JP2012184662A - Control apparatus for internal combustion engine - Google Patents
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- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
Abstract
【課題】この発明は、排気バルブのポンプアップを防止し、バルブの駆動を円滑に行うことを目的とする。
【解決手段】排気マニホールド22の分岐通路24には、排気制御弁32及び弁アクチュエータ34をそれぞれ設ける。ECU80は、エンジン10の排気圧と、排気バルブ54が閉弁している気筒(対象気筒)の筒内圧とを検出し、排気圧から筒内圧を減算した値を当該気筒の指標として算出する。そして、この指標がポンプアップを誘発または促進し易い所定値以上となった場合には、対象気筒の弁アクチュエータ34を駆動して排気制御弁32を閉弁する。これにより、他気筒の排気圧が対象気筒の排気バルブ54に対して開弁方向に作用するのを抑制し、ポンプアップを確実に解消することができる。
【選択図】図1An object of the present invention is to prevent pumping up of an exhaust valve and to smoothly drive the valve.
An exhaust control valve and a valve actuator are provided in a branch passage of the exhaust manifold. The ECU 80 detects the exhaust pressure of the engine 10 and the in-cylinder pressure of the cylinder (target cylinder) in which the exhaust valve 54 is closed, and calculates a value obtained by subtracting the in-cylinder pressure from the exhaust pressure as an index of the cylinder. When this index becomes equal to or greater than a predetermined value at which pump-up is easily induced or accelerated, the valve actuator 34 of the target cylinder is driven to close the exhaust control valve 32. Thereby, it can suppress that the exhaust pressure of another cylinder acts on the exhaust valve 54 of an object cylinder in the valve opening direction, and can eliminate pump-up reliably.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、排気マニホールドの分岐部にそれぞれバイパス通路を設けた内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine control device, and more particularly, to an internal combustion engine control device in which a bypass passage is provided at each branch portion of an exhaust manifold.
従来技術として、例えば特許文献1(特開2007−56848号公報)に開示されているように、排気マニホールドの分岐部(ブランチ)にそれぞれバイパス通路を設けた内燃機関の制御装置が知られている。従来技術では、排気マニホールドの個々の分岐部にそれぞれバイパス通路を接続し、各バイパス通路の下流側を排気マニホールドの合流部よりも下流側に接続する構成としている。 As a conventional technique, for example, as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-56848), a control device for an internal combustion engine in which a bypass passage is provided in each branch portion of an exhaust manifold is known. . In the prior art, a bypass passage is connected to each branch portion of the exhaust manifold, and the downstream side of each bypass passage is connected to the downstream side of the joining portion of the exhaust manifold.
また、各バイパス通路には、排気マニホールドの分岐部とバイパス通路との間を開,閉する電磁式の開閉弁をそれぞれ設けている。そして、従来技術では、何れかの気筒でラッシュアジャスタのポンプアップ等により排気バルブが不完全開弁状態となった場合に、各気筒の開閉弁を開弁し、排気マニホールド内の排気圧をバイパス通路から逃がす構成としている。これにより、従来技術では、不完全開弁状態となった排気バルブに対して、他の気筒の排気圧が作用するのを抑制し、ポンプアップを解消するようにしている。 Each bypass passage is provided with an electromagnetic on-off valve that opens and closes the branch between the exhaust manifold and the bypass passage. In the conventional technology, when the exhaust valve is incompletely opened due to pumping up of the lash adjuster in any cylinder, the open / close valve of each cylinder is opened to bypass the exhaust pressure in the exhaust manifold. It is configured to escape from the passage. As a result, in the prior art, the exhaust pressure of the other cylinders is suppressed from acting on the exhaust valve that is in an incompletely opened state, thereby eliminating the pump-up.
上述した従来技術では、何れかの気筒で排気バルブが不完全開弁状態となった場合に、排気マニホールド内の排気圧をバイパス通路から逃がすことで、ポンプアップを解消するようにしている。しかしながら、従来技術の制御を実施しても、排気マニホールドの合流部で排気圧の反射波が生じ、この反射波が不完全開弁状態となった排気バルブに作用するので、ポンプアップを完全に解消するのが難しいという問題がある。 In the above-described prior art, when the exhaust valve is in an incompletely opened state in any cylinder, the pump-up is eliminated by releasing the exhaust pressure in the exhaust manifold from the bypass passage. However, even if the control of the prior art is performed, the reflected wave of the exhaust pressure is generated at the junction of the exhaust manifold, and this reflected wave acts on the exhaust valve that is incompletely opened. There is a problem that it is difficult to solve.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、排気バルブが不完全開弁状態となっても、ポンプアップを確実に解消することができ、バルブの駆動を円滑に行うことが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems. The object of the present invention is to reliably eliminate pump-up even when the exhaust valve is in an incompletely opened state. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can smoothly drive the engine.
