JP2013029073A - Intake air control device of engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの吸気を制御する吸気制御装置に関するものである。 The present invention relates to an intake air control device that controls intake air of an engine.
従来から、弁機構の開閉タイミングを調整することによってエンジンの吸気を制御する吸気制御装置が用いられている。 Conventionally, an intake air control device that controls intake air of an engine by adjusting the opening and closing timing of a valve mechanism has been used.
特許文献1には、スロットルバルブと吸気弁との間に吸気通路を遮断可能な遮断弁を備える吸気制御装置が開示されている。この吸気制御装置では、アクセルオフで惰性走行している状態にて遮断弁を閉状態に切り換える。これにより、アクセルオフによる燃料カット時に燃焼せずに排出される排気を抑制し、排気触媒の酸素被毒を防止している。 Patent Document 1 discloses an intake control device including a shut-off valve that can shut off an intake passage between a throttle valve and an intake valve. In this intake control device, the shut-off valve is switched to a closed state while the vehicle is coasting with the accelerator off. As a result, the exhaust gas discharged without being burned when the fuel is cut off when the accelerator is off is suppressed, and oxygen poisoning of the exhaust catalyst is prevented.
しかしながら、特許文献1に記載の吸気制御装置では、遮断弁が閉状態である場合、吸気側の圧力が低下する。排気圧が吸気圧と比較して高くなるため、バルブオーバーラップ中には、排気ガスが吸気側に逆流し、いわゆる内部EGR(Exhaust Gas Recirculation:排気再循環)量が多くなる。そのため、次にアクセルオンして遮断弁が開状態に切り換えられたときに、燃焼室内のEGR率が高くなり、燃焼の安定性が損なわれるおそれがあった。 However, in the intake control device described in Patent Document 1, when the shutoff valve is in the closed state, the pressure on the intake side is reduced. Since the exhaust pressure becomes higher than the intake pressure, the exhaust gas flows back to the intake side during the valve overlap, and the amount of so-called internal EGR (Exhaust Gas Recirculation) increases. Therefore, when the accelerator is turned on next time and the shut-off valve is switched to the open state, the EGR rate in the combustion chamber increases, and the stability of combustion may be impaired.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、排気触媒の酸素被毒の防止と、燃焼の安定性の向上とを両立することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to achieve both prevention of oxygen poisoning of an exhaust catalyst and improvement of combustion stability.
本発明のエンジンの吸気制御装置は、燃焼室に空気を送り込む吸気通路に設けられ、前記吸気通路を遮断可能な開閉弁と、前記燃焼室へ燃料を供給する燃料噴射弁とを備える。吸気制御装置は、アクセル開度が所定以下となった惰性走行時に前記燃料噴射弁による燃料供給を停止可能な燃料供給制御部と、惰性走行時に前記燃料噴射弁による燃料供給が停止された場合に、前記開閉弁を閉じるとともに、バルブオーバーラップ中に前記開閉弁を開く開閉弁制御部とを備える。 An intake control device for an engine according to the present invention includes an on-off valve that is provided in an intake passage that feeds air into a combustion chamber and can shut off the intake passage, and a fuel injection valve that supplies fuel to the combustion chamber. The intake control device includes a fuel supply control unit capable of stopping fuel supply by the fuel injection valve during inertial traveling when the accelerator opening is equal to or less than a predetermined value, and when fuel supply by the fuel injection valve is stopped during inertial traveling. And an on-off valve control section for closing the on-off valve and opening the on-off valve during valve overlap.
本発明では、惰性走行が開始され、アクセル開度が所定以下となると、燃料噴射弁による燃料供給を停止可能となる。惰行走行時に燃料噴射弁による燃料供給が停止された場合、開閉弁を閉じるとともに、バルブオーバーラップ中に開閉弁を開く。これにより、開閉弁を閉じることで、燃焼せずに排出される排気を抑制できるとともに、バルブオーバーラップ中に開閉弁を開くことで、吸気通路から排気通路へ空気を流して燃焼室内を掃気できる。したがって、排気触媒の酸素被毒の防止と、燃焼の安定性の向上とを両立することができる。 In the present invention, when inertial running is started and the accelerator opening becomes equal to or less than a predetermined value, fuel supply by the fuel injection valve can be stopped. When fuel supply by the fuel injection valve is stopped during coasting, the on-off valve is closed and the on-off valve is opened during valve overlap. Thus, by closing the on-off valve, exhaust exhausted without combustion can be suppressed, and by opening the on-off valve during valve overlap, air can flow from the intake passage to the exhaust passage to scavenge the combustion chamber . Therefore, it is possible to achieve both prevention of oxygen poisoning of the exhaust catalyst and improvement of combustion stability.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るエンジンの吸気制御装置100について説明する。 Hereinafter, an intake control device 100 for an engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、図1を参照して、エンジン30と、エンジン30における吸気を制御する吸気制御装置100との構成について説明する。 First, the configuration of the engine 30 and an intake control device 100 that controls intake air in the engine 30 will be described with reference to FIG.
