(57)【要約】  【課題】吸気系容量の大きい過給機付きエンジンに対し、バルブオーバラップ停止時に排気系側から吸気系側に逆流する不活性ガスを迅速に掃気し、始動性を向上する。  【解決手段】エンジン停止時、切換弁２７をＯＦＦしてバイパス弁１９の圧力室１９ｂに負圧を封じ込めてバイパス弁１９を開弁状態に保持し、バイパス通路１８を開放する。これにより、バルブオーバラップ停止時に排気系からの吸気系に逆流してきた不活性ガスを通路抵抗の小さいバイパス通路１８から迅速に掃気し、エンジン始動時に燃焼室に供給される吸気中の酸素濃度に対する不活性ガスの残存割合を減少させ、始動性を向上することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路のスロットル弁下流に設けられた過給機と、この過給機をバイパスするバイパス通路を開閉するバイパス弁とを備えたエンジンの始動制御システムにおいて、
エンジン停止時に、上記バイパス弁を開弁させて上記バイパス通路を開放する手段を備えたことを特徴とするエンジンの始動制御システム。
【請求項２】
上記バイパス通路を、上記スロットル弁の下流側と吸気ポート近傍とを連通する通路とすることを特徴とする請求項１記載のエンジンの始動制御システム。
【請求項３】
上記バイパス通路を、上記スロットル弁の上流側と吸気ポート近傍とを連通する通路とすることを特徴とする請求項１記載のエンジンの始動制御システム。
【請求項４】
上記バイパス弁を負圧作動式開閉弁として、
エンジン停止時に上記バイパス弁の作動負圧を保持することにより、上記バイパス弁を開弁状態に保持することを特徴とする請求項１記載のエンジンの始動制御システム。
【請求項５】
上記バイパス弁をアクチュエータによって駆動されるバタフライ弁とすることを特徴とする請求項１記載のエンジンの始動制御システム。
【請求項６】
上記スロットル弁の開度、又は上記スロットル弁をバイパスする通路の空気量を調整するアイドル制御弁の開度を、エンジン停止後、所定開度に保持することを特徴とする請求項１記載のエンジンの始動制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気系容量の大きい過給機付きエンジンの始動性を向上するエンジンの始動制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車等の車両に搭載されるエンジンにおいては、エンジン停止時、吸気弁と排気弁とが共に開弁状態となるバルブオーバラップの位置で停止する場合がある。このバルブオーバラップ停止が生じると、排気系と吸気系との圧力差によって排気ガスが吸気系に逆流して吸気系に停滞し、次のエンジン始動時に始動性が悪化する虞がある。
【０００３】
このような問題に対処するため、従来から種々の提案がなされている。例えば、特許文献１には、エンジンの吸気通路を掃気する掃気用空気を発生するポンプやブロワ等の掃気用空気発生手段を設け、エンジン停止時にエアアシストインジェクタの吸気ラインを利用して掃気用空気を吸気系に供給することにより、排気ガスの逆流を防止する技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、イグニッションキーがＯＦＦされたとき、ＩＳＣバルブを全開にしてエンジン回転速度を上昇させ、目標回転数以上になったとき、燃料噴射及び点火を停止させることにより、燃料、点火停止後のポンピングによる排気系への新気の流入量を増加させ、排気ガスを掃気する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２８０１４３号公報
【特許文献２】特開２００２−５４４６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、過給機を備えるエンジンでは、通常の自然吸気式エンジンに比較して吸気系の容量が大きいことから、バルブオーバラップ停止時に、排気系側から吸気系側に不活性ガスが逆流すると、次のエンジン始動時に、吸気系の不活性ガスを掃気するのに時間がかかり、始動性が悪化するという問題がある。
【０００６】