第1の発明は、内燃機関の複数気筒にそれぞれ接続されて各気筒の排気ガスを個別に排出する複数の分岐通路を有し、これらの分岐通路が下流側で合流した排気通路と、
前記各気筒の分岐通路にそれぞれ設けられ、前記各分岐通路を個別に開,閉することが可能な複数の排気制御弁と、
個々の気筒で排気バルブが閉弁しているときに、排気圧に対応するパラメータを当該気筒の指標として気筒毎に取得する指標取得手段と、
何れかの気筒において、前記指標がポンプアップを誘発または促進し易い所定値以上となった場合に、前記排気制御弁を閉弁する弁制御手段と、
を備えることを特徴とする。
The first invention has a plurality of branch passages that are respectively connected to a plurality of cylinders of the internal combustion engine and individually discharge the exhaust gas of each cylinder, and these branch passages merge on the downstream side; and
A plurality of exhaust control valves respectively provided in the branch passages of the cylinders and capable of individually opening and closing the branch passages;
Index acquisition means for acquiring, for each cylinder, a parameter corresponding to the exhaust pressure as an index of the cylinder when the exhaust valve is closed in each cylinder;
Valve control means for closing the exhaust control valve when any of the cylinders is equal to or greater than a predetermined value that easily induces or promotes pump-up in any cylinder;
It is characterized by providing.
第2の発明は、個々の気筒で前記排気バルブの閉弁中に筒内圧を検出する筒内圧検出手段を備え、前記指標取得手段は、前記排気圧から前記筒内圧を減算した差分を前記指標として算出する構成としている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided in-cylinder pressure detecting means for detecting an in-cylinder pressure while the exhaust valve is closed in each cylinder, and the index acquisition means calculates a difference obtained by subtracting the in-cylinder pressure from the exhaust pressure. It is set as the structure calculated as.
第3の発明は、コンプレッサにより吸入空気を過給する過給機と、
前記コンプレッサの下流側で吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、を備え、
前記指標算出手段は、前記排気圧から前記吸気圧を減算した差分を前記指標として算出する構成としている。
A third invention is a supercharger that supercharges intake air by a compressor;
An intake pressure detecting means for detecting an intake pressure downstream of the compressor,
The index calculation means is configured to calculate a difference obtained by subtracting the intake pressure from the exhaust pressure as the index.
第4の発明によると、前記弁制御手段は、任意の気筒である対象気筒の排気制御弁を、当該対象気筒の排気バルブと一緒に開弁させ、当該対象気筒の次に排気行程を迎える次気筒の排気バルブが最大開度となるときに閉弁させる構成としている。 According to the fourth invention, the valve control means opens the exhaust control valve of the target cylinder, which is an arbitrary cylinder, together with the exhaust valve of the target cylinder, and then reaches the exhaust stroke next to the target cylinder. The cylinder is closed when the exhaust valve of the cylinder reaches the maximum opening.
第5の発明によると、前記弁制御手段は、前記対象気筒の排気制御弁を、前記次気筒以降に排気行程を迎える各気筒の排気バルブが開弁する毎に開弁させ、当該排気バルブが最大開度となる毎に閉弁させる構成としている。 According to a fifth aspect of the invention, the valve control means opens the exhaust control valve of the target cylinder every time the exhaust valve of each cylinder that reaches the exhaust stroke after the next cylinder is opened. The valve is closed every time the maximum opening is reached.
第1の発明によれば、他気筒の排気圧が所定値以上となった場合には、この排気圧が対象気筒の排気バルブに対して開弁方向に作用するので、対象気筒でポンプアップが生じ易い。そこで、この場合には、対象気筒の排気制御弁を閉弁し、他気筒の排気圧が対象気筒の排気バルブに作用するのを抑制することができる。即ち、排気制御弁により他気筒の排気圧を遮断することができるので、排気通路中で排気圧の反射波が生じたり、排気バルブが不完全開弁状態となった場合でも、ポンプアップを確実に解消することができ、バルブの駆動を円滑に行うことができる。 According to the first invention, when the exhaust pressure of the other cylinder becomes a predetermined value or more, the exhaust pressure acts in the valve opening direction on the exhaust valve of the target cylinder, so that the pump up is performed in the target cylinder. It is likely to occur. Therefore, in this case, the exhaust control valve of the target cylinder can be closed to suppress the exhaust pressure of the other cylinder from acting on the exhaust valve of the target cylinder. That is, since the exhaust pressure of the other cylinders can be shut off by the exhaust control valve, even if a reflected wave of the exhaust pressure occurs in the exhaust passage or the exhaust valve is in an incompletely opened state, the pump can be surely pumped up. Therefore, the valve can be driven smoothly.
