(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路における過給機の下流側から上流側に吸気を循環させるための吸気循環路に配置されたエゼクターを備え、そのエゼクターが前記吸気循環路の吸気の流勢でクランクケース内のブローバイガスを吸引して同吸気循環路の吸気に合流させるエンジンを搭載する車両の制御装置において、
前記エンジンが過給域で運転されているときに、吸気温度が規定値以下、かつ前記過給機の下流側と上流側の前記吸気通路内の圧力差が規定の閾値以下の場合、前記圧力差が前記閾値よりも大きくなるようにトランスミッションの変速比を変更する、
ことを特徴とする車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エゼクターを用いて過給域におけるブローバイガスの処理を行うエンジンを搭載した車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に見られるように、過給域におけるブローバイガスの処理を、エゼクターを用いて行うエンジンが知られている。こうしたエンジンは、吸気通路における過給機の下流側から上流側へと吸気を循環させるための吸気循環路と、その吸気循環路に配置されたエゼクターと、クランクケースとエゼクターとを繋ぐ吸入路とを備える。
【０００３】
こうしたエンジンの過給域におけるブローバイガスの処理は、以下のように行われる。過給機の下流側の吸気通路内の圧力が上流側の圧力よりも高くなる過給域では、それらの圧力差のため、吸気循環路を通って過給機の下流側から上流側へと吸気が循環される。このときのエゼクターでは、その循環される吸気の流勢により負圧が発生し、その負圧により、クランクケース内のブローバイガスが吸入路を通じてエゼクターに吸引される。エゼクターに吸引されたブローバイガスは、吸気循環路を流れる吸気に合流し、その吸気と共に吸気通路内に導入される。そして、吸気通路内に導入されたブローバイガスは、吸気通路を通って燃焼室に送られて、そこで燃焼される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２３６８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、外気温やエンジンの運転状態によっては、吸気循環路を流れる吸気の温度が氷点下となることがある。そうした場合、吸気循環路に合流したブローバイガス中の水分が吸気によって冷却されて凍結し、吸気循環路に詰まりを発生させることがある。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、ブローバイガス中の水分の凍結による吸気循環路の詰まりを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する車両の制御装置は、吸気通路における過給機の下流側から上流側に吸気を循環させるための吸気循環路に配置されたエゼクターを備え、そのエゼクターが吸気循環路の吸気の流勢によりクランクケース内のブローバイガスを吸引して吸気循環路の吸気に合流させるエンジンを搭載した車両に適用される。こうしたエンジンの過給域では、過給機の下流側と上流側の吸気通路内の圧力差により、吸気循環路を通って過給機の下流側から上流側へと吸気が循環される。そして、クランクケース内のブローバイガスが吸気循環路の吸気の流勢によりエゼクターに吸引され、吸気循環路の吸気に合流してその吸気と共に吸気通路に導入される。
【０００８】
こうしたエンジンが、過給機の下流側と上流側の吸気通路内の圧力差が小さい状態で過給域運転されているときには、過給機での断熱圧縮による吸気の温度上昇が少なくなる。しかも、上記圧力差が小さいときには、吸気循環路を流れる吸気の流量が少なくなり、エゼクターを通じて合流したブローバイガス中の水分が吸気循環路に滞留するようになる。そのため、吸気温度が低く、かつ過給機の下流側と上流側の吸気通路内の圧力差が小さい状態でエンジンが過給域運転されているときには、吸気循環路の吸気に合流したブローバイガス中の水分が凍結する虞がある。
【０００９】
