JP2019152190A - エンジンシステム - Google Patents
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Abstract
Description
以下、エンジンシステムを具体化した第1実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
図1に、この実施形態のエンジンシステムを概略構成図により示す。自動車に搭載されたガソリンエンジンシステム(以下、単に「エンジンシステム」と言う。)は、複数の気筒を有するエンジン1を備える。このエンジン1は、4気筒、4サイクルのレシプロエンジンであり、ピストン及びクランクシャフト等の周知の構成を含む。エンジン1には、各気筒へ吸気を導入するための吸気通路2と、各気筒から排気を導出するための排気通路3が設けられる。吸気通路2と排気通路3には、過給機5が設けられる。吸気通路2には、その上流側から順に吸気入口2a、エアクリーナ4、吸気絞り弁15、過給機5のコンプレッサ5a、電子スロットル装置6、インタークーラ7及び吸気マニホールド8が設けられる。
この実施形態のエンジンシステムは、低圧ループ式の排気還流装置(EGR装置)21を備える。このEGR装置21は、各気筒から排気通路3へ排出される排気の一部を排気還流ガス(EGRガス)として吸気通路2へ流してエンジン1の各気筒へ還流させるための排気還流通路(EGR通路)22と、EGR通路22におけるEGRガス流量を調節するための排気還流弁(EGR弁)23とを備える。EGR通路22は、入口22aと出口22bを含む。EGR通路22の入口22aは、触媒10より下流の排気通路3に接続され、同通路22の出口22bは、コンプレッサ5aと吸気絞り弁15との間の吸気通路2に接続される。また、EGR弁23より上流のEGR通路22には、EGRガスを冷却するためのEGRクーラ24が設けられる。
この実施形態のエンジンシステムは、電子スロットル装置6より下流の吸気通路2(吸気マニホールド8)へ新気を導入するための新気導入装置30を備える。新気導入装置30は、新気導入通路31と、電動式の新気導入弁32とを含む。新気導入通路31は、その入口31aが吸気絞り弁15よりも上流の吸気通路2に接続される。新気導入弁32は、新気導入通路31の出口側近傍に設けられ、同通路31から吸気通路2へ流れる新気導入量を調節するようになっている。新気導入通路31の出口側には、吸気マニホールド8の各分岐管8bへ新気を分配するための新気分配管33が設けられる。すなわち、新気導入通路31の出口側は、吸気マニホールド8に対し新気分配管33を介して接続される。新気分配管33は、長尺な管状をなし、複数の分岐管8bを横切るように吸気マニホールド8に配置される。新気分配管33は、新気が導入される一つの入口33aと、複数の分岐管8bのそれぞれに連通する複数の出口33bとを含む。その入口33aには、新気導入通路31の出口側が接続される。新気導入弁32より上流の新気導入通路31には、同通路31の一部の容積を拡大するための新気チャンバ34が設けられる。
次に、エンジンシステムの電気的構成について説明する。図1に示すように、このエンジンシステムに設けられる各種センサ等51〜57は、エンジン1の運転状態を検出するためのこの開示技術における運転状態検出手段の一例に相当する。電子スロットル装置6に設けられるスロットルセンサ51は、スロットル開度TAを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エアクリーナ4の近傍に設けられるエアフローメータ52は、エアクリーナ4から吸気通路2へ流れる吸気量Gaを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。サージタンク8aに設けられる吸気圧センサ53は、電子スロットル装置6より下流の吸気圧力PMを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。吸気圧センサ53は、この開示技術における吸気圧力検出手段の一例に相当する。エンジン1に設けられる水温センサ54は、エンジン1の内部を流れる冷却水の温度(冷却水温度)THWを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン1に設けられる回転速度センサ55は、クランクシャフト(図示略)の回転速度をエンジン1の回転速度(エンジン回転速度)NEとして検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。排気通路3に設けられる酸素センサ56は、排気通路3へ排出される排気中の酸素濃度(出力電圧)Oxを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。運転席に設けられるアクセルペダル16には、アクセルセンサ57が設けられる。アクセルセンサ57は、アクセルペダル16の踏み込み角度をアクセル開度ACCとして検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。
次に、エンジン減速時の新気導入制御について説明する。図2に、その制御内容をフローチャートにより示す。
以上説明したこの実施形態のエンジンシステムの構成によれば、エンジン1の減速時には、エンジン1への吸気量を絞るために電子スロットル装置6(スロットル弁6a)が開弁状態から所定の目標減速開度TTAdへ閉弁されると共に、吸気通路2へのEGRガスの導入を遮断するためにEGR弁23が閉弁される。このとき、電子スロットル装置6より上流の吸気通路2には、吸気通路2への導入を遮断する前に流入したEGRガスが残留し、そのEGRガスを含む空気が電子スロットル装置6より下流の吸気通路2(吸気マニホールド8)へ流れてエンジン1に吸入され、エンジン1に失火が発生するおそれがある。上記の新気導入制御によれば、エンジン1の減速時には、吸気マニホールド8へ新気を導入するために新気導入弁32が閉弁状態から開弁される。従って、EGRガスを含む空気が吸気マニホールド8へ流れても、その部分に新気導入通路31から導入される新気によりEGRガスが強制的に希釈される。このため、エンジン1に吸入されるEGRガスの割合(EGR率)が低下し、エンジン1の失火発生を抑制することができる。ここで、新気導入弁32は、電子スロットル装置6が閉弁されるタイミングから所定期間(開弁遅延時間Tod)だけ遅らせたタイミングで開弁されるので、特に過給状態からの減速時には、新気導入弁32が開弁する頃には、吸気通路2の過給残圧が低下し、EGRガスを含む空気の吸気マニホールド8から新気導入通路31への逆流が抑えられる。このため、エンジン1の減速時、特に過給状態からの減速時に新気導入弁32が開弁しても、新気導入通路31の入口31a付近へのEGRガスの逆流を抑制することができる。この結果、逆流したEGRガスによって減速後のEGR率が乱れることを防止することができる。また、エアフローメータ52が逆流したEGRガスによって汚損することを抑制することができ、汚損による性能低下を防止することができる。