第2の発明によれば、対象気筒の排気バルブには、他気筒の排気圧が開弁方向に作用すると共に、自気筒の筒内圧が閉弁方向に作用する。従って、排気圧から筒内圧を減算することにより、ポンプアップの要因となる開弁方向の圧力だけを指標として取得することができ、ポンプアップの発生し易さをより正確に判定することができる。 According to the second invention, the exhaust pressure of the other cylinder acts in the valve opening direction and the in-cylinder pressure of the own cylinder acts in the valve closing direction on the exhaust valve of the target cylinder. Therefore, by subtracting the in-cylinder pressure from the exhaust pressure, it is possible to obtain only the pressure in the valve opening direction that causes the pump-up as an index, and it is possible to more accurately determine the ease of occurrence of the pump-up. .
第3の発明によれば、対象気筒の排気バルブには、他気筒の排気圧が開弁方向に作用すると共に、吸気圧が閉弁方向に作用する。特に、過給機が作動している場合に、対象気筒の排気バルブには、過給機により過給された吸気圧(過給圧)が閉弁方向に作用する。従って、排気圧から吸気圧を減算することにより、ポンプアップの要因となる開弁方向の圧力だけを指標として取得することができ、ポンプアップの発生し易さをより正確に判定することができる。 According to the third invention, the exhaust pressure of the other cylinder acts in the valve opening direction and the intake pressure acts in the valve closing direction on the exhaust valve of the target cylinder. In particular, when the supercharger is operating, the intake pressure (supercharging pressure) supercharged by the supercharger acts on the exhaust valve of the target cylinder in the valve closing direction. Therefore, by subtracting the intake pressure from the exhaust pressure, it is possible to acquire only the pressure in the valve opening direction that causes the pump-up as an index, and it is possible to more accurately determine the ease of occurrence of the pump-up. .
第4の発明によれば、まず、個々の気筒(対象気筒)の排気行程では、排気バルブと共に排気制御弁を開弁させることができ、排気を円滑に行うことができる。また、次気筒の排気バルブの開度が最大開度となるタイミング、即ち、次気筒で発生する排気圧が増加するタイミングで対象気筒の排気制御弁を閉弁することができる。このため、対象気筒の排気バルブにサージングが残っていたとしても、この排気バルブに対して、次気筒で発生した排気圧が作用するのを回避することができる。従って、任意の気筒の排気バルブに対して、自らのサージングと次気筒の排気圧とが相乗的に作用するのを防止することができ、ポンプアップをより安定的に抑制することができる。 According to the fourth invention, first, in the exhaust stroke of each cylinder (target cylinder), the exhaust control valve can be opened together with the exhaust valve, and the exhaust can be performed smoothly. Further, the exhaust control valve of the target cylinder can be closed at the timing when the opening degree of the exhaust valve of the next cylinder becomes the maximum opening degree, that is, the timing when the exhaust pressure generated in the next cylinder increases. For this reason, even if surging remains in the exhaust valve of the target cylinder, it is possible to avoid the exhaust pressure generated in the next cylinder from acting on the exhaust valve. Therefore, it is possible to prevent the self-surging and the exhaust pressure of the next cylinder from acting synergistically on the exhaust valve of an arbitrary cylinder, and pump-up can be more stably suppressed.
第5の発明によれば、他の各気筒から対象気筒に作用する排気圧の状態に応じて、排気制御弁を的確なタイミングで開,閉させることができ、その開閉タイミングを小まめに設定することができる。これにより、排気通路内の圧力変化に対して応答性よく対応することができ、排気制御弁の制御をより高精度に行うことができる。また、排気制御弁として、例えば常閉の弁機構を用いた場合には、通電を小まめに停止することができるので、その消費電力を低減することができる。 According to the fifth aspect of the invention, the exhaust control valve can be opened and closed at an accurate timing according to the state of the exhaust pressure acting on the target cylinder from other cylinders, and the opening / closing timing is set to a small value can do. As a result, it is possible to respond to the pressure change in the exhaust passage with high responsiveness, and the exhaust control valve can be controlled with higher accuracy. Further, for example, when a normally closed valve mechanism is used as the exhaust control valve, the energization can be stopped more frequently, so that the power consumption can be reduced.
