72を通じて排出される。
The
接続ポート32は、シリンダヘッド66に形成される。第1弁44は、接続ポート32におけるC気筒30c側に設けられ、C気筒30c側の開口部80を開閉する。第2弁46は、接続ポート32におけるA気筒30a側に設けられ、A気筒30a側の開口部82を開閉する。後述するが、第1弁44および第2弁46が開かれると、第1気筒であるC気筒30cの排気が、接続ポート32を通じて、第2気筒であるA気筒30aの燃焼室68に導入される。
A
図3で示すように、C気筒30cでは、吸気ポート70の開口部74および排気ポート72の開口部76がそれぞれ1つずつ設けられる。C気筒30cの吸気ポート70の開口部74は、C気筒30cの中心軸に対して偏心して設けられる。C気筒30cの排気ポート72の開口部76は、C気筒30cの中心軸を間に挟んで吸気ポート70とは反対側に設けられる。同様に、A気筒30aでは、吸気ポート70の開口部74および排気ポート72の開口部76がそれぞれ1つずつ設けられる。A気筒30aの吸気ポート70の開口部74は、A気筒30aの中心軸に対して偏心して設けられる。A気筒30aの排気ポート72の開口部76は、A気筒30aの中心軸を間に挟んで吸気ポート70とは反対側に設けられる。
As shown in FIG. 3, in the
接続ポート32のC気筒30c側の開口部80は、C気筒30cにおける吸気ポート70の開口部74と排気ポート72の開口部76との隙間に配置され、A気筒30a寄りに位置する。接続ポート32のA気筒30a側の開口部82は、A気筒30aにおける吸気ポート70の開口部74と排気ポート72の開口部76との隙間に配置され、C気筒30c寄りに位置する。
The
図2で示すように、シリンダヘッド66には、気筒毎にインジェクタ84および点火プラグ86が設けられる。インジェクタ84は、噴射口を燃焼室68に向けて配置される。インジェクタ84は、ガソリンなどの燃料を所定のタイミングで燃焼室68内に噴射する。点火プラグ86は、電極を燃焼室68に向けて配置される。点火プラグ86は、燃焼室68内の空気と燃料との混合ガスを所定のタイミングで点火して燃焼させる。かかる燃焼により、ピストン62が気筒の軸方向に往復運動する。クランクシャフトは、ピストン62の往復運動に従って回転する。
As shown in FIG. 2, the
図4は、各気筒における行程を説明する図である。各気筒は、吸気行程、圧縮行程、爆発行程、排気行程の順に行程を繰り返す。同じ行程が各々の気筒で重ならないように、各々の行程が各々の気筒で互いにシフトして設定されている。 FIG. 4 is a diagram for explaining strokes in each cylinder. Each cylinder repeats an intake stroke, a compression stroke, an explosion stroke, and an exhaust stroke in this order. Each stroke is shifted in each cylinder so that the same stroke does not overlap in each cylinder.
具体的には、A気筒30aが吸気行程のとき、B気筒30bが爆発行程となり、C気筒30cが排気行程となり、D気筒30dが圧縮行程となる。A気筒30aが圧縮行程のとき、B気筒30bが排気行程となり、C気筒30cが吸気行程となり、D気筒30dが爆発行程となる。A気筒30aが爆発行程のとき、B気筒30bが吸気行程となり、C気筒30cが圧縮行程となり、D気筒30dが排気行程となる。A気筒30aが排気行程のとき、B気筒30bが圧縮行程となり、C気筒30cが爆発行程となりD気筒30dが吸気行程となる。
Specifically, when the
すなわち、第1気筒であるC気筒30cが排気行程のとき、第2気筒であるA気筒30aが吸気行程となる。同様に、第1気筒であるD気筒30dが排気行程のとき、第2気筒であるB気筒30bが吸気行程となる。
That is, when the
制御装置12は、第1気筒が排気行程のときに、動弁機構48によって第1弁44および第2弁46を開状態にさせる。そうすると、排気行程となっている第1気筒の排気は、接続ポート32を通じて、吸気行程となっている第2気筒に導入される。制御装置12は、第1気筒が排気行程のときに第2気筒が吸気行程となるように制御することで、第1気筒の排気を第2気筒に円滑に導入することができる。
The
