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, Patent Document 1 describes an engine output control device that determines the closing timing of an intake valve from a combination of an engine speed, a valve lift amount, and an intake pipe length. Patent Document 2 describes a pulse supercharging control device that performs at least one opening operation and one closing operation during one intake stroke. Patent Document 3 describes an engine intake device that changes the opening timing of a rotary valve in accordance with the engine speed. Patent Document 4 describes an engine intake device in which an intake layout is optimized in consideration of a pressure propagation path length.

特開2003−41956号公報JP 2003-41956 A 特開2007−224770号公報JP 2007-224770 A 特開昭62−58016号公報JP-A 62-58016 特開2002−81324号公報JP 2002-81324 A

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 cylinders 12, an intake passage 13 and an exhaust passage 14 connected to each cylinder 12, and an intake passage. 13 and a turbocharger 18 arranged in series in the exhaust passage 14. The exhaust passage 14 is provided with an EGR (Exhaust Gas Recirculation) passage 17 for returning a part of the exhaust gas from the exhaust passage 14 to the intake passage 13. Hereinafter, a part of the exhaust gas recirculated by the EGR passage 17 is referred to as EGR gas. The EGR passage 17 is provided with an EGR cooler 23 for cooling the EGR gas and an EGR valve 33 for adjusting the amount of EGR gas. The EGR valve 33 is controlled by a drive signal S33 from the engine ECU 50a.

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 air cleaner 21, an air flow meter (A / F sensor) 41 that detects the amount of air (intake air) sucked from the outside, a compressor 18 a of the turbocharger 18, Intercooler 22, throttle valve 34 for adjusting the amount of intake air, surge tank 16 capable of storing intake gas (a mixed gas of EGR gas and intake air), and the amount of intake gas (intake amount) are adjusted. An intake control valve 31 is provided. The A / F sensor 41 detects the intake air amount and transmits a detection signal S41 corresponding to the detected intake air amount to the engine ECU 50a. The throttle valve 34 is controlled by a drive signal S34 from the engine ECU 50a. The intake control valve 31 is also called an impulse valve, and is controlled by a drive signal S31 from the impulse valve ECU 50c.

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 intake pressure sensor 43 and an intake air temperature sensor 42. The intake air temperature sensor 42 detects the temperature of the intake gas (intake air temperature), and transmits a detection signal S42 corresponding to the detected intake air temperature to the engine ECU 50a. The intake pressure sensor 43 detects the pressure of the intake gas (intake pressure) and transmits a detection signal S43 corresponding to the detected intake pressure to the engine ECU 50a.

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 exhaust passage 14 is provided with a turbine 18b of the turbocharger 18 and a catalyst 24. The catalyst 24 is, for example, a NOx occlusion reduction catalyst that occludes NOx in exhaust gas to reduce and purify it. Instead of the catalyst 24, an exhaust purification device that combines a particulate filter that collects particulate matter in the exhaust gas and the catalyst 24 may be used.

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 turbocharger 18 is configured such that the compressor 18a and the turbine 18b rotate integrally. Here, as shown in FIG. 1, the turbocharger 18 may be, for example, a variable capacity turbocharger including a variable nozzle vane 19 and capable of adjusting a supercharging pressure. In the variable capacity turbocharger, the supercharging pressure is adjusted by controlling the exhaust gas amount by adjusting the opening of the variable nozzle vane 19. Needless to say, as the supercharger, instead of using the turbocharger 18, another supercharger such as a supercharger or an electric supercharger may be used.

