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図面 (6)

課題

排気浄化部における浄化効率が低下することを抑制することが可能な吸気制御装置および車両を提供する。

解決手段

吸気制御装置は、閉弁時期可変設定可能な吸気弁が用いられる内燃機関吸気を制御する吸気制御装置であって、内燃機関の動作状態に応じて複数のタイミングの何れかを閉弁時期として選択する選択部と、選択部の選択結果に基づいて閉弁時期を設定する設定部と、内燃機関の排気浄化部の温度に基づいて、排気浄化部が当該温度より昇温するように設定部の設定を変更する変更部と、を備える。

概要

背景

従来、内燃機関において、圧縮行程の途中で吸気弁閉弁時期可変設定する遅閉じ制御を行う構成が知られている。このような遅閉じ制御においては、燃料噴射量や内燃機関の回転数等、内燃機関の動作状態に関するパラメータが増大するにつれ、吸気弁の閉弁時期のタイミングを遅い側に切り替える構成が知られている。

また、例えば、特許文献1には、触媒の温度に応じて吸気弁の閉弁時期を変更する構成が開示されている。具体的に、特許文献1に記載の構成は、触媒の温度が低い、つまり、内燃機関が暖気状態ではない場合、吸気弁の閉弁時期を下死点側に変更する構成となっている。つまり、この構成では、触媒の温度が低い場合、吸気弁の閉弁時期が遅閉じ状態の場合、吸気弁の閉弁時期を進角側に変更する。

概要

排気浄化部における浄化効率が低下することを抑制することが可能な吸気制御装置および車両を提供する。吸気制御装置は、閉弁時期を可変設定可能な吸気弁が用いられる内燃機関の吸気を制御する吸気制御装置であって、内燃機関の動作状態に応じて複数のタイミングの何れかを閉弁時期として選択する選択部と、選択部の選択結果に基づいて閉弁時期を設定する設定部と、内燃機関の排気浄化部の温度に基づいて、排気浄化部が当該温度より昇温するように設定部の設定を変更する変更部と、を備える。

目的

本開示の目的は、排気浄化部における浄化効率が低下することを抑制することが可能な吸気制御装置および車両を提供する

効果

実績

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請求項1

閉弁時期可変設定可能な吸気弁が用いられる内燃機関吸気を制御する吸気制御装置であって、前記内燃機関の動作状態に応じて複数のタイミングの何れかを前記閉弁時期として選択する選択部と、前記選択部の選択結果に基づいて前記閉弁時期を設定する設定部と、前記内燃機関の排気浄化部の温度に基づいて、前記排気浄化部が当該温度より昇温するように前記設定部の設定を変更する変更部と、を備える吸気制御装置。

請求項2

前記変更部は、前記排気浄化部の温度が目標温度よりも低い場合、前記設定部により設定された第1タイミングから、前記第1タイミングより遅い第2タイミングに前記設定を変更する、請求項1に記載の吸気制御装置。

請求項3

前記変更部は、前記排気浄化部の温度が低いほど、遅いタイミングを前記閉弁時期として選択する、請求項2に記載の吸気制御装置。

請求項4

前記設定部は、前記変更部が前記設定を変更した場合、前記変更結果に基づくタイミングに前記閉弁時期を設定し、前記変更部が前記設定を変更しない場合、前記設定を維持する、請求項1〜3の何れか1項に記載の吸気制御装置。

請求項5

前記複数のタイミングは、前記内燃機関のピストン下死点に位置するときのタイミングから、前記ピストンが当該下死点を通過後の内燃機関の圧縮行程の途中の位置であるタイミングまでの範囲に含まれる、請求項1〜4の何れか1項に記載の吸気制御装置。

請求項6

請求項1〜5の何れか1項に記載の吸気制御装置と、前記吸気弁の前記閉弁時期を切り替え切替装置と、前記内燃機関と、前記内燃機関から生じる排気ガス浄化する排気浄化部と、を備える車両。

