(57)【要約】【課題】吸入空気のタンブル成分を調整するエンジンにおいて、ノッキングを回避することを課題とする。【解決手段】エンジン１は、ノッキングを検知するノックセンサ１６と、筒内に吸入する空気のタンブル成分を調節するタンブル流制御弁（ＴＣＶ）１０と、排気通路１２の排気を吸気通路９に再循環させるＥＧＲ通路１３、ＥＧＲバルブ１４と、ＥＣＵ１８とを備え、ＥＣＵ１８は、ノックセンサ１６によりノッキングが検知された場合、ノッキングが消失するまで筒内への吸気のタンブル成分を減衰させるように、ＴＣＶ１０の開度を制御するとともに、ＴＣＶ１０の開度に基づいて、ＥＧＲバルブ１４を制御し、排気再循環量を調整する。【選択図】図４
2010138730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノッキングを検知するノックセンサと、
筒内への吸気のタンブル成分を調節するタンブル流制御弁と、
排気通路の排気を吸気通路に再循環させる排気再循環手段と、
前記ノックセンサによりノッキングが検知された場合、ノッキングが消失するまで筒内への吸気のタンブル成分を減衰させるように、前記タンブル流制御弁の開度を制御する第１制御手段と、
前記タンブル流制御弁の開度に基づいて、前記排気再循環手段による排気再循環量を制御する第２制御手段と、
を備えたことを特徴とするエンジン。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンにおいて、
前記排気再循環手段により再循環された排気を冷却する冷却部と、
前記筒内への吸気の温度を測定する温度測定手段と、
を備え、
前記第１制御手段は、前記温度測定手段による測定温度が、閾値を超えると判断する場合、吸入空気のタンブル成分比とエンジン冷却水温とに基づいて、タンブル流制御弁の開度を制御することを特徴とするエンジン。
【請求項３】
請求項１または２記載のエンジンにおいて、
前記第１制御手段は、前記タンブル流制御弁の開度に応じて発生するポンプ損失と、タンブル流の強化とによる燃費への影響を考慮して、燃費増加となるように、前記タンブル流制御弁の開度を制御することを特徴とするエンジン。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項記載のエンジンにおいて、
筒内へ吸入される空気を過給する過給機と、
当該過給機により過給された空気を冷却するインタークーラと、
前記筒内への吸気の温度を測定する温度測定手段と、
を備え、
前記第１制御手段は、前記温度測定手段による測定温度が、閾値を超えると判断する場合、前記タンブル流制御弁の開度を開弁方向に制御することを特徴とするエンジン。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載のエンジンにおいて、
エンジンの吸気弁及び／または排気弁の作動を停止可能な弁停止機構を備え、
前記第１制御手段は、エンジンの低温始動時に前記弁停止機構を作動させる場合、前記タンブル流制御弁の開度を開弁方向に制御することを特徴とするエンジン。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項記載のエンジンにおいて、
前記第１制御手段は、エンジンの冷間始動時に、前記タンブル流制御弁の開度を、吸入空気の流路を閉塞しない最も閉弁した状態に制御することを特徴とするエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸入空気のタンブル成分を調整するエンジンに関し、特に、高負荷時のノッキングを回避するエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの燃焼室内へ、スワール流（横旋回流）、タンブル流（縦旋回流）の形成された空気が吸入されて燃焼性の向上が図られている。このようなエンジンでは、スワール流の強さを調整するためのスワールコントロールバルブ（以下、「ＳＣＶ」と称する。）やタンブル流の強さを調整するためのタンブルコントロールバルブ（以下、「ＴＣＶ」と称する。）が備えられている。
【０００３】
