JP2009203856A - 内燃機関の吸気制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】過給機を備えた内燃機関において、冷態始動時又は加速要求時に効率良く吸気を加圧して、速やかにトルクを増大できるようにする。
【解決手段】内燃機関2の吸気通路6中に介装され、吸気通路6中の吸気を加圧するコンプレッサ30と、コンプレッサ30よりも下流側の吸気通路6中に介装された電子制御式のスロットル弁32と、コンプレッサ30とスロットル弁32との間において吸気通路6から分岐するとともにスロットル弁32の下流で吸気通路6に合流する分岐通路40と、分岐通路40中に介装された蓄圧タンク44と、蓄圧タンク44よりも下流側に設けられた開閉弁46と、スロットル弁32及び開閉弁46の作動を制御する制御手段52とをそなえて構成する。
【選択図】 図1
【解決手段】内燃機関2の吸気通路6中に介装され、吸気通路6中の吸気を加圧するコンプレッサ30と、コンプレッサ30よりも下流側の吸気通路6中に介装された電子制御式のスロットル弁32と、コンプレッサ30とスロットル弁32との間において吸気通路6から分岐するとともにスロットル弁32の下流で吸気通路6に合流する分岐通路40と、分岐通路40中に介装された蓄圧タンク44と、蓄圧タンク44よりも下流側に設けられた開閉弁46と、スロットル弁32及び開閉弁46の作動を制御する制御手段52とをそなえて構成する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、過給機を備えた、内燃機関の吸気制御装置に関するものである。
従来より、内燃機関の吸気を加圧して吸気の体積密度を向上させて出力増加を図るようにした過給機が広く知られている。そして、例えば排気通路中に排ガスのエネルギにより回転駆動されタービンを配設するとともに、上記タービンと一体に回転するコンプレッサを吸気通路中に介装し、タービンの回転によりコンプレッサを駆動して過給を行ういわゆるターボチャージャや、エンジンのクランクシャフトから伝達される回転駆動力により吸気通路中に介装されたコンプレッサを駆動するいわゆるスーパチャージャ等の過給機が実用化されている。
また、このような機械的にコンプレッサを駆動するもの以外にも、コンプレッサをモータで駆動するようにした電動過給機も種々提案されている。
ところで、エンジンの冷態始動時には潤滑油の粘性抵抗が大きいため、始動要求トルクも大きくなり、始動性が不足することが考えられる。また、加速時等の過渡時にはエンジンに対する要求加速トルクが大きく初期加速性能が不足する場合がある。
ところで、エンジンの冷態始動時には潤滑油の粘性抵抗が大きいため、始動要求トルクも大きくなり、始動性が不足することが考えられる。また、加速時等の過渡時にはエンジンに対する要求加速トルクが大きく初期加速性能が不足する場合がある。
そこで、このような課題を解決するべく、下記の特許文献1には排ガスにより機械的に駆動されるターボチャージャを備えたエンジンにおいて、吸気通路のコンプレッサとスロットル弁との間に蓄圧タンクを設け、加速時には蓄圧タンクを開放して吸気通路の圧力を高めるようにした技術が開示されている。
また、下記特許文献2には、モータにより電気的に駆動可能な過給機を備えた燃焼器(ガスタービンエンジン)が開示され、エンジンの始動時にはモータを駆動して吸気を過給する技術が開示されている(第1図)。
また、下記特許文献2には、モータにより電気的に駆動可能な過給機を備えた燃焼器(ガスタービンエンジン)が開示され、エンジンの始動時にはモータを駆動して吸気を過給する技術が開示されている(第1図)。
また、同じく特許文献2には、上記以外にも、排ガスにより駆動される過給機を設けるとともに吸気通路に蓄圧タンクを接続し、エンジンの始動時には、ブロワ(コンプレッサ)に向けて蓄圧タンク内の加圧エアを開放し、このエネルギによりブロワの駆動をアシストするようにした技術が開示されている(第2図)。
実開昭61−69438号公報
特開平1−189413号公報
しかしながら、引用文献1の技術では、蓄圧タンクから供給される加圧エアはスロットル弁よりも上流に位置しているため、スロットル弁が吸気抵抗となり効率よく加圧エアを供給できないおそれがあるほか、吸気通路上流は開放されているので、加圧エアは吸気通路に供給後、すぐに体積が膨張して圧力が低下してしまうという課題がある。
