(57)【要約】【課題】エンジン停止時にバルブオーバーラップ状態の気筒が存在する場合にも良好な始動性を実現することができるエンジンの始動アシスト装置を提供する。【解決手段】負圧を蓄圧する負圧室４５と、吸気通路から負圧室４５に負圧を導入する負圧導入路４６と、負圧導入路に介装されて負圧室４５側から吸気通路側への気体の流通を許容する第１のチェック弁４７と、排気通路から負圧室４５に排気ガスを導入する排気ガス導入路４８と、排気ガス導入路４８に介装されて排気通路側から負圧室４５側への気体の流通を許容する第２のチェック弁４９と、排気ガス導入路４８に介装されてエンジン１の始動時にのみ開弁する排気導入バルブ５０と、をエンジン１の吸排気系に設ける。【選択図】図１
2015169100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負圧を蓄圧する負圧室と、
吸気通路から前記負圧室に負圧を導入する負圧導入路と、
前記負圧導入路に介装されて前記負圧室側から前記吸気通路側への気体の流通を許容する第１のチェック弁と、
排気通路から前記負圧室に排気ガスを導入する排気ガス導入路と、
前記排気ガス導入路に介装されて前記排気通路側から前記負圧室側への気体の流通を許容する第２のチェック弁と、
前記排気ガス導入路に介装されてエンジンの始動時にのみ開弁する排気導入バルブと、を備えたことを特徴とするエンジンの始動アシスト装置。
【請求項２】
前記負圧室は、ブースタ負圧室とブースタ大気室との差圧によってドライバのブレーキ踏力を増力するブレーキブースタの前記ブースタ負圧室と兼用されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの始動アシスト装置。
【請求項３】
前記ブレーキブースタは、前記ブースタ負圧室に、前記負圧導入路と、前記排気ガス導入路と、が連通され、且つ、前記ブースタ大気室に、前記負圧導入路から分岐する分岐路と、前記ブースタ大気室を大気開放する空気通路と、が切換バルブを介して可変に連通されたブレーキブースタであり、
前記分岐路に介装されて前記エンジンの始動時に閉弁する大気室開放バルブを有することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの始動アシスト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン始動時の吸排気の流れを制御するエンジンの始動アシスト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の車両に搭載されるエンジンにおいては、始動時の吸排気の流れを制御することにより、始動性を向上するための様々な技術が提案されている。例えば、特許文献１には、内燃機関の始動要求を検出したときに、スロットルバルブを閉弁し、クランキング手段により内燃機関をクランキングさせ、燃料噴射弁から燃料の噴射を開始するよりも前に、スロットルバルブを所定の開度に開弁させることにより、始動性を保ちつつ、エンジンの始動ショックを低減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０ー２０３３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、たとえ上述の特許文献１のような対策を行った場合であっても、例えば、停止中のエンジンに吸気弁と排気弁とが共に開弁するバルブオーバーラップ状態の気筒が存在する場合、エンジンを始動させる際に、バルブオーバーラップ気筒を通じて排気ガスが吸気側に逆流してしまう虞がある。そして、このように排気ガスが吸気側に逆流した場合、燃料の着火性が一時的に低下する等して、始動完了までに長時間を要する所謂ロングクランキング状態となる虞がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、エンジン停止時にバルブオーバーラップ状態の気筒が存在する場合にも良好な始動性を実現することができるエンジンの始動アシスト装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によるエンジンの始動アシスト装置は、負圧を蓄圧する負圧室と、吸気通路から前記負圧室に負圧を導入する負圧導入路と、前記負圧導入路に介装されて前記負圧室側から前記吸気通路側への気体の流通を許容する第１のチェック弁と、排気通路から前記負圧室に排気ガスを導入する排気ガス導入路と、前記排気ガス導入路に介装されて前記排気通路側から前記負圧室側への気体の流通を許容する第２のチェック弁と、前記排気ガス導入路に介装されてエンジンの始動時にのみ開弁する排気導入バルブと、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のエンジンの始動アシスト装置によれば、エンジン停止時にバルブオーバーラップ状態の気筒が存在する場合にも良好な始動性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係わり、エンジンの概略構成図
