JP4877209B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
圧縮空気を利用してエンジンを駆動すれば燃料消費量を抑制でき、排気性能の悪化も抑制できる。例えば、特許文献1では走行中や減速中にタンクへ圧縮空気を回収し、エンジン効率の低下する運転領域で圧縮空気を利用した走行を行うことで上記の実現を狙っている。その実現手段として吸気バルブ、排気バルブ、圧縮空気流制御バルブを油圧アクチュエータにより駆動する可変動弁機構を用いている。
しかしながら可変動弁機構のコストが高いこと、信頼性が不十分であることを鑑みると、従来の固定カムで実現することが重要である。従来の固定カムでは任意にバルブ開閉を制御できないので、圧縮空気駆動から燃焼によるエンジン駆動へ切り替る際、吸入空気量をスロットルで制御しなければならない。その場合負圧発達に遅れを生じてしまい、切替時に燃焼トルクの不足又は失火により急減速が生じることや、遅れを考慮して燃料噴射量を増やすことで燃焼トルクの急増により急加速やショックが生じるといった運転性の問題があった。また。それらの問題を解決しようと圧縮空気駆動モード中から吸入空気量を制御しようとすると、その分ポンピングロスが増加してしまい、圧縮空気駆動モード中の効率が低下するという問題があった。 However, in view of the high cost of the variable valve mechanism and insufficient reliability, it is important to realize it with a conventional fixed cam. Since the conventional fixed cam cannot arbitrarily control the valve opening / closing, the intake air amount must be controlled by the throttle when switching from the compressed air drive to the engine drive by combustion. In that case, there will be a delay in the development of negative pressure and sudden deceleration will occur due to lack of combustion torque or misfire at the time of switching, or sudden acceleration or shock will occur due to a sudden increase in combustion torque by increasing the fuel injection amount in consideration of the delay. There was a problem of drivability. Also. In order to solve these problems, if the intake air amount is controlled from the compressed air drive mode, the pumping loss increases accordingly, and the efficiency during the compressed air drive mode is reduced.
また、従来の固定カムとスロットルの構成ではなく、吸気弁のバルブリフト量や開閉時期を可変可能な可変動弁機構を使用して吸入空気量を制御する場合でも、可変動弁機構の作動応答遅れにより吸入空気量を制御できない可能性があり、同じく上記問題があった。 Even when the intake air amount is controlled using a variable valve mechanism that can change the valve lift amount and opening / closing timing of the intake valve, instead of the conventional fixed cam and throttle configuration, the response of the variable valve mechanism There was a possibility that the intake air amount could not be controlled due to the delay, and there was the same problem as above.
そこで、本発明に係る内燃機関の制御装置は、吸排気弁以外で筒内への空気の流入を制御する制御弁と、前記制御弁と連通した圧縮空気を貯蔵するためのタンクと、前記タンク内の状態を測定するタンク内状態測定手段と、吸気弁を通じて筒内へ吸入させる空気量を決定する目標吸入空気量決定手段と、吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、を備え、燃焼により駆動する燃焼駆動モードと前記制御弁から圧縮空気を筒内へ流入させて駆動する圧縮空気駆動モードとを運転条件に応じて切り替えるモード切替手段と、圧縮空気駆動モード中に前記制御弁から筒内に流入させる空気量を決定する目標流入空気量決定手段と、前記制御弁を少なくとも膨張行程において開閉させることにより、筒内に流入させる空気量を制御する流入空気量制御手段と、前記圧縮空気駆動モード中において前記吸入空気量制御手段の制御量変更を実施する制御量変更決定手段と、を有することを特徴としている。 Therefore, the control device for an internal combustion engine according to the present invention includes a control valve for controlling the inflow of air into the cylinder other than the intake and exhaust valves, a tank for storing compressed air communicating with the control valve, and the tank A tank internal state measuring means for measuring the internal state, a target intake air amount determining means for determining the amount of air to be sucked into the cylinder through the intake valve, and an intake air amount control means for controlling the intake air amount, Mode switching means for switching between a combustion drive mode driven by combustion and a compressed air drive mode driven by flowing compressed air from the control valve into the cylinder according to operating conditions; and from the control valve during the compressed air drive mode Target inflow air amount determining means for determining the amount of air flowing into the cylinder, and inflow air amount for controlling the amount of air flowing into the cylinder by opening and closing the control valve at least in the expansion stroke And control means, is characterized by and a control amount change determining means for performing control amount change of the intake air amount control means in said air-driven mode in.
本発明によれば、運転条件に応じて吸入空気量の制御量変更条件を変更するので、圧縮空気駆動モードから燃焼駆動モードによるエンジン走行に切り替えても、要求されるエンジン負荷に応じた吸入空気量となるので、エンジントルク過不足や失火を抑制でき、また切替以前の圧縮空気駆動モード中のポンプロス増加を抑制できる。 According to the present invention, since the control amount change condition of the intake air amount is changed according to the operating condition, the intake air according to the required engine load is switched even if the engine travel is switched from the compressed air drive mode to the combustion drive mode. Therefore, excessive engine torque and misfire can be suppressed, and an increase in pump loss during the compressed air drive mode before switching can be suppressed.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態の概略を模式的に示した説明図であって、通常の車両用のエンジンに、圧縮空気を貯蔵する圧縮空気貯蔵タンクと、圧縮空気の筒内への流入を制御する制御弁(後述する圧縮空気制御弁に相当)が付加された構成となっている。圧縮空気貯蔵タンクは、一定容量で貯蔵する定容タンク又は一定圧力で貯蔵する定圧タンク等とする。また、上記制御弁は、吸気弁以外で筒内への空気の流入を制御するものである。 FIG. 1 is an explanatory view schematically showing an outline of an embodiment of the present invention, in a normal vehicle engine, a compressed air storage tank for storing compressed air, and a compressed air into a cylinder. A control valve (corresponding to a compressed air control valve described later) for controlling inflow is added. The compressed air storage tank is a constant volume tank that stores at a constant capacity or a constant pressure tank that stores at a constant pressure. The control valve controls the inflow of air into the cylinder other than the intake valve.
上記制御弁や上記エンジンを制御するECM(エンジンコントロールモジュール)には、エンジン回転速度、車速、アクセル開度、スロットル開度、吸入空気量、圧縮空気貯蔵タンクのタンク圧、クランク角度等が、それぞれ対応するセンサ出力より求められて入力されている。これら各種センサからセンサ信号は、ECU内の運転条件検出手段に入力されている。そして、ECMは、これら各種センサ等からの情報を用いて上記制御弁や上記エンジンを制御している。 The control valve and the ECM (engine control module) for controlling the engine have engine rotation speed, vehicle speed, accelerator opening, throttle opening, intake air amount, compressed air storage tank pressure, crank angle, etc., respectively. The input is obtained from the corresponding sensor output. Sensor signals from these various sensors are input to operating condition detection means in the ECU. The ECM controls the control valve and the engine using information from these various sensors.
ECMは、モード切り換え手段、制御量変更決定手段、目標吸入空気量決定手段、目標流入空気量決定手段、吸入空気量制御手段及び流入空気量制御手段を有している。 The ECM has mode switching means, control amount change determination means, target intake air amount determination means, target inflow air amount determination means, intake air amount control means, and inflow air amount control means.