実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
以下、図1乃至図3を参照して、本発明の実施の形態1について説明する。図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための全体構成図である。この図に示すように、本実施の形態のシステムは、内燃機関として、例えばL型の4気筒エンジンからなるエンジン10を備えている。エンジン10は、各気筒に吸入空気を吸込む吸気通路12を備えており、吸気通路12の下流側は、複数の通路に分岐して各気筒の吸気ポート44(後述の図2)に接続された吸気マニホールド14により構成されている。また、吸気通路12には、吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ16と、吸入空気を冷却するインタークーラ18とが設けられている。
[Configuration of Embodiment 1]
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall configuration diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. As shown in this figure, the system of the present embodiment includes an
また、エンジン10は、各気筒の排気ガスを排出する排気通路20を備えており、排気通路20の上流側は、排気マニホールド22により構成されている。排気マニホールド22は、上流側が複数の分岐通路24に分岐して形成され、これらの分岐通路24は、後述する各気筒の排気ポート46にそれぞれ接続されている。排気マニホールド22の下流側には、各分岐通路24が合流した合流部26が設けられている。また、排気通路20の下流側には、排気ガスを浄化する触媒28が設けられている。一方、吸気通路12と排気通路20との間には、公知の過給機(ターボチャージャ)30が設けられている。過給機30は、排気通路20に設けられたタービンと、吸気通路12に設けられたコンプレッサとを有している。そして、過給機30は、タービンが排気圧を受けてコンプレッサを駆動し、コンプレッサにより吸入空気を過給する。
Further, the
また、エンジン10は、排気マニホールド22の各分岐通路24を個別に開,閉する複数の排気制御弁32と、各排気制御弁32を個別に駆動する弁アクチュエータ34とを備えている。排気制御弁32は、例えばバタフライ弁等により構成され、各分岐通路24にそれぞれ配置されている。個々の気筒の排気制御弁32は、少なくとも当該気筒の排気行程では開弁するように構成されている。また、弁アクチュエータ34は、排気制御弁32を全開位置及び全閉位置に駆動するもので、排気制御弁32及び弁アクチュエータ34を弁システムは、例えばエンジンの1サイクル中に複数回の開閉動作が可能な高速作動型のシステムにより構成されている。
The
次に、図2を参照して、各気筒の構造について説明する。図2は、エンジンの1気筒を破断して示す断面図である。この図に示すように、エンジン10の各気筒は、ピストン40により形成された燃焼室42と、燃焼室42に開口する吸気ポート44及び排気ポート46とを備えている。また、各気筒は、吸気ポート44に燃料を噴射する燃料噴射弁48と、混合気に点火する点火プラグ50と、吸気ポート44を燃焼室42内(筒内)に対して開,閉する吸気バルブ52と、排気ポート46を筒内に対して開,閉する排気バルブ54とを備えている吸気バルブ52と排気バルブ54とは、エンジンによりクランクシャフト及びカムシャフトを介して駆動され、各気筒で吸気行程、爆発・膨張行程及び排気行程が順次到来するときに、これらの行程に対して所定のタイミングで開,閉する。
Next, the structure of each cylinder will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a sectional view showing one cylinder of the engine in a cutaway view. As shown in this figure, each cylinder of the
次に、図1及び図2を参照して、システムの制御系統について説明する。本実施の形態のシステムは、後述のセンサ60〜70を含むセンサ系統と、エンジン10の運転制御を行うECU(Engine Control Unit)80とを備えている。まず、センサ系統について説明すると、クランク角センサ60は、クランクシャフトの回転に同期した信号を出力し、カム角センサ62は、カムシャフトの回転に同期した信号を出力し、エアフローセンサ64は、吸入空気量を検出するものである。
Next, the control system of the system will be described with reference to FIG. 1 and FIG. The system according to the present embodiment includes a sensor system including sensors 60 to 70 described later, and an ECU (Engine Control Unit) 80 that controls operation of the
筒内圧センサ66は、各気筒の筒内圧を個別に検出するもので、各気筒にそれぞれ設けられている(1個のみ図示)。吸気圧センサ68は、過給機30のコンプレッサの下流側で吸気圧(過給圧)を検出する。また、排気圧センサ70は、エンジンの排気圧を検出するもので、例えば排気マニホールド22の合流部26に配置されている。センサ系統には、この他にもエンジンや車両の運転に必要な各種のセンサが含まれている。なお、筒内圧センサ66及び吸気圧センサ68は、それぞれ、本実施の形態の筒内圧検出手段及び吸気圧検出手段を構成している。
The in-
ECU80は、図2に示すように、演算処理装置(CPU)82と、ROM、RAM等を含む記憶回路84と、入力ポート86と、出力ポート88とを備えている。入力ポート86には、上記センサ系統の各センサがA/D変換回路等を介して接続されている。出力ポート88には、スロットルバルブ16、弁アクチュエータ34、燃料噴射弁48、点火プラグ50等を含む各種のアクチュエータが接続されている。
As shown in FIG. 2, the