図2で示すように、エンジンシステム1は、排気流路90、触媒92および排気口94を有する。排気流路90は、第2気筒であるA気筒30aの排気ポート72に接続される。なお、図示を省略するが、排気流路90は、第1気筒であるC気筒30cの排気ポート72にも接続される。触媒92は、排気流路90に設けられる。具体的には、触媒92は、A気筒30aから延びる排気流路90とC気筒30cから延びる排気流路90とが合流する位置よりも排気口94側に設けられる。A気筒30aの排気ポート72から排出された排気は、排気流路90および触媒92を流通し、排気口94から排出される。触媒92は排気流路90を流通する排気を浄化する。
As shown in FIG. 2, the
エンジンシステム1は、空燃比センサ100および水温センサ102を有する。空燃比センサ100は、排気流路90におけるA気筒30aと触媒92との間に設けられる。空燃比センサ100は、排気流路90を流通する排気の空燃比を検出する。水温センサ102は、エンジン10を冷却する冷却水の流路に設けられ、当該冷却水の温度である水温を検出する。
The
制御装置12は、空燃比センサ100および水温センサ102の検出結果を取得する。制御装置12は、空燃比センサ100から取得した空燃比に基づいて、インジェクタ84における燃料の噴射量を制御する。制御装置12は、水温センサ102から取得した水温に基づいて、触媒92の温度を推定する。以後、触媒92の温度を、触媒温度と呼ぶ場合がある。
制御装置12は、推定した触媒温度に応じて、エンジン10の動作モードを、通常動作モードと、特殊動作モードとの間で切り替える。通常動作モードは、第1気筒の排気を第2気筒に供給せずにエンジン10を動作させる動作モードである。特殊動作モードは、第1気筒の排気を第2気筒に供給しながらエンジン10を動作させる動作モードである。以後、通常動作モードにおけるエンジン10の動作を、通常動作と呼ぶ場合があり、特殊動作モードにおけるエンジン10の動作を、特殊動作と呼ぶ場合がある。
The
図5は、特殊動作を説明する図である。図5では、第1気筒および第2気筒として、C気筒30cおよびA気筒30aを示している。特殊動作は、第1気筒および第2気筒それぞれの行程に応じて、動弁機構48により第1弁44および第2弁46を開閉して、第1気筒の排気を第2気筒に供給する動作である。
FIG. 5 is a diagram for explaining special actions. In FIG. 5, the
図示を省略するが、動弁機構48は、第1気筒の排気弁42を閉状態に維持可能な止弁機構を含む。止弁機構は、例えば、カムの回転を止める機構であってもよいし、ロッカーアームに対してカムを空振りさせるような機構であってもよいし、既知の任意の技術を適用することができる。
Although not shown, the
特殊動作では、図5のバツ印A10で示すように、動弁機構48の止弁機構によって、第1気筒の排気ポート72の開口部76が閉じられる。これに対し、第1気筒の吸気ポート70の開口部74および接続ポート32の第1気筒側の開口部80は、第1気筒の行程に応じて開閉される。また、第2気筒の吸気ポート70の開口部74、第2気筒の排気ポート72の開口部76および接続ポート32の第2気筒側の開口部82は、第2気筒の行程に応じて開閉される。
In the special operation, the
第1気筒が吸気行程のとき、実線の矢印A12で示すように、吸気ポート70を通じて第1気筒内に空気が導入される。第1気筒が排気行程となると、一点鎖線の矢印A14で示すように、第1気筒の排気が接続ポート32を通じて第2気筒に供給される。また、第1気筒が排気行程のとき、第2気筒は吸気行程となる。第2気筒が吸気行程のとき、上述のように第1気筒の排気が第2気筒に供給されるとともに、実線の矢印A16で示すように、吸気ポート70を通じて第2気筒内に空気が導入される。第2気筒が排気行程となると、一点鎖線の矢印A18で示すように、第2気筒の排気が排気ポート72を通じて排出される。このように、特殊動作では、第1気筒および第2気筒が互いに連係している。
When the first cylinder is in the intake stroke, air is introduced into the first cylinder through the
一般的に、エンジン10の始動前は、触媒温度が所定温度未満となっている。所定温度は、例えば、触媒92が活性化する下限温度に設定される。エンジン10が始動してから所定時間が経過すると、エンジン10の排気によって触媒92が加熱され、触媒温度が所定温度以上となる。ここで、エンジン10が始動したときから、触媒温度が所定温度以上になるまでの期間を、エンジン10の冷態時と呼ぶ場合がある。特殊動作は、触媒温度が所定温度未満であるエンジン10の冷態時に行われる。すなわち、特殊動作は、触媒92が活性化していないときに行われる。
