(57)【要約】【課題】内燃機関の失火状態に応じた適切な吸気制御が行える吸気制御装置を提供すること。【解決手段】エンジン２の各気筒のそれぞれの排気温度を検出し、その各気筒の排気温度に基づいてエンジン２の失火状態を正確に検出し、その失火状態に基づいて吸気経路３０に設けられる加圧加熱装置４０の加圧量及び加熱量を調整し、吸気圧力及び吸気温度を適切に制御する。【選択図】  図１
2004308582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の各気筒のそれぞれの排気温度を検出する排気温度検出手段と、
前記排気温度検出手段により検出される各気筒における排気温度に基づき内燃機関の失火状態を検出する失火検出手段と、
前記内燃機関の吸気経路に設けられ、エアの加圧及び加熱を行う加圧加熱手段と、
前記失火状態に基づいて前記加圧加熱手段における加圧量及び加熱量を調整し前記内燃機関の吸気圧力及び吸気温度を制御する吸気制御手段と、
を備えた吸気制御装置。
【請求項２】
加圧加熱手段は、走行駆動源として用いられる電動機に電力供給を行うバッテリから電力供給を受けて作動することを特徴とする請求項１に記載の吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に吸入される吸気の温度圧力を制御する吸気制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、吸気制御装置に関するものとして、特開平３−２７９６６３号公報に記載されるように、エンジンの吸気経路にエアヒータを備え、エンジン負荷とエンジン回転数に基づいてエアヒータを加熱し吸気温度を制御するものが知られている。この装置は、圧縮着火性の悪い燃料がエンジンに供給されたときに、エアヒータを加熱して吸気温度を上昇させて圧縮着火性を向上しようとするものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平３−２７９６６３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した装置にあっては、適切な吸気制御が行えないという問題点がある。例えば、上述した装置では、エンジン負荷とエンジン回転数に基づいてエアヒータの加熱量を調整しているが、着火性の悪い燃料が供給されると、エンジンの一部の気筒のみ失火状態になることがある。この場合、気筒全体の失火状態を示すエンジン負荷とエンジン回転数では、各気筒の失火状態を正確に検出することができない。このため、各気筒の失火状態に応じた適切な吸気制御を行うことが困難となる。
【０００５】
そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、内燃機関の失火状態に応じた適切な吸気制御が行える吸気制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る吸気制御装置は、内燃機関の各気筒のそれぞれの排気温度を検出する排気温度検出手段と、排気温度検出手段により検出される各気筒における排気温度に基づき内燃機関の失火状態を検出する失火検出手段と、内燃機関の吸気経路に設けられエアの加圧及び加熱を行う加圧加熱手段と、失火状態に基づいて加圧加熱手段における加圧量及び加熱量を調整し内燃機関の吸気圧力及び吸気温度を制御する吸気制御手段とを備えて構成されている。
【０００７】
この発明によれば、各気筒のそれぞれの排気温度を検出することにより各気筒における失火状態を個々に正確に検出することが可能となる。このため、その失火状態に応じて吸気エアの加圧量及び加熱量を調整することによって、必要に応じた適切な加圧及び加熱が可能となる。また、過剰な加圧及び加熱が防止されるため、加圧及び加熱に用いられる電力消費を低減できる。
【０００８】
また本発明に係る吸気制御装置は、前述の加圧加熱手段が走行駆動源として用いられる電動機に電力供給を行うバッテリから電力供給を受けて作動することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、走行駆動源として用いられる電動機に電力供給を行う大容量のバッテリから加圧加熱手段に電力供給を行うことにより、加圧加熱手段に大電力を供給することが可能であり、吸気エアを十分に加圧加熱することができ、内燃機関を安定して駆動させることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１１】