そして、ECU80は、センサ系統により検出したエンジンの運転情報に基いて各アクチュエータを駆動し、運転制御を行う。具体的には、クランク角センサ60の出力に基いてエンジン回転数とクランク角とを検出し、エアフローセンサ64により吸入空気量を検出する。また、エンジン回転数と吸入空気量とに基いて機関負荷を算出し、吸入空気量、機関負荷等に基いて燃料噴射量を算出すると共に、クランク角に基いて燃料噴射時期及び点火時期を決定する。そして、燃料噴射時期が到来した時点で燃料噴射弁48を駆動し、点火時期が到来した時点で点火プラグ50を駆動する。これにより、各気筒の燃焼室42内で混合気を燃焼させ、エンジンを運転することができる。
The
[実施の形態1の特徴]
個々の気筒において、排気バルブ54は、基本的に排気カムシャフトの回転角(排気カムのプロフィール)に応じて開,閉する。しかし、エンジンの運転状態や他気筒の排気圧、バルブ駆動系統の経時変化等の影響によっては、本来閉弁すべき期間(カムのベース円期間)でも、排気バルブ54が僅かに開弁することがある。具体例を挙げると、例えば排気ブレーキの動作時や背圧脈動の発生時、エンジンの高回転時等には、所謂バルブジャンプやバルブサージングが発生し、ベース円期間中でも排気バルブが開弁する場合がある。
[Features of Embodiment 1]
In each cylinder, the
そして、排気バルブがベース円期間中に開弁すると、排気バルブのステムエンドとロッカーアームとの間に隙間が生じ、この隙間を埋めるためにラッシュアジャスタのプランジャスプリングが伸張する。この結果、プランジャ及びプッシュロッドが押し上げられ、圧力室の膨張(減圧)が生じる。これにより、チェックバルブが開弁し、リザーバ室から圧力室にオイルが流入するので、ラッシュアジャスタは、プランジャが押し上げられて余分に伸張した状態となり、所謂ポンプアップが発生する。 When the exhaust valve opens during the base circle period, a gap is formed between the stem end of the exhaust valve and the rocker arm, and the plunger spring of the lash adjuster extends to fill this gap. As a result, the plunger and the push rod are pushed up, and expansion (decompression) of the pressure chamber occurs. As a result, the check valve is opened and oil flows from the reservoir chamber into the pressure chamber, so that the lash adjuster is in an extended state due to the plunger being pushed up, so-called pump-up occurs.
このように、ポンプアップが生じると、ラッシュアジャスタは、余分に伸張した位置で排気バルブの新たな閉弁位置として機能するので、排気バルブは、カムのベース円期間中でも半開きの状態となり、作動不良となる。エンジンの運転中には、上述したようにポンプアップが発生し易い状況の気筒において、他気筒の排気圧が排気バルブに対して開弁方向に作用すると、ポンプアップが誘発または促進される。 In this way, when pump-up occurs, the lash adjuster functions as a new valve closing position of the exhaust valve at the excessively extended position. It becomes. During engine operation, pumping up is induced or promoted when the exhaust pressure of other cylinders acts on the exhaust valve in the valve opening direction in the cylinder where pumping up is likely to occur as described above.
そこで、本実施の形態では、個々の気筒において、以下の指標(1)〜(3)に基いてポンプアップが生じ易いか否かを判定し、ポンプアップが生じ易いと判断された気筒では、当該気筒の排気制御弁32を閉弁する構成としている。なお、本実施の形態では、例えば3つの指標(1)〜(3)を用いる場合を例示したが、本発明は、これら全ての指標に基いて排気制御弁32を制御する必要はない。即ち、指標(1)〜(3)のうち、何れか1つまたは2つに基いて制御を実行する構成としてもよい。
Therefore, in this embodiment, in each cylinder, it is determined whether or not pump-up is likely to occur based on the following indices (1) to (3). The
(1)排気圧
ECU80は、個々の気筒で排気バルブ54が閉弁しているとき、即ち、当該気筒の排気カムのベース円期間中に、排気圧センサ70により排気圧を指標として検出する。この検出処理は気筒毎にそれぞれ実行されるもので、検出された排気圧(指標)は、個々の気筒において、当該気筒を除いた他気筒の排気圧に対応している。そして、何れかの気筒(対象気筒)において、前記指標がポンプアップを誘発または促進し易い所定値以上となった場合には、対象気筒の弁アクチュエータ34を駆動して排気制御弁32を閉弁する。なお、前記所定値は、実機での計測や理論計算等により予め決定される。
(1) Exhaust pressure The
他気筒の排気圧が前記所定値以上となった場合には、この排気圧が対象気筒の排気バルブ54に対して開弁方向に作用するので、対象気筒でポンプアップが生じ易い。そこで、この場合には、対象気筒の排気制御弁32を閉弁し、他気筒の排気圧が対象気筒の排気バルブ54に作用するのを抑制する。この結果、他気筒の排気圧によりポンプアップが生じるのを防止することができる。
When the exhaust pressure of the other cylinder becomes equal to or higher than the predetermined value, the exhaust pressure acts in the valve opening direction on the