また、排気通路内の排気ガスの一部を吸気通路内へ再循環させる排気再循環システム、いわゆるＥＧＲシステムでは、燃焼温度を下げ、ＮＯｘ発生量の低減、ポンピングロス低減による燃費向上が図られている。上記、スワール流、タンブル流の調整による吸入空気の制御と、ＥＧＲシステムの制御とは、供に混合気の燃焼性に関与し密接に関係する。このような燃焼性を改善した吸入空気の制御と最適なＥＧＲ制御を広い運転領域に渡って同時に実現した発明が特許文献１に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２５０４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＴＣＶを用いてタンブル流を強化する場合、吸入空気が加熱されるので、燃焼室内の混合気の温度が上昇する。また、仮に、エンジンが高負荷で運転される場合、吸入空気量が増加し、タンブル流が過剰に強化されるため、混合気の着火性が向上する。このような混合気の温度上昇と着火性の向上が相まって、混合気が自然着火することによるノッキングの発生が懸念される。
【０００６】
そこで、本発明は、吸入空気のタンブル成分を調整するエンジンにおいて、ノッキングを回避することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決する本発明のエンジンは、ノッキングを検知するノックセンサと、筒内への吸気のタンブル成分を調節するタンブル流制御弁と、排気通路の排気を吸気通路に再循環させる排気再循環手段と、前記ノックセンサによりノッキングが検知された場合、ノッキングが消失するまで筒内への吸気のタンブル成分を減衰させるように、前記タンブル流制御弁の開度を制御する第１制御手段と、前記タンブル流制御弁の開度に基づいて、前記排気再循環手段による排気再循環量を制御する第２制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
このような構成とすることにより、ノッキングを回避し、ノッキングを回避できる範囲内で、タンブル流を強化することができる。また、ノッキング回避時においても、タンブル流を強化することにより、排気再循環によるＥＧＲ限界を拡大し、その効果を利用することができる。
【０００９】
また、このようなエンジンにおいて、前記排気再循環手段により再循環される排気を冷却する冷却部と、前記筒内への吸気の温度を測定する温度測定手段と、を備え、前記第１制御手段は、前記温度測定手段による測定温度が、閾値を超えると判断する場合、吸入空気のタンブル成分比とエンジン冷却水温とに基づいて、タンブル流制御弁の開度を制御する構成とすることができる。
【００１０】
このような構成とすることにより、冷却部におけるデポジット付着による吸気温度上昇を抑制し、ノッキングを回避することができる。また、このような吸気温度上昇を回避するため、従来行われていた点火時期の遅角化の処理では、熱効率が低下していたが、これを行わずにノッキングを回避するため、高い熱効率を維持することができる。なお、このような閾値は、デポジット未付着状態の新品の冷却部へ排気を再循環させた際の測定温度に基づいた値とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、吸入空気のタンブル成分を調整するエンジンにおいて、タンブル流強化による吸入空気の温度上昇を抑制し、ノッキングを回避することができる。また、ノッキングを回避できる範囲内でタンブル成分を強化するため、燃焼性の維持、ＥＧＲ限界の拡大を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明のエンジン１の概略構成を示した説明図である。図１（ａ）は、ＴＣＶ１０を閉じた状態のエンジン１を示し、図１（ｂ）は、ＴＣＶ１０を開いた状態のエンジン１を示している。エンジン１は、ピストン２、シリンダブロック３により形成される燃焼室４内に燃料を噴射する燃料噴射ノズル５を備えている。燃焼室４には、吸気ポート６、排気ポート７が接続されている。吸気ポート６内は、燃焼室４内へ供給される空気が通過する。吸気ポート６内には、吸気バルブ８が開弁可能に配置されている。また、吸気ポート６の上流側に吸気通路９が形成されており、吸気通路９内には、タンブルコントロールバルブ（ＴＣＶ）１０が配置されている。
【００１４】