図５は、過給機付きエンジンの吸気系を示すものであり、このエンジン１００の吸気系は、スロットル弁１０１、ルーツ式スーパーチャージャ等の機械式過給機１０２、インタークーラ１０３、インテークマニホルド１０４等を介装した主吸気通路が吸気ポート１０５に連通されて構成されている。
【０００７】
また、この主吸気通路に対し、スロットル弁１０１下流側且つ過給機１０２上流側とインテークマニホルド１０４とを接続するバイパス通路１０６が設けられ、このバイパス通路１０６に、バイパス通路１０６を開閉して過給機１０２で過給された圧力をリリーフするバイパス弁１０７が介装されている。
【０００８】
バイパス弁１０７は、負圧作動式の開閉弁であり、バイパス通路１０６を開閉する弁体を収納する弁室１０７ａに接続される配管１０８と、弁体を閉方向に付勢するスプリングを収納する圧力室１０７ｂに接続される配管１０９とがオリフィス１１０を介してインテークマニホルド１０４に連通されている。
【０００９】
このような過給機付きエンジンでは、吸気弁１００ａと排気弁１００ｂとがバルブオーバラップ状態でエンジンが停止すると、排気テール側の風の影響を受け、この風圧により、エキゾーストマニホルド１１１側からインテークマニホルド１０４側に不活性ガス１１２が逆流し、容量の大きい吸気系全般に充満してしまう。
【００１０】
この排気テール側の風の影響は、風量と風の強さによって異なり、図６に示すように、風量が多くなる程、エンジン始動時の完爆時間が長くなり、また、図７に示すように、風の強さ（強風、弱風、微風、無風）とエンジン停止時間とに応じて完爆時間が最も長くなるピークが変化する。この風の強さによる完爆時間の遅延化は、強風、弱風、微風の順にエンジン停止後の早期の段階でピークを迎え、このピークを過ぎると不活性ガスに代って新気が進入してくるため、完爆時間が短くなる傾向にある。
【００１１】
このような問題に対し、特許文献１の技術を適用し、エンジン停止時にエアアシストインジェクタの吸気ラインを利用して吸気系の掃気を行っても、所定時間後にはエアアシストを停止するため、排気系に排気ガスが残留している場合、その後の排気テールへの風圧により吸気系に排気ガスが逆流してくる可能性がある。また、排気テールへの風圧によっては、排気系から排気ガスを十分に掃気できなかったり、掃気に長時間を要したりすることから、排気系から排気ガスを完全に掃気することは困難である。同様に、特許文献２の技術を適用しても、吸気系の容量が大きいことや、過給機による通路抵抗が大きいこと等から、スロットル弁下流の吸気系に不活性ガスが残存し易く、始動不良が発生する可能性が高い。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、吸気系容量の大きい過給機付きエンジンに対し、バルブオーバラップ停止時に排気系側から吸気系側に逆流する不活性ガスを迅速に掃気し、始動性を向上することのできるエンジンの始動制御システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明によるエンジンの始動制御システムは、吸気通路のスロットル弁下流に設けられた過給機と、この過給機をバイパスするバイパス通路を開閉するバイパス弁とを備えたエンジンの始動制御システムにおいて、エンジン停止時に、上記バイパス弁を開弁させて上記バイパス通路を開放する手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
上記バイパス通路は、上記スロットル弁の下流側或いは上流側と、吸気ポート近傍とを連通する通路とすることが望ましい。上記バイパス弁は、負圧作動式開閉弁としてエンジン停止時に作動負圧を保持することにより開弁状態に保持することができ、或いは、上記バイパス弁をアクチュエータによって駆動されるバタフライ弁とすることができる。
【００１５】
また、上記バイパス弁を開弁させて上記バイパス通路を開放する際に、上記スロットル弁の開度、又は上記スロットル弁をバイパスする通路の空気量を調整するアイドル制御弁の開度を、エンジン停止後、所定開度に保持することが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のエンジンの始動制御システムは、吸気系容量の大きい過給機付きエンジンに対し、バルブオーバラップ停止時に排気系側から吸気系側に逆流する不活性ガスを迅速に掃気することができ、始動性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１及び図２は本発明の実施の第１形態に係わり、図１は過給機付きエンジンの吸気系を示す構成図、図２は切換弁制御ルーチンのフローチャートである。
