JP2005147009A - エンジンの吸気制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明はエンジンの吸気制御装置に関し、減速時の吸気負圧を低減することにより、オイル上がりを抑制してオイル消費の改善を図り、併せて既存の吸気通路やスロットル弁の構造に何ら変更を施す必要のない吸気制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 エンジンの吸気通路に装着されたスロットル弁と、当該スロットル弁を開閉駆動するアクチュエータと、エンジンの運転状況を検出する運転状況検出手段と、燃料を制御する燃料遮断弁と、アクセル操作に応じ、上記燃料遮断弁と、アクチュエータを介して上記スロットル弁とを開度制御するコントローラとを備え、コントローラは、前記運転状況検出手段の検出値を基に、エンジンが減速状態にあるとき、上記燃料遮断弁を閉じ、アクチュエータを介してスロットル弁を開放制御することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンの吸気制御装置に関する。

従来、スロットル付きエンジンではスロットル弁の開度で混合気量を調整しており、減速時にスロットル弁は閉じられる。
而して、昨今、スロットル弁とアクセルペダルは機械的に連結しておらず、アクセル開度に応じ、コントローラによるスロットルアクチュエータ（以下、「アクチュエータ」という）の駆動制御で開度調整される電子制御式スロットル弁が主流である。

ところで、上述の如くスロットル弁が閉じられると、エンジンシリンダ（以下、「シリンダ」という）内は負圧となるため、この吸気負圧の影響で吸気バルブとバルブガイドスリーブとの間の間隙や、オイルリング，ピストンリングとシリンダ内壁との間からエンジンオイルが燃焼室内に吸入される量が増大して、オイル消費が悪化してしまう不具合があった。

そこで、斯かる不具合（所謂「オイル上がり」）を解決するため、特許文献１には、シリンダ内が負圧となる車両の減速時に、スロットル弁下流側の吸気通路に空気を追加供給して吸気負圧を低減することで、シリンダ内のオイル上がりを抑制してオイル消費の改善を図った吸入空気量制御装置が開示されている。
この従来例は、スロットル弁をバイパスするバイパス通路を吸気通路に設けると共に、当該バイパス通路に制御弁を装着し、アイドルスイッチＯＮ且つエンジン回転数が所定値を超える減速時に上記制御弁を開放することで、バイパス通路を介してスロットル弁下流側の吸気通路に空気を追加供給してシリンダ内の吸気負圧を低減させるものである。
特開平５−１１３１４１号公報

しかし、上記従来例にあっては、吸気通路に制御弁を装着したバイパス通路を別途取り付けねばならないため、構造が複雑となってコストがかかり、また、他の機器とのレイアウト上、バイパス通路の配置が難しいといった不具合が指摘されていた。
本発明は斯かる実情に鑑み案出されたもので、減速時の吸気負圧を低減することにより、オイル上がりを抑制してオイル消費の改善を図り、併せて既存の吸気通路やスロットル弁の構造に何ら変更を施す必要のないエンジンの吸気制御装置を提供することを目的とする。

斯かる目的を達成するため、請求項１に係るエンジンの吸気制御装置は、エンジンの吸気通路に装着されたスロットル弁と、当該スロットル弁を開閉駆動するアクチュエータと、エンジンの運転状況を検出する運転状況検出手段と、燃料を制御する燃料遮断弁と、アクセル操作に応じ、上記燃料遮断弁と、アクチュエータを介して上記スロットル弁とを開度制御するコントローラとを備え、コントローラは、前記運転状況検出手段の検出値を基に、エンジンが減速状態にあるとき、上記燃料遮断弁を閉じ、アクチュエータを介してスロットル弁を開放制御することを特徴とする。

そして、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のエンジンの吸気制御装置に於て、運転状況検出手段は、エンジンの水温を検出する水温センサと、アクセルのＯＮ／ＯＦＦを検出するアクセル開度センサと、トランスミッションのシフト段を検出するシフト位置センサと、エンジンの回転数を検出するエンジン回転センサとからなり、コントローラは、アクセル開度センサの検出値に基づきアクセルが戻されてエンジンが減速状態となり、且つ水温センサの検出値に基づきエンジンが暖機状態にあり、シフト位置が前進段にあってエンジン回転数が予め設定された設定値以上にあるとき、燃料遮断弁を閉じ、アクチュエータを介してスロットル弁を開放制御することを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載のエンジンの吸気制御装置に於て、運転状況検出手段として車速センサを備え、コントローラは、車速センサの検出値を基に車速が予め設定された設定値以上にあるとき、燃料遮断弁を閉じ、アクチュエータを介してスロットル弁を開放制御することを特徴とする。
更にまた、請求項４に係る発明は、請求項２または請求項３に記載のエンジンの吸気制御装置に於て、運転状況検出手段として吸気通路に空燃比センサを備え、コントローラは、空燃比センサの検出値を基に空燃比が予め設定された設定値よりも増加したときに、アクチュエータを介してスロットル弁を開放制御することを特徴とする。

