JP4905370B2 - Intake control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、例えばインパルス過給等の慣性過給が可能な内燃機関の吸気制御装置の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of an intake control device for an internal combustion engine capable of inertial supercharging such as impulse supercharging.
内燃機関に対する吸気の過給方法としては、吸気弁とサージタンクとの間に設けられた吸気制御弁を開弁させた状態にして、吸気行程におけるピストン下降を利用して気筒内の負圧を高めておき、そして、圧縮行程に移行する前に、速やかにインパルスバルブを開弁して吸気通路内に吸気圧力波を発生させて慣性過給効果を積極的に活用するインパルス過給が知られている。 As a method of supercharging intake air to an internal combustion engine, the intake control valve provided between the intake valve and the surge tank is opened, and the negative pressure in the cylinder is reduced using the piston lowering in the intake stroke. Impulse supercharging is known in which the impulse valve is promptly opened and an intake pressure wave is generated in the intake passage to positively utilize the inertial supercharging effect before it is shifted to the compression stroke. ing.
例えば、特許文献1には、エンジン回転数とバルブリフト量と吸気管長との組み合わせから吸気弁の閉弁タイミングを決定するエンジンの出力制御装置が記載されている。特許文献2には、一吸気行程中に少なくとも開動作及び閉動作を1回ずつ行うパルス過給制御装置が記載されている。特許文献3には、ロータリーバルブの開弁時期をエンジン速度に応じて変化させるエンジンの吸気装置が記載されている。特許文献4には、圧力伝播経路長を加味して吸気レイアウトの適正化が図られたエンジンの吸気装置が記載されている。
For example,
しかしながら、エンジン回転数に基づく過給制御を実行しても、加速時や減速時といった、エンジン回転数が変化する過渡時では、吸気制御弁の閉弁するタイミングを最適なタイミングに制御することができずに、十分な過給効果を得られることができなくなる恐れがある。 However, even when the supercharging control based on the engine speed is executed, the timing at which the intake control valve is closed can be controlled to an optimal timing in a transient state where the engine speed changes, such as during acceleration or deceleration. Otherwise, there is a possibility that a sufficient supercharging effect cannot be obtained.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、エンジン回転数が変化する過渡時においても、十分な過給効果を得られることができ、エンジントルクの向上を図ることが可能な内燃機関の吸気制御装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can provide a sufficient supercharging effect even in a transient state in which the engine speed changes, thereby improving the engine torque. It is an object of the present invention to provide an intake control device for an internal combustion engine that can perform the above-described operation.
本発明の1つの観点では、気筒に接続された吸気通路と、前記気筒に設置された吸気弁と、前記吸気通路に設置され、開閉することにより吸気量を調整可能な吸気制御弁と、前記吸気制御弁の上流側の前記吸気通路に設置されたサージタンクと、を備えた内燃機関に適用される内燃機関の吸気制御装置であって、前記内燃機関の回転数に基づいて、前記吸気制御弁の開きタイミングを制御するとともに、前記吸気制御弁から前記サージタンクの開口端までの距離、前記吸気制御弁から前記吸気弁までの距離、音速、に基づいて、前記吸気制御弁の閉じタイミングを制御する制御手段を備え、前記吸気通路は、可変長の吸気通路である可変吸気通路であり、前記制御手段は、前記可変吸気通路の長さの変化に対応させて、前記吸気制御弁の閉じタイミングを制御する。
In one aspect of the present invention, an intake passage connected to a cylinder, an intake valve installed in the cylinder, an intake control valve installed in the intake passage and capable of adjusting an intake amount by opening and closing, An intake control device for an internal combustion engine applied to an internal combustion engine, comprising a surge tank installed in the intake passage upstream of the intake control valve, wherein the intake control is based on the rotational speed of the internal combustion engine The valve opening timing is controlled, and the closing timing of the intake control valve is determined based on the distance from the intake control valve to the opening end of the surge tank, the distance from the intake control valve to the intake valve, and the speed of sound. a control means for controlling said intake passage, a variable intake passage is an intake passage of variable length, said control means, said variable intake passage in correspondence to the change in length, closing of the intake control valve To control the timing.