請求項7

前記設定部は、設定したタイミングに適合した適合値になるように前記内燃機関の動作パラメータを設定する、請求項6に記載の車両。

技術分野

0001

本開示は、吸気制御装置および車両に関する。

背景技術

0002

従来、内燃機関において、圧縮行程の途中で吸気弁閉弁時期可変設定する遅閉じ制御を行う構成が知られている。このような遅閉じ制御においては、燃料噴射量や内燃機関の回転数等、内燃機関の動作状態に関するパラメータが増大するにつれ、吸気弁の閉弁時期のタイミングを遅い側に切り替える構成が知られている。

0003

また、例えば、特許文献1には、触媒の温度に応じて吸気弁の閉弁時期を変更する構成が開示されている。具体的に、特許文献1に記載の構成は、触媒の温度が低い、つまり、内燃機関が暖気状態ではない場合、吸気弁の閉弁時期を下死点側に変更する構成となっている。つまり、この構成では、触媒の温度が低い場合、吸気弁の閉弁時期が遅閉じ状態の場合、吸気弁の閉弁時期を進角側に変更する。

先行技術

0004

特開2004−60553号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、吸気弁の遅閉じ制御を行う構成においては、吸気弁の閉弁時期を早くするほど、内燃機関の体積効率が増加して内燃機関の燃焼温度下降する。そのため、当該燃焼温度の下降に起因して、排気管に設けられる排気浄化部の温度が低下し、ひいては排気浄化部における浄化効率が低下してしまうおそれがあった。

0006

本開示の目的は、排気浄化部における浄化効率が低下することを抑制することが可能な吸気制御装置および車両を提供することである。

課題を解決するための手段

0007

本開示に係る吸気制御装置は、
閉弁時期を可変設定可能な吸気弁が用いられる内燃機関の吸気を制御する吸気制御装置であって、
前記内燃機関の動作状態に応じて複数のタイミングの何れかを前記閉弁時期として選択する選択部と、
前記選択部の選択結果に基づいて前記閉弁時期を設定する設定部と、
前記内燃機関の排気浄化部の温度に基づいて、前記排気浄化部が当該温度より昇温するように前記設定部の設定を変更する変更部と、
を備える。

0008

本開示に係る車両は、
上記した吸気制御装置と、
前記吸気弁の前記閉弁時期を切り替える切替装置と、
前記内燃機関と、
前記内燃機関から生じる排気ガス浄化する排気浄化部と、
を備える。

発明の効果

0009

本開示によれば、排気浄化部における浄化効率が低下することを抑制することができる。

図面の簡単な説明

0010

本開示の実施の形態に係る吸気制御装置が適用された車両の吸排気系を示す図である。
内燃機関のクランク角度に対する吸気弁のリフト量を示す図である。
内燃機関の動作状態と、閉弁時期との対応関係を説明するための図である。
吸気制御装置における吸気制御の動作例を示すフローチャートである。
図4のステップS103における制御の動作例を示すフローチャートである。

実施例

0011

以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本開示の実施の形態に係る吸気制御装置100が適用された車両1の吸排気系を示す図である。

0012

図1に示すように、車両1の吸排気系は、内燃機関10と、吸気管20と、排気管30と、冷却部40と、再循環経路部50と、過給機60と、排気浄化部70と、吸気カム装置80と、吸気制御装置100とを有する。

0013

内燃機関10は、例えば車両1に搭載されるディーゼルエンジンであり、吸気管20および排気管30に接続されている。吸気管20は、内燃機関10に外気を吸気する。吸気管20には、吸気弁21が設けられている。吸気弁21は、吸気制御装置100に制御されることで、内燃機関10の動作に応じて、開弁または閉弁される。

0014

排気管30は、内燃機関10で生じた排気ガスを排気する。排気管30には、温度検出部31が設けられている。温度検出部31は、後述するタービン62と、排気浄化部70との間に設けられており、排気管30の温度を検出する。

