JP2012255398A - Internal combustion engine control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばFFV(Flexible-Fuel Vehicle)等の車両に搭載される内燃機関の制御装置に関し、特に、アルコール燃料を用いる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 mounted on a vehicle such as an FFV (Flexible-Fuel Vehicle), and more particularly to a control device for an internal combustion engine using alcohol fuel.
従来技術として、例えば特許文献1(特開2009−257245号公報)に開示されているように、アルコール燃料を用いる内燃機関の制御装置が知られている。従来技術では、燃料中のアルコール濃度を検出する機能と、気筒間の空燃比のばらつき(A/Fインバランス)を検出する機能とを有している。 As a conventional technique, for example, as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-257245), a control device for an internal combustion engine using alcohol fuel is known. The prior art has a function of detecting the alcohol concentration in the fuel and a function of detecting variations in the air-fuel ratio (A / F imbalance) between the cylinders.
一般に、アルコール燃料を用いる内燃機関においては、例えば1気筒だけが他の気筒よりもリーンとなるA/Fインバランスが生じた場合に、リーン気筒と他気筒との間に生じるトルクの差がガソリンの使用時と比較して小さくなる傾向がある。この傾向は、燃料中のアルコール濃度が高い場合に顕著となる。このため、従来技術において、例えば機関回転数の変化(回転変動)に基いてA/Fインバランスを検出する場合には、アルコール燃料の使用によりA/Fインバランスの検出精度が低下し、排気エミッションが悪化するという問題がある。 In general, in an internal combustion engine using alcohol fuel, for example, when an A / F imbalance in which only one cylinder is leaner than other cylinders occurs, a difference in torque generated between the lean cylinders and the other cylinders is a gasoline difference. There is a tendency to become smaller than when using. This tendency becomes remarkable when the alcohol concentration in the fuel is high. For this reason, in the prior art, for example, when the A / F imbalance is detected based on a change (rotational fluctuation) in the engine speed, the detection accuracy of the A / F imbalance decreases due to the use of alcohol fuel, and the exhaust gas is exhausted. There is a problem of worsening emissions.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、燃料中のアルコール濃度が高い場合でも、気筒間のA/Fインバランスを高精度で安定的に検出することができ、排気エミッションを良好に保持することが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to stably and accurately maintain the A / F imbalance between cylinders even when the alcohol concentration in the fuel is high. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can detect the exhaust emission and can maintain the exhaust emission well.
第1の発明は、燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
機関回転数の回転変動に基いて複数気筒間のA/Fインバランスを検出するインバランス検出制御を実行するインバランス検出手段と、
前記インバランス検出制御の実行時に燃料中のアルコール濃度が所定値以上である場合に、燃料中のアルコール成分により各気筒のトルクが増加する分だけ当該トルクを低減させるトルク低減手段と、を備えることを特徴とする。
1st invention, the alcohol concentration detection means which detects the alcohol concentration in the fuel,
An imbalance detection means for executing imbalance detection control for detecting an A / F imbalance among a plurality of cylinders based on a rotational fluctuation of the engine speed;
Torque reduction means for reducing the torque by an amount corresponding to an increase in the torque of each cylinder due to the alcohol component in the fuel when the alcohol concentration in the fuel is equal to or higher than a predetermined value when the imbalance detection control is performed. It is characterized by.
第2の発明は、吸気バルブの開弁特性を可変に設定することが可能な可変動弁機構を備え、前記トルク低減手段は、前記可変動弁機構により前記吸気バルブの開弁特性を変更してトルクを低減させる構成としている。 The second invention includes a variable valve mechanism that can variably set the valve opening characteristic of the intake valve, and the torque reducing means changes the valve opening characteristic of the intake valve by the variable valve mechanism. The torque is reduced.
第3の発明は、吸気通路の少なくとも一部を開閉することにより筒内に吸気されるガスの流れを制御する吸気制御弁を備え、前記トルク低減手段は、前記吸気制御弁を開弁側に駆動してトルクを低減させる構成としている。 A third invention includes an intake control valve that controls a flow of gas sucked into the cylinder by opening and closing at least a part of the intake passage, and the torque reducing means opens the intake control valve to the valve opening side. It is configured to drive and reduce torque.
第4の発明によると、前記インバランス検出手段は、複数気筒のうち1気筒のみの空燃比がリーン側にずれるリーンインバランスを検出する構成としている。 According to a fourth aspect of the invention, the imbalance detection means detects a lean imbalance in which the air-fuel ratio of only one cylinder among the plurality of cylinders shifts to the lean side.
