(57)【要約】【課題】過給機の稼働状態に関わらず、燃焼状態が悪化することを抑制することのできる車載内燃機関のスワール制御装置を提供する。【解決手段】電子制御装置６では、過給機５を備えた車載内燃機関の回転速度ＮＥと目標燃料噴射量Ｑｔとに基づいて基本目標スワール比Ｓｔｂが算出される。また、目標過給圧ＰＡｔから過給圧センサ９１により検出された実過給圧ＰＡｃを減じた差圧ΔＰと噴射圧センサ９３により検出された実噴射圧Ｐｉｃとに基づいて補正係数Ｋｓが算出される。そして、基本目標スワール比Ｓｔｂに補正係数Ｋｓを乗じることにより最終目標スワール比Ｓｔｎが算出され、同最終目標スワール比Ｓｔｎを実現すべく吸気通路２に設けられたスワール制御弁２３の開度が調節される。【選択図】図１
2008231944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機を備えた車載内燃機関の運転状態に基づいて目標スワール比を算出し、同目標スワール比を実現すべく吸気通路に設けられたスワール制御弁の開度を調節する車載内燃機関のスワール制御装置において、
機関回転速度と過給圧センサにより検出された実過給圧とに基づいて前記目標スワール比を算出する
ことを特徴とする車載内燃機関のスワール制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車載内燃機関のスワール制御装置において、
前記実過給圧が低いほど前記目標スワール比を増大させる
ことを特徴とする車載内燃機関のスワール制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車載内燃機関のスワール制御装置において、
機関回転速度に基づいて目標過給圧を算出するとともに、同目標過給圧から前記実過給圧を減じた値が大きいほど前記目標スワール比を増大させる
ことを特徴とする車載内燃機関のスワール制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の車載内燃機関のスワール制御装置において、
前記目標スワール比は、更に目標燃料噴射量をパラメータとして算出されるものであり、
噴射圧センサにより検出される実噴射圧が低いほど前記目標スワール比を増大させる
ことを特徴とする車載内燃機関のスワール制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、過給機を備えた車載内燃機関の運転状態に基づいて目標スワール比を算出し、同目標スワール比を実現すべく吸気通路に設けられたスワール制御弁の開度を調節する車載内燃機関のスワール制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の車載内燃機関のスワール制御装置としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載の装置も含め、こうした制御装置として従来一般に採用されている車載内燃機関のスワール制御装置では、機関回転速度に基づいて目標スワール比が算出され、同目標スワール比を実現すべく吸気通路に設けられたスワール制御弁の開度が調節される。ここで、目標スワール比とは、スワールの強度を決める値であり、吸気の特性を支配する機関回転速度等の他のパラメータが同一であればスワール比が大きいほど強力なスワールを発生させることができる。具体的には、機関回転速度ＮＥが低く、これにより気筒内に導入される吸気の流入速度が低いときほど、スワール比が大きな値として算出されることで、機関回転速度ＮＥに応じて適度な強度のスワールを得ることができ、吸気と燃料とを十分に混合させてその燃焼状態を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００２―３７１８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、過給機を備える車載内燃機関にあっては、過給機により圧縮された吸気が気筒内に導入されることから、機関回転速度ＮＥが同一であったとしても、過給機の稼働状態によって吸気の流入速度が異なる。このため、従来のスワール制御装置では、過給機の稼働状態に応じた適度な強度のスワールを発生させることができない。その結果、吸気と燃料とを適切に混合させることができず、燃焼状態を悪化させるおそれがある。
