(57)【要約】【課題】排気浄化部における浄化効率が低下することを抑制することが可能な吸気制御装置および車両を提供する。【解決手段】吸気制御装置は、閉弁時期を可変設定可能な吸気弁が用いられる内燃機関の吸気を制御する吸気制御装置であって、内燃機関の動作状態に応じて複数のタイミングの何れかを閉弁時期として選択する選択部と、選択部の選択結果に基づいて閉弁時期を設定する設定部と、内燃機関の排気浄化部の温度に基づいて、排気浄化部が当該温度より昇温するように設定部の設定を変更する変更部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉弁時期を可変設定可能な吸気弁が用いられる内燃機関の吸気を制御する吸気制御装置であって、
前記内燃機関の動作状態に応じて複数のタイミングの何れかを前記閉弁時期として選択する選択部と、
前記選択部の選択結果に基づいて前記閉弁時期を設定する設定部と、
前記内燃機関の排気浄化部の温度に基づいて、前記排気浄化部が当該温度より昇温するように前記設定部の設定を変更する変更部と、
を備える吸気制御装置。
【請求項２】
前記変更部は、前記排気浄化部の温度が目標温度よりも低い場合、前記設定部により設定された第１タイミングから、前記第１タイミングより遅い第２タイミングに前記設定を変更する、
請求項１に記載の吸気制御装置。
【請求項３】
前記変更部は、前記排気浄化部の温度が低いほど、遅いタイミングを前記閉弁時期として選択する、
請求項２に記載の吸気制御装置。
【請求項４】
前記設定部は、
前記変更部が前記設定を変更した場合、前記変更結果に基づくタイミングに前記閉弁時期を設定し、
前記変更部が前記設定を変更しない場合、前記設定を維持する、
請求項１〜３の何れか１項に記載の吸気制御装置。
【請求項５】
前記複数のタイミングは、前記内燃機関のピストンが下死点に位置するときのタイミングから、前記ピストンが当該下死点を通過後の内燃機関の圧縮行程の途中の位置であるタイミングまでの範囲に含まれる、
請求項１〜４の何れか１項に記載の吸気制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の吸気制御装置と、
前記吸気弁の前記閉弁時期を切り替える切替装置と、
前記内燃機関と、
前記内燃機関から生じる排気ガスを浄化する排気浄化部と、
を備える車両。
【請求項７】
前記設定部は、設定したタイミングに適合した適合値になるように前記内燃機関の動作パラメータを設定する、
請求項６に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、吸気制御装置および車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関において、圧縮行程の途中で吸気弁の閉弁時期を可変設定する遅閉じ制御を行う構成が知られている。このような遅閉じ制御においては、燃料噴射量や内燃機関の回転数等、内燃機関の動作状態に関するパラメータが増大するにつれ、吸気弁の閉弁時期のタイミングを遅い側に切り替える構成が知られている。
【０００３】
また、例えば、特許文献１には、触媒の温度に応じて吸気弁の閉弁時期を変更する構成が開示されている。具体的に、特許文献１に記載の構成は、触媒の温度が低い、つまり、内燃機関が暖気状態ではない場合、吸気弁の閉弁時期を下死点側に変更する構成となっている。つまり、この構成では、触媒の温度が低い場合、吸気弁の閉弁時期が遅閉じ状態の場合、吸気弁の閉弁時期を進角側に変更する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−６０５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、吸気弁の遅閉じ制御を行う構成においては、吸気弁の閉弁時期を早くするほど、内燃機関の体積効率が増加して内燃機関の燃焼温度が下降する。そのため、当該燃焼温度の下降に起因して、排気管に設けられる排気浄化部の温度が低下し、ひいては排気浄化部における浄化効率が低下してしまうおそれがあった。
