JP2001336433A - 圧縮着火機関 - Google Patents
圧縮着火機関Info
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- JP2001336433A JP2001336433A JP2000155291A JP2000155291A JP2001336433A JP 2001336433 A JP2001336433 A JP 2001336433A JP 2000155291 A JP2000155291 A JP 2000155291A JP 2000155291 A JP2000155291 A JP 2000155291A JP 2001336433 A JP2001336433 A JP 2001336433A
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- exhaust
- temperature
- valve
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】圧縮着火機関において、良好な燃焼を行える筒
内温度を維持しつつ、低回転低負荷時の振動・騒音を低
減する。 【解決手段】圧縮着火機関の低回転低負荷領域で、吸気
絞り弁の開度を回転及び負荷に応じて絞ることで筒内圧
を低下させ(STEP8,9)、振動・騒音の低減を図
ると同時に、排気絞り弁の開度を回転及び負荷に応じて
絞ることで(STEP6,7)、残留ガス量を増加さ
せ、以って、圧縮開始時の筒内温度を上昇させ、良好な
燃焼を行える筒内温度を維持できるようにする。
内温度を維持しつつ、低回転低負荷時の振動・騒音を低
減する。 【解決手段】圧縮着火機関の低回転低負荷領域で、吸気
絞り弁の開度を回転及び負荷に応じて絞ることで筒内圧
を低下させ(STEP8,9)、振動・騒音の低減を図
ると同時に、排気絞り弁の開度を回転及び負荷に応じて
絞ることで(STEP6,7)、残留ガス量を増加さ
せ、以って、圧縮開始時の筒内温度を上昇させ、良好な
燃焼を行える筒内温度を維持できるようにする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は圧縮着火機関に関
し、詳しくは、圧縮着火機関における振動・騒音を低減
するための技術に関する。
し、詳しくは、圧縮着火機関における振動・騒音を低減
するための技術に関する。
【0002】
【従来の技術】圧縮着火機関(ディーゼルエンジン)
は、火花点火機関(ガソリンエンジン)に比べて熱効率
が高い反面、特にアイドリング等の低回転低負荷時にお
ける振動・騒音が大きいという特性がある。
は、火花点火機関(ガソリンエンジン)に比べて熱効率
が高い反面、特にアイドリング等の低回転低負荷時にお
ける振動・騒音が大きいという特性がある。
【0003】燃焼混合気の空燃比を略一定に保って運転
する火花点火機関では、出力の調整は混合気量すなわち
吸気量の調整によって行われる。従って、低負荷時には
吸気管を絞って吸気量を減らすため、筒内圧が低下す
る。
する火花点火機関では、出力の調整は混合気量すなわち
吸気量の調整によって行われる。従って、低負荷時には
吸気管を絞って吸気量を減らすため、筒内圧が低下す
る。
【0004】これに対し、圧縮着火機関では、吸気量を
調整せずに、燃料噴射量で出力を調整する構成であるた
め、低負荷時の筒内圧が火花点火機関よりも大きくな
り、これが、アイドリング等の低回転低負荷時において
振動・騒音が火花点火機関よりも大きくなる原因となっ
ていた。
調整せずに、燃料噴射量で出力を調整する構成であるた
め、低負荷時の筒内圧が火花点火機関よりも大きくな
り、これが、アイドリング等の低回転低負荷時において
振動・騒音が火花点火機関よりも大きくなる原因となっ
ていた。
【0005】このような圧縮着火機関における低回転低
負荷時の振動・騒音を低減する方法として、火花点火機
関と同様に吸気管に絞り弁を設けて、低負荷時に吸気絞
りを行うことで筒内圧を低下させる方法があった(特開
平8−061097号公報参照)。
負荷時の振動・騒音を低減する方法として、火花点火機
関と同様に吸気管に絞り弁を設けて、低負荷時に吸気絞
りを行うことで筒内圧を低下させる方法があった(特開
平8−061097号公報参照)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、化学反応で
ある燃料の着火には、温度及び圧力が影響を及ぼすが、
化学反応の反応速度は温度に対して指数関数的に変化す
ることから、燃料の着火においては温度の影響が支配的
となる。
ある燃料の着火には、温度及び圧力が影響を及ぼすが、
化学反応の反応速度は温度に対して指数関数的に変化す
ることから、燃料の着火においては温度の影響が支配的
となる。
【0007】一方、上記のように、低負荷時に吸気絞り
を行って筒内圧を低下させると、同時に筒内温度が低下
することから、ある程度以上に吸気絞りを行うと、圧縮
上死点付近の筒内温度が低下し、着火しなくなったり、
完全に失火しない場合でもエミッションの悪化(HC、
スモークの排出)を招く。
を行って筒内圧を低下させると、同時に筒内温度が低下
することから、ある程度以上に吸気絞りを行うと、圧縮
上死点付近の筒内温度が低下し、着火しなくなったり、
完全に失火しない場合でもエミッションの悪化(HC、
スモークの排出)を招く。
【0008】そのため、着火性能を確保するために吸気
絞り量を制限する必要が生じ、振動や騒音を火花点火機
関と同程度にまで低減させることが困難であるという問
題があった。
絞り量を制限する必要が生じ、振動や騒音を火花点火機
関と同程度にまで低減させることが困難であるという問
題があった。
【0009】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、圧縮着火機関において、低回転低負荷時の振動・
騒音を充分に低下させ得る程度に筒内圧を低下させつ
つ、着火性能を確保できるようにすることを目的とす
る。
あり、圧縮着火機関において、低回転低負荷時の振動・
騒音を充分に低下させ得る程度に筒内圧を低下させつ
つ、着火性能を確保できるようにすることを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】そのため請求項1記載の
発明では、圧縮開始時の筒内圧を低下させる筒内圧低下
手段と、圧縮開始時の筒内温度を上昇させる筒内温度上
昇手段とを備え、所定運転領域で前記筒内圧低下手段及
び筒内温度上昇手段を同時に動作させる構成とした。
発明では、圧縮開始時の筒内圧を低下させる筒内圧低下
手段と、圧縮開始時の筒内温度を上昇させる筒内温度上
昇手段とを備え、所定運転領域で前記筒内圧低下手段及
び筒内温度上昇手段を同時に動作させる構成とした。
【0011】かかる構成によると、筒内圧低下手段によ
り圧縮開始時(吸気行程終了時)の筒内圧を低下させる
ときに、同時に、圧縮開始時(吸気行程終了時)の筒内
温度を上昇させる筒内温度上昇手段を動作させ、筒内圧
の低下に伴う筒内温度低下が、筒内温度上昇手段の動作
で補われ、圧縮着火に必要な筒内温度が確保されるよう
にする。
り圧縮開始時(吸気行程終了時)の筒内圧を低下させる
ときに、同時に、圧縮開始時(吸気行程終了時)の筒内
温度を上昇させる筒内温度上昇手段を動作させ、筒内圧
の低下に伴う筒内温度低下が、筒内温度上昇手段の動作
で補われ、圧縮着火に必要な筒内温度が確保されるよう
にする。
【0012】請求項2記載の発明では、前記所定運転領
域を低回転低負荷領域とする構成とした。かかる構成に
よると、アイドリング等の低回転低負荷領域において、
筒内圧を低下させつつ、筒内温度の上昇を図る。
域を低回転低負荷領域とする構成とした。かかる構成に
よると、アイドリング等の低回転低負荷領域において、
筒内圧を低下させつつ、筒内温度の上昇を図る。
【0013】請求項3記載の発明では、前記筒内圧低下
手段及び筒内温度上昇手段が、機関負荷及び機関回転速
度に応じて、筒内圧を低下させる操作量及び筒内温度を
上昇させる操作量をそれぞれ決定する構成とした。
手段及び筒内温度上昇手段が、機関負荷及び機関回転速
度に応じて、筒内圧を低下させる操作量及び筒内温度を
上昇させる操作量をそれぞれ決定する構成とした。
【0014】かかる構成によると、圧縮開始時の筒内圧
を低下させると同時に、圧縮開始時の筒内温度を上昇さ
せるように制御される所定の運転領域内(低回転低負荷
領域)において、機関負荷及び機関回転速度に応じた操
作量に基づき筒内圧の低下及び筒内温度の上昇が制御さ
れる。
を低下させると同時に、圧縮開始時の筒内温度を上昇さ
せるように制御される所定の運転領域内(低回転低負荷
領域)において、機関負荷及び機関回転速度に応じた操
作量に基づき筒内圧の低下及び筒内温度の上昇が制御さ
れる。
【0015】請求項4記載の発明では、前記筒内温度上
昇手段が、排気行程終了時における筒内の残留ガス量を
増大させることで、圧縮開始時の筒内温度を上昇させる
構成とした。
昇手段が、排気行程終了時における筒内の残留ガス量を
増大させることで、圧縮開始時の筒内温度を上昇させる
構成とした。
【0016】かかる構成によると、排気行程で排出され
ずに筒内に残る残留ガス量(内部EGR量)を増大させ
ることで、排気行程終了時における筒内温度を高くし、
以って、圧縮開始時の筒内温度を上昇させる。
ずに筒内に残る残留ガス量(内部EGR量)を増大させ
ることで、排気行程終了時における筒内温度を高くし、
以って、圧縮開始時の筒内温度を上昇させる。
【0017】請求項5記載の発明では、前記筒内温度上
昇手段が、排気管に介装された絞り弁を絞ることで、排
気行程終了時における筒内の残留ガス量を増大させる構
成とした。
昇手段が、排気管に介装された絞り弁を絞ることで、排
気行程終了時における筒内の残留ガス量を増大させる構
成とした。
【0018】かかる構成によると、排気管に介装された
絞り弁を絞ることで、排気抵抗が増して残留ガス量が増
大し、圧縮開始時の筒内温度が上昇する。請求項6記載
の発明では、前記筒内温度上昇手段が、排気弁の閉時期
を早めることで、排気行程終了時における筒内の残留ガ
ス量を増大させる構成とした。
絞り弁を絞ることで、排気抵抗が増して残留ガス量が増
大し、圧縮開始時の筒内温度が上昇する。請求項6記載
の発明では、前記筒内温度上昇手段が、排気弁の閉時期
を早めることで、排気行程終了時における筒内の残留ガ
ス量を増大させる構成とした。
【0019】かかる構成によると、排気弁の閉時期が早
められることで筒内から排出されるガス量が減り、相対
的に残留ガス量が増え、圧縮開始時の筒内温度が上昇す
る。請求項7記載の発明では、前記筒内温度上昇手段
が、排気弁の閉時期を遅延させ、かつ、吸気弁の開時期
を遅延させることで、排気行程終了時における筒内の残
留ガス量を増大させる構成とした。
められることで筒内から排出されるガス量が減り、相対
的に残留ガス量が増え、圧縮開始時の筒内温度が上昇す