その点、上記車両の制御装置では、エンジンが過給域で運転されているときに、吸気通路に取り込まれた吸気の温度が規定値以下、かつ過給機の下流側と上流側の吸気通路内の圧力差が規定の閾値以下の場合、その圧力差が規定値よりも大きくなるようにトランスミッションの変速比が変更される。そしてその結果、過給機での断熱圧縮による吸気の温度上昇が多くなって吸気循環路を流れる吸気の温度が高められるとともに、吸気循環路の吸気流量が増大される。したがって、上記車両の制御装置では、ブローバイガス中の水分の凍結による吸気循環路の詰まりが好適に抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】車両の制御装置の一実施形態の構成を模式的に示す略図。
【図２】同実施形態の適用される車両のエンジンに設置されたエゼクターの構造を模式的に示す略図。
【図３】シフトポジション毎のエンジンの動作線と凍結の虞のあるエンジンの運転領域との関係を示すグラフ。
【図４】同実施形態で実行される凍結抑制変速制御の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、車両の制御装置の一実施形態を、図１〜図４を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の制御装置を採用する車両に搭載されたエンジン１０は、シリンダーブロック１１、シリンダーヘッド１２、ヘッドカバー１３、およびオイルパン１４を備える。シリンダーブロック１１の上部には、ピストン１５が往復動可能に配置されたシリンダー１６が設けられる。そして、シリンダー１６の壁面、ピストン１５の冠面、およびシリンダーヘッド１２の底面により、燃焼室１７が区画形成されている。一方、シリンダーブロック１１の下部には、エンジン出力軸であるクランクシャフト１８が配置されたクランクケース１９が設けられている。
【００１２】
なお、クランクシャフト１８は、変速比（入力時と出力時の回転速度比）の切り替えを行うトランスミッション３９に接続されている。この車両では、トランスミッション３９として、変速比を段階的に切り替える多段式のトランスミッションが採用されている。
【００１３】
一方、燃焼室１７には、吸気を送るための吸気通路２０が接続されている。吸気通路２０には、その上流から順に、エアクリーナー２１、エアフローメーター２２、外気温センサー２３、過給機であるターボーチャージャーのコンプレッサー２４、過給圧センサー２５、吸気温センサー２６、インタークーラー２７、およびスロットル２８が設置されている。そして、吸気通路２０は、スロットル２８の下流において、吸気マニホールド２９、およびシリンダーヘッド１２に形成された吸気ポート３０を通って燃焼室１７に接続されている。
【００１４】
なお、エアクリーナー２１では、吸気通路２０に取り込まれた吸気の濾過が行われ、コンプレッサー２４では、吸気通路２０に取り込まれた吸気の加圧が行われる。また、インタークーラー２７では、コンプレッサー２４を通過した後の吸気の冷却が行われ、スロットル２８では、吸気流量を調整するための吸気の流路面積の増減が行われる。なお、コンプレッサー２４は、燃焼室１７から出された排気の流勢を利用して駆動される。
【００１５】
一方、エアフローメーター２２によっては、吸気通路２０を流れる吸気の流量が検出され、外気温センサー２３によっては、吸気通路２０に取り込まれた時点の吸気の温度（以下、エアクリ吸気温と記載する）が検出される。また、過給圧センサー２５によっては、吸気通路２０におけるコンプレッサー２４の下流側の部分の圧力（以下、ダクト吸気圧と記載する）が検出される。そして、吸気温センサー２６によっては、コンプレッサー２４を通過した後の吸気の温度（以下、ダクト吸気温と記載する）が検出される。
【００１６】
こうしたエンジン１０には、燃焼室１７からクランクケース１９に漏出した燃焼ガス、すなわちブローバイガスを処理するためのブローバイガス処理システムが設けられている。ブローバイガス処理システムは、クランクケース１９内のブローバイガスを、ヘッドカバー１３に設けられた、オイル分離器であるメインセパレーター３１に導くための吸引路３２を備える。吸引路３２は、シリンダーブロック１１およびシリンダーヘッド１２の内部を通って延伸され、その途中には、オイル分離器であるプリセパレーター３３が設けられている。