【０００６】
本開示の目的は、排気浄化部における浄化効率が低下することを抑制することが可能な吸気制御装置および車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る吸気制御装置は、
閉弁時期を可変設定可能な吸気弁が用いられる内燃機関の吸気を制御する吸気制御装置であって、
前記内燃機関の動作状態に応じて複数のタイミングの何れかを前記閉弁時期として選択する選択部と、
前記選択部の選択結果に基づいて前記閉弁時期を設定する設定部と、
前記内燃機関の排気浄化部の温度に基づいて、前記排気浄化部が当該温度より昇温するように前記設定部の設定を変更する変更部と、
を備える。
【０００８】
本開示に係る車両は、
上記した吸気制御装置と、
前記吸気弁の前記閉弁時期を切り替える切替装置と、
前記内燃機関と、
前記内燃機関から生じる排気ガスを浄化する排気浄化部と、
を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、排気浄化部における浄化効率が低下することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の実施の形態に係る吸気制御装置が適用された車両の吸排気系を示す図である。
【図２】内燃機関のクランク角度に対する吸気弁のリフト量を示す図である。
【図３】内燃機関の動作状態と、閉弁時期との対応関係を説明するための図である。
【図４】吸気制御装置における吸気制御の動作例を示すフローチャートである。
【図５】図４のステップＳ１０３における制御の動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本開示の実施の形態に係る吸気制御装置１００が適用された車両１の吸排気系を示す図である。
【００１２】
図１に示すように、車両１の吸排気系は、内燃機関１０と、吸気管２０と、排気管３０と、冷却部４０と、再循環経路部５０と、過給機６０と、排気浄化部７０と、吸気カム装置８０と、吸気制御装置１００とを有する。
【００１３】
内燃機関１０は、例えば車両１に搭載されるディーゼルエンジンであり、吸気管２０および排気管３０に接続されている。吸気管２０は、内燃機関１０に外気を吸気する。吸気管２０には、吸気弁２１が設けられている。吸気弁２１は、吸気制御装置１００に制御されることで、内燃機関１０の動作に応じて、開弁または閉弁される。
【００１４】
排気管３０は、内燃機関１０で生じた排気ガスを排気する。排気管３０には、温度検出部３１が設けられている。温度検出部３１は、後述するタービン６２と、排気浄化部７０との間に設けられており、排気管３０の温度を検出する。
【００１５】
冷却部４０は、吸気管２０に配置されており、吸気管２０における、後述する圧縮機６１により圧縮された外気を冷却する。
【００１６】
再循環経路部５０は、排気管３０から分岐して排気管３０内の排気ガスを吸気管２０に向けて再循環させる経路である。
【００１７】
再循環経路部５０には、再循環経路部５０を介して排気管３０から吸気管２０に戻す排気ガスの流量を調整する再循環バルブ５１が設けられている。再循環バルブ５１は、図示しない制御部の制御の下、開放状態から閉塞状態に遷移させることで、排気管３０から吸気管２０へ戻す排気ガスの流量を調整する。
【００１８】
過給機６０は、圧縮機６１と、タービン６２と、接続部６３とを有する。圧縮機６１は、吸気管２０に設けられている。
【００１９】
タービン６２は、排気管３０に設けられており、図示しないタービンインペラが、内燃機関１０から排出された排気ガスにより回転する。
【００２０】
圧縮機６１とタービン６２とは接続部６３により接続されており、圧縮機６１の図示しないコンプレッサインペラとタービンインペラとが図示しない回転軸により一体に回転する。これにより、圧縮機６１では、コンプレッサインペラが回転して、吸気管２０に送り込まれた外気を圧縮して内燃機関１０に送り出す。