上記の内燃機関の吸気制御装置は、気筒に接続された吸気通路と、前記気筒に設置された吸気弁と、前記吸気通路に設置され、開閉することにより吸気量を調整可能な吸気制御弁と、前記吸気制御弁の上流側の前記吸気通路に設置されたサージタンクと、を備えた内燃機関に適用される。上記の内燃機関の吸気制御装置は、例えばECU(Electronic Control Unit)などの制御手段を備える。前記制御手段は、前記内燃機関の回転数に基づいて、前記吸気制御弁の開きタイミングを制御するとともに、前記吸気制御弁から前記サージタンクの開口端までの距離、前記吸気制御弁から前記吸気弁までの距離、音速、に基づいて、前記吸気制御弁の閉じタイミングを制御する。このようにすることで、前記内燃機関の回転数が変化する過渡時においても、前期吸気制御弁の閉弁するタイミングを、十分な過給効果を得るのに最適なタイミングに制御することができ、エンジントルクの向上を図ることができる。
また、前記吸気通路は、可変長の吸気通路である可変吸気通路であり、前記制御手段は、前記可変吸気通路の長さの変化に応じて、前記吸気制御弁の閉じタイミングを制御する。このようにすることで、可変長の吸気通路を有するエンジンであっても、前記吸気制御弁の閉弁するタイミングを、最適なタイミングに制御することができる。
An intake control device for an internal combustion engine includes an intake passage connected to a cylinder, an intake valve installed in the cylinder, an intake control valve installed in the intake passage and capable of adjusting an intake amount by opening and closing. And a surge tank installed in the intake passage on the upstream side of the intake control valve. The intake control apparatus for an internal combustion engine includes control means such as an ECU (Electronic Control Unit). The control means controls the opening timing of the intake control valve based on the number of revolutions of the internal combustion engine, and the distance from the intake control valve to the open end of the surge tank, the intake control valve to the intake valve The closing timing of the intake control valve is controlled based on the distance up to and the sound speed. In this way, even when the rotational speed of the internal combustion engine changes, the timing at which the intake control valve closes in the previous period can be controlled at an optimal timing to obtain a sufficient supercharging effect. The engine torque can be improved.
The intake passage is a variable intake passage that is a variable-length intake passage, and the control means controls the closing timing of the intake control valve in accordance with a change in the length of the variable intake passage. By doing so, even when the engine has a variable-length intake passage, the timing at which the intake control valve is closed can be controlled to an optimal timing.
上記の内燃機関の吸気制御装置の他の一態様は、吸気温度又は外気温度のうち、どちらか一方に基づいて、前記音速を算出する。これにより、前記吸気制御弁の閉弁するタイミングを、より正確に、最適なタイミングに制御することができる。例えば、冷間時や高温時等のように、吸気温度や外気温度が大きく変化する場合であっても、前記吸気制御弁の閉弁するタイミングを、最適なタイミングに制御することができ、内燃機関の回転数が変化する過渡時においても、エンジントルクの向上を図ることができる。 In another aspect of the intake control apparatus for an internal combustion engine, the sound speed is calculated based on either the intake air temperature or the outside air temperature. Thereby, the timing at which the intake control valve is closed can be controlled more accurately and optimally. For example, even when the intake air temperature or the outside air temperature changes greatly, such as during cold or high temperatures, the timing at which the intake control valve closes can be controlled to an optimal timing, The engine torque can be improved even during a transient time when the engine speed changes.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[全体構成]
図1は、本発明の各実施形態に係る内燃機関の構成を示す構成図である。図1では、実線矢印がガスの流れを示し、破線矢印が信号の流れを示している。
[overall structure]
FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of an internal combustion engine according to each embodiment of the present invention. In FIG. 1, a solid line arrow indicates a gas flow, and a broken line arrow indicates a signal flow.