モード切り換え手段は、燃焼により駆動する燃焼駆動モードと上記制御弁から圧縮空気を筒内へ流入させて駆動する圧縮空気駆動モードとを運転条件(例えば、エンジン回転速度とエンジン負荷としての吸入空気量と圧縮空気貯蔵タンクのタンク圧)に応じて切り替える。制御量変更決定手段は、運転条件(例えばエンジン回転速度とエンジン負荷としての吸入空気量と圧縮空気貯蔵タンクのタンク圧)とモード切り換え手段からの制御信号(駆動モード信号)に基づいた制御量変更信号を目標吸入空気量決定手段及び目標流入空気量決定手段に出力する。目標吸入空気量決定手段は運転条件(例えば、アクセル開度とエンジン回転数)及び制御量変更信号に基づいて、目標吸入空気量を算出する算出する。目標流入空気量決定手段は運転条件(例えば、エンジン回転速度とエンジン負荷としての吸入空気量)及び制御量変更信号に基づいて、目標流入空気量を算出する。吸入空気量制御手段は、目標吸入空気量決定手段で算出された目標吸入空気量が筒内に供給されるようにスロットル開度を制御する。流入空気量制御手段は、目標流入空気量決定手段で算出された目標流入空気量が筒内に供給されるように制御弁の開閉時期を制御する。 The mode switching means operates between a combustion drive mode driven by combustion and a compressed air drive mode driven by flowing compressed air from the control valve into the cylinder (for example, engine speed and intake air amount as engine load). And the pressure of the compressed air storage tank). The control amount change determining means changes the control amount based on operating conditions (for example, engine speed, intake air amount as engine load and tank pressure of the compressed air storage tank) and a control signal (drive mode signal) from the mode switching means. A signal is output to the target intake air amount determining means and the target inflow air amount determining means. The target intake air amount determination means calculates the target intake air amount based on the operating conditions (for example, the accelerator opening and the engine speed) and the control amount change signal. The target inflow air amount determining means calculates the target inflow air amount based on the operating conditions (for example, the engine speed and the intake air amount as the engine load) and the control amount change signal. The intake air amount control means controls the throttle opening so that the target intake air amount calculated by the target intake air amount determination means is supplied into the cylinder. The inflow air amount control means controls the opening / closing timing of the control valve so that the target inflow air amount calculated by the target inflow air amount determination means is supplied into the cylinder.
さらに、制御量変更決定手段は、図2に示すように、圧縮空気駆動モード中において圧縮空気駆動モードで駆動できる残り時間(圧縮空気駆動残時間)を算出する圧縮空気駆動残時間算出手段と、圧縮空気駆動モード中において燃焼駆動モードでのエンジン負荷に応じた目標吸入空気量に到達するまでの時間(目標空気量到達時間)を算出する目標空気量到達時間算出手段と、圧縮空気駆動残時間及び目標空気量到達時間に基づいた制御量変更信号を出力する制御量変更実施判定手段と、を有している。 Further, as shown in FIG. 2, the control amount change determining means includes a compressed air drive remaining time calculating means for calculating a remaining time (compressed air drive remaining time) that can be driven in the compressed air drive mode during the compressed air drive mode; A target air amount arrival time calculating means for calculating a time required to reach a target intake air amount corresponding to an engine load in the combustion drive mode during the compressed air drive mode (target air amount arrival time); and a remaining compressed air drive time And a control amount change execution determining means for outputting a control amount change signal based on the target air amount arrival time.
図3は、本発明の第1実施形態におけるエンジン1の概略構成を示す説明図であって、火花点火式ガソリン機関からなるエンジン1は、吸気弁2と排気弁3とを有し、その吸気弁2側の動弁機構は、吸気カムシャフト4の吸気カム4aにより吸気弁2を駆動する直動型のものであり、そのバルブリフト特性は、常に一定である。排気弁3側の動弁機構は、排気カムシャフト5の排気カム5aにより排気弁3を駆動する直動型のものであり、そのバルブリフト特性は、常に一定である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the
シリンダ6には、ピストン7が摺動可能に配置されている。そして、シリンダブロック上面に固定されたシリンダヘッドとピストン7との間に燃焼室8が形成されている。
A piston 7 is slidably disposed in the cylinder 6. A
この燃焼室8天井面中心部に、接続通路9の一端が接続されている。接続通路9は、その他端に圧縮空気貯蔵タンク10に接続されている。また、接続通路9には、圧縮空気流量制御弁13が介装されている。圧縮空気貯蔵タンク10の内部圧力は、図示せぬ圧力センサによって検知されている。
One end of a connection passage 9 is connected to the center of the ceiling surface of the
そして、燃焼室8と接続通路10との接続部分には、アクチュエータ12によって開閉駆動する圧縮空気制御弁11が配置されている。アクチュエータ12の駆動方式は、油圧式であっても電磁式であってもよい。
A compressed
この圧縮空気制御弁11は、所定の運転状態における圧縮行程において、内燃機関の筒内であるシリンダ6内で生成された圧縮空気を圧縮空気貯蔵タンク10へ吐出し、圧縮空気駆動モード中における膨張行程において、圧縮空気貯蔵タンク10内の圧縮空気を筒内に吐出することが可能なものである。尚、圧縮空気制御弁11が開弁する際には、圧縮空気流量制御弁13も開弁するよう制御されている。また、圧縮空気制御弁11が閉弁する際には、圧縮空気流量制御弁13も閉弁するよう制御されている。
The compressed
ここで、圧縮空気制御弁11の駆動機構としては、カムの位相を変化させてバルブリフトの中心角を変化させるものや、異なるカムプロフィールを持つ複数のカムの使用を切り替えて用いる等のいわゆる可変動弁機構を適用することも可能である。
Here, as a driving mechanism of the compressed
また、各気筒の吸気ポートに向かって各気筒毎に燃料を噴射供給するように燃料噴射弁14が配設されている。尚、本発明はシリンダ内に燃料を直接噴射する直接噴射式のガソリンエンジンに適用することも可能である。
Further, a
この吸気ポートには、ブランチ通路15がそれぞれ接続され、かつこの複数のブランチ通路15の上流端が、コレクタ16に接続されている。コレクタ16の一端には、吸気入口通路17が接続されており、この吸気入口通路17に、スロットル弁18が設けられている。このスロットル弁18は、電気モータからなるアクチュエータ(図示せず)を備え、ECMから与えられる制御信号によって、その開度が制御される。また、スロットル弁18の上流には、エアクリーナ19が設けられている。
