JP4844343B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
この発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
従来、例えば特許文献1には、舶用エンジンの吸気制御方法が開示されている。この特許文献1における従来の技術の欄には、可変型ターボ過給機(VGT)と吸気スワール可変装置の両方を備えた自動車用エンジンに関する記載がある。その記載とは、具体的には、エンジン回転数の変化またはエンジン負荷の変化に対して、つまり、エンジンが過渡状態となる加速時において、先ず、上記VGTの可変翼開度の調節を先行させ、それにより最適なブースト圧制御を行い、その後スワール比を調節することにより燃焼効率を最適なものとする、というものである。
Conventionally, for example,
低負荷域からの加速時には、過給圧が不足するために、目標量の空気を筒内に吸入させることが難しい。ディーゼル機関などの圧縮着火式内燃機関における加速性能の良し悪しは、主として、加速時にどれだけの量の燃料を噴射することが可能であるかどうかに関わってくる。しかしながら、加速時における燃料噴射量の増量は、スモーク排出量との関係で制約を受けてしまう。このため、加速時におけるスモーク排出量を許容レベル内に抑えるためには、燃料噴射量を抑えることが必要となる。その結果、狙いの加速感が得られないなどの問題が生ずる。 When accelerating from a low load range, the supercharging pressure is insufficient, so it is difficult to draw a target amount of air into the cylinder. The quality of acceleration performance in a compression ignition internal combustion engine such as a diesel engine is mainly related to how much fuel can be injected during acceleration. However, the increase in the fuel injection amount during acceleration is restricted by the relationship with the smoke emission amount. For this reason, it is necessary to suppress the fuel injection amount in order to suppress the smoke emission amount during acceleration to an allowable level. As a result, there arises a problem that the target acceleration feeling cannot be obtained.
また、スワールを強くすることには、スモーク排出効果があることは知られているが、運転状態によっては、スワールを強くすることで吸入空気量が減少し、逆にスモーク排出量が増加してしまう場合がある。その理由は、加速時(内燃機関の過渡時)に要求されるスワールおよび吸入空気量と、スモーク排出量との関係が不明確な状態で、制御がなされていたためである。つまり、従来においては、どのような制御を行えば、加速時に、過給遅れの解消とスモーク抑制との両立を図れるかが不明確であった。 In addition, it is known that strengthening the swirl has a smoke discharge effect, but depending on the operating conditions, increasing the swirl decreases the intake air amount and conversely increases the smoke discharge amount. May end up. The reason is that the control is performed in a state in which the relationship between the swirl and intake air amount required at the time of acceleration (transition of the internal combustion engine) and the smoke discharge amount is unclear. In other words, in the past, it has been unclear how the control can be performed to achieve both the elimination of the supercharging delay and the suppression of smoke during acceleration.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、加速時に、スモーク排出量の増大を抑制しつつ、過給遅れを良好に解消し得る内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a control device for an internal combustion engine that can satisfactorily eliminate a supercharging delay while suppressing an increase in smoke emission during acceleration. With the goal.
第1の発明は、スワール比を制御するスワール制御手段と、
加速時の目標運転状態における吸入空気量目標値を取得する目標空気量取得手段と、
前記吸入空気量目標値に対する実吸入空気量が1を含む所定の割合に達するまでの間は、前記スワール制御手段によるスワール比の制御よりも吸入空気量が増量されることを優先して内燃機関を制御する第1優先制御手段と、
前記吸入空気量目標値に対する実吸入空気量が前記所定の割合に達した場合には、吸入空気量の増量よりも前記スワール制御手段によってスワール比を高めることを優先して内燃機関を制御する第2優先制御手段と、
加速時の目標運転状態における燃料噴射量目標値を取得する目標噴射量取得手段と、
を備え、
前記第2優先制御手段は、前記燃料噴射量目標値に向けて燃料噴射量を増量する噴射量増量手段と、燃料噴射量が前記燃料噴射量目標値と等しくなるまで、前記スワール制御手段によってスワール比を高めるスワール比増大手段とを含むことを特徴とする。
The first invention comprises swirl control means for controlling the swirl ratio;
Target air amount acquisition means for acquiring a target value of intake air amount in the target operation state at the time of acceleration;
Until the actual intake air amount with respect to the intake air amount target value reaches a predetermined ratio including 1, the internal combustion engine is given priority over increasing the intake air amount over the control of the swirl ratio by the swirl control means. First priority control means for controlling
When the actual intake air amount with respect to the intake air amount target value reaches the predetermined ratio, the internal combustion engine is controlled by giving priority to increasing the swirl ratio by the swirl control means rather than increasing the intake air amount. 2 priority control means;
Target injection amount acquisition means for acquiring a fuel injection amount target value in a target operation state at the time of acceleration;
Equipped with a,
The second priority control means includes an injection amount increasing means for increasing the fuel injection amount toward the fuel injection amount target value, and a swirl control means until the fuel injection amount becomes equal to the fuel injection amount target value. And a swirl ratio increasing means for increasing the ratio .
また、第2の発明は、スワール比を制御するスワール制御手段と、
吸入空気量とスワール比との関係で定められた、等スモーク曲線、等燃料噴射量曲線、または等過給圧曲線に基づいて、内燃機関の運転領域が、スモーク排出量の変化、燃料噴射量の変化、または過給圧の変化が吸入空気量で律速される状況下にあるかスワール比で律速される状況下にあるかを判別する律速状況判別手段と、
スモーク排出量の変化、燃料噴射量の変化、または過給圧の変化が吸入空気量で律速されると判断された場合には、前記スワール制御手段によるスワール比の制御よりも吸入空気量が増量されることを優先して内燃機関を制御する第1優先制御手段と、
スモーク排出量の変化、燃料噴射量の変化、または過給圧の変化がスワール比で律速されると判断された場合には、吸入空気量の増量よりも前記スワール制御手段によってスワール比を高めることを優先して内燃機関を制御する第2優先制御手段と、
を備えることを特徴とする。
また、第3の発明は、スワール比を制御するスワール制御手段と、
加速時の目標運転状態における吸入空気量目標値を取得する目標空気量取得手段と、
前記吸入空気量目標値に対する実吸入空気量が1を含む所定の割合に達するまでの間は、前記スワール制御手段によるスワール比の制御よりも吸入空気量が増量されることを優先して内燃機関を制御する第1優先制御手段と、
前記吸入空気量目標値に対する実吸入空気量が前記所定の割合に達した場合には、吸入空気量の増量よりも前記スワール制御手段によってスワール比を高めることを優先して内燃機関を制御する第2優先制御手段と、
加速時の目標運転状態における燃料噴射量目標値を取得する目標噴射量取得手段と、
を備え、
前記第2優先制御手段は、前記燃料噴射量目標値と同量の燃料を噴射したときのスモーク排出量が内燃機関を前記目標運転状態に制御した場合のスモーク排出量と等しくなるまで、前記スワール制御手段によってスワール比を高めるスワール増大手段を含むことを特徴とする。
The second invention is a swirl control means for controlling a swirl ratio;
Based on an equal smoke curve, an equal fuel injection amount curve, or an equal supercharging pressure curve determined by the relationship between the intake air amount and the swirl ratio, the operating range of the internal combustion engine is changed in the smoke emission amount, the fuel injection amount A rate-determining status determining means for determining whether the change in the pressure or the change in the supercharging pressure is in a status controlled by the intake air amount or the status controlled by the swirl ratio;
If it is determined that a change in smoke emission, a change in fuel injection, or a change in supercharging pressure is controlled by the intake air amount, the intake air amount is increased more than the control of the swirl ratio by the swirl control means. First priority control means for controlling the internal combustion engine with priority given to
If it is determined that a change in smoke emission, a change in fuel injection, or a change in supercharging pressure is controlled by the swirl ratio, the swirl ratio is increased by the swirl control means rather than the increase in the intake air amount. Second priority control means for controlling the internal combustion engine with priority given to
It is characterized by providing.
The third invention is a swirl control means for controlling a swirl ratio;
Target air amount acquisition means for acquiring a target value of intake air amount in the target operation state at the time of acceleration;
Until the actual intake air amount with respect to the intake air amount target value reaches a predetermined ratio including 1, the internal combustion engine is given priority over increasing the intake air amount over the control of the swirl ratio by the swirl control means. First priority control means for controlling
When the actual intake air amount with respect to the intake air amount target value reaches the predetermined ratio, the internal combustion engine is controlled by giving priority to increasing the swirl ratio by the swirl control means rather than increasing the intake air amount. 2 priority control means;
Target injection amount acquisition means for acquiring a fuel injection amount target value in a target operation state at the time of acceleration;
With
The second priority control means is configured so that the smoke emission amount when the same amount of fuel as the fuel injection amount target value is injected becomes equal to the smoke emission amount when the internal combustion engine is controlled to the target operation state. A swirl increasing means for increasing the swirl ratio by the control means is included.
また、第4の発明は、第1乃至第3の発明の何れかにおいて、前記第1優先制御手段は、前記スワール制御手段によってスワール比を高めることを禁止するスワール調整制限手段を含むことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention , in any one of the first to third aspects, the first priority control unit includes a swirl adjustment limiting unit that prohibits the swirl control unit from increasing the swirl ratio. And
また、第5の発明は、第2の発明において、加速時の目標運転状態における燃料噴射量目標値を取得する目標噴射量取得手段を更に備え、
前記第2優先制御手段は、前記燃料噴射量目標値に向けて燃料噴射量を増量する噴射量増量手段と、燃料噴射量が前記燃料噴射量目標値と等しくなるまで、前記スワール制御手段によってスワール比を高めるスワール比増大手段とを含むことを特徴とする。
A fifth aspect of the present invention is further provided with a target injection quantity obtaining means for obtaining a second inventions in Oite, the fuel injection amount target value in the target operating state during acceleration,
The second priority control means includes an injection amount increasing means for increasing the fuel injection amount toward the fuel injection amount target value, and a swirl control means until the fuel injection amount becomes equal to the fuel injection amount target value. And a swirl ratio increasing means for increasing the ratio.
また、第6の発明は、第1、第2または第5の発明において、燃料噴射量が前記燃料噴射量目標値と等しくなった後に、前記目標運転状態に向けて、スモーク排出量を一定に制御しつつスワール比を下げていくスワール比低減手段を更に備えることを特徴とする。 According to a sixth invention, in the first, second, or fifth invention, after the fuel injection amount becomes equal to the fuel injection amount target value, the smoke discharge amount is made constant toward the target operation state. It further comprises swirl ratio reducing means for reducing the swirl ratio while controlling.
また、第7の発明は、第2の発明において、加速時の目標運転状態における燃料噴射量目標値を取得する目標噴射量取得手段を更に備え、
前記第2優先制御手段は、前記燃料噴射量目標値と同量の燃料を噴射したときのスモーク排出量が内燃機関を前記目標運転状態に制御した場合のスモーク排出量と等しくなるまで、前記スワール制御手段によってスワール比を高めるスワール増大手段を含むことを特徴とする。
The invention of seventh, further comprising a target injection quantity obtaining means for obtaining a second inventions in Oite, the fuel injection amount target value in the target operating state during acceleration,
The second priority control means is configured so that the smoke emission amount when the same amount of fuel as the fuel injection amount target value is injected becomes equal to the smoke emission amount when the internal combustion engine is controlled to the target operation state. A swirl increasing means for increasing the swirl ratio by the control means is included.