エンジン30は、シリンダヘッド6とシリンダブロック9とピストン10とによって画成される燃焼室5と、燃焼室5に吸気を導入する吸気通路2と、燃焼室5から排気を導出する排気通路8とを備える。また、エンジン30には、その制御を行うECU(エンジンコントロールユニット)4が設けられる。 The engine 30 includes a combustion chamber 5 defined by the cylinder head 6, the cylinder block 9, and the piston 10, an intake passage 2 that introduces intake air into the combustion chamber 5, and an exhaust passage 8 that leads exhaust from the combustion chamber 5. Is provided. Further, the engine 30 is provided with an ECU (engine control unit) 4 for performing the control.
吸気通路2は、シリンダヘッド6に設けられた吸気弁1を介して燃焼室5へ吸気を導入する。吸気通路2には、燃焼室5に吸入される空気量を調整可能なスロットル弁17と、スロットル弁17よりも下流に設けられて吸気通路2を遮断可能な開閉弁3と、燃焼室5へ燃料を供給する燃料噴射弁18とが設けられる。 The intake passage 2 introduces intake air into the combustion chamber 5 via the intake valve 1 provided in the cylinder head 6. The intake passage 2 has a throttle valve 17 that can adjust the amount of air taken into the combustion chamber 5, an on-off valve 3 that is provided downstream of the throttle valve 17 and can shut off the intake passage 2, and the combustion chamber 5. A fuel injection valve 18 for supplying fuel is provided.
スロットル弁17は、吸気弁1の上流の吸気通路2に設けられる。スロットル弁17には、開閉を行うためのスロットル弁駆動装置27と、開度を検出するスロットル弁開度センサ25とが設けられる。 The throttle valve 17 is provided in the intake passage 2 upstream of the intake valve 1. The throttle valve 17 is provided with a throttle valve driving device 27 for opening and closing and a throttle valve opening sensor 25 for detecting the opening.
燃料噴射弁18は、吸気弁1の上流、かつスロットル弁17の下流の吸気通路2に設けられる。燃料噴射弁18は、吸気通路2を介して燃焼室5に燃料を供給する。燃料噴射弁18は、各気筒ごとに設けられる。 The fuel injection valve 18 is provided in the intake passage 2 upstream of the intake valve 1 and downstream of the throttle valve 17. The fuel injection valve 18 supplies fuel to the combustion chamber 5 through the intake passage 2. The fuel injection valve 18 is provided for each cylinder.
開閉弁3は、燃料噴射弁18の上流、かつスロットル弁17の下流の吸気通路2に設けられる。開閉弁3は、吸気弁1と同期して開閉される。開閉弁3は、閉じられたときに吸気通路2を完全に遮断するものである。開閉弁3を開閉するために、開閉弁駆動装置26が設けられる。開閉弁3と開閉弁駆動装置26とは、各気筒ごとに設けられる。 The on-off valve 3 is provided in the intake passage 2 upstream of the fuel injection valve 18 and downstream of the throttle valve 17. The on-off valve 3 is opened and closed in synchronization with the intake valve 1. The on-off valve 3 completely shuts off the intake passage 2 when closed. In order to open and close the on-off valve 3, an on-off valve driving device 26 is provided. The on-off valve 3 and the on-off valve driving device 26 are provided for each cylinder.
燃焼室5には、先端が燃焼室5に臨むように点火プラグ12が設けられる。吸気通路2から導入された混合気は、点火プラグ12によって点火されて燃焼する。 A spark plug 12 is provided in the combustion chamber 5 so that the tip faces the combustion chamber 5. The air-fuel mixture introduced from the intake passage 2 is ignited by the spark plug 12 and burned.
ピストン10は、燃焼室5の燃焼によって発生したエネルギーによって下方向へ摺動する。ピストン10の上下運動は、ピストン10に連結されるコンロッド13とコンロッド13に連結されるクランク14とによって、クランク14の回転運動に変換される。 The piston 10 slides downward by the energy generated by the combustion in the combustion chamber 5. The vertical movement of the piston 10 is converted into the rotational movement of the crank 14 by the connecting rod 13 connected to the piston 10 and the crank 14 connected to the connecting rod 13.
排気通路8は、シリンダヘッド6に設けられた排気弁7を介して燃焼室5からの排気を導出する。排気弁7の下流の排気通路8には、排気中の有害成分を浄化する排気触媒28が設けられる。 The exhaust passage 8 leads exhaust from the combustion chamber 5 through an exhaust valve 7 provided in the cylinder head 6. An exhaust catalyst 28 for purifying harmful components in the exhaust is provided in the exhaust passage 8 downstream of the exhaust valve 7.