第1の発明によれば、トルク低減手段は、インバランス検出制御を行うときに燃料中のアルコール濃度が高い場合でも、高いアルコール濃度に応じて増加した分のトルクを低減し、トルク(回転変動)をガソリン使用時と同等のレベルに保持することができる。これにより、高濃度のアルコール燃料を用いた場合でも、A/Fインバランスの発生時と正常時とで回転変動の差分を十分に確保することができ、A/Fインバランスを高い精度で安定的に検出することができる。 According to the first invention, the torque reducing means reduces the torque increased in accordance with the high alcohol concentration even when the alcohol concentration in the fuel is high when performing imbalance detection control. ) Can be maintained at the same level as when using gasoline. As a result, even when high-concentration alcohol fuel is used, a sufficient difference in rotational fluctuation can be secured between when the A / F imbalance occurs and when it is normal, and the A / F imbalance can be stabilized with high accuracy. Can be detected automatically.
第2の発明によれば、トルク低減手段は、可変動弁機構を用いて吸気バルブの開弁特性を変更することにより、他の機構等を用いる場合と比較してトルクを速やかに低減し、高い応答性を得ることができる。 According to the second invention, the torque reducing means reduces the torque quickly compared to the case of using another mechanism or the like by changing the valve opening characteristic of the intake valve using the variable valve mechanism. High responsiveness can be obtained.
第3の発明によれば、トルク低減手段は、例えばスワールコントロールバルブや、タンブルコントロールバルブ等の吸気制御弁を開弁側に駆動して、トルクを低減することができる。これにより、比較的簡単な構造でトルクの低減を実現することができる。 According to the third invention, the torque reducing means can drive the intake control valve such as a swirl control valve or a tumble control valve to the valve opening side to reduce the torque. Thereby, torque reduction can be realized with a relatively simple structure.
第4の発明によれば、リーンインバランスの発生時には、空燃比がリーンとなることによる燃焼悪化と、アルコール濃度が高くなることによる燃焼改善とのバランスにより回転変動が増減する。このため、燃料中のアルコール濃度が高い場合には、リーンバランスの発生時と正常時とで回転変動の差分が小さくなるが、トルク低減手段を用いることによりリーンインバランスを正確に検出することができる。 According to the fourth aspect of the invention, when lean imbalance occurs, the rotational fluctuation increases or decreases due to the balance between combustion deterioration due to lean air-fuel ratio and combustion improvement due to high alcohol concentration. For this reason, when the alcohol concentration in the fuel is high, the difference in rotational fluctuation between the occurrence of lean balance and the normal time becomes small, but the lean imbalance can be accurately detected by using the torque reducing means. .
実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
以下、図1乃至図7を参照して、本発明の実施の形態1について説明する。図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、例えばFFV(Flexible Fuel Vehicle)等の車両に搭載される内燃機関として多気筒型のエンジン10を備えている。なお、図1は、エンジン10に搭載された複数気筒のうちの1気筒を例示したものであり、個々の気筒では、ガソリン及びアルコール燃料の使用が可能となっている。エンジン10の各気筒には、ピストン12により燃焼室14が形成されており、ピストン12はクランク軸16に連結されている。また、エンジン10は、各気筒に吸入空気を吸込む吸気通路18を備えており、吸気通路18には、吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ20が設けられている。
[Configuration of Embodiment 1]
Hereinafter,
一方、エンジン10は、各気筒の排気ガスが流通する排気通路22を備えており、その上流側は排気通路マニホールド24により構成されている。排気マニホールド24は、上流側が分岐して各気筒の排気ポートにそれぞれ接続され、下流側が合流している。また、排気通路22には、排気マニホールド24の下流側で排気ガスを浄化する触媒26が設けられている。また、エンジンの各気筒には、吸気ポート及び筒内にそれぞれ燃料を噴射する例えば2つの燃料噴射弁28,30と、混合気に点火する点火プラグ32と、吸気通路18を筒内に対して開閉する吸気バルブ34と、排気通路22を筒内に対して開閉する排気バルブ36とを備えている。なお、本発明では、必ずしも2つの燃料噴射弁28,30を備える必要はなく、少なくとも一方の燃料噴射弁が搭載されていればよい。
On the other hand, the
また、エンジン10は、吸気バルブ34の開弁特性を可変に設定する可変動弁機構38を備えている。可変動弁機構38は、例えば特開2008−45460号公報に記載されているような公知の構成を有し、それぞれ揺動可能に支持された2本のアームと、アクチュエータにより回転駆動される制御軸とを有している。各アームが連結された状態では、吸気バルブ用の駆動カムから一方のアームにカム力が入力されると、このカム力が他方のアームに伝達され、吸気バルブ34が開閉する。また、カム力に対する他方のカムの揺動量は、制御軸の回転角に応じて変化し、これに伴って吸気バルブ34の開弁特性(開閉タイミング及びリフト量)が変化するように構成されている。なお、本発明では、可変動弁機構38として、例えば特開2007−16710号公報に記載されている電磁駆動式の動弁機構等や、特開2000−87769号公報に号公報に記載されているVVT(Variable Valve Timing system)等を用いてもよい。
