(57)【要約】【課題】エンジン始動時に燃料がクランクケース内へ漏出することを防止すること。【解決手段】吸気通路に配設された電動過給機を備え、電動スタータにより始動されるエンジンの過給装置において、前記電動スタータの作動終了後に前記電動過給機を作動させ、当該電動過給機による加圧吸気を前記エンジンのクランクケース内に供給する加圧吸気供給手段を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に配設された電動過給機を備え、電動スタータにより始動されるエンジンの過給装置において、
前記電動スタータの作動終了後に前記電動過給機を作動させ、当該電動過給機による加圧吸気を前記エンジンのクランクケース内に供給する加圧吸気供給手段を備えたことを特徴とするエンジンの過給装置。
【請求項２】
前記加圧吸気供給手段は、前記電動スタータの作動終了後、前記エンジンが所定温度に達するまでの間、前記当該電動過給機による加圧吸気を前記エンジンのクランクケース内に供給することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの過給装置。
【請求項３】
前記加圧吸気は前記エンジンのクランクシャフトのオイルシール耐圧以下の圧力に設定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過給装置。
【請求項４】
更に、
前記吸気通路を分岐して設けられ、前記電動過給機をバイパスするバイパス通路と、
前記バイパス通路に配設されたバイパス通路制御弁と、
前記バイパス通路制御弁を制御する制御手段と、
前記バイパス通路よりも下流側において前記吸気通路に配設されたスロットル弁と、を備え、
前記加圧吸気供給手段は、
前記スロットル弁よりも上流側であって、前記バイパス通路よりも下流側において前記吸気通路から分岐し、前記クランクケースに接続された、前記加圧吸気の供給通路を備え、
前記制御手段は、
前記加圧吸供給手段が、前記加圧吸気を前記クランクケース内に供給する際、前記電動過給機がサージングを生じないように前記バイパス通路制御弁を制御することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの過給装置。
【請求項５】
更に、
前記供給通路に配設され、前記クランクケースから前記吸気通路への気体の流れを抑制する抑制手段を設けたことを特徴とする請求項４に記載のエンジンの過給装置。
【請求項６】
更に、
前記電動過給機よりも下流側において前記吸気通路に配設されたコンプレッサ及び排気通路に配設されたタービンを備えた排気ターボ過給機を備え、
前記加圧吸気供給手段は、
前記コンプレッサよりも下流側において前記吸気通路から分岐し、前記クランクケースに接続された、前記加圧吸気の供給通路を備えたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの過給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの過給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの出力特性を向上する方法としては過給機を設けて吸気ポートを過給する方法が挙げられる。このような過給機としては、排気ターボ過給機が挙げられるが、エンジン低回転時では過給圧が十分に得られない。そこで、例えば、特許文献１に記載のように、過給機を電動式としてエンジン低回転時でも十分な過給圧を得られるようにすることが提案されている。また、吸気ポートの過給技術とは異なるが、特許文献２にはエンジン再始動時にクランクケース内を加圧して燃焼室内に空気を送り込み、スタータを作動すること無くエンジンを再始動する技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２５１２４０号公報
