(57)【要約】【課題】ＩＳＣバルブが設けられていない車両においても、エンジンを円滑に始動させることができる排気逆流防止装置を提供すること。【解決手段】ＥＣＵは、イグニッションスイッチがオフ状態に切り替えられたことが検出されたことを条件として、排気逆流防止動作を実行する。排気逆流防止動作において、ＥＣＵは、スロットルバルブを所定開度で開弁するようにスロットルバルブアクチュエータを制御し（ステップＳ３）、所定時間が経過した後（ステップＳ４）、スロットルバルブアクチュエータの通電を切り（ステップＳ５）、排気逆流防止動作を終了する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの始動を要求するオン状態及び前記エンジンの停止を要求するオフ状態との少なくとも２つの状態の間で切り替えられるイグニッションスイッチと、
前記エンジンの吸入空気量を調整するスロットルバルブと、を備えた車両の排気逆流防止装置であって、
前記イグニッションスイッチがオフ状態に切り替えられたことが検出されたことを条件として、前記スロットルバルブを所定開度で所定時間だけ開弁するように制御するスロットルバルブ制御部を備えた排気逆流防止装置。
【請求項２】
前記エンジンの吸気ポートを開閉する吸気バルブと、前記エンジンの排気ポートを開閉する排気バルブとが共に開状態にあるバルブオーバラップ状態にあるときに前記エンジンが停止することを検出する停止状態判断部を更に備え、
前記スロットルバルブ制御部は、前記バルブオーバラップ状態にあるときに前記エンジンが停止することが前記停止状態判断部によって検出されたことを更に条件として、前記スロットルバルブを前記所定開度で前記所定時間だけ開弁するように制御することを特徴とする請求項１に記載の排気逆流防止装置。
【請求項３】
前記イグニッションスイッチがオフ状態に切り替えられたことが検出されたことを条件として、前記エンジンに対する燃料の供給を停止する燃料供給停止部を更に備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排気逆流防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気逆流防止装置に関し、詳しくは、車両に搭載された内燃機関型のエンジンの排気ガスの逆流を防止する排気逆流防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、内燃機関型のエンジンが運転状態にあるときには、吸気側のインテークマニホールド内が負圧になっている。このため、エンジンの吸気ポートを開閉する吸気バルブと、エンジンの排気ポートを開閉する排気バルブとが共に開状態にあるバルブオーバラップ状態にあるときにエンジンが停止すると排気ガスがインテークマニホールド内に逆流してしまう。
インテークマニホールド内に排気ガスが逆流すると、インテークマニホールド内の酸素濃度が低下してしまうため、次回にエンジンを始動させるときに、エンジンを円滑に始動させることができなくなってしまうことがある。
【０００３】
このような状態を改善するものとして、特許文献１には、スロットルバルブを迂回するように吸気通路をバイパスするバイパス通路を開閉するＩＳＣ（Idol Speed Control）バルブが設けられた車両において、エンジンの停止操作を検出したときに、ＩＳＣバルブを全開にしてエンジン回転速度を上昇させ、エンジン回転速度が予め設定された目標回転速度以上になったとき、エンジンに対する燃料の噴射と、燃料を含む混合気の点火とを停止させることが提案されている。
この構成により、特許文献１に記載されたものは、新鮮な空気をエンジンに導入することで、インテークマニホールド内に逆流した排気ガスを新鮮な空気で追い出して、インテークマニホールド内を新鮮な空気で満たすことにより、次回にエンジンを始動させるときに、エンジンを円滑に始動させるようにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−５４４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたものは、ＩＳＣバルブが設けられていない車両については考慮されていなかった。すなわち、ＩＳＣバルブが設けられていない車両においては、エンジンを円滑に始動させることができなくなってしまうことがあるといった課題があった。