The
また、本実施の形態のシステムは、エンジンの制御に必要な各種のセンサからなるセンサ系統と、エンジンの運転状態を制御するECU(Engine Control Unit)50とを備えている。まず、センサ系統について述べると、クランク角センサ40は、クランク軸16の回転に同期した信号を出力するもので、エアフローセンサ42は、吸入空気量を検出する。また、空燃比センサ44は、排気空燃比を検出するもので、排気マニホールド24の合流部の下流側かつ触媒26の上流側となる位置で排気通路22に設けられている。また、アルコール濃度センサ46は、燃料中のアルコール濃度(エタノール濃度)を検出するもので、本実施の形態のアルコール濃度検出手段を構成している。センサ系統には、この他にも、エンジン冷却水の温度(エンジン水温)を検出する水温センサ、スロットルバルブ20の開度を検出するスロットルセンサ、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ等が含まれている。これらのセンサはECU50の入力側に接続されている。ECU50の出力側には、スロットルバルブ20、燃料噴射弁28,30、点火プラグ32、可変動弁機構38等のアクチュエータが接続されている。
The system of the present embodiment includes a sensor system including various sensors necessary for engine control, and an ECU (Engine Control Unit) 50 that controls the operating state of the engine. First, the sensor system will be described. The
そして、ECU50は、センサ系統により検出したエンジンの運転情報に基いて各アクチュエータを駆動し、運転制御を行う。具体的には、クランク角センサ40の出力に基いてエンジン回転数(機関回転数)とクランク角とを検出し、エアフローセンサ42により吸入空気量を検出する。また、エンジン回転数と吸入空気量とに基いて機関負荷(負荷率)を算出し、吸入空気量、負荷率、燃料中のアルコール濃度等に基いて燃料噴射量を算し、更にクランク角に基いて燃料噴射時期及び点火時期を決定する。そして、燃料噴射時期が到来した時点で燃料噴射弁28,30を駆動し、点火時期が到来した時点で点火プラグ32を駆動する。これにより、各気筒内で混合気を燃焼させ、エンジンを運転することができる。また、ECU50は、空燃比センサ44の出力等に基いて、排気空燃比が目標空燃比(例えば、理論空燃比)と一致するように燃料噴射量をフィードバック制御する空燃比制御を実行する。
Then, the
[実施の形態1の特徴]
一般に、空燃比制御中に気筒間のA/Fインバランスが発生すると、排気エミッションの悪化を招くことが知られている。ここで、A/Fインバランスとは、例えば燃料噴射弁の異常等により、少なくとも1つの気筒の空燃比が他気筒の空燃比に対して許容範囲を超えてずれた状態として定義される。図2は、A/Fインバランスの発生により排気エミッションが悪化する様子を示す説明図である。まず、図2(a)は、#1〜#4気筒を有する4気筒エンジンにおいて、各気筒の空燃比が14.7に揃った状態(正常時)を例示している。この図に示すように、空燃比センサ44は、各気筒の排気ガスが合流した位置で排気空燃比を検出するので、空燃比制御は、全気筒の空燃比の平均値(図中に示す例では、14.7)が目標空燃比となるように空燃比を制御することになる。
[Features of Embodiment 1]
In general, it is known that when A / F imbalance between cylinders occurs during air-fuel ratio control, exhaust emission is deteriorated. Here, the A / F imbalance is defined as a state in which the air-fuel ratio of at least one cylinder deviates beyond the allowable range with respect to the air-fuel ratio of other cylinders due to, for example, abnormality of the fuel injection valve. FIG. 2 is an explanatory diagram showing how exhaust emission deteriorates due to the occurrence of A / F imbalance. First, FIG. 2A illustrates a state where the air-fuel ratio of each cylinder is equal to 14.7 (normal time) in a four-cylinder
一方、図2(b)は、例えば1つの気筒(#1気筒)の空燃比が15.8にリーン化し、A/Fインバランスが発生した状態(異常時)を示している。なお、以下の説明では、このように1つの気筒の空燃比だけが許容範囲を超えてリーンとなるA/Fインバランスを「リーンインバランス」と称するものとする。図2(b)に示すように、リーンインバランスが発生した場合には、全体の空燃比の平均値が目標空燃比となるように空燃比制御が行われると、リーン化していない他の気筒の空燃比が目標空燃比よりもリッチ側(例えば14.0)に制御されるようになり、排気エミッションが悪化する。 On the other hand, FIG. 2B shows a state where the air-fuel ratio of one cylinder (# 1 cylinder) has become lean to 15.8 and an A / F imbalance has occurred (during an abnormality). In the following description, the A / F imbalance in which only the air-fuel ratio of one cylinder exceeds the allowable range and becomes lean will be referred to as “lean imbalance”. As shown in FIG. 2B, when lean imbalance occurs, if air-fuel ratio control is performed so that the average value of the overall air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio, the other cylinders that are not leaned The air-fuel ratio is controlled to a richer side (for example, 14.0) than the target air-fuel ratio, and exhaust emission deteriorates.