【００１７】
メインセパレーター３１は、差圧弁であるＰＣＶ（positive crankcase ventilation）バルブ３４、およびＰＣＶ通路３５を介して吸気通路２０におけるスロットル２８の下流側の部分（このエンジン１０では、吸気マニホールド２９）に接続されている。ＰＣＶバルブ３４は、その吸気マニホールド２９側の圧力がメインセパレーター３１側の圧力よりも低くなったときに開弁して、メインセパレーター３１から吸気マニホールド２９へのブローバイガスの流入を許容する。
【００１８】
さらに、メインセパレーター３１には、エゼクター４０が接続されている。エゼクター４０は、吸気通路２０におけるコンプレッサー２４の下流側の部分とその上流側の部分とを繋ぐ吸気循環路３６の途中に設けられている。なお、エゼクター４０の詳細は、後述する。
【００１９】
また、ブローバイガス処理システムは、吸気をクランクケース１９に導入するための大気導入路３７を備える。大気導入路３７は、吸気通路２０におけるエアクリーナー２１とコンプレッサー２４の間の部分からシリンダーヘッド１２およびシリンダーブロック１１の内部を通ってクランクケース１９に繋がっている。なお、大気導入路３７の途中には、ヘッドカバー１３内に設置された、オイル分離器である大気側セパレーター３８が設けられている。
【００２０】
以上の如く構成されたブローバイガス処理システムを備えるエンジン１０、およびトランスミッション３９は、電子制御ユニット５０により制御されている。電子制御ユニット５０は、それらの制御のための演算処理を行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）、制御用のプログラムやデータが記憶された読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果やセンサーの検出結果などを一時的に記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を備える。
【００２１】
こうした電子制御ユニット５０には、上述のエアフローメーター２２、外気温センサー２３、過給圧センサー２５、吸気温センサー２６の検出結果が入力されている。さらに電子制御ユニット５０には、これらに加え、クランクシャフト１８の回転角（クランク角）を検出するクランク角センサー５１、シフトレバーの操作位置（シフトポジション）を検出するシフトポジションセンサー５２、車速を検出する車速センサー５３などのセンサーの検出信号も入力されている。
【００２２】
ちなみに、電子制御ユニット５０は、クランク角センサー５１の検出結果からエンジン回転速度を演算するとともに、その演算したエンジン回転速度とエアフローメーター２２の検出結果からエンジン１０の充填効率を演算する。なお、充填効率が１００％以下となるエンジン１０の運転領域を自然吸気域と言い、充填効率が１００％を超えるエンジン１０の運転領域を過給域と言う。
【００２３】
また、電子制御ユニット５０は、充填効率、車速、シフトポジションなどに基づいてトランスミッション３９の変速段を決定する。そして、電子制御ユニット５０は、その決定した変速段に応じてトランスミッション３９に変速指令を出力することで、トランスミッション３９の変速制御を行う。
【００２４】
次に、上述したエゼクター４０の詳細な構成を説明する。なお、以下の説明では、吸気循環路３６におけるコンプレッサー２４の下流に接続される側を吸気流入側と言い、その上流に接続される側を吸気流出側と言う。
【００２５】
図２に示すように、エゼクター４０は、筒状に形成された外筒４１を有する。吸気循環路３６は、この外筒４１の内部を通って延伸されている。外筒４１の内部には、吸気循環路３６の駆動ガス入側から流入した吸気を噴射するためのノズル４２が設置されている。また、外筒４１の側部には、吸引口４３が開口されており、その吸引口４３を通じて、メインセパレーター３１の内部と外筒４１の内部とが連通されている。
【００２６】