そこで、本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、ＩＳＣバルブが設けられていない車両においても、エンジンを円滑に始動させることができる排気逆流防止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】
本発明の第１の態様は、エンジンの始動を要求するオン状態及びエンジンの停止を要求するオフ状態との少なくとも２つの状態の間で切り替えられるイグニッションスイッチと、エンジンの吸入空気量を調整するスロットルバルブと、を備えた車両の排気逆流防止装置であって、イグニッションスイッチがオフ状態に切り替えられたことが検出されたことを条件として、スロットルバルブを所定開度で所定時間だけ開弁するように制御するスロットルバルブ制御部を備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の第２の態様としては、エンジンの吸気ポートを開閉する吸気バルブと、エンジンの排気ポートを開閉する排気バルブとが共に開状態にあるバルブオーバラップ状態にあるときにエンジンが停止することを検出する停止状態判断部を更に備え、スロットルバルブ制御部は、バルブオーバラップ状態にあるときにエンジンが停止することが停止状態判断部によって検出されたことを更に条件として、スロットルバルブを所定開度で所定時間だけ開弁するように制御するようにしてもよい。
本発明の第３の態様としては、イグニッションスイッチがオフ状態に切り替えられたことが検出されたことを条件として、エンジンに対する燃料の供給を停止する燃料供給停止部を更に備えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
このように、上記の第１の態様は、イグニッションスイッチがオフ状態に切り替えられたことが検出されたことを条件として、スロットルバルブを所定開度で所定時間だけ開弁することにより、インテークマニホールド内の気圧を大気圧に近づけやすくする。
したがって、上記の第１の態様は、インテークマニホールド内に排気ガスが逆流することが抑制され、ＩＳＣバルブが設けられていない車両においても、エンジンを円滑に始動させることができる。
【０００９】
上記の第２の態様は、バルブオーバラップ状態にあるときにエンジンが停止することが検出されたことを更に条件として、スロットルバルブを所定開度で所定時間だけ開弁することにより、スロットルバルブの不必要な開閉を省くことができる。
上記の第３の態様は、イグニッションスイッチがオフ状態に切り替えられたことが検出されたことを条件として、エンジンに対する燃料の供給を停止することにより、排気ガスの発生を早期に停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る排気逆流防止装置を搭載した車両の要部を示す構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る排気逆流防止装置による排気逆流防止動作を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る排気逆流防止装置を適用しなかった状態において、イグニッションスイッチがオフにされたときの、エンジン回転数、スロットル開度及びインテークマニホールド内の圧力の関係を示すグラフである。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る排気逆流防止装置を適用した状態において、イグニッションスイッチがオフにされたときの、エンジン回転数、スロットル開度及びインテークマニホールド内の圧力の関係を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る排気逆流防止装置の他の態様を示す構成図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る排気逆流防止装置の他の態様による排気逆流防止動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る排気逆流防止装置を搭載した車両１は、内燃機関型のエンジン２と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３とを含んで構成されている。