ＴＣＶ１０は、その開度を変更することにより、吸気通路９内を流通する空気の流れを変更し、筒内への吸気のタンブル成分を調節する。ＴＣＶ１０の開度は連続的に変更可能であり、その開度はＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１８の指令信号にしたがって制御される。このＴＣＶ１０が閉弁側に制御された場合（図１（ａ））、吸気通路９内の空気の流れが偏り、燃焼室４内に吸入された空気のタンブル成分が強化される。一方、ＴＣＶ１０が開弁側に移動した場合（図１（ｂ））、吸気通路９内の空気は、吸気通路９内全体を一様に流れる。このような吸入空気は燃焼室４内に吸入された際に、タンブル成分と逆タンブル成分とが打ち消しあうようにタンブル流を弱める。また、ＴＣＶ１０が最も閉弁側に移動した場合でも、吸気通路９を完全に閉塞することは無く、吸入空気の流路が確保される。
【００１５】
排気ポート７内は燃焼室４内で燃焼した排気が通過する。排気ポート７内には、排気バルブ１１が開弁可能に配置されている。また、排気ポート７の下流側には排気通路１２が形成されている。また、エンジン１は、排気通路１２と吸気通路９を連通するＥＧＲ通路１３を備えている。ＥＧＲ通路１３は、排気通路１２内の排気を吸気通路９へ再循環する。ＥＧＲ通路１３には、排気通路９側からＥＧＲバルブ１４、ＥＧＲクーラ１５が備えられている。ＥＧＲバルブ１４は、ＥＣＵ１８の指令信号にしたがって、バルブ開度を変更し、ＥＧＲ通路１３内を通過する排気の流量を調節する。ＥＧＲクーラ１５は、ＥＧＲ通路１３内を通過する排気、すなわち、吸気通路９へ再循環された排気を冷却する冷却器である。
【００１６】
さらに、エンジン１は、ノックセンサ１６、吸気温センサ１７とを備えている。ノックセンサ１６は、シリンダブロック３に取り付けられており、エンジン１のノッキングを検知する。吸気温センサ１７は、吸気通路９におけるＴＣＶ１０の下流側に設置され、筒内への吸気の温度を測定する。ＥＣＵ１８は、ノックセンサ１６、吸気温センサ１７のそれぞれと電気的に接続されており、エンジン１のノッキング、吸気温度の情報を取得する。また、ＥＣＵ１８は、ＴＣＶ１０、ＥＧＲバルブ１４のそれぞれと電気的に接続されており、上記のとおり、ＴＣＶ１０、ＥＧＲバルブ１４のそれぞれへ開閉状態を指令する信号を送信する。このＥＣＵ１８は、ノックセンサ１６によりノッキングが検知された場合、ノッキングが消失するまで筒内に吸入する空気のタンブル成分を減衰させるように、ＴＣＶ１０の開度を制御する第１制御手段として機能する。また、ＥＣＵ１８は、ＴＣＶ１０の開度に基づいて、ＥＧＲバルブ１４の開弁状態を制御し、排気再循環量を制御する第２制御手段として機能する。
【００１７】
次に、ＥＣＵ１８による制御について説明する。図２（ａ）は、横軸に負荷Ｐｍｅ、縦軸にノッキング検知信号を示し、その関係を示した説明図である。図２（ｂ）は、横軸に負荷Ｐｍｅ、縦軸にＴＣＶ開度を示し、その関係を示した説明図である。図２（ａ）の負荷Ｐｍｅ、図２（ｂ）の負荷Ｐｍｅとは同スケールで示されている。図２に示すように、エンジン１では、ノッキングが発生するとＴＣＶ１０の開度を開弁方向へ変更する。すなわち、タンブル流を低減させる。なお、図２中の実線は本発明のエンジン１について示し、破線は比較例のエンジンについて示している。また、図２中のＰｋｎはノッキング発生時の負荷の値を示している。
【００１８】
図３は、ＥＣＵ１８による処理についての制御フローである。ＥＣＵ１８は、ステップＳ１でＴＣＶ１０を高タンブルの状態に設定する。すなわち、閉弁方向に制御し、タンブル流を強化する。本発明のエンジン１では、ノッキングが検知されない場合に、タンブル流を強化し燃焼性の向上が図られる。ＥＣＵ１８は、ステップＳ２でノッキングが発生したか否かを判断する。ＥＣＵ１８は、ステップＳ２でノッキングの発生を検知すると、ステップＳ３へ進み、ＴＣＶ１０を開き、低タンブルの状態へ制御し、ノッキングが発生しなくなるまで、ＴＣＶ１０の開度を開弁方向へ制御する。
【００１９】
一方、ＥＣＵ１８は、ステップＳ２でノッキングが発生していないと判断すると、ステップＳ４へ進む。ＥＣＵ１８はステップＳ４で、エンジン１が高負荷か否かを判断する。ＥＣＵ１８は、エンジン１が高負荷であると判断すると、ステップＳ２の処理へ戻る。ＥＣＵ１８は、エンジン１が高負荷でないと判断すると、ステップＳ５へ進む。ＥＣＵ１８はステップＳ５で、ＴＣＶ１０を高タンブルの状態に設定する。すなわち、ＥＣＵ１８は、ＴＣＶ１０を閉弁方向に移動させ、タンブル流を強化する。ＥＣＵ１８は、ステップＳ５の処理を終えるとリターンする。このような制御処理により、タンブル流の強化を比較例よりも広い負荷領域で行うため、燃費を向上することができる。
