JP4569338B2 - Multi-cylinder engine controller - Google Patents
Multi-cylinder engine controller Download PDFInfo
- Publication number
- JP4569338B2 JP4569338B2 JP2005083658A JP2005083658A JP4569338B2 JP 4569338 B2 JP4569338 B2 JP 4569338B2 JP 2005083658 A JP2005083658 A JP 2005083658A JP 2005083658 A JP2005083658 A JP 2005083658A JP 4569338 B2 JP4569338 B2 JP 4569338B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- engine
- pulse generator
- cylinder
- cylinder engine
- valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Characterised By The Charging Evacuation (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
本発明は多気筒エンジンの制御装置に関し、特に、インパルス(気筒内に導入される高圧の圧力波)を生成するパルス発生装置を備えた多気筒エンジンの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a multi-cylinder engine, and more particularly to a control device for a multi-cylinder engine provided with a pulse generator that generates an impulse (a high-pressure pressure wave introduced into a cylinder).
従来より、インテークマニホールドのサージタンクと、サージタンクから分岐して各気筒の吸気ポートに接続された分岐管が設けられた多気筒エンジンの制御装置において、体積効率を高める技術が種々開発されている。 Conventionally, various technologies for improving volumetric efficiency have been developed in a control device for a multi-cylinder engine provided with a surge tank of an intake manifold and a branch pipe branched from the surge tank and connected to an intake port of each cylinder. .
例えば、特許文献1には、吸気ポート毎に通路長の異なる複数の吸気通路を設け、これら吸気通路を切替弁によって択一的にサージタンクと連通する技術が開示されている。
For example,
他方、非特許文献1には、インパルスによる低運転領域のトルクアップを図る技術が開示されている。その構成では、インテークマニホールドの分岐管途中に、当該分岐管の経路方向にストロークする電磁弁を設け、吸気行程の途中までは、電磁弁を閉じて負圧を形成し、吸気行程の下死点近傍にて電磁弁を開放することによって、急激に気筒内に空気を供給する構成が開示されている。
On the other hand, Non-Patent
また、特許文献2、非特許文献2には、インパルスを生成する装置として、フラップ弁を用いてパルスを発生させる装置が開示されている。
エンジンの燃費を抑制しつつ出力性能を高めるためには、全ての運転領域にわたってポンピングロスを抑制しつつ充分な体積効率を確保する必要がある。 In order to improve the output performance while suppressing the fuel consumption of the engine, it is necessary to ensure sufficient volume efficiency while suppressing the pumping loss over the entire operation range.
しかるに、上述したパルス発生装置においては、体積効率が高まるので、出力は向上するものの、当該パルス発生装置の開弁時に大きな負圧が生じるため、ポンピングロスも高くなり、燃費は低下する。そのため、単にパルス発生装置を用いただけでは、全ての運転領域に対応して燃費と出力とのバランスを取ることができなかった。 However, in the pulse generator described above, volume efficiency is increased, so that the output is improved, but a large negative pressure is generated when the pulse generator is opened, so that the pumping loss is also increased and the fuel consumption is reduced. For this reason, simply using the pulse generator cannot balance the fuel consumption and the output corresponding to all the operation areas.
本発明は上述のような不具合に鑑みてなされたものであり、運転領域に応じて燃費と出力とをバランスさせることのできる多気筒エンジンの制御装置を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a control device for a multi-cylinder engine that can balance fuel consumption and output in accordance with an operation region.
前記課題を解決するために、本発明は、複数の気筒の各吸気ポートに空気を供給する吸気管と、各吸気管の上流端がそれぞれ開口する集合部と、各気筒の吸気行程に対応して、吸気ポートの開弁期間内の吸気行程途中で開弁して、気筒内に圧力波を生成するパルス発生装置とを備えた多気筒エンジンの制御装置において、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、エンジンの負荷状態を検出するエンジン負荷検出手段と、前記エンジン回転数検出手段、および前記エンジン負荷検出手段の検出に基づいてパルス発生装置の運転を制御する制御手段と、エンジンの排気経路に設けた触媒の活性状態を検出して制御手段に入力する触媒活性状態検出手段とを設け、前記制御手段は、低速運転領域だけにおいて、中負荷領域を除く負荷領域においてパルス発生装置に圧力波を生成させる一方、前記低速運転領域であっても、検出された触媒が活性温度より低い温度状態にある場合には、全ての運転負荷領域においてパルス発生装置を作動させるものであることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置である。 In order to solve the above-described problems, the present invention corresponds to an intake pipe that supplies air to each intake port of a plurality of cylinders, a collecting portion that opens at an upstream end of each intake pipe, and an intake stroke of each cylinder. An engine that detects the engine speed in a control device for a multi-cylinder engine that includes a pulse generator that opens during the intake stroke of the intake port during a valve opening period and generates a pressure wave in the cylinder. An engine speed detecting means for detecting an engine load state; an engine speed detecting means; a control means for controlling the operation of the pulse generator based on the detection of the engine load detecting means ; an engine; negative detects the activity state of the catalyst provided in the exhaust path and a catalytically active state detecting means for inputting to the control means is provided, the said control means, except only in the low speed operation range, the medium load region of While Ru to produce a pressure wave in the pulse generator in the region, even the low speed operation region, when the detected catalyst is at a low temperature state than the activation temperature, the pulse generator at all operating load range A control device for a multi-cylinder engine, which is operated .
この態様では、エンジンが低速運転領域にて走行している場合において、負荷領域が中負荷領域である場合には、パルス発生装置の作動が停止されることになる。この結果、低速/中負荷領域では、パルス発生装置によるポンピングロスを回避することができるので、この領域での燃費を向上させることが可能になる。他方、低速/低負荷領域では、パルス発生装置による圧力波の生成により、吸気通路内には、特に大きな負圧が生成されることになる。この結果、燃料の気化性が向上し、燃料と空気のミキシング性や、それに伴う排気性能が高くなり、燃焼安定性を向上することが可能になる。さらに、低速/高負荷領域では、パルス発生装置による圧力波の生成により、高い体積効率を維持することができるので、出力性能を向上させることが可能になる。 In this aspect, when the engine is traveling in the low speed operation region, when the load region is the medium load region, the operation of the pulse generator is stopped. As a result, since the pumping loss due to the pulse generator can be avoided in the low speed / medium load region, the fuel consumption in this region can be improved. On the other hand, in the low speed / low load region, a particularly large negative pressure is generated in the intake passage due to the generation of pressure waves by the pulse generator. As a result, fuel vaporization is improved, fuel and air mixing properties and exhaust performance associated therewith are improved, and combustion stability can be improved. Furthermore, in the low speed / high load region, high volumetric efficiency can be maintained by the generation of pressure waves by the pulse generator, so that output performance can be improved.
また、上記態様では、エンジンの排気経路に設けた触媒の活性状態が検出され、検出された触媒が活性温度より低い温度状態にある場合には、全ての運転負荷領域において、パルス発生装置が作動する。エンジンが始動し始めてからまだ触媒が活性温度より低い温度状態にある場合においては、燃費よりも排気性能が優先されるが、上記態様によれば、このような運転領域においては、負荷状態に拘わらず、パルス発生装置が作動し、圧力波が生成され、過給される。この結果、触媒が充分に活性していない運転領域において、筒内に大きな負圧が生成され、燃料の気化、霧化が促進されて燃焼安定性が向上し、排気性能も向上する。 Further, in the above embodiment, the activity state of the catalyst provided in an exhaust passage of the engine is detected, if the test out catalyst is at a low temperature state than the activation temperature, in all the operating load range, the pulse generating device Operates . In the case where still catalyst from the engine begins to start is at a low temperature condition than the activity temperature is the exhaust performance is given priority over fuel consumption, according to the above aspect, in such operating range, the load state Regardless, the pulse generator is activated and a pressure wave is generated and supercharged. As a result, in the operation region where the catalyst is not sufficiently activated, a large negative pressure is generated in the cylinder, fuel vaporization and atomization are promoted, combustion stability is improved, and exhaust performance is also improved.