内燃機関(エンジン)は、自動車などの車両に走行用動力源として搭載されるディーゼルエンジンであり、複数の気筒12と、各気筒12にそれぞれ接続される吸気通路13及び排気通路14と、吸気通路13及び排気通路14に直列に配列されたターボ過給機18とを備えている。また、排気通路14には、排気通路14から排気ガスの一部を吸気通路13に還流させるためのEGR(Exhaust Gas Recirculation)通路17が設けられている。以下では、EGR通路17によって還流される排気ガスの一部をEGRガスと称する。EGR通路17には、EGRガスを冷却するためのEGRクーラ23と、EGRガスの量を調整するためのEGRバルブ33と、が設けられている。EGRバルブ33は、エンジンECU50aからの駆動信号S33によって制御される。
An internal combustion engine (engine) is a diesel engine mounted as a driving power source in a vehicle such as an automobile, and includes a plurality of
吸気通路(吸気管)13には、エアクリーナ21と、外部から吸入された空気(吸入空気)の量を検出するエアフローメータ(A/Fセンサ)41と、ターボ過給機18のコンプレッサ18aと、インタークーラ22と、吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ34と、吸気ガス(EGRガスと吸入空気の混合ガス)を貯蔵可能なサージタンク16と、吸気ガスの量(吸気量)を調整するための吸気制御弁31と、が設けられている。A/Fセンサ41は、吸入空気量を検出して、検出された吸入空気量に対応する検出信号S41をエンジンECU50aへ送信する。スロットルバルブ34は、エンジンECU50aからの駆動信号S34によって制御される。吸気制御弁31は、インパルスバルブとも呼ばれ、インパルスバルブECU50cからの駆動信号S31によって制御される。
In the intake passage (intake pipe) 13, an
サージタンク16には、吸気圧センサ43と吸気温度センサ42とが設けられている。吸気温度センサ42は、吸気ガスの温度(吸気温度)を検出して、検出された吸気温度に対応する検出信号S42をエンジンECU50aへ送信する。吸気圧センサ43は、吸気ガスの圧力(吸気圧)を検出して、検出された吸気圧に対応する検出信号S43をエンジンECU50aへ送信する。
The surge tank 16 is provided with an
排気通路14には、ターボ過給機18のタービン18bと、触媒24と、が設けられている。触媒24は、例えば、排気ガス中のNOxを吸蔵して還元浄化するNOx吸蔵還元触媒である。なお、触媒24の代わりに、排気ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと触媒24とを組み合わせた排気浄化装置を用いるとしてもよい。
The
ターボ過給機18は、コンプレッサ18aとタービン18bとが一体回転するように構成されている。ここで、ターボ過給機18は、図1に示すように、例えば、可変ノズルベーン19を備えた、過給圧を調整可能な可変容量型のターボ過給機であるとしても良い。可変容量型のターボ過給機では、可変ノズルベーン19の開度を調整して排気ガス量を制御することにより、過給圧が調整される。なお、過給機としては、ターボ過給機18を用いる代わりに、スーパーチャージャや電動式過給機等の他の過給機を用いるとしても良いのは言うまでもない。
The
気筒12の燃焼室12bには、吸気通路13と排気通路14とが接続されているとともに、燃焼室12b内に燃料を噴射するための燃料噴射弁5が設けられている。燃料噴射弁5は、インジェクタECU50bからの駆動信号S5によって制御される。また、気筒12には、吸気弁3と排気弁4とが設けられている。吸気弁3は、開閉することによって、吸気通路13と燃焼室12bとの導通/遮断を制御する。排気弁4は、開閉することによって、排気通路14と燃焼室12bとの導通/遮断を制御する。気筒12において、ピストン12cが下死点まで押し下げられる力が、コンロッド12dを介してクランク軸15に伝達され、クランク軸15が回転する。ここで、クランク軸15近傍には、クランク角センサ44が設けられている。クランク角センサ44は、クランク軸15の回転角(クランク角)を検出して、検出されたクランク角に対応する検出信号S44をエンジンECU50aへ送信する。
An
ECU(Electronic Control Unit)50は、図示しないCPU、ROM、RAM、A/D変換器及び入出力インターフェイスなどを有し、各種センサからの検出信号に基づいてエンジンの運転状態を検出し、検出された運転状態に基づいてエンジンの制御を行う。ECU50は、エンジンECU50a、インジェクタECU50b、インパルスバルブECU50c、より構成される。エンジンECU50aは、A/Fセンサ41、吸気温度センサ42、吸気圧センサ43、クランク各センサ44、からの検出信号を受信する。また、エンジンECU50aは、アクセルペダル45より、ペダル開度に応じた検出信号を受信し、外気温度センサ46より、エンジンの外部の温度である外気温度に応じた検出信号を受信する。エンジンECU50aは、これらの各種センサからの検出信号に基づいてエンジンの運転状態を検出する。エンジンECU50aは、検出されたエンジンの運転状態に基づいて、EGRバルブ33、スロットルバルブ34、に駆動信号を送信するとともに、インジェクタECU50b、インパルスバルブECU50c、に制御信号を送信する。インジェクタECU50bは、エンジンECU50aからの制御信号に基づいて、燃料噴射弁5の制御を行い、インパルスバルブECU50cは、エンジンECU50aからの制御信号に基づいて、吸気制御弁31の制御を行う。ECU50は、本発明における内燃機関の吸気制御装置に相当し、具体的には、制御手段として機能する。