図１は本発明の実施形態に係る吸気制御装置の構成概要図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態に係る吸気制御装置１は、エンジン２の吸気の圧力及び温度を制御する装置であり、エンジン２及びモータ３を搭載しエンジン２又はモータ３の駆動により走行可能なハイブリッド車両に設置されている。モータ３は、バッテリ５から電力供給を受けて駆動する電動機であり、減速機６を介して駆動輪７に機械的に接続され、駆動輪７に駆動力を伝達する。すなわち、モータ３は、車両の走行駆動源の一つして機能する。
【００１３】
エンジン２は、動力分配機構８及び減速機６を介して駆動輪７に機械的に接続され、駆動輪７に駆動力を伝達する。動力分配機構８としては、例えば遊星歯車機構が用いられる。
【００１４】
動力分配機構８には、ジェネレータ９が接続されている。ジェネレータ９は、エンジン２の駆動力を受けて発電する発電機である。ジェネレータ９及びモータ３は、インバータ１０を介してバッテリ５に対し電気的に接続されている。ジェネレータ９により発電された交流電力は、インバータ１０により直流変換されてバッテリ５に充電される。バッテリ５の直流電力は、インバータ１０により交流変換されてモータ３に供給され、その交流電力の供給によりモータ３が駆動する。
【００１５】
吸気制御装置１が設置されるハイブリット車両としては、上述したハイブリッド車両にものに限られるものではなく、モータとジェネレータの双方の機能を備えるモータジェネレータを搭載するものでもよい。また、吸気制御装置１が設置されるハイブリット車両は、車輪駆動をモータで行いエンジンをジェネレータへの電力供給源として用いるシリーズタイプ、エンジンとモータの双方で車輪を駆動可能としたパラレルタイプなどいずれのタイプのものであってもよい。
【００１６】
吸気制御装置１は、ＥＣＵ２０を備えている。ＥＣＵ２０は、エンジン２への駆動要求に従い、エンジン２のスロットル開度指令信号を出力する制御器として機能する。また、ＥＣＵ２０は、モータ３への駆動要求に従い、インバータ１０を通じてモータ３の駆動信号を出力する制御器として機能し、インバータ１０と接続されている。また、ＥＣＵ２０は、アクセル開度、シフトポジションなどから必要なエンジン出力、モータトルクなどを演算し、エンジン２及びモータ３の駆動要求量を算出する。
【００１７】
なお、図１では、ＥＣＵ２０が、エンジンＥＣＵ、ハイブリッドＥＣＵ、モータＥＣＵを全て備えたものとして構成されているが、それぞれのＥＣＵが個別に設けられていてもよい。
【００１８】
エンジン２の吸気経路３０には、エアクリーナ３１、コンプレッサ３２、インタークーラ３３が順次配設されている。吸気経路３０は、インタークーラ３３の下流位置で第一吸気路３４、第二吸気路３５に分岐している。その分岐位置には、吸気の経路を切り替える切替弁３６が設けられている。切替弁３６は、ＥＣＵ２０の制御信号を受けて切替制御されており、吸気の経路を第一吸気路３４又は第二吸気路３５の一方に切り替える。
【００１９】
第一吸気路３４は、インタークーラ３３から送られるエアを加圧加熱することなくエンジン２に流入する経路である。第二吸気路３５は、インタークーラ３３から送られるエアを加圧加熱装置４０により加圧加熱してエンジン２に流入する経路である。加圧加熱装置４０は、第二吸気路３５の途中に設けられており、センサ出力に応じて吸気エアの加圧加熱を行う。
【００２０】
加圧加熱装置４０は、バッテリ５から電力供給を受けて作動し、吸気エアを加圧加熱する加圧加熱手段として機能する。例えば、電力供給は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２を介して行われる。加圧加熱装置４０の詳細について後述する。
【００２１】
吸気経路３０の切替弁３６の上流側には、第一吸気圧力センサ５１、第一吸気温度センサ５２が設置されている。第一吸気圧力センサ５１は、吸気経路３０の切替弁３６の上流側における吸気圧力を検出する圧力検出センサである。第一吸気温度センサ５２は、吸気経路３０の切替弁３６の上流側における吸気温度を検出する温度検出センサである。第一吸気圧力センサ５１及び第一吸気温度センサ５２は、それぞれＥＣＵ２０に接続されており、検出信号をＥＣＵ２０に出力する。第一吸気路３４と第二吸気路３５の合流位置には、吸気量を調整する絞り弁３７が設けられている。
