JP5230709B2 - 制御装置 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は従来技術の問題点に鑑み、回生制動時のトルク変動を抑制した制御装置を提供することを目的とする。
図1は、本実施形態に係る制御装置が適用される、車両用エンジンのシステム構成を示す。
エンジン10は、例えば、直列4気筒ガソリンエンジンであり、各気筒に吸気(空気)を導入するための吸気管12には、エンジン10の吸気流量Qを検出する吸気流量センサ14が取り付けられている。吸気流量センサ14としては、例えば、エアフローメータなどの熱線式流量計を使用することができる。
燃料噴射弁22から噴射された燃料は、吸気弁20を介して燃焼室16内に吸気と共に吸引され、点火プラグ24の火花点火によって着火燃焼し、その燃焼による圧力がピストン26をクランク軸(図示省略)に向けて押し下げることで、クランク軸を回転駆動させる。
吸気弁20の上方に、クランク軸によって回転駆動されるカム軸42が気筒列方向に沿って回転可能に支持されている。カム軸42には、吸気弁20のバルブリフタ20Aに当接して吸気弁20を開閉駆動する揺動カム44が相対回転可能に外嵌されている。
かかる可変バルブリフト機構36において、クランク軸に連動してカム軸42が回転すると、駆動カム46を介してリング状リンク48が略並進移動すると共に、ロッカアーム54が制御カム52の軸心周りに揺動し、ロッド状リンク56を介して揺動カム44が揺動して吸気弁20が開閉駆動される。また、モータ58を駆動制御して制御軸50の角度を変化させることで、ロッカアーム54の揺動中心となる制御カム52の軸心位置が変化して、揺動カム44の姿勢が変化する。そして、可変バルブリフト機構36は、図4の矢印Aに示すように、吸気弁20のバルブ作動角の中心位相角SPが略一定のまま、吸気弁20のバルブリフト量VL及びバルブ作動角OAが連続的に変更する。
ステップ1(図では「S1」と略記する。以下同様。)では、燃料カット条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、回転速度センサ64及び車速センサ68から回転速度Ne及び車速VSPを夫々読み込み、回転速度Neが所定速度(例えば、1500rpm)以上、かつ、車速VSPが所定速度(例えば10km/h)以上である燃料カット条件が成立したか否かを判定する。そして、燃料カット条件が成立していれば処理をステップ2へと進める一方(Yes)、燃料カット条件が成立していなければ処理をステップ4へと進める(No)。
ステップ3では、燃料噴射を再開する条件が成立したか否かを判定する。具体的には、回転速度センサ64,車速センサ68及び開度センサ70から回転速度Ne,車速VSP及びアクセル開度θを夫々読み込み、回転速度Neが所定速度未満、車速VPSが所定速度未満、又は、アクセル開度θが増加したか否かを判定する。そして、燃料噴射を再開する条件が成立していれば処理をステップ4へと進める一方(Yes)、燃料噴射を再開する条件が成立していなければ待機する(No)。
かかる燃料噴射制御によれば、回生制動中に燃料カット条件が成立すると、燃料噴射弁22からの燃料噴射が停止する。このため、回生制動を実行中には、エンジン10に燃料が供給されず、燃費向上を図ることができる。
ステップ11では、可変バルブタイミング機構38を制御し、図7に示すように、吸気弁20のバルブ作動角の中心位相角が上死点(TDC)になるように進角させる。なお、上死点において、吸気弁20とピストン26との干渉が発生する場合には、可変バルブリフト機構36を制御し、吸気弁20のバルブリフト量を小さくするようにすればよい(以下同様)。
ステップ13では、車速センサ68から車速VSPを読み込み、車速VSPが停止準備車速(例えば5km/h)以下であるか否かを判定する。そして、車速VSPが停止準備車速以下であれば処理をステップ15へと進める一方(Yes)、車速VSPが停止準備車速より大きければ処理をステップ14へと進める(No)。
ステップ15では、可変バルブタイミング機構38を制御し、吸気弁20のバルブ作動角の中心位相角を、エンジン運転状態に応じた角度位置まで遅角させる。このとき、可変バルブリフト機構36により吸気弁20のバルブリフト量が小さくなっている場合には、吸気弁20のバルブリフト量を、エンジン運転状態に応じたバルブリフト量まで変更する(以下同様)。
かかるバルブタイミング制御によれば、回生制動中に燃料噴射が停止すると、図8に示すように、吸気弁20のバルブ作動角の中心位相角が上死点まで進角されると共に、排気弁30のバルブ作動角の中心位相角が下死点まで進角される。このため、排気行程の後半に吸気弁20が開弁していることから、吸気管12に噴き戻された逆流れの空気を吸気行程で吸入することとなり、筒内へと導入される空気量が抑制される。そして、吸気弁20の閉弁後の圧縮行程で圧縮される空気量が少なくなり、筒内圧力の最大値及び最小値が小さくなることから、トルク変動に伴うエンジン10の回転変動が抑制され、例えば、乗員に対してエンジン振動に起因する不快感を与えることを抑制できる。また、エンジン振動が低減して、運転性も向上させることができる。
図10は、燃料噴射制御において燃料噴射が停止されたことを契機として、制御装置40が実行するバルブタイミング制御の第2実施例を示す。なお、図6に示す第1実施例と共通する制御については、重複説明を排除することを目的として、その説明を簡略にする。