【００１８】
図１において、符号１はエンジンであり、シリンダヘッド２に形成される吸気ポート３及び排気ポート４がピストン５の上部に形成される燃焼室６に連通され、燃焼室６に、吸気ポート３を開閉する吸気弁７、排気ポート４を開閉する排気弁８、及び図示しない点火プラグが臨まされている。吸気ポート３には、図示しない燃料供給系からの燃料を噴射するインジェクタ９が臨まされ、インテークマニホルド１０を介して吸気管１１に連通されている。排気ポート４は、エキゾーストマニホルド１２を介して図示しない排気管に連通されている。
【００１９】
吸気系について詳述すると、吸気管１１にはスロットル弁１３が設けられ、このスロットル弁１３の上下流側をバイパスするバイパス通路１４に、このバイパス通路の空気量を調整してアイドル回転数を制御するためのアイドル制御弁（ＩＳＣ弁）１５が介装されている。また、スロットル弁１３の下流側には、ルーツ式スーパーチャージャ等の機械式過給機１６が介装され、インタークーラ１７を介してインテークマニホルド１０に連通されている。
【００２０】
また、スロットル弁１３の下流側で過給機１６の上流側とインテークマニホルド１０とを接続するバイパス通路１８に、バイパス通路１８を開閉して過給機１６で過給された圧力をリリーフするバイパス弁１９が介装されている。バイパス弁１９は、ダイヤフラムアクチュエータからなる負圧作動式の開閉弁であり、ダイヤフラムによって区切られる２つの室、すなわち、バイパス通路１８を開閉する弁体を収納する弁室１９ａと、弁体を閉方向に付勢するスプリングを収納する圧力室１９ｂとが設けられている。
【００２１】
バイパス弁１９の弁室１９ａと圧力室１９ｂには、それぞれ、配管２０，２１が接続されている。弁室１９ａに接続される配管２０は、インテークマニホルド１０に設けた口金１０ａに接続され、口金１０ａへの接続部の手前側に、オリフィス２２が介装されている。また、圧力室１９ｂに接続される配管２１は、２つのポートを有する切換弁２７の一方のポートに接続されている。切換弁２７の他方のポートには、配管２３が接続され、この配管２３がオリフィス２２の手前で配管２０に合流して接合され、口金１０ａに接続されている。
【００２２】
尚、バイパス通路１８は、バイパス弁１９の開弁が、過給機１６で過給された圧力が、規定圧力に達した場合のみに限定される時は、スロットル弁１３の上流側とインテークマニホルド１０とを接続するように構成しても良い。また、バイパス通路１８とバイパス弁１９は、できるだけ吸気ポート３近傍の位置に設けることが望ましい。
【００２３】
切換弁２７は、以下に説明する電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０によってＯＮ，ＯＦＦされる。本形態においては、切換弁２７がＯＦＦの状態では、配管２１側のポートが閉塞され、切換弁２７がＯＮされたとき、配管２１側のポートが開放されて配管２３側のポートに連通される。
【００２４】
ＥＣＵ５０は、マイクロコンピュータ等からなるエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）であり、イグニッションスイッチ５１やエンジン１の運転状態を検出する為の各種センサ・スイッチ類が接続されると共に、インジェクタ９、ＩＳＣ弁１５、切換弁２７、その他の各種アクチュエータ類が接続されている。ＥＣＵ５０は、各種センサ・スイッチ類で検出したエンジン運転状態に応じてエンジン１を最適な燃焼状態に制御する。
【００２５】
また、ＥＣＵ５０は、エンジン停止時にバイパス弁１９が開弁状態に保持されるように切換弁２７のＯＮ，ＯＦＦを介して制御しており、吸気弁７と排気弁８とがバルブオーバラップ状態で停止したときに排気系から吸気系に逆流してきた不活性ガスを迅速に掃気し、始動性が悪化することを未然に回避する。具体的には、切換弁２７は、図２のフローチャートに示す切換弁制御ルーチンによってＯＮ，ＯＦＦが制御される。