【００２１】
排気浄化部７０は、タービン６２の下流側に設けられ、排気管３０を流れる排気ガスを浄化するための触媒等を有する。排気浄化部７０は、排気浄化部７０を通過する排気ガスの温度が触媒の活性化温度まで到達することで、触媒により排気ガスを浄化する。
【００２２】
吸気カム装置８０は、吸気弁２１の閉弁時期を切り替える切替装置であり、第１カム８１と、第２カム８２と、第３カム８３とを有する。吸気カム装置８０は、吸気弁２１に適用されるカムを第１カム８１、第２カム８２および第３カム８３の何れかに切り替えるように構成されている。第１カム８１、第２カム８２および第３カム８３は、本開示の「複数のカム」に対応する。
【００２３】
第１カム８１、第２カム８２および第３カム８３は、吸気弁２１の閉弁時期を異ならせる。すなわち、第１カム８１、第２カム８２および第３カム８３のそれぞれにおける、吸気弁２１の閉弁時期は、異なるタイミングとなっている。図２は、内燃機関１０のクランク角度に対する吸気弁２１のリフト量を示す図である。
【００２４】
図２に示すように、第１カム８１、第２カム８２および第３カム８３のそれぞれにおける吸気弁２１のリフト量は、クランク角度がＡのときから変化し始める。そして、第２カム８２における吸気弁２１の閉弁時期は、第１カム８１における吸気弁２１の閉弁時期よりも遅くなっている。また、第３カム８３における吸気弁２１の閉弁時期は、第１カム８１および第２カム８２における吸気弁２１の各閉弁時期よりも遅くなっている。
【００２５】
各閉弁時期は、内燃機関１０のピストンが下死点以降の範囲の何れかに位置するときのタイミングである。当該タイミングは、ピストンが下死点に位置するときの通常タイミングから、ピストンが当該下死点を通過後の内燃機関１０の圧縮行程の途中の位置であるタイミングまでの範囲である。具体的には、第１カム８１による閉弁時期は、通常タイミングである。第２カム８２による閉弁時期および第３カム８３による閉弁時期は、通常タイミングより遅いタイミングである。つまり、本実施の形態では、圧縮行程の途中で閉弁時期を可変設定可能な構成となっている。
【００２６】
また、第１カム８１、第２カム８２および第３カム８３のそれぞれは、内燃機関１０の動作状態に関するパラメータに関連付けられて、吸気制御装置１００により選択されるようになっている。内燃機関１０の動作状態は、例えば、内燃機関１０の回転数、燃料噴射装置における燃料噴射量等が挙げられる。
【００２７】
図３に示すように、カムの適用範囲は、内燃機関１０の動作状態に応じて設定される。なお、図３に示す内燃機関１０の動作状態は、一例であり、内燃機関１０の回転数および燃料噴射装置における燃料噴射量以外であっても良い。
【００２８】
第１カム８１の適用範囲は、燃料噴射量がＦ１より大きく、かつ、内燃機関１０の回転数がＲ１未満である範囲である。
【００２９】
第２カム８２の適用範囲は、燃料噴射量がＦ１より小さいＦ２より大きく、かつ、内燃機関１０の回転数がＲ１より多いＲ２未満であって、第１カム８１の適用範囲を除いた範囲である。
【００３０】
第３カム８３の適用範囲は、燃料噴射量がＦ２以下であり、または、内燃機関１０の回転数がＲ２以上である範囲である。
【００３１】
吸気制御装置１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）および入出力回路を備えている。吸気制御装置１００は、予め設定されたプログラムに基づいて、吸気カム装置８０における複数のカムのうちの１つを選択して、吸気弁２１の閉弁時期を、複数のタイミングの何れかに設定することで内燃機関１０の吸気を制御する。
【００３２】
複数のタイミングは、第１カム８１が吸気弁２１に適用されたときの閉弁時期、第２カム８２が吸気弁２１に適用されたときの閉弁時期、および、第３カム８３が吸気弁２１に適用されたときの閉弁時期である。各タイミングは、予め定められたタイミングである。
