JPWO2012098644A1 - 過給機付き内燃機関 - Google Patents
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Abstract
Description
図1及び図2は本発明を適用するエンジンの概略構成を示す図である。なお、図2にはエンジンの1気筒の構成のみを示している。また、図2においてターボチャージャの図示は省略している。
この例のエンジン1には、排気圧を利用して吸入空気を過給するターボチャージャ(過給機)300が装備されている。
ECU500は、図4に示すように、CPU(Central Processing Unit)501、ROM(Read Only Memory)502、RAM(Random Access Memory)503、及び、バックアップRAM504などを備えている。
ECU500が実行する気筒判別処理について説明する。
ECU500は、エンジン1の排気通路12に配置した空燃比センサ411,412及び酸素センサ413の各出力に基づいて排気ガス中の酸素濃度を算出し、その算出した酸素濃度から得られる実際の空燃比が目標空燃比(例えば理論空燃比)に一致するように、インジェクタ2から燃焼室1d内に噴射する燃料噴射量を制御する空燃比フィードバック制御(ストイキ制御)を実行する。その空燃比フィードバック制御の具体的な処理について説明する。
次に、気筒間の空燃比インバランス検出処理について説明する。
次に、エンジン1の4つの気筒#1〜#4のうち、一部の気筒の燃料噴射量がストイキ相当量よりもリーン側にずれた場合のインバランス検出処理(リーン側のインバランス検出処理)について説明する。
以上の例では、筒内噴射式4気筒ガソリンエンジンに本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られることなく、例えば6気筒ガソリンエンジンなど他の任意の気筒数のガソリンエンジンにも適用可能である。また、筒内噴射式多気筒ガソリンエンジンのほか、ポート噴射式多気筒ガソリンエンジンや、筒内噴射用インジェクタと吸気ポート噴射用インジェクタとを備えたデュアル噴射式多気筒ガソリンエンジンにも本発明は適用可能である。さらに、ガスエンジンや、バイオマス由来燃料を用いるエンジンにも適用可能である。
#1〜#4 気筒
1d 燃焼室
2 インジェクタ(燃料噴射弁)
91 S/C触媒
11 吸気通路
12 排気通路
120 排気ポート
121 第1排気マニホールド(第1排気通路)
121a,121b ブランチ管
121c ブランチ集合部
122 第2排気マニホールド(第2排気通路)
122a,122b ブランチ管
122c ブランチ集合部
300 ターボチャージャ
300A タービン
301 タービンホイール
310 タービンハウジング
311 第1排気ガス流入口
312 第2排気ガス流入口
313 仕切壁
314 第1スクロール室
315 第2スクロール室
300B コンプレッサ
302 コンプレッサインペラ
303 連結シャフト
401 クランクポジションセンサ
402 カムポジションセンサ
411 第1空燃比センサ(A/Fセンサ)
412 第2空燃比センサ(A/Fセンサ)
413 酸素センサ
500 ECU
への排気ガスが、その上流側のターボチャージャで攪拌され空燃比が平均化されてしまうので、各気筒の空燃比を正確に検出できなくなることが懸念される。各気筒の空燃比を正確に検出できないと、上記した気筒間の空燃比ばらつきを精度良く検出できなくなり、OBD法規に対応できなくなる場合がある。
[0008]
本発明は、そのような実情を考慮してなされたもので、触媒上流側の排気ガスの空燃比を各気筒毎に正確に検出することが可能な過給機付き内燃機関を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0009]
本発明は、複数の気筒を有する内燃機関の第1気筒群から排出される排気ガスが流れる第1排気通路と、前記内燃機関の第2気筒群から排出される排気ガスが流れる第2排気通路と、タービン及びコンプレッサを有し、前記タービンに2つの排気ガス流入口が設けられた過給機(ツインエントリターボチャージャ)とを備え、前記第1排気通路が前記タービンの一方の排気ガス流入口に接続され、前記第2排気通路が前記タービンの他方の排気ガス流入口に接続された過給機付き内燃機関を前提としている。そして、このような過給機付き内燃機関において、前記過給機の上流側(排気ガス流れの上流側)の前記第1排気通路であって前記第1気筒群からの排気ガスが集合して流れる集合部と、前記過給機の上流側(排気ガス流れの上流側)の前記第2排気通路であって前記第2気筒群からの排気ガスが集合して流れる集合部とに、それぞれ、空燃比センサが設けられ、前記第1排気通路に設けられた空燃比センサ及び第2排気通路に設けられた空燃比センサの各出力に基づいて、気筒間の空燃比インバランスが発生しているか否かを検出するインバランス検出手段を備え、前記インバランス検出手段は、前記2つの空燃比センサの出力波形(例えばセンサ出力波形の傾き:図5(A)参照)に基づいて、気筒間の空燃比インバランスが発生しているか否かを検出し、出力波形のピーク値が所定の判定閾値以上か否かによりインバランス異常の発生を検出することを技術的特徴とする。
[0010]
本発明の具体的な構成として、上記第1排気通路が、第1気筒群の各排気ポートに接続された複数のブランチ管とブランチ集合部とを有し、それら複数のブランチ管の下流側端部がブランチ集合部の上流側端部に接続された第1排気マニホールドであって、当該第1排気マニホールドのブランチ集合部に空燃比センサが設けられているとともに、上記第2排気通路が、第2気筒群の各排気ポートに接続された複数のブランチ管とブランチ集合部とを有し、それら複数のブランチ管の下流側端部がブランチ集合部の上流側端部に接
