JP7743752B2 - Engine control device and control method - Google Patents
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Description
特許法第30条第2項適用 令和3年9月28日 欧州においてマツダ車を取り扱う販売店にて販売を開始Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act applies. Sales will begin at dealerships that handle Mazda vehicles in Europe on September 28, 2021.
本発明は、吸気弁及び排気弁を備えたエンジンを制御する技術に関する。 The present invention relates to technology for controlling an engine equipped with intake and exhaust valves.
吸気弁とバルブシートとの間、もしくは排気弁とバルブシートとの間に、デポジットが付着する(噛み込む)ことがある。デポジットの付着は、吸気ポート又は排気ポートを通じて燃焼室から圧縮空気が漏れる圧縮漏れをもたらす。圧縮漏れは、燃焼室内の混合気が適切に燃焼しない(もしくは失火する)着火不良の原因となる。 Deposits can form (become stuck) between the intake valve and the valve seat, or between the exhaust valve and the valve seat. Deposits can cause compression leaks, in which compressed air leaks from the combustion chamber through the intake or exhaust port. Compression leaks can cause poor ignition, in which the air-fuel mixture in the combustion chamber does not burn properly (or misfires).
上述したデポジット付着への対策を施したエンジンとして、下記特許文献1のものが知られている。この特許文献1のエンジンでは、減速燃料カット中にデポジットの付着の有無が判定されるとともに、デポジットの付着が判定されると、吸気シャッターバルブの開度を増大させる等の制御が実行される。吸気シャッターバルブの開度増大は、燃焼室の圧力を上昇させる作用をもたらし、デポジットが押し潰される(除去される)可能性を高める。 An engine that incorporates the aforementioned measures to prevent deposit buildup is known as the one described in Patent Document 1 below. In this engine, the presence or absence of deposit buildup is determined during deceleration fuel cutoff, and if deposit buildup is determined, control is implemented such as increasing the opening of the intake shutter valve. Increasing the opening of the intake shutter valve has the effect of increasing the pressure in the combustion chamber, increasing the likelihood that deposits will be crushed (removed).
上述のとおり、特許文献1では、デポジットの付着判定及びその対策制御が、減速燃料カット中に限って行われる。言い換えると、エンジンの燃焼運転中、つまり燃焼室での混合気の燃焼を伴う運転中は、たとえデポジットの付着が起きても特に対策が行われない。このため、デポジット対策が遅れることが懸念される。すなわち、エンジンの燃焼運転中にデポジットが付着しても、その後に運転モードが減速燃料カットに移行するまでは対策が行われないので、デポジットに起因した圧縮漏れ及び着火不良がしばらく継続する可能性がある。特に、エンジンがアイドル状態もしくはこれに近い低回転状態にあるときにデポジットが付着すると、エンジンの回転慣性が低い状態で圧縮漏れ及び着火不良が起きることにより、エンジンがストールする(エンストが起きる)可能性がある。 As mentioned above, in Patent Document 1, deposit buildup determination and countermeasure control are only performed during deceleration fuel cutoff. In other words, no special countermeasures are taken even if deposits buildup occurs during engine combustion operation, i.e., operation involving the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber. This raises concerns that countermeasures for deposits may be delayed. In other words, even if deposits buildup during engine combustion operation, no countermeasures are taken until the operating mode subsequently transitions to deceleration fuel cutoff, meaning that compression leakage and misfires caused by the deposits may continue for some time. In particular, if deposits buildup when the engine is idling or at a low rotation speed close to idling, compression leakage and misfires may occur when the engine's rotational inertia is low, potentially causing the engine to stall (stalling).
そこで、エンジンの燃焼運転中にも何らかのデポジット対策を行うことが提案される。しかしながら、対策の内容によってはエンジンのエミッション性能又は燃費性能に影響が及び得るため、これらの影響を考慮した適切な対策を行うことが望まれる。 It is therefore proposed that some kind of deposit control measures be taken even while the engine is in combustion operation. However, depending on the content of the measures, this may affect the engine's emissions performance or fuel economy, so it is desirable to take appropriate measures that take these effects into consideration.
本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、エミッション性能又は燃費性能への影響を軽減しつつ速やかなデポジット対策を行うことが可能なエンジンの制御装置を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned circumstances, and aims to provide an engine control device that can quickly take measures against deposits while reducing the impact on emissions performance or fuel economy.
前記課題を解決するためのものとして、本発明の一局面に係るエンジンの制御装置は、燃焼室と、吸気ポートを介して前記燃焼室と接続された吸気通路と、排気ポートを介して前記燃焼室と接続された排気通路と、前記吸気ポート及び前記排気ポートを開閉する吸気弁及び排気弁と、前記吸気通路と前記排気通路とを接続するEGR通路とを備えたエンジンを制御する装置であって、前記燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記EGR通路に開閉可能に設けられたEGR弁と、前記エンジンから駆動力を得て仕事を行う補機と、前記エンジンの出力軸の回転数であるエンジン回転数を検出する回転検出部と、圧縮行程中に前記燃焼室から前記吸気ポート又は前記排気ポートを通じて空気が漏れる現象である圧縮漏れを検出する圧縮漏れ検出部と、前記燃料噴射弁、前記EGR弁、及び前記補機を制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記圧縮漏れ検出部により圧縮漏れが検出された場合に、前記補機の作動を制限する第1の制御を実行し、前記第1の制御の後、前記回転検出部により検出されたエンジン回転数が所定の閾値以下であることが確認された場合に、前記EGR弁の開度の低減と前記燃料噴射弁からの燃料噴射量の増大との少なくとも一方を伴う第2の制御を実行するものである。 In order to solve the above-mentioned problem, one aspect of the present invention provides an engine control device that controls an engine having a combustion chamber, an intake passage connected to the combustion chamber via an intake port, an exhaust passage connected to the combustion chamber via an exhaust port, an intake valve and an exhaust valve that open and close the intake port and the exhaust port, and an EGR passage that connects the intake passage and the exhaust passage, and that includes a fuel injection valve that injects fuel into the combustion chamber, an EGR valve that can be opened and closed in the EGR passage, an accessory that receives driving force from the engine to perform work, and a rotation detection unit that detects the engine speed, which is the rotation speed of the output shaft of the engine. The engine is equipped with a compression leak detection unit that detects compression leaks, which are air leaks from the combustion chamber through the intake port or the exhaust port during the compression stroke, and a controller that controls the fuel injection valve, the EGR valve, and the accessories. When compression leaks are detected by the compression leak detection unit, the controller executes a first control that limits the operation of the accessories, and when, after the first control, it is confirmed that the engine speed detected by the rotation detection unit is equal to or lower than a predetermined threshold, the controller executes a second control that involves at least one of reducing the opening of the EGR valve and increasing the amount of fuel injected from the fuel injection valve.
圧縮漏れが検出されたということは、吸気弁又は排気弁のバルブシート部にデポジットが付着している可能性が高い。本発明では、このような場合にまず補機の作動が制限されるので、補機からエンジンに加わる逆トルクを小さくでき、エンジンの回転抵抗(外部負荷)を軽減することができる。しかも、補機の作動制限は短時間で実現可能なため、応答性よくエンジンの回転抵抗を軽減することができる。回転抵抗が軽減されると、仮にデポジットの付着(圧縮漏れ)に起因した混合気の着火不良が起きたとしても、エンジンの回転が維持され易くなる。すなわち、補機の作動制限に応じた回転抵抗の軽減により、着火不良をきっかけにエンジンがストールする(エンストが起きる)可能性を低減することができる。 Detecting compression leakage indicates a high possibility of deposits on the intake or exhaust valve seat. In this invention, accessory operation is first restricted in such cases, thereby reducing the reverse torque applied to the engine by the accessory and reducing engine rotational resistance (external load). Furthermore, accessory operation restriction can be achieved in a short time, allowing for responsive reduction in engine rotational resistance. Reducing rotational resistance makes it easier to maintain engine rotation, even if poor ignition of the mixture occurs due to deposit buildup (compression leakage). In other words, reducing rotational resistance in response to accessory operation restriction reduces the likelihood of the engine stalling (stalling) due to poor ignition.
ただし、エンジン回転数が比較的低い状況(換言すれば回転慣性が低い状況)で上述した着火不良が起きた場合には、補機の作動制限だけではエンジンの回転を維持できない(エンストに至る)可能性が高くなる。これに対し、本発明では、補機の作動制限後のエンジン回転数が所定の閾値以下のときは、EGR弁の開度を低減する制御、又は燃料噴射量を増大する制御が実行されるので、前記のような事情によるエンストの発生を抑制することができる。すなわち、EGR弁の開度を低減した場合には、不活性ガスであるEGRガスの割合が燃焼室において減少する結果、混合気の着火性が向上する。また、燃料噴射量を増大した場合にも、やはり混合気の着火性が向上する。これにより、エンジン回転数が低い状況で着火不良が起きる可能性を低減することができ、エンストの発生を効果的に抑制することができる。 However, if the above-mentioned misfire occurs when the engine speed is relatively low (in other words, when rotational inertia is low), there is a high possibility that engine rotation cannot be maintained (leading to a stall) simply by limiting the operation of the accessories. In contrast, with the present invention, when the engine speed after limiting the operation of the accessories is below a predetermined threshold, control is executed to reduce the opening of the EGR valve or to increase the fuel injection amount, thereby preventing the occurrence of a stall due to the above-mentioned circumstances. In other words, when the opening of the EGR valve is reduced, the proportion of EGR gas, which is an inert gas, in the combustion chamber decreases, improving the ignition ability of the mixture. Furthermore, when the fuel injection amount is increased, the ignition ability of the mixture also improves. This reduces the possibility of misfire when the engine speed is low, effectively preventing the occurrence of a stall.
しかも、本発明おいて、EGR弁の開度又は燃料噴射量を変更する上述した制御は、エンジン回転数が閾値以下にならない限り実行されないので、エミッション性能又は燃費性能に影響が及ぶ可能性を低減することができる。すなわち、EGR弁の開度の低減は、燃焼室での燃焼温度を上昇させ、NOx生成量を増大させる影響をもたらす。また、燃料噴射量の増大は、燃費性能を低下させる影響をもたらす。これに対し、本発明では、圧縮漏れが確認されても、エンジン回転数が閾値以下になるまではこれらの措置が採られないので、NOx生成量が増大する可能性又は燃費性能が低下する可能性を低減することができる。特に、エンジン回転数が閾値を超える状況で圧縮漏れが確認され、これを受けて補機の作動が制限されたような場合には、エンジン回転が維持されている間にデポジットが除去されて、回転数が閾値以下になる前に圧縮漏れが解消される可能性がある。このようなケースでは、デポジット対策のためにEGR弁の開度又は燃料噴射量を変更することがそもそも不要になるので、エミッション性能又は燃費性能への影響を最小化することができる。このように、本発明では、エンジンのエミッション性能又は燃費性能に及ぶ影響を軽減しながら、デポジット付着によるエンストの発生を抑制することができる。 Furthermore, in the present invention, the above-mentioned control of changing the EGR valve opening or fuel injection amount is not performed unless the engine speed falls below a threshold, thereby reducing the possibility of affecting emissions performance or fuel economy. Reducing the EGR valve opening raises the combustion temperature in the combustion chamber, increasing the amount of NOx produced. Furthermore, increasing the fuel injection amount reduces fuel economy. In contrast, in the present invention, even if compression leakage is detected, these measures are not taken until the engine speed falls below a threshold, thereby reducing the possibility of an increase in NOx production or a decrease in fuel economy. In particular, if compression leakage is detected when the engine speed exceeds a threshold and the operation of accessories is restricted in response, deposits may be removed while the engine speed is maintained, eliminating the compression leakage before the engine speed falls below the threshold. In such cases, changing the EGR valve opening or fuel injection amount to address deposits is unnecessary, thereby minimizing the impact on emissions performance or fuel economy. In this way, the present invention can prevent engine stalls due to deposit buildup while reducing the impact on engine emissions and fuel economy.
前記補機は、前記エンジンから駆動力を得て発電を行う発電機を含んでいてもよい。この場合、前記第1の制御は、前記発電機による発電を停止するか又は発電量を低減する制御を含むものとすることができる。 The auxiliary equipment may include a generator that generates electricity using driving force from the engine. In this case, the first control may include control to stop power generation by the generator or to reduce the amount of power generated.
この構成によれば、発電の停止もしくは発電量の低減によってエンジンの回転抵抗を迅速かつ適切に軽減することができる。 This configuration allows the engine's rotational resistance to be reduced quickly and appropriately by stopping power generation or reducing the amount of power generated.
好ましくは、前記圧縮漏れ検出部は、圧縮行程に含まれるか又は圧縮上死点を跨ぐ第1クランク角範囲の通過に要する第1時間と、当該圧縮行程の直後の膨張行程に含まれかつ前記第1クランク角範囲よりも遅角側の第2クランク角範囲の通過に要する第2時間とに基づいて、前記圧縮漏れを検出する。 Preferably, the compression leakage detection unit detects the compression leakage based on a first time required for the engine to pass through a first crank angle range that is included in the compression stroke or that crosses over the compression top dead center, and a second time required for the engine to pass through a second crank angle range that is included in the expansion stroke immediately after the compression stroke and is more retarded than the first crank angle range.
この構成によれば、圧縮漏れの有無によって第1時間と第2時間との関係が変化することを利用して、精度よく圧縮漏れを検出することができる。すなわち、圧縮漏れが発生すると、圧縮行程中にピストンに作用する圧縮反力が小さくなるので、圧縮上死点を通過する前後におけるピストンの移動速度の変化量が小さくなり、前記第1時間と前記第2時間との関係に変化が生じる。前記構成によれば、このことを利用して精度よく圧縮漏れを検出することができる。 This configuration makes it possible to accurately detect compression leaks by utilizing the fact that the relationship between the first time and the second time changes depending on whether or not there is a compression leak. In other words, when a compression leak occurs, the compression reaction force acting on the piston during the compression stroke decreases, reducing the amount of change in the piston's movement speed before and after passing top dead center, causing a change in the relationship between the first time and the second time. This configuration makes it possible to accurately detect compression leaks by utilizing this fact.