こうしたエゼクター４０に吸気循環路３６の吸気流入側から吸気が流入すると、その吸気はノズル４２から外筒４１の内部に噴射される。噴射された吸気は、ノズル４２の絞りによって高速低圧流となり、メインセパレーター３１の内部のブローバイガスを吸引口４３より外筒４１の内部に吸引する。そして、吸引されたブローバイガスは、ノズル４２から噴射された吸気と合流し、その吸気と共に、吸気循環路３６の吸気流出側に流出する。このようにエゼクター４０は、吸気循環路３６を通ってコンプレッサー２４の下流側から上流側へと吸気が循環されるときに、その吸気の流勢でクランクケース１９内のブローバイガスを吸引して吸気循環路３６に合流させる真空ポンプとして機能する。
【００２７】
こうしたエゼクター４０を備えるブローバイガス処理システムは、以下の態様でブローバイガスを処理している。なお、上記エンジン１０では、大気導入路３７を通じて吸気通路２０におけるコンプレッサー２４の上流側の部分に連通されたクランクケース１９の内部は、大気圧となっている。
【００２８】
エンジン１０の自然吸気域では、吸気通路２０におけるスロットル２８の下流側の部分の圧力（以下、インマニ吸気圧と記載する）が負圧となる。このときのＰＣＶバルブ３４は、その吸気マニホールド２９側の圧力（負圧）がそのメインセパレーター３１側の圧力（大気圧）よりも低くなることから開弁する。そしてその結果、吸引路３２およびＰＣＶ通路３５を通じて、クランクケース１９と吸気マニホールド２９とが連通され、それらの圧力差により、クランクケース１９内のブローバイガスが吸気マニホールド２９に吸引される。吸引されたブローバイガスは、吸気と共に燃焼室１７に送られて燃焼される。ちなみに、このときの吸気循環路３６には、コンプレッサー２４の上流側からその下流側へと吸気が流れるため、エゼクター４０は真空ポンプとして機能せず、吸気循環路３６側にはブローバイガスは流れない。
【００２９】
一方、エンジン１０の過給域では、インマニ吸気圧は正圧となってＰＣＶバルブ３４が閉弁される。一方、このときには、ダクト吸気圧が正圧となり、吸気循環路３６を通ってコンプレッサー２４の下流側から上流側へと吸気が循環される。そのため、エゼクター４０は真空ポンプとして機能して、クランクケース１９内のブローバイガスを吸引する。エゼクター４０により吸引されたブローバイガスは、吸気循環路３６を流れる吸気と共に、吸気通路２０におけるコンプレッサー２４の上流側の部分に流入する。そして、その流入したブローバイガスは、吸気通路２０の吸気の流れに乗って燃焼室１７に送られて燃焼される。
【００３０】
さて、こうしたブローバイガス処理システムでは、外気温やエンジンの運転状態によっては、エゼクター４０を通じて吸気循環路３６に合流したブローバイガス中の水分が凍結して、吸気循環路３６に詰まりを発生させる虞がある。そうした場合、過給域でのブローバイガスの処理が滞り、クランクケース１９内のブローバイガス濃度が高まるため、オイルパン１４に貯留されたエンジンオイルの劣化が促進される。
【００３１】
さらに、吸気循環路３６に詰まりが発生すると、大気導入路３７を通ってブローバイガスが吸気通路２０側に逆流し、大気導入路３７における吸気通路２０の接続部分においてそのブローバイガス中の水分が凍結して、大気導入路３７にも詰まりが発生することもある。そうした場合、過給域では、クランクケース１９が閉塞されてしまうため、その内圧が上昇してシール部からのオイル漏れが発生してしまう。
【００３２】
吸気循環路３６における水分の凍結は、吸気循環路３６を流れる吸気の温度が氷点下となるときに発生する。ただし、外気温、すなわち吸気通路２０に取り込まれた時点の吸気の温度が低くても、過給圧が十分高ければ、コンプレッサー２４での断熱圧縮により、吸気の温度が上昇するため、吸気循環路３６を流れる吸気の温度は高くなる。また、吸気循環路３６の吸気の流量が十分多ければ、その温度が低くても、吸気循環路３６に合流したブローバイガスは短時間で吸気循環路３６を抜けるため、水分の凍結は生じ難くなる。したがって、上記のような水分の凍結は、エンジン１０の過給域において、吸気温度が低く、かつコンプレッサー２４の下流側と上流側の吸気通路２０内の圧力差が小さい状態のときに発生することになる。車両の運用が想定される外気温範囲の最低値において、吸気循環路３６の凍結が発生するまで上記圧力差が小さくなるエンジン１０の運転領域は、例えば図３のハッチングで示された領域（以下、凍結領域と記載する）となる。