【００１２】
エンジン２は、ピストン１０が気筒１１内を２往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程をからなる一連の４行程を行うと共に、圧縮行程および膨張行程の間に点火を行う４サイクルのエンジンによって構成されている。
なお、本実施の形態において、エンジン２は、直列４気筒のエンジンによって構成されているものとするが、本発明においては、直列６気筒エンジン、Ｖ型６気筒エンジン、Ｖ型１２気筒エンジンまたは水平対向６気筒エンジン等の種々の型式のエンジンによって構成されていてもよい。なお、図１に示すエンジン２は、直列に配置された４つの気筒のうちの１つの気筒１１が図示されている。
【００１３】
各気筒１１に収納されたピストン１０は、コネクティングロッド１２を介してクランクシャフト１３に連結されている。コネクティングロッド１２は、ピストン１０の往復動をクランクシャフト１３の回転運動に変換するようになっている。
したがって、エンジン２は、気筒１１内の燃焼室１４で燃料と空気との混合気を燃焼させることによりピストン１０を往復動させ、コネクティングロッド１２を介してクランクシャフト１３を回転させることにより、車両１を駆動させる駆動力を発生するようになっている。
なお、エンジン２に用いられる燃料は、ガソリンとするが、ガソリンに代えて、軽油等の炭化水素系の燃料またはエタノール等のアルコールとガソリンとを混合したアルコール燃料であってもよい。
【００１４】
エンジン２の吸気ポート３０には、空気を燃焼室１４に導入するためのインテークマニホールド３１が設けられている。インテークマニホールド３１は、外気を吸入するための吸気管３２に接続されている。すなわち、インテークマニホールド３１は、吸気管３２と各気筒１１の吸気ポート３０とを連通している。
吸気管３２には、エンジン２の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ３３が設けられている。スロットルバルブ３３は、薄い円板状の弁体によって構成され、この弁体の中央にシャフトを備えている。
【００１５】
スロットルバルブ３３には、ＥＣＵ３の制御に応じてシャフトを回動させることによって弁体を回動させ、スロットルバルブ３３に吸入空気量を調整させるスロットルバルブアクチュエータ３４が設けられている。また、スロットルバルブ３３には、スロットルバルブ３３の開度（以下、単に「スロットル開度」という）を検出するスロットル開度センサ３５が設けられている。
【００１６】
エンジン２の排気ポート４０には、燃焼室１４のなかで混合気の燃焼によって発生した排気ガスを車外に排出するためのエキゾーストマニホールド４１が設けられている。エキゾーストマニホールド４１は、排気管４２に接続されている。すなわち、エキゾーストマニホールド４１は、排気管４２と各気筒１１の排気ポート４０とを連通している。
【００１７】
また、エンジン２には、インテークマニホールド３１から燃焼室１４への空気の導入を制御するための吸気バルブ５０と、燃焼室１４からエキゾーストマニホールド４１への排気ガスの排出を制御するための排気バルブ５１と、燃焼室１４内に燃料を噴射するインジェクタ６０と、燃焼室１４内の混合気に点火する点火プラグ６１とが設けられている。
インジェクタ６０は、ＥＣＵ３によって制御されるソレノイドコイルおよびニードルバルブを有している。インジェクタ６０には、所定の圧力で燃料が供給されている。インジェクタ６０は、ＥＣＵ３によってソレノイドコイルが通電されると、ニードルバルブを開いて、燃焼室１４に燃料を噴射するようになっている。
点火プラグ６１は、プラチナやイリジウム合金製の電極を有する公知の点火プラグによって構成されている。点火プラグ６１は、ＥＣＵ３によって電極が通電されることにより放電し、燃焼室１４内の混合気に点火するようになっている。
【００１８】
エンジン２には、シリンダヘッド２１の上部に、吸気カムシャフト７０および排気カムシャフト７１が回転可能に設けられている。
吸気カムシャフト７０には、吸気バルブ５０の上端に当接する吸気カム７２が設けられている。吸気カムシャフト７０が回転すると、吸気カム７２が吸気バルブ５０を開閉駆動し、吸気ポート３０と燃焼室１４との間が開閉されるようになっている。
