JP2019177765A - Vehicle drive unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気筒および当該気筒に燃料を供給する燃料供給手段を含み、空気と燃料との混合気が前記気筒内で圧縮着火燃焼するように構成された圧縮着火式エンジンが搭載された車両を制御する装置に関する。 The present invention includes a vehicle equipped with a compression ignition engine that includes a cylinder and fuel supply means for supplying fuel to the cylinder, and is configured such that a mixture of air and fuel is subjected to compression ignition combustion in the cylinder. The present invention relates to a device to be controlled.
従来、エンジンの分野では、エンジンが冷機状態(ピストンやピストンが嵌装されるシリンダの温度が低い状態)にあり吸気の温度が低いことに伴って生じる問題を解決するべく、種々の検討がなされている。 Conventionally, in the field of engines, various studies have been made in order to solve the problems that occur when the engine is in a cold state (the temperature of the piston and the cylinder in which the piston is fitted is low) and the temperature of the intake air is low. ing.
例えば、特許文献1には、電気エネルギーにより駆動される電動過給機を設けるエンジンが開示されている。また、特許文献1には、気筒に導入される吸気の温度が低いときに電動過給機によって吸気を過給する構成が開示されている。この構成によれば、電動過給機による過給によって吸気の圧力が高められることで圧縮端温度・圧力を高めることができ、吸気の温度が低いときにも燃料と空気の混合気の着火性を良好にすることができる。 For example, Patent Document 1 discloses an engine provided with an electric supercharger driven by electric energy. Patent Document 1 discloses a configuration in which intake air is supercharged by an electric supercharger when the temperature of intake air introduced into a cylinder is low. According to this configuration, the compression end temperature / pressure can be increased by increasing the pressure of the intake air by supercharging by the electric supercharger, and the ignitability of the fuel / air mixture even when the intake air temperature is low Can be improved.
ところで、ディーゼルエンジンや、一部のガソリンエンジンでは、燃料と空気との混合気を気筒内で圧縮させて自着火により燃焼させる圧縮着火燃焼が行われている。 By the way, in diesel engines and some gasoline engines, compression ignition combustion is performed in which a mixture of fuel and air is compressed in a cylinder and burned by self-ignition.
このような圧縮着火式のエンジンでは、エンジンが冷機状態(ピストンやピストンが嵌装されるシリンダの温度が低い状態)にあるときは、エンジンが暖機状態(ピストンやピストンが嵌装されるシリンダの温度が高い状態)にあるときよりもNOxが生成されやすいという問題がある。具体的には、エンジンが冷機状態にあるときは、気筒内の温度が低いことに伴って燃料が微粒化(気化または霧化)しにくいため、燃料が十分に気筒内に拡散せず、圧縮によって気筒内の温度が所定の温度に達したときに燃料が一気に短時間で燃焼してしまう。この結果、燃焼温度が非常に高くなって比較的多量のNOxが生成されてしまう。 In such a compression ignition type engine, when the engine is in a cold state (the temperature of the cylinder in which the piston or piston is fitted is low), the engine is in a warm state (a cylinder in which the piston or piston is fitted). There is a problem that NOx is more easily generated than when the temperature is high. Specifically, when the engine is in a cold state, the fuel is not sufficiently atomized (vaporized or atomized) as the temperature in the cylinder is low, so the fuel does not sufficiently diffuse into the cylinder and is compressed. As a result, when the temperature in the cylinder reaches a predetermined temperature, the fuel burns in a short time. As a result, the combustion temperature becomes very high and a relatively large amount of NOx is generated.
本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、圧縮着火式のエンジンが搭載された車両においてエンジンが冷機状態にあるときにNOxの生成を抑制することができる車両用駆動装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a vehicle drive device that can suppress the generation of NOx when the engine is in a cold state in a vehicle equipped with a compression ignition engine. The purpose is to provide.
前記課題を解決するためのものとして、本発明は、気筒を含むエンジン本体を備え、空気と燃料との混合気が前記気筒内で圧縮着火燃焼するように構成された圧縮着火式エンジンと、前記エンジン本体の出力軸と車輪とを連結し、エンジン回転数に応じて複数のギヤ段が自動的に切り替えられる自動変速機と、前記吸気通路に設けられて電気エネルギーにより駆動されて吸気を過給する電動過給機と、前記エンジン本体の温度を検出する温度検出部と、前記自動変速機、前記電動過給機を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記温度検出部による検出温度に基づいてエンジンが冷機状態にあることが確認された場合の方がエンジンが暖機状態にあると確認された場合よりも前記ギヤ段が切り替えられるエンジン回転数が低くなるように、前記自動変速機を制御するとともに、エンジンが冷機状態にあることが確認された場合は、少なくともエンジン負荷が所定の基準負荷以上のときに前記電動過給機を駆動する、ことを特徴とする車両用駆動装置を提供する(請求項1)。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention includes a compression ignition engine that includes an engine body including a cylinder, and is configured so that a mixture of air and fuel is subjected to compression ignition combustion in the cylinder, An automatic transmission that connects the output shaft and wheels of the engine body and automatically switches a plurality of gears according to the engine speed, and is provided in the intake passage and driven by electric energy to supercharge intake air An electric supercharger, a temperature detection unit that detects the temperature of the engine body, a control unit that controls the automatic transmission and the electric supercharger, and the control unit is detected by the temperature detection unit The engine speed at which the gear is switched is lower when the engine is confirmed to be cold based on the temperature than when it is confirmed that the engine is warm. A vehicle that controls the automatic transmission and drives the electric supercharger at least when the engine load is equal to or higher than a predetermined reference load when it is confirmed that the engine is in a cold state. A driving device is provided.
この構成によれば、エンジンが冷機状態にあるときに、自動変速機のギヤ段が切り替えられるエンジン回転数が低くされる。そのため、エンジンが冷機状態にあるときに、エンジン回転数が高い領域でエンジンが運転される機会を少なく抑えることができ、NOxの生成量を少なく抑えることができる。 According to this configuration, when the engine is in the cold state, the engine speed at which the gear stage of the automatic transmission is switched is lowered. For this reason, when the engine is in a cold state, the chance of operating the engine in a region where the engine speed is high can be reduced, and the amount of NOx generated can be reduced.
具体的には、NOxの生成量は燃焼温度が高い方が多くなる。そして、燃焼温度は、燃焼速度が速い方が、つまり、燃焼時間が短い方が高くなる。そのため、エンジン回転数が低いときは、単位時間当たりの発熱量(燃焼回数)が少なく気筒内の温度が低いこと、また、気筒内に流入した吸気流動の強さもエンジン回転数が高い場合に比べて弱いことにより、燃焼時間が長く燃焼速度が低く抑えられて、NOxの生成量が少なく抑えられる。従って、エンジンが暖機状態にあるときに比べて気筒内に供給される燃料の量が多くされること等に伴ってNOxの生成量が増大しやすい冷機状態のときに、前記のようにエンジン回転数が高い領域でエンジンが運転される機会を少なく抑えることで、車両走行時のNOxのトータルの生成量を少なくすることができる。 Specifically, the amount of NOx produced increases as the combustion temperature increases. The combustion temperature is higher when the combustion speed is higher, that is, when the combustion time is shorter. Therefore, when the engine speed is low, the amount of heat generated per unit time (the number of combustions) is small and the temperature in the cylinder is low, and the strength of the intake flow flowing into the cylinder is also higher than when the engine speed is high. By being weak, the combustion time is long, the combustion speed is kept low, and the amount of NOx produced is kept low. Therefore, when the engine is in a cold state in which the amount of NOx generated is likely to increase as the amount of fuel supplied into the cylinder is increased compared to when the engine is in a warm state, the engine as described above. By suppressing the opportunity for the engine to operate in a region where the rotational speed is high, the total amount of NOx generated during vehicle travel can be reduced.
しかも、この構成では、エンジンが冷機状態にあるときにはギヤ段が切り替えられるエンジン回転数が低くされて加速時において早めにシフトアップがなされる。そのため、前記のようにエンジン回転数が高い領域でエンジンが運転される機会を少なく抑えてNOxの生成量を少なく抑えることができる。 Moreover, in this configuration, when the engine is in the cold state, the engine speed at which the gear stage is switched is lowered, and the upshift is performed early during acceleration. Therefore, as described above, it is possible to suppress the opportunity for the engine to operate in a region where the engine speed is high and to suppress the generation amount of NOx.
