JP2012072668A - Internal combustion engine system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷却液循環用冷却流路を設けた壁体によって形成される複数の気筒を有する内燃機関システム、特にその温度制御技術に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine system having a plurality of cylinders formed by a wall provided with a cooling liquid circulation cooling channel, and more particularly to a temperature control technique thereof.
シリンダブロック及びシリンダヘッドを構成する壁体には、冷却液が各気筒の周囲を流れていくように冷却液循環用冷却流路が設けられているが、壁体に流入した冷却水の温度は徐々に加熱され、壁体から流出する際には流入時より高温度となっている。これにより、冷却液の冷却能力が気筒によって異なることになり、各気筒の温度にばらつきが発生する。 The wall constituting the cylinder block and the cylinder head is provided with a coolant circulation cooling channel so that the coolant flows around each cylinder. The temperature of the coolant flowing into the wall is When it is gradually heated and flows out of the wall body, the temperature is higher than that at the time of inflow. As a result, the cooling capacity of the coolant varies depending on the cylinder, and the temperature of each cylinder varies.
このような各気筒間の温度ばらつきを抑えるため、気筒の筒内温度に影響を与える物理量を冷却水出口に最も近い気筒と他の気筒とで別々に操作可能な操作手段と、前記冷却水出口に最も近い気筒の筒内温度が他の気筒の筒内温度に近付くように前記操作手段を制御して少なくとも前記冷却水出口に最も近い気筒の物理量を操作する制御手段とを備えた内燃機関の制御装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1では、気筒の筒内温度に影響を与える物理量として、各気筒の空燃比、各気筒への燃料噴射量、点火タイミング、及び前記内燃機関の排気通路から各気筒に還流される排気の流量が取り上げられている。例えば、(1)気筒内で燃料混合気が燃焼した際の燃焼温度と空燃比とは相関関係を有していることから、空気量の調整や燃料量の調整により空燃比をリーン側に変化させて燃焼温度を低下させることにより、筒内温度を低下させる。(2)気筒内に燃料を直接噴射する場合は、燃料の気化熱を利用して筒内温度を下げることができるので、燃料の噴射量を増加させて筒内温度を下げる。(3)燃焼温度は点火タイミングを遅角させるほど低くできるので、点火タイミングを遅角させるほど筒内温度を低くする(4)燃焼温度は、排気通路から気筒に還流する排気を増加させるほど低くすることができるので、例えば冷却水の流量が低下して冷却水出口に最も近い気筒の連絡通路に冷却水が流入し難くなった場合には、冷却水出口に最も近い気筒の空燃比を他の気筒の空燃比よりもリーンにしたり、冷却水出口に最も近い気筒の燃料噴射量を他の気筒の燃料噴射量よりも増加させたり、冷却水出口に最も近い気筒の点火タイミングを他の気筒の点火タイミングよりも遅角させたり、冷却水出口に最も近い気筒に還流されるEGRガスの流量を他の気筒に還流されるEGRガスの流量よりも多くすることにより冷却水出口に最も近い気筒の筒内温度を他の気筒の筒内温度に近付ける。 In order to suppress such temperature variations between the cylinders, an operation means capable of separately operating a physical quantity affecting the in-cylinder temperature of the cylinder in the cylinder closest to the cooling water outlet and other cylinders, and the cooling water outlet An internal combustion engine comprising: control means for controlling the operating means so that the cylinder temperature of the cylinder closest to the cylinder approaches the cylinder temperature of another cylinder, and operating at least a physical quantity of the cylinder closest to the cooling water outlet A control device is known (see, for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, as physical quantities that affect the in-cylinder temperature of a cylinder, the air-fuel ratio of each cylinder, the fuel injection amount to each cylinder, the ignition timing, and the exhaust gas recirculated from the exhaust passage of the internal combustion engine to each cylinder. The flow rate is taken up. For example, (1) Since the combustion temperature and the air-fuel ratio when the fuel mixture burns in the cylinder have a correlation, the air-fuel ratio is changed to the lean side by adjusting the air amount or the fuel amount. By reducing the combustion temperature, the in-cylinder temperature is lowered. (2) When the fuel is directly injected into the cylinder, the in-cylinder temperature can be lowered using the heat of vaporization of the fuel, so the in-cylinder temperature is lowered by increasing the fuel injection amount. (3) Since the combustion temperature can be lowered as the ignition timing is retarded, the in-cylinder temperature is lowered as the ignition timing is retarded. (4) The combustion temperature is lowered as the exhaust gas recirculated from the exhaust passage to the cylinder is increased. For example, if the flow rate of the cooling water decreases and it becomes difficult for the cooling water to flow into the communication passage of the cylinder closest to the cooling water outlet, the air-fuel ratio of the cylinder closest to the cooling water outlet is changed. The air-fuel ratio of the cylinder of the cylinder is leaner, the fuel injection amount of the cylinder closest to the coolant outlet is increased than the fuel injection amount of other cylinders, or the ignition timing of the cylinder closest to the coolant outlet is set to other cylinders The EGR gas flow rate returned to the cylinder closest to the cooling water outlet is made larger than the EGR gas flow rate returned to the other cylinders to be closest to the cooling water outlet. Close the cylinder temperature of the cylinder to the cylinder temperature of the other cylinders.