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 intake passage 13 and an exhaust passage 14 are connected to the combustion chamber 12b of the cylinder 12, and a fuel injection valve 5 for injecting fuel into the combustion chamber 12b is provided. The fuel injection valve 5 is controlled by a drive signal S5 from the injector ECU 50b. The cylinder 12 is provided with an intake valve 3 and an exhaust valve 4. The intake valve 3 controls conduction / interruption between the intake passage 13 and the combustion chamber 12b by opening and closing. The exhaust valve 4 is opened and closed to control conduction / interruption between the exhaust passage 14 and the combustion chamber 12b. In the cylinder 12, the force that pushes down the piston 12c to the bottom dead center is transmitted to the crankshaft 15 via the connecting rod 12d, and the crankshaft 15 rotates. Here, a crank angle sensor 44 is provided in the vicinity of the crankshaft 15. The crank angle sensor 44 detects the rotation angle (crank angle) of the crankshaft 15 and transmits a detection signal S44 corresponding to the detected crank angle to the engine ECU 50a.

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 engine ECU 50a, an injector ECU 50b, and an impulse valve ECU 50c. The engine ECU 50 a receives detection signals from the A / F sensor 41, the intake air temperature sensor 42, the intake pressure sensor 43, and the crank sensors 44. Further, the engine ECU 50 a receives a detection signal corresponding to the pedal opening from the accelerator pedal 45, and receives a detection signal corresponding to the outside air temperature, which is a temperature outside the engine, from the outside air temperature sensor 46. The engine ECU 50a detects the operating state of the engine based on detection signals from these various sensors. The engine ECU 50a transmits a drive signal to the EGR valve 33 and the throttle valve 34 based on the detected operating state of the engine, and transmits a control signal to the injector ECU 50b and the impulse valve ECU 50c. The injector ECU 50b controls the fuel injection valve 5 based on the control signal from the engine ECU 50a, and the impulse valve ECU 50c controls the intake control valve 31 based on the control signal from the engine ECU 50a. The ECU 50 corresponds to an intake air control device for an internal combustion engine in the present invention, and specifically functions as a control means.

[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 intake valve 3 starts to be opened with the intake control valve 31 provided between the intake valve 3 and the surge tank 16 being closed. Therefore, since the piston 12c is lowered as the intake stroke proceeds, the in-cylinder pressure, more precisely, the pressure in the cylinder 12 and the intake passage 13 between the intake control valve 31 and the intake valve 3 is the intake pressure. The pressure is reduced from the average value of. The average value of the intake pressure here is, for example, the intake pressure detected by the intake pressure sensor 43. As indicated by the arrow 151, as the piston 12c descends, the reduced pressure trough gradually increases. When the intake control valve 31 is quickly opened at a time (crank angle) θop in the middle of the intake stroke, the reduced pressure is released and an intake pressure wave is generated in the intake passage 13. The intake pressure wave propagates in the intake passage 13 toward the surge tank 16. The intake pressure wave propagating in the intake passage 13 is reflected at the opening end of the surge tank 16 and its phase is inverted, and propagates in the intake passage 13 toward the intake valve 3. The intake control valve 31 is quickly closed at the timing (crank angle) θcl so as to capture the intake pressure wave whose phase is inverted. This time θcl is a value close to the crank angle when the piston is at bottom dead center. By doing so, as shown by the arrow 152, the in-cylinder pressure in the cylinder 12 becomes larger than the average value of the intake pressure, and the charging efficiency of the intake gas in the cylinder 12 increases. Thereby, the supercharging effect can be obtained and the engine torque can be improved.

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 intake control valve 31 is closed is controlled based on the engine speed, so at the time of transition where the engine speed changes, such as during acceleration or deceleration, The timing at which the intake control valve 31 is closed cannot be controlled to an optimum timing, and there is a possibility that a sufficient supercharging effect cannot be obtained. For this reason, there is a fear that the engine torque cannot be improved during a transition in which the engine speed changes.

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 ECU 50 controls the timing at which the intake control valve 31 opens based on the engine speed, but the timing at which the intake control valve 31 closes. Is controlled based on the distance from the intake control valve 31 to the opening end of the surge tank 16, the distance from the intake control valve 31 to the intake valve 3, and the sound speed.