また、第8の発明は、第3または第7の発明において、前記燃料噴射量目標値と同量の燃料を噴射したときのスモーク排出量が内燃機関を前記目標運転状態に制御した場合のスモーク排出量と等しくなった後に、前記目標運転状態に向けて、スモーク排出量を一定に制御しつつスワール比を下げていくスワール比低減手段を更に備えることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the third or seventh aspect , the smoke emission amount when the same amount of fuel as the fuel injection amount target value is injected controls the internal combustion engine to the target operating state. It further comprises swirl ratio reduction means for lowering the swirl ratio while controlling the smoke discharge amount to be constant toward the target operating state after becoming equal to the discharge amount.
また、第9の発明は、第1、第2、第3、第7または第8の発明において、吸入空気量を制御する空気量制御手段を更に備え、
前記第1優先制御手段は、前記空気量制御手段によって吸入空気量の増量を実行することを特徴とする。
Further, the ninth aspect further includes a first, second, third, Oite the inventions of the seventh or eighth, air quantity control means for controlling the intake air amount,
The first priority control means executes an increase in the intake air amount by the air amount control means.
また、第10の発明は、第9の発明において、前記空気量制御手段は、吸気弁およびまたは排気弁の開弁特性を変更可能とする可変動弁機構であり、
前記第1優先制御手段は、前記可変動弁機構による吸気弁およびまたは排気弁の開弁特性の制御によって、前記の吸入空気量の増量を実行することを特徴とする。
The tenth invention is the variable valve mechanism according to the ninth invention, wherein the air amount control means is capable of changing a valve opening characteristic of an intake valve and / or an exhaust valve,
The first priority control means, the control of the valve opening characteristic of an intake valve and or the exhaust valve by the variable valve mechanism, wherein the benzalkonium execute the increase of the intake air amount of the.
また、第11の発明は、第10の発明において、吸入空気を過給する過給機を更に備える内燃機関であって、
前記第1優先制御手段は、前記吸入空気量目標値に対する実吸入空気量の割合に応じて、排気弁の開き時期の進角量を制御する排気弁早開き制御手段を含むことを特徴とする。
An eleventh invention is the internal combustion engine according to the tenth invention, further comprising a supercharger for supercharging intake air ,
Before Symbol first priority control means includes a comprising the exhaust valve early-opening control means in response to said ratio of the actual intake air amount to the intake air amount value, for controlling the advance amount of the opening timing of the exhaust valve To do.
また、第12の発明は、第10または第11の発明において、前記可変動弁機構は、気筒毎に独立して排気弁の開弁特性を変更可能な機構であり、
前記過給機は、内燃機関の排気通路にタービンが配置されたターボ過給機であり、
前記第1優先制御手段は、前記ターボ過給機に近い気筒においてのみ、排気弁の開き時期を進角させることを特徴とする。
The twelfth invention is the mechanism according to the tenth or eleventh invention, wherein the variable valve mechanism is a mechanism capable of independently changing the valve opening characteristics of the exhaust valve for each cylinder.
The supercharger is a turbocharger in which a turbine is disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine,
The first priority control means advances the opening timing of the exhaust valve only in a cylinder close to the turbocharger.
加速初期の吸入空気量が比較的少ない状況下では、スモーク排出量の変化はスワール比ではなく吸入空気量で律速され、一方、吸入空気量が比較的高まってきた状況下では、スモーク排出量の変化は吸入空気量ではなくスワール比で律速される。第1の発明によれば、加速時の初期段階では、スワール比の制御に比して、吸入空気量が増量されることが優先される。そして、吸入空気量が所定の割合にまで達した場合には、スワール比を高めることが吸入空気量の増量よりも優先される。このため、本発明によれば、加速時に、スモーク排出量を効率良く抑制した径路で、内燃機関を制御することができる。そして、スモーク排出量が抑制された状況下では、スモーク排出量が許容レベルとなるまでの燃料噴射量の増量代が大きくなる。従って、本発明によれば、加速時に、スモーク排出量の増大を抑制しつつ、過給遅れを良好に解消することができる。また、本発明によれば、スモーク排出量などの変化がスワール比で律速される状況下で、スワール比の増大に伴って、燃料噴射量が増量されていく。このため、本発明によれば、燃料噴射量をその目標値にまで迅速に増やすことができる。 Under circumstances where the amount of intake air at the initial stage of acceleration is relatively small, the change in smoke emissions is controlled by the amount of intake air rather than the swirl ratio, while when the amount of intake air is relatively high, The change is limited by the swirl ratio, not the intake air volume. According to the first invention, in the initial stage of acceleration, priority is given to increasing the intake air amount as compared with the control of the swirl ratio. When the intake air amount reaches a predetermined ratio, increasing the swirl ratio has priority over increasing the intake air amount. For this reason, according to the present invention, the internal combustion engine can be controlled by a path that efficiently suppresses the smoke emission amount during acceleration. Then, under the situation where the smoke emission amount is suppressed, the amount of increase in the fuel injection amount until the smoke emission amount reaches an allowable level increases. Therefore, according to the present invention, it is possible to satisfactorily eliminate the supercharging delay while suppressing an increase in the amount of smoke discharged during acceleration. Further, according to the present invention, the fuel injection amount is increased as the swirl ratio is increased in a situation where the change of the smoke discharge amount is controlled by the swirl ratio. For this reason, according to the present invention, the fuel injection amount can be rapidly increased to the target value.
第2の発明によれば、吸入空気量とスワール比との関係で定められた等スモーク曲線などに基づいて、内燃機関の運転領域が、スモーク排出量などの変化が吸入空気量およびスワール比のどちらで律速される状況下にあるかが判別され、その判別結果に従って、吸入空気量の増量およびスワール比の増大の何れかを優先した内燃機関の制御が実行される。このため、本発明によれば、加速時に、スモーク排出量を効率良く抑制した径路で、燃料噴射量を効率良く増量できる径路で、或いは、過給圧を効率良く高める径路で、内燃機関を制御することができる。従って、本発明によれば、加速時に、スモーク排出量の増大を抑制しつつ、過給遅れを良好に解消することができる。
加速初期の吸入空気量が比較的少ない状況下では、スモーク排出量の変化はスワール比ではなく吸入空気量で律速され、一方、吸入空気量が比較的高まってきた状況下では、スモーク排出量の変化は吸入空気量ではなくスワール比で律速される。第3の発明によれば、加速時の初期段階では、スワール比の制御に比して、吸入空気量が増量されることが優先される。そして、吸入空気量が所定の割合にまで達した場合には、スワール比を高めることが吸入空気量の増量よりも優先される。このため、本発明によれば、加速時に、スモーク排出量を効率良く抑制した径路で、内燃機関を制御することができる。そして、スモーク排出量が抑制された状況下では、スモーク排出量が許容レベルとなるまでの燃料噴射量の増量代が大きくなる。従って、本発明によれば、加速時に、スモーク排出量の増大を抑制しつつ、過給遅れを良好に解消することができる。また、本発明によれば、スモーク排出量などの変化がスワール比で律速される状況下で、加速時の目標運転状態でのスモーク排出量と同等のスモーク排出量となる領域にまで、迅速に内燃機関を制御することができる。その結果として、燃料噴射量をその目標値にまで迅速に増やすことが可能となる。
According to the second aspect of the invention, based on an equal smoke curve or the like defined by the relationship between the intake air amount and the swirl ratio, the operating region of the internal combustion engine changes in the smoke discharge amount or the like between the intake air amount and the swirl ratio. It is determined in which state the rate is controlled, and control of the internal combustion engine is performed with priority given to either an increase in the intake air amount or an increase in the swirl ratio according to the determination result. Therefore, according to the present invention, at the time of acceleration, the internal combustion engine is controlled by a path that efficiently suppresses the smoke emission amount, a path that can efficiently increase the fuel injection amount, or a path that efficiently increases the supercharging pressure. can do. Therefore, according to the present invention, it is possible to satisfactorily eliminate the supercharging delay while suppressing an increase in the amount of smoke discharged during acceleration.
Under circumstances where the amount of intake air at the initial stage of acceleration is relatively small, the change in smoke emissions is controlled by the amount of intake air rather than the swirl ratio, while when the amount of intake air is relatively high, The change is limited by the swirl ratio, not the intake air volume. According to the third aspect, in the initial stage of acceleration, priority is given to increasing the intake air amount as compared with the control of the swirl ratio. When the intake air amount reaches a predetermined ratio, increasing the swirl ratio has priority over increasing the intake air amount. For this reason, according to the present invention, the internal combustion engine can be controlled by a path that efficiently suppresses the smoke emission amount during acceleration. Then, under the situation where the smoke emission amount is suppressed, the amount of increase in the fuel injection amount until the smoke emission amount reaches an allowable level increases. Therefore, according to the present invention, it is possible to satisfactorily eliminate the supercharging delay while suppressing an increase in the amount of smoke discharged during acceleration. In addition, according to the present invention, in a situation where a change in smoke emission, etc. is rate-controlled by the swirl ratio, the smoke emission amount can be quickly increased to a region where the smoke emission amount is equivalent to the smoke emission amount in the target operation state during acceleration. The internal combustion engine can be controlled. As a result, the fuel injection amount can be quickly increased to the target value.
第4の発明によれば、吸入空気量が比較的少ない加速時の初期段階において、スワール比の制御によって吸入空気量が減少してしまうのを回避することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to avoid a reduction in the intake air amount due to the control of the swirl ratio at the initial stage of acceleration when the intake air amount is relatively small.
第5の発明によれば、スモーク排出量などの変化がスワール比で律速される状況下で、スワール比の増大に伴って、燃料噴射量が増量されていく。このため、本発明によれば、燃料噴射量をその目標値にまで迅速に増やすことができる。 According to the fifth aspect of the invention, the fuel injection amount is increased as the swirl ratio is increased in a situation where changes in the smoke discharge amount are controlled by the swirl ratio. For this reason, according to the present invention, the fuel injection amount can be rapidly increased to the target value.
第6の発明によれば、加速時に目標とする燃料噴射量が一旦得られた後に、その燃料噴射量(≒トルク)を維持しつつ、ポンプ損失を減らせるようになる。このため、加速遅れの解消とスモーク排出量の抑制との両立を図ったうえで、無駄な燃料消費を低減させることができる。 According to the sixth aspect , after the target fuel injection amount at the time of acceleration is once obtained, the pump loss can be reduced while maintaining the fuel injection amount (≈torque). For this reason, wasteful fuel consumption can be reduced while achieving both the elimination of acceleration delay and the suppression of smoke emission.
第7の発明によれば、スモーク排出量などの変化がスワール比で律速される状況下で、加速時の目標運転状態でのスモーク排出量と同等のスモーク排出量となる領域にまで、迅速に内燃機関を制御することができる。その結果として、燃料噴射量をその目標値にまで迅速に増やすことが可能となる。 According to the seventh aspect of the present invention, in a situation where the change in smoke emission amount is controlled by the swirl ratio, the smoke emission amount is equivalent to the smoke emission amount in the target operation state at the time of acceleration. The internal combustion engine can be controlled. As a result, the fuel injection amount can be quickly increased to the target value.