【００３３】
吸気制御装置１００は、選択部１１０と、変更部１２０と、設定部１３０とを有する。
【００３４】
選択部１１０は、内燃機関１０の動作状態に応じて複数のタイミングの何れかを閉弁時期として選択する。
【００３５】
具体的には、選択部１１０は、例えば、燃料噴射量がＦ１より大きく、かつ、内燃機関１０の回転数がＲ１未満である場合、第１カム８１による閉弁時期を選択する。選択部１１０は、燃料噴射量がＦ２より大きく、かつ、内燃機関１０の回転数がＲ２未満であって、第１カム８１の適用範囲を除いた範囲である場合、第２カム８２による閉弁時期を選択する。選択部１１０は、燃料噴射量がＦ２以下であり、または、内燃機関１０の回転数がＲ２以上である場合、第３カム８３による閉弁時期を選択する。
【００３６】
設定部１３０は、選択部１１０の選択結果に基づいて閉弁時期を設定する。
【００３７】
変更部１２０は、排気浄化部７０の温度に基づいて、排気浄化部７０が当該温度より昇温するように設定部１３０の設定を変更する。具体的に、変更部１２０は、排気浄化部７０の温度が目標温度よりも低い場合、第１タイミングから第２タイミングに設定部１３０の設定を変更する。
【００３８】
排気浄化部７０の温度は、例えば、温度検出部３１から取得した検出結果である。なお、排気浄化部７０の温度は、他の部位から取得した温度から推定した温度等、その他の方法によって取得した温度であっても良い。
【００３９】
目標温度は、排気浄化部７０により、所定の浄化効率を確保可能な温度であり、必要となる浄化効率に応じて適宜変更し得る温度である。
【００４０】
第１タイミングは、設定部１３０により閉弁時期として設定されたタイミングである。
【００４１】
第２タイミングは、第１タイミングよりも遅いタイミングである。例えば、第１タイミングが、第１カム８１による閉弁時期である場合、第２タイミングは、第２カム８２による閉弁時期または第３カム８３による閉弁時期である。また、第１タイミングが、第２カム８２による閉弁時期である場合、第２タイミングは、第３カム８３による閉弁時期である。
【００４２】
吸気弁２１を、ピストンが下死点以降の何れかの範囲に位置するタイミングで閉弁する構成においては、吸気弁２１の閉弁時期を早くするほど内燃機関１０の体積効率が増加して内燃機関１０の燃焼温度が下降する。そのため、設定部１３０により閉弁時期が早い方のカムが設定された場合、内燃機関１０の燃焼温度が下降してしまう場合がある。例えば、長時間のアイドリング状態等、内燃機関１０の動作状態に関するパラメータが低下して第１カム８１による閉弁時期に設定された状態が継続したとする。
【００４３】
このようなとき、吸気弁２１の閉弁時期が最も早い状態、つまり、内燃機関１０の体積効率が最も増えた状態が継続することにより、内燃機関１０の燃焼温度が低下して排気管３０の温度が低下してしまう。これにより、排気浄化部７０の温度が低下してしまい、ひいては排気浄化部７０における浄化効率が低下してしまうおそれがあった。
【００４４】
しかし、本実施の形態では、排気浄化部７０の温度に基づいて、排気浄化部７０が当該温度より昇温するように閉弁時期の設定を変更する。その結果、排気浄化部７０の温度が低下することを抑制し、ひいては排気浄化部７０における浄化効率が低下することを抑制することができる。
【００４５】
さらに、変更部１２０は、排気浄化部７０の温度が低いほど、遅いタイミングを閉弁時期として選択する。例えば設定部１３０により、最も早いタイミングの第１カム８１による閉弁時期が設定されたとする。このとき、変更部１２０は、排気浄化部７０の温度が第１温度以上である場合、第１カム８１による閉弁時期を選択し、排気浄化部７０の温度が第２温度以上第１温度未満である場合、第２カム８２による閉弁時期を選択する。そして、変更部１２０は、排気浄化部７０の温度が第２温度未満である場合、第３カム８３による閉弁時期を選択する。
【００４６】