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 ECU 50 sets the time Tcl from when the intake control valve 31 is opened to when the intake control valve 31 is closed to Tcl, which can obtain a sufficient supercharging effect, using the following formula (1) Calculate using. Here, as the sound speed Vs, for example, 331.45 [m / sec], which is the sound speed when the intake air temperature becomes 0 ° C., is substituted. Note that the values of L1, L2, and Vs are recorded in advance in the ROM of the ECU 50 and the like. The ECU 50 closes the intake control valve 31 when it is determined that the time Tcl calculated by the equation (1) has elapsed since the intake control valve 31 was opened.

Figure 0004905370
上述の式(1)は、次のようにして求められたものである。即ち、図1より、吸気制御弁31が開弁すると、吸気圧力波は、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を伝播する。そして、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、再度、サージタンク16の開口端から吸気制御弁31までの距離L1を伝播する。その後、吸気圧力波は、吸気制御弁31から吸気弁3までの距離L2を伝播する。つまり、吸気圧力波は、吸気制御弁31が開弁してから、2×L1+L2の距離を伝播した後、吸気弁3に到達する。ここで、吸気圧力波の伝播速度を音速Vsに等しいとすると、吸気制御弁31が開弁してから吸気圧力波が吸気弁3に到達するまでの時間は、2×L1+L2の距離を音速Vsで割ることにより求められる。このようにして、上述の式(1)は求められる。
Figure 0004905370
The above equation (1) is obtained as follows. That is, as shown in FIG. 1, when the intake control valve 31 is opened, the intake pressure wave propagates a distance L1 from the intake control valve 31 to the open end of the surge tank 16. Then, the intake pressure wave is reflected at the opening end of the surge tank 16 so that the phase is reversed, and again propagates the distance L1 from the opening end of the surge tank 16 to the intake control valve 31. Thereafter, the intake pressure wave propagates a distance L2 from the intake control valve 31 to the intake valve 3. That is, the intake pressure wave reaches the intake valve 3 after propagating a distance of 2 × L1 + L2 after the intake control valve 31 is opened. Here, assuming that the propagation speed of the intake pressure wave is equal to the sonic velocity Vs, the time from when the intake control valve 31 is opened until the intake pressure wave reaches the intake valve 3 is a distance of 2 × L1 + L2 as the sonic velocity Vs. It is calculated by dividing by. In this way, the above equation (1) is obtained.

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 intake control valve 31 does not depend on the engine speed. Therefore, according to the intake control method during the internal combustion period according to the first embodiment, the timing at which the intake control valve 31 is closed is optimal for obtaining a sufficient supercharging effect even during a transition in which the engine speed changes. It is possible to control at a proper timing. In other words, according to the intake control method for the internal combustion engine according to the first embodiment, it is possible to improve the transient responsiveness of the impulse charge even during the transient time when the engine speed changes, and to improve the engine torque. be able to.

(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 ECU 50 calculates the opening timing of the intake control valve 31 based on the engine speed, and then from the intake control valve 31 to the open end of the surge tank 16. The timing for closing the intake control valve 31 is calculated based on the distance, the distance from the intake control valve 31 to the intake valve 3, and the sound speed. In the control process according to the first embodiment, for example, the crank angle sensor 44 transmits a detection signal to the ECU 50 every time the crank angle changes by 30 ° CA. Therefore, the ECU 50 counts up the crank counter every time a detection signal is received from the crank angle sensor 44, that is, every time the crank angle changes by 30 ° CA.

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 ECU 50 acquires the accelerator opening degree acc based on the detection signal from the accelerator pedal 45. In step S102, the ECU 50 determines the engine speed based on the detection signal from the crank angle sensor 44. Get Ne.