また、引用文献2の技術では、エンジン始動時に電動モータで過給機を駆動したり、加圧エアでブロワの駆動をアシストしたりするものであるため効率がよくないという課題がある。つまり、エンジン始動時に電動モータで過給機を駆動した場合には、過給圧が立ち上がるまで比較的時間を要し大きな効果は得られない。また、始動時に加圧エアでブロワの駆動をアシストしたとしても、その効果は限定的なものとなる。この結果、引用文献2の技術では、過給圧が立ち上がるまで比較的時間を要し始動性が低下するおそれがある。また、仮にこのような技術を加速時に適用しても、上述の理由によりトルク要求に対する応答性が低く、自動車用エンジンのように短時間で加速状態や減速状態が変化するようなエンジンには不向きである。
また、引用文献2の技術では、エンジン始動時に電動モータで過給機を駆動したり、加圧エアでブロワの駆動をアシストしたりするものであるため効率がよくないという課題がある。つまり、エンジン始動時に電動モータで過給機を駆動した場合には、過給圧が立ち上がるまで比較的時間を要し大きな効果は得られない。また、始動時に加圧エアでブロワの駆動をアシストしたとしても、その効果は限定的なものとなる。この結果、引用文献2の技術では、過給圧が立ち上がるまで比較的時間を要し始動性が低下するおそれがある。また、仮にこのような技術を加速時に適用しても、上述の理由によりトルク要求に対する応答性が低く、自動車用エンジンのように短時間で加速状態や減速状態が変化するようなエンジンには不向きである。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、エンジンの冷態始動時又は加速要求時に効率良く吸気を加圧して、速やかにトルクを増大させるようにした、内燃機関の吸気制御装置を提供することを目的とする。
このため、本発明の内燃機関の吸気制御装置は、内燃機関の吸気通路中に介装され、吸気通路中の吸気を加圧するコンプレッサと、該コンプレッサよりも下流側の該吸気通路中に介装された電子制御式のスロットル弁と、該コンプレッサと該スロットル弁との間において該吸気通路から分岐するとともに該スロットル弁の下流で該吸気通路に合流する分岐通路と、該分岐通路中に介装された蓄圧タンクと、該蓄圧タンクよりも下流側に設けられた開閉弁と、該スロットル弁及び該開閉弁の作動を制御する制御手段とをそなえたことを特徴としている(請求項1)。
また、該蓄圧タンク内の圧力を検出する圧力センサをそなえるとともに、該コンプレッサはモータにより駆動される電動過給機として構成され、該制御手段は、該圧力センサからの情報に基づいて該蓄圧センサの圧力が所定圧力以下であると判定すると、該電動過給機を駆動して該蓄圧タンクに加圧エアを供給するのが好ましい(請求項2)。
また、該制御手段は、該圧力センサで得られる該蓄圧センサの圧力が所定圧力以下であって、且つ、該内燃機関を搭載した車両が減速走行時であると判定すると、該電動過給機を駆動して該蓄圧タンクに加圧エアを供給するのが好ましい(請求項3)。
また、該制御手段は、該圧力センサで得られる該蓄圧センサの圧力が所定圧力以下であって、且つ、該内燃機関を搭載した車両が減速走行時であると判定すると、該電動過給機を駆動して該蓄圧タンクに加圧エアを供給するのが好ましい(請求項3)。
また、該制御手段は、該内燃機関の冷態始動時には、該開閉弁を開くとともに該スロットル弁を閉じて、該蓄圧タンク内に蓄えられた加圧エアを該内燃機関に供給するのが好ましい(請求項4)。
また、該制御手段は、該内燃機関の加速要求時には、該開閉弁及び該スロットル弁をともに開いて、該蓄圧タンク内に蓄えられた加圧エアを該内燃機関に供給するのが好ましい(請求項5)。
また、該制御手段は、該内燃機関の加速要求時には、該開閉弁及び該スロットル弁をともに開いて、該蓄圧タンク内に蓄えられた加圧エアを該内燃機関に供給するのが好ましい(請求項5)。
本発明の内燃機関の吸気制御装置によれば、内燃機関の冷態始動時に開閉弁を開くことにより、蓄圧タンク内に蓄えられた加圧エアがスロットル弁の下流の吸気通路に供給される。このとき、スロットル弁を閉じることにより、加圧エアが上流側に逃げることなく効率よく吸気を加圧することができ、速やかにエンジントルクを増大させることができる。
また、内燃機関の加速要求時には、開閉弁及び該スロットル弁をともに開くことにより蓄圧タンク内に蓄えられた加圧エアとコンプレッサで過給された加圧エアとがともに供給されることになるので、やはり効率よく吸気を加圧することができる。したがって、この場合にも速やかにエンジントルクを増大させることができる。
また、内燃機関の加速要求時には、開閉弁及び該スロットル弁をともに開くことにより蓄圧タンク内に蓄えられた加圧エアとコンプレッサで過給された加圧エアとがともに供給されることになるので、やはり効率よく吸気を加圧することができる。したがって、この場合にも速やかにエンジントルクを増大させることができる。
