JP2005207387A - エンジンの燃費低減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦損失の低減による燃費低減を十分に図ることができるエンジンの燃費低減装置を提供する。
【解決手段】摩擦低減モードまたは暖機運転時に、第１の電磁弁１２及び第２の電磁弁１４の切り替えによりオイルヒーティング通路１１が選択され、高温の排気ガスの一部がオイルヒーティング通路１１を通ってオイルヒータ１０へと導かれ、エンジンオイルを加熱する。油温センサ９により検出されたエンジンオイルの温度に基づいてＥＧＲバルブ１３の開度が調整され、エンジンオイルの温度が所定の温度域に保持される。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンの燃費低減装置に係り、特にオイルヒータに供給された排気ガスとの間で熱交換を行うことによりエンジンオイルを加温する装置に関する。

従来から暖機運転時や低回転数・軽負荷時における燃費低減の手法として、エンジンオイルを加熱してその温度を強制的に上昇させ、摩擦損失の低減を図る方法が知られている。特許文献１には、始動直後から冷却水の温度が例えば６０℃になるまでの間にわたってエンジンオイルをＥＧＲクーラーに供給して排気ガスと熱交換させることにより、エンジンオイルの温度を上昇させる装置が開示されている。

特開平１１−３１１１１４号公報

しかしながら、一般にオイルは水より大きな比熱を有しているので、始動時におけるエンジンオイルの温度上昇は冷却水の温度上昇に比べて遅く、冷却水が温度６０℃になってもエンジンオイルの温度はそれほど上昇しておらず、このため摩擦損失の低減による燃費低減を十分に図ることができないという問題点があった。
また、始動時であってもエンジンオイルの温度が高い温間時にエンジンオイルと排気ガスとの熱交換を行うと、エンジンオイルの温度が過度に上昇して周辺に存在する部品の焼き付きや部品への悪影響を及ぼす虞を生じてしまう。従って、エンジンオイルの温度の低い冷間時でないと排気ガスとの熱交換によるエンジンオイルの加温を行うことができなかった。
このように、従来の方法では、始動時における燃費低減の効果は小さいものであった。

この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、摩擦損失の低減による燃費低減を十分に図ることができるエンジンの燃費低減装置を提供することを目的とする。

この発明に係るエンジンの燃費低減装置は、オイルヒータに供給された排気ガスとの間で熱交換を行うことによりエンジンオイルを加温するエンジンの燃費低減装置であって、排気通路からオイルヒータへ排気ガスを流通させるためのオイルヒーティング通路と、オイルヒーティング通路上に配置されると共にオイルヒータへ流通する排気ガスの流量を調節する流量調節手段と、エンジンオイルの温度を検出する油温センサと、油温センサの検出値に基づいてエンジンオイルの温度が所定の温度域に保持されるように流量調節手段による排気ガスの流量を制御する制御部とを備えたものである。
制御部が流量調節手段を制御してオイルヒーティング通路を流れる排気ガスの流量を制御することによりエンジンオイルの温度が所定の温度域に保持される。

なお、排気通路上に配置された熱交換器をさらに備えることができ、この場合、オイルヒーティング通路を熱交換器の上流側の排気通路からオイルヒータを通って熱交換器の下流側の排気通路へ連通するように形成することが好ましい。
さらに、熱交換器の下流側の排気通路から流量調節手段を通って吸気通路に排気ガスを循環させるためのＥＧＲ通路と、オイルヒーティング通路及びＥＧＲ通路の一方を選択する選択手段とを備え、制御部がエンジンの回転数及び負荷に基づいて低回転数・軽負荷の場合に選択手段によりオイルヒーティング通路を選択させるように構成することもできる。

この発明によれば、油温センサにより検出されたエンジンオイルの温度に基づいて制御部が流量調節手段を制御することにより、オイルヒーティング通路を通って排気通路からオイルヒータへ流通される排気ガスの流量が制御されてエンジンオイルの温度が所定の温度域に保持されるので、所望の摩擦損失の低減を行うことができ、十分に燃費低減を図ることが可能となる。また、油温センサによりエンジンオイルの温度を直接検出しているため、温間時においても部品の焼き付きや部品への悪影響を及ぼすことなくエンジンオイルの温度を上昇させて摩擦損失の低減を図ることができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に実施の形態に係るエンジンの燃費低減装置の全体構成を示す。エンジン１の吸気マニホルド２にキャブレタ３を介してエアクリーナ４が接続されると共に排気マニホルド５に熱交換器６を介してマフラー７が接続されている。エンジン１のエンジンオイル供給管８にエンジンオイルの温度を検出するための油温センサ９が取り付けられると共にこのエンジンオイル供給管８にオイルヒータ１０が取り付けられている。

