JP4483759B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
前記フューエルカット実行条件が成立した場合に、すべての気筒における吸気弁が閉弁状態に維持されるように、前記吸気可変動弁装置を制御する吸気弁制御手段と、
前記フューエルカット実行条件が成立した場合に、気筒内のピストンの動作に起因して筒内から排気通路側に排出されるガスの流れ方向が逆になる少なくとも一対の気筒を選択し、当該選択のされた気筒におけるそれぞれの排気弁が開弁状態に維持されるように、かつ、前記少なくとも一対の気筒以外の気筒におけるそれぞれの排気弁が閉弁状態に維持されるように、前記排気可変動弁装置を制御する排気弁制御手段と、
を備えることを特徴とする。
複数の気筒で共用され、前記少なくとも一対の気筒におけるそれぞれの排気弁を開弁状態にさせることのできる排気カムを有する排気カム軸と、
当該排気カム軸を駆動する駆動手段とを含み、
前記駆動手段は、前記少なくとも一対の気筒におけるそれぞれの排気弁が開弁している状態で排気カム軸を停止可能に構成されていることを特徴とする。
内燃機関の燃焼を開始させる燃焼開始要求を検知する燃焼要求検知手段と、
内燃機関が温間状態にあるときに前記燃焼開始要求が検知された場合に、排気弁が開弁状態にある気筒から燃焼を開始させる温間時燃焼実行手段と、
を更に備えることを特徴とする。
内燃機関の燃焼を開始させる燃焼開始要求を検知する燃焼要求検知手段と、
内燃機関が冷間状態にあるときに前記燃焼開始要求が検知された場合に、吸気弁および排気弁がともに閉弁状態にある気筒から燃焼を開始させる冷間時燃焼実行手段と、
を更に備えることを特徴とする。
前記冷間時燃焼実行手段によって燃焼が開始される前の時点で、吸排気弁がともに閉弁状態にある前記気筒に対して、予め燃料が噴射されるように前記燃料噴射弁を制御する燃料予噴射手段と、
前記冷間時燃焼実行手段によって燃焼が開始されるまでは、吸気弁および排気弁がともに閉弁状態にある前記気筒において点火を禁止する点火禁止手段と、
を更に備えることを特徴とする。
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1の内燃機関システムの構成を説明するための図である。図1に示す構成は、内燃機関10を備えている。内燃機関10は、ここでは、直列4気筒型のエンジンであるものとする。内燃機関10の筒内には、ピストン12が設けられている。ピストン12は、筒内を往復移動することができる。内燃機関10の筒内には、ピストン12の頂部側に燃焼室14が形成されている。また、燃焼室14には、吸気通路16および排気通路18が連通している。
以下、図2乃至図5を参照して、本発明の実施の形態1の吸気可変動弁装置34および排気可変動弁装置38の構成を説明する。
先ず、図2は、図1に示す吸気可変動弁装置34の構成を示す斜視図である。図2に示す吸気可変動弁装置34は、上記の如く、内燃機関10の吸気弁32を駆動するための装置である。図2において、#1〜#4は、それぞれ内燃機関10の第1気筒〜第4気筒を表している。内燃機関10における爆発順序は、一般的な内燃機関と同様に、#1→#3→#4→#2であるものとする。
内燃機関では、減速時などで所定の実行条件が成立した場合に、燃料の噴射を停止する処理、つまり、フューエルカット(F/C)が実行される。F/Cが実行されると、排気通路18の触媒26に新気が流入することとなる。触媒26に高温でリーンなガスが流入すると、触媒26が劣化してしまう。また、減速時には、減速感を得るために、エンジンブレーキの発生が要求される。そこで、本実施形態のシステムでは、所望のエンジンブレーキを確保しつつ触媒26の劣化を有効に抑制すべく、F/C時に、以下の図6に示す手法で、吸排気弁32、36の開弁動作を制御することとした。
図9は、上記の機能を実現するために、本実施の形態1においてECU40が実行するルーチンのフローチャートである。図9に示すルーチンでは、先ず、所定のF/C実行条件が成立しているか否かが判別される(ステップ100)。その結果、F/C実行条件が成立していると判定された場合には、F/C実行フラグがONとされているか否かが判別される(ステップ102)。F/C実行フラグがONとされていると判定された場合には、以下のステップ104〜120の処理を飛び越えてステップ122の処理が実行される。
次に、図10および図11を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