【００２０】
次に、エンジン１のＥＧＲガス導入中におけるＥＣＵ１８によるＴＣＶ１０の制御について説明する。ＥＧＲガス導入中にＴＣＶ開度を開いてしまうと、タンブル流制御によるＥＧＲ限界拡大の効果が薄れてしまう。このため、ＥＣＵ１８は、ＥＧＲガス導入中では次のように制御処理する。
【００２１】
図４は、ＥＧＲガス導入時におけるＥＣＵ１８の制御フローを示した説明図である。ＥＣＵ１８はステップＳ１１で筒内への吸入空気のタンブル成分比が高いか否かを判断する。ここでは、ＥＣＵ１８はタンブル成分比をＴＣＶ１０の開度に基づいて算出する。ＥＣＵ１８は筒内吸入空気のタンブル成分比が高いと判断すると、ステップＳ１２へ進む。ＥＣＵ１８はステップＳ１２でＥＧＲ導入量を強タンブル用に設定する。すなわち、ＥＣＵ１８は、ＥＧＲバルブ１４をタンブル成分比に対応した開弁状態に変更し、ＥＧＲ導入量を増加する。次に、ＥＣＵ１８はステップＳ１３でノッキング発生の有無を判断する。ＥＣＵ１８はノッキングが発生していると判断すると、ステップＳ１４へ進む。ＥＣＵ１８はステップＳ１４で、ＴＣＶ１０を開弁方向へ制御する。また、ＴＣＶ１０の制御に伴い、筒内の吸入空気のタンブル成分比が低下するので、タンブル成分比に応じてＥＧＲバルブ１４の開弁状態を変更し、ＥＧＲ導入量を減少させる。ＥＣＵ１８は、ステップＳ１４の処理を終えると、ステップＳ１３へ戻り、再び、ノッキング発生の有無を判断する。
【００２２】
一方、ＥＣＵ１８は、ステップＳ１３でノッキングが発生していないと判断すると、ステップＳ１５へ進む。ＥＣＵ１８はステップＳ１５で、エンジン１が高負荷で運転されているか否かを判断する。ＥＣＵ１８は、エンジン１が高負荷で運転されていると判断すると、ステップＳ１３へ戻り、再度ノッキングの発生有無を判断する。一方、ＥＣＵ１８は、エンジン１が高負荷で運転されていないと判断すると、ステップＳ１６へ進む。ＥＣＵ１８はステップＳ１６で、ＴＣＶ１０を高タンブルに設定する。すなわち、ＥＣＵ１８は、ＴＣＶ１０を閉弁側に制御し、タンブル流を強化する。
【００２３】
ところで、ＥＣＵ１８はステップＳ１１で、筒内吸入空気のタンブル成分比が高いと判断しない場合、ステップＳ１７へ進む。ＥＣＵ１８はステップＳ１７で、ＥＧＲ導入量を弱タンブル用に設定する。すなわち、ＥＣＵ１８は、ＥＧＲバルブ１４をタンブル成分比に対応した開弁状態へ変更し、ＥＧＲ導入量を減少させる。
【００２４】
このような制御におけるＥＧＲ限界、ＴＣＶ開度と、負荷との関係を説明する。図５（ａ）は、横軸に負荷Ｐｍｅ、縦軸にＥＧＲ限界をし、その関係を示した説明図である。図５（ｂ）は、横軸に負荷Ｐｍｅ、縦軸にＴＣＶ開度を示し、その関係を示した説明図である。図５（ａ）の負荷Ｐｍｅ、図５（ｂ）の負荷Ｐｍｅとは同じスケールである。図５中の実線は本発明のエンジン１について示し、破線は比較例のエンジンについて示している。また、図５中のＰｋｎはノッキング発生時の負荷の値を示し、図５（ａ）中のＬ１は、ＴＣＶ１０全開時のＥＧＲ限界値、Ｌ２はＴＣＶ１０を最も閉弁した状態のＥＧＲ限界値である。ここで、ＴＣＶ１０を最も閉弁した状態とは、ＴＣＶ１０が最も吸気通路を狭めた状態である。図５に示すとおり、ＴＣＶ１０を閉弁した状態では、ＥＧＲ限界が拡大する。本実施例においては、ＥＧＲ導入量をタンブル成分比に応じて変更し、このようなＥＧＲ限界の拡大効果を有効に利用する。
【実施例２】
【００２５】
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例のエンジンは、実施例１のエンジン１と同様の構成をしている。したがって、その構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付して説明する。
【００２６】
ＥＧＲ装置搭載のエンジンでは、ＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲクーラの性能が低下した場合、再循環される排気の冷却効果が低下することにより、筒内への吸入空気温度が上昇し、ノッキングの発生率が上昇する。本実施例のエンジン１の制御では、ＥＧＲクーラの性能低下により吸気温度が上昇することによるノッキングの発生を抑制する。この制御は、ＥＣＵ１８により処理される。