【０００４】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、過給機の稼働状態に関わらず、燃焼状態が悪化することを抑制することのできる車載内燃機関のスワール制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、過給機を備えた車載内燃機関の運転状態に基づいて目標スワール比を算出し、同目標スワール比を実現すべく吸気通路に設けられたスワール制御弁の開度を調節する車載内燃機関のスワール制御装置において、機関回転速度と過給圧センサにより検出された実過給圧とに基づいて前記目標スワール比を算出することをその要旨とする。
【０００６】
同構成によれば、機関回転速度と実過給圧とに基づいて目標スワール比が算出されるため、過給機の稼働状態等に応じて実過給圧が変化し、それにより吸気の流入速度が変化したとしても、吸気の流入速度に応じた適度な強度のスワールを発生させることができる。このため、過給機の稼働状態に関わらず、吸気と燃料とを適切に混合させることができ、燃焼状態が悪化することを抑制することができるようになる。ここで、目標スワール比とは、スワールの強度を決める値であり、吸気の特性を支配する機関回転速度等の他のパラメータが同一であればスワール比が大きいほど強力なスワールを発生させることができる。
【０００７】
具体的には、請求項２に記載の発明によるように、前記実過給圧が低いほど前記目標スワール比を増大させるといった態様を採用することにより、実過給圧の変化に応じて適切に目標スワール比を設定することができる。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明によるように、機関回転速度に基づいて目標過給圧を算出するとともに、同目標過給圧から前記実過給圧を減じた値が大きいほど前記目標スワール比を増大させるといった態様を採用することもできる。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車載内燃機関のスワール制御装置において、前記目標スワール比は、更に目標燃料噴射量をパラメータとして算出されるものであり、噴射圧センサにより検出される実噴射圧が低いほど前記目標スワール比を増大させることをその要旨とする。
【００１０】
機関回転速度及び実過給圧に加えて、目標燃料噴射量をパラメータとして目標スワール比を算出する場合には、目標燃料噴射量が多いほど目標スワール比が低く設定される。しかし、想定している噴射圧よりも実噴射圧が低い場合には、実際に噴射される燃料が目標燃料噴射量よりも少なくなる。このため、吸気と燃料とを十分に混合させることができず、燃焼状態を悪化させるおそれがある。
【００１１】
この点、上記構成によれば、実噴射圧が低いほど目標スワール比が増大されるため、例えば想定している噴射圧よりも実噴射圧が低く実際に噴射される燃料が少ないときには、より強いスワールが発生するようになる。これにより、吸気と燃料とを十分に混合させることができ、燃焼状態が悪化することを抑制することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明にかかる車載内燃機関のスワール制御装置の一実施の形態について図１〜図５を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態では、排気駆動式の過給機を備えたディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと称する。）を例にして説明する。
【００１３】