ここで、ギヤ段が切り替えられるエンジン回転数が、エンジンが暖機状態にあるときよりも低くされることで、暖機状態にあるときと同等の加速要求に応えるにはエンジントルクを高くする必要がある。これに対して、この構成では、エンジンが冷機状態にあるとき、少なくともエンジン負荷が基準負荷以上の条件において電動過給機が駆動されて吸気が過給される。そのため、車両の加速性能も良好にすることができる。 Here, it is necessary to increase the engine torque in order to respond to the same acceleration request as when the engine is in the warm-up state by making the engine speed at which the gear stage is switched lower than when the engine is in the warm-up state. is there. On the other hand, in this configuration, when the engine is in the cold state, the electric supercharger is driven and the intake air is supercharged at least under the condition that the engine load is equal to or higher than the reference load. Therefore, the acceleration performance of the vehicle can be improved.
そして、エンジンが暖機状態にありNOxの生成量が少なく抑えられるときには、エンジントルクを高くする必要がないことで電動過給機の駆動を停止または電動過給機の駆動力を小さくすることができる。 When the engine is in a warm-up state and the amount of NOx generated can be kept low, the drive of the electric supercharger can be stopped or the drive force of the electric supercharger can be reduced by not having to increase the engine torque. it can.
前記構成において、前記吸気通路に接続されて、前記電動過給機をバイパスするバイパス通路と、前記吸気通路のうち前記バイパス通路の下流端が接続される部分よりも下流側に設けられて当該吸気通路を開閉する吸気絞り弁とをさらに備え、前記制御部は、エンジンが前記冷機状態で運転されており且つエンジン負荷が少なくとも所定負荷未満のときに、前記電動過給機で過給された吸気の一部が前記バイパス通路を通じて前記電動過給機に戻される吸気循環流が形成されるように前記吸気絞り弁を制御する、のが好ましい(請求項2)。 In the above-described configuration, a bypass passage that is connected to the intake passage and bypasses the electric supercharger, and a portion of the intake passage that is provided on the downstream side of a portion to which a downstream end of the bypass passage is connected. An intake throttle valve that opens and closes the passage, and the control unit is configured to take in the intake air supercharged by the electric supercharger when the engine is operated in the cold state and the engine load is at least less than a predetermined load. Preferably, the intake throttle valve is controlled so that an intake air circulation flow is formed in which a part of the intake air is returned to the electric supercharger through the bypass passage.
この構成によれば、エンジンが冷機状態で且つエンジン負荷が低く気筒内の温度が特に低いときに、前記の吸気循環流の形成によって電動過給機により吸気が繰り返し圧縮されることで、気筒に導入される吸気の温度が高められる。そのため、エンジンが冷機状態のときにおいて、気筒内の温度を高くして燃料の微粒化を促進することができ、混合気の燃焼速度を低くしてNOxの生成を抑制することができる。 According to this configuration, when the engine is in a cold state, the engine load is low, and the temperature in the cylinder is particularly low, the intake air is repeatedly compressed by the electric supercharger due to the formation of the intake air circulation flow. The temperature of the introduced intake air is increased. Therefore, when the engine is in a cold state, the temperature in the cylinder can be increased to promote fuel atomization, and the combustion rate of the air-fuel mixture can be decreased to suppress the generation of NOx.
前記構成において、自動変速機は6速以上のギヤ段を有するものが挙げられる(請求項3)。 In the above-described configuration, the automatic transmission may have a gear stage of 6 speeds or more.
幾何学的圧縮比が13以上且つ16以下と比較的低いディーゼルエンジンでは、特にエンジンが冷機状態にあるときに、圧縮端温度が低く抑えられて燃料の微粒化が阻害され、NOxが生成されやすい。従って、このようなエンジンに前記構成が適用されれば、効果的にNOxの生成量を少なく抑えることができる(請求項4)。 In diesel engines with a relatively low geometric compression ratio of 13 or more and 16 or less, especially when the engine is in a cold state, the compression end temperature is kept low, fuel atomization is inhibited, and NOx is likely to be generated. . Therefore, if the above configuration is applied to such an engine, the amount of NOx produced can be effectively reduced (claim 4).
以上のように、本発明の車両用駆動装置によれば、グ圧縮着火式のエンジンが搭載された車両においてエンジンが冷機状態にあるときにNOxの生成を抑制することができる。 As described above, according to the vehicle drive device of the present invention, it is possible to suppress the generation of NOx when the engine is in a cold state in a vehicle on which a compression ignition type engine is mounted.
(1)エンジンの全体構成
図1は、本発明に係る実施形態を示すエンジンのシステム図である。本図に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載された4サイクルのディーゼルエンジンであり、エンジン本体1と、エンジン本体1に導入される吸気が流通する吸気通路30と、エンジン本体1から排出された排気ガスが流通する排気通路50と、吸気通路30を流通する吸気を圧縮しつつエンジン本体1に送り出すターボ過給機60及び電動過給機70と、排気通路50を流通する排気ガスの一部を吸気通路30に還流する高圧EGR装置80A及び低圧EGR装置80Bとを備えている。
(1) Overall Configuration of Engine FIG. 1 is a system diagram of an engine showing an embodiment according to the present invention. The engine shown in the figure is a four-cycle diesel engine mounted on a vehicle as a driving power source. The engine body 1, an intake passage 30 through which intake air introduced into the engine body 1 flows, and the engine body 1, an exhaust passage 50 through which exhaust gas exhausted from 1 circulates, a turbocharger 60 and an electric supercharger 70 that send out the intake air flowing through the intake passage 30 to the engine body 1 while compressing, and the exhaust passage 50. A high-pressure EGR device 80A and a low-pressure EGR device 80B that recirculate a part of the exhaust gas to the intake passage 30 are provided.
エンジン本体1は、複数の気筒2が図1の紙面と直交する方向に直列に配置された直列多気筒エンジンである。本実施形態では、エンジン本体1には4つの気筒2が設けられている。図1では、複数の気筒2のうちの1つのみを示している。エンジン本体1は、シリンダブロック3、シリンダヘッド4及びピストン5を備える。ピストン5の冠面には、下方(シリンダヘッド4から離間する方向)に凹むキャビティ6aが形成されている。シリンダブロック3は、前述の4つの気筒2を形成するシリンダライナー3aを有する。シリンダヘッド4は、シリンダブロック3の上面に取り付けられ、気筒2の上部開口を塞いでいる。ピストン5は、各気筒2に往復摺動可能に収容されており、コネクティングロッド8を介してクランク軸7(エンジン本体1の出力軸)と連結されている。ピストン5の往復運動に応じて、クランク軸7はその中心軸回りに回転する。 The engine body 1 is an in-line multi-cylinder engine in which a plurality of cylinders 2 are arranged in series in a direction orthogonal to the plane of FIG. In the present embodiment, the engine body 1 is provided with four cylinders 2. In FIG. 1, only one of the plurality of cylinders 2 is shown. The engine body 1 includes a cylinder block 3, a cylinder head 4, and a piston 5. A cavity 6 a that is recessed downward (in a direction away from the cylinder head 4) is formed on the crown surface of the piston 5. The cylinder block 3 has a cylinder liner 3a that forms the four cylinders 2 described above. The cylinder head 4 is attached to the upper surface of the cylinder block 3 and closes the upper opening of the cylinder 2. The piston 5 is housed in each cylinder 2 so as to be slidable back and forth, and is connected to a crankshaft 7 (an output shaft of the engine main body 1) via a connecting rod 8. In response to the reciprocating motion of the piston 5, the crankshaft 7 rotates about its central axis.
クランク軸7は、図外のトルクコンバータを介して自動変速機110(図2参照)と連結されている。本実施形態において、自動変速機110は、前進6段/後退1段から任意のギヤ段を達成可能な多段式の自動変速機(いわゆる6速AT)であり、例えば、遊星歯車機構と、遊星歯車機構による動力伝達経路およびギヤ比を切り替えるためのクラッチやブレーキ等を含む複数の摩擦締結要素と、各摩擦締結要素の締結/解放を切り替えるための油圧制御機構(バルブボディ)とを内蔵している。 The crankshaft 7 is connected to the automatic transmission 110 (see FIG. 2) via a torque converter (not shown). In the present embodiment, the automatic transmission 110 is a multi-stage automatic transmission (so-called 6-speed AT) capable of achieving an arbitrary gear stage from six forward speeds and one reverse speed, and includes, for example, a planetary gear mechanism, a planetary gear mechanism, and a planetary gear mechanism. Built-in a plurality of frictional engagement elements including clutches and brakes for switching the power transmission path and gear ratio by the gear mechanism, and a hydraulic control mechanism (valve body) for switching engagement / release of each frictional engagement element Yes.
