JP4178881B2 - 内燃機関 - Google Patents
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、通常運転時、特に高回転域の出力と低回転域の燃費との両立を図るために、各気筒に２種類のカム（高出力を発揮するのに適した出力カムと出力カムよりリフト量と作動角が小さく、燃費の向上に適した燃費カム）を設け、これらカムを内燃機関の負荷と回転速度に応じて切り換える構成が、特開平８−２６０９２７号公報に開示されている。このような可変動弁機構をＶ型内燃機関に適用することが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｖ型内燃機関に可変動弁機構を適用した場合には、Ｖ型内燃機関の各バンクの中心角のズレが問題となる。例えば、内燃機関の組み付け誤差、連続位相可変装置の作動誤差等により中心角にズレが生じるが、このズレ量は出力カムに応動する吸気弁での運転では吸入空気量が多く問題とならず、作動角の小さい燃費カムに応動する吸気弁での運転時に左右バンクの吸入空気量の違いや左右バンクでの残ガス率の不均衡が生じ、結果として運転性の悪化、燃費の悪化やエミッションの悪化が招かれるという問題がある。
【０００４】
本発明はこのような問題点を鑑みてなされたもので、燃費カム運転時に左右バンクの中心角のズレに起因する各バンクの平均筒内圧のバラツキを補正して略同一となるように位相を補正する内燃機関を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、吸気弁のリフト量と開弁期間を決定する第１カムと、前記吸気弁のリフト量と開弁期間を決定し、第１カムよりリフト量と作動角を小さく設定した第２カムと、内燃機関のアクセルペダル踏み込み量及び回転速度に応じて前記第１カムと第２カムを切り換え、吸気弁のリフト量と開弁期間を設定する可変動弁装置を備えた複数のバンクと、各気筒の筒内圧を検出する手段と、前記バンク毎に筒内圧の平均値を算出する手段と、前記バンク毎の筒内圧平均値を同一とするように吸気弁の開弁時期を補正する手段と、を備え、前記吸気弁の開弁時期の補正は前記第２カムによる運転時に行い、第１カムによる運転時には行わないようにしたことを特徴とする内燃機関である。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のバンクを有する内燃機関において、各バンク毎の平均筒内圧が同一となるように吸気弁の位相を変更するため、各バンクの吸入空気量の不均衡が抑制され、燃費の悪化、運転性の悪化、さらにエミッションの悪化を抑制できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
図１は、本発明を適用する内燃機関の概略図である。このＶ型内燃機関は可変動弁装置１を備えており、可変動弁装置１は、回転速度と要求負荷に基づいてカム２を運転性を重視する出力カム（第１カム）と燃費を重視する燃費カム（第２カム）との間で切り換え、吸気弁３を開閉する。ここで、出力カムはその作動角（＝吸気弁の開弁期間）が２４０°クランクアングル以下、燃費カムが１８０°クランクアングル以下に設定される。
【０００９】
この可変動弁装置１を制御するためのマイクロコンピュータ等から構成されるコントロールユニット４が設置され、コントロールユニット４にはアクセルペダルの踏み込み量（以下、ＡＰＯという。）を検出するセンサ５の出力と、インヒビタスイッチ６の出力、さらにクランクシャフト７の回転速度（＝内燃機関の回転速度）を検出する回転速度センサ８の出力が入力される。コントロールユニット４は、これら入力値に基づいて、例えば燃料噴射量を演算し、図示しないインジェクタを制御する。また、吸気弁３が応動するカムの選択や位相の選択を行い、吸気弁３のリフト量、開弁期間と開弁時期を制御する。
【００１０】
可変動弁装置１は、例えば、８−２６０９２７号公報に記載の可変動弁の構成を備えており、コントロールユニット４が燃費カムと出力カムの切り換え用と位相可変用の２つのソレノイド弁（構成上は位相可変用の電磁切換弁は各バンクに備えられるため計３つとなる。）を入力値に基づいて制御する。コントロールユニット４の構成のブロック図を図２に示す。
【００１１】