【００２６】
図２に示す切換弁制御ルーチンは、エンジン始動のためイグニッションスイッチ５１がＯＦＦからＯＮにされたときに実行される。次に、この切換弁制御ルーチンについて説明する。
【００２７】
この切換弁制御ルーチンがスタートすると、先ず、ステップＳ１において、切換弁２７をＯＮし、バイパス弁１９の圧力室１９ｂをインテークマニホルド１０に連通させてバイパス弁１９の作動圧力ラインを、通常運転状態に対応する形態とする。次に、ステップＳ２でイグニッションスイッチ５１がＯＦＦされたか否かを調べ、イグニッションスイッチ５１がＯＦＦされるまでの待機ループとなる。
【００２８】
通常運転状態では、過給無しのパーシャル運転時、インテークマニホルド１０内の負圧がバイパス弁１９の圧力室１９ｂに導入され、バイパス弁１９が開弁してバイパス通路１８が開放され、過給機１６が無負荷状態とされて損失が最小限に抑えられる。また、過給運転時には、バイパス弁１９の圧力室１９ｂに導入される圧力は、バイパス通路１８の大気圧に近い圧力とインテークマニホルド１０内の過給による正圧とがオリフィス２２を介して合成された圧力となる。
【００２９】
過給圧が規定圧に達しない状態では、バイパス弁１９が閉弁してバイパス通路１８が閉鎖され、過給圧のバイパスが停止される。この過給圧のバイパス停止により過給圧が規定圧に達すると、弁室１９ａ内の圧力による開弁方向の力が圧力室１９ｂに導入される合成圧力とスプリング力とによる閉弁方向の力を上回り、バイパス弁１９が開弁して過給圧をバイパスすることで、過給圧が規定圧に調整される。
【００３０】
その後、エンジンを停止すべくイグニッションスイッチ５１がＯＦＦされると、ステップＳ２からステップＳ３へ進み、切換弁２７をＯＦＦとして、切換弁２７の配管２１に接続されるポートを閉塞し、本ルーチンを終了する。その結果、エンジン停止中に、バイパス弁１９の圧力室１９ｂに負圧が封じ込められてバイパス弁１９が開弁状態に保持され、バイパス通路１８が開放される。
【００３１】
すなわち、バルブオーバラップ状態でエンジンが停止した場合、排気テール側に風の風圧が作用して、不活性ガスが吸気系側に逆流しても、スロットル弁１３やＩＳＣ弁１５が多少開いていることから、運転中の過給機１６の熱によって吸気管圧力が高く、また、過給機１６のローラクリアランスによって通路抵抗の大きい主吸気通路に対し、バイパス弁１９を全開としてバイパス通路１８を開放することにより、通路抵抗の小さいバイパス通路１８から不活性ガスを迅速に掃気することができる。
【００３２】
これにより、吸気系容量の大きい過給機付きエンジンであっても、吸気系全般に不活性ガスが充満することがなく、エンジン始動時に燃焼室に供給される吸気中の酸素濃度に対する不活性ガスの残存割合を減少させることができ、始動性を向上することができる。しかも、既存のバイパス通路１８を、不活性ガスの掃気通路として用いることで、別途新規の構成を設ける必要がなく、システム全体のコスト低減に寄与することができる。
【００３３】
また、エンジン停止時にスロットル弁１３或いはＩＳＣ弁１５の開度を、開いた状態に保持する。好ましくは、アイドル運転時の開度よりも意図的に大きくしたり、またはエンジン停止から所定時間、所定時間後の開度よりも大きくすることにより、通路抵抗を減らして不活性ガスの掃気を促進することができ、バイパス通路１８の一端を吸気ポート３近傍に連通させることにより、逆流してきた不活性ガスをバイパス通路１８に迅速に誘導し、掃気促進を図ることができる。更に、バイパス通路１８の他端を、スロットル弁１３の上流側に連通させる場合には、スロットル弁１３による通路抵抗を受けることなく、直接、大気開放側に不活性ガスをパージすることができる。
【００３４】
次に、本発明の実施の第２形態について説明する。図３及び図４は本発明の実施の第２形態に係り、図３は過給機付きエンジンの吸気系を示す構成図、図４はバイパス弁制御ルーチンのフローチャートである。
【００３５】
第２形態は、負圧作動式の開閉弁である第１形態のバイパス弁１９に代えて、アクチュエータによって駆動されるバタフライ弁からなるバイパス弁３０を採用し、このバイパス弁３０を電子的に開閉制御するものである。
