JP4479774B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
同じ気筒列内の各気筒の燃焼間隔が不等間隔であることにより、他気筒の排気脈動の影響によって残留ガス量が増加し易くなる残留ガス影響の大きさが気筒間で異なる内燃機関を制御する装置であって、
ターボ過給機と、
前記ターボ過給機のタービン入口に通じるターボ側排気通路と、
前記ターボ側排気通路に連通する排気ポートを開閉するターボ側排気弁と、
前記タービン入口に通じないバイパス側排気通路と、
前記バイパス側排気通路に連通する排気ポートを開閉するバイパス側排気弁と、
前記バイパス側排気弁リフト量、または、前記バイパス側排気弁の開弁期間と吸気弁の開弁期間とが重なるバイパス側バルブオーバーラップ期間を、前記残留ガス影響が大きい残留ガス影響大気筒とその他の気筒とで別々に変化させることのできる可変動弁装置と、
所定の運転状況において、前記残留ガス影響大気筒の前記バイパス側排気弁リフト量または前記バイパス側バルブオーバーラップ期間が、前記その他の気筒の前記バイパス側排気弁リフト量または前記バイパス側バルブオーバーラップ期間より大きくなるように、前記可変動弁装置を制御する開弁特性制御手段と、
を備えることを特徴とする。
前記内燃機関の各気筒は、前記残留ガス影響大気筒と、前記残留ガス影響大気筒より残留ガス影響が小さい残留ガス影響中気筒と、前記残留ガス影響中気筒より残留ガス影響が小さい残留ガス影響小気筒とに分類され、
前記可変動弁装置は、前記バイパス側排気弁リフト量または前記バイパス側バルブオーバーラップ期間を、前記残留ガス影響大気筒と前記残留ガス影響中気筒と前記残留ガス影響小気筒とで別々に変化させることができ、
前記開弁特性制御手段は、前記残留ガス影響大気筒の前記バイパス側排気弁リフト量または前記バイパス側バルブオーバーラップ期間が、前記留ガス影響中気筒の前記バイパス側排気弁リフト量または前記バイパス側バルブオーバーラップ期間より大きく、且つ、前記残留ガス影響中気筒の前記バイパス側排気弁リフト量または前記バイパス側バルブオーバーラップ期間が、前記残留ガス影響小気筒の前記バイパス側排気弁リフト量または前記バイパス側バルブオーバーラップ期間以上となるように、前記可変動弁装置を制御することを特徴とする。
前記バイパス側排気弁リフト量を、前記残留ガス影響大気筒とその他の気筒とで別々に、ゼロとすることのできるバイパス側排気弁停止手段と、
各気筒の前記バイパス側排気弁リフト量をゼロに切り替える場合に、前記その他の気筒の前記バイパス側排気弁リフト量を先行してゼロに切り替え、それに遅れて、前記残留ガス影響大気筒の前記バイパス側排気弁リフト量をゼロに切り替えるリフト量切替順序制御手段と、
を備えることを特徴とする。
前記リフト量切替順序制御手段は、前記その他の気筒のうちで、前記残留ガス影響大気筒に排気脈動の影響を及ぼす気筒以外の何れかの気筒の前記バイパス側排気弁リフト量を最先にゼロに切り替えることを特徴とする。
前記残留ガス影響大気筒と、この残留ガス影響大気筒に排気脈動の影響を及ぼす気筒とは、それらの前記ターボ側排気弁または前記バイパス側排気弁に通じる排気ポートがシリンダヘッド内で合流していることを特徴とする。
前記ターボ側排気弁および前記バイパス側排気弁の位置は、同じ気筒列内の隣り合う気筒間で逆になるように配置され、これにより、隣り合う二つの気筒間では前記ターボ側排気弁同士または前記バイパス側排気弁同士が隣り合って位置しており、
前記隣り合って位置する二つの前記バイパス側排気弁の各々に通じる排気ポートは、シリンダヘッド内で合流するとともに、前記隣り合って位置する二つの前記ターボ側排気弁の各々に通じる排気ポートは、シリンダヘッド内で合流することを特徴とする。
前記ターボ側排気弁および前記バイパス側排気弁が共に駆動されるとき、前記バイパス側排気弁の開き時期は、前記ターボ側排気弁の開き時期より遅く、前記バイパス側排気弁の閉じ時期は、前記ターボ側排気弁の閉じ時期より遅いことを特徴とする。
図1は、本発明の実施の形態1におけるV型8気筒エンジンの排気系を説明するための模式的な平面図である。なお、図1中では、吸気系については図示を省略している。また、図面中では、#のついた数字は、気筒番号を表す。
図3は、冷間始動時(触媒暖機領域)における吸気弁、ターボ側排気弁EX1およびバイパス側排気弁EX2のバルブリフト線図である。冷間始動時には、図3に示すように、バイパス側排気弁EX2を大リフトとするとともに、ターボ側排気弁EX1を閉状態で停止させる。また、吸気弁のバルブタイミングを遅角することにより、バイパス側排気弁EX2の開弁期間と吸気弁の開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間をほぼ無くしている。