A
また、上述した実施形態において、吸気弁2の動弁機構や排気弁3の動弁機構に、カムの位相を変化させてバルブリフトの中心角を変化させるものや、異なるカムプロフィールを持つ複数のカムの使用を切り替えて用いる等のいわゆる可変動弁機構を適用することも可能である。
In the above-described embodiment, the valve mechanism of the
より具体的には、図4に示すような可変動弁機構50を、吸気弁2の動弁機構や排気弁3の動弁機構に適用可能である。説明の便宜上、吸気弁2の動弁機構に図4に示す可変動弁機構50が適用された場合について以下に説明する。
More specifically, the
上記の吸気弁2側の可変動弁機構50は、例えば特開2002−89341号公報等によって公知のものであり、吸気弁2のリフト・作動角を連続的に可変制御するリフト・作動角可変機構51と、そのリフトの中心角の位相(クランクシャフトに対する位相)を連続的に進角もしくは遅角させる位相可変機構52と、が組み合わされて構成されている。
The
このようにリフト・作動角可変機構51と位相可変機構52とを組み合わせた可変動弁機構によれば、吸気弁開時期および吸気弁閉時期の双方をそれぞれ独立して任意に制御することが可能であり、また同時に、低負荷域ではリフト量(最大リフト量)を小さくすることで、負荷に応じた吸入空気量に制限することができる。尚、リフト量がある程度大きな領域では、シリンダ内に流入する空気量が主に吸気弁2の開閉時期によって定まるのに対し、リフト量が十分に小さい状態では、主にリフト量によって空気量が定まる。
Thus, according to the variable valve mechanism that combines the lift / operating
リフト・作動角可変機構51の概要を説明すると、このリフト・作動角可変機構51は、シリンダヘッドに回転自在に支持され、かつクランクシャフトに連動して回転する中空状の駆動軸53と、この駆動軸53に固定された偏心カム55と、駆動軸53の上方位置において平行に配置された回転自在な制御軸56と、この制御軸56の偏心カム部57に揺動自在に支持されたロッカアーム58と、各吸気弁2上端のタペット59に当接する揺動カム60と、を備えている。偏心カム55とロッカアーム58とはリンクアーム61によって連係されており、ロッカアーム58と揺動カム60とは、リンク部材62によって連係されている。リンクアーム61は、その環状部61aが偏心カム55の外周面に回転可能に嵌合している。またリンクアーム61の延長部61bがロッカアーム58の一端部に連係しており、該ロッカアーム58の他端部に、リンク部材62の上端部が連係している。偏心カム部57は、制御軸56の軸心から偏心しており、従って、制御軸56の角度位置に応じてロッカアーム58の揺動中心は変化する。
The outline of the lift / operating
揺動カム60は、駆動軸53の外周に嵌合して回転自在に支持されており、側方へ延びた端部に、リンク部材62の下端部が連係している。この揺動カム60の下面には、駆動軸53と同心状の円弧をなす基円面と、該基円面から上記端部へと所定の曲線を描いて延びるカム面と、が連続して形成されている。上記基円面は、リフト量が0となる区間であり、揺動カム60が揺動して上記カム面がタペット59に接触すると、徐々にリフトしていくことになる。
The
制御軸56は、一端部に設けられた例えば電動モータからなるリフト・作動角制御用アクチュエータ65によって、その回転位置が制御されている。
The rotation position of the
このアクチュエータ65により例えば偏心カム部57が上方位置にあると、ロッカアーム58は全体として上方へ位置し、揺動カム60の上記端部が相対的に上方へ引き上げられた状態となる。つまり、揺動カム60の初期位置は、そのカム面がタペット59から離れる方向に傾く。従って、駆動軸53の回転に伴って揺動カム60が揺動した際に、上記基円面が長くタペット59に接触し続け、上記カム面がタペット59に接触する期間は短い。従って、リフト量が全体として小さくなり、かつその開時期から閉時期までの角度範囲つまり作動角も縮小する。
For example, when the
逆に、偏心カム部57が下方へ位置しているとすると、ロッカアーム58は全体として下方へ位置し、揺動カム60の上記端部が相対的に下方へ押し下げられた状態となる。つまり、揺動カム60の初期位置は、そのカム面がタペット59に近付く方向に傾く。従って、駆動軸53の回転に伴って揺動カム60が揺動した際に、リフト量が大きく得られ、かつその作動角も拡大する。
On the other hand, if the
上記の偏心カム部57の初期位置は連続的に変化させ得るので、これに伴って、バルブリフト特性は、図5に示すように、連続的に変化する。つまり、リフトならびに作動角を、両者同時に、連続的に拡大,縮小させることができる。
Since the initial position of the
次に、位相可変機構52は、駆動軸53の前端部に設けられたスプロケット71と、このスプロケット71と駆動軸53とを、所定の角度範囲内において相対的に回転させる位相制御用油圧アクチュエータ72と、から構成されている。スプロケット71は、図示せぬタイミングチェーンもしくはタイミングベルトを介して、クランクシャフトに連動している。従って、位相制御用油圧アクチュエータ72への油圧制御によって、スプロケット71と駆動軸53とが相対的に回転し、リフト中心角が遅進する。つまり、リフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角する。
Next, the
図6は、圧縮空気によりエンジン1を駆動する方法の概略を示した説明図である。図6(a)は、吸排気弁2、3を固定カムにより駆動し、圧縮空気制御弁11をアクチュエータ12により駆動する場合のバルブ開閉タイミングを示している。圧縮空気制御弁11は、膨張行程にて開弁するよう制御され、膨張行程にて圧縮空気が筒内に吐出される。図6(b)は、圧縮空気によりエンジン1を駆動する際のクランク角に対する筒内圧を示している。圧縮空気制御弁11が開弁し圧縮空気が筒内に吐出されることにより、筒内圧力が上昇する。図6(c)は、圧縮空気によりエンジン1を駆動する際のP−V線図である。図6(c)において、斜線に示すように膨張行程にて筒内圧が圧縮空気により上昇することでピストン7を押し下げる力を得て、それが駆動力となる。つまり、圧縮空気の吐出により筒内圧が上昇する分、駆動力が増大する。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an outline of a method of driving the
図7は本発明の参考例を示すものであって、圧縮空気駆動モード中によるエンジン走行から燃焼によりエンジン走行する燃焼駆動モードへ切り替る際の各パラメータの特性を示すタイミングチャートである。図7(a)のように圧縮空気駆動モードから燃焼駆動モードに切り替える際、要求エンジン負荷(エンジントルク)に応じた吸入空気量をスロットルにて実現すると負圧発達に遅れが生じる。或いは上記のような可変動弁機構によって吸気弁2のバルブ閉じタイミングを変更して空気量を制御しようとしても作動応答遅れなどで目標の吸入空気量を制御できない場合がある。この場合、燃焼トルクが不足したり失火して急減速が生じたり、或いはそれを防ぐために燃料噴射量を増加することで燃焼トルクが急増し、吸加速やショックなどが生じてしまう場合がある。尚、BMEPはエンジンが発生するトルクの平均有効圧である。また、図7(b)のように、圧縮空気駆動モード中においてエンジントルクに応じて吸入空気量を制御する場合、ポンプロスの増加に伴い圧縮空気の流入量がその分増えて、燃費向上効果が低下してしまう。換言すれば、図7(b)のように、圧縮空気駆動モードと燃焼駆動モードの切り替えを考えて圧縮空気駆動モード時にも燃焼駆動モード時に要求される吸入空気量とすると、ポンプロスの増加により、IMEPが増加する。
FIG. 7 shows a reference example of the present invention, and is a timing chart showing characteristics of each parameter when switching from the engine running in the compressed air drive mode to the combustion drive mode in which the engine runs by combustion. When switching from the compressed air drive mode to the combustion drive mode as shown in FIG. 7A, if the intake air amount corresponding to the required engine load (engine torque) is realized by the throttle, the negative pressure development is delayed. Alternatively, even if an attempt is made to control the air amount by changing the valve closing timing of the
図8は、本発明の第1実施形態において、圧縮空気駆動モード中によるエンジン走行から燃焼によりエンジン走行する燃焼駆動モードへ切り替る際の各パラメータの特性を示すタイミングチャートである。 FIG. 8 is a timing chart showing characteristics of each parameter when switching from the engine running in the compressed air drive mode to the combustion drive mode in which the engine runs by combustion in the first embodiment of the present invention.
