JP5891847B2

JP5891847B2 - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP5891847B2
Application number: JP2012038849A
Authority: JP
Inventors: 義久岸本; 晃浩稲村; 真星
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2032-02-24
Also published as: JP2013174166A

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、圧縮行程時に排気弁を開弁する圧縮圧開放ブレーキが可能な内燃機関の制御装置に関する。

エンジンブレーキ力を高める手法として、エンジンの圧縮行程時に排気バルブを開弁させて圧縮圧力を開放し、膨張行程時にピストンを押し下げる力の発生を抑制することで、圧縮行程で得た制動力を有効に作用させるようにした圧縮圧開放ブレーキが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−８５１８７号公報

ところで、バルブ開閉機構の故障等により圧縮圧開放ブレーキを行う排気バルブが閉弁しない場合は、圧縮行程時に気筒内から圧力が開放されて燃焼が起きない状態になる。そのため、故障した気筒内に燃料を噴射すると、燃焼室内に未燃燃料が残留してエンジンオイルに混入し、オイル粘性を低下させてエンジンの焼き付き等を引き起こす場合がある。また、燃焼室内から未燃燃料が漏出して排気管内で異常燃焼することで、排気管の溶損等を引き起こす可能性もある。そのため、複数気筒のうち１気筒でも故障が発生した場合は、エンジンを即停止させる必要があり、車両が走行不能に陥る虞があった。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、圧縮圧開放ブレーキが作動しない場合でも、エンジンを即停止させることなく車両の走行不能を回避することにある。

上記目的を達成するため、本発明の内燃機関の制御装置は、複数の気筒を有する内燃機関と、前記複数の気筒にそれぞれ設けられて気筒内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記燃料噴射手段による燃料噴射を前記内燃機関の運転状態に基づいて制御する燃料噴射制御手段と、前記複数の気筒のうち少なくとも一つの気筒に設けられて、圧縮行程時に排気弁を開弁して圧縮圧開放ブレーキを作動させる排気弁開弁手段と、前記排気弁開弁手段により圧縮圧開放ブレーキを作動させた時に、圧縮圧開放ブレーキの作動の正常もしくは故障を判定する判定手段とを備え、前記燃料噴射制御手段は、前記判定手段により圧縮圧開放ブレーキの作動が故障と判定された時に、この故障と判定された気筒の燃料噴射を停止させることを特徴とする。

また、前記排気弁開弁手段は、前記複数の気筒にそれぞれ設けられ、前記燃料噴射制御手段は、圧縮圧開放ブレーキの作動が故障と判定された気筒の燃料噴射を停止させる場合において、前記判定手段により圧縮圧開放ブレーキの作動が正常と判定された気筒については燃料噴射を継続させるものであってもよい。

本発明の内燃機関の制御装置によれば、圧縮圧開放ブレーキが作動しない場合でも、エンジンを即停止させることなく車両の走行不能を回避することができる。

本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す模式的な部分断面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置による制御内容を示すフローチャートである。

以下、図１〜３に基づいて、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

本実施形態の内燃機関の制御装置は、図２に示すような６気筒のディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１０に適用されるものである。なお、図示の関係上、図１にはエンジン１０の６気筒のうち１気筒のみを示し、他の気筒については図示を省略している。

図１に示すように、シリンダブロック１１に形成されたシリンダ１３内には、ピストン１４が上下方向に摺動可能に収容されている。また、シリンダブロック１１の上部にはシリンダヘッド１２が設けられ、このシリンダヘッド１２には排気ポート１５が形成されている。さらに、シリンダヘッド１２のバルブ挿通孔には、バルブスプリング１６，１７により閉弁方向（図１中の上方）に付勢された一対の排気バルブ１８，１９が摺動可能に挿通されている。

一対の排気バルブ１８，１９の上端部にはバルブブリッジ２０が架設されており、このバルブブリッジ２０の上部には、ロッカシャフト２１が設けられている。また、ロッカシャフト２１には一端部をバルブブリッジ２０の上部に当接させたロッカアーム２２が揺動可能に支持されている。

シリンダヘッド１２の上部にはカムシャフト２３が設けられており、このカムシャフト２３にはロッカアーム２２の他端部と接触する排気用カム２４が設けられている。すなわち、排気行程時においては、カムシャフト２３と回転する排気用カム２４がロッカアーム２２の他端部を押し上げて揺動させると共に、ロッカアーム２２の一端部がバルブブリッジ２０を押し下げることで、一対の排気バルブ１８，１９はバルブスプリング１６，１７の付勢力に抗して開弁される。