【特許文献２】特開２００６−５７５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、エンジンの始動時には未燃焼の燃料が燃焼室内に存在し易く、クランキングによるピストンの上下動によって、シリンダの内壁表面にこれが付着し易い。特に、エンジン冷間時ではその始動時に燃料が増量されることからシリンダの内壁表面に燃料が付着し易い。そして、混合気が発火し、燃焼室内が高圧になると、シリンダ内壁表面に付着した燃料がクランクケース内へ漏出する場合がある。クランクケース内へ燃料が流れ落ちることは、燃費低減を招く他、エンジンオイルの希釈化を招くことにもなる。
【０００５】
従って、本発明の目的は、エンジン始動時に燃料がクランクケース内へ漏出することを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、吸気通路に配設された電動過給機を備え、電動スタータにより始動されるエンジンの過給装置において、前記電動スタータの作動終了後に前記電動過給機を作動させ、当該電動過給機による加圧吸気を前記エンジンのクランクケース内に供給する加圧吸気供給手段を備えたことを特徴とするエンジンの過給装置が提供される。
【０００７】
この構成によれば、エンジン始動時において、前記加圧吸気供給手段によりクランクケース内が加圧されるので、クランクケース内へ漏出しようとする燃料を燃焼室へ押し戻すことができる。よって、エンジン始動時に燃料がクランクケース内へ漏出することを防止することができる。また、吸気ポートの過給とクランクケースの加圧とを前記電動過給機により併用でき、部品点数の削減を図れる。更に、前記電動過給機を前記電動スタータの作動終了後に作動させることで、両者を同時に作動させる場合に比べてバッテリの電力消費を低減できる。
【０００８】
本発明においては、前記加圧吸気供給手段は、前記電動スタータの作動終了後、前記エンジンが所定温度に達するまでの間、前記当該電動過給機による加圧吸気を前記エンジンのクランクケース内に供給する構成を採用することができる。
【０００９】
一般にエンジンの暖機運転中は燃料が増量され、シリンダの内壁表面への燃料の付着が多くなる。また、エンジン冷間時は始動性が悪いため、シリンダの内壁表面への燃料の付着が多くなる。上記構成によれば、エンジンが所定温度に達するまでの間、クランクケース内が加圧されるので、上記のいずれの場合にも燃料がクランクケース内へ漏出することを防止することができる。
【００１０】
また、本発明においては、前記加圧吸気は前記エンジンのクランクシャフトのオイルシール耐圧以下の圧力に設定されている構成を採用することができる。
【００１１】
この構成によれば、クランクシャフトのシール性を損なうことなく、クランクケース内を加圧して燃料がクランクケース内へ漏出することを防止することができる。
【００１２】
また、本発明においては、更に、前記吸気通路を分岐して設けられ、前記電動過給機をバイパスするバイパス通路と、前記バイパス通路に配設されたバイパス通路制御弁と、前記バイパス通路制御弁を制御する制御手段と、前記バイパス通路よりも下流側において前記吸気通路に配設されたスロットル弁と、を備え、前記加圧吸気供給手段は、前記スロットル弁よりも上流側であって、前記バイパス通路よりも下流側において前記吸気通路から分岐し、前記クランクケースに接続された、前記加圧吸気の供給通路を備え、前記制御手段は、前記加圧吸供給手段が、前記加圧吸気を前記クランクケース内に供給する際、前記電動過給機がサージングを生じないように前記バイパス通路制御弁を制御する構成を採用することができる。
【００１３】
この構成によれば、エンジン始動時にクランクケース内を加圧するに際し、前記電動過給機がサージングを発生することを防止することができる。
【００１４】
また、本発明においては、更に、前記供給通路に配設され、前記クランクケースから前記吸気通路への気体の流れを抑制する抑制手段を設けた構成を採用することができる。
【００１５】
この構成によれば、クランクケース内の気体が前記吸気通路へ逆流することを防止できる。
【００１６】
また、本発明においては、更に、前記電動過給機よりも下流側において前記吸気通路に配設されたコンプレッサ及び排気通路に配設されたタービンを備えた排気ターボ過給機を備え、前記加圧吸気供給手段は、前記コンプレッサよりも下流側において前記吸気通路から分岐し、前記クランクケースに接続された、前記加圧吸気の供給通路を備えた構成を採用することができる。