排気カムシャフト７１には、排気バルブ５１の上端に当接する排気カム７３が設けられている。排気カムシャフト７１が回転すると、排気カム５３が排気バルブ５１を開閉駆動し、燃焼室１４と排気ポート４０との間が開閉されるようになっている。
【００１９】
クランクシャフト１３と吸気カムシャフト７０と排気カムシャフト７１は、タイミングベルトによって連動するようになっている。すなわち、クランクシャフト１３の回転は、タイミングベルトによって吸気カムシャフト７０および排気カムシャフト７１に伝達される。
したがって、吸気カムシャフト７０および排気カムシャフト７１によって駆動される吸気バルブ５０および排気バルブ５１は、クランクシャフト１３に同期して吸気ポート３０および排気ポート４０をそれぞれ開閉するようになっている。なお、吸気カムシャフト７０および排気カムシャフト７１は、クランクシャフト１３が２周する間に１周するようになっている。
【００２０】
クランクシャフト１３の外周側には、クランクシャフト１３が所定クランク角分回転するごとにパルス信号を出力するクランク角センサ８０が設けられている。ＥＣＵ３は、クランク角センサ８０から出力されたパルス信号に基づいて、エンジン２の機関回転速度（以下、単に「エンジン回転数」という）を算出するようになっている。
【００２１】
また、エンジン２には、エンジン２の始動時にクランクシャフト１３が回転するように駆動するスタータ８１が設けられている。スタータ８１は、ＥＣＵ３による制御に応じてクランクシャフト１３を回転させ、エンジン２をクランキングするようになっている。
【００２２】
ＥＣＵ３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。ＥＣＵ３のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等と共に、当該コンピュータユニットをＥＣＵ３として機能させるためのプログラムが記憶されている。
すなわち、ＥＣＵ３において、ＣＰＵがＲＯＭからＲＡＭにプログラムを読み込んで、読み込んだプログラムをＲＡＭの一部の格納領域を作業領域として実行することにより、当該コンピュータユニットは、ＥＣＵ３として機能する。
本実施の形態において、ＥＣＵ３の入力ポートには、スロットル開度センサ３５と、クランク角センサ８０とに加えて、イグニッションスイッチ（以下、単に「ＩＧ」という）８２が接続されている。一方、ＥＣＵ３の出力ポートには、スロットルバルブアクチュエータ３４と、インジェクタ６０と、点火プラグ６１と、スタータ８１とが接続されている。
【００２３】
ＩＧ８２は、エンジン２の始動を要求するオン状態及びエンジン２の停止を要求するオフ状態との少なくとも２つの状態の間で切り替えられるようになっている。ＩＧ８２がオン状態に切り替えられたことを検出すると、ＥＣＵ３は、スタータ８１を駆動し、エンジン２をクランキングさせ、インジェクタ６０に燃料を噴射させ、点火プラグ６１による混合気の点火を開始させるようになっている。
一方、ＩＧ８２がオフ状態に切り替えられたことを検出すると、ＥＣＵ３は、インジェクタ６０による燃料の噴射を停止し、点火プラグ６１による混合気の点火を停止する。このように、ＥＣＵ３は、燃料供給停止部９０を構成する。
【００２４】
また、ＥＣＵ３は、エンジン２が停止することを検出したことを条件として、スロットルバルブ３３を所定開度で所定時間だけ開弁するようにスロットルバルブアクチュエータ３４を制御するようになっている。このように、ＥＣＵ３は、スロットルバルブ制御部９２を構成する。
ここで、所定開度は、ドライバビリティに影響を与えない範囲で最大の開度が好ましい。また、所定時間は、インテークマニホールド３１の圧力が大気圧と等しくなるまでにかかる時間以上であればよい。なお、本実施の形態において、所定開度及び所定時間は、エンジン２の緒元値及び車種等によって予め実験的に定められ、ＥＣＵ３のＲＯＭに格納されている。
【００２５】
以上のように構成された本発明の実施の形態に係る排気逆流防止装置による排気逆流防止動作について図２のフローチャートを参照して説明する。なお、以下に説明する排気逆流防止動作は、エンジン２が運転状態にあるときに、ＩＧ８２がオフされたことがＥＣＵ３によって検出されたときにスタートする。
【００２６】
まず、ＥＣＵ３は、インジェクタ６０による燃料の噴射を停止することにより、エンジン２に対する燃料の供給を停止すると共に、点火プラグ６１による混合気の点火を停止する（ステップＳ１１）。