る。請求項7記載の発明では、前記筒内温度上昇手段
が、排気弁の閉時期を遅延させ、かつ、吸気弁の開時期
を遅延させることで、排気行程終了時における筒内の残
留ガス量を増大させる構成とした。
【0020】かかる構成によると、排気弁の閉時期を遅
延させてTDC以降での排気弁の開期間を長くし、か
つ、吸気弁の開時期を遅延させてオーバーラップをなく
せば、一旦排出された排気が筒内に戻るようにでき、こ
れにより残留ガス量が増え、圧縮開始時の筒内温度が上
昇する。
延させてTDC以降での排気弁の開期間を長くし、か
つ、吸気弁の開時期を遅延させてオーバーラップをなく
せば、一旦排出された排気が筒内に戻るようにでき、こ
れにより残留ガス量が増え、圧縮開始時の筒内温度が上
昇する。
【0021】請求項8記載の発明では、前記筒内温度上
昇手段が、排気管に備えられた排気タービンへ排気を導
くノズルの流路面積を絞ることで、排気行程終了時にお
ける筒内の残留ガス量を増大させる構成とした。
昇手段が、排気管に備えられた排気タービンへ排気を導
くノズルの流路面積を絞ることで、排気行程終了時にお
ける筒内の残留ガス量を増大させる構成とした。
【0022】かかる構成によると、排気ターボチャージ
ャの排気タービンが排気管に備えられ、かつ、該排気タ
ービンへ排気を導くノズルの流路面積が可変に構成され
るときに、前記ノズルの流路面積を絞ることで排気抵抗
を増加させ、これにより、残留ガス量を増加させ、圧縮
開始時の筒内温度を上昇させる。
ャの排気タービンが排気管に備えられ、かつ、該排気タ
ービンへ排気を導くノズルの流路面積が可変に構成され
るときに、前記ノズルの流路面積を絞ることで排気抵抗
を増加させ、これにより、残留ガス量を増加させ、圧縮
開始時の筒内温度を上昇させる。
【0023】請求項9記載の発明では、前記筒内圧低下
手段が、吸気管に介装された絞り弁を絞ることで、圧縮
開始時の筒内圧を低下させる構成とした。かかる構成に
よると、吸気管に介装された絞り弁を絞ることで、吸気
行程において絞り弁下流側の吸気管内が負圧となり、圧
縮開始時(吸気終了時)の筒内圧が低下する。
手段が、吸気管に介装された絞り弁を絞ることで、圧縮
開始時の筒内圧を低下させる構成とした。かかる構成に
よると、吸気管に介装された絞り弁を絞ることで、吸気
行程において絞り弁下流側の吸気管内が負圧となり、圧
縮開始時(吸気終了時)の筒内圧が低下する。
【0024】請求項10記載の発明では、前記筒内圧低
下手段が、吸気弁の閉時期を変化させることで、圧縮開
始時の筒内圧を低下させる構成とした。かかる構成によ
ると、吸気弁の閉時期を早めて下死点前に閉じれば、吸
気量が減少して圧縮開始時(吸気行程終了時)の筒内圧
が低下し、また、吸気弁の閉時期を下死点以降に遅くす
れば、一旦筒内に吸引された空気がピストンの上昇に伴
って排出されて吸気量が減少して圧縮開始時(吸気行程
終了時)の筒内圧が低下する。
下手段が、吸気弁の閉時期を変化させることで、圧縮開
始時の筒内圧を低下させる構成とした。かかる構成によ
ると、吸気弁の閉時期を早めて下死点前に閉じれば、吸
気量が減少して圧縮開始時(吸気行程終了時)の筒内圧
が低下し、また、吸気弁の閉時期を下死点以降に遅くす
れば、一旦筒内に吸引された空気がピストンの上昇に伴
って排出されて吸気量が減少して圧縮開始時(吸気行程
終了時)の筒内圧が低下する。
【0025】請求項11記載の発明では、排気温度が限
界最高温度以下でかつ限界最低温度以上になるように、
前記筒内温度上昇手段又は前記筒内圧低下手段の操作量
を補正する補正制御手段を設ける構成とした。
界最高温度以下でかつ限界最低温度以上になるように、
前記筒内温度上昇手段又は前記筒内圧低下手段の操作量
を補正する補正制御手段を設ける構成とした。
【0026】かかる構成によると、排気温度が限界最高
温度よりも高い場合には、圧縮開始時の筒内温度を低下
させるべく、筒内温度上昇手段又は前記筒内圧低下手段
の操作量が補正される一方、排気温度が限界最低温度よ
りも低い場合には、着火安定性の確保のために、圧縮開
始時の筒内温度を増加させるべく、筒内温度上昇手段又
は前記筒内圧低下手段の操作量が補正される。
温度よりも高い場合には、圧縮開始時の筒内温度を低下
させるべく、筒内温度上昇手段又は前記筒内圧低下手段
の操作量が補正される一方、排気温度が限界最低温度よ
りも低い場合には、着火安定性の確保のために、圧縮開
始時の筒内温度を増加させるべく、筒内温度上昇手段又
は前記筒内圧低下手段の操作量が補正される。
【0027】
【発明の効果】請求項1記載の発明によると、筒内圧の
低下による温度低下を補うように筒内温度を上昇させて
着火安定性を維持するので、HC,スモークの排出を抑
制しつつ、所定運転領域での振動・騒音を低減させるこ
とができるという効果がある。
低下による温度低下を補うように筒内温度を上昇させて
着火安定性を維持するので、HC,スモークの排出を抑
制しつつ、所定運転領域での振動・騒音を低減させるこ
とができるという効果がある。
【0028】請求項2記載の発明によると、圧縮着火機
関で特に振動・騒音が問題となるアイドリング等の低回
転低負荷時において、HC,スモークの排出を抑制しつ
つ、振動・騒音を低減させることができるという効果が
ある。
関で特に振動・騒音が問題となるアイドリング等の低回
転低負荷時において、HC,スモークの排出を抑制しつ
つ、振動・騒音を低減させることができるという効果が
ある。
【0029】請求項3記載の発明によると、運転条件に
応じた適正な操作量に基づき、運転性に影響を与えるこ
となく、振動・騒音を低減させることができるという効
果がある。
応じた適正な操作量に基づき、運転性に影響を与えるこ
となく、振動・騒音を低減させることができるという効
果がある。
【0030】請求項4記載の発明によると、残留ガス量
を増やすことで、圧縮開始時の筒内温度を積極的に高く
することができ、筒内圧を低下させることによる筒内温
度の低下を補って、着火安定性を維持できる温度に維持
できるという効果がある。
を増やすことで、圧縮開始時の筒内温度を積極的に高く
することができ、筒内圧を低下させることによる筒内温
度の低下を補って、着火安定性を維持できる温度に維持
できるという効果がある。
【0031】請求項5記載の発明によると、簡易な構造
の排気絞り弁を用いることで、コストの増大を抑えなが
ら残留ガス量を増やして、圧縮開始時の筒内温度を上昇
させることができるという効果がある。
の排気絞り弁を用いることで、コストの増大を抑えなが
ら残留ガス量を増やして、圧縮開始時の筒内温度を上昇
させることができるという効果がある。
【0032】請求項6,7記載の発明によると、排気弁
の閉時期の制御により、残留ガス量を応答良く制御する
ことができ、圧縮開始時の筒内温度を応答良く上昇させ
て、着火安定性を維持できる温度に安定的に制御でき、
かつ、排気行程におけるポンピングロスの増加を回避で
きるという効果がある。
の閉時期の制御により、残留ガス量を応答良く制御する
ことができ、圧縮開始時の筒内温度を応答良く上昇させ
て、着火安定性を維持できる温度に安定的に制御でき、
かつ、排気行程におけるポンピングロスの増加を回避で
きるという効果がある。
【0033】請求項8記載の発明によると、可変ノズル
式の排気ターボチャージャを備えた圧縮着火機関であれ
ば、部品コストを増加させることなく、筒内圧を低下さ
せるときに、残留ガス量を増やして圧縮開始時の筒内温
度を上昇させることができるという効果がある。
式の排気ターボチャージャを備えた圧縮着火機関であれ
ば、部品コストを増加させることなく、筒内圧を低下さ
せるときに、残留ガス量を増やして圧縮開始時の筒内温
度を上昇させることができるという効果がある。
【0034】請求項9記載の発明によると、簡易な構造
の吸気絞り弁を用いることで、コストの増大を抑えなが
ら圧縮開始時の筒内圧を低下させ、所定運転領域での振
動・騒音を低減させることができるという効果がある。
の吸気絞り弁を用いることで、コストの増大を抑えなが
ら圧縮開始時の筒内圧を低下させ、所定運転領域での振
動・騒音を低減させることができるという効果がある。
【0035】請求項10記載の発明によると、吸気弁の
閉時期を変化させることで、筒内圧を応答良く制御する
ことができ、また、吸気行程でのポンピングロスの増加
を回避できるという効果がある。
閉時期を変化させることで、筒内圧を応答良く制御する
ことができ、また、吸気行程でのポンピングロスの増加
を回避できるという効果がある。
【0036】請求項11記載の発明によると、排気弁等
の耐熱限度を超える温度にまで排気温度が上昇すること
を確実に回避でき、かつ、良好な燃焼が得られる温度を
確実に維持できるという効果がある。
の耐熱限度を超える温度にまで排気温度が上昇すること
を確実に回避でき、かつ、良好な燃焼が得られる温度を
確実に維持できるという効果がある。
【0037】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図1は、第1の実施形態を示す圧縮
着火機関(ディーゼルエンジン)のシステム構成図であ
る。
基づいて説明する。図1は、第1の実施形態を示す圧縮
着火機関(ディーゼルエンジン)のシステム構成図であ
る。
【0038】この図1に示す圧縮着火機関1の筒内に
は、吸気管2及び吸気弁(図示省略)を介して空気が吸
引され、圧縮着火機関1からの燃焼排気は、排気弁(図
示省略)及び排気管3を介して排出される。
は、吸気管2及び吸気弁(図示省略)を介して空気が吸
引され、圧縮着火機関1からの燃焼排気は、排気弁(図
示省略)及び排気管3を介して排出される。
【0039】前記吸気管2の途中には、図示省略したア
クチュエータ(モータ等)で開閉駆動される吸気絞り弁
4が介装され、また、前記排気管3の途中には、図示省
略したアクチュエータ(モータ等)で開閉駆動される排
気絞り弁5が介装される。
クチュエータ(モータ等)で開閉駆動される吸気絞り弁
4が介装され、また、前記排気管3の途中には、図示省
略したアクチュエータ(モータ等)で開閉駆動される排
気絞り弁5が介装される。
【0040】マイクロコンピュータを内蔵したコントロ
ールユニット6は、各種センサからの検出信号に基づ
き、前記吸気絞り弁4及び排気絞り弁5の開度を制御す
る。前記各種センサとしては、エンジン回転数Ne(rp
m)を検出する回転数センサ7、前記排気絞り弁5上流
の排気管3内の排気温度Texを検出する排気温度センサ
8、車両の運転者によって操作されるアクセルペダルの
開度(アクセル開度)Vaを検出するアクセル開度セン
サ9等が設けられている。
ールユニット6は、各種センサからの検出信号に基づ
き、前記吸気絞り弁4及び排気絞り弁5の開度を制御す
る。前記各種センサとしては、エンジン回転数Ne(rp
m)を検出する回転数センサ7、前記排気絞り弁5上流
の排気管3内の排気温度Texを検出する排気温度センサ
8、車両の運転者によって操作されるアクセルペダルの
開度(アクセル開度)Vaを検出するアクセル開度セン