排気通路8と吸気通路2との間には、排気通路8から吸気通路2に燃焼室5の外部を通じて排気の一部をEGRガスとして還流する外部EGR通路31が設けられる。外部EGR通路31の一端は、排気弁7の下流かつ排気触媒28の上流の排気通路8に連結され、他端は、スロットル弁17の下流かつ開閉弁3の上流の吸気通路2に連結される。外部EGR通路31には、EGRガスを冷却するEGRクーラ32と、吸気通路2に還流されるEGRガスの量を調整するEGR弁33とが設けられる。 An external EGR passage 31 is provided between the exhaust passage 8 and the intake passage 2 to recirculate part of the exhaust as EGR gas from the exhaust passage 8 to the intake passage 2 through the outside of the combustion chamber 5. One end of the external EGR passage 31 is connected to the exhaust passage 8 downstream of the exhaust valve 7 and upstream of the exhaust catalyst 28, and the other end is connected to the intake passage 2 downstream of the throttle valve 17 and upstream of the on-off valve 3. . The external EGR passage 31 is provided with an EGR cooler 32 that cools the EGR gas and an EGR valve 33 that adjusts the amount of EGR gas recirculated to the intake passage 2.
ECU4は、エンジン30の制御を行うとともに、吸気制御装置100の制御を行うものである。ECU4は、CPU(中央演算処理装置)、ROM(リードオンリメモリ)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、及びI/Oインターフェース(入出力インターフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。 The ECU 4 controls the engine 30 and controls the intake control device 100. The ECU 4 includes a microcomputer having a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), and I / O interface (input / output interface).
ECU4には、アクセル全閉スイッチ19,クラッチスイッチ20,車速センサ21,変速機ニュートラルスイッチ22,クランク角センサ24,及びスロットル弁開度センサ25からの検出信号が送信される。ECU4は、送信された信号に基づいて、点火プラグ12,燃料噴射弁18,スロットル弁17,開閉弁3,及びEGR弁33を制御する。 Detection signals from the accelerator fully closed switch 19, the clutch switch 20, the vehicle speed sensor 21, the transmission neutral switch 22, the crank angle sensor 24, and the throttle valve opening sensor 25 are transmitted to the ECU 4. The ECU 4 controls the spark plug 12, the fuel injection valve 18, the throttle valve 17, the on-off valve 3, and the EGR valve 33 based on the transmitted signal.
ここで、アクセル全閉スイッチ19は、アクセルペダルの操作量が0であることを検出する。クラッチスイッチ20は、クラッチ(図示省略)が締結状態であることを検出する。車速センサ21は、車両の速度を検出する。変速機ニュートラルスイッチ22は、変速機(図示省略)がニュートラルであることを検出する。クランク角センサ24は、クランク14の回転角度を検出する。スロットル弁開度センサ25は、スロットル弁17の開度を検出する。 Here, the accelerator full close switch 19 detects that the operation amount of the accelerator pedal is zero. The clutch switch 20 detects that a clutch (not shown) is in an engaged state. The vehicle speed sensor 21 detects the speed of the vehicle. The transmission neutral switch 22 detects that the transmission (not shown) is neutral. The crank angle sensor 24 detects the rotation angle of the crank 14. The throttle valve opening sensor 25 detects the opening of the throttle valve 17.
ECU4は、スロットル弁17の開度を制御するスロットル制御部41と、燃料噴射弁18による燃料噴射量を制御する燃料供給制御部42と、開閉弁3を開閉制御する開閉弁制御部43とを有する。 The ECU 4 includes a throttle control unit 41 that controls the opening degree of the throttle valve 17, a fuel supply control unit 42 that controls the fuel injection amount by the fuel injection valve 18, and an on-off valve control unit 43 that controls the on-off valve 3 to open and close. Have.
燃料供給制御部42は、上記惰性走行時に燃料噴射弁18による燃料供給を停止可能である。燃料供給制御部42は、所定の条件を満たした場合に、燃料噴射弁18による燃料噴射を停止する。この所定の条件は、エンジン回転速度が所定値以上(例えば1000rpm以上)であること,車速が所定値以上(例えば10km/h以上)であること,及び変速機がニュートラルでないことである。燃料供給制御部42は、これらの全ての条件を満たしたときに、燃料噴射弁18による燃料供給を停止する。 The fuel supply control unit 42 can stop the fuel supply by the fuel injection valve 18 during the inertia traveling. The fuel supply control unit 42 stops fuel injection by the fuel injection valve 18 when a predetermined condition is satisfied. The predetermined condition is that the engine speed is not less than a predetermined value (for example, 1000 rpm or more), the vehicle speed is not less than a predetermined value (for example, 10 km / h or more), and the transmission is not neutral. The fuel supply control unit 42 stops the fuel supply by the fuel injection valve 18 when all these conditions are satisfied.
開閉弁制御部43は、惰性走行時に燃料噴射弁18による燃料供給が停止された場合に、開閉弁3を閉じるとともに、バルブオーバーラップ中に開閉弁3を開くものである。スロットル制御部41は、この惰性走行時にスロットル弁17を全閉とするように制御する。 The on-off valve control unit 43 closes the on-off valve 3 and opens the on-off valve 3 during valve overlap when the fuel supply by the fuel injection valve 18 is stopped during coasting. The throttle control unit 41 controls the throttle valve 17 to be fully closed during this inertia traveling.