ピストン5の上方には燃焼室6が形成されている。燃焼室6には、後述する燃料噴射弁15からの噴射により、軽油を主成分とする燃料が供給される。燃焼室6内において、供給された燃料が圧縮着火により燃焼し、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン5が上下方向に往復運動する。気筒2の幾何学的圧縮比、つまりピストン5が上死点にあるときの燃焼室6の容積とピストン5が下死点にあるときの燃焼室の容積との比は、13以上16以下に設定されている。 A combustion chamber 6 is formed above the piston 5. A fuel mainly composed of light oil is supplied to the combustion chamber 6 by injection from a fuel injection valve 15 described later. In the combustion chamber 6, the supplied fuel is combusted by compression ignition, and the piston 5 pushed down by the expansion force by the combustion reciprocates in the vertical direction. The geometric compression ratio of the cylinder 2, that is, the ratio of the volume of the combustion chamber 6 when the piston 5 is at the top dead center to the volume of the combustion chamber when the piston 5 is at the bottom dead center is 13 or more and 16 or less. Is set.
シリンダブロック3には、クランク軸7の角度(クランク角)およびクランク軸7の回転速度(エンジン回転速度)を検出するクランク角センサSN1が設けられている。また、シリンダヘッド4には、エンジン本体1(シリンダブロック3およびシリンダヘッド4)の内部を流通する冷却水の温度(エンジン水温)を検出するエンジン水温センサSN2が設けられている。 The cylinder block 3 is provided with a crank angle sensor SN1 that detects an angle (crank angle) of the crankshaft 7 and a rotational speed (engine rotational speed) of the crankshaft 7. Further, the cylinder head 4 is provided with an engine water temperature sensor SN2 that detects the temperature (engine water temperature) of the cooling water flowing through the engine body 1 (the cylinder block 3 and the cylinder head 4).
なお、水温センサSN2は、請求項にいう「温度検出部」の一例に該当し、当該水温センサSN2により検出されるエンジン水温は、請求項にいう「エンジン本体の温度」の一例に該当する。 The water temperature sensor SN2 corresponds to an example of a “temperature detection unit” in the claims, and the engine water temperature detected by the water temperature sensor SN2 corresponds to an example of an “engine body temperature” in the claims.
シリンダヘッド4には、燃焼室6と連通する吸気ポート9及び排気ポート10が形成されている。シリンダヘッド4の底面は燃焼室6の天井面を形成している。この天井面には、吸気ポート9の下流端である吸気側開口と、排気ポート10の上流端である排気側開口とが形成されている。シリンダヘッド4には、前記吸気側開口を開閉する吸気バルブ11と、前記排気側開口を開閉する排気バルブ12とが組み付けられている。また、シリンダヘッド4には、吸気バルブ11、排気バルブ12を各々駆動する吸気側動弁機構13、排気側動弁機構14が配設されている。 An intake port 9 and an exhaust port 10 communicating with the combustion chamber 6 are formed in the cylinder head 4. The bottom surface of the cylinder head 4 forms the ceiling surface of the combustion chamber 6. An intake side opening that is the downstream end of the intake port 9 and an exhaust side opening that is the upstream end of the exhaust port 10 are formed on the ceiling surface. The cylinder head 4 is assembled with an intake valve 11 for opening and closing the intake side opening and an exhaust valve 12 for opening and closing the exhaust side opening. The cylinder head 4 is provided with an intake side valve mechanism 13 and an exhaust side valve mechanism 14 for driving the intake valve 11 and the exhaust valve 12, respectively.
シリンダヘッド4には、さらに、燃焼室6に燃料(軽油)を噴射する燃料噴射弁15が設けられている。燃料噴射弁15は、例えば、燃焼室6の天井面中央から放射状に燃料を噴射する多噴孔型の噴射弁である。 The cylinder head 4 is further provided with a fuel injection valve 15 that injects fuel (light oil) into the combustion chamber 6. The fuel injection valve 15 is, for example, a multi-hole injection valve that injects fuel radially from the center of the ceiling surface of the combustion chamber 6.
吸気通路30は、単管状の吸気管32と、吸気管32に吸気流の上流側から順に設けられた、エアクリーナ31、インタークーラ41、サージタンク35を備えている。吸気通路30には、吸気管32から分岐してインタークーラ41をバイパスするI/Cバイパス通路36が設けられている。 The intake passage 30 includes a single tubular intake pipe 32, and an air cleaner 31, an intercooler 41, and a surge tank 35 provided in the intake pipe 32 in order from the upstream side of the intake flow. The intake passage 30 is provided with an I / C bypass passage 36 that branches from the intake pipe 32 and bypasses the intercooler 41.
エアクリーナ31は、吸気中の異物を除去する。インタークーラ41は、水冷式の熱交換器であり、当該インタークーラ41を通過する吸気を冷却する。 The air cleaner 31 removes foreign matter in the intake air. The intercooler 41 is a water-cooled heat exchanger, and cools intake air that passes through the intercooler 41.
吸気管32は、その途中部が二股に分岐するように形成されている。すなわち、吸気管32は、単管状の主通路部32aと、主通路部32aの途中部から分岐して下流側において再び主通路部32aに合流するバイパス通路32cとを有している。第主通路32aは、後述する電動過給機70(電動モータ70M)に通じる通路である。バイパス通路32cは、電動過給機70をバイパスする通路である。バイパス通路32cには、当該バイパス通路32cを開閉可能なバイパス弁321が設けられている。主通路部32aの、バイパス通路32cの下流端の接続部分よりも下流側の部分には、当該主通路32aを開閉可能なスロットル弁(吸気絞り弁)341が設けられている。 The intake pipe 32 is formed so that a midway portion branches into two branches. That is, the intake pipe 32 has a single tubular main passage portion 32a and a bypass passage 32c that branches from a middle portion of the main passage portion 32a and joins the main passage portion 32a again on the downstream side. The main passage 32a is a passage that leads to an electric supercharger 70 (electric motor 70M) described later. The bypass passage 32 c is a passage that bypasses the electric supercharger 70. A bypass valve 321 capable of opening and closing the bypass passage 32c is provided in the bypass passage 32c. A throttle valve (intake throttle valve) 341 capable of opening and closing the main passage 32a is provided in a portion of the main passage portion 32a on the downstream side of the connection portion at the downstream end of the bypass passage 32c.
I/Cバイパス通路36は、吸気管32のスロットル弁341とインタークーラ41との間の部分と、吸気管32のインタークーラ41とサージタンク35との間の部分とを連通している。I/Cバイパス通路36の途中部には、I/Cバイパス通路36を開閉可能なI/Cバイパス弁(インタークーラバイパス弁)361が設けられている。I/Cバイパス弁36が全開にされると、吸気通路30内のほとんどすべての吸気(空気)が、インタークーラ41を通過せず流路抵抗のより小さいI/Cバイパス通路36を通る。 The I / C bypass passage 36 communicates a portion of the intake pipe 32 between the throttle valve 341 and the intercooler 41 and a portion of the intake pipe 32 between the intercooler 41 and the surge tank 35. An I / C bypass valve (intercooler bypass valve) 361 capable of opening and closing the I / C bypass passage 36 is provided in the middle of the I / C bypass passage 36. When the I / C bypass valve 36 is fully opened, almost all the intake air (air) in the intake passage 30 does not pass through the intercooler 41 and passes through the I / C bypass passage 36 having a smaller flow path resistance.