前記エンジンは、自動的に減速比を変更可能な自動変速機を介して車輪と連結された車載エンジンとすることができる。この場合、前記コントローラは、前記第1の制御の後、前記エンジン回転数が前記閾値よりも大きい状態で前記圧縮漏れが起きたことが確認された場合に、前記エンジン回転数が高く維持されるように前記自動変速機を制御する第3の制御を実行することが好ましい。 The engine may be an in-vehicle engine connected to the wheels via an automatic transmission that can automatically change the reduction ratio. In this case, if it is determined after the first control that compression leakage has occurred while the engine speed is higher than the threshold, the controller preferably executes third control that controls the automatic transmission to maintain the engine speed high.
この構成によれば、自動変速機の制御によって車両走行中のエンジン回転数を高く維持することができ、エンストが起きる可能性を低減することができる。 With this configuration, the automatic transmission can be controlled to maintain high engine speeds while the vehicle is running, reducing the possibility of the engine stalling.
前記自動変速機は、前記エンジンの出力軸と前記車輪とを直結するロックアップクラッチを含んでいてもよい。この場合、前記第3の制御は、前記ロックアップクラッチが締結されるエンジン回転数の範囲であるロックアップ領域を低回転側に拡大する制御、及び、前記減速比を大きくするシフトダウンが行われるエンジン回転数(シフトダウン回転数)が高くなるようにシフトパターンを変更する制御の少なくとも一方を含むことが好ましい。 The automatic transmission may include a lock-up clutch that directly connects the engine output shaft to the wheels. In this case, the third control preferably includes at least one of control to expand the lock-up region, which is the range of engine speeds at which the lock-up clutch is engaged, to the low-speed side, and control to change the shift pattern so that the engine speed at which a downshift that increases the reduction ratio (downshift speed) is performed is higher.
シフトダウン回転数が高くなるようにシフトパターンを変更した場合には、例えば車両の減速時に、通常よりも早いタイミングでシフトダウンが行われるようになる。これにより、エンジン回転数が十分に低下する前に減速比を増大させることができ、その増大後の減速比によってエンジン回転数を引き上げることができる。また、ロックアップ領域を低回転側に拡大した場合には、例えば車両の減速時に、通常よりも低いエンジン回転数までロックアップ状態(エンジンの出力軸と車輪とが直結する状態)が維持される。これにより、エンジンの出力軸が車輪と同期して回転する状態を維持することができ、車輪の回転エネルギーを利用してエンジン回転数の低下を抑制することができる。いずれの場合でも、エンジン回転数が相対的に高く維持されるので、エンストが起きる可能性を低減することができる。 If the shift pattern is changed to increase the downshift RPM, downshifts will occur earlier than usual, for example, when the vehicle is decelerating. This allows the reduction ratio to be increased before engine RPM drops sufficiently, and the increased reduction ratio can be used to raise engine RPM. Furthermore, if the lockup region is expanded to the low RPM side, the lockup state (a state in which the engine output shaft is directly connected to the wheels) will be maintained up to lower engine RPMs than usual, for example, when the vehicle is decelerating. This allows the engine output shaft to continue rotating in sync with the wheels, and the rotational energy of the wheels can be used to suppress a drop in engine RPM. In either case, engine RPM is maintained relatively high, reducing the possibility of stalling.
本発明の他の局面に係るエンジンの制御方法は、燃焼室と、吸気ポートを介して前記燃焼室と接続された吸気通路と、排気ポートを介して前記燃焼室と接続された排気通路と、前記吸気ポート及び前記排気ポートを開閉する吸気弁及び排気弁と、前記吸気通路と前記排気通路とを接続するEGR通路と、前記燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記EGR通路に開閉可能に設けられたEGR弁と、出力軸と、前記出力軸から駆動力を得て仕事を行う補機とを備えたエンジンを制御する方法であって、圧縮行程中に前記燃焼室から前記吸気ポート又は前記排気ポートを通じて空気が漏れる現象である圧縮漏れを検出する第1ステップと、前記第1ステップで前記圧縮漏れが検出された場合に、前記補機の作動を制限する第2ステップと、前記第2ステップの後、前記出力軸の回転数であるエンジン回転数を検出する第3ステップと、前記第3ステップで検出されたエンジン回転数が所定の閾値以下であることが確認された場合に、前記EGR弁の開度の低減と前記燃料噴射弁からの燃料噴射量の増大との少なくとも一方を行う第4ステップとを含むものである。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling an engine including a combustion chamber, an intake passage connected to the combustion chamber via an intake port, an exhaust passage connected to the combustion chamber via an exhaust port, an intake valve and an exhaust valve for opening and closing the intake port and the exhaust port, an EGR passage connecting the intake passage and the exhaust passage, a fuel injection valve for injecting fuel into the combustion chamber, an EGR valve provided in the EGR passage so as to be able to open and close, an output shaft, and an accessory that performs work by receiving driving force from the output shaft , the method comprising the steps of: It includes a first step of detecting compression leakage, which is a phenomenon in which air leaks through the intake port or the exhaust port; a second step of restricting the operation of the auxiliary equipment if the compression leakage is detected in the first step; a third step of detecting the engine speed, which is the rotation speed of the output shaft, after the second step; and a fourth step of reducing the opening of the EGR valve and increasing the amount of fuel injected from the fuel injection valve if it is confirmed that the engine speed detected in the third step is below a predetermined threshold.
この制御方法の発明によっても、上述した制御装置の発明と同様の効果を得ることができる。 This control method invention can also achieve the same effects as the control device invention described above.
以上説明したように、本発明のエンジンの制御装置及び制御方法によれば、エミッション性能又は燃費性能への影響を軽減しつつ速やかなデポジット対策を行うことができる。 As described above, the engine control device and control method of the present invention enable rapid deposit countermeasures to be implemented while reducing the impact on emissions performance or fuel economy.
[エンジンの全体構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る制御装置が適用されたエンジンの全体構成を示すシステム図である。本図に示されるエンジン1は、走行用の動力源として車両に搭載される4サイクルのディーゼルエンジンである。エンジン1は、エンジン本体2と、エンジン本体2に導入される吸気が流通する吸気通路30と、エンジン本体2から排出された排気ガスが流通する排気通路40と、排気通路40を流通する排気ガスの一部を吸気通路30に還流するEGR装置50と、吸気通路30を流通する吸気を過給する過給装置60とを備える。
[Overall engine configuration]
1 is a system diagram showing the overall configuration of an engine to which a control device according to one embodiment of the present invention is applied. The engine 1 shown in this diagram is a four-stroke diesel engine mounted on a vehicle as a power source for driving the vehicle. The engine 1 includes an engine body 2, an intake passage 30 through which intake air introduced into the engine body 2 flows, an exhaust passage 40 through which exhaust gas discharged from the engine body 2 flows, an EGR device 50 that recirculates a portion of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 40 back to the intake passage 30, and a supercharger 60 that supercharges the intake air flowing through the intake passage 30.
エンジン本体2は、例えば図1の紙面に直交する方向に並ぶ複数の気筒2aを有する多気筒型のものである(後述する図3も参照)。エンジン本体2は、シリンダブロック3と、シリンダヘッド4と、複数のピストン5とを備える。気筒2aは、シリンダブロック3及びシリンダヘッド4によって形成される。すなわち、複数の気筒2aに対応する複数の円筒空間がシリンダブロック3の内部に形成されるとともに、当該円筒空間を上から閉塞するようにシリンダヘッド4がシリンダブロック3の上面に取り付けられている。ピストン5は、各気筒2aにそれぞれ往復摺動可能に収容されている。なお、本実施形態では、シリンダブロック3からシリンダヘッド4に向かう側を上、その逆を下として扱うが、これは説明の便宜のためであって、エンジン本体2の据付姿勢を限定する趣旨ではない。 The engine body 2 is, for example, a multi-cylinder engine having multiple cylinders 2a aligned in a direction perpendicular to the plane of the paper in FIG. 1 (see also FIG. 3, described later). The engine body 2 includes a cylinder block 3, a cylinder head 4, and multiple pistons 5. The cylinders 2a are formed by the cylinder block 3 and the cylinder head 4. That is, multiple cylindrical spaces corresponding to the multiple cylinders 2a are formed inside the cylinder block 3, and the cylinder head 4 is attached to the upper surface of the cylinder block 3 so as to close off these cylindrical spaces from above. A piston 5 is housed in each cylinder 2a so that it can slide back and forth. Note that in this embodiment, the side from the cylinder block 3 toward the cylinder head 4 is referred to as the top, and the opposite is referred to as the bottom; however, this is for convenience of explanation and is not intended to limit the installation orientation of the engine body 2.
各気筒2aのピストン5の上方には、それぞれ燃焼室Cが形成されている。各燃焼室Cは、シリンダヘッド4の下面と、気筒2aの側周面(シリンダライナ)と、ピストン5の上面(冠面)とによって画成された空間である。燃焼室Cは、後述する燃料噴射弁9から噴射される燃料の供給を受ける。ピストン5は、燃焼室Cに供給された燃料の燃焼エネルギーを受けて上下方向に往復運動する。なお、本実施形態のエンジン1はディーゼルエンジンであるから、燃焼室Cへの供給燃料としては、軽油を含有する燃料が用いられる。 A combustion chamber C is formed above the piston 5 of each cylinder 2a. Each combustion chamber C is a space defined by the lower surface of the cylinder head 4, the side surface (cylinder liner) of the cylinder 2a, and the upper surface (crown surface) of the piston 5. The combustion chamber C is supplied with fuel injected from a fuel injection valve 9, which will be described later. The piston 5 receives the combustion energy of the fuel supplied to the combustion chamber C and reciprocates up and down. Note that, because the engine 1 of this embodiment is a diesel engine, fuel containing diesel is used as the fuel supplied to the combustion chamber C.
シリンダブロック3の下部(ピストン5の下方)には、エンジン本体2の出力軸であるクランク軸7が設けられている。クランク軸7は、各気筒2aのピストン5とコネクティングロッド8を介して連結され、ピストン5の往復運動(上下運動)に応じて中心軸回りに回転する。 The crankshaft 7, which is the output shaft of the engine body 2, is located at the bottom of the cylinder block 3 (below the pistons 5). The crankshaft 7 is connected to the pistons 5 of each cylinder 2a via connecting rods 8, and rotates around its central axis in response to the reciprocating motion (up and down movement) of the pistons 5.
シリンダブロック3には、クランク角センサSN1及び水温センサSN2が取り付けられている。クランク角センサSN1は、クランク軸7の回転角度であるクランク角と、クランク軸7の回転数であるエンジン回転数とを検出するセンサである。水温センサSN2は、シリンダブロック3及びシリンダヘッド4の内部を流通する冷却水の温度つまりエンジン水温を検出するセンサである。なお、クランク角センサSN1は、本発明における「回転検出部」に相当する。 A crank angle sensor SN1 and a water temperature sensor SN2 are attached to the cylinder block 3. The crank angle sensor SN1 is a sensor that detects the crank angle, which is the rotation angle of the crankshaft 7, and the engine speed, which is the rotation speed of the crankshaft 7. The water temperature sensor SN2 is a sensor that detects the temperature of the cooling water flowing inside the cylinder block 3 and cylinder head 4, i.e., the engine water temperature. The crank angle sensor SN1 corresponds to the "rotation detection unit" in this invention.
シリンダヘッド4には、燃料噴射弁9が取り付けられている。燃料噴射弁9は、各気筒2aの燃焼室Cに燃料を噴射する噴射弁であり、各気筒2aに対し1つずつ用意されている。 Fuel injection valves 9 are attached to the cylinder head 4. Each fuel injection valve 9 injects fuel into the combustion chamber C of each cylinder 2a, and one fuel injection valve 9 is provided for each cylinder 2a.
燃料噴射弁9は、その先端部が燃焼室Cに露出するようにシリンダヘッド4に取り付けられている。この燃料噴射弁9の先端部には、燃料の出口となる複数の噴孔(図示省略)が形成されている。各噴孔から噴射された燃料は、ピストン5の圧縮作用により高温、高圧化した燃焼室C内で自着火により燃焼する。 The fuel injection valve 9 is attached to the cylinder head 4 so that its tip is exposed to the combustion chamber C. The tip of this fuel injection valve 9 is formed with multiple nozzle holes (not shown) that serve as fuel outlets. The fuel injected from each nozzle hole is burned by self-ignition in the combustion chamber C, which is heated and pressurized by the compression action of the piston 5.
シリンダヘッド4には、吸気ポート11及び排気ポート12が形成されている。吸気ポート11は、各気筒2aの燃焼室Cと吸気通路30とを連通するポートである。排気ポート12は、各気筒2aの燃焼室Cと排気通路40とを連通するポートである。各気筒2aの吸気ポート11にはそれぞれ吸気弁13が設けられ、各気筒2aの排気ポート12にはそれぞれ排気弁14が設けられている。 The cylinder head 4 is formed with intake ports 11 and exhaust ports 12. The intake ports 11 are ports that connect the combustion chambers C of each cylinder 2a to the intake passage 30. The exhaust ports 12 are ports that connect the combustion chambers C of each cylinder 2a to the exhaust passage 40. An intake valve 13 is provided in the intake ports 11 of each cylinder 2a, and an exhaust valve 14 is provided in the exhaust ports 12 of each cylinder 2a.
シリンダヘッド4には、吸気動弁機構15及び排気動弁機構16が装備されている。吸気動弁機構15は、クランク軸7の回転に連動して各気筒2aの吸気弁13を開閉駆動する機構である。排気動弁機構16は、クランク軸7の回転に連動して各気筒2aの排気弁14を開閉駆動する機構である。吸気弁13は、吸気動弁機構15の駆動に応じて、吸気ポート11の燃焼室C側の開口を周期的に開閉する。排気弁14は、排気動弁機構16の駆動に応じて、排気ポート12の燃焼室C側の開口を周期的に開閉する。 The cylinder head 4 is equipped with an intake valve train 15 and an exhaust valve train 16. The intake valve train 15 is a mechanism that drives the intake valves 13 of each cylinder 2a to open and close in conjunction with the rotation of the crankshaft 7. The exhaust valve train 16 is a mechanism that drives the exhaust valves 14 of each cylinder 2a to open and close in conjunction with the rotation of the crankshaft 7. The intake valves 13 periodically open and close the opening of the intake port 11 on the combustion chamber C side in response to the drive of the intake valve train 15. The exhaust valves 14 periodically open and close the opening of the exhaust port 12 on the combustion chamber C side in response to the drive of the exhaust valve train 16.