(2)排気圧から筒内圧を減算した差分
ECU80は、個々の気筒で排気バルブ54が閉弁しているときに、排気圧センサ70により排気圧を検出し、筒内圧センサ66により当該気筒の筒内圧を検出する。続いて、前記排気圧から前記筒内圧を減算した差分を個々の気筒の指標として算出する。そして、何れかの気筒(対象気筒)において、前記指標がポンプアップを誘発または促進し易い所定値以上となった場合には、対象気筒の排気制御弁32を閉弁する。
(2) The difference obtained by subtracting the in-cylinder pressure from the exhaust pressure When the
対象気筒の排気バルブ54には、他気筒の排気圧が開弁方向に作用すると共に、自気筒の筒内圧が閉弁方向に作用する。従って、排気圧から筒内圧を減算することにより、ポンプアップの要因となる開弁方向の圧力だけを指標として取得することができ、ポンプアップの発生し易さをより正確に判定することができる。
On the
(3)排気圧から吸気圧を減算した差分
ECU80は、個々の気筒で排気バルブ54が閉弁しているときに、排気圧センサ70により排気圧を検出し、吸気圧センサ68により吸気圧を検出する。そして、前記排気圧から前記吸気圧を減算した差分を個々の気筒の指標として算出し、何れかの気筒(対象気筒)で前記指標がポンプアップを誘発または促進し易い所定値以上となった場合には、対象気筒の排気制御弁32を閉弁する。
(3) The difference obtained by subtracting the intake pressure from the exhaust pressure The
過給機30が作動している場合に、対象気筒の排気バルブ54には、過給機30により過給された吸気圧(過給圧)が閉弁方向に作用する。従って、排気圧から吸気圧を減算することにより、ポンプアップの要因となる開弁方向の圧力だけを指標として取得することができ、ポンプアップの発生し易さをより正確に判定することができる。
When the
各気筒の排気制御弁32は、上述のように指標(1)〜(3)を用いた判定条件に基いて、1サイクル中に複数回(例えば4気筒エンジンであれば、1サイクル中に3回)開,閉駆動される。また、何れの気筒においても、排気制御弁32は、当該気筒の排気バルブ54が開弁しているときに開弁し、筒内から排出される排気ガスを排気通路20に流出させる。なお、前記所定値は、指標(1)〜(3)の何れを用いるかによって、それぞれ異なる値に設定してもよい。
As described above, the
上記構成によれば、各気筒の排気バルブ54が他気筒の排気圧により開弁しそうな場合には、排気制御弁32により他気筒の排気圧を遮断することができる。従って、排気マニホールド22の合流部26で排気圧の反射波が生じたり、排気バルブ54が不完全開弁状態となった場合でも、ポンプアップを確実に解消することができ、バルブの駆動を円滑に行うことができる。
According to the above configuration, when the
[実施の形態1を実現するための具体的な処理]
次に、図3を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図3は、本発明の実施の形態1において、ECUにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰返し実行されるものとし、各気筒の点火は、#1気筒→#3気筒→#4気筒→#2気筒の順に行われるものとする。また、図3は、上記指標(2)についての処理を例示したものである。
[Specific Processing for Realizing Embodiment 1]
Next, specific processing for realizing the above-described control will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart of control executed by the ECU in the first embodiment of the present invention. The routine shown in this figure is repeatedly executed during the operation of the engine, and the ignition of each cylinder is performed in the order of # 1 cylinder → # 3 cylinder → # 4 cylinder → # 2 cylinder. FIG. 3 shows an example of the process for the index (2).
図3に示すルーチンでは、まず、ステップ100において、例えば#1気筒の排気カムの回転位置がベース円期間内であるか否か、即ち、#1気筒の排気バルブ54が閉弁中であるか否かを判定し、この判定が成立するまで待機する。次に、ステップ102では、排気圧センサ70により検出した排気圧を読込み、ステップ104では、筒内圧センサ66により検出した#1気筒の筒内圧を読込む。また、ステップ106では、前記排気圧から筒内圧を減算することにより#1気筒の指標を算出し、この指標が前記所定値以上であるか否かを判定する。
In the routine shown in FIG. 3, first, at
そして、ステップ106の判定が成立した場合には、ステップ108において、#1気筒の排気制御弁32を閉弁する。一方、ステップ106の判定が不成立の場合には、ステップ110において、排気制御弁32を開弁状態に保持する。次に、ステップ112では、#3気筒に対して、上記ステップ100〜110と同様の処理を実行する。簡単に述べると、排気圧から#3気筒の筒内圧を減算することにより#3気筒の指標を算出し、この指標が前記所定値以上である場合に、#3気筒の排気制御弁32を閉弁する。次に、ステップ114,116では、#4気筒及び#2気筒に対しても、上記ステップ100〜110と同様の処理を実行する。
If the determination at
なお、前記実施の形態1では、図3中のステップ106が請求項1,2における指標取得手段の具体例を示し、ステップ108が弁制御手段の具体例を示している。
In the first embodiment,
実施の形態2.