バルブオーバーラップ中には、開閉弁制御部43は、吸気弁1が開きはじめるときに開閉弁3よりも下流の吸気通路2の圧力が略最大となるようなタイミングで開閉弁3を開きはじめる。開閉弁3が開いてから開閉弁3の下流における吸気通路2の圧力が略最大値まで上昇するまでにはある程度の時間が必要である。そこで、開閉弁制御部43は、吸気弁1が開きはじめるより早いタイミングで開閉弁3を開く。これにより、吸気弁1が開きはじめるときまでに、開閉弁3の下流の吸気通路2の圧力を上昇させておくことができる。 During the valve overlap, the on-off valve control unit 43 starts to open the on-off valve 3 at a timing such that the pressure in the intake passage 2 downstream from the on-off valve 3 becomes substantially maximum when the intake valve 1 starts to open. A certain amount of time is required from when the on-off valve 3 is opened until the pressure in the intake passage 2 downstream of the on-off valve 3 rises to a substantially maximum value. Therefore, the on-off valve control unit 43 opens the on-off valve 3 at an earlier timing than the intake valve 1 starts to open. Thereby, the pressure of the intake passage 2 downstream of the on-off valve 3 can be increased by the time the intake valve 1 starts to open.
また、開閉弁制御部43は、排気弁7が閉じるよりも前に閉じるようなタイミングで開閉弁3を閉じる。 Further, the on-off valve control unit 43 closes the on-off valve 3 at such a timing that it closes before the exhaust valve 7 closes.
次に、図2から図4を参照して、吸気制御装置100の作用について説明する。 Next, the operation of the intake control device 100 will be described with reference to FIGS.
図2に示す状態(a)から状態(g)は、惰性走行時に燃料噴射弁18による燃料供給が停止された場合における吸気制御装置100による吸気制御を示すものである。図2の状態(a)から状態(g)におけるドットの濃淡は、圧力の高低を示している。図3及び図4における(a)から(g)は、図2の状態(a)から状態(g)の状態に対応するものである。 State (a) to state (g) shown in FIG. 2 show intake control by the intake control device 100 when the fuel supply by the fuel injection valve 18 is stopped during coasting. The density of dots in the state (a) to the state (g) in FIG. 2 indicates the level of pressure. (A) to (g) in FIGS. 3 and 4 correspond to the states (a) to (g) in FIG.
図2に示す状態(a)は、バルブオーバーラップ期間が終了したときの状態である。状態(a)では、吸気弁1が開かれて排気弁7が閉じられるとともに、開閉弁3が閉じられている。図3に示すように、状態(a)では、開閉弁3の下流における吸気通路2の圧力と、燃焼室5の圧力と、排気通路8の圧力とが等しくなっている。この状態からピストン10が下降して状態(b)に移行する。 The state (a) shown in FIG. 2 is a state when the valve overlap period ends. In the state (a), the intake valve 1 is opened, the exhaust valve 7 is closed, and the on-off valve 3 is closed. As shown in FIG. 3, in the state (a), the pressure in the intake passage 2 downstream of the on-off valve 3, the pressure in the combustion chamber 5, and the pressure in the exhaust passage 8 are equal. From this state, the piston 10 descends and shifts to the state (b).
図2に示す状態(b)は、吸気弁1が開かれて排気弁7が閉じられ、ピストン10が下降している吸気行程の前半である。状態(b)においても、開閉弁3は閉じられたままである。状態(b)では、開閉弁3と排気弁7とによって開閉弁3の下流の吸気通路2と燃焼室5とが閉塞されている。そのため、図3に示すように、開閉弁3の下流の吸気通路2と燃焼室5との圧力は、ピストン10の下降に伴って低下することとなる。 The state (b) shown in FIG. 2 is the first half of the intake stroke in which the intake valve 1 is opened, the exhaust valve 7 is closed, and the piston 10 is lowered. Even in the state (b), the on-off valve 3 remains closed. In the state (b), the intake passage 2 and the combustion chamber 5 downstream of the on-off valve 3 are closed by the on-off valve 3 and the exhaust valve 7. Therefore, as shown in FIG. 3, the pressure in the intake passage 2 downstream of the on-off valve 3 and the combustion chamber 5 decreases as the piston 10 descends.
図2に示す状態(c)は、状態(b)に続く吸気行程の後半である。図3に示すように、状態(c)では、開閉弁3の下流の吸気通路2と燃焼室5との圧力が、ピストン10の下降によってさらに低下している。 The state (c) shown in FIG. 2 is the second half of the intake stroke following the state (b). As shown in FIG. 3, in the state (c), the pressure in the intake passage 2 and the combustion chamber 5 downstream of the on-off valve 3 is further lowered by the lowering of the piston 10.