図4は、ストイキ燃焼モードの高出力領域における吸気弁、ターボ側排気弁EX1およびバイパス側排気弁EX2のバルブリフト線図である。この領域においては、ターボ側排気弁EX1およびバイパス側排気弁EX2を共に開く。この場合、バイパス側排気弁EX2は、ターボ側排気弁EX1よりも小さいリフト量および開弁期間で、排気行程の後半に開く。すなわち、バイパス側排気弁EX2は、ターボ側排気弁EX1より後に開き、ターボ側排気弁EX1の閉じた後(上死点より後)に閉じる。吸気弁のバルブタイミングは、進角され、上死点より前に吸気弁が開く。バイパス側排気弁EX2と吸気弁とは、それらの開弁期間が重なるバルブオーバーラップ期間を十分に有している。一方、ターボ側排気弁EX1と吸気弁とは、それらの開弁期間が重なるバルブオーバーラップ期間をほとんど有していない。
図5は、リーン燃焼モードの燃費向上領域における吸気弁、ターボ側排気弁EX1およびバイパス側排気弁EX2のバルブリフト線図である。この領域においては、図4に示す開弁特性と比べ、残留ガス影響大気筒(3番、6番)のみバイパス側排気弁EX2を開き、その他の残留ガス影響中気筒および残留ガス影響小気筒においてはバイパス側排気弁EX2のリフト量をゼロとしている。一般に、リーン燃焼モードでは、排気ガス温度が低くなり易い、つまり排気エネルギーが少なくなり易い。このため、ターボ過給機14L,14Rを十分に作動させるためには、バイパス側排気通路18L,18Rに流れる排気ガス量をなるべく少なくして、ターボ側排気通路16L,16Rに流れる排気ガス量をなるべく多くしたいという要求がある。図5に示す開弁特性によれば、残留ガス影響大気筒以外のバイパス側排気弁EX2のリフト量をゼロとすることにより、ターボ側排気通路16L,16Rに流れる排気ガス量をなるべく多くすることができるので、ターボ過給機14L,14Rを十分に作動させ、十分な過給圧を得ることができる。一方、残留ガス影響大気筒においては、バイパス側排気弁EX2を開くので、掃気作用が発揮され、残留ガスを低減することができる。このため、残留ガス量が特に多くなり易い残留ガス影響大気筒においては、残留ガス量を十分に少なくすることができ、燃焼悪化や失火などの弊害を確実に防止することができる。
図8は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、所定時間毎あるいは所定クランク角毎に繰り返し実行されるものとする。図8に示すルーチンによれば、まず、アクセルポジションセンサ34およびクランク角センサ32の検出信号に基づいて、アクセル開度およびエンジン回転数が算出される(ステップ100)。次いで、そのアクセル開度およびエンジン回転数に基づいて、エンジン10に要求される出力が決定される(ステップ102)。続いて、上記要求出力、アクセル開度、エンジン回転数に基づいて、エンジン10の動作点が図6中の領域Aであるか否かが判別される(ステップ104)。
次に、図9を参照して、本発明の実施の形態2について説明するが、上述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。本実施形態は、前述した実施の形態1と同様のハードウェア構成を用いて、ECU50に、後述する図9に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
前述したように、図6中の領域Aにおいては各気筒のバイパス側排気弁EX2を開くことによって掃気作用が発揮されている一方、領域BおよびDにおいては各気筒のバイパス側排気弁EX2のリフト量がゼロとされるので掃気作用は発揮されない。このため、エンジン10の動作点が領域Aから領域BあるいはDへと移行する場合には、バイパス側排気弁EX2の停止指令が出されて掃気作用が停止することになるので、特に残留ガス影響大気筒(3番、6番)においては残留ガス量が多くなり易い。更に、バイパス側排気弁EX2の停止により、ターボ側排気弁EX1側への排気流量が急増するので、過渡的には、ターボ側排気弁EX1側の背圧が非常に高くなるとともに、排気脈動の振幅も非常に大きくなり易い。このようなことから、領域Aから領域BあるいはDへと移行する過渡運転時には、定常運転時と比べて、残留ガス影響大気筒の残留ガス量が特に多くなり易く、燃焼悪化や失火によってドライバビリティに悪影響が及ぶ可能性が高くなる。
図9は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。なお、図9において、図8に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。図9に示すルーチンによれば、まず、アクセル開度およびエンジン回転数が算出され(ステップ100)、そのアクセル開度およびエンジン回転数に基づいて、エンジン10の要求出力が決定される(ステップ102)。
12L 左気筒列
12R 右気筒列
14L,14R ターボ過給機
14a タービン
14b コンプレッサ
16L,16R ターボ側排気通路
18L,18R バイパス側排気通路
20L,20R 触媒
22L,22R シリンダヘッド
24,26,28,30 排気ポート
50 ECU(Electronic Control Unit)
90 V型8気筒エンジン
92L 左気筒列
92R 右気筒列
94L,94R 排気マニホールド
EX1 ターボ側排気弁
EX2 バイパス側排気弁
Claims (7)
- 同じ気筒列内の各気筒の燃焼間隔が不等間隔であることにより、他気筒の排気脈動の影響によって残留ガス量が増加し易くなる残留ガス影響の大きさが気筒間で異なる内燃機関を制御する装置であって、
ターボ過給機と、
前記ターボ過給機のタービン入口に通じるターボ側排気通路と、
前記ターボ側排気通路に連通する排気ポートを開閉するターボ側排気弁と、
前記タービン入口に通じないバイパス側排気通路と、
前記バイパス側排気通路に連通する排気ポートを開閉するバイパス側排気弁と、
前記バイパス側排気弁のリフト量、または、前記バイパス側排気弁の開弁期間と吸気弁の開弁期間とが重なるバイパス側バルブオーバーラップ期間を、前記残留ガス影響が大きい残留ガス影響大気筒とその他の気筒とで別々に変化させることのできる可変動弁装置と、
所定の運転状況において、前記残留ガス影響大気筒の前記バイパス側排気弁リフト量または前記バイパス側バルブオーバーラップ期間が、前記その他の気筒の前記バイパス側排気弁リフト量または前記バイパス側バルブオーバーラップ期間より大きくなるように、前記可変動弁装置を制御する開弁特性制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記内燃機関の各気筒は、前記残留ガス影響大気筒と、前記残留ガス影響大気筒より残留ガス影響が小さい残留ガス影響中気筒と、前記残留ガス影響中気筒より残留ガス影響が小さい残留ガス影響小気筒とに分類され、
前記可変動弁装置は、前記バイパス側排気弁リフト量または前記バイパス側バルブオーバーラップ期間を、前記残留ガス影響大気筒と前記残留ガス影響中気筒と前記残留ガス影響小気筒とで別々に変化させることができ、
前記開弁特性制御手段は、前記残留ガス影響大気筒の前記バイパス側排気弁リフト量または前記バイパス側バルブオーバーラップ期間が、前記残留ガス影響中気筒の前記バイパス側排気弁リフト量または前記バイパス側バルブオーバーラップ期間より大きく、且つ、前記残留ガス影響中気筒の前記バイパス側排気弁リフト量または前記バイパス側バルブオーバーラップ期間が、前記残留ガス影響小気筒の前記バイパス側排気弁リフト量または前記バイパス側バルブオーバーラップ期間以上となるように、前記可変動弁装置を制御することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。
- 前記バイパス側排気弁リフト量を、前記残留ガス影響大気筒とその他の気筒とで別々に、ゼロとすることのできるバイパス側排気弁停止手段と、
各気筒の前記バイパス側排気弁リフト量をゼロに切り替える場合に、前記その他の気筒の前記バイパス側排気弁リフト量を先行してゼロに切り替え、それに遅れて、前記残留ガス影響大気筒の前記バイパス側排気弁リフト量をゼロに切り替えるリフト量切替順序制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の制御装置。 - 前記リフト量切替順序制御手段は、前記その他の気筒のうちで、前記残留ガス影響大気筒に排気脈動の影響を及ぼす気筒以外の何れかの気筒の前記バイパス側排気弁リフト量を最先にゼロに切り替えることを特徴とする請求項3記載の内燃機関の制御装置。
- 前記残留ガス影響大気筒と、この残留ガス影響大気筒に排気脈動の影響を及ぼす気筒とは、それらの前記ターボ側排気弁または前記バイパス側排気弁に通じる排気ポートがシリンダヘッド内で合流していることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
- 前記ターボ側排気弁および前記バイパス側排気弁の位置は、同じ気筒列内の隣り合う気筒間で逆になるように配置され、これにより、隣り合う二つの気筒間では前記ターボ側排気弁同士または前記バイパス側排気弁同士が隣り合って位置しており、
前記隣り合って位置する二つの前記バイパス側排気弁の各々に通じる排気ポートは、シリンダヘッド内で合流するとともに、前記隣り合って位置する二つの前記ターボ側排気弁の各々に通じる排気ポートは、シリンダヘッド内で合流することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。 - 前記ターボ側排気弁および前記バイパス側排気弁が共に駆動されるとき、前記バイパス側排気弁の開き時期は、前記ターボ側排気弁の開き時期より遅く、前記バイパス側排気弁の閉じ時期は、前記ターボ側排気弁の閉じ時期より遅いことを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
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