0015

冷却部40は、吸気管20に配置されており、吸気管20における、後述する圧縮機61により圧縮された外気を冷却する。

0016

再循環経路部50は、排気管30から分岐して排気管30内の排気ガスを吸気管20に向けて再循環させる経路である。

0017

再循環経路部50には、再循環経路部50を介して排気管30から吸気管20に戻す排気ガスの流量を調整する再循環バルブ51が設けられている。再循環バルブ51は、図示しない制御部の制御の下、開放状態から閉塞状態遷移させることで、排気管30から吸気管20へ戻す排気ガスの流量を調整する。

0018

過給機60は、圧縮機61と、タービン62と、接続部63とを有する。圧縮機61は、吸気管20に設けられている。

0019

タービン62は、排気管30に設けられており、図示しないタービンインペラが、内燃機関10から排出された排気ガスにより回転する。

0020

圧縮機61とタービン62とは接続部63により接続されており、圧縮機61の図示しないコンプレッサインペラとタービンインペラとが図示しない回転軸により一体に回転する。これにより、圧縮機61では、コンプレッサインペラが回転して、吸気管20に送り込まれた外気を圧縮して内燃機関10に送り出す。

0021

排気浄化部70は、タービン62の下流側に設けられ、排気管30を流れる排気ガスを浄化するための触媒等を有する。排気浄化部70は、排気浄化部70を通過する排気ガスの温度が触媒の活性化温度まで到達することで、触媒により排気ガスを浄化する。

0022

吸気カム装置80は、吸気弁21の閉弁時期を切り替える切替装置であり、第1カム81と、第2カム82と、第3カム83とを有する。吸気カム装置80は、吸気弁21に適用されるカムを第1カム81、第2カム82および第3カム83の何れかに切り替えるように構成されている。第1カム81、第2カム82および第3カム83は、本開示の「複数のカム」に対応する。

0023

第1カム81、第2カム82および第3カム83は、吸気弁21の閉弁時期を異ならせる。すなわち、第1カム81、第2カム82および第3カム83のそれぞれにおける、吸気弁21の閉弁時期は、異なるタイミングとなっている。図2は、内燃機関10のクランク角度に対する吸気弁21のリフト量を示す図である。

0024

図2に示すように、第1カム81、第2カム82および第3カム83のそれぞれにおける吸気弁21のリフト量は、クランク角度がAのときから変化し始める。そして、第2カム82における吸気弁21の閉弁時期は、第1カム81における吸気弁21の閉弁時期よりも遅くなっている。また、第3カム83における吸気弁21の閉弁時期は、第1カム81および第2カム82における吸気弁21の各閉弁時期よりも遅くなっている。

0025

各閉弁時期は、内燃機関10のピストンが下死点以降の範囲の何れかに位置するときのタイミングである。当該タイミングは、ピストンが下死点に位置するときの通常タイミングから、ピストンが当該下死点を通過後の内燃機関10の圧縮行程の途中の位置であるタイミングまでの範囲である。具体的には、第1カム81による閉弁時期は、通常タイミングである。第2カム82による閉弁時期および第3カム83による閉弁時期は、通常タイミングより遅いタイミングである。つまり、本実施の形態では、圧縮行程の途中で閉弁時期を可変設定可能な構成となっている。

0026

また、第1カム81、第2カム82および第3カム83のそれぞれは、内燃機関10の動作状態に関するパラメータに関連付けられて、吸気制御装置100により選択されるようになっている。内燃機関10の動作状態は、例えば、内燃機関10の回転数、燃料噴射装置における燃料噴射量等が挙げられる。

0027

図3に示すように、カムの適用範囲は、内燃機関10の動作状態に応じて設定される。なお、図3に示す内燃機関10の動作状態は、一例であり、内燃機関10の回転数および燃料噴射装置における燃料噴射量以外であっても良い。

