(57)【要約】【課題】エンジンが過回転状態となっており、回転数を低下させる必要が生じたときに、機関の回転数を速やかに低下させることができるエンジンの制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】エンジンの制御装置は、可変バルブタイミング機構を備え、燃料を潤滑油として利用するエンジンにおける過回転を回避する制御を行う。制御装置は、エンジンの過回転が発生しているか否か判定する過回転判定手段、過回転判定手段がエンジンの過回転が発生していると判断したときに、可変バルブタイミング機構によって吸気弁の閉弁時期を遅角させる制御手段を備えている。また、可変バルブタイミング機構によって排気弁の開弁時期を進角させる制御手段を備えている。【選択図】図２
2008038710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変バルブタイミング機構を備え、燃料を潤滑油として利用するエンジンの制御装置であって、
エンジンの過回転が発生しているか否かを判定する過回転判定手段と、
当該過回転判定手段がエンジンの過回転が発生していると判断したときに、前記可変バルブタイミング機構によって吸気弁の閉弁時期を遅角させる制御手段と、
を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの制御装置において、
前記過回転判定手段がエンジンの過回転が発生していると判断したときに、前記可変バルブタイミング機構によって排気弁の開弁時期を進角させる制御手段を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のエンジンの制御装置において、
前記過回転判定手段がエンジンの過回転が発生していると判断したときに、燃料噴射を抑制する制御手段を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽油等の燃料を潤滑油として利用するエンジンの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料タンクとディーゼルエンジンとの間に気泡分離を行うリザーバを配設し、そのリザーバとエンジンとの間に潤滑系燃料循環回路と、燃焼系燃料循環回路とを構成した軽油潤滑式ディーゼルエンジンが開示されている（特許文献１）。このような軽油潤滑式ディーゼルエンジンでは、燃料となる軽油がエンジン各部の潤滑剤としても用いられ、エンジン各部を循環する。このため、潤滑専用のオイルは不要であり、オイル交換の手間も省くことができる。
【０００３】
図５は、特許文献１に記載された燃料潤滑式ディーゼルエンジン１００の主として燃料供給部分の概略構成を示した説明図である。燃料潤滑式ディーゼルエンジン１００は、燃料タンク１０１、リザーバタンク１０２、オイルパン１０３を備えている。燃料タンク１０１とリザーバタンク１０２とは、セジメンタ（油水分離器）１０４、供給ポンプ（送油ポンプ）１０５を備えた油路１０６により連通している。
【０００４】
燃料潤滑式ディーゼルエンジン１００は、潤滑剤の供給を必要とするエンジン各部１０７へ潤滑剤としての燃料を供給する潤滑系燃料循環回路１０８を有している。この潤滑系燃料供循環回路１０８には、冷却器１１２、フィルタ１０９、潤滑ポンプ１１０が配設されており、潤滑ポンプ１１０を駆動することにより燃料をリザーバタンク１０２から吸い上げてエンジン各部１０７へ供給している。エンジン各部１０７へ供給された後の燃料は、オイルパン１０３内へ流下し、スカベンジポンプ１１１により吸い上げられて再びリザーバタンク１０２へ戻されるようになっている。
【０００５】
また、燃料潤滑式ディーゼルエンジン１００は、筒内へ燃料を噴射する噴射系１１４へ燃料を供給する燃焼系燃料循環回路１１３を有している。この燃焼系燃料循環回路１１３には、前記潤滑系燃料循環回路１０８と共通の冷却器１１２、フィルタ１１５、噴射ポンプ１１６が配設されており、噴射ポンプ１１６を駆動することにより燃料をリザーバタンク１０２から吸い上げて噴射系１１４へ供給している。噴射系１１４に供給された燃料のうち、燃焼に供されなかった燃料は再びリザーバタンク１０２へ戻される。