続された第2排気マニホールドであって、当該第2排気マニホールドのブランチ集合部に空燃比センサが設けられているという構成を挙げることができる。
[0011]
本発明によれば、過給機の上流側(排気ガス流れの上流側)で、第1気筒群の複数気筒(例えば、第1気筒#1及び第4気筒#4)からの排気ガスが集合した後の位置(第1排気マニホールドのブランチ集合部)に空燃比センサを配置し、第2気筒群の複数気筒(例えば第2気筒#2及び第3気筒#3)からの排気ガスが集合した後の位置(第2排気マニホールドのブランチ集合部)に空燃比センサを配置しているので、各空燃比センサの素子部への排気ガスのガス当たりが良好となる。
[0012]
すなわち、第1及び第2の各気筒群(例えば、第1気筒と第4気筒、第2気筒と第3気筒)に対してそれぞれ空燃比センサを配置することにより、それら分割した気筒群(2つの気筒)からの排気ガスの流れ(第1排気通路及び第2排気通路の各集合部内の排気ガス流れ)のみを考慮して空燃比センサの配置位置を決定すればよいので、空燃比センサの配置位置の自由度が高くなり、それぞれの空燃比センサの素子部を、ガス当たりの良い位置(各気筒からの排気ガスの流れがスムーズな場所)に配置することができる。
[0013]
しかも、第1排気通路に配置の空燃比センサ及び第2排気通路に配置の空燃比センサは、それぞれ、排気行程が隣り合わない気筒(例えば、第1気筒と第4気筒、第2気筒と第3気筒)の空燃比を検出すればよいことから、内燃機関の全ての気筒に対して1つの空燃比センサを設けた場合と比較して、排気ガスの空燃比検出の時間間隔が長くなる(2倍になる)ので、空燃比センサの出力を各気筒毎に確実に分離することができる。これによって、触媒上流側の排気ガスの空燃比を各気筒毎に正確に検出することが可能となり、気筒間の空燃比インバランスを精度良く検出することができる。その結果として、上記した気筒間の空燃比インバランス検出のOBD法規に対応することが可能になる。
[0014]
[0015]
また、本発明によれば、空燃比インバランス検出に第1排気通路(第1気筒群)及び第2排気通路(第2気筒群)のそれぞれに設けた空燃比センサを用いているので、上述の如く、触媒上流側の排気ガスの空燃比を各気筒毎に正確に検出することが可能となり、気筒間の空燃比インバランスの発生を精度良く検出することができる。
発明の効果
[0016]
本発明によれば、触媒上流側の排気ガスの空燃比を各気筒毎に正確に検出することができるので、気筒間の空燃比インバランスを精度良く検出することが可能になる。
図面の簡単な説明
[0017]
[図1]本発明を適用する多気筒エンジンの一例を示す概略構成図である。
[図2]図1のエンジンの1気筒のみを示す概略構成図である。
[図3]図1のエンジンに装備されるターボチャージャの一部の構成を示す断面図である。
[図4]ECU等の制御系の構成を示すブロック図である。
[図5]空燃比センサの出力波形を示す図である。
発明を実施するための形態
[0018]
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
[0019]
まず、本発明を適用する内燃機関(以下、エンジンともいう)について説明する。
[0020]
−エンジン−
図1及び図2は本発明を適用するエンジンの概略構成を示す図である。なお、図2にはエンジンの1気筒の構成のみを示している。また、図2におい
Claims (4)
- 複数の気筒を有する内燃機関の第1気筒群から排出される排気ガスが流れる第1排気通路と、前記内燃機関の第2気筒群から排出される排気ガスが流れる第2排気通路と、
タービンとコンプレッサとを有し、前記タービンに2つの排気ガス流入口が設けられた過給機とを備え、
前記第1排気通路が前記タービンの一方の排気ガス流入口に接続され、前記第2排気通路が前記タービンの他方の排気ガス流入口に接続された過給機付き内燃機関において、
前記過給機の上流側の前記第1排気通路であって前記第1気筒群からの排気ガスが集合して流れる集合部と、前記過給機の上流側の前記第2排気通路であって前記第2気筒群からの排気ガスが集合して流れる集合部とに、それぞれ、空燃比センサが設けられていることを特徴とする過給機付き内燃機関。 - 請求項1記載の過給機付き内燃機関において、
前記第1排気通路は、第1気筒群の各排気ポートに接続された複数のブランチ管と、ブランチ集合部とを有し、前記複数のブランチ管の下流側端部が前記ブランチ集合部の上流側端部に接続された第1排気マニホールドであって、当該第1排気マニホールドの前記ブランチ集合部に前記空燃比センサが設けられており、
前記第2排気通路は、第2気筒群の各排気ポートに接続された複数のブランチ管と、ブランチ集合部とを有し、前記複数のブランチ管の下流側端部が前記ブランチ集合部の上流側端部に接続された第2排気マニホールドであって、当該第2排気マニホールドの前記ブランチ集合部に前記空燃比センサが設けられていることを特徴とする過給機付き内燃機関。 - 請求項1または2記載の過給機付き内燃機関において、
前記第1排気通路に設けられた空燃比センサ及び第2排気通路に設けられた空燃比センサの各出力に基づいて、気筒間の空燃比インバランスが発生しているか否かを検出するインバランス検出手段を備えていることを特徴とする過給機付き内燃機関。 - 請求項3記載の過給機付き内燃機関において、
前記インバランス検出手段は、前記2つの空燃比センサの出力波形に基づいて、気筒間の空燃比インバランスが発生しているか否かを検出することを特徴とする過給機付き内燃機関。
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