好ましい態様において、エンジンの筒内温度に関する温度を制御要素として検出する温度検出手段を設け、前記制御手段は、温度検出手段の検出温度が所定温度に満たない冷間時には、エンジンの低速運転領域でパルス発生装置を作動させるものである。この態様では、燃料の気化性が悪く、燃焼安定性が劣化するエンジンの冷間時において、パルス発生装置の生成する圧力波により、燃料の気化性が向上する。このため、エンジンの冷間時の燃焼安定性が高くなる。 In a preferred embodiment, there is provided temperature detecting means for detecting a temperature related to the in-cylinder temperature of the engine as a control element, and the control means is in a low-speed operation region of the engine when the temperature detected by the temperature detecting means is cold that is less than a predetermined temperature. It activates the pulse generator. In this aspect, the fuel vaporization is improved by the pressure wave generated by the pulse generator when the engine is cold and the combustion stability deteriorates due to poor fuel vaporization. For this reason, the combustion stability when the engine is cold increases.
好ましい態様において、前記制御手段は、当該温度検出手段の検出温度が低いほどパルス発生装置の開弁タイミングを遅らせるものである。この態様では、燃焼安定性を高める必要のあるエンジンの冷間時において、当該筒内温度が低い程、大きな負圧を生成し、筒内の気化性を高めることが可能になる。このため、燃料の気化、霧化を促進して、燃焼安定性が向上することが可能になる。 In a preferred aspect, the control means delays the valve opening timing of the pulse generator as the temperature detected by the temperature detecting means is lower. In this aspect, when the engine that needs to improve combustion stability is cold, the lower the in-cylinder temperature, the larger the negative pressure is generated, and the in-cylinder vaporization can be enhanced. For this reason, fuel vaporization and atomization can be promoted, and combustion stability can be improved.
好ましい態様において、前記制御手段は、エンジンの冷間時では、温間時の運転領域よりもエンジン回転数が高速側へ拡張された運転領域にてパルス発生装置を駆動制御するものである。この態様では、燃焼安定性の悪いエンジンの冷間時においては、エンジンが比較的高速運転領域に至るまで、パルス発生装置が圧力波を生成するので、筒内での燃料の気化、霧化が広い運転領域で促進され、燃焼安定性が向上する。 In a preferred aspect, the control means drives and controls the pulse generator in an operation region in which the engine speed is expanded to a higher speed side than the operation region in the warm state when the engine is cold. In this aspect, when the engine with poor combustion stability is cold, the pulse generator generates a pressure wave until the engine reaches a relatively high speed operation region, so that fuel vaporization and atomization in the cylinder are prevented. It is promoted in a wide operating range and combustion stability is improved.
好ましい態様において、前記制御手段は、温度検出手段の検出温度が所定温度以上の温間時において、エンジン回転数がアイドル回転域にあるときには、パルス発生装置を作動させるものである。この態様では、排気性能を向上させる必要のある温間アイドル運転時において、パルス発生装置が圧力波を生成することにより、吸気の速度を高めることが可能になる。この結果、燃料が流速の早い吸気によって筒内にいわば押込まれることになり、燃料の気化、霧化や、空気とのミキシング特性の促進を図ることが可能になる。 In a preferred aspect, the control means operates the pulse generator when the engine speed is in the idle speed range when the temperature detected by the temperature detection means is a predetermined temperature or higher. In this aspect, it is possible to increase the speed of the intake air by generating a pressure wave with the pulse generator during the warm idle operation in which the exhaust performance needs to be improved. As a result, the fuel is pushed into the cylinder by the intake air having a high flow velocity, and it becomes possible to promote fuel vaporization, atomization, and mixing characteristics with air.
好ましい態様において、制御手段に燃料噴射制御される燃料噴射弁を各気筒に設け、前記制御手段は、エンジンの前記冷間時には、パルス発生装置が開弁する前の吸気行程前半で燃料噴射し、前記温間時には、パルス発生装置の開弁タイミング付近で燃料噴射するように、前記燃料噴射弁を制御するものである。この態様では、気化性を高める必要のある冷間時においては、筒内圧力が高いタイミング、すなわちパルス発生装置が開弁する前の吸気行程前半で燃料噴射することにより、パルス発生装置の圧力波によって燃料の気化、霧化を促進することが可能になる。また、温間時においては、パルス発生装置が開弁する付近で燃料を噴射するので、前記圧力波が発生する直前に燃料が噴射されるとともに、この燃料が吸気に乗って、気筒内にいわば押込まれる状態となる。この結果、燃料も効率よく気筒内に導入され、新気と混合されるので、ミキシングが促進されるとともに、燃料の気化潜熱によって新気が冷却されることになる。従って、高負荷状態において空燃比をエンリッチにした場合でも、通路壁面に燃料が付着するのを抑制し、気化潜熱によるノッキング防止機能を高めることができる。このように、この態様では、エンジンの温度状態に応じて好適な燃料噴射制御を行うことが可能になる。 In a preferred embodiment, each cylinder is provided with a fuel injection valve that is controlled to inject fuel into the control means, and when the engine is cold, the control means injects fuel in the first half of the intake stroke before the pulse generator opens, During the warm period, the fuel injection valve is controlled so that fuel is injected near the valve opening timing of the pulse generator. In this mode, in the cold time when it is necessary to improve the vaporization, the pressure wave of the pulse generator is obtained by injecting fuel at a timing when the in-cylinder pressure is high, that is, in the first half of the intake stroke before the pulse generator is opened. This makes it possible to promote fuel vaporization and atomization. In addition, during the warm time, fuel is injected near the opening of the pulse generator, so that the fuel is injected immediately before the pressure wave is generated, and this fuel rides on the intake air, so to speak in the cylinder. It will be pushed. As a result, the fuel is also efficiently introduced into the cylinder and mixed with the fresh air, so that mixing is promoted and the fresh air is cooled by the latent heat of vaporization of the fuel. Therefore, even when the air-fuel ratio is enriched in a high load state, it is possible to suppress the fuel from adhering to the passage wall surface and enhance the function of preventing knocking due to vaporization latent heat. Thus, in this aspect, it becomes possible to perform suitable fuel injection control according to the temperature state of the engine.
好ましい態様において、前記パルス発生装置の下流側に設けられ、各吸気管を連通する連通路と、制御手段の制御により連通路を開閉する開閉機構とを備えている。この態様では、制御手段がパルス発生装置の作動をON/OFFするに当たり、パルス発生装置自身を運転したまま連通路の開閉機構を開くことにより、パルス発生装置の生成した圧力波を減衰してその機能を実質的に停止させることが可能になる。 In a preferred aspect, the apparatus includes a communication path that is provided downstream of the pulse generator and communicates with each intake pipe, and an opening and closing mechanism that opens and closes the communication path under the control of the control means. In this aspect, when the control means turns on / off the operation of the pulse generator, the pressure wave generated by the pulse generator is attenuated by opening the communication path opening / closing mechanism while operating the pulse generator itself. It becomes possible to substantially stop the function.
好ましい態様において、前記パルス発生装置は、開弁タイミングを変更可能な可変開弁機構を有し、前記制御手段は、可変開弁機構を介してパルス発生装置の開弁タイミングを制御するものである。 In a preferred aspect, the pulse generator has a variable valve opening mechanism capable of changing the valve opening timing, and the control means controls the valve opening timing of the pulse generator through the variable valve opening mechanism. .
好ましい態様において、前記制御手段は、低負荷領域において、エンジン負荷が中負荷領域の閾値に近づくに連れてパルス発生装置の開弁タイミングを進角させるように可変開弁機構を制御するものである。この態様では、エンジン負荷が中負荷領域の閾値に近づくに連れて、パルス発生装置の開弁タイミングが吸気弁の開弁タイミングに近づくので、生成される圧力波も弱まり、低負荷領域において、高負荷側におけるポンピングロスを低減し、燃費の向上を図ることができる。 In a preferred aspect, the control means controls the variable valve opening mechanism so as to advance the valve opening timing of the pulse generator as the engine load approaches the threshold value in the medium load region in the low load region. . In this aspect, as the engine load approaches the threshold value in the medium load region, the valve opening timing of the pulse generator approaches the valve opening timing of the intake valve. Pumping loss on the load side can be reduced and fuel consumption can be improved.