【００２２】
エンジン２のインテークマニホルド６１には、第二吸気圧力センサ５３、第二吸気温度センサ５４が設置されている。第二吸気圧力センサ５３は、加圧加熱装置４０の下流側における吸気圧力を検出する圧力検出センサである。第二吸気温度センサ５４は、加圧加熱装置４０の下流側における吸気温度を検出する温度検出センサである。第二吸気圧力センサ５３及び第二吸気温度センサ５４は、それぞれＥＣＵ２０に接続されており、検出信号をＥＣＵ２０に出力する。
【００２３】
エンジン２のエキゾーストマニホルド６２には、排気温度センサ５５が設置されている。排気温度センサ５５は、エンジン２の各気筒の排気温度を検出するセンサであり、各気筒に対応して一つずつ設けられている。このため、各気筒の排気温度を個別に検出することが可能となっている。排気温度センサ５５は、それぞれＥＣＵ２０に接続されており、検出信号をＥＣＵ２０に出力する。この排気温度センサ５５の出力信号に基づいて各気筒の失火状態を検出することができる。
【００２４】
エンジン２には、回転センサ５６、水温センサ５７が設置されている。回転センサ５６は、エンジン２の回転数を検出するセンサであり、例えばクランク角検出センサが用いられる。水温センサ５７は、エンジン２の冷却水の温度を検出するセンサである。吸気制御装置１には、スロットル開度センサ５８が設置されている。スロットル開度センサ５８は、スロットル開度を検出するセンサである。
【００２５】
エンジン２のインテークマニホルド６１とエキゾーストマニホルド６２の間にはＥＧＲ通路６３が形成され、そのＥＧＲ通路６３の途中にはＥＧＲバルブ６４が設けられている。ＥＧＲバルブ６４は、ＥＣＵ２０に接続されており、ＥＣＵ２０の制御信号に基づき開閉制御されている。
【００２６】
エンジン２の排気経路７０には、エキゾーストマニホルド６２の下流側に、タービン７１、触媒７２、排気絞り弁７３、マフラ７４が順次設けられている。タービン７１は、コンプレッサ３２と機械的に連結されており、排気エネルギを受けて回転し、コンプレッサ３２を連動させて回転させる。
【００２７】
図２に加圧加熱装置の説明図を示す。
【００２８】
図２に示すように、加圧加熱装置４０は、例えば加圧器４１と加熱器４２を直列に接続して構成される。加圧器４１は、電動機を用いた機械式過給装置が用いられ、ハイブリッド用のバッテリ５の電力供給を受けて作動する。
【００２９】
加熱器４２は、インテークヒータが用いられ、排気経路を流通するエアを直接加熱可能となっている。また、加熱器４２は、ハイブリッド用のバッテリ５の電力供給を受けて作動する。このため、大電流の供給によってエアを迅速に高温状態とすることができる。この加圧加熱装置４０は、ＥＣＵ２０の制御信号を受けて作動制御されている。
【００３０】
次に、本実施形態に係る吸気制御装置の動作について説明する。
【００３１】
図３及び図４は、吸気制御装置の動作を示すフローチャートである。図３のＳ１０に示すように、エンジン２の始動要求があるか否かが判断される。例えば、スロットル開度センサ５８の出力信号などに基づいてＥＣＵ２０がエンジン２を始動する必要があるか否かを判断する。エンジン２の始動要求がないと判断されたときには、制御処理を終了する。一方、Ｓ１０にてエンジン２の始動要求があると判断されたときには、冷却水温度、エンジン回転数、スロットル開度、第一吸気圧力、第一吸気温度の読み込みが行われる（Ｓ１２）。
【００３２】
冷却水温度は水温センサ５７の出力信号に基づいて読み込まれ、エンジン回転数は回転センサ５６の出力信号に基づいて読み込まれ、スロットル開度はスロットル開度センサ５８の出力信号に基づいて読み込まれ、第一吸気圧力は第一吸気圧力センサ５１の出力信号に基づいて読み込まれ、第一吸気温度は第一吸気温度センサ５２の出力信号に基づいて読み込まれる。
【００３３】
そして、Ｓ１２にて読み込まれた第一吸気圧力、第一吸気温度に基づいてエンジン２に失火が生ずるか否かが判断される（Ｓ１４）。例えば、Ｓ１２にて読み込まれた冷却水温度、エンジン回転数、スロットル開度に基づき失火を生ずる吸気圧力及び吸気温度を演算し、第一吸気圧力及び第一吸気温度が失火を生ずる吸気圧力及び吸気温度であるかを判断し、エンジン２が失火状態となるか否かを判断する。