インジェクタ２５は、エンジン１０の各気筒毎にそれぞれ対応して設けられており、コモンレール（不図示）で畜圧された加圧燃料をシリンダ１３内に直接噴射する。このインジェクタ２５による燃料の噴射量や噴射時期は、後述するＥＣＵ８０から出力される指示信号に応じた所定パルスの電流が電磁ソレノイド（不図示）に印可されて、何れも図示しない噴射ノズルの芯弁を開閉作動させることでコントロールされている。

リフト量センサ２６は、排気バルブ１９のリフト量を検出するもので、排気バルブ１９に隣接して設けられている。このリフト量センサ２６により検出された値（リフト量Ｌ）は、電気的に接続されたＥＣＵ８０に出力される。

圧縮圧開放ブレーキ機構３０は、圧縮行程時に排気バルブ１９を開弁させる圧縮圧開放ブレーキを作動させるもので、エンジン１０の各気筒毎にそれぞれ対応して設けられている。以下、圧縮圧開放ブレーキ機構３０の詳細について説明する。

ブレーキ用カム３１は、カムシャフト２３に設けられており、ロッカシャフト２１に揺動可能に支持されたブレーキ用ロッカアーム３２の一端部とローラ３３を介して接触する。また、ブレーキ用ロッカアーム３２の他端部にはマスターシリンダ３４が当接している。このマスターシリンダ３４は、圧縮行程時にブレーキ用カム３１がブレーキ用ロッカアーム３２を揺動させることで、押圧されるように構成されている。なお、圧縮圧開放ブレーキ機構３０を説明する関係上、図１にはロッカシャフト２１とカムシャフト２３とがそれぞれ２本示されているが、これらは何れも１本のシャフトである。

ハウジング３５は、その一端部にマスターシリンダ３４を摺動可能に収容する中空部３６が形成されると共に、その他端部に油圧作動部５０が一体形成されている。また、ハウジング３５内には、中空部３６と油圧作動部５０の中空部５１とを接続する油路３７が形成されている。さらに、この油路３７は、後述するコントロールバルブ４０の中空部４１と油路３８を介して接続されている。

コントロールバルブ４０には油路６１を介してソレノイドバルブ６０が接続されており、さらにこのソレノイドバルブ６０には油路６１を介してエンジンオイル（以下、作動油という）を圧送供給するオイルポンプ（不図示）が接続されている。

コントロールバルブ４０の中空部４１内には、弁体４３が摺動可能に収容されると共に、この弁体４３を下方に向けて付勢するリターンスプリング４４が収容されている。また、中空部４１の上部にはドレン孔４５が形成されると共に、中空部４１の下部には油路６１と連通する流入口４６が形成されている。

ソレノイドバルブ６０は、ＥＣＵ８０と電気的に接続された電磁ソレノイド６２と、この電磁ソレノイド６２に電流が印可されると上方に移動する弁体６３と、弁体６３を下方に付勢する図示しないリターンスプリングとを備えている。すなわち、電磁ソレノイド６２に電流が印可されて弁体６３が上方に移動すると、コントロールバルブ４０の弁体４３はオイルポンプから圧送供給される作動油の油圧により上方に押し上げられて流入口４６を開放する。これにより、３つの油路３７，３８，６１が中空部４１を介して連通状態となり、ハウジング３５の中空部３６及び油圧作動部５０の中空部５１に作動油が供給されるように構成されている。

一方、電磁ソレノイド６２への電流の印可がオフにされると、コントロールバルブ４０の弁体４３が下方に移動して流入口４６を閉塞する。これにより、ハウジング３５の中空部３６は、油路３７，３８及び中空部４１を介してドレン孔４５と連通状態となり、ブレーキ用カム３１がブレーキ用ロッカアーム３２を揺動させてマスターシリンダ３４を押圧した際に発生する油圧は、ドレン孔４５から抜け出るように構成されている。

