(57)【要約】【課題】車両減速時のエンジンフリクションを効果的に低減することで、オルタネータによる回生発電の発電効率を向上させる。【解決手段】車両１に搭載されたエンジン１０の吸排気バルブ１２，１４の開閉タイミングを任意に調整可能な可変バルブタイミング機構５０，５１と、クランクシャフトＣＳから伝達される駆動力により発電駆動可能な発電機８と、車両１が減速走行状態にあるか否かを取得する減速走行取得部１１０と、減速走行状態が取得されると、クランクシャフトＣＳから伝達される車両１の制動力により発電機８を発電駆動させる第１制御部１２０と、第１制御部１１０により発電機８が発電駆動されると、可変バルブタイミング機構５０，５１の作動を制御して吸排気バルブ１２，１４を開弁状態に維持させる第２制御部１３０とを備えるようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたエンジンの吸排気バルブの開閉タイミングを任意に調整可能な可変バルブタイミング機構と、
前記エンジンのクランクシャフトから伝達される駆動力により発電駆動可能な発電機と、
前記車両が減速走行状態にあるか否かを取得する減速走行取得手段と、
前記減速走行状態が取得されると、前記クランクシャフトから伝達される前記車両の制動力により前記発電機を発電駆動させる第１制御手段と、
前記第１制御手段により前記発電機が発電駆動されると、前記可変バルブタイミング機構の作動を制御して前記吸排気バルブを開弁状態に維持させる第２制御手段と、を備える
ことを特徴とするエンジンシステム。
【請求項２】
前記第２制御手段は、前記第１制御手段により前記発電機が発電駆動されると、前記可変バルブタイミング機構の作動を制御して前記吸排気バルブを全開状態にすると共に、前記エンジンのピストンが上死点に達するタイミングにて前記吸排気バルブを全開位置から閉側に移動させる
請求項１に記載のエンジンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンシステムに関し、特に、エンジンの動力で駆動される発電機を搭載した車両のエンジンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、この種の発電機（以下、オルタネータ）を搭載した車両においては、車両減速時の制動力によりオルタネータを発電駆動させると共に、発電により得られる回生電力を車載バッテリに蓄電することにより、エンジンの燃費性能の改善が図られるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２３５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、オルタネータが回生発電する車両減速時には、エンジンの燃料噴射は停止されるが、クランクシャフトから動弁機構に伝達される制動力により吸排気バルブは開閉作動を維持される。このため、オルタネータの発電駆動に用いられる制動力が、吸排気バルブの開閉作動に伴うエンジンフリクションにより減少されることになり、オルタネータの発電効率を低下させる課題がある。
【０００５】
本開示の技術は、車両減速時のエンジンフリクションを効果的に低減することで、オルタネータによる回生発電の発電効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の技術は、車両に搭載されたエンジンの吸排気バルブの開閉タイミングを任意に調整可能な可変バルブタイミング機構と、前記エンジンのクランクシャフトから伝達される駆動力により発電駆動可能な発電機と、前記車両が減速走行状態にあるか否かを取得する減速走行取得手段と、前記減速走行状態が取得されると、前記クランクシャフトから伝達される前記車両の制動力により前記発電機を発電駆動させる第１制御手段と、前記第１制御手段により前記発電機が発電駆動されると、前記可変バルブタイミング機構の作動を制御して前記吸排気バルブを開弁状態に維持させる第２制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、前記第２制御手段は、前記第１制御手段により前記発電機が発電駆動されると、前記可変バルブタイミング機構の作動を制御して前記吸排気バルブを全開状態にすると共に、前記エンジンのピストンが上死点に達するタイミングにて前記吸排気バルブを全開位置から閉側に移動させることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の技術によれば、車両減速時のエンジンフリクションを効果的に低減することで、オルタネータによる回生発電の発電効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両を示す模式的な全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るエンジン吸排気系を示す模式的な全体構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る電子制御ユニットの機能ブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るフリクション低減制御処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るエンジンシステムについて説明する。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。
【００１１】
[車両全体構成]
図１に示すように、車両１には、動力源の一例としてエンジン１０が搭載されている。エンジン１０のクランクシャフト１０Ａには、クラッチ装置２を介して変速機３の図示しない入力シャフトが断接可能に接続されている。変速機３には、プロペラシャフト４、デファレンシャルギヤ５、左右の駆動軸６Ｌ，Ｒを介して左右後輪（左右駆動輪）７Ｌ，Ｒがそれぞれ接続されている。また、車両１には、各種センサ類９０〜９３、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）１００等が設けられている。