サ9等が設けられている。
【0041】ここで、図2のフローチャートに従って、
前記コントロールユニット6による吸気絞り弁4及び排
気絞り弁5の開度制御を詳細に説明する。図2のフロー
チャートにおいて、STEP1では、回転数センサ7で
検出されたエンジン回転数Ne(rpm)を読み込み、S
TEP2では、アクセル開度センサ9で検出されたアク
セル開度Vaを読み込む。尚、前記アクセル開度Va
は、本実施形態において、機関負荷を代表するパラメー
タである。
前記コントロールユニット6による吸気絞り弁4及び排
気絞り弁5の開度制御を詳細に説明する。図2のフロー
チャートにおいて、STEP1では、回転数センサ7で
検出されたエンジン回転数Ne(rpm)を読み込み、S
TEP2では、アクセル開度センサ9で検出されたアク
セル開度Vaを読み込む。尚、前記アクセル開度Va
は、本実施形態において、機関負荷を代表するパラメー
タである。
【0042】STEP3では、図3に示すように、予め
エンジン回転数Neとアクセル開度Vaとで運転領域を
区分する運転領域マップ上に設定されたアイドリングを
含む低回転低負荷領域に、前記STEP1,2で読み込
んだエンジン回転数Ne(rpm)及びアクセル開度Va
が含まれるか否かを判別することで、前記低回転低負荷
領域に該当するか否かを判別する。
エンジン回転数Neとアクセル開度Vaとで運転領域を
区分する運転領域マップ上に設定されたアイドリングを
含む低回転低負荷領域に、前記STEP1,2で読み込
んだエンジン回転数Ne(rpm)及びアクセル開度Va
が含まれるか否かを判別することで、前記低回転低負荷
領域に該当するか否かを判別する。
【0043】低回転低負荷領域に該当しない場合には、
STEP4へ進んで、吸気絞り弁4を全開に制御し、ま
た、次のSTEP5では、排気絞り弁5を全開に制御す
る。一方、低回転低負荷領域に該当する場合には、ST
EP6へ進み、図4に示すマップから排気絞り弁5の目
標開度(操作量)を検索する。
STEP4へ進んで、吸気絞り弁4を全開に制御し、ま
た、次のSTEP5では、排気絞り弁5を全開に制御す
る。一方、低回転低負荷領域に該当する場合には、ST
EP6へ進み、図4に示すマップから排気絞り弁5の目
標開度(操作量)を検索する。
【0044】前記4に示す排気絞り弁5の目標開度マッ
プは、エンジン回転数Ne(rpm)とアクセル開度Va
とに応じて排気絞り弁5の目標開度が予め設定されたマ
ップであり、前記低回転低負荷領域内で、エンジン回転
数Ne(rpm)が低いほど、また、アクセル開度Vaが
小さいほど(機関負荷が低いほど)、排気絞り弁5の目
標開度としてより小さい開度が設定される特性になって
いる。
プは、エンジン回転数Ne(rpm)とアクセル開度Va
とに応じて排気絞り弁5の目標開度が予め設定されたマ
ップであり、前記低回転低負荷領域内で、エンジン回転
数Ne(rpm)が低いほど、また、アクセル開度Vaが
小さいほど(機関負荷が低いほど)、排気絞り弁5の目
標開度としてより小さい開度が設定される特性になって
いる。
【0045】STEP7では、前記STEP6で設定さ
れた目標開度に、排気絞り弁5の開度を制御する。ま
た、STEP8では、図5に示すマップから吸気絞り弁
4の目標開度(操作量)を検索する。
れた目標開度に、排気絞り弁5の開度を制御する。ま
た、STEP8では、図5に示すマップから吸気絞り弁
4の目標開度(操作量)を検索する。
【0046】前記図5に示す吸気絞り弁4の目標開度マ
ップは、排気絞り弁5の目標開度マップと同様に、エン
ジン回転数Ne(rpm)とアクセル開度Vaとに応じて
吸気絞り弁4の目標開度が予め設定されたマップであ
り、前記低回転低負荷領域内で、エンジン回転数Ne
(rpm)が低いほど、また、アクセル開度Vaが小さい
ほど(機関負荷が低いほど)、吸気絞り弁4の目標開度
としてより小さい開度が設定される特性になっている。
ップは、排気絞り弁5の目標開度マップと同様に、エン
ジン回転数Ne(rpm)とアクセル開度Vaとに応じて
吸気絞り弁4の目標開度が予め設定されたマップであ
り、前記低回転低負荷領域内で、エンジン回転数Ne
(rpm)が低いほど、また、アクセル開度Vaが小さい
ほど(機関負荷が低いほど)、吸気絞り弁4の目標開度
としてより小さい開度が設定される特性になっている。
【0047】STEP9では、前記STEP8で設定さ
れた目標開度に、吸気絞り弁4の開度を制御する。ST
EP10では、排気温度センサ8で検出された排気温度
Texを読み込む。
れた目標開度に、吸気絞り弁4の開度を制御する。ST
EP10では、排気温度センサ8で検出された排気温度
Texを読み込む。
【0048】STEP11では、エンジン回転数Ne
(rpm)とアクセル開度Vaとに応じて排気温度Texの
限界最高温度Tmaxを記憶したマップを参照し、そのと
きのエンジン回転数Ne(rpm)及びアクセル開度Va
に対応する限界最高温度Tmaxを検索する。
(rpm)とアクセル開度Vaとに応じて排気温度Texの
限界最高温度Tmaxを記憶したマップを参照し、そのと
きのエンジン回転数Ne(rpm)及びアクセル開度Va
に対応する限界最高温度Tmaxを検索する。
【0049】但し、本実施形態では、排気弁等の排気系
部品の耐熱性等を考慮して、運転領域に関わらずに略一
定の値がマップ値として記憶されている。従って、前記
限界最高温度Tmaxを固定値として与える構成としても
良い。
部品の耐熱性等を考慮して、運転領域に関わらずに略一
定の値がマップ値として記憶されている。従って、前記
限界最高温度Tmaxを固定値として与える構成としても
良い。
【0050】STEP12では、現在の排気温度Texが
前記限界最高温度Tmaxを超えているか否かを判別す
る。現在の排気温度Texが前記限界最高温度Tmaxを超
えている場合には、STEP13へ進み、吸気絞り弁4
の開度をSTEP9における制御開度よりも更に絞る制
御を行う。
前記限界最高温度Tmaxを超えているか否かを判別す
る。現在の排気温度Texが前記限界最高温度Tmaxを超
えている場合には、STEP13へ進み、吸気絞り弁4
の開度をSTEP9における制御開度よりも更に絞る制
御を行う。
【0051】STEP12で、現在の排気温度Texが前
記限界最高温度Tmax以下であると判別されたときに
は、ステップS14へ進む。STEP14では、エンジ
ン回転数Ne(rpm)とアクセル開度Vaとに応じて排
気温度Texの限界最低温度Tminを記憶したマップを参
照し、そのときのエンジン回転数Ne(rpm)及びアク
セル開度Vaに対応する限界最低温度Tminを検索す
る。前記限界最低温度Tminは、燃料の着火に必要な最
低温度を示すものであり、図6に示すように、低回転低
負荷側ほどより高い温度が要求される。
記限界最高温度Tmax以下であると判別されたときに
は、ステップS14へ進む。STEP14では、エンジ
ン回転数Ne(rpm)とアクセル開度Vaとに応じて排
気温度Texの限界最低温度Tminを記憶したマップを参
照し、そのときのエンジン回転数Ne(rpm)及びアク
セル開度Vaに対応する限界最低温度Tminを検索す
る。前記限界最低温度Tminは、燃料の着火に必要な最
低温度を示すものであり、図6に示すように、低回転低
負荷側ほどより高い温度が要求される。
【0052】STEP15では、現在の排気温度Texが
前記限界最低温度Tminを下回っているか否かを判別す
る。現在の排気温度Texが前記限界最低温度Tmin以上
であれば、図2のフローチャートに示されるルーチンを
終了させることで、前記STEP9で制御された吸気絞
り弁4の開度をそのままとする。
前記限界最低温度Tminを下回っているか否かを判別す
る。現在の排気温度Texが前記限界最低温度Tmin以上
であれば、図2のフローチャートに示されるルーチンを
終了させることで、前記STEP9で制御された吸気絞
り弁4の開度をそのままとする。
【0053】一方、現在の排気温度Texが前記限界最低
温度Tminを下回っている場合には、STEP16へ進
み、STEP9における制御開度に対して吸気絞り弁4
をより開ける制御を行う。
温度Tminを下回っている場合には、STEP16へ進
み、STEP9における制御開度に対して吸気絞り弁4
をより開ける制御を行う。
【0054】前記STEP13,16の制御において
は、STEP9での制御開度から一定値だけ開度を変化
させるか、限界温度とそのときの排気温度Texとの偏差
に応じて補正開度を決定し、STEP9での制御開度を
前記補正開度で補正するか、又は、予め定めされた固定
開度に吸気絞り弁4の開度を制御するか、そのときの限
界温度に応じて予め設定される開度に吸気絞り弁4の開
度を制御する。
は、STEP9での制御開度から一定値だけ開度を変化
させるか、限界温度とそのときの排気温度Texとの偏差
に応じて補正開度を決定し、STEP9での制御開度を
前記補正開度で補正するか、又は、予め定めされた固定
開度に吸気絞り弁4の開度を制御するか、そのときの限
界温度に応じて予め設定される開度に吸気絞り弁4の開
度を制御する。
【0055】以上のようにして、吸気絞り弁4及び排気
絞り弁5の開度を制御することで、前記STEP3で判
別される低回転低負荷領域での振動・騒音を低減するこ
とができる。
絞り弁5の開度を制御することで、前記STEP3で判
別される低回転低負荷領域での振動・騒音を低減するこ
とができる。
【0056】即ち、吸気絞り弁4を低回転低負荷領域で
絞ると、吸気絞り弁4下流側の吸気管2内の圧力は、大
気圧よりも低くなり、吸気行程終了時と同じ筒内圧にな
る圧縮開始時の筒内圧は、吸気絞りを行わない場合より
も低くなり、結果、圧縮上死点付近での筒内圧が低下し
て、低回転低負荷領域での振動・騒音が低減される。従
って、本実施形態において、前記吸気絞り弁4及びコン
トロールユニット6による吸気絞り制御機能によって、
筒内圧低下手段が構成される。
絞ると、吸気絞り弁4下流側の吸気管2内の圧力は、大
気圧よりも低くなり、吸気行程終了時と同じ筒内圧にな
る圧縮開始時の筒内圧は、吸気絞りを行わない場合より
も低くなり、結果、圧縮上死点付近での筒内圧が低下し
て、低回転低負荷領域での振動・騒音が低減される。従
って、本実施形態において、前記吸気絞り弁4及びコン
トロールユニット6による吸気絞り制御機能によって、
筒内圧低下手段が構成される。
【0057】但し、上記の吸気絞りによって、筒内圧が
低下すると共に、圧縮上死点付近での筒内温度が低下し
てしまい、そのままでは着火安定性が損なわれて、失火
の発生やエミッションの悪化を招く可能性がある。そこ
で、本実施形態では、吸気絞りと同時に、排気絞り弁5
による排気絞りを行わせ、この排気絞りによって、圧縮
開始時の筒内温度を高めて、着火安定性を維持できるよ
うにしてある。
低下すると共に、圧縮上死点付近での筒内温度が低下し
てしまい、そのままでは着火安定性が損なわれて、失火
の発生やエミッションの悪化を招く可能性がある。そこ