次に、エンジンシステムを具体化した第2実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
処理がこのルーチンへ移行すると、ECU60は、ステップ100〜ステップ200の処理を実行した後、ステップ300で、吸気バイパス弁12を開弁する。
従って、この実施形態の構成によれば、第1実施形態の作用及び効果に対し次のような作用及び効果が得られる。すなわち、吸気バイパス弁12の開弁が開始される以前(同時を含む)に、新気導入弁32が閉弁状態から開弁されるが、新気導入通路31に新気チャンバ34が設けられるので、その容積の分だけ比較的早期から新気導入弁32の開弁が可能となる。このため、吸気マニホールド8から新気導入通路31へEGRガスを逆流させることなく比較的早期から吸気マニホールド8へ新気を導入することができ、比較的早期にEGR率を低下させてエンジン1の減速失火を防止することができる。
2 吸気通路
3 排気通路
5 過給機
5a コンプレッサ
5b タービン
5c 回転軸
6 電子スロットル装置(吸気量調節弁)
6a スロットル弁
11 吸気バイパス通路
12 吸気バイパス弁
21 EGR装置(排気還流装置)
22 EGR通路(排気還流通路)
22a 入口
22b 出口
23 EGR弁(排気還流弁)
30 新気導入装置
31 新気導入通路
31a 入口
32 新気導入弁
34 新気チャンバ
51 スロットルセンサ(運転状態検出手段)
52 エアフローメータ(吸気量検出手段、運転状態検出手段)
53 吸気圧センサ (運転状態検出手段)
54 水温センサ(運転状態検出手段)
55 回転速度センサ(運転状態検出手段)
56 酸素センサ(運転状態検出手段)
57 アクセルセンサ(運転状態検出手段)
60 ECU(制御手段)
Claims (5)
- エンジンと、
前記エンジンへ吸気を導入するための吸気通路と、
前記エンジンから排気を導出するための排気通路と、
前記吸気通路と前記排気通路に設けられ、前記吸気通路における吸気を昇圧させるための過給機と、
前記過給機は、前記吸気通路に配置されたコンプレッサと、前記排気通路に配置されたタービンと、前記コンプレッサと前記タービンを一体回転可能に連結する回転軸とを含むことと、
前記コンプレッサより下流の前記吸気通路に配置され、前記吸気通路を流れる吸気量を調節するための吸気量調節弁と、
前記エンジンから前記排気通路へ排出される排気の一部を排気還流ガスとして前記吸気通路へ流して前記エンジンへ還流させるための排気還流通路と、前記排気還流通路における排気還流ガス流量を調節するための排気還流弁とを含む排気還流装置と、
前記排気還流通路は、その入口が前記タービンより下流の前記排気通路に接続され、その出口が前記コンプレッサより上流の前記吸気通路に接続されることと、
前記吸気量調節弁より下流の前記吸気通路へ新気を導入するための新気導入通路と、前記新気導入通路を流れる新気量を調節するための新気導入弁とを含む新気導入装置と、
前記新気導入通路は、その入口が前記排気還流通路の前記出口より上流の前記吸気通路に接続されることと、
前記エンジンの運転状態を検出するための運転状態検出手段と、
検出される前記エンジンの運転状態に基づき、少なくとも前記吸気量調節弁、前記排気還流弁及び前記新気導入弁を制御するための制御手段と
を備えたエンジンシステムにおいて、
前記制御手段は、前記エンジンの減速時に、前記エンジンへの吸気量を絞るために前記吸気量調節弁を開弁状態から所定の減速開度へ閉弁すると共に、前記吸気通路への前記排気還流ガスの導入を遮断するために前記排気還流弁を閉弁し、前記吸気量調節弁より下流の前記吸気通路へ新気を導入するために、前記吸気量調節弁を閉弁するタイミングから所定期間遅らせたタイミングで前記新気導入弁を閉弁状態から開弁する
ことを特徴とするエンジンシステム。 - 請求項1に記載のエンジンシステムにおいて、
前記吸気量調節弁より下流の前記吸気通路における吸気圧力を検出するための吸気圧力検出手段を更に備え、
前記制御手段は、検出される前記吸気圧力と、前記吸気量調節弁より下流の前記吸気通路の容積と、前記新気導入通路の容積とに基づき、前記新気導入弁の開弁を遅らせるための前記所定期間を算出する
ことを特徴とするエンジンシステム。 - 請求項1又は2に記載のエンジンシステムにおいて、
前記新気導入弁より上流の前記新気導入通路に所定の容積を有するチャンバを設けたことを特徴とするエンジンシステム。 - 請求項3に記載のエンジンシステムにおいて、
前記コンプレッサの上流側と下流側との間をバイパスするための吸気バイパス通路と、前記吸気バイパス通路を開閉するための吸気バイパス弁とを更に備え、
前記制御手段は、前記吸気バイパス弁の開弁を開始する以前に、前記新気導入弁を閉弁状態から開弁する
ことを特徴とするエンジンシステム。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載のエンジンシステムにおいて、
前記コンプレッサの上流側と下流側との間をバイパスするための吸気バイパス通路と、前記吸気バイパス通路を開閉するための吸気バイパス弁とを更に備え、
前記制御手段は、前記吸気バイパス弁の開弁を開始するより後に、前記新気導入弁を閉弁状態から開弁する
ことを特徴とするエンジンシステム。
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