Generally, before the
ところで、触媒温度が所定温度未満のとき、エンジン10の暖機が完了していないため、各気筒の燃焼室68の壁面の温度が比較的低くなっている。気筒の燃焼室68の壁面の温度が低いと、当該壁面に付着した燃料が気化され難く、当該壁面の燃料が空気と十分に混合されず、当該壁面の燃料が不完全燃焼される。そうすると、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)およびスート(PMまたはPN)が発生する。炭化水素、一酸化炭素およびスートは、大気に排出されると環境に負荷を与えるおそれがある環境負荷成分である。
By the way, when the catalyst temperature is less than the predetermined temperature, the temperature of the wall surface of the
また、ストイキ雰囲気で燃料が燃焼され、かつ、燃焼温度が比較的高い場合、窒素酸化物(NOx)が発生する。窒素酸化物は、大気に排出されると環境に負荷を与えるおそれがある環境負荷成分である。 Further, when fuel is burned in a stoichiometric atmosphere and the combustion temperature is relatively high, nitrogen oxides (NOx) are generated. Nitrogen oxides are environmental load components that may impose a load on the environment when discharged into the atmosphere.
ここで、比較例として、エンジンの冷態時に、第1気筒の排気が第2気筒に供給されず、第1気筒の排気が排気ポート72から排出されるエンジンシステムがある。エンジンの冷態時では触媒92が活性化していないため、この比較例のエンジンシステムでは、上述の炭化水素、一酸化炭素、スート、窒素酸化物などの環境負荷成分が大気に排出されることがある。
Here, as a comparative example, there is an engine system in which the exhaust gas from the first cylinder is not supplied to the second cylinder and the exhaust gas from the first cylinder is discharged from the
これに対し、本実施形態のエンジンシステム1の制御装置12は、エンジン10の冷態時に、特殊動作でエンジン10を制御する。制御装置12は、特殊動作において、第1気筒ではリッチ雰囲気で燃料を燃焼させ、第2気筒ではストイキ雰囲気で燃料を燃焼させるように、エンジン10を制御する。リッチ雰囲気は、ストイキ雰囲気よりも燃料の比率が大きい。そして、制御装置12は、特殊動作において、第1気筒の排気を、接続ポート32を通じて第2気筒に導入する。
On the other hand, the
特殊動作中、制御装置12は、第1気筒内がリッチ雰囲気となるようにインジェクタ84に燃料を噴射させる。これにより、第1気筒では、第1気筒の燃焼室68の壁面に到達した燃料の不完全燃焼に加え、当該壁面に到達していない燃料の燃焼においても、炭化水素、一酸化炭素およびスートが発生し易い。炭化水素、一酸化炭素およびスートは、未燃燃料でもある。
During the special operation, the
しかし、第1気筒内がリッチ雰囲気であるため、第1気筒では、窒素酸化物が発生し難い。このため、炭化水素、一酸化炭素およびスートなどの未燃燃料が多く含まれ、かつ、窒素酸化物の含有量が抑制された排気が、第1気筒から第2気筒に導入される。 However, since the inside of the first cylinder is in a rich atmosphere, nitrogen oxides are less likely to be generated in the first cylinder. Therefore, exhaust gas containing a large amount of unburned fuel such as hydrocarbons, carbon monoxide, and soot and having a reduced content of nitrogen oxides is introduced from the first cylinder to the second cylinder.