以下、図面により、本発明の一実施形態にかかる内燃機関の吸気制御装置について説明すると、図1はその全体構成を示す模式図であって、2は主に自動車に搭載されるエンジン、4はエンジン2の吸気ポート6に接続された吸気通路、8はエンジンの排気ポート10に接続された排気通路である。
エンジン2のシリンダ12にはピストン14が摺動可能に収められており、このピストン14はコネクティングロッド16を介してクランクシャフト18に接続されている。また、シリンダ12内には、混合気に火花点火するための点火プラグ20が燃焼室22に臨むように設けられている。
エンジン2のシリンダ12にはピストン14が摺動可能に収められており、このピストン14はコネクティングロッド16を介してクランクシャフト18に接続されている。また、シリンダ12内には、混合気に火花点火するための点火プラグ20が燃焼室22に臨むように設けられている。
吸気ポート6及び排気ポート10の燃焼室22側の開口部には、吸気弁24及び排気弁26がそれぞれ備えられ、これらの吸排気弁24,26はクランクシャフト18と同期して回転する吸気カムシャフト及び排気カムシャフト(いずれも図示省略)によってそれぞれ開弁駆動されるようになっている。
また、吸気通路6には、上流側から順に、吸気中から塵埃を除去するエアクリーナ及び吸入空気量を検出するエアフローセンサ(いずれも図示省略)が設けられている。また、その下流側には吸気を加圧して過給するコンプレッサ(過給機)30、吸気量を調節するスロットルバルブ(スロットル弁)32、吸気脈動を抑制するべく吸入空気を一時的に蓄えるサージタンク34等が配設されている。さらに、図示はしないが吸気ポート4に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁(インジェクタ)も配設されている。
また、吸気通路6には、上流側から順に、吸気中から塵埃を除去するエアクリーナ及び吸入空気量を検出するエアフローセンサ(いずれも図示省略)が設けられている。また、その下流側には吸気を加圧して過給するコンプレッサ(過給機)30、吸気量を調節するスロットルバルブ(スロットル弁)32、吸気脈動を抑制するべく吸入空気を一時的に蓄えるサージタンク34等が配設されている。さらに、図示はしないが吸気ポート4に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁(インジェクタ)も配設されている。
ここで、本実施形態のスロットルバルブ32は電子制御により開閉制御されるいわゆる電子制御式スロットルバルブ(ETV)であって、通常運転時には図示しないアクセル開度センサからの情報によりドライバのアクセル踏み込み量を検出し、このアクセル踏み込み量に応じたスロットル開度となるように、図示しないアクチュエータを駆動してスロットルバルブ32の開度を制御するようになっている。
また、コンプレッサ30は、電動モータ34とコンプレッサ本体36とをそなえたいわゆる電動過給機として構成されている。コンプレッサ本体36は吸気通路6の内部に設けられ、回転することで吸気通路6の吸気を圧縮し、加圧する機能を有している。また、コンプレッサ本体36の回転中心にはモータ34の駆動軸38が取り付けられており、モータ34により回転駆動されるようになっている。また、このモータ34は後述するECU52からの制御信号に基づいてその作動が制御されるようになっており、運転状態に応じて過給圧を積極的に制御することができるように構成されている。
また、図示するようにコンプレッサ30とスロットル弁32との間には、吸気通路6から分岐する分岐通路40が設けられている。また、上記分岐通路40の下流側はスロットル弁32よりも下流で再び吸気通路6に合流しており、分岐通路40はスロットル弁32をバイパスするように接続されている。
分岐通路40中には、上流側から下流側へ向けての吸気の流れのみを許容し、逆方向の流れを規制する逆止弁42と、分岐通路40から逆止弁42を介して供給される吸気を蓄えるエアタンク(蓄圧タンク)44と、分岐通路40を遮断状態又は連通状態に切替可能な開閉弁46とが上流側から上記の順で介装されている。なお、ここでは開閉弁46は電磁弁により構成されており、非駆動時(OFF時)には閉弁状態となるノーマルクローズタイプの電磁弁である。
分岐通路40中には、上流側から下流側へ向けての吸気の流れのみを許容し、逆方向の流れを規制する逆止弁42と、分岐通路40から逆止弁42を介して供給される吸気を蓄えるエアタンク(蓄圧タンク)44と、分岐通路40を遮断状態又は連通状態に切替可能な開閉弁46とが上流側から上記の順で介装されている。なお、ここでは開閉弁46は電磁弁により構成されており、非駆動時(OFF時)には閉弁状態となるノーマルクローズタイプの電磁弁である。
