JP4573487B2 - 直接噴射ガソリンエンジンにおいて滑らかな切換えを行うための空気量制御装置。 - Google Patents
直接噴射ガソリンエンジンにおいて滑らかな切換えを行うための空気量制御装置。 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の背景】
本発明は、直接噴射ガソリンエンジンの遷移段階において空気をバイパスさせることにより空気をより迅速に供給する方法及び構造に関する。
【０００２】
公知の直接噴射ガソリンエンジンは、スロットル弁の制御下にある、大きな体積のチェンバ、即ちプレナムを介して空気を供給する空気供給ラインを備えている。空気は、供給ラインを介してエンジンのシリンダへ送られ、そこで燃料と混合される。このタイプのエンジンの制御には、２つの異なる燃焼モードがある。その１つは、空燃比が比較的低い化学量論的動作における早期噴射モードである。最初の始動後、空気の比率が劇的に増加する。後期噴射モードに必要とされる空気の量は通常、早期噴射モードの少なくとも２倍である。
【０００３】
従来の装置は、早期及び後期の噴射モードの両方で空気を適切に供給する点においては良好に動作する。しかしながら、早期噴射と、後期噴射との間に、実際、遷移モードである第３のモードが存在する。このモードでは、従来の装置は、いつも、エンジンへ充分な量の空気をできるだけ早く適切に送ることができているという訳ではない。
【０００４】
本発明者は、空気噴射ラインの通路にあるプレナムによりこの問題が生じることを発見している。プレナムチェンバの体積が比較的大きいため、プレナムへの空気流量の増加が、プレナムを出てエンジンに到達する空気量の増加に変換されるのに、或る程度の時間がかかるということである。
【０００５】
【発明の概要】
本発明の実施例では、空気バイパスラインを設けて、遷移段階のエンジンに空気をバイパスさせる。この空気は、プレナムをバイパスするものである。
【０００６】
本発明の好ましい実施例によると、バイパスラインは、主供給ラインと比べて比較的小さい。一例として、バイパスラインの断面積は、主供給ラインの断面積の半分以下である。１つの好ましい実施例では、この大きさは、主供給ラインの面積の３分の１以下である。
【０００７】
弁は、エンジンを制御するＥＣＵにより制御される。従って、ＥＣＵが早期噴射と、後期噴射との間の遷移モードに移行し始めると、弁が開いて空気をバイパスさせ、エンジンチェンバへ送り込む。このようにすると、この遷移モード時に充分な空気が供給される。定常動作になると、弁が再び閉じるが、その流れを補充するために開いたままにしてもよい。この別の制御方法によると、プレナム及び主供給ラインを小さくすることができる。
【０００８】
好ましい実施例は、主供給ラインを流れる空気を補充するために、後期噴射時に弁を開位置に維持する。この方法は、後期噴射モードから早期噴射モードに移行する時及び一般的に逆の態様によるとき働く。即ち、後期噴射モードから始まって、バイパス弁は通常、開位置にある。遷移期間に近付くと、弁が閉じ、早期噴射時では閉じたままである。
【０００９】
本発明の上記及び他の特徴は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読めば理解できるであろう。
【００１０】
【好ましい実施例の詳細な説明】
図１に示す直接噴射ガソリンエンジン２０は、チェンバ２４を有するエンジンのシリンダ２２を備えている。排気ポート２７は、このチェンバ２４から延びる。空気供給ライン２６も、燃料噴射ライン３１と同様にこのチェンバに通じている。このエンジンの基本的動作及び構造は公知であり、本発明の一部を形成しない。
【００１１】
空気供給ライン２６は、クリーンな空気の供給源３０から大きなチェンバであるプレナム２８を介して空気を供給する。通路２９は、プレナム２８を供給ライン２６と接続している。スロットル弁３４は、ＥＣＵ３５により制御されて、チェンバ２４へ供給される空気量を制御する。上述したように、チェンバ２４へ運ばれる空気量を迅速に増加したい場合、プレナム２８は、その量の増加に遅延を導入する。
【００１２】
当該技術分野で知られているように、プレナムは、小さい断面積の入口及び出口を有する大きな体積のチェンバである。この構成では、比較的多量の空気がプレナム２８内に維持される。
【００１３】
