(57)【要約】【課題】筒内のガス温度を高く維持できる内燃機関制御装置を提供すること。【解決手段】吸気ポートしてスワールポート及びストレートポートを備えたエンジン２の制御装置であって、第一ＳＣＶ２０ａによりスワールポートである吸気ポート３１ａを開閉可能とし、エンジン２が所定の温度以下のときに第一ＳＣＶ２０ａを閉じてスワールの形成を抑制し、吸気ガスが冷たい筒内の壁面に熱を奪われることを防止し、筒内のガス温度を高く維持する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気ポートしてスワールポート及びストレートポートを備えた内燃機関の制御を行う内燃機関制御装置において、
前記スワールポートを開閉するスワールコントロールバルブと、
前記内燃機関が所定の温度以下のときに、前記スワールコントロールバルブを閉じてスワールの形成を抑制するスワール制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関における吸気状態などを制御する内燃機関制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の吸気状態などを制御する装置として、特開平９−７９０５６号公報に記載されるように、吸気弁及び排気弁のバルブタイミングを可変とする可変バルブタイミング機構を具備し、筒内低温時には排気弁の閉弁時期を排気上死点前に進角すると共に、吸気弁の開弁時期を排気上死点直前以降に遅角するエンジンの制御装置が知られている。この装置は、排気弁閉弁後に筒内に残留する排気ガスが吸気系へ逆流することを防止して、排気ガスの熱を逃がすことなく有効利用することによって、圧縮時におけるガス温度を十分に高めて、燃料の着火性を確保し白煙の発生を防止しようとするものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−７９０５６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような装置にあっては、エンジン回転数が高いときには吸気が十分でなくなり、吸気弁の開弁時期の遅角制御などが行えず、燃料の着火性の確保や白煙の発生防止が困難となる。
【０００５】
特に、吸気ポートにスワールポートを具備するエンジンにあっては、吸入空気量が多くなると、筒内のスワールが強められ、吸気したガスが冷たい壁面に熱を奪われてガス温度が低下することとなる。このため、筒内のガス温度を高く維持できず、燃料の着火性の確保や白煙の発生防止が難しい。
【０００６】
そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、筒内のガス温度を高く維持できる内燃機関制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る内燃機関制御装置は、吸気ポートしてスワールポート及びストレートポートを備えた内燃機関の制御を行う内燃機関制御装置において、スワールポートを開閉するスワールコントロールバルブと、内燃機関が所定の温度以下のときにスワールコントロールバルブを閉じてスワールの形成を抑制するスワール制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、内燃機関の低温時にスワールポートを閉じてストレートポートから筒内に吸気することにより、スワールの形成を抑制でき、燃焼室の壁面に熱を奪われて吸気の温度が低下することを防止できる。従って、圧縮端温度を高く維持でき着火性の向上が図れ、白煙の発生防止及び始動性の向上が図れる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１０】
図１に本実施形態に係る内燃機関制御装置の構成概要図である。図２は、本実施形態に係る内燃機関制御装置の制御対象となるエンジンにおけるシリンダヘッド底面図である。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態に係る内燃機関制御装置１は、直噴式のディーゼルエンジン２の制御に適用したものである。図１中、３はピストン、４は燃焼室、５は燃料噴射用のインジェクタ、６は吸気弁、７は排気弁をそれぞれ示している。また、内燃機関制御装置１には、水温センサ１１、可変動弁機構１２及びスワールコントロールバルブ（以下、「ＳＣＶ」という。）２０が設けられている。水温センサ１１は、エンジン２の温度を検出するセンサである。可変動弁機構１２は、吸気弁６及び排気弁７の開閉タイミングを変更可能とする機構である。
【００１２】
インジェクタ５としては、八つ以上の噴孔を有する多穴タイプのものを用いることが好ましい。この場合、燃焼室４に微粒化した燃料を噴射することができ、着火性の向上が図れ、白煙発生防止及び始動性向上が図れる。
【００１３】