そして、請求項５に係る発明は、請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載のエンジンの吸気制御装置に於て、運転状況検出手段としてスロットル弁の下流側吸気通路に吸気圧センサを備え、コントローラは、吸気圧センサの検出値を基にスロットル弁下流側の圧力が予め設定された正圧となるまで、アクチュエータを介してスロットル弁を開放制御していくことを特徴とする。

請求項１乃至請求項５に係る発明によれば、減速時のシリンダ内の吸気負圧を低減させることができるため、シリンダ内のオイル上がりを抑制してオイル消費の改善が図られる利点を有する。
而も、これらの発明は、従来例と異なり、スロットル弁下流側の吸気通路に空気を追加供給するバイパス通路を吸気通路に別途設ける必要がなく、既存の電子制御式スロットル弁の制御プログラムを変更するだけでよく、また、スロットル弁の開度調整を行っている際に、アクセル操作があったりエンジン回転数等が設定値以下に下がったときには直ちにスロットル弁の通常制御に移行するため、走行性能に支障を来す虞もない利点を有する。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は請求項１乃至請求項５の一実施形態に係る吸気制御装置の概略構成図を示し、図に於て、１はエンジンの吸気通路で、その内部にアクチュエータ３によって駆動されるスロットル弁５が装着されている。
而して、従来と同様、スロットル弁５は、コントローラ７によるアクチュエータ３の駆動制御で開度調整が行われるようになっており、コントローラ７にはアクセル開度センサ９が接続されている。そして、アクセル開度センサ９は、ドライバーのアクセル操作に応じたアクセル開度を検出しており、この検出値がコントローラ７に入力され、コントローラ７はこの検出値を基にアクチュエータ３を駆動制御して、アクセル操作に応じたスロットル弁５の開度調整を行うようになっている。

また、スロットル弁５の上流側には、吸気通路１へ導入される燃料を制御する図２の燃料遮断弁１１が装着されており、後述するようにこの燃料遮断弁１１はコントローラ７によって開閉制御されるようになっている。
ところで、既述したように、従来、この種のスロットル付きエンジンでは、減速時にスロットル弁が閉じられると、シリンダ内が負圧となってオイル上がりが発生し、オイル消費が悪化してしまう不具合がある。

そこで、本実施形態は、減速時のオイル上がりを抑制してオイル消費の改善を図るため、以下の如き特徴を有する。
即ち、図１に示すようにスロットル弁５にはその開度を検出するスロットル開度センサ１３が装着されており、図２の如くスロットル開度センサ１３の検出値がコントローラ７に入力されている。

また、図示しないトランスミッションにはシフト段を検出するシフト位置センサ１５が装着されると共に、エンジン冷却水の水温やエンジン回転数，車速を検出する水温センサ１７，エンジン回転センサ１９，車速センサ２１が、夫々、検出に好適な所定箇所に取り付けられており、図２に示すようにこれら各種センサ１７，１９，２１の検出値もコントローラ７に入力されている。

更にまた、スロットル弁５の下流側の吸気通路１には、空燃比を検出する空燃比センサ２３と吸気圧を検出する吸気圧センサ２５が装着されており、図２に示すように両センサ２３，２５の検出値もコントローラ７に入力されている。
そして、コントローラ７は、これら各種検出値を基に、図３のフローチャートに従ってスロットル弁５の開度調整を行うようになっている。

まず、エンジンの始動に伴い、既述した各センサ９，１３，１５，１７，１９，２１，２３，２５が、夫々、検出を開始し、これらの検出値がコントローラ７に入力される。
而して、コントローラ７は、スロットル弁５の開度調整を行うに当たり、先ず、エンジンが暖機状態にあるか否かを水温センサ１７の検出値(ＴＷ)から判断する（ステップＳ１）。

コントローラ７の記憶手段には、水温に関する設定値(ＴＷ０)が予め設定，記憶されており、コントローラ７は検出値(ＴＷ)と設定値(ＴＷ０)を比較し、ＴＷ≦ＴＷ０のとき、エンジンが未だ十分に暖機されておらずスロットル弁５の開度調整を行うには不適当であると判断してステップＳ２に移行し、燃料遮断弁１１を開放して通常制御（アクセル操作に追従したスロットル弁５の開度制御）を行うようになっている。