で、本実施形態では、吸気絞りと同時に、排気絞り弁5
による排気絞りを行わせ、この排気絞りによって、圧縮
開始時の筒内温度を高めて、着火安定性を維持できるよ
うにしてある。
【0058】排気絞り弁5を絞ると、排気の抵抗が大き
くなって、排気行程で筒内から排出されるガス量が少な
くなり、相対的に筒内の残留ガス量が増えて、排気弁が
閉じる時点での筒内の状態は排気絞りを行わない場合に
比べて高温高圧になり、吸気弁が開く時点においても、
排気絞りを行わない場合に比べて筒内は高温高圧になっ
ている。吸気弁が開くと、吸気管2内の圧力よりも筒内
の圧力が高いため、筒内の残留ガスが吸気管2に逆流
し、吸気管2内では残留ガスと吸気との混合が進むが、
物質の拡散や温度の伝播よりも圧力の伝播の方が非常に
速いため、続く吸気行程での筒内の状態は、温度と組成
が略残留ガスに等しく、圧力は、略吸気管2内の圧力に
略等しい状態になる。
くなって、排気行程で筒内から排出されるガス量が少な
くなり、相対的に筒内の残留ガス量が増えて、排気弁が
閉じる時点での筒内の状態は排気絞りを行わない場合に
比べて高温高圧になり、吸気弁が開く時点においても、
排気絞りを行わない場合に比べて筒内は高温高圧になっ
ている。吸気弁が開くと、吸気管2内の圧力よりも筒内
の圧力が高いため、筒内の残留ガスが吸気管2に逆流
し、吸気管2内では残留ガスと吸気との混合が進むが、
物質の拡散や温度の伝播よりも圧力の伝播の方が非常に
速いため、続く吸気行程での筒内の状態は、温度と組成
が略残留ガスに等しく、圧力は、略吸気管2内の圧力に
略等しい状態になる。
【0059】これにより、吸気行程終了時の筒内温度は
排気絞りを行わない場合に比べて高くなり、圧縮開始時
の筒内温度は、吸気行程終了時の筒内温度に等しいの
で、排気絞りを行うことで圧縮開始時の筒内温度が高く
なり、たとえ吸気絞りが行われていても圧縮開始時の筒
内温度を良好な燃焼が行える筒内温度に維持することが
できる。
排気絞りを行わない場合に比べて高くなり、圧縮開始時
の筒内温度は、吸気行程終了時の筒内温度に等しいの
で、排気絞りを行うことで圧縮開始時の筒内温度が高く
なり、たとえ吸気絞りが行われていても圧縮開始時の筒
内温度を良好な燃焼が行える筒内温度に維持することが
できる。
【0060】従って、低回転低負荷領域で、筒圧の低下
によって振動・騒音を低減しつつ、着火安定性を確保し
て、失火やエミッションの悪化を回避できることにな
り、また、低回転低負荷領域以外では、吸気絞り弁4及
び排気絞り弁5が全開に保持されるので、運転性能を低
下させることがない。
によって振動・騒音を低減しつつ、着火安定性を確保し
て、失火やエミッションの悪化を回避できることにな
り、また、低回転低負荷領域以外では、吸気絞り弁4及
び排気絞り弁5が全開に保持されるので、運転性能を低
下させることがない。
【0061】尚、排気絞りによって圧縮開始時の筒内温
度を高くするので、前記排気絞り弁5及びコントロール
ユニット6による排気絞り制御機能によって、筒内温度
上昇手段が構成される。
度を高くするので、前記排気絞り弁5及びコントロール
ユニット6による排気絞り制御機能によって、筒内温度
上昇手段が構成される。
【0062】ところで、上記の制御では、筒内温度が所
期温度に制御されるものとして、吸気絞り弁4及び排気
絞り弁5が制御されるが、運転状態の変化に対して筒内
温度の制御が遅れるなどして、良好な燃焼が行える筒内
温度を下回ったり、逆に、排気弁などの排気系部品の耐
熱温度を超えて温度上昇してしまう可能性がある。そこ
で、本実施形態では、STEP12〜16において、排
気温度Texの判別結果から振動・騒音の低減制御に優先
して吸気絞り弁4の開度を制御するようにしてある。
期温度に制御されるものとして、吸気絞り弁4及び排気
絞り弁5が制御されるが、運転状態の変化に対して筒内
温度の制御が遅れるなどして、良好な燃焼が行える筒内
温度を下回ったり、逆に、排気弁などの排気系部品の耐
熱温度を超えて温度上昇してしまう可能性がある。そこ
で、本実施形態では、STEP12〜16において、排
気温度Texの判別結果から振動・騒音の低減制御に優先
して吸気絞り弁4の開度を制御するようにしてある。
【0063】即ち、限界最高温度Tmaxを超える状態で
は、より吸気絞り弁4を閉じて筒内圧を低下させること
で、排気温度の早期低下を図り、限界最低温度Tminを
下回る状態では、より吸気絞り弁4を開いて筒内圧を上
昇させることで、排気温度の早期上昇を図るようにして
ある。
は、より吸気絞り弁4を閉じて筒内圧を低下させること
で、排気温度の早期低下を図り、限界最低温度Tminを
下回る状態では、より吸気絞り弁4を開いて筒内圧を上
昇させることで、排気温度の早期上昇を図るようにして
ある。
【0064】このようにして、排気温度Texが限界最低
温度Tminを下回ることがないように、振動・騒音の低
減に優先して吸気絞り弁4を制御すれば、圧縮開始時の
筒内温度を良好な燃焼が得られる温度に確実に維持で
き、また、排気温度Texが限界最高温度Tmaxを上回る
ことがないように吸気絞り弁4を制御すれば、排気弁な
どの排気系部品の耐熱温度を超えて温度上昇することを
確実に回避できる。
温度Tminを下回ることがないように、振動・騒音の低
減に優先して吸気絞り弁4を制御すれば、圧縮開始時の
筒内温度を良好な燃焼が得られる温度に確実に維持で
き、また、排気温度Texが限界最高温度Tmaxを上回る
ことがないように吸気絞り弁4を制御すれば、排気弁な
どの排気系部品の耐熱温度を超えて温度上昇することを
確実に回避できる。
【0065】尚、STEP12〜STEP16に示され
る排気温度Texと限界最低温度Tmin,限界最高温度Tm
axとの比較に基づく吸気絞り弁4の制御が、補正制御手
段に相当する。
る排気温度Texと限界最低温度Tmin,限界最高温度Tm
axとの比較に基づく吸気絞り弁4の制御が、補正制御手
段に相当する。
【0066】更に、上記実施形態では、筒内温度を上昇
させるために残留ガス量を増大させるが、残留ガス量が
増大することで燃焼温度が低下し、NOxを低減できる
という効果も生じる。
させるために残留ガス量を増大させるが、残留ガス量が
増大することで燃焼温度が低下し、NOxを低減できる
という効果も生じる。
【0067】図7は、第2の実施形態を示す圧縮着火機
関のシステム構成図であり、前記図1に示した圧縮着火
機関1に対して、吸気絞り弁4を備えずに、吸気弁(図
示省略)の閉時期を変更できる可変動弁機構10を備え
る点のみが異なる。
関のシステム構成図であり、前記図1に示した圧縮着火
機関1に対して、吸気絞り弁4を備えずに、吸気弁(図
示省略)の閉時期を変更できる可変動弁機構10を備え
る点のみが異なる。
【0068】前記可変動弁機構10としては、複数のカ
ムを切り換える機構、カムシャフトの位相を変化させる
機構などの公知の機構を適用できるが、特に、閉弁用電
磁石と開弁用電磁石とで吸気弁を開閉駆動する構成の電
磁駆動弁装置が、吸気弁の開閉時期を連続的に広い範囲
で任意に変更できることから最も好ましく、本実施形態
では、前記電磁駆動弁装置を可変動弁機構10として用
いるものとする。
ムを切り換える機構、カムシャフトの位相を変化させる
機構などの公知の機構を適用できるが、特に、閉弁用電
磁石と開弁用電磁石とで吸気弁を開閉駆動する構成の電
磁駆動弁装置が、吸気弁の開閉時期を連続的に広い範囲
で任意に変更できることから最も好ましく、本実施形態
では、前記電磁駆動弁装置を可変動弁機構10として用
いるものとする。
【0069】第2の実施形態は、前記第1の実施形態に
おける吸気絞り弁4の絞り制御に代えて、前記可変動弁
機構10により吸気弁の閉時期を変更することで、低回
転低負荷領域で圧縮開始時の筒内圧を低下させる構成で
あり、係る制御の詳細を図8のフローチャートに従って
説明する。
おける吸気絞り弁4の絞り制御に代えて、前記可変動弁
機構10により吸気弁の閉時期を変更することで、低回
転低負荷領域で圧縮開始時の筒内圧を低下させる構成で
あり、係る制御の詳細を図8のフローチャートに従って
説明する。
【0070】尚、図2のフローチャートにおいて吸気絞
り弁4に関する処理を行うステップ(STEP4,8,
9,13,16)が、図8のフローチャートでは吸気弁
の閉時期の制御に変更されるが、その他のステップでの
処理内容は、図2のフローチャートと同様である。
り弁4に関する処理を行うステップ(STEP4,8,
9,13,16)が、図8のフローチャートでは吸気弁
の閉時期の制御に変更されるが、その他のステップでの
処理内容は、図2のフローチャートと同様である。
【0071】図8のフローチャートにおいて、STEP
1,2で読み込んだエンジン回転数Ne(rpm)及びア
クセル開度Vaに基づき、STEP3で低回転低負荷領
域(図3参照)でないと判別されると、STEP4で、
吸気弁の閉時期を制御範囲内の最も遅い時期である通常
時期に設定し、STEP5では排気絞り弁5を全開に制
御する。
1,2で読み込んだエンジン回転数Ne(rpm)及びア
クセル開度Vaに基づき、STEP3で低回転低負荷領
域(図3参照)でないと判別されると、STEP4で、
吸気弁の閉時期を制御範囲内の最も遅い時期である通常
時期に設定し、STEP5では排気絞り弁5を全開に制
御する。
【0072】一方、低回転低負荷領域である場合には、
STEP6,7で、排気絞り弁5を、エンジン回転数N
e(rpm)及びアクセル開度Vaに応じた開度(図4参
照)に制御した後、STEP8へ進む。
STEP6,7で、排気絞り弁5を、エンジン回転数N
e(rpm)及びアクセル開度Vaに応じた開度(図4参
照)に制御した後、STEP8へ進む。
【0073】STEP8では、エンジン回転数Ne(rp
m)及びアクセル開度Vaに応じて予め吸気弁の閉時期
を記憶したマップを参照し、吸気弁の閉時期を求める。
そして、STEP9では、STEP8で設定された閉時
期で吸気弁を閉じる設定を行う。
m)及びアクセル開度Vaに応じて予め吸気弁の閉時期
を記憶したマップを参照し、吸気弁の閉時期を求める。
そして、STEP9では、STEP8で設定された閉時
期で吸気弁を閉じる設定を行う。
【0074】前記吸気弁の閉時期を記憶したマップは、
図9に示すように、STEP3で判別される低回転低負
荷領域内で、回転が低いほど、負荷が小さいほど、吸気
弁の閉時期としてより早い時期が設定され、吸気弁の閉
時期が、図10に示すように下死点(BDC)を超えて
早められるようになっている。
図9に示すように、STEP3で判別される低回転低負
荷領域内で、回転が低いほど、負荷が小さいほど、吸気
弁の閉時期としてより早い時期が設定され、吸気弁の閉
時期が、図10に示すように下死点(BDC)を超えて
早められるようになっている。
【0075】上記のように、吸気弁の閉時期を下死点
(BDC)前に早めると、ピストンの下降(吸気行程)
途中で吸気弁が閉じて筒内が密閉されるため、その後は
断熱膨張して温度を下げながら下死点に至り、圧縮行程
に転じると、吸気弁が閉じられたピストン位置付近から