好ましい態様において、前記制御手段は、高負荷領域において、エンジン負荷が全負荷領域に近づくに連れてパルス発生装置の開弁タイミングを遅角させるように可変開弁機構を制御するものである。この態様では、より大きな出力を要するエンジン高負荷側に運転領域が移行するに連れて、パルス発生装置の開弁タイミングが吸気弁の開弁タイミングから遠ざかるので、生成される圧力波も高まり、高負荷領域において、高負荷側における出力上昇を図ることができる。 In a preferred aspect, the control means controls the variable valve opening mechanism so as to retard the valve opening timing of the pulse generator as the engine load approaches the full load region in the high load region. In this aspect, as the operating region shifts to the engine high load side that requires a larger output, the valve opening timing of the pulse generator moves away from the valve opening timing of the intake valve, so that the generated pressure wave also increases, In the load region, it is possible to increase the output on the high load side.
好ましい態様において、前記パルス発生装置は、クランクシャフトと同期して集合部内にて回転するロータリバルブである。この態様では、パルス発生装置として、クランクシャフトと同期して回転するロータリバルブを採用しているので、大きな吸気抵抗を受けることなく、周波数を確実に同調させて所望のタイミングで気筒内に圧力波を生成することが可能になる。集合部または容積部を設けることによる動的過給を阻害することなく、圧力波を生成するパルス発生装置を装備することが可能になる。 In a preferred aspect, the pulse generator is a rotary valve that rotates within the assembly in synchronization with the crankshaft. In this aspect, a rotary valve that rotates in synchronization with the crankshaft is employed as the pulse generator, so that the pressure wave is generated in the cylinder at a desired timing by reliably synchronizing the frequency without receiving a large intake resistance. Can be generated. It becomes possible to equip the pulse generator which generates a pressure wave, without inhibiting the dynamic supercharging by providing a gathering part or a volume part.
以上説明したように、本発明によれば、エンジンが低速運転領域にて走行している場合において、低速/低負荷領域では、パルス発生装置による圧力波の生成により、燃料と空気のミキシング性や、それに伴う排気性能が高くなり、燃焼安定性を向上することが可能になり、負荷領域が中負荷領域では、パルス発生装置によるポンピングロスを回避し、燃費を向上させることが可能になり、低速/高負荷領域では、パルス発生装置による圧力波の生成により、高い体積効率を維持して出力性能を向上させることが可能になるので、運転領域に応じて燃費と出力とをバランスさせることができるという顕著な効果を奏する。 As described above, according to the present invention, when the engine is traveling in the low speed operation region, in the low speed / low load region, the pressure wave is generated by the pulse generator, so that the mixing property of fuel and air is increased. , And the accompanying exhaust performance is improved, combustion stability can be improved, and when the load range is medium load range, pumping loss due to the pulse generator can be avoided, fuel efficiency can be improved, and low speed / In the high load area, the generation of pressure waves by the pulse generator can maintain high volumetric efficiency and improve the output performance, so the fuel efficiency and the output can be balanced according to the driving area. There is a remarkable effect.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施の一形態に係る4サイクル火花点火式多気筒エンジンの右側面図、図2は、図1のA−A断面略図である。また図3は、本実施形態の要部を簡略化して示す斜視図である。 FIG. 1 is a right side view of a four-cycle spark-ignition multi-cylinder engine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA of FIG. FIG. 3 is a perspective view schematically showing a main part of the present embodiment.
各図を参照して、このエンジン10は、シリンダブロック11およびこのシリンダブロック11の上部に一体化されたシリンダヘッド12とを一体に有している。エンジン10には、第1〜第4気筒12A〜12Dが設けられるとともに、各気筒12A〜12Dの内部には、クランクシャフト3に連結されたピストン4が嵌挿されることにより、その上方に燃焼室15が形成されている。
Referring to the drawings, the
シリンダヘッド12には、前記各気筒12A〜12Dの燃焼室15毎に点火プラグ16が固定されている。各点火プラグ16は、その先端が対応する燃焼室15の内部に頂部から臨むように設置されている。
A
また、シリンダヘッド12には、前記気筒12A〜12D毎に燃焼室15に向かって開口する吸気ポート17、排気ポート18がそれぞれ形成されているとともに、これらのポート17、18には、吸気弁19および排気弁20がそれぞれ装備されている。
The
各吸気ポート17には燃料噴射弁21が設けられている。この燃料噴射弁21は、ニードル弁およびソレノイドを内蔵している。
Each
排気ポート18には、図略の排気マニホールドが接続されている。この排気マニホールドの集合部下流の排気通路には、排気ガス浄化触媒が設けられている。この排気ガス浄化触媒は、例えば、排気の空燃比状態が理論空燃比近傍にあるときにHC、COおよびNOxの浄化率が極めて高い、いわゆる三元触媒からなっている。この三元触媒からなる排気ガス浄化触媒は、一般に知られているように、排気ガスの空燃比が理論空燃比(つまり空気過剰率λ=1)付近にあるときにHC,CO及びNOxに対して高い浄化性能を示す触媒である。 An exhaust manifold (not shown) is connected to the exhaust port 18. An exhaust gas purification catalyst is provided in the exhaust passage downstream of the exhaust manifold assembly. This exhaust gas purification catalyst is formed of, for example, a so-called three-way catalyst in which the purification rate of HC, CO and NOx is extremely high when the air-fuel ratio of the exhaust is in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio. As is generally known, this exhaust gas purification catalyst comprising a three-way catalyst is more effective than HC, CO, and NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is near the stoichiometric air-fuel ratio (that is, the excess air ratio λ = 1). And high purification performance.
吸気弁19および排気弁20は、エンジン10に支承された吸気弁用および排気弁用のカムシャフト22、23によって、所定位相差で同期して吸気ポート17、排気ポート18を開閉するように構成されている。前記カムシャフト22、23は、図略のカムスプロケットギヤに連結され、このカムスプロケットギヤは、カムプーリ30から図略のタイミングベルトを介して動力を受けている(図3参照)。カムプーリ30は、エンジン10の前面にクランクシャフト3と平行な軸線を中心に回転自在に取り付けられている。他方、クランクシャフト3にはエンジン10の前面側に取り付けられた出力プーリ32が固定されており、両プーリ30、32は、タイミングベルト34によって同期連動するように構成されている。