第8の発明によれば、加速時に燃料噴射量を十分に増やした後に、その燃料噴射量(≒トルク)を維持しつつ、ポンプ損失を減らせるようになる。このため、加速遅れの解消とスモーク排出量の抑制との両立を図ったうえで、無駄な燃料消費を低減させることができる。 According to the eighth aspect , after sufficiently increasing the fuel injection amount during acceleration, the pump loss can be reduced while maintaining the fuel injection amount (≈torque). For this reason, wasteful fuel consumption can be reduced while achieving both the elimination of acceleration delay and the suppression of smoke emission.
第9の発明によれば、スモーク排出量などの変化が吸入空気量で律速されることとなる加速時の初期段階において、吸入空気量を迅速に高めることができ、燃料噴射量を早期に増量させられるようになる。 According to the ninth aspect of the present invention, the intake air amount can be quickly increased and the fuel injection amount can be increased quickly at the initial stage of acceleration in which the change in the smoke discharge amount is controlled by the intake air amount. Will be able to.
第10の発明によれば、吸気弁や排気弁の開弁特性を変更可能な可変動弁機構によって、加速時の初期段階に、吸入空気量を良好に高めることができる。 According to the tenth aspect of the invention, the amount of intake air can be favorably increased at the initial stage of acceleration by the variable valve mechanism that can change the valve opening characteristics of the intake valve and the exhaust valve.
第11の発明によれば、排気弁の早開き制御の実行によるマイナス面を巧妙に排除して、例えば、吸入空気量の増量によってスモーク排出量を効率良く低減できる効果の大きい領域に限って、排気弁の早開き制御を実行することが可能となる。このため、過給遅れの解消と燃費改善とをバランス良く実現することができる。 According to the eleventh aspect of the present invention, the negative side due to the execution of the quick opening control of the exhaust valve is skillfully eliminated, for example, only in a region where the effect of effectively reducing the smoke discharge amount by increasing the intake air amount is obtained. It becomes possible to execute the early opening control of the exhaust valve. For this reason, elimination of the supercharging delay and improvement of fuel consumption can be realized with a good balance.
第12の発明によれば、スモーク排出量の増大を抑制しつつ、排気弁の早開き制御によるターボ過給機への排気エネルギの供給を効率良く行うことができる。このため、燃費悪化の少ない効率の良い過給効果を得ることができる。 According to the twelfth aspect of the present invention, exhaust energy can be efficiently supplied to the turbocharger by early opening control of the exhaust valve while suppressing an increase in the amount of smoke discharged. For this reason, the efficient supercharging effect with little fuel consumption deterioration can be acquired.
実施の形態1.
[システム構成の説明]
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図である。図1に示すシステムは、内燃機関10を備えている。内燃機関10は、4サイクルのディーゼルエンジン(圧縮着火式内燃機関)である。内燃機関10の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射するインジェクタ12が設置されている。各気筒のインジェクタ12は、共通のコモンレール14に接続されている。図示しない燃料タンク内の燃料は、サプライポンプ16によって所定の燃圧まで加圧されて、コモンレール14内に蓄えられ、コモンレール14から各インジェクタ12に供給される。
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 1 includes an
内燃機関10の排気通路18は、排気マニホールド20により枝分かれして、各気筒の排気ポートに接続されている。本実施形態の内燃機関10は、ターボ過給機22を備えている。排気通路18は、ターボ過給機22の排気タービンに接続されている。
An
排気通路18におけるターボ過給機22の下流側には、排気ガスを浄化する排気浄化装置24が設けられている。排気浄化装置24としては、例えば、酸化触媒、吸蔵還元型または選択還元型のNOx触媒、DPF(Diesel Particulate Filter)、DPNR(Diesel Particulate-NOx-Reduction system)のうちの一つ、またはこれらの組み合わせなどを用いることができる。
On the downstream side of the
内燃機関10の吸気通路26の入口付近には、エアクリーナ28が設けられている。エアクリーナ28を通って吸入された空気は、ターボ過給機22の吸気圧縮機で圧縮された後、インタークーラ30で冷却される。インタークーラ30を通過した吸入空気は、吸気マニホールド32により、各気筒の吸気ポートに分配される。
An
インタークーラ30と吸気マニホールド32との間には、吸気絞り弁34が設置されている。また、エアクリーナ28の下流近傍には、吸入空気量gnを検出するエアフローメータ36が設置されている。また、吸気絞り弁34の下流側には、吸気通路26内の圧力を検出する吸気圧力センサ38が設置されている。
An
また、図1に示すシステムは、各気筒の吸気弁および排気弁の開弁特性を変更可能とする吸気可変動弁機構40および排気可変動弁機構42をそれぞれ備えている。より具体的には、吸気可変動弁機構40は、気筒当たり2つ配置された吸気弁の双方のリフト量および作用角を連続的に可変(両弁可変)させることができるとともに、一方の吸気弁の閉弁時期を他方に比して早める(片弁早閉じ)ことができるものである。そのような吸気可変動弁機構40の具体的な構成については、図2および図3を参照して後述する。
排気可変動弁機構42は、排気弁の開閉時期をリフト量および作用角一定のままで変更できる機能を備えているものとする。そのような機能は、例えば、排気弁の開閉時期を制御するためのVVT機構(図示省略)を備えることによって実現することができる。また、吸気可変動弁機構40についても、そのようなVVT機構(図示省略)を併せて備えているものとする。
The system shown in FIG. 1 includes an intake
The exhaust
そして、本実施形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50には、上述した各種のセンサに加え、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ52やアクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ54が接続されているとともに、上述した各種のアクチュエータが接続されている。ECU50は、それらのセンサ信号や情報に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを駆動させることにより、内燃機関10の運転状態を制御する。
The system according to this embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. In addition to the various sensors described above, the
[吸気可変動弁機構の構成]
以下、図2および図3を参照して、本発明の実施の形態1における吸気可変動弁機構40の構成について説明する。
図2は、本発明の実施の形態1における吸気可変動弁機構40の構成を示す斜視図、図3は、当該吸気可変動弁機構40の構成を模式的に示す正面図である。尚、この吸気可変動弁機構40の詳細な構成とその動作については、国際出願の国際公開番号WO 2006/025565 A1号公報において詳述されている。このため、ここでは、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略または簡略するものとする。
[Configuration of intake variable valve mechanism]
Hereinafter, the configuration of the intake
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the intake
本吸気可変動弁機構40はロッカーアーム方式の機械式動弁機構を有し、カム軸120の回転運動がカム軸120に設けられた第1駆動カム122または第2駆動カム222によってロッカーアーム110、210の揺動運動に変換され、各ロッカーアーム110、210に支持されるバルブ104、204の上下方向へのリフト運動に変換される。
The intake
第1駆動カム122と各ロッカーアーム110,210との間には、第1駆動カム122の回転運動に各ロッカーアーム110,210の揺動運動を連動させる可変機構130が設けられている。また、第2駆動カム222と第2ロッカーアーム210との間には、第2駆動カム222の回転運動に第2ロッカーアーム210の揺動運動を連動させる固定機構230が設けられている。
A
可変機構130は、ECU50による制御軸132の回転角度の調整を受けて、第1駆動カム122の回転運動と各ロッカーアーム110,210の揺動運動との連動状態を連続的に変化させることができる機構である。本可変動弁機構40は、この可変機構130を可変制御することによりロッカーアーム110、210の揺動量や揺動タイミングを変化させて、バルブ104、204のリフト量や作用角を連続的に変更できるようになっている。
固定機構230は、第2駆動カム222の回転運動と第2ロッカーアーム210の揺動運動とを一定の関係で連動させることができる機構である。
The
The
第2ロッカーアーム210を押動する第2揺動カムアーム240には、ピン孔256が形成されている。第1揺動カムアーム140の第2アーム部150Bにも、ピン孔256の位置に対応してピン孔142が形成されている。これら2つのピン孔256,142をピン290で連結することにより、第2揺動カムアーム240は第1揺動カムアーム140と一体化され、制御軸132を中心にして一体的に揺動することになる。
A
また、ロストモーションアーム260にも、ピン孔264が形成されている。このピン孔264と第2揺動カムアーム240のピン孔256とをピン290で連結することにより、第2揺動カムアーム240はロストモーションアーム260と一体化され、制御軸132を中心にして一体的に揺動することになる。なお、ピン290は、ECUの指令に基づいて、例えば油圧アクチュエータによってその軸方向に駆動され、ロストモーションアーム260のピン孔264と第1揺動カムアーム140のピン孔142の何れか一方にのみ選択的に挿入されるようになっている。
The lost
以上の構成によれば、ピン290の挿入先を切り換えることで、第2バルブ204のリフト運動の連動先を、第1駆動カム122と第2駆動カム222との間で選択的に切り換えることができる。
According to the above configuration, by switching the insertion destination of the
ピン290が第1揺動カムアーム140のピン孔142に挿入されているときには、第2揺動カムアーム240は第1揺動カムアーム140に連結され、第2バルブ204のリフト運動は、第1バルブ104のリフト運動と同じく第1駆動カム122の回転運動に連動する。第2揺動カムアーム240の揺動カム面252は第1揺動カムアーム140の揺動カム面152と同一のカムプロフィールを有しているので、第2バルブ204は第1バルブ104と同一の開弁特性でリフト運動することになる。この場合、第2バルブ204の開弁特性は可変となる。制御軸132の回転角度を変化させることで、第2ローラ174のスライド面156上での接触位置P2と第1ローラ172の駆動カム面124上での接触位置P1は同時に変化し、第1バルブ104および第2バルブ204のリフト量と作用角は連動して変化する(両弁可変制御)。
When the
一方、ピン290の挿入先を第1揺動カムアーム140のピン孔142からロストモーションアーム260のピン孔264に切り換えたときには、第2揺動カムアーム240はロストモーションアーム260に連結され、第2バルブ204のリフト運動は第2駆動カム222の回転運動に連動する。揺動カム面252に対するカムローラ262の位置は大リフト時の揺動カム面152に対する第1ローラ172の位置に等しいため、第2バルブ204は第1バルブ104の大リフト時の開弁特性でリフト運動することになる。この場合、第1バルブ104の開弁特性は可変でありリフト量を変更できるのに対し、第2バルブ204の開弁特性は固定となりリフト量は一定となる。従って、第1バルブ104と第2バルブ204が同一気筒の吸気バルブの場合には、第1バルブ104のリフト量を変更して両バルブ104,204間のリフト量の差を制御することで、気筒内の混合気の流れを制御(スワール制御)することが可能になる(片弁可変制御)。
On the other hand, when the insertion destination of the
[実施の形態1の特徴部分]
上述した本実施形態のシステムにおいて、ECU50は、加速時には、アクセル開度とエンジン回転数との関係(内燃機関10の運転状態)を予め定めたマップに従って、目標トルクを取得する。そして、その目標トルクとエンジン回転数との関係を予め定めたマップに従って、加速時の目標運転状態における各種の制御パラメータ(過給圧Pim、吸入空気量gn、スワール比、および燃料噴射量など)の目標値を取得する。ただし、ECU50は、燃料噴射量を、直ちに取得された燃料噴射量目標値とするのではなく、スモーク排出量が所定の許容値を超えないように制限された範囲内で燃料噴射量を制御する。より具体的には、ECU50は、現在の過給圧Pim(或いは吸入空気量gn)に基づいて、スモーク排出量との関係で制限を受ける中での供給可能な最大の燃料噴射量を、上記燃料噴射量目標値以下の範囲内で定めるようにしている。
[Characteristics of Embodiment 1]
In the system of the present embodiment described above, during acceleration, the
ところで、低負荷域からの加速時には、過給圧Pimが不足するために、目標量の空気を筒内に吸入させることが難しい。ディーゼル機関などの圧縮着火式内燃機関における加速性能の良し悪しは、主として、加速時にどれだけの量の燃料を噴射することが可能であるかどうかに関わってくる。しかしながら、加速時における燃料噴射量の増量は、スモーク排出量との関係で制約を受けてしまう。従って、スモーク排出量の増大を抑制しつつ、過給遅れを解消するためには、スモーク排出量を増やすことなく、加速時のなるべく早い段階において燃料噴射量を目標値にまで高められるようになっていることが望ましい。 By the way, at the time of acceleration from a low load region, the supercharging pressure Pim is insufficient, and therefore it is difficult to suck a target amount of air into the cylinder. The quality of acceleration performance in a compression ignition internal combustion engine such as a diesel engine is mainly related to how much fuel can be injected during acceleration. However, the increase in the fuel injection amount during acceleration is restricted by the relationship with the smoke emission amount. Therefore, in order to eliminate the supercharging delay while suppressing the increase in the smoke emission amount, the fuel injection amount can be increased to the target value at the earliest possible stage of acceleration without increasing the smoke emission amount. It is desirable that
また、スワールを強くすることには、スモーク排出効果があることは知られているが、運転状態によっては、スワールを強くすることで吸入空気量gnが減少し、逆にスモーク排出量が増加してしまう場合がある。従って、スモーク排出量の増大を抑制しつつ、過給遅れを解消するうえでは、この点についても、配慮する必要がある。 In addition, it is known that strengthening the swirl has a smoke discharge effect, but depending on the operating conditions, increasing the swirl decreases the intake air amount gn and conversely increases the smoke discharge amount. May end up. Therefore, it is necessary to consider this point in order to eliminate the delay in supercharging while suppressing the increase in smoke emission.