図4に示すように、状態(a)から状態(c)の吸気行程では、開閉弁3が閉じられているため、燃焼室5内に新気が導入されることはなく、ほぼ断熱膨張している。 As shown in FIG. 4, in the intake stroke from the state (a) to the state (c), since the on-off valve 3 is closed, no fresh air is introduced into the combustion chamber 5, and the adiabatic expansion is almost adiabatic. ing.
図2に示す状態(d)は、ピストン10が吸気下死点に到達して燃焼室5の圧力が下がり切った後、吸気弁1が閉じられた状態である。吸気弁1が閉じられると、開閉弁3の下流における吸気通路2は、開閉弁3と吸気弁1とによって閉塞される。そのため、図3に示すように、開閉弁3の下流における吸気通路2は、圧力が負圧のまま一定となる。 The state (d) shown in FIG. 2 is a state in which the intake valve 1 is closed after the piston 10 reaches the intake bottom dead center and the pressure in the combustion chamber 5 has dropped. When the intake valve 1 is closed, the intake passage 2 downstream of the on-off valve 3 is closed by the on-off valve 3 and the intake valve 1. Therefore, as shown in FIG. 3, the intake passage 2 downstream of the on-off valve 3 remains constant at a negative pressure.
図2に示す状態(e)は、吸気弁1と排気弁7とが閉じられ、ピストン10が上昇する圧縮工程である。図3に示すように、状態(e)では、吸気弁1と排気弁7とが閉じられて燃焼室5が閉塞されたままピストン10が上昇するため、燃焼室5内の圧力は上昇する。 The state (e) shown in FIG. 2 is a compression process in which the intake valve 1 and the exhaust valve 7 are closed and the piston 10 is raised. As shown in FIG. 3, in the state (e), the piston 10 rises while the intake valve 1 and the exhaust valve 7 are closed and the combustion chamber 5 is closed, so that the pressure in the combustion chamber 5 rises.
このとき、開閉弁3の下流の吸気通路2は、吸気弁1が閉じられているため、圧力が一定である。同様に、排気通路8は、排気弁7が閉じられているため、圧力が一定である。 At this time, the pressure in the intake passage 2 downstream of the on-off valve 3 is constant because the intake valve 1 is closed. Similarly, the pressure in the exhaust passage 8 is constant because the exhaust valve 7 is closed.
図4に示すように、状態(d)から状態(e)の圧縮工程では、燃焼室5内はほぼ断熱圧縮されるので、体積の減少とほぼ反比例するように圧力が上昇する。状態(e)から、ピストン10が下降する膨張行程を経て、状態(f)に移行する。 As shown in FIG. 4, in the compression process from the state (d) to the state (e), the inside of the combustion chamber 5 is almost adiabatically compressed, so that the pressure rises almost in inverse proportion to the decrease in volume. From the state (e), the state proceeds to the state (f) through an expansion stroke in which the piston 10 descends.
図2に示す状態(f)は、膨張行程にてピストン10が下降した後、ピストン10が膨張下死点を過ぎて、排気工程に移行した状態である。図3に示すように、状態(f)では、排気弁7が開かれて連通した燃焼室5の圧力と排気通路8の圧力とを比較すると、排気通路8の方が高い。なお、このときもまた、開閉弁3の下流の吸気通路2は、吸気弁1が閉じられているため、圧力が一定である。 The state (f) shown in FIG. 2 is a state in which, after the piston 10 descends in the expansion stroke, the piston 10 passes the expansion bottom dead center and shifts to the exhaust process. As shown in FIG. 3, in the state (f), when the pressure of the combustion chamber 5 that is in communication with the exhaust valve 7 being opened is compared with the pressure of the exhaust passage 8, the exhaust passage 8 is higher. Also at this time, the pressure in the intake passage 2 downstream of the on-off valve 3 is constant because the intake valve 1 is closed.
図3に示すように、状態(f)の排気工程では、排気弁7が開かれると、略大気圧の排気通路8から負圧の燃焼室5にEGRガスが逆流する。その後、ピストン10の上昇によって燃焼室5から排気通路8に排気が流れるが、このときの燃焼室5と排気通路8との圧力は一定である。よって、図4に示すように、燃焼室5は、圧力が大気圧まで上昇して一定となり、体積のみが減少することとなる。 As shown in FIG. 3, in the exhaust process in the state (f), when the exhaust valve 7 is opened, the EGR gas flows backward from the exhaust passage 8 at a substantially atmospheric pressure into the negative pressure combustion chamber 5. Thereafter, exhaust gas flows from the combustion chamber 5 to the exhaust passage 8 due to the rise of the piston 10, and the pressure in the combustion chamber 5 and the exhaust passage 8 at this time is constant. Therefore, as shown in FIG. 4, in the combustion chamber 5, the pressure rises to the atmospheric pressure and becomes constant, and only the volume decreases.