クランク軸7には、ベルト等の伝達部材を介してオルタネータ18が連結されている。オルタネータ18は、クランク軸7から駆動力を得て発電を行う発電機であり、エンジン1の補機の一種である。オルタネータ18には、発電量を調整するためのレギュレータ回路(図示省略)が内蔵されている。レギュレータ回路は、車両の電気負荷やバッテリ残量等の条件に応じて発電量を調整することが可能である。 An alternator 18 is connected to the crankshaft 7 via a transmission member such as a belt. The alternator 18 is a generator that generates electricity using driving force from the crankshaft 7, and is a type of auxiliary equipment for the engine 1. The alternator 18 has a built-in regulator circuit (not shown) for adjusting the amount of electricity generated. The regulator circuit can adjust the amount of electricity generated depending on conditions such as the vehicle's electrical load and remaining battery charge.
吸気通路30は、各気筒2aの燃焼室Cに吸気を導入するための管状部材である。吸気通路30は、エンジン本体2に近い下流側の部分に、吸気マニホールド30a及びサージタンク30bを有する。サージタンク30bは、各気筒2aへの吸気導入量を均等化するための拡大空間を提供するタンクである。吸気マニホールド30aは、サージタンク30bと各気筒2aの吸気ポート11とを接続する複数の分岐管を含む。なお、吸気通路30におけるサージタンク30bよりも上流側の部分は、単管状に形成されている。 The intake passage 30 is a tubular member for introducing intake air into the combustion chamber C of each cylinder 2a. The intake passage 30 has an intake manifold 30a and a surge tank 30b in its downstream section near the engine body 2. The surge tank 30b is a tank that provides an expanded space for equalizing the amount of intake air introduced to each cylinder 2a. The intake manifold 30a includes multiple branch pipes that connect the surge tank 30b to the intake ports 11 of each cylinder 2a. The section of the intake passage 30 upstream of the surge tank 30b is formed as a single pipe.
吸気通路30におけるサージタンク30bよりも上流側の部分には、エアクリーナ31、インタークーラ32、及び吸気シャッター弁33が設けられている。エアクリーナ31は、吸気中の異物を除去するフィルターである。インタークーラ32は、過給装置60により圧縮された吸気を冷却する熱交換器である。吸気シャッター弁33は、吸気の流量を絞るために吸気通路30に開閉可能に設けられた電動式のバタフライ弁である。エアクリーナ31、インタークーラ32、及び吸気シャッター弁33は、エンジン本体2から遠い上流側からこの順に配置されている。 An air cleaner 31, an intercooler 32, and an intake shutter valve 33 are provided in the intake passage 30 upstream of the surge tank 30b. The air cleaner 31 is a filter that removes foreign matter from the intake air. The intercooler 32 is a heat exchanger that cools the intake air compressed by the supercharger 60. The intake shutter valve 33 is an electrically operated butterfly valve that is installed in the intake passage 30 and can be opened and closed to throttle the flow rate of the intake air. The air cleaner 31, intercooler 32, and intake shutter valve 33 are arranged in this order from the upstream side furthest from the engine main body 2.
吸気通路30には、エアフローセンサSN3及び吸気圧センサSN4が取り付けられている。エアフローセンサSN3は、エンジン本体2に導入される吸気の流量を検出するセンサであり、吸気通路30におけるエアクリーナ31よりも下流側の部分に配置されている。吸気圧センサSN4は、エンジン本体2に導入される吸気の圧力を検出するセンサであり、サージタンク30bに配置されている。 An air flow sensor SN3 and an intake pressure sensor SN4 are attached to the intake passage 30. The air flow sensor SN3 is a sensor that detects the flow rate of intake air introduced into the engine body 2, and is located downstream of the air cleaner 31 in the intake passage 30. The intake pressure sensor SN4 is a sensor that detects the pressure of the intake air introduced into the engine body 2, and is located in the surge tank 30b.
排気通路40は、各気筒2aの燃焼室Cから排出された排気ガスを外部に排出するための管状部材である。排気通路40は、エンジン本体2に近い上流側の部分に、排気マニホールド40aを有する。詳細な図示は省略するが、排気マニホールド40aは、各気筒2aの排気ポート12と連通する複数の分岐管と、当該分岐管が集合する排気集合部とを含む。なお、排気通路40における排気マニホールド40a(排気集合部)よりも下流側の部分は、単管状に形成されている。 The exhaust passage 40 is a tubular member for discharging exhaust gases discharged from the combustion chambers C of each cylinder 2a to the outside. The exhaust passage 40 has an exhaust manifold 40a in its upstream section, close to the engine body 2. Although not shown in detail, the exhaust manifold 40a includes multiple branch pipes that communicate with the exhaust ports 12 of each cylinder 2a, and an exhaust manifold where these branch pipes converge. The section of the exhaust passage 40 downstream of the exhaust manifold 40a (exhaust manifold) is formed as a single pipe.
排気通路40における排気マニホールド40aよりも下流側の部分には、触媒装置41が設けられている。触媒装置41は、排気ガス中のCO及びHCを酸化して無害化する酸化触媒41aと、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するDPF(ディーゼル・パティキュレート・フィルタ)41bとを内蔵している。 A catalytic converter 41 is provided downstream of the exhaust manifold 40a in the exhaust passage 40. The catalytic converter 41 contains an oxidation catalyst 41a that oxidizes and neutralizes CO and HC in the exhaust gas, and a DPF (diesel particulate filter) 41b that captures particulate matter contained in the exhaust gas.
過給装置60は、いわゆる2ステージ型の過給装置であり、直列に配置された第1過給機61及び第2過給機62を備える。 The supercharger 60 is a so-called two-stage supercharger, and is equipped with a first supercharger 61 and a second supercharger 62 arranged in series.
第1過給機61は、吸気通路30に配置された第1コンプレッサ61aと、第1コンプレッサ61aと同軸に連結されかつ排気通路40に配置された第1タービン61bとを含むターボ過給機である。第1コンプレッサ61aは、吸気通路30におけるエアクリーナ31とインタークーラ32との間の部分に配置されている。第1タービン61bは、排気通路40における触媒装置41よりも上流側の部分に配置されている。 The first supercharger 61 is a turbocharger including a first compressor 61a arranged in the intake passage 30 and a first turbine 61b coaxially connected to the first compressor 61a and arranged in the exhaust passage 40. The first compressor 61a is arranged in a portion of the intake passage 30 between the air cleaner 31 and the intercooler 32. The first turbine 61b is arranged in a portion of the exhaust passage 40 upstream of the catalytic converter 41.
同様に、第2過給機62は、吸気通路30に配置された第2コンプレッサ62aと、第2コンプレッサ62aと同軸に連結されかつ排気通路40に配置された第2タービン62bとを含むターボ過給機である。第2コンプレッサ62aは、吸気通路30における第1コンプレッサ61aよりも下流側の部分、つまり第1コンプレッサ61aとインタークーラ32との間の部分に配置されている。第2タービン62bは、排気通路40における第1タービン61bよりも上流側の部分に配置されている。 Similarly, the second supercharger 62 is a turbocharger including a second compressor 62a disposed in the intake passage 30 and a second turbine 62b coaxially connected to the second compressor 62a and disposed in the exhaust passage 40. The second compressor 62a is disposed downstream of the first compressor 61a in the intake passage 30, i.e., between the first compressor 61a and the intercooler 32. The second turbine 62b is disposed upstream of the first turbine 61b in the exhaust passage 40.
第1過給機61は、第2過給機62よりも大型のターボ過給機である。すなわち、第1コンプレッサ61a及び第1タービン61bは、第2コンプレッサ62a及び第2タービン62bよりも大きいサイズに形成されている。 The first supercharger 61 is a turbocharger that is larger than the second supercharger 62. That is, the first compressor 61a and the first turbine 61b are larger in size than the second compressor 62a and the second turbine 62b.
吸気通路30には、吸気バイパス通路63が接続されている。吸気バイパス通路63は、第2コンプレッサ62aをバイパスするための通路である。吸気バイパス通路63には、電動式のバイパス弁63aが開閉可能に設けられている。 An intake bypass passage 63 is connected to the intake passage 30. The intake bypass passage 63 is a passage for bypassing the second compressor 62a. An electrically operated bypass valve 63a is provided in the intake bypass passage 63 so that it can be opened and closed.
排気通路40には、第1排気バイパス通路64及び第2排気バイパス通路65が接続されている。第1排気バイパス通路64は、第1タービン61bをバイパスするための通路であり、第2排気バイパス通路65は、第2タービン62bをバイパスするための通路である。第1排気バイパス通路64には、電動式のウェストゲート弁64aが開閉可能に設けられている。第2排気バイパス通路65には、電動式のレギュレート弁65aが開閉可能に設けられている。 A first exhaust bypass passage 64 and a second exhaust bypass passage 65 are connected to the exhaust passage 40. The first exhaust bypass passage 64 is a passage for bypassing the first turbine 61b, and the second exhaust bypass passage 65 is a passage for bypassing the second turbine 62b. An electrically operated wastegate valve 64a is provided in the first exhaust bypass passage 64 so that it can be opened and closed. An electrically operated regulator valve 65a is provided in the second exhaust bypass passage 65 so that it can be opened and closed.
第1過給機61による過給が行われるとき、ウェストゲート弁64aは閉弁される。これにより、エンジン本体2から排出された排気ガスが第1タービン61bに導入され、第1タービン61bが排気ガスによって回転駆動される。第1コンプレッサ61aは、第1タービン61bと連動して回転することにより、吸気を下流側に圧送する。つまり、吸気通路30内の吸気を圧縮しつつエンジン本体2に送り出す過給が、第1過給機61により実現される。 When supercharging is performed by the first supercharger 61, the wastegate valve 64a is closed. This allows exhaust gas discharged from the engine body 2 to be introduced into the first turbine 61b, which is rotated and driven by the exhaust gas. The first compressor 61a rotates in conjunction with the first turbine 61b, compressing the intake air downstream. In other words, the first supercharger 61 achieves supercharging by compressing the intake air in the intake passage 30 and sending it to the engine body 2.
第2過給機62による過給が行われるとき、レギュレート弁65a及びバイパス弁63aは閉弁される。これにより、エンジン本体2から排出された排気ガスが第2タービン62bに導入され、第2タービン62bが排気ガスによって回転駆動される。第2コンプレッサ62aは、第2タービン62bと連動して回転することにより、吸気を下流側に圧送する。つまり、吸気通路30内の吸気を圧縮しつつエンジン本体2に送り出す過給が、第2過給機62により実現される。 When supercharging is performed by the second supercharger 62, the regulator valve 65a and bypass valve 63a are closed. As a result, exhaust gas discharged from the engine body 2 is introduced into the second turbine 62b, which is rotated and driven by the exhaust gas. The second compressor 62a rotates in conjunction with the second turbine 62b, compressing the intake air downstream. In other words, the second supercharger 62 achieves supercharging by compressing the intake air in the intake passage 30 and sending it to the engine body 2.
EGR装置50は、EGR通路51と、EGRクーラ52と、EGR弁53とを備える。EGR通路51は、排気通路40から吸気通路30に排気ガスを還流するための通路であり、排気通路40と吸気通路30とを互いに接続している。具体的に、EGR通路51は、排気通路40における第2タービン62bよりも上流側の部分と、吸気通路30における吸気シャッター弁33とサージタンク30bとの間の部分とを互いに接続している。EGRクーラ52は、EGR通路51を通じて吸気通路30に還流される排気ガスつまりEGRガスを冷却する熱交換器である。EGR弁53は、排気ガスの還流量つまりEGR量を調整するためにEGR通路51に設けられた電動式のバルブである。EGR弁53は、EGR通路51におけるEGRクーラ52よりも下流側(吸気通路30に近い側)に配置されている。 The EGR device 50 includes an EGR passage 51, an EGR cooler 52, and an EGR valve 53. The EGR passage 51 is a passage for recirculating exhaust gas from the exhaust passage 40 to the intake passage 30, and connects the exhaust passage 40 and the intake passage 30 to each other. Specifically, the EGR passage 51 connects a portion of the exhaust passage 40 upstream of the second turbine 62b with a portion of the intake passage 30 between the intake shutter valve 33 and the surge tank 30b. The EGR cooler 52 is a heat exchanger that cools the exhaust gas, i.e., EGR gas, recirculated to the intake passage 30 through the EGR passage 51. The EGR valve 53 is an electrically operated valve provided in the EGR passage 51 to adjust the amount of exhaust gas recirculated, i.e., the EGR amount. The EGR valve 53 is located downstream of the EGR cooler 52 in the EGR passage 51 (closer to the intake passage 30).
[吸排気弁の詳細]
図2は、エンジン本体2の吸排気弁13,14及びその動弁機構15,16の詳細を示す断面図である。本図に示すように、吸気弁13は、ステム部13aと傘部13bとを有する。ステム部13aは、上下方向に長尺な円柱状の部材であり、軸方向(上下方向)に摺動可能なようにシリンダヘッド4に支持されている。傘部13bは、吸気ポート11の燃焼室C側の開口を塞ぐことが可能な円盤状の部材であり、ステム部13aの下端から拡径するように形成されている。
[Details of intake and exhaust valves]
2 is a cross-sectional view showing the intake and exhaust valves 13, 14 and their valve operating mechanisms 15, 16 of the engine body 2 in detail. As shown in this figure, the intake valve 13 has a stem portion 13a and an umbrella portion 13b. The stem portion 13a is a vertically long, cylindrical member that is supported by the cylinder head 4 so as to be slidable in the axial direction (vertical direction). The umbrella portion 13b is a disk-shaped member that can close the opening of the intake port 11 on the combustion chamber C side, and is formed so that its diameter expands from the lower end of the stem portion 13a.
同様に、排気弁14は、ステム部14aと傘部14bとを有する。ステム部14aは、上下方向に長尺な円柱状の部材であり、軸方向(上下方向)に摺動可能なようにシリンダヘッド4に支持されている。傘部14bは、排気ポート12の燃焼室C側の開口を塞ぐことが可能な円盤状の部材であり、ステム部14aの下端から拡径するように形成されている。 Similarly, the exhaust valve 14 has a stem portion 14a and an umbrella portion 14b. The stem portion 14a is a vertically long, cylindrical member that is supported by the cylinder head 4 so that it can slide axially (vertically). The umbrella portion 14b is a disk-shaped member that can close the opening of the exhaust port 12 on the combustion chamber C side, and is formed so that its diameter expands from the lower end of the stem portion 14a.