【００３４】
Ｓ１４にてエンジン２に失火が生じないと判断されたときには、第一吸気路３４を通じて吸気されるように切替弁３６が切り替えられる（Ｓ１６）。これにより、加圧加熱装置４０の設置されていない第一吸気路３４を通じてエンジン２にエアが導入される。
【００３５】
Ｓ１４にてエンジン２に失火が生ずると判断されたときには、第二吸気路３５を通じて吸気されるように切替弁３６が切り替えられる（Ｓ１８）。これにより、加圧加熱装置４０が設置されている第二吸気路３５を通じてエンジン２にエアが導入される。
【００３６】
そして、Ｓ２０に移行し、加圧加熱処理が行われる。加圧加熱処理は、加圧加熱装置４０を作動させ、エアの加圧、加熱を行う処理である。このとき、Ｓ１２にて読み込まれた冷却水温度、エンジン回転数、スロットル開度に基づき失火しにくい最適な吸気圧力及び吸気温度になるように、エアの加圧、加熱が行われる。
【００３７】
そして、Ｓ２２に移行し、エンジン２が始動される。そして、Ｓ２４に移行し、冷却水温度、エンジン回転数、スロットル開度、第二吸気圧力、第二吸気温度の読み込みが行われる（Ｓ２４）。
【００３８】
冷却水温度は水温センサ５７の出力信号に基づいて読み込まれ、エンジン回転数は回転センサ５６の出力信号に基づいて読み込まれ、スロットル開度はスロットル開度センサ５８の出力信号に基づいて読み込まれ、第二吸気圧力は第二吸気圧力センサ５３の出力信号に基づいて読み込まれ、第二吸気温度は第一吸気温度センサ５４の出力信号に基づいて読み込まれる。
【００３９】
そして、Ｓ２４にて読み込まれた第二吸気圧力、第二吸気温度に基づいてエンジン２に失火が生ずるか否かが判断される（Ｓ２６）。例えば、Ｓ２４にて読み込まれた冷却水温度、エンジン回転数、スロットル開度に基づいて失火を生ずる吸気圧力及び吸気温度を演算し、第二吸気圧力及び第二吸気温度が失火を生ずる吸気圧力及び吸気温度であるかを判断し、エンジン２が失火状態となるか否かを判断する。
【００４０】
Ｓ２６にてエンジン２に失火が生じないと判断されたときには、Ｓ３２に移行する。一方、Ｓ２６にてエンジン２に失火が生じると判断されたときには、第二吸気路３５を通じて吸気されるように切替弁３６が切り替えられる（Ｓ２８）。このとき、すでに第二吸気路３５を通じて吸気されるように切替弁３６が切り替えられている場合には切替弁３６をそのままとし、切替弁３６が第一吸気路３４を通じて吸気されるようになっている場合には第二吸気路３５を通じて吸気されるように切り替えが行われる。これにより、加圧加熱装置４０が設置されている第二吸気路３５を通じてエンジン２にエアが導入される。
【００４１】
そして、Ｓ２０に移行し、加圧加熱処理が行われる。加圧加熱処理は、加圧加熱装置４０を作動させ、エアの加圧、加熱を行う処理である。このとき、Ｓ１２にて読み込まれた冷却水温度、エンジン回転数、スロットル開度に基づき失火しにくい最適な吸気圧力及び吸気温度になるように、エアの加圧、加熱が行われる。そして、Ｓ３２に移行する。
【００４２】
Ｓ３２では、各気筒の排気温度の読み込みが行われる。各気筒の排気温度の読み込みは、各排気温度センサ５５の出力信号に基づいて行われる。そして、図４のＳ３４に移行し、各気筒の排気温度に基づいて各気筒の失火状態が検出される。例えば、排気温度が予めＥＣＵ２０に設定される所定の温度を超えている場合には、その気筒については失火なしと判断される。一方、排気温度が予めＥＣＵ２０に設定される所定の温度を超えていない場合には、その気筒については失火ありと判断される。
【００４３】
そして、Ｓ３６に移行し、エンジン２のいずれかの気筒が失火状態となっているか否かが判断される。例えば、各気筒の排気温度のいずれもが予めＥＣＵ２０に設定される所定の温度を超えている場合には失火なしと判断される。一方、各気筒の排気温度のいずれかが予めＥＣＵ２０に設定される所定の温度を超えていない場合には失火ありと判断される。
【００４４】
Ｓ３６にてエンジン２の気筒のいずれも失火状態となっていないと判断されたときには、吸気経路が第一吸気路３４になるように切替弁３６が切り替えられ、加圧加熱装置４０の作動が停止される（Ｓ３８）。