図2に示す状態(g)は、排気弁7が開かれた状態で吸気弁1が開かれ、バルブオーバーラップが開始された状態である。状態(g)では、吸気弁1と排気弁7とが開かれるとともに、開閉弁3が開かれている。これにより、吸気通路2から新気が導入され、燃焼室5内から吸気通路2に渡って滞留していたEGRガスが掃気される。 The state (g) shown in FIG. 2 is a state in which the valve overlap is started by opening the intake valve 1 while the exhaust valve 7 is opened. In the state (g), the intake valve 1 and the exhaust valve 7 are opened, and the on-off valve 3 is opened. As a result, fresh air is introduced from the intake passage 2 and the EGR gas that has accumulated from the combustion chamber 5 to the intake passage 2 is scavenged.
よって、次にアクセル操作がなされたときには、吸気通路2と燃焼室5とが掃気されてEGRガスの濃度が低下しているため、失火することなく安定した燃焼が可能となる。 Therefore, when the accelerator operation is performed next, the intake passage 2 and the combustion chamber 5 are scavenged and the concentration of the EGR gas is reduced, so that stable combustion is possible without misfire.
図3に示すように、開閉弁3が開きはじめると、開閉弁3の下流の吸気通路2の圧力が上昇しはじめ、吸気弁1が開きはじめるタイミングで略最大値となる。そして、吸気弁1が開きはじめると、燃焼室5の圧力が上昇する。よって、図4に示すように、燃焼室5は、ピストン10の上昇によって体積が減少するとともに、圧力が上昇することとなる。 As shown in FIG. 3, when the on-off valve 3 begins to open, the pressure in the intake passage 2 downstream of the on-off valve 3 begins to rise, and reaches a substantially maximum value at the timing at which the intake valve 1 begins to open. When the intake valve 1 begins to open, the pressure in the combustion chamber 5 increases. Therefore, as shown in FIG. 4, the combustion chamber 5 is reduced in volume and increased in pressure as the piston 10 rises.
その後、開閉弁3が閉じはじめると、導入される新気の流量が減少するため、開閉弁3の上流の吸気通路2の圧力は低下しはじめる。開閉弁3が閉じはじめても、排気弁7が開いているうちは、燃焼室5の圧力は一定である。排気弁7が閉じられると、燃焼室5の圧力は低下しはじめ、再び状態(a)に移行することとなる。 Thereafter, when the on-off valve 3 starts to close, the flow rate of the introduced fresh air decreases, so the pressure in the intake passage 2 upstream of the on-off valve 3 begins to decrease. Even if the on-off valve 3 starts to close, the pressure in the combustion chamber 5 is constant while the exhaust valve 7 is open. When the exhaust valve 7 is closed, the pressure in the combustion chamber 5 starts to decrease and shifts to the state (a) again.
開閉弁3の開閉タイミングは、クランク14の回転角度で決まっているため、エンジン回転速度が増加すると、開閉弁3が開いている時間が短縮される。開閉弁3が開いている時間が短いと、開閉弁3の下流の吸気通路2の圧力が充分に上昇せず、バルブオーバーラップ時に充分に掃気が行われないおそれがある。 Since the opening / closing timing of the opening / closing valve 3 is determined by the rotation angle of the crank 14, when the engine speed increases, the time during which the opening / closing valve 3 is open is shortened. If the on-off valve 3 is open for a short time, the pressure in the intake passage 2 downstream of the on-off valve 3 does not rise sufficiently, and there is a risk that scavenging will not be performed sufficiently during valve overlap.
そこで、開閉弁制御部43は、エンジン回転速度が増加するほど進角して開閉弁3を開くようにする。これにより、エンジン回転速度が変化しても、開閉弁3が開いている時間を一定とすることができる。よって、エンジン回転速度が変化しても、開閉弁3が開かれることによる燃焼室5の掃気効果が損なわれることはない。 Therefore, the opening / closing valve control unit 43 advances the angle as the engine speed increases, and opens the opening / closing valve 3. Thereby, even if the engine speed changes, the time during which the on-off valve 3 is open can be made constant. Therefore, even if the engine speed changes, the scavenging effect of the combustion chamber 5 due to the opening / closing valve 3 being opened is not impaired.
また、開閉弁制御部43は、アクセル開度が惰性走行中の所定開度である期間が設定期間と比較して短い場合には、バルブオーバーラップ中に開閉弁3を開き、アクセル開度が惰性走行中の所定開度である期間が設定期間以上である場合には、開閉弁3を開くことなく閉じておく。 On the other hand, the opening / closing valve control unit 43 opens the opening / closing valve 3 during the valve overlap when the period during which the accelerator opening is the predetermined opening during inertial traveling is shorter than the set period. When the period of the predetermined opening during inertia traveling is equal to or longer than the set period, the on-off valve 3 is closed without opening.