圧縮が始まるので、実質的な圧縮比が小さくなり筒内圧
が低下する。従って、第2の実施形態において、筒内圧
低下手段は、可変動弁機構10とコントロールユニット
6による吸気弁の閉時期の制御機能とで構成される。
(BDC)前に早めると、ピストンの下降(吸気行程)
途中で吸気弁が閉じて筒内が密閉されるため、その後は
断熱膨張して温度を下げながら下死点に至り、圧縮行程
に転じると、吸気弁が閉じられたピストン位置付近から
圧縮が始まるので、実質的な圧縮比が小さくなり筒内圧
が低下する。従って、第2の実施形態において、筒内圧
低下手段は、可変動弁機構10とコントロールユニット
6による吸気弁の閉時期の制御機能とで構成される。
【0076】このように、第2の実施形態では、吸気弁
の閉時期を早めることで、圧縮開始時の筒内圧を低下さ
せ、低回転低負荷領域での振動・騒音を低減させるもの
であり、筒内圧の低下による筒内温度の低下は、第1の
実施形態と同様に、排気絞りを行うことで補われ、良好
な燃焼が行える筒内温度に維持される。
の閉時期を早めることで、圧縮開始時の筒内圧を低下さ
せ、低回転低負荷領域での振動・騒音を低減させるもの
であり、筒内圧の低下による筒内温度の低下は、第1の
実施形態と同様に、排気絞りを行うことで補われ、良好
な燃焼が行える筒内温度に維持される。
【0077】また、第2の実施形態では、吸気絞りを行
わないので、吸気行程の圧力が略大気圧となり、第1の
実施形態に比べて吸気行程のポンピングロスが少なくな
る。第2の実施形態においても、排気温度Texと限界最
高温度Tmax,限界最低温度Tminとの比較に基づく制御
を行うが、吸気弁の閉時期を早めることで圧縮開始時の
筒内圧を低下させるので、前記限界温度Tmax,Tminに
基づく制御も、吸気弁の閉時期について行われる。
わないので、吸気行程の圧力が略大気圧となり、第1の
実施形態に比べて吸気行程のポンピングロスが少なくな
る。第2の実施形態においても、排気温度Texと限界最
高温度Tmax,限界最低温度Tminとの比較に基づく制御
を行うが、吸気弁の閉時期を早めることで圧縮開始時の
筒内圧を低下させるので、前記限界温度Tmax,Tminに
基づく制御も、吸気弁の閉時期について行われる。
【0078】即ち、排気温度Texが限界最高温度Tmax
を超えているか否かをSTEP12で判別し、排気温度
Texが限界最高温度Tmaxを超えている場合には、排気
温度Texを低下させるべく、STEP13で吸気弁の閉
時期をより早めて筒内圧を更に低下させる処理を行う。
を超えているか否かをSTEP12で判別し、排気温度
Texが限界最高温度Tmaxを超えている場合には、排気
温度Texを低下させるべく、STEP13で吸気弁の閉
時期をより早めて筒内圧を更に低下させる処理を行う。
【0079】また、排気温度Texが限界最高温度Tmax
以下であれば、排気温度Texが限界最低温度Tminを下
回っているか否かをSTEP15で判別し、排気温度T
exが限界最低温度Tminを下回る場合には、STEP1
6で吸気弁の閉時期を遅くすることで筒内圧を高めて、
良好な燃焼が行える筒内温度を確保できるようにする。
以下であれば、排気温度Texが限界最低温度Tminを下
回っているか否かをSTEP15で判別し、排気温度T
exが限界最低温度Tminを下回る場合には、STEP1
6で吸気弁の閉時期を遅くすることで筒内圧を高めて、
良好な燃焼が行える筒内温度を確保できるようにする。
【0080】前記STEP13,16における吸気弁の
閉時期の制御は、第1の実施形態における吸気絞り弁4
の制御と同様に、閉時期を一定値だけ補正するか、限界
温度Tmax,Tminとそのときの排気温度Texとの偏差に
応じた補正値で閉時期を補正するか、又は、予め定めさ
れた固定時期に吸気弁の閉時期を変更するか、そのとき
の限界温度Tmax,Tminに応じた閉時期に吸気弁の閉時
期を変更することで行われる。
閉時期の制御は、第1の実施形態における吸気絞り弁4
の制御と同様に、閉時期を一定値だけ補正するか、限界
温度Tmax,Tminとそのときの排気温度Texとの偏差に
応じた補正値で閉時期を補正するか、又は、予め定めさ
れた固定時期に吸気弁の閉時期を変更するか、そのとき
の限界温度Tmax,Tminに応じた閉時期に吸気弁の閉時
期を変更することで行われる。
【0081】第2の実施形態では、STEP12〜ST
EP16に示される排気温度Texと限界最低温度Tmi
n,限界最高温度Tmaxとの比較に基づく吸気弁の閉時期
の制御が、補正制御手段に相当する。
EP16に示される排気温度Texと限界最低温度Tmi
n,限界最高温度Tmaxとの比較に基づく吸気弁の閉時期
の制御が、補正制御手段に相当する。
【0082】尚、上記第2の実施形態では、吸気弁の閉
時期を早めることで圧縮比を小さくして筒内圧を低下さ
せる構成としたが、逆に、吸気弁の閉時期を下死点(B
DC)以降に遅くすることで、圧縮比を小さくして筒内
圧を低下させることが可能である。吸気弁の閉時期を下
死点(BDC)以降に遅くすると、一旦筒内に吸引され
た空気がピストンの上昇による筒内圧の上昇に伴って吸
気管2側に吐き戻され、吸気弁が閉じられてから圧縮が
始まるので、実質的な圧縮比が小さくなり筒内圧が低下
することになる。
時期を早めることで圧縮比を小さくして筒内圧を低下さ
せる構成としたが、逆に、吸気弁の閉時期を下死点(B
DC)以降に遅くすることで、圧縮比を小さくして筒内
圧を低下させることが可能である。吸気弁の閉時期を下
死点(BDC)以降に遅くすると、一旦筒内に吸引され
た空気がピストンの上昇による筒内圧の上昇に伴って吸
気管2側に吐き戻され、吸気弁が閉じられてから圧縮が
始まるので、実質的な圧縮比が小さくなり筒内圧が低下
することになる。
【0083】図11は、第3の実施形態を示す圧縮着火
機関のシステム構成図であり、前記図1に示した圧縮着
火機関1に対して、排気絞り弁5を備えずに、排気弁
(図示省略)の閉時期を変更できる可変動弁機構11を
備える点のみが異なる。
機関のシステム構成図であり、前記図1に示した圧縮着
火機関1に対して、排気絞り弁5を備えずに、排気弁
(図示省略)の閉時期を変更できる可変動弁機構11を
備える点のみが異なる。
【0084】前記可変動弁機構11としては、吸気弁の
開閉時期を変更する可変動弁機構10と同様に、閉弁用
電磁石と開弁用電磁石とで排気弁を開閉駆動する構成の
電磁駆動弁装置を用いるものとする。
開閉時期を変更する可変動弁機構10と同様に、閉弁用
電磁石と開弁用電磁石とで排気弁を開閉駆動する構成の
電磁駆動弁装置を用いるものとする。
【0085】第3の実施形態では、第1の実施形態にお
ける排気絞り弁5の絞り制御に代えて、前記可変動弁機
構11により排気弁の閉時期を変更することで、圧縮開
始時の筒内温度を低回転低負荷領域で上昇させる構成で
あり、係る制御の詳細を図12のフローチャートに従っ
て説明する。
ける排気絞り弁5の絞り制御に代えて、前記可変動弁機
構11により排気弁の閉時期を変更することで、圧縮開
始時の筒内温度を低回転低負荷領域で上昇させる構成で
あり、係る制御の詳細を図12のフローチャートに従っ
て説明する。
【0086】尚、図12のフローチャートは、図2のフ
ローチャートの排気絞り弁5に関する処理を行うステッ
プ(STEP5,6,7)が、排気弁の閉時期の制御に
変更される点のみが異なる。
ローチャートの排気絞り弁5に関する処理を行うステッ
プ(STEP5,6,7)が、排気弁の閉時期の制御に
変更される点のみが異なる。
【0087】図12のフローチャートにおいて、STE
P1,2で読み込んだエンジン回転数Ne(rpm)及び
アクセル開度Vaに基づき、STEP3で低回転低負荷
領域でないと判別されると、STEP4で、吸気絞り弁
を全開に制御し、STEP5では、排気弁の閉時期を、
制御範囲内で最も遅い通常時期に設定する。
P1,2で読み込んだエンジン回転数Ne(rpm)及び
アクセル開度Vaに基づき、STEP3で低回転低負荷
領域でないと判別されると、STEP4で、吸気絞り弁
を全開に制御し、STEP5では、排気弁の閉時期を、
制御範囲内で最も遅い通常時期に設定する。
【0088】一方、低回転低負荷領域(図3参照)であ
る場合には、STEP6で、エンジン回転数Ne(rp
m)及びアクセル開度Vaに応じて予め排気弁の閉時期
を記憶したマップを参照し、排気弁の閉時期を求める。
前記排気弁の閉時期を記憶したマップは、図13に示す
ように、低回転低負荷領域内で回転が低いほどまた負荷
が小さいほど、排気弁の閉時期としてより早い時期が設
定され、閉時期が早められることで、図14に示すよう
に閉時期がTDC前に設定されるようにしてある。
る場合には、STEP6で、エンジン回転数Ne(rp
m)及びアクセル開度Vaに応じて予め排気弁の閉時期
を記憶したマップを参照し、排気弁の閉時期を求める。
前記排気弁の閉時期を記憶したマップは、図13に示す
ように、低回転低負荷領域内で回転が低いほどまた負荷
が小さいほど、排気弁の閉時期としてより早い時期が設
定され、閉時期が早められることで、図14に示すよう
に閉時期がTDC前に設定されるようにしてある。
【0089】そして、STEP7では、STEP6で設
定された閉時期で排気弁を閉じる設定を行う。上記のよ
うに、排気弁の閉時期を早めると、排気行程で筒内から
排出されるガス量が少なくなって相対的に残留ガス量が
増し、排気絞りを行うときと同様にして圧縮開始時の筒
内温度が上昇する。
定された閉時期で排気弁を閉じる設定を行う。上記のよ
うに、排気弁の閉時期を早めると、排気行程で筒内から
排出されるガス量が少なくなって相対的に残留ガス量が
増し、排気絞りを行うときと同様にして圧縮開始時の筒
内温度が上昇する。
【0090】尚、第3の実施形態において、前記可変動
弁機構11及びコントロールユニット6による排気弁の
閉時期の制御機能が、筒内温度上昇手段に相当すること
になる。
弁機構11及びコントロールユニット6による排気弁の
閉時期の制御機能が、筒内温度上昇手段に相当すること
になる。
【0091】従って、第3の実施形態では、吸気絞り弁
を絞ることで圧縮開始時の筒内圧を低下させ、これによ
って低回転低負荷領域での振動・騒音を低減させつつ、
筒内圧の低下による筒内温度の低下は、排気弁の閉時期
を早めて残留ガス量を増大させることで補い、良好な燃
焼が行える筒内温度に維持する。
を絞ることで圧縮開始時の筒内圧を低下させ、これによ
って低回転低負荷領域での振動・騒音を低減させつつ、
筒内圧の低下による筒内温度の低下は、排気弁の閉時期
を早めて残留ガス量を増大させることで補い、良好な燃
焼が行える筒内温度に維持する。
【0092】第1,第2の実施形態のように、排気絞り
を行って残留ガス量を増大させる構成の場合、排気絞り
弁上流側の排気容積によって残留ガス量の調整に遅れが
生じるが、上記のように、排気弁の閉時期で残留ガス量
を調整する構成であれば、応答良く残留ガス量を調整す
ることができ、運転条件の変化に対して過渡的な遅れを