【０００６】
ところで、ピストンが上下動するエンジンでは、ピストンが上下する際にクランクケース内にブローバイガスが充満する。このようなブローバイガスには潤滑油が混入することがある。エンジンはシリンダ（燃焼室）内に潤滑油が流入し、この潤滑油が燃焼すると、エンジンの回転数がそのときの必要回転数よりも上昇することがある。そして、エンジンの回転数が上昇して許容回転数を超えると、そのエンジンが破損するおそれがある。エンジンの過回転（オーバーラン）が発現した場合の対処として、燃料噴射の停止、スロットル弁の閉弁、ＥＧＲ弁の閉弁による筒内圧の減圧等が考えられる。ところが、筒内圧が減圧されるとその一方で、潤滑油が筒内に吸い出されることになりかねない。筒内に潤滑油が吸い出されるとその潤滑油が燃焼することともなり、過回転回避の効果が軽減されるおそれがある。特に前記特許文献１で開示した燃料潤滑式ディーゼルエンジン１００では燃料である軽油を潤滑油として利用していることから、通常の潤滑油よりも着火性が高く、エンジンの過回転につながり易い。
【０００７】
このような内燃機関の過回転（オーバーラン）が検出されたときのさらなる対策として、種々の提案がされている。例えば、特許文献２には、可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関において、内燃機関の過回転が発生しているか否か判定する過回転判定手段を備え、内燃機関の過回転が発生していると判定された場合には、可変バルブタイミング機構は、内燃機関の過回転が発生していない場合よりも排気弁の閉弁時期を進角させる内燃機関の制御装置が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】実開昭６０−１９４１１２号公報
【特許文献２】特開２００６−１５２９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記特許文献２に開示された内燃機関の制御装置によれば、過回転が発生しているときに可変バルブタイミング機構によって排気弁の閉弁時期を進角させるようにしているので、これにより、ポンプ損失が増大して機関回転数が速やかに低下する。すなわち、可変バルブタイミング機構により排気弁の閉弁時期が進角されると、排気行程におけるピストン上昇途中で排気弁が閉じられる。そうすると、シリンダ内には既燃ガスが閉じこめられるので、この既燃ガスをピストンが圧縮するためにピストンが仕事をすることとなり、その分ポンプ損失が大きくなる。
【００１０】
また、排気弁の閉弁時期が進角されると、既燃ガスが圧縮された状態で吸気弁が開かれるため、吸気通路に既燃ガスが逆流する。そして、この既燃ガスは、吸気行程においてシリンダ内に再度流入する。このように、吸気通路に一度流出した既燃ガスを再度シリンダ内に吸入することにより、ポンプ損失を大きくすることができる。
【００１１】
特許文献２に開示された内燃機関の制御装置は、このようにして増大したポンプ損失により、クランクシャフトを回転させるための力が減少するので、該内燃機関の回転数を低下させることができ、過回転の発生を抑制することができる。
【００１２】
本発明は、特許文献２に開示された内燃機関の制御装置と同様に、内燃機関の回転数を低下させる必要が生じたときに、内燃機関の回転数を速やかに低下させることができるものであるが、特許文献２に開示されたものとは異なる思想に基づいてエンジンの過回転に対処することができる技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かかる課題を達成するための、本発明のエンジンの制御装置は、可変バルブタイミング機構を備え、燃料を潤滑油として利用するエンジンの制御装置であって、エンジンの過回転が発生しているか否かを判定する過回転判定手段と、当該過回転判定手段がエンジンの過回転が発生していると判断したときに、前記可変バルブタイミング機構によって吸気弁の閉弁時期を遅角させる制御手段と、を備えることを特徴としている（請求項１）。
【００１４】