【図２】同上、エンジンの始動制御系の概略構成図
【図３】同上、エンジン始動制御ルーチンを示すフローチャート
【図４】第２の実施形態に係わり、エンジンの概略構成図
【図５】同上、エンジンの始動制御系の概略構成図
【図６】同上、エンジン始動制御ルーチンを示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図１乃至図３は本発明の第１の実施形態に係わり、図１はエンジンの概略構成図、図２はエンジンの始動制御系の概略構成図、図３はエンジン始動制御ルーチンを示すフローチャートである。
【００１０】
図１に示すエンジン１は、例えば、水平対向エンジンである。このエンジン１の左右バンクには左右のシリンダヘッド２が設けられ、これら各シリンダヘッド２には、各バンクに形成されている気筒に対応して吸気ポート３と排気ポート５とが各々形成されている。
【００１１】
各シリンダヘッド２の吸気ポート３は、その上流側が吸気マニホルド４を介してエアチャンバ６に集合されている。さらに、このエアチャンバ６の上流側にはスロットル通路７が連通され、スロットル通路７の上流側には吸気管９を介してエアクリーナ１０が取り付けられている。また、スロットル通路７には、例えば、スロットルアクチュエータ８ａにより開閉動作される電子制御式のスロットル弁８が設けられている。
【００１２】
一方、各シリンダヘッド２の排気ポート５の下流側は、排気マニホルド１１を介して集合され、排気管１２に連通されている。排気管１２の中途には触媒１３が介装されており、さらに、排気管１２の下流端には、マフラ１４が連通されている。
【００１３】
また、吸気マニホルド４の各気筒の吸気ポート３の直上流にはインジェクタ３１が臨まされ、シリンダヘッド２の各気筒に対応する部位には、その点火部をシリンダに臨ませる点火プラグ３２が取り付けられている。
【００１４】
また、シリンダヘッド２に形成されている各吸気ポート３には吸気弁３７が配設され、各排気ポート５には排気弁３８が配設されている。さらに、シリンダヘッド２には、吸気弁３７と排気弁３８とを所定タイミングで開閉させる吸気カム軸３９と排気カム軸４０とが配設されており、これら各カム軸３９，４０が図示しないタイミングベルトを介してクランク軸１ｂの１回転に対して１／２回転で同期回転される。なお、これら吸気カム軸３９と排気カム軸４０とによって開閉動作する吸気弁３７と排気弁３８とは、排気行程後半から吸気行程前半にかけて、両弁が共に開弁するバルブオーバーラップ期間を有している。
【００１５】
さらに、クランク軸１ｂにはクランクロータ３４が軸着され、このクランクロータ３４の外周にはエンジン回転数センサ３５が対設されている。クランクロータ３４の外周には突起（或いはスリット）が所定間隔毎に形成されており、エンジン回転数センサ３５は、クランクロータ３４の各突起（或いは各スリット）の通過を検出したときの間隔時間と予め設定されているクランク角度とに基づいてエンジン回転数Ｎｅを検出する。
【００１６】
また、このように構成されたエンジン１には、負圧を蓄圧するための負圧室４５が併設されている。この負圧室４５には、例えば、スロットル弁８よりも下流側において、エンジン１の吸気通路を構成するスロットル通路７が、負圧導入路４６を介して連通されている。また、負圧導入路４６の中途には、負圧室４５側からスロットル通路７側への気体の流通を許容する第１のチェック弁４７が介装されている。これにより、負圧室４５内には、エンジン１の駆動時に吸気通路内を流通する吸気のベンチュリー効果によって、負圧が導入される。
【００１７】