また、エアタンク44には圧力センサ48が付設されており、圧力センサ48によりエアタンク44内の圧力が検出されるようになっている。また、吸気通路6のサージタンク34の近傍には吸気通路内圧力(インテークマニホールド圧、又は略してインマニ圧という)を検出する吸気圧センサ50が設けられている。
また、図示はしないが、このエンジン2にはイグニッションスイッチ、回転数センサ、アクセル開度センサ、冷却水温度を検出する温度センサ等が設けられている。これらのセンサは制御手段としてのコントロールユニット(ECU)52に接続されており、各センサからの情報がECU52に読み込まれるようになっている
また、ECU52ではこれらのセンサからの情報に基づいて、スロットル弁32の開度,燃料噴射タイミング,燃料噴射量及び点火タイミング等を設定するほか、開閉弁46及びモータ30の作動を制御するようになっている。
また、図示はしないが、このエンジン2にはイグニッションスイッチ、回転数センサ、アクセル開度センサ、冷却水温度を検出する温度センサ等が設けられている。これらのセンサは制御手段としてのコントロールユニット(ECU)52に接続されており、各センサからの情報がECU52に読み込まれるようになっている
また、ECU52ではこれらのセンサからの情報に基づいて、スロットル弁32の開度,燃料噴射タイミング,燃料噴射量及び点火タイミング等を設定するほか、開閉弁46及びモータ30の作動を制御するようになっている。
以下、具体的に説明すると、ECU52では圧力センサ48で得られるエアタンク44の圧力が所定圧力よりも低いと判定すると、次に車両減速走行時(アクセルオフ走行時=スロットル弁32略全閉時)であるか否かを判定する。
そして、エアタンク44内が所定圧力未満、且つ車両減速走行状態が成立すると、開閉弁46をオフにしたままコンプレッサ30を駆動して吸気を加圧する蓄圧制御が実行されるようになっている。この場合、車両減速状態であるため、スロットル弁32は閉じられており、このため過給された吸気は燃焼室22に供給されず、分岐通路40を介して蓄圧タンク44に導かれる。また、開閉弁46が閉じられているため、加圧エアは蓄圧タンク44内に蓄えられる。その後、エアタンク44の圧力が所定圧力まで達すると蓄圧制御を終了し、アクセル踏み込み量等に応じた過給機30の制御が実行される。
そして、エアタンク44内が所定圧力未満、且つ車両減速走行状態が成立すると、開閉弁46をオフにしたままコンプレッサ30を駆動して吸気を加圧する蓄圧制御が実行されるようになっている。この場合、車両減速状態であるため、スロットル弁32は閉じられており、このため過給された吸気は燃焼室22に供給されず、分岐通路40を介して蓄圧タンク44に導かれる。また、開閉弁46が閉じられているため、加圧エアは蓄圧タンク44内に蓄えられる。その後、エアタンク44の圧力が所定圧力まで達すると蓄圧制御を終了し、アクセル踏み込み量等に応じた過給機30の制御が実行される。
なお、この蓄圧制御時には、通常の減速走行時(アクセルオフ時)よりもコンプレッサ30を駆動する分だけ吸気流量が増大することになるが、この増大した吸気流量は燃焼室22には供給されないため、通常の燃料噴射制御通りにエアフローセンサで検出される吸気流量に応じて燃料噴射量を決定すると筒内の空燃比が過剰にリッチとなってしまう。そこで、本実施形態においては蓄圧制御実行中と判定した場合には、燃料噴射量をアイドル相当時の一定値に固定する、或いは燃料カット実行する等して、エアフローセンサからの情報を考慮せずに燃料噴射量を決定するようになっている。
また、ECU52では、エアタンク44内の圧力が所定値以上であって、且つエンジン2の急加速又はエンジン2の冷態始動を判定すると、開閉弁46を開いて加圧エアを吸気通路6に放出するようになっている。
ここでは、まず最初に急加速時の制御について説明すると、ECU52では図示しないアクセル開度センサからの情報を常に読み込んでおり、このアクセル開度情報に基づいてアクセル開度変化量(アクセル開度の微分値)が所定値よりも大きいと、ドライバが急加速を要求している(急加速要求有り)と判定する。
ここでは、まず最初に急加速時の制御について説明すると、ECU52では図示しないアクセル開度センサからの情報を常に読み込んでおり、このアクセル開度情報に基づいてアクセル開度変化量(アクセル開度の微分値)が所定値よりも大きいと、ドライバが急加速を要求している(急加速要求有り)と判定する。