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 ECU 50 determines whether to perform impulse supercharging based on the accelerator opening degree acc and the engine speed Ne. Specifically, the ECU 50 determines whether or not the engine is in a high load and low engine speed state based on the accelerator opening degree acc and the engine speed Ne, and the engine condition is high. If it is determined that the engine is in a low rotational speed state, impulse supercharging is permitted. For example, the ECU 50 holds in advance a map showing the relationship between the accelerator opening degree acc and the engine speed Ne and the permission of impulse supercharging, as shown in FIG. 4, and the accelerator opening degree acc is used using the map. Is determined to be equal to or greater than the predetermined value acc1 and the engine speed Ne is equal to or less than the predetermined value Ne1, the intake control valve 31 is closed to allow the impulse supercharging (step S103: Yes). . On the other hand, when the ECU 50 determines that the accelerator opening degree acc is smaller than the predetermined value acc1 or that the engine speed Ne is larger than the predetermined value Ne1, the ECU 50 prohibits impulse supercharging. As a result, the intake control valve 31 is opened (step S103: No), and this control process is returned.

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 ECU 50 calculates the opening timing θop of the intake control valve 31. Specifically, the ECU 50 holds in advance a map showing the relationship between the engine speed Ne and the crank angle θop as shown in FIG. 5, and uses the map to intake air corresponding to the engine speed Ne. A timing θop for opening the control valve 31 is calculated. For example, as shown in FIG. 5, when the engine speed Ne is a predetermined value NeA, the ECU 50 calculates the crank angle θA corresponding to the predetermined value NeA as the timing θop for opening the intake control valve 31. .

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 ECU 50 calculates the opening interruption counter cntop of the intake control valve 31. As described above, since the crank angle sensor 44 transmits a detection signal to the ECU 50 every time the crank angle changes by 30 ° CA, the ECU 50 divides the crank angle θop calculated in step S104 by 30 °. Thus, the opening interruption counter cntop (= θop / 30 °) of the intake control valve 31 can be calculated.

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 ECU 50 calculates the opening timing timer reserved time top. The opening timing reservation timer time is a value obtained by converting the crank angle of the remainder when the crank angle θop is divided by 30 ° into time in step S104. Accordingly, the opening timing timer reserved time top is calculated by, for example, the following formula: top [sec] = (θop−30 ° × cntop) / (Ne [rpm] / 60) × (1/360 °). In this equation, the engine speed Ne [rpm] is divided by 60 to obtain the engine speed per second.

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 ECU 50 determines the equation (1) based on the distance L1 from the intake control valve 31 to the opening end of the surge tank 16, the distance L2 from the intake control valve 31 to the intake valve 3, and the sound velocity Vs. ) To calculate the time Tcl from when the intake control valve 31 is opened until it is closed. Here, the values of L1, L2, and Vs are recorded in advance in the ROM of the ECU 50 or the like. Thereby, the optimal timing for closing the intake control valve 31 to obtain a sufficient supercharging effect can be obtained.

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 ECU 50 acquires the value of the crank counter, and in the subsequent step S109, the ECU 50 determines whether or not the value of the crank counter matches the open interrupt counter cntop. If the ECU 50 determines that the value of the crank counter does not coincide with the open interrupt counter cntop (step S109: No), the ECU 50 returns to the process of step S108. On the other hand, when the ECU 50 determines that the value of the crank counter is equal to the open interrupt counter cntop (step S109: Yes), the ECU 50 proceeds to the process of step S110.

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 ECU 50 sets a reservation timer for a drive signal for driving the intake control valve 31. Specifically, as shown in FIG. 6, the ECU 50 sets a reservation time top as the start time of the rise of the pulse signal, and sets the time Tcl calculated using the equation (1) as the rise time of the pulse signal. Set. While this pulse signal rises, the intake control valve 31 is opened. In step S111, the ECU 50 executes the operation of the intake control valve 31 in accordance with the setting in step S110, and then returns to the present control process. At this time, the intake control valve 31 is closed at an optimal timing to obtain a sufficient supercharging effect.

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 intake control valve 31 closes to an optimal timing for obtaining a sufficient supercharging effect even during a transition in which the engine speed changes. The engine torque can be improved.