【００１７】
この構成によれば、前記供給通路へ吸気が流れることによる前記吸気通路内の過給圧の減少が前記コンプレッサ周辺には及ばず、前記排気ターボ過給機の潤滑油が前記コンプレッサから前記吸気通路へ漏出することが防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上述べた通り、本発明によれば、エンジン始動時に燃料がクランクケース内へ漏出することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明の一実施形態に係る過給装置を備えたガソリンエンジンシステム１のブロック図である。本実施形態ではガソリンエンジンを用いたシステムに本発明を適用した例を例示するが、本発明はディーゼルエンジンを用いたシステムにも適用可能である。また、本書において通路の上流側、下流側という場合は、その通路を流れる流体の流れの方向に従う。
【００２０】
ガソリンエンジンシステム１は、ガソリンエンジン１０と吸気通路２０と排気通路３０と電動過給機５０と排気ターボ過給機６０とを備える。電動過給機５０は吸気通路２０に配設されたコンプレッサ（コンプレッサホイール）５０ｂとコンプレッサ５０ｂを回転駆動する電動モータ５０ａとから構成されている。排気ターボ過給機６０は吸気通路２０に配設されたコンプレッサ（コンプレッサホイール）６１と排気通路３０に配設されたタービン（タービンホイール）６２とを同軸に固定して構成されている。
【００２１】
ガソリンエンジン１０は例えば直列４気筒のエンジンであり、シリンダヘッド１１とシリンダブロック１２とクランクケース１３とを備える。シリンダヘッド１１は燃焼室１１ａと、燃焼室１１ａ内の混合気に着火する点火ユニット１６と、燃焼室１１ａに連通した吸気ポート１４及び排気ポート１５と、を備える。
【００２２】
シリンダヘッド１１はまた、吸気ポート１４へ燃料を噴射する電子制御式の燃料噴射弁１４ｂを備える。燃料噴射弁１４ｂから噴射された燃料は吸気ポート１４に供給される吸気と混合して混合気が形成される。
【００２３】
吸気ポート１４は吸気通路２０に、排気ポート１５は排気通路３０にそれぞれ連通している。また、吸気ポート１４はシリンダヘッド１１に設けられた吸気バルブ１４ａにより開閉され、排気ポート１５はシリンダヘッド１１に設けられた排気バルブ１５ａにより開閉される。
【００２４】
シリンダブロック１２の内部（シリンダ）にはピストン１２ａが上下に摺動可能に収容されている。クランクケース１３内にはピストン１２ａの上下運動を回転運動に変換するクランクシャフト１３ａが配設されている。クランクケース１３とクランクシャフト１３ａとは、公知の手法に従い、不図示のオイルシールにてシールされる。ガソリンエンジン１０の始動時には図１において不図示の電動スタータ（図２の電動スタータ２０５）によりクランクシャフト１３ａが回転駆動（クランキング）される。
【００２５】
吸気通路２０には、その上流側からエアフィルタ２１、エアフローメータ（吸気量センサ）２２、電動過給機５０のコンプレッサ５０ｂ、排気ターボ過給機６０のコンプレッサ６１、インタークーラ２３、電子制御式のスロットル弁２４、サージタンク２５、サージタンク２５と各気筒の吸気ポート１４とを接続する各気筒毎に独立した吸気管２７が設けられている。また、サージタンク２５には、サージタンク２５内の吸気圧力を検出する吸気圧力センサ２６が配設されている。なお、図１において吸気通路２０に示した矢印は吸気の流れの方向を示す。
【００２６】
吸気通路２０には、その途中を分岐して設けられ、電動過給機５０をバイパスするバイパス通路２０ａが配設されている。バイパス通路２０ａは電動過給機５０の上流側及び下流側において吸気通路２０と接続されており、バイパス通路２０ａの下流側には上述した排気ターボ過給機６０のコンプレッサ６１、インタークーラ２３、電子制御式のスロットル弁２４、サージタンク２５、吸気圧力センサ２６、及び、吸気管２７が位置している。
【００２７】