The ECU (Electronic Control Unit) 50 has a CPU, ROM, RAM, A / D converter, input / output interface, etc. (not shown), and detects and detects the operating state of the engine based on detection signals from various sensors. The engine is controlled based on the operating state. The ECU 50 includes an
[第1実施形態]
第1実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法について説明する。まず、インパルス過給の原理について図2を用いて説明する。図2は、インパルス過給の実施時における、吸気弁及び吸気制御弁の動作、気筒の筒内圧、の夫々についてのクランク角に対する変化を示すグラフである。なお、図2において、TDCはピストンの上死点を示し、BDCはピストンの下死点を示している。
[First Embodiment]
An intake control method for an internal combustion engine according to the first embodiment will be described. First, the principle of impulse supercharging will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a graph showing changes with respect to the crank angle with respect to each of the operation of the intake valve and the intake control valve and the in-cylinder pressure of the cylinder when the impulse charge is performed. In FIG. 2, TDC indicates the top dead center of the piston, and BDC indicates the bottom dead center of the piston.
インパルス過給では、まず、吸気弁3とサージタンク16との間に設けられた吸気制御弁31を閉じた状態で、吸気弁3が開かれ始める。そのため、吸気行程の進行に伴い、ピストン12cが下降するため、筒内圧、正確には、気筒12内と吸気制御弁31から吸気弁3までの間の吸気通路13内とにおける圧力は、吸気圧の平均値よりも減圧される。ここでいう吸気圧の平均値とは、例えば、吸気圧センサ43によって検出される吸気圧である。そして、矢印151に示すように、ピストン12cが下降するに従い、その減圧された圧力の谷は徐々に大きくなる。吸気行程の途中の時期(クランク角)θopで吸気制御弁31を速やかに開弁すると、減圧された圧力が開放されて吸気通路13内に吸気圧力波が発生する。その吸気圧力波は吸気通路13内をサージタンク16へ向けて伝播する。吸気通路13内を伝播する吸気圧力波は、サージタンク16の開口端で反射することにより位相が反転して、吸気通路13内を吸気弁3へ向けて伝播する。この位相が反転した吸気圧力波を捉えるようにして、時期(クランク角)θclで吸気制御弁31は速やかに閉弁される。この時期θclはピストンが下死点となるときのクランク角に近い値となる。このようにすることで、矢印152に示すように、気筒12内の筒内圧は吸気圧の平均値よりも大きくなり、気筒12内における吸気ガスの充填効率が上昇する。これにより、過給効果を得ることができ、エンジントルクの向上を図ることができる。
In the impulse supercharging, first, the
しかしながら、一般的なインパルス過給の方法では、吸気制御弁31の閉弁するタイミングはエンジン回転数に基づいて制御されていたため、加速時や減速時といった、エンジン回転数が変化する過渡時では、吸気制御弁31の閉弁するタイミングを最適なタイミングに制御することができずに、十分な過給効果を得られることができなくなる恐れがあった。そのため、エンジン回転数が変化する過渡時には、エンジントルクの向上を図ることができなくなる恐れがあった。
However, in a general impulse supercharging method, the timing at which the
そこで、第1実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法では、ECU50は、吸気制御弁31の開弁するタイミングについては、エンジン回転数に基づいて制御するものの、吸気制御弁31の閉弁するタイミングについては、吸気制御弁31からサージタンク16の開口端までの距離、吸気制御弁31から吸気弁3までの距離、音速、に基づいて、制御することとする。
Therefore, in the intake control method for the internal combustion engine according to the first embodiment, the
具体的には、ECU50は、吸気制御弁31が開弁されてから閉弁されるまでの時間をTclとして、十分な過給効果を得られることが可能な時間Tclを以下の式(1)を用いて算出する。ここで、音速Vsとしては、例えば、吸気温度が0℃となるときの音速である331.45[m/sec]が代入される。なお、L1、L2、Vsの値は、予め、ECU50のROMなどに記録されている。そして、ECU50は、吸気制御弁31を開弁してから、式(1)で算出された時間Tclが経過した、と判定したときに、吸気制御弁31を閉弁することとする。
Specifically, the
上述の式(1)を見ても分かるように、吸気制御弁31の閉弁するタイミングは、エンジン回転数に依存していない。従って、第1実施形態に係る内燃期間の吸気制御方法によれば、エンジン回転数が変化する過渡時においても、吸気制御弁31の閉弁するタイミングを、十分な過給効果を得るのに最適なタイミングに制御することができる。言い換えると、第1実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法によれば、エンジン回転数が変化する過渡時においても、インパルス過給の過渡応答性を向上させることができ、エンジントルクの向上を図ることができる。