シリンダヘッド4には、バルブシート11a,12aが取り付けられている。バルブシート11aは、吸気ポート11の燃焼室C側の開口に取り付けられたリング状の部材であり、吸気弁13の閉弁時にその傘部13bの周縁と密着する。バルブシート12aは、排気ポート12の燃焼室C側の開口に取り付けられたリング状の部材であり、排気弁14の閉弁時にその傘部14bの周縁と密着する。 Valve seats 11a and 12a are attached to the cylinder head 4. The valve seat 11a is a ring-shaped member attached to the opening of the intake port 11 on the combustion chamber C side, and comes into tight contact with the periphery of the head portion 13b of the intake valve 13 when the valve is closed. The valve seat 12a is a ring-shaped member attached to the opening of the exhaust port 12 on the combustion chamber C side, and comes into tight contact with the periphery of the head portion 14b of the exhaust valve 14 when the valve is closed.
吸気動弁機構15は、カムシャフト21と、スイングアーム23と、バルブスプリング25とを備える。カムシャフト21は、タイミングチェーン等からなる伝達部材を介してクランク軸7と連係された回転可能なシャフトである。具体的に、カムシャフト21は、気筒2aの並び方向(図2の紙面に直交する方向)に延びる軸部21aと、軸部21aにおける各気筒2aの吸気弁13に対応する位置に設けられた複数のカム部21bとを含む。スイングアーム23は、各気筒2aのカム部21bの下方において揺動可能に支持されている。バルブスプリング25は、吸気弁13を閉方向(上方)に付勢する状態でシリンダヘッド4に取り付けられている。吸気弁13は、カムシャフト21の回転に伴いカム部21bからスイングアーム23を介して伝達される下向きの押圧力を受けて周期的に開弁する。一方、当該押圧力の非作用時、吸気弁13は、バルブスプリング25による上方への付勢力により、傘部13bがバルブシート11aに密着する閉弁状態に維持される。 The intake valve mechanism 15 includes a camshaft 21, a swing arm 23, and a valve spring 25. The camshaft 21 is a rotatable shaft connected to the crankshaft 7 via a transmission member such as a timing chain. Specifically, the camshaft 21 includes a shaft portion 21a extending in the direction in which the cylinders 2a are aligned (a direction perpendicular to the plane of the paper in Figure 2) and multiple cam portions 21b provided on the shaft portion 21a at positions corresponding to the intake valves 13 of each cylinder 2a. The swing arm 23 is swingably supported below the cam portions 21b of each cylinder 2a. The valve spring 25 is attached to the cylinder head 4 in a state that biases the intake valves 13 in a closing direction (upward). As the camshaft 21 rotates, the intake valves 13 periodically open due to downward pressure transmitted from the cam portions 21b via the swing arm 23. On the other hand, when this pressing force is not acting, the intake valve 13 is maintained in a closed state in which the head portion 13b is in close contact with the valve seat 11a due to the upward biasing force of the valve spring 25.
同様に、排気動弁機構16は、カムシャフト22と、スイングアーム24と、バルブスプリング26とを備える。カムシャフト22は、前記伝達部材を介してクランク軸7と連係された回転可能なシャフトである。具体的に、カムシャフト22は、気筒2aの並び方向(図2の紙面に直交する方向)に延びる軸部22aと、軸部22aにおける各気筒2aの排気弁14に対応する位置に設けられた複数のカム部22bとを含む。スイングアーム24は、各気筒2aのカム部22bの下方において揺動可能に支持されている。バルブスプリング26は、排気弁14を閉方向(上方)に付勢する状態でシリンダヘッド4に取り付けられている。排気弁14は、カムシャフト22の回転に伴いカム部22bからスイングアーム24を介して伝達される下向きの押圧力を受けて周期的に開弁する。一方、当該押圧力の非作用時、排気弁14は、バルブスプリング26による上方への付勢力により、傘部14bがバルブシート12aに密着する閉弁状態に維持される。 Similarly, the exhaust valve mechanism 16 includes a camshaft 22, a swing arm 24, and a valve spring 26. The camshaft 22 is a rotatable shaft connected to the crankshaft 7 via the transmission member. Specifically, the camshaft 22 includes a shaft portion 22a extending in the direction in which the cylinders 2a are aligned (a direction perpendicular to the plane of FIG. 2 ) and multiple cam portions 22b provided on the shaft portion 22a at positions corresponding to the exhaust valves 14 of each cylinder 2a. The swing arm 24 is swingably supported below the cam portions 22b of each cylinder 2a. The valve spring 26 is attached to the cylinder head 4 in a state that biases the exhaust valves 14 in a closing direction (upward). As the camshaft 22 rotates, the exhaust valves 14 periodically open due to downward pressure transmitted from the cam portion 22b via the swing arm 24. On the other hand, when this pressing force is not acting, the exhaust valve 14 is maintained in a closed state in which the head portion 14b is in close contact with the valve seat 12a due to the upward biasing force of the valve spring 26.
[動力系]
図3は、上述したエンジン1の出力を車両の車輪W1に伝達する動力伝達系の構造を概略的に示す平面図である。車両は、ここではフロントエンジン・リヤドライブ式(FR式)の車両である。このため、図3において、車輪W1は後輪であり、エンジン本体2は車両前部のエンジンルームに配置されている。なお、図3には、列状に並ぶ4つの気筒2aを備えた直列4気筒型のエンジン本体2が例示されるが、気筒2aの数や配置は適宜変更し得る。
[Power system]
FIG. 3 is a plan view schematically showing the structure of a power transmission system that transmits the output of the engine 1 to the wheels W1 of the vehicle. The vehicle in this example is a front-engine, rear-wheel-drive (FR) vehicle. Therefore, in FIG. 3, the wheels W1 are rear wheels, and the engine body 2 is located in an engine compartment at the front of the vehicle. Note that FIG. 3 shows an in-line four-cylinder engine body 2 having four cylinders 2a arranged in a row, but the number and arrangement of the cylinders 2a can be changed as appropriate.
図3に示すように、本実施形態における車両の動力伝達系は、エンジン本体2に接続された自動変速機101と、自動変速機101から後方に延びるプロペラシャフト102と、プロペラシャフト102の後端に接続された差動装置103と、差動装置103から左右に延びる一対のドライブシャフト104とを備える。各ドライブシャフト104の車幅方向の端部にはそれぞれ車輪W1が取り付けられている。エンジン本体2の出力回転は、自動変速機101で変速された後に、プロペラシャフト102を介して差動装置103に入力される。差動装置103に入力された回転は、左右のドライブシャフト104を介して各車輪W1に伝達される。 As shown in FIG. 3, the power transmission system of the vehicle in this embodiment includes an automatic transmission 101 connected to the engine main body 2, a propeller shaft 102 extending rearward from the automatic transmission 101, a differential 103 connected to the rear end of the propeller shaft 102, and a pair of drive shafts 104 extending left and right from the differential 103. A wheel W1 is attached to each end of each drive shaft 104 in the vehicle width direction. The output rotation of the engine main body 2 is changed in speed by the automatic transmission 101 and then input to the differential 103 via the propeller shaft 102. The rotation input to the differential 103 is transmitted to each wheel W1 via the left and right drive shafts 104.
自動変速機101は、トルクコンバータ110及び変速機本体120を含む。トルクコンバータ110は、エンジン本体2の出力回転つまりクランク軸7の回転を作動流体(ATF)を介して変速機本体120に伝達する流体クラッチである。変速機本体120は、トルクコンバータ110から入力された回転を変速しつつ車輪W1に伝達する装置である。 The automatic transmission 101 includes a torque converter 110 and a transmission body 120. The torque converter 110 is a fluid clutch that transmits the output rotation of the engine body 2, i.e., the rotation of the crankshaft 7, to the transmission body 120 via an actuating fluid (ATF). The transmission body 120 is a device that transmits the rotation input from the torque converter 110 to the wheels W1 while changing the speed.
トルクコンバータ110は、エンジン本体2のクランク軸7と一体に回転するポンプインペラ111と、ポンプインペラ111と対向配置されたタービンランナ112と、ポンプインペラ111及びタービンランナ112の間に配置されたステータ113とを内蔵する。ポンプインペラ111の回転は、トルクコンバータ110内の作動流体を介してタービンランナ112に伝達される。タービンランナ112の回転は、タービン軸114を介して変速機本体120に入力される。 The torque converter 110 incorporates a pump impeller 111 that rotates integrally with the crankshaft 7 of the engine main body 2, a turbine runner 112 that faces the pump impeller 111, and a stator 113 that is positioned between the pump impeller 111 and the turbine runner 112. The rotation of the pump impeller 111 is transmitted to the turbine runner 112 via the working fluid in the torque converter 110. The rotation of the turbine runner 112 is input to the transmission main body 120 via the turbine shaft 114.
トルクコンバータ110の内部には、ロックアップクラッチ115が設けられている。ロックアップクラッチ115は、エンジン本体2のクランク軸7とタービンランナ112とを断接するクラッチである。ロックアップクラッチ115の締結によりクランク軸7とタービンランナ112とが連結されると、クランク軸7とタービン軸114(変速機本体120の入力軸)とが流体を介することなく機械的に連結された状態が得られ、クランク軸7の回転が車輪W1に直接伝達されるようになる。言い換えると、ロックアップクラッチ115は、エンジン1の出力軸(クランク軸7)と車輪W1とを直結するクラッチである。 A lock-up clutch 115 is provided inside the torque converter 110. The lock-up clutch 115 is a clutch that connects and disconnects the crankshaft 7 of the engine main body 2 and the turbine runner 112. When the lock-up clutch 115 is engaged to connect the crankshaft 7 and the turbine runner 112, the crankshaft 7 and the turbine shaft 114 (the input shaft of the transmission main body 120) are mechanically connected without the intervention of a fluid, and the rotation of the crankshaft 7 is transmitted directly to the wheel W1. In other words, the lock-up clutch 115 is a clutch that directly connects the output shaft (crankshaft 7) of the engine 1 and the wheel W1.
ロックアップクラッチ115の締結は、動力伝達効率の向上につながる。ただし、エンジン回転数又は車速が低いときにロックアップクラッチ115を締結すると、エンジン1の振動が車両に伝わり易くなる。このため、ロックアップクラッチ115は、エンジン回転数又は車速が低いときを除く所定の条件下で締結され、エンジン回転数又は車速が低いときは解放(締結解除)される。 Engaging the lock-up clutch 115 improves power transmission efficiency. However, if the lock-up clutch 115 is engaged when the engine speed or vehicle speed is low, vibrations from the engine 1 are more likely to be transmitted to the vehicle. For this reason, the lock-up clutch 115 is engaged under specified conditions except when the engine speed or vehicle speed is low, and is released (disengaged) when the engine speed or vehicle speed is low.
変速機本体120は、減速比の異なる複数のギヤ段を達成可能な多段式の変速機構121を内蔵する。変速機構121は、複数のプラネタリギヤセットが組み合わされたギヤ機構122と、当該ギヤ機構122による動力伝達経路を切り替えるために締結又は解放されるクラッチやブレーキを含む複数の摩擦締結要素(図示省略)と、各摩擦締結要素に供給される油圧を制御してその締結/解放を切り替えるソレノイドバルブ等からなる油圧制御弁123(図4)とを含む。油圧制御弁123が適宜の摩擦締結要素を締結/解放することにより、車両の速度等に応じた所望のギヤ段が変速機構121において達成される。トルクコンバータ110の出力回転つまりタービン軸114の回転は、変速機構121のギヤ段に対応する減速比で変速された後にプロペラシャフト102(ひいては車輪W1)に伝達される。 The transmission main body 120 incorporates a multi-stage transmission mechanism 121 capable of achieving multiple gear stages with different reduction ratios. The transmission mechanism 121 includes a gear mechanism 122 that combines multiple planetary gear sets, multiple frictional engagement elements (not shown) including clutches and brakes that are engaged or disengaged to switch the power transmission path through the gear mechanism 122, and a hydraulic control valve 123 (Figure 4) consisting of a solenoid valve or the like that controls the hydraulic pressure supplied to each frictional engagement element to switch its engagement/disengagement. The hydraulic control valve 123 engages or disengages the appropriate frictional engagement elements, thereby achieving the desired gear stage in the transmission mechanism 121 according to the vehicle speed, etc. The output rotation of the torque converter 110, i.e., the rotation of the turbine shaft 114, is transmitted to the propeller shaft 102 (and ultimately the wheels W1) after being shifted at a reduction ratio corresponding to the gear stage of the transmission mechanism 121.
[制御系]
図4は、上述したエンジン1及び自動変速機101の制御系統を示す機能ブロック図である。本図に示されるPCM70は、エンジン1及び自動変速機101を統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のCPU、ROM、RAM等から構成されている。PCM70は、本発明における「コントローラ」に相当する。
[Control system]
4 is a functional block diagram showing a control system for the engine 1 and automatic transmission 101. The PCM 70 shown in this diagram is a microprocessor for overall control of the engine 1 and automatic transmission 101, and is composed of a well-known CPU, ROM, RAM, etc. The PCM 70 corresponds to the "controller" in the present invention.
PCM70には、各種センサによる検出情報が入力される。例えば、PCM70は、上述したクランク角センサSN1、水温センサSN2、エアフローセンサSN3、及び吸気圧センサSN4と電気的に接続されている。PCM70には、当該各センサにより検出された情報(つまりクランク角、エンジン回転数、エンジン水温、吸気流量、及び吸気圧等の情報)が逐次入力される。 Detection information from various sensors is input to the PCM70. For example, the PCM70 is electrically connected to the crank angle sensor SN1, water temperature sensor SN2, air flow sensor SN3, and intake pressure sensor SN4 mentioned above. Information detected by each of these sensors (i.e., information such as crank angle, engine speed, engine water temperature, intake air flow rate, and intake pressure) is sequentially input to the PCM70.
また、車両には、アクセルセンサSN5及び車速センサSN6が設けられている。アクセルセンサSN5は、車両を運転するドライバーにより操作されるアクセルペダルの開度つまりアクセル開度を検出するセンサである。車速センサSN6は、車両の走行速度つまり車速を検出するセンサである。これらアクセルセンサSN5及び車速センサSN6による検出情報も、逐次PCM70に入力される。 The vehicle is also equipped with an accelerator sensor SN5 and a vehicle speed sensor SN6. The accelerator sensor SN5 is a sensor that detects the degree of depression of the accelerator pedal operated by the driver of the vehicle, i.e., the accelerator opening degree. The vehicle speed sensor SN6 is a sensor that detects the traveling speed of the vehicle, i.e., the vehicle speed. The detection information from these accelerator sensor SN5 and vehicle speed sensor SN6 is also input sequentially to the PCM 70.