【００１２】
オルタネータ８は、クランクシャフト１０Ａにベルト、プーリ、或はギヤ等を介して接続されており、クランクシャフト１０Ａから伝達される回転力により発電駆動する。オルタネータ８で発電された電力は、電気的に接続された車載バッテリ９に蓄電される。
【００１３】
エンジン回転数センサ９０（減速走行取得手段の一例）は、エンジン１０のクランクシャフト１０Ａからエンジン回転数Ｎｅ（クランク角）を取得する。アクセル開度センサ９１（減速走行取得手段の一例）は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量からエンジン１０の燃料噴射量Ｑを取得する。車速センサ９２（減速走行取得手段の一例）は、プロペラシャフト４又は変速機３の図示しない出力シャフトから車両１の車速Ｖを取得する。ＳＯＣセンサ９３は、車載バッテリ９のＳＯＣ（State of Charge：充電状態）を取得する。これら各種センサ類９０〜９３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されている。
【００１４】
[エンジン吸排気系]
次に、図２に基づいて、本実施形態のエンジン吸排気系の詳細について説明する。エンジン１０のシリンダヘッド１１には、吸気ポート１１Ａ、排気ポート１１Ｂ、吸気バルブ１２、排気バルブ１４、インジェクタ１６等が設けられている。また、吸気ポート１１Ａには吸気マニホールド１３が接続され、排気ポート１１Ｂには排気マニホールド１５が接続されている。シリンダヘッド１１の下部には、シリンダブロックＣＢが設けられ、シリンダブロックＣＢのシリンダボア内にはピストンＰが往復移動自在に収容されている。また、ピストンＰには、コンロッドを介してクランクシャフトＣＳが連結されている。なお、図示の関係上、図２にはエンジン１０の複数気筒のうち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。
【００１５】
吸気マニホールド１３には吸気を導入する吸気通路２０が接続され、排気マニホールド１５には排気を大気に放出する排気通路２１が接続されている。吸気通路２０には、吸気上流側から順に、エアクリーナ２２、過給機３０のコンプレッサ３２、インタークーラ２３等が設けられている。排気通路２１には、排気上流側から順に、過給機３０のタービン３１、排気後処理装置２４等が設けられている。
【００１６】
排気再循環装置（以下、ＥＧＲ装置）４０は、タービン３１よりも上流側の排気通路２１とコンプレッサ３２よりも下流側の吸気通路２０とを接続するＥＧＲ通路４１と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ４２と、ＥＧＲ量を調整可能なＥＧＲバルブ４３とを備えている。
【００１７】
本実施形態のエンジン１０は、吸気バルブ１２の開閉タイミングを任意のタイミングに調整可能な第１可変バルブタイミング機構５０と、排気バルブ１４の開閉タイミングを任意のタイミングに調整可能な第２可変バルブタイミング機構５１とを備えている。第１可変バルブタイミング機構５０及び第２可変バルブタイミング機構５１としては、例えば、カムプロフィールの異なる複数のカム（不図示）を選択的に切り替え可能なカム切替式バルブタイミング機構や、電磁ソレノイドの電磁力により吸気バルブ１２及び排気バルブ１４を直接的に開閉動作させる電磁駆動式バルブタイミング機構を用いることができる。第１可変バルブタイミング機構５０及び第２可変バルブタイミング機構５１は、ＥＣＵ１００から入力される指示信号に応じて制御される。
【００１８】
[制御部]
次に、図３に基づいて、本実施形態のＥＣＵ１００の詳細について説明する。ＥＣＵ１００は、車両１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。これら各種制御を行うため、ＥＣＵ１００には、各種センサ類９０〜９３のセンサ値が入力される。また、ＥＣＵ１００は、減速走行判定部１１０（減速走行取得手段の一例）と、回生発電制御部１２０（第１制御手段）と、フリクション低減制御部１３０（第２制御手段）とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるＥＣＵ１００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。
【００１９】
減速走行判定部１１０は、エンジン回転数センサ９０から入力されるエンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度センサ９１から入力される燃料噴射量Ｑ及び、車速センサ９２から入力される車速Ｖに基づいて、車両１がエンジン１０の燃料噴射を停止させて減速走行する減速走行状態にあるか否かを判定する。具体的には、減速走行判定部１１０は、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑに基づくエンジン１０の要求駆動力が負の値であり、且つ、車速Ｖが低下している場合に、車両１を減速走行状態と判定する。
【００２０】
回生発電制御部１２０は、減速走行判定部１１０により車両１が減速走行状態と判定され、且つ、ＳＯＣセンサ９３から入力される車載バッテリ９のＳＯＣが予め設定された設定値（例えば、９５％）以下の場合に、オルタネータ８を発電駆動させると共に、オルタネータ８により発電された回生電力を車載バッテリ９に蓄電させる回生発電制御を実施する。
【００２１】