【００４５】
一方、Ｓ３６にてエンジン２の気筒のいずれかが失火状態となっていると判断されたときには、吸気経路が第二吸気路３５になるように切替弁３６が切り替えられる（Ｓ４０）。そして、加圧加熱処理が行われる（Ｓ４２）。
【００４６】
このＳ４２の加圧加熱処理は、Ｓ３４で検出された失火状態に応じて吸気の加圧加熱を行う処理である。例えば、失火気筒数及び失火の程度に応じて加圧加熱装置４０における加圧量及び加熱量が設定され、その設定された状態で加圧及び加熱が行われる。
【００４７】
そして、Ｓ４４に移行し、エンジン停止要求があるか否かが判断される。例えば、スロットル開度センサ５８の出力信号などに基づいてＥＣＵ２０がエンジン２を停止する要求があるか否かが判断される。エンジン２の停止要求がないと判断されたときには、図３のＳ２４に戻る。一方、エンジン２の停止要求があると判断されたときには、制御処理を終了する。
【００４８】
以上のように、本実施形態に係る吸気制御装置１によれば、エンジン２の各気筒のそれぞれの排気温度を検出することにより、各気筒における失火状態を個々に正確に検出することが可能となる。このため、その失火状態に応じて吸気エアの加圧量及び加熱量を調整することによって、必要に応じ適切な吸気エアの加圧及び加熱が行える。
【００４９】
また、過剰な加圧及び加熱が防止されるため、加圧及び加熱に用いられる電力消費を低減できる。
【００５０】
また、エンジン２の失火状態に応じて吸気エアを適切に加圧加熱を行うため、正常な燃焼が可能となる。このため、着火性の悪い燃料をエンジン２の燃料として用いることができる。また、エンジン２の圧縮比を低くすることが可能であり、エンジン２の軽量化により燃費の向上を図ることができる。
【００５１】
また、早期にエンジン２の失火を検出しそれを抑制できるため、失火状態でのエンジン駆動が防止でき、必要なトルクを得るためにモータ３が頻繁に作動するような事態が避けられ、バッテリ５の充電量の低下を防止できる。また、失火状態でのエンジン駆動が防止されるため、排気ガスの低温化により触媒７２が十分に活性化できないという事態を防止できる。これにより、エミッションの悪化を防止できる。
【００５２】
さらに、走行駆動源として用いられるモータ３に電力供給を行う大容量のバッテリ５から加圧加熱装置４０に電力供給を行うことにより、加圧加熱装置４０に大電力を供給することが可能であり、吸気エアを十分に加圧加熱することができる。このため、吸気エアの適正な加圧及び加熱により、エンジン２を安定して駆動させることができる。
【００５３】
なお、上述した実施形態では、ハイブリッド車両に搭載される吸気制御装置について説明したが、本発明に係る吸気制御装置はそのようなものに限られるものではなく、エンジンのみを走行駆動源とする車両のようにハイブリッド車両以外の車両に搭載されるものであってもよい。
【００５４】
また、上述した実施形態では、吸気エアの加圧加熱手段として加圧加熱装置４０を用いているが、ターボ式過給装置を加圧手段として用いる場合もある。この場合、吸気圧力を大気圧より高くでき、それに伴い圧縮されたことにより吸気温度を上昇させることができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、内燃機関の失火状態に応じた適切な吸気制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る吸気制御装置の構成図である。
【図２】図１の吸気制御装置における加圧加熱装置の説明図である。
【図３】図１の吸気制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】図１の吸気制御装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…吸気制御装置、２…エンジン（内燃機関）、３…モータ（電動機）、５…バッテリ、２０…ＥＣＵ、３０…吸気経路、３４…第一吸気路、３５…第二吸気路、４０…加圧加熱装置（加圧加熱手段）、５５…排気温度センサ。
【図１】
2004308582.tif 000003
【図２】
2004308582.tif 000004
【図３】
2004308582.tif 000005
【図４】
2004308582.tif 000006