0028

第1カム81の適用範囲は、燃料噴射量がF1より大きく、かつ、内燃機関10の回転数がR1未満である範囲である。

0029

第2カム82の適用範囲は、燃料噴射量がF1より小さいF2より大きく、かつ、内燃機関10の回転数がR1より多いR2未満であって、第1カム81の適用範囲を除いた範囲である。

0030

第3カム83の適用範囲は、燃料噴射量がF2以下であり、または、内燃機関10の回転数がR2以上である範囲である。

0031

吸気制御装置100は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)および入出力回路を備えている。吸気制御装置100は、予め設定されたプログラムに基づいて、吸気カム装置80における複数のカムのうちの1つを選択して、吸気弁21の閉弁時期を、複数のタイミングの何れかに設定することで内燃機関10の吸気を制御する。

0032

複数のタイミングは、第1カム81が吸気弁21に適用されたときの閉弁時期、第2カム82が吸気弁21に適用されたときの閉弁時期、および、第3カム83が吸気弁21に適用されたときの閉弁時期である。各タイミングは、予め定められたタイミングである。

0033

吸気制御装置100は、選択部110と、変更部120と、設定部130とを有する。

0034

選択部110は、内燃機関10の動作状態に応じて複数のタイミングの何れかを閉弁時期として選択する。

0035

具体的には、選択部110は、例えば、燃料噴射量がF1より大きく、かつ、内燃機関10の回転数がR1未満である場合、第1カム81による閉弁時期を選択する。選択部110は、燃料噴射量がF2より大きく、かつ、内燃機関10の回転数がR2未満であって、第1カム81の適用範囲を除いた範囲である場合、第2カム82による閉弁時期を選択する。選択部110は、燃料噴射量がF2以下であり、または、内燃機関10の回転数がR2以上である場合、第3カム83による閉弁時期を選択する。

0036

設定部130は、選択部110の選択結果に基づいて閉弁時期を設定する。

0037

変更部120は、排気浄化部70の温度に基づいて、排気浄化部70が当該温度より昇温するように設定部130の設定を変更する。具体的に、変更部120は、排気浄化部70の温度が目標温度よりも低い場合、第1タイミングから第2タイミングに設定部130の設定を変更する。

0038

排気浄化部70の温度は、例えば、温度検出部31から取得した検出結果である。なお、排気浄化部70の温度は、他の部位から取得した温度から推定した温度等、その他の方法によって取得した温度であっても良い。

0039

目標温度は、排気浄化部70により、所定の浄化効率を確保可能な温度であり、必要となる浄化効率に応じて適宜変更し得る温度である。

0040

第1タイミングは、設定部130により閉弁時期として設定されたタイミングである。

0041

第2タイミングは、第1タイミングよりも遅いタイミングである。例えば、第1タイミングが、第1カム81による閉弁時期である場合、第2タイミングは、第2カム82による閉弁時期または第3カム83による閉弁時期である。また、第1タイミングが、第2カム82による閉弁時期である場合、第2タイミングは、第3カム83による閉弁時期である。

0042

吸気弁21を、ピストンが下死点以降の何れかの範囲に位置するタイミングで閉弁する構成においては、吸気弁21の閉弁時期を早くするほど内燃機関10の体積効率が増加して内燃機関10の燃焼温度が下降する。そのため、設定部130により閉弁時期が早い方のカムが設定された場合、内燃機関10の燃焼温度が下降してしまう場合がある。例えば、長時間のアイドリング状態等、内燃機関10の動作状態に関するパラメータが低下して第1カム81による閉弁時期に設定された状態が継続したとする。

0043

このようなとき、吸気弁21の閉弁時期が最も早い状態、つまり、内燃機関10の体積効率が最も増えた状態が継続することにより、内燃機関10の燃焼温度が低下して排気管30の温度が低下してしまう。これにより、排気浄化部70の温度が低下してしまい、ひいては排気浄化部70における浄化効率が低下してしまうおそれがあった。