生じることなく燃焼に必要な筒内温度を維持できる。
を行って残留ガス量を増大させる構成の場合、排気絞り
弁上流側の排気容積によって残留ガス量の調整に遅れが
生じるが、上記のように、排気弁の閉時期で残留ガス量
を調整する構成であれば、応答良く残留ガス量を調整す
ることができ、運転条件の変化に対して過渡的な遅れを
生じることなく燃焼に必要な筒内温度を維持できる。
【0093】図15は、第4の実施形態を示す圧縮着火
機関のシステム構成図であり、前記図1に示した圧縮着
火機関1に対して、吸気絞り弁4及び排気絞り弁5を備
えずに、吸気弁(図示省略)の閉時期を変更できる可変
動弁機構10、及び、排気弁(図示省略)の閉時期を変
更できる可変動弁機構11を備える点が異なる。
機関のシステム構成図であり、前記図1に示した圧縮着
火機関1に対して、吸気絞り弁4及び排気絞り弁5を備
えずに、吸気弁(図示省略)の閉時期を変更できる可変
動弁機構10、及び、排気弁(図示省略)の閉時期を変
更できる可変動弁機構11を備える点が異なる。
【0094】即ち、第4の実施形態では、前記吸気絞り
弁4の絞り制御に代えて、前記可変動弁機構10により
吸気弁の閉時期を変更することで、圧縮開始時の筒内圧
を低回転低負荷領域で低下させ(第2の実施形態と同
様)、かつ、前記排気絞り弁5の絞り制御に代えて、前
記可変動弁機構11により排気弁の閉時期を変更するこ
とで、圧縮開始時の筒内温度を低回転低負荷領域で上昇
させる構成である(第3の実施形態と同様)。
弁4の絞り制御に代えて、前記可変動弁機構10により
吸気弁の閉時期を変更することで、圧縮開始時の筒内圧
を低回転低負荷領域で低下させ(第2の実施形態と同
様)、かつ、前記排気絞り弁5の絞り制御に代えて、前
記可変動弁機構11により排気弁の閉時期を変更するこ
とで、圧縮開始時の筒内温度を低回転低負荷領域で上昇
させる構成である(第3の実施形態と同様)。
【0095】この第4の実施形態における制御の詳細
は、図16のフローチャートに示されるが、吸気弁の閉
時期の制御に関わるステップ(STEP4,8,9,1
3,16)は、第2の実施形態で説明したものと同様で
あり、また、排気弁の閉時期の制御に関わるステップ
(STEP5,6,7)は、第3の実施形態で説明した
ものと同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
は、図16のフローチャートに示されるが、吸気弁の閉
時期の制御に関わるステップ(STEP4,8,9,1
3,16)は、第2の実施形態で説明したものと同様で
あり、また、排気弁の閉時期の制御に関わるステップ
(STEP5,6,7)は、第3の実施形態で説明した
ものと同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【0096】上記第4の実施形態では、低回転低負荷領
域で、図17に示すように、吸気弁の閉時期を早める
(又は遅らせる)ことで筒内圧を低下させ、同時に、排
気弁の閉時期を早めることで残留ガス量を増加させて筒
内温度の上昇を図り、低回転低負荷領域での振動・騒音
を低減させつつ、良好な燃焼が行える筒内温度に維持す
る。
域で、図17に示すように、吸気弁の閉時期を早める
(又は遅らせる)ことで筒内圧を低下させ、同時に、排
気弁の閉時期を早めることで残留ガス量を増加させて筒
内温度の上昇を図り、低回転低負荷領域での振動・騒音
を低減させつつ、良好な燃焼が行える筒内温度に維持す
る。
【0097】上記構成では、吸気行程でのポンピングロ
スを増加させることなく筒内圧を低下させることがで
き、また、筒内温度を上昇させるための残留ガス量の増
大制御を遅れなく行え、良好な燃焼が行える筒内温度に
安定的に維持できる。
スを増加させることなく筒内圧を低下させることがで
き、また、筒内温度を上昇させるための残留ガス量の増
大制御を遅れなく行え、良好な燃焼が行える筒内温度に
安定的に維持できる。
【0098】図18は、第5の実施形態を示す圧縮着火
機関のシステム構成図であり、吸気弁(図示省略)の開
時期を変更できる可変動弁機構12、及び、排気弁(図
示省略)の閉時期を変更できる可変動弁機構11を備え
ると共に、吸気絞り弁4を備える構成である。
機関のシステム構成図であり、吸気弁(図示省略)の開
時期を変更できる可変動弁機構12、及び、排気弁(図
示省略)の閉時期を変更できる可変動弁機構11を備え
ると共に、吸気絞り弁4を備える構成である。
【0099】尚、吸気弁(図示省略)の開時期を変更で
きる可変動弁機構12としても、電磁駆動弁装置を用い
るものとする。そして、第5の実施形態では、吸気絞り
弁4による吸気絞りによって筒内圧を低下させる一方、
排気弁の閉時期及び吸気弁の開時期の遅延制御によって
筒内温度を上昇させる構成となっている。
きる可変動弁機構12としても、電磁駆動弁装置を用い
るものとする。そして、第5の実施形態では、吸気絞り
弁4による吸気絞りによって筒内圧を低下させる一方、
排気弁の閉時期及び吸気弁の開時期の遅延制御によって
筒内温度を上昇させる構成となっている。
【0100】図19のフローチャートは、上記第5の実
施形態における制御の詳細を示すものであり、STEP
1,2で読み込んだエンジン回転数Ne(rpm)及びア
クセル開度Vaに基づき、STEP3で低回転低負荷領
域でないと判別されると、STEP4で、吸気絞り弁4
を全開に制御し、次のSTEP5では、吸気弁の開時期
及び排気弁の閉時期を最も早い時期(通常時期)に設定
する。
施形態における制御の詳細を示すものであり、STEP
1,2で読み込んだエンジン回転数Ne(rpm)及びア
クセル開度Vaに基づき、STEP3で低回転低負荷領
域でないと判別されると、STEP4で、吸気絞り弁4
を全開に制御し、次のSTEP5では、吸気弁の開時期
及び排気弁の閉時期を最も早い時期(通常時期)に設定
する。
【0101】一方、低回転低負荷領域である場合には、
STEP6へ進み、エンジン回転数Ne(rpm)及びア
クセル開度Vaに応じて予め排気弁の閉時期及び吸気弁
の開時期を記憶したマップを参照し、排気弁の閉時期及
び吸気弁の開時期を求める。
STEP6へ進み、エンジン回転数Ne(rpm)及びア
クセル開度Vaに応じて予め排気弁の閉時期及び吸気弁
の開時期を記憶したマップを参照し、排気弁の閉時期及
び吸気弁の開時期を求める。
【0102】そして、STEP7では、STEP6で設
定された閉時期で排気弁を閉じ、STEP6で設定され
た開時期で吸気弁を開く設定を行う。前記排気弁の閉時
期及び吸気弁の開時期を記憶したマップは、図20に示
すように、低回転低負荷領域で回転が低いほどまた負荷
が小さいほど、排気弁の閉時期及び吸気弁の開時期を遅
らせるようになっており、詳しくは、排気弁の閉時期を
上死点(TDC)以降に遅らせ、かつ、吸気弁の開期間
が排気弁の開期間とオーバーラップすることがないよう
に、排気弁の閉時期以降に吸気弁の開時期を遅らせるよ
うにしてある(図21参照)。
定された閉時期で排気弁を閉じ、STEP6で設定され
た開時期で吸気弁を開く設定を行う。前記排気弁の閉時
期及び吸気弁の開時期を記憶したマップは、図20に示
すように、低回転低負荷領域で回転が低いほどまた負荷
が小さいほど、排気弁の閉時期及び吸気弁の開時期を遅
らせるようになっており、詳しくは、排気弁の閉時期を
上死点(TDC)以降に遅らせ、かつ、吸気弁の開期間
が排気弁の開期間とオーバーラップすることがないよう
に、排気弁の閉時期以降に吸気弁の開時期を遅らせるよ
うにしてある(図21参照)。
【0103】排気弁の閉時期を上死点(TDC)以降に
遅らせると、筒内から一旦排出されたガスが筒内に戻さ
れて、残留ガス量が増大することになり、この残留ガス
量の増大により圧縮開始時の筒内温度を上昇させるが、
オーバーラップ期間があると、掃気されて残留ガス量を
増大させることができなくなるので、排気弁の閉時期を
遅らせるのに合わせて吸気弁の開時期を遅らせ、オーバ
ーラップ期間を無くすようにする。
遅らせると、筒内から一旦排出されたガスが筒内に戻さ
れて、残留ガス量が増大することになり、この残留ガス
量の増大により圧縮開始時の筒内温度を上昇させるが、
オーバーラップ期間があると、掃気されて残留ガス量を
増大させることができなくなるので、排気弁の閉時期を
遅らせるのに合わせて吸気弁の開時期を遅らせ、オーバ
ーラップ期間を無くすようにする。
【0104】この第5の実施形態では、排気絞りによっ
て残留ガス量を増大させる場合に比べて、排気行程での
ポンピングロスを小さくできる。尚、第5の実施形態に
おいて、可変動弁機構11,12及びコントロールユニ
ット6による排気弁の閉時期及び吸気弁の開時期を遅ら
せる制御機能が、筒内温度上昇手段に相当する。
て残留ガス量を増大させる場合に比べて、排気行程での
ポンピングロスを小さくできる。尚、第5の実施形態に
おいて、可変動弁機構11,12及びコントロールユニ
ット6による排気弁の閉時期及び吸気弁の開時期を遅ら
せる制御機能が、筒内温度上昇手段に相当する。
【0105】図22は、第6の実施形態を示す圧縮着火
機関のシステム構成図であり、吸気絞り弁4及び排気絞
り弁5を備えずに、吸気弁(図示省略)の開時期及び閉
時期を変更できる可変動弁機構13、及び、排気弁(図
示省略)の閉時期を変更できる可変動弁機構11を備え
る構成である。
機関のシステム構成図であり、吸気絞り弁4及び排気絞
り弁5を備えずに、吸気弁(図示省略)の開時期及び閉
時期を変更できる可変動弁機構13、及び、排気弁(図
示省略)の閉時期を変更できる可変動弁機構11を備え
る構成である。
【0106】尚、吸気弁の開時期及び閉時期を変更でき
る可変動弁機構13としても、電磁駆動弁装置を用いる
ものとする。そして、第6の実施形態では、前記第5の
実施形態と同様にして、排気弁の閉時期及び吸気弁の開
時期を遅らせることで、残留ガス量を増大させるよう構
成されると共に、第2の実施形態と同様に、吸気弁の閉
時期を早める(又は遅くする)ことで圧縮開始時の筒内
圧を低下させる構成である(図23参照)。
る可変動弁機構13としても、電磁駆動弁装置を用いる
ものとする。そして、第6の実施形態では、前記第5の
実施形態と同様にして、排気弁の閉時期及び吸気弁の開
時期を遅らせることで、残留ガス量を増大させるよう構
成されると共に、第2の実施形態と同様に、吸気弁の閉
時期を早める(又は遅くする)ことで圧縮開始時の筒内
圧を低下させる構成である(図23参照)。
【0107】図24のフローチャートは、上記第6の実
施形態における制御を詳細に示すものであり、STEP
1,2で読み込んだエンジン回転数Ne(rpm)及びア
クセル開度Vaに基づき、STEP3で低回転低負荷領
域でないと判別されると、STEP4で、吸気弁の閉時
期を最も遅くし、次のSTEP5では、吸気弁の開時期
及び排気弁の閉時期を最も早い時期に設定する。
施形態における制御を詳細に示すものであり、STEP
1,2で読み込んだエンジン回転数Ne(rpm)及びア
クセル開度Vaに基づき、STEP3で低回転低負荷領