本発明の第1実施形態においては、圧縮空気駆動モードから燃焼駆動モードへの切り替わりに先だって、吸入空気量を切替後の目標の吸入空気量に向けて制御しつつ、切替前のポンプロス増加を抑制するために、吸入空気量を制御するのに必要な時間を推定する。そして制御量変更条件としてモード切替前に推定した最適な時間内で吸入空気量を制御する(燃焼駆動モード時の吸入空気量に向けて制御する)ことで切替前のポンプロス増加の抑制を実現可能としている。尚、制御量変更条件として時間ではなくサイクル数を取り扱っても同様の効果を得られる。すなわち、吸入空気量を制御するのに必要なサイクル数を推定し、制御量変更条件として切替前に推定した最適なサイクル数内で吸入空気量を制御しても、切替前のポンプロス増加の抑制を実現可能である。尚、図8中におけるIMEPは、エンジンを駆動するトルクの平均有効圧である。従って、このIMEPにはエンジンを駆動する際のエンジンフリクション(機械摩擦、ポンピングロス等)が含まれている。 In the first embodiment of the present invention, prior to switching from the compressed air drive mode to the combustion drive mode, the intake air amount is controlled toward the target intake air amount after switching, and an increase in pump loss before switching is suppressed. In order to achieve this, the time required to control the intake air amount is estimated. And, by controlling the intake air amount within the optimal time estimated before the mode change as the control amount change condition (control toward the intake air amount in the combustion drive mode), it is possible to suppress the increase in pump loss before the change It is said. It should be noted that the same effect can be obtained by handling the number of cycles instead of time as the control amount changing condition. In other words, even if the number of cycles required to control the intake air amount is estimated and the intake air amount is controlled within the optimum number of cycles estimated before switching as the control amount change condition, the increase in pump loss before switching is suppressed. Is feasible. Note that IMEP in FIG. 8 is an average effective pressure of torque for driving the engine. Therefore, this IMEP includes engine friction (mechanical friction, pumping loss, etc.) when the engine is driven.
図9に本発明の第1実施形態における制御量変更条件の判定に関するフローチャートを示す。 FIG. 9 shows a flowchart relating to determination of the control amount change condition in the first embodiment of the present invention.
S101では、エンジン回転、アクセル開度、圧縮空気貯蔵タンク10のタンク圧を読み込む。
In S101, the engine rotation, the accelerator opening, and the tank pressure of the compressed
S102では、圧縮空気貯蔵タンク10内の圧縮空気を膨張行程において筒内吐出する圧縮空気駆動モードであるか否かを判定し、圧縮空気駆動モードであればS103へ進み、圧縮空気駆動モードでなければ今回のルーチンを終了する。
In S102, it is determined whether or not it is a compressed air drive mode in which compressed air in the compressed
S103では、アクセル開度及びエンジン回転速度より燃焼によるエンジン走行時(燃焼駆動モード時)に要求される吸入空気量を算出し、圧縮空気駆動モード時の吸入空気量から燃焼駆動モード時に要求される吸入空気量に達するまでの目標空気量到達時間を推定し、さらに要求エンジントルクと圧縮空気貯蔵タンク10のタンク圧から圧縮空気駆動モードを維持可能な時間である圧縮空気駆動残時間を推定する。これらは各々と相関のあるパラメータを用いているので、精度良く推定が可能である。
In S103, the amount of intake air required when the engine is running due to combustion (in the combustion drive mode) is calculated from the accelerator opening and the engine speed, and is required in the combustion drive mode from the intake air amount in the compressed air drive mode. The target air amount arrival time until the intake air amount is reached is estimated, and the remaining compressed air drive time that is the time during which the compressed air drive mode can be maintained is estimated from the required engine torque and the tank pressure of the compressed
S104では、圧縮空気駆動残時間が目標空気量到達時間以下となったら制御量変更条件を満たすと判定してS105へ進み、そうでない場合は今回のルーチンを終了する。 In S104, if the remaining compressed air drive time is equal to or less than the target air amount arrival time, it is determined that the control amount change condition is satisfied, and the process proceeds to S105. Otherwise, the current routine is terminated.
ここで、圧縮空気駆動残時間が目標空気量到達時間を下回らない範囲で、その差が所定値(推定誤差を考慮した幅として所定値)以下となったら制御量変更条件を満たすと判定してS105へ進み、そうでない場合は今回のルーチンを終了するようにしてもよい。 Here, if the remaining compressed air drive time is not less than the target air amount arrival time and the difference is equal to or less than a predetermined value (a predetermined value as a width considering the estimation error), it is determined that the control amount change condition is satisfied. The process proceeds to S105, and if not, the current routine may be terminated.
すなわち、目標空気量到達時間は吸入空気量を、圧縮空気駆動残時間は圧縮空気貯蔵タンク10のタンク圧を、それぞれ正確に算出できない可能性を考慮して、圧縮空気駆動残時間が目標空気量到達時間以下(圧縮空気駆動残時間−目標空気量到達時間≦0)となったらではなく、推定誤差を考慮した幅として所定値を設け、圧縮空気駆動残時間が目標空気量到達時間を下回らない範囲でその差が所定値以下(圧縮空気駆動残時間−目標空気量到達時間≦所定値)となった場合に、制御量変更条件を満たすと判定するようにしてもよい。尚、図9におけるS104は、圧縮空気駆動残時間−目標空気量到達時間≦所定値における所定値を0とした場合を示すものである。
That is, the remaining compressed air drive time is the target air amount in consideration of the possibility that the target air amount arrival time cannot be accurately calculated for the intake air amount, and the compressed air drive remaining time is the tank pressure of the compressed
そして、S105では、要求される吸入空気量(燃焼駆動モード時の要求吸入空気量)の制御を開始する。 In S105, control of the required intake air amount (required intake air amount in the combustion drive mode) is started.
図10は、吸入空気量、目標空気量到達時間、圧縮空気駆動残時間の算出に用いる特性図をしている。スロットルにて吸入空気量を調節する場合、スロットルの作動応答遅れ時間は予めMAPに折り込むことで、簡易的に推定することができる。ここでの吸入空気量は運転条件、例えばエンジン回転速度とアクセル開度により決まる、燃焼駆動モード中に要求される吸入空気量のことである。この第1実施形態においては、エンジン負荷としてこの吸入空気量を代用している。 FIG. 10 is a characteristic diagram used for calculating the intake air amount, the target air amount arrival time, and the compressed air drive remaining time. When the intake air amount is adjusted by the throttle, the throttle operation response delay time can be simply estimated by folding the throttle into the MAP in advance. The intake air amount here is the intake air amount required during the combustion drive mode, which is determined by operating conditions, for example, the engine speed and the accelerator opening. In the first embodiment, this intake air amount is substituted for the engine load.
このような第1実施形態においては、切替時のエンジントルク過不足等による急加減速を抑制でき、また切替以前の圧縮空気駆動モード中のポンプロス増加を抑制できる。 In such a first embodiment, rapid acceleration / deceleration due to excessive or insufficient engine torque at the time of switching can be suppressed, and an increase in pump loss during the compressed air drive mode before switching can be suppressed.
尚、図9、図10においては圧縮空気貯蔵タンク10を定容タンクとしている。したがって、圧縮空気貯蔵タンク10として、例えば定圧タンクを用いる場合、タンク圧ではなくタンク容量に応じて各パラメータを算出することで同様の効果を得られる。また、アクセル開度ではなくスロットル開度を用いてもよく、この場合には、アクセル開度ではなくスロットル開度に応じて各パラメータを算出することで同様の効果を得られる。
9 and 10, the compressed
そして、図9のS103において、圧縮空気駆動残時間及び目標空気量到達時間の代えて圧縮空気駆動残サイクル及び目標空気量到達サイクルを算出し、圧縮空気駆動残サイクルと目標空気量到達サイクルとを比較することで、制御量変更条件を満たしているか否かを判定するようにしてもよい。 Then, in S103 of FIG. 9, the compressed air drive remaining cycle and the target air amount arrival cycle are calculated instead of the compressed air drive remaining time and the target air amount arrival time, and the compressed air drive remaining cycle and the target air amount arrival cycle are calculated. By comparing, it may be determined whether the control amount changing condition is satisfied.