[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 ECU 50 performs the distance L1 from the intake control valve 31 to the opening end of the surge tank 16, the distance L2 from the intake control valve 31 to the intake valve 3, The timing for closing the intake control valve 31 is controlled based on the sonic velocity Vs.

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 intake control valve 31 is opened until it is closed, that is, the optimal timing for closing the intake control valve 31. There is a fear.

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 ECU 50 calculates the sonic velocity Vs in Expression (1) based on the intake air temperature. In general, the sound speed Vs is a predetermined speed each time the medium temperature increases by 1 ° C. with respect to the sound speed Vs0 (eg, 331.45 [m / sec]) when the medium temperature (here, the intake air temperature) is 0 ° C. It has a property of increasing by a minute K (for example, 0.607 [m / sec], hereinafter K is referred to as a temperature coefficient). Therefore, the ECU 50 obtains a time Tcl from when the intake control valve 31 is opened to when it is closed using the following equation (2). In equation (2), the sound velocity Vs is obtained as a function of the intake air temperature T1. Here, the ECU 50 can obtain the intake air temperature T <b> 1 based on the detection signal from the intake air temperature sensor 42.

Figure 0004905370
このようにすることで、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。例えば、冷間時や高温時等のように、吸気温度が大きく変化する場合であっても、この内燃機関の吸気制御方法によれば、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、エンジン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。
Figure 0004905370
By doing in this way, compared with the case where the intake control method of the internal combustion engine which concerns on 1st Embodiment is used, the timing which the intake control valve 31 closes is controlled more correctly to the optimal timing. Can do. For example, even when the intake air temperature changes greatly, such as when it is cold or hot, according to the intake control method for the internal combustion engine, the timing for closing the intake control valve 31 is set to the optimal timing. It is possible to control the engine torque, and it is possible to improve the engine torque even in a transient state where the engine speed changes.

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 ECU 50 can obtain the outside air temperature T <b> 2 based on the detection signal from the outside air temperature sensor 46.

Figure 0004905370
このようにしても、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。例えば、冷間時や高温時等のように、外気温度が大きく変化する場合であっても、この内燃機関の吸気制御方法によれば、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、エンジン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。
Figure 0004905370
Even in this case, it is possible to control the timing at which the intake control valve 31 closes more accurately and optimally than when the intake control method for the internal combustion engine according to the first embodiment is used. it can. For example, even when the outside air temperature changes greatly, such as when the temperature is cold or high, according to the intake control method for the internal combustion engine, the timing for closing the intake control valve 31 is set to the optimal timing. It is possible to control the engine torque, and it is possible to improve the engine torque even in a transient state where the engine speed changes.

[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 ECU 50 obtains the intake air temperature T1 based on the detection signal from the intake air temperature sensor 42, obtains the sound velocity Vs based on the intake air temperature T1, and obtains the sound velocity Vs as a function of the intake air temperature T1. However, for example, some engines, such as a low-cost engine, do not have the intake air temperature sensor 42.

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 ECU 50 is based on the outside air temperature and the temperature increase due to the work of the turbocharger 18 (hereinafter referred to as “supercharger work”). Thus, the sound speed Vs is calculated.

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 intercooler 22 will be described. In this case, the ECU 50 obtains a time Tcl from when the intake control valve 31 is opened to when it is closed using the following equation (4). In equation (4), the speed of sound Vs is obtained as a function of the outside air temperature T2 and the temperature increase Δtup due to the supercharger work.