As can be seen from the above equation (1), the closing timing of the
(第1実施形態の制御処理)
次に、第1実施形態に係る内燃機関の制御処理について、図3〜図6を用いて説明する。図3は、第1実施形態に係る内燃機関の制御処理を示すフローチャートである。第1実施形態に係る内燃機関の制御処理では、ECU50は、エンジン回転数に基づいて、吸気制御弁31の開弁するタイミングを算出した後、吸気制御弁31からサージタンク16の開口端までの距離、吸気制御弁31から吸気弁3までの距離、音速、に基づいて、吸気制御弁31の閉弁するタイミングを算出する。なお、第1実施形態に係る制御処理では、クランク角センサ44は、一例として、クランク角が30°CA変化する毎にECU50に検出信号を送信するものとする。従って、ECU50は、クランク角センサ44より検出信号を受信する毎にクランクカウンタをカウントアップする、即ち、クランク角が30°CA変化する毎に、クランクカウンタをカウントアップする。
(Control processing of the first embodiment)
Next, control processing for the internal combustion engine according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart showing a control process of the internal combustion engine according to the first embodiment. In the control process of the internal combustion engine according to the first embodiment, the
まず、ステップS101において、ECU50は、アクセルペダル45からの検出信号に基づいて、アクセル開度accを取得し、ステップS102において、ECU50は、クランク角センサ44からの検出信号に基づいて、エンジン回転数Neを取得する。
First, in step S101, the
ステップS103において、ECU50は、アクセル開度accとエンジン回転数Neとに基づいて、インパルス過給を行うか否かについて判定する。具体的には、ECU50は、アクセル開度accとエンジン回転数Neとに基づいて、エンジンの状態が高負荷、低回転数の状態にあるか否か、について判定し、エンジンの状態が高負荷、低回転数の状態にあると判定した場合には、インパルス過給を許可することとする。例えば、ECU50は、図4に示すような、アクセル開度acc及びエンジン回転数Neとインパルス過給の許可との関係を示すマップを予め保持しておき、当該マップを用いて、アクセル開度accが所定値acc1以上で、かつ、エンジン回転数Neが所定値Ne1以下となっていると判定した場合には、インパルス過給を許可するものとして、吸気制御弁31を閉じる(ステップS103:Yes)。一方、ECU50は、アクセル開度accが所定値acc1よりも小さくなっている、又は、エンジン回転数Neが所定値Ne1よりも大きくなっていると判定した場合には、インパルス過給を禁止するものとして、吸気制御弁31を開弁することとし(ステップS103:No)、本制御処理をリターンする。
In step S103, the
ステップS104において、ECU50は、吸気制御弁31の開く時期θopを算出する。具体的には、ECU50は、図5に示すような、エンジン回転数Neとクランク角θopとの関係を示すマップを予め保持しておき、当該マップを用いて、エンジン回転数Neに対応する吸気制御弁31を開く時期θopを算出する。例えば、ECU50は、図5に示すように、エンジン回転数Neが所定値NeAとなっている場合には、所定値NeAに対応するクランク角θAを、吸気制御弁31を開く時期θopとして算出する。
In step S104, the
ステップS105において、ECU50は、吸気制御弁31の開き割り込みカウンタcntopを算出する。先にも述べたように、クランク角センサ44はクランク角が30°CA変化する毎に検出信号をECU50に送信するので、ECU50は、ステップS104で算出されたクランク角θopを30°で割ることにより、吸気制御弁31の開き割り込みカウンタcntop(=θop/30°)を算出することができる。
In step S105, the
ステップS106において、ECU50は、開きタイミングタイマー予約時間topを算出する。開きタイミング予約タイマー時間とは、ステップS104において、クランク角θopを30°で割ったときの余りの分のクランク角を時間に換算した値である。従って、開きタイミングタイマー予約時間topは、例えば、top[sec]=(θop−30°×cntop)/(Ne[rpm]/60)×(1/360°)の式で算出される。この式では、エンジン回転数Ne[rpm]を60で割ることにより、1秒間におけるエンジン回転数を求めている。
In step S106, the
ステップS107において、ECU50は、吸気制御弁31からサージタンク16の開口端までの距離L1、吸気制御弁31から吸気弁3までの距離L2、音速Vs、に基づいて、先に述べた式(1)を用いて、吸気制御弁31が開弁されてから閉弁されるまでの時間Tclを算出する。なお、ここで、L1、L2、Vsの値は、予め、ECU50のROMなどに記録されている。これにより、十分な過給効果を得るのに最適な、吸気制御弁31の閉弁するタイミングを求めることができる。
In step S107, the
ステップS108において、ECU50は、クランクカウンタの値を取得し、続くステップS109において、ECU50は、クランクカウンタの値が開き割り込みカウンタcntopと一致しているか否かについて判定する。ECU50は、クランクカウンタの値が開き割り込みカウンタcntopと一致していないと判定した場合には(ステップS109:No)、ステップS108の処理へ戻る。一方、ECU50は、クランクカウンタの値が開き割り込みカウンタcntopと一致していると判定した場合には(ステップS109:Yes)、ステップS110の処理へ進む。