すなわち、吸気弁の閉弁時期を遅角させることによって、ピストンが圧縮行程に入っても、吸気弁は暫くの間、開弁した状態を維持する。そうすると、筒内の圧縮端圧が下げられ、ピストンが上昇しても筒内圧の上昇が緩慢となる。筒内圧の上昇が緩慢となれば筒内で圧縮される空気の温度が低下し着火しにくくなる。また、膨張行程ではさらに圧力が低下することとなり、エンジンの出力低下、過回転の回避対策とすることができる。ここで、失火状態となるまで筒内圧が下がるように吸気弁の閉弁時期を遅角するようにすれば、過回転回避の効果を向上させることができる。
【００１５】
このようなエンジンの制御装置では、前記過回転判定手段がエンジンの過回転が発生していると判断したときに、前記可変バルブタイミング機構によって排気弁の開弁時期を進角させる制御手段を備えた構成とすることができる（請求項２）。
【００１６】
このように、排気弁の開弁時期を進角させると、膨張行程途中で排気弁が開弁されるので、燃焼ガスがピストンを押し下げている途中で該燃焼ガスがシリンダ内から排出される。そのため、クランクシャフトを回転させるためのエネルギが排気の熱としてシリンダ外へ排出される。これにより、筒内圧の急激な低減、仕事量の抑制を図ることができ、クランクシャフトを回転させるための力が減少するので、内燃機関の回転数を低下させることができる。
【００１７】
以上のようなエンジンの制御装置では、前記過回転判定手段がエンジンの過回転が発生していると判断したときに、燃料噴射を抑制する制御手段を備えた構成とすることができる（請求項３）。吸気弁の閉弁時期を遅角や、排気弁の開弁時期の進角を行うと共に燃料噴射を抑制すれば、過回転を効果的に回避することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、可変バルブタイミング機構を用いて筒内圧を制御するようにしたので、燃焼効率の低減、仕事量の抑制を図ることができ、過回転を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例】
【００２０】
図１は、本実施例に係るエンジン１の概略構成を表す図である。本実施例に係るエンジン１は、燃料である軽油を潤滑油として利用する４気筒ディーゼルエンジンである。なお、本実施例においては、エンジン１を簡潔に表示するため、一部の構成要素の表示を省略している。
【００２１】
シリンダ２内の燃焼室には、シリンダヘッド１０に設けられた吸気ポート３を介して吸気管４が接続されている。シリンダ（燃焼室）２への吸気の流入は吸気弁５によって制御される。吸気弁５の開閉は、吸気側カム６の回転駆動によって制御される。また、シリンダヘッド１０に設けられた排気ポート７を介して、排気管８が接続されている。シリンダ２外への排気の排出は排気弁９によって制御される。排気弁９の開閉は排気側カム１１の回転駆動によって制御される。更に、シリンダ２の頂部には、燃料噴射弁１２が設けられている。そして、エンジン１のクランクシャフト１３にコンロッド１４を介して連結されたピストン１５が、シリンダ２内で往復運動を行う。
【００２２】
また、吸気管４の途中には、この吸気管４を流れる吸気の量を調整する吸気絞り弁（スロットル弁）１６が備えられている。
【００２３】
さらに、エンジン１には、このエンジン１を制御するための電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）９０が併設されている。このＥＣＵ９０は、ＣＰＵの他、各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、エンジン１の運転条件や運転者の要求に応じてエンジン１の運転状態等を制御するユニットである。このＥＣＵ９０は、後述する可変バルブタイミング機構によって吸気弁の閉弁時期を遅角させる本発明における制御手段、排気弁の開弁時期を進角させる本発明における制御手段、さらに、燃料噴射を抑制する本発明における制御手段の機能を果たすものである。また、ＥＣＵ９０は、エンジン１の過回転が発生しているか否か判定する本発明における過回転判定手段の機能も果たす。
【００２４】