フリクション低減制御部１３０は、回生発電制御部１２０により回生発電制御が実施されると、全気筒の吸気バルブ１２及び排気バルブ１４を開弁状態（好ましくは、全開）に維持させることで、吸排気バルブ１２，１４の開閉作動に伴うエンジンフリクションを低減させるフリクション低減制御を実施する。具体的には、可変バルブタイミング機構５０，５１が電磁駆動式バルブタイミング機構の場合には、フリクション低減制御部１２０は、全気筒の吸気バルブ１２及び排気バルブ１４を開弁状態に維持させる指示信号を各可変バルブタイミング機構５０，５１にそれぞれ出力する。また、可変バルブタイミング機構５０，５１がカム切替式バルブタイミング機構の場合には、フリクション低減制御部１２０は、吸気バルブ１２及び排気バルブ１４を通常の開閉タイミングで開閉作動させる主カムから、吸気バルブ１２及び排気バルブ１４を開弁状態に維持させるカムプロフィールを有する副カムに切り替えさせる指示信号を各可変バルブタイミング機構５０，５１にそれぞれ出力する。
【００２２】
このように、車両１の減速走行時にオルタネータ８による回生発電が行われている状態で、吸気バルブ１２及び排気バルブ１４を開弁状態に維持すると、エンジンフリクションが効果的に低減されるようになる。これにより、クランクシャフトＣＳからオルタネータ８に伝達される制動力がエンジンフリクションにより減少されることを効果的に防止することが可能となり、オルタネータ８による回生電力の発電効率を確実に向上させることができる。
【００２３】
なお、フリクション低減制御により吸排気バルブ１２，１４を開弁状態（例えば、全開）に維持すると、ピストンＰが上死点に到達した際に、ピストンＰの頂面がこれら吸排気バルブ１２，１４の下面と干渉する虞がある。このような干渉を防止すべく、フリクション低減制御の実施中は、ピストンＰが上死点に到達するタイミングにて、例えば、吸排気バルブ１２，１４を全開位置から閉側に微作動させることが好ましい。或は、吸排気バルブ１２，１４を全開にした状態でピストンＰが上死点に到達しても、これら吸排気バルブ１２，１４の下面とピストンＰの頂面との間にクリアランスが確保されるように、シリンダヘッド１１下面の燃焼室を区画する部位の形状を上方（ピストンＰから離反する方向）にオフセットさせてもよい。
【００２４】
次に、図４のフローチャートに基づいて、本実施形態に係るフリクション低減制御処理について説明する。
【００２５】
ステップＳ１００では、エンジン回転数センサ９０、アクセル開度センサ９１及び、車速センサ９２の各センサ値に基づいて、車両１が減速走行状態にあるか否かが判定される。減速走行状態と判定されれば（肯定）、本制御はステップＳ１１０に進む。一方、否定の場合、すなわち、減速走行状態と判定されなければ、本制御はリターンされる。
【００２６】
ステップＳ１１０では、ＳＯＣセンサ９３のセンサ値に基づいて、車載バッテリ９のＳＯＣが予め設定された設定値以下か否かが判定される。設定値以下であれば（肯定）、本制御はステップＳ１２０に進む。一方、否定の場合、すなわち、設定値より大きければ、本制御はリターンされる。
【００２７】
ステップＳ１２０では、オルタネータ８を発電駆動させて得られる回生電力を車載バッテリ９に蓄電する回生発電制御が実施される。さらに、ステップＳ１３０では、全気筒の吸気バルブ１２及び排気バルブ１４を開弁状態に維持するフリクション低減制御が実施される。これら回生発電制御及びフリクション低減制御は、好ましくは同時に開始される。
【００２８】
ステップＳ１４０では、エンジン回転数センサ９０、アクセル開度センサ９１及び、車速センサ９２のセンサ値に基づいて、車両１の減速走行状態が継続しているか否かが判定される。減速走行状態が継続されていれば（肯定）、本制御はステップＳ１１０に戻される。一方、否定の場合、すなわち、減速走行状態が継続されていなければ、本制御はステップＳ１５０に進む。
【００２９】
ステップＳ１５０では、回生発電制御及び、フリクション低減制御を解除し、その後、本制御はリターンされる。
【００３０】
以上詳述したように、本実施形態によれば、車両１の減速走行時にオルタネータ８による回生発電が行われている状態で、吸気バルブ１２及び排気バルブ１４を開弁状態に維持することにより、エンジンフリクションが効果的に低減されるようになる。これにより、クランクシャフトＣＳからオルタネータ８に伝達される制動力がエンジンフリクションにより減少されることを効果的に防止することが可能となり、オルタネータ８による回生電力の発電効率を確実に向上させることができる。
【００３１】
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。
【００３２】
例えば、車両１は図示例に限定されず、走行用モータを備えたハイブリッド車両であってもよい。ハイブリッド車両の場合には、車両減速走行時に走行用モータを回生発電させる際に、吸排気バルブ１２，１４を開弁状態に維持する上記フリクション低減制御を実施すればよい。
【００３３】
また、フリクション低減制御は、全気筒の吸気バルブ１２及び排気バルブ１４を対象として実施されるものに限定されず、一部の吸気バルブ１２及び排気バルブ１４を対象として実施されてもよい。
【００３４】
さらに、エンジン１０の気筒数は、単気筒又は複数気筒のいずれであってもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１  車両
８  オルタネータ
９  車載バッテリ
１０  エンジン
１２  吸気バルブ
１４  排気バルブ
２０  吸気通路
２１  排気通路
５０  第１可変バルブタイミング機構
５１  第２可変バルブタイミング機構
９３  ＳＯＣセンサ
１００  ＥＣＵ
１１０  減速走行判定部
１２０  回生発電制御部
１３０  フリクション低減制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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