In step S108, the
ステップS110において、ECU50は、吸気制御弁31を駆動させるための駆動信号を予約タイマーセットする。具体的には、ECU50は、図6に示すように、パルス信号の立ち上がる始期として、予約時間topを設定し、パルス信号の立ち上げ時間として、式(1)を用いて算出された時間Tclを設定する。このパルス信号が立ち上がっている間、吸気制御弁31は開弁することとなる。ステップS111において、ECU50は、ステップS110での設定に従い、吸気制御弁31の作動を実行した後、本制御処理をリターンする。このとき、吸気制御弁31は、十分な過給効果を得るのに最適なタイミングで閉弁する。
In step S110, the
以上に述べたようにすることで、エンジン回転数が変化する過渡時においても、吸気制御弁31の閉弁するタイミングを、十分な過給効果を得るのに最適なタイミングに制御することができ、エンジントルクの向上を図ることができる。
As described above, it is possible to control the timing at which the
[第2実施形態]
次に、第2実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法について説明する。先に述べた第1実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法では、ECU50は、吸気制御弁31からサージタンク16の開口端までの距離L1、吸気制御弁31から吸気弁3までの距離L2、音速Vs、に基づいて、吸気制御弁31の閉弁するタイミングを制御することとしていた。
[Second Embodiment]
Next, an intake control method for an internal combustion engine according to the second embodiment will be described. In the intake control method for the internal combustion engine according to the first embodiment described above, the
ここで、音速は音が伝わる媒質の温度(ここでは吸気温度)によって変化する。そのため、第1実施形態で述べたように、式(1)において、音速Vsを、例えば、吸気温度が0℃のときの音速の値である331.45[m/sec]に固定すると、吸気温度が高温等の場合には、吸気制御弁31が開弁されてから閉弁されるまでの時間Tcl、即ち、吸気制御弁31を閉弁する最適なタイミング、を正確に求めることが難しくなる恐れがある。
Here, the speed of sound varies depending on the temperature of the medium through which the sound is transmitted (here, the intake air temperature). Therefore, as described in the first embodiment, when the sound speed Vs is fixed to 331.45 [m / sec], which is the value of the sound speed when the intake air temperature is 0 ° C., in the expression (1), for example, When the temperature is high, it is difficult to accurately obtain the time Tcl from when the
そこで、第2実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法では、ECU50は、吸気温度に基づいて、式(1)における音速Vsを算出することとする。一般に、音速Vsは、媒質の温度(ここでは吸気温度)が0℃のときの音速Vs0(例えば331.45[m/sec])に対し、媒質の温度が1℃上昇する毎に所定の速度分K(例えば0.607[m/sec]、以下ではKを温度係数と称する)だけ上昇するという性質がある。従って、ECU50は、以下の式(2)を用いて、吸気制御弁31が開弁されてから閉弁されるまでの時間Tclを求めることとする。式(2)では、音速Vsを吸気温度T1の関数として求めている。ここで、ECU50は、吸気温度センサ42からの検出信号に基づいて、吸気温度T1を求めることができる。
Therefore, in the intake control method for the internal combustion engine according to the second embodiment, the
また、音速Vsを吸気温度T1の関数として求める代わりに、以下の式(3)で示すように、音速Vsを外気温度T2の関数として求めるとしてもよい。ここで、ECU50は、外気温度センサ46からの検出信号に基づいて、外気温度T2を求めることができる。
Further, instead of obtaining the sound speed Vs as a function of the intake air temperature T1, the sound speed Vs may be obtained as a function of the outside air temperature T2, as shown in the following equation (3). Here, the
[第3実施形態]
次に、第3実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法について説明する。第2実施形態では、ECU50は、吸気温度センサ42からの検出信号に基づいて吸気温度T1を求め、吸気温度T1に基づいて音速Vsを求め、吸気温度T1の関数として音速Vsを求めていた。しかしながら、例えば、低コストなエンジンなどのように、エンジンによっては、吸気温度センサ42を有していない場合もある。