しかしながら、上記の公知技術では、いずれにしても筒内温度を中心的な制御パラメータとしているので、筒内温度、つまり燃焼ガス温度を正確に把握するにはセンサ面が筒内に露出した筒内温度センサが必要となる。このことは、燃焼室容積の減少、スワール乱れによる燃焼悪化、リンダーヘッド内のウォータジャケット形状複雑化等による冷却性能低下などを引き起こす。また、燃焼シミュレーション演算によって筒内温度を推定する方法も考えられるが、高い精度での温度推定は技術上及びコスト上の問題がある。 However, in the above known technique, in-cylinder temperature is the central control parameter in any case, and in order to accurately grasp the in-cylinder temperature, that is, the combustion gas temperature, the in-cylinder in which the sensor surface is exposed in the cylinder. A temperature sensor is required. This causes a reduction in the combustion chamber volume, a deterioration in combustion due to swirl disturbance, a deterioration in cooling performance due to a complicated water jacket shape in the Linder head, and the like. Although a method of estimating the in-cylinder temperature by combustion simulation calculation is also conceivable, temperature estimation with high accuracy has technical and cost problems.
上記従来技術の実情に鑑み、筒内温度センサによる筒内温度の検出に基づくのではなく、別な手法で気筒間温度ばらつきの抑制が実現できる内燃機関システムが望まれている。 In view of the above-described prior art, there is a demand for an internal combustion engine system capable of suppressing the temperature variation between cylinders by another method, not based on the detection of the in-cylinder temperature by the in-cylinder temperature sensor.
本発明による内燃機関システムの特徴は、複数の気筒を有する機関本体と、前記機関本体を構成する壁体に設けられた冷却液循環用冷却流路と、前記壁体の前記気筒に隣り合う気筒周辺壁体部内に配置されるとともに前記気筒周辺壁体部の壁体温度を検出する複数の壁体温度検出センサと、前記壁体温度検出センサからの温度検出信号に基づいて前記各気筒周辺壁体部の温度差を所定値内に維持するために、前記気筒周辺壁体部の壁体温度に影響を与える物理量を調整する壁体温度制御部とを備えた点にある。 The internal combustion engine system according to the present invention is characterized in that an engine body having a plurality of cylinders, a coolant circulation cooling channel provided in a wall constituting the engine body, and a cylinder adjacent to the cylinder in the wall body A plurality of wall body temperature detection sensors arranged in the peripheral wall body part and detecting the wall body temperature of the cylinder peripheral wall body part, and the cylinder peripheral wall based on a temperature detection signal from the wall body temperature detection sensor In order to maintain the temperature difference of the body part within a predetermined value, a wall body temperature control part for adjusting a physical quantity affecting the wall body temperature of the cylinder peripheral wall body part is provided.