図4は、スワール比と吸入空気量gnとの関係で、スモーク排出量が等しくなる等スモーク曲線を表した図である。尚、図4は、燃料噴射量が一定値とされた条件下での関係を示すものである。図4に示すように、等スモーク曲線は、吸入空気量gnが比較的少ない領域では、吸入空気量gnの変化に対するスワール比の変化が大きいという傾向を有し、また、吸入空気量gnが比較的多い領域では、吸入空気量gnの変化に対するスワール比の変化が小さいという傾向を有している。また、スモーク排出量は、吸入空気量gnおよびスワール比がともに増える方向に向かうにつれ、小さくなるという傾向を有している。 FIG. 4 is a diagram showing an equal smoke curve in which the smoke discharge amount becomes equal in relation to the swirl ratio and the intake air amount gn. FIG. 4 shows the relationship under the condition that the fuel injection amount is a constant value. As shown in FIG. 4, the equal smoke curve has a tendency that the swirl ratio changes greatly with respect to the change in the intake air amount gn in the region where the intake air amount gn is relatively small, and the intake air amount gn is compared. There is a tendency that the change of the swirl ratio with respect to the change of the intake air amount gn is small in a moderately large region. Further, the smoke discharge amount tends to decrease as the intake air amount gn and the swirl ratio both increase.
図4中に白丸で表された「初期点」は、加速開始時の運転状態を、吸入空気量gnとスワール比との関係で示したものである。そして、図4中に白丸で表された「目標点」は、今回の加速時における目標運転状態を、吸入空気量gnとスワール比との関係で示したものである。加速時には、図4に示すように、運転者からの加速要求度合いに応じた加速目標点に向けて、吸入空気量gnおよびスワール比が増やされていくことになる。 The “initial point” represented by a white circle in FIG. 4 indicates the operating state at the start of acceleration in relation to the intake air amount gn and the swirl ratio. A “target point” represented by a white circle in FIG. 4 indicates the target operating state at the time of the current acceleration in relation to the intake air amount gn and the swirl ratio. At the time of acceleration, as shown in FIG. 4, the intake air amount gn and the swirl ratio are increased toward the acceleration target point corresponding to the degree of acceleration request from the driver.
本実施形態のシステムでは、スモーク排出量を増やすことなく、加速時のなるべく早い段階において燃料噴射量を目標値にまで高められるように、加速時における吸入空気量gnおよびスワール比を制御できるようにした点に特徴を有している。以下、その具体的な手法について説明する。 In the system of the present embodiment, the intake air amount gn and the swirl ratio at the time of acceleration can be controlled so that the fuel injection amount can be increased to the target value at the earliest possible stage of acceleration without increasing the smoke emission amount. It has the feature in the point. The specific method will be described below.
図4に示す等スモーク曲線によれば、吸入空気量gnが比較的少ない領域においては、スワール比を高めるよりも吸入空気量gnを高める方がスモーク排出量の低減効果が大きくなることが判る。この傾向は、吸入空気量gnが比較的少ない領域であって、スワール比が比較的高い領域に上記初期点がある場合に顕著である。また、吸入空気量gnが比較的少ない領域であって、スワール比がそれほど高くない領域に上記初期点がある場合であっても、そのような吸入空気量gnが少ない領域下でスワール比を高めることは、既述したように、吸入空気量gnの減少を招き、図4でいえば、運転領域が初期点に対して左上側に移行することとなり、却って、スモーク排出量を増やしてしまう。このことからも、吸入空気量gnが比較的少ない領域下においてスモーク排出量を効率良く減らすためには、スワール比の制御ではなく、吸入空気量gnの制御の方が有効であるといえる。つまり、このような吸入空気量gnが比較的少ない領域下では、スモーク排出量の変化は、スワール比ではなく、吸入空気量gnによって律速されることとなる。 According to the equal smoke curve shown in FIG. 4, it can be seen that in a region where the intake air amount gn is relatively small, increasing the intake air amount gn increases the effect of reducing the smoke discharge amount rather than increasing the swirl ratio. This tendency is remarkable when the initial point is in a region where the intake air amount gn is relatively small and the swirl ratio is relatively high. Further, even when the initial point is in a region where the intake air amount gn is relatively small and the swirl ratio is not so high, the swirl ratio is increased under such a region where the intake air amount gn is small. As described above, this leads to a decrease in the intake air amount gn. In FIG. 4, the operation region shifts to the upper left side with respect to the initial point, and on the contrary, the smoke discharge amount is increased. From this, it can be said that the control of the intake air amount gn, rather than the control of the swirl ratio, is more effective for efficiently reducing the smoke discharge amount in a region where the intake air amount gn is relatively small. That is, under such a region where the intake air amount gn is relatively small, the change in the smoke discharge amount is limited by the intake air amount gn, not the swirl ratio.
そこで、本実施形態では、加速時には、先ず、スワール比の制御を禁止した状態で吸入空気量gnを増量させていくようにした(図4中に符号「A」を付して示す「空気量アップ期間」)。ここでの吸入空気量gnの増量は、後述するように、吸気可変動弁機構40等による吸気弁等のバルブタイミングの制御によって実行される。
Therefore, in this embodiment, at the time of acceleration, first, the intake air amount gn is increased in a state where the control of the swirl ratio is prohibited (the “air amount” indicated by the reference “A” in FIG. 4). Up period "). The increase in the intake air amount gn here is executed by controlling the valve timing of the intake valve or the like by the intake
また、図4に示す等スモーク曲線によれば、吸入空気量gnが比較的多い領域においては、吸入空気量gnを高めるよりもスワール比を高める方がスモーク排出量の低減効果が大きくなることが判る。つまり、吸入空気量gnが比較的多い領域下では、スモーク排出量の変化は、吸入空気量gnではなく、スワール比によって律速されることになる。 Further, according to the equal smoke curve shown in FIG. 4, in a region where the intake air amount gn is relatively large, increasing the swirl ratio rather than increasing the intake air amount gn increases the effect of reducing the smoke discharge amount. I understand. That is, under a region where the intake air amount gn is relatively large, the change in the smoke discharge amount is limited by the swirl ratio, not the intake air amount gn.
そこで、本実施形態では、実吸入空気量gnが吸入空気量の目標値gntrgに対した所定の割合にまで達した後は、スワール比を高めるようにした(図4中に符号「B」を付して示す「スワールアップ期間」)。そして、このスワールアップ期間では、スワール比の増大に伴って、燃料噴射量目標値に向けて燃料噴射量を増量するようにした。ここでのスワール比の制御は、吸気可変動弁機構40によって、同一気筒内に配置された2つの吸気弁のリフト量に与える差の大きさの制御によって実現される。
Therefore, in the present embodiment, the swirl ratio is increased after the actual intake air amount gn reaches a predetermined ratio with respect to the target value gntrg of the intake air amount (reference sign “B” in FIG. 4). "Swirl up period"). In the swirl-up period, the fuel injection amount is increased toward the fuel injection amount target value as the swirl ratio increases. The control of the swirl ratio here is realized by controlling the magnitude of the difference given to the lift amount of the two intake valves arranged in the same cylinder by the intake
上記スワールアップ期間の終点は、加速目標点での燃料噴射量目標値と同等の燃料噴射量に達した点であるとともに、この終点は、言い換えれば、当該燃料噴射量目標値と同量の燃料を噴射したときのスモーク排出量が内燃機関10を加速目標点に制御した場合のスモーク排出量と同一となる値にまでスワール比が高められた点である。
The end point of the swirl-up period is the point where the fuel injection amount equivalent to the fuel injection amount target value at the acceleration target point is reached, and in other words, this end point is the same amount of fuel as the fuel injection amount target value. This is the point that the swirl ratio is increased to a value at which the smoke emission amount when the engine is injected is the same as the smoke emission amount when the
更に本実施形態では、スワール比の増大とともに燃料噴射量が目標値に達した後は、吸入空気量gnが目標値gntrgに達するまで、燃料噴射量を一定値に維持させた状況の下で、スモーク排出量を一定値に維持させながらスワール比を下げるようにした(図4中に符号「C」を付して示す「等スモーク制御期間」)。 Further, in the present embodiment, after the fuel injection amount reaches the target value as the swirl ratio increases, the fuel injection amount is maintained at a constant value until the intake air amount gn reaches the target value gntrg. The swirl ratio was lowered while maintaining the smoke discharge amount at a constant value (“equal smoke control period” indicated by the symbol “C” in FIG. 4).