また、負圧室４５には、例えば、エンジン１の排気通路を構成する排気管１２の上流側が、排気ガス導入路４８を介して連通されている。また、排気ガス導入路４８の中途には、排気管１２側から負圧室４５側への気体の流通を許容する第２のチェック弁４９が介装されている。さらに、排気ガス導入路４８の中途には、当該排気ガス導入路４８の中途を開閉する排気導入バルブ５０が介装されている。この排気導入バルブ５０は、例えば、常閉の電磁弁によって構成され、後述するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）６０の制御によって通電がなされたとき開弁する。そして、排気導入バルブ５０が開弁されると、負圧室４５内に蓄圧されている負圧によって、排気通路内の排気ガスが負圧室４５内に導入される。
【００１８】
ＥＣＵ６０は、マイクロコンピュータを主体に構成され、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有している。そして、ＥＣＵ６０は、ＣＰＵにおいてＲＯＭに格納されているプログラムに従い、各種制御に必要な演算を行う。
【００１９】
図２に示すように、このＥＣＵ６０の入力側には、例えば、エンジン回転数センサ３５が接続され、さらに、イグニッションスイッチ６１、スタータスイッチ６２等が接続されている。一方、ＥＣＵ６０の出力側には、例えば、排気導入バルブ５０が接続され、さらに、エンジン１のスタータモータ６３等が接続されている。そして、ＥＣＵ６０は、スタータモータ６３を用いたエンジン１の始動制御と併せて、排気導入バルブ５０の開閉制御を行う。
【００２０】
このような始動制御は、例えば、図３に示すエンジン始動制御ルーチンのフローチャートに従って実行される。なお、本実施形態において、エンジン１の停止時には、負圧室４５内に、前回までのエンジン駆動による負圧が蓄圧されていることを前提として説明する。
【００２１】
このルーチンは、イグニッションスイッチ６１がＯＮされている間、ＥＣＵ６０において所定時間毎に繰り返し実行されるものである。ルーチンがスタートすると、ＥＣＵ６０は、先ず、ステップＳ１０１において、例えば、スタータスイッチ６２に対する押圧状態等に基づいて、現在、エンジン１に対するクランキングを開始する旨の判定がなされたか否かを調べる。
【００２２】
そして、ステップＳ１０１において、現在、クランキングを開始する旨の判定がなされていると判定した場合、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０２に進み、スタータモータ６３をＯＮし、続くステップＳ１０３において、排気導入バルブ５０を開動作させた後、ルーチンを抜ける。
【００２３】
これらの制御により、エンジン１のクランキングが開始され、さらに、このクランキング開始と略同時に、負圧室４５内に蓄圧されている負圧によって排気通路内の排気ガスが負圧室４５内に導入される。そして、この負圧室４５内への排気ガスの導入によって、エンジン１のクランキング開始と略同時に排気ポート５から排気通路の下流側へと向かう排気ガスの流れが形成されることにより、仮にエンジン１の停止時にバルブオーバーラップ状態の気筒が存在していたとしても、排気ガスの吸気側への逆流が防止される。
【００２４】
一方、ステップＳ１０１において、現在、クランキングを開始する旨の判定がなされていないと判定した場合、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０４に進み、現在、スタータモータ６３がＯＮ状態にあるか否かを調べる。
【００２５】
そして、ステップＳ１０４において、現在、スタータモータ６３がＯＦＦ状態にあると判定した場合、ＥＣＵ６０は、そのままルーチンを抜ける。
【００２６】
一方、ステップＳ１０４において、現在、スタータモータ６３がＯＮ状態にあると判定した場合、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０５に進み、例えば、エンジン回転数センサ３５で検出されたエンジン回転数Ｎｅ等に基づいて、現在、クランキングを終了する旨の判定（完爆判定等）がなされたか否かを調べる。
【００２７】
そして、ステップＳ１０５において、現在、クランキングを終了する旨の判定がなされていないと判定した場合、ＥＣＵ６０は、そのままルーチンを抜ける。
【００２８】
一方、ステップＳ１０５において、現在、クランキングを終了する旨の判定がなされていると判定した場合、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０６に進み、スタータモータ６３をＯＦＦし、続くステップＳ１０７において、排気導入バルブ５０を閉動作させた後、ルーチンを抜ける。
【００２９】