【００２７】
次いで、ＥＣＵ３は、エンジン２を停止した後に、スロットルバルブ３３を所定開度で開弁するようにスロットルバルブアクチュエータ３４を制御する（ステップＳ１３）。また、ＥＣＵ３は、所定時間が経過した後（ステップＳ１５）、スロットルバルブアクチュエータ３４の通電を切り（ステップＳ１７）、排気逆流防止動作を終了する。
なお、スロットルバルブアクチュエータ３４の通電が切られると、スロットルバルブ３３は、スロットルバルブアクチュエータ３４によって制御されない自然開度まで開く。
【００２８】
以上のように説明した本発明の実施の形態に係る排気逆流防止装置の作用について、図３および図４を参照して説明する。
図３は、本実施の形態に係る排気逆流防止装置を適用しなかった状態において、ＩＧ８２がオフにされたときの、エンジン回転数、スロットル開度及びインテークマニホールド３１内の圧力（図中、「インマニ圧」と記す）の関係を示している。
まず、エンジン回転数がアイドル運転時の回転数（図中、「アイドル回転数」と記す）であり、スロットル開度がアイドル運転時の開度（図中、「アイドル開度」と記す）であり、インテークマニホールド３１内の圧力がアイドル運転時の圧力（図中、「アイドル時圧」と記す）である例えば３５ｋＰａであるとする。
【００２９】
時刻ｔ１において、ＩＧ８２がオフ状態に切り替えられたことを検出すると、ＥＣＵ３は、エンジン２を停止するようインジェクタ６０及び点火プラグ６１を制御し、時刻ｔ２でスロットル開度を０％にするようにスロットルバルブアクチュエータ３４を制御する。
時刻ｔ３でエンジン２が停止したときに、バルブオーバラップ状態であれば、インテークマニホールド３１内の圧力が負圧であるため、大気圧（約１００ｋＰａ）とインテークマニホールド３１内の圧力との圧力差ΔＰによって排気ガスがインテークマニホールド３１内に逆流してしまう。
【００３０】
時刻ｔ４において、スロットルバルブアクチュエータ３４の通電がＥＣＵ３によって切られると、スロットルバルブ３３は、自然開度となり、時刻ｔ５でインテークマニホールド３１内の圧力が大気圧に等しくなるものの、インテークマニホールド３１内には排気ガスが残留してしまう。
このように、ＩＧ８２がオフ状態に切り替えられたことがＥＣＵ３によって検出されてから、インテークマニホールド３１内の圧力が大気圧と等しくなるまでに、（ｔ５−ｔ１）の時間を要する。このため、時刻ｔ３から時刻ｔ５までの間、排気ガスがインテークマニホールド３１内に逆流してしまう。
【００３１】
一方、図４は、本実施の形態に係る排気逆流防止装置を適用した状態において、ＩＧ８２がオフにされたときの、エンジン回転数、スロットル開度及びインテークマニホールド３１内の圧力の関係を示している。
まず、エンジン回転数がアイドル運転時の回転数であり、スロットル開度がアイドル運転時の開度であり、インテークマニホールド３１内の圧力がアイドル運転時の圧力である例えば３５ｋＰａであるとする。
【００３２】
時刻ｔ１１において、ＩＧ８２がオフ状態に切り替えられたことを検出し、バルブオーバラップ状態にあるときにエンジン２が停止することを検出した場合には、ＥＣＵ３は、エンジン２を停止するようインジェクタ６０及び点火プラグ６１を制御し、時刻ｔ１２でスロットル開度を所定開度にするようにスロットルバルブアクチュエータ３４を制御する。
時刻ｔ１３でエンジン２が停止したときに、バルブオーバラップ状態であっても、インテークマニホールド３１内の圧力がほぼ大気圧と等しくなっているため、大気圧とインテークマニホールド３１内の圧力との圧力差ΔＰは、僅かになる。
【００３３】
時刻ｔ１４において、大気圧とインテークマニホールド３１内の圧力との圧力差ΔＰが０となり、時刻ｔ１２から所定時間経過した時刻ｔ１５において、スロットルバルブアクチュエータ３４の通電がＥＣＵ３によって切られると、スロットルバルブ３３が自然開度となるが、インテークマニホールド３１内には吸気管３２を介して吸入された空気が充満している。
このように、ＩＧ８２がオフ状態に切り替えられたことがＥＣＵ３によって検出されてから、インテークマニホールド３１内の圧力が大気圧と等しくなるまでに、（ｔ１４−ｔ１１）の時間を要する。
【００３４】
しかしながら、時刻ｔ１３で大気圧とインテークマニホールド３１内の圧力との圧力差ΔＰがほとんどなくなるため、排気ガスがインテークマニホールド３１内に逆流してしまうことが抑制される。