【００３３】
図３には、トランスミッション３９の各変速段（同図の例では、１速から５速の５つの変速段）におけるエンジン１０の動作線が併せ示されている。トランスミッション３９の変速段を切り替えれば、エンジン１０の動作点は変化する。そのため、エンジン１０が凍結領域内の動作点で運転されているときに、トランスミッション３９の変速段を切り替えれば、すなわちトランスミッション３９の変速比を変更させれば、エンジン１０の動作点を凍結領域の外に移すことができる。
【００３４】
例えば、凍結領域内に位置する、３速の動作線上の動作点Ｐ１でエンジン１０が運転されているときに、トランスミッション３９の変速段を５速に切り替えれば、エンジン１０の動作点は、凍結領域外の動作点Ｐ２に移る。また、凍結領域内に位置する、４速の動作線上の動作点Ｐ３でエンジン１０が運転されているときに、トランスミッション３９の変速段を４速に切り替えれば、エンジン１０の動作点は、凍結領域外の動作点Ｐ４に移る。
【００３５】
そこで、本実施形態の車両の制御装置では、吸気温度が低く、かつエンジン１０が凍結領域内の動作点で運転されている場合、エンジン１０の動作点が凍結領域から外れるように、すなわちコンプレッサー２４の下流側と上流側の吸気通路２０内の圧力差が十分大きくなるように、トランスミッション３９の変速比を変更するようにしている。
【００３６】
図４に示される凍結回避制御ルーチンのフローチャートは、そうした凍結回避のための変速比の変更に係る電子制御ユニット５０の処理の手順を示している。同ルーチンの処理は、エンジン１０の運転中、規定の制御周期毎に電子制御ユニット５０によって実行される。
【００３７】
さて、本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ１００において、エアクリ吸気温が規定値α以下であるか否かが判定される。ここで、エアクリ吸気温が規定値α以下であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１０１に処理が進められ、規定値αを超えていれば（ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。なお、規定値αには、エンジン１０の過給域内のいずれの動作点においても、吸気循環路３６での凍結の発生を十分に抑制可能なエアクリ吸気温の下限値がその値として設定されている。
【００３８】
ステップＳ１０１に処理が進められると、そのステップＳ１０１において、エンジン１０の充填効率が１００％を超え、かつ規定の閾値β（＞１００％）以下であるか否かが判定される。ここで、充填効率が上記条件を満たしていれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１０１に処理が進められ、上記条件を満たしていなければ（ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。なお、閾値βには、エアクリ吸気温が想定範囲の下限にあるときにも、吸気循環路３６での凍結の発生を十分に抑制可能な充填効率の下限値が、すなわち上記凍結領域における充填効率の最大値がその値として設定されている。ちなみに、この判定において充填効率は、コンプレッサー２４の下流側と上流側の吸気通路２０内の圧力差の指標値として使用されている。
【００３９】
ステップＳ１０２に処理が進められると、そのステップＳ１０２において、エンジン１０の充填効率が上記閾値βよりも大きくなるようにトランスミッション３９の変速段が切り替えられる。そして、その後、今回の本ルーチンの処理が終了される。
【００４０】
次に、電子制御ユニット５０が上記凍結回避制御ルーチンの処理を実行することで生じる作用を説明する。