このときの設定期間は、アクセル開度が惰性走行中の所定開度になってからのエンジン回転速度の時間積算値に基づいて設定される。具体的には、設定期間は、吸気通路2と燃焼室5との掃気が充分に行われて滞留していたEGRガスの量が少なくなり、かつ、排気通路8の下流に設けられる排気触媒28の酸素被毒量が許容範囲内となる期間に設定される。 The setting period at this time is set based on a time integrated value of the engine speed after the accelerator opening reaches a predetermined opening during inertial traveling. Specifically, during the set period, the amount of EGR gas that has remained after the scavenging of the intake passage 2 and the combustion chamber 5 has been sufficiently reduced, and the exhaust catalyst 28 provided downstream of the exhaust passage 8. Is set to a period during which the oxygen poisoning amount falls within the allowable range.
これにより、掃気の全流量に基づいて設定期間が設定されるため、排気触媒28の酸素被毒量が許容範囲内のうちに掃気を停止することができる。よって、吸気通路2と燃焼室5との掃気を充分に行うことができるとともに、必要以上の掃気によって排気触媒28が酸素被毒することを防止できる。 Thereby, since the set period is set based on the total flow rate of scavenging, scavenging can be stopped while the oxygen poisoning amount of the exhaust catalyst 28 is within the allowable range. Therefore, scavenging of the intake passage 2 and the combustion chamber 5 can be sufficiently performed, and the exhaust catalyst 28 can be prevented from being poisoned by oxygen due to excessive scavenging.
また、設定期間は、外部EGR通路31を通じて排気の一部を還流する運転状態からアクセル開度が惰性走行中の所定開度となった場合と比較して、内部EGRによって排気の一部を還流する運転状態からアクセル開度が惰性走行中の所定開度となった場合の方が短くなるように設定される。 Also, during the set period, a part of the exhaust gas is recirculated by the internal EGR as compared with a case where the accelerator opening is a predetermined opening degree during inertia traveling from an operating state in which a part of the exhaust gas is recirculated through the external EGR passage 31. The accelerator opening is set to be shorter when the accelerator opening becomes a predetermined opening during inertia traveling.
外部EGR通路31を通じて外部EGRが行われる場合には、EGRガスは、吸気通路2を介して燃焼室5に還流される。一方、内部EGRが行われる場合には、EGRガスは、吸気弁1が閉かれているときに排気通路8から燃焼室5に還流される。よって、外部EGRの場合と比較して、内部EGRの場合の方が吸気通路2にEGRガスが還流されない分だけ、滞留するEGR量が少ない。したがって、設定期間を短く設定されても、充分な掃気を行うことが可能であるとともに、排気触媒28の酸素被毒量を最小限とすることができる。 When external EGR is performed through the external EGR passage 31, the EGR gas is recirculated to the combustion chamber 5 through the intake passage 2. On the other hand, when the internal EGR is performed, the EGR gas is recirculated from the exhaust passage 8 to the combustion chamber 5 when the intake valve 1 is closed. Therefore, as compared with the case of the external EGR, the amount of the EGR that stays in the case of the internal EGR is less by the amount that the EGR gas is not recirculated into the intake passage 2. Therefore, even if the set period is set short, it is possible to perform sufficient scavenging and minimize the oxygen poisoning amount of the exhaust catalyst 28.
その後、アクセルが操作されてアクセル開度が惰性走行中の所定開度と比較して大きくなった場合には、開閉弁制御部43は、上述したようにバルブオーバーラップ中に開閉弁3を開いて一旦閉じるとともに、その同一サイクルにおける吸気行程中に、開閉弁3を再度開いて閉じる。 After that, when the accelerator is operated and the accelerator opening becomes larger than the predetermined opening during inertial running, the opening / closing valve control unit 43 opens the opening / closing valve 3 during the valve overlap as described above. Once closed, the on-off valve 3 is opened and closed again during the intake stroke in the same cycle.
これにより、燃焼室5を掃気した後に、新たに燃焼室5に混合気を導入できる。よって、燃焼室5の掃気と新気導入とを両立して、燃焼を安定させることができる。 Thereby, the air-fuel mixture can be newly introduced into the combustion chamber 5 after scavenging the combustion chamber 5. Therefore, both the scavenging of the combustion chamber 5 and the introduction of fresh air can be achieved, and the combustion can be stabilized.
吸気行程中に開閉弁3を再度開く制御は、エンジン30の回転数が、市場使用頻度の高い回転数である例えば3200rpm以下の場合に実行される。エンジン30が更に高い回転数となった場合には、開閉弁3を常に開いたままとする。 The control for reopening the on-off valve 3 during the intake stroke is executed when the rotational speed of the engine 30 is, for example, 3200 rpm or less, which is a rotational speed that is frequently used in the market. When the engine 30 has a higher rotational speed, the on-off valve 3 is always kept open.
以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。 According to the above embodiment, the following effects are obtained.