ここで、アクセル開度センサ９１がＥＣＵ９０と電気的に接続されており、ＥＣＵ９０はアクセル開度に応じた信号を受け取り、この信号に応じてエンジン１に要求される機関負荷等を算出する。また、クランクポジションセンサ９２がＥＣＵ９０と電気的に接続されており、ＥＣＵ９０はエンジン１の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、エンジン１の機関回転速度や、該機関回転速度とギア比等からエンジン１が搭載されている車両の速度等を算出する。また、ＥＣＵ９０は燃料噴射弁１２と電気的に接続されており、燃料噴射弁１２における噴射タイミング、噴射量を制御する。
【００２５】
次に、エンジン１における吸気弁５および排気弁９の開閉動作およびこの開閉動作を行う開閉機構（可変バルブタイミング機構）について説明する。
【００２６】
エンジン１においては、吸気弁５の開閉動作は吸気側カム６によって行われる。この吸気側カム６は吸気側カムシャフト２２に取り付けられ、更に吸気側カムシャフト２２の端部には吸気側プーリ２４が設けられている。更に、吸気側カムシャフト２２と吸気側プーリ２４との相対的な回転位相を変更可能とする可変回転位相機構（以下、「吸気側ＶＶＴ」という）２３が設けられている。この吸気側ＶＶＴ２３は、ＥＣＵ９０からの指令に従って吸気側カムシャフト２２と吸気側プーリ２４との相対的な回転位相を制御する。
【００２７】
また、排気弁９の開閉動作は排気側カム１１によって行われる。この排気側カム１１は排気側カムシャフト２５に取り付けられ、更に排気側カムシャフト２５の端部には排気側プーリ２７が設けられている。更に、排気側カムシャフト２５と排気側プーリ２７との相対的な回転位相を変更可能とする可変回転位相機構（以下、「排気側ＶＶＴ」という）２６が設けられている。この排気側ＶＶＴ２６は、ＥＣＵ９０からの指令に従って排気側カムシャフト２５と排気側プーリ２７との相対的な回転位相を制御する。
【００２８】
そして、吸気側カムシャフト２２と排気側カムシャフト２５の回転駆動は、クランクシャフト１３の駆動力によって行われる。
【００２９】
このようにして、クランクシャフト１３の駆動力によって吸気側カムシャフト２２および排気側カムシャフト２５が回転駆動され、吸気側カム６および排気側カム１１によって、吸気弁５および排気弁９の開閉動作が行われる。
【００３０】
本実施例では、エンジン１の過回転が発生していると判定された場合に、吸気弁の閉弁時期を遅角させ、また、排気弁の開弁時期を進角させる。また、燃料噴射弁１２からの燃料噴射を停止する。
【００３１】
以上のように構成されるエンジン１における過回転回避の制御について説明する。図２は、過回転回避の制御を示したフロー図である。本処理は所定の時間毎に繰り返し実行される。
【００３２】
まず、ステップＳ０１では、ＥＣＵ９０は、エンジン１の過回転が発生しているか否か判定する。
【００３３】
例えば、吸気絞り弁１６が開弁していないのに機関回転数が上昇している場合、アクセルが踏まれていないのに機関回転数が上昇している場合、エンジン１の許容最高回転数から所定値だけ低い回転数が検出された場合、車速が０であるにもかかわらず機関回転数が上昇している場合において、エンジン１の過回転が発生していると判定することができる。
【００３４】
すなわち、吸気絞り弁１６が開弁していない場合やアクセルが踏まれていない場合には、予め定められたアイドル回転を維持するように燃料噴射弁１２から燃料が噴射される。しかし、その燃料に加えて潤滑油等が燃焼すると機関回転数が上昇する。したがって、このような場合には、エンジン１の過回転が発生していると判定することができる。
【００３５】
また、エンジン１には、破損を防止するために許容される最高回転数が定められているが、この許容最高回転数から所定値だけ低い回転数が検出された場合には、その後に許容最高回転数に達するおそれがある。本実施例においては、このような場合にも、過回転が発生していると判定する。ここで、この所定値は、吸気弁５の閉弁時期の遅角、排気弁９の開弁時期の進角によって機関回転数を低下させるまでに要する時間に基づいて設定される。
【００３６】
さらに、車速が０である場合には、エンジン１がアイドル回転を維持するように制御されるが、運転者が誤ってアクセルを踏んだ場合等では機関回転数が上昇する。このような場合には、過回転が発生していると判定する。