(インバランス検出制御)
上記現象を回避するために、本実施の形態では、以下に述べるインバランス検出制御を実行し、エンジンの回転変動(気筒間のトルクの差)に基いてA/Fインバランスを検出する。具体的に述べると、インバランス検出制御では、例えば各気筒の点火時期等に対応する所定のタイミングが到来する毎に、クランク角(または前記タイミング間の経過時間)を検出し、この検出結果に基いてエンジン回転数の時間的な変化である回転変動を定量的に算出する。一般に、回転変動とA/Fインバランスとの間には相関があるので、A/Fインバランスの発生は回転変動に基いて検出することができる。即ち、インバランス検出制御では、回転変動が許容範囲内に収まっている場合に、A/Fインバランスが発生してないと判定する。
(Imbalance detection control)
In order to avoid the above phenomenon, in the present embodiment, the imbalance detection control described below is executed, and the A / F imbalance is detected based on engine rotation fluctuation (torque difference between cylinders). Specifically, in the imbalance detection control, for example, every time a predetermined timing corresponding to the ignition timing of each cylinder arrives, the crank angle (or the elapsed time between the timings) is detected, and the detection result is Based on this, the rotational fluctuation, which is the temporal change in the engine speed, is quantitatively calculated. In general, since there is a correlation between the rotational fluctuation and the A / F imbalance, the occurrence of the A / F imbalance can be detected based on the rotational fluctuation. That is, in the imbalance detection control, when the rotation fluctuation is within the allowable range, it is determined that no A / F imbalance has occurred.
一方、回転変動が許容範囲を超えた場合には、何れかの気筒(異常気筒)の空燃比が他の気筒(正常気筒)と比較してずれることにより、A/Fインバランスが発生したと判定する。一例を挙げると、リーンインバランスが発生した場合には、異常気筒で発生するトルクだけが減少する。この結果、異常気筒のトルク発生タイミングにおいてエンジン回転数が低下し、回転変動が許容範囲を超えて増加することになるので、リーンインバランスを検出することができる。なお、インバランス検出制御は、例えばエンジンの暖機が完了して触媒26が活性化した後のアイドル運転中など、所定の実行条件が成立した状態(安定した運転状態)において実行される。
On the other hand, when the rotational fluctuation exceeds the allowable range, the A / F imbalance occurs because the air-fuel ratio of one of the cylinders (abnormal cylinders) deviates from that of the other cylinders (normal cylinders). judge. For example, when lean imbalance occurs, only the torque generated in the abnormal cylinder decreases. As a result, the engine rotational speed decreases at the torque generation timing of the abnormal cylinder, and the rotational fluctuation increases beyond the allowable range, so that the lean imbalance can be detected. The imbalance detection control is executed in a state where a predetermined execution condition is satisfied (stable operation state), for example, during idle operation after the engine warm-up is completed and the
ところで、アルコール燃料を用いる場合には、ガソリンの使用時と比較して回転変動の挙動が異なり、燃料中のアルコール濃度に応じて回転変動が変化する特性がある。図3は、燃料中のアルコール濃度と回転変動との関係を示す特性線図である。この特性線図は、暖気完了後のアイドル運転中に得られるものであり、下側(正常時)の特性線は、A/Fインバランスが発生していない場合の回転変動を示し、上側(異常時)の特性線は、リーンインバランスが発生した場合の回転変動を示している。また、図中の「基準」とは、燃料中のアルコール濃度が零(=ガソリン)の場合の回転変動を示している。 By the way, when alcohol fuel is used, the behavior of rotational fluctuation is different from that when gasoline is used, and the rotational fluctuation changes according to the alcohol concentration in the fuel. FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the alcohol concentration in the fuel and the rotational fluctuation. This characteristic diagram is obtained during idle operation after the completion of warm-up, and the lower (normal) characteristic line shows the rotational fluctuation when no A / F imbalance occurs, and the upper ( The characteristic line at the time of abnormality shows the rotation fluctuation when the lean imbalance occurs. Further, “reference” in the figure indicates rotational fluctuation when the alcohol concentration in the fuel is zero (= gasoline).