バイパス通路２０ａには開度調整が可能な電子制御式のバイパス通路制御弁７０が配設されている。バイパス通路制御弁７０は、基本的には電動過給機５０の作動時には閉弁される一方、停止時には開弁され、実線矢印で示した方向に吸気が流れる。但し、作動中の電動過給機５０がサージングを生じた場合には、例えば、半開で開弁されて破線矢印で示した方向に吸気を逃がしてサージングを解消する。
【００２８】
吸気通路２０には、また、スロットル弁２４よりも上流側であって、バイパス通路２０ａ及び排気ターボ過給機６０のコンプレッサ６１よりも下流側において吸気通路２０から分岐し、クランクケース１３に接続された、供給通路４０が配設されている。本実施形態では供給通路４０を介して、電動過給機５０からの加圧吸気をクランクケース１３内に供給することで、クランクケース１３内を過給することが可能である。
【００２９】
本実施形態では後述するようにガソリンエンジン１０の始動時において、不図示の電動スタータの作動終了後に電動過給機５０を作動させ、電動過給機５０による加圧吸気をクランクケース１３内に供給する。これにより、ガソリンエンジン１０の始動時にシリンダブロック１２のシリンダ内壁に付着した燃料がクランクケース１３内に漏出することを防止する。図４（ｂ）はシリンダブロック１２のシリンダ内壁に付着した燃料Ｆを示す模式図である。
【００３０】
ガソリンエンジン１０の始動時には未燃焼の燃料が生じ、図４（ｂ）に示すようにシリンダ内壁に燃料Ｆが付着する。燃焼室１１ａ内で混合気が発火し、燃焼室１１ａ内が高圧になると、シリンダ内壁表面に付着した燃料Ｆがクランクケース１３内へ漏出する場合がある。そこで、本実施形態のようにクランクケース１３内を過給して、その内部圧力を高めることでクランクケース１３内へ漏出しようとする燃料Ｆを燃焼室１１ａ内へ押し戻すことができる。
【００３１】
図１に戻り、供給通路４０には、電子制御式の切換弁４１と、クランクケース１３から吸気通路２０への気体の流れを抑制する逆止弁４２と、が配設されている。切換弁４１は供給通路４０と吸気通路２０とを連通する場合に開弁され、両者を遮断する場合に閉弁される。逆止弁４２は切換弁４１の開弁時にクランクケース１３内の気体が吸気通路２０へ逆流することを防止するために配設されている。
【００３２】
排気通路３０には排気ターボ過給機６０のタービン６２が配設されている。図１において排気通路３０に示した矢印は排気の流れの方向を示す。
【００３３】
次に、図２はガソリンエンジンシステム１の制御系のブロック図である。ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）２００は、例えば、ＣＰＵと、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶手段と、インターフェースと、から構成される。ＣＰＵはＥＥＰＲＯＭ等に記憶された制御プログラムを実行する。制御プログラムには後述する電動過給制御のプログラムも含まれる。
【００３４】
ＥＣＵ２００には回転数センサ２０１、アクセル開度センサ２０２、上述したエアフローメータ２２、水温センサ２０３、上述した吸気圧力センサ２６及びＩＧ・ＳＷ（イグニッションスイッチ）２０４が接続されている。回転数センサ２０１は例えばクランクシャフト１３ａの回転数を検出するセンサであり、ガソリンエンジン１０の回転数を検出するために用いられる。
【００３５】
アクセル開度センサ２０２はドライバによるアクセル操作の開度を検出する。エアフローメータ２２は吸気（新気）量を検出する。水温センサ２０３はガソリンエンジン１０を冷却する冷却水の温度を検出するセンサであり、本実施形態では水温センサ２０３の検出温度をガソリンエンジン１０の温度とみなして制御を行ない、水温センサ２０３はガソリンエンジン１０の温度検出手段として機能する。
【００３６】
吸気圧力センサ２６は上記の通りサージタンク２５内の吸気圧力を検出するセンサである。ＩＧ・ＳＷ２０４はドライバによるガソリンエンジン１０の始動操作を検出する。
【００３７】
ＥＣＵ２００はこれらのセンサの検出結果に基づき、スロットル弁２４、燃料噴射弁１４ｂ、点火ユニット１６、電動過給機５０の電動モータ５０ａ、バイパス通路制御弁７０、切換弁４１、電動スタータ２０５の制御を行なう。なお、ＥＣＵ２００は、ＩＧ・ＳＷ２０４がＯＮの間、電動スタータ２０５を作動させてクランクシャフト１３ａのクランキングを行なう。