【００２７】
図６は、本実施例においてＥＣＵ１８が行う制御のフローである。ＥＣＵ１８はステップＳ２１で、ノッキングが発生したか否かを判断する。ＥＣＵ１８はノッキングが発生したと判断すると、ステップＳ２２へ進む。ＥＣＵ１８はステップＳ２２で、吸気温度がＴ１より高温か否かを判断する。ここで、温度Ｔ１は、ＥＧＲ通路１３にデポジット未付着状態のＥＧＲクーラ１５を装着して排気を再循環させた際の測定温度である。
【００２８】
ＥＣＵ１８は、吸気温度がＴ１より高温であると判断すると、ステップＳ２３へ進み、ＥＧＲバルブ１４が開弁しているか否かを判断する。ＥＣＵ１８は、ＥＧＲバルブ１４が開弁していると判断すると、ステップＳ２４へ進む。このとき、ＥＣＵ１８は、ＥＧＲクーラ１５内のデポジット付着が原因で吸気温度が上昇し、ノッキングが発生していると判断し、タンブル流を弱めることにより混合気の燃焼性を低下させ、ノッキングの抑制を試みる。ＥＣＵ１８は、ステップＳ２４で、吸入空気のタンブル成分比とエンジン冷却水温とに基づき、予め作成されたマップからＴＣＶ１０の開度を算出する。このとき、ＥＣＵ１８は、ＥＧＲ限界を縮小させるように、ＴＣＶ１０を開弁方向へ制御する。ＥＣＵ１８は、ステップＳ２４の処理を終えると、ステップＳ２５へ進み、ノッキングの発生有無を判断する。ここで、ＥＣＵ１８は、ノッキングの発生を判断すると、ステップＳ２２へ戻り、再度、ＥＧＲクーラ１５内のデポジット付着に起因したノッキングであるか否かを判断することとなる。一方、ＥＣＵ１８はステップＳ２５でノッキングが発生していないと判断すると、処理を終えてリターンする。
【００２９】
また、ＥＣＵ１８は、ステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ２３のそれぞれで、ＮＯと判断すると、制御の処理を終えてリターンする。
【００３０】
このような制御により、デポジット付着によりＥＧＲクーラ１５の性能が低下し、ＥＧＲ導入時の吸気温度が上昇する場合であっても、ノッキングを回避することができる。このため、点火時期を遅角化して熱効率を低下する必要が無く、高い熱効率が維持される。
【実施例３】
【００３１】
次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例のエンジンは、実施例１のエンジン１とほぼ同様の構成をしている。ただし、本実施例のエンジンは、燃焼室４内に燃焼圧センサを備えている点で実施例１のエンジン１と相違する。なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付して説明する。本実施例では、ＥＣＵ１８は、ＴＣＶ１０を閉じたことによるポンプ損失による燃費悪化と、ＥＧＲ限界拡張による燃費ゲインとを比較し、燃費が最良となるように、ＴＣＶ１０を制御する。
【００３２】
図７は、本実施例におけるＥＣＵ１８の制御フローである。図８は、ＴＣＶ開度と燃費の関係を示した説明図であって、図７中のフローにおいて、ＴＣＶ開度を算出するのに用いられる。ここで、図８（ａ）は、ポンプ損失による影響が大きい場合を示し、図８（ｂ）は、ポンプ損失が小さい場合を示した説明図である。
【００３３】
図７のフローにおいて、ＥＣＵ１８はステップＳ３１でエンジン運転条件を確認する。ここでは、吸気通路負圧、排圧、ＴＣＶ開度、筒内のタンブル成分比に基づいて、エンジン１の運転条件を検出する。また、これ以外のエンジン１の諸元に基づいて、エンジン１の運転条件を検出してもよい。ＥＣＵ１８はステップＳ３１の処理を終えると、ステップＳ３２へ進む。ＥＣＵ１８はステップＳ３２で、予め作成されたマップに基づいて、ＴＣＶ開度におけるＥＧＲ限界を算出する。
【００３４】
ＥＣＵ１８は、次に、ステップＳ３３で、ステップＳ３１の運転条件における開度でＴＣＶ１０を開き、燃焼圧センサにおいて取得される燃焼圧に基づいて、ポンプ損失変化を算出する。ＥＣＵ１８は、次に、ステップＳ３４で、ステップＳ３３で算出したポンプ損失変化とステップＳ３２で算出したＥＧＲ限界変化による燃費ゲインを比較する。
【００３５】