また、上述した第1実施形態において、目標空気量到達時間を、エンジントルクとエンジン回転速度から算出することも可能である。例えば、図11(a)に示すように、アクセル開度とエンジン回転速度とからエンジントルクを算出し、エンジントルクからIMEP(圧縮空気にてエンジンを駆動するためのトルクの平均有効圧)を算出し、図11(b)に示すように、IMEPとエンジン回転速度から目標空気到達時間を算出することも可能である。エンジン回転速度に対してエンジンフリクション等を予めMAPで求めておくことでIMEPを簡易な構成で算出できる。 In the first embodiment described above, the target air amount arrival time can also be calculated from the engine torque and the engine speed. For example, as shown in FIG. 11A, the engine torque is calculated from the accelerator opening and the engine rotation speed, and IMEP (average effective pressure of torque for driving the engine with compressed air) is calculated from the engine torque. Then, as shown in FIG. 11B, the target air arrival time can also be calculated from IMEP and the engine speed. IMEP can be calculated with a simple configuration by obtaining the engine friction and the like with respect to the engine speed in advance by MAP.
次に、本発明の第2実施形態について説明する。この第2実施形態は、上述した第1実施形態に対して制御量変更条件が異なるものである。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment is different from the first embodiment described above in the control amount change condition.
制御量変更条件を満たしたら吸入空気量を調節するため、目標吸入空気量に対して負圧が発達するほどポンプロスは増加する。よって圧縮空気駆動モード中のエンジンを駆動するトルクは増加し、圧縮空気の流入量が増える。そして、圧縮空気貯蔵タンク10のタンク圧の減少率は大きくなる。尚、圧縮空気貯蔵タンク10が定圧タンクの場合は、ポンプロス増加によりタンク容量の減少率が大きくなる。
In order to adjust the intake air amount when the control amount changing condition is satisfied, the pump loss increases as the negative pressure develops with respect to the target intake air amount. Therefore, the torque for driving the engine in the compressed air drive mode increases, and the amount of compressed air flowing in increases. And the decreasing rate of the tank pressure of the compressed
そこで、この第2実施形態においては、制御量変更条件を満たしてから切替までに増加するポンプロスを考慮することでさらに精度良く圧縮空気残時間を推定する
図12は、本発明の第2実施形態における制御量変更条件の判定に関するフローチャートである。
Therefore, in the second embodiment, the remaining compressed air time is estimated with higher accuracy by considering the pump loss that increases from the satisfaction of the control amount change condition to the switching. FIG. 12 shows the second embodiment of the present invention. It is a flowchart regarding determination of the control amount change condition in FIG.
S201では、エンジン回転、アクセル開度、圧縮空気貯蔵タンク10のタンク圧を読み込む。
In S201, the engine rotation, the accelerator opening, and the tank pressure of the compressed
S202では、圧縮空気貯蔵タンク10内の圧縮空気を膨張行程において筒内吐出する圧縮空気駆動モードであるか否かを判定し、圧縮空気駆動モードであればS203へ進み、圧縮空気駆動モードでなければ今回のルーチンを終了する。
In S202, it is determined whether or not it is a compressed air driving mode in which the compressed air in the compressed
S203では、アクセル開度及びエンジン回転速度より燃焼によるエンジン走行時(燃焼駆動モード時)に要求される吸入空気量を算出し、圧縮空気駆動モード時の吸入空気量から燃焼駆動モード時に要求される吸入空気量に達するまでの目標空気量到達時間を推定し、要求エンジントルクと圧縮空気貯蔵タンク10のタンク圧から圧縮空気駆動モードを維持可能な時間である圧縮空気駆動残時間を推定する。そして、さらに制御量変更条件を満たしてから切替までに増加するIMEP(ΔIMEP)を吸入空気量とエンジン回転数から算出し、このΔIMEPと圧縮空気貯蔵タンク10のタンク圧から圧縮空気駆動残時間補正値を算出する。
In S203, the amount of intake air required when the engine is running due to combustion (in the combustion drive mode) is calculated from the accelerator opening and the engine speed, and required in the combustion drive mode from the amount of intake air in the compressed air drive mode. The target air amount arrival time until the intake air amount is reached is estimated, and the remaining compressed air drive time, which is the time during which the compressed air drive mode can be maintained, is estimated from the required engine torque and the tank pressure of the compressed
S204では、圧縮空気駆動残時間から圧縮空気駆動残時間補正値を減じたもの第2圧縮空気駆動残時間とする。 In S204, the second compressed air driving remaining time is obtained by subtracting the compressed air driving remaining time correction value from the compressed air remaining driving time.
S205では、第2圧縮空気駆動残時間が目標空気量到達時間を下回らない範囲でその差が最小となったら制御量変更条件を満たすと判定してS206へ進み、そうでない場合は今回のルーチンを終了する。 In S205, if the difference becomes the minimum within the range where the second remaining compressed air drive time is not less than the target air amount arrival time, it is determined that the control amount change condition is satisfied, and the process proceeds to S206. finish.
そして、S206では、要求される吸入空気量(燃焼駆動モード時の要求吸入空気量)の制御を開始する。 In S206, control of the required intake air amount (required intake air amount in the combustion drive mode) is started.
図13は、ΔIMEP及び圧縮空気駆動残時間補正値の算出に用いる特性図を示している。 FIG. 13 is a characteristic diagram used to calculate ΔIMEP and the compressed air drive remaining time correction value.
このような第2実施形態においては、図13(a)に示すように、制御量変更条件を満たしてから切替までに増加するIMEP(ΔIMEP)を、ポンプロスと相関のある要求吸入空気量とエンジン回転速度を用いて推定する。そして、図13(b)に示すように、このΔIMEPと圧縮空気貯蔵タンク10のタンク圧から圧縮空気駆動残時間補正値を算出する。この圧縮空気駆動残時間補正値で圧縮空気駆動残時間を補正して第2圧縮空気駆動残時間とすることで、圧縮空気にて駆動可能な時間を精度良く推定できる。
In such a second embodiment, as shown in FIG. 13 (a), IMEP (ΔIMEP), which increases from the satisfaction of the control amount change condition to the switching, is changed from the required intake air amount correlated with the pump loss to the engine. Estimate using rotational speed. Then, as shown in FIG. 13 (b), the compressed air drive remaining time correction value is calculated from this ΔIMEP and the tank pressure of the compressed
尚、この第2実施形態においても、上述した第1実施形態と同様に、圧縮空気貯蔵タンク10として定圧タンクを用いたり、アクセル開度ではなくスロットル開度を用いて各パラメータを算出するようにしてもよい。
In the second embodiment, as in the first embodiment, each parameter is calculated using a constant pressure tank as the compressed
また、図12のS203において、圧縮空気駆動残時間、目標空気量到達時間及び圧縮空気駆動残時間補正値に代えて圧縮空気駆動残サイクル及び目標空気量到達サイクル及び圧縮空気駆動残サイクル補正値を算出し、S204で圧縮空気駆動残サイクルから圧縮空気駆動残サイクル補正値を減じて第2圧縮空気駆動残サイクルを算出し、第2圧縮空気駆動残サイクルと目標空気量到達サイクルとを比較することで、制御量変更条件を満たしているか否かを判定するようにしてもよい。 In S203 of FIG. 12, instead of the compressed air drive remaining time, the target air amount arrival time, and the compressed air drive remaining time correction value, the compressed air drive remaining cycle, the target air amount arrival cycle, and the compressed air drive remaining cycle correction value are set. In step S204, the second compressed air drive remaining cycle is calculated by subtracting the compressed air drive remaining cycle correction value from the compressed air driven remaining cycle, and the second compressed air driven remaining cycle is compared with the target air amount reaching cycle. Thus, it may be determined whether or not the control amount changing condition is satisfied.