図１は、この実施の形態のエンジン及びその制御装置についての全体構成を示した模式図である。なお、エンジンには複数の気筒が設けられているが、同図１では、そのうちの１つの気筒のみが代表して例示されている。
【００１４】
同図１に示されるように、エンジンは、シリンダヘッド１Ａ、シリンダブロック１Ｂ、及びシリンダヘッド１Ａに接続される吸気通路２及び排気通路３を含んで構成されている。このうちシリンダヘッド１Ａには、燃焼室内に燃料を直接噴射供給するための燃料噴射弁４が設けられており、電子制御装置６によってその開弁タイミング及び開弁期間が制御される。
【００１５】
シリンダヘッド１Ａには、吸気通路２と燃焼室とを接続する２つの吸気ポート２１Ａ，２１Ｂ、及び排気通路３と燃焼室とを接続する２つの排気ポート３１Ａ，３１Ｂが気筒毎にそれぞれ形成されている。
【００１６】
これら吸気ポート２１Ａ，２１Ｂのうち第１吸気ポート２１Ａには、その開度に応じてスワールの強度を調節することができるスワール制御弁２２が設けられており、電子制御装置６によってその開度が制御される。また、吸気ポート２１Ａ，２１Ｂの吸気上流側には、吸気を圧縮するためのコンプレッサ５１が設けられた吸気管２３が接続されている。
【００１７】
一方、排気ポート３１Ａ，３１Ｂの排気下流側には、燃焼室内で発生した排気を外部に排出するための排気管３２が接続されている。この排気管３２には、排気のエネルギによって回転駆動されるタービン５２が設けられており、タービン５２の回転はシャフト５３を介して上記コンプレッサ５１に伝達される。これらコンプレッサ５１、タービン５２、及びシャフト５３によって排気駆動式の過給機５が構成される。
【００１８】
また、エンジン及びこれを搭載する車両には、機関運転状態及び車両の走行状態を検出するための各種センサが設けられている。エンジンには、実過給圧ＰＡｃを検出するための過給圧センサ９１が設けられている。また、機関回転速度ＮＥを検出するためのクランク角センサ９２や、燃料噴射弁４に供給される燃料の圧力、すなわち実噴射圧Ｐｉｃを検出するための噴射圧センサ９３が設けられている。
【００１９】
一方、車両には、アクセルペダルの踏み込み量、すなわちアクセル開度ＡＣＣＰを検出するためのアクセルセンサ９４等が設けられている。そして、これら各種センサの検出信号は電子制御装置６に取り込まれる。
【００２０】
電子制御装置６は、各種センサからの検出信号に基づいてエンジンの各種制御を行うものであり、具体的には、基本目標スワール比算出部６１、目標過給圧算出部６２、補正係数算出部６３、及びスワール開度制御部６４を含んで構成されている。
【００２１】
このうち基本目標スワール比算出部６１は、そのときの機関回転速度ＮＥと目標燃料噴射量Ｑｔとに基づいて基本目標スワール比Ｓｔｂを算出する。ここで、基本目標スワール比Ｓｔｂは、スワールの強度を決める値であり、吸気の特性を支配する機関回転速度ＮＥ等の他のパラメータが同一であれば基本目標スワール比Ｓｔｂが大きいほど強力なスワールを発生させることができる。なお、目標燃料噴射量Ｑｔは、アクセル開度ＡＣＣＰと機関回転速度ＮＥとに基づいて算出される。
【００２２】
また、目標過給圧算出部６２は、そのときの機関回転速度ＮＥと目標燃料噴射量Ｑｔとに基づいて目標過給圧ＰＡｔを算出する。
また、補正係数算出部６３は、そのときの目標過給圧ＰＡｔから実過給圧ＰＡｃを減じた差圧ΔＰと、実噴射圧Ｐｉｃとに基づいて補正係数Ｋｓを算出する。
【００２３】
また、スワール開度制御部６４は、上記基本目標スワール比Ｓｔｂに上記補正係数Ｋｓを乗じることにより最終目標スワール比Ｓｔｎを算出する。そして、最終目標スワール比Ｓｔｎを実現するようにスワール制御弁２２の開度が調節される。
【００２４】
図２は、電子制御装置６を通じて実行される上述したスワール制御を行う際の具体的な処理手順を示したフローチャートである。なおこの一連の処理は、電子制御装置６によって所定の周期をもって繰り返し実行される。
【００２５】