また、熱交換器６の上流側の排気マニホルド５からオイルヒータ１０を通って熱交換器６の下流側の排気通路に連通するオイルヒーティング通路１１が形成されている。このオイルヒーティング通路１１には、熱交換器６の上流側の排気マニホルド５とオイルヒータ１０との間に第１の電磁弁１２、ＥＧＲバルブ１３及び第２の電磁弁１４が順次配置されており、油温センサ９、第１の電磁弁１２、ＥＧＲバルブ１３及び第２の電磁弁１４にこの発明の制御部となるＥＣＵ１５がそれぞれ接続されている。

さらに、熱交換器６の下流側の排気通路から第１の電磁弁１２、ＥＧＲバルブ１３及び第２の電磁弁１４を通って吸気マニホルド２に連通するＥＧＲ通路１６が形成されており、このＥＧＲ通路１６とオイルヒーティング通路１１は第１の電磁弁１２から第２の電磁弁１４までの間は共通の管路からなっている。第１の電磁弁１２及び第２の電磁弁１４がこの発明の選択手段を構成しており、これら第１の電磁弁１２と第２の電磁弁１４の切り替え状態によりオイルヒーティング通路１１及びＥＧＲ通路１６のいずれか一方が選択されるように構成されている。また、ＥＧＲバルブ１３は排気ガスの流量を調節する流量調節手段を形成しており、ＥＧＲバルブ１３の開度に応じた流量の排気ガスがオイルヒーティング通路１１またはＥＧＲ通路１６を流通する。

次に、図２のフローチャートを参照してこの実施の形態の動作について説明する。まず、ステップＳ１で図示しない回転数センサによりエンジン１の回転数が検出されると共にステップＳ２で図示しない負荷センサによりエンジン１の負荷が検出され、さらにステップＳ３で油温センサ９によりエンジンオイルの温度が検出される。続くステップＳ４で、ＥＣＵ１５はステップＳ１で検出された回転数とステップＳ２で検出された負荷に基づいてエンジン１の運転状況を判別する。予めＥＣＵ１５内には、エンジン１の回転数と負荷に応じて暖機運転、低回転数・軽負荷の摩擦低減モード、及びＮＯｘ低減モードに区画されたマップが格納されており、このマップに基づいて運転状況の判別が行われる。暖機運転でないと判断された場合には、ステップＳ５で今度は低回転数・軽負荷の摩擦低減モードか否かを判別する。

そして、摩擦低減モードであると判断された場合には、ステップＳ６でエンジンオイルの温度の目標値Ｔｓが設定された後、ステップＳ７で、第１の電磁弁１２を熱交換器６の上流側の排気マニホルド５側に切り替えると共に第２の電磁弁１４をオイルヒータ１０側に切り替えることによりオイルヒーティング通路１１が選択される。これにより、エンジン１から排気マニホルド５に排出された高温の排気ガスの一部がオイルヒーティング通路１１に入り、第１の電磁弁１２、ＥＧＲバルブ１３及び第２の電磁弁１４を通ってオイルヒータ１０へと導かれ、ここでエンジンオイルと熱交換した後に熱交換器６の下流側の排気通路に戻ってマフラー７を通り、外気中に排出される。その結果、エンジンオイル供給管８内を通るエンジンオイルが加温され、摩擦損失の低減がなされる。

さらに、ステップＳ８で油温センサ９によりエンジンオイルの温度が再度検出され、ステップＳ９で検出値Ｔｅと目標値Ｔｓとが比較される。検出値Ｔｅが目標値Ｔｓに等しい場合には、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜Ｓ９が繰り返される。検出値Ｔｅが目標値Ｔｓと異なる場合には、ステップＳ１０に進み、検出値Ｔｅ＜目標値ＴｓであればステップＳ１１でＥＧＲバルブ１３の開度が拡大されてオイルヒーティング通路１１内を通る排気ガスの流量が増大される。これにより、オイルヒータ１０においてエンジンオイルが排気ガスから受け取る熱量が増加し、エンジンオイルの温度が上昇する。その後、ステップＳ８に戻り、エンジンオイルの温度が再度検出される。

一方、ステップＳ１０で検出値Ｔｅ＞目標値ＴｓであればステップＳ１２でＥＧＲバルブ１３の開度が縮小されてオイルヒーティング通路１１内を通る排気ガスの流量が減少され、オイルヒータ１０でエンジンオイルが排気ガスから受け取る熱量が低下してエンジンオイルの温度が下降する。その後、ステップＳ８に戻る。
そして、エンジンオイルの温度が目標値Ｔｓに等しくなると、ステップＳ９からステップＳ１に戻る。
このようにしてエンジンオイルの温度が目標値Ｔｓに保持される。

なお、ステップＳ４で暖機運転であると判断された場合にも、摩擦低減モードのときと同様にステップＳ６〜Ｓ１２の処理が行われ、エンジンオイルの加熱による摩擦損失の低減がなされる。