次に、本発明の第3実施形態について説明する。この第3実施形態は、上述した第1実施形態に対して制御量変更条件が異なるものである。 Next, a third embodiment of the present invention will be described. The third embodiment is different from the first embodiment described above in the control amount change condition.
図14に本発明の第3実施形態における制御量変更条件の判定に関するフローチャートを示す。 FIG. 14 shows a flowchart relating to determination of the control amount change condition in the third embodiment of the present invention.
S301では、エンジン回転、アクセル開度、圧縮空気貯蔵タンク10のタンク圧を読み込む。
In S301, the engine rotation, the accelerator opening, and the tank pressure of the compressed
S302では、圧縮空気貯蔵タンク10内の圧縮空気を膨張行程において筒内吐出する圧縮空気駆動モードであるか否かを判定し、圧縮空気駆動モードであればS303へ進み、圧縮空気駆動モードでなければ今回のルーチンを終了する。
In S302, it is determined whether or not it is a compressed air drive mode in which compressed air in the compressed
S303では、アクセル開度及びエンジン回転速度より燃焼によるエンジン走行時(燃焼駆動モード時)に要求される吸入空気量を算出し、圧縮空気駆動モード時の吸入空気量から燃焼駆動モード時に要求される吸入空気量に達するまでの目標空気量到達時間を推定する。また、目標空気量到達時間と圧縮空気貯蔵タンク10内のタンク圧から補正切替IMEPを算出する。
In S303, the intake air amount required when the engine is driven by combustion (in the combustion drive mode) is calculated from the accelerator opening and the engine speed, and is required in the combustion drive mode from the intake air amount in the compressed air drive mode. Estimate the target air amount arrival time until the intake air amount is reached. Further, the correction switching IMEP is calculated from the target air amount arrival time and the tank pressure in the compressed
さらに、要求エンジントルクに対して、圧縮空気貯蔵タンク10のタンク圧に応じて圧縮空気駆動モードが可能であるか、発生可能なエンジントルク(切替IMEP)を推定する。すなわち、アクセル開度とエンジン回転速度とから算出されたエンジントルクからIMEP(圧縮空気にてエンジンを駆動するためのトルクの平均有効圧)を算出し、このIMEPと圧縮空気貯蔵タンク10内のタンク圧から切替IMEPを算出する。
Further, the engine torque (switching IMEP) that can be generated is estimated whether the compressed air drive mode is possible in accordance with the tank pressure of the compressed
S304では、切替IMEPから補正切替IMEPを減じて補正後切替IMEPを算出する。 In S304, the corrected switching IMEP is calculated by subtracting the corrected switching IMEP from the switching IMEP.
S305では、補正後切替IMEPと要求されるIMEP(要求エンジントルク時のIMEP、つまり圧縮空気駆動モード中におけるIMEP)を比較し、補正後切替IMEPが要求されるIMEP以上であれば、制御量変更条件を満たすと判定してS105へ進み、そうでない場合は今回のルーチンを終了する。 In S305, the corrected IMEP and the required IMEP (IMEP at the required engine torque, that is, the IMEP in the compressed air drive mode) are compared. If the corrected IMEP is equal to or greater than the required IMEP, the control amount is changed. It is determined that the condition is satisfied, and the process proceeds to S105. Otherwise, the current routine is terminated.
図15は、補正切替IMEP及び補正後切替IMEPの算出に用いる特性図を示している。補正切替IMEPは、図15(a)に示すように、圧縮空気駆動時間と相関のある圧縮空気貯蔵タンク10のタンク圧と目標空気量到達時間を用いるため精度良く推定できる。また、図15(b)に示すように、圧縮空気貯蔵タンク10のタンク圧に応じた切替IMEPに対して補正を行うため、制御量変更条件を考慮した補正後切替IMEPを精度良く推定できる。
FIG. 15 is a characteristic diagram used for calculation of the correction switching IMEP and the post-correction switching IMEP. As shown in FIG. 15A, the correction switching IMEP can be accurately estimated because the tank pressure of the compressed
このような第3実施形態においても、上述した第1実施形態と同様に、切替時のエンジントルク過不足等による急加減速を抑制でき、また切替以前の圧縮空気駆動モード中のポンプロス増加を抑制できる。 In the third embodiment as well, similar to the first embodiment described above, rapid acceleration / deceleration due to excessive or insufficient engine torque at the time of switching can be suppressed, and increase in pump loss during the compressed air drive mode before switching is suppressed. it can.
尚、この第3実施形態においても、上述した第1実施形態と同様に、圧縮空気貯蔵タンク10として定圧タンクを用いたり、アクセル開度ではなくスロットル開度を用いて各パラメータを算出するようにしてもよい。
In the third embodiment, as in the first embodiment described above, each parameter is calculated using a constant pressure tank as the compressed
また、図14のS303において、目標空気量到達時間に代えて目標空気量到達サイクルを算出し、目標空気量到達サイクルと圧縮空気貯蔵タンク10のタンク圧とから補正切替IMEPを算出することも可能である。
In S303 of FIG. 14, it is also possible to calculate the target air amount reaching cycle instead of the target air amount reaching time, and calculate the correction switching IMEP from the target air amount reaching cycle and the tank pressure of the compressed
上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。 The technical idea of the present invention that can be grasped from the above embodiment will be listed together with the effects thereof.
(1) 内燃機関の制御装置は、吸排気弁以外で筒内への空気の流入を制御する制御弁と、前記制御弁と連通した圧縮空気を貯蔵するためのタンクと、前記タンク内の状態を測定するタンク内状態測定手段と、吸気弁を通じて筒内へ吸入させる空気量を決定する目標吸入空気量決定手段と、吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、を備え、燃焼により駆動する燃焼駆動モードと前記制御弁から圧縮空気を筒内へ流入させて駆動する圧縮空気駆動モードとを運転条件に応じて切り替えるモード切替手段と、圧縮空気駆動モード中に前記制御弁から筒内に流入させる空気量を決定する目標流入空気量決定手段と、前記制御弁を少なくとも膨張行程において開閉させることにより、筒内に流入させる空気量を制御する流入空気量制御手段と、前記圧縮空気駆動モード中において前記吸入空気量制御手段の制御量変更を実施する制御量変更決定手段と、を有する。これによって、運転条件に応じて吸入空気量の制御量変更条件を変更するので、圧縮空気駆動モードから燃焼駆動モードによるエンジン走行に切り替えても、要求されるエンジン負荷に応じた吸入空気量となるので、エンジントルク過不足や失火を抑制でき、また切替以前の圧縮空気駆動モード中のポンプロス増加を抑制できる。 (1) A control device for an internal combustion engine includes a control valve for controlling the inflow of air into the cylinder other than the intake and exhaust valves, a tank for storing compressed air communicated with the control valve, and a state in the tank In-tank state measuring means for measuring the intake, target intake air amount determining means for determining the amount of air sucked into the cylinder through the intake valve, and intake air amount control means for controlling the intake air amount, and driven by combustion Mode switching means for switching between a combustion drive mode to be performed and a compressed air drive mode to be driven by allowing compressed air to flow into the cylinder from the control valve, and from the control valve to the cylinder during the compressed air drive mode. Target inflow air amount determination means for determining the amount of air to be introduced; inflow air amount control means for controlling the amount of air that flows into the cylinder by opening and closing the control valve at least in the expansion stroke; In serial air driven mode in and a control amount change determining means for performing control amount change of the intake air amount control means. As a result, the control amount change condition for the intake air amount is changed according to the operating condition, so that the intake air amount corresponding to the required engine load is obtained even when the engine drive is switched from the compressed air drive mode to the combustion drive mode. As a result, excessive or insufficient engine torque and misfire can be suppressed, and an increase in pump loss during the compressed air drive mode before switching can be suppressed.