The intake valve 19 and the
なお、各カムシャフト22、23に対し、その回転の位相を調節することにより、開閉タイミングを変更する可変バルブタイミング機構24、25が設けられている。この結果、吸気弁19は、クランク角に対する位相を変更することができるようになっている。
The
本実施形態に係る吸気装置40は、エンジン10の側部に固定されるインテークマニホールド41と、このインテークマニホールド41に内蔵されるパルス発生装置またはPGV(Pulse Generating Valve)としてのロータリバルブ50とを有している。
The
インテークマニホールド41は、図略の支持部材を介してエンジン10に固定されており、エンジン10の前後方向(各気筒12A〜12Dが並んでいる方向)に水平に延びる集合部としてのサージタンク42と、このサージタンク42に接続され、それぞれが分離した吸気通路PH11〜PH14を形成する吸気管としての第1〜第4分岐吸気管43A〜43Dとを一体に有している。サージタンク42の後端部には、スロットルボディ44が固定されており、このスロットルボディ44の内部には、図略のスロットルバルブが内蔵されている。
The
サージタンク42は、略円筒形部材であり、分岐吸気管43A〜43Dと連通することによって、各分岐吸気管43A〜43Dの差圧を吸収し、異音やセンサの誤作動を防止する機能を果たすものである。本実施形態において、このサージタンク42の気筒列方向の長さSLは、次に説明する各分岐吸気管43A〜43Dの気筒列方向における下流端側の間隔DLよりも短くなるように設定されている(図1参照)。
The
各分岐吸気管43A〜43Dは、気筒12A〜12D毎に設けられ、正面視略L字形に湾曲した状態で、それぞれ対応する気筒12A〜12Dをサージタンク42と連通させている。図示の実施形態において、各分岐吸気管43A〜43Dは、その吸気通路PH11〜PH14の通路長(本実施形態においては、吸気ポート17からサージタンク42内のロータリバルブ50の周面51までの長さ)が同じ長さに設定されている。
Each of the
ロータリバルブ50は、円筒形部材であり、その外周面51がサージタンク42の内周面に摺接した状態で、回転自在に配置されている。
The
図3を参照して、ロータリバルブ50の前端部には、入力ギア54Aが同心に設けられている。入力ギア54Aは、前記カムプーリ30と同心に設けられた出力ギア54Bが噛合しており、この出力ギア54Bを介して、クランクシャフト3から1:0.5の比率で動力が伝達されるようになっている。換言すれば、ロータリバルブ50は、カムプーリ30と1:1の比率で同期している。このロータリバルブ50の周面には、サージタンク42の内部と分岐吸気管43A〜43Dとを連通する一対の開口52、53が形成されている。各開口52、53は、周方向に180°位相がずれており、軸方向において、前方の開口52が後方の開口53に対して、回転方向上流側にずれている。なお図において、55はアイドラである。
Referring to FIG. 3, an input gear 54 </ b> A is provided concentrically at the front end portion of the
図示の実施形態においては、ロータリバルブ50と入力ギア54Aとの間にロータリバルブ進角機構56が設けられている。このロータリバルブ進角機構56は、基本的には、本件出願人が先に提案している回転位相制御装置(特開平11−107718号公報参照)等を用いることにより、入力ギア54Aとロータリバルブ50との間に位相差を形成し、当該ロータリバルブ50の開弁タイミングを変更するための機構である。ロータリバルブ進角機構56は、図1に示すように、OCV(Oil Control Valve)システム57によって駆動制御されるようになっている。さらに、図1に示すように、ロータリバルブ50の位相を検出するために、ロータリバルブ進角機構56には、PGV角度センサ58が付設されている。
In the illustrated embodiment, a rotary
図示のエンジンは、直列4気筒エンジンであって、エンジン10の前方から順に各気筒を第1〜第4気筒12A〜12Dとするとき、吸気行程を迎える順番は、第1気筒12A、第3気筒12C、第4気筒12D、第2気筒12Bとなるように設定されている。この結果、第1気筒12Aが吸気行程を迎える時点を起点とすると、各気筒と行程の関係は、表1の通りとなる。
The illustrated engine is an in-line four-cylinder engine, and when the cylinders are first to fourth cylinders 12A to 12D in order from the front of the
そこで、本実施形態では、ロータリバルブ50の開口52に対して、第1分岐吸気管43Aを回転方向下流側、第2分岐吸気管43Bを回転方向上流側に位相をずらせて対向可能に配置するとともに、開口53に対して第3分岐吸気管43Cを回転方向上流側、第4分岐吸気管43Dを回転方向下流側に位相をずらせて対向可能に配置している。
Therefore, in the present embodiment, the first
より詳細に説明すると、第2気筒12Bに接続される第2分岐吸気管43Bと第1気筒12Aに接続される第1分岐吸気管43Aとが、前方の開口52に対向可能な位置に、上流側から順に90°位相をずらした状態でサージタンク42に固定されているとともに、第3気筒12Cに接続される第3分岐吸気管43Cと第4気筒12Dに接続される第4分岐吸気管43Dとが、後方の開口53に対向可能な位置に、上流側から順に90°位相をずらした状態でサージタンク42に固定されている。さらに、第1分岐吸気管43Aと第4分岐吸気管43D(従って、第2分岐吸気管43Bと第3分岐吸気管43C)がサージタンク42の周方向において同一位相に配置されている。従って、この構成では、エンジンの回転速度に拘わらず、所定のタイミングで分岐吸気管43A〜43Dを開閉することが可能になっているとともに、各分岐吸気管43A〜43Dの等長化並びにコンパクト化に寄与することになる。この結果、吸気通路PH11〜PH14を可及的に短縮化し、トルク向上に対するレスポンスの高い吸気構造を構成することが可能になる。また、上述したように、サージタンク42の気筒列方向の長さSLは、次に説明する各分岐吸気管43A〜43Dの気筒列方向における下流端側の間隔DLよりも短くなるように設定されている(図1参照)ことと相俟って、各分岐吸気管43A〜43Dの上流端は、下流端に比べて気筒列方向に集束している。このため、本実施形態においては、極めてトルク向上に対するレスポンスが高くなる構造になっている。
More specifically, the second
図4は図2の要部を拡大した断面図である。 FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG.
同図を参照して、ロータリバルブ50の直径Dは、各分岐吸気管43A〜43Dの断面幅よりも大きく設定されている。このロータリバルブ50をクランクシャフト3と同期させて回転させることにより、各開口52、53が対応する分岐吸気管43A〜43Dを開く時間も短くなる。またロータリバルブ50が回転によって、周面に形成された開口52、53によって、当該周面に臨む分岐吸気管43A〜43Dに空気を供給するものであるので、空気の脈動を抑制することができ、異音の発生も少なくなる。
With reference to the figure, the diameter D of the
さらに、ロータリバルブ50に形成された各開口52、53間の閉弁角度θは、例えば120°に設定されており、開弁開始タイミングを吸気行程の前半部分とすることにより、吸気弁19が吸気ポート17を開いてもロータリバルブ50がサージタンク42を遮蔽した状態になるので、ロータリバルブ50が開くまでの間、吸気行程によって、対応する分岐吸気管43A(〜43D)内に負圧が生じることになる。
Furthermore, the valve closing angle θ between the
図5は図1の要部を拡大して示す部分拡大図である。 FIG. 5 is a partially enlarged view showing an essential part of FIG.
図4および図5を参照して、各分岐吸気管43A〜43Dには、可変通路長システムとしてのVIS(Valuable Induction System)60が設けられている。 Referring to FIGS. 4 and 5, each of the branch intake pipes 43 </ b> A to 43 </ b> D is provided with a VIS (Variable Induction System) 60 as a variable passage length system.
VIS60は、クランクシャフト3と平行に延びる容積部としての容積管61と、この容積管61と各分岐吸気管43A〜43Dとを接続する連通管62と、連通管62を開閉する開閉機構としてのVISバルブ63とを有している。図示の例において、容積管61は、各分岐吸気通路43A〜43Dを連通する連通路としても機能する部材である。各VISバルブ63は、同一の駆動軸64に連結されており、駆動軸64を駆動するVISバルブアクチュエータ65によって、一斉に開閉駆動されるように構成されている。
The VIS 60 is a volume tube 61 as a volume portion extending in parallel with the
図2を参照して、エンジン10には、エンジン回転数検出手段としての一対のエンジンクランク角度センサ66が設けられている。各エンジンクランク角度センサ66は、所定の位相差をもってクランクシャフト3の周囲に配置されており、一方のエンジンクランク角度センサ66から出力される検出信号に基づいてエンジンの回転速度が検出されるとともに、両エンジンクランク角度センサ66から出力される検出信号に基づいてクランクシャフト3の回転方向および回転角度が検出されるようになっている。さらに、エンジン10の運転状態を検出するために、エンジン10の冷却水の温度を検出するエンジン水温センサ67、エンジン負荷検出手段としてのアクセル開度センサ68、および排気ポート18から排出された排気ガスの酸素量を検出するO2センサ69が設けられている。
Referring to FIG. 2, the
また、排気ポート18に排出された既燃ガスの一部を吸気ポート17に還流するためのEGRシステム70が設けられている。
Further, an
図6は本実施形態に係るブロック図である。 FIG. 6 is a block diagram according to the present embodiment.