図5は、一般的なターボ過給機付きディーゼル機関における加速時の制御を示すタイムチャートであり、図6は、本実施形態における加速時の特徴的な制御を、図5に示す一般的な制御と比較しながらに説明するためのタイムチャートである。図5に示すように、一般的なターボ過給機付きディーゼル機関においては、アクセルペダルの踏み込みによって加速要求が検知されると(時刻t0)、そのアクセル操作により要求された運転状態を定める各種の制御パラメータ(過給圧Pim、吸入空気量gn、燃料噴射量)の目標値がそれぞれ設定される。そして、加速時には、目標運転状態となるように、燃料噴射量(≒トルク)が目標値となるように増量されていく。その際、燃料噴射量は、吸入空気量gn(過給圧Pim)との関係に基づいて、スモーク排出量が所定の制限値を超えない範囲内で増量されていく。そのような燃料噴射量の増量に伴い、過給圧Pimや吸入空気量gnが目標値に近づいていく。 FIG. 5 is a time chart showing control during acceleration in a typical turbocharged diesel engine, and FIG. 6 shows characteristic control during acceleration in the present embodiment shown in FIG. It is a time chart for demonstrating, comparing with control. As shown in FIG. 5, in a typical turbocharged diesel engine, when an acceleration request is detected by depressing an accelerator pedal (time t0), various types of driving conditions required by the accelerator operation are determined. Target values of control parameters (supercharging pressure Pim, intake air amount gn, fuel injection amount) are set. Then, at the time of acceleration, the fuel injection amount (≈torque) is increased so as to reach the target value so that the target operation state is achieved. At this time, the fuel injection amount is increased within a range in which the smoke discharge amount does not exceed a predetermined limit value based on the relationship with the intake air amount gn (supercharging pressure Pim). As the fuel injection amount increases, the supercharging pressure Pim and the intake air amount gn approach the target values.
これに対し、上述した本実施形態の手法では、先ず、バルブタイミングの制御によって吸入空気量gnが増量される。その結果、図6(C)に示すように、吸入空気量gnの増量によってスモーク排出量に余裕が出た分だけ、図5に示す例に比して、燃料噴射量が増量される。時刻t1は、図4を参照して説明した空気量アップ期間からスワールアップ期間への切り換え時点を示している。 In contrast, in the method of the present embodiment described above, first, the intake air amount gn is increased by controlling the valve timing. As a result, as shown in FIG. 6 (C), the fuel injection amount is increased as compared with the example shown in FIG. 5 by the amount of allowance for the smoke discharge amount due to the increase in the intake air amount gn. Time t1 indicates the switching time point from the air amount increase period described with reference to FIG. 4 to the swirl up period.
本実施形態の手法では、図6(E)に示すように、時刻t1が到来した場合には、徐々にスワール比を高める手法(破線参照)とは異なり、スワール比を、目標燃料噴射量と同量の燃料を噴射したときのスモーク排出量が内燃機関10を加速時の目標運転状態に制御した場合のスモーク排出量と同一となる値にまで、速やかに高めていく。燃料噴射量は、時刻t1〜t2までのスワールアップ期間においても、図6(C)に示すように、スワール比が高められることによってスモーク排出量に余裕が出た分だけ、図5に示す例に比して、燃料噴射量が増量される。
In the method of this embodiment, as shown in FIG. 6E, when the time t1 arrives, unlike the method of gradually increasing the swirl ratio (see the broken line), the swirl ratio is calculated as the target fuel injection amount. The smoke emission amount when the same amount of fuel is injected is quickly increased to a value that is the same as the smoke emission amount when the
そして、本実施形態の手法では、時刻t2においてスワールアップ期間が終了した後は、吸入空気量gnが目標値gntrgに達するまでの間(時刻t2〜t3までの等スモーク制御期間)、燃料噴射量を一定値に維持させた状況の下で、スモーク排出量が一定値のままとなるようにしながらスワール比を下げていく。 In the method of the present embodiment, after the swirl-up period ends at time t2, the fuel injection amount is maintained until the intake air amount gn reaches the target value gntrg (equal smoke control period from time t2 to t3). The swirl ratio is lowered while keeping the smoke emission amount at a constant value under the condition that is maintained at a constant value.
[実施の形態1における具体的処理]
図7は、ECU50が内燃機関10の加速時に実行するルーチンのフローチャートである。より具体的には、本ルーチンは、運転者によるアクセルペダルの踏み込み(加速要求)が検知された場合に起動されるルーチンであるものとする。
[Specific Processing in Embodiment 1]
FIG. 7 is a flowchart of a routine that the
図7に示すルーチンでは、先ず、エアフローメータ36により検出される実吸入空気量gnと吸入空気量目標値gntrgとの比であるgn/gntrgが算出される(ステップ100)。吸入空気量目標値gntrgは、アクセル操作により要求された目標運転状態における吸入空気量であり、ECU50が記憶するマップによって取得される。また、この吸入空気量目標値gntrgは、スモーク排出量の許容値を考慮して定められた値である。このような吸入空気量目標値gntrgと実吸入空気量gnとの関係を示すgn/gntrgを用いた手法によれば、実吸入空気量gnが吸入空気量目標値gntrgに対してどれくらいの割合になったかを調べることによって、現時点のスモーク排出量がどれくらいになるかを把握することができる。
In the routine shown in FIG. 7, first, gn / gntrg, which is the ratio between the actual intake air amount gn detected by the
次に、上記の吸入空気量の比gn/gntrgが所定値C1より小さいか否かが判別される(ステップ102)。所定値C1は、スモーク排出量の変化が吸入空気量gnおよびスワール比のどちらで律速される領域に、現在の実吸入空気量gnがあるかを判別できるような値として予め設定されたものである。 Next, it is determined whether or not the intake air amount ratio gn / gntrg is smaller than a predetermined value C1 (step 102). The predetermined value C1 is set in advance as a value so that it is possible to determine whether the current actual intake air amount gn is in the region where the change in the smoke discharge amount is controlled by the intake air amount gn or the swirl ratio. is there.
上記ステップ102においてgn/gntrg<C1が成立すると判定される間は、スモーク排出量の変化が吸入空気量gnで律速される領域であると判断され、スワールの制御が禁止された状態で、吸入空気量gnが最大となるように、吸排気弁のバルブタイミングが選択される(ステップ104)。より具体的には、本ステップ104では、吸入空気量gnが最大となるように吸排気弁を制御する一例として、吸気可変動弁機構40によって吸気弁の閉じ時期が下死点に近い位置となるように進角されるとともに、排気可変動弁機構42によって排気弁の開き時期が所定量だけ進角される。このような吸気弁の早閉じ制御によれば、加速の初期段階である低エンジン回転数領域において、吸気の吹き返しを無くすことで吸入空気量gnを最大とすることができる。また、排気弁の早開き制御によれば、ターボ過給機のタービンに供給される排気エネルギを高めることで、過給効果を高めることができる。
While it is determined in
一方、上記ステップ102においてgn/gntrg<C1が不成立であると判定された場合には、次いで、gn/gntrgが上記所定値C1となったか否かが判別され(ステップ106)、gn/gntrg=C1が成立した場合には、スモーク排出量の変化が吸入空気量gnではなく、スワール比で律速される領域に切り替わったものと判断され、この場合には、その比率を保ったままで、スワールアップできるような吸気弁のバルブタイミングが選択されるとともに、スワール比の増大に伴って、燃料噴射量がその目標値に達するまで増量される(ステップ108)。より具体的には、本ステップ108では、スワールアップできるように吸気弁を制御する一例として、吸気可変動弁機構40によって、吸気弁の片弁早閉じ制御が実行される。
On the other hand, if it is determined in
次に、現在のスワール比が所定値C2と等しくなるまで高められたか否かが判別される(ステップ110)。所定値C2は、目標燃料噴射量と同量の燃料を噴射したときのスモーク排出量が内燃機関10を上記加速目標点に制御した場合のスモーク排出量と同一となる値にまで、スワール比が高められたか否かを判別できるように予め設定された値である。尚、本ステップ110においては、上記のような処理に代えて、燃料噴射量がその目標値に達するまでスワール比を高められたかどうかを判別するようにしてもよい。
Next, it is determined whether or not the current swirl ratio has been increased until it becomes equal to the predetermined value C2 (step 110). The predetermined value C2 is such that the swirl ratio is such that the smoke emission amount when the same amount of fuel as the target fuel injection amount is injected is the same as the smoke emission amount when the
上記ステップ110において、現在のスワール比=C2が成立すると判定された場合には、燃費を優先して、スワール比を下げる側に吸気弁のバルブタイミングが制御される(ステップ112)。より具体的には、本ステップ112では、吸気可変動弁機構40によって、吸気弁の片弁早閉じ制御における早閉じ側の吸気弁の閉じ時期と、他方の吸気弁の閉じ時期との差が小さくなるように制御されていく。
このステップ112の処理による吸気弁の制御は、実吸入空気量gnが吸入空気量目標値gntrgに達するまで実行される(ステップ114)。
If it is determined in
The control of the intake valve by the processing of
以上説明した図7に示すルーチンによれば、吸入空気量の比gn/gntrgが所定値C1に達するまでの間は、つまり、スモーク排出量の変化がスワール比ではなく吸入空気量gnで律速されると判断される間は、スワールアップが禁止され、吸入空気量gnの増量が優先される。そして、吸入空気量の比gn/gntrgが所定値C1に達してから、つまり、スモーク排出量の変化が吸入空気量gnではなくスワール比で律速される領域に切り替わったと判断されるようになってから、スワールアップが実行される。 According to the routine shown in FIG. 7 described above, until the intake air amount ratio gn / gntrg reaches the predetermined value C1, that is, the change in the smoke discharge amount is controlled by the intake air amount gn instead of the swirl ratio. During the determination, swirl-up is prohibited and priority is given to increasing the intake air amount gn. Then, after the ratio gn / gntrg of the intake air amount reaches the predetermined value C1, it is determined that the change of the smoke discharge amount has been switched to the region controlled by the swirl ratio instead of the intake air amount gn. The swirl up is executed.
このため、燃料噴射量が一定条件下での等スモーク曲線(図4参照)からも判るように、加速時に、初期点から加速目標点に向かう際に、加速目標点におけるスモーク排出量と同じ量のスモーク排出量となる領域(吸入空気量gnおよびスワール比)にまで最短で(理想的なラインで)到達できるように、吸入空気量gnとスワール比を制御することができる。 For this reason, as can be seen from an equal smoke curve (see FIG. 4) under a constant fuel injection amount, when accelerating, the same amount as the smoke emission amount at the acceleration target point when moving from the initial point to the acceleration target point. It is possible to control the intake air amount gn and the swirl ratio so that the region (intake air amount gn and swirl ratio) of the smoke discharge amount can be reached in the shortest (ideal line).
次に、図8を参照して、上記図7に示すルーチンの制御を適用することで、加速時に燃料噴射量を迅速に目標値に高められる理由について説明する。
図8は、スモーク排出量が一定となる条件下における等燃料噴射量曲線を、吸入空気量gnとスワール比との関係で表した図である。図8に示す等燃料噴射量曲線によれば、吸入空気量gnが比較的少ない領域では、燃料噴射量を増量するためには、吸入空気量gnを高める方がスワール比を高めるよりも有効となる(すなわち、燃料噴射量の変化(増量可能代)が吸入空気量gnで律速される)。また、吸入空気量gnが比較的多い領域では、燃料噴射量を増量するためには、スワール比を高める方が吸入空気量gnを高めるよりも有効となる(すなわち、燃料噴射量の変化(増量可能代)がスワール比で律速される)。
Next, the reason why the fuel injection amount can be quickly increased to the target value during acceleration by applying the control of the routine shown in FIG. 7 will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is a diagram showing an equal fuel injection amount curve under a condition in which the smoke discharge amount is constant, in a relationship between the intake air amount gn and the swirl ratio. According to the equal fuel injection amount curve shown in FIG. 8, in the region where the intake air amount gn is relatively small, increasing the intake air amount gn is more effective than increasing the swirl ratio in order to increase the fuel injection amount. (That is, the change in fuel injection amount (allowable increase amount) is limited by the intake air amount gn). Further, in a region where the intake air amount gn is relatively large, increasing the swirl ratio is more effective than increasing the intake air amount gn in order to increase the fuel injection amount (that is, the change in fuel injection amount (increase Possible) is limited by the swirl ratio).