インバランス検出制御では、例えば回転変動が図3中に示す所定の異常判定値Aよりも小さい場合に、A/Fインバランスが発生していないと判定し、回転変動が異常判定値A以上となった場合には、リーンインバランスが発生したと判定する。ここで、異常判定値Aは、例えばガソリンの使用時にリーンインバランスが発生した場合の回転変動の最小値に応じて設定されている。また、リーンインバランスにより生じる回転変動(異常時の特性線)は、燃料中のアルコール濃度と共に変化する。しかし、アルコール濃度が所定値(図3中の上限判定値B)よりも低い場合には、正常時と異常時とで回転変動の差分が十分に大きくなり、リーンインバランスの発生時にのみ回転変動が異常判定値Aよりも大きくなるので、回転変動に基いてリーンインバランスを検出することができる。 In the imbalance detection control, for example, when the rotational fluctuation is smaller than the predetermined abnormality determination value A shown in FIG. 3, it is determined that the A / F imbalance has not occurred, and the rotational fluctuation is equal to or higher than the abnormality determination value A. If this happens, it is determined that lean imbalance has occurred. Here, the abnormality determination value A is set, for example, according to the minimum value of the rotational fluctuation when the lean imbalance occurs when using gasoline. Further, the rotational fluctuation (characteristic line at the time of abnormality) caused by the lean imbalance changes with the alcohol concentration in the fuel. However, when the alcohol concentration is lower than a predetermined value (upper limit determination value B in FIG. 3), the difference in rotational fluctuation between the normal time and the abnormal time becomes sufficiently large, and the rotational fluctuation occurs only when the lean imbalance occurs. Since it becomes larger than the abnormality determination value A, the lean imbalance can be detected based on the rotational fluctuation.
これに対し、燃料中のアルコール濃度が上限判定値B以上に高い場合には、図3に示すように、リーンインバランス発生時の回転変動が減少し、正常時と異常時とで回転変動の差分が小さくなる傾向がある。この場合には、リーンインバランス発生時の回転変動が異常判定値Aよりも減少したり、正常時と異常時の回転変動が判別し難い状態となるため、リーンインバランスの検出精度が低下する。この傾向は、空燃比がリーンとなることによる燃焼悪化と、アルコール濃度が高くなることによる燃焼改善とのバランスにより生じると考えられる。図4は、燃料中のアルコール濃度に対するトルクの感度を示す特性線図である。一般に、燃焼速度は、燃料中のアルコール濃度が高いほど速くなるので、トルクもアルコール濃度と共に増加するが、このトルクの増加傾向は、リーンインバランス率が高くなるほど鈍化する。このため、正常時のトルクと異常時のトルクとの差分は、図4に示すように、低アルコール濃度側でガソリン使用時よりも大きくなるが、高アルコール濃度側では、両者の差分が小さくなる傾向が生じる。 On the other hand, when the alcohol concentration in the fuel is higher than the upper limit determination value B, as shown in FIG. 3, the rotational fluctuation at the occurrence of lean imbalance decreases, and the difference in rotational fluctuation between normal and abnormal is reduced. Tends to be smaller. In this case, the rotational fluctuation at the time of occurrence of lean imbalance is less than the abnormality determination value A, or the rotational fluctuation at normal time and abnormal time is difficult to discriminate, so the detection accuracy of lean imbalance is lowered. This tendency is considered to be caused by a balance between combustion deterioration due to lean air-fuel ratio and combustion improvement due to high alcohol concentration. FIG. 4 is a characteristic diagram showing the sensitivity of torque to the alcohol concentration in the fuel. In general, the higher the alcohol concentration in the fuel, the higher the combustion speed, so the torque increases with the alcohol concentration. However, the increasing tendency of the torque becomes slower as the lean imbalance rate becomes higher. For this reason, as shown in FIG. 4, the difference between the torque at the normal time and the torque at the time of abnormality is larger than when using gasoline on the low alcohol concentration side, but the difference between the two is small on the high alcohol concentration side. A trend arises.
(トルク低減制御)
そこで、本実施の形態では、インバランス検出制御を実行するときに、燃料中のアルコール濃度と運転条件(エンジン水温、エンジン回転数、負荷率等)とに基いて燃焼速度を制御し、リーンインバランスにより生じる回転変動をガソリン使用時と同等のレベルに調整する。より具体的に述べると、インバランス検出制御の実行時に燃料中のアルコール濃度が上限判定値B以上である場合には、トルク低減制御を実行して各気筒のトルクを低減させる。この場合、トルク低減制御では、燃料中のアルコール濃度に応じてトルクが増加する分だけ当該トルクを低減し、実際に出力されるトルクがガソリン使用時のトルクと同等となるように制御する。
(Torque reduction control)
Therefore, in the present embodiment, when imbalance detection control is executed, the combustion speed is controlled based on the alcohol concentration in the fuel and the operating conditions (engine water temperature, engine speed, load factor, etc.), and lean imbalance is achieved. Rotational fluctuation caused by is adjusted to the same level as when using gasoline. More specifically, if the alcohol concentration in the fuel is equal to or higher than the upper limit determination value B when the imbalance detection control is executed, torque reduction control is executed to reduce the torque of each cylinder. In this case, in the torque reduction control, the torque is reduced by an amount corresponding to the increase in the torque according to the alcohol concentration in the fuel, and the torque that is actually output is controlled to be equivalent to the torque when using gasoline.