これらの制御により、エンジン１のクランキングが終了してスタータモータ６３がＯＦＦされた後は、排気ガス導入路４８を通じた負圧室４５内への排気ガスの導入が禁止される。さらに、エンジン１が始動されて吸気通路内を流通する吸気に所定以上の流速が発生すると、負圧導入路４６内には、スロットル通路７（吸気通路）との接合部におけるベンチュリー効果によって負圧が発生する。この発生負圧により、クランキング時に負圧室４５内に導入された排気ガスが排気通路側に排出され、負圧室４５内に再び負圧が蓄圧される。
【００３０】
このような実施形態によれば、負圧を蓄圧する負圧室４５と、吸気通路から負圧室４５に負圧を導入する負圧導入路４６と、負圧導入路に介装されて負圧室４５側から吸気通路側への気体の流通を許容する第１のチェック弁４７と、排気通路から負圧室４５に排気ガスを導入する排気ガス導入路４８と、排気ガス導入路４８に介装されて排気通路側から負圧室４５側への気体の流通を許容する第２のチェック弁４９と、排気ガス導入路４８に介装されてエンジン１の始動時にのみ開弁する排気導入バルブ５０と、をエンジン１の吸排気系に設けたことにより、エンジン１の停止時にバルブオーバーラップ状態の気筒が存在する場合にも良好な始動性を実現することができる。
【００３１】
すなわち、エンジン１の始動時（クランキング時）に排気導入バルブ５０を開弁し、負圧室４５内に蓄圧されている負圧を用いて負圧室４５内に排気ガスを導入することにより、排気通路内（特に、排気マニホルド１１内）に上流側から下流側に向けた排気ガスの流れを発生させることができる。そして、このように排気ガスの流れを発生させることにより、仮に、エンジン１の停止時にバルブオーバーラップ状態の気筒が存在していた場合にも、当該バルブオーバーラップ気筒を通じて、排気ガスが吸気側に逆流することを的確に防止することができ、燃料の着火性の一時的な低下等を要因とするロングクランキングを防止することができる。
【００３２】
次に、図４乃至図６は本発明の第２の実施形態に係わり、図４はエンジンの概略構成図、図５はエンジンの始動制御系の概略構成図、図６はエンジン始動制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、本実施形態においては、ブレーキ装置のブレーキブースタに設けられた負圧室をエンジン１の始動時のアシスト用の負圧室として兼用した点が、専用の負圧室を設けた上述の第１の実施形態に対して主として異なる。その他、上述の第１の実施形態と同様の構成については、同符号を付して説明を省略する。
【００３３】
図４に示すように、ブレーキブースタ７０は、ブースタシリンダ７１を有して構成されている。ブースタシリンダ７１内には、オペレーティングロッド７２を介してブレーキペダル７３に連動するパワーピストン７４が収容され、パワーピストン７４はブースタシリンダ７１内を摺動自在となっている。また、このパワーピストン７４によって、ブースタシリンダ７１内は、ブースタ負圧室７５と、ブースタ大気室７６と、に区画されている。
【００３４】
ブースタ負圧室７５には、負圧導入路４６を介してスロットル通路７の下流側が連通され、さらに、排気ガス導入路４８を介して排気管１２の上流側が連通されている。
【００３５】
一方、ブースタ大気室７６には、負圧導入路４６から分岐する分岐路４６ａと、ブースタ大気室７６を大気開放する空気通路７７と、が接続されている。さらに、これら分岐路４６ａ及び空気通路７７の中途には切換バルブ８０が介装されている。そして、この切換バルブ８０により、ブースタ大気室７６に対する分岐路４６ａ及び空気通路７７の連通量が、ブレーキペダル７３の操作量に連動して可変に切り換えられる。
【００３６】
すなわち、切換バルブ８０は、分岐路４６ａ及び空気通路７７の中途に介装されたバルブボディ８１と、このバルブボディ８１内に収容されたバルブプランジャ８２と、を有して構成されている。バルブプランジャ８２にはオペレーティングロッド７２を介してブレーキペダル７３が連結され、バルブプランジャ８２は、ブレーキペダル７３の踏込量が増加するほど、ブースタ大気室７６に対する分岐路４６ａの連通量を減少させるとともに、空気通路７７の連通量を増加させることが可能となっている。これにより、ブースタ負圧室７５とブースタ大気室７６との間に差圧が発生し、この差圧によって、ブレーキブースタ７０はドライバのブレーキ踏力を増力する。
【００３７】
このような構成の本実施形態では、エンジン１の始動時に排気通路内の排気ガスを導入するための負圧室として、ブースタ負圧室７５が兼用される。