そして、エアタンク44内の圧力が所定値以上で、且つ急加速要求有りと判定すると、開閉弁46を開きエアタンク44内の加圧エアを吸気通路6に供給する。ここで、分岐通路40はスロットル弁32よりも下流側で吸気通路6に合流しているので、供給された加圧エアは速やかに燃焼室22に吸入されて、いわゆるターボラグを生じることなく速やかにエンジントルクが上昇する。なお、この場合の燃料噴射量は、予めECU52内に記憶くされた図示しないマップからエアタンク44内の圧力とエンジン回転数とに応じて読み出される。
また、このときには同時にモータ34を回転速度高めてコンプレッサ30による過給効果を高める。つまり、この場合はドライバは急加速を要求しているので、コンプレッサ30を極力高速で回転駆動して吸気をさらに加圧することにより、トルク増大を図る。
このように急加速時には開閉弁46を開いてエアタンク44からの加圧エアを供給することにより、コンプレッサ30で過給が立ち上がるよりも早期に過給を行うことができる。したがって、速やかにエンジントルクを増大させることができ、加速時の応答性を高めることができる。
このように急加速時には開閉弁46を開いてエアタンク44からの加圧エアを供給することにより、コンプレッサ30で過給が立ち上がるよりも早期に過給を行うことができる。したがって、速やかにエンジントルクを増大させることができ、加速時の応答性を高めることができる。
また、エアタンク44の容量が比較的小さく、エアタンク44からの加圧エアの供給が一時的であったとしても、開閉弁46の開弁と同時にモータ34を作動させてコンプレッサ30を駆動しているので、スロットル弁32よりも上流側からはコンプレッサ30により過給された吸気が供給される。したがって、エアタンク44の加圧エアを使い切った後はコンプレッサ30により吸気が過給されるので、エアタンク44からの加圧エアの供給が一時的であっても加速を損なうことがない。
また、コンプレッサ30により吸気を加圧することで、エアタンク44から供給された加圧エアが吸気通路6で膨張して圧力低下するのを防止できる。さらには、エアタンク44の開放とコンプレッサ30のモータ34の高回転化とを同時に実行することにより、コンプレッサ30による過給圧の立ち上がりを補うことができ、モータ34の起動電力を大幅に低減することができる。また、これにより電源系統の電圧降下によるECU52の誤作動を回避することができる。
なお、スロットル弁32は開閉弁46とともにECU52により統合制御されるようになっており、以下にその制御内容について簡単に説明する。まず、ECU52では加速に必要な空気量Qaを求め、次にエアタンク44から供給される吸気量Qcを求める。そして、加速に必要な空気量Qaに対して供給吸気量Qcが不足する場合には、この不足する空気量Qeを算出し、この不足空気量Qeを補充するようにスロットル弁32の開度が決定される。ここで、加速に必要な空気量Qaはアクセル開度とエンジン回転数とのマップに基づいて求めることができ、エアタンク44からの供給吸気量Qcは圧力センサ48から求めることができる。また、不足分の空気量QeはQa−Qcより求めることができる。そして、スロットル開度特性をエンジン回転数やアクセル開度等をパラメータとして実験等により予め設定しておくことにより、容易に不足する空気量Qe及びこのときのスロットル弁32の開度を得ることができる。
また、急加速要求が有りから無しになった場合、又は急加速要求が有りを継続しているもののエアタンク44内の圧力が所定値以下となると、開閉弁46を閉じる。そして、タンク44内の圧力が所定値以下の場合には、その後減速走行時に移行した際に上述した蓄圧制御を実施してエアタンク44に加圧エアを蓄えるようになっている。また、所定値以下ではない場合には、積極的な蓄圧制御は実施しないものの通常運転時(定常走行時や緩加速時)における過給圧が逆止弁42を介してエアタンク44に供給されてエアタンク44内に加圧エアが供給される。
次に、冷態始動時の制御について説明すると、ECU52では図示しないイグニッションスイッチやエンジン回転数センサからの情報に基づいてエンジン2の始動を判定すると、次に水温センサからの情報に基づいて水温が所定温度(例えば70℃)未満か否かを判定する。
そして、水温が所定温度未満であれば冷態始動と判定するとともに、開閉弁46を開いてエアタンク44の加圧エアを開放する。なお、この場合にはスロットル弁32をアイドル相当の全閉状態とする。
そして、水温が所定温度未満であれば冷態始動と判定するとともに、開閉弁46を開いてエアタンク44の加圧エアを開放する。なお、この場合にはスロットル弁32をアイドル相当の全閉状態とする。