本発明の重要な特徴は、気筒における燃焼状態を把握するために必要な温度パラメータを、従来の気筒内温度(燃焼ガス温度)ではなく気筒を境界付けている壁体の温度、つまり壁体温度としていることである。このため、温度検出センサは気筒周辺壁体部の壁体温度を検出する壁体温度検出センサとして構成されているので、この壁体温度検出センサによって各気筒周辺壁体部の温度が検出される。さらに、この壁体温度のばらつきである各気筒に対応する壁体温度の温度差を所定値内に維持するように、壁体温度に影響を与える物理量が調整される。壁体温度に影響を与える物理量は、筒内温度に影響を与える物理量と実質的に同じであり、上記特許文献1が参照される。例えば、そのような気筒周辺の壁体温度に影響を与える物理量として、各気筒の空燃比、各気筒への燃料噴射量、点火タイミング、及び前記内燃機関の排気通路から各気筒に還流される還流流量などが挙げられる。
さらに、本発明では、気筒周辺壁体部内に配置されている壁体温度検出センサを用いている。その結果、壁体温度検出センサ全体が壁体内部に収納されるので、気筒内に突出する筒内温度検出センサに比べて、燃焼室容積を減少させず、またその一部が燃焼室に突出するといったこともないので、燃焼室におけるスワールの乱れ原因にはならないという利点がある。
An important feature of the present invention is that the temperature parameter necessary for grasping the combustion state in the cylinder is not the temperature in the conventional cylinder (combustion gas temperature), but the temperature of the wall that bounds the cylinder, that is, the wall temperature. It is that. For this reason, since the temperature detection sensor is configured as a wall body temperature detection sensor for detecting the wall body temperature of the cylinder peripheral wall body portion, the temperature of each cylinder peripheral wall body portion is detected by the wall body temperature detection sensor. . Further, the physical quantity that affects the wall temperature is adjusted so that the temperature difference of the wall temperature corresponding to each cylinder, which is the variation in the wall temperature, is maintained within a predetermined value. The physical quantity that affects the wall body temperature is substantially the same as the physical quantity that affects the in-cylinder temperature. For example, as physical quantities that affect the wall temperature around such cylinders, the air-fuel ratio of each cylinder, the fuel injection amount to each cylinder, the ignition timing, and the recirculation that is recirculated to each cylinder from the exhaust passage of the internal combustion engine Examples include flow rate.
Furthermore, in the present invention, a wall temperature detection sensor disposed in the cylinder peripheral wall is used. As a result, since the entire wall temperature detection sensor is housed inside the wall body, the combustion chamber volume is not reduced compared to the cylinder temperature detection sensor protruding into the cylinder, and a part of the wall temperature detection sensor protrudes into the combustion chamber. Therefore, there is an advantage that the swirl is not disturbed in the combustion chamber.
本発明の好適な実施形態の1つでは、前記気筒周辺壁体部内に温度検出室が形成され、前記壁体温度検出センサは前記温度検出室に収容されるとともに前記温度検出室を境界付けている前記気筒周辺壁体部の境界壁面に接触する壁体温度検出部を備えている。この構成では、壁体温度検出センサの収納に適合した空間としての温度検出室が気筒周辺壁体部内に形成され、さらに、この空間を境界付けているひとつの面を壁体温度検出面として利用することができる。 In one preferred embodiment of the present invention, a temperature detection chamber is formed in the cylinder peripheral wall body, and the wall body temperature detection sensor is housed in the temperature detection chamber and borders the temperature detection chamber. A wall temperature detector that contacts the boundary wall surface of the cylinder peripheral wall. In this configuration, a temperature detection chamber as a space suitable for housing the wall temperature sensor is formed in the wall around the cylinder, and one surface that bounds this space is used as the wall temperature detection surface. can do.
そのような温度検出室の具体的例の1つでは、この温度検出室が気筒、詳しくは燃焼室に対して閉鎖されるように構成されている。このように、温度検出室が燃焼室に対して壁体によって閉鎖される構成を採用すると、温度検出室及び壁体温度検出センサの存在が燃焼室に対して、結果的には燃焼に対して実質的に影響を与えないという利点が得られる。
他の温度検出室の具体的例では、前記温度検出室は前記気筒に対して開口しており、前記壁体温度検出センサによって前記開口が閉鎖されるように構成されている。この構成では、温度検出室は燃焼室に開口しているが、その開口が壁体温度検出センサによって閉鎖することによって、温度検出室が燃焼過程に及ぼす影響を小さくすることができる。このように温度検出室が燃焼室に開口していることを利用して、前記壁体温度検出センサのハウジングに、気筒内圧力を検出する筒内圧検出部を組み込むことも可能となる。これにより、筒内圧力センサの取り付けスペースが節約できる。
In one specific example of such a temperature detection chamber, the temperature detection chamber is configured to be closed with respect to a cylinder, specifically, a combustion chamber. In this way, when the configuration in which the temperature detection chamber is closed by the wall body with respect to the combustion chamber is adopted, the presence of the temperature detection chamber and the wall body temperature detection sensor is related to the combustion chamber and consequently to the combustion. The advantage is that there is virtually no effect.
