(57)【要約】【目的】本発明は、エンジン回転数を必要以上に上昇させることなく、低温始動時における触媒の早期昇温化と排気ガス中の有害成分の低減とを可能とすることを目的としている。【構成】このため、過給機と、過給機の上流側と下流側とをバイパスする過給機バイパス通路と、過給機バイパス通路の開閉可能な開閉弁とを備えた過給機エンジンの吸気制御装置において、エンジン水温の検出可能なエンジン水温検出手段を設け、エンジン水温検出手段により検出した始動時のエンジン水温が、設定された水温以下の時には開閉弁を開放制御し、その後条件に応じて閉鎖制御する制御手段を設けている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機と、この過給機の上流側と下流側とをバイパスする過給機バイパス通路と、過給機バイパス通路の開閉可能な開閉弁とを備えた過給機エンジンの吸気制御装置において、エンジン水温の検出可能なエンジン水温検出手段を設け、このエンジン水温検出手段により検出した始動時のエンジン水温が、設定された水温以下の時には開閉弁を開放制御する制御手段を設けたことを特徴とする過給機エンジンの吸気制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、少なくとも、始動後のエンジン回転数が設定されたエンジン回転数より低くなったときには、開閉弁を閉鎖制御することを特徴とする請求項１に記載の過給機エンジンの吸気制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、少なくとも、走行レンジを選択されたときには、開閉弁を予め決められたマップにより開閉制御することを特徴とする請求項１に記載の過給機エンジンの吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は過給機エンジンの吸気制御装置に係り、特にエンジン回転数を必要以上に上昇させることなく、低温始動時における触媒の早期昇温化と排気ガス中の有害成分の低減とを可能とする過給機エンジンの吸気制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両においては、エンジンに吸入空気を導く吸気通路途中に、エンジンへの吸入空気を加圧して過給圧としての給気を生成する過給機（スーパーチャージャ）とこの過給機よりも下流側で給気温度を低下するインタークーラとを設け、前記過給機を迂回する過給機バイパス通路を設け、この過給機バイパス通路を開放・閉鎖可能な開閉弁を設けた過給機付エンジンの吸気制御装置を備えているものがある。インタークーラは、通常、エンジンの全負荷の給気温度を低下するものである。
【０００３】
過給機エンジンの吸気制御装置としては、特開１９９５−２６９７０号公報に開示されるものがある。この公報に開示される過給機付エンジンの制御装置は、エンジンに駆動連結される変速機がニュートラル位置にあり、かつエンジンが始動時にあるとき、エンジンが自励回転状態となった後に目標アイドル回転数に達していないときには、過給機上下流側の吸気通路同士を接続するバイパス通路をエアバイパス弁で閉じて過給機による吸気の過給状態にし、エンジンが自励回転状態の後に目標アイドル回転数に達すると、エアバイパス弁を開くように制御し、気筒内での膨張比と有効圧縮比との比が１よりも大きくなるように吸気弁が遅閉じとされた機械式過給機付エンジンに対し、その始動時に吸気充填量を増大させて気筒内圧力を大に確保し、エンジンの始動性を向上させている。
【０００４】
また、特開平９−３２４６３８号公報に開示されるものがある。この公報に開示される機械式過給機付エンジンの吸気制御装置は、吸気通路に設けられた機械式過給機から吐出されたエアを機械式過給機の上流側にバイパスさせる過給機バイパス通路と、この過給機バイパス通路を開閉して吸気の過給圧を制御するエアバイパス弁と、機械式過給機に導入されるエア量を調節するアイドル制御弁等のエア量調節手段とを設け、エンジンの始動時に、エアバイパス弁を閉止するとともに、エア量調節手段によって調節されるエア量を最小量と最大量との間の中間領域に設定した状態で機械式過給機を駆動し、かつエンジンが自励回転状態となった時点以降に、エアバイパス弁を開放するように構成し、冷間時等におけるエンジンの始動性を効果的に向上させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、過給機エンジンの吸気制御装置において、コールドスタートエミッションを改善するためには、ファーストアイドル中のエミッションの低減と触媒の早期昇温とが大変に重要である。