特殊動作中、制御装置12は、第2気筒のインジェクタ84に燃料を噴射させず、第1気筒から供給される未燃燃料を用いて、第2気筒内をストイキ雰囲気にする。第1気筒から供給される未燃燃料は、十分に気化されている。このため、第2気筒では、供給された未燃燃料を完全燃焼させることができる。また、第2気筒のインジェクタ84に燃料を噴射させないようにすることで、気化されない燃料が新たに発生することを抑制することができる。このため、第2気筒では、燃料の不完全燃焼を抑制することができる。
During the special operation, the
また、第1気筒の排気には、上述の未燃燃料のような不活性ガスが大量に含まれる。第2気筒では、第1気筒の排気における当該不活性ガスにより、第1気筒の排気が供給されない態様と比べ、燃焼温度が低下する。第2気筒内がストイキ雰囲気であるものの、第2気筒内の燃焼温度が低下することで、第2気筒では、窒素酸化物の発生を抑制することができる。 In addition, the exhaust gas from the first cylinder contains a large amount of inert gas such as the unburned fuel described above. In the second cylinder, due to the inert gas in the exhaust of the first cylinder, the combustion temperature is lowered compared to a mode in which the exhaust of the first cylinder is not supplied. Although the inside of the second cylinder is in a stoichiometric atmosphere, the combustion temperature inside the second cylinder is lowered, so that the generation of nitrogen oxides can be suppressed in the second cylinder.
これらより、炭化水素、一酸化炭素、スートおよび窒素酸化物のそれぞれの含有量が抑制された排気が第2気筒から排気流路90に排出される。
Due to these, exhaust gas in which the contents of hydrocarbons, carbon monoxide, soot and nitrogen oxides are suppressed is discharged from the second cylinder to the
特殊動作中では触媒温度が所定温度未満であり、触媒92が活性化していない。しかし、炭化水素、一酸化炭素、スートおよび窒素酸化物の含有量が抑制された排気が排気流路90を流通するため、触媒92が活性化していなくとも、排気口94から大気に排出される環境負荷成分を抑制することができる。
During the special operation, the catalyst temperature is below the predetermined temperature and the
制御装置12は、空燃比センサ100による空燃比がストイキとなるように、第1気筒のインジェクタ84の燃料噴射量を制御する。これにより、第2気筒は、ストイキ雰囲気に制御される。また、第1気筒の排気によって第2気筒をストイキ雰囲気にするため、制御装置12は、結果的に、第1気筒がリッチ雰囲気になるように制御することになる。
The
なお、制御装置12は、第2気筒のインジェクタ84に燃料を噴射させないように制御していた。しかし、第1気筒をリッチ雰囲気とし、かつ、第2気筒をストイキ雰囲気とすることを条件に、制御装置12は、第2気筒のインジェクタ84に燃料を噴射させてもよい。第1気筒の排気が第2気筒に供給されるため、第2気筒に燃料を噴射するとしても、第2気筒に噴射する燃料は、比較的少ない。このため、この態様では、第1気筒の排気を第2気筒に供給しない態様と比べ、第2気筒における不完全燃焼を抑制することができる。その結果、この態様においても、エンジン10の冷態時に、排気口94から大気に排出される環境負荷成分を抑制することができる。
Note that the
図6は、通常動作を説明する図である。図6では、第1気筒および第2気筒として、C気筒30cおよびA気筒30aを示している。通常動作は、動弁機構48によって第1弁44および第2弁46を閉状態にし、第1気筒の排気を第2気筒に供給しないような動作である。
FIG. 6 is a diagram for explaining normal operation. In FIG. 6, the
図示を省略するが、動弁機構の止弁機構は、第1気筒の排気弁42と同様に、第1弁44および第2弁46を閉状態に維持可能な構成となっている。
Although illustration is omitted, the valve stop mechanism of the valve mechanism is configured to be able to maintain the
通常動作では、図6のバツ印A20で示すように、動弁機構48の止弁機構によって、接続ポート32の第1気筒側の開口部80および第2気筒側の開口部82が閉じられる。これに対し、第1気筒の吸気ポート70の開口部74および第1気筒の排気ポート72の開口部76は、第1気筒の行程に応じて開閉される。また、第2気筒の吸気ポート70の開口部74および第2気筒の排気ポート72の開口部76は、第2気筒の行程に応じて開閉される。
In normal operation, the
第1気筒が吸気行程のとき、実線の矢印A22で示すように、吸気ポート70を通じて第1気筒内に空気が導入される。第1気筒が排気行程となると、一点鎖線の矢印A24で示すように、第1気筒の排気が排気ポート72を通じて排出される。また、第2気筒が吸気行程のとき、実線の矢印A26で示すように、吸気ポート70を通じて第2気筒内に空気が導入される。第2気筒が排気行程となると、一点鎖線の矢印A28で示すように、第2気筒の排気が排気ポート72を通じて排出される。このように、通常動作では、第1気筒および第2気筒が互いに独立して動作する。
When the first cylinder is in the intake stroke, air is introduced into the first cylinder through the
また、通常動作は、触媒温度が所定温度以上のときに行われる。すなわち、通常動作は、触媒が活性化しているときに行われる。 Also, the normal operation is performed when the catalyst temperature is equal to or higher than the predetermined temperature. That is, normal operation occurs when the catalyst is activated.