加速時における本実施形態の吸入空気量gnおよびスワール比の制御(図7に示すルーチンの処理)の結果を、スモーク排出量が一定となる条件下における等燃料噴射量曲線上に表すと、図8のようになる。燃料噴射量は、加速時(過渡時)においては、スモーク排出量が所定の許容値を超えない範囲内で可能な限り多くなるように制御される。上記ルーチンの制御が適用された場合には、加速初期の吸入空気量gnが比較的少ない領域では、吸入空気量gnの上昇とともに徐々に燃料噴射量が増やされていく。そして、燃料噴射量を増量するうえで、スワール比を高めることが有効な領域(燃料噴射量の変化(増量可能代)がスワール比で律速される領域)になってから、燃料噴射量が加速時の目標値になるまで増量されていく。このように、上記ルーチンの処理によれば、加速時に、初期点から加速目標点に向かう際に、スモーク排出量の増大を抑制しつつ、目標燃料噴射量にまで最短で(理想的なラインで)到達できるように、吸入空気量gnとスワール比を制御することができる。 When the result of the control of the intake air amount gn and the swirl ratio (processing of the routine shown in FIG. 7) of the present embodiment at the time of acceleration is represented on an equal fuel injection amount curve under the condition that the smoke discharge amount is constant, FIG. It becomes like 8. The fuel injection amount is controlled so as to increase as much as possible within a range in which the smoke discharge amount does not exceed a predetermined allowable value during acceleration (transition). When the control of the above routine is applied, the fuel injection amount is gradually increased as the intake air amount gn increases in a region where the intake air amount gn at the initial stage of acceleration is relatively small. In order to increase the fuel injection amount, it becomes effective to increase the swirl ratio (region where the change in fuel injection amount (allowable increase amount) is limited by the swirl ratio), and then the fuel injection amount accelerates. The amount is increased until the target value is reached. Thus, according to the processing of the above routine, during the acceleration, the increase in the smoke emission amount is suppressed when moving from the initial point to the acceleration target point, and the target fuel injection amount is minimized (with an ideal line). ) The intake air amount gn and swirl ratio can be controlled so that they can be reached.
更に、上記ルーチンによれば、燃料噴射量が上記加速目標点における目標燃料噴射量と同じとなった後に、吸入空気量gnおよびスワール比が加速目標点に達するまでの間は、燃料噴射量を一定とする条件下で等スモーク排出量に維持されるように、スワール比が下げられていく(図4、8参照)。このような処理によれば、加速時に目標とする燃料噴射量が一旦得られた後に、その燃料噴射量(≒トルク)を維持しつつ、ポンプ損失を減らせるようになる。このため、加速遅れの解消とスモーク排出量の抑制との両立を図ったうえで、無駄な燃料消費を低減させることができる。 Further, according to the routine, after the fuel injection amount becomes the same as the target fuel injection amount at the acceleration target point, the fuel injection amount is reduced until the intake air amount gn and the swirl ratio reach the acceleration target point. The swirl ratio is lowered so as to maintain an equal amount of smoke discharged under constant conditions (see FIGS. 4 and 8). According to such processing, after a target fuel injection amount is obtained at the time of acceleration, the pump loss can be reduced while maintaining the fuel injection amount (≈torque). For this reason, wasteful fuel consumption can be reduced while achieving both the elimination of acceleration delay and the suppression of smoke emission.
次に、図9を参照して、上記図7に示すルーチンの制御を適用することで、加速時に過給遅れを効率良く解消できる理由について説明する。
図9は、スモーク排出量が一定となる条件下における等過給圧曲線を、吸入空気量gnとスワール比との関係で表した図である。図9に示すように、スモーク排出量が一定となる条件下における等過給圧曲線は、図8に示すスモーク排出量が一定となる条件下における等燃料噴射量曲線と同様の傾向を有するものとして表すことができる。図9には、等過給圧曲線上に、上記図7に示すルーチンの処理の結果が表されている。この図9から判るように、上記ルーチンの処理によれば、内燃機関10の過給圧Pimを、加速目標点における過給圧目標値に短時間で(理想的なラインで)到達させることができる。
Next, with reference to FIG. 9, the reason why the supercharging delay can be efficiently eliminated by applying the control of the routine shown in FIG. 7 will be described.
FIG. 9 is a diagram showing an equal supercharging pressure curve under a condition in which the smoke discharge amount is constant in relation to the intake air amount gn and the swirl ratio. As shown in FIG. 9, the equal boost pressure curve under the condition where the smoke discharge amount is constant has the same tendency as the equal fuel injection amount curve under the condition where the smoke discharge amount is constant as shown in FIG. Can be expressed as FIG. 9 shows the result of the routine processing shown in FIG. 7 on the equal supercharging pressure curve. As can be seen from FIG. 9, according to the processing of the above routine, the supercharging pressure Pim of the
以上説明したように、加速時における本実施形態の吸入空気量gnとスワール比の制御によれば、内燃機関10の運転状態が初期点から加速目標点に向かう際に、等スモーク曲線に基づいて、スモーク排出量を最も効率良く抑制した径路で、吸入空気量gnとスワール比を制御することができる(図4参照)。スモーク排出量が抑制された状況下では、スモーク排出量が許容レベルとなるまでの燃料噴射量の増量代が大きくなる。従って、本実施形態の制御によれば、加速中の燃料噴射量を最短で目標燃料噴射量に到達させることができ(図8参照)、これにより、スモーク排出量を抑制しつつ、過給遅れを良好に解消することができる(図9参照)。
As described above, according to the control of the intake air amount gn and the swirl ratio of the present embodiment at the time of acceleration, when the operating state of the
ところで、上述した実施の形態1においては、実吸入空気量gnと吸入空気量目標値gntrgの比であるgn/gntrgを所定値C1と比較することにより、空気量アップ期間とスワールアップ期間との切り換え点を、つまり、スモーク排出量の変化が吸入空気量gnおよびスワール比のどちらで律速されるかの判別点を、取得するようにしている。しかしながら、本発明はこのような手法に限らず、例えば、上記図4に示すような燃料噴射量が一定となる条件下での等スモーク曲線を吸入空気量gnとスワール比との関係で定めたマップや、上記図8、9に示すようなスモーク排出量が一定となる条件下での等燃料噴射量曲線または等過給圧曲線を吸入空気量gnとスワール比との関係で定めたマップなどを、ECU50に記憶させておき、そのようなマップを参照して、空気量アップ期間とスワールアップ期間とを切り換えるようにしてもよい。
By the way, in the first embodiment described above, by comparing gn / gntrg, which is the ratio of the actual intake air amount gn and the intake air amount target value gntrg, with a predetermined value C1, the air amount up period and swirl up period are The switching point, that is, the determination point for determining whether the change in the smoke discharge amount is controlled by the intake air amount gn or the swirl ratio is acquired. However, the present invention is not limited to such a method. For example, an equal smoke curve under a condition where the fuel injection amount is constant as shown in FIG. 4 is defined by the relationship between the intake air amount gn and the swirl ratio. A map or a map in which the equal fuel injection amount curve or the equal supercharging pressure curve under the condition that the smoke discharge amount is constant as shown in FIGS. 8 and 9 is defined by the relationship between the intake air amount gn and the swirl ratio May be stored in the
また、上述した実施の形態1においては、吸入空気量の比gn/gntrgが所定値C1に達するまでの間は、吸気可変動弁機構40等を用いて、吸入空気量gnが最大となるように、吸排気弁のバルブタイミングを選択するようにしている。しかしながら、吸気可変動弁機構40等の吸入空気量gnを制御するための空気量制御手段を備えていないシステムであっても、本発明の対象となり得る。すなわち、そのようなシステムであっても、スワール比を制御するスワール制御手段を備えるシステムであれば、吸入空気量の比gn/gntrgが所定値C1に達するまでの間は、スワール比を高めるような制御を禁止するようにしてもよい。そして、吸入空気量gnがある程度上がるのを待ってから、つまり、吸入空気量の比gn/gntrgが所定値C1に達した場合に、スワール比を高めるようにしてもよい。このような手法によれば、吸入空気量gnの上昇を待たずにスワールアップを行う手法に比して、加速時に、より早い段階で目標燃料噴射量にまで燃料噴射量を高めることができるようになる。
In the first embodiment described above, the intake air amount gn is maximized using the intake
また、上述した実施の形態1においては、加速初期の「空気量アップ期間」では、スワール比の制御を禁止するようにしている、つまり、吸入空気量gnの変化に伴うスワール比の変化を成り行きに任せている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、当該「空気量アップ期間」では、スワール比が一定になるように制御してもよく、更には、吸入空気量gnの増量をスワール比の調整よりも優先してさえいれば、スワール比の制御を行うものであってもよい。 In the first embodiment described above, the swirl ratio control is prohibited during the “air amount increase period” in the initial stage of acceleration. That is, the change in the swirl ratio accompanying the change in the intake air amount gn is achieved. I leave it to you. However, the present invention is not limited to this, and in the “air amount increase period”, the swirl ratio may be controlled to be constant, and further, the increase in the intake air amount gn is increased to the swirl ratio. The swirl ratio may be controlled as long as priority is given to the adjustment.
また、上述した実施の形態1においては、加速時の「スワールアップ期間」では、吸入空気量の比gn/gntrgを一定に保ったままでスワール比を高めるようにしている。しかしながら、本発明において、加速時に、スモーク排出量などの変化がスワール比で律速される(すなわち、吸入空気量gnの増量に比してスワールアップが得策である)と判断された場合には、スワール比を高めることを吸入空気量gnの増量よりも優先してさえいれば、吸入空気量gnの増量を伴わせてもよい。 In the first embodiment described above, in the “swirl-up period” during acceleration, the swirl ratio is increased while the intake air amount ratio gn / gntrg is kept constant. However, in the present invention, when it is determined at the time of acceleration that a change in smoke emission amount is limited by the swirl ratio (that is, swirl up is better than an increase in the intake air amount gn), As long as priority is given to increasing the swirl ratio over increasing the intake air amount gn, an increase in the intake air amount gn may be accompanied.