【００３８】
次に、電動過給機５０を用いたＥＣＵ２００による電動過給制御の例について説明する。図３はＥＣＵ２００が実行する電動過給制御のフローチャートである。ＥＣＵ２００は同図の処理を繰り返し実行する。Ｓ１では各センサの検出結果を取得する。
【００３９】
Ｓ２ではＳ１で取得したセンサの検出結果に基づき、電動スタータ２０５が作動中か（ＩＧ・ＳＷ２０４がＯＮ中か）を判定する。該当する場合は該当する場合はＳ３へ進み、該当しない場合はＳ６へ進む。なお、Ｓ３へ進む場合は電動スタータ２０５によるクランクシャフト１３ａのクランキング途中の場合であり、Ｓ６へ進む場合はガソリンエンジン１０が始動して電動スタータ２０５の作動が終了した後の場合となる。
【００４０】
Ｓ３では電動過給機５０を停止する。Ｓ４では切換弁４１を閉弁する。これにより、供給通路４０は遮断されて吸気通路２０からクランクケース１３内には吸気が供給されない。Ｓ５ではバイパス通路制御弁７０を開弁する。これにより吸気はバイパス通路２０ａを通り、電動過給機５０をバイパスする。その後、１単位の処理が終了する。
【００４１】
Ｓ６では水温センサ２０３の検出結果に基づき、ガソリンエンジン１０の温度が閾値温度α以下であるか否かを判定する。該当する場合はＳ７へ進み、該当しない場合はＳ１２へ進む。閾値温度αはガソリンエンジン１０が冷間時か否かを判断するための基準であり、例えば、摂氏８０〜９０度程度に設定される。なお、本実施形態ではガソリンエンジン１０が冷間時の場合（水温センサ２０３の検出温度が閾値温度α以下の場合）には、燃料噴射弁１４ｂにより噴射される燃料を増量する制御（暖機増量制御）を行なう。
【００４２】
Ｓ７では電動過給機５０を作動し、Ｓ８では切換弁４１を開弁する。これにより、電動過給機５０による加圧吸気が吸気ポート１４のみならずクランクケース１３内へ供給され、クランクケース１３内が過給される。従って、ＥＣＵ２００、供給通路４０、切換弁４１は電動スタータ２０５の作動終了後に電動過給機５０を作動させ、電動過給機５０による加圧吸気をガソリンエンジン１０のクランクケース１３内に供給する加圧吸気供給手段として機能する。
【００４３】
この場合、電動過給機５０の過給圧がクランクシャフト１３ａのオイルシールの耐圧以下となるように電動モータ５０ａの出力が調整される。例えば、０．３ｂａｒ以下である。こうすることで、クランクシャフト１３ａのシール性を損なうことなく、クランクケース１３内を加圧して燃料がクランクケース１３内へ漏出することを防止することができる。
【００４４】
Ｓ９ではＳ１で取得した各センサの検出結果に基づき、電動過給機５０にサージングが生じているか否かを判定する。該当する場合はＳ１０へ進み、該当しない場合はＳ１１へ進む。
【００４５】
Ｓ１０ではバイパス通路制御弁７０の開度を、電動過給機５０がサージングを生じないように制御する（サージング防止制御）。例えば、バイパス通路制御弁７０は半開に設定される。サージングは、一般に、吸気量が少なく、かつ、電動過給機５０の前後での圧力差が高い場合（電動過給機５０よりも下流側が高圧の場合）に発生する。
【００４６】
バイパス通路制御弁７０を半開とすることで、図１で破線矢印で示したようにバイパス通路２０ａを吸気が還流し、電動過給機５０の前後での圧力差が小さくなり、サージングを解消できる。本実施形態では、クランクケース１３内を加圧するために、吸気量が少ない、ガソリンエンジン１０の始動時に電動過給機５０を作動させるため、サージングが発生する可能性があるが上記の制御によりサージングの発生が解消できる。
【００４７】
Ｓ１０の処理後、１単位の処理が終了する。Ｓ１１ではバイパス通路制御弁７０を閉弁する。その後、１単位の処理が終了する。
【００４８】
Ｓ１２ではガソリンエンジン１０の運転状態が電動過給領域か否かを判定する。該当する場合はＳ１３へ進み、該当しない場合はＳ１５へ進む。電動過給領域とは電動過給機５０を作動して過給を行なう運転状態であり、図４（ａ）に示すように、排気ターボ過給機６０の過給圧が低い低回転時であって、高要求トルク（アクセル開度：大）時である。