油圧作動部５０は、その上端側を中空部５１内に上下方向に摺動可能に収容されたスレーブピストン５２と、スレーブピストン５２を上方に付勢するスレーブスプリング５３とを有する。また、スレーブピストン５２の下端部にはバルブブリッジ２０に摺動可能に挿通されたピン部材５４が当接しており、このピン部材５４の下端部には排気バルブ１９の上端部が当接している。すなわち、圧縮圧開放ブレーキを作動させる際は、中空部５１内に供給される作動油の油圧によりスレーブピストン５２が押し下げられると共に、ピン部材５４が排気バルブ１９を下方（開弁方向）に押し下げるように構成されている。

ＥＣＵ８０は、エンジン１０の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。この各種制御を行うために、ＥＣＵ８０には、何れも図示しない車速センサや、アクセル開度センサ、リフト量センサ２６等の各種センサの出力信号が入力される。

また、ＥＣＵ８０は、圧縮圧開放ブレーキ制御部８１と、作動判定部（判定手段）８２と、燃料噴射制御部（燃料噴射制御手段）８３とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ８０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。

圧縮圧開放ブレーキ制御部８１は、圧縮圧開放ブレーキ機構３０を制御して圧縮圧開放ブレーキを作動させる。より詳しくは、この圧縮圧開放ブレーキ制御部８１は、車両の減速時など圧縮圧開放ブレーキを作動させる際は、ソレノイドバルブ６０の電磁ソレノイド６２に電流を印可する制御信号を出力する。すなわち、圧縮圧開放ブレーキを作動させる際は、電磁ソレノイド６２に電流が印可されてソレノイドバルブ６０が開弁されることで、圧縮圧開放ブレーキ機構３０の３つの油路３７，３８，６１は連通状態に維持される。これにより、ブレーキ用カム３１がブレーキ用ロッカアーム３２を押し上げてマスターシリンダ３４を押圧すると共に、中空部５１内の油圧によりスレーブピストン５２が押し下げられることで、排気バルブ１９が排気行程以外の圧縮行程においても開弁するように構成されている。

作動判定部８２は、各気筒毎に設けられた圧縮圧開放ブレーキ機構３０による圧縮圧開放ブレーキの作動有無を判定する。より詳しくは、ＥＣＵ８０には、リフト量センサ２６で検出される排気バルブ１９のリフト量Ｌが常時取り込まれている。作動判定部８２は、圧縮圧開放ブレーキ制御部８１から電磁ソレノイド６２に電流を印可する制御信号が出力された際に、排気バルブ１９のリフト量Ｌが変位した場合は、当該気筒の圧縮圧開放ブレーキの作動を「正常」と判定する。一方、圧縮行程時に圧縮圧開放ブレーキ制御部８１から電磁ソレノイド６２に電流を印可する制御信号が出力されたにもかかわらず、圧縮行程時に排気バルブ１９のリフト量Ｌが変位しない場合は、当該気筒の圧縮圧開放ブレーキの作動を「故障」と判定する。

燃料噴射制御部８３は、エンジン１０の運転状態に応じてインジェクタ２５による燃料の噴射量や噴射時期を制御する。また、燃料噴射制御部８３は、作動判定部８２により圧縮圧開放ブレーキが「故障」と判定された気筒のインジェクタ２５による燃料噴射を停止させる。さらに、燃料噴射制御部８３は、複数の気筒のうち少なくとも１つの気筒で圧縮圧開放ブレーキが「故障」と判定された場合に、「正常」と判定された残りの気筒についてはインジェクタ２５による燃料噴射を継続させる。これにより、圧縮圧開放ブレーキが正常に作動する気筒を用いてエンジン１０の運転を継続することが可能となり、車両の走行不能を回避するように構成されている。

次に、本実施形態に係る内燃機関の制御装置による制御フローを図３に基づいて説明する。なお、本制御はエンジン１０の始動（イグニッションスイッチのキースイッチＯＮ）と同時にスタートする。

ステップ（以下、ステップを単にＳと記載する）１００では、車両の減速時等、圧縮圧開放ブレーキを作動させる運転状態になると、圧縮圧開放ブレーキ制御部８１からソレノイドバルブ６０の電磁ソレノイド６２に電流を印可する制御信号が出力される。