また、上述した実施の形態1における図7に示すルーチンにおいては、吸入空気量の比gn/gntrgの大きさの判別に用いる所定値C1が1より小さい値に設定された例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、加速時の目標運転状態(加速目標点)の状態によっては、上記所定値C1が1とされる場合があってもよい。つまり、スモーク排出量などの変化が吸入空気量gnで律速される領域内に加速時の吸入空気量目標値gntrgがある場合には、当該吸入空気量目標値gntrgに達するまでの間、スワール比の制御を禁止して吸入空気量gnを増量させるようにしてもよい。 In the routine shown in FIG. 7 in the first embodiment described above, an example is shown in which the predetermined value C1 used to determine the magnitude of the intake air amount ratio gn / gntrg is set to a value smaller than 1. The present invention is not limited to this, and the predetermined value C1 may be set to 1 depending on the state of the target operation state (acceleration target point) during acceleration. In other words, if there is an intake air amount target value gntrg at the time of acceleration in a region where changes such as smoke discharge rate are controlled by the intake air amount gn, the swirl ratio is reached until the intake air amount target value gntrg is reached. This control may be prohibited to increase the intake air amount gn.
尚、上述した実施の形態1においては、吸気弁の片弁早閉じ制御を行う吸気可変動弁機構40が前記第1または第2の発明における「スワール制御手段」に相当している。また、ECU50が、上記ステップ100の処理を実行することにより前記第1または第3の発明における「目標空気量取得手段」が、上記ステップ102および104の処理を実行することにより前記第1、第2または第3の発明における「第1優先制御手段」が、上記ステップ106および108の処理を実行することにより前記第1、第2または第3の発明における「第2優先制御手段」が、それぞれ実現されている。
また、ECU50が上記ステップ102および106の処理を実行することにより前記第2の発明における「律速状況判別手段」が実現されている。
また、ECU50が上記ステップ104の処理を実行することにより前記第4の発明における「スワール調整制限手段」が実現されている。
また、ECU50が、アクセル操作に伴う加速時の目標運転状態における燃料噴射量目標値を所定のマップに従って取得することにより前記第1、第3、第4または第6の発明における「目標噴射量取得手段」が、上記ステップ108の処理を実行することにより前記第1または第4の発明における「噴射量増量手段」が、上記ステップ108および110の処理を実行することにより前記第1、第3、第4または第6の発明における「スワール比増大手段」が、それぞれ実現されている。
また、ECU50が上記ステップ110〜114の処理を実行することにより前記第6または第8の発明における「スワール比低減手段」が実現されている。
また、吸気可変動弁機構40が前記第9の発明における「空気量制御手段」に相当している。
In the first embodiment described above, the intake
Further, the “rate-determining state determining means” in the second aspect of the present invention is realized by the
Further, the “swirl adjustment limiting means” according to the fourth aspect of the present invention is realized by the
Further, the
Further, the “swirl ratio reducing means” in the sixth or eighth aspect of the present invention is realized by the
The intake
実施の形態2.
次に、図10を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
本実施形態のシステムは、図1乃至図3に示すハードウェア構成を用いて、ECU50に図7に示すルーチンに代えて後述する図10に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The system of the present embodiment can be realized by causing the
[実施の形態2の特徴]
上述した実施の形態1においては、加速時の初期段階、より具体的には、吸入空気量の比gn/gntrgが所定値C1より小さくなる期間(空気量アップ期間)では、吸入空気量gnを増量させるために、吸気弁の早閉じ制御に加え、排気弁の早開き制御を行うようにしている。これに対し、本実施形態のシステムは、排気弁の早開き制御を行う期間が、上記所定値C1に比して小さな値に設定された所定値C3よりも吸入空気量の比gn/gntrgが小さい場合に制限されている点に特徴を有している。
[Features of Embodiment 2]
In the first embodiment described above, the intake air amount gn is set at the initial stage of acceleration, more specifically, in the period when the intake air amount ratio gn / gntrg is smaller than the predetermined value C1 (the air amount up period). In order to increase the amount, in addition to the early closing control of the intake valve, the early opening control of the exhaust valve is performed. On the other hand, in the system of the present embodiment, the ratio gn / gntrg of the intake air amount is shorter than the predetermined value C3 set to a value smaller than the predetermined value C1 during the period for performing the early opening control of the exhaust valve. It is characterized in that it is limited to small cases.
図10は、上記の機能を実現するために、本実施の形態2においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図10において、図7に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
図10に示すルーチンでは、ステップ100において、吸入空気量の比gn/gntrgが算出された後、吸入空気量の比gn/gntrgが所定値C3より小さいか否かが判別される(ステップ200)。所定値C3は、上記のように、所定値C1より小さな値として予め設定されたものである。
FIG. 10 is a flowchart of a routine executed by the
In the routine shown in FIG. 10, after the intake air amount ratio gn / gntrg is calculated in
上記ステップ202においてgn/gntrg<C3が成立すると判定される間は、スワール比の制御が禁止された状態で、吸入空気量が最大となるように、吸排気弁のバルブタイミングが選択される(ステップ202)。より具体的には、本ステップ202では、吸気弁早閉じ制御と排気弁早開き制御とがともに実行される。
While it is determined in
一方、上記ステップ200においてgn/gntrg<C3が不成立であると判定された場合には、次いで、吸入空気量の比gn/gntrgが所定値C1より小さいか否かが判別される(ステップ102)。その結果、gn/gntrg<C1が成立すると判定される間は、スワール比の制御が禁止された状態で、吸入空気量gnを増量させるべく、吸気弁早閉じ制御のみが継続して実行され、排気弁早開き制御の実行は禁止される(ステップ204)。
尚、これ以降の処理は、上記図7に示すルーチンと同様であるため、ここではその詳細な説明を省略することとする。
On the other hand, if it is determined in
Since the subsequent processing is the same as the routine shown in FIG. 7, detailed description thereof will be omitted here.
上記図4の等スモーク曲線に示されるように、吸入空気量gnが比較的増えてくると、等スモーク曲線が横軸に対して平行に近くなる。つまり、そうなると、吸入空気量gnの変化に対するスモーク排出量変化の感度が低下する。このため、吸入空気量gnの増量は、燃料噴射量を短時間で増量するうえでは有効でなくなる。従って、吸入空気量gnが比較的増えてきた場合、すなわち、吸入空気量の比gn/gntrgが所定値C3以上となるように比較的大きくなってきた場合には、排気弁早開き制御を禁止したとしても、それが加速性能に与える影響は小さくなる。 As shown by the equal smoke curve in FIG. 4, when the intake air amount gn is relatively increased, the equal smoke curve becomes nearly parallel to the horizontal axis. That is, when this happens, the sensitivity of the smoke discharge amount change with respect to the change in the intake air amount gn decreases. For this reason, the increase in the intake air amount gn is not effective in increasing the fuel injection amount in a short time. Accordingly, when the intake air amount gn is relatively increased, that is, when the intake air amount ratio gn / gntrg is relatively large so as to be equal to or greater than the predetermined value C3, the exhaust valve early opening control is prohibited. Even if it does, the influence which it has on acceleration performance becomes small.
排気弁の早開き制御の実行は、既述したように、ターボ過給機22に供給される排気エネルギを高められるため、吸入空気量gnを増量されることができ、これにより、過給遅れの解消に役立つことができる。しかしながら、その一方で、排気弁の早開き制御は、膨張仕事が減少するため、燃費が悪化するという一面もある。
以上説明した図10に示すルーチンによれば、吸入空気量gnの増量によってスモーク排出量を効率良く低減できる効果の大きい領域に限って、排気弁の早開き制御が実行される。このため、過給遅れの解消と燃費改善とをバランス良く実現することができる。
The execution of the quick opening control of the exhaust valve, as described above, can increase the exhaust energy supplied to the
According to the routine shown in FIG. 10 described above, the quick opening control of the exhaust valve is executed only in the region where the effect of efficiently reducing the smoke discharge amount by increasing the intake air amount gn is achieved. For this reason, elimination of the supercharging delay and improvement of fuel consumption can be realized with a good balance.
ところで、上述した実施の形態2においては、吸入空気量の比gn/gntrgが所定値C3に達した後は、空気量アップ期間であっても、排気弁の早開き制御を禁止するようにしている。しかしながら、本発明は、このように排気弁の早開き制御を実行と禁止との間で択一的に変更する手法に限定されるものではなく、吸入空気量目標値gntrgに対する実吸入空気量gnの割合に応じて、排気弁の開きタイミングを制御するようにしてもよい。 By the way, in the second embodiment described above, after the intake air amount ratio gn / gntrg reaches the predetermined value C3, the exhaust valve early opening control is prohibited even during the air amount increase period. Yes. However, the present invention is not limited to the method of selectively changing the exhaust valve early opening control between execution and prohibition in this way, but the actual intake air amount gn with respect to the intake air amount target value gntrg. Depending on the ratio, the opening timing of the exhaust valve may be controlled.
尚、上述した実施の形態2においては、ECU50が上記ステップ100、200、202、102、および204の処理を実行することにより前記第11の発明における「排気弁早開き制御手段」が実現されている。
In the second embodiment described above, the
実施の形態3.
次に、図11を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。
本実施形態のシステムは、図1乃至図3に示すハードウェア構成を用いて、ECU50に図7に示すルーチンに代えて後述する図11に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 3 FIG.
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG.
The system of the present embodiment can be realized by causing the
[実施の形態3の特徴]
上述した実施の形態1においては、加速時の初期段階、より具体的には、吸入空気量の比gn/gntrgが所定値C1より小さくなる期間(空気量アップ期間)では、吸入空気量gnを増量させるために、吸気弁の早閉じ制御に加え、排気弁の早開き制御を行うようにしている。これに対し、本実施形態のシステムは、排気弁の早開き制御を行う気筒が、全気筒ではなく、ターボ過給機22に近い気筒のみに制限されている点に特徴を有している。
[Features of Embodiment 3]
In the first embodiment described above, the intake air amount gn is set at the initial stage of acceleration, more specifically, in the period when the intake air amount ratio gn / gntrg is smaller than the predetermined value C1 (the air amount up period). In order to increase the amount, in addition to the early closing control of the intake valve, the early opening control of the exhaust valve is performed. On the other hand, the system of this embodiment is characterized in that the cylinders that perform the quick opening control of the exhaust valves are limited to only the cylinders close to the
図11は、上記の機能を実現するために、本実施の形態3においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図11において、図7に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
図11に示すルーチンでは、ステップ100において、吸入空気量の比gn/gntrgが算出された後、ステップ102において、gn/gntrg<C1が成立すると判定される間は、スワールの制御が禁止された状態で、吸入空気量gnが最大となるように、以下のような手法で吸排気弁のバルブタイミングが選択される(ステップ300)。
FIG. 11 is a flowchart of a routine executed by the
In the routine shown in FIG. 11, after the intake air amount ratio gn / gntrg is calculated in
具体的には、本ステップ300では、全気筒において、吸気弁の早閉じ制御が実行されるとともに、ターボ過給機22に近い気筒(図1に示す構成においては、例えば#4気筒)のみで排気弁の早開き制御が実行される。尚、本ステップ300において排気弁の早開き制御が実行される気筒は、例えば#4気筒などの1つの気筒に限られず、ターボ過給機22に位置的に近い気筒であれば、例えば#3および#4気筒というように、全気筒を除く複数の気筒であってもよい。
尚、これ以降の処理は、上記図7に示すルーチンと同様であるため、ここではその詳細な説明を省略することとする。
Specifically, in
Since the subsequent processing is the same as the routine shown in FIG. 7, detailed description thereof will be omitted here.