次に、トルク低減制御の具体例について説明する。図5は、筒内の空気流の乱れ(筒内乱れ)及び点火前の筒内温度と、燃焼速度との関係を示す特性線図である。前述のように、混合気の燃焼速度とトルクとの間には相関があるが、燃焼速度は、図5に示すように、筒内乱れや点火前の筒内温度に大きく影響される。燃焼速度の制御方法としては、例えば図6に示すように、可変動弁機構38を用いて吸気バルブ34の開弁特性(開閉タイミング、リフト量)を制御する方法がある。
Next, a specific example of torque reduction control will be described. FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the combustion speed and the turbulence in the cylinder (turbulence in the cylinder), the in-cylinder temperature before ignition, and the combustion speed. As described above, there is a correlation between the combustion speed of the air-fuel mixture and the torque, but the combustion speed is greatly influenced by in-cylinder turbulence and in-cylinder temperature before ignition, as shown in FIG. As a method for controlling the combustion speed, for example, as shown in FIG. 6, there is a method of controlling the valve opening characteristics (opening / closing timing, lift amount) of the
一例を挙げると、トルク低減制御では、吸気バルブの閉弁時期(IVC)を遅角する構成としてもよい。これにより、実圧縮比が低くなり、筒内温度(圧縮端温度)及び燃焼速度が低下するので、トルクを低減することができる。また、トルク低減制御では、吸気バルブのリフト量を増加させたり、吸気バルブの開弁時期(IVO)を進角する構成としてもよい。これにより、吸入空気の流速が低下し、筒内乱れが減少するので、トルクを低減することができる。このように、可変動弁機構38を用いて吸気バルブ34の開弁特性を変更することにより、吸気流制御弁等を用いる場合と比較してトルクを速やかに低減し、高い応答性を得ることができる。
For example, in the torque reduction control, the intake valve closing timing (IVC) may be retarded. As a result, the actual compression ratio is lowered, and the in-cylinder temperature (compression end temperature) and the combustion speed are reduced, so that the torque can be reduced. In the torque reduction control, the intake valve lift amount may be increased, or the intake valve opening timing (IVO) may be advanced. As a result, the flow velocity of the intake air is lowered and the in-cylinder turbulence is reduced, so that the torque can be reduced. In this way, by changing the valve opening characteristics of the
従って、トルク低減制御によれば、インバランス検出制御を行うときに燃料中のアルコール濃度が高い場合でも、高いアルコール濃度に応じて増加した分のトルクを低減し、トルク(回転変動)をガソリン使用時と同等のレベルに保持することができる。これにより、高濃度のアルコール燃料を用いた場合でも、リーンインバランスの発生時と正常時とで回転変動の差分を十分に確保することができ、リーンインバランスを高い精度で安定的に検出することができる。なお、上記トルク低減制御の実行時には、燃焼が緩慢となるために筒内から排出されるガスのエミッションが悪化する。しかし、トルク低減制御は、インバランス検出制御の実行時、即ち、触媒26が活性化した状態で実行されるので、触媒26の下流側では排気エミッションを良好に保持することができる。
Therefore, according to the torque reduction control, even if the alcohol concentration in the fuel is high when performing imbalance detection control, the torque corresponding to the increased alcohol concentration is reduced and the torque (rotational fluctuation) is used in gasoline. It can be held at the same level as time. As a result, even when high-concentration alcohol fuel is used, a sufficient difference in rotational fluctuation can be secured between when the lean imbalance occurs and when it is normal, and the lean imbalance can be detected stably with high accuracy. it can. Note that when the torque reduction control is executed, the combustion becomes slow, and the emission of gas discharged from the cylinder deteriorates. However, since the torque reduction control is executed when the imbalance detection control is executed, that is, in a state where the
[実施の形態1を実現するための具体的な処理]
次に、図7を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図7は、本発明の実施の形態1において、ECUにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。図7に示すルーチンでは、まず、ステップ100において、アルコール濃度センサ46の出力に基いて燃料中のアルコール濃度を取得する。
[Specific Processing for Realizing Embodiment 1]
Next, specific processing for realizing the above-described control will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart of control executed by the ECU in the first embodiment of the present invention. The routine shown in this figure is repeatedly executed during operation of the engine. In the routine shown in FIG. 7, first, in step 100, the alcohol concentration in the fuel is acquired based on the output of the