この場合、エンジン2のセルモータ(図示省略)の作動と同時或いはセルモータの作動よりも早く開閉弁46が開弁駆動される。これによりエアタンク44の加圧エアが吸気弁24を介して予め燃焼室22内に供給されることになり、吸気圧を高めることができる。そして、このように吸気を予め燃焼室内22に供給して吸気圧を高めることにより、筒内の混合気温度が上昇し、燃料の気化が促進されて始動性が大幅に向上する。
また、冷態始動時には実際にエンジン2が始動する前から、或いは始動と同時に過給効果を得ることができる。つまり、エアタンク44から加圧エアを供給することにより過給機30の作動遅れが実質的に生じない状態で始動が行われることになる。したがって、冷態始動時のクランキング時にはすでに過給により吸気量が増大しているので、このような観点からも始動トルクが増大する。
また、冷態始動時にはスロットル弁32を閉じておくことにより吸気通路6内の実質的な容積を低減でき、吸気通路6に供給された加圧エアの圧力低下を防止することができる。したがって、過給効果を高めることができる。
なお、一般にエンジン2の冷態始動時には潤滑油の粘性抵抗が大きいため、始動要求トルクも大きくなり始動性が不足するが、本実施形態のように冷態始動時に一時的に過給圧を供給することによりエンジン始動時から十分なトルクを発生することができ、エンジン始動性が大幅に向上するのである。
なお、一般にエンジン2の冷態始動時には潤滑油の粘性抵抗が大きいため、始動要求トルクも大きくなり始動性が不足するが、本実施形態のように冷態始動時に一時的に過給圧を供給することによりエンジン始動時から十分なトルクを発生することができ、エンジン始動性が大幅に向上するのである。
そして、エンジン回転数が所定の始動判定回転数に達した場合、又はエアタンク44内の圧力が所定値以下となると、開閉弁46を閉じて始動時制御を終了する。
本発明の一実施形態に係る内燃機関の吸気制御装置は上述のように構成されているのでその作用を図2及び図3のフローチャートを用いて説明すると以下のようになる。まず、図2を用いて始動時の制御について説明すると、ステップS1ではキースイッチからの情報に基づいてイグニッションオンか否かを判定し、イグニッションオンであればステップS2に進み、そうでなければステップS1からリターンする。
本発明の一実施形態に係る内燃機関の吸気制御装置は上述のように構成されているのでその作用を図2及び図3のフローチャートを用いて説明すると以下のようになる。まず、図2を用いて始動時の制御について説明すると、ステップS1ではキースイッチからの情報に基づいてイグニッションオンか否かを判定し、イグニッションオンであればステップS2に進み、そうでなければステップS1からリターンする。
一方、ステップS1でイグニッションオンと判定すると、ステップS2に進みエンジン回転数が所定値未満か否かを判定する。なお、この所定値はエンジンが始動前であること判定するための回転数であって、エンジン回転数センサが検出できる検出下限値よりも多少高い回転数程度、例えば50rpm程度である。そして、エンジン回転数が所定回転数以上であれば、センサ異常としてリターンする。
一方、エンジン回転数が所定回転数未満の場合には、ステップS3に進み、冷却水の温度(水温)が所定値未満か否かを判定する。ここで、水温が所定温度以上であれば温態であると判定する。なお、温態始動であれば、冷態始動制御を行う必要がないのでそのままリターンする。
また、水温が所定温度未満であれば冷態であると判定し、ステップS4に進む。そして、このステップS4においてエンジン始動判定が行われる。このエンジン始動判定はキースイッチの情報(又は始動操作情報)に基づいており、例えばキー位置がstart位置になった、或いはスタートボタンを操作した場合に、エンジン始動と判定される。
また、水温が所定温度未満であれば冷態であると判定し、ステップS4に進む。そして、このステップS4においてエンジン始動判定が行われる。このエンジン始動判定はキースイッチの情報(又は始動操作情報)に基づいており、例えばキー位置がstart位置になった、或いはスタートボタンを操作した場合に、エンジン始動と判定される。
エンジン始動が判定されると、ステップS5に進み、開閉弁46を開くとともにスロットル弁32を閉じる。これにより、エアタンク44から加圧エアが燃焼室22に供給されて、始動時のエンジントルクが増大する。
そして、その後ステップS6に進み、エンジン回転数が所定の始動判定回転数よりも大きくなったか否かが判定される。なお、このエンジン始動判定回転数はエンジン2が確実に始動したと判定できる程度の回転数であって、例えば500rpm程度である。