0044

しかし、本実施の形態では、排気浄化部70の温度に基づいて、排気浄化部70が当該温度より昇温するように閉弁時期の設定を変更する。その結果、排気浄化部70の温度が低下することを抑制し、ひいては排気浄化部70における浄化効率が低下することを抑制することができる。

0045

さらに、変更部120は、排気浄化部70の温度が低いほど、遅いタイミングを閉弁時期として選択する。例えば設定部130により、最も早いタイミングの第1カム81による閉弁時期が設定されたとする。このとき、変更部120は、排気浄化部70の温度が第1温度以上である場合、第1カム81による閉弁時期を選択し、排気浄化部70の温度が第2温度以上第1温度未満である場合、第2カム82による閉弁時期を選択する。そして、変更部120は、排気浄化部70の温度が第2温度未満である場合、第3カム83による閉弁時期を選択する。

0046

第1温度は、例えば、上記の目標温度である。第2温度は、第1温度よりも低い温度であって、例えば排気浄化部70における浄化効率が極めて下がったときに対応する温度である。

0047

排気浄化部70の温度が第2温度未満となった場合、排気浄化部70の温度が下がりすぎた状態であり、迅速に昇温させることが好ましいので、この場合、最も遅いタイミングの第3カム83を選択するようにすることができる。これにより、排気浄化部70の温度を上昇させやすくすることができる。

0048

設定部130は、変更部120の変更結果に基づいて閉弁時期を設定する。設定部130は、変更部120が設定部130の設定を変更した場合、変更部120の変更結果に基づくタイミングに閉弁時期を設定する。設定部130は、変更部120が設定部130の設定を変更しない場合、設定部130の設定を維持する。

0049

このように設定部130が設定することにより、排気浄化部70の温度が排気浄化温度に保たれやすくなり、ひいては排気浄化部70の浄化効率を保ちやすくすることができる。

0050

また、設定部130は、設定したタイミングに適合した適合値になるように内燃機関10の動作パラメータを設定する。動作パラメータとしては、燃料噴射装置の噴射時期噴射圧力、過給機60の過給圧、再循環経路部50の流量等が挙げられる。動作パラメータは、各タイミングに応じて適宜設定されている。

0051

このようにすることで、設定部130の閉弁時期の設定に適合した動作を内燃機関10に行わせることができる。

0052

以上のように構成された吸気制御装置100における吸気制御の動作例について説明する。図4は、吸気制御装置100における吸気制御の動作例を示すフローチャートである。図4における処理は、例えば、車両1の動作中に適宜実行される。また、図4における第1タイミングは、第1カム81または第2カム82が吸気弁21に設定されているときの閉弁時期を示している。また、図4における第2タイミングは、第1タイミングよりも遅い閉弁時期のカムが吸気弁21に設定されているときの閉弁時期を示している。

0053

図4に示すように、吸気制御装置100は、内燃機関10の動作状態に基づいて第1タイミングを選択する(ステップS101)。次に、吸気制御装置100は、排気浄化部70の温度が排気浄化温度より低いか否かについて判定する(ステップS102)。

0054

判定の結果、排気浄化部70の温度が排気浄化温度よりも低い場合(ステップS102、YES)、吸気制御装置100は、第2タイミングに閉弁時期を設定する(ステップS103)。一方、排気浄化部70の温度が排気浄化温度以上である場合(ステップS102、NO)、吸気制御装置100は、第1タイミングに閉弁時期を設定する(ステップ104)。

0055

ステップS103またはステップS104の後、吸気制御装置100は、内燃機関10の動作パラメータの設定を、設定されたタイミングに適合した適合値に変更する(ステップS105)。ステップS105の後、本制御は終了する。また、本制御は、車両1の動作中において、適宜繰り返し行われる。