従って、本発明は、プレナム２８を通らずに、供給ライン２６と連通するバイパス通路３２を組み込むものである。弁３６は、弁制御装置３８により開放されない限り通路３２を閉じる。弁制御装置３８は、ＥＣＵ３５と通信する。バイパス通路３３の断面積は、２９における通路のサイズに比べると比較的小さい。一例として、通路３２の断面積は、通路２９の断面積の半分以下である。さらに好ましくは、通路３２の断面積は、通路２９の断面積の３分の１以下である。バイパス通路の目的は、エンジンが、チェンバ２４へ送られる空気量を迅速に増加する遷移モードに移行する際、エンジンへの空気を増加することである。このバイパス通路がない従来の装置では、エンジンのシリンダへ流れ込む空気量を迅速に増加するのが困難であった。
【００１４】
図２に示すように、エンジンが遷移段階に入ると、ＥＣＵ３５は、弁制御装置３８を制御して、弁を開き、図２で示すような位置４０に移動させる。空気は、この通路３２を通って供給ライン２６からチェンバ２４へ流入する。このようにすると、チェンバ２４へ送られる空気の量を迅速に増加できる。弁３８を簡単なソレノイド弁として示すが、電子制御により通路３２を開閉するように制御可能な任意タイプの弁を使用することができる。
【００１５】
図３は、本発明の弁の制御をするためのフローチャートを単純化された形で示す。早期噴射時には、弁は閉位置に維持される。また、後期噴射時でも、弁は、一旦定常状態になると閉じてもよい。しかしながら、早期噴射から後期噴射への遷移時には、弁は、図２に示すように開放される。このようにすると、空気供給源３０からバイパスライン３２と、主空気供給ライン２９との両方を介して供給ライン２６へ多量の空気を送ることができる。このようにして、遷移時に、チェンバ２４へ空気を迅速に送り込むことができる。チェンバ２４へ送られる空気量が所望の値になると、弁を再び閉じてもよい。弁は、主供給ライン２９からの大きな流量を補充するために開いたままにすることも可能である。これにより、通路２９を必要とされるよりも小さくすることができる。定常状態の動作は、全ての空気をプレナム２８を介して供給することにより達成できる。
【００１６】
制御装置３５は、適当な大きさの燃空比を得るために、弁３６をどの程度、またどれ位の時間開放させるかを知って、プログラムするであろう。さらに、この制御装置は、後期噴射期間の空気供給条件を全て満たすに充分なように主供給ライン２９の流れを何時開始させるかを知って、プログラムする。この制御装置３５は、空気の流れが必要な体積に到達すると、弁３６の閉鎖を開始するようにプログラムしてもよい。再び、この弁の閉鎖はなくてもよい。制御装置にこの目的を達成するためにプログラムする情報は、特定のエンジン及び空気噴射システムを一旦設計した後、実験的に求めることができる。
【００１７】
上述したように、後期噴射モードから早期噴射モードへ移行する際、バイパス弁は反対方向に移動し始める。バイパス弁は、好ましくは、後期噴射モード時に開位置に維持し、遷移段階に近付くと、閉位置にする。このバイパス弁は、このシステムの動作では、早期噴射のために閉位置に維持される。
【００１８】
本発明の好ましい実施例を図示説明したが、当業者は、本発明の範囲に含まれる変形例及び設計変更を想到するであろう。そのため、頭書の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲を決定するために検討すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明のシステムの概略図である。
【図２】 図２は、バイパス通路を開いた位置にある本発明の弁を示す。
【図３】 図３は、本発明の簡単なフローチャートである。
【発明の背景】
本発明は、直接噴射ガソリンエンジンの遷移段階において空気をバイパスさせることにより空気をより迅速に供給する方法及び構造に関する。
【０００２】
公知の直接噴射ガソリンエンジンは、スロットル弁の制御下にある、大きな体積のチェンバ、即ちプレナムを介して空気を供給する空気供給ラインを備えている。空気は、供給ラインを介してエンジンのシリンダへ送られ、そこで燃料と混合される。このタイプのエンジンの制御には、２つの異なる燃焼モードがある。その１つは、空燃比が比較的低い化学量論的動作における早期噴射モードである。最初の始動後、空気の比率が劇的に増加する。後期噴射モードに必要とされる空気の量は通常、早期噴射モードの少なくとも２倍である。
【０００３】
従来の装置は、早期及び後期の噴射モードの両方で空気を適切に供給する点においては良好に動作する。しかしながら、早期噴射と、後期噴射との間に、実際、遷移モードである第３のモードが存在する。このモードでは、従来の装置は、いつも、エンジンへ充分な量の空気をできるだけ早く適切に送ることができているという訳ではない。
【０００４】
本発明者は、空気噴射ラインの通路にあるプレナムによりこの問題が生じることを発見している。プレナムチェンバの体積が比較的大きいため、プレナムへの空気流量の増加が、プレナムを出てエンジンに到達する空気量の増加に変換されるのに、或る程度の時間がかかるということである。