PCM70は、前記各センサSN1~SN6からの入力情報に基づいてエンジン1及び自動変速機101の各部を制御する。すなわち、PCM70は、上述した燃料噴射弁9、オルタネータ18、吸気シャッター弁33、EGR弁53、バイパス弁63a、ウェストゲート弁64a、及びレギュレート弁65aと電気的に接続されるとともに、自動変速機101のロックアップクラッチ115及び油圧制御弁123と電気的に接続されている。PCM70は、これらの機器に対し、前記各センサSN1~SN6からの入力情報に基づき生成した制御信号を出力する。 The PCM 70 controls each part of the engine 1 and automatic transmission 101 based on the input information from each of the sensors SN1 to SN6. That is, the PCM 70 is electrically connected to the fuel injection valve 9, alternator 18, intake shutter valve 33, EGR valve 53, bypass valve 63a, wastegate valve 64a, and regulator valve 65a, as well as to the lock-up clutch 115 and hydraulic control valve 123 of the automatic transmission 101. The PCM 70 outputs control signals to these devices that are generated based on the input information from each of the sensors SN1 to SN6.
[デポジットの付着対策]
ここで、吸気弁13又は排気弁14のバルブシート部にデポジット(異物)が付着することがある。例えば、吸気通路30の内壁に付着しているデポジットが、何らかの拍子に剥がれて下流側へと流出し、吸気弁13の傘部13bとバルブシート11aとの間に噛み込むことが起こり得る。あるいは、燃焼室Cに流入してきたデポジットが、排気弁14の傘部14bとバルブシート12aとの間に噛み込むことも起こり得る。このようなバルブシート部へのデポジットの付着(噛み込み)は、圧縮行程中に燃焼室Cから吸気ポート11又は排気ポート12を通じて圧縮空気が漏れる現象である圧縮漏れにつながる。圧縮漏れが起きると、燃焼室Cに噴射された燃料と空気との混合気が適切に燃焼しない(もしくは失火する)着火不良が生じ易くなる。そこで、本実施形態では、バルブシート部へのデポジット付着に対する対策として、図5に示すような制御がPCM70により実行される。以下、この制御の詳細について説明する。
[Countermeasures against deposit adhesion]
Deposits (foreign matter) may adhere to the valve seat of the intake valve 13 or the exhaust valve 14. For example, deposits adhering to the inner wall of the intake passage 30 may accidentally break off and flow downstream, becoming lodged between the head portion 13b of the intake valve 13 and the valve seat 11a. Alternatively, deposits flowing into the combustion chamber C may become lodged between the head portion 14b of the exhaust valve 14 and the valve seat 12a. Such deposit adhesion (lodging) to the valve seat can lead to compression leakage, a phenomenon in which compressed air leaks from the combustion chamber C through the intake port 11 or the exhaust port 12 during the compression stroke. When compression leakage occurs, the fuel-air mixture injected into the combustion chamber C is prone to improper combustion (or misfire), resulting in poor ignition. Therefore, in this embodiment, as a countermeasure against deposit adhesion to the valve seat, the PCM 70 executes control as shown in FIG. 5 . Details of this control are described below.
図5は、クランク軸7が回転するエンジン1の作動中にPCM70が実行する制御の詳細を示すフローチャートである。当該制御がスタートすると、PCM70は、前記各センサSN1~SN6から出力される情報を読み込む(ステップS1)。 Figure 5 is a flowchart showing the details of the control executed by the PCM 70 while the engine 1 is running and the crankshaft 7 is rotating. When this control starts, the PCM 70 reads the information output from each of the sensors SN1 to SN6 (step S1).
次いで、PCM70は、気筒2aの圧縮状態を表す指標値である圧縮状態指標値Vを算出する(ステップS2)。具体的に、PCM70は、図6に示される第1時間T1と第2時間T2との比(T1/T2)を、圧縮状態指標値Vとして算出する。第1時間T1は、圧縮行程から膨張行程に跨る第1クランク角範囲ΔC1の通過に要する時間であり、第2時間T2は、当該圧縮行程の直後の膨張行程に含まれる第2クランク角範囲ΔC2の通過に要する時間である。PCM70は、前者を後者で除した値である圧縮状態指標値V(=T1/T2)を、各気筒2aの燃焼サイクルごとに算出する。なお、圧縮状態指標値Vは、クランク角センサSN1からの入力情報に基づき算出することができる。 Next, the PCM 70 calculates a compression state index value V, which is an index value representing the compression state of cylinder 2a (step S2). Specifically, the PCM 70 calculates the compression state index value V as the ratio (T1/T2) of the first time T1 to the second time T2 shown in FIG. 6. The first time T1 is the time required to pass through a first crank angle range ΔC1 that spans from the compression stroke to the expansion stroke, and the second time T2 is the time required to pass through a second crank angle range ΔC2 that is included in the expansion stroke immediately following the compression stroke. The PCM 70 calculates the compression state index value V (= T1/T2), which is the value obtained by dividing the former by the latter, for each combustion cycle of each cylinder 2a. The compression state index value V can be calculated based on input information from the crank angle sensor SN1.
より具体的に、第1クランク角範囲ΔC1は、圧縮行程と膨張行程との境である圧縮上死点(TDC)を挟んだ所定の角度範囲に設定され、第2クランク角範囲ΔC2は、第1クランク角範囲ΔC1から遅角側に離れかつ膨張行程に含まれる所定の角度範囲に設定される。また、第1クランク角範囲ΔC1及び第2クランク角範囲ΔC2は、図6上において同一の幅(例えば30°CA分の幅)を有するように設定される。ここで、第2クランク角範囲ΔC2を通過するピストン5の移動速度は、第1クランク角範囲ΔC1を通過するピストン5の移動速度よりも速くなる。これは、ピストン5に作用する圧縮反力が圧縮上死点において最大化すること、及び、膨張行程中はピストン5を加速させる膨張力が作用することが原因である。そして、前記のように第2クランク角範囲ΔC2の通過速度が第1クランク角範囲ΔC1の通過速度よりも速いことは、第2クランク角範囲ΔC2の通過時間である第2時間T2が、第1クランク角範囲ΔC1の通過時間である第1時間T1よりも短くなることを意味する。したがって、上述のようにT1/T2として算出される圧縮状態指標値Vは、通常、1より有意に大きい値として算出される。 More specifically, the first crank angle range ΔC1 is set to a predetermined angle range that includes compression top dead center (TDC), which is the boundary between the compression stroke and the expansion stroke. The second crank angle range ΔC2 is set to a predetermined angle range that is retarded from the first crank angle range ΔC1 and included in the expansion stroke. Furthermore, the first crank angle range ΔC1 and the second crank angle range ΔC2 are set to have the same width (e.g., a width of 30° CA) on Figure 6. Here, the movement speed of the piston 5 through the second crank angle range ΔC2 is faster than the movement speed of the piston 5 through the first crank angle range ΔC1. This is because the compression reaction force acting on the piston 5 is maximized at compression top dead center and because an expansion force acts to accelerate the piston 5 during the expansion stroke. Furthermore, the fact that the passage speed through the second crank angle range ΔC2 is faster than the passage speed through the first crank angle range ΔC1 as described above means that the second time T2, which is the passage time through the second crank angle range ΔC2, is shorter than the first time T1, which is the passage time through the first crank angle range ΔC1. Therefore, the compression state index value V, calculated as T1/T2 as described above, is usually calculated as a value significantly greater than 1.
ただし、圧縮行程中に燃焼室Cから吸気ポート11又は排気ポート12を通じて圧縮空気が漏れている場合、つまり圧縮漏れが起きている場合には、圧縮行程中にピストン5に作用する圧縮反力が小さくなるので、第1時間T1と第2時間T2との差が縮小する。このことは、両者の比である圧縮状態指標値V(=T1/T2)が1に近づくことを意味する。言い換えると、圧縮状態指標値Vは、圧縮漏れの有無によって変動するパラメータである。PCM70は、このような性質を有する圧縮状態指標値Vを各気筒2aの燃焼サイクルごとに算出することにより、各気筒2aの圧縮状態(圧縮漏れの有無)を推定する。 However, if compressed air is leaking from combustion chamber C through intake port 11 or exhaust port 12 during the compression stroke, i.e., if compression leakage is occurring, the compression reaction force acting on piston 5 during the compression stroke will be smaller, and the difference between first time T1 and second time T2 will decrease. This means that the compression state index value V (= T1/T2), which is the ratio between the two, will approach 1. In other words, compression state index value V is a parameter that varies depending on the presence or absence of compression leakage. PCM 70 estimates the compression state (presence or absence of compression leakage) of each cylinder 2a by calculating compression state index value V, which has these properties, for each combustion cycle of each cylinder 2a.
このように、本実施形態では、圧縮漏れ検出のためのパラメータである圧縮状態指標値Vが、クランク角センサSN1からの入力情報に基づきPCM70によって算出される。このことから、クランク角センサSN1及びPCM70の組合せは、本発明における「圧縮漏れ検出部」に相当する。 In this way, in this embodiment, the compression state index value V, which is a parameter for compression leakage detection, is calculated by the PCM 70 based on input information from the crank angle sensor SN1. Therefore, the combination of the crank angle sensor SN1 and the PCM 70 corresponds to the "compression leakage detection unit" in the present invention.
前記ステップS2で圧縮状態指標値Vを算出した後、PCM70は、算出した圧縮状態指標値Vに基づいて、バルブシート部にデポジットが付着しているか否かを判定する(ステップS3)。具体的に、PCM70は、各気筒2aの燃焼サイクルごとに、圧縮状態指標値Vを所定の閾値Vxと比較して、前者が後者を下回るか否か、つまりV<Vxが成立するか否かを判定する。そして、V<Vxが成立する状態、つまり圧縮状態指標値Vが閾値Vxを下回る状態が同一の気筒2aについて所定のサイクル数n1だけ連続して生じた場合に、当該気筒2aのバルブシート部(吸気弁13とバルブシート11aとの間もしくは排気弁14とバルブシート12aとの間)にデポジットが付着していると判定する。なお、ここでの連続サイクル数n1は、例えば「2」に設定し得る。 After calculating the compression state index value V in step S2, the PCM 70 determines whether deposits have formed on the valve seat portion based on the calculated compression state index value V (step S3). Specifically, for each combustion cycle of each cylinder 2a, the PCM 70 compares the compression state index value V with a predetermined threshold value Vx to determine whether the former is lower than the latter, i.e., whether V<Vx holds. If V<Vx, i.e., the compression state index value V is lower than the threshold value Vx, occurs for a predetermined number of consecutive cycles n1 for the same cylinder 2a, the PCM 70 determines that deposits have formed on the valve seat portion (between the intake valve 13 and valve seat 11a or between the exhaust valve 14 and valve seat 12a) of that cylinder 2a. Note that the number of consecutive cycles n1 here may be set to, for example, "2."
前記ステップS3の判定で用いられる閾値Vxは、1サイクル前に算出された全気筒2aの圧縮状態指標値Vの平均値から定められる。このような閾値Vxに対し特定の気筒2aの圧縮状態指標値Vが小さいということは、当該特定の気筒2aにおいて圧縮漏れが起きている可能性が高いこと、つまり当該特定の気筒2aのバルブシート部に付着したデポジットが原因で燃焼室Cから圧縮空気が漏れている可能性が高いことを意味する。そこで、PCM70は、上述したV<Vxの状態が同一の気筒2aについてn1サイクル連続して生じた場合に、当該気筒2aにデポジットが付着していると判定する。 The threshold value Vx used in the determination in step S3 is determined from the average value of the compression state index values V for all cylinders 2a calculated one cycle prior. If the compression state index value V for a specific cylinder 2a is smaller than this threshold value Vx, it means that there is a high possibility that compression leakage is occurring in that specific cylinder 2a, that is, there is a high possibility that compressed air is leaking from the combustion chamber C due to deposits on the valve seat portion of that specific cylinder 2a. Therefore, if the above-mentioned condition of V<Vx occurs for the same cylinder 2a for n1 consecutive cycles, the PCM 70 determines that deposits have formed in that cylinder 2a.
前記ステップS3でNOと判定された場合、つまりいずれの気筒2aのバルブシート部にもデポジットが付着していないことが確認された場合、PCM70は、通常のエンジン制御を実行する(ステップS13)。なお、ここではデポジット対策が不要なため、後述するステップS8,S9,S11,S12に相当する制御は実行されない。 If the determination in step S3 is NO, that is, if it is confirmed that no deposits have adhered to the valve seats of any of the cylinders 2a, the PCM 70 executes normal engine control (step S13). Note that, because no deposit countermeasures are required in this case, the controls corresponding to steps S8, S9, S11, and S12, described below, are not executed.
一方、前記ステップS3でYESと判定されていずれかの気筒2aのバルブシート部にデポジットが付着していることが確認された場合、つまり当該気筒2aの吸気弁13(又は排気弁14)とバルブシート11a(又は12a)との間にデポジットが噛み込んでいることが確認された場合、PCM70は、エンジン1が減速燃料カット中であるか否かを判定する(ステップS4)。減速燃料カットは、車両の減速中に燃料噴射弁9からの燃料噴射を停止する運転モード、換言すれば車輪W1の回転を利用してクランク軸7の回転を維持する運転モードのことである。このような減速燃料カットは、例えば、アクセル開度がゼロである(アクセルペダルが踏み込まれていない)という条件と、車速が所定の基準速度よりも高いという条件と、エンジン回転数が所定の基準回転数より高いという条件とがいずれも成立した場合に許可される。PCM70は、このような減速燃料カットの許可条件が成立するか否かをクランク角センサSN1、アクセルセンサSN5、及び車速センサSN6からの入力情報に基づき判定し、当該条件が成立する場合に減速燃料カットを実行する。 On the other hand, if step S3 returns YES and a deposit is found on the valve seat of any cylinder 2a, i.e., if a deposit is found between the intake valve 13 (or exhaust valve 14) and the valve seat 11a (or 12a) of that cylinder 2a, the PCM 70 determines whether the engine 1 is undergoing deceleration fuel cut (step S4). Deceleration fuel cut is an operating mode in which fuel injection from the fuel injection valve 9 is stopped during vehicle deceleration; in other words, an operating mode in which rotation of the wheels W1 is used to maintain rotation of the crankshaft 7. Such deceleration fuel cut is permitted, for example, when the accelerator pedal is zero (the accelerator pedal is not depressed), the vehicle speed is higher than a predetermined reference speed, and the engine speed is higher than a predetermined reference speed. The PCM 70 determines whether the conditions for permitting deceleration fuel cutoff are met based on input information from the crank angle sensor SN1, accelerator sensor SN5, and vehicle speed sensor SN6, and if the conditions are met, executes deceleration fuel cutoff.