排気弁の早開き制御を全気筒で行うことは、内燃機関10が発生させるトルクの減少につながり、燃料噴射量の増量でトルク低下を補償するため、燃費悪化を招く。また、燃料噴射量を増量することで、スモーク排出量も厳しくなる。これに対し、以上説明した図11に示すルーチンによれば、排気弁の早開き制御の実施気筒がターボ過給機22に近い気筒に限られることで、スモーク排出量の増大を抑制しつつ、排気弁の早開き制御によるターボ過給機22への排気エネルギの供給を効率良く行うことができる。このため、燃費悪化を最小限にしながら、過給の効果を最大限に得ることができる。
Performing the quick opening control of the exhaust valve in all cylinders leads to a decrease in torque generated by the
ところで、上述した実施の形態1乃至3においては、スワール比を制御するスワール制御手段の一例として、吸気片弁早閉じ制御を行う吸気可変動弁機構40を挙げているが、本発明におけるスワール制御手段は、これに限定されるものではなく、例えば、吸気通路内に配置されるバタフライ式のスワールコントロールバルブ(SCV)であってもよい。
また、吸入空気量gnを制御する空気量制御手段の一例として、吸気弁の早閉じ制御を行う吸気可変動弁機構40と排気弁の早開き制御を行う排気可変動弁機構42とを挙げているが、本発明における空気量制御手段は、これに限定されるものではなく、例えば、電動機によって強制的な過給を行うモータアシストターボ過給機や、可変ノズルの開度を変更することによって過給を制御する可変型ターボ過給機などであってもよい。
In the first to third embodiments described above, as an example of the swirl control means for controlling the swirl ratio, the intake
Further, as an example of the air amount control means for controlling the intake air amount gn, an intake
10 内燃機関
12 インジェクタ
18 排気通路
22 ターボ過給機
26 吸気通路
36 エアフローメータ
38 吸気圧力センサ
40 吸気可変動弁機構
42 排気可変動弁機構
50 ECU(Electronic Control Unit)
54 アクセル開度センサ
120 カム軸
122、222 駆動カム
130 可変機構
132 制御軸
230 固定機構
DESCRIPTION OF
54
Claims (12)
加速時の目標運転状態における吸入空気量目標値を取得する目標空気量取得手段と、
前記吸入空気量目標値に対する実吸入空気量が1を含む所定の割合に達するまでの間は、前記スワール制御手段によるスワール比の制御よりも吸入空気量が増量されることを優先して内燃機関を制御する第1優先制御手段と、
前記吸入空気量目標値に対する実吸入空気量が前記所定の割合に達した場合には、吸入空気量の増量よりも前記スワール制御手段によってスワール比を高めることを優先して内燃機関を制御する第2優先制御手段と、
加速時の目標運転状態における燃料噴射量目標値を取得する目標噴射量取得手段と、
を備え、
前記第2優先制御手段は、前記燃料噴射量目標値に向けて燃料噴射量を増量する噴射量増量手段と、燃料噴射量が前記燃料噴射量目標値と等しくなるまで、前記スワール制御手段によってスワール比を高めるスワール比増大手段とを含むことを特徴とする内燃機関の制御装置。 Swirl control means for controlling the swirl ratio;
Target air amount acquisition means for acquiring a target value of intake air amount in the target operation state at the time of acceleration;
Until the actual intake air amount with respect to the intake air amount target value reaches a predetermined ratio including 1, the internal combustion engine is given priority over increasing the intake air amount over the control of the swirl ratio by the swirl control means. First priority control means for controlling
When the actual intake air amount with respect to the intake air amount target value reaches the predetermined ratio, the internal combustion engine is controlled by giving priority to increasing the swirl ratio by the swirl control means rather than increasing the intake air amount. 2 priority control means;
Target injection amount acquisition means for acquiring a fuel injection amount target value in a target operation state at the time of acceleration;
Equipped with a,
The second priority control means includes an injection amount increasing means for increasing the fuel injection amount toward the fuel injection amount target value, and a swirl control means until the fuel injection amount becomes equal to the fuel injection amount target value. A control device for an internal combustion engine, comprising swirl ratio increasing means for increasing the ratio .
吸入空気量とスワール比との関係で定められた、等スモーク曲線、等燃料噴射量曲線、または等過給圧曲線に基づいて、内燃機関の運転領域が、スモーク排出量の変化、燃料噴射量の変化、または過給圧の変化が吸入空気量で律速される状況下にあるかスワール比で律速される状況下にあるかを判別する律速状況判別手段と、
スモーク排出量の変化、燃料噴射量の変化、または過給圧の変化が吸入空気量で律速されると判断された場合には、前記スワール制御手段によるスワール比の制御よりも吸入空気量が増量されることを優先して内燃機関を制御する第1優先制御手段と、
スモーク排出量の変化、燃料噴射量の変化、または過給圧の変化がスワール比で律速されると判断された場合には、吸入空気量の増量よりも前記スワール制御手段によってスワール比を高めることを優先して内燃機関を制御する第2優先制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 Swirl control means for controlling the swirl ratio;
Based on an equal smoke curve, an equal fuel injection amount curve, or an equal supercharging pressure curve determined by the relationship between the intake air amount and the swirl ratio, the operating range of the internal combustion engine is changed in the smoke emission amount, the fuel injection amount A rate-determining status determining means for determining whether the change in the pressure or the change in the supercharging pressure is in a status controlled by the intake air amount or the status controlled by the swirl ratio;
If it is determined that a change in smoke emission, a change in fuel injection, or a change in supercharging pressure is controlled by the intake air amount, the intake air amount is increased more than the control of the swirl ratio by the swirl control means. First priority control means for controlling the internal combustion engine with priority given to
If it is determined that a change in smoke emission, a change in fuel injection, or a change in supercharging pressure is controlled by the swirl ratio, the swirl ratio is increased by the swirl control means rather than the increase in the intake air amount. Second priority control means for controlling the internal combustion engine with priority given to
A control device for an internal combustion engine, comprising:
加速時の目標運転状態における吸入空気量目標値を取得する目標空気量取得手段と、
前記吸入空気量目標値に対する実吸入空気量が1を含む所定の割合に達するまでの間は、前記スワール制御手段によるスワール比の制御よりも吸入空気量が増量されることを優先して内燃機関を制御する第1優先制御手段と、
前記吸入空気量目標値に対する実吸入空気量が前記所定の割合に達した場合には、吸入空気量の増量よりも前記スワール制御手段によってスワール比を高めることを優先して内燃機関を制御する第2優先制御手段と、
加速時の目標運転状態における燃料噴射量目標値を取得する目標噴射量取得手段と、
を備え、
前記第2優先制御手段は、前記燃料噴射量目標値と同量の燃料を噴射したときのスモーク排出量が内燃機関を前記目標運転状態に制御した場合のスモーク排出量と等しくなるまで、前記スワール制御手段によってスワール比を高めるスワール増大手段を含むことを特徴とする内燃機関の制御装置。 Swirl control means for controlling the swirl ratio;
Target air amount acquisition means for acquiring a target value of intake air amount in the target operation state at the time of acceleration;
Until the actual intake air amount with respect to the intake air amount target value reaches a predetermined ratio including 1, the internal combustion engine is given priority over increasing the intake air amount over the control of the swirl ratio by the swirl control means. First priority control means for controlling
When the actual intake air amount with respect to the intake air amount target value reaches the predetermined ratio, the internal combustion engine is controlled by giving priority to increasing the swirl ratio by the swirl control means rather than increasing the intake air amount. 2 priority control means;
Target injection amount acquisition means for acquiring a fuel injection amount target value in a target operation state at the time of acceleration;
Equipped with a,
The second priority control means is configured so that the smoke emission amount when the same amount of fuel as the fuel injection amount target value is injected becomes equal to the smoke emission amount when the internal combustion engine is controlled to the target operation state. A control apparatus for an internal combustion engine, comprising swirl increasing means for increasing a swirl ratio by the control means .
前記第2優先制御手段は、前記燃料噴射量目標値に向けて燃料噴射量を増量する噴射量増量手段と、燃料噴射量が前記燃料噴射量目標値と等しくなるまで、前記スワール制御手段によってスワール比を高めるスワール比増大手段とを含むことを特徴とする請求項2記載の内燃機関の制御装置。 A target injection amount acquisition means for acquiring a fuel injection amount target value in a target operating state at the time of acceleration;
The second priority control means includes an injection amount increasing means for increasing the fuel injection amount toward the fuel injection amount target value, and a swirl control means until the fuel injection amount becomes equal to the fuel injection amount target value. 3. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2 , further comprising swirl ratio increasing means for increasing the ratio.
前記第2優先制御手段は、前記燃料噴射量目標値と同量の燃料を噴射したときのスモーク排出量が内燃機関を前記目標運転状態に制御した場合のスモーク排出量と等しくなるまで、前記スワール制御手段によってスワール比を高めるスワール増大手段を含むことを特徴とする請求項2記載の内燃機関の制御装置。 A target injection amount acquisition means for acquiring a fuel injection amount target value in a target operating state at the time of acceleration;
The second priority control means is configured so that the smoke emission amount when the same amount of fuel as the fuel injection amount target value is injected becomes equal to the smoke emission amount when the internal combustion engine is controlled to the target operation state. 3. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2 , further comprising swirl increasing means for increasing the swirl ratio by the control means.
前記第1優先制御手段は、前記空気量制御手段によって吸入空気量の増量を実行することを特徴とする請求項1、2、3、7または8記載の内燃機関の制御装置。 An air amount control means for controlling the intake air amount;
The first priority control means, the control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, 2, 3, 7 or 8, wherein the executing the increase of the intake air amount by said air amount control means.
前記第1優先制御手段は、前記可変動弁機構による吸気弁およびまたは排気弁の開弁特性の制御によって、前記の吸入空気量の増量を実行することを特徴とする請求項9記載の内燃機関の制御装置。 The air amount control means is a variable valve mechanism that can change the valve opening characteristics of the intake valve and / or the exhaust valve,
The first priority control means, the control of the valve opening characteristic of an intake valve and or the exhaust valve by the variable valve mechanism, according to claim 9, wherein the benzalkonium execute the increase of the intake air amount of the Control device for internal combustion engine.
前記第1優先制御手段は、前記吸入空気量目標値に対する実吸入空気量の割合に応じて、排気弁の開き時期の進角量を制御する排気弁早開き制御手段を含むことを特徴とする請求項10記載の内燃機関の制御装置。 An internal combustion engine further comprising a supercharger for supercharging intake air ,
Before Symbol first priority control means includes a comprising the exhaust valve early-opening control means in response to said ratio of the actual intake air amount to the intake air amount value, for controlling the advance amount of the opening timing of the exhaust valve The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 10 .
前記過給機は、内燃機関の排気通路にタービンが配置されたターボ過給機であり、
前記第1優先制御手段は、前記ターボ過給機に近い気筒においてのみ、排気弁の開き時期を進角させることを特徴とする請求項10または11記載の内燃機関の制御装置。 The variable valve mechanism is a mechanism that can change the valve opening characteristics of the exhaust valve independently for each cylinder,
The supercharger is a turbocharger in which a turbine is disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine,
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 10 or 11, wherein the first priority control means advances the opening timing of the exhaust valve only in a cylinder close to the turbocharger.
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