また、特殊動作では、第2気筒のインジェクタ84に燃料を噴射させなかったが、通常動作では、第2気筒のインジェクタ84に燃料を噴射させ、インジェクタ84から噴射される燃料を燃焼させる。
In the special operation, the
また、特殊動作では、第1気筒をリッチ雰囲気とし第2気筒をストイキ雰囲気としていたが、通常動作では、第1気筒の雰囲気および第2気筒の雰囲気は、車両の走行シーンなどに応じた任意の雰囲気としてもよい。通常動作は触媒92が活性化しているときに行われるため、通常動作において第1気筒または第2気筒から環境負荷成分が排出されたとしても、当該環境負荷成分は、触媒92によって浄化される。
In the special operation, the first cylinder is in a rich atmosphere and the second cylinder is in a stoichiometric atmosphere. It can be used as atmosphere. Since the normal operation is performed while the
図7は、制御装置12によるエンジン10の制御の時間推移を説明するタイムチャートである。図7の実線A30は、触媒温度の時間推移の一例を示す。図7の一点鎖線A32は、エンジン10の動作モードの切り替えに関する閾値である所定温度Tthを示す。
FIG. 7 is a time chart for explaining the time transition of the control of the
図7のタイミングt0において、エンジン10が始動したとする。タイミングt0では、触媒温度が所定温度Tthよりも低い温度T0であるため、触媒92が活性化していない。また、タイミングt0において触媒温度が所定温度Tthより低いため、制御装置12は、エンジン10の動作モードを特殊動作モードとする。そうすると、第1気筒がリッチ雰囲気となり、かつ、第2気筒がストイキ雰囲気となるように制御される。エンジン10が特殊動作で制御されるため、触媒92が活性化していなくとも、環境負荷成分が排気口94から大気に排出されることを抑制することができる。
Assume that the
タイミングt0以降、エンジン10の排気によって触媒92が次第に加熱される。タイミングt1において、触媒温度が所定温度Tth以上になったとする。触媒温度が所定温度以上となると、触媒92が活性化する。また、触媒温度が所定温度Tth以上になったタイミングt1において、制御装置12は、エンジン10の動作モードを特殊動作モードから通常動作モードに切り替える。通常動作における第1気筒および第2気筒の雰囲気は、任意の雰囲気とすることができる。触媒92が活性化しているため、エンジン10から排出される環境負荷成分は、触媒92によって浄化される。
After timing t0, the exhaust gas from the
図8は、制御装置12の動作の流れを説明するフローチャートである。制御装置12は、エンジン10の停止中において、所定の制御周期で訪れる所定の割込みタイミングで、図8の一連の処理を実行する。
FIG. 8 is a flow chart for explaining the operation flow of the
所定の割込みタイミングとなると、制御装置12は、エンジン10が始動されたか否かを判断する(S10)。エンジン10が停止中の場合(S10におけるNO)、制御装置12は、一連の処理を終了する。
At a predetermined interrupt timing, the
エンジン10が始動された場合(S10におけるYES)、制御装置12は、水温センサ102による水温に基づいて、触媒温度を導出する(S11)。なお、触媒温度を直接的に検出する温度センサを触媒92に設け、制御装置12は、当該温度センサによって触媒温度を直接的に取得してもよい。
When the
次に、制御装置12は、触媒温度が所定温度以上であるか否かを判断する(S12)。触媒温度が所定温度未満である場合(S12におけるNO)、制御装置12は、動弁機構48によって第1気筒の排気弁42を閉状態にさせ(S13)、エンジン10を特殊動作させる(S14)。そして、制御装置12は、ステップS11に戻って触媒温度の導出および触媒温度の比較を再度行う。これにより、触媒温度が所定温度以上になるまで、特殊動作が継続して行われる。特殊動作では、第1気筒がリッチ雰囲気にされ、第2気筒がストイキ雰囲気にされ、第1気筒の排気が第2気筒に供給される。
Next, the
ステップS12において、触媒温度が所定温度以上である場合(S12におけるYES)、制御装置12は、第1気筒の排気弁42の閉状態を解除する(S15)。これにより、第1気筒の排気弁42は、第1気筒の行程に応じて開閉される。次に、制御装置12は、動弁機構48によって第1弁44および第2弁46を閉状態にさせ(S16)、エンジン10を通常動作させ(S17)、一連の処理を終了する。
In step S12, when the catalyst temperature is equal to or higher than the predetermined temperature (YES in S12), the
以上のように、本実施形態のエンジンシステム1において、プロセッサ52は、エンジン10の冷態時に、第1気筒ではリッチ雰囲気で燃料を燃焼させ、第2気筒ではストイキ雰囲気で燃料を燃焼させるように、エンジン10を制御する処理を実行する。また、プロセッサ52は、エンジン10の冷態時に、第1気筒が排気行程のときに第2気筒を吸気行程に制御し、第1気筒の排気を、接続ポート32を通じて第2気筒に導入する処理を実行する。これにより、第1気筒の排気に含まれる未燃燃料が第2気筒で燃焼されるとともに、第2気筒で窒素酸化物の発生が抑制され、環境負荷成分が抑制された排気が第2気筒から排出される。
As described above, in the
したがって、本実施形態のエンジンシステム1によれば、触媒92が活性化していなくとも、環境負荷成分の大気への排出を抑制することが可能となる。
Therefore, according to the