そして、その後ステップS6に進み、エンジン回転数が所定の始動判定回転数よりも大きくなったか否かが判定される。なお、このエンジン始動判定回転数はエンジン2が確実に始動したと判定できる程度の回転数であって、例えば500rpm程度である。
エンジン回転数が所定回転数以下であれば、そのままリターンして、再びステップS1以降のルーチンを実行する。また、エンジン回転数が所定回転数よりも高くなると、ステップS7において開閉弁46を閉じるとともに、スロットル弁32をアクセル開度に応じた開度に設定する。そして、ステップS7に達すると、この始動時制御が終了する。
次に、図3を用いて加速時の制御について説明すると、まずステップS11においてエンジンストール(エンスト)か否かが判定され、エンスト時にはそのままリターンする。一方、エンストでなければステップS12に進み、アクセル開度の変化量が所定値よりも大きいか否かが判定される。ここで所定値よりも大きければアクセル踏み込み速度が高いことを意味し、急加速要求有りと判定されてステップS13に進む。また、アクセル開度変化量が所定値以下であればそのままリターンする。
次に、図3を用いて加速時の制御について説明すると、まずステップS11においてエンジンストール(エンスト)か否かが判定され、エンスト時にはそのままリターンする。一方、エンストでなければステップS12に進み、アクセル開度の変化量が所定値よりも大きいか否かが判定される。ここで所定値よりも大きければアクセル踏み込み速度が高いことを意味し、急加速要求有りと判定されてステップS13に進む。また、アクセル開度変化量が所定値以下であればそのままリターンする。
ステップS13では、アクセルの踏み込み状態に基づいて要求過給圧及び要求空気量Qaが算出されるとともにスロットル弁32の開度が算出される。そして、ステップS14に進み開閉弁46を開弁してエアタンク44の加圧エアを吸気通路6に供給するとともに、スロットル弁32を要求空気量及びエアタンク44の圧力に応じて開弁駆動する。また、これと同時にコンプレッサ30を駆動して過給圧を高める。
そして、ステップS15において、吸気通路6内の圧力(インマニ圧)が、ステップS13で求めた要求過給圧より大きくなったか否かを判定する。なお、過給圧が十分立ち上がった場合や、ドライバがアクセルオフした場合には、このステップS15でYESのルートを通ってステップS16に進み、そうでなければそのままリターンしてステップS11以降を繰り返す。
ステップS16に進んだ場合は、開閉弁46を閉じるとともに、スロットル弁32をアクセル開度に応じた開度に設定してリターンする。そして、ステップS16に達すると、加速時制御が終了する。
以上、詳述したように、本発明の一実施形態に係る内燃機関の吸気制御装置によれば、エンジン2の冷態始動時に開閉弁46を開くことにより、エアタンク44内に蓄えられた加圧エアがスロットル弁32の下流の吸気通路6に供給される。また、このときスロットル弁32を閉じることにより、加圧エアが上流側に逃げることなく効率よく燃焼室22に供給されて、始動時であるにもかかわらず吸気量を増大させることができ、速やかにエンジントルクを増大させることができる。したがって、冷態始動時のエンジントルク不足を解消することができる。
以上、詳述したように、本発明の一実施形態に係る内燃機関の吸気制御装置によれば、エンジン2の冷態始動時に開閉弁46を開くことにより、エアタンク44内に蓄えられた加圧エアがスロットル弁32の下流の吸気通路6に供給される。また、このときスロットル弁32を閉じることにより、加圧エアが上流側に逃げることなく効率よく燃焼室22に供給されて、始動時であるにもかかわらず吸気量を増大させることができ、速やかにエンジントルクを増大させることができる。したがって、冷態始動時のエンジントルク不足を解消することができる。
また、エンジン2の加速要求時には、開閉弁46及びスロットル弁32をともに開くことによりエアタンク44内に蓄えられた加圧エアとコンプレッサ30で過給された加圧エアとがともに供給されることになるので、やはり効率よく吸気を加圧することができる。したがって、この場合にも速やかにエンジントルクを増大させることができ、加速性能の向上を図ることができる。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、開閉弁46は本実施形態ではオンオフタイプの電磁弁を用いたが、開度制御可能であればどのような弁でもよい。また、エンジンについても特に限定されず、種々の形式のエンジンに適用可能である。
2 エンジン(内燃機関)