【００３８】
ここで、ブースタ負圧室７５内に導入された排気ガスが、分岐路４６ａ、ブースタ大気室７６、及び、空気通路７７を介して外部に放出されることを防止するため、例えば、図４，５に示すように、分岐路４６ａの中途には、ＥＣＵ６０の制御によって、エンジン１の始動時に閉弁する大気室開放バルブ８３が介装されている。
【００３９】
また、ブースタ負圧室７５が負圧室として兼用される本実施形態において、排気ガス導入路４８の中途には、ブレーキブースタ７０内に排気ガス中のカーボン成分等が導入されることを防止するためのフィルタ８４が介装されている。
【００４０】
このような構成において、例えば、図６に示すように、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０３において、排気導入バルブ５０の開動作に加え、大気室開放バルブ８３の閉動作を行う。
【００４１】
また、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０７において、排気導入バルブ５０の閉動作に加え、大気室開放バルブ８３の開動作を行う。なお、この大気室開放バルブ８３の開動作は、排気導入バルブ５０の閉動作から所定のディレイ時間を経て行われることが望ましい。
【００４２】
このような実施形態によれば、上述の第１の実施形態により得られる効果に加え、ブレーキブースタ７０のブースタ負圧室７５を利用することにより、簡単な構成でエンジン１の始動性向上を実現できるという効果を奏する。
【００４３】
この場合において、エンジン１の始動時に閉弁する大気室開放バルブ８３を分岐路４６ａに介装することにより、ブースタ負圧室７５内に導入した排気ガスが大気中に放出されることを的確に防止することができる。
【００４４】
なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。例えば、上述の各実施形態の構成を適宜組み合わせてもよいことは勿論である。
【００４５】
ここで、上述の各実施形態においては、スタータスイッチ６２の操作に応じてクランキングが開始された際に排気導入バルブ５０を開弁しエンジン１の始動をアシストする一例について説明したが、このようなエンジン１の始動アシストは、負圧室内に十分な負圧が蓄圧されていることが前提となるため、上述のような始動時以外にも、例えば、エンジン１の停止と再始動が短時間の間に繰り返し行われるアイドルストップ制御等において、特に好適な適用が可能となる。
【符号の説明】
【００４６】
１  …  エンジン
１ｂ  …  クランク軸
２  …  シリンダヘッド
３  …  吸気ポート
４  …  吸気マニホルド
５  …  排気ポート
６  …  エアチャンバ
７  …  スロットル通路
８  …  スロットル弁
８ａ  …  スロットルアクチュエータ
９  …  吸気管
１０  …  エアクリーナ
１１  …  排気マニホルド
１２  …  排気管
１３  …  触媒
１４  …  マフラ
３１  …  インジェクタ
３２  …  点火プラグ
３４  …  クランクロータ
３５  …  エンジン回転数センサ
３７  …  吸気弁
３８  …  排気弁
３９  …  吸気カム軸
４０  …  排気カム軸
４５  …  負圧室
４６  …  負圧導入路
４６ａ  …  分岐路
４７  …  第１のチェック弁
４８  …  排気ガス導入路
４９  …  第２のチェック弁
５０  …  排気導入バルブ
６１  …  イグニッションスイッチ
６２  …  スタータスイッチ
６３  …  スタータモータ
７０  …  ブレーキブースタ
７１  …  ブースタシリンダ
７２  …  オペレーティングロッド
７３  …  ブレーキペダル
７４  …  パワーピストン
７５  …  ブースタ負圧室
７６  …  ブースタ大気室
７７  …  空気通路
８０  …  切換バルブ
８１  …  バルブボディ
８２  …  バルブプランジャ
８３  …  大気室開放バルブ
８４  …  フィルタ
【図１】
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【図２】
2015169100.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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