以上、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such embodiments. It is obvious that a person skilled in the art can conceive of various modifications or modifications within the scope of the claims, and it should be understood that these also belong to the technical scope of the present invention. be done.
例えば、上記実施形態では、水平対向エンジンの右バンク20および左バンク22の双方に、第1気筒、第2気筒および接続ポート32が設けられていた。しかし、水平対向エンジンの右バンク20および左バンク22のいずれか一方のみに、第1気筒、第2気筒および接続ポート32が設けられてもよい。また、エンジン10は、水平対向エンジンに限らず、例えば、V型エンジンなど、任意のタイプのエンジンであってもよい。
For example, in the above embodiment, both the
また、上記実施形態では、第1気筒に、吸気ポート70、排気ポート72および接続ポート32がそれぞれ1つずつ設けられていた。しかし、第1気筒に、2つの吸気ポート70、1つの排気ポート72および1つの接続ポート32を設けてもよい。また、上記実施形態では、第2気筒に、吸気ポート70、排気ポート72および接続ポート32がそれぞれ1つずつ設けられていた。しかし、第2気筒に、1つの吸気ポート70、2つの排気ポート72および1つの接続ポート32を設けてもよい。
Further, in the above embodiment, the first cylinder is provided with one
1 エンジンシステム
10 エンジン
12 制御装置
20 右バンク
22 左バンク
30a A気筒
30b B気筒
30c C気筒
30d D気筒
32 接続ポート
44 第1弁
46 第2弁
48 動弁機構
52 プロセッサ
54 メモリ
72 排気ポート
90 排気流路
92 触媒
1
Claims (5)
前記エンジンを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
1つまたは複数のプロセッサと、
前記プロセッサに接続される1つまたは複数のメモリと、
を有し、
前記プロセッサは、
前記エンジンの冷態時に、前記第1気筒ではリッチ雰囲気で燃料を燃焼させ、前記第2気筒ではストイキ雰囲気で燃料を燃焼させるように、前記エンジンを制御することと、
前記第1気筒が排気行程のときに前記第2気筒を吸気行程に制御し、前記第1気筒の排気を、前記接続ポートを通じて前記第2気筒に導入することと、
を含む処理を実行する、エンジンシステム。 an engine having a first cylinder, a second cylinder, and a connection port that connects the first cylinder and the second cylinder in series;
a control device that controls the engine;
with
The control device is
one or more processors;
one or more memories connected to the processor;
has
The processor
controlling the engine so that when the engine is cold, fuel is burned in a rich atmosphere in the first cylinder and fuel is burned in a stoichiometric atmosphere in the second cylinder;
controlling the second cylinder to an intake stroke when the first cylinder is in an exhaust stroke, and introducing exhaust gas from the first cylinder into the second cylinder through the connection port;
An engine system that performs processing, including
前記エンジンの冷態時に、前記第1気筒内に燃料を噴射し、前記第2気筒内には燃料を噴射しないように、前記エンジンを制御すること、
を含む処理を実行する、請求項1に記載のエンジンシステム。 The processor
controlling the engine to inject fuel into the first cylinder and not to inject fuel into the second cylinder when the engine is cold;
2. The engine system according to claim 1, which performs a process comprising:
前記プロセッサは、
前記触媒の温度に応じて、前記エンジンの動作モードを、前記第1気筒の排気を前記第2気筒に供給せずに前記エンジンを動作させる通常動作モードと、前記第1気筒の排気を前記第2気筒に供給しながら前記エンジンを動作させる特殊動作モードとの間で切り替えること、
を含む処理を実行する、請求項1または2に記載のエンジンシステム。 A catalyst provided in an exhaust passage connected to the exhaust port of the second cylinder,
The processor