【０００５】
【発明の概要】
本発明の実施例では、空気バイパスラインを設けて、遷移段階のエンジンに空気をバイパスさせる。この空気は、プレナムをバイパスするものである。
【０００６】
本発明の好ましい実施例によると、バイパスラインは、主供給ラインと比べて比較的小さい。一例として、バイパスラインの断面積は、主供給ラインの断面積の半分以下である。１つの好ましい実施例では、この大きさは、主供給ラインの面積の３分の１以下である。
【０００７】
弁は、エンジンを制御するＥＣＵにより制御される。従って、ＥＣＵが早期噴射と、後期噴射との間の遷移モードに移行し始めると、弁が開いて空気をバイパスさせ、エンジンチェンバへ送り込む。このようにすると、この遷移モード時に充分な空気が供給される。定常動作になると、弁が再び閉じるが、その流れを補充するために開いたままにしてもよい。この別の制御方法によると、プレナム及び主供給ラインを小さくすることができる。
【０００８】
好ましい実施例は、主供給ラインを流れる空気を補充するために、後期噴射時に弁を開位置に維持する。この方法は、後期噴射モードから早期噴射モードに移行する時及び一般的に逆の態様によるとき働く。即ち、後期噴射モードから始まって、バイパス弁は通常、開位置にある。遷移期間に近付くと、弁が閉じ、早期噴射時では閉じたままである。
【０００９】
本発明の上記及び他の特徴は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読めば理解できるであろう。
【００１０】
【好ましい実施例の詳細な説明】
図１に示す直接噴射ガソリンエンジン２０は、チェンバ２４を有するエンジンのシリンダ２２を備えている。排気ポート２７は、このチェンバ２４から延びる。空気供給ライン２６も、燃料噴射ライン３１と同様にこのチェンバに通じている。このエンジンの基本的動作及び構造は公知であり、本発明の一部を形成しない。
【００１１】
空気供給ライン２６は、クリーンな空気の供給源３０から大きなチェンバであるプレナム２８を介して空気を供給する。通路２９は、プレナム２８を供給ライン２６と接続している。スロットル弁３４は、ＥＣＵ３５により制御されて、チェンバ２４へ供給される空気量を制御する。上述したように、チェンバ２４へ運ばれる空気量を迅速に増加したい場合、プレナム２８は、その量の増加に遅延を導入する。
【００１２】
当該技術分野で知られているように、プレナムは、小さい断面積の入口及び出口を有する大きな体積のチェンバである。この構成では、比較的多量の空気がプレナム２８内に維持される。
【００１３】
従って、本発明は、プレナム２８を通らずに、供給ライン２６と連通するバイパス通路３２を組み込むものである。弁３６は、弁制御装置３８により開放されない限り通路３２を閉じる。弁制御装置３８は、ＥＣＵ３５と通信する。バイパス通路３３の断面積は、２９における通路のサイズに比べると比較的小さい。一例として、通路３２の断面積は、通路２９の断面積の半分以下である。さらに好ましくは、通路３２の断面積は、通路２９の断面積の３分の１以下である。バイパス通路の目的は、エンジンが、チェンバ２４へ送られる空気量を迅速に増加する遷移モードに移行する際、エンジンへの空気を増加することである。このバイパス通路がない従来の装置では、エンジンのシリンダへ流れ込む空気量を迅速に増加するのが困難であった。
【００１４】
図２に示すように、エンジンが遷移段階に入ると、ＥＣＵ３５は、弁制御装置３８を制御して、弁を開き、図２で示すような位置４０に移動させる。空気は、この通路３２を通って供給ライン２６からチェンバ２４へ流入する。このようにすると、チェンバ２４へ送られる空気の量を迅速に増加できる。弁３８を簡単なソレノイド弁として示すが、電子制御により通路３２を開閉するように制御可能な任意タイプの弁を使用することができる。
【００１５】
図３は、本発明の弁の制御をするためのフローチャートを単純化された形で示す。早期噴射時には、弁は閉位置に維持される。また、後期噴射時でも、弁は、一旦定常状態になると閉じてもよい。しかしながら、早期噴射から後期噴射への遷移時には、弁は、図２に示すように開放される。このようにすると、空気供給源３０からバイパスライン３２と、主空気供給ライン２９との両方を介して供給ライン２６へ多量の空気を送ることができる。このようにして、遷移時に、チェンバ２４へ空気を迅速に送り込むことができる。チェンバ２４へ送られる空気量が所望の値になると、弁を再び閉じてもよい。弁は、主供給ライン２９からの大きな流量を補充するために開いたままにすることも可能である。これにより、通路２９を必要とされるよりも小さくすることができる。定常状態の動作は、全ての空気をプレナム２８を介して供給することにより達成できる。