域でないと判別されると、STEP4で、吸気弁の閉時
期を最も遅くし、次のSTEP5では、吸気弁の開時期
及び排気弁の閉時期を最も早い時期に設定する。
【0108】一方、低回転低負荷領域である場合には、
STEP6へ進み、エンジン回転数Ne(rpm)及びア
クセル開度Vaに応じて予め排気弁の閉時期及び吸気弁
の開時期を記憶したマップ(図20)を参照し、排気弁
の閉時期及び吸気弁の開時期として低回転低負荷領域で
ないときよりも遅い時期を設定する。
STEP6へ進み、エンジン回転数Ne(rpm)及びア
クセル開度Vaに応じて予め排気弁の閉時期及び吸気弁
の開時期を記憶したマップ(図20)を参照し、排気弁
の閉時期及び吸気弁の開時期として低回転低負荷領域で
ないときよりも遅い時期を設定する。
【0109】そして、STEP7では、STEP6で設
定された閉時期で排気弁を閉じ、STEP6で設定され
た開時期で吸気弁を開く設定を行う。ここでの排気弁の
閉時期及び吸気弁の開時期を共に遅らせる処理により、
残留ガス量が増え、筒内温度が上昇する。
定された閉時期で排気弁を閉じ、STEP6で設定され
た開時期で吸気弁を開く設定を行う。ここでの排気弁の
閉時期及び吸気弁の開時期を共に遅らせる処理により、
残留ガス量が増え、筒内温度が上昇する。
【0110】STEP8では、低回転低負荷時ほど吸気
弁の閉時期を早める設定を行い(図9参照)、STEP
9では前記設定に基づいて吸気弁の閉時期を制御し、吸
気弁の閉時期を早めることで筒内圧を低下させる。
弁の閉時期を早める設定を行い(図9参照)、STEP
9では前記設定に基づいて吸気弁の閉時期を制御し、吸
気弁の閉時期を早めることで筒内圧を低下させる。
【0111】また、STEP12〜16では、限界最高
温度Tmaxを排気温度Texが超えるときに、吸気弁の閉
時期をより早めて筒内圧を更に低下させ、排気温度Tex
が限界最小温度Tminを下回るときに、吸気弁の閉時期
を遅くして筒内圧を上昇させて良好な燃焼を行わせるこ
とができる筒内温度にまで上昇させる。
温度Tmaxを排気温度Texが超えるときに、吸気弁の閉
時期をより早めて筒内圧を更に低下させ、排気温度Tex
が限界最小温度Tminを下回るときに、吸気弁の閉時期
を遅くして筒内圧を上昇させて良好な燃焼を行わせるこ
とができる筒内温度にまで上昇させる。
【0112】図25は、第7の実施形態を示す圧縮着火
機関のシステム構成図であり、吸気絞り弁4は備える
が、排気絞り弁5は備えず、また、可変ノズル式の排気
ターボチャージャ15を備えている。
機関のシステム構成図であり、吸気絞り弁4は備える
が、排気絞り弁5は備えず、また、可変ノズル式の排気
ターボチャージャ15を備えている。
【0113】前記可変ノズル式の排気ターボチャージャ
15は、例えば図26に示すように、排気タービンの回
転翼20の回りに、開度を変化させることができるノズ
ルベーン(可変翼)21を備えたもので、前記ノズルベ
ーン(可変翼)22を閉じると、回転翼20に排気を導
く流路の面積が絞られる構成である。
15は、例えば図26に示すように、排気タービンの回
転翼20の回りに、開度を変化させることができるノズ
ルベーン(可変翼)21を備えたもので、前記ノズルベ
ーン(可変翼)22を閉じると、回転翼20に排気を導
く流路の面積が絞られる構成である。
【0114】上記第7の実施形態では、筒内圧の低下
は、第1の実施形態と同様に、吸気絞りによって行う
が、残留ガス量の増大による筒内温度の上昇を、前記ズ
ルベーン(可変翼)21の制御による排気抵抗の調整に
よって行う構成となっている。
は、第1の実施形態と同様に、吸気絞りによって行う
が、残留ガス量の増大による筒内温度の上昇を、前記ズ
ルベーン(可変翼)21の制御による排気抵抗の調整に
よって行う構成となっている。
【0115】具体的には、図27のフローチャートに示
すように、低回転低負荷領域でないときには、STEP
4で吸気絞り弁4を全開に制御し、また、STEP5で
は、前記ノズルベーン21(VN)を全開に制御する。
すように、低回転低負荷領域でないときには、STEP
4で吸気絞り弁4を全開に制御し、また、STEP5で
は、前記ノズルベーン21(VN)を全開に制御する。
【0116】一方、低回転低負荷領域では、STEP6
で、エンジン回転数Ne(rpm)及びアクセル開度Va
に応じて予めノズルベーン21(VN)を開度を記憶し
たマップを参照して、ノズルベーン21(VN)の目標
開度を求め、STEP7で、ノズルベーン21(VN)
の開度を前記目標開度に制御する。
で、エンジン回転数Ne(rpm)及びアクセル開度Va
に応じて予めノズルベーン21(VN)を開度を記憶し
たマップを参照して、ノズルベーン21(VN)の目標
開度を求め、STEP7で、ノズルベーン21(VN)
の開度を前記目標開度に制御する。
【0117】前記ノズルベーン21(VN)の開度マッ
プは、図28に示すように、低回転低負荷側ほど、ノズ
ルベーン21(VN)の開度を絞る構成になっており、
ノズルベーン21(VN)の開度を絞ることで排圧が上
昇し、残留ガス量が増加することで、圧縮開始時の筒内
温度が上昇する。従って、第7の実施形態では、前記可
変ノズル式の排気ターボチャージャ12とコントロール
ユニット6によるノズルベーン21(VN)の開度制御
機能とで、筒内温度上昇手段が構成される。
プは、図28に示すように、低回転低負荷側ほど、ノズ
ルベーン21(VN)の開度を絞る構成になっており、
ノズルベーン21(VN)の開度を絞ることで排圧が上
昇し、残留ガス量が増加することで、圧縮開始時の筒内
温度が上昇する。従って、第7の実施形態では、前記可
変ノズル式の排気ターボチャージャ12とコントロール
ユニット6によるノズルベーン21(VN)の開度制御
機能とで、筒内温度上昇手段が構成される。
【0118】一方、吸気絞り弁4は、低回転低負荷側ほ
ど開度を絞るように制御され、低回転低負荷側ほど筒内
圧を低下させる。上記第7の実施形態では、可変ノズル
式の排気ターボチャージャ12を備えた機関であれば、
部品を追加することなく、筒内温度の上昇を図ることが
できるという利点がある。
ど開度を絞るように制御され、低回転低負荷側ほど筒内
圧を低下させる。上記第7の実施形態では、可変ノズル
式の排気ターボチャージャ12を備えた機関であれば、
部品を追加することなく、筒内温度の上昇を図ることが
できるという利点がある。
【0119】尚、排気ターボチャージャ12による過給
が吸気絞りの妨げになるが、アイドリング等の低回転低
負荷領域では、排気ターボチャージャ15の効率が悪
く、実際には過給が行われないので、吸気絞りに影響を
与えることはない。
が吸気絞りの妨げになるが、アイドリング等の低回転低
負荷領域では、排気ターボチャージャ15の効率が悪
く、実際には過給が行われないので、吸気絞りに影響を
与えることはない。
【0120】図29は、第8の実施形態を示す圧縮着火
機関のシステム構成図であり、吸気弁の閉時期を変更で
きる可変動弁機構10と、可変ノズル式の排気ターボチ
ャージャ15とを備えている。
機関のシステム構成図であり、吸気弁の閉時期を変更で
きる可変動弁機構10と、可変ノズル式の排気ターボチ
ャージャ15とを備えている。
【0121】この第8の実施形態では、図30のフロー
チャートに示されるように、第7の実施形態と同様に、
可変ノズル式排気ターボチャージャ15のノズルベーン
21(VN)の開度を制御することで、低回転低負荷領
域での筒内温度の上昇を図る一方、第2の実施形態と同
様に、吸気弁の閉時期を早める(又は遅らせる)制御
(図9参照)によって低回転低負荷領域での筒内圧の低
下を図るものである。
チャートに示されるように、第7の実施形態と同様に、
可変ノズル式排気ターボチャージャ15のノズルベーン
21(VN)の開度を制御することで、低回転低負荷領
域での筒内温度の上昇を図る一方、第2の実施形態と同
様に、吸気弁の閉時期を早める(又は遅らせる)制御
(図9参照)によって低回転低負荷領域での筒内圧の低
下を図るものである。
【0122】この第8の実施形態では、第7の実施形態
に対して、吸気絞りを行わないことから吸気行程におけ
るポンピングロスを小さくできる。尚、以上の第1〜8
の実施形態において、補正制御手段は、筒内圧低下手段
側で構成されているが、補正制御手段を筒内温度上昇手
段側で構成しても良い。
に対して、吸気絞りを行わないことから吸気行程におけ
るポンピングロスを小さくできる。尚、以上の第1〜8
の実施形態において、補正制御手段は、筒内圧低下手段
側で構成されているが、補正制御手段を筒内温度上昇手
段側で構成しても良い。
【0123】即ち、排気絞り弁により補正制御手段を構
成する場合、図2,図8のSTEP13で排気絞り弁→
開、STEP16で排気絞り弁→閉とし、排気弁閉時期
により補正制御手段を構成する場合、図12,図15の
STEP13で排気弁閉→遅、STEP16で排気弁閉
→早とし、排気弁閉時期と吸気弁開時期により補正制御
手段を構成する場合、図19,図24のSTEP13で
排気弁閉→早,吸気弁開→早、STEP16で排気弁閉
→遅,吸気弁開→遅とし、VN開度により補正制御手段
を構成する場合、図27,図30のSTEP13でVN
→開、STEP16でVN→閉とすれば良い。
成する場合、図2,図8のSTEP13で排気絞り弁→
開、STEP16で排気絞り弁→閉とし、排気弁閉時期
により補正制御手段を構成する場合、図12,図15の
STEP13で排気弁閉→遅、STEP16で排気弁閉
→早とし、排気弁閉時期と吸気弁開時期により補正制御
手段を構成する場合、図19,図24のSTEP13で
排気弁閉→早,吸気弁開→早、STEP16で排気弁閉
→遅,吸気弁開→遅とし、VN開度により補正制御手段
を構成する場合、図27,図30のSTEP13でVN
→開、STEP16でVN→閉とすれば良い。
【図1】第1の実施形態における圧縮着火機関を示すシ
ステム構成図。
ステム構成図。
【図2】第1の実施形態における制御内容を示すフロー
チャート。
チャート。
【図3】第1の実施形態における低回転低負荷領域マッ
プを示す図。
プを示す図。
【図4】第1の実施形態における排気絞り弁の開度マッ
プを示す図。
プを示す図。
【図5】第1の実施形態における吸気絞り弁の開度マッ
プを示す図。
プを示す図。
【図6】第1の実施形態における限界最低温度マップを
示す図。
示す図。
【図7】第2の実施形態における圧縮着火機関を示すシ
ステム構成図。
ステム構成図。
【図8】第2の実施形態における制御内容を示すフロー
チャート。
チャート。
【図9】第2の実施形態における吸気弁の閉時期マップ
を示す図。
を示す図。
【図10】第2の実施形態における吸気弁の閉時期の制
御特性を示す図。
御特性を示す図。
【図11】第3の実施形態における圧縮着火機関を示す
システム構成図。
システム構成図。
【図12】第3の実施形態における制御内容を示すフロ
ーチャート。
ーチャート。
【図13】第3の実施形態における排気弁の閉時期マッ
プを示す図。