ＥＣＵ１８は、次に、ステップＳ３５で、ステップＳ３４で比較した結果から、ＴＣＶ１０を開弁側に制御した方がＴＣＶ１０を制御しない状態を維持するよりも燃費が良いか否かを判断する。ＥＣＵ１８は、ＴＣＶ１０を開弁側に制御した方が燃費が良いと判断すると、ステップＳ３６で、ＥＧＲ量を調節する。ＥＣＵ１８は、次に、ステップＳ３７で、ＴＣＶ１８の開度が全開か否かを判断する。
【００３６】
ＥＣＵ１８は、ステップＳ３７でＴＣＶ１８の開度が全開と判断すると、ステップＳ３８へ進む。ＥＣＵ１８はステップＳ３８で、図８（ａ）に示したマップ１を参照して、燃費が最小になるようＴＣＶ開度を決定する。ＥＣＵ１８は、ステップＳ３８の処理を終えるとリターンする。一方、ＥＣＵ１８はステップＳ３７でＴＣＶ１８の開度が全開でないと判断すると、ステップＳ３９へ進む。ＥＣＵ１８はステップＳ３９で、燃費が向上しているか否かを判断する。ＥＣＵ１８はステップＳ３９で、燃費が向上していると判断すると、ステップＳ３３へ戻り、処理を続ける。一方、ＥＣＵ１８はステップＳ３９で燃費が向上していないと判断すると、ステップＳ４０へ進み、図８（ｂ）に示したマップ２を参照して、ＴＣＶ開度を戻して、ＥＧＲ量を調節する。ＥＣＵ１８はステップＳ４０の処理を終えると、リターンする。ところで、ＥＣＵ１８はステップＳ３５で、ＴＣＶ１０を開弁側に制御しない方が燃費が良いと判断すると、リターンする。
【００３７】
以上のような制御を行うことにより、エンジン１は、ＴＣＶ１０を閉じたことによるポンプ損失と、ＥＧＲ限界拡張による燃費ゲインとを比較した最適な燃費状態となるようにＴＣＶ１０の開度を設定し、燃費を向上する。
【実施例４】
【００３８】
次に、本発明の実施例４について説明する。本実施例のエンジンは、実施例１のエンジン１と同様の構成をしている。したがって、その構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付して説明する。本実施例と同一の構成のエンジンでは、ＴＣＶ１０を閉じることにより、筒内へ吸入空気が入りづらくなるため、体積効率が低下し、エンジン性能が低下することが考えられる。そこで、本実施例のエンジン１の制御では、エンジン１の負荷に応じて、ＴＣＶ１０の開度を変更し、空気導入量を調整する。
【００３９】
図９は、横軸に負荷Ｐｍｅ、縦軸にＴＣＶ開度を示し、その関係を示した説明図である。図９中のＰｓはスロットル全開となる負荷の値を示している。また、図９中の実線は本発明のエンジン１について示し、破線は比較例のエンジンについて示している。図９に示すように、本実施例では、スロットル全開時まで、ＴＣＶ１０を閉弁側となるように制御し、負荷がスロットル全開となる状態に到達すると、負荷の増加に応じて、ＴＣＶ開度を開弁方向へ制御する。
【００４０】
次に、このような制御のフローを説明する。図１０は、本実施例における制御のフローである。この制御はＥＣＵ１８により処理される。ＥＣＵ１８はステップＳ４１で、性能要求があるか否かを判断する。ここで、性能要求とは、加速する状態や負荷の大きな運転状態など、アクセル全開で運転をする場合をいう。ＥＣＵ１８は性能要求があると判断する場合、ステップＳ４２へ進む。ＥＣＵ１８はステップＳ４２で、スロットルが全開か否かを判断する。
【００４１】
ＥＣＵ１８は、スロットルが全開であると判断すると、ステップＳ４３へ進み、ＴＣＶ１０が閉弁しているか否かを判断する。ＥＣＵ１８は、ＴＣＶ１０が閉弁していると判断すると、ステップＳ４４へ進む。このとき、ＥＣＵ１８は、ＴＣＶ１０が閉弁状態であることから筒内へ吸入される空気量が低下していると判断する。ＥＣＵ１８は、ステップＳ４４で、ＴＣＶ１０を開弁方向に制御する。ＥＣＵ１８は、ステップＳ４４の処理を終えると、ステップＳ４５へ進み、エンジン１が要求に対する出力を発揮しているか否かを判断する。ＥＣＵ１８はステップＳ４５でエンジン１が要求に対する出力を発揮していると判断するとリターンする。一方、ＥＣＵ１８はステップＳ４５でエンジン１が要求に対する出力を発揮していないと判断すると、ステップＳ４２へ戻り、再度、ＴＣＶ１０の制御を行う。
【００４２】
また、ＥＣＵ１８は、ステップＳ４１、ステップＳ４２、ステップＳ４３のそれぞれで、ＮＯと判断するとリターンする。
【００４３】