排気通路50は、複数の気筒2の各排気ポート10から延びる複数の独立排気通路51(図1にはそのうちの1つのみが示されている)と各独立排気通路51が集合した排気集合部から下流側に延びる単管状の共通排気通路53とを有している。共通排気通路53には、排気ガスを浄化するための触媒55aを内蔵した触媒コンバータ55が設けられている。触媒55aは、例えば、排気ガス中のCOおよびHCを酸化して無害化する酸化触媒、尿素を用いて排気ガス中のNOxを還元して無害化するNOx触媒、および排気ガス中のスート(煤)を捕集するDPF(ディーゼル・パティキュレート・フィルタ)が含まれる。なお、図示は省略したが、触媒55aの上流側には、共通排気通路53ひいては触媒55aに尿素を供給する尿素インジェクタが設けられている。 The exhaust passage 50 is an exhaust collecting portion in which a plurality of independent exhaust passages 51 (only one of which is shown in FIG. 1) extending from the exhaust ports 10 of the plurality of cylinders 2 and the independent exhaust passages 51 are gathered. And a single tubular common exhaust passage 53 extending downstream from the center. The common exhaust passage 53 is provided with a catalytic converter 55 having a built-in catalyst 55a for purifying exhaust gas. The catalyst 55a is, for example, an oxidation catalyst that oxidizes CO and HC in exhaust gas to render them harmless, a NOx catalyst that reduces and detoxifies NOx in exhaust gas using urea, and soot (soot in exhaust gas) DPF (diesel particulate filter) is included. Although not shown, a urea injector for supplying urea to the common exhaust passage 53 and thus to the catalyst 55a is provided on the upstream side of the catalyst 55a.
ターボ過給機60は、排気の圧力を動力源として吸気を過給する装置であって、タービン61及びコンプレッサ62を含む。タービン61は、排気通路50を流通する排気ガスにより回転駆動される。コンプレッサ62は、タービン61と連動して回転し、吸気通路30を流通する吸気を圧縮する。コンプレッサ62は、上流側吸気通路32における電動過給機70よりも上流側の部分に配置されている。タービン61は、共通排気通路53における触媒コンバータ55よりも上流側の部分に配置されている。排気通路50には、タービン61をバイパスするためのバイパス通路63が設けられている。このバイパス通路63には、当該バイパス通路63を開閉可能なウェストゲート弁64が設けられている。 The turbocharger 60 is a device that supercharges intake air using exhaust pressure as a power source, and includes a turbine 61 and a compressor 62. The turbine 61 is rotationally driven by the exhaust gas flowing through the exhaust passage 50. The compressor 62 rotates in conjunction with the turbine 61 and compresses the intake air flowing through the intake passage 30. The compressor 62 is disposed in a portion upstream of the electric supercharger 70 in the upstream intake passage 32. The turbine 61 is disposed in a portion upstream of the catalytic converter 55 in the common exhaust passage 53. The exhaust passage 50 is provided with a bypass passage 63 for bypassing the turbine 61. The bypass passage 63 is provided with a waste gate valve 64 that can open and close the bypass passage 63.
電動過給機70は、電気エネルギーを動力源として吸気を過給する装置であって、電力の供給を受けて回転駆動力を発生する電動モータ71Mと、電動モータ71Mによって回転駆動されるコンプレッサ72Cとを含む。コンプレッサ72Cは、吸気管32を流通する吸気を過給する。コンプレッサ72Cは、吸気通路30において、ターボ過給機60のコンプレッサ62よりも下流側に配置されている。 The electric supercharger 70 is a device that supercharges intake air by using electric energy as a power source. The electric supercharger 70 receives electric power and generates a rotational driving force, and a compressor 72C that is rotationally driven by the electric motor 71M. Including. The compressor 72C supercharges the intake air flowing through the intake pipe 32. The compressor 72 </ b> C is disposed downstream of the compressor 62 of the turbocharger 60 in the intake passage 30.
高圧EGR装置80A及び低圧EGR装置80Bは、排気通路50から排気を取り出し、吸気通路30へ取り出された排気を還流させる装置である。高圧EGR装置80Aは、ターボ過給機60のタービン61よりも上流側を流れる排気ガスの一部を、電動過給機70のコンプレッサ72Cよりも下流側の吸気通路30に還流する。低圧EGR装置80Bは、触媒コンバータ55よりも下流側を流れる排気ガスの一部を、コンプレッサ62よりも上流側の吸気通路30に還流する。 The high-pressure EGR device 80 </ b> A and the low-pressure EGR device 80 </ b> B are devices that take out the exhaust gas from the exhaust passage 50 and recirculate the exhaust gas taken out to the intake passage 30. The high pressure EGR device 80 </ b> A returns a part of the exhaust gas flowing upstream from the turbine 61 of the turbocharger 60 to the intake passage 30 downstream of the compressor 72 </ b> C of the electric supercharger 70. The low pressure EGR device 80 </ b> B returns a part of the exhaust gas flowing downstream from the catalytic converter 55 to the intake passage 30 upstream from the compressor 62.
高圧EGR装置80Aは、高圧EGR通路81、高圧EGRクーラ82及び高圧EGR弁83を含む。高圧EGR通路81は、排気通路50のタービン61よりも上流側の部分と、吸気通路30のスロットル弁341及びバイパス弁361よりも下流側の部分(サージタンク35)とを連通している。高圧EGRクーラ82は、高圧EGR通路81を通過するEGRガスを冷却する。高圧EGR弁83は、高圧EGR通路81を開閉する。電動過給機70は、高圧EGR通路81を通して還流させる高圧EGRガスの増加に伴い、コンプレッサ62を通過する排気量が減少することによるターボ過給機60の過給能力の低下を補完する役目を果たす。 The high pressure EGR device 80A includes a high pressure EGR passage 81, a high pressure EGR cooler 82, and a high pressure EGR valve 83. The high-pressure EGR passage 81 communicates a portion of the exhaust passage 50 upstream of the turbine 61 and a portion of the intake passage 30 downstream of the throttle valve 341 and the bypass valve 361 (surge tank 35). The high pressure EGR cooler 82 cools the EGR gas that passes through the high pressure EGR passage 81. The high pressure EGR valve 83 opens and closes the high pressure EGR passage 81. The electric supercharger 70 supplements the reduction in the supercharging capability of the turbocharger 60 due to a decrease in the amount of exhaust gas passing through the compressor 62 as the high pressure EGR gas recirculated through the high pressure EGR passage 81 increases. Fulfill.
低圧EGR装置80Bは、低圧EGR通路84、チャンバ87、低圧EGRクーラ85及び低圧EGR弁86を含む。低圧EGR通路84は、排気通路50の触媒コンバータ55よりも下流側の部分と、吸気通路30のコンプレッサ62よりも上流側の部分とを連通している。この配置により、低圧EGR通路84を通過するEGRガスには、HC、CO、スート、NOxが微小量しか含有されていない。チャンバ87は、内側に所定の空間を備える箱状部材である。チャンバ87は、低圧EGR通路84よりも流路面積が大きくなるように構成されている。これに伴い、チャンバ87に流入したEGRガスは減圧され、EGRガスから水の一部が除去される。つまり、排気ガスには燃焼により生成した水が含まれており、チャンバ87内においてこの水の一部がEGR通路84を通過するEGRガスから除去される。低圧EGRクーラ85は、低圧EGR通路84を通過するEGRガスを冷却する。低圧EGR弁86は、低圧EGR通路84を開閉する。 The low pressure EGR device 80B includes a low pressure EGR passage 84, a chamber 87, a low pressure EGR cooler 85, and a low pressure EGR valve 86. The low pressure EGR passage 84 communicates a portion of the exhaust passage 50 downstream of the catalytic converter 55 and a portion of the intake passage 30 upstream of the compressor 62. With this arrangement, the EGR gas passing through the low-pressure EGR passage 84 contains only a small amount of HC, CO, soot, and NOx. The chamber 87 is a box-shaped member having a predetermined space inside. The chamber 87 is configured to have a larger flow area than the low pressure EGR passage 84. Along with this, the EGR gas flowing into the chamber 87 is decompressed, and a part of the water is removed from the EGR gas. That is, the exhaust gas contains water generated by combustion, and a part of this water is removed from the EGR gas passing through the EGR passage 84 in the chamber 87. The low pressure EGR cooler 85 cools the EGR gas passing through the low pressure EGR passage 84. The low pressure EGR valve 86 opens and closes the low pressure EGR passage 84.