【００３６】
すなわち、図３に示すように、第２形態におけるエンジン１の吸気系は、バイパス通路１８に、ロータリソレノイドや電動モータ等のアクチュエータ３０ａと、このアクチュエータ３０ａによって開閉駆動されるバタフライ弁３０ｂとからなるバイパス弁３０を介装した構成とし、切換弁２７、配管２０，２１，２３、オリフィス２２を廃止する。
【００３７】
バイパス弁３０のアクチュエータ３０ａは、ＥＣＵ５０によって制御され、本形態においては、アクチュエータ３０ａを非通電としたとき、バタフライ弁３０ｂが全開位置で保持されるように設定されている。また、ＥＣＵ５０には、過給圧を検出する圧力センサ５２からの信号が入力され、この圧力センサ５２からの信号に基づいてバタフライ弁３０ｂの開度が可変され、過給圧が運転状態に応じた目標圧に制御される。
【００３８】
バイパス弁３０は、具体的には、図４のフローチャートに示すバイパス弁制御ルーチンによって制御される。このルーチンは、エンジン始動のためイグニッションスイッチ５１がＯＦＦからＯＮにされたときに実行され、先ず、ステップＳ１１において、バイパス弁３０の電子制御をＯＮとし、通常運転に対応した制御形態とする。次に、ステップＳ１２へ進んでイグニッションスイッチ５１がＯＦＦされたか否かを調べ、イグニッションスイッチ５１がＯＦＦされるまでの待機ループとなる。
【００３９】
通常運転状態では、過給無しのパーシャル運転時、バイパス弁３０のアクチュエータ３０ａを非通電として、バタフライ弁３０ｂを全開としてバイパス通路１８を開放し、過給機１６を無負荷状態として損失を最小限に抑える。また、過給運転時には、アクチュエータ３０ａへの通電を制御してバタフライ弁３０ｂの開度を調整する。圧力センサ５２によって検出した過給圧が規定圧に達しない状態では、バタフライ弁３０ｂを閉じる方向に制御してバイパス通路１８からのリリーフ量を減少させ、過給圧が規定圧に達すると、バタフライ弁３０ｂを開く方向に制御して過給圧をバイパスすることで、過給圧が目標圧に収束するよう制御する。
【００４０】
その後、エンジンを停止すべくイグニッションスイッチ５１がＯＦＦされると、ステップＳ１２からステップＳ１３へ進み、バイパス弁３０の電子制御をＯＦＦとしてアクチュエータ３０ａを非通電とすることでバタフライ弁３０ｂを全開状態に保持し、本ルーチンを終了する。
【００４１】
第２形態においても、前述の第１形態と同様、バルブオーバラップ状態でエンジンが停止し、排気テール側に風の風圧が作用して、不活性ガスが吸気系側に逆流しても、通路抵抗の小さいバイパス通路１８から不活性ガスを迅速に掃気することができ、吸気系容量の大きい過給機付きエンジンであっても、吸気系全般に不活性ガスが充満することがなく、エンジン始動時に燃焼室に供給される吸気中の酸素濃度に対する不活性ガスの残存割合を減少させ、始動性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の第１形態に係り、過給機付きエンジンの吸気系を示す構成図
【図２】同上、切換弁制御ルーチンのフローチャート
【図３】本発明の実施の第２形態に係り、過給機付きエンジンの吸気系を示す構成図
【図４】同上、バイパス弁制御ルーチンのフローチャート
【図５】従来の過給機付きエンジンの吸気系を示す構成図
【図６】エンジンの完爆時間と排気テール側の風量との関係を示す説明図
【図７】エンジンの完爆時間と排気テール側の風の強さとの関係を示す説明図
【符号の説明】
【００４３】
１  エンジン
１３  スロットル弁
１５  アイドル制御弁
１６  過給機
１８  バイパス通路
１９，３０  バイパス弁
５０  電子制御ユニット
代理人      弁理士      伊    藤      進
【図１】
2005140092.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005140092.tif 000005
【図４】
2005140092.tif 000006
【図５】
2005140092.tif 000007
【図６】
2005140092.tif 000008
【図７】
2005140092.tif 000009