一方、ステップＳ１でＴＷ＞ＴＷ０と判断すると、コントローラ７はエンジンが十分な暖機状態にあると判断してステップＳ３に進み、アクセルが戻されているか否かをアクセル開度センサ９の検出値(ＡＡ)から判定する。
コントローラ７には、予めアクセル開度に関する設定値(ＡＡ０)が設定，記憶されており、コントローラ７は検出値(ＡＡ)と設定値(ＡＡ０)を比較してＡＡ＜ＡＡ０の状態にあるとき、アクセルが戻されたと判断してステップＳ４に移行し、次にシフト段が前進段に入っているか否かをシフト位置センサ１５の検出結果を基に判断する。

そして、このステップＳ４で、シフト位置センサ１５の検出結果を基にシフト段が前進段に入っていることが確認されると、コントローラ７はステップＳ５，Ｓ６に進んで、車速センサ２１とエンジン回転センサ１９の検出値(Ｖ)，(Ｎ)と、予め記憶手段に設定，記憶された車速及びエンジン回転数の設定値(Ｖ０)，(Ｎ０)とを比較するようになっている。

スロットル弁５の開閉制御を行うに当たり、ステップＳ５，Ｓ６で車速とエンジン回転数を考慮する理由は、エンジンストップの防止にある。
而して、ステップＳ５，Ｓ６で夫々Ｖ＞Ｖ０，Ｎ＞Ｎ０と判断すると、コントローラ７はステップＳ７に移行して燃料遮断弁１１を閉じ、吸気通路１への燃料供給を遮断させる。

斯様に燃料供給が遮断される結果、ピストン側の空燃比は増加するが、コントローラ７は次いでステップＳ８に移行し、安全性を考慮して前記空燃比センサ２３の検出値(ＡＦ)と、予め記憶手段に設定，記憶された空燃比に関する設定値(ＡＦ０)とを比較する。
そして、ステップＳ８でピストン側の燃料が設定値(ＡＦ０)よりも薄くなったと判断（ＡＦ＞ＡＦ０）すると、コントローラ７はステップＳ９，Ｓ１０に進み、前記吸気圧センサ２５でスロットル弁５の下流側の吸気通路１の吸気圧を検出し乍ら、その検出値(ＰＩＮ)が、予め記憶手段に設定，記憶された設定値(ＰＩＮ０)へと低下するまで、段階的にアクチュエータ３を駆動制御してスロットル弁５の開度調整を行っていくようになっている。

尚、図３に示すようにステップＳ３，ステップＳ５，ステップＳ６で、夫々、ＡＡ≧ＡＡ０，Ｖ≦Ｖ０，Ｎ≦Ｎ０と判定され、また、ステップＳ４でシフト位置がニュートラルまたは後進段にあると判定されると、コントローラ７はステップＳ２に移行してスロットル弁５の開度調整は行われない。
また、ステップＳ８で依然として燃料が濃いと判定されたとき（ＡＦ≧ＡＦ０）には、安全性を考慮してスロットル弁５の開度調整を行わず、ステップＳ１に直ちに戻るようになっている。

そして、ステップＳ９，１０でスロットル弁５が開けられると、吸気通路１の上流側からシリンダ側へ空気Ｇが流下して、スロットル弁５の下流側の吸気通路１の吸気負圧が低減していくが、この吸気負圧を吸気圧センサ２５が検出し乍ら、その検出値(ＰＩＮ)が記憶手段に予め設定，記憶された設定値(ＰＩＮ０)まで低下すると、コントローラ７はスロットル弁５の開度調整を停止し、スロットル弁５を開けた状態でステップＳ１に戻って再び同様の行程が繰り返されるようになっている。また、ステップＳ１に戻った後、例えばドライバーによってアクセルが踏み込まれたり、燃料の遮断によってエンジン回転数や車速が設定値(Ｎ０)，(Ｖ０)以下まで低下したとステップＳ３，Ｓ５，Ｓ６等で判定されると、コントローラ７はステップＳ２に進んで燃料遮断弁１１を開放し、既述した通常制御に移行するようになっている。

その他、図１に於て、Ｇ／Ａは通常制御時に吸気通路１を流下する混合気、または既述したスロットル弁５の開度調整時に吸気通路１を流下する空気を示す。
本実施形態に係る吸気制御装置２７はこのように構成されているから、図３のフローチャートに従って既述したように、コントローラ７は、各センサ９，１３，１５，１７，１９，２１，２３，２５の検出値を基に、減速時に既述した設定条件下でスロットル弁５を開けるので、減速時に於けるシリンダ内の吸気負圧が低減することとなる。