(2) 上記(1)に記載の内燃機関の制御装置は、具体的には、前記制御量変更決定を運転条件と前記タンク内の状態に応じて変更する。 (2) Specifically, the control device for an internal combustion engine according to the above (1) changes the control amount change determination according to operating conditions and the state in the tank.
(3) 上記(1)または(2)に記載の内燃機関の制御装置は、前記タンクと前記制御弁間で圧縮空気量を制御する圧縮空気量制御弁を備え、前記制御弁から筒内に流入させる目標流入空気量に応じて、前記圧縮空気量制御弁の開閉を制御する。これによって、圧縮空気駆動モード中に必要な目標流入空気量を予め圧縮空気流量制御弁により制御することで、制御弁は筒内へ流入させるタイミングのみ制御すればよく、圧縮空気を精度良く流入させることができる。 (3) The control device for an internal combustion engine according to the above (1) or (2) includes a compressed air amount control valve for controlling a compressed air amount between the tank and the control valve, and is provided in the cylinder from the control valve. The opening and closing of the compressed air amount control valve is controlled according to the target inflow air amount to be introduced. Thus, the target inflow air amount necessary during the compressed air drive mode is controlled in advance by the compressed air flow rate control valve, so that the control valve only needs to control the timing of inflow into the cylinder, and allows the compressed air to flow in accurately. be able to.
(4) 上記(1)〜(3)のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、前記制御量変更決定手段は、圧縮空気駆動モード中において圧縮空気駆動モードで駆動できる残り時間を算出する圧縮空気駆動残時間算出手段と、圧縮空気駆動モード中において燃焼駆動モードでのエンジン負荷に応じた目標吸入空気量に到達するまでの時間を算出する目標空気量到達時間算出手段と、前記制御量変更の実施を判定する制御量変更実施判定手段と、を備え、前記圧縮空気駆動モード中において、前記圧縮空気駆動残時間が前記目標空気量到達時間を下回らない範囲で、その差が所定値以下となったら前記制御量変更の実施と判定する。これによって、圧縮空気で駆動可能な時間が目標の吸入空気量に到達するまでの時間を下回らない範囲で所定値以下となるように制御量変更の実施を判定するので、制御量変更条件を満たしてからから切替までに圧縮空気にて駆動できなくなることを防ぎ、ポンプロス増加を最小限に抑制できる。 (4) In the control apparatus for an internal combustion engine according to any one of (1) to (3), the control amount change determining unit calculates a remaining time during which the engine can be driven in the compressed air drive mode during the compressed air drive mode. Compressed air drive remaining time calculating means, target air amount arrival time calculating means for calculating a time required to reach a target intake air amount corresponding to an engine load in the combustion drive mode during the compressed air drive mode, and the control amount Control amount change execution determination means for determining execution of change, and in the compressed air drive mode, the difference is less than or equal to a predetermined value within a range in which the remaining compressed air drive time does not fall below the target air amount arrival time When it becomes, it determines with implementation of the said control amount change. As a result, the execution of the control amount change is determined so that the time that can be driven with compressed air is less than the predetermined value within a range that does not fall below the time until the target intake air amount is reached. It can be prevented that it can not be driven by compressed air from the start to the next switching, and the increase in pump loss can be minimized.
(5) 上記(4)に記載の内燃機関の制御装置において、前記所定値は前記圧縮空気駆動残時間の推定精度及び前記目標空気量到達時間の推定精度に応じて決定する。これによって、制御量変更条件の算出精度に応じて所定値を設定するので、制御量変更条件の変更タイミングを最適に判定することが可能である。 (5) In the control apparatus for an internal combustion engine according to (4), the predetermined value is determined according to the estimation accuracy of the remaining compressed air drive time and the estimation accuracy of the target air amount arrival time. As a result, the predetermined value is set according to the calculation accuracy of the control amount change condition, so that the change timing of the control amount change condition can be optimally determined.
(6) 上記(4)に記載の内燃機関の制御装置において、前記圧縮空気駆動残時間は、前記圧縮空気駆動残時間の算出を実施する時刻から圧縮空気で駆動できる残り時間までに相当するサイクル数とする。これによって、タンク内状態と相関のあるパラメータを用いるので、精度良く推定することができる。 (6) In the control device for an internal combustion engine according to (4), the remaining compressed air drive time is a cycle corresponding to a remaining time that can be driven with compressed air from a time when the remaining compressed air drive time is calculated. It is a number. As a result, since a parameter having a correlation with the in-tank state is used, it can be estimated with high accuracy.
(7) 上記(4)に記載の内燃機関の制御装置において、前記目標空気量到達時間は、前記目標空気量到達時間の算出を実施する時刻から目標吸入空気量に到達する時間までに相当するサイクル数とする。これによって、負圧の発達と相関のあるパラメータを用いるので、精度良く推定することができる。 (7) In the control device for an internal combustion engine according to (4), the target air amount arrival time corresponds to a time from when the target air amount arrival time is calculated to a time when the target intake air amount is reached. The number of cycles. As a result, a parameter having a correlation with the development of the negative pressure is used, so that it can be estimated with high accuracy.
(8) 上記(4)〜(6)のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、前記圧縮空気駆動残時間は、タンク圧又はタンク容積と、エンジン負荷と、エンジン回転速度とに応じて設定する。これによって、圧縮空気駆動残時間と相関のあるパラメータを用いるので、上記時間を精度良く推定することができる。 (8) In the control device for an internal combustion engine according to any one of (4) to (6), the remaining compressed air drive time depends on a tank pressure or a tank volume, an engine load, and an engine speed. Set. As a result, since a parameter having a correlation with the remaining compressed air drive time is used, the time can be estimated with high accuracy.
(9) 上記(8)に記載の内燃機関の制御装置において、前記圧縮空気駆動残時間は、エンジン負荷が高いほど、或いはタンク圧が低いほど、或いはエンジン回転速度が高いほど、短い。これによって、エンジン負荷が高いほど、あるいはタンク圧が低いほど、或いはエンジン回転速度が高いほど、定容タンクではタンク圧が減少し、定圧タンクではタンク容量が減少するため、前記時間を短くすることで吸入空気量の制御量変更中に圧縮空気駆動ができなくなることを防ぐことができる。 (9) In the control device for an internal combustion engine according to (8), the compressed air drive remaining time is shorter as the engine load is higher, the tank pressure is lower, or the engine speed is higher. As a result, the higher the engine load, the lower the tank pressure, or the higher the engine speed, the lower the tank pressure in the constant volume tank and the lower the tank capacity in the constant pressure tank. Thus, it is possible to prevent the compressed air drive from being disabled while changing the control amount of the intake air amount.