4 吸気ポート
6 吸気通路
30 過給機(コンプレッサ)
32 電子制御式スロットル弁(ETV)
34 モータ
40 分岐通路
42 逆止弁
44 エアタンク(蓄圧タンク)
46 開閉弁
48 圧力センサ
52 ECU(制御手段)
4 吸気ポート
6 吸気通路
30 過給機(コンプレッサ)
32 電子制御式スロットル弁(ETV)
34 モータ
40 分岐通路
42 逆止弁
44 エアタンク(蓄圧タンク)
46 開閉弁
48 圧力センサ
52 ECU(制御手段)
Claims (5)
- 内燃機関の吸気通路中に介装され、吸気通路中の吸気を加圧するコンプレッサと、
該コンプレッサよりも下流側の該吸気通路中に介装された電子制御式のスロットル弁と、
該コンプレッサと該スロットル弁との間において該吸気通路から分岐するとともに該スロットル弁の下流で該吸気通路に合流する分岐通路と、
該分岐通路中に介装された蓄圧タンクと、
該蓄圧タンクよりも下流側に設けられた開閉弁と、
該スロットル弁及び該開閉弁の作動を制御する制御手段とをそなえた
ことを特徴とする、内燃機関の吸気制御装置。 - 該蓄圧タンク内の圧力を検出する圧力センサをそなえるとともに、
該コンプレッサはモータにより駆動される電動過給機として構成され、
該制御手段は、該圧力センサからの情報に基づいて該蓄圧センサの圧力が所定圧力以下であると判定すると、該電動過給機を駆動して該蓄圧タンクに加圧エアを供給する
ことを特徴とする、請求項1記載の内燃機関の吸気制御装置。 - 該制御手段は、該圧力センサで得られる該蓄圧センサの圧力が所定圧力以下であって、且つ、該内燃機関を搭載した車両が減速走行時であると判定すると、該電動過給機を駆動して該蓄圧タンクに加圧エアを供給する
ことを特徴とする、請求項2記載の内燃機関の吸気制御装置。 - 該制御手段は、該内燃機関の冷態始動時には、該開閉弁を開くとともに該スロットル弁を閉じて、該蓄圧タンク内に蓄えられた加圧エアを該内燃機関に供給する
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の内燃機関の吸気制御装置。 - 該制御手段は、該内燃機関の加速要求時には、該開閉弁及び該スロットル弁をともに開いて、該蓄圧タンク内に蓄えられた加圧エアを該内燃機関に供給する
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の内燃機関の吸気制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008046034A JP2009203856A (ja) | 2008-02-27 | 2008-02-27 | 内燃機関の吸気制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008046034A JP2009203856A (ja) | 2008-02-27 | 2008-02-27 | 内燃機関の吸気制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009203856A true JP2009203856A (ja) | 2009-09-10 |
Family
ID=41146380
Family Applications (1)
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JP2008046034A Withdrawn JP2009203856A (ja) | 2008-02-27 | 2008-02-27 | 内燃機関の吸気制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2009203856A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102242668A (zh) * | 2011-06-20 | 2011-11-16 | 常州天大龙成节能环保科技有限公司 | 涡轮增压柴油发动机动态补气装置 |
CN106704000A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-05-24 | 北京联飞翔科技股份有限公司 | 一种汽车智能增压节气门 |
-
2008
- 2008-02-27 JP JP2008046034A patent/JP2009203856A/ja not_active Withdrawn
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