同図を参照して、エンジン10を駆動制御するためのECU100は、マイクロプロセッサ、メモリ、入力部および出力部を有しているユニットである。このECU100の入力部には、ロータリバルブ50の位相を検出するPGV角度センサ58、エンジンクランク角度センサ66、エンジン水温センサ67、アクセル開度センサ68、O2センサ69が入力要素として接続されている。また、ECU100の出力部には、点火プラグ16、燃料噴射弁21、吸気弁19および排気弁20の可変バルブタイミング機構24、25、ロータリバルブ進角機構56(具体的にはOCVシステム57)、およびVISバルブアクチュエータ65が出力要素として接続されている。
Referring to FIG. 1,
次に、ECU100のメモリに記憶されている制御マップについて説明する。
Next, a control map stored in the memory of the
図7は本実施形態に係るトルクとエンジン回転数Nとの関係を示すグラフであり、図8はエンジン10の低速運転領域におけるロータリバルブおよびVISバルブとトルクとの関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the torque and the engine speed N according to this embodiment, and FIG. 8 is a graph showing the relationship between the rotary valve and the VIS valve and the torque in the low speed operation region of the
各図を参照して、この実施形態では、エンジン10の筒内温度に関する温度として、エンジン水温センサ67で検出される冷却水の温度を採用し、このエンジン水温センサ678の検出温度Wtが予め設定された所定温度Wt1に満たない低温時をエンジン10の冷間時、所定温度Wt1以上の高温時を温間時として定め、冷間時におけるロータリバルブ50の運転領域(冷間時PGV作動領域)R4が温間時におけるロータリバルブ50の運転領域(温間時PGV作動領域)R5よりも拡がるようにECU100に定められている。すなわち、図7から明らかなように、エンジン10の温間時においては、エンジン回転数Nが約1500rpmまでにロータリバルブ50の作動領域R5が設定されているのに対し、冷間時においては、エンジン回転数Nが約2500rpmまで、エンジン負荷の状態に応じて、ロータリバルブ50の作動領域R4が拡張されている。これに伴い、VISバルブ63の動作も、低負荷側で容積管61を開くタイミングが、温間時のトルクτ1よりも冷間時のトルクτ2の方が高負荷側に拡張されている。
With reference to each figure, in this embodiment, the temperature of the cooling water detected by the engine
次に、排気ガス浄化触媒の活性状態を判定する手段として、本実施形態では、排気ガス浄化触媒の活性温度に関連する温度として、エンジン水温センサ67の検出温度Wtを採用し、この検出温度Wtが予め設定された所定温度(触媒活性状態相当温度)に満たない低温時を触媒未活性状態、前記所定温度以上の高温時を活性温度状態として判別するようにECU100が構成されている。なお、排気ガス浄化触媒の活性状態の判別は、水温検出とエンジン始動からの経過時間の判定とを併用して行うようにしてもよく、また、触媒温度を直接検出するようにしてもよい。
Next, as means for determining the activation state of the exhaust gas purification catalyst, in this embodiment, the detected temperature Wt of the engine
本実施形態では図7に示すように、温間時においても領域R5を定め、この運転領域でロータリバルブ50を運転することとしているので、トルクの向上を図ることとは別に、燃料の気化霧化を促進し、燃焼安定性を向上させるためにロータリバルブ50を有効利用することが可能になる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, since the region R5 is defined even in the warm state and the
さらに図8から明らかなように、図示の実施形態では、エンジン10の低速運転領域において、高負荷側(トルクτ3以上の領域)においても、VISバルブ63が閉じて、ロータリバルブ50が作動するように設定されている。この結果、燃料の気化性が重視される低速/低負荷領域と、高い出力性能が要請される低速/高負荷領域では、ロータリバルブ50が作動し、燃焼安定性の向上や体積効率の向上が図られる一方、比較的そのような要請の少ない低速/中負荷領域では、VISバルブ63が開くことによる分岐吸気管43A〜43Dの動的過給効果によって、燃費の向上を図りつつ、出力を確保するように構成されている。
Further, as apparent from FIG. 8, in the illustrated embodiment, in the low speed operation region of the
図9は、筒内圧力とクランク角度との関係を示すグラフであり、(A)は冷間時、(B)は温間時である。図9においてINは吸気弁19の開弁特性、C11、C12は、冷間時、温間時のロータリバルブ50の開弁特性をそれぞれ示している。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the in-cylinder pressure and the crank angle, where (A) is a cold time and (B) is a warm time. In FIG. 9, IN indicates the valve opening characteristics of the intake valve 19, and C11 and C12 indicate the valve opening characteristics of the
同図(A)(B)を参照して、さらに図示の実施形態では、エンジン10の冷間時と温間時とで、燃料噴射タイミングTr1、Tr2が個別に設定されている。
Referring to FIGS. 2A and 2B, in the illustrated embodiment, the fuel injection timings Tr1 and Tr2 are individually set when the
本実施形態では、冷間時においては、ロータリバルブ50が開弁する前の吸気行程前半で燃料噴射し、温間時には、ロータリバルブ50の開弁タイミング付近(好ましくは、開弁直後)で燃料噴射するように設定されている。
In the present embodiment, when cold, fuel is injected in the first half of the intake stroke before the
次に、図7〜図9の設定がなされた実施形態に係る動作フローを図10以下のフローチャートで説明する。図10〜図12は、図7〜図9の設定に基づくフローチャートである。 Next, an operation flow according to the embodiment in which the settings of FIGS. 10 to 12 are flowcharts based on the settings of FIGS. 7 to 9.
図10を参照して、以上の構成では、まず、エンジン10が始動を開始した後(ステップS101)、ECU100は、入力部に接続された入力要素から各検出値を読み込む(ステップS102)。
Referring to FIG. 10, in the above configuration, first, after
次いで、これらの検出値に基づき、PGVとしてのロータリバルブ50の目標値を設定する(ステップS103)。図示の実施形態において、エンジン始動時のロータリバルブ50の位相は、最進角(すなわちOFFの状態)に設定されている。この状態でECU100は、ロータリバルブ進角機構56のOCVシステム57を制御し、ロータリバルブ50の開弁タイミングを決定する。ロータリバルブ50は、低速側では、遅角(吸気弁19の開弁タイミングに対して最も開弁タイミングが遅れる状態)に設定されている一方、エンジン回転数Nが上昇するに連れて進角(吸気弁19の開弁タイミングに対して開弁タイミングが近づく状態)するように構成されている。
Next, a target value of the
次に、ECU100は、エンジン回転数Nが第2の所定回転数Nsに到達しているか否かを検出する(ステップS104)。
Next, the
図11を参照して、エンジン10の運転領域が低回転低負荷領域であった場合、ECU100は、触媒活性状態検出手段としてのエンジン水温センサ67の検出値に基づき、図略の排気ガス浄化触媒の活性状態を判定する(ステップS105)。仮に活性状態が良好であると判定された場合、ECU100は、エンジン水温センサ67の検出温度Wtが所定温度Wt1に満たないかどうか、すなわちエンジン10が冷間時であるか否かを判定する(ステップS106)。仮にエンジン10が冷間時である場合、ECU100は、検出温度Wtに対応してロータリバルブ50の遅角補正領域を変更し(ステップS107)、さらに、検出温度Wtに対応してロータリバルブ50の設定値を変更する(ステップS108)。これらのステップS107、S108は、予め実験等によって収集されたデータを制御マップとしてECU100に記憶し、その制御マップに基づくことにより実現される。
Referring to FIG. 11, when the operating region of
さらにECU100は、図9で示したグラフに基づく制御マップから、燃料の噴射タイミングを設定する(ステップS109)。このフローでは、冷間時であるので、ECU100は、図9(A)に基づき、噴射タイミングを冷間時燃料噴射タイミングTr1に設定する。また、点火タイミングは、ステップS109、S110での設定に対応してリタードしている。
Further, the
その後、ECU100は、ロータリバルブ50を上述したステップS107、S108の設定に基づいて駆動する(ステップS110)。その後、ステップS109の設定に基づいて、燃料を噴射する(ステップS111)。このフローでは、冷間時において、燃料が図9(A)で示す冷間時燃料噴射タイミングTr1に噴射されるので、燃焼安定性の低い冷間時において、ロータリバルブ50の生成するインパルスにより、燃料の気化、霧化が促進される。これにより、燃焼安定性が向上し、排気性能も高くなる。
Thereafter, the
そして、燃料が噴射された後、所定時期に火花点火されることにより、ロータリバルブ50によって混合が促進された混合気が燃焼され、トルクが生成される(ステップS112)。
Then, after the fuel is injected, sparks are ignited at a predetermined time, whereby the air-fuel mixture whose mixing is promoted by the
火花点火の実行後、ECU100は、エンジン10が停止するまで、ステップS102に戻る(ステップS113)。
After the spark ignition is executed, the
次に、ステップS105において、排気ガス浄化触媒の活性化が不十分であると判定された場合、ECU100は、ロータリバルブ50の設定値を最遅角量に設定する(ステップS114)。
Next, when it is determined in step S105 that the activation of the exhaust gas purification catalyst is insufficient, the
次に、排気性能の向上を図るため、ECU100は、空燃比を理論空燃比に設定する(ステップS115)。その後、ECU100は、より多くの排気エネルギーを創出するように燃料の噴射形態を2分割した分割燃料噴射形態に設定する(ステップS116)。その後、点火時期を圧縮上死点よりも所定量リタードさせた値に設定し(ステップS117)、その後、ステップS110以降に移行する。
Next, in order to improve the exhaust performance, the
この結果、ステップS110が実行された場合、ロータリバルブ50は、吸気弁19から最も遅れた状態で開弁することになるので、ロータリバルブ50が開弁するまでの間、吸気行程にある気筒12A〜12D内に大きな負圧が生成されることになる。
As a result, when step S110 is executed, the
また、ステップS116に基づいてステップS111が実行された場合、理論空燃比に設定された燃料が、吸気行程内にて2分割されて噴射される。 Further, when step S111 is executed based on step S116, the fuel set at the stoichiometric air-fuel ratio is divided into two parts and injected within the intake stroke.