このような制御を行うことにより、加速する状態や負荷の大きな運転状態など、アクセル全開で運転をする場合、すなわち、筒内へ吸入する空気を多量に必要とする場合、ＴＣＶ１０を開弁方向に制御し、吸入空気を取り入れ、出力を向上する。また、ＴＣＶ１０を用いることによる体積効率の低下に起因したエンジン１の性能低下を抑制する。
【実施例５】
【００４４】
次に、本発明の実施例５について説明する。本実施例のエンジンは、実施例１のエンジン１とほぼ同様の構成をしている。ただし、本実施例のエンジンは、筒内へ吸入される空気を過給する過給機と、過給機により過給された空気を冷却するインタークーラとを備えている点で実施例１のエンジン１と相違する。なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付して説明する。
【００４５】
過給機、インタークーラを備えたエンジンでは、インタークーラにおけるデポジット付着のために吸入空気の冷却効果が低下することにより、筒内への吸入空気温度が上昇し、ノッキングの発生率が上昇する。本実施例のエンジン１の制御では、このような吸気温度の上昇によるノッキングの発生を抑制する。
【００４６】
図１１は、本実施例におけるノッキング抑制の制御フローである。この制御は、ＥＣＵ１８により処理される。ＥＣＵ１８はステップＳ５１で、ノッキングが発生したか否かを判断する。ＥＣＵ１８はノッキングが発生したと判断すると、ステップＳ５２へ進む。ＥＣＵ１８はステップＳ５２で、吸気温度がＴ２より高温か否かを判断する。ここで、温度Ｔ２は、デポジット未付着状態のインタークーラを装着して過給機を駆動した際の測定温度である。
【００４７】
ＥＣＵ１８は、吸気温度がＴ２より高温であると判断すると、ステップＳ５３へ進み、過給機が駆動されているか否かを判断する。ＥＣＵ１８は、過給機が駆動されていると判断すると、ステップＳ５４へ進む。このとき、ＥＣＵ１８は、インタークーラ内のデポジット付着が原因で吸気温度が上昇し、ノッキングが発生していると判断し、タンブル流を弱めることにより混合気の燃焼性を低下させ、ノッキングの抑制を試みる。すなわち、ＥＣＵ１８はステップＳ５４で、ＴＣＶ１０の開度を開弁する方向に制御する。ＥＣＵ１８は、ステップＳ５４の処理を終えると、ステップＳ５５へ進み、ノッキングの発生有無を判断する。ここで、ＥＣＵ１８は、ノッキングの発生を判断すると、ステップＳ５２へ戻り、再度、インタークーラ内のデポジット付着に起因したノッキングであるか否かを判断することとなる。一方、ＥＣＵ１８はステップＳ５５でノッキングが発生していないと判断すると、処理を終えてリターンする。
【００４８】
また、ＥＣＵ１８は、ステップＳ５１、ステップＳ５２、ステップＳ５３のそれぞれで、ＮＯと判断すると、制御の処理を終えてリターンする。
【００４９】
このような制御を行うことにより、デポジット付着によりインタークーラの性能が低下し、吸気温度が上昇する場合、ＴＣＶ１０を開き、吸入空気の温度上昇を抑制し、ノッキングを回避する。
【実施例６】
【００５０】
次に、本発明の実施例６について説明する。本実施例のエンジンは、実施例１のエンジン１とほぼ同様の構成をしている。ただし、本実施例のエンジンは、エンジンの吸気弁及び排気弁の作動を停止可能な弁停止機構を備えている点で実施例１のエンジン１と相違する。なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付して説明する。
【００５１】
弁停止機構、及びＴＣＶを備えるエンジンでは、ＴＣＶを閉じた状態では、弁停止機構の効果を最大限引き出せない。そこで、本発明では、低温始動時の弁停止機構の効果を最大限引き出すように、ＴＣＶ開度を制御する。この制御はＥＣＵ１８により処理される。
【００５２】
図１２は、本実施例におけるＥＣＵ１８の制御フローである。ＥＣＵ１８はステップＳ６１で、弁停止機構を用いた低温始動時か否かを判断する。ＥＣＵ１８は、弁停止機構を用いた低温始動時であることを判断すると、ステップＳ６２へ進み、ＴＣＶ１０の開度が全開となっているか否かを判断する。ＥＣＵ１８は、ＴＣＶ１０の開度が全開となっていないと判断すると、ステップＳ６３へ進み、ＴＣＶ１０の開度を全開とする。ＥＣＵ１８はステップＳ６３の処理を終えると、リターンする。ところで、ＥＣＵ１８はステップＳ６１で、弁停止機構を用いた低温始動時でないと判断した場合、または、ステップＳ６２で、ＴＣＶ１０の開度が全開となっている場合には、処理を終えてリターンする。