In another specific example of the temperature detection chamber, the temperature detection chamber is open to the cylinder, and the opening is closed by the wall body temperature detection sensor. In this configuration, the temperature detection chamber is open to the combustion chamber, but the influence of the temperature detection chamber on the combustion process can be reduced by closing the opening by the wall body temperature detection sensor. By utilizing the fact that the temperature detection chamber is open to the combustion chamber in this way, it is possible to incorporate an in-cylinder pressure detection unit for detecting the in-cylinder pressure into the housing of the wall body temperature detection sensor. Thereby, the installation space of the cylinder pressure sensor can be saved.
本発明の好適な実施形態の1つでは、前記壁体温度制御部は、前記冷却流路を冷却液が循環していない冷却液循環停止時に動作するように構成されている。例えば、暖機運転のように、冷却液の流れを止めて内燃機関を運転する場合、冷却液循環による内燃機関の冷却ができないので、各気筒間の熱バランスをできるだけ良好なものにする必要がある。そのためには、本発明のような壁体に対する直接的な温度検出が有効である。 In one preferred embodiment of the present invention, the wall body temperature control unit is configured to operate when cooling liquid circulation is stopped when cooling liquid is not circulating in the cooling flow path. For example, when the internal combustion engine is operated with the coolant flow stopped, such as in warm-up operation, the internal combustion engine cannot be cooled by circulating the coolant, so the heat balance between the cylinders must be as good as possible. is there. For this purpose, direct temperature detection for the wall as in the present invention is effective.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明による内燃機関システムの一例を、内燃機関を構成する1つの気筒20を用いて示している模式図である。
車両に搭載された多気筒内燃機関は、シリンダブロック11及びシリンダヘッド12等からなる内燃機関ハウジングを備えており、ここでは内燃機関ハウジングを壁体、特に気筒20を作り出している気筒周辺の壁体部分を気筒壁体と称することがある。シリンダヘッド12の壁体には、各気筒20(シリンダ)が作り出している燃焼室にその先端が突出している点火装置42及び気筒20周辺の壁体部分である気筒壁体の温度を検出するための壁体温度検出センサ81が設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing an example of an internal combustion engine system according to the present invention using one
A multi-cylinder internal combustion engine mounted on a vehicle includes an internal combustion engine housing including a
図2に示されているように、壁体温度検出センサ81はシリンダヘッド12の壁体に形成された温度検出室15に配置されている。この実施形態では、温度検出室15は気筒20によって作り出されている燃焼室に対して開口している。つまり、この温度検出室15はシリンダヘッド12の下面側から凹部形成された空間であり、図からは明確でないが、この温度検出室15に対する壁体12の境界面の少なくとも1つは平面状に形成されており、この平面状境界面15aが壁体温度検出面として機能する。従って、壁体温度検出センサ81の壁体温度検出部81aが熱伝導可能にこの壁体温度検出面15aに接触するように壁体温度検出センサ81が温度検出室15に装着される。なお、その際、壁体温度検出センサ81のハウジングの形状寸法は、このハウジングの一部が温度検出室15の開口をシリンダヘッド12の下面に沿ってほぼ面一に閉鎖するように決定されている。これにより、この温度検出室15や壁体温度検出センサ81の存在が、燃焼過程に悪影響を及ぼすことが抑えられる。
As shown in FIG. 2, the wall body