回転センサ８からの回転速度と、センサ５からのＡＰＯと、筒内圧検出手段からの筒内圧がコントロールユニット４に入力される。ここで筒内圧の検出は、回転速度センサ８が検出したクランク角速度に基づいて、特開平１０−２７８５８５号公報に開示された技術を用いて算出することができる。または各シリンダの燃焼室に望む図示しない点火栓の座金部に圧電センサを設置して検出してもよい。さらには筒内に望んで圧電素子を設置し、この素子を用いて検出してもよい。
【００１２】
エンジン回転速度とＡＰＯは、コントロールユニット４を構成するカム切換判断部４ａと連続可変位相変換角算出部４ｂとに出力される。筒内圧は、左右バンク平均圧、平均圧バラツキ算出部４ｃに出力され、この算出部４ｃで算出された平均圧、平均圧バラツキは連続可変位相変換角算出部４ｂに出力される。
【００１３】
連続可変位相変換角算出部４ｂでは、エンジン回転速度、ＡＰＯ、平均圧と平均圧バラツキに応じて位相変換角を算出し、連続可変位相指示部４ｅに出力し、連続可変位相指示部４ｅは算出された位相変換角に基づいて各バンクに設置された位相可変用ソレノイド弁を制御する。
【００１４】
一方、カム切換判断部４ａでは入力値に応じてカムの切換が必要かどうかを判定し、その判定結果に基づき切換ソレノイド指示部４ｄがカム切換用ソレノイド弁を制御する。
【００１５】
図３は、燃費カムと出力カムの特性の違いの一例を示すものである。燃費カムは、図から明らかなように出力カムに比して弁リフト量及び作動角が小さく設定されている。また燃費カムのリフト中心角は、出力カムのリフト中心角に対して進角させることで吸気弁と排気弁のオーバーラップを大きくとって燃費を向上させる。さらに燃費カムでの運転時に位相を可変とする、つまり進角させることによりポンピングロスを低減でき、また内部ＥＧＲを作動させることで一層の燃費向上を図ることができる。
【００１６】
また、図４は燃費カムと出力カムの運転領域の一例を示す図である。
【００１７】
図５は、本発明の特徴的な筒内圧補正制御内容を説明するフローチャートである。この制御はコントロールユニット４によって実行される。なお、本フローチャートにおいては、筒内圧は各気筒毎に検出するものとする。
【００１８】
まずステップ１で現在使用されているカムを確認し、燃費カムの場合にステップ２に進み、出力カムの場合にはこの判定を繰り返す。ここで筒内圧補正制御を燃費カム運転時に限定するのは、出力カム運転時はエンジンに供給される吸気量が多いためカムの中心角の位相変化に対する感度が低く、応答が遅いため、制御性が芳しくなく、効果も小さいためである。さらに出力カム運転時に筒内圧補正制御を実施すると、ハンチング等が生じ、燃焼状態の不安定化を招く恐れがある。このため、出力カム運転時には筒内圧補正を実施せず、演算負荷を低減する。
【００１９】
ステップ２では各バンクでの各気筒毎の筒内圧を検出し、許容圧以内かどうかを判定する。許容圧以内であればステップ３に進み、許容圧より大きければステップ４に進む。ここで判定は、筒内圧検出手段の１サイクル間での筒内圧の上下限値の差、もしくは検出した圧力の標準偏差値が所定値を超えた場合にバラツキが大きいと判定して次ステップで位相を補正する。また上下限値の差を各バンクの平均筒内圧で除して他の所定値と比較してもよい。各バンクの気筒毎の筒内圧が許容圧内にない時に位相を遅角補正するので、筒内圧補正制御の精度を向上することができる。
【００２０】
ステップ４では検出値と許容圧との差に応じて位相を遅角させる。遅角量は予め設定したマップ等に基づいて設定することができる。続きステップ５で補正した位相によって筒内圧が許容圧以内かどうかを判定する。判定が成立すればステップ３に進み、不成立の場合にはステップ４に戻り、位相の補正を繰り返す。
【００２１】
ステップ３では、左右バンクそれぞれでの平均筒内圧を算出し、その差を求め、差が基準値以内にあるかどうかを判定する。基準値以内にあれば各気筒の燃焼状態は安定しているとして制御を終え、基準値内にない場合にはステップ６に進み、平均筒内圧が高い方のバンクを基準として他方のバンクを差を小さくするべくカムの位相を遅角補正する。
【００２２】
このような制御によって、左右バンクの吸入空気量の不均衡が抑制され、燃費の悪化、運転性の悪化、さらにエミッションの悪化を抑制できる。
【００２３】
続くステップ７で、もう一度、左右バンクそれぞれでの平均筒内圧の差が基準値以内にあるかどうかを判定する。基準値内にあるときには燃焼は安定しているとして制御を終了し、基準値内にないときにはステップ６に戻り、遅角補正を繰り返す。
