JP2022049377A - エンジン制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】振動及び騒音を抑制しつつエンジン停止時のクランク角を適切に制御するエンジン制御装置を提供する。【解決手段】スロットルバルブ56、及び、スロットルバルブの下流側に設けられ流路断面の一部を閉塞可能な吸気流制御弁59が設けられた吸気装置50を有するエンジンを制御するエンジン制御装置100を、所定のエンジン停止条件が成立した場合に、スロットルバルブを所定の閉状態にするとともに吸気流制御弁の開度を所定の開状態に保持し、その後吸気流制御弁の開度を閉じ側に制御する構成とする。【選択図】図3
Description
本発明は、エンジン停止時にクランクシャフトの角度位置を所定範囲で停止するよう制御するエンジン制御装置に関する。
自動車等の車両に搭載されるエンジンにおいて、例えば停車時等に自動的にエンジンを停止させるアイドルストップ制御によりエンジンを停止する際に、クランクシャフトが回転を停止した際の角度位置(クランク角)が、少なくとも一つの気筒における圧縮上死点前100乃至140°程度の範囲とすることにより、再始動に要する時間を短縮できることが知られている。
エンジン停止時のクランク角(ピストン位置)の制御に関する従来技術として、例えば、特許文献1には、内燃機関の自動停止を行うために燃料噴射が停止された後、スロットルバルブ開度が、機関回転停止時に吸気行程となる気筒において、ピストンが吸気行程の中間付近から吸気上死点までの範囲に停止する値に設定された目標開度とされることが記載されている。
また、機関回転の停止時に吸気行程となっている気筒のピストンの実停止位置と目標停止位置との差分に基づいてスロットルバルブの目標開度を学習補正することが記載されている。
特許文献2には、エンジンを自動停止させる際、スロットル開度を、自動停止動作の初期に吸気流量が多くなるように設定し、その後吸気流量を減少させ、さらに停止直前の最後の圧縮上死点通過時期以降に吸気流量を増大させるよう制御することが記載されている。
特許文献3には、エンジンを自動停止させる際、先ずスロットル弁を全閉とするとともに、停止直前にスロットル弁をピストンを膨張行程であるシリンダ内の所定位置に停止させるよう設定される所定開度で開弁することが記載されている。
また、機関回転の停止時に吸気行程となっている気筒のピストンの実停止位置と目標停止位置との差分に基づいてスロットルバルブの目標開度を学習補正することが記載されている。
特許文献2には、エンジンを自動停止させる際、スロットル開度を、自動停止動作の初期に吸気流量が多くなるように設定し、その後吸気流量を減少させ、さらに停止直前の最後の圧縮上死点通過時期以降に吸気流量を増大させるよう制御することが記載されている。
特許文献3には、エンジンを自動停止させる際、先ずスロットル弁を全閉とするとともに、停止直前にスロットル弁をピストンを膨張行程であるシリンダ内の所定位置に停止させるよう設定される所定開度で開弁することが記載されている。
上述した従来技術のように、エンジンの停止時にスロットル開度を大きくし、体積効率を上げて圧縮反力を発生させることにより停止時のクランク角を制御する場合、圧縮反力を上げたことによりクランクシャフトが逆回転を起こし、ショックが発生することが懸念される。このようなショックを回避するために、スロットルを開く量を抑制することも考えられるが、この場合十分な圧縮反力が得られず、目標とするクランク角で停止させることが困難となる。
また、停止直前にスロットル開度を開くことにより、吸気装置から気流音などの騒音が発生することも懸念される。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、振動及び騒音を抑制しつつエンジン停止時のクランク角を適切に制御するエンジン制御装置を提供することである。
また、停止直前にスロットル開度を開くことにより、吸気装置から気流音などの騒音が発生することも懸念される。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、振動及び騒音を抑制しつつエンジン停止時のクランク角を適切に制御するエンジン制御装置を提供することである。
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項1に係る発明は、スロットルバルブ、及び、前記スロットルバルブの下流側に設けられ流路断面の一部を閉塞可能な吸気流制御弁が設けられた吸気装置を有するエンジンを制御するエンジン制御装置であって、所定のエンジン停止条件が成立した場合に、前記スロットルバルブを所定の閉状態にするとともに前記吸気流制御弁の開度を所定の開状態に保持し、その後前記吸気流制御弁の開度を閉じ側に制御することを特徴とするエンジン制御装置である。
これによれば、エンジン停止条件が成立した場合に、先ずスロットルバルブを閉じることでポンプ損失を発生させてクランクシャフトを減速し、その後クランクシャフトの停止前に吸気流制御弁を閉じることでポンプ損失をさらに増大させることができる。
これにより、エンジンの少なくとも一部の気筒が吸気行程にあるときにクランクシャフトを効果的に減速させ、エンジン停止時に少なくとも一部の気筒が圧縮行程の途中にあるクランク角でクランクシャフトを停止させることができる。
本発明においては、上述した従来技術のようにエンジンの停止時にスロットルバルブを開き側に制御することがないため、圧縮反力によるクランクシャフトの逆転や、スロットルバルブによる気流音の発生を防止することができる。
また、一般的なエンジンに設けられているスロットルバルブと吸気流制御弁とを用いてエンジン停止時のクランク角を制御することが可能であり、既存のエンジンに対しても容易に適用することができる。
請求項1に係る発明は、スロットルバルブ、及び、前記スロットルバルブの下流側に設けられ流路断面の一部を閉塞可能な吸気流制御弁が設けられた吸気装置を有するエンジンを制御するエンジン制御装置であって、所定のエンジン停止条件が成立した場合に、前記スロットルバルブを所定の閉状態にするとともに前記吸気流制御弁の開度を所定の開状態に保持し、その後前記吸気流制御弁の開度を閉じ側に制御することを特徴とするエンジン制御装置である。