ステップ22では、可変バルブタイミング機構38を制御し、図11に示すように、排気弁30のバルブ作動角の中心位相角が上死点になるように遅角させる。
ステップ23では、車速センサ68から車速VSPを読み込み、車速VSPが停止準備車速以下であるか否かを判定する。そして、車速VSPが停止準備車速以下であれば処理をステップ25へと進める一方(Yes)、車速VSPが停止準備車速より大きければ処理をステップ24へと進める(No)。
ステップ25では、可変バルブタイミング機構38を制御し、吸気弁20のバルブ作動角の中心位相角を、エンジン運転状態に応じた角度位置まで遅角させる。
かかるバルブタイミング制御によれば、回生制動中に燃料噴射が停止すると、図12に示すように、吸気弁20のバルブ作動角の中心位相角が上死点まで進角されると共に、排気弁30のバルブ作動角の中心位相角が上死点まで遅角される。このため、排気行程の後半に吸気弁20及び排気弁30が開弁していることから、吸気管12及び排気管32に噴き戻された逆流れの空気を吸気行程で吸入することとなり、筒内へと導入される空気量が抑制される。そして、吸気弁20の閉弁後の圧縮行程で圧縮される空気量が少なくなり、筒内圧力の最大値及び最小値が小さくなることから、トルク変動が抑制され、例えば、乗員に不快感を与えることを抑制できる。また、エンジン振動が低減して、運転性も向上させることができる。
従来方式並びに実施例1及び実施例2では、図14に示すPV線図のように、吸入・圧縮・膨張・排気の4行程がループを形成していないため、筒内圧力と容積変化との積分値は0となる。このため、PV線図の図示仕事が0となり、ポンピングロスを略0とすることができる。また、実施例1及び実施例2では、前述したように、筒内圧力の最大値及び最小値が小さくなることから、同図に示すように、従来方式に比べて、トルク変動幅を約1/4に抑制することができた。
即ち、吸気弁20の中心位相角を上死点に、排気弁30の中心位相角を下死点まで変更する代わりに、吸気弁20の中心位相角を、上死点を含む角度範囲内で予め決められた第1角度に変更すると共に、排気弁30の中心位相角を、下死点を含む範囲内で予め決められた第2角度まで変更するようにしてもよい。また、吸気弁20及び排気弁30の中心位相角を夫々上死点まで変更する代わりに、吸気弁20及び排気弁30の中心位相角を、夫々、上死点を含む範囲内で予め決められた第3角度及び第4角度まで変更するようにしてもよい。
また、前記実施形態では、吸気弁20及び排気弁30に可変バルブリフト機構36が取り付けられていたが、バルブ作動角の中心位相角を上死点に変更するもののみ、可変バルブリフト機構36を取り付けるようにしてもよい。
回生制動中には、吸気弁及び排気弁の中心位相角は、上死点又は下死点を含む角度範囲内で予め決められた角度に変更されている。この状態で、燃料噴射を再開しても、吸気弁及び排気弁の中心位相角が燃焼に適した角度になっていないため、燃料と空気との混合気の燃焼性が低下したり、未燃焼ガスが排気されてしまうおそれがある。そこで、吸気弁及び排気弁の中心位相角が変更されるまで燃料噴射の停止を継続することで、燃焼性や排気エミッションの低下を抑制することができる。
電動モータによる回生制動中には、吸気弁及び排気弁のうち少なくとも吸気弁の中心位相角が上死点近傍となる。そこで、可変動弁機構により、吸気弁及び排気弁のうち少なくとも吸気弁のバルブリフト量を小さくすることで、ピストンとの干渉を回避することができる。
排気弁の開口面積は小さいので、吸気弁に比べて排気弁のバルブ作動角を大きくすることで、排気抵抗の減少を通してポンピングロスをさらに低減することができる。
20 吸気弁
26 ピストン
30 排気弁
36 可変バルブリフト機構
38 可変バルブタイミング機構
40 制御装置
Claims (3)
- 電動モータを発電機として作動させることで、運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回生制動を行う車両に適用され、エンジンの吸気弁及び排気弁のバルブ作動角の中心位相角を変更可能な可変動弁機構を制御するための制御装置において、
前記電動モータによる回生制動時に、前記吸気弁の中心位相角を、上死点を含む角度範囲内で予め決められた第1角度に変更すると共に、前記排気弁の中心位相角を、下死点を含む角度範囲内で予め決められた第2角度に変更することを特徴とする制御装置。 - 前記第1角度及び前記第2角度は、夫々、上死点及び下死点であることを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
- 電動モータを発電機として作動させることで、運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回生制動を行う車両に適用され、エンジンの吸気弁及び排気弁のバルブ作動角の中心位相角を変更可能な可変動弁機構を制御するための制御装置において、
前記電動モータによる回生制動時に、前記吸気弁の中心位相角を、上死点を含む角度範囲内で予め決められた第3角度に変更すると共に、前記排気弁の中心位相角を、上死点を含む角度範囲内で予め決められた第4角度に変更することを特徴とする制御装置。
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