(10) 上記(4)〜(7)のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、前記目標空気量到達時間は、要求吸入空気量又はエンジン負荷の少なくとも一つと、エンジン回転速度とに応じて設定する。これによって、目標空気量到達時間と相関のあるエンジン回転速度と、エンジン負荷、要求吸入空気量の少なくとも一つのパラメータを用いるので、上記時間を精度良く推定することができる。 (10) In the control apparatus for an internal combustion engine according to any one of (4) to (7), the target air amount arrival time depends on at least one of a required intake air amount or an engine load and an engine speed. To set. Accordingly, since at least one parameter of the engine rotation speed, the engine load, and the required intake air amount correlated with the target air amount arrival time is used, the time can be estimated with high accuracy.
(11) 上記(10)に記載の内燃機関の制御装置において、前記目標空気量到達時間はエンジン回転速度が高いほど、或いは要求吸入空気量が多い又はエンジン負荷が大きいほど、短い。これによって、エンジン回転速度が高いほど目標空気量への到達が早く、またエンジン負荷又や吸入空気量が大きいほどスロットル全開からの変化量は小さいので、目標空気量到達時間を短くすることで、吸入空気量の制御量変更中のポンプロスの増加を最小限に抑えることができる。 (11) In the control apparatus for an internal combustion engine according to (10), the target air amount arrival time is shorter as the engine rotational speed is higher, the required intake air amount is larger, or the engine load is larger. As a result, the higher the engine speed, the faster the target air amount is reached, and the larger the engine load or intake air amount, the smaller the amount of change from the throttle fully open, so by shortening the target air amount arrival time, An increase in pump loss during the change of the control amount of the intake air amount can be minimized.
(12) 上記(1)または(2)に記載の内燃機関の制御装置において、前記吸入空気量制御手段は、スロットル絞り開度、吸気弁閉弁時期、吸気弁リフト量の少なくともいずれか一つを制御する。これによって、制御量を調節することで目標吸入空気量の実現ができる。 (12) In the control apparatus for an internal combustion engine according to (1) or (2), the intake air amount control means is at least one of throttle throttle opening, intake valve closing timing, and intake valve lift amount. To control. Thus, the target intake air amount can be realized by adjusting the control amount.
(13) 上記(1)または(2)に記載の内燃機関の制御装置において、前記流入空気量制御手段は、電磁力又は油圧によるアクチュエータ駆動によるもの、カム駆動でカムの位相を変化させるもの、カム駆動で異なるプロフィールを持つ複数のカムの使用を切り替えるもの、固定作動するカム駆動のものの少なくともいずれか一つを用いる。これによって、制御量を調節することで目標となる筒内への流入空気量の実現ができる。 (13) In the control device for an internal combustion engine according to the above (1) or (2), the inflow air amount control means is based on actuator driving by electromagnetic force or hydraulic pressure, or changes the cam phase by cam driving. At least one of a cam drive that switches the use of a plurality of cams having different profiles and a cam drive that operates fixedly is used. As a result, by adjusting the control amount, the target inflow air amount into the cylinder can be realized.
(14) 上記(1)または(2)に記載の内燃機関の制御装置において、前記タンクは、一定容量で圧縮空気を貯蔵する定容タンクとする。これによって、定容タンクを用いることで貯蔵タンクを簡素化できる。 (14) In the control device for an internal combustion engine according to the above (1) or (2), the tank is a constant volume tank that stores compressed air at a constant capacity. Thus, the storage tank can be simplified by using a constant volume tank.
(15) 上記(1)、(2)または(14)のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、前記タンク内状態測定手段は、タンク内空気圧力とタンク内空気温度の少なくともいずれか一つを測定する。これによって、タンク内状態を表すパラメータを少なくとも一つ測定することで、精度良くタンク内状態を推定することができる。 (15) In the control device for an internal combustion engine according to any one of (1), (2), and (14), the tank internal state measuring means is at least one of tank internal air pressure and tank internal air temperature. Measure one. Accordingly, the in-tank state can be accurately estimated by measuring at least one parameter representing the in-tank state.
(16) 上記(1)または(2)に記載の内燃機関の制御装置において、前記タンクは、一定圧力で圧縮空気を貯蔵する定圧タンクとする。これによって、定圧タンクを用いることで流入空気量の制御性能が向上し、圧縮空気による駆動範囲を広げることができる。 (16) In the control device for an internal combustion engine according to (1) or (2), the tank is a constant pressure tank that stores compressed air at a constant pressure. Thereby, the control performance of the inflow air amount is improved by using the constant pressure tank, and the driving range by the compressed air can be expanded.
(17) 上記(1)、(2)または(16)のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、前記タンク内状態測定手段は、タンク内空気容量とタンク内空気温度の少なくともいずれか一つを測定する。これによって、タンク内状態を表すパラメータを少なくとも一つ測定することで、精度良くタンク内状態を推定することができる。 (17) In the control device for an internal combustion engine according to any one of (1), (2) and (16), the in-tank state measuring means is at least one of tank air capacity and tank air temperature. Measure one. Accordingly, the in-tank state can be accurately estimated by measuring at least one parameter representing the in-tank state.
1…エンジン
2…吸気弁
3…排気弁
9…接続通路
10…圧縮空気貯蔵タンク
11…圧縮空気制御弁
DESCRIPTION OF
Claims (17)
前記制御弁と連通した圧縮空気を貯蔵するためのタンクと、
前記タンク内の状態を測定するタンク内状態測定手段と、
吸気弁を通じて筒内へ吸入させる空気量を決定する目標吸入空気量決定手段と、
吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、を備えた内燃機関であって、
燃焼により駆動する燃焼駆動モードと前記制御弁から圧縮空気を筒内へ流入させて駆動する圧縮空気駆動モードとを運転条件に応じて切り替えるモード切替手段と、
圧縮空気駆動モード中に前記制御弁から筒内に流入させる空気量を決定する目標流入空気量決定手段と、
前記制御弁を少なくとも膨張行程において開閉させることにより、筒内に流入させる空気量を制御する流入空気量制御手段と、
前記圧縮空気駆動モード中において前記吸入空気量制御手段の制御量変更を実施する制御量変更決定手段と、を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control valve for controlling the inflow of air into the cylinder other than the intake and exhaust valves;
A tank for storing compressed air in communication with the control valve;
In-tank state measuring means for measuring the state in the tank;
Target intake air amount determination means for determining the amount of air to be sucked into the cylinder through the intake valve;
An intake air amount control means for controlling the intake air amount,
Mode switching means for switching between a combustion drive mode driven by combustion and a compressed air drive mode driven by flowing compressed air from the control valve into the cylinder according to operating conditions;
Target inflow air amount determining means for determining the amount of air that flows into the cylinder from the control valve during the compressed air drive mode;
Inflow air amount control means for controlling the amount of air flowing into the cylinder by opening and closing the control valve at least in the expansion stroke;
And a control amount change determining means for changing the control amount of the intake air amount control means during the compressed air drive mode.
前記制御弁から筒内に流入させる目標流入空気量に応じて、前記圧縮空気量制御弁の開閉を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。 A compressed air amount control valve for controlling the amount of compressed air between the tank and the control valve;
3. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein opening and closing of the compressed air amount control valve is controlled in accordance with a target inflow air amount that flows into the cylinder from the control valve.
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