同図２に示されるように、この一連の処理では、まずステップＳ１０１の処理として、そのときの機関回転速度ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＰ、実過給圧ＰＡｃ、実噴射圧Ｐｉｃが読み込まれる。そして次に、ステップＳ１０２の処理として、機関回転速度ＮＥと目標燃料噴射量Ｑｔとに基づいて基本目標スワール比Ｓｔｂが算出される。なお、本処理とは別の処理において、機関回転速度ＮＥとアクセル開度ＡＣＣＰとに基づいて目標燃料噴射量Ｑｔが算出されている。そして次に、ステップＳ１０３の処理として、機関回転速度ＮＥと目標燃料噴射量Ｑｔとに基づいて目標過給圧ＰＡｔが算出される。そして次に、ステップＳ１０４の処理として、目標過給圧ＰＡｔから実過給圧ＰＡｃを減じた差圧ΔＰと実噴射圧Ｐｉｃとに基づいて補正係数Ｋｓが算出される。そして次に、ステップＳ１０５の処理として、基本目標スワール比Ｓｔｂに補正係数Ｋｓを乗じることにより最終目標スワール比Ｓｔｎが算出され、この処理は一旦終了される。
【００２６】
次に、基本目標スワール比Ｓｔｂ、目標過給圧ＰＡｔ、補正係数Ｋｓを算出するための演算用マップの特性について図３〜図５を参照して説明する。
図３は、機関回転速度ＮＥ及び目標燃料噴射量Ｑｔと、基本目標スワール比Ｓｔｂとの関係を示したグラフである。同図３に示されるように、機関回転速度ＮＥが高くなるほど、基本目標スワール比Ｓｔｂは小さくなり、目標燃料噴射量Ｑｔが多くなるほど、基本目標スワール比Ｓｔｂは小さくなる。
【００２７】
図４は、機関回転速度ＮＥ及び目標燃料噴射量Ｑｔと、目標過給圧ＰＡｔとの関係を示したグラフである。同図４に示されるように、機関回転速度ＮＥが高くなるほど、目標過給圧ＰＡｔは高くなり、目標燃料噴射量Ｑｔが多くなるほど、目標過給圧ＰＡｔは高くなる。
【００２８】
図５は、目標過給圧ＰＡｔから実過給圧ＰＡｃを減じた差圧ΔＰ及び実噴射圧Ｐｉｃと、補正係数Ｋｓとの関係を示したグラフである。同図５に示されるように、差圧ΔＰが高くなるほど、補正係数Ｋｓは大きくなり、実噴射圧Ｐｉｃが低くなるほど、補正係数Ｋｓは大きくなる。
【００２９】
以上説明したこの実施の形態にかかる車載内燃機関の制御装置によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
（１）機関回転速度ＮＥと目標燃料噴射量Ｑｔとに基づいて基本目標スワール比Ｓｔｂを算出し、目標過給圧ＰＡｔから実過給圧ＰＡｃを減じた差圧ΔＰに基づいて算出される補正係数Ｋｓを、この基本目標スワール比Ｓｔｂに乗じることにより最終目標スワール比Ｓｔｎが算出することとした。すなわち、機関回転速度ＮＥと過給圧センサ９１により検出された実過給圧ＰＡｃとに基づいて最終目標スワール比Ｓｔｎを算出することとした。これにより、過給機５の稼働状態等に応じて実過給圧ＰＡｃが変化し、それにより吸気の流入速度が変化したとしても、吸気の流入速度に応じた適度な強度のスワールを発生させることができる。このため、過給機５の稼働状態に関わらず、吸気と燃料とを適切に混合させることができ、燃焼状態が悪化することを抑制することができる。
【００３０】
（２）目標過給圧ＰＡｔから実過給圧ＰＡｃを減じた差圧ΔＰに基づいて算出される補正係数Ｋｓは差圧ΔＰが大きいほど大きくなるため、ひいては実過給圧ＰＡｃが低いほど最終目標スワール比Ｓｔｎを増大することとなる。このため、実過給圧ＰＡｃの変化に応じて適切に目標スワール比Ｓｔを設定することができる。
【００３１】
（３）目標燃料噴射量Ｑｔをパラメータとして最終目標スワール比Ｓｔｎを算出するに際して、目標燃料噴射量Ｑｔが多いほど基本目標スワール比Ｓｔｂが低く設定される。しかし、想定している噴射圧Ｐｉｔよりも実噴射圧Ｐｉｃが低い場合には、実際に噴射される燃料が目標燃料噴射量Ｑｔよりも少なくなる。このため、吸気と燃料とを十分に混合させることができず、燃焼状態を悪化させるおそれがある。
【００３２】