惰性走行が開始されると、所定の条件により燃料噴射弁18による燃料供給が停止される。惰行走行時に燃料噴射弁18による燃料供給が停止されたときには、開閉弁3が閉じられる。これにより、燃焼せずに排出される排気を抑制できるため、排気触媒28が酸素被毒することを防止できる。 When the inertia running is started, the fuel supply by the fuel injection valve 18 is stopped under a predetermined condition. When fuel supply by the fuel injection valve 18 is stopped during coasting, the on-off valve 3 is closed. As a result, exhaust exhausted without being combusted can be suppressed, so that the exhaust catalyst 28 can be prevented from being poisoned by oxygen.
また、開閉弁3を閉じた後、バルブオーバーラップ中に開閉弁3を開く。これにより、吸気通路2から排気通路8へ空気を流して燃焼室5内を掃気できるため、次にアクセルが操作されたときの燃焼の安定性を向上できる。 Moreover, after closing the on-off valve 3, the on-off valve 3 is opened during valve overlap. As a result, air can flow from the intake passage 2 to the exhaust passage 8 to scavenge the inside of the combustion chamber 5, so that the stability of combustion when the accelerator is operated next time can be improved.
したがって、排気触媒28の酸素被毒の防止と、燃焼の安定性の向上とを両立することができる。 Therefore, it is possible to achieve both prevention of oxygen poisoning of the exhaust catalyst 28 and improvement of combustion stability.
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
例えば、上記においては、燃料噴射弁18が吸気通路2に設けられる場合が例示されている。しかしながら、これに限られず、燃料噴射弁18がエンジン30のシリンダヘッド6に設けられる直噴タイプであってもよい。 For example, in the above, the case where the fuel injection valve 18 is provided in the intake passage 2 is illustrated. However, the present invention is not limited to this, and a direct injection type in which the fuel injection valve 18 is provided in the cylinder head 6 of the engine 30 may be used.
100 吸気制御装置
1 吸気弁
2 吸気通路
3 開閉弁
4 ECU(エンジンコントロールユニット)
5 燃焼室
7 排気弁
8 排気通路
17 スロットル弁
18 燃料噴射弁
28 排気触媒
30 エンジン
31 外部EGR通路
41 スロットル制御部
42 燃料供給制御部
43 開閉弁制御部
100 Intake Control Device 1 Intake Valve 2 Intake Passage 3 On-off Valve 4 ECU (Engine Control Unit)
5 Combustion chamber 7 Exhaust valve 8 Exhaust passage 17 Throttle valve 18 Fuel injection valve 28 Exhaust catalyst 30 Engine 31 External EGR passage 41 Throttle control unit 42 Fuel supply control unit 43 Open / close valve control unit
Claims (7)
前記燃焼室へ燃料を供給する燃料噴射弁と、
アクセル開度が所定以下となった惰性走行時に前記燃料噴射弁による燃料供給を停止可能な燃料供給制御部と、
前記惰性走行時に前記燃料噴射弁による燃料供給が停止された場合に、前記開閉弁を閉じるとともに、バルブオーバーラップ中に前記開閉弁を開く開閉弁制御部と、を備えるエンジンの吸気制御装置。 An on-off valve provided in an intake passage for sending air into the combustion chamber and capable of blocking the intake passage;
A fuel injection valve for supplying fuel to the combustion chamber;
A fuel supply control unit capable of stopping fuel supply by the fuel injection valve during inertial traveling when the accelerator opening is equal to or less than a predetermined value;
An engine intake control device comprising: an open / close valve control unit that closes the open / close valve and opens the open / close valve during valve overlap when fuel supply by the fuel injection valve is stopped during the inertia traveling.
前記設定期間は、前記アクセル開度が前記所定開度になってからのエンジン回転速度の時間積算値に基づいて、前記吸気通路と前記燃焼室とが掃気され、かつ前記排気触媒の酸素被毒量が許容範囲内となる期間に設定されることを特徴とする請求項4に記載のエンジンの吸気制御装置。 An exhaust catalyst disposed in the exhaust passage;
During the set period, the intake passage and the combustion chamber are scavenged based on a time integrated value of the engine rotation speed after the accelerator opening reaches the predetermined opening, and oxygen poisoning of the exhaust catalyst The engine intake control device according to claim 4, wherein the intake air control device is set to a period during which the amount is within an allowable range.
前記設定期間は、前記外部EGR通路を通じて排気の一部を還流する運転状態から前記アクセル開度が前記所定開度となった場合と比較して、内部EGRによって排気の一部を還流する運転状態から前記アクセル開度が前記所定開度となった場合の方が短く設定されることを特徴とする請求項5に記載のエンジンの吸気制御装置。 An external EGR passage that recirculates part of the exhaust gas from the exhaust passage to the intake passage through the outside of the combustion chamber;
The set period is an operation state in which part of the exhaust gas is recirculated by internal EGR compared to a case where the accelerator opening is the predetermined opening degree from an operation state in which part of the exhaust gas is recirculated through the external EGR passage. 6. The intake control device for an engine according to claim 5, wherein the accelerator opening is set shorter when the accelerator opening becomes the predetermined opening.
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