そして、ステップS117に基づいてステップS112が実行された場合、点火タイミングが相当量リタードした状態で点火プラグ16が混合気を点火する。この結果、比較的大きな排気エネルギーが生成され、速やかに排気ガス浄化触媒の温度が上昇して排気ガス浄化触媒の活性化が図られる。
When step S112 is executed based on step S117, the
次に、ステップS106において、排気ガス浄化触媒が活性した後、さらに筒内温度も温間領域に達した場合、ECU100は、エンジン回転数Nがアイドル回転域(アイドル回転数以下の領域)であるか否かを判定する(ステップS118)。仮にエンジン回転数Nがアイドル回転域である場合、ECU100は、ロータリバルブ50を図7および図8における温間時の設定値にロータリバルブ50の運転条件を設定する(ステップS119)。このステップS119を終了した後、ECU100は、ステップS109に移行する。
Next, in step S106, after the exhaust gas purification catalyst is activated, when the in-cylinder temperature also reaches the warm region, the
このフローは温間時のものであるので、ECU100は、噴射タイミングを図9(B)における温間時燃料噴射タイミングTr2に設定する。また点火タイミングは、圧縮上死点近傍に進角している。
Since this flow is warm, the
次いで、制御が後続するステップに移行すると、ロータリバルブ50は、温間時の運転条件で作動し(ステップS110)、ロータリバルブ50の開弁開始タイミング直後で燃料が噴射され(ステップS111)、火花点火される(ステップS112)。このため、前記インパルスが発生する直前に燃料が噴射されるとともに、この燃料が吸気に乗って、気筒12A〜12D内にいわば押込まれる状態となる。この結果、燃料も効率よく気筒12A〜12D内に導入され、新気と混合されるので、ミキシングが促進されるとともに、燃料の気化潜熱によって新気が冷却されることになる。従って、高負荷状態において空燃比をエンリッチにした場合でも、通路壁面に燃料が付着するのを抑制し、気化潜熱によるノッキング防止機能を高めることができる。
Next, when the control proceeds to the subsequent step, the
他方、ステップS118において、エンジン回転数Nがアイドル回転域を超えている場合には、次に説明するフローのステップS121へと制御が移行する。 On the other hand, if the engine speed N exceeds the idle speed range in step S118, the control shifts to step S121 of the flow described below.
図12を参照して、図10のステップS104の判別において、エンジンの運転領域が低速低負荷領域以外であった場合、ECU100は、エンジン10の運転領域が部分負荷領域であるか否かを判定する(ステップS120)。仮に部分負荷領域である場合、ECU100は、VISバルブ63のフラグFを参照し(ステップS121)、フラグFの値が0の場合、ECU100は、VISバルブ63を開き(ステップS122)、フラグFの値を1に更新した後(ステップS123)、ステップS109に移行する。また、ステップS121において、フラグFの値が1の場合には、そのまま次のステップS109に移行する。
Referring to FIG. 12, in the determination of step S104 of FIG. 10, when the engine operating region is other than the low speed and low load region,
他方、ステップS120において、エンジンの運転状態が全負荷状態である場合、ECU100はフラグFの値が1であるか否かを参照し(ステップS124)、フラグFの値が1である場合には、VISバルブ63を閉じて(ステップS125)、フラグFの値を0に更新した後(ステップS126)、ステップS109に移行する。また、フラグFの値が0である場合には、そのままステップS109に移行する。
On the other hand, when the engine operating state is the full load state in step S120, the
本実施形態においては、エンジン10が低速にて走行している場合において、負荷領域が中負荷領域R12である場合には、ロータリバルブ50の作動が停止されることになる。この結果、低速/中負荷領域R12では、ロータリバルブ50によるポンピングロスを回避することができるので、この領域での燃費を向上させることが可能になる。他方、低速/低負荷領域R11では、ロータリバルブ50によるインパルスの生成により、吸気通路内には、特に大きな負圧が生成されることになる。この結果、燃料の気化性が向上し、燃料と空気のミキシング性や、それに伴う排気性能が高くなり、燃焼安定性を向上することが可能になる。さらに、低速/高負荷領域R13では、ロータリバルブ50によるインパルスの生成により、高い体積効率を維持することができるので、出力性能を向上させることが可能になる。
In the present embodiment, when the
また、本実施形態では、触媒活性状態検出手段としてのエンジン水温センサ67を設け、ECU100は、検出された触媒が活性温度より低い温度状態にある場合には、全ての運転負荷領域において、ロータリバルブ50を作動させるものである。エンジン10が始動し始めてからまだ排気ガス浄化触媒が充分に排気ガス浄化触媒が活性温度より低い温度状態にある場合においては、燃費よりも排気性能が優先される。このため、本実施形態では、このような運転領域においては、負荷状態に拘わらず、ロータリバルブ50が作動し、インパルスが生成され、過給される。この結果、排気ガス浄化触媒が充分に活性していない運転領域において、筒内に大きな負圧が生成され、燃料の気化、霧化が促進されて燃焼安定性が向上し、排気性能も向上する。
Further, in this embodiment, an engine
また、本実施形態では、エンジン10の検出温度Wtを検出する温度検出手段としてのエンジン水温センサ67を設け、ECU100は、検出温度Wtが所定温度Wt1に満たない冷間時には、エンジン10の低速運転領域R1でロータリバルブ50を作動させるものである。このため本実施形態では、燃料の気化性が悪く、燃焼安定性が劣化するエンジン10の冷間時において、ロータリバルブ50の生成するインパルスにより、燃料の気化性が向上する。このため、エンジン10の冷間時の燃焼安定性が高くなる。
In the present embodiment, an engine
本実施形態において、ECU100は、図11のフローチャートで説明したように、当該エンジン10の検出温度Wtが低いほどロータリバルブ50の開弁タイミングを遅らせるものである。このため本実施形態では、燃焼安定性を高める必要のあるエンジン10の冷間時において、当該検出温度Wtが低い程、大きな負圧を生成し、筒内の気化性を高めることが可能になる。従って、燃料の気化、霧化を促進して、燃焼安定性が向上することが可能になる。
In the present embodiment, the
本実施形態において、ECU100は、図7のグラフで示したように、エンジン10の冷間時では、温間時よりも高速の運転領域にてロータリバルブ50を駆動制御するものである。このため本実施形態では、燃焼安定性の悪いエンジン10の冷間時においては、エンジン10が比較的高速運転領域に至るまで、ロータリバルブ50がインパルスを生成するので、筒内での燃料の気化、霧化が広い運転領域で促進され、燃焼安定性が向上する。
In the present embodiment, as shown in the graph of FIG. 7, the
本実施形態において、ECU100は、検出温度Wtが所定温度Wt1以上の温間時において、エンジン回転数Nがアイドル回転域にあるときには、ロータリバルブ50を作動させるものである。このため本実施形態では、排気性能を向上させる必要のある温間アイドル運転時において、ロータリバルブ50がインパルスを生成することにより、吸気の速度を高めることが可能になる。この結果、燃料が流速の早い吸気によって筒内にいわば押込まれることになり、燃料の気化、霧化や、空気とのミキシング特性の促進を図ることが可能になる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態においては、図9(A)(B)で示したように、ECU100は、エンジン10の冷間時には、ロータリバルブ50が開弁する前の吸気行程前半で燃料噴射し、前記温間時には、ロータリバルブ50の開弁タイミング付近で燃料噴射するように、前記燃料噴射弁21を制御するものである。このため本実施形態では、気化性を高める必要のある冷間時においては、筒内圧力が高いタイミング、すなわちロータリバルブ50が開弁する前の吸気行程前半で燃料噴射することにより、ロータリバルブ50のインパルスによって燃料の気化、霧化を促進することが可能になる。また、温間時においては、ロータリバルブ50が開弁する付近で燃料を噴射するので、前記インパルスが発生する直前に燃料が噴射されるとともに、この燃料が吸気に乗って、気筒内にいわば押込まれる状態となる。この結果、燃料も効率よく気筒内に導入され、新気と混合されるので、ミキシングが促進されるとともに、燃料の気化潜熱によって新気が冷却されることになる。従って、高負荷状態において空燃比をエンリッチにした場合でも、通路壁面に燃料が付着するのを抑制し、気化潜熱によるノッキング防止機能を高めることができる。このように、本実施形態では、エンジン10の温度状態に応じて好適な燃料噴射制御を行うことが可能になる。