従って、本実施形態によれば、減速時のシリンダ内の吸気負圧を低減させることができるため、シリンダ内のオイル上がりを抑制してオイル消費の改善が図られる利点を有する。
而も、本実施形態は、特許文献１の如く吸気通路１に別途バイパス通路を設ける必要がなく、既存の電子制御式スロットル弁の制御プログラムを変更するだけでよく、また、スロットル弁５の開度調整を行っている際に、アクセル操作があったりエンジン回転数や車速が設定値以下に下がったときには直ちにスロットル弁５の通常制御に移行するため、走行性能に支障を来す虞もない利点を有する。

尚、上記実施形態では、ステップＳ９，Ｓ１０に於て、スロットル弁５下流側の吸気通路１の吸気圧を吸気圧センサ２５で検出し乍ら、検出値(ＰＩＮ)が設定値(ＰＩＮ０)まで低下するまで段階的にアクチュエータ３を駆動制御してスロットル弁５を開度調整したが、スロットル弁５を開けることで負圧を低減させることができるため、吸気圧センサ２５による検出を省略し、ステップＳ８の後、直ちにスロットル弁５を所定開度まで一気に開放制御してもよく、斯かる実施形態によっても所期の目的を達成することが可能である。

また、エンジン回転数を検出することでエンジンストップは回避できるため、スロットル弁５の開度調整に当たり、ステップＳ５の車速センサによる車速検出は省略してもよい。

請求項１乃至請求項５の一実施形態に係るエンジンの吸気制御装置の概略構成図である。 図１に示す吸気制御装置の制御ブロック図である。 図１に示す吸気制御装置の制御フローチャートである。

符号の説明

１ 吸気通路
３ アクチュエータ
５ スロットル弁
７ コントローラ
９ アクセル開度センサ
１１ 燃料遮断弁
１３ スロットル開度センサ
１５ シフト位置センサ
１７ 水温センサ
１９ エンジン回転センサ
２１ 車速センサ
２３ 空燃比センサ
２５ 吸気圧センサ
２７ 吸気制御装置

Claims (5)

1. エンジンの吸気通路に装着されたスロットル弁と、
   当該スロットル弁を開閉駆動するスロットルアクチュエータと、
   エンジンの運転状況を検出する運転状況検出手段と、
   燃料を制御する燃料遮断弁と、
   アクセル操作に応じ、上記燃料遮断弁と、スロットルアクチュエータを介して上記スロットル弁とを開度制御するコントローラとを備え、
   コントローラは、前記運転状況検出手段の検出値を基に、エンジンが減速状態にあるとき、上記燃料遮断弁を閉じ、スロットルアクチュエータを介してスロットル弁を開放制御することを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
2. 運転状況検出手段は、
   エンジンの水温を検出する水温センサと、
   アクセルのＯＮ／ＯＦＦを検出するアクセル開度センサと、
   トランスミッションのシフト段を検出するシフト位置センサと、
   エンジンの回転数を検出するエンジン回転センサとからなり、
   コントローラは、アクセル開度センサの検出値に基づきアクセルが戻されてエンジンが減速状態となり、且つ水温センサの検出値に基づきエンジンが暖機状態にあり、シフト位置が前進段にあってエンジン回転数が予め設定された設定値以上にあるとき、
   燃料遮断弁を閉じ、スロットルアクチュエータを介してスロットル弁を開放制御することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの吸気制御装置。
3. 運転状況検出手段として車速センサを備え、
   コントローラは、車速センサの検出値を基に車速が予め設定された設定値以上にあるとき、
   燃料遮断弁を閉じ、スロットルアクチュエータを介してスロットル弁を開放制御することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの吸気制御装置。
4. 運転状況検出手段として吸気通路に空燃比センサを備え、
   コントローラは、空燃比センサの検出値を基に空燃比が予め設定された設定値よりも増加したときに、
   スロットルアクチュエータを介してスロットル弁を開放制御することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のエンジンの吸気制御装置。
5. 運転状況検出手段としてスロットル弁の下流側吸気通路に吸気圧センサを備え、
   コントローラは、吸気圧センサの検出値を基にスロットル弁下流側の圧力が予め設定された正圧となるまで、スロットルアクチュエータを介してスロットル弁を開放制御していくことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載のエンジンの吸気制御装置。

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