この点、この実施の形態では、実噴射圧Ｐｉｃが低いほど基本目標スワール比Ｓｔｂに乗じられる補正係数Ｋｓが増大されることにより最終目標スワール比Ｓｔｎが増大される。このため、例えば想定している噴射圧Ｐｉｔよりも実噴射圧Ｐｉｃが低く実際に噴射される燃料が少ないときには、より強いスワールが発生するようになる。これにより、吸気と燃料とを十分に混合させることができ、燃焼状態が悪化することを抑制することができる。
【００３３】
なお、この発明にかかる車載内燃機関のスワール制御装置は、上記実施の形態にて例示した構成に限定されるものではなく、その実施の形態を適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
【００３４】
・上記実施の形態では、排気駆動式の過給機５について例示したが、過給機はこれに限られるものではなく、機械駆動式の過給機、いわゆるスーパチャージャであってもよい。この場合には、過給機が稼働されているときに限って上記スワール制御を実行するようにしてもよい。すなわち、過給機が稼働されていないときには、過給圧の制御を行わないことから、上記基本目標スワール比Ｓｔｂを実現するようにスワール制御弁２２の開度を調節するようにしてもよい。また、過給機を備えていない内燃機関に本発明を適用することもできる。すなわち、この場合には、実過給圧に代えて、吸気圧と機関回転速度ＮＥとに基づいて目標スワール比を算出するようにすればよい。
【００３５】
・上記実施の形態では、目標過給圧ＰＡｔから実過給圧ＰＡｃを減じた差圧ΔＰと実噴射圧Ｐｉｃとに基づいて補正係数Ｋｓを算出するようにしているが、実噴射圧Ｐｉｃが大きく変動しないエンジンの場合には、補正係数Ｋｓを算出するためのパラメータとして実噴射圧Ｐｉｃを割愛することもできる。
【００３６】
・上記実施の形態では、基本目標スワール比Ｓｔｂに補正係数Ｋｓを乗じることにより最終目標スワール比Ｓｔｎを算出するようにしているが、機関回転速度ＮＥと実過給圧ＰＡｃとに基づいて最終目標スワール比Ｓｔｎを直接算出するようにしてもよい。
【００３７】
・上記実施の形態では、ディーゼルエンジンについて例示したが、内燃機関はこれに限られるものではなく、気筒内に直接噴射供給可能な燃料噴射弁を備えるガソリンエンジンに対しこの発明を適用することもできるし、吸気ポートにおいてスワール制御弁の下流から燃料を噴射供給可能な燃料噴射弁を備えるガソリンエンジンに対してもこの発明を適用することもできる。その場合には、吸気通路を流れる空気の流量を調節するスロットルバルブの開度を、目標スワール比を算出するためのパラメータの１つとして加えることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明にかかる車載内燃機関のスワール制御装置の一実施の形態について、その全体構成を示した模式図。
【図２】同実施の形態にかかる制御装置を通じて実行されるスワール制御を行う際の具体的な処理手順を示したフローチャート。
【図３】機関回転速度ＮＥ及び目標燃料噴射量Ｑｔと、基本目標スワール比Ｓｔｂとの関係を示したグラフ。
【図４】機関回転速度ＮＥ及び目標燃料噴射量Ｑｔと、目標過給圧ＰＡｔとの関係を示したグラフ。
【図５】過給圧の差圧ΔＰ及び実噴射圧Ｐｉｃと、補正係数Ｋｓとの関係を示したグラフ。
【符号の説明】
【００３９】
１Ａ…シリンダヘッド、１Ｂ…シリンダブロック、２…吸気通路、３…排気通路、４…燃料噴射弁、５…過給機、６…電子制御装置、２１…吸気管、２２Ａ…第１吸気ポート、２２Ｂ…吸気ポート、２３…スワール制御弁、３１…排気管、３２Ａ，３２Ｂ…排気ポート、５１…コンプレッサ、５２…タービン、５３…シャフト、９１……過給圧センサ、９２…クランク角センサ、９３…噴射圧センサ、９４…アクセルセンサ。
【図１】
2008231944.tif 000003
【図２】
2008231944.tif 000004
【図３】
2008231944.tif 000005
【図４】
2008231944.tif 000006
【図５】
2008231944.tif 000007