上流側吸気通路32の上流部であって低圧EGR通路84の接続口とエアクリーナ31との間の部分には、吸気通路30を通じてエンジン本体1に導入される空気(新気)の流量を検出するエアフローセンサSN3が設けられている。サージタンク35には、その内部の吸気の圧力を検出する吸気圧センサSN4が設けられている。 A flow rate of air (fresh air) introduced into the engine main body 1 through the intake passage 30 is detected in the upstream portion of the upstream intake passage 32 and between the connection port of the low pressure EGR passage 84 and the air cleaner 31. An airflow sensor SN3 is provided. The surge tank 35 is provided with an intake pressure sensor SN4 that detects the pressure of the intake air therein.
(2)制御系統
図2は、当実施形態の車両の制御系統を示すブロック図である。本図に示されるPCM100は、エンジンおよび自動変速機110を統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のCPU、ROM、RAM等から構成されている。
(2) Control System FIG. 2 is a block diagram showing the control system of the vehicle of this embodiment. The PCM 100 shown in this figure is a microprocessor for comprehensively controlling the engine and the automatic transmission 110, and includes a well-known CPU, ROM, RAM, and the like.
PCM100には各種センサによる検出情報が入力される。具体的に、PCM100は、前述したクランク角センサSN1、水温センサSN2、エアフローセンサSN3、吸気圧センサSN4と電気的に接続されており、これらのセンサによって検出された各種情報、具体的には、エンジン回転数、エンジン水温、吸気量、吸気圧(過給圧)等の情報が、それぞれPCM100に逐次入力される。車両には、外気の温度を検出するための外気温センサSN5、車両の走行速度(以下、車速という)を検出する車速センサSN6、アクセルペダルの開度(以下、アクセル開度という)を検出するアクセル開度センサSN7が設けられており、これらセンサSN5〜SN7による検出情報もPCM100に逐次入力される。 Detection information from various sensors is input to the PCM 100. Specifically, the PCM 100 is electrically connected to the crank angle sensor SN1, the water temperature sensor SN2, the air flow sensor SN3, and the intake pressure sensor SN4 described above, and various information detected by these sensors, specifically, Information such as the engine speed, the engine water temperature, the intake air amount, the intake pressure (supercharging pressure) and the like are sequentially input to the PCM 100, respectively. The vehicle detects an outside air temperature sensor SN5 for detecting the temperature of the outside air, a vehicle speed sensor SN6 for detecting the traveling speed of the vehicle (hereinafter referred to as vehicle speed), and an accelerator pedal opening (hereinafter referred to as accelerator opening). An accelerator opening sensor SN7 is provided, and information detected by these sensors SN5 to SN7 is also sequentially input to the PCM 100.
PCM100は、前記各センサSN1〜SN7からの入力情報に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつエンジンの各部を制御する。すなわち、PCM100は、燃料噴射弁15、スロットル弁341、電動過給機70(電動モータ71M)、バイパス弁321、I/Cバイパス弁361、ウェストゲート弁64、高圧EGR弁83、低圧EGR弁86、自動変速機110(詳しくはその油圧制御機構)等と電気的に接続されており、前記演算の結果等に基づいてこれらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。このようなPCM100は、請求項にいう「制御部」に相当する。 The PCM 100 controls each part of the engine while executing various determinations and calculations based on input information from the sensors SN1 to SN7. That is, the PCM 100 includes a fuel injection valve 15, a throttle valve 341, an electric supercharger 70 (electric motor 71M), a bypass valve 321, an I / C bypass valve 361, a wastegate valve 64, a high pressure EGR valve 83, and a low pressure EGR valve 86. These are electrically connected to an automatic transmission 110 (specifically, a hydraulic control mechanism thereof) and the like, and output control signals to these devices based on the calculation results and the like. Such a PCM 100 corresponds to a “control unit” in the claims.
例えば、PCM100は、アクセル開度センサSN7により検出されるアクセル開度および車速センサSN6により検出される車速等に基づいてエンジンの負荷(要求トルク)を算出し、算出した負荷と、クランク角センサSN1により検出されるエンジン回転速度とに基づいて、燃焼室6に噴射すべき燃料の量(目標噴射量)を決定し、決定した目標噴射量に一致する量の燃料が燃焼室6に噴射されるように燃料噴射弁15を制御する。 For example, the PCM 100 calculates the engine load (required torque) based on the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor SN7, the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor SN6, and the calculated load, and the crank angle sensor SN1. The amount of fuel to be injected into the combustion chamber 6 (target injection amount) is determined based on the engine rotational speed detected by the above, and an amount of fuel that matches the determined target injection amount is injected into the combustion chamber 6. Thus, the fuel injection valve 15 is controlled.
(3)自動変速機の制御
図3は、各ギヤ段における車速とアクセル開度との関係を示した自動変速機110の変速マップである。図3において、横軸は車速、縦軸はアクセル開度である。図3のラインL1〜L5は、ギヤ段が変更される運転ポイントをつないだ変速ラインである。これら変速ラインL1〜L5は、順に、1速から2速、2速から3速、3速から4速、4速から5速、5速から6速への切り替えが行われるラインである。ギヤ段は、これらラインL1〜L5で区画された領域G1〜G6のいずれで運転されているかに応じて自動的に選択される。領域G1〜G6は、順に、1速〜6速に対応する領域である。つまり、PCM100は、現在の車速とアクセル開度とが、図3の領域G1〜G6のいずれの領域に含まれるかを判定し、判定された領域に基づいてギヤ段を決定する。そして、PCM100は、決定したギヤ段が実現されるように自動変速機に指令を出す。
(3) Control of Automatic Transmission FIG. 3 is a shift map of the automatic transmission 110 showing the relationship between the vehicle speed and the accelerator opening at each gear stage. In FIG. 3, the horizontal axis represents the vehicle speed, and the vertical axis represents the accelerator opening. Lines L1 to L5 in FIG. 3 are shift lines that connect operation points at which the gear stage is changed. These shift lines L1 to L5 are lines in which switching from the first speed to the second speed, the second speed to the third speed, the third speed to the fourth speed, the fourth speed to the fifth speed, and the fifth speed to the sixth speed is performed in order. The gear stage is automatically selected depending on which one of the regions G1 to G6 divided by these lines L1 to L5 is operated. Regions G1 to G6 are regions corresponding to the first to sixth gears in order. That is, the PCM 100 determines which of the regions G1 to G6 in FIG. 3 includes the current vehicle speed and the accelerator opening, and determines the gear stage based on the determined region. Then, the PCM 100 issues a command to the automatic transmission so that the determined gear stage is realized.
ここで、図3は、エンジンが暖機状態にあるとき(以下、温間時という)の変速マップである。これに対して、図4の実線で示したマップ(変速ライン)は、エンジンが冷機状態にあるとき(以下、冷機時という)の変速マップである。図4には、温間時の変速ラインを破線で示している。この図4の実線と破線とに示されるように、本実施形態では、ギヤ段が変更される変速ラインが、温間時よりも冷機時の方が低車速側ひいては低エンジン回転数側に設定されており、ギヤ段が切り替えられるエンジン回転数が冷機時の方が温間時よりも低く設定されている。 Here, FIG. 3 is a shift map when the engine is in a warm-up state (hereinafter referred to as warm). On the other hand, the map (shift line) indicated by the solid line in FIG. 4 is a shift map when the engine is in a cold state (hereinafter referred to as cold state). In FIG. 4, the shift line during warming is indicated by a broken line. As shown by the solid line and the broken line in FIG. 4, in this embodiment, the speed change line for which the gear stage is changed is set on the low vehicle speed side and thus on the low engine speed side in the cold state than in the warm state. The engine speed at which the gear stage is switched is set to be lower when the engine is cold than when it is warm.
ここでいう冷機状態とは、エンジン水温が基準温度未満でありエンジン本体の温度が所定の温度未満の状態をいう。基準温度は予め設定された温度であって、例えば、50℃程度に設定されている。また、暖機状態とは、エンジン水温が基準温度以上でありエンジン本体の温度が所定の温度以上の状態をいう。 The cold state here means a state where the engine water temperature is lower than the reference temperature and the temperature of the engine body is lower than a predetermined temperature. The reference temperature is a preset temperature, and is set to about 50 ° C., for example. The warm-up state refers to a state where the engine water temperature is equal to or higher than the reference temperature and the temperature of the engine body is equal to or higher than a predetermined temperature.