【０００６】
従来においては、始動後のファーストアイドル中に、以下のことを実施していた。
（１）エンジン回転数の高回転化
（２）点火時期の遅角制御
（３）空燃比のリーン化制御（＝早期ストイキ化）
【０００７】
しかし、上述の（２）及び（３）のものは、安定燃焼範囲内で行わなければならず、実施の際に限界があるという不都合がある。
【０００８】
また、低温始動後は、早期暖房化のためにも、ファーストアイドル回転数を上げているが、高回転化は以下の理由で限界があるという不都合がある。
（１）騒音、振動が大きくなる。
（２）Ｄレンジへのシフト時の飛び出し感が大きくなり、運転者に不快感を与えてしまう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、過給機と、この過給機の上流側と下流側とをバイパスする過給機バイパス通路と、過給機バイパス通路の開閉可能な開閉弁とを備えた過給機エンジンの吸気制御装置において、エンジン水温の検出可能なエンジン水温検出手段を設け、このエンジン水温検出手段により検出した始動時のエンジン水温が、設定された水温以下の時には開閉弁を開放制御する制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
上述の如く発明したことにより、エンジン水温検出手段により検出した始動時のエンジン水温が、設定された水温以下の時には、制御手段によって、エンジン回転数を必要以上に上昇させることなく、低温始動時における触媒の早期昇温化と、排気ガス中の有害成分の低減とを可能としている。
【００１１】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【００１２】
図１〜図５はこの発明の実施例を示すものである。図２において、２は車両（図示せず）に搭載されるエンジン、４はエンジン本体、６はエンジン本体４の吸気側に接続された吸気マニホルド、８はエンジン本体４の排気側に接続された排気マニホルドである。この排気マニホルド８には、触媒１０とマフラ１２とを備えて排気通路１４を形成した排気管１６が接続して設けられている。
【００１３】
前記吸気マニホルド６には、上流側のエアクリーナ１８に連通する吸気通路２０を形成した吸気管２２が接続して設けられている。この吸気通路２０には、エアクリーナ１８側から順次に、スロットルバルブ２４を備えたスロットルボディ２６と、エンジン２への吸入空気を加圧して過給圧としての給気を生成する過給機（スーパーチャージャ：Ｓ／Ｃ）２８と、この過給機２８の下流側でエンジン２の全負荷の給気温度を低下するインタークーラ（Ｉ／Ｃ）３０とが設けられている。
【００１４】
また、前記吸気通路２０には、過給機２８の上流側と下流側とをバイパス、つまり過給機２８を迂回する過給機バイパス通路３２が連通して設けられている。この過給機バイパス通路３２には、該過給機バイパス通路３２を開放・閉鎖可能な開閉弁（「エア・バイパス・バルブ」、「ＡＢＶ」ともいう）３４が設けられている。
【００１５】
更に、前記エンジン２を制御する制御手段（コントローラ）３６の入力側には、図３に示す如く、エンジン水温の検出可能な水温センサからなるエンジン水温検出手段３８と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ４０と、インヒビタスイッチ４２と、アイドルスイッチ４４等が接続されるとともに、出力側に前記開閉弁３４が接続され、制御手段３６でエンジン負荷量に応じて開閉弁３４が開閉制御される。
【００１６】