In this embodiment, as shown in FIGS. 9A and 9B, when the
また、本実施形態においては、VIS60の容積管61が、前記ロータリバルブ50の下流側に設けられ、各分岐吸気管43A〜43Dを連通する連通路を構成しているとともに、ECU100の制御により容積管61を開閉する開閉機構としてのVISバルブ63を設けている。このため本実施形態では、ECU100がロータリバルブ50の作動をON/OFFするに当たり、ロータリバルブ50自身を運転したまま容積管61のVISバルブ63を開くことにより、ロータリバルブ50の生成したインパルスを減衰してその機能を実質的に停止させることが可能になる。
Further, in the present embodiment, the volume pipe 61 of the VIS 60 is provided on the downstream side of the
また、本実施形態において、前記ロータリバルブ50は、開弁タイミングを変更可能な可変開弁機構としてのロータリバルブ進角機構56を有し、前記ECU100は、エンジン回転数Nが第2の所定回転数Nsに近づくに連れてロータリバルブ50の開弁タイミングを進角させる(吸気弁19の開弁タイミングに近づける)ようにロータリバルブ進角機構56を制御するものである。このため本実施形態では、エンジン回転数Nが第2の所定回転数Nsに上昇するに連れて、ロータリバルブ50の開弁タイミングが吸気弁19の開弁タイミングに近づくので、生成されるインパルスも弱まり、高速側におけるポンピングロスを低減し、燃費の向上を図ることができる。また、生成されるインパルスが弱まることにより、相対的に分岐吸気管43A〜43D内での慣性過給を高めることになり、筒内の体積効率を高い状態に維持することが可能になる。
Further, in the present embodiment, the
本実施形態において、ECU100は、図8に示したように、低負荷領域において、エンジン負荷が中負荷領域の閾値に近づくに連れてロータリバルブ50の開弁タイミングを進角させるようにロータリバルブ進角機構56を制御するものである。このため本実施形態では、エンジン負荷が中負荷領域の閾値(トルクτ1またはトルクτ2)に近づくに連れて、ロータリバルブ50の開弁タイミングが吸気弁19の開弁タイミングに近づくので、生成されるインパルスも弱まり、低負荷領域において、高負荷側におけるポンピングロスを低減し、燃費の向上を図ることができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the
本実施形態において、ECU100は、図8に示したように、高負荷領域において、エンジン負荷が全負荷領域に近づくに連れてロータリバルブ50の開弁タイミングを遅角させるようにロータリバルブ進角機構56を制御するものである。このため本実施形態では、より大きな出力を要するエンジン高負荷側に運転領域が移行するに連れて、ロータリバルブ50の開弁タイミングが吸気弁19の開弁タイミングから遠ざかるので、生成されるインパルスも高まり、高負荷領域において、高負荷側における出力上昇を図ることができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the
本実施形態において、パルス発生装置は、前記サージタンク42内に収容され、エンジン10のクランクシャフト3と同期して回転するロータリバルブ50である。このため本実施形態では、大きな吸気抵抗を受けることなく、周波数を確実に同調させて所望のタイミングで気筒内にインパルスを生成することが可能になる。サージタンク42または容積管61を設けることによる慣性過給を阻害することなく、インパルスを生成するロータリバルブ50を装備することが可能になる。
In the present embodiment, the pulse generator is a
上述した各実施形態は、本発明の好ましい具体例に過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。 Each embodiment mentioned above is only a desirable example of the present invention, and the present invention is not limited to the embodiment mentioned above. It goes without saying that various modifications are possible within the scope of the claims of the present invention.
10 エンジン
12A〜12D 気筒
14 シリンダ
17 吸気ポート
18 排気ポート
19 吸気弁
20 排気弁
21 燃料噴射弁
22 カムシャフト
40 吸気装置
41 インテークマニホールド
42 サージタンク
43A〜43D 分岐吸気管
44 スロットルボディ
50 ロータリバルブ
56 ロータリバルブ進角機構
57 OCVシステム
58 角度センサ
60 VIS(可変通路長システムの一例)
61 容積管
63 バルブ
64 駆動軸
65 バルブアクチュエータ
66 エンジンクランク角度センサ
67 エンジン水温センサ(触媒活性状態検出手段/温度検出手段の一例)
68 アクセル開度センサ(エンジン負荷検出手段の一例)
69O2センサ
DESCRIPTION OF
61 Volumetric tube 63 Valve 64
68 Accelerator opening sensor (an example of engine load detection means)
69O 2 sensor
Claims (11)
各吸気管の上流端がそれぞれ開口する集合部と、
各気筒の吸気行程に対応して、吸気ポートの開弁期間内の吸気行程途中で開弁して、気筒内に圧力波を生成するパルス発生装置と
を備えた多気筒エンジンの制御装置において、
エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
エンジンの負荷状態を検出するエンジン負荷検出手段と、
前記エンジン回転数検出手段、および前記エンジン負荷検出手段の検出に基づいてパルス発生装置の運転を制御する制御手段と、
エンジンの排気経路に設けた触媒の活性状態を検出して制御手段に入力する触媒活性状態検出手段と
を設け、前記制御手段は、低速運転領域だけにおいて、中負荷領域を除く負荷領域においてパルス発生装置に圧力波を生成させる一方、
前記低速運転領域であっても、検出された触媒が活性温度より低い温度状態にある場合には、全ての運転負荷領域においてパルス発生装置を作動させるものであることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。 An intake pipe for supplying air to each intake port of a plurality of cylinders;
A collecting portion where the upstream end of each intake pipe opens,
In a control apparatus for a multi-cylinder engine that includes a pulse generator that generates a pressure wave in a cylinder by opening the valve in the middle of the intake stroke during the valve opening period of the intake port corresponding to the intake stroke of each cylinder.
Engine speed detecting means for detecting the engine speed;
Engine load detecting means for detecting the load state of the engine;
Control means for controlling the operation of the pulse generator based on the detection of the engine speed detection means and the engine load detection means ;
A catalyst active state detecting means for detecting an active state of the catalyst provided in the exhaust path of the engine and inputting it to the control means, and the control means generates a pulse only in the low speed operation region and in the load region except the medium load region while Ru to produce a pressure wave in the device,
Even in the low-speed operation region, when the detected catalyst is in a temperature state lower than the activation temperature, the pulse generator is operated in all operation load regions. Control device.