なお、図3、4に示した変速ラインL1〜L5は、ギヤ段が高速段側に切り替えられるときつまりシフトアップが行われるときの運転ポイントをつないだラインである。ギヤ段が低速側に切り替えられるときつまりシフトダウンが行われるときの運転ポイントをつないだ変速ラインは、温間時および冷機時のいずれにおいてもシフトアップのラインよりも低車速側に設定されている。そして、シフトダウンの変速ラインについても、冷機時の方が温間時よりも低車速側および低エンジン回転数側に設定されている。 The shift lines L1 to L5 shown in FIGS. 3 and 4 are lines that connect operation points when the gear stage is switched to the high speed stage side, that is, when a shift up is performed. The shift line connecting the operating points when the gear stage is switched to the low speed side, that is, when the downshift is performed, is set to the lower vehicle speed side than the upshift line in both warm and cold conditions. . Also for the downshift transmission line, the cold time is set to the lower vehicle speed side and the lower engine speed side than the warm time.
このように設定されていることで、冷機時と温間時とでは、加速時のエンジン回転数の変化が異なる。 With this setting, the change in engine speed during acceleration differs between cold and warm.
図5は、車速およびエンジン回転数が同じ状態でアクセル開度を0から100%(全開)まで踏み込んだときの冷機時と温間時の、アクセル開度、車速、エンジン回転数の各時間変化を模式的に示した図である。図5の実線が冷機時であり、破線が温間時である。 Fig. 5 shows changes in the accelerator opening, vehicle speed, and engine speed over time when the accelerator is depressed and warm when the accelerator opening is stepped from 0 to 100% (fully open) with the same vehicle speed and engine speed. FIG. The solid line in FIG. 5 is when cold, and the broken line is when warm.
図5に示されるように、冷機時は、温間時に比べてエンジン回転数が低いタイミングでギヤ段が高速段に切り替えられていき、全体としてエンジン回転数が低い領域でエンジンが運転される。 As shown in FIG. 5, when the engine is cold, the gear stage is switched to the high speed stage at a timing when the engine speed is lower than that during the warm period, and the engine is operated in a region where the engine speed is low as a whole.
(4)エンジンの制御
PCM100は、エンジントルクの目標値(以下、適宜、目標エンジントルクという)を、アクセル開度等に基づいて設定する。具体的には、PCM100は、アクセル開度(詳しくは、単位時間当たりのアクセル開度の変化量、および、単位時間後のアクセル開度)から車両の加速度の目標値である目標加速度を決定し、この目標加速度とエンジン回転数とギヤ段とから目標エンジントルクを決定する。
(4) Engine Control The PCM 100 sets a target value of engine torque (hereinafter referred to as target engine torque as appropriate) based on the accelerator opening and the like. Specifically, the PCM 100 determines a target acceleration, which is a target value of vehicle acceleration, from the accelerator opening (specifically, the amount of change in the accelerator opening per unit time and the accelerator opening after the unit time). The target engine torque is determined from the target acceleration, the engine speed, and the gear stage.
ここで、前記のように、車両の加速時において、冷機時は温間時に比べて早期に高速側のギヤ段に切り替えられる。そのため、冷機時は、温間時よりも同じ目標加速度に対して目標エンジントルクが高い値に設定される。 Here, as described above, at the time of acceleration of the vehicle, the gear stage on the high speed side is switched earlier at the time of cold operation than at the time of warm operation. Therefore, when the engine is cold, the target engine torque is set to a higher value with respect to the same target acceleration than when warm.
これより、温間時は、図6に示す領域A1であって最大目標エンジントルクが比較的低い領域A1でエンジンが運転され、冷機時は、図6に示す領域A2であってエンジントルクがより高い領域を含む領域A2でエンジンが運転されることになる。 Thus, the engine is operated in the region A1 shown in FIG. 6 where the maximum target engine torque is relatively low during the warm time, and the engine torque is higher in the region A2 shown in FIG. The engine is operated in the region A2 including the high region.
また、本実施形態では、冷機時で且つエンジン負荷が予め設定された所定負荷未満(目標エンジントルクが所定値未満)のときは、スロットル弁341の開度が全開よりも閉じ側の開度にされるとともに、バイパス弁321が開弁される。また、電動過給機70が駆動される。このとき、電動モータ71Mの回転数は、アイドル回転数よりも高い回転数にされる。アイドル回転数は、電動モータ71Mおよび電動過給機70のコンプレッサ72Cの回転が維持される回転数のうち最も低い回転数である。 Further, in this embodiment, when the engine is cold and the engine load is less than a predetermined load set in advance (the target engine torque is less than a predetermined value), the opening of the throttle valve 341 is set to an opening closer to the closing side than fully opened. At the same time, the bypass valve 321 is opened. Further, the electric supercharger 70 is driven. At this time, the rotational speed of the electric motor 71M is set to be higher than the idle rotational speed. The idle rotational speed is the lowest rotational speed among the rotational speeds at which the rotation of the electric motor 71M and the compressor 72C of the electric supercharger 70 is maintained.
このように、バイパス弁321が開弁されてスロットル弁341の開度が閉じ側とされた状態で電動過給機70が駆動されることで、吸気通路30には、図7に示すように、電動過給機70で圧縮された吸気の一部がバイパス通路32cを逆流して再び電動過給機70に導入されるような流れ、つまり吸気循環流が形成される(図7の矢印X1参照)。本実施形態では、吸気循環流が確実に形成されるように、バイパス弁65の開度はスロットル弁32の開度よりも大きい開度(開き側の開度)とされる。 As described above, the electric supercharger 70 is driven in a state where the bypass valve 321 is opened and the opening degree of the throttle valve 341 is closed, so that the intake passage 30 has an opening as shown in FIG. Then, a flow in which a part of the intake air compressed by the electric supercharger 70 flows backward through the bypass passage 32c and is introduced again into the electric supercharger 70, that is, an intake air circulation flow is formed (arrow X1 in FIG. 7). reference). In the present embodiment, the opening degree of the bypass valve 65 is set to be larger than the opening degree of the throttle valve 32 (opening side opening degree) so that the intake air circulation flow is reliably formed.
(5)制御の流れ
図8のフローチャートを用いて前記の制御の流れを説明する。
(5) Control Flow The control flow will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、PCM100は、ステップS1にて、エンジンの各種情報を読み込む。例えば、PCM100は、エンジン水温、エンジン回転数、アクセル開度、ギヤ段等の情報を読み込む。 First, the PCM 100 reads various information of the engine in step S1. For example, the PCM 100 reads information such as engine water temperature, engine speed, accelerator opening, and gear position.
次に、PCM100は、ステップS2にて、温間時であるか否かを判定する。前記のように、PCM100は、エンジン水温が基準温度以上のときに温間時であると判定する。 Next, in step S2, the PCM 100 determines whether or not it is warm. As described above, the PCM 100 determines that it is warm when the engine water temperature is equal to or higher than the reference temperature.
ステップS2において温間時であると判定したときは、ステップS3に進む。ステップS3では、PCM100は、変速マップとして温間時用の変速マップを選択する。 If it is determined in step S2 that it is warm, the process proceeds to step S3. In step S3, the PCM 100 selects a warm time shift map as the shift map.
ステップS3の後はステップS4に進む。ステップS4では、PCM100は、温間時用の変速マップから現在のエンジン回転数と車速とに対応する値を抽出してギヤ段を決定し、このギヤ段が実現されるように自動変速機110に指令を出す。 After step S3, the process proceeds to step S4. In step S4, the PCM 100 determines a gear stage by extracting values corresponding to the current engine speed and vehicle speed from the warm-time shift map, and the automatic transmission 110 is implemented so that this gear stage is realized. Command.
ステップS4の後はステップS5に進む。ステップS5では、PCM100は、ステップS4で決定したギヤ段と、アクセル開度から求められる目標加速度と、エンジン回転数とに基づいて目標エンジントルクを決定する。そして、PCM100は、この目標エンジントルクが実現されるように、インジェクタ11の噴射量つまり燃料噴射量を決定するとともにスロットル弁341の開度を決定し、これらに指令を出す。また、本実施形態では、このとき、PCM100は、バイパス弁321を全閉にする。 After step S4, the process proceeds to step S5. In step S5, the PCM 100 determines a target engine torque based on the gear determined in step S4, the target acceleration obtained from the accelerator opening, and the engine speed. Then, the PCM 100 determines the injection amount of the injector 11, that is, the fuel injection amount, determines the opening degree of the throttle valve 341, and issues a command to them so that the target engine torque is realized. In this embodiment, the PCM 100 fully closes the bypass valve 321 at this time.