つまり、前記過給機２８付きのエンジン２においては、通常、過給域以外では燃費向上のために、開閉弁３４を開放している。「エア・バイバス」とは、過給機２８の前後に設けたバイパスのことであり、開閉弁３４を開放すると、過給機２８前後の圧力が等しくなり、過給仕事がなくなるものである。
【００１７】
そしてこのとき、前記制御手段３６には、エンジン水温検出手段３８により検出した始動時のエンジン水温が、設定された水温以下の時には開閉弁３４を開放制御する機能を付加して設ける。
【００１８】
詳述すれば、エンジン水温検出手段３８により始動時のエンジン水温を検出し、このエンジン水温と予め設定された水温ＷＴＡＢＶＯＮ（度）とを比較し、検出したエンジン水温が予め設定された水温ＷＴＡＢＶＯＮ（度）以下、つまり
検出したエンジン水温≦予め設定された水温ＷＴＡＢＶＯＮ（度）
の時に、前記制御手段３６は、例えば目標ＡＢＶマップに従って開閉弁３４を開放制御するものである。
【００１９】
また、前記制御手段３６は、少なくとも、エンジン回転数センサ４０によって検出した始動後のエンジン回転数ＮＥが、予め設定されたエンジン回転数ＮＥＡＢＶＳＴＡＲＴ（ｒｐｍ）よりも低く、つまり
ＮＥ＜ＮＥＡＢＶＳＴＡＲＴ（ｒｐｍ）
となったときには、前記開閉弁３４を閉鎖制御する機能をも有する。
【００２０】
そして、前記制御手段３６は、以下のいずれか１つの条件が成立した際には、本制御を終了させ、目標ＡＢＶマップに従った制御を行うこととなる。
（１）Ｄレンジにシフトされた（走行レンジ選択スイッチ（「走行レンジ選択ＳＷ」とも記載する）４２がＯＮ）。
（２）アイドルスイッチ４４がＯＮ→ＯＦＦ
（３）エンジン水温＞ＷＴＡＢＶＯＦＦ（度）
【００２１】
次に、図１のファーストアイドルＡＢＶ制御用のフローチャートに沿って作用を説明する。
【００２２】
イグニションスイッチがＯＦＦ状態からＯＮ状態に移行してファーストアイドルＡＢＶ制御用プログラムがスタート（１０２）すると、前記エンジン水温検出手段３８によって始動時のエンジン水温を検出し、このエンジン水温が予め設定された水温ＷＴＡＢＶＯＮ（度）以下であるか否かの判断（１０４）を行う。
【００２３】
そして、この判断（１０４）がＮＯの場合には、エンド（１２４）に移行し、判断（１０４）がＹＥＳ、つまり
検出したエンジン水温≦予め設定された水温ＷＴＡＢＶＯＮ（度）
の場合には、図２の目標ＡＢＶマップに従って開閉弁３４を開放制御（１０６）し、完爆判定したか否かの判断（１０８）に移行する。
【００２４】
また、完爆判定したか否かの判断（１０８）がＮＯの場合には、目標ＡＢＶマップに従った開閉弁３４の開放制御の処理（１０６）に戻り、完爆判定したか否かの判断（１０８）がＹＥＳの場合には、所定の時間ＤＥＬＡＹＡＢＶが経過したか否かの判断（１１０）に移行し、この判断（１１０）がＮＯの場合には、判断（１１０）がＹＥＳとなるまで繰り返し判断（１１０）を行い、判断（１１０）がＹＥＳとなった場合には、エンジン回転数センサ４０によって検出した始動後のエンジン回転数ＮＥが、予め設定されたエンジン回転数ＮＥＡＢＶＳＴＡＲＴ（ｒｐｍ）よりも低い、つまり
ＮＥ＜ＮＥＡＢＶＳＴＡＲＴ（ｒｐｍ）
であるか否かの判断（１１２）に移行する。
【００２５】
上述の始動後のエンジン回転数ＮＥが、予め設定されたエンジン回転数ＮＥＡＢＶＳＴＡＲＴ（ｒｐｍ）よりも低い、つまり
ＮＥ＜ＮＥＡＢＶＳＴＡＲＴ（ｒｐｍ）
であるか否かの判断（１１２）において、判断（１１２）がＮＯ、つまり
ＮＥ≧ＮＥＡＢＶＳＴＡＲＴ（ｒｐｍ）
の場合には、判断（１１２）がＹＥＳとなるまで繰り返し判断（１１２）を行い、判断（１１２）がＹＥＳ、つまり
ＮＥ＜ＮＥＡＢＶＳＴＡＲＴ（ｒｐｍ）
となった場合には、前記開閉弁３４を強制的に閉鎖させるフラグＦＩＲＳＴＩＤＬＥＡＢＶを「１」と（１１４）する。
【００２６】
そして、走行レンジ選択スイッチ４２がＯＮであるか否かの判断（１１６）を行い、この判断（１１６）がＹＥＳの場合には、エンド（１２４）に移行し、判断（１１６）がＮＯの場合には、アイドルスイッチ４４がＯＮであるか否かの判断（１１８）に移行し、この判断（１１８）がＮＯの場合には、エンド（１２４）に移行し、判断（１１８）がＹＥＳの場合には、エンジン水温が予め設定される開閉弁ＯＦＦ用水温ＷＴＡＢＶＯＦＦ（度）以下であるか否かの判断（１２０）に移行する。