また、ステップＳ５において、摩擦低減モードではないと判断された場合には、ステップＳ１３で、第１の電磁弁１２を熱交換器６の下流の排気通路側に切り替えると共に第２の電磁弁１４を吸気マニホルド２側に切り替えることによりＥＧＲ通路１６が選択された後、ステップＳ１４でＮＯｘ低減モードとなる。これにより、エンジン１から排気マニホルド５に排出された高温の排気ガスは熱交換器６で暖房効率を上げるために熱交換されて温度が低下した後、その一部がＥＧＲ通路１６に入り、第１の電磁弁１２、ＥＧＲバルブ１３及び第２の電磁弁１４を通って吸気マニホルド２に再循環される。その結果、不活性ガスである排気ガスの持つ熱容量により最高燃焼温度が低下し、排気ガス中のＮＯｘの低減がなされる。なお、エンジン１の運転状況に応じてＥＣＵ１５により最適なＥＧＲ率が演算され、演算されたＥＧＲ率となるようにＥＧＲバルブ１３の開度が調整される。
その後、ステップＳ１に戻る。

以上のようにして、暖機運転時や低回転数・軽負荷時にエンジンオイルを加熱して摩擦損失を低減することにより燃費の低減を図ることができる。
油温センサ９によりエンジンオイルの温度を直接検出しているので、例えば冷却水の温度が６０℃以上になっても摩擦損失の低減を十分に図ることができる。
また、油温センサ９による検出値に基づいてＥＧＲバルブ１３の開度を調整することにより、エンジンオイルの温度を常に所定の温度域に保持することができ、このため温間時であっても部品の焼き付きや部品への悪影響を及ぼすことなく摩擦損失を低減させることが可能となる。

なお、第２の電磁弁１４がオイルヒータ１０側と吸気マニホルド２側のいずれか一方を選択する代わりに、排気ガスの一部をオイルヒータ１０側に、残部を吸気マニホルド２側にそれぞれ供給するように構成することもできる。このようにすれば、エンジンオイルの加温とＮＯｘの低減を同時に行うことができる。さらに、オイルヒータ１０側と吸気マニホルド２側へ分配する排気ガスの比率を調整し得るような第２の電磁弁１４を用いれば、ＥＧＲバルブ１３を省略して第２の電磁弁１４により流量制御を行うことができる。
上記の実施の形態においては、排気マニホルド５に熱交換器６が接続されたＧＨＰ（ガスヒートポンプ）タイプのエンジンにこの発明が適用されたが、これに限るものではなく、熱交換器６を有しないエンジンに対しても油温センサでエンジンオイルの温度を検知しながら排気ガスによりエンジンオイルを加熱して摩擦損失を低減することができる。

この発明の実施の形態に係るエンジンの燃費低減装置の全体構成を示す図である。 実施の形態の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン、２ 吸気マニホルド、３ キャブレタ、４ エアクリーナ、５ 排気マニホルド、６ 熱交換器、７ マフラー、８ エンジンオイル供給管、９ 油温センサ、１０ オイルヒータ、１１ オイルヒーティング通路、１２ 第１の電磁弁、１３ ＥＧＲバルブ、１４ 第２の電磁弁、１５ ＥＣＵ、１６ ＥＧＲ通路。

Claims (3)

1. オイルヒータに供給された排気ガスとの間で熱交換を行うことによりエンジンオイルを加温するエンジンの燃費低減装置であって、
   排気通路からオイルヒータへ排気ガスを流通させるためのオイルヒーティング通路と、
   前記オイルヒーティング通路上に配置されると共にオイルヒータへ流通する排気ガスの流量を調節する流量調節手段と、
   エンジンオイルの温度を検出する油温センサと、
   前記油温センサの検出値に基づいてエンジンオイルの温度が所定の温度域に保持されるように前記流量調節手段による排気ガスの流量を制御する制御部と
   を備えたことを特徴とするエンジンの燃費低減装置。
2. 排気通路上に配置された熱交換器をさらに備え、
   前記オイルヒーティング通路は前記熱交換器の上流側の排気通路から前記オイルヒータを通って前記熱交換器の下流側の排気通路へ連通している請求項１に記載のエンジンの燃費低減装置。
3. 前記熱交換器の下流側の排気通路から前記流量調節手段を通って吸気通路に排気ガスを循環させるためのＥＧＲ通路と、
   前記オイルヒーティング通路及び前記ＥＧＲ通路の一方を選択する選択手段と
   をさらに備え、前記制御部はエンジンの回転数及び負荷に基づいて低回転数・軽負荷の場合に前記選択手段により前記オイルヒーティング通路を選択させる請求項２に記載のエンジンの燃費低減装置。

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