ＳＣＶ２０は、吸気ポートを開閉する弁体である。ＳＣＶ２０は、アクチュエータ２１の作動により開閉する。詳しい構成については、後述する。
【００１４】
内燃機関制御装置１には、ＥＣＵ３０が設けられている。ＥＣＵ３０は、制御装置の装置全体の制御を行うものであり、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成されている。ＥＣＵ３０は、可変動弁機構１２に対し作動信号を出力し、吸気弁６の開閉タイミング及び排気弁７の開閉タイミングを制御する。また、ＥＣＵ３０は、アクチュエータ２１に対し作動信号を出力し、ＳＣＶ２０の開閉を制御し、スワールの有無又はスワールの強弱を制御する。
【００１５】
一方、ＥＣＵ３０は、水温センサ１１の出力信号を入力し、この出力信号に基づいてエンジン２の温度状態を算出する。また、ＥＣＵ３０は、クランクポジションセンサ２５の出力信号を入力し、この出力信号に基づいてエンジン２の回転数を演算する。また、ＥＣＵ３０は、スロットル開度センサ２６の出力信号を入力し、この出力信号等に基づいてエンジン負荷を演算する。
【００１６】
図２は、本実施形態に係る内燃機関制御装置の制御対象であるエンジンの吸気ポートなどの説明図であり、エンジン２のシリンダヘッドを底面側から図示している。
【００１７】
図２に示すように、エンジン２は、吸排気二弁式であり、二つの吸気弁６ａ、６ｂを介して二つの吸気ポート３１ａ、３１ｂが気筒内に接続している。また、二つの排気弁７ａ、７ｂを介して二つの排気ポート３２ａ、３２ｂが気筒内に接続している。
【００１８】
二つの吸気ポート３１ａ、３１ｂのうち一方の吸気ポート３１ａは、スワールポートとなっている。すなわち、吸気ポート３１ａは、気筒内への吸入空気の導入に際し、吸入空気に横方向の旋回速度成分を与え、気筒内を横方向に旋回するスワール流を生成する。他方の吸気ポート３１ｂは、吸入空気に特に旋回速度成分を付与しないストレートポートである。
【００１９】
スワールポートである吸気ポート３１ａには、その開閉を行う第一ＳＣＶ２０ａが設けられている。一方、ストレートポートである吸気ポート３１ｂには、その開閉を行う第二ＳＣＶ２０ｂが設けられている。第一ＳＣＶ２０ａ及び第二ＳＣＶ２０ｂの開閉は、ＥＣＵ３０により制御されている。
【００２０】
第一ＳＣＶ２０ａ及び第二ＳＣＶ２０ｂが開いた状態となると、吸気ポート３１ａ及び３１ｂの双方を通じて筒内にガスが流入し、スワールは弱められて吸気される。一方、第一ＳＣＶ２０ａが開いた状態で第二ＳＣＶ２０ｂが閉じた状態となると、スワールポートである吸気ポート３１ａのみから筒内にエアが流入する。このとき、吸気されるエアは筒内で旋回し、スワールが強いものとなる。
【００２１】
逆に、第一ＳＣＶ２０ａが閉じた状態で第二ＳＣＶ２０ｂが開いた状態となると、ストレートポートである吸気ポート３１ｂのみから筒内にエアが流入する。このとき、吸気されるエアは筒内で旋回しないため、スワールが形成されずに吸気が行われる。
【００２２】
次に、本実施形態に係る内燃機関制御装置の動作について説明する。
【００２３】
図３は、本実施形態に係る内燃機関制御装置の動作を示すフローチャートである。図３のＳ１０に示すように、エンジン２の温度Ｔが所定の温度Ｔ１より低いか否かが判断される。エンジン温度Ｔは、水温センサ１１の出力信号に基づいて算出される。所定の温度Ｔ１は、予めＥＣＵ３０に設定される設定値である。
【００２４】
Ｓ１０にて、エンジン２の温度Ｔが所定の温度Ｔ１より低くないと判断されたときには、制御処理を終了する。この場合、第一ＳＣＶ２０ａを開いた状態において、エンジン回転数とエンジン負荷の状態に基づき通常の吸排気制御が実行される。一方、Ｓ１０にて、エンジン２の温度Ｔが所定の温度Ｔ１より低いと判断されたときには、エンジン回転数及びエンジン負荷の演算が行われる（Ｓ１２）。
【００２５】
エンジン回転数は、クランクポジションセンサ２５の出力信号に基づいて算出される。エンジン負荷は、エンジン回転数、吸入空気量、スロットル開度などに基づいて算出される。
【００２６】
そして、Ｓ１４に移行し、エンジン回転数及びエンジン負荷により定まる現在のエンジン駆動領域が領域Ａであるか否かが判断される。図４は、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づくエンジン駆動領域を示すマップであり、ＥＣＵ３０に予め設定されている。この図４のマップでは、エンジン回転数が所定の回転数Ｎｅ１以下の領域が領域Ａに設定されている。
【００２７】
回転数Ｎｅ１は、アイドル回転数より低く設定される。エンジン回転数が所定の回転数Ｎｅ１より高い領域には、領域Ｂ〜Ｄが設定されている。また、エンジン回転数又はエンジン負荷が小さい状態から大きい状態になるほど、領域Ｂから領域Ｃへ移行し、さらに領域Ｃから領域Ｄに移行するように領域設定されている。