前記ステップS4でYESと判定されて減速燃料カットの実行中であることが確認された場合、PCM70は、吸気シャッター弁33の開度を通常よりも大きい値に変更する(ステップS5)。すなわち、減速燃料カット中は、通常、エンジンブレーキを利かせる等の目的で、吸気シャッター弁33の開度が比較的小さい値に設定される。これに対し、当該ステップS5では、減速燃料カット中の通常の開度よりも大きい値まで吸気シャッター弁33の開度が増大するように吸気シャッター弁33が制御される。これは、気筒2a(燃焼室C)の内部圧力である筒内圧力を増大させて、バルブシート部に付着したデポジットが押し潰される可能性を高めるためである。 If step S4 returns YES, confirming that deceleration fuel cut is being performed, the PCM 70 changes the opening of the intake shutter valve 33 to a value greater than normal (step S5). That is, during deceleration fuel cut, the opening of the intake shutter valve 33 is normally set to a relatively small value for purposes such as engine braking. In contrast, in step S5, the intake shutter valve 33 is controlled so that its opening is increased to a value greater than the normal opening during deceleration fuel cut. This is to increase the in-cylinder pressure, which is the internal pressure of cylinder 2a (combustion chamber C), and increase the likelihood that deposits adhering to the valve seat will be crushed.
一方、前記ステップS4でNOと判定されて減速燃料カットが実行されていないことが確認された場合、つまり混合気の燃焼を伴う運転(燃焼運転)が行われていることが確認された場合、PCM70は、オルタネータ18が作動中であるか否かを判定する(ステップS6)。すなわち、PCM70は、オルタネータ18による発電状態を確認し、所定量以上の発電が行われている場合にオルタネータ18が作動中であると判定する。 On the other hand, if step S4 returns NO and it is confirmed that deceleration fuel cut is not being performed, that is, if it is confirmed that operation involving combustion of the air-fuel mixture (combustion operation) is being performed, the PCM 70 determines whether the alternator 18 is operating (step S6). That is, the PCM 70 checks the power generation status of the alternator 18, and if a predetermined amount or more of power is being generated, it determines that the alternator 18 is operating.
前記ステップS6でYESと判定されてオルタネータ18が作動中であることが確認された場合、PCM70は、オルタネータ18の作動を停止する(ステップS7)。すなわち、PCM70は、オルタネータ18による発電が停止する(発電量が実質ゼロになる)ようにオルタネータ18内のレギュレータ回路を制御する。これにより、オルタネータ18からクランク軸7に作用する逆トルクが低下し、クランク軸7の回転抵抗(外部負荷)が軽減される。なお、当該ステップS7でのオルタネータ18の停止は、前記ステップS6の判定がNOであった場合(つまりオルタネータ18が非作動であった場合)にはスキップされる。 If step S6 returns YES and it is confirmed that the alternator 18 is operating, the PCM 70 stops the operation of the alternator 18 (step S7). That is, the PCM 70 controls the regulator circuit within the alternator 18 so that power generation by the alternator 18 stops (the amount of power generated becomes essentially zero). This reduces the counter torque acting on the crankshaft 7 from the alternator 18, thereby reducing the rotational resistance (external load) of the crankshaft 7. Note that stopping the alternator 18 in step S7 is skipped if step S6 returns NO (i.e., if the alternator 18 is not operating).
次いで、PCM70は、エンジン1のアイドルストップを禁止する(ステップS8)。アイドルストップとは、車速がゼロでかつアクセル開度がゼロである等の所定のアイドルストップ条件が成立した場合に、エンジン1を自動的に停止させる制御のことである。当該ステップS8において、PCM70は、アイドルストップ条件が成立してもエンジン1が自動停止されないように、アイドルストップ禁止フラグをオンにする。これは、デポジット付着に起因したエンジン1の再始動の失敗を未然に防止するためである。 Next, the PCM 70 prohibits engine 1 from idling (step S8). Idle stop is a control that automatically stops engine 1 when certain idle stop conditions are met, such as when the vehicle speed is zero and the accelerator pedal position is zero. In step S8, the PCM 70 turns on the idle stop prohibition flag so that engine 1 will not automatically stop even if the idle stop conditions are met. This is to prevent engine 1 restart failures due to deposit buildup.
次いで、PCM70は、エンジン1のアイドル回転数を通常よりも大きい値に変更する(ステップS9)。このようなアイドル回転数の上昇は、アイドル運転時のエンジン1の回転慣性を高めることにつながる。これにより、デポジットが付着したままアイドル運転に移行してもエンストが起き難くなる。 Next, the PCM 70 changes the idle speed of the engine 1 to a value higher than normal (step S9). This increase in idle speed increases the rotational inertia of the engine 1 during idle operation. This makes it less likely for the engine to stall even when the engine is switched to idle operation with deposits still present.
次いで、PCM70は、クランク角センサSN1からの入力情報に基づいて、エンジン回転数が予め定められた閾値Nx以下であるか否かを判定する(ステップS10)。閾値Nxは、前記ステップS9による上昇後のアイドル回転数よりも高い適宜の値に設定される。例えば、閾値Nxは1200rpm程度に設定し得る。 Next, the PCM 70 determines whether the engine speed is equal to or lower than a predetermined threshold value Nx based on input information from the crank angle sensor SN1 (step S10). The threshold value Nx is set to an appropriate value higher than the idle speed after the increase in step S9. For example, the threshold value Nx can be set to approximately 1200 rpm.
前記ステップS10でYESと判定されてエンジン回転数が閾値Nx以下であることが確認された場合、PCM70は、EGR弁53の開度を通常よりも小さい値に変更する(ステップS11)。すなわち、エンジン1の燃焼運転中は、通常、燃焼によるNOxの生成量を低減する等の目的で、運転条件に応じた適切な量のEGRガスが各気筒2aの燃焼室Cに導入されるようにEGR弁53の開度が制御される。これに対し、当該ステップS11では、運転条件に応じて定まる通常の開度よりも小さい値までEGR弁53の開度が低下するようにEGR弁53が制御される。低下後のEGR弁53の開度は、EGRガスの還流量が通常よりも減少する範囲で適宜の値に設定すればよい。なお、EGRガスの還流が実質的に停止される全閉相当の開度までEGR弁53の開度を低下させることも可能である。 If step S10 returns YES and the engine speed is confirmed to be equal to or lower than the threshold value Nx, the PCM 70 changes the opening of the EGR valve 53 to a value smaller than normal (step S11). That is, during combustion operation of the engine 1, the opening of the EGR valve 53 is normally controlled so that an appropriate amount of EGR gas is introduced into the combustion chamber C of each cylinder 2a, depending on the operating conditions, for purposes such as reducing the amount of NOx produced by combustion. In contrast, in step S11, the EGR valve 53 is controlled so that the opening of the EGR valve 53 is reduced to a value smaller than the normal opening determined depending on the operating conditions. The reduced opening of the EGR valve 53 may be set to an appropriate value within a range in which the amount of EGR gas recirculated is reduced compared to normal. It is also possible to reduce the opening of the EGR valve 53 to a value equivalent to a fully closed position, at which the recirculation of EGR gas is essentially stopped.
次いで、PCM70は、燃料噴射弁9による燃料の噴射量を通常よりも大きい値に変更する(ステップS12)。すなわち、エンジン1の燃焼運転中は、通常、アクセル開度や車速等から定まるエンジン1の要求トルクに見合った適切な量の燃料が各気筒2aの燃焼室Cに供給されるように、各気筒2aの燃料噴射弁9が制御される。これに対し、当該ステップS12では、要求トルクに応じて定まる通常の噴射量よりも多くの燃料が噴射されるように燃料噴射弁9が制御される。なお、このように噴射増を増やす制御は、少なくとも前記ステップS3の判定でデポジットの付着が確認された気筒2aの燃料噴射弁9に対し行えばよいが、全ての気筒2aの燃料噴射弁9の噴射量を増やすことも可能である。 Next, the PCM 70 changes the amount of fuel injected by the fuel injector 9 to a value greater than normal (step S12). That is, during combustion operation of the engine 1, the fuel injector 9 of each cylinder 2a is normally controlled so that an appropriate amount of fuel commensurate with the required torque of the engine 1, which is determined by factors such as the accelerator pedal position and vehicle speed, is supplied to the combustion chamber C of each cylinder 2a. In contrast, in step S12, the fuel injector 9 is controlled so that more fuel is injected than the normal injection amount determined based on the required torque. Note that this increased injection control should be performed at least on the fuel injector 9 of the cylinder 2a for which deposits were confirmed in the determination of step S3, but it is also possible to increase the injection amount of the fuel injector 9 of all cylinders 2a.
次に、前記ステップS10でNOと判定された場合、つまりエンジン回転数が閾値Nxより大きい場合の制御について説明する。この場合、PCM70は、デポジットの付着が継続しているか否かを判定する(ステップS14)。具体的に、PCM70は、前記ステップS3でデポジットの付着が判定された気筒2aについて、圧縮状態指標値Vが閾値Vx未満となる状態(V<Vx)がさらに所定のサイクル数n2だけ連続して生じたか否かを判定する。デポジット付着判定後、V<Vxの状態がさらにn2サイクル連続して生じたということは、同一の気筒2aについてn1+n2サイクル連続して圧縮漏れが生じたということであり、デポジットが依然として除去されていない可能性が高いことを意味する。なお、ここでの連続サイクル数n2は、前記ステップS3での判定(デポジットの付着有無の判定)の際に用いられる連続サイクル数n1よりも大きいことが望ましい。例えば、連続サイクル数n2は「5」に設定し得る。 Next, we will explain the control when the determination in step S10 is NO, i.e., when the engine speed is greater than the threshold value Nx. In this case, the PCM 70 determines whether deposits continue to accumulate (step S14). Specifically, the PCM 70 determines whether the compression state index value V is less than the threshold value Vx (V<Vx) for a predetermined number of consecutive cycles n2 for the cylinder 2a for which deposits were determined to exist in step S3. If the V<Vx state occurs for n2 consecutive cycles after the deposit determination, this means that compression leakage has occurred for n1+n2 consecutive cycles for the same cylinder 2a, indicating a high probability that the deposits have not yet been removed. Note that the number of consecutive cycles n2 here is preferably greater than the number of consecutive cycles n1 used in the determination in step S3 (determining whether deposits exist). For example, the number of consecutive cycles n2 can be set to "5."
前記ステップS14でNOと判定されてデポジット付着が継続していないことが確認された場合、PCM70は、自動変速機101に対し通常の変速制御を実行する(ステップS17)。なお、ここではデポジット対策が不要なため、後述するステップS15,S16に相当する制御は実行されない。 If step S14 returns NO, confirming that deposits are not continuing to build up, the PCM 70 executes normal shift control for the automatic transmission 101 (step S17). Note that, because no deposit countermeasures are required in this case, the controls corresponding to steps S15 and S16, described below, are not executed.
一方、前記ステップS14でYESと判定されてデポジットの継続付着が確認された場合、PCM70は、自動変速機101のギヤ段を低下させる(つまり減速比を大きくする)シフトダウンが早めに行われるように自動変速機101のシフトパターンを変更する(ステップS15)。すなわち、PCM70は、減速時にシフトダウンが行われるエンジン回転数であるシフトダウン回転数が通常よりも高くなるように、シフトパターンを変更する。これにより、減速に伴うシフトダウンが通常よりも早いタイミングで行われるようになる。 On the other hand, if step S14 returns YES, confirming that deposits continue to adhere, the PCM 70 changes the shift pattern of the automatic transmission 101 so that downshifts to lower gears (i.e., increase the reduction ratio) occur earlier (step S15). In other words, the PCM 70 changes the shift pattern so that the downshift speed, which is the engine speed at which downshifts occur during deceleration, is higher than usual. This causes downshifts associated with deceleration to occur earlier than usual.
次いで、PCM70は、ロックアップクラッチ115が締結されるエンジン回転数の範囲であるロックアップ領域が低回転側に拡大するように、ロックアップ解除回転数を変更する(ステップS16)。すなわち、PCM70は、減速時にロックアップクラッチ115の締結が解除されるエンジン回転数であるロックアップ解除回転数を、通常よりも低い値に変更する。これにより、ロックアップ領域が低回転側に拡大され、通常よりも低いエンジン回転数までロックアップ状態が維持されるようになる。 Next, the PCM 70 changes the lockup release speed so that the lockup region, which is the range of engine speeds at which the lockup clutch 115 is engaged, expands toward lower speeds (step S16). That is, the PCM 70 changes the lockup release speed, which is the engine speed at which the lockup clutch 115 is released during deceleration, to a value lower than normal. This expands the lockup region toward lower speeds, and the lockup state is maintained down to engine speeds lower than normal.
なお、以上説明した図5のフローチャートにおいて、ステップS7の制御は本発明における「第1の制御」に相当し、ステップS11,S12の制御は本発明における「第2の制御」に相当し、ステップS15,S16の制御は本発明における「第3の制御」に相当する。あるいは、ステップS3の判定は本発明における「第1ステップ」に相当し、ステップS7の制御は本発明における「第2ステップ」に相当し、ステップS10の判定は本発明における「第3ステップ」に相当し、ステップS11,S12の制御は本発明における「第4ステップ」に相当する。 In the flowchart of FIG. 5 described above, the control of step S7 corresponds to the "first control" in the present invention, the controls of steps S11 and S12 correspond to the "second control" in the present invention, and the controls of steps S15 and S16 correspond to the "third control" in the present invention. Alternatively, the determination of step S3 corresponds to the "first step" in the present invention, the control of step S7 corresponds to the "second step" in the present invention, the determination of step S10 corresponds to the "third step" in the present invention, and the controls of steps S11 and S12 correspond to the "fourth step" in the present invention.