【００２４】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のシステム構成を示す図である。
【図２】コントロールユニットの構成を説明するブロック図である。
【図３】カムの特性違いを示す図である。
【図４】燃費カムと出力カムの運転領域の一例を示す図である。
【図５】コントロールユニットの実施する筒内圧補正制御を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 可変動弁装置
２ カム
３ 吸気バルブ
４ コントロールユニット
５ ＡＰＯセンサ
６ インヒビタスイッチ
７ クランクシャフト
８ 回転速度センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、通常運転時、特に高回転域の出力と低回転域の燃費との両立を図るために、各気筒に２種類のカム（高出力を発揮するのに適した出力カムと出力カムよりリフト量と作動角が小さく、燃費の向上に適した燃費カム）を設け、これらカムを内燃機関の負荷と回転速度に応じて切り換える構成が、特開平８−２６０９２７号公報に開示されている。このような可変動弁機構をＶ型内燃機関に適用することが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｖ型内燃機関に可変動弁機構を適用した場合には、Ｖ型内燃機関の各バンクの中心角のズレが問題となる。例えば、内燃機関の組み付け誤差、連続位相可変装置の作動誤差等により中心角にズレが生じるが、このズレ量は出力カムに応動する吸気弁での運転では吸入空気量が多く問題とならず、作動角の小さい燃費カムに応動する吸気弁での運転時に左右バンクの吸入空気量の違いや左右バンクでの残ガス率の不均衡が生じ、結果として運転性の悪化、燃費の悪化やエミッションの悪化が招かれるという問題がある。
【０００４】
本発明はこのような問題点を鑑みてなされたもので、燃費カム運転時に左右バンクの中心角のズレに起因する各バンクの平均筒内圧のバラツキを補正して略同一となるように位相を補正する内燃機関を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、吸気弁のリフト量と開弁期間を決定する第１カムと、前記吸気弁のリフト量と開弁期間を決定し、第１カムよりリフト量と作動角を小さく設定した第２カムと、内燃機関のアクセルペダル踏み込み量及び回転速度に応じて前記第１カムと第２カムを切り換え、吸気弁のリフト量と開弁期間を設定する可変動弁装置を備えた複数のバンクと、各気筒の筒内圧を検出する手段と、前記バンク毎に筒内圧の平均値を算出する手段と、前記バンク毎の筒内圧平均値を同一とするように吸気弁の開弁時期を補正する手段と、を備え、前記吸気弁の開弁時期の補正は前記第２カムによる運転時に行い、第１カムによる運転時には行わないようにしたことを特徴とする内燃機関である。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のバンクを有する内燃機関において、各バンク毎の平均筒内圧が同一となるように吸気弁の位相を変更するため、各バンクの吸入空気量の不均衡が抑制され、燃費の悪化、運転性の悪化、さらにエミッションの悪化を抑制できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
図１は、本発明を適用する内燃機関の概略図である。このＶ型内燃機関は可変動弁装置１を備えており、可変動弁装置１は、回転速度と要求負荷に基づいてカム２を運転性を重視する出力カム（第１カム）と燃費を重視する燃費カム（第２カム）との間で切り換え、吸気弁３を開閉する。ここで、出力カムはその作動角（＝吸気弁の開弁期間）が２４０°クランクアングル以下、燃費カムが１８０°クランクアングル以下に設定される。
【０００９】
この可変動弁装置１を制御するためのマイクロコンピュータ等から構成されるコントロールユニット４が設置され、コントロールユニット４にはアクセルペダルの踏み込み量（以下、ＡＰＯという。）を検出するセンサ５の出力と、インヒビタスイッチ６の出力、さらにクランクシャフト７の回転速度（＝内燃機関の回転速度）を検出する回転速度センサ８の出力が入力される。コントロールユニット４は、これら入力値に基づいて、例えば燃料噴射量を演算し、図示しないインジェクタを制御する。また、吸気弁３が応動するカムの選択や位相の選択を行い、吸気弁３のリフト量、開弁期間と開弁時期を制御する。