【００２７】
エンジン水温が予め設定される開閉弁ＯＦＦ用水温ＷＴＡＢＶＯＦＦ（度）以下であるか否かの判断（１２０）において、この判断（１２０）がＮＯ、つまり
エンジン水温＞ＷＴＡＢＶＯＦＦ（度）
の場合には、エンド（１２４）に移行し、判断（１２０）がＹＥＳ、つまり
エンジン水温≦ＷＴＡＢＶＯＦＦ（度）
の場合には、閉鎖制御（１１４）に戻る。
【００２８】
すなわち、始動で回転が吹け上がった後に、エンジン回転数は落ちてくるが、あるエンジン回転数、つまり予め設定されたエンジン回転数ＮＥＡＢＶＳＴＡＲＴ（ｒｐｍ）を割った時に、前記開閉弁３４を閉鎖制御し、過給仕事をさせるものである。なお、この段階において、以下の条件のいずれかが既に成立している場合には、ファーストアイドルＡＢＶ制御用プログラムによる本制御を中止する。
（１）Ｄレンジにシフトされた（走行レンジ選択スイッチ４２がＯＮ）。
（２）アイドルスイッチ４４がＯＮ→ＯＦＦ
（３）エンジン水温≧ＷＴＡＢＶＯＦＦ（度）
【００２９】
さすれば、過給仕事が加わった分だけファーストアイドルの負荷が増加し、以下の状況となる。
（ア）排気温度が上昇して触媒１０の早期昇温が進む。
（イ）燃焼が安定する。これにより。
ａ．大量リタードが可能となり、触媒１０の早期昇温が進む。
ｂ．リーン化（＝早期ストイキ化）が可能となり、ファーストアイドル中のエミッションが低減するとともに、触媒１０の早期昇温が進む。
（ウ）水温の上昇が進み、早期暖房化が実現される。
【００３０】
次に、過給機エンジンの吸気制御装置の点火リタード制御を、図４のフローチャートに沿って説明する。
【００３１】
点火リタード制御用プログラムがスタート（２０２）すると、前記開閉弁３４を強制的に閉鎖させるフラグＦＩＲＳＴＩＤＬＥＡＢＶが「１」であるか否かの判断（２０４）を行い、この判断（２０４）がＹＥＳの場合には、点火時期をＦＩＲＳＴＩＤＬＥＩＧＴ（ｄｅｇ）とする（２０６）とともに、判断（２０４）がＮＯの場合には、点火時期を通常状態とする（２０８）。
【００３２】
また、過給機エンジンの吸気制御装置のリーン化制御を、図５のフローチャートに沿って説明する。
【００３３】
リーン化制御用プログラムがスタート（３０２）すると、前記開閉弁３４を強制的に閉鎖させるフラグＦＩＲＳＴＩＤＬＥＡＢＶが「１」であるか否かの判断（３０４）を行い、この判断（３０４）がＹＥＳの場合には、燃料噴射量にファーストアイドルリーン化補正係数ＬＥＡＮＦＩＲＳＴＩＤＬＥを掛ける（３０６）とともに、判断（３０４）がＮＯの場合には、通常の燃料噴射量とする（３０８）。
【００３４】
これにより、前記エンジン水温検出手段３８により検出した始動時のエンジン水温が、設定された水温以下の時に開閉弁３４を開放制御する制御手段３６によって、エンジン回転数を必要以上に上昇させることなく、低温始動時における触媒１０の早期昇温化と、排気ガス中の有害成分の低減とが可能となり、実用上有利である。
【００３５】
また、前記制御手段３６は、少なくとも、エンジン回転数センサ４０によって検出した始動後のエンジン回転数ＮＥが、予め設定されたエンジン回転数ＮＥＡＢＶＳＴＡＲＴ（ｒｐｍ）よりも低くなったときに、前記開閉弁３４を閉鎖制御する機能を有することにより、必要以上に開閉弁３４を開放したままにせず、始動後のある一定の時間の経過後には、開閉弁３４を閉鎖させるため、過給制御の早期開始が可能となり、燃焼が安定し、排気温度の上昇が促進されることとなり、触媒１０の早期昇温化を実施し得る。
【００３６】
更に、前記制御手段３６は、少なくとも、インヒビタスイッチ４２がＯＮとなり、走行レンジを選択されたときに、前記開閉弁３４を目標ＡＢＶに従って開閉制御する機能を有することにより、過給機バイパス通路３２の開放した後の閉鎖制御を低温始動後の暖機状態のみに限定し、動力性能に与える影響を最小限に抑えることが可能となり、使い勝手を向上し得る。
【００３７】
なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００３８】