【００４９】
Ｓ１３では電動過給機５０を作動し、Ｓ１４では切換弁４１を閉弁する。これにより、電動過給機５０により吸気ポート１４のみが過給され、クランクケース１３内は過給されない。ガソリンエンジン１０が温間時にあるときは、再始動の場合であっても、未燃焼の燃料が少なく、シリンダ内壁に燃料が付着することがほとんどないため、クランクケース１３内を過給しないようにしたものである。Ｓ１４の処理の後は上述したＳ９以下の処理が実行される。
【００５０】
Ｓ１５では電動過給機５０を停止し、Ｓ１６では切換弁４１を閉弁する。更に、Ｓ１７ではバイパス通路制御弁７０を開弁する。これにより吸気はバイパス通路２０ａを通過して吸気ポート１４へ供給され、また、クランクケース１３内には供給されない。その後、１単位の処理が終了する。
【００５１】
このように本実施形態によれば、ガソリンエンジン１０の始動時において、クランクケース１３内が加圧されるので、クランクケース１３内へ漏出しようとする燃料を燃焼室１１ａへ押し戻すことができる。よって、ガソリンエンジン１０の始動時に燃料がクランクケース１３内へ漏出することを防止することができる。
【００５２】
また、吸気ポート１４の過給とクランクケース１３の加圧とを電動過給機５０により併用でき、部品点数の削減を図れる。更に、電動過給機５０を電動スタータ２０５の作動終了後に作動させることで、両者を同時に作動させる場合に比べてバッテリの電力消費を低減できる。
【００５３】
また、本実施形態においては、Ｓ６の判定処理により、ガソリンエンジン１０の温度が所定の温度（閾値温度α）に達するまでの間、電動過給機５０による加圧吸気をクランクケース１３内に供給している。ガソリンエンジン１０の暖機運転中は燃料が増量され、シリンダの内壁表面への燃料の付着が多くなり、また、ガソリンエンジン１０の冷間時は始動性が悪いため、シリンダの内壁表面への燃料の付着が多くなるところ、この構成によれば、ガソリンエンジン１０が閾値温度αに達するまでの間、クランクケース１３内が加圧されるので、上記のいずれの場合にも燃料がクランクケース１３内へ漏出することを防止することができる。
【００５４】
また、本実施形態では、排気ターボ過給機６０のコンプレッサ６１よりも上流に電動過給機５０が配設され、また、コンプレッサ６１の下流において供給通路４０が吸気通路２０に接続されている。吸気通路２０と供給通路４０との分岐点においては供給通路４０へ吸気の一部が流れるために、分岐点よりも下流側では電動過給機５０による吸気通路２０内の過給圧が若干下がることになるが、コンプレッサ６１は分岐点よりも上流側に位置しているため、その影響を受けない。このため、コンプレッサ６１の周辺はより高圧に維持され、排気ターボ過給機６０の軸部を潤滑する潤滑油がコンプレッサ６１から吸気通路２０へ漏出することが防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態に係る過給装置を備えたガソリンエンジンシステム１のブロック図である。
【図２】ガソリンエンジンシステム１の制御系のブロック図である。
【図３】電動過給制御の例を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）は電動過給領域の説明図、（ｂ）はシリンダブロック１２のシリンダ内壁に付着した燃料Ｆを示す模式図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０  エンジン
１３  クランクケース
２０  吸気通路
２０ａ  バイパス通路
３０  排気通路
４０  供給通路
５０  電動過給機
７０  バイパス通路制御弁
２０５  電動スタータ
【図１】
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【図２】
2008064059.tif 000004
【図３】
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【図４】
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