Figure 0004905370
式(4)を見ると分かるように、ECU50は、外気温度T2と過給機仕事による温度上昇Δtupの和を吸気温度(温度T3)として推測している。ここで、過給機仕事による温度上昇Δtupを求める方法としては、例えば、ECU50は、図7に示すような、エンジン負荷及びエンジン回転数Neと過給機仕事による温度上昇Δtupとの関係を示すマップを予め保持しておくことが考えられる。図7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Δtupの大きさ(Δtup1〜Δtup5)が設定されている。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7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、ΔtupがΔtup1〜Δtup5の何れかになるかを決定することができる。なお、他の方法として、ECU50は、物理モデルを用いて、過給機仕事による温度上昇Δtupを求めることとしてもよい。
Figure 0004905370
As can be seen from the equation (4), the ECU 50 estimates the sum of the outside air temperature T2 and the temperature increase Δtup due to the supercharger work as the intake air temperature (temperature T3). Here, as a method for obtaining the temperature rise Δtup due to the supercharger work, for example, the ECU 50 shows the relationship between the engine load and the engine speed Ne and the temperature rise Δtup due to the supercharger work as shown in FIG. It is conceivable to hold the map in advance. In the map shown in FIG. 7, the size of Δtup (Δtup1 to Δtup5) is set in advance for each hatched region. The ECU 50 determines which region on the map shown in FIG. 7 is the operating point determined based on the engine load and the engine speed Ne, thereby determining which Δtup is any of Δtup1 to Δtup5. can do. As another method, the ECU 50 may obtain the temperature increase Δtup due to the supercharger work using a physical model.

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 air temperature sensor 42, the speed of sound in the intake passage 13 can be estimated, and the intake air control method for the internal combustion engine according to the first embodiment. Compared with the case of using, the timing at which the intake control valve 31 is closed can be controlled more accurately and optimally.

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 intercooler 22 will be described. When the engine has the intercooler 22, the ECU 50 calculates the sonic velocity Vs based on the outside air temperature, the temperature rise due to the supercharger work, and the temperature fall due to the intercooler 22. And Specifically, the ECU 50 obtains a time Tcl from when the intake control valve 31 is opened to when it is closed using the following equation (5). In equation (5), the speed of sound Vs is obtained as a function of the outside air temperature T2, the temperature increase Δtup due to the supercharger work, and the temperature decrease Δtdown due to the intercooler 22.

Figure 0004905370
式(5)を見ると分かるように、ECU50は、外気温度T2と過給機仕事による温度上昇Δtupとの和からインタークーラ22による温度下降Δtdownを引いた値を吸気温度(温度T4)として推測している。ここで、インタークーラ22による温度下降Δtdownは、例えば、以下に示すインタークーラ効率の式(6)から求めることができる。
Figure 0004905370
As can be seen from equation (5), the ECU 50 estimates the intake air temperature (temperature T4) as a value obtained by subtracting the temperature decrease Δtdown due to the intercooler 22 from the sum of the outside air temperature T2 and the temperature increase Δtup due to the supercharger work. is doing. Here, the temperature drop Δtdown due to the intercooler 22 can be obtained, for example, from the following formula (6) of the intercooler efficiency.

Figure 0004905370
具体的には、ECU50は、インタークーラ効率ηを予め実験などで求めておき、上述の式(6)において、インタークーラ入口温度Tinを外気温度T2とし、インタークーラ入口温度Tinとインタークーラ出口温度Toutとの差分Tin−ToutをΔtdownとすることにより、インタークーラ22による温度下降Δtdownを求めることができる。なお、他の方法として、ECU50は、物理モデルを用いて、インタークーラ22による温度下降Δtdownを求めることとしてもよい。
Figure 0004905370
Specifically, the ECU 50 obtains the intercooler efficiency η through experiments and the like in advance, and in the above formula (6), the intercooler inlet temperature Tin is set as the outside air temperature T2, and the intercooler inlet temperature Tin and the intercooler outlet temperature are set. By setting the difference Tin−Tout from Tout to Δtdown, the temperature drop Δtdown by the intercooler 22 can be obtained. As another method, the ECU 50 may obtain the temperature decrease Δtdown by the intercooler 22 using a physical model.