これによれば、エンジン停止条件が成立した場合に、先ずスロットルバルブを閉じることでポンプ損失を発生させてクランクシャフトを減速し、その後クランクシャフトの停止前に吸気流制御弁を閉じることでポンプ損失をさらに増大させることができる。
これにより、エンジンの少なくとも一部の気筒が吸気行程にあるときにクランクシャフトを効果的に減速させ、エンジン停止時に少なくとも一部の気筒が圧縮行程の途中にあるクランク角でクランクシャフトを停止させることができる。
本発明においては、上述した従来技術のようにエンジンの停止時にスロットルバルブを開き側に制御することがないため、圧縮反力によるクランクシャフトの逆転や、スロットルバルブによる気流音の発生を防止することができる。
また、一般的なエンジンに設けられているスロットルバルブと吸気流制御弁とを用いてエンジン停止時のクランク角を制御することが可能であり、既存のエンジンに対しても容易に適用することができる。
請求項2に係る発明は、所定のエンジン停止条件が成立した場合に、前記スロットルバルブを全閉とするとともに前記吸気流制御弁を全開とし、その後吸気流制御弁を全閉とすることを特徴とする請求項1に記載のエンジン制御装置である。
これによれば、スロットルバルブにより生ずるポンプ損失、及び、吸気流制御弁により生ずるポンプ損失及びその増加量を最大化することにより、上述した効果をより効果的に得ることができる。
これによれば、スロットルバルブにより生ずるポンプ損失、及び、吸気流制御弁により生ずるポンプ損失及びその増加量を最大化することにより、上述した効果をより効果的に得ることができる。
請求項3に係る発明は、前記エンジンのクランクシャフトの回転速度が予め設定された回転速度以下となった後に、前記吸気流制御弁の開度を閉じ側に制御することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエンジン制御装置である。
これによれば、停止直前に吸気流制御弁により生ずるポンプ損失を増加させることにより、エンジン停止時のクランク角をより精度よく制御することができる。
また、閾値となる回転速度の設定により、簡単な構成によりエンジン停止時のクランク角をチューニングすることができる。
これによれば、停止直前に吸気流制御弁により生ずるポンプ損失を増加させることにより、エンジン停止時のクランク角をより精度よく制御することができる。
また、閾値となる回転速度の設定により、簡単な構成によりエンジン停止時のクランク角をチューニングすることができる。
請求項4に係る発明は、前記吸気装置における前記吸気流制御弁よりも下流側の領域に、前記流路断面を区画する隔壁が設けられ、前記吸気流制御弁は、前記流路断面のうち前記隔壁の一方側の領域の吸気流量を制限可能であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のエンジン制御装置である。
これによれば、吸気流制御弁を閉じた際のポンプ損失の増大効果を高め、上述した効果をより確実に得ることができる。
これによれば、吸気流制御弁を閉じた際のポンプ損失の増大効果を高め、上述した効果をより確実に得ることができる。
以上説明したように、本発明によれば、振動及び騒音を抑制しつつエンジン停止時のクランク角を適切に制御するエンジン制御装置を提供することができる。
以下、本発明を適用したエンジン制御装置の実施形態について説明する。
実施形態のエンジン制御装置は、例えば、乗用車等の自動車に走行用動力源として搭載される水平対向4気筒のガソリン直噴ターボ過給エンジンに設けられるものである。
実施形態のエンジンは、例えば、第1-第3-第2-第4気筒が順次180°CA(クランク角)ごとに等間隔で点火される構成とすることができる。
実施形態のエンジン制御装置は、例えば、乗用車等の自動車に走行用動力源として搭載される水平対向4気筒のガソリン直噴ターボ過給エンジンに設けられるものである。
実施形態のエンジンは、例えば、第1-第3-第2-第4気筒が順次180°CA(クランク角)ごとに等間隔で点火される構成とすることができる。
図1は、第1実施形態のエンジン制御装置を有するエンジンの構成を模式的に示す図である。
図2は、実施形態のエンジンにおけるシリンダヘッド部の断面図である。
エンジン1は、クランクシャフト10、シリンダブロック20、シリンダヘッド30、ターボチャージャ40、吸気装置50、排気装置60、エンジン制御ユニット(ECU)100等を有して構成されている。
図2は、実施形態のエンジンにおけるシリンダヘッド部の断面図である。
エンジン1は、クランクシャフト10、シリンダブロック20、シリンダヘッド30、ターボチャージャ40、吸気装置50、排気装置60、エンジン制御ユニット(ECU)100等を有して構成されている。
クランクシャフト10は、エンジン1の出力軸となる回転軸である。
クランクシャフト10の一方の端部には、図示しない変速機等の動力伝達機構が接続されている。
クランクシャフト10には、図示しないコンロッドを介してピストン12が連結されている。
クランクシャフト10の端部には、クランクシャフトの角度位置を検出するクランク角センサ11が設けられている。
クランク角センサ11の出力は、エンジン制御ユニット100に伝達される。
ピストン12は、シリンダブロック20のシリンダボア内に挿入されて往復運動する部材である。
クランクシャフト10の一方の端部には、図示しない変速機等の動力伝達機構が接続されている。
クランクシャフト10には、図示しないコンロッドを介してピストン12が連結されている。
クランクシャフト10の端部には、クランクシャフトの角度位置を検出するクランク角センサ11が設けられている。
クランク角センサ11の出力は、エンジン制御ユニット100に伝達される。
ピストン12は、シリンダブロック20のシリンダボア内に挿入されて往復運動する部材である。
シリンダブロック20は、クランクシャフト10を、車体に縦置き搭載する場合における左右方向から挟みこむように二分割として構成されている。
シリンダブロック20の中央部には、クランクシャフト10を収容するとともに、クランクシャフト10を回転可能に支持するメインベアリングを有するクランクケース部が設けられている。
クランクケース部を挟んで左右に配置されるシリンダブロック20の左右バンクの内部には、ピストンが挿入され内部で往復するシリンダが例えば一対ずつ(4気筒の場合)形成されている。
シリンダブロック20の中央部には、クランクシャフト10を収容するとともに、クランクシャフト10を回転可能に支持するメインベアリングを有するクランクケース部が設けられている。
クランクケース部を挟んで左右に配置されるシリンダブロック20の左右バンクの内部には、ピストンが挿入され内部で往復するシリンダが例えば一対ずつ(4気筒の場合)形成されている。
シリンダヘッド30は、シリンダブロック20のクランクシャフト10とは反対側の端部(左右端部)にそれぞれ設けられている。
シリンダヘッド30は、燃焼室31、点火プラグ32、吸気ポート33、排気ポート34、吸気バルブ35、排気バルブ36、吸気カムシャフト37、排気カムシャフト38、インジェクタ39等を備えて構成されている。
シリンダヘッド30は、燃焼室31、点火プラグ32、吸気ポート33、排気ポート34、吸気バルブ35、排気バルブ36、吸気カムシャフト37、排気カムシャフト38、インジェクタ39等を備えて構成されている。
燃焼室31は、シリンダヘッド30のピストン冠面と対向する箇所を、例えばペントルーフ状に凹ませて形成されている。
点火プラグ32は、燃焼室31の中央に設けられ、エンジン制御ユニット100からの点火信号に応じてスパークを発生し、混合気に点火するものである。
点火プラグ32は、燃焼室31の中央に設けられ、エンジン制御ユニット100からの点火信号に応じてスパークを発生し、混合気に点火するものである。
吸気ポート33は、燃焼用空気(新気)を燃焼室31に導入する流路である。
吸気ポート33には、後述する隔壁Wが設けられている。
排気ポート34は、燃焼室31から既燃ガス(排ガス)を排出する流路である。
吸気バルブ35、排気バルブ36は、吸気ポート33、排気ポート34を所定のバルブタイミングで開閉するものである。
吸気バルブ35、排気バルブ36は、各気筒に例えば2本ずつ設けられる。
吸気バルブ35、排気バルブ36は、クランクシャフト10の1/2の回転数で同期して回転する吸気カムシャフト37、排気カムシャフト38によって開閉される。
吸気カムシャフト37、排気カムシャフト38のカムスプロケット部には、各カムシャフトの位相を進角、遅角させて各バルブの開弁時期、閉弁時期を変化させる図示しないバルブタイミング可変機構が設けられている。
インジェクタ39は、シリンダヘッド30における吸気ポート33の間隔に設けられ、エンジン制御ユニット100が発する開弁信号に応じて、燃焼室31内に燃料を噴射して混合気を形成するものである。
吸気ポート33には、後述する隔壁Wが設けられている。
排気ポート34は、燃焼室31から既燃ガス(排ガス)を排出する流路である。
吸気バルブ35、排気バルブ36は、吸気ポート33、排気ポート34を所定のバルブタイミングで開閉するものである。
吸気バルブ35、排気バルブ36は、各気筒に例えば2本ずつ設けられる。
吸気バルブ35、排気バルブ36は、クランクシャフト10の1/2の回転数で同期して回転する吸気カムシャフト37、排気カムシャフト38によって開閉される。
吸気カムシャフト37、排気カムシャフト38のカムスプロケット部には、各カムシャフトの位相を進角、遅角させて各バルブの開弁時期、閉弁時期を変化させる図示しないバルブタイミング可変機構が設けられている。
インジェクタ39は、シリンダヘッド30における吸気ポート33の間隔に設けられ、エンジン制御ユニット100が発する開弁信号に応じて、燃焼室31内に燃料を噴射して混合気を形成するものである。
ターボチャージャ40は、エンジン1の排気が有するエネルギを利用して、燃焼用空気(新気)を圧縮し、過給する過給機である。
ターボチャージャ40は、タービン41、コンプレッサ42、エアバイパス流路43、エアバイパスバルブ44、ウェイストゲート流路45、ウェイストゲートバルブ46等を備えている。
タービン41は、エンジン1の排ガスによって回転駆動される。
コンプレッサ42は、タービン41に同軸に取り付けられ、タービン41によって回転駆動され空気を圧縮する。
ターボチャージャ40は、タービン41、コンプレッサ42、エアバイパス流路43、エアバイパスバルブ44、ウェイストゲート流路45、ウェイストゲートバルブ46等を備えている。
タービン41は、エンジン1の排ガスによって回転駆動される。
コンプレッサ42は、タービン41に同軸に取り付けられ、タービン41によって回転駆動され空気を圧縮する。
エアバイパス流路43は、コンプレッサ42の下流側から空気の一部を抽出し、コンプレッサ42の上流側に還流させるものである。
エアバイパスバルブ44は、エアバイパス流路43に設けられ、エンジン制御ユニット100からの指令に応じてエアバイパス流路43を実質的に閉塞する閉状態と、エアバイパス流路43を空気が通過可能な開状態とを、二段階に切換えるものである。
エアバイパスバルブ44は、電動アクチュエータによって開閉駆動される弁体を有する電動バルブとなっている。
エアバイパスバルブ44は、例えば、スロットルバルブ56を急激に閉じた場合等に、ターボチャージャ40のサージング防止やブレードの保護等を図るため開状態とされ、コンプレッサ42よりも下流側の吸気管内の空気をコンプレッサ42の上流側に還流させ、余剰圧力を低減させる。
エアバイパスバルブ44は、エアバイパス流路43に設けられ、エンジン制御ユニット100からの指令に応じてエアバイパス流路43を実質的に閉塞する閉状態と、エアバイパス流路43を空気が通過可能な開状態とを、二段階に切換えるものである。
エアバイパスバルブ44は、電動アクチュエータによって開閉駆動される弁体を有する電動バルブとなっている。
エアバイパスバルブ44は、例えば、スロットルバルブ56を急激に閉じた場合等に、ターボチャージャ40のサージング防止やブレードの保護等を図るため開状態とされ、コンプレッサ42よりも下流側の吸気管内の空気をコンプレッサ42の上流側に還流させ、余剰圧力を低減させる。
ウェイストゲート流路45は、過給圧制御や触媒の昇温等を目的として、タービン41の上流側から排ガスの一部を抽出し、タービン41の下流側にバイパスさせるものである。
ウェイストゲート流路45は、タービン41のハウジングに一体に形成されている。
ウェイストゲートバルブ46は、ウェイストゲート流路45に設けられ流路を開閉する弁体を有し、ウェイストゲート流路45を通過する排ガスの流量を制御するものである。
ウェイストゲートバルブ46は、エンジン制御ユニット100からの指令に応じて弁体を開閉駆動する電動アクチュエータを有する電動ウェイストゲートバルブである。
ウェイストゲート流路45は、タービン41のハウジングに一体に形成されている。
ウェイストゲートバルブ46は、ウェイストゲート流路45に設けられ流路を開閉する弁体を有し、ウェイストゲート流路45を通過する排ガスの流量を制御するものである。
ウェイストゲートバルブ46は、エンジン制御ユニット100からの指令に応じて弁体を開閉駆動する電動アクチュエータを有する電動ウェイストゲートバルブである。
ウェイストゲートバルブ46には、その開度位置を検出する位置エンコーダである位置センサ46aが設けられる。
位置センサ46aの出力は、エンジン制御ユニット100に伝達される。
電動アクチュエータは、エンジン制御ユニット100によって、位置センサ46aにより検出される位置が所定の目標位置に近付くようフィードバック制御される。
ウェイストゲートバルブ46は、全開状態と全閉状態とを切換可能であるとともに、これらの中間位置においても任意の開度設定が可能となっている。
位置センサ46aの出力は、エンジン制御ユニット100に伝達される。
電動アクチュエータは、エンジン制御ユニット100によって、位置センサ46aにより検出される位置が所定の目標位置に近付くようフィードバック制御される。
ウェイストゲートバルブ46は、全開状態と全閉状態とを切換可能であるとともに、これらの中間位置においても任意の開度設定が可能となっている。
吸気装置50は、空気を導入して吸気ポート33に導入するものである。
吸気装置50は、インテークダクト51、チャンバ52、エアクリーナ53、エアフローメータ54、インタークーラ55、スロットルバルブ56、インテークマニホールド57、吸気圧センサ58、タンブルジェネレータバルブ(TGV)59等を備えて構成されている。
吸気装置50は、インテークダクト51、チャンバ52、エアクリーナ53、エアフローメータ54、インタークーラ55、スロットルバルブ56、インテークマニホールド57、吸気圧センサ58、タンブルジェネレータバルブ(TGV)59等を備えて構成されている。
インテークダクト51は、外気を導入して吸気ポート33に導入する流路である。
チャンバ52は、インテークダクト51の入口部近傍に連通して設けられた空間部である。
エアクリーナ53は、インテークダクト51におけるチャンバ52との連通箇所の下流側に設けられ、空気を濾過してダスト等を取り除くものである。
エアフローメータ54は、エアクリーナ53の出口近傍に設けられ、インテークダクト51内を通過する空気流量を計測するものである。
エアフローメータ54の出力は、エンジン制御ユニット100に伝達される。
ターボチャージャ40のコンプレッサ42は、エアフローメータ54の下流側に設けられている。
チャンバ52は、インテークダクト51の入口部近傍に連通して設けられた空間部である。
エアクリーナ53は、インテークダクト51におけるチャンバ52との連通箇所の下流側に設けられ、空気を濾過してダスト等を取り除くものである。
エアフローメータ54は、エアクリーナ53の出口近傍に設けられ、インテークダクト51内を通過する空気流量を計測するものである。
エアフローメータ54の出力は、エンジン制御ユニット100に伝達される。
ターボチャージャ40のコンプレッサ42は、エアフローメータ54の下流側に設けられている。
インタークーラ55は、インテークダクト51におけるコンプレッサ42の下流側に設けられ、例えば走行風等との熱交換によって、圧縮され高温となった空気を冷却する熱交換器である。
スロットルバルブ56は、インテークダクト51におけるインタークーラ55の下流側に設けられ、空気の流量を調節してエンジン1の出力を制御するバタフライバルブである。
スロットルバルブ56は、ドライバによる図示しないアクセルペダル操作等に応じて、図示しないスロットルアクチュエータによって開閉駆動される。
また、スロットルバルブ56には、その開度を検出するスロットルセンサが設けられ、その出力はエンジン制御ユニット100に伝達される。
インテークマニホールド57は、スロットルバルブ56の下流側に設けられ、空気を各気筒の吸気ポート33に分配する分岐管である。
スロットルバルブ56は、インテークダクト51におけるインタークーラ55の下流側に設けられ、空気の流量を調節してエンジン1の出力を制御するバタフライバルブである。
スロットルバルブ56は、ドライバによる図示しないアクセルペダル操作等に応じて、図示しないスロットルアクチュエータによって開閉駆動される。
また、スロットルバルブ56には、その開度を検出するスロットルセンサが設けられ、その出力はエンジン制御ユニット100に伝達される。
インテークマニホールド57は、スロットルバルブ56の下流側に設けられ、空気を各気筒の吸気ポート33に分配する分岐管である。
吸気圧センサ58は、インテークマニホールド57内の空気の圧力(吸気圧力)を検出するものである。
吸気圧センサ58の出力は、エンジン制御ユニット100に伝達される。
吸気圧センサ58の出力は、エンジン制御ユニット100に伝達される。
タンブルジェネレータバルブ(TGV)59は、インテークマニホールド57における吸気ポート33との接続部近傍に設けられ、吸気流路の一部を開閉する吸気流制御弁である。
TGV59は、一例として、エンジン制御ユニット100の制御に応じて、図示しない電動アクチュエータにより開閉されるバタフライバルブである。
インテークマニホールド57内におけるTGV59よりも下流側の領域、及び、吸気ポート33内における上流側の部分には、吸気流路を区画する隔壁Wが設けられている。
隔壁Wは、例えば、吸気流路をシリンダブロック20側と吸気カムシャフト37側とに分割するよう構成されている。
TGV59は、一例として、エンジン制御ユニット100の制御に応じて、図示しない電動アクチュエータにより開閉されるバタフライバルブである。
インテークマニホールド57内におけるTGV59よりも下流側の領域、及び、吸気ポート33内における上流側の部分には、吸気流路を区画する隔壁Wが設けられている。
隔壁Wは、例えば、吸気流路をシリンダブロック20側と吸気カムシャフト37側とに分割するよう構成されている。
TGV59は、図2に実線で示す全閉状態であるときに、弁体が吸気流路における隔壁Wよりも吸気カムシャフト37側の領域を実質的に閉塞するよう構成されている。
また、TGV59は、図2に破線で示す全開状態であるときに、弁体が吸気流路内における気流方向と沿って配置され、吸気抵抗をほぼ生じさせないようになっている。
TGV59は、閉状態とすることによって隔壁Wよりも吸気カムシャフト37側の気流を遮断するとともに、隔壁Wよりもシリンダブロック20側の流速を高めることにより、シリンダ内、燃焼室31内におけるタンブル流(クランクシャフト10の回転軸と略並行な軸回りに旋回するガス流動)を促進する機能を有する。
なお、TGV59は、一例として全ての気筒の吸気流路において共通の開度とする構成とすることができる。
また、TGV59は、図2に破線で示す全開状態であるときに、弁体が吸気流路内における気流方向と沿って配置され、吸気抵抗をほぼ生じさせないようになっている。
TGV59は、閉状態とすることによって隔壁Wよりも吸気カムシャフト37側の気流を遮断するとともに、隔壁Wよりもシリンダブロック20側の流速を高めることにより、シリンダ内、燃焼室31内におけるタンブル流(クランクシャフト10の回転軸と略並行な軸回りに旋回するガス流動)を促進する機能を有する。
なお、TGV59は、一例として全ての気筒の吸気流路において共通の開度とする構成とすることができる。
排気装置60は、排気ポート34から排出された排ガスを外部に排出するものである。
排気装置60は、エキゾーストマニホールド61、エキゾーストパイプ62、三元触媒63、フロントNOX吸蔵還元触媒64、リアNOX吸蔵還元触媒65、空燃比センサ66、フロントNOXセンサ67、リアNOXセンサ68等を有して構成されている。
排気装置60は、エキゾーストマニホールド61、エキゾーストパイプ62、三元触媒63、フロントNOX吸蔵還元触媒64、リアNOX吸蔵還元触媒65、空燃比センサ66、フロントNOXセンサ67、リアNOXセンサ68等を有して構成されている。
エキゾーストマニホールド61は、各気筒の排気ポート34から出た排ガスを集合させる集合管である。
ターボチャージャ40のタービン41は、エキゾーストマニホールド61の下流側に配置されている。
エキゾーストパイプ62は、タービン41から出た排ガスを外部に排出する管路である。
ターボチャージャ40のタービン41は、エキゾーストマニホールド61の下流側に配置されている。
エキゾーストパイプ62は、タービン41から出た排ガスを外部に排出する管路である。
三元触媒63は、エキゾーストパイプ62の中間部分に設けられ、エンジン1の空燃比がストイキ(理論空燃比)近傍である場合に、排ガス中のHC、NOx、CO等を浄化するものである。
三元触媒63は、タービン41の出口に隣接して設けられている。
三元触媒63は、タービン41の出口に隣接して設けられている。
フロントNOX吸蔵還元触媒64、リアNOX吸蔵還元触媒65は、エンジン1の空燃比がリーン状態で運転される際に排ガス中に含まれるNOXを吸蔵するとともに、リッチ状態で運転される際に吸蔵されたNOXを還元し処理するものである。
フロントNOX吸蔵還元触媒64、リアNOX吸蔵還元触媒65は、三元触媒63の下流側に、排ガスの通流方向に沿って順次配置されている。
フロントNOX吸蔵還元触媒64、リアNOX吸蔵還元触媒65は、三元触媒63の下流側に、排ガスの通流方向に沿って順次配置されている。
空燃比センサ66は、エキゾーストマニホールド61に設けられている。
空燃比センサ66は、排ガス中の酸素濃度に応じた出力電圧を発生することによって、排ガス中の酸素量を検出するものである。
空燃比センサ66は、広範囲の空燃比における酸素濃度を検出可能なリニア出力センサとなっている。
空燃比センサ66の出力は、エンジン制御ユニット100に伝達される。
空燃比センサ66は、排ガス中の酸素濃度に応じた出力電圧を発生することによって、排ガス中の酸素量を検出するものである。
空燃比センサ66は、広範囲の空燃比における酸素濃度を検出可能なリニア出力センサとなっている。
空燃比センサ66の出力は、エンジン制御ユニット100に伝達される。
フロントNOXセンサ67、リアNOXセンサ68は、エキゾーストパイプ62に設けられ、排ガス中のNOX量に応じた電圧を出力するものである。
フロントNOXセンサ67は、三元触媒63とフロントNOX吸蔵還元触媒64との間に配置されている。
リアNOXセンサ68は、リアNOX吸蔵還元触媒65の出口側に配置されている。
フロントNOXセンサ67、リアNOXセンサ68の出力は、ともにエンジン制御ユニット100に伝達される。
フロントNOXセンサ67は、三元触媒63とフロントNOX吸蔵還元触媒64との間に配置されている。
リアNOXセンサ68は、リアNOX吸蔵還元触媒65の出口側に配置されている。
フロントNOXセンサ67、リアNOXセンサ68の出力は、ともにエンジン制御ユニット100に伝達される。
エンジン制御ユニット(ECU)100は、エンジン1及びその補機類を統括的に制御するエンジン制御装置である。
エンジン制御ユニット100は、CPU等の情報処理手段、RAMやROM等の記憶手段、入出力インターフェイス及びこれらを接続するバス等を備えて構成されている。
エンジン制御ユニット100は、例えばドライバのアクセル操作などに応じて要求トルクを設定し、エンジン1の実トルクが要求トルクと一致するよう出力制御を行う機能を有する。
エンジン制御ユニット100は、CPU等の情報処理手段、RAMやROM等の記憶手段、入出力インターフェイス及びこれらを接続するバス等を備えて構成されている。
エンジン制御ユニット100は、例えばドライバのアクセル操作などに応じて要求トルクを設定し、エンジン1の実トルクが要求トルクと一致するよう出力制御を行う機能を有する。
エンジン制御ユニット100は、例えば車両の停車時や惰行時などに、所定のエンジン停止条件が充足した場合に、エンジン1を自動的に停止するとともに、エンジンの自動停止中に、所定のエンジン再始動条件が充足した場合に、エンジン1を自動的に再始動するアイドルストップ制御を実行する。
エンジン停止条件として、例えば、要求トルクが所定値以下(典型的にはアクセル操作量がゼロ)、車速が所定値以下、空調要求が所定値以下、エンジン冷却水温が所定範囲(暖機終了済みであること)、再始動用バッテリーのSOC(充電状態)が所定値以上であることなどがある。
エンジン再始動条件として、エンジンの自動停止後、エンジン停止条件の少なくとも一部が非充足となることなどがある。
エンジンを再始動する際、エンジン停止時のクランク角が、少なくとも一部の気筒において、例えば圧縮上死点前100乃至140°程度の範囲内にあると、再始動に要する時間を短縮することができる。
そこで、実施形態のエンジン制御ユニット100は、アイドルストップ制御におけるエンジン1の自動停止時に、以下説明するクランク角停止位置制御を行っている。
図3は、実施形態のエンジン制御装置におけるクランク角停止位置制御を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。
エンジン停止条件として、例えば、要求トルクが所定値以下(典型的にはアクセル操作量がゼロ)、車速が所定値以下、空調要求が所定値以下、エンジン冷却水温が所定範囲(暖機終了済みであること)、再始動用バッテリーのSOC(充電状態)が所定値以上であることなどがある。
エンジン再始動条件として、エンジンの自動停止後、エンジン停止条件の少なくとも一部が非充足となることなどがある。
エンジンを再始動する際、エンジン停止時のクランク角が、少なくとも一部の気筒において、例えば圧縮上死点前100乃至140°程度の範囲内にあると、再始動に要する時間を短縮することができる。
そこで、実施形態のエンジン制御ユニット100は、アイドルストップ制御におけるエンジン1の自動停止時に、以下説明するクランク角停止位置制御を行っている。
図3は、実施形態のエンジン制御装置におけるクランク角停止位置制御を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。
<ステップS01:ISSエンジン停止条件充足判断>
エンジン制御ユニット100は、アイドルストップ制御における所定のエンジン停止条件が充足したか否かを判別する。
エンジン停止条件が充足された場合はステップS02に進み、その他の場合はステップS01の処理を繰り返す。
エンジン制御ユニット100は、アイドルストップ制御における所定のエンジン停止条件が充足したか否かを判別する。
エンジン停止条件が充足された場合はステップS02に進み、その他の場合はステップS01の処理を繰り返す。
<ステップS02:スロットルバルブ全閉・TGV全開・燃料カット実行>
エンジン制御ユニット100は、ポンプ損失を発生させてクランクシャフト10の減速を図るため、スロットルバルブ56の開度を予め設定された開度以下まで閉じ側に制御する。スロットルバルブ56は、例えば、全閉あるいは最小開度とされる。
また、TGV59は、予め設定された開度以上となるよう開き側に制御される。TGV59は、例えば、全開あるいは最大開度とされる。
また、インジェクタ39からの燃料噴射を停止した燃料カット状態とする。
その後、ステップS03に進む。
エンジン制御ユニット100は、ポンプ損失を発生させてクランクシャフト10の減速を図るため、スロットルバルブ56の開度を予め設定された開度以下まで閉じ側に制御する。スロットルバルブ56は、例えば、全閉あるいは最小開度とされる。
また、TGV59は、予め設定された開度以上となるよう開き側に制御される。TGV59は、例えば、全開あるいは最大開度とされる。
また、インジェクタ39からの燃料噴射を停止した燃料カット状態とする。
その後、ステップS03に進む。
<ステップS03:エンジン回転数判断>
エンジン制御ユニット100は、クランク角センサ11の出力に基づいて算出されるクランクシャフト10の回転速度(エンジン回転数)を、予め設定された所定の回転数と比較する。
この所定の回転数(所定値)は、一例として200乃至250rpm程度に設定することができる。
エンジン回転数が所定値以下である場合はステップS04に進み、その他の場合はステップS03の処理を繰り返す。
エンジン制御ユニット100は、クランク角センサ11の出力に基づいて算出されるクランクシャフト10の回転速度(エンジン回転数)を、予め設定された所定の回転数と比較する。
この所定の回転数(所定値)は、一例として200乃至250rpm程度に設定することができる。
エンジン回転数が所定値以下である場合はステップS04に進み、その他の場合はステップS03の処理を繰り返す。
<ステップS04:TGV全閉>
エンジン制御ユニット100は、ポンプ損失をさらに増加させてクランクシャフト10の停止を図るため、TGV59を予め設定された開度以下まで閉じ側に制御する。TGV59は、例えば全閉あるいは最小開度とされる。
これにより、ポンプ損失が増加して一部の気筒が吸気行程にあるときに吸気抵抗によってエンジン回転数は急激に低下し、他の一部の気筒が圧縮上死点前例えば90°程度のクランク角においてクランクシャフト10は停止する。
その後、一連の処理を終了する。
エンジン制御ユニット100は、ポンプ損失をさらに増加させてクランクシャフト10の停止を図るため、TGV59を予め設定された開度以下まで閉じ側に制御する。TGV59は、例えば全閉あるいは最小開度とされる。
これにより、ポンプ損失が増加して一部の気筒が吸気行程にあるときに吸気抵抗によってエンジン回転数は急激に低下し、他の一部の気筒が圧縮上死点前例えば90°程度のクランク角においてクランクシャフト10は停止する。
その後、一連の処理を終了する。
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)エンジン停止条件が成立した場合に先ずスロットルバルブ56を閉じることでポンプ損失を発生させてクランクシャフト10を減速し、その後クランクシャフト10の停止前にTGV59を開状態から閉じることでポンプ損失をさらに増大させることができる。
これにより、エンジン1の少なくとも一部の気筒が吸気行程にあるときにクランクシャフト10を効果的に減速させ、エンジン停止時に少なくとも一部の気筒が圧縮行程の途中にあるクランク角でクランクシャフト10を停止させることができる。
本実施形態においては、上述した従来技術のようにエンジン1の停止時にスロットルバルブ56を開き側に制御することがないため、圧縮反力によるクランクシャフト10の逆転や、スロットルバルブ56に起因する気流音の発生を防止することができる。
また、一般的なエンジンに設けられているスロットルバルブ56とTGV59とを用いてエンジン停止時のクランク角を制御することが可能であり、既存のエンジンに対しても容易に適用することができる。
(2)エンジン停止時にスロットルバルブ56を全閉とし、TGV59を先ず全開とした後に全閉とすることにより、スロットルバルブ56により生ずるポンプ損失、及び、TGV59により生ずるポンプ損失及びその増加量を最大化し、上述した効果をより効果的に得ることができる。
(3)エンジン回転数が所定値以下となったときにTGV59を閉じ側に制御して、クランクシャフト10が停止直前にポンプ損失を増加させることにより、エンジン停止時のクランク角をより精度よく制御することができる。
また、閾値となるエンジン回転数の設定により、簡単な構成によりエンジン停止時のクランク角をチューニングすることができる。
(4)吸気ポート33等の内部に隔壁Wを設けて、TGV59が流路断面における隔壁Wの一方側を閉塞可能としたことにより、TGV59を閉じた際のポンプ損失の増大効果を高め、上述した効果をより確実に得ることができる。
(1)エンジン停止条件が成立した場合に先ずスロットルバルブ56を閉じることでポンプ損失を発生させてクランクシャフト10を減速し、その後クランクシャフト10の停止前にTGV59を開状態から閉じることでポンプ損失をさらに増大させることができる。
これにより、エンジン1の少なくとも一部の気筒が吸気行程にあるときにクランクシャフト10を効果的に減速させ、エンジン停止時に少なくとも一部の気筒が圧縮行程の途中にあるクランク角でクランクシャフト10を停止させることができる。
本実施形態においては、上述した従来技術のようにエンジン1の停止時にスロットルバルブ56を開き側に制御することがないため、圧縮反力によるクランクシャフト10の逆転や、スロットルバルブ56に起因する気流音の発生を防止することができる。
また、一般的なエンジンに設けられているスロットルバルブ56とTGV59とを用いてエンジン停止時のクランク角を制御することが可能であり、既存のエンジンに対しても容易に適用することができる。
(2)エンジン停止時にスロットルバルブ56を全閉とし、TGV59を先ず全開とした後に全閉とすることにより、スロットルバルブ56により生ずるポンプ損失、及び、TGV59により生ずるポンプ損失及びその増加量を最大化し、上述した効果をより効果的に得ることができる。
(3)エンジン回転数が所定値以下となったときにTGV59を閉じ側に制御して、クランクシャフト10が停止直前にポンプ損失を増加させることにより、エンジン停止時のクランク角をより精度よく制御することができる。
また、閾値となるエンジン回転数の設定により、簡単な構成によりエンジン停止時のクランク角をチューニングすることができる。
(4)吸気ポート33等の内部に隔壁Wを設けて、TGV59が流路断面における隔壁Wの一方側を閉塞可能としたことにより、TGV59を閉じた際のポンプ損失の増大効果を高め、上述した効果をより確実に得ることができる。
(変形例)
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
(1)エンジン制御装置及びエンジンの構成は、上述した実施形態に限定されず適宜変更することができる。
例えば、エンジンのシリンダレイアウト、気筒数、過給機の有無、燃料噴射方式などは適宜変更することができる。
また、実施形態においては、エンジンは一例としてガソリンエンジンであるが、本発明はスロットルバルブ及び吸気流制御弁を有する他種のエンジンであっても適用することができる。
(2)実施形態においては、エンジン停止時にスロットルバルブを全閉とし、吸気流制御弁(TGV)を全開とした後に全閉としてるが、これらの開度は一例であって、全閉又は全開には限定されない。
(3)実施形態においては、吸気流制御部として、タンブル流を促進するTGVを用いているが、これに限らず、スワール流や、タンブル流とスワール流との合成流を促進する各種の吸気流制御弁を用いることもできる。
また、隔壁の有無や、隔壁を設ける場合の構成も特に限定されない。
また、実施形態においては、TGVは隔壁よりも吸気カムシャフト側の流路を閉塞しているが、隔壁よりもシリンダブロック側の流路を閉塞する構成としてもよい。
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
(1)エンジン制御装置及びエンジンの構成は、上述した実施形態に限定されず適宜変更することができる。
例えば、エンジンのシリンダレイアウト、気筒数、過給機の有無、燃料噴射方式などは適宜変更することができる。