エンジン１０が過給域で運転されているときに、エアクリ吸気温およびエンジン１０の充填効率が低い場合、吸気循環路３６を循環される吸気が低温となって、そのままの状態が継続されると、吸気循環路３６に凍結が発生する虞がある。上記凍結回避制御ルーチンの処理によれば、そうした場合、エンジン１０の充填効率が高められて、コンプレッサー２４の下流側と上流側の吸気通路２０内の圧力差が拡大されるように、トランスミッション３９の変速段の切り替え、すなわち変速比の変更が行われる。
【００４１】
上記圧力差が拡大されると、コンプレッサー２４の断熱圧縮による吸気の温度上昇が多くなり、その分、吸気循環路３６を循環される吸気の温度が高められる。そのため、吸気循環路３６を流れる吸気によるブローバイガス中の水分の冷却が抑えられる。また、吸気循環路３６を循環される吸気の流量が増え、吸気循環路３６に合流したブローバイガス中の水分がその吸気循環路３６内で滞留し難くなる。そのため、吸気循環路３６に合流したブローバイガス中の水分が、同吸気循環路３６を流れる吸気による冷却を受ける時間も短くなる。したがって、吸気循環路３６におけるブローバイガス中の水分の凍結が、ひいてはその凍結による吸気循環路３６の詰まりの発生が抑えられるようになる。
【００４２】
以上説明した本実施形態の車両の制御装置によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）エンジン１０が過給域で運転されているときに、エアクリ吸気温が規定値α以下、かつ充填効率が閾値β以下の場合、充填効率が閾値βよりも大きくなるようにトランスミッション３９の変速比を変更している。そのため、ブローバイガス中の水分の凍結による吸気循環路３６の詰まりを好適に抑制することができる。
【００４３】
（２）凍結抑制のためのエンジン１０の動作点の移行を、トランスミッション３９の変速比の変更により行っているため、その動作点の移行に伴う車両の走行状態の変化を小さくすることができる。
【００４４】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・図４の凍結回避制御ルーチンのステップＳ１０１における判定に用いる閾値βを、エアクリ吸気温やダクト吸気温などの吸気温度に応じてその値が変化する可変値としても良い。吸気温度が低いほど、凍結抑制のため、許容可能な充填効率の下限値は大きくなる。そのため、閾値βをそうした可変値とすることで、ブローバイガス中の水分の凍結による吸気循環路３６の詰まりをより的確に抑制することが可能となる。
【００４５】
・図４の凍結回避制御ルーチンのステップＳ１００における判定は、エアクリ吸気温を用いて行われていたが、吸気通路２０における他の部分の吸気温度（ダクト吸気温など）をその判定に用いるようにしても良い。
【００４６】
・図４の凍結回避制御ルーチンのステップＳ１０１における判定は、エンジン１０の充填効率を用いて行われていたが、コンプレッサー２４の下流側と上流側の吸気通路２０内の圧力差に相関を有する別の指標値（過給圧）などをその判定に用いるようにしても良い。
【００４７】
・トランスミッション３９として、変速比を連続的に変更可能な無段式のトランスミッションを採用しても良い。
【符号の説明】
【００４８】
１０…エンジン、１１…シリンダーブロック、１２…シリンダーヘッド、１３…ヘッドカバー、１４…オイルパン、１５…ピストン、１６…シリンダー、１７…燃焼室、１８…クランクシャフト、１９…クランクケース、２０…吸気通路、２１…エアクリーナー、２２…エアフローメーター、２３…外気温センサー、２４…コンプレッサー、２５…過給圧センサー、２６…吸気温センサー、２７…インタークーラー、２８…スロットル、２９…吸気マニホールド、３０…吸気ポート、３１…メインセパレーター、３２…吸引路、３３…プリセパレーター、３４…ＰＣＶバルブ、３５…ＰＣＶ通路、３６…吸気循環路、３７…大気導入路、３８…大気側セパレーター、３９…トランスミッション、４０…エゼクター、４１…外筒、４２…ノズル、４３…吸引口、５０…電子制御ユニット、５１…クランク角センサー、５２…シフトポジションセンサー、５３…車速センサー。
【図１】
0006040921.tif 000002
【図２】
0006040921.tif 000003
【図３】
0006040921.tif 000004
【図４】
0006040921.tif 000005