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 air temperature sensor 42 and is provided with the intercooler 22, the speed of sound in the intake passage 13 can be estimated. Compared to the case where the intake control method for an internal combustion engine according to the embodiment is used, the timing at which the intake control valve 31 is closed can be controlled more accurately and optimally.

[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 intake passage 13 is a variable-length intake passage (variable intake passage). This is an intake control method. Specifically, in the fourth embodiment, the intake passage 13 is, for example, a variable intake passage in which the distance L1 from the intake control valve 31 to the opening end of the surge tank 16 is variable, and the length of the distance L1 varies. In response to this, the closing timing of the intake control valve 31 is controlled.

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 ECU 50 obtains a time Tcl from when the intake control valve 31 is opened to when it is closed using Expression (1), from the intake control valve 31 to the opening end of the surge tank 16. The distance L1 is not a fixed value, but is substituted with the value of the distance L1 when the time Tcl is obtained instead. As a method for obtaining the distance L1 when obtaining this time Tcl, it may be obtained by measuring using an intake pipe length sensor, or it is used if the engine is a system that switches a plurality of intake passages. The design intake pipe length of the intake passage may be obtained as the distance L1. Furthermore, the ECU 50 may hold in advance a map that shows the relationship between the engine load and engine speed Ne and the distance L1, as shown in FIG. In the map shown in FIG. 8, the size of the distance L1 (L1a, L2a) is set in advance for each hatched area. In FIG. 8, the relationship L1a> L1b is established. That is, the distance L1 from the intake control valve 31 to the open end of the surge tank 16 is set longer as the engine speed decreases. The ECU 50 determines from which region on the map shown in FIG. 8 the operating point determined based on the engine load and the engine speed Ne is located, and thereby from the intake control valve 31 to the open end of the surge tank 16. It can be determined whether the distance L1 is L1a or L1b.

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 intake control valve 31 to the opening end of the surge tank 16 is variable. However, the distance L1 is not limited to this. The distance L2 to the valve 3 may be variable. In this case, when obtaining the time Tcl from when the intake control valve 31 is opened until it is closed, the distance L2 from the intake control valve 31 to the intake valve 3 is not a fixed value, What is necessary is just to substitute the value of distance L2 at the time of calculating | requiring time Tcl.

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 intake control valve 31 is closed can be controlled to an optimal timing.

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 intake control valve 31 is closed can be more accurately controlled to the optimal timing.

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。It is a block diagram which shows the structure of the internal combustion engine which concerns on each embodiment of this invention. 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、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。It is a graph which shows the change with respect to the crank angle about the operation of an intake valve and an intake control valve, and the in-cylinder pressure of a cylinder at the time of implementation of impulse supercharging. 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。It is a flowchart which shows the control processing of the internal combustion engine which concerns on 1st Embodiment. アクセル開度及びエンジン回転数とインパルス過給の許可との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between an accelerator opening, an engine speed, and permission of impulse supercharging. エンジン回転数とクランク角との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between an engine speed and a crank angle. クランクカウンタ及び駆動信号の時間に対する変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change with respect to time of a crank counter and a drive signal. エンジン負荷及びエンジン回転数と過給機仕事による温度上昇との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the engine load and engine speed, and the temperature rise by supercharger work. エンジン負荷及びエンジン回転数と吸気管長との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between an engine load and engine speed, and an intake pipe length.

符号の説明Explanation of symbols

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 SYMBOLS 3 Intake valve 4 Exhaust valve 5 Fuel injection valve 12 Cylinder 13 Intake passage 14 Exhaust passage 15 Crankshaft 16 Surge tank 17 EGR passage 18 Turbocharger 22 Intercooler 31 Intake control valve 34 Throttle valve 42 Intake temperature sensor 44 Crank angle sensor 45 Accelerator pedal 46 Outside air temperature sensor 50 ECU

Claims (2)

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
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 .
前記制御手段は、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請求項1に記載の内燃機関の吸気制御装置。   The intake control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control means calculates the sound speed based on one of intake air temperature and outside air temperature.
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