【００１０】
可変動弁装置１は、例えば、８−２６０９２７号公報に記載の可変動弁の構成を備えており、コントロールユニット４が燃費カムと出力カムの切り換え用と位相可変用の２つのソレノイド弁（構成上は位相可変用の電磁切換弁は各バンクに備えられるため計３つとなる。）を入力値に基づいて制御する。コントロールユニット４の構成のブロック図を図２に示す。
【００１１】
回転センサ８からの回転速度と、センサ５からのＡＰＯと、筒内圧検出手段からの筒内圧がコントロールユニット４に入力される。ここで筒内圧の検出は、回転速度センサ８が検出したクランク角速度に基づいて、特開平１０−２７８５８５号公報に開示された技術を用いて算出することができる。または各シリンダの燃焼室に望む図示しない点火栓の座金部に圧電センサを設置して検出してもよい。さらには筒内に望んで圧電素子を設置し、この素子を用いて検出してもよい。
【００１２】
エンジン回転速度とＡＰＯは、コントロールユニット４を構成するカム切換判断部４ａと連続可変位相変換角算出部４ｂとに出力される。筒内圧は、左右バンク平均圧、平均圧バラツキ算出部４ｃに出力され、この算出部４ｃで算出された平均圧、平均圧バラツキは連続可変位相変換角算出部４ｂに出力される。
【００１３】
連続可変位相変換角算出部４ｂでは、エンジン回転速度、ＡＰＯ、平均圧と平均圧バラツキに応じて位相変換角を算出し、連続可変位相指示部４ｅに出力し、連続可変位相指示部４ｅは算出された位相変換角に基づいて各バンクに設置された位相可変用ソレノイド弁を制御する。
【００１４】
一方、カム切換判断部４ａでは入力値に応じてカムの切換が必要かどうかを判定し、その判定結果に基づき切換ソレノイド指示部４ｄがカム切換用ソレノイド弁を制御する。
【００１５】
図３は、燃費カムと出力カムの特性の違いの一例を示すものである。燃費カムは、図から明らかなように出力カムに比して弁リフト量及び作動角が小さく設定されている。また燃費カムのリフト中心角は、出力カムのリフト中心角に対して進角させることで吸気弁と排気弁のオーバーラップを大きくとって燃費を向上させる。さらに燃費カムでの運転時に位相を可変とする、つまり進角させることによりポンピングロスを低減でき、また内部ＥＧＲを作動させることで一層の燃費向上を図ることができる。
【００１６】
また、図４は燃費カムと出力カムの運転領域の一例を示す図である。
【００１７】
図５は、本発明の特徴的な筒内圧補正制御内容を説明するフローチャートである。この制御はコントロールユニット４によって実行される。なお、本フローチャートにおいては、筒内圧は各気筒毎に検出するものとする。
【００１８】
まずステップ１で現在使用されているカムを確認し、燃費カムの場合にステップ２に進み、出力カムの場合にはこの判定を繰り返す。ここで筒内圧補正制御を燃費カム運転時に限定するのは、出力カム運転時はエンジンに供給される吸気量が多いためカムの中心角の位相変化に対する感度が低く、応答が遅いため、制御性が芳しくなく、効果も小さいためである。さらに出力カム運転時に筒内圧補正制御を実施すると、ハンチング等が生じ、燃焼状態の不安定化を招く恐れがある。このため、出力カム運転時には筒内圧補正を実施せず、演算負荷を低減する。
【００１９】
ステップ２では各バンクでの各気筒毎の筒内圧を検出し、許容圧以内かどうかを判定する。許容圧以内であればステップ３に進み、許容圧より大きければステップ４に進む。ここで判定は、筒内圧検出手段の１サイクル間での筒内圧の上下限値の差、もしくは検出した圧力の標準偏差値が所定値を超えた場合にバラツキが大きいと判定して次ステップで位相を補正する。また上下限値の差を各バンクの平均筒内圧で除して他の所定値と比較してもよい。各バンクの気筒毎の筒内圧が許容圧内にない時に位相を遅角補正するので、筒内圧補正制御の精度を向上することができる。
【００２０】
ステップ４では検出値と許容圧との差に応じて位相を遅角させる。遅角量は予め設定したマップ等に基づいて設定することができる。続きステップ５で補正した位相によって筒内圧が許容圧以内かどうかを判定する。判定が成立すればステップ３に進み、不成立の場合にはステップ４に戻り、位相の補正を繰り返す。