【００５３】
このような制御により、低温始動時に弁停止機構のメリットを最大限利用できる。冷間圧縮始動が終了するとＥＣＵ１８は、ＴＣＶ１０の開度を閉弁方向へ制御し、タンブル流を強化する。
【実施例７】
【００５４】
次に、本発明の実施例７について説明する。本実施例のエンジンは、実施例１のエンジン１と同様の構成をしている。したがって、その構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付して説明する。本実施例では、低温始動時の早期暖機を実現するように、ＴＣＶ１０の開度を制御する。このような制御はＥＣＵ１８により処理される。
【００５５】
図１３は、本実施例においてＥＣＵ１８が行う制御のフローである。ＥＣＵ１８はステップＳ７１で、エンジン１の低温始動時か否かを判断する。ＥＣＵ１８は、エンジン１の低温始動時であると判断すると、ステップＳ７２へ進み、ＴＣＶ１０が最も閉弁した状態であるか否かを判断する。最も閉弁した状態とは、ＴＣＶ１０が最も吸気通路を狭めた状態である。このとき、吸気通路９における吸入空気の流路は閉塞されておらず、空気が筒内へ供給されるようになっている。ＥＣＵ１８はＴＣＶ１０が最も閉弁した状態でないと判断すると、ステップＳ７３へ進み、ＴＣＶ１０の開度を可能な限り閉弁方向に制御する。ＴＣＶ１０を閉弁することにより、筒内への吸入空気を昇温することができる。これにより、吸気ポート６、ピストン２、シリンダブロック３を暖機する。ＥＣＵ１８はステップＳ７３の処理を終えると、ステップＳ７４へ進む。一方、ＥＣＵ１８はステップＳ７２で、ＴＣＶ１０が最も閉弁した状態でないと判断すると、ステップＳ７４へ進む。ＥＣＵ１８はステップＳ７４で、エンジン１の低温始動時か否かを判断する。ＥＣＵ１８は、エンジン１の低温始動時と判断すると、再度、ステップＳ７２へ進み、筒内への吸入空気の昇温を行い、暖機を促進する。一方、ＥＣＵ１８はステップＳ７１、ステップＳ７４で、ＮＯと判断した場合、すなわち、冷間始動が終了していると判断すると、処理を終えてリターンする。
【００５６】
このような制御により、エンジン１が早期に暖機され低温始動時にシリンダ壁面に噴射燃料が付着することが抑制され、燃費悪化を抑制する。
【００５７】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明のエンジンの概略構成を示した説明図であって、（ａ）はＴＣＶを閉じた状態のエンジンを示し、（ｂ）は、ＴＣＶを開いた状態のエンジンを示している。
【図２】（ａ）は、エンジン負荷とノッキング検知信号との関係を示した説明図であって（ｂ）は、エンジン負荷とＴＣＶ開度との関係を示した説明図である。
【図３】実施例１におけるＥＣＵによる制御処理についてのフローである。
【図４】実施例１のＥＧＲガス導入時におけるＥＣＵの制御フローを示した説明図である。
【図５】（ａ）は、エンジン負荷とＥＧＲ限界との関係を示した説明図であって、（ｂ）は、エンジン負荷とＴＣＶ開度との関係を示した説明図である。
【図６】実施例２においてＥＣＵが行う制御のフローである。
【図７】実施例３においてＥＣＵが行う制御のフローである。
【図８】ＴＣＶ開度と燃費の関係を示した説明図であって、（ａ）は、ポンプ損失による影響が大きい場合を示し、（ｂ）は、ポンプ損失が小さい場合を示した説明図である。
【図９】エンジン負荷とＴＣＶ開度との関係を示した説明図である。
【図１０】実施例４においてＥＣＵが行う制御のフローである。
【図１１】実施例５においてＥＣＵが行うノッキング抑制の制御フローである。
【図１２】実施例６においてＥＣＵが行う制御のフローである。
【図１３】実施例７においてＥＣＵが行う制御のフローである。
【符号の説明】
【００５９】
１  エンジン
９  吸気通路
１０  タンブル流制御バルブ（ＴＣＶ）
１２  排気通路
１３  ＥＧＲ通路
１４  ＥＧＲ弁
１５  ＥＧＲクーラ
１６  ノックセンサ
１７  吸気温センサ
１８  ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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