Depending on the temperature of the catalyst, the operation mode of the engine may be changed to a normal operation mode in which the engine is operated without supplying exhaust gas from the first cylinder to the second cylinder, or a normal operation mode in which the exhaust gas from the first cylinder is supplied to the second cylinder. switching between special operating modes that operate the engine while feeding two cylinders;
3. The engine system according to claim 1 or 2, which performs a process including:
前記接続ポートにおける前記第2気筒側の開口部を開閉可能な第2弁と、
前記第1弁および前記第2弁を開閉する動弁機構と、
をさらに備え、
前記プロセッサは、
前記触媒の温度が所定温度未満であれば、前記特殊動作モードを実行し、前記第1気筒および前記第2気筒それぞれの行程に応じて、前記動弁機構により前記第1弁および前記第2弁を開閉して、前記第1気筒の排気を前記第2気筒に供給しながら、前記エンジンを動作させることと、
前記触媒の温度が所定温度以上であれば、前記通常動作モードを実行し、前記動弁機構によって、前記第1弁および前記第2弁を閉状態にし、前記第1気筒の排気を前記第2気筒に供給せずに、前記エンジンを通常動作させることと、
を含む処理を実行する、請求項3に記載のエンジンシステム。 a first valve capable of opening and closing an opening of the connection port on the first cylinder side;
a second valve capable of opening and closing an opening of the connection port on the second cylinder side;
a valve mechanism that opens and closes the first valve and the second valve;
further comprising
The processor
If the temperature of the catalyst is less than a predetermined temperature, the special operation mode is executed, and the first valve and the second valve are operated by the valve mechanism according to the strokes of the first cylinder and the second cylinder, respectively. to operate the engine while supplying exhaust gas from the first cylinder to the second cylinder;
If the temperature of the catalyst is equal to or higher than the predetermined temperature, the normal operation mode is executed, the first valve and the second valve are closed by the valve mechanism, and the exhaust gas from the first cylinder is diverted to the second valve. operating the engine normally without feeding the cylinders;
4. The engine system according to claim 3, which performs a process comprising:
前記水平対向エンジンの左バンクおよび右バンクのいずれか一方または双方に、前記第1気筒および前記第2気筒が設けられる、請求項1から4のいずれか1項に記載のエンジンシステム。 The engine is a horizontally opposed engine,
5. The engine system according to any one of claims 1 to 4, wherein said first cylinder and said second cylinder are provided in one or both of left bank and right bank of said horizontally opposed engine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021155049A JP2023046453A (en) | 2021-09-24 | 2021-09-24 | engine system |
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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JP2021155049A Pending JP2023046453A (en) | 2021-09-24 | 2021-09-24 | engine system |
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-
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- 2021-09-24 JP JP2021155049A patent/JP2023046453A/en active Pending
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