エンジンの筒内温度に関する温度を制御要素として検出する温度検出手段を設け、 A temperature detecting means for detecting a temperature related to the in-cylinder temperature of the engine as a control element
前記制御手段は、温度検出手段の検出温度が所定温度に満たない冷間時には、エンジンの低速運転領域でパルス発生装置を作動させるものであることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。 The control device for a multi-cylinder engine is characterized in that, when the temperature detected by the temperature detection device is cold, the pulse generation device is operated in a low speed operation region of the engine.
前記制御手段は、当該温度検出手段の検出温度が低いほどパルス発生装置の開弁タイミングを遅らせるものであることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。 A control device for a multi-cylinder engine, wherein the control means delays the valve opening timing of the pulse generator as the temperature detected by the temperature detection means is lower.
前記制御手段は、エンジンの冷間時では、温間時の運転領域よりもエンジン回転数が高速側へ拡張された運転領域にてパルス発生装置を駆動制御するものであることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。 When the engine is cold, the control means drives and controls the pulse generator in an operation region in which the engine speed is extended to a higher speed side than the operation region in the warm state. Cylinder engine control device.
前記制御手段は、温度検出手段の検出温度が所定温度以上の温間時において、エンジン回転数がアイドル回転域にあるときには、パルス発生装置を作動させるものであることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。 In the multi-cylinder engine, the control means operates the pulse generator when the engine speed is in an idling speed range when the temperature detected by the temperature detection means is a predetermined temperature or higher. Control device.
制御手段に燃料噴射制御される燃料噴射弁を各気筒に設け、 Each cylinder is provided with a fuel injection valve that is controlled by the fuel injection control means.
前記制御手段は、エンジンの前記冷間時には、パルス発生装置が開弁する前の吸気行程前半で燃料噴射し、前記温間時には、パルス発生装置の開弁タイミング付近で燃料噴射するように、前記燃料噴射弁を制御するものであることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。 The control means, when the engine is cold, injects fuel in the first half of the intake stroke before the pulse generator opens, and in the warm state, injects fuel in the vicinity of the opening timing of the pulse generator. A control device for a multi-cylinder engine, which controls a fuel injection valve.
前記パルス発生装置の下流側に設けられ、各吸気管を連通する連通路と、制御手段の制御により連通路を開閉する開閉機構とを備えていることを特徴とする多気筒エンジンの制 A control system for a multi-cylinder engine, which is provided on the downstream side of the pulse generator and includes a communication path that communicates each intake pipe and an open / close mechanism that opens and closes the communication path under the control of the control means.
御装置。Control device.
前記パルス発生装置は、開弁タイミングを変更可能な可変開弁機構を有し、前記制御手段は、可変開弁機構を介してパルス発生装置の開弁タイミングを制御するものであることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。 The pulse generator has a variable valve opening mechanism capable of changing the valve opening timing, and the control means controls the valve opening timing of the pulse generator through the variable valve opening mechanism. Multi-cylinder engine control device.
前記制御手段は、低負荷領域において、エンジン負荷が中負荷領域の閾値に近づくに連れてパルス発生装置の開弁タイミングを進角させるように可変開弁機構を制御するものであることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。 The control means controls the variable valve opening mechanism so as to advance the valve opening timing of the pulse generator as the engine load approaches the threshold value in the medium load region in the low load region. Multi-cylinder engine control device.
前記制御手段は、高負荷領域において、エンジン負荷が全負荷領域に近づくに連れてパルス発生装置の開弁タイミングを遅角させるように可変開弁機構を制御するものであることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。 The control means controls the variable valve opening mechanism so as to retard the valve opening timing of the pulse generator as the engine load approaches the full load region in the high load region. Cylinder engine control device.
前記パルス発生装置は、クランクシャフトと同期して集合部内にて回転するロータリバルブであることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。 The control device for a multi-cylinder engine, wherein the pulse generator is a rotary valve that rotates in a collecting portion in synchronization with a crankshaft.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005083658A JP4569338B2 (en) | 2005-03-23 | 2005-03-23 | Multi-cylinder engine controller |
DE602006014313T DE602006014313D1 (en) | 2005-03-23 | 2006-03-23 | Steurerungsvorrichtung a multi-cylinder internal combustion engine |
EP06006014A EP1705349B1 (en) | 2005-03-23 | 2006-03-23 | Control apparatus of multi-cylinder engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005083658A JP4569338B2 (en) | 2005-03-23 | 2005-03-23 | Multi-cylinder engine controller |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006266133A JP2006266133A (en) | 2006-10-05 |
JP4569338B2 true JP4569338B2 (en) | 2010-10-27 |
Family
ID=37202370
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005083658A Expired - Fee Related JP4569338B2 (en) | 2005-03-23 | 2005-03-23 | Multi-cylinder engine controller |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4569338B2 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58155212A (en) * | 1982-03-09 | 1983-09-14 | Mazda Motor Corp | Fuel feeder for engine |
JPS6365141A (en) * | 1986-09-08 | 1988-03-23 | Mazda Motor Corp | Engine with fuel injection device |
JPS6365126A (en) * | 1986-09-08 | 1988-03-23 | Mazda Motor Corp | Intake device for engine with fuel injection device |
JPH0388914A (en) * | 1989-08-31 | 1991-04-15 | Mitsubishi Motors Corp | Electronic control system for rotary valve in engine suction line |
JP2003193845A (en) * | 2001-12-03 | 2003-07-09 | Filterwerk Mann & Hummel Gmbh | Intake device for impulse supercharging internal combustion engine |
JP2006112381A (en) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Nissan Motor Co Ltd | Intake control device of engine |
-
2005
- 2005-03-23 JP JP2005083658A patent/JP4569338B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58155212A (en) * | 1982-03-09 | 1983-09-14 | Mazda Motor Corp | Fuel feeder for engine |
JPS6365141A (en) * | 1986-09-08 | 1988-03-23 | Mazda Motor Corp | Engine with fuel injection device |
JPS6365126A (en) * | 1986-09-08 | 1988-03-23 | Mazda Motor Corp | Intake device for engine with fuel injection device |
JPH0388914A (en) * | 1989-08-31 | 1991-04-15 | Mitsubishi Motors Corp | Electronic control system for rotary valve in engine suction line |
JP2003193845A (en) * | 2001-12-03 | 2003-07-09 | Filterwerk Mann & Hummel Gmbh | Intake device for impulse supercharging internal combustion engine |
JP2006112381A (en) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Nissan Motor Co Ltd | Intake control device of engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006266133A (en) | 2006-10-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2012026059A1 (en) | Multi-cylinder spark ignition engine | |
US20060037570A1 (en) | Intake system for multi-cylinder engine | |
JP3939079B2 (en) | Variable valve timing control device for internal combustion engine | |
JP4483644B2 (en) | Multi-cylinder engine controller | |
EP1705351B1 (en) | Control apparatus of multi-cylinder engine | |
JP4182888B2 (en) | Engine control device | |
JP4645252B2 (en) | Multi-cylinder engine controller | |
JP2004190514A (en) | Internal combustion engine with adjustable valve timing mechanism | |
JP5082938B2 (en) | Spark ignition internal combustion engine | |
JP4569338B2 (en) | Multi-cylinder engine controller | |
JP4483643B2 (en) | Multi-cylinder engine controller | |
JP2009293567A (en) | Valve control device for internal combustion engine | |
JP5067331B2 (en) | Engine valve timing variable device | |
JP4507933B2 (en) | Multi-cylinder engine controller | |
EP1705349B1 (en) | Control apparatus of multi-cylinder engine | |
JP4466278B2 (en) | Multi-cylinder engine intake system | |
JP2006266138A (en) | Controller of multi-cylinder engine | |
JP5151866B2 (en) | Engine exhaust control device | |
JP4517772B2 (en) | Multi-cylinder engine intake system | |
JP2004176607A (en) | Engine | |
JP2010242519A (en) | Fuel injection control device for engine | |
JP2004346752A (en) | Control device for internal combustion engine, and its control method | |
JP3772949B2 (en) | Internal combustion engine with cam phase variable mechanism | |
JP2002155767A (en) | Variable valve timing device | |
JP2006283570A (en) | Control device of multi-cylinder engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080117 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100413 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100611 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100713 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100726 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130820 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |