JP2006348758A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気弁の開閉のタイミングなどを制御する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 that controls the opening / closing timing of an exhaust valve.
ターボ過給機を有する内燃機関においては、スロットルバルブが急に閉められた際に(例えば、急減速時)、スロットルバルブの上流側の圧力が急上昇することによって、ターボ過給機においてサージ(脈動音)が生じることが知られている。通常、このようなサージを防止するために、過給圧の上昇を抑制する制御が行われている。例えば、特許文献1には、スロットルバルブの急閉時に、エアバイパスバルブ(ABV)を作動させることによって過給圧の上昇を抑制する技術が記載されている。
In an internal combustion engine having a turbocharger, when the throttle valve is suddenly closed (for example, when suddenly decelerating), a surge (pulsation) occurs in the turbocharger due to a sudden rise in pressure on the upstream side of the throttle valve. Sound) is known to occur. Usually, in order to prevent such a surge, control for suppressing an increase in supercharging pressure is performed. For example,
上記したサージは、基本的には、燃料カットを実行した上で、スロットルバルブを開くことによって抑制することができる。しかしながら、減速時にスロットルバルブを開にすると、ポンピングロスがほとんど発生しないため、エンジンブレーキが発生しにくい場合がある。そのため、車両を適切に減速させることができない場合がある。 The above-described surge can be basically suppressed by opening the throttle valve after executing the fuel cut. However, if the throttle valve is opened at the time of deceleration, there is almost no pumping loss, so engine braking may be difficult to occur. Therefore, there are cases where the vehicle cannot be decelerated appropriately.
ここで、エンジンブレーキを良好に発生させるための技術として、以下の技術が開示されている。特許文献2には、内燃機関の減速時において、スロットルバルブの閉じる速度が所定値以上である場合には、吸気弁又は排気弁を小作動角に制御する技術が記載されている。また、特許文献3には、減速中に排気弁を開く時期を、ピストンが排気下死点に到達した後の所定時期まで遅らせる技術が記載されている。
Here, the following techniques are disclosed as techniques for generating engine braking satisfactorily.
しかしながら、上記した特許文献1に記載された技術では、エアバイパスバルブを用いるため、装置の構成が大型化すると共に、コストがかかっていた。また、特許文献2及び3に記載された技術では、適切にサージの発生を抑制することができない場合があった。
However, in the technique described in
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、排気弁の開閉のタイミングを制御することによって、簡便な装置構成でサージの発生を抑制しつつ、適切な減速を行うことが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems, and the object of the present invention is to control the timing of opening and closing the exhaust valve while suppressing the occurrence of surge with a simple device configuration. Another object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine capable of performing appropriate deceleration.
本発明の1つの観点では、内燃機関の制御装置は、スロットルバルブの開度を制御するスロットル開度制御手段と、排気弁の開閉時期を可変制御する可変動弁制御手段と、を備え、前記スロットル開度制御手段は、内燃機関の減速時に、前記スロットルバルブを開にし、前記可変動弁制御手段は、前記内燃機関の減速時に、前記排気弁を早開き制御する。 In one aspect of the present invention, an internal combustion engine control device includes throttle opening control means for controlling the opening of a throttle valve, and variable valve control means for variably controlling the opening / closing timing of an exhaust valve, The throttle opening control means opens the throttle valve when the internal combustion engine decelerates, and the variable valve control means controls the exhaust valve to open quickly when the internal combustion engine decelerates.
上記の内燃機関の制御装置は、スロットルバルブの開度を制御するスロットル開度制御手段と、排気弁の開閉時期を可変制御する可変動弁制御手段を備える。詳しくは、内燃機関の減速時に、スロットル開度制御手段はスロットルバルブを開にすると共に、可変動弁制御手段は排気弁を早開き制御する。詳しくは、可変動弁制御手段は、排気行程が行われる時期よりも早い時期で排気弁を開にする。 The control apparatus for an internal combustion engine includes a throttle opening degree control unit that controls the opening degree of the throttle valve and a variable valve control unit that variably controls the opening / closing timing of the exhaust valve. Specifically, when the internal combustion engine is decelerated, the throttle opening control means opens the throttle valve, and the variable valve control means controls the exhaust valve to open quickly. Specifically, the variable valve control means opens the exhaust valve at a time earlier than the time when the exhaust stroke is performed.
通常、ターボ過給機を有する内燃機関においては、減速時においてサージ(脈動音)が生じる場合があるが、スロットル開度制御手段がスロットルバルブを開にすることにより過給空気が逆流しなくなるため、サージの発生が抑制される。ここで、スロットルバルブを開にすることによって、ポンピングロスが発生しなくなりエンジンブレーキが発生しなくなる場合があるが、可変動弁制御手段が排気弁を早開き制御することによって、ポンピングロスとは別に負の仕事が発生するため、この仕事を利用してエンジンブレーキを発生させることができる。以上より、内燃機関の制御装置によれば、減速時において、サージの発生を抑制しつつ、エンジンブレーキの発生を確保して適切な減速を行わせることができる。この場合、内燃機関の制御装置は、過給圧を減少させる制御を行うことによってサージの発生を抑制しているわけではないため、エアバイパスバルブなどを別途設ける必要がないので、装置の構成を簡便にすることができる。 Normally, in an internal combustion engine having a turbocharger, a surge (pulsation noise) may occur during deceleration, but the supercharged air does not flow backward when the throttle opening control means opens the throttle valve. Surge generation is suppressed. Here, when the throttle valve is opened, there is a case where pumping loss does not occur and engine braking does not occur, but the variable valve control means controls opening of the exhaust valve quickly, so that it is separated from pumping loss. Since negative work occurs, the engine brake can be generated using this work. As described above, according to the control device for an internal combustion engine, at the time of deceleration, generation of engine brake can be ensured and appropriate deceleration can be performed while suppressing generation of surge. In this case, since the control device for the internal combustion engine does not suppress the occurrence of surge by performing control to reduce the supercharging pressure, it is not necessary to separately provide an air bypass valve or the like. It can be simplified.
上記の内燃機関の制御装置の一態様では、前記可変動弁制御手段は、前記排気弁を開に設定する時期を、排気行程から膨張行程へとずらす。 In one aspect of the control apparatus for an internal combustion engine, the variable valve control means shifts the timing for setting the exhaust valve to open from the exhaust stroke to the expansion stroke.
この態様では、可変動弁制御手段は、排気弁を開に設定する時期を、排気行程から膨張行程へとずらす。即ち、可変動弁制御手段は、膨張行程で排気弁を開にし、排気行程では排気弁を閉にする。これにより、圧縮行程と膨張行程において負の仕事が発生するため、この仕事を利用してエンジンブレーキを適切に発生することが可能となる。 In this aspect, the variable valve control means shifts the timing for setting the exhaust valve to open from the exhaust stroke to the expansion stroke. That is, the variable valve control means opens the exhaust valve in the expansion stroke and closes the exhaust valve in the exhaust stroke. Thereby, since negative work occurs in the compression stroke and the expansion stroke, it is possible to appropriately generate the engine brake using this work.
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記可変動弁制御手段は、前記内燃機関が膨張行程及び排気行程にあるときに、前記排気弁を開に設定する。 In another aspect of the control apparatus for an internal combustion engine, the variable valve control means sets the exhaust valve to open when the internal combustion engine is in an expansion stroke and an exhaust stroke.
この態様では、前記可変動弁制御手段は、内燃機関が膨張行程及び排気行程にあるときに、排気弁を開に設定する。上記の内燃機関の制御装置では、膨張行程で排気弁を開にしているため気筒内に排気側のガスが導入されるが、排気行程においても排気弁を開にしているため、導入された排気側のガスを排気行程で適切に排出することができる。これにより、排気側のガスの再循環が抑制されるため、減速後の再加速時に良好な燃焼状態を得ることが可能となる。 In this aspect, the variable valve control means sets the exhaust valve to be open when the internal combustion engine is in the expansion stroke and the exhaust stroke. In the control apparatus for an internal combustion engine, since the exhaust valve is opened in the expansion stroke, the exhaust side gas is introduced into the cylinder. However, since the exhaust valve is also opened in the exhaust stroke, the introduced exhaust gas is introduced. The side gas can be properly discharged in the exhaust stroke. Thereby, since the recirculation of the gas on the exhaust side is suppressed, it becomes possible to obtain a good combustion state at the time of reacceleration after deceleration.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[車両の構成]
図1は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された、車両の全体構成を示す概略図である。なお、図1では、実線矢印がガスなどの流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。
[Vehicle configuration]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a vehicle to which the control device for an internal combustion engine according to the present embodiment is applied. In FIG. 1, a solid line arrow indicates the flow of gas or the like, and a broken line arrow indicates signal input / output.
車両は、主に、エアクリーナ(AC)2と、吸気通路3と、ターボ過給機4と、インタークーラ5と、スロットルバルブ6と、サージタンク7と、内燃機関8と、可変動弁制御部11aと、排気通路15と、アクセル開度センサ18と、ECU(Engine Control Unit)20と、を備える。
The vehicle mainly includes an air cleaner (AC) 2, an
エアクリーナ2は、外部から取得された空気(吸気)を浄化して、吸気通路3に供給する。吸気通路3中には、ターボ過給機4のコンプレッサ4aが配設されており、吸気はコンプレッサ4aの回転によって圧縮される(過給される)。
The
また、吸気通路3中には、吸気を冷却するインタークーラ5と、内燃機関8に供給する吸気量を調整するスロットルバルブ6が設けられている。スロットルバルブ6の開度は、ECU20から供給される制御信号S2によって制御される。
In the
スロットルバルブ6を通過した吸気は、サージタンク7に一旦貯蔵された後、内燃機関8の気筒(シリンダ)8a内に流入する。内燃機関8は、少なくとも1つの気筒8aを有している。また、内燃機関8は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどのエンジンとすることができる。 The intake air that has passed through the throttle valve 6 is temporarily stored in the surge tank 7 and then flows into the cylinder (cylinder) 8 a of the internal combustion engine 8. The internal combustion engine 8 has at least one cylinder 8a. The internal combustion engine 8 can be an engine such as a gasoline engine or a diesel engine.
気筒8aには、気筒8a内に吸気を導入するための吸気弁(不図示)と、気筒8a内のガス(排気ガス)を排出するための排気弁(不図示)が設けられている。この排気弁は、カムシャフト11bに接続されており、カムシャフト11bは、可変動弁制御部11aに接続されている。この可変動弁制御部11aは、カムシャフト11bを介して排気弁の開閉を行う。可変動弁制御部11aは、排気弁の開閉のタイミング(バルブタイミング)を可変制御することが可能な装置である。なお、可変動弁制御部11aは、ECU20から供給される制御信号S3によって制御される。
The cylinder 8a is provided with an intake valve (not shown) for introducing intake air into the cylinder 8a and an exhaust valve (not shown) for discharging gas (exhaust gas) in the cylinder 8a. The exhaust valve is connected to the
内燃機関8内における燃焼により生成した排気ガスは、排気通路15に排出される。排気ガスは、排気通路15に設けられたターボ過給機4のタービン4bを回転させる。このようなタービン4bの回転トルクが、過給機4内のコンプレッサホイールに伝達されてコンプレッサ4aが回転することによって、ターボ過給機4を通過する吸気が圧縮される(以下、ターボ過給機4によって過給された吸気を「過給空気」とも呼ぶ)。
Exhaust gas generated by combustion in the internal combustion engine 8 is discharged to the
アクセル開度センサ18は、ドライバーによるアクセルの操作量(アクセル開度)を検出する。そして、アクセル開度センサ18は、検出したアクセル開度を信号S1としてECU20に供給する。
The
ECU20は、図示しないCPU、ROM、RAM、A/D変換器及び入出力インタフェイスなどを含んで構成される。ECU20は、車両内の各種センサから供給される出力に基づいて、車両内の制御を行う。本実施形態においては、ECU20は、アクセル開度センサ18から供給されるアクセル開度に基づいて、スロットルバルブ6及び可変動弁制御部11aを制御する。即ち、ECU20は、スロットル開度制御手段及び可変動弁制御手段として機能する。
The
ここで、一般的に、スロットルバルブ6が急に閉められた際(即ち、急減速時)に生じる現象について説明する。 Here, a phenomenon that generally occurs when the throttle valve 6 is suddenly closed (that is, during sudden deceleration) will be described.
急減速時には、スロットルバルブ6が急に閉められるため、スロットルバルブ6の上流側の圧力(以下、単に「上流側圧力」と呼ぶ。)が急上昇する。そのため、高圧力の空気がターボ過給機4に逆流して、ターボ過給機4においてサージが生じる場合がある。基本的には、燃料カットを実行した上で、スロットルバルブ6を開くことによって、ターボ過給機4への逆流が生じないため、サージは発生しない。しかしながら、スロットルバルブ6を開にすると、ポンピングロスがほとんど発生しなくなるため、エンジンブレーキが発生しにくい場合がある。そのため、車両を適切に減速させることができない場合がある。 At the time of sudden deceleration, the throttle valve 6 is suddenly closed, so that the pressure on the upstream side of the throttle valve 6 (hereinafter simply referred to as “upstream pressure”) rises rapidly. Therefore, high pressure air may flow back to the turbocharger 4 and a surge may occur in the turbocharger 4. Basically, a reverse flow to the turbocharger 4 does not occur by opening the throttle valve 6 after performing a fuel cut, so no surge occurs. However, when the throttle valve 6 is opened, the pumping loss hardly occurs, so that engine braking may be difficult to occur. Therefore, there are cases where the vehicle cannot be decelerated appropriately.
ここで、比較例に係る減速制御方法について、図2を用いて説明する。 Here, the deceleration control method according to the comparative example will be described with reference to FIG.
比較例に係る減速制御とは、内燃機関8の高出力状態直後の減速時において、スロットルバルブ6を開にすると共に、排気弁を排気行程の際に開にする制御をいう。このような排気弁の制御は、車両の走行時において通常行われる制御である。また、比較例に係る減速制御では、燃料カットが実行される。 The deceleration control according to the comparative example refers to control that opens the throttle valve 6 and opens the exhaust valve during the exhaust stroke when the internal combustion engine 8 is decelerated immediately after the high output state. Such control of the exhaust valve is normally performed when the vehicle is traveling. In the deceleration control according to the comparative example, fuel cut is executed.
図2(a)は、比較例に係る減速制御を行ったときの、P−V線図を示している。即ち、燃焼行程の一連のサイクル(吸気→圧縮→膨張→排気)における、気筒8a内のガスの体積及び圧力の変化を示している。なお、図2(a)では、横軸は気筒8a内のガスの体積を示し、縦軸は気筒8a内のガスの圧力を示している。 FIG. 2A shows a PV diagram when the deceleration control according to the comparative example is performed. That is, changes in the volume and pressure of the gas in the cylinder 8a in a series of combustion stroke cycles (intake → compression → expansion → exhaust) are shown. In FIG. 2A, the horizontal axis indicates the volume of gas in the cylinder 8a, and the vertical axis indicates the gas pressure in the cylinder 8a.
また、図2(b)及び図2(c)は、比較例に係る減速制御における、吸気弁の開閉タイミング及び排気弁の開閉タイミングを示している。具体的には、図2(b)、図2(c)は、燃焼行程の1サイクルにおける開閉タイミングを示し、それぞれ、横軸に時間を示し、縦軸に弁の開閉を示している。 2B and 2C show the opening / closing timing of the intake valve and the opening / closing timing of the exhaust valve in the deceleration control according to the comparative example. Specifically, FIGS. 2 (b) and 2 (c) show opening and closing timings in one cycle of the combustion stroke, with the horizontal axis showing time and the vertical axis showing opening and closing of the valve.
まず、吸気行程では、図2(b)に示すように、吸気弁は開にされる。吸気弁が開の状態で、ピストンが下死点に向かって移動することによって、図2(a)中の矢印41で示すように、気筒8a内に吸気が導入される。そして、このような吸気行程の終了後、吸気弁は閉にされる。次に、圧縮行程では、ピストンが上死点に向かって移動することによって、図2(a)中の矢印42で示すように、気筒8a内の吸気は圧縮されて、気筒8a内の圧力は上昇する。
First, in the intake stroke, the intake valve is opened as shown in FIG. As the piston moves toward the bottom dead center with the intake valve open, intake air is introduced into the cylinder 8a as indicated by an
そして、膨張行程では、ピストンが下死点に向かって移動することによって、図2(a)中の矢印43で示すように、気筒8a内の吸気は膨張されて、気筒8a内の圧力は減少する。この場合、気筒8a内の吸気は、圧縮時と同一の経路を通過して膨張される。これは、燃料カットされているため、気筒8a内で燃焼が行われないためである。次に、排気行程では、図2(c)に示すように、排気弁は開にされる。排気弁が開の状態で、ピストンが上死点に向かって移動することによって、図2(a)中の矢印44で示すように、気筒8a内のガスが排出される。そして、排気行程終了後に、排気弁は閉にされる。
In the expansion stroke, as the piston moves toward the bottom dead center, the intake air in the cylinder 8a is expanded and the pressure in the cylinder 8a decreases as indicated by the
上記のような比較例に係る減速制御を行ったときの仕事は、図2(a)中の網掛け領域M1の面積に対応する。この領域M1の面積に対応する仕事は、ポンピングロスに概ね相当する。これより、領域M1の面積は比較的小さく、ポンピングロスがほとんど発生していないことがわかる。このようにポンピングロスがほとんど発生しないのは、上流側圧力が高いためである。したがって、上記した比較例に係る制御を行うと、サージを抑制できても、ポンピングロスを利用してエンジンブレーキを適切に発生させることができない場合がある。そのため、十分な減速が得られない場合がある。 The work when the deceleration control according to the comparative example as described above is performed corresponds to the area of the shaded area M1 in FIG. The work corresponding to the area of the region M1 generally corresponds to a pumping loss. From this, it can be seen that the area of the region M1 is relatively small, and almost no pumping loss occurs. The pumping loss hardly occurs in this way because the upstream pressure is high. Therefore, when the control according to the comparative example described above is performed, even if the surge can be suppressed, the engine brake may not be appropriately generated using the pumping loss. Therefore, there is a case where sufficient deceleration cannot be obtained.
[減速制御方法]
以下で、本実施形態に係る減速制御について説明する。本実施形態に係る減速制御は、減速時において、サージの発生を抑制しつつ、エンジンブレーキの発生が確保されるように、即ち適切な減速が行われるようにするために行われる。
[Deceleration control method]
Hereinafter, the deceleration control according to the present embodiment will be described. The deceleration control according to the present embodiment is performed so as to ensure the occurrence of engine braking while suppressing the occurrence of a surge during deceleration, that is, appropriate deceleration.
(第1実施形態)
第1実施形態に係る減速制御について説明する。この減速制御は、ECU20によって実行される。
(First embodiment)
The deceleration control according to the first embodiment will be described. This deceleration control is executed by the
まず、ECU20は、アクセル開度センサから供給されるアクセル開度(信号S1に対応する)に基づいて減速時であるか否かを判定する。そして、ECU20は、減速時であると判定された場合には、燃料カットを実行すると共に、スロットルバルブ6を開に設定する。スロットルバルブ6を開にするのは、過給空気がターボ過給機4に逆流することによって発生するサージを抑制するためである。更に、ECU20は、減速時であると判定された場合には、膨張行程中に排気弁が開になるように可変動弁制御部11aを制御する。言い換えると、ECU20は、排気弁を開くタイミングを、排気行程から膨張行程へと早める制御(早開き制御)を行う。
First, the
ここで、図3を用いて、第1実施形態に係る減速制御を具体的に説明する。 Here, the deceleration control according to the first embodiment will be specifically described with reference to FIG.
図3(a)は、第1実施形態に係る減速制御を行ったときの、P−V線図を示している。図3(a)は、横軸は気筒8a内のガスの体積を示し、縦軸は気筒8a内のガスの圧力を示している。 FIG. 3A shows a PV diagram when the deceleration control according to the first embodiment is performed. In FIG. 3A, the horizontal axis indicates the gas volume in the cylinder 8a, and the vertical axis indicates the gas pressure in the cylinder 8a.
また、図3(b)及び図3(c)は、第1実施形態における減速制御における、吸気弁の開閉タイミング及び排気弁の開閉タイミングを示している。具体的には、図3(b)、図3(c)は、燃焼行程の1サイクルにおける開閉タイミングを示し、それぞれ、横軸に時間を示し、縦軸に弁の開閉を示している。 3B and 3C show the opening / closing timing of the intake valve and the opening / closing timing of the exhaust valve in the deceleration control in the first embodiment. Specifically, FIGS. 3B and 3C show opening and closing timings in one cycle of the combustion stroke, with the horizontal axis indicating time and the vertical axis indicating opening and closing of the valve.
まず、吸気行程では、ECU20は、図3(b)に示すように吸気弁を開にする。吸気弁が開の状態で、ピストンが下死点に向かって移動することによって、図3(a)中の矢印51で示すように、気筒8a内に吸気が導入される。そして、このような吸気行程の終了後、吸気弁は閉にされる。次に、圧縮行程では、ピストンが上死点に向かって移動することによって、図3(a)中の矢印52で示すように、気筒8a内の吸気は圧縮される。
First, in the intake stroke, the
このような圧縮行程の後、ECU20は、図3(c)に示すように排気弁が開となるように可変動弁制御部11aを制御する。これにより、排気弁を開にした直後に、図3(a)中の矢印53で示すように、気筒8a内の圧力が急降下する。そして、ピストンが下死点に向かって移動することによって、図3(a)中の矢印54で示すように、圧力一定の状態で気筒8aにおける体積が増加する。詳しくは、排気弁が開であるため、ピストンが下死点に向かって移動することによって、気筒8aに設けられた排気口よりガスが流入する。以上のような膨張行程終了後に、ECU20は、排気弁が閉となるように可変動弁制御部11aを制御する。
After such a compression stroke, the
次に、排気行程では、ピストンが上死点に向かって移動することによって、図3(a)中の矢印55で示すように、気筒8a内の圧力は上昇する。この場合、排気弁が閉となっているので気筒8a内のガスは排出されないため、ピストンが上死点に向かって移動することにより、気筒8a内の圧力は上昇する。
Next, in the exhaust stroke, as the piston moves toward the top dead center, the pressure in the cylinder 8a increases as indicated by the
上記した第1実施形態に係る減速制御を行った場合の仕事は、図3(a)中の網掛け領域M2の面積に概ね相当する。詳しくは、領域M2の面積に対応する仕事は、圧縮時と膨張時において発生する負の仕事である(以下、この仕事を「圧縮ロス」とも呼ぶ)。この圧縮ロスの大きさは、前述した領域M1(図2(a)参照)に対応する仕事よりもかなり大きいことがわかる。つまり、第1実施形態に係る減速制御を行うことにより、十分に大きな仕事を発生させることができる。これにより、内燃機関8の制御装置は、この圧縮ロスを利用してエンジンブレーキを発生させることが可能となる。即ち、通常はポンピングロスを利用してエンジンブレーキを発生させているが、減速時にスロットルバルブ6を開にすると十分なポンピングロスが発生しないため、本実施形態に係る内燃機関8の制御装置では、上記した減速制御を行うことによって圧縮ロスを発生させ、この圧縮ロスを利用してエンジンブレーキを発生させる。 The work when the deceleration control according to the first embodiment described above is performed substantially corresponds to the area of the shaded area M2 in FIG. Specifically, the work corresponding to the area of the region M2 is a negative work that occurs during compression and expansion (hereinafter, this work is also referred to as “compression loss”). It can be seen that the magnitude of this compression loss is considerably larger than the work corresponding to the above-described region M1 (see FIG. 2A). That is, sufficiently large work can be generated by performing the deceleration control according to the first embodiment. Thereby, the control device of the internal combustion engine 8 can generate an engine brake using this compression loss. That is, normally, the engine brake is generated using the pumping loss, but if the throttle valve 6 is opened during deceleration, a sufficient pumping loss does not occur. Therefore, in the control device for the internal combustion engine 8 according to the present embodiment, A compression loss is generated by performing the deceleration control described above, and an engine brake is generated using the compression loss.
以上より、第1実施形態に係る減速制御によれば、減速時において、サージの発生を抑制しつつ、エンジンブレーキの発生を確保して適切な減速を行わせることができる。この場合、内燃機関8の制御装置は、過給圧を減少させる制御を行うことによってサージの発生を抑制しているわけではないため、エアバイパスバルブなどを別途設ける必要がないので、内燃機関8の制御装置の構成を簡便にすることができる。 As described above, according to the deceleration control according to the first embodiment, at the time of deceleration, it is possible to ensure the generation of the engine brake and suppress the appropriate deceleration while suppressing the generation of the surge. In this case, since the control device for the internal combustion engine 8 does not suppress the occurrence of surge by performing control to reduce the supercharging pressure, it is not necessary to separately provide an air bypass valve or the like. The configuration of the control device can be simplified.
なお、内燃機関8の制御装置は、上流側圧力が十分に低下した時点で(具体的には、概ね大気圧になった時点で)、スロットルバルブ6を閉にすると共に、排気弁を開にするタイミングを膨張行程から排気行程に戻す制御を行う。ここで、減速時において、スロットルバルブ6を閉に設定し、排気行程において排気弁を開にする制御を「通常の減速制御」と呼ぶ。つまり、内燃機関8の制御装置は、上流側圧力が十分に低下した時点で、第1実施形態に係る減速制御から通常の減速制御に切り替える。こうするのは、上流側圧力が十分に低下した場合には、サージは発生しなくなるからである。このように、減速制御を切り替えることによって、減速状態を維持しつつ、再加速時に良好な加速を行うことが可能となる。 Note that the control device for the internal combustion engine 8 closes the throttle valve 6 and opens the exhaust valve when the upstream pressure is sufficiently reduced (specifically, when the pressure is almost atmospheric). The control which returns the timing to perform from an expansion stroke to an exhaust stroke is performed. Here, the control for setting the throttle valve 6 closed during deceleration and opening the exhaust valve during the exhaust stroke is referred to as “normal deceleration control”. That is, the control device for the internal combustion engine 8 switches from the deceleration control according to the first embodiment to the normal deceleration control when the upstream pressure sufficiently decreases. This is because the surge is not generated when the upstream pressure is sufficiently reduced. In this way, by switching the deceleration control, it is possible to perform a good acceleration during re-acceleration while maintaining the deceleration state.
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る減速制御について説明する。
(Second Embodiment)
Next, deceleration control according to the second embodiment will be described.
第2実施形態に係る減速制御は、膨張行程及び排気行程の両方の行程において排気弁を開にする点で、前述した第1実施形態に係る減速制御とは異なる。第1実施形態に係る減速制御では、膨張行程の際に排気弁を開にしているため、膨張行程中に排気側のガスが気筒8a内に導入されるが、膨張行程後の排気行程中には排気弁は閉とされるため、気筒8a内に導入された排気側のガスは排出されない。これにより、排気側のガスを気筒8aに戻す作用が働く。そのため、減速後の再加速時に良好な燃焼状態が得られない、即ち良好な加速が得られない可能性がある。したがって、第2実施形態に係る減速制御では、膨張行程だけでなく、排気行程の間も排気弁を開にする。なお、第2実施形態に係る制御は、排気弁の開弁時期を単純にずらす制御ではないため、排気弁は電磁弁などによって構成することが好ましい。 The deceleration control according to the second embodiment is different from the deceleration control according to the first embodiment described above in that the exhaust valve is opened in both the expansion stroke and the exhaust stroke. In the deceleration control according to the first embodiment, since the exhaust valve is opened during the expansion stroke, the exhaust side gas is introduced into the cylinder 8a during the expansion stroke, but during the exhaust stroke after the expansion stroke. Since the exhaust valve is closed, the exhaust gas introduced into the cylinder 8a is not discharged. As a result, the action of returning the exhaust side gas to the cylinder 8a works. Therefore, a good combustion state may not be obtained at the time of reacceleration after deceleration, that is, good acceleration may not be obtained. Therefore, in the deceleration control according to the second embodiment, the exhaust valve is opened not only during the expansion stroke but also during the exhaust stroke. Since the control according to the second embodiment is not a control that simply shifts the opening timing of the exhaust valve, the exhaust valve is preferably constituted by an electromagnetic valve or the like.
ここで、図4を用いて、第2実施形態に係る減速制御を具体的に説明する。なお、第2実施形態に係る減速制御においても、アクセル開度に基づいて減速時であると判定された場合には、燃料カットを実行すると共に、スロットルバルブ6を開に設定する。また、第2実施形態に係る減速制御も、ECU20によって実行される。
Here, the deceleration control according to the second embodiment will be specifically described with reference to FIG. In the deceleration control according to the second embodiment, when it is determined that the vehicle is decelerating based on the accelerator opening, the fuel cut is executed and the throttle valve 6 is set to open. Moreover, the deceleration control according to the second embodiment is also executed by the
図4(a)は、第2実施形態に係る減速制御を行ったときの、P−V線図を示している。図4(a)は、横軸は気筒8a内のガスの体積を示し、縦軸は気筒8a内のガスの圧力を示している。 FIG. 4A shows a PV diagram when the deceleration control according to the second embodiment is performed. In FIG. 4A, the horizontal axis indicates the gas volume in the cylinder 8a, and the vertical axis indicates the gas pressure in the cylinder 8a.
また、図4(b)及び図4(c)は、第2実施形態における減速制御における、吸気弁の開閉タイミング及び排気弁の開閉タイミングを示している。具体的には、図4(b)、図4(c)は、燃焼行程の1サイクルにおける開閉タイミングを示し、それぞれ、横軸に時間を示し、縦軸に弁の開閉を示している。 4B and 4C show the opening / closing timing of the intake valve and the opening / closing timing of the exhaust valve in the deceleration control in the second embodiment. Specifically, FIG. 4B and FIG. 4C show the opening and closing timings in one cycle of the combustion stroke, and the horizontal axis shows time and the vertical axis shows opening and closing of the valve.