【００３７】
エンジン１は、燃料である軽油を潤滑油として用いているため、潤滑油がシリンダ（燃焼室）２側に入り込んだときに過回転となり易い。
【００３８】
ステップＳ０１でＹｅｓと判断されたときは、ＥＣＵ９０はステップＳ０２へ進む。ステップＳ０２では、ＥＣＵ９０は燃料噴射弁１２に対し、燃料噴射停止の指令を発する。これにより、過回転を緩和することができる。その後、ステップＳ０３へ進み、さらなる措置を採る。なお、ステップＳ０１でＮｏと判断されたときはリターンとなり、以後、過回転が生じることがないか否かを監視する。
【００３９】
ステップＳ０３では、ＥＣＵ９０は、吸気弁５の閉弁時期を遅角させると共に、排気弁９の開弁時期を進角させる。図３は、エンジン１のシリンダ容積と筒内圧の関係を示したいわゆるＰ−Ｖ線図である。図４は、図３に示したＰ−Ｖ線図を縦軸方向にのみ拡大して示したＰ−Ｖ線図である。すなわち、図４に示したＰ−Ｖ線図の横軸方向の縮尺は図３に示したＰ−Ｖ線図と同一である。
【００４０】
図３中、参照符号Ａ１は、過回転となっていないときの排気弁９の開弁時期を示している。このタイミングまで排気弁９を閉弁状態としておくと燃焼行程における爆発力をクランクシャフト１３へ伝えることができる。これに対し、ステップＳ０３における措置を採ることにより、排気弁９が開弁状態となる時期が図３中、参照符号Ａ２で示したタイミングに変更させられる。これにより、シリンダ２内の圧力、すなわち筒内圧が図中破線で示したように急激に低下する。この結果、燃焼による仕事量を抑制し、過回転を回避することができる。
【００４１】
また、これと共に、図４に示したように吸気弁５の閉弁時期を、参照番号Ｂ１を付して示したタイミングから、参照番号Ｂ２を付して示したタイミングに変更する。これにより、図４中、破線で示したように筒内の圧縮端圧が下げられ、ピストンが上昇しても筒内圧の上昇が緩慢となる。筒内圧の上昇が緩慢となれば筒内で圧縮される空気の温度が低下し着火しにくくなる。また、膨張行程ではさらに圧力が低下することとなり、エンジンの出力低下、過回転の回避対策とすることができる。
【００４２】
以上のように燃料噴射の停止制御、吸気弁５の閉弁時期遅角制御、排気弁９の開弁時期進角制御を行うことにより、過回転を回避することができる。
【００４３】
なお、図２に示したフロー図に基づく制御はエンジン１が稼働している間、継続して行われるが、ステップＳ０１における判断で過回転状態となっていないと判断された場合、すなわち、過回転状態が解消された場合は、ＥＣＵ９０は吸気弁５、排気弁の開閉のタイミングを通常のタイミングへ戻す。
【００４４】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のエンジンの制御装置を搭載したエンジンの概略構成を示す概略構成図である。
【図２】実施例のエンジンの制御装置による制御の一例を示したフロー図である。
【図３】実施例のエンジンにおけるＰ−Ｖ線図である。
【図４】図３に示したＰ−Ｖ線図の一部を縦軸方向にのみ拡大して示したＰ−Ｖ線図である。
【図５】従来の燃料潤滑式ディーゼルエンジンの主として燃料供給部分の概略構成を示した説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  エンジン
２  シリンダ
３  吸気ポート
４  吸気管
５  吸気弁
６  吸気側カム
７  排気ポート
８  排気管
９  排気弁
１０  シリンダヘッド
１１  排気側カム
１２  燃料噴射弁
１３  クランクシャフト
１４  コンロッド
１５  ピストン
１６  吸気絞り弁
２２  吸気側カムシャフト
２３  吸気側ＶＶＴ
２４  吸気側プーリ
２５  排気側カムシャフト
２６  排気側ＶＶＴ
２７  排気側プーリ
９０  ＥＣＵ
９１  アクセル開度センサ
９２  クランクポジションセンサ
【図１】
2008038710.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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