一方、ステップS2の判定がYESであって冷機時であるときは、ステップS6に進む。ステップS6では、PCM100は、変速マップとして冷機時用の変速マップを選択する。 On the other hand, when the determination in step S2 is YES and the time is cold, the process proceeds to step S6. In step S <b> 6, the PCM 100 selects a cold speed shift map as the shift map.
ステップS6の後はステップS7に進む。ステップS7では、PCM100は、冷機時用の変速マップから現在のエンジン回転数と車速とに対応する値を抽出してギヤ段を決定し、このギヤ段が実現されるように自動変速機110に指令を出す。 After step S6, the process proceeds to step S7. In step S7, the PCM 100 determines a gear stage by extracting values corresponding to the current engine speed and vehicle speed from the cold speed shift map, and causes the automatic transmission 110 to realize this gear stage. Issue a command.
ステップS7の後はステップS8に進む。ステップS8では、PCM100は、ステップS5と同様に、PCM100は、ステップS7で決定したギヤ段と、アクセル開度から求められる目標加速度と、エンジン回転数とに基づいて目標エンジントルクを決定する。 After step S7, the process proceeds to step S8. In step S8, as in step S5, the PCM 100 determines a target engine torque based on the gear determined in step S7, the target acceleration obtained from the accelerator opening, and the engine speed.
ステップS8の後は、ステップS9に進む。ステップS9では、PCM100は、エンジン負荷が所定負荷未満であるか否かを判定する。具体的には、PCM100は、ステップS8で設定した目標エンジントルクが予め設定された基準トルク未満であるか否かを判定する。基準トルクは予め設定されてPCM100に記憶されている。例えば、基準トルクは、最大エンジンエンジントルクの20%程度の値に設定されている。 After step S8, the process proceeds to step S9. In step S9, the PCM 100 determines whether or not the engine load is less than a predetermined load. Specifically, the PCM 100 determines whether or not the target engine torque set in step S8 is less than a preset reference torque. The reference torque is preset and stored in the PCM 100. For example, the reference torque is set to a value of about 20% of the maximum engine engine torque.
ステップS9の判定がYESであってエンジン負荷が所定負荷未満のときは、ステップS10に進む。ステップS10では、PCM100は、電動過給機70(電動モータ71M)を駆動するとともに、前記の吸気循環流が形成されるように、かつ、ステップS8で設定した目標エンジントルクが実現されるように、スロットル弁341の開度、バイパス弁321の開度および電動モータ71Mの回転数を制御する。また、目標エンジントルクが実現されるように、インジェクタ11の噴射量を決定してインジェクタ11に指令を出す。ステップS10の後は処理を終了する(ステップS1に戻る)。 When the determination in step S9 is YES and the engine load is less than the predetermined load, the process proceeds to step S10. In step S10, the PCM 100 drives the electric supercharger 70 (electric motor 71M), so that the intake air circulation flow is formed, and the target engine torque set in step S8 is realized. The opening degree of the throttle valve 341, the opening degree of the bypass valve 321 and the rotation speed of the electric motor 71M are controlled. Further, the injection amount of the injector 11 is determined and a command is issued to the injector 11 so that the target engine torque is realized. After step S10, the process ends (returns to step S1).
一方、ステップS9の判定がNOであってエンジン負荷が所定負荷以上のときは、ステップS11に進む。ステップS11では、PCM100は、電動過給機70(電動モータ71M)を駆動するとともに、ステップS8で設定した目標エンジントルクが実現されるように、スロットル弁341の開度、電動モータ71Mの回転数、インジェクタ11の噴射量を決定して、これらに指令を出す。また、ステップS11では、PCM100は、バイパス弁321を全閉にする。ステップS11の後は処理を終了する(ステップS1に戻る)。 On the other hand, if the determination in step S9 is NO and the engine load is greater than or equal to the predetermined load, the process proceeds to step S11. In step S11, the PCM 100 drives the electric supercharger 70 (electric motor 71M) and opens the throttle valve 341 and the rotation speed of the electric motor 71M so that the target engine torque set in step S8 is realized. Then, the injection amount of the injector 11 is determined and a command is issued to them. In step S11, the PCM 100 fully closes the bypass valve 321. After step S11, the process ends (returns to step S1).
(6)作用等
以上のように、本実施形態では、冷機時は温間時よりもギヤ段が切り替えられるエンジン回転数が低くなるように自動変速機110が制御されるとともに、冷機時には電動過給機70が駆動される。
(6) Operation, etc. As described above, in the present embodiment, the automatic transmission 110 is controlled so that the engine speed at which the gear stage is switched is lower when the engine is cold than when the engine is warm. The feeder 70 is driven.
そのため、冷機時において、エンジン回転数が高い領域でエンジンが運転される機会を少なく抑えることができ、NOxの生成量を少なく抑えることができる。 For this reason, when the engine is cold, it is possible to suppress the opportunity for the engine to operate in a region where the engine speed is high, and to suppress the generation amount of NOx.
具体的には、圧縮着火燃焼が行われるエンジンでは、冷機時は、燃焼室6内の温度が低いことに伴って燃料が微粒化(気化または霧化)しにくいことで燃料が十分に燃焼室6内に拡散しない。また、これに伴い冷機時は暖機時に比べて燃焼室6内に供給される燃料の量が多くされやすい。そのため、圧縮によって燃焼室6内の温度が所定の温度に達したときに燃料が一気に短時間で燃焼してしまい燃焼温度が高くなり、これに伴って、NOxの生成量が増大してしまう。ここで、燃焼温度は、燃焼速度が速い方が、つまり、燃焼時間が短い方が高くなる。そして、エンジン回転数が低いときは、単位時間当たりの発熱量(燃焼回数)が少なく燃焼室6内の温度が低く抑えられること、また、燃焼室6内に流入した吸気の流動の強さも比較的弱く抑えられることにより、燃焼時間が長く燃焼速度が低く抑えられる。従って、前記のように、エンジン回転数が高い領域でエンジンが運転される機会を少なく抑えることができれば、すなわち、エンジン回転数が低い領域でエンジンが運転される機会を多くすることができれば、燃焼時間が長くNOxの生成量が少ない運転状態が実現される機会を多くできる。従って、車両から排出されるNOxのトータルの量を少なくすることができる。 Specifically, in an engine in which compression ignition combustion is performed, when the engine is cold, the fuel is not sufficiently atomized (vaporized or atomized) due to the low temperature in the combustion chamber 6, so that the fuel is sufficiently in the combustion chamber. Does not diffuse into 6. As a result, the amount of fuel supplied into the combustion chamber 6 is more likely to be increased when the engine is cold than when the engine is warm. For this reason, when the temperature in the combustion chamber 6 reaches a predetermined temperature due to compression, the fuel burns in a short time at a stretch, and the combustion temperature rises. As a result, the amount of NOx generated increases. Here, the combustion temperature is higher when the combustion speed is higher, that is, when the combustion time is shorter. When the engine speed is low, the amount of heat generated per unit time (the number of combustions) is small, the temperature in the combustion chamber 6 is kept low, and the strength of the flow of intake air flowing into the combustion chamber 6 is also compared. By being suppressed to a low level, the combustion time is long and the combustion speed is kept low. Therefore, as described above, if the number of opportunities to operate the engine in a region where the engine speed is high can be suppressed, that is, if the opportunity to operate the engine in a region where the engine speed is low can be increased, combustion Opportunities for realizing an operating state with a long time and a small amount of NOx generation can be increased. Therefore, the total amount of NOx discharged from the vehicle can be reduced.
しかも、本実施形態によれば、冷機時は、少なくともエンジン負荷が所定負荷以上の条件において電動過給機70が駆動されて吸気が過給される。そのため、ギヤ段が切り替えられるエンジン回転数が低くされることで加速性能が悪化するのを電動過給機70の過給に伴うエンジントルクの増大で補うことができ、車両の加速性能も良好にすることができる。 Moreover, according to the present embodiment, when the engine is cold, the electric supercharger 70 is driven and the intake air is supercharged at least under the condition that the engine load is equal to or greater than the predetermined load. Therefore, it is possible to compensate for the deterioration of the acceleration performance due to the reduction of the engine speed at which the gear stage is switched by the increase of the engine torque accompanying the supercharging of the electric supercharger 70, and also to improve the acceleration performance of the vehicle. be able to.