まず、吸気行程では、ECU20は、図4(b)に示すように吸気弁を開にする。吸気弁が開の状態で、ピストンが下死点に向かって移動することによって、図4(a)中の矢印61で示すように、気筒8a内に吸気が導入される。そして、このような吸気行程の終了後、吸気弁は閉にされる。次に、圧縮行程では、ピストンが上死点に向かって移動することによって、図4(a)中の矢印62で示すように、気筒8a内の吸気は圧縮される。
First, in the intake stroke, the
このような圧縮行程の後、ECU20は、図4(c)に示すように排気弁が開となるように可変動弁制御部11aを制御する。これにより、排気弁を開にした直後に、図4(a)中の矢印63で示すように、気筒8a内の圧力は急降下する。そして、ピストンが下死点に向かって移動することによって、図4(a)中の矢印64で示すように、圧力一定の状態で気筒8aにおける体積が増加する。詳しくは、排気弁が開であるため、ピストンが下死点に向かって移動することによって、気筒8aに設けられた排気口よりガスが流入する。
After such a compression stroke, the
ECU20は、このような膨張行程終了後も引き続き排気弁が開となるように、可変動弁制御部11aを制御する。即ち、ECU20は、排気行程においても排気弁が開となるように可変動弁制御部11aを制御する(図4(c)参照)。
The
排気行程では、ピストンが上死点に向かって移動することによって、図4(a)中の矢印65で示すように、気筒8a内のガスが排出される。この場合、排気弁は開となっているため、ピストンが上死点に向かって移動することにより、圧力一定の状態で、気筒8a内のガスが排出される。そして、ECU20は、以上の排気行程終了後に、排気弁が閉となるように可変動弁制御部11aを制御する。
In the exhaust stroke, as the piston moves toward the top dead center, the gas in the cylinder 8a is discharged as indicated by the
上記した第2実施形態に係る減速制御を行った場合の仕事は、図4(a)中の網掛け領域M3の面積に対応する。この領域M3の面積に対応する仕事は、圧縮時と膨張時において発生する圧縮ロスである。この圧縮ロスの大きさも、前述した領域M1(図2(a)参照)に対応する仕事よりもかなり大きいことがわかる。したがって、内燃機関8の制御装置は、この圧縮ロスを利用して、十分なエンジンブレーキを発生させることが可能となる。 The work when the deceleration control according to the second embodiment described above is performed corresponds to the area of the shaded area M3 in FIG. The work corresponding to the area of the region M3 is a compression loss that occurs during compression and expansion. It can be seen that the magnitude of this compression loss is considerably larger than the work corresponding to the above-described region M1 (see FIG. 2A). Therefore, the control device for the internal combustion engine 8 can generate sufficient engine braking using this compression loss.
以上より、第2実施形態に係る減速制御によれば、減速時において、サージの発生を抑制しつつ、エンジンブレーキの発生を確保することによって適切な減速を行わせることができる。また、第2実施形態に係る減速制御では、膨張行程及び排気行程において排気弁を開にして、排気側のガスの再循環を抑制するため、減速後の再加速時に良好な燃焼状態を得ることが可能となる。更に、第2実施形態に係る減速制御によれば、エアバイパスバルブなどを別途設けることなくサージを抑制することができるため、内燃機関8の制御装置の構成を簡便にすることができる。 As described above, according to the deceleration control according to the second embodiment, at the time of deceleration, it is possible to perform appropriate deceleration by ensuring the generation of engine brake while suppressing the generation of surge. In the deceleration control according to the second embodiment, the exhaust valve is opened in the expansion stroke and the exhaust stroke to suppress the recirculation of the gas on the exhaust side, so that a good combustion state is obtained at the time of reacceleration after the deceleration. Is possible. Furthermore, according to the deceleration control according to the second embodiment, the surge can be suppressed without separately providing an air bypass valve or the like, so that the configuration of the control device for the internal combustion engine 8 can be simplified.
なお、内燃機関8の制御装置は、上流側圧力が十分に低下した時点で(具体的には、概ね大気圧になった時点で)、第2実施形態に係る減速制御を通常の減速制御に切り替える。具体的には、スロットルバルブ6を閉にすると共に、排気弁を開にする時期を膨張行程及び排気行程から排気行程のみへと切り替える。これにより、減速状態を維持しつつ、再加速時に良好な加速を行うことが可能となる。 Note that the control device for the internal combustion engine 8 changes the deceleration control according to the second embodiment to the normal deceleration control when the upstream pressure is sufficiently reduced (specifically, when the pressure becomes substantially atmospheric pressure). Switch. Specifically, the throttle valve 6 is closed and the timing for opening the exhaust valve is switched from the expansion stroke and the exhaust stroke to the exhaust stroke only. As a result, it is possible to perform good acceleration during re-acceleration while maintaining the deceleration state.
3 吸気通路
4 ターボ過給機
6 スロットルバルブ
7 サージタンク
8 内燃機関
8a 気筒
11a 可変動弁制御部
11b カムシャフト
15 排気通路
18 アクセル開度センサ
20 ECU
DESCRIPTION OF
Claims (3)
排気弁の開閉時期を可変制御する可変動弁制御手段と、を備え、
前記スロットル開度制御手段は、内燃機関の減速時に、前記スロットルバルブを開にし、
前記可変動弁制御手段は、前記内燃機関の減速時に、前記排気弁を早開き制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。 Throttle opening control means for controlling the opening of the throttle valve;
Variable valve control means for variably controlling the opening and closing timing of the exhaust valve,
The throttle opening control means opens the throttle valve when the internal combustion engine decelerates,
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the variable valve control means controls the exhaust valve to open quickly when the internal combustion engine is decelerated.
2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the variable valve control means sets the exhaust valve to be open when the internal combustion engine is in an expansion stroke and an exhaust stroke.
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