なお、図3には、別な実施形態として、燃焼室に対して閉鎖した温度検出室15に壁体温度検出センサ81が配置された形態が示されている。つまり、この温度検出室15はシリンダヘッド12の上面側から凹部形成された空間であり、ここではこの温度検出室15の燃焼室に対向する底面が壁体温度検出面として機能する平面状境界面15aとなっている。この別実施形態では、温度検出室15や壁体温度検出センサ81の存在がシリンダヘッド12の下面の形状に全く影響を与えないので、燃焼過程に悪影響を及ぼすことはない。
FIG. 3 shows an embodiment in which a wall
図1に戻って説明すると、気筒20毎にピストン13が設けられ、各ピストン13はクランクシャフト14に連動している。シリンダブロック11及びシリンダヘッド12の壁体内部には、各燃焼室に吸気弁23を介して空気を取り込むために吸気通路21の一部と各燃焼室から排気弁24を介して排気ガスを排出するために排気通路22の一部が形成されている。その吸気通路21には、所定量の燃料を吸気通路21に噴射する燃料噴射弁41が配置されている。さらに、吸気通路21には、各燃焼室に取り込まれる空気を清浄化するエアクリーナ25及び吸気通路21を流れる空気量を調節するためのスロットルバルブ26が設けられている。エアクリーナ25の領域には、吸気温(すなわち外気温)を検出する吸気温センサ82が設けられている。吸気弁23と排気弁24には、それぞれ、弁の開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング機構43(可変吸気バルブタイミング機構43aと可変排気バルブタイミング機構43b)が設けられている。
Returning to FIG. 1, a
各燃焼室では、点火装置42が作動することにより、燃料と空気との可燃混合気が急激燃焼(爆発)する。この燃焼による燃焼圧力を受けてピストン13が動作することにより、クランクシャフトが回転する。このクランク軸14の回転トルクによって車両駆動系と補機類(エアコンのコンプレッサ、オルタネータ、トルクコンバータ、パワーステアリングの油圧ポンプ等)が駆動する。クランク軸14の近傍には、クランク軸14の回転角を検出するためのクランク角センサ83が取り付けられている。各燃焼室で生じた燃焼後の排気ガスは、排気通路22を通じて外部へ排出される。内燃機関で発生した燃焼エネルギの一部は熱として壁体に残留する。
In each combustion chamber, the
壁体に残留する残留熱による壁体高熱化を防止するために、液冷(ここでは水冷)システムが備えられている。この水冷システムと4つの気筒からなる内燃機関との関係を示している図4の模式図から明らかなように、水冷システムは、冷却液としての冷却水を循環させる冷却液循環用冷却流路(以下単に冷却流路と称する)31と、電動ポンプ32と、ラジエータ33と、流量制御弁34とを備えている。なお、壁体に形成されている冷却流路31をウォータジャケットとも称する。ウォータジャケットの流入口付近に電動ポンプ32(冷却ポンプ)が配置されている。この電動ポンプ32は電気モータを駆動源しているので、クランクシャフト14の回転とは無関係に駆動可能である。電動ポンプ32は、ラジエータ33に接続されている冷却流路31を流れる冷却水を吸引してウォータジャケットの流入口に供給する。冷却水は、ウォータジャケットを通過する際に、壁体から熱を吸収してその水温を上昇させる。水温が上昇した冷却水はラジエータ33を通過する際に熱を放出して温度を下げる。ウォータジャケットの流出口と電動ポンプ32の吸引側とを接続するとともにラジエータ33をショートカットするバイパス流路が設けられている。このバイパス流路にヒータコア35が介装されている。ラジエータ33からの冷却流路31とバイパス通路との接続領域には、流量制御弁34が設けられている。この流量制御弁34により、壁体を冷却するための冷却水温度を制御することができる。例えば、流量制御弁34の弁開度を調整して、ラジエータ33を通過する冷却水流量を多くすると壁体を冷却する冷却水温度が低くなり、逆にラジエータ33を通過する冷却水流量を少なくすると、壁体に流れる冷却水のうち、ラジエータ33で冷却される冷却水の割合が小さくなり、壁体を冷却する冷却水温度が高くなる。冷却流路31には、ウォータジャケットの流出口を通過した後の冷却水温度を検出する第1液温検出センサ84と、ラジエータ33を通過した後の冷却水温度を検出するための第2液温検出センサ85が設けられている。流量制御弁34と第2液温検出センサ85を一体化してサーモスタットとして構成してもよい。
In order to prevent the wall body from becoming hot due to residual heat remaining in the wall body, a liquid cooling (water cooling here) system is provided. As is apparent from the schematic diagram of FIG. 4 showing the relationship between this water cooling system and the internal combustion engine consisting of four cylinders, the water cooling system is a cooling fluid circulation cooling channel (circulating cooling water) that circulates the cooling water as the cooling fluid. (Hereinafter simply referred to as a cooling flow path) 31, an
図4から理解できるように、この実施形態では、直列4気筒であり、冷却流路31は、第1気筒20a、第2気筒20b、第3気筒20c、第4気筒20dの順に流れている。なお、シリンダブロック11及びシリンダヘッド12の壁体に形成されている冷却流路31のレイアウトは実際にはもっと複雑である。