第１温度は、例えば、上記の目標温度である。第２温度は、第１温度よりも低い温度であって、例えば排気浄化部７０における浄化効率が極めて下がったときに対応する温度である。
【００４７】
排気浄化部７０の温度が第２温度未満となった場合、排気浄化部７０の温度が下がりすぎた状態であり、迅速に昇温させることが好ましいので、この場合、最も遅いタイミングの第３カム８３を選択するようにすることができる。これにより、排気浄化部７０の温度を上昇させやすくすることができる。
【００４８】
設定部１３０は、変更部１２０の変更結果に基づいて閉弁時期を設定する。設定部１３０は、変更部１２０が設定部１３０の設定を変更した場合、変更部１２０の変更結果に基づくタイミングに閉弁時期を設定する。設定部１３０は、変更部１２０が設定部１３０の設定を変更しない場合、設定部１３０の設定を維持する。
【００４９】
このように設定部１３０が設定することにより、排気浄化部７０の温度が排気浄化温度に保たれやすくなり、ひいては排気浄化部７０の浄化効率を保ちやすくすることができる。
【００５０】
また、設定部１３０は、設定したタイミングに適合した適合値になるように内燃機関１０の動作パラメータを設定する。動作パラメータとしては、燃料噴射装置の噴射時期、噴射圧力、過給機６０の過給圧、再循環経路部５０の流量等が挙げられる。動作パラメータは、各タイミングに応じて適宜設定されている。
【００５１】
このようにすることで、設定部１３０の閉弁時期の設定に適合した動作を内燃機関１０に行わせることができる。
【００５２】
以上のように構成された吸気制御装置１００における吸気制御の動作例について説明する。図４は、吸気制御装置１００における吸気制御の動作例を示すフローチャートである。図４における処理は、例えば、車両１の動作中に適宜実行される。また、図４における第１タイミングは、第１カム８１または第２カム８２が吸気弁２１に設定されているときの閉弁時期を示している。また、図４における第２タイミングは、第１タイミングよりも遅い閉弁時期のカムが吸気弁２１に設定されているときの閉弁時期を示している。
【００５３】
図４に示すように、吸気制御装置１００は、内燃機関１０の動作状態に基づいて第１タイミングを選択する（ステップＳ１０１）。次に、吸気制御装置１００は、排気浄化部７０の温度が排気浄化温度より低いか否かについて判定する（ステップＳ１０２）。
【００５４】
判定の結果、排気浄化部７０の温度が排気浄化温度よりも低い場合（ステップＳ１０２、ＹＥＳ）、吸気制御装置１００は、第２タイミングに閉弁時期を設定する（ステップＳ１０３）。一方、排気浄化部７０の温度が排気浄化温度以上である場合（ステップＳ１０２、ＮＯ）、吸気制御装置１００は、第１タイミングに閉弁時期を設定する（ステップ１０４）。
【００５５】
ステップＳ１０３またはステップＳ１０４の後、吸気制御装置１００は、内燃機関１０の動作パラメータの設定を、設定されたタイミングに適合した適合値に変更する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５の後、本制御は終了する。また、本制御は、車両１の動作中において、適宜繰り返し行われる。
【００５６】
次に、図４のステップＳ１０３における制御の詳細について説明する。図５は、図４のステップＳ１０３における制御の動作例を示すフローチャートである。
【００５７】
図５に示すように、吸気制御装置１００は、選択したカムが第１カム８１であるか否かについて判定する（ステップＳ２０１）。判定の結果、カムが第１カム８１ではない場合（ステップＳ２０１、ＮＯ）、本制御は終了する。
【００５８】
一方、カムが第１カム８１である場合（ステップＳ２０１、ＹＥＳ）、吸気制御装置１００は、排気浄化部７０の温度が上記した第２温度より低いか否かについて判定する（ステップＳ２０２）。
【００５９】