また、実施形態においては、エンジンは一例としてガソリンエンジンであるが、本発明はスロットルバルブ及び吸気流制御弁を有する他種のエンジンであっても適用することができる。
(2)実施形態においては、エンジン停止時にスロットルバルブを全閉とし、吸気流制御弁(TGV)を全開とした後に全閉としてるが、これらの開度は一例であって、全閉又は全開には限定されない。
(3)実施形態においては、吸気流制御部として、タンブル流を促進するTGVを用いているが、これに限らず、スワール流や、タンブル流とスワール流との合成流を促進する各種の吸気流制御弁を用いることもできる。
また、隔壁の有無や、隔壁を設ける場合の構成も特に限定されない。
また、実施形態においては、TGVは隔壁よりも吸気カムシャフト側の流路を閉塞しているが、隔壁よりもシリンダブロック側の流路を閉塞する構成としてもよい。
1 エンジン 10 クランクシャフト
11 クランク角センサ 12 ピストン
20 シリンダブロック
30 シリンダヘッド 31 燃焼室
32 点火プラグ 33 吸気ポート
34 排気ポート 35 吸気バルブ
36 排気バルブ 37 吸気カムシャフト
38 排気カムシャフト 39 インジェクタ
40 ターボチャージャ
41 タービン 42 コンプレッサ
43 エアバイパス流路 44 エアバイパスバルブ
45 ウェイストゲート流路 46 ウェイストゲートバルブ
46a 位置センサ
50 吸気装置 51 インテークダクト
52 チャンバ 53 エアクリーナ
54 エアフローメータ 55 インタークーラ
56 スロットルバルブ 57 インテークマニホールド
58 吸気圧センサ
59 タンブルジェネレータバルブ(TGV)
W 隔壁
60 排気装置 61 エキゾーストマニホールド
62 エキゾーストパイプ 63 三元触媒
64 フロントNOx吸蔵還元触媒 65 リアNOx吸蔵還元触媒
66 空燃比センサ 67 フロントNOxセンサ
68 リアNOxセンサ
100 エンジン制御ユニット
11 クランク角センサ 12 ピストン
20 シリンダブロック
30 シリンダヘッド 31 燃焼室
32 点火プラグ 33 吸気ポート
34 排気ポート 35 吸気バルブ
36 排気バルブ 37 吸気カムシャフト
38 排気カムシャフト 39 インジェクタ
40 ターボチャージャ
41 タービン 42 コンプレッサ
43 エアバイパス流路 44 エアバイパスバルブ
45 ウェイストゲート流路 46 ウェイストゲートバルブ
46a 位置センサ
50 吸気装置 51 インテークダクト
52 チャンバ 53 エアクリーナ
54 エアフローメータ 55 インタークーラ
56 スロットルバルブ 57 インテークマニホールド
58 吸気圧センサ
59 タンブルジェネレータバルブ(TGV)
W 隔壁
60 排気装置 61 エキゾーストマニホールド
62 エキゾーストパイプ 63 三元触媒
64 フロントNOx吸蔵還元触媒 65 リアNOx吸蔵還元触媒
66 空燃比センサ 67 フロントNOxセンサ
68 リアNOxセンサ
100 エンジン制御ユニット
Claims (4)
- スロットルバルブ、及び、前記スロットルバルブの下流側に設けられ流路断面の一部を閉塞可能な吸気流制御弁が設けられた吸気装置を有するエンジンを制御するエンジン制御装置であって、
所定のエンジン停止条件が成立した場合に、前記スロットルバルブを所定の閉状態にするとともに前記吸気流制御弁の開度を所定の開状態に保持し、その後前記吸気流制御弁の開度を閉じ側に制御すること
を特徴とするエンジン制御装置。 - 所定のエンジン停止条件が成立した場合に、前記スロットルバルブを全閉とするとともに前記吸気流制御弁を全開とし、その後吸気流制御弁を全閉とすること
を特徴とする請求項1に記載のエンジン制御装置。 - 前記エンジンのクランクシャフトの回転速度が予め設定された回転速度以下となった後に、前記吸気流制御弁の開度を閉じ側に制御すること
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエンジン制御装置。 - 前記吸気装置における前記吸気流制御弁よりも下流側の領域に、前記流路断面を区画する隔壁が設けられ、
前記吸気流制御弁は、前記流路断面のうち前記隔壁の一方側の領域の吸気流量を制限可能であること
を特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のエンジン制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020155561A JP2022049377A (ja) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | エンジン制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020155561A JP2022049377A (ja) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | エンジン制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022049377A true JP2022049377A (ja) | 2022-03-29 |
Family
ID=80853850
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020155561A Pending JP2022049377A (ja) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | エンジン制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2022049377A (ja) |
-
2020
- 2020-09-16 JP JP2020155561A patent/JP2022049377A/ja active Pending
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