また、ステップ102では、インバランス検出制御を実行する所定の実行条件が成立したか否かを判定する。即ち、ステップ102では、エンジン水温が暖気完了後に対応する所定値以上であり、かつ、エンジン回転数が所定範囲内であり、かつ、空燃比制御の実行中であり、かつ、吸気系に還流される蒸発燃料の濃度(パージ濃度)が所定値以下であり、かつ、アイドル運転の実行条件が成立している場合に、エンジン回転が安定しているので、インバランス検出制御の実行条件が成立したものと判定する。そして、ステップ102の判定が成立した場合には、ステップ104において、前述のインバランス検出制御(リーンインバランスモニタ)を開始する。一方、ステップ102の判定が不成立の場合には、成立するまで待機する。
In
次に、ステップ106では、燃料中のアルコール濃度が上限判定値B以上であるか否を判定し、この判定が成立した場合には、ステップ108〜112においてトルク低減制御を実行する。具体的に述べると、ステップ108では、エンジンの運転状態、燃料中のアルコール濃度等に基いてIVC、IVO及び吸気バルブリフト量の要求値を算出し、ステップ110では、この算出結果に基いて可変動弁機構38のアクチュエータの制御目標値を決定する。そして、ステップ112では、可変動弁機構38のアクチュエータを駆動することにより、吸気バルブ34の開弁特性を変更し、各気筒のトルクがガソリン使用時と同等のレベルとなるようにトルクを低減させる。一方、ステップ106の判定が不成立の場合には、トルク低減制御が必要となるほど燃料中のアルコール濃度が高くないので、ステップ108〜112を実行せずに、ステップ114に移行する。
Next, in
次に、ステップ114では、インバランス検出制御により回転変動を検出し、ステップ116では、検出した回転変動が異常判定値Aよりも小さいか否かを判定する。この判定が成立した場合には、ステップ118において、リーンインバランスが発生していない正常な状態と判定し、ステップ120では、吸気バルブ34の開弁特性を変更前の状態に戻した後に、本ルーチンを終了して通常の制御に移行する。一方、ステップ116の判定が不成立の場合には、ステップ122において、リーンインバランスが発生した異常な状態と判定し、ステップ124では、MILの点灯等によりA/Fインバランスが発生したことを車両の運転者等に報知する。
Next, in
なお、前記実施の形態1では、図7中のステップ104,114,116が請求項1におけるインバランス検出手段の具体例を示し、ステップステップ106〜112が請求項1,2におけるトルク低減手段の具体例を示している。
In the first embodiment, steps 104, 114 and 116 in FIG. 7 show a specific example of the imbalance detecting means in
実施の形態2.
次に、図8乃至図10を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態1の可変動弁機構に代えて、吸気制御弁を用いることを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment is characterized in that an intake control valve is used in place of the variable valve mechanism of the first embodiment. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[実施の形態2の特徴]
本実施の形態では、トルクを低減するためのアクチュエータとして、吸気制御弁を用いる構成としている。吸気制御弁は、吸気通路18の少なくとも一部を開閉することにより、筒内に吸気されるガスの流れを制御するもので、筒内にスワール流を形成するスワールコントロールバルブ(SCV)や、筒内にタンブル流を形成するタンブルコントロールバルブ(TCV)等を含んでいる。本実施の形態では、吸気制御弁としてTCVを例に挙げて説明する。
[Features of Embodiment 2]
In the present embodiment, an intake control valve is used as an actuator for reducing torque. The intake control valve controls the flow of gas sucked into the cylinder by opening and closing at least a part of the
図8は、本発明の実施の形態2において、エンジンの吸気通路18に設けられたTCV60を示す断面図である。この図は、TCV60を吸気通路18の長さ方向に沿って破断している。また、図9は、吸気通路18をTCV60の位置で長さ方向と垂直に破断した断面図である。これらの図に示すように、TCV60は、吸気通路18の少なくとも一部を開閉する弁板により構成され、ECU50により駆動される。
FIG. 8 is a cross-sectional
次に、TCV60の動作について説明すると、まず、TCV60を閉弁側に駆動した場合には、図8及び図9中に実線で示すように、吸気通路18内の偏った位置に小さな開口部が形成される。そして、吸入空気は、この開口部を介して筒内に流入することにより筒内にタンブル流を形成する。この結果、タンブル流により筒内乱れが増加し、燃焼速度が向上するので、トルクを増加させることができる。一方、TCV60を開弁側に駆動した場合には、点線で示すように、吸気通路18の開口部が大きくなる。これにより、筒内のタンブル流が弱くなり、燃焼速度が低下するので、トルクを低減させることができる。
Next, the operation of the
そして、本実施の形態では、インバランス検出制御の実行時に燃料中のアルコール濃度が上限判定値B以上である場合に、トルク低減制御によりTCV60を開弁側に駆動してトルクを低減する。これにより、弁板等からなる比較的簡単な構造を用いて、前記実施の形態1とほぼ同様の作用効果を得ることができる。また、本実施の形態では、トルク低減制御によりSCVを開弁側に駆動して筒内のスワール流を弱くし、これによりトルクを低減する構成としてもよい。
In the present embodiment, when the alcohol concentration in the fuel is equal to or higher than the upper limit determination value B when the imbalance detection control is executed, the torque is reduced by driving the
[実施の形態2を実現するための具体的な処理]
次に、図10を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図10は、本発明の実施の形態2において、ECUにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、実施の形態1(図7)のステップ108,110,112,120を、ステップ208,210,212,220に置き換えたものであり、これらのステップについてのみ説明する。
[Specific Processing for Realizing Embodiment 2]
Next, specific processing for realizing the above-described control will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a flowchart of control executed by the ECU in the second embodiment of the present invention. The routine shown in this figure is obtained by replacing