【００２８】
Ｓ１４にて、エンジン回転数及びエンジン負荷により定まる現在のエンジン駆動領域が領域Ａであると判断されたときには、吸気遅開き処理が行われる（Ｓ１６）。吸気遅開き処理は、図５に示すように、吸気弁６（６ａ、６ｂ）の開弁タイミングを通常より遅くする処理である。図５の横軸はクランク角、縦軸はバルブのリフト量である。
【００２９】
この吸気遅開き処理により、筒内でスワールが形成される前にガス充填が完了する。また、吸気弁６が早閉じとなるので、充填したガスが逃げるのを防止できる。スワール比が低下することにより、冷たい壁面に吸気ガスの熱が奪われることを抑制でき、高い圧縮端温度を維持することが可能となる。
【００３０】
なお、Ｓ１６において、第一ＳＣＶ２０ａを閉じてストレートポートである吸気ポート３１ｂから筒内に吸気することが好ましい。この場合、筒内でスワールが形成されることがないため、高い圧縮端温度を維持することがより確実となる。
【００３１】
Ｓ１４にて、エンジン回転数及びエンジン負荷により定まる現在のエンジン駆動領域が領域Ａでないと判断されたときには、エンジン駆動領域が領域Ｂであるか否かが判断される（Ｓ１８）。エンジン駆動領域が領域Ｂであると判断されたときには、Ｓ１６と同様に吸気遅開き処理が行われ、更に第一ＳＣＶ２０ａが閉じられる（Ｓ２０）。
【００３２】
第一ＳＣＶ２０ａを閉じることにより、スワールポートである吸気ポート３１ａが閉塞される。これにより、筒内にスワールを形成することなく、ガス充填が行える。その際、スワールが生じないため、冷たい壁面に吸気ガスの熱が奪われることを抑制でき、高い圧縮端温度を維持することが可能となる。
【００３３】
Ｓ１８にてエンジン駆動領域が領域Ｂでないと判断されたときには、エンジン駆動領域が領域Ｃであるか否かが判断される（Ｓ２２）。エンジン駆動領域が領域Ｃであると判断されたときには、Ｓ２４に移行し、吸気弁６が遅開きでなく通常の開弁タイミングで開かれる。また、Ｓ２０と同様に、第一ＳＣＶ２０ａが閉じられる。この場合、吸気弁６が通常タイミングで開くことにより、筒内に十分にガスを充填できる。しかし、第一ＳＣＶ２０ａを閉じることによって、筒内にスワールが形成されず、冷たい壁面に吸気ガスの熱が奪われることを抑制でき、高い圧縮端温度を維持することが可能となる。
【００３４】
Ｓ２２にてエンジン駆動領域が領域Ｃでないと判断されたときには、制御処理を終了する。この場合、エンジン駆動領域が領域Ｄであり、第一ＳＣＶ２０ａを開いた状態において、エンジン回転数とエンジン負荷の状態に基づき通常の吸排気制御が実行される。
【００３５】
以上のように、本実施形態に係る内燃機関制御装置によれば、エンジン２の低温時にスワールポートである吸気ポート３１ａを閉じてストレートポートである吸気ポート３１ｂから筒内に吸気することにより、スワールの形成を抑制でき、冷えている燃焼室４の壁面に熱を奪われて吸気の温度が低下することを防止できる。従って、圧縮端温度を高く維持でき着火性の向上が図れ、白煙の発生防止及び始動性の向上が図れる。
【００３６】
特に、吸気弁６の遅開きをせずに通常タイミングで開弁する際に有効である。この場合、吸気遅開きでスワール流を弱めることができないため、通常と逆側のスワールコントロールバルブを閉じることによって、確実にスワールの形成を防止でき、圧縮端温度を高く維持できる。
【００３７】
なお、本実施形態では、直噴式のディーゼルエンジンの制御に適用したものについて説明したが、本発明に係る内燃機関制御装置はそのようなものに限られるものではなく、その他のエンジンの制御に適用したものであってもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、筒内のガス温度を高く維持できる内燃機関制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関制御装置の概要構成図である。
【図２】図１の内燃機関制御装置の制御対象となるエンジンの吸排気ポートの説明図である。
【図３】図１の内燃機関制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】図１の内燃機関制御装置のエンジン負荷とエンジン回転数に基づくエンジン制御マップの説明図である。
【図５】図１の内燃機関制御装置における吸排気タイミングの説明図である。
【符号の説明】
１…内燃機関制御装置、２…エンジン、４…燃焼室、５…インジェクタ、６…吸気弁、７…排気弁、２０ａ…第一ＳＣＶ、２０ｂ…第二ＳＣＶ、３０…ＥＣＵ、３１ａ…吸気ポート（スワールポート）、３１ｂ…吸気ポート（ストレートポート）。
【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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