以上のように、本実施の形態は、ＩＧ８２がオフ状態に切り替えられたことが検出されたことを条件として、スロットルバルブ３３を所定開度で所定時間だけ開弁することにより、インテークマニホールド３１内の気圧を大気圧に近づけやすくする。
【００３５】
したがって、本実施の形態は、インテークマニホールド３１内に排気ガスが逆流することが抑制され、ＩＳＣバルブが設けられていない車両においても、エンジン２を円滑に始動させることができる。
また、本実施の形態は、バルブオーバラップ状態にあるときにエンジン２が停止することが検出されたことを更に条件として、スロットルバルブ３３を所定開度で所定時間だけ開弁することにより、スロットルバルブ３３の不必要な開閉を省くことができる。
また、本実施の形態は、ＩＧ８２がオフ状態に切り替えられたことが検出されたことを条件として、エンジン２に対する燃料の供給を停止することにより、排気ガスの発生を早期に停止することができる。
【００３６】
また、本実施形態の他の態様としては、図５に示すように、ＥＣＵ３は、インジェクタ６０による燃料の噴射を停止し、点火プラグ６１による混合気の点火を停止してエンジン２を停止させたときに、吸気バルブ５０と排気バルブ５１とが共に開状態にあるバルブオーバラップ状態にあることを検出（判断）するようになっている。この場合、ＥＣＵ３は、停止状態判断部９５をも構成する。
【００３７】
ここで、ＥＣＵ３は、エンジンの停止指令（ＩＧ８２のオフ状態への切り替え）が入ったときに、クランク角センサ８０のパルス信号に基づいて角速度の減速度合いを算出して、エンジン２がオーバラップ状態となる所定のクランク角で停止するか否か推定し、この所定のクランク角で停止すると推定された場合にエンジン２がオーバラップ状態で停止すると判断するようになっている。
【００３８】
この他の態様でのＥＣＵ３は、バルブオーバラップ状態にあるときにエンジン２が停止することを検出（判断）したことを条件として、スロットルバルブ３３を所定開度で所定時間だけ開弁するようにスロットルバルブアクチュエータ３４を制御する。
【００３９】
具体的には、排気逆流防止動作において、ＥＣＵ３は、図６のフローチャートに示すように、エンジン２を停止したときに（ステップＳ１１）、バルブオーバラップ状態にあるときにエンジン２が停止すると判断した場合に（ステップＳ１２）、以降、上述実施形態と同様に、スロットルバルブ３３を所定開度で開弁して（ステップＳ１３）、所定時間が経過した後（ステップＳ１５）、スロットルバルブアクチュエータ３４の通電を切って（ステップＳ１７）、排気逆流防止動作を終了する。
一方、ステップＳ１２において、ＥＣＵ３は、バルブオーバラップ状態にあるときにエンジン２が停止しない（エンジンン２の停止時にオーバラップ状態にならない）と判断した場合には、そのままスロットルバルブアクチュエータ３４の通電を切って（ステップＳ１７）、排気逆流防止動作を終了する。
このように、この他の態様の場合にも、上述実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４０】
以上、本発明の実施の形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が特許請求の範囲に記載された請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００４１】
１  車両
２  エンジン
３０  吸気ポート
３３  スロットルバルブ
４０  排気ポート
５０  吸気バルブ
５１  排気バルブ
８２  イグニッションスイッチ（ＩＧ）
９０  燃料供給停止部
９２  スロットルバルブ制御部
９５  停止状態判断部
【図１】
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【図２】
2015034467.tif 000004
【図３】
2015034467.tif 000005
【図４】
2015034467.tif 000006
【図５】
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【図６】
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