本実施形態のシステムは、図1乃至図5に示すハードウェア構成を用いて、ECU40に、図9に示すルーチンに代えて後述する図11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。
図10は、本実施の形態2において用いられる吸排気弁32、36の開閉時期の設定を説明するための図である。上述した図6に示す設定では、F/C実行条件の成立時もしくはその直後に圧縮行程および吸気行程にある気筒(図6に示す一例においては#3および#4気筒)では、ともに、新気を燃焼室14に充填させた状態で吸気弁32を閉弁状態に維持している。このため、これらの#3および#4気筒において、その後に排気弁36が開かれた際に、燃焼室14内に充填されていた新気が触媒26に流出してしまうことが起こり得る。
図11は、上記の機能を実現するために、本実施の形態2においてECU40が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図11において、図9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する。
次に、図12および図13を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。
本実施形態のシステムにおいては、上述した実施の形態1および2と異なり、排気弁36を駆動するための排気可変動弁装置についても、上述した吸気可変動弁装置34と同様に、#1および#4気筒に対応する排気カム軸と、#2および#3気筒に対応する排気カム軸とを別個独立で駆動するための2つのモータを備えているものとする。尚、その具体的な構成は、上記図2および図3で示す構成と同様であるため、ここではその詳細な説明を省略するものとする。
図12は、本実施の形態3において用いられる吸排気弁32、36の開閉時期の設定を説明するための図である。図12に示す本実施形態の設定では、F/C実行条件の成立後にすべての気筒の吸気弁32を吸気行程または圧縮行程の中間点で閉じた後は、すべての気筒の吸排気弁32、36を閉弁状態に維持させている点に特徴を有している。
図13は、上記の機能を実現するために、本実施の形態3においてECU40が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図13において、図9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する。
次に、図14を参照して、本発明の実施の形態4について説明する。
本実施形態のシステムは、図1乃至図5に示すハードウェア構成を用いて、ECU40に、図9に示すルーチンに代えて後述する図14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。
ここでは、内燃機関10において、吸排気弁32、36が全閉とされた状態で、ピストン12が圧縮上死点にあるときの筒内ガス温度を、「圧縮端温度」と称する。この圧縮端温度には、内燃機関10を良好に始動させようとするための適切な温度域が存在する。より具体的には、冷間始動時には、圧縮端温度が適切な温度域よりも低い領域にあるため、HC(白煙)が生じ易くなる。また、温間始動時において、圧縮端温度が適切な温度域よりも高い領域にあると、点火が実行される前に混合気が自着火し易くなる、すなわち、ノックが発生し易くなる。
図14は、上記の機能を実現するために、本実施の形態4においてECU40が実行するルーチンのフローチャートである。図14に示すルーチンでは、先ず、内燃機関10を始動させる指令が出されたか否かが判別される(ステップ400)。具体的には、車両の運転者がイグニッションスイッチを操作した場合や、ハイブリッド車両におけるEV走行時に車両からの要求があった場合に、そのような始動指令が出される。
ところで、上述した実施の形態1乃至4においては、吸排気弁32、36を駆動するための装置として、モータでカム軸を直接的に駆動する吸気可変動弁装置34等を用いているが、本発明において適用可能な可変動弁装置は、上述した構成に限定されるものではない。すなわち、上述した各実施の形態の特徴に合わせて、以下のような可変動弁装置を用いるようにしてもよい。具体的には、上述した可変動弁装置に代えて、吸気弁または排気弁として機能するバルブを電磁力で駆動する電磁駆動弁を用いてもよい。また、吸気弁または排気弁の開弁特性を機械的に変更可能な機構を有する機械式の可変動弁装置であってもよい。更には、吸気弁または排気弁を押動するカムとして、連続的に変化する複数のプロフィールを有するカムを備え、当該カムをカム軸の軸方向に移動させることで、バルブの開弁特性を変化させる可変動弁装置であってもよい。
12 ピストン