プを示す図。
【図14】第3の実施形態における排気弁の閉時期の制
御特性を示す図。
御特性を示す図。
【図15】第4の実施形態における圧縮着火機関を示す
システム構成図。
システム構成図。
【図16】第4の実施形態における制御内容を示すフロ
ーチャート。
ーチャート。
【図17】第4の実施形態における排気弁の閉時期及び
吸気弁の閉時期の制御特性を示す図。
吸気弁の閉時期の制御特性を示す図。
【図18】第5の実施形態における圧縮着火機関を示す
システム構成図。
システム構成図。
【図19】第5の実施形態における制御内容を示すフロ
ーチャート。
ーチャート。
【図20】第5の実施形態における排気弁の閉時期及び
吸気弁の開時期マップを示す図。
吸気弁の開時期マップを示す図。
【図21】第5の実施形態における排気弁の閉時期及び
吸気弁の開時期の制御特性を示す図。
吸気弁の開時期の制御特性を示す図。
【図22】第6の実施形態における圧縮着火機関を示す
システム構成図。
システム構成図。
【図23】第6の実施形態における排気弁の閉時期及び
吸気弁の開閉時期の制御特性を示す図。
吸気弁の開閉時期の制御特性を示す図。
【図24】第6の実施形態における制御内容を示すフロ
ーチャート。
ーチャート。
【図25】第7の実施形態における圧縮着火機関を示す
システム構成図。
システム構成図。
【図26】第7の実施形態における排気タービン及びノ
ズルベーンを詳細に示す図。
ズルベーンを詳細に示す図。
【図27】第7の実施形態における制御内容を示すフロ
ーチャート。
ーチャート。
【図28】第7の実施形態におけるノズルベーンの開度
マップを示す図。
マップを示す図。
【図29】第8の実施形態における圧縮着火機関を示す
システム構成図。
システム構成図。
【図30】第8の実施形態における制御内容を示すフロ
ーチャート。
ーチャート。
1…圧縮着火機関 2…吸気管 3…排気管 4…吸気絞り弁 5…排気絞り弁 6…コントロールユニット 7…回転数センサ 8…排気温度センサ 9…アクセル開度センサ 10〜13…可変動弁機構 15…排気ターボチャージャ 21…ノズルベーン
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02B 37/00 302 F02B 37/00 302F 3G092 302A 3G301 37/24 37/12 302Z 37/12 302 F02D 9/04 D F02D 9/04 C 41/04 360E 41/04 360 360F 370 370 43/00 301K 43/00 301 301R 301Z F02M 25/07 510B F02M 25/07 510 570D 570 570J 570P F02B 37/12 301Q Fターム(参考) 3G005 DA02 EA15 EA16 GA04 GB24 HA09 HA12 JA03 JA06 JA16 JA28 JA39 JB02 3G018 AA11 AB09 BA01 BA38 CA11 DA34 EA02 EA03 EA11 EA13 EA31 EA32 EA35 FA01 FA07 GA08 GA09 GA18 3G062 AA01 AA05 AA10 BA06 BA09 GA04 GA05 GA06 GA09 3G065 AA01 AA09 AA10 CA12 CA14 DA04 EA09 EA12 FA07 GA08 GA10 GA46 3G084 AA01 BA05 BA07 BA19 BA23 CA03 CA09 DA10 DA39 EA11 EB08 FA10 FA27 FA33 3G092 AA02 AA11 AA18 DA08 DA09 DA10 DB03 DC03 DC12 DG08 EA09 FA14 FA17 GA05 GA17 HD01Z HE01Z HF08Z 3G301 HA02 HA11 HA19 JA25 JA37 KA08 KA24 LA00 LA03 LA07 LC03 NC02 NE17 NE19 PD11Z PE01Z PF03Z
Claims (11)
- 【請求項1】圧縮開始時の筒内圧を低下させる筒内圧低
下手段と、圧縮開始時の筒内温度を上昇させる筒内温度
上昇手段とを備え、所定運転領域で前記筒内圧低下手段
及び筒内温度上昇手段を同時に動作させることを特徴と
する圧縮着火機関。 - 【請求項2】前記所定運転領域が低回転低負荷領域であ
ることを特徴とする請求項1記載の圧縮着火機関。 - 【請求項3】前記筒内圧低下手段及び筒内温度上昇手段
が、機関負荷及び機関回転速度に応じて、筒内圧を低下
させる操作量及び筒内温度を上昇させる操作量をそれぞ
れ決定することを特徴とする請求項1又は2記載の圧縮
着火機関。 - 【請求項4】前記筒内温度上昇手段が、排気行程終了時
における筒内の残留ガス量を増大させることで、圧縮開
始時の筒内温度を上昇させることを特徴とする請求項1
〜3のいずれか1つに記載の圧縮着火機関。 - 【請求項5】前記筒内温度上昇手段が、排気管に介装さ
れた絞り弁を絞ることで、排気行程終了時における筒内
の残留ガス量を増大させることを特徴とする請求項4記
載の圧縮着火機関。 - 【請求項6】前記筒内温度上昇手段が、排気弁の閉時期
を早めることで、排気行程終了時における筒内の残留ガ
ス量を増大させることを特徴とする請求項4記載の圧縮
着火機関。 - 【請求項7】前記筒内温度上昇手段が、排気弁の閉時期
を遅延させ、かつ、吸気弁の開時期を遅延させること
で、排気行程終了時における筒内の残留ガス量を増大さ
せることを特徴とする請求項4記載の圧縮着火機関。 - 【請求項8】前記筒内温度上昇手段が、排気管に備えら
れた排気タービンへ排気を導くノズルの流路面積を絞る
ことで、排気行程終了時における筒内の残留ガス量を増
大させることを特徴とする請求項4記載の圧縮着火機
関。 - 【請求項9】前記筒内圧低下手段が、吸気管に介装され
た絞り弁を絞ることで、圧縮開始時の筒内圧を低下させ
ることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載
の圧縮着火機関。 - 【請求項10】前記筒内圧低下手段が、吸気弁の閉時期
を変化させることで、圧縮開始時の筒内圧を低下させる
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の
圧縮着火機関。 - 【請求項11】排気温度が限界最高温度以下でかつ限界
最低温度以上になるように、前記筒内温度上昇手段又は
前記筒内圧低下手段の操作量を補正する補正制御手段を
設けたことを特徴とする請求項3〜10のいずれか1つ
に記載の圧縮着火機関。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000155291A JP2001336433A (ja) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | 圧縮着火機関 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000155291A JP2001336433A (ja) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | 圧縮着火機関 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001336433A true JP2001336433A (ja) | 2001-12-07 |
Family
ID=18660259
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000155291A Pending JP2001336433A (ja) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | 圧縮着火機関 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001336433A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2840015A1 (fr) * | 2002-05-23 | 2003-11-28 | Renault Sa | Procede de controle de la combustion d'un moteur a combustion interne de type a allumage par compression et dispositif de commande pour la mise en oeuvre d'un tel procede |
WO2005085610A1 (ja) * | 2004-03-04 | 2005-09-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 電動機付過給機の制御装置 |
EP1582708A3 (en) * | 2004-03-30 | 2007-04-04 | Isuzu Motors, Ltd. | Device for purifying the exhaust gases of diesel engines |
JP2008101486A (ja) * | 2006-10-17 | 2008-05-01 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
-
2000
- 2000-05-25 JP JP2000155291A patent/JP2001336433A/ja active Pending
Cited By (6)
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US7530229B2 (en) | 2004-03-04 | 2009-05-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for supercharger with electric motor |
EP1582708A3 (en) * | 2004-03-30 | 2007-04-04 | Isuzu Motors, Ltd. | Device for purifying the exhaust gases of diesel engines |
US7316107B2 (en) | 2004-03-30 | 2008-01-08 | Isuzu Motors Limited | Device for purifying the exhaust gases of diesel engines |
JP2008101486A (ja) * | 2006-10-17 | 2008-05-01 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
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