【００１６】
制御装置３５は、適当な大きさの燃空比を得るために、弁３６をどの程度、またどれ位の時間開放させるかを知って、プログラムするであろう。さらに、この制御装置は、後期噴射期間の空気供給条件を全て満たすに充分なように主供給ライン２９の流れを何時開始させるかを知って、プログラムする。この制御装置３５は、空気の流れが必要な体積に到達すると、弁３６の閉鎖を開始するようにプログラムしてもよい。再び、この弁の閉鎖はなくてもよい。制御装置にこの目的を達成するためにプログラムする情報は、特定のエンジン及び空気噴射システムを一旦設計した後、実験的に求めることができる。
【００１７】
上述したように、後期噴射モードから早期噴射モードへ移行する際、バイパス弁は反対方向に移動し始める。バイパス弁は、好ましくは、後期噴射モード時に開位置に維持し、遷移段階に近付くと、閉位置にする。このバイパス弁は、このシステムの動作では、早期噴射のために閉位置に維持される。
【００１８】
本発明の好ましい実施例を図示説明したが、当業者は、本発明の範囲に含まれる変形例及び設計変更を想到するであろう。そのため、頭書の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲を決定するために検討すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明のシステムの概略図である。
【図２】 図２は、バイパス通路を開いた位置にある本発明の弁を示す。
【図３】 図３は、本発明の簡単なフローチャートである。
Claims (5)
- 直接噴射ガソリンエンジンの空気供給装置（２０）であって、
空気が、大きな体積のプレナム（２８）を介して、エンジンチェンバと連通する主供給通路（２９）に送られる、空気供給源（３０）と連通する主空気供給ライン（２６）と、
大きな体積のプレナム（２８）を通過せずにエンジンチェンバ（２２）と連通する、空気供給源（３０）と連通するバイパス空気供給通路（３２）と、
エンジン制御装置（３５）により制御され、バイパス空気供給通路（３２）を選択的に開いてエンジンチェンバ（２２）へ供給される空気を増加させるバイパス弁（３６）とよりなり、
噴射の早期段階において第１の比較的低い空燃比が用いられ、噴射の後期段階において高い空燃比が用いられ、バイパス空気通路（３２）は噴射の早期段階で閉位置にあり、バイパス弁（３６）は、エンジンが早期噴射から後期噴射へ移行する遷移期間の間開位置にあり、エンジンが後期噴射から早期噴射へ移行する遷移期間の間閉位置にあり、更に
前記バイパス空気供給通路（３２）の断面積が主供給ライン（２９）の通路の断面積の半分以下である
直接噴射ガソリンエンジンのための空気供給装置（２０）。 - バイパス空気通路（３２）は、バイパス空気通路（３２）及びプレナム（２８）の両方に通じる単一の通路と連通し、バイパス空気通路はこの単一の通路から枝別れしてプレナムを迂回し、バイパス空気通路はプレナムの下流において主流（２６）と再び合流することにより単一の空気ラインがエンジンチェンバ内へ延びる請求項１の空気供給装置。
- スロットル弁（３４）が、この主空気供給ライン（２６）のプレナム（２８）の上流に配置されている請求項１または２の空気供給装置。
- 空気と燃料の混合物を受ける少なくとも１つのエンジンシリンダ（２４）と、請求項１ないし３の１つによる空気供給装置とより成る直接噴射ガソリンエンジン。
- 直接噴射ガソリンエンジンを制御する方法であって、
１）燃料と空気の供給を受ける少なくとも１つのエンジンチェンバであって、空気が大きな体積のプレナムを介する主空気供給ラインを介して送られるため、空気が空気供給源からプレナムを介してエンジンチェンバ内に送り込まれるエンジンチェンバを用意し、プレナムを通過せずに空気をエンジンチェンバへ供給する、バイパス弁により選択的に閉じられるバイパスラインを用意し、
２）空燃比が低い早期噴射段階においてエンジンの動作を開始し、且つ弁を閉位置に維持し、
３）早期噴射段階から後期噴射段階に移行する遷移段階の間およびこれに続く後期噴射段階の間、バイパス弁を開くことにより、バイパスラインを介してエンジンへの空気の流れを増加させ、
４）後期噴射段階から早期噴射段階へ移行する遷移期間の間、前記バイパス弁を閉じてエンジンへ供給される空気量を減少させる
ステップよりなる直接噴射ガソリンエンジンの制御方法。
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