As can be understood from FIG. 4, in this embodiment, there are in-line four cylinders, and the
近年、省燃費対策として機関始動後、冷却損失低減のために冷却水循環を停止することがある(以下、循環停止と称する)。この場合には、各気筒20の気筒壁体温度はどうしてもばらつきが発生してしまう。燃料噴射量制御は運転状態・環境条件等によって最適な噴射量を全気筒同じ量噴射しているが、これは各気筒の筒内温度が全気筒同じであることを前提に考えているためで、循環停止状態での暖機運転中は直列4気筒の場合、内側の第2気筒20bと第3気筒20cの気筒壁体温度より外側の第1気筒20aと第4気筒20dの方が低い傾向にある。理由は2つで、その1つは、外側の気筒の方が内側の気筒より体積(熱容量)が大きいためであり、もう1つは内側の気筒の壁面積が少ない分だけ壁面放熱量が少なくなるためと思われる。ここで気筒壁体温度と噴射量との関係を述べると、気筒壁体温度は高いほど、壁面放熱量が減少し熱効率が向上する。つまり熱効率が向上(仕事量増加)する気筒20は、噴射量を減量することが可能となり、これを制御することで省燃費に寄与し、各気筒20間における気筒壁体温度のばらつきを低減させることができる。
In recent years, as a fuel saving measure, after starting the engine, cooling water circulation may be stopped to reduce cooling loss (hereinafter referred to as circulation stop). In this case, the cylinder wall temperature of each
図5は、この内燃機関制御システムで採用されている制御系の中核要素としての制御ユニット5の機能ブロック図である。この制御ユニット5はECUと称されるもので、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたROMに記憶されたプログラムを実行することで、内燃機関制御に関する種々の機能を作り出す。そのため、上述した壁体温度検出センサ81、吸気温センサ82、クランク角センサ83、第1液温検出センサ84、第2液温検出センサ85、さらには図1には図示されていなかった筒内圧力センサ86などの各種センサの検出信号が制御ユニット5に入力される。さらに、電動ポンプ32、流量制御弁34、燃料噴射弁41、点火プラグ42、可変バルブタイミング機構43などと直接的または間接的に接続されており、それぞれに制御信号を付与することができる。
FIG. 5 is a functional block diagram of the control unit 5 as a core element of the control system employed in this internal combustion engine control system. The control unit 5 is referred to as an ECU, and is composed mainly of a microcomputer. The control unit 5 executes various programs related to internal combustion engine control by executing a program stored in a built-in ROM. Therefore, the above-described wall body
この制御ユニット5において作り出される機能のうち特に本発明に関係するものとして、燃料噴射量演算部51と、筒内圧力算定部52と、クランク角算定部53と、エンジン状態情報生成部54と、壁体温度制御部60と、冷却水循環制御部55とが挙げられる。ここでの、燃料噴射量演算部51は、気筒20に毎回供給される燃料の供給量を求めるものである。一般には燃料噴射量は別の燃料噴射量を決定する専用のECUによって求められ、そのデータだけを受け取って、後の演算のために使用しやすい形に変換する機能だけを持たせることと好都合である。筒内圧力算定部52は、筒内圧力センサ36からの検出信号に基づいて気筒20内の燃焼圧力を含む圧力を算定する。クランク角算定部53はクランク角センサ83からの検出信号に基づいてクランク軸14のクランク角算を算定する。エンジン状態情報生成部54は、壁体温度、冷却水温度、吸気温度、筒内圧力、燃料噴射量、クランク角などの検出データや演算データに基づいてエンジン状態に関するエンジン状態情報を生成する。本発明に関するエンジン状態情報としては、暖機運転を行うかどうかを判定するために必要な情報(冷却水循環停止条件情報)が挙げられる。冷却水循環制御部55は、電動ポンプ32や流量制御弁34を制御することで冷却水循環の実行や停止を行う。
Among the functions created in the control unit 5, those particularly related to the present invention include a fuel injection
壁体温度制御部60は、壁体温度の算定及び算定された壁体温度に基づく気筒間壁体温度のばらつき調整量を決定する機能を実現するため、壁体温度算定部61、壁体温度分布算定部62、壁体温度評価部63、壁体温度調整量生成部64を含んでいる。
壁体温度算定部61は、壁体温度検出センサ81からの検出信号に基づいて各気筒20に対応する気筒壁体の温度を算定する。壁体温度分布算定部62は、壁体温度算定部61によって算定された各気筒壁体温度を統計演算処理して平均値や壁体温度分布値などを算定する。壁体温度評価部63は、壁体温度分布算定部62によって算定された各気筒壁体温度の統計演算値を、予め設定されているルール演算やしきい値演算などに適用させて、気筒壁体温度のばらつきを低減させるために壁体温度に影響を与える物理量を調整するかどうかの判定及びそのような物理量の調整量の算出などを行う。