【００２１】
ステップ３では、左右バンクそれぞれでの平均筒内圧を算出し、その差を求め、差が基準値以内にあるかどうかを判定する。基準値以内にあれば各気筒の燃焼状態は安定しているとして制御を終え、基準値内にない場合にはステップ６に進み、平均筒内圧が高い方のバンクを基準として他方のバンクを差を小さくするべくカムの位相を遅角補正する。
【００２２】
このような制御によって、左右バンクの吸入空気量の不均衡が抑制され、燃費の悪化、運転性の悪化、さらにエミッションの悪化を抑制できる。
【００２３】
続くステップ７で、もう一度、左右バンクそれぞれでの平均筒内圧の差が基準値以内にあるかどうかを判定する。基準値内にあるときには燃焼は安定しているとして制御を終了し、基準値内にないときにはステップ６に戻り、遅角補正を繰り返す。
【００２４】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のシステム構成を示す図である。
【図２】コントロールユニットの構成を説明するブロック図である。
【図３】カムの特性違いを示す図である。
【図４】燃費カムと出力カムの運転領域の一例を示す図である。
【図５】コントロールユニットの実施する筒内圧補正制御を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 可変動弁装置
２ カム
３ 吸気バルブ
４ コントロールユニット
５ ＡＰＯセンサ
６ インヒビタスイッチ
７ クランクシャフト
８ 回転速度センサ
Claims (5)
- 吸気弁のリフト量と開弁期間を決定する第１カムと、
前記吸気弁のリフト量と開弁期間を決定し、第１カムよりリフト量と作動角を小さく設定した第２カムと、
内燃機関のアクセルペダル踏み込み量及び回転速度に応じて前記第１カムと第２カムを切り換え、吸気弁のリフト量と開弁期間を設定する可変動弁装置を備えた複数のバンクと、
各気筒の筒内圧を検出する手段と、
前記バンク毎に筒内圧の平均値を算出する手段と、
前記バンク毎の筒内圧平均値を同一とするように吸気弁の開弁時期を補正する手段と、
を備え、
前記吸気弁の開弁時期の補正は前記第２カムによる運転時に行い、第１カムによる運転時には行わないようにしたことを特徴とする内燃機関。 - 吸気弁のリフト量と開弁期間を決定する第１カムと、
吸気弁のリフト量と開弁期間を決定し、第１カムよりリフト量と作動角を小さく設定した第２カムと、
内燃機関のアクセルペダル踏み込み量及び回転速度に応じて前記第１カムと第２カムを切り換え、吸気弁のリフト量と開弁期間を設定する可変動弁装置を備えた複数のバンクと、
各気筒の筒内圧を検出する手段と、
検出した筒内圧の気筒間のバラツキを検出する手段と、
前記筒内圧の気筒毎のバラツキを所定値以下に補正する手段と、
前記バンク毎に筒内圧の平均値を算出する手段と、
前記バンク毎の筒内圧平均値を同一とするように吸気弁の開弁時期を補正する手段と、
を備え、
前記吸気弁の開弁時期の補正は前記第２カムによる運転時に行い、第１カムによる運転時には行わないようにしたことを特徴とする内燃機関。 - シリンダ配置をＶ型としたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
- 前記バンク毎の筒内圧平均値の小さい方のバンクの吸気弁の開弁時期を遅角することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
- クランクシャフトの回転速度を検出する手段と、
検出した回転速度に基づき筒内圧の平均値を算出する手段とを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| JP2004092452A JP2004092452A (ja) | 2004-03-25 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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- 2002-08-30 JP JP2002252740A patent/JP4178881B2/ja not_active Expired - Fee Related
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