次に、図4を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態1とほぼ同様の構成及び制御において、個々の気筒における排気制御弁の閉弁タイミングを次気筒の排気バルブの開度に応じて設定したことを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is characterized in that the closing timing of the exhaust control valve in each cylinder is set in accordance with the opening degree of the exhaust valve of the next cylinder in the configuration and control substantially the same as in the first embodiment. . In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[実施の形態2の特徴]
図4は、本実施の形態2において、排気バルブ及び排気制御弁の開閉タイミングを示すタイミングチャートである。この図において、細い曲線は、各気筒の排気バルブ54のリフトカーブを示し、太い矩形状の直線は、各気筒の排気制御弁32の開閉状態を示している。本実施の形態では、任意の気筒である対象気筒の排気制御弁32を、当該対象気筒の排気バルブ54と一緒に開弁させ、当該対象気筒の次に排気行程を迎える次気筒の排気バルブ54が最大開度となるときに閉弁させる構成としている。この開閉処理は、例えば#1気筒→#3気筒→#4気筒→#2気筒の順番で、各気筒の排気制御弁32に対して順次実行される。
[Features of Embodiment 2]
FIG. 4 is a timing chart showing opening / closing timings of the exhaust valve and the exhaust control valve in the second embodiment. In this figure, the thin curve shows the lift curve of the
具体例を挙げると、例えば#1気筒を対象気筒とした場合に、#1気筒の排気制御弁32は、#1気筒の排気バルブ54が開弁するとき(またはその直前)に開弁される。そして、この排気制御弁32は、次気筒である#3気筒の排気バルブ54が最大開度(最大リフト量)となるまで開弁状態に保持され、その後に閉弁される。また、#3気筒の排気制御弁32も同様に、#3気筒の排気バルブ54と一緒に開弁され、#4気筒の排気バルブ54が最大開度となるときに閉弁される。
As a specific example, for example, when the # 1 cylinder is the target cylinder, the
上記制御によれば、まず、個々の気筒(対象気筒)の排気行程では、排気バルブ54と共に排気制御弁32を開弁させることができ、排気を円滑に行うことができる。また、対象気筒の排気バルブ54にサージングが残っていたとしても、この排気バルブ54に対して、次気筒で発生した排気圧が作用するのを回避することができる。即ち、#1気筒と#3気筒を例に挙げて述べると、例えば#3気筒で発生する排気圧は、当該気筒の排気バルブ54の開度が最大開度となってから特に増加する傾向がある。これに対し、#1気筒の排気制御弁32は、#3気筒の排気バルブ54の開度が最大開度に達した時点で閉弁されるので、次気筒(#3気筒)の大きな排気圧が#1気筒の排気バルブに作用するのを防止することができる。
According to the above control, first, in the exhaust stroke of each cylinder (target cylinder), the
上述の作用効果は、図4に示すように、#3,#4,#2気筒についても同様に得られるものである。従って、本実施の形態によれば、任意の気筒の排気バルブ54に対して、自らのサージングと次気筒の排気圧とが相乗的に作用するのを防止することができ、前記実施の形態1とほぼ同様の作用効果に加えて、ポンプアップをより安定的に抑制することができる。なお、前記実施の形態2では、図4に示すタイミングチャートが請求項4における弁制御手段の具体例を示している。
The above-described operation and effects can be obtained in the same manner for the # 3, # 4, and # 2 cylinders as shown in FIG. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to prevent the self-surging and the exhaust pressure of the next cylinder from acting synergistically on the
実施の形態3.
次に、図5を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態2の制御に加えて、個々の気筒の排気制御弁の開閉タイミングを、次気筒だけでなく、それ以降の気筒の排気バルブの作動状態によっても設定することを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, in addition to the control of the second embodiment, the opening / closing timing of the exhaust control valve of each cylinder is set not only by the next cylinder but also by the operating state of the exhaust valve of the subsequent cylinder. It is characterized by. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[実施の形態3の特徴]
図5は、本実施の形態3において、排気バルブ及び排気制御弁の開閉タイミングを示すタイミングチャートである。図中の曲線及び直線については、実施の形態2(図4)と同様であるので、その説明を省略する。本実施の形態では、まず、実施の形態2と同様に、任意の気筒である対象気筒の排気制御弁32を、当該対象気筒の排気バルブ54と一緒に開弁させ、次気筒の排気バルブ54が最大開度となるときに閉弁させる。さらに、本実施の形態では、対象気筒の排気制御弁32を、次気筒以降に排気行程を迎える各気筒の排気バルブ54が開弁する毎に開弁させ、当該排気バルブ54が最大開度となる毎に閉弁させる構成としている。この開閉処理は、実施の形態2と同様に、各気筒の排気制御弁32に対して順次実行される。
[Features of Embodiment 3]
FIG. 5 is a timing chart showing opening / closing timings of the exhaust valve and the exhaust control valve in the third embodiment. Since the curves and straight lines in the figure are the same as those in the second embodiment (FIG. 4), description thereof is omitted. In the present embodiment, first, similarly to the second embodiment, the
具体例を挙げると、例えば#1気筒を対象気筒とした場合に、#1気筒の排気制御弁32は、#1気筒の排気バルブ54と一緒に開弁され、#3気筒の排気バルブ54が最大開度となるときに閉弁される。次に、#1気筒の排気制御弁32は、#4気筒の排気バルブ54と一緒に開弁され、この排気バルブ54が最大開度となるときに閉弁される。さらに、#1気筒の排気制御弁32は、#2気筒の排気バルブ54と一緒に開弁され、この排気バルブ54が最大開度となるときに閉弁される。このように、各気筒の排気制御弁32は、エンジンの1サイクル中に複数回(例えば4気筒エンジンであれば、1サイクル中に3回)開,閉駆動される。