[作用効果]
以上説明したとおり、本実施形態では、圧縮状態指標値Vから推定される圧縮漏れの有無に基づいて、バルブシート部にデポジットが付着しているか否かが判定され、デポジットの付着が確認された場合には、オルタネータ18による発電を停止する制御(S7)が実行される。また、発電停止の後、エンジン回転数が閾値Nx以下であることが確認された場合には、EGR弁53の開度を低減する制御(S11)が実行されるとともに、燃料噴射弁9からの燃料噴射量を増大する制御(S12)が実行される。このような構成によれば、エミッション性能又は燃費性能に及ぶ影響を軽減しながら、デポジットの付着に速やかに対処できるという利点がある。
[Action and effect]
As described above, in this embodiment, it is determined whether or not a deposit has formed on the valve seat portion based on the presence or absence of compression leakage estimated from the compression state index value V, and if the presence of a deposit is confirmed, control is executed (S7) to stop power generation by the alternator 18. Furthermore, if it is confirmed after power generation is stopped that the engine speed is equal to or lower than the threshold value Nx, control is executed (S11) to reduce the opening of the EGR valve 53 and control is executed (S12) to increase the amount of fuel injected from the fuel injection valve 9. This configuration has the advantage of being able to quickly address the formation of deposits while reducing the impact on emissions performance or fuel economy.
すなわち、本実施形態では、デポジットの付着確認に応じてオルタネータ18による発電が停止されるので、オルタネータ18からエンジン本体2(クランク軸7)に加わる逆トルクを小さくでき、エンジン本体2の回転抵抗(外部負荷)を軽減することができる。しかも、オルタネータ18の発電停止(発電量の変更)は短時間で実現可能なため、応答性よくエンジン本体2の回転抵抗を軽減することができる。回転抵抗が軽減されると、仮にデポジットの付着(圧縮漏れ)に起因した混合気の着火不良が起きたとしても、クランク軸7の回転が維持され易くなる。すなわち、発電停止に応じた回転抵抗の軽減により、着火不良をきっかけにエンジン1がストールする(エンストが起きる)可能性を低減することができる。 In other words, in this embodiment, power generation by the alternator 18 is stopped in response to confirmation of deposit buildup, thereby reducing the reverse torque applied from the alternator 18 to the engine body 2 (crankshaft 7) and reducing the rotational resistance (external load) of the engine body 2. Furthermore, because power generation by the alternator 18 can be stopped (the amount of power generated can be changed) in a short time, the rotational resistance of the engine body 2 can be reduced responsively. When rotational resistance is reduced, it becomes easier to maintain rotation of the crankshaft 7 even if poor ignition of the mixture occurs due to deposit buildup (compression leakage). In other words, reducing rotational resistance in response to power generation stoppage reduces the possibility of the engine 1 stalling (stalling) due to poor ignition.
ただし、エンジン回転数が比較的低い状況(換言すれば回転慣性が低い状況)で上述した着火不良が起きた場合には、オルタネータ18の発電停止だけではクランク軸7の回転を維持できない(エンストに至る)可能性が高くなる。これに対し、本実施形態では、発電停止後のエンジン回転数が閾値Nx以下のときは、EGR弁53の開度を低減する制御、及び燃料噴射量を増大する制御が実行されるので、前記のような事情によるエンストの発生を抑制することができる。すなわち、EGR弁53の開度低減により、不活性ガスであるEGRガスの割合が燃焼室Cにおいて減少するので、混合気の着火性を向上させることができる。また、燃料噴射量の増大により、やはり混合気の着火性を向上させることができる。そして、これらの効果の組合せにより、エンジン回転数が低い状況で着火不良が起きる可能性を十分に低減することができ、エンストの発生を効果的に抑制することができる。 However, if the above-mentioned misfire occurs when the engine speed is relatively low (in other words, when rotational inertia is low), there is a high possibility that stopping the alternator 18 alone will not be enough to maintain rotation of the crankshaft 7 (leading to an engine stall). In contrast, in this embodiment, when the engine speed after stopping power generation is equal to or lower than the threshold value Nx, control is executed to reduce the opening of the EGR valve 53 and increase the fuel injection amount, thereby preventing engine stalls due to the above-mentioned circumstances. In other words, reducing the opening of the EGR valve 53 reduces the proportion of EGR gas, which is an inert gas, in the combustion chamber C, thereby improving the ignitability of the mixture. Furthermore, increasing the fuel injection amount also improves the ignitability of the mixture. The combination of these effects sufficiently reduces the possibility of misfire when the engine speed is low, thereby effectively preventing engine stalls.
しかも、本実施形態において、EGR弁53の開度及び燃料噴射量を変更する上述した制御は、エンジン回転数が閾値Nx以下にならない限り実行されないので、エミッション性能及び燃費性能に影響が及ぶ可能性を低減することができる。すなわち、EGR弁53の開度の低減は、燃焼室Cでの燃焼温度を上昇させ、NOx生成量を増大させる影響をもたらす。また、燃料噴射量の増大は、燃費性能を低下させる影響をもたらす。これに対し、本実施形態では、デポジットの付着(圧縮漏れ)が確認されても、エンジン回転数が閾値Nx以下になるまではEGR弁53の開度が低減されないので、当該開度の低減によりNOx生成量が増大する可能性を低減することができる。同様に、デポジットの付着が確認されても、エンジン回転数が閾値Nx以下になるまでは燃料噴射量が増大されないので、当該噴射量の増大により燃費性能が低下する可能性を低減することができる。特に、エンジン回転数が閾値Nxを超える状況でデポジットの付着が確認され、これを受けてオルタネータ18による発電が停止されたような場合には、エンジン回転が維持されている間にデポジットが除去されて、回転数が閾値Nx以下になる前に圧縮漏れが解消される可能性がある。このようなケースでは、デポジット対策のためにEGR弁53の開度及び燃料噴射量を変更することがそもそも不要になるので、エミッション性能及び燃費性能への影響を最小化することができる。このように、本実施形態では、エンジン1のエミッション性能及び燃費性能に及ぶ影響を軽減しながら、デポジット付着によるエンストの発生を抑制することができる。 Furthermore, in this embodiment, the above-described control for changing the opening of the EGR valve 53 and the fuel injection amount is not performed unless the engine speed falls below the threshold Nx, thereby reducing the possibility of affecting emissions performance and fuel economy. That is, reducing the opening of the EGR valve 53 raises the combustion temperature in the combustion chamber C, which has the effect of increasing the amount of NOx generated. Furthermore, increasing the fuel injection amount has the effect of reducing fuel economy. In contrast, in this embodiment, even if deposit formation (compression leakage) is confirmed, the opening of the EGR valve 53 is not reduced until the engine speed falls below the threshold Nx, thereby reducing the possibility of an increase in NOx generation due to this reduction in opening. Similarly, even if deposit formation is confirmed, the fuel injection amount is not increased until the engine speed falls below the threshold Nx, thereby reducing the possibility of a decrease in fuel economy due to this increase in injection amount. In particular, if deposits are detected when the engine speed exceeds the threshold Nx and power generation by the alternator 18 is stopped in response, the deposits may be removed while the engine speed is maintained, potentially eliminating the compression leak before the speed drops below the threshold Nx. In such a case, there is no need to change the opening of the EGR valve 53 or the fuel injection amount to address the deposits, minimizing the impact on emissions performance and fuel economy. In this way, this embodiment can prevent engine stalls due to deposit buildup while mitigating the impact on the emissions performance and fuel economy of the engine 1.
また、本実施形態では、上述した圧縮状態指標値Vとして、圧縮上死点を跨ぐ第1クランク角範囲ΔC1の通過に要する第1時間T1と、膨張行程に含まれる第2クランク角範囲ΔC2の通過に要する第2時間T2との比(T1/T2)が算出されるので、当該圧縮状態指標値Vを閾値Vxと比較することにより、圧縮漏れの発生、ひいてはバルブシート部へのデポジットの付着を精度よく推定することができる。すなわち、圧縮漏れが発生すると、圧縮行程中にピストン5に作用する圧縮反力が小さくなるので、圧縮上死点を通過する前後におけるピストン5の移動速度の変化量が小さくなる。このことは、第1時間T1と第2時間T2との差が縮小すること、換言すれば第1時間T1と第2時間T2との比(T1/T2)が小さくなることを意味する。したがって、当該第1時間T1と第2時間T2との比を圧縮状態指標値Vとして算出する本実施形態によれば、当該圧縮状態指標値Vの大小に基づいて精度よく圧縮漏れ(ひいてはデポジットの付着)を推定することができる。 In this embodiment, the compression state index value V is calculated as the ratio (T1/T2) of the first time T1 required to pass through the first crank angle range ΔC1 that spans the compression top dead center and the second time T2 required to pass through the second crank angle range ΔC2 included in the expansion stroke. By comparing the compression state index value V with a threshold value Vx, the occurrence of compression leakage and, ultimately, the formation of deposits on the valve seat can be accurately estimated. In other words, when compression leakage occurs, the compression reaction force acting on the piston 5 during the compression stroke decreases, thereby reducing the amount of change in the movement speed of the piston 5 before and after passing the compression top dead center. This means that the difference between the first time T1 and the second time T2 decreases; in other words, the ratio (T1/T2) of the first time T1 and the second time T2 decreases. Therefore, according to this embodiment, in which the ratio between the first time T1 and the second time T2 is calculated as the compression state index value V, compression leakage (and therefore deposit formation) can be estimated with high accuracy based on the size of the compression state index value V.
また、本実施形態では、オルタネータ18の発電停止後に、エンジン回転数が閾値Nxよりも大きい状態でデポジットが継続して付着していること(圧縮漏れの継続)が確認された場合には、減速比を大きくするシフトダウンが行われるエンジン回転数(シフトダウン回転数)が通常よりも高くなるようにシフトパターンが変更されるとともに(S15)、ロックアップクラッチ115が締結されるエンジン回転数の範囲(ロックアップ領域)が低回転側に拡大される(S16)。このような構成によれば、車両走行中のエンジン回転数を高く維持することができ、エンストが起きる可能性を低減することができる。 In addition, in this embodiment, if it is confirmed that deposits continue to adhere while the engine speed is greater than the threshold value Nx after the alternator 18 has stopped generating electricity (continued compression leakage), the shift pattern is changed so that the engine speed at which a downshift to increase the reduction ratio is performed (downshift speed) is higher than normal (S15), and the range of engine speeds at which the lock-up clutch 115 is engaged (lock-up region) is expanded to the lower speed side (S16). With this configuration, the engine speed can be maintained high while the vehicle is running, reducing the possibility of the engine stalling.
すなわち、本実施形態では、シフトダウン回転数が高くなるようにシフトパターンが変更されるので、例えば車両の減速時に、通常よりも早いタイミングでシフトダウンが行われるようになる。これにより、エンジン回転数が十分に低下する前に減速比を増大させることができ、その増大後の減速比によってエンジン回転数を引き上げることができる。また、ロックアップ領域が低回転側に拡大されるので、例えば車両の減速時に、通常よりも低いエンジン回転数までロックアップ状態(クランク軸7と車輪W1とが直結する状態)が維持される。これにより、クランク軸7が車輪W1と同期して回転する状態を維持することができ、車輪W1の回転エネルギーを利用してエンジン回転数の低下を抑制することができる。このように、本実施形態では、エンジン回転数が相対的に高く維持されるように自動変速機101が制御されるので、エンストが起きる可能性をより低減することができる。 In other words, in this embodiment, the shift pattern is changed to increase the downshift rotational speed, so that downshifts occur earlier than usual when the vehicle is decelerating, for example. This allows the reduction ratio to be increased before the engine rotational speed drops sufficiently, and the increased reduction ratio can be used to raise the engine rotational speed. Furthermore, because the lockup region is expanded to the low rotational speed side, the lockup state (a state in which the crankshaft 7 and the wheel W1 are directly coupled) is maintained up to lower engine rotational speeds than usual, for example, when the vehicle is decelerating. This allows the crankshaft 7 to maintain a state in which it rotates in synchronization with the wheel W1, and the rotational energy of the wheel W1 can be used to suppress a drop in engine rotational speed. In this way, in this embodiment, the automatic transmission 101 is controlled to maintain a relatively high engine rotational speed, further reducing the possibility of the engine stalling.
また、前記のようにエンジン回転数を高く維持することは、エンジン回転数が閾値Nx以下まで低下する事態が起き難くなることを意味する。これにより、EGR弁53の開度及び燃料噴射量を変更する上述した制御が要求される可能性が低くなるので、エンジン1のエミッション性能及び燃費性能に及ぶ影響をより軽減することができる。 Furthermore, maintaining a high engine speed as described above means that the engine speed is less likely to drop below the threshold value Nx. This reduces the likelihood that the above-mentioned control of changing the opening of the EGR valve 53 and the fuel injection amount will be required, further reducing the impact on the emissions performance and fuel economy of the engine 1.
[変形例]
前記実施形態では、バブルシート部へのデポジットの付着(圧縮漏れ)が確認された場合に、オルタネータ18による発電を停止するようにしたが、このような制御に代えて、オルタネータ18による発電を継続しつつその発電量を低減する制御を行ってもよい。すなわち、オルタネータ18を用いたデポジットの付着対策は、エンジン本体2(クランク軸7)の回転抵抗が軽減されるようにオルタネータ18の作動を制限する制御であればよく、発電自体を停止することは必須ではない。
[Modification]
In the above embodiment, when deposits (compression leakage) are found on the bubble seat portion, power generation by the alternator 18 is stopped. However, instead of this control, control may be performed to reduce the amount of power generated while continuing power generation by the alternator 18. In other words, the countermeasure against deposits using the alternator 18 is sufficient as long as it limits the operation of the alternator 18 so as to reduce the rotational resistance of the engine body 2 (crankshaft 7), and it is not necessary to stop power generation itself.