また、暖機時には、ギヤ段が切り替えられるエンジン回転数が高くされることで、目標エンジントルクを実現するためにエンジントルクを高くする必要がない。そのため、暖機時には、エンジントルクを高めるために(これに見合う空気量を燃焼室6に導入するために)電動過給機70の駆動力を大きくする必要、または、電動過給機70を駆動する必要がなく、電動過給機70の駆動力を小さくして電動過給機70で消費されるエネルギーを少なくできる。 Further, at the time of warm-up, the engine speed at which the gear stage is switched is increased, so that it is not necessary to increase the engine torque in order to achieve the target engine torque. Therefore, at the time of warm-up, it is necessary to increase the driving force of the electric supercharger 70 in order to increase the engine torque (in order to introduce an appropriate amount of air into the combustion chamber 6), or the electric supercharger 70 is driven. It is not necessary to reduce the driving force of the electric supercharger 70 and the energy consumed by the electric supercharger 70 can be reduced.
また、本実施形態では、冷機時のエンジン負荷が所定負荷未満と低いときに、前記の吸気循環流が形成される。そして、この吸気循環流の形成によって電動過給機70により吸気が繰り返し圧縮されることで、燃焼室6に導入される吸気の温度が高められる。そのため、冷機時で、特に、エンジン負荷が低く燃焼室6内の温度が低くなりやすいときに、燃焼室6内の温度を高くして燃料の微粒化を促進することができ、混合気の燃焼速度を低くすることひいてはNOxの生成を抑制することができる。 Further, in the present embodiment, the intake air circulation flow is formed when the engine load during cooling is as low as less than a predetermined load. Then, the intake air is repeatedly compressed by the electric supercharger 70 due to the formation of the intake air circulation flow, whereby the temperature of the intake air introduced into the combustion chamber 6 is increased. Therefore, when the engine is cold, especially when the engine load is low and the temperature in the combustion chamber 6 tends to be low, the temperature in the combustion chamber 6 can be increased to promote atomization of the fuel. The generation of NOx can be suppressed by reducing the speed.
(7)変形例
前記実施形態では、冷機時には常に電動過給機70を駆動する場合について説明したが、冷機時においてエンジン負荷が予め設定された基準負荷以上のときのみ電動過給機70を駆動するようにしてもよい。また、エンジン負荷が基準負荷以上のときと、基準負荷未満の値に設定された所定負荷未満のときとの両方においてのみ電動過給機70を駆動するようにしてもよい。
(7) Modified Example In the above embodiment, the case where the electric supercharger 70 is always driven when cold is described, but the electric supercharger 70 is driven only when the engine load is equal to or higher than a preset reference load when cold. You may make it do. Further, the electric supercharger 70 may be driven only both when the engine load is equal to or higher than the reference load and when the engine load is less than a predetermined load set to a value less than the reference load.
前記実施形態では、軽油を主成分とする燃料を圧着着火させるディーゼルエンジンに本発明の制御装置を適用した例について説明したが、本発明を適用可能なエンジンはこれに限らず、例えばガソリンを主成分とする燃料と空気との混合気を圧縮着火燃焼させるガソリンエンジンに本発明を適用してもよい。 In the above embodiment, an example in which the control device of the present invention is applied to a diesel engine that ignites a fuel mainly composed of light oil has been described. The present invention may be applied to a gasoline engine that performs compression ignition combustion of a mixture of fuel and air as components.
ただし、幾何学的圧縮比が13以上且つ16以下と比較的低いディーゼルエンジンでは、特に冷機時において、圧縮端温度が低く抑えられて燃料の微粒化が阻害され、NOxが生成されやすい。従って、このようなエンジンに前記構成が適用されれば、効果的にNOxの生成量を少なく抑えることができる。 However, in a diesel engine having a relatively low geometric compression ratio of 13 or more and 16 or less, especially at the time of cold, the compression end temperature is kept low, fuel atomization is inhibited, and NOx is likely to be generated. Therefore, if the above configuration is applied to such an engine, the amount of NOx generated can be effectively reduced.
前記実施形態では、自動変速機110が6速以上のギヤ段を有する場合を説明したが、自動変速機110のギヤ段の数はこれに限らない。 In the above-described embodiment, the case where the automatic transmission 110 has six or more gear stages has been described, but the number of gear stages of the automatic transmission 110 is not limited thereto.
2 気筒
30 吸気通路
32C バイパス通路
70 電動過給機
100 PCM(制御部)
110 自動変速機
321 バイパス弁
341 スロットル弁(吸気絞り弁)
SN2 水温センサ(温度検出部)
2 cylinders 30 intake passage 32C bypass passage 70 electric supercharger 100 PCM (control part)
110 Automatic transmission 321 Bypass valve 341 Throttle valve (intake throttle valve)
SN2 Water temperature sensor (temperature detector)
Claims (4)
前記エンジン本体の出力軸と車輪とを連結し、エンジン回転数に応じて複数のギヤ段が自動的に切り替えられる自動変速機と、
前記吸気通路に設けられて電気エネルギーにより駆動されて吸気を過給する電動過給機と、
前記エンジン本体の温度を検出する温度検出部と、
前記自動変速機、前記電動過給機を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記温度検出部による検出温度に基づいてエンジンが冷機状態にあることが確認された場合の方がエンジンが暖機状態にあると確認された場合よりも前記ギヤ段が切り替えられるエンジン回転数が低くなるように、前記自動変速機を制御するとともに、
エンジンが冷機状態にあることが確認された場合は、少なくともエンジン負荷が所定の基準負荷以上のときに前記電動過給機を駆動する、ことを特徴とする車両用駆動装置。 A compression ignition engine comprising an engine body including a cylinder, and configured so that a mixture of air and fuel is subjected to compression ignition combustion in the cylinder;
An automatic transmission that connects the output shaft and wheels of the engine body and automatically switches a plurality of gears according to the engine speed;
An electric supercharger provided in the intake passage and driven by electric energy to supercharge intake air;
A temperature detector for detecting the temperature of the engine body;
A control unit for controlling the automatic transmission and the electric supercharger;
The control unit switches the gear stage when it is confirmed that the engine is in a cold state based on the temperature detected by the temperature detection unit, rather than when it is confirmed that the engine is in a warm state. While controlling the automatic transmission so that the engine speed is low,
When it is confirmed that the engine is in a cold state, the electric supercharger is driven at least when the engine load is equal to or higher than a predetermined reference load.
前記吸気通路に接続されて、前記電動過給機をバイパスするバイパス通路と、
前記吸気通路のうち前記バイパス通路の下流端が接続される部分よりも下流側に設けられて当該吸気通路を開閉する吸気絞り弁とをさらに備え、
前記制御部は、エンジンが前記冷機状態で運転されており且つエンジン負荷が少なくとも所定負荷未満のときに、前記電動過給機で過給された吸気の一部が前記バイパス通路を通じて前記電動過給機に戻される吸気循環流が形成されるように前記吸気絞り弁を制御する、ことを特徴とする車両用駆動装置。 The vehicle drive device according to claim 1,
A bypass passage connected to the intake passage and bypassing the electric supercharger;
An intake throttle valve that is provided on the downstream side of the portion of the intake passage to which the downstream end of the bypass passage is connected and opens and closes the intake passage;
When the engine is operating in the cold state and the engine load is at least less than a predetermined load, a part of the intake air supercharged by the electric supercharger is passed through the bypass passage. The vehicle drive device characterized by controlling the said intake throttle valve so that the intake air circulation flow returned to a machine is formed.
前記自動変速機は、6速段以上のギヤ段を有する、ことを特徴とする車両用駆動装置。 In the vehicle drive device according to claim 1 or 2,
The automatic transmission has a gear stage of six or more speeds, and is a vehicle drive device.
前記エンジンは、幾何学的圧縮比が13以上且つ16以下に設定されたディーゼルエンジンである、ことを特徴とする車両用駆動装置。 In the vehicle drive device according to any one of claims 1 to 3,
The vehicle drive device according to claim 1, wherein the engine is a diesel engine having a geometric compression ratio set to 13 or more and 16 or less.
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