The wall body
The wall body
次に、上述のように構築された制御ユニット5を有する内燃機関システムにおける内燃機関温度制御の一部分である冷却制御ルーチンの一例を、図6に示すフローチャートを用いて説明する。
内燃機関が始動すると、各種センサ信号や演算結果を予め設定されているアルゴリズムに適用させることでエンジン状態情報が生成される(#01)。この冷却制御ルーチンでは、冷却水循環を停止させたままエンジンを駆動する運転モード(暖機運転など)を行うかどうか、つまり冷却水循環停止条件がエンジン状態情報を参照して成立するかどうかがチェックされる(#02)。冷却水循環停止条件が成立した場合(#02Yes分岐)、検出される気筒壁体温度に基づいて各気筒間の温度ばらつきをできるだけ抑制する制御の一例が以下に説明するように行われる。
Next, an example of a cooling control routine which is a part of the internal combustion engine temperature control in the internal combustion engine system having the control unit 5 constructed as described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
When the internal combustion engine is started, engine state information is generated by applying various sensor signals and calculation results to a preset algorithm (# 01). In this cooling control routine, it is checked whether or not an operation mode (warm-up operation or the like) for driving the engine with the coolant circulation stopped is performed, that is, whether or not the coolant circulation stop condition is satisfied with reference to the engine state information. (# 02). When the cooling water circulation stop condition is satisfied (# 02 Yes branch), an example of control that suppresses temperature variations among the cylinders as much as possible based on the detected cylinder wall body temperature is performed as described below.
まず、外側気筒20である、第1気筒20aと第4気筒20dのそれぞれに対して検出された壁体温度からその外側気筒平均値:To-aveが算出される(#03)。さらに、内側気筒20である、第2気筒20bに対して検出された壁体温度:T2と第3気筒20cに対して検出された壁体温度:T3のそれぞれが算出される(#04)。次いで、外側気筒平均値:To-aveと壁体温度:T2との温度差:ΔT2(ΔT)及び外側気筒平均値:To-aveと壁体温度:T3との温度差:ΔT3(ΔT)を算出する(#05)。算出された温度差:ΔT、つまりΔT2、ΔT3のそれぞれが予め設定された許容値(しきい値)を越えているかどうかがチェックされる(#06)。その際、許容値を越えている気筒に対して、その壁体温度に影響を与える物理量、ここでは燃料噴射量を調整することになるが、この実施形態では、内側気筒壁体温度は外側気筒壁体温度よりある程度高くなるとみなしているので、外側気筒と内側気筒との間の壁体温度を一様にすることよりも、外側気筒と内側気筒との温度差が許容値内に収まるように、内側気筒の温度を合わせるように制御する。つまり、温度差:ΔTが許容値を越えている場合(#06Yes分岐)、内側気筒20である、第2気筒20bまたは第3気筒20cの温度差:ΔT2、ΔT3を縮小するためには第2気筒20bまたは第3気筒20cとに対する噴射量の調整量、ここでは減量分が算出され(#07)。燃料噴射量の調整において減量だけに限定しているのは、一方を増量することで内燃機関過熱状態になることを避けるためである。さらに、燃料噴射量調整の一環として、燃料噴射時間の調整量も算出され、噴射量の調整量とともに燃料噴射量演算部51に送られる(#08)。この燃料噴射量調整は温度差:ΔTが許容値以下になるまで行われる。ステップ#02で冷却水循環停止条件が成立しなかった場合(#02No分岐)、冷却流路31を通じて冷却水を循環させる冷却水循環制御が実行される(#09)。
First, the outer cylinder average value To-ave is calculated from the wall temperature detected for each of the
〔別実施の形態〕
(1)図7に、図2に示された壁体温度検出センサ81の別実施形態が示されている。この別実施形態の壁体温度検出センサ81は、図2に示されたものに比べて、そのハウジングに筒内圧力検出部81bを組み込んでいることで異なっている。この壁体温度検出センサ81を収納している温度検出室15はシリンダヘッド12の下面で燃焼室に対して開口しているので、その開口に向き合っているハウジング領域に燃焼室にさらされている圧力検出面81bを有する筒内圧力検出部81Bを組み込むことで筒内圧力を検出することができる。また、筒内ガス温度の検出が必要な場合には、この筒内圧力検出部81Bに代えてあるいはこの筒内圧力検出部81Bとともに別な温度検出部を組み込むと良い。