0056

次に、図4のステップS103における制御の詳細について説明する。図5は、図4のステップS103における制御の動作例を示すフローチャートである。

0057

図5に示すように、吸気制御装置100は、選択したカムが第1カム81であるか否かについて判定する(ステップS201)。判定の結果、カムが第1カム81ではない場合(ステップS201、NO)、本制御は終了する。

0058

一方、カムが第1カム81である場合(ステップS201、YES)、吸気制御装置100は、排気浄化部70の温度が上記した第2温度より低いか否かについて判定する(ステップS202)。

0059

判定の結果、排気浄化部70の温度が第2温度より低い場合(ステップS202、YES)、吸気制御装置100は、第3カム83を選択する(ステップS203)。一方、排気浄化部70の温度が第2温度以上である場合(ステップS202、NO)、吸気制御装置100は、第2カム82を選択する(ステップS204)。ステップS203またはステップS204の後、本制御は終了する。

0060

以上のように構成された本実施の形態によれば、変更部120によって設定部130の設定を、排気浄化部70の温度を昇温させるように変更する。その結果、排気浄化部70の温度が低下することを抑制し、ひいては排気浄化部70における浄化効率が低下することを抑制することができる。

0061

また、排気浄化部70の温度が低くなるほど、遅いカムを選択するので、排気浄化部70の温度を上昇させやすくすることができる。

0062

また、本実施の形態では、内燃機関10がディーゼルエンジンであるため、カムを切り替えるのに際して、複数の動作パラメータを、切替後のカムに適合したものに変更する必要がある。そして、本実施の形態では、設定部130が切替後のカムに適合した適合値に、内燃機関10の動作パラメータを変更するので、設定部130の閉弁時期の設定に適合した動作を内燃機関10に行わせることができる。

0063

なお、上記実施の形態では、排気浄化部70の温度を温度検出部31の検出結果としていたが、本開示はこれに限定されず、排気浄化部70の温度と同視し得るものであれば、どのようなものであっても良い。また、排気浄化部70の温度を推定可能なパラメータを用いて、排気浄化部70の温度を推定しても良い。

0064

また、上記実施の形態では、設定されたタイミングに適合した適合値になるように内燃機関10の動作パラメータを設定していたが、本開示はこれに限定されず、適合値に当該動作パラメータを設定しなくても良い。

0065

また、上記実施の形態では、第1カム81の閉弁時期、第2カム82の閉弁時期および第3カム83の閉弁時期の、計3つのタイミングに閉弁時期を設定可能であったが、本開示はこれに限定されない。例えば、閉弁時期を、2つのタイミングに設定可能であっても良いし、4つ以上のタイミングに設定可能であっても良い。

0066

また、上記実施の形態では、複数のカムを適用することで、閉弁時期を複数のタイミングに設定可能であったが、本開示はこれに限定されず、その他の構成によって、閉弁時期を複数のタイミングに設定可能にしても良い。

0067

また、上記実施の形態では、選択部110、変更部120および設定部130が吸気制御装置100に組み込まれた構成であったが、本開示はこれに限定されず、選択部、変更部および設定部が別々のCPUにより動作する構成であっても良い。

0068

また、上記実施の形態における吸気制御装置100は、ディーゼルエンジンを搭載した車両1に搭載されていたが、本発明はこれに限定されず、例えば、ガソリンエンジンを搭載した車両に搭載されていても良い。

0069

その他、上記実施の形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

0070

本開示の吸気制御装置は、排気浄化部における浄化効率が低下することを抑制することが可能な吸気制御装置および車両として有用である。

0071

1 車両
10内燃機関
20吸気管
21吸気弁
30排気管
31温度検出部
40 冷却部
50再循環経路部
51再循環バルブ
60過給機
61圧縮機
62タービン
63 接続部
70排気浄化部
80吸気カム装置
81 第1カム
82 第2カム
83 第3カム
100吸気制御装置
110 選択部
120 変更部
130 設定部

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