[Third Embodiment]
Next, an intake control method for an internal combustion engine according to the third embodiment will be described. In the second embodiment, the
そこで、第3実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法では、ECU50は、外気温度と、ターボ過給機18の仕事(以下では、「過給機仕事」と称する)による温度上昇と、に基づいて、音速Vsを算出することとする。
Therefore, in the intake air control method for the internal combustion engine according to the third embodiment, the
まず、エンジンがインタークーラ22を有していない場合について説明する。この場合、ECU50は、以下の式(4)を用いて、吸気制御弁31が開弁されてから閉弁されるまでの時間Tclを求めることとする。式(4)では、音速Vsを、外気温度T2と過給機仕事による温度上昇Δtupの関数として求めている。
First, the case where the engine does not have the
以上に述べたようにすることにより、吸気温度センサ42を有していないエンジンであっても、吸気通路13中における音速を推定することができ、第1実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法を用いた場合と比較して、吸気制御弁31の閉弁するタイミングを、より正確に、最適なタイミングに制御することができる。
As described above, even in an engine that does not have the intake
次に、エンジンがインタークーラ22を有している場合について説明する。エンジンがインタークーラ22を有している場合には、ECU50は、外気温度、過給機仕事による温度上昇、に加えて、インタークーラ22による温度下降、にも基づいて、音速Vsを算出することとする。具体的には、ECU50は、以下の式(5)を用いて、吸気制御弁31が開弁されてから閉弁されるまでの時間Tclを求めることとする。式(5)では、音速Vsを、外気温度T2、過給機仕事による温度上昇Δtup、インタークーラ22による温度下降Δtdown、の関数として求めている。
Next, the case where the engine has the
以上に述べたようにすることにより、吸気温度センサ42を有しておらず、かつ、インタークーラ22が設けられたエンジンであっても、吸気通路13中における音速を推定することができ、第1実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法を用いた場合と比較して、吸気制御弁31の閉弁するタイミングを、より正確に、最適なタイミングに制御することができる。
As described above, even in an engine that does not have the intake
[第4実施形態]
次に、第4実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法について説明する。第4実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法は、第1実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法とは異なり、吸気通路13が可変長の吸気通路(可変吸気通路)であるとした場合の吸気制御方法である。具体的には、第4実施形態では、吸気通路13を、例えば、吸気制御弁31からサージタンク16の開口端までの距離L1が可変する可変吸気通路であるとし、距離L1の長さの変化に対応させて、吸気制御弁31の閉じタイミングを制御することとする。
[Fourth Embodiment]
Next, an intake control method for an internal combustion engine according to the fourth embodiment will be described. The intake control method for the internal combustion engine according to the fourth embodiment differs from the intake control method for the internal combustion engine according to the first embodiment when the
具体的には、ECU50は、式(1)を用いて吸気制御弁31が開弁されてから閉弁されるまでの時間Tclを求める際に、吸気制御弁31からサージタンク16の開口端までの距離L1として、固定値ではなく、代わりに、時間Tclを求める際の距離L1の値を代入することとする。この時間Tclを求める際の距離L1を求める方法としては、吸気管長センサを用いて計測することにより求めるとしても良いし、又は、複数の吸気通路を切り換える方式のエンジンであれば、使用されている吸気通路の設計吸気管長を距離L1として求めることとしてもよい。更には、ECU50は、図8に示すような、エンジン負荷及びエンジン回転数Neと距離L1との関係を示すマップを予め保持しておくとしても良い。図8に示すマップでは、ハッチングがされた領域毎に夫々、予め距離L1の大きさ(L1a、L2a)が設定されている。なお、図8では、L1a>L1bの関係が成立している。つまり、エンジン回転数が小さくなるほど、吸気制御弁31からサージタンク16の開口端までの距離L1は長く設定されている。ECU50は、エンジン負荷とエンジン回転数Neとに基づいて決まる動作点が図8に示すマップ上のどの領域に位置するかを判定することにより、吸気制御弁31からサージタンク16の開口端までの距離L1が、L1a又はL1bの何れかになるかを決定することができる。
Specifically, the