さらに、デポジット付着時に最初に行う制御、つまり本発明における第1の制御は、エンジン1から駆動力を得て仕事を行う補機の作動を制限するものであればよく、その対象はオルタネータ18に限られない。例えば、作動を制限する対象となる前記補機は、エンジン1のクランク軸7により駆動される空調用コンプレッサであってもよい。空調用コンプレッサは、車両に備わる空調装置に用いられる冷媒を圧送するコンプレッサである。この場合、前記第1の制御は、空調用コンプレッサによる冷媒の圧送を停止する制御、もしくは当該冷媒の圧送量を低減する制御とすることができる。いずれの場合でも、空調用コンプレッサの作動に起因したエンジン本体2の回転抵抗を軽減することができ、エンストの発生を抑制することができる。 Furthermore, the control that is first performed when deposits build up, i.e., the first control in this invention, can be any control that restricts the operation of an accessory that receives driving force from the engine 1 to perform work, and is not limited to the alternator 18. For example, the accessory whose operation is restricted could be an air conditioning compressor driven by the crankshaft 7 of the engine 1. The air conditioning compressor is a compressor that pumps refrigerant used in an air conditioning system installed in a vehicle. In this case, the first control can be control to stop the air conditioning compressor from pumping refrigerant, or control to reduce the amount of refrigerant pumped. In either case, it is possible to reduce the rotational resistance of the engine main body 2 caused by the operation of the air conditioning compressor, thereby preventing the engine from stalling.
前記実施形態では、気筒2aの圧縮状態を表す圧縮状態指標値Vとして、圧縮上死点を跨ぐ第1クランク角範囲ΔC1の通過に要する第1時間T1と、膨張行程に含まれる第2クランク角範囲ΔC2の通過に要する第2時間T2との比(T1/T2)を算出したが、圧縮状態指標値Vは、圧縮漏れの有無に応じて変動する値であればよく、その限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、第1時間T1と第2時間T2との差を圧縮状態指標値Vとして採用してもよい。また、第1時間T1は、図6のΔC1よりも進角側でかつ圧縮行程に含まれる所定のクランク角範囲の通過に要する時間であってもよく、第2時間T2は、図6のΔC2よりも進角又は遅角側でかつ膨張行程に含まれる所定のクランク角範囲の通過に要する時間であってもよい。さらに、圧縮行程と膨張行程とのそれぞれにおいて、特定のクランク角範囲の通過に要する時間からピストン5の平均的な移動速度を算出し、両者の速度比を圧縮状態指標値Vとして採用してもよい。 In the above embodiment, the compression state index value V representing the compression state of cylinder 2a was calculated as the ratio (T1/T2) of the first time T1 required to pass through the first crank angle range ΔC1 spanning the compression top dead center to the second time T2 required to pass through the second crank angle range ΔC2 included in the expansion stroke. However, the compression state index value V may be modified in various ways as long as it varies depending on the presence or absence of compression leakage. For example, the difference between the first time T1 and the second time T2 may be used as the compression state index value V. Furthermore, the first time T1 may be the time required to pass through a predetermined crank angle range that is more advanced than ΔC1 in FIG. 6 and is included in the compression stroke, and the second time T2 may be the time required to pass through a predetermined crank angle range that is more advanced or retarded than ΔC2 in FIG. 6 and is included in the expansion stroke. Furthermore, the average movement speed of the piston 5 may be calculated from the time required to pass through a specific crank angle range during each of the compression stroke and expansion stroke, and the ratio of these speeds may be used as the compression state index value V.
前記実施形態では、クランク角センサSN1の入力情報からPCM70により算出される上述した圧縮状態指標値Vに基づき圧縮漏れを検出したが、圧縮漏れを検出する手段はこれに限られない。例えば、気筒2a(燃焼室C)の内部圧力である筒内圧力を検出する筒内圧センサを設け、当該筒内圧センサの検出値に基づいて圧縮漏れを検出してもよい。この場合、筒内圧センサは本発明における「圧縮漏れ検出部」に相当する。 In the above embodiment, compression leakage is detected based on the above-mentioned compression state index value V calculated by the PCM 70 from the input information of the crank angle sensor SN1, but the means for detecting compression leakage is not limited to this. For example, an in-cylinder pressure sensor may be provided to detect the in-cylinder pressure, which is the internal pressure of cylinder 2a (combustion chamber C), and compression leakage may be detected based on the detected value of the in-cylinder pressure sensor. In this case, the in-cylinder pressure sensor corresponds to the "compression leakage detection unit" in this invention.
前記実施形態では、デポジットの付着(圧縮漏れ)が確認された後のエンジン回転数が閾値Nx以下である場合に、EGR弁53の開度を低減する制御(S11)と、燃料噴射弁9からの燃料噴射量を増大する制御(S12)とをそれぞれ実行するようにしたが、これら2つの制御の両方を実行する必要はなく、いずれか一方の制御だけを実行してもよい。この場合でも、着火性を向上させてエンストを抑制することができる。 In the above embodiment, when the engine speed after deposit adhesion (compression leakage) is confirmed is equal to or lower than the threshold value Nx, control is performed to reduce the opening of the EGR valve 53 (S11) and control is performed to increase the amount of fuel injected from the fuel injection valve 9 (S12). However, it is not necessary to perform both of these two controls; only one of the controls may be performed. Even in this case, ignition performance can be improved and engine stalling can be suppressed.
前記実施形態では、エンジン回転数が閾値Nxより大きい場合でも、デポジットが継続して付着していること(圧縮漏れが依然起きていること)が確認された場合には、シフトダウン回転数が通常よりも高くなるようにシフトパターンを変更する制御(S15)と、ロックアップ解除回転数を通常よりも低くする制御(S16)とをそれぞれ実行するようにしたが、これら2つの制御の両方を実行する必要はなく、いずれか一方の制御だけを実行してもよい。この場合でも、エンジン回転数を高く維持してエンストを抑制することができる。 In the above embodiment, even if the engine speed is greater than the threshold value Nx, if it is confirmed that deposits continue to adhere (that compression leakage is still occurring), control is executed to change the shift pattern so that the downshift speed is higher than normal (S15), and control is executed to lower the lockup release speed below normal (S16). However, it is not necessary to execute both of these two controls; only one of them may be executed. Even in this case, the engine speed can be maintained high and engine stalling can be suppressed.
前記実施形態では、減速燃料カット中にデポジットの付着(圧縮漏れ)が確認された場合に、吸気シャッター弁33の開度を通常よりも大きい値に変更するようにしたが(ステップS5)、当該制御に加えて、もしくは当該制御に代えて、エンジン回転数が高く維持されるように自動変速機101の制御パターンを変更する制御(上述したステップS15,S16と同様の制御)を実行してもよい。 In the above embodiment, if deposit adhesion (compression leakage) is detected during deceleration fuel cut, the opening of the intake shutter valve 33 is changed to a value greater than normal (step S5). However, in addition to or instead of this control, control may be executed to change the control pattern of the automatic transmission 101 so that the engine speed is maintained high (control similar to steps S15 and S16 described above).
前記実施形態では、軽油を含有する燃料を自着火により燃焼させるディーゼルエンジンに本発明を適用した例について説明したが、本発明を適用可能なエンジンはディーゼルエンジンに限られない。例えば、オルタネータ等の補機を備えた火花点火式エンジンにも本発明を適用することが可能である。 In the above embodiment, an example was described in which the present invention was applied to a diesel engine that burns fuel containing diesel oil through self-ignition, but the engines to which the present invention can be applied are not limited to diesel engines. For example, the present invention can also be applied to spark-ignition engines equipped with accessories such as an alternator.
1 :エンジン
C :燃焼室
7 :クランク軸(出力軸)
9 :燃料噴射弁
18 :オルタネータ(発電機;補機)
11 :吸気ポート
12 :排気ポート
13 :吸気弁
14 :排気弁
30 :吸気通路
40 :排気通路
50 :EGR通路
53 :EGR弁
70 :PCM(コントローラ、圧縮漏れ検出部)
SN1 :クランク角センサ(回転検出部、圧縮漏れ検出部)
101 :自動変速機
115 :ロックアップクラッチ
1: Engine C: Combustion chamber 7: Crankshaft (output shaft)
9: Fuel injection valve 18: Alternator (generator; auxiliary equipment)
11: Intake port 12: Exhaust port 13: Intake valve 14: Exhaust valve 30: Intake passage 40: Exhaust passage 50: EGR passage 53: EGR valve 70: PCM (controller, compression leak detector)
SN1: Crank angle sensor (rotation detection section, compression leak detection section)
101: Automatic transmission 115: Lock-up clutch
Claims (6)
前記燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記EGR通路に開閉可能に設けられたEGR弁と、
前記エンジンから駆動力を得て仕事を行う補機と、
前記エンジンの出力軸の回転数であるエンジン回転数を検出する回転検出部と、
圧縮行程中に前記燃焼室から前記吸気ポート又は前記排気ポートを通じて空気が漏れる現象である圧縮漏れを検出する圧縮漏れ検出部と、
前記燃料噴射弁、前記EGR弁、及び前記補機を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記圧縮漏れ検出部により圧縮漏れが検出された場合に、前記補機の作動を制限する第1の制御を実行し、
前記第1の制御の後、前記回転検出部により検出されたエンジン回転数が所定の閾値以下であることが確認された場合に、前記EGR弁の開度の低減と前記燃料噴射弁からの燃料噴射量の増大との少なくとも一方を伴う第2の制御を実行する、エンジンの制御装置。 A device for controlling an engine including a combustion chamber, an intake passage connected to the combustion chamber via an intake port, an exhaust passage connected to the combustion chamber via an exhaust port, an intake valve and an exhaust valve that open and close the intake port and the exhaust port, and an EGR passage that connects the intake passage and the exhaust passage,
a fuel injection valve that injects fuel into the combustion chamber;
an EGR valve provided in the EGR passage so as to be able to open and close;
an accessory that receives driving force from the engine and performs work;
a rotation detection unit that detects an engine rotation speed, which is the rotation speed of an output shaft of the engine;
a compression leakage detection unit that detects a compression leakage, which is a phenomenon in which air leaks from the combustion chamber through the intake port or the exhaust port during a compression stroke;
a controller for controlling the fuel injection valve, the EGR valve, and the auxiliary equipment,
The controller
When the compression leakage detection unit detects a compression leakage, a first control is executed to limit the operation of the auxiliary machine;
an engine control device that, after the first control, when it is confirmed that the engine speed detected by the rotation detection unit is equal to or lower than a predetermined threshold, executes a second control that involves at least one of reducing the opening of the EGR valve and increasing the amount of fuel injected from the fuel injection valve.
前記補機は、前記エンジンから駆動力を得て発電を行う発電機を含み、
前記第1の制御は、前記発電機による発電を停止するか又は発電量を低減する制御を含む、エンジンの制御装置。 2. The engine control device according to claim 1,
The auxiliary machine includes a generator that generates electricity by receiving driving force from the engine,
An engine control device, wherein the first control includes control to stop power generation by the generator or to reduce the amount of power generation.
前記圧縮漏れ検出部は、圧縮行程に含まれるか又は圧縮上死点を跨ぐ第1クランク角範囲の通過に要する第1時間と、当該圧縮行程の直後の膨張行程に含まれかつ前記第1クランク角範囲よりも遅角側の第2クランク角範囲の通過に要する第2時間とに基づいて、前記圧縮漏れを検出する、エンジンの制御装置。 3. The engine control device according to claim 1,
The compression leakage detection unit detects the compression leakage based on a first time required for the engine to pass through a first crank angle range that is included in the compression stroke or that crosses over top dead center of compression, and a second time required for the engine to pass through a second crank angle range that is included in the expansion stroke immediately after the compression stroke and that is more retarded than the first crank angle range.
前記エンジンは、自動的に減速比を変更可能な自動変速機を介して車輪と連結された車載エンジンであり、
前記コントローラは、前記第1の制御の後、前記エンジン回転数が前記閾値よりも大きい状態で前記圧縮漏れが起きたことが確認された場合に、前記エンジン回転数が高く維持されるように前記自動変速機を制御する第3の制御を実行する、エンジンの制御装置。 The engine control device according to any one of claims 1 to 3,
the engine is an in-vehicle engine connected to wheels via an automatic transmission that can automatically change the reduction ratio,
An engine control device, wherein the controller executes third control to control the automatic transmission so that the engine speed is maintained high when it is confirmed after the first control that the compression leakage has occurred when the engine speed is greater than the threshold value.
前記自動変速機は、前記エンジンの出力軸と前記車輪とを直結するロックアップクラッチを含み、
前記第3の制御は、前記ロックアップクラッチが締結されるエンジン回転数の範囲であるロックアップ領域を低回転側に拡大する制御、及び、前記減速比を大きくするシフトダウンが行われるエンジン回転数が高くなるようにシフトパターンを変更する制御の少なくとも一方を含む、エンジンの制御装置。 5. The engine control device according to claim 4,
the automatic transmission includes a lock-up clutch that directly connects the output shaft of the engine to the wheels,
The third control is an engine control device that includes at least one of control to expand a lockup region, which is the range of engine speeds at which the lockup clutch is engaged, to the low speed side, and control to change the shift pattern so that the engine speed at which a downshift that increases the reduction ratio is performed is increased.
圧縮行程中に前記燃焼室から前記吸気ポート又は前記排気ポートを通じて空気が漏れる現象である圧縮漏れを検出する第1ステップと、
前記第1ステップで前記圧縮漏れが検出された場合に、前記補機の作動を制限する第2ステップと、
前記第2ステップの後、前記出力軸の回転数であるエンジン回転数を検出する第3ステップと、
前記第3ステップで検出されたエンジン回転数が所定の閾値以下であることが確認された場合に、前記EGR弁の開度の低減と前記燃料噴射弁からの燃料噴射量の増大との少なくとも一方を行う第4ステップとを含む、エンジンの制御方法。 A method for controlling an engine including a combustion chamber, an intake passage connected to the combustion chamber via an intake port, an exhaust passage connected to the combustion chamber via an exhaust port, an intake valve and an exhaust valve for opening and closing the intake port and the exhaust port, an EGR passage connecting the intake passage and the exhaust passage, a fuel injection valve for injecting fuel into the combustion chamber, an EGR valve provided in the EGR passage so as to be able to open and close, an output shaft, and an accessory that performs work by receiving driving force from the output shaft , the method comprising:
a first step of detecting a compression leak, which is a phenomenon in which air leaks from the combustion chamber through the intake port or the exhaust port during a compression stroke;
a second step of limiting operation of the accessory when the compression leakage is detected in the first step;
a third step of detecting an engine rotation speed, which is the rotation speed of the output shaft, after the second step;
a fourth step of performing at least one of reducing the opening of the EGR valve and increasing the amount of fuel injected from the fuel injection valve when it is confirmed that the engine speed detected in the third step is equal to or lower than a predetermined threshold.
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