14 燃焼室
26 触媒
32 吸気弁
34 吸気可変動弁装置
36 排気弁
38 排気可変動弁装置
40 ECU(Electronic Control Unit)
48、50 吸気カム
52、54 吸気カム軸
60 第1のモータ
68 第2のモータ
74 排気カム
76 排気カム軸
82 モータ
Claims (8)
- 吸気弁の開弁動作を停止可能な吸気可変動弁装置と、排気弁の開弁動作を停止可能な排気可変動弁装置とを備え、フューエルカット実行条件が成立した場合に、内燃機関の複数の気筒に対してフューエルカットを行う内燃機関の制御装置であって、
前記フューエルカット実行条件が成立した場合に、すべての気筒における吸気弁が閉弁状態に維持されるように、前記吸気可変動弁装置を制御する吸気弁制御手段と、
前記フューエルカット実行条件が成立した場合に、気筒内のピストンの動作に起因して筒内から排気通路側に排出されるガスの流れ方向が逆になる少なくとも一対の気筒を選択し、当該選択のされた気筒におけるそれぞれの排気弁が開弁状態に維持されるように、かつ、前記少なくとも一対の気筒以外の気筒におけるそれぞれの排気弁が閉弁状態に維持されるように、前記排気可変動弁装置を制御する排気弁制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記排気可変動弁装置は、
複数の気筒で共用され、前記少なくとも一対の気筒におけるそれぞれの排気弁を開弁状態にさせることのできる排気カムを有する排気カム軸と、
当該排気カム軸を駆動する駆動手段とを含み、
前記駆動手段は、前記少なくとも一対の気筒におけるそれぞれの排気弁が開弁している状態で排気カム軸を停止可能に構成されてい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。 - 前記吸気弁制御手段または前記排気弁制御手段は、前記フューエルカット実行条件が成立した場合に吸排気弁が全閉とされる少なくとも1つの気筒において、当該気筒におけるピストンが上死点と下死点の略中間位置にあるときに、当該気筒における吸気弁および排気弁のうちの未だ閉じられていない方のバルブを閉弁させ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。
- 前記排気弁制御手段は、前記フューエルカット実行条件が成立した時点で、吸気行程および圧縮行程が到来していない前記少なくとも一対の気筒を検知する気筒検知手段を含み、検知された前記少なくとも一対の気筒におけるそれぞれの排気弁が開弁状態に維持されるように、前記排気可変動弁装置を制御することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
- 内燃機関の温度状態を検知する機関温度検知手段と、
内燃機関の燃焼を開始させる燃焼開始要求を検知する燃焼要求検知手段と、
内燃機関が温間状態にあるときに前記燃焼開始要求が検知された場合に、排気弁が開弁状態にある気筒から燃焼を開始させる温間時燃焼実行手段と、
を更に備え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。 - 内燃機関の温度状態を検知する機関温度検知手段と、
内燃機関の燃焼を開始させる燃焼開始要求を検知する燃焼要求検知手段と、
内燃機関が冷間状態にあるときに前記燃焼開始要求が検知された場合に、吸気弁および排気弁がともに閉弁状態にある気筒から燃焼を開始させる冷間時燃焼実行手段と、
を更に備え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。 - 内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記冷間時燃焼実行手段によって燃焼が開始される前の時点で、吸排気弁がともに閉弁状態にある前記気筒に対して、予め燃料が噴射されるように前記燃料噴射弁を制御する燃料予噴射手段と、
前記冷間時燃焼実行手段によって燃焼が開始されるまでは、吸気弁および排気弁がともに閉弁状態にある前記気筒において点火を禁止する点火禁止手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項6記載の内燃機関の制御装置。 - 前記排気弁制御手段は、前記フューエルカット実行条件が成立時から所定時間が経過した後に、すべての気筒の排気弁が閉弁状態に維持されるように、前記排気可変動弁装置を制御することを特徴とする請求項1、3、4、5、6または7記載の内燃機関の制御装置。
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