上述の実施例では、吸気制御弁31からサージタンク16の開口端までの距離L1が可変するとしているが、これに限られるものではなく、代わりに、又は、加えて、吸気制御弁31から吸気弁3までの距離L2が可変するとしても良い。この場合には、吸気制御弁31が開弁されてから閉弁されるまでの時間Tclを求める際に、吸気制御弁31から吸気弁3までの距離L2として、固定値ではなく、代わりに、時間Tclを求める際の距離L2の値を代入することとすれば良い。
In the above-described embodiment, the distance L1 from the
以上に述べたようにすることにより、可変長の吸気通路を有するエンジンであっても、吸気制御弁31の閉弁するタイミングを、最適なタイミングに制御することができる。
As described above, even with an engine having a variable-length intake passage, the timing at which the
なお、第4実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法と、前述した第2〜3実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法とを組み合わせて実行することも可能である。第2〜3実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法と組み合わせて実行することにより、吸気制御弁31の閉弁するタイミングを、より正確に、最適なタイミングに制御することができる。
Note that it is also possible to execute a combination of the intake control method for the internal combustion engine according to the fourth embodiment and the intake control method for the internal combustion engine according to the second to third embodiments. By executing in combination with the intake control method for the internal combustion engine according to the second to third embodiments, the timing at which the
3 吸気弁
4 排気弁
5 燃料噴射弁
12 気筒
13 吸気通路
14 排気通路
15 クランク軸
16 サージタンク
17 EGR通路
18 ターボ過給機
22 インタークーラ
31 吸気制御弁
34 スロットルバルブ
42 吸気温度センサ
44 クランク角センサ
45 アクセルペダル
46 外気温度センサ
50 ECU
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記内燃機関の回転数に基づいて、前記吸気制御弁の開きタイミングを制御するとともに、前記吸気制御弁から前記サージタンクの開口端までの距離、前記吸気制御弁から前記吸気弁までの距離、音速、に基づいて、前記吸気制御弁の閉じタイミングを制御する制御手段を備え、
前記吸気通路は、可変長の吸気通路である可変吸気通路であり、
前記制御手段は、前記可変吸気通路の長さの変化に対応させて、前記吸気制御弁の閉じタイミングを制御する
ことを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。 An intake passage connected to the cylinder, an intake valve installed in the cylinder, an intake control valve installed in the intake passage and capable of adjusting an intake amount by opening and closing, and the upstream side of the intake control valve An intake control device for an internal combustion engine applied to an internal combustion engine having a surge tank installed in an intake passage,
Based on the number of revolutions of the internal combustion engine, the opening timing of the intake control valve is controlled, the distance from the intake control valve to the opening end of the surge tank, the distance from the intake control valve to the intake valve, the speed of sound , based on, a control means for controlling the closing timing of the intake control valve,
The intake passage is a variable intake passage that is a variable-length intake passage;
The intake control device for an internal combustion engine, wherein the control means controls the closing timing of the intake control valve in response to a change in the length of the variable intake passage .
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