まず、ステップ208では、エンジンの運転状態、燃料中のアルコール濃度等に基いてTCV60の要求開度を算出し、ステップ210では、この算出結果に基いてTCV60のアクチュエータの制御目標値を決定する。そして、ステップ212では、TCV60のアクチュエータを駆動することにより、TCV60のバルブ開度を変更し、各気筒のトルクがガソリン使用時と同等のレベルとなるようにトルクを低減させる。また、ステップ220では、TCV60のバルブ開度を変更前の状態に戻した後に、本ルーチンを終了して通常の制御に移行する。
First, in
なお、前記実施の形態2では、図10中のステップ104,114,116が請求項1におけるインバランス検出手段の具体例を示し、ステップ106,208〜212が請求項1,3におけるトルク低減手段の具体例を示している。
In the second embodiment, steps 104, 114 and 116 in FIG. 10 show a specific example of the imbalance detecting means in
また、前記実施の形態1,2では、アルコール濃度検出手段として、アルコール濃度センサ46を用いるものとしたが、本発明はこれに限らず、アルコール濃度検出手段として空燃比センサ44を採用し、空燃比センサ44の出力に基いてアルコール濃度を推定する構成としてもよい。
In the first and second embodiments, the
また、前記各実施の形態では、アルコール燃料としてエタノール燃料を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、エタノール以外の他のアルコール成分にも広く適用することができる。 In each of the above embodiments, the ethanol fuel is described as an example of the alcohol fuel. However, the present invention is not limited to this, and can be widely applied to other alcohol components other than ethanol.
10 エンジン
12 ピストン
14 燃焼室
16 クランク軸
18 吸気通路
20 スロットルバルブ
22 排気通路
24 排気マニホールド
26 触媒
28,30 燃料噴射弁
32 点火プラグ
34 吸気バルブ
36 排気バルブ
38 可変動弁機構
40 クランク角センサ
42 エアフローセンサ
44 空燃比センサ
46 アルコール濃度センサ(アルコール濃度検出手段)
50 ECU
60 タンブルコントロールバルブ(吸気制御弁)
DESCRIPTION OF
50 ECU
60 Tumble control valve (intake control valve)
Claims (4)
機関回転数の回転変動に基いて複数気筒間のA/Fインバランスを検出するインバランス検出制御を実行するインバランス検出手段と、
前記インバランス検出制御の実行時に燃料中のアルコール濃度が所定値以上である場合に、燃料中のアルコール成分により各気筒のトルクが増加する分だけ当該トルクを低減させるトルク低減手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 Alcohol concentration detection means for detecting the alcohol concentration in the fuel;
An imbalance detection means for executing imbalance detection control for detecting an A / F imbalance among a plurality of cylinders based on a rotational fluctuation of the engine speed;
Torque reduction means for reducing the torque by an amount corresponding to an increase in torque of each cylinder due to an alcohol component in the fuel when the alcohol concentration in the fuel is equal to or higher than a predetermined value when the imbalance detection control is performed;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記トルク低減手段は、前記可変動弁機構により前記吸気バルブの開弁特性を変更してトルクを低減させる構成としてなる請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 Equipped with a variable valve mechanism that can variably set the valve opening characteristics of the intake valve,
2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the torque reduction unit is configured to reduce a torque by changing a valve opening characteristic of the intake valve by the variable valve mechanism.
前記トルク低減手段は、前記吸気制御弁を開弁側に駆動してトルクを低減させる構成としてなる請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 An intake control valve for controlling the flow of gas sucked into the cylinder by opening and closing at least a part of the intake passage;
The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the torque reduction means is configured to reduce the torque by driving the intake control valve to a valve opening side.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011129349A JP2012255398A (en) | 2011-06-09 | 2011-06-09 | Internal combustion engine control device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2018105224A (en) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | トヨタ自動車株式会社 | Control device of internal combustion engine |
EP3767096A1 (en) * | 2019-07-17 | 2021-01-20 | Hyundai Motor Company | Device and method for controlling purge of vehicle |
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2011
- 2011-06-09 JP JP2011129349A patent/JP2012255398A/en not_active Withdrawn
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