判定の結果、排気浄化部７０の温度が第２温度より低い場合（ステップＳ２０２、ＹＥＳ）、吸気制御装置１００は、第３カム８３を選択する（ステップＳ２０３）。一方、排気浄化部７０の温度が第２温度以上である場合（ステップＳ２０２、ＮＯ）、吸気制御装置１００は、第２カム８２を選択する（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０３またはステップＳ２０４の後、本制御は終了する。
【００６０】
以上のように構成された本実施の形態によれば、変更部１２０によって設定部１３０の設定を、排気浄化部７０の温度を昇温させるように変更する。その結果、排気浄化部７０の温度が低下することを抑制し、ひいては排気浄化部７０における浄化効率が低下することを抑制することができる。
【００６１】
また、排気浄化部７０の温度が低くなるほど、遅いカムを選択するので、排気浄化部７０の温度を上昇させやすくすることができる。
【００６２】
また、本実施の形態では、内燃機関１０がディーゼルエンジンであるため、カムを切り替えるのに際して、複数の動作パラメータを、切替後のカムに適合したものに変更する必要がある。そして、本実施の形態では、設定部１３０が切替後のカムに適合した適合値に、内燃機関１０の動作パラメータを変更するので、設定部１３０の閉弁時期の設定に適合した動作を内燃機関１０に行わせることができる。
【００６３】
なお、上記実施の形態では、排気浄化部７０の温度を温度検出部３１の検出結果としていたが、本開示はこれに限定されず、排気浄化部７０の温度と同視し得るものであれば、どのようなものであっても良い。また、排気浄化部７０の温度を推定可能なパラメータを用いて、排気浄化部７０の温度を推定しても良い。
【００６４】
また、上記実施の形態では、設定されたタイミングに適合した適合値になるように内燃機関１０の動作パラメータを設定していたが、本開示はこれに限定されず、適合値に当該動作パラメータを設定しなくても良い。
【００６５】
また、上記実施の形態では、第１カム８１の閉弁時期、第２カム８２の閉弁時期および第３カム８３の閉弁時期の、計３つのタイミングに閉弁時期を設定可能であったが、本開示はこれに限定されない。例えば、閉弁時期を、２つのタイミングに設定可能であっても良いし、４つ以上のタイミングに設定可能であっても良い。
【００６６】
また、上記実施の形態では、複数のカムを適用することで、閉弁時期を複数のタイミングに設定可能であったが、本開示はこれに限定されず、その他の構成によって、閉弁時期を複数のタイミングに設定可能にしても良い。
【００６７】
また、上記実施の形態では、選択部１１０、変更部１２０および設定部１３０が吸気制御装置１００に組み込まれた構成であったが、本開示はこれに限定されず、選択部、変更部および設定部が別々のＣＰＵにより動作する構成であっても良い。
【００６８】
また、上記実施の形態における吸気制御装置１００は、ディーゼルエンジンを搭載した車両１に搭載されていたが、本発明はこれに限定されず、例えば、ガソリンエンジンを搭載した車両に搭載されていても良い。
【００６９】
その他、上記実施の形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本開示の吸気制御装置は、排気浄化部における浄化効率が低下することを抑制することが可能な吸気制御装置および車両として有用である。
【符号の説明】
【００７１】
１  車両
１０  内燃機関
２０  吸気管
２１  吸気弁
３０  排気管
３１  温度検出部
４０  冷却部
５０  再循環経路部
５１  再循環バルブ
６０  過給機
６１  圧縮機
６２  タービン
６３  接続部
７０  排気浄化部
８０  吸気カム装置
８１  第１カム
８２  第２カム
８３  第３カム
１００  吸気制御装置
１１０  選択部
１２０  変更部
１３０  設定部
【図１】
2020045858.tif 000003
【図２】
2020045858.tif 000004
【図３】
2020045858.tif 000005
【図４】
2020045858.tif 000006
【図５】
2020045858.tif 000007