For example, when the # 1 cylinder is the target cylinder, for example, the
上記制御によれば、実施の形態2の作用効果に加えて、次のような作用効果を得ることができる。即ち、他の各気筒から対象気筒に作用する排気圧の状態に応じて、排気制御弁32を的確なタイミングで開,閉させることができ、その開閉タイミングを小まめに設定することができる。これにより、排気通路20内の圧力変化に対して応答性よく対応することができ、排気制御弁32の制御をより高精度に行うことができる。また、排気制御弁32として、例えば弁アクチュエータ34に通電することで開弁する常閉の弁機構を用いた場合には、通電を小まめに停止することができるので、弁アクチュエータ34の消費電力を低減することができる。
According to the above control, the following operational effects can be obtained in addition to the operational effects of the second embodiment. That is, the
なお、前記実施の形態3では、図5に示すタイミングチャートが請求項5における弁制御手段の具体例を示している。また、前記実施の形態1〜3では、それぞれ個別の構成を例示したが、本発明は、これらの実施形態を組み合わせた構成も含むものである。即ち、本発明では、例えば実施の形態1,2を組み合わせたり、実施の形態1,3を組み合わせる構成としてもよい。 In the third embodiment, the timing chart shown in FIG. 5 shows a specific example of the valve control means in claim 5. In the first to third embodiments, the individual configurations are exemplified, but the present invention includes configurations obtained by combining these embodiments. That is, in the present invention, for example, the first and second embodiments may be combined, or the first and third embodiments may be combined.
また、実施の形態では、図1に示すように、過給機30を搭載したシステムを例示した。しかし、本発明はこれに限らず、過給機を搭載していない内燃機関にも適用することができる。また、本発明は、スーパーチャージャ等を含む機械式の過給機を搭載した内燃機関に適用してもよい。
Moreover, in embodiment, as shown in FIG. 1, the system which mounted the
10 エンジン
12 吸気通路
14 吸気マニホールド
16 スロットルバルブ
18 インタークーラ
20 排気通路
22 排気マニホールド
24 分岐通路
26 合流部
28 触媒
30 過給機
32 排気制御弁
34 弁アクチュエータ
40 ピストン
42 燃焼室
44 吸気ポート
46 排気ポート
48 燃料噴射弁
50 点火プラグ
52 吸気バルブ
54 排気バルブ
60 クランク角センサ
62 カム角センサ
64 エアフローセンサ
66 筒内圧センサ(筒内圧検出手段)
68 吸気圧センサ(吸気圧検出手段)
70 排気圧センサ
80 ECU
10
68 Intake pressure sensor (Intake pressure detection means)
70
Claims (5)
前記各気筒の分岐通路にそれぞれ設けられ、前記各分岐通路を個別に開,閉することが可能な複数の排気制御弁と、
個々の気筒で排気バルブが閉弁しているときに、排気圧に対応するパラメータを当該気筒の指標として気筒毎に取得する指標取得手段と、
何れかの気筒において、前記指標がポンプアップを誘発または促進し易い所定値以上となった場合に、前記排気制御弁を閉弁する弁制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 Each having a plurality of branch passages connected to a plurality of cylinders of the internal combustion engine for individually discharging the exhaust gas of each cylinder, and these branch passages merged downstream;
A plurality of exhaust control valves respectively provided in the branch passages of the cylinders and capable of individually opening and closing the branch passages;
Index acquisition means for acquiring, for each cylinder, a parameter corresponding to the exhaust pressure as an index of the cylinder when the exhaust valve is closed in each cylinder;
Valve control means for closing the exhaust control valve when any of the cylinders is equal to or greater than a predetermined value that easily induces or promotes pump-up in any cylinder;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記指標取得手段は、前記排気圧から前記筒内圧を減算した差分を前記指標として算出する構成としてなる請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 In-cylinder pressure detecting means for detecting the in-cylinder pressure while the exhaust valve is closed in each cylinder,
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the index acquisition means is configured to calculate a difference obtained by subtracting the in-cylinder pressure from the exhaust pressure as the index.
前記コンプレッサの下流側で吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、を備え、
前記指標算出手段は、前記排気圧から前記吸気圧を減算した差分を前記指標として算出する構成としてなる請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 A supercharger that supercharges intake air with a compressor;
An intake pressure detecting means for detecting an intake pressure downstream of the compressor,
2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the index calculation means calculates a difference obtained by subtracting the intake pressure from the exhaust pressure as the index.
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