(2)壁体温度検出センサ81を収容する温度検出室15の配置は、でききるだけ壁体温度を代表することができる温度を検出することができる領域が好都合であるが、本発明ではその場所は限定していない。また、燃焼室に対して開口している温度検出室15(図2参照)と燃焼室に対して閉鎖している温度検出室15(図3参照)とを混在させてもよい。
[Another embodiment]
(1) FIG. 7 shows another embodiment of the wall body
(2) The
本発明は、内燃機関制御のために筒内ガス温度の検出を行っていた全ての内燃機関に適用することができる。 The present invention can be applied to all internal combustion engines that have detected the in-cylinder gas temperature for controlling the internal combustion engine.
11:シリンダブロック(内燃機関ハウジング、壁体)
12:シリンダヘッド(内燃機関ハウジング、壁体)
13:ピストン
14:クランク軸
20:気筒
31:冷却流路
32:電動ポンプ
33:ラジエータ
34:流量制御弁(サーモスタット)
35:ヒータコア
41:燃料噴射弁
84:第1液温検出センサ
85:第2液温検出センサ(サーモスタット)
5:制御ユニット
51:燃料噴射量演算部
55:冷却水循環制御部
60:壁体温度制御部
61:壁体温度算定部
62:壁体温度分布算定部
63:壁体温度評価部
64:壁体温度調整量生成部
11: Cylinder block (internal combustion engine housing, wall)
12: Cylinder head (internal combustion engine housing, wall)
13: Piston 14: Crankshaft 20: Cylinder 31: Cooling flow path 32: Electric pump 33: Radiator 34: Flow control valve (thermostat)
35: heater core 41: fuel injection valve 84: first liquid temperature detection sensor 85: second liquid temperature detection sensor (thermostat)
5: Control unit 51: Fuel injection amount calculation unit 55: Cooling water circulation control unit 60: Wall body temperature control unit 61: Wall body temperature calculation unit 62: Wall body temperature distribution calculation unit 63: Wall body temperature evaluation unit 64: Wall body Temperature adjustment amount generator
Claims (6)
前記機関本体を構成する壁体に設けられた冷却液循環用冷却流路と、
前記壁体の前記気筒に隣り合う気筒周辺壁体部内に配置されるとともに前記気筒周辺壁体部の壁体温度を検出する複数の壁体温度検出センサと、
前記壁体温度検出センサからの温度検出信号に基づいて前記各気筒周辺壁体部の温度差を所定値内に維持するために、前記気筒周辺壁体部の壁体温度に影響を与える物理量を調整する壁体温度制御部と、
を備えた内燃機関システム。 An engine body having a plurality of cylinders;
A cooling fluid circulation cooling channel provided in a wall constituting the engine body;
A plurality of wall body temperature detection sensors arranged in a cylinder peripheral wall body part adjacent to the cylinder of the wall body and detecting a wall body temperature of the cylinder peripheral wall body part;
Based on a temperature detection signal from the wall body temperature detection sensor, a physical quantity that affects the wall body temperature of the cylinder peripheral wall body portion is maintained in order to maintain the temperature difference of the cylinder peripheral wall body portion within a predetermined value. A wall temperature controller to be adjusted;
An internal combustion engine system.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2010
- 2010-09-27 JP JP2010216129A patent/JP2012072668A/en active Pending
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