Ｓ１１０では、作動判定部８２により、各気筒毎に圧縮圧開放ブレーキが正常に作動したか否かが判定される。各気筒のリフト量センサ２６で検出されるリフト量Ｌが全気筒で変位した場合は、全気筒の圧縮圧開放ブレーキの作動を「正常」と判定してＳ１２０へと進む。一方、各気筒のリフト量センサ２６で検出されるリフト量Ｌのうち、何れか一つでも変位しない場合は、当該気筒の圧縮圧開放ブレーキの作動を「故障」と判定してＳ１３０へと進む。

Ｓ１２０では、全気筒のインジェクタ２５による燃料噴射が、燃料噴射制御部８３によりエンジン１０の運転状態に応じた通常噴射で制御されて本制御はリターンされる。

一方、Ｓ１３０に進んだ場合は、Ｓ１１０で「故障」と判定された気筒のインジェクタ２５による燃料噴射を停止させる。さらにＳ１４０では、Ｓ１１０で「正常」と判定された気筒のインジェクタ２５による燃料噴射が、エンジン１０の運転状態に応じた通常噴射で制御されて本制御はリターンされる。その後、Ｓ１００〜１４０の各制御フローは、エンジン１０が停止（イグニッションスイッチのキースイッチＯＦＦ）するまで繰り返し行われる。

次に、本実施形態に係る内燃機関の制御装置による作用効果について説明する。

本実施形態の内燃機関の制御装置によれば、圧縮行程時に圧縮圧解放ブレーキを作動させた際に、排気バルブ１９が動作せずに「故障」と判定された気筒については、当該気筒のインジェクタ２５による燃料噴射が停止される。すなわち、圧縮圧開放ブレーキ機構３０の故障等により排気バルブ１９が閉じない気筒では、圧縮行程時に圧力が解放されて燃焼が生じないが、このような気筒への燃料噴射を停止するように構成されている。

したがって、気筒内に残留した未燃燃料がオイルに混入して粘性を低下させることで引き起こされるエンジン１０の焼き付きや、気筒内から放出された未燃燃料により引き起こされる排気管内での異常燃焼を効果的に防止することができる。

また、圧縮圧解放ブレーキを作動させた際に「故障」と判定された気筒が存在する場合であっても、「正常」と判定された気筒については、燃料噴射がエンジン１０の運転状態に基づいた通常制御で継続される。

したがって、圧縮圧解放ブレーキが故障した場合であっても、エンジン１０を即停止させることなく、故障していない気筒で運転を継続させることが可能となり、車両の走行不能を効果的に回避することができる。

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、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、上述の実施形態において、圧縮圧解放ブレーキの作動判定は、リフト量センサ２６の検出値に基づいて行われるものとして説明したが、ソレノイドバルブ６０の回路故障や、圧縮圧開放ブレーキ機構３０の３つの油路３７，３８，６１の何れかに設けた図示しない油圧センサの検出値に基づいて判定させてもよい。

また、エンジン１０の気筒数は６気筒に限定されず、例えば４気筒や８気筒等の複数気筒を備えるエンジンに広く適用することが可能である。

また、圧縮圧開放ブレーキ機構３０は、エンジン１０の全気筒に設けられる必要はなく、一部の気筒にのみ設けられるものであってもよい。

１０エンジン（内燃機関）
２５インジェクタ（燃料噴射手段）
２６リフト量センサ
３０圧縮圧開放ブレーキ機構
８０ＥＣＵ
８２作動判定部（判定手段）
８３燃料噴射制御部（燃料噴射制御手段）

Claims

複数の気筒を有する内燃機関と、
前記複数の気筒にそれぞれ設けられて気筒内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、
前記燃料噴射手段による燃料噴射を前記内燃機関の運転状態に基づいて制御する燃料噴射制御手段と、
前記複数の気筒のうち少なくとも一つの気筒に設けられて、圧縮行程時に排気弁を開弁して圧縮圧開放ブレーキを作動させる排気弁開弁手段と、
前記排気弁開弁手段により圧縮圧開放ブレーキを作動させた時に、圧縮圧開放ブレーキの作動の正常もしくは故障を判定する判定手段と、を備え、
前記燃料噴射制御手段は、前記判定手段により圧縮圧開放ブレーキの作動が故障と判定された時に、この故障と判定された気筒の燃料噴射を停止させると共に、前記判定手段により圧縮圧開放ブレーキの作動が正常と判定された気筒については燃料噴射を継続させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記排気弁開弁手段は、前記複数の気筒にそれぞれ設けられる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。