例えば、この発明の実施例においては、開閉弁を開放制御する際の判定温度をエンジン水温としたが、エンジン水温以外の検知温度を利用する特別構成とすることも可能である。
【００３９】
すなわち、触媒温度を検出する触媒温度センサからの検出信号や吸気温度、排気温度、そして外気温度等の検出信号を利用し、センサを共用可能とし、コストの低減を図るものである。
【００４０】
また、この発明の実施例においては、開閉弁を開閉制御する際に、「開放」あるいは「閉鎖」を切り換える構成としたが、開閉弁の開閉信号を細かくする特別構成とすることも可能である。
【００４１】
すなわち、開閉弁を全開状態から全閉状態、あるいは全閉状態から全開状態に開閉制御する際に、開閉弁の開閉状態に、半開状態や１／３開状態、あるいはその他の開閉状態を追加するものである。
【００４２】
さすれば、開閉弁の開閉状態を細かく設定すれば、過給機を利用しない開放時の利点と過給機を利用する閉鎖時の利点との両方を有効利用することが可能となり、実用上有利である。
【００４３】
更に、始動時の過給圧を触媒外周に供給し、触媒温度を上昇させる特別構成とすることも可能である。
【００４４】
すなわち、図６に示す如く、過給機２８と触媒１０の外周に設けた包囲箱部５２とを連絡する供給側連絡通路５４を設けるとともに、包囲箱部５２と前記過給機２８よりも上流側の吸気管２２とを連絡する戻り側連絡通路５６を設ける。
【００４５】
このとき、供給側連絡通路５４途中に、図示しない制御手段（コントローラ）によって開閉制御される弁５８を設け、前記戻り側連絡通路５６途中には、吸気管２２側から戻り側連絡通路５６内への流入を阻止する、例えば逆止弁６０を設けるものである。
【００４６】
さすれば、過給機によって生成される過給圧の一部が、前記供給側連絡通路５４を経て、包囲箱部５２に供給されることとなり、温度の上昇しつつある過給圧によって触媒１０の早期昇温化が図れるとともに、過給機によって生成される過給圧の一部が包囲箱部５２に供給されることによって、エンジン回転数が必要以上に上昇することなく、実用上有利である。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、過給機と、この過給機の上流側と下流側とをバイパスする過給機バイパス通路と、過給機バイパス通路の開閉可能な開閉弁とを備えた過給機エンジンの吸気制御装置において、エンジン水温の検出可能なエンジン水温検出手段を設け、このエンジン水温検出手段により検出した始動時のエンジン水温が、設定された水温以下の時には開閉弁を開放制御し、その後条件に応じて閉鎖制御する制御手段を設けたので、制御手段によって、エンジン回転数を必要以上に上昇させることなく、低温始動時における触媒の早期昇温化と、排気ガス中の有害成分の低減とが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す過給機エンジンの吸気制御装置のファーストアイドルＡＢＶ制御のフローチャートである。
【図２】過給機エンジンの吸気制御装置のシステム構成図である。
【図３】過給機エンジンの吸気制御装置の制御系のブロック図である。
【図４】過給機エンジンの吸気制御装置の点火リタード制御のフローチャートである。
【図５】過給機エンジンの吸気制御装置のリーン化制御のフローチャートである。
【図６】この発明の他の第１の実施例を示す過給機エンジンの吸気制御装置のシステム構成図である。
【符号の説明】
２　エンジン
４　エンジン本体
６　吸気マニホルド
８　排気マニホルド
１０　触媒
１２　マフラ
１６　排気管
１８　エアクリーナ
２２　吸気管
２４　スロットルバルブ
２６　スロットルボディ
２８　過給機（スーパーチャージャ：Ｓ／Ｃ）
３０　インタークーラ（Ｉ／Ｃ）
３２　過給機バイパス通路
３４　開閉弁（「エア・バイパス・バルブ」、「ＡＢＶ」ともいう）
３６　制御手段（コントローラ）
３８　エンジン水温検出手段
４０　エンジン回転数センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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