(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、エンジン停止時の吸気系の負圧抜きを効率的に行い、吸気系に滞留する不活性ガス量を低減して始動性を向上する。  【解決手段】エンジン停止時、切換弁２７をＯＦＦからＯＮしてバイパス弁１９の圧力室１９ｂと過給機１６の下流側とを接続するラインを大気に連通させ、吸気系内の負圧を効率的に抜き取ることで、バルブオーバラップ停止時の排気系からの吸気系への不活性ガスの引込み量を最小限に抑える。また、エンジン始動時、切換弁２７をＯＦＦからＯＮして主吸気通路とは別系統で設けられたパージラインから新気を吸気系内に供給し、吸気系内の不活性ガスの希釈及び掃気を促進して始動性を向上する。【選択図】図１
2005140091.tif 000002
【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し、圧力室に負圧を導入することで開動作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、
上記バイパス弁の圧力室と上記過給機の下流側とを接続する第１の通路と、上記吸気通路と別系統で設けられて上記過給機の下流側に接続される第２の通路とに接続され、両通路を大気に切換え接続する切換弁と、
イグニッションスイッチがＯＦＦされてから少なくともエンジンが停止するまでの間、上記切換弁を切換え、上記第１の通路から上記圧力室へ大気を導入して上記バイパス弁を閉弁させると共に、上記第２の通路から上記過給機の下流側に新気を導入する制御手段と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】
上記制御手段は、
イグニッションスイッチがＯＦＦされてから少なくともエンジンが停止するまでの間、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、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。
【請求項３】
上記第２の通路を上記過給機の下流側の吸気ポート近傍に接続し、
上記制御手段は、
イグニッションスイッチがＯＮされてからエンジンが完爆するまでの間、上記切換弁を切換え、上記第２の通路から上記吸気ポート近傍に新気を導入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く、エンジン停止時、吸気系の負圧が抜けにくいという問題がある。図４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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
このような過給機付きエンジンでは、スロットル弁１０１の下流側において、過給機１０２からインタークーラ１０３を経てインテークマニホルド１０４に至る通路容量が大きいことからエンジン停止時に負圧が抜けにくく、完全停止までの惰性回転中に吸気弁１００ａと排気弁１００ｂとのバルブオーバラップ期間で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を引き込みやすい。このため、次のエンジン始動時に、新気１１３に対する不活性ガス１１２の割合が大きくなって酸素濃度が不足し、始動性が悪化する可能性が高くなる。
【０００９】
また、エンジン停止時に吸気系の負圧が抜けにくいことから、シリンダ内の圧縮圧力が低くなり、ピストン１００ｃが圧縮トップ近傍で停止する頻度が高くなってバルブオーバラップ停止を引き起こしやすい状況となる。従って、エンジン停止後も吸気系の負圧が抜けきらない状態が続き、オーバラップ停止が重なった場合には、不活性ガスの引き込み量が増加し、始動性が更に悪化する虞がある。
【００１０】
このような問題に対し、特許文献１の技術を適用し、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負圧抜きを行っても、吸気系の容量が大きいことから効率的な負圧抜きは困難である。同様に、特許文献２の技術を適用しても、ＩＳＣバルブから吸気ポートまでの容量が大きいため、イグニッションＯＦＦからエンジン完全停止までの短い時間で十分に負圧抜きを行うことは困難である。
【００１１】
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、エンジン停止時の吸気系の負圧抜きを効率的に行い、吸気系に滞留する不活性ガス量を低減して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】
【００１２】
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し、圧力室に負圧を導入することで開動作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、上記バイパス弁の圧力室と上記過給機の下流側とを接続する第１の通路と、上記吸気通路と別系統で設けられて上記過給機の下流側に接続される第２の通路とに接続され、両通路を大気に切換え接続する切換弁と、イグニッションスイッチがＯＦＦされてから少なくともエンジンが停止するまでの間、上記切換弁を切換え、上記第１の通路から上記圧力室へ大気を導入して上記バイパス弁を閉弁させると共に、上記第２の通路から上記過給機の下流側に新気を導入する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
その際、上記制御手段により、イグニッションスイッチがＯＦＦされてから少なくともエンジンが停止するまでの間、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、所定開度に保持することが望ましい。
【００１４】
また、上記第２の通路は、上記過給機の下流側の吸気ポート近傍に接続することが望ましく、上記制御手段により、イグニッションスイッチがＯＮされてからエンジンが完爆するまでの間、上記切換弁を切換え、上記第２の通路から上記吸気ポート近傍に新気を導入することが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
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、エンジン停止時の吸気系の負圧抜きを効率的に行うことができ、吸気系に滞留する不活性ガス量を低減して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】
【００１６】
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〜図３は本発明の実施の一形態に係わり、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、図３はエンジン停止中の吸気系の負圧抜け状況を示す説明図である。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
また、スロットル弁１３下流側且つ過給機１６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。
【００２０】
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。一方、圧力室１９ｂに接続される配管２１は、中途で３方の配管２３，２４，２５に分岐されている。
【００２１】
配管２３は、オリフィス２２の手前で配管２０に合流されて口金１０ａに接続され、配管２１，２３、及び配管２０の一部により、バイパス弁１９の圧力室１９ｂと過給機１６の下流側とを接続する第１の通路が形成される。この第１の通路は、バイパス弁１９の圧力室１９ｂに作動圧（負圧）を導入する作動圧導入ラインとなる。
【００２２】
また、配管２４は、オリフィス２２の先で配管２０に合流されて口金１０ａに接続され、吸気管１１による吸気通路とは別系統で過給機１６の下流側に接続される第２の通路として形成される。第２の通路は、後述するように、スロットル弁１３→過給機１６→インタークーラ１７→インテークマニホルド１０の主吸気通路とは別系統系で吸気系に新気を導入するパージラインとなり、配管２４の中途には、インテークマニホルド１０側との差圧によって開弁し、インテークマニホルド１０側への一方向の流れのみを許容するチェック弁２６が介装されている。
【００２３】
更に、配管２５は、２つのポートを有する切換弁２７に接続されており、切換弁２７は、一方のポートが大気に連通され、他方のポートが配管２４に接続されている。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、本形態においては、ＯＦＦの状態で大気ポートが遮断され、切換弁２７がＯＮされたとき、大気ポートが開放されて配管２４側のポートが大気に連通される。
【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、円滑なエンジン始動を確保するため、エンジン停止時及び始動時に切換弁２７のＯＮ，ＯＦＦを制御しており、過給機１６を備えることによる吸気系容量の増大に起因してエンジン停止時の吸気系の負圧抜けが悪化し、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不活性ガスが吸気系へ引込まれ、始動性が悪化することを未然に回避する。
【００２６】
具体的には、エンジン停止時、バイパス弁１９の圧力室１９ｂと過給機１６の下流側とを接続する作動圧導入ライン（第１の通路；配管２１，２３、及び配管２０の一部）を大気に連通させ（切換弁２７をＯＦＦ→ＯＮ）、またパージライン（第２の通路；配管２４）から新気を導入させ、吸気系内の負圧を効率的に抜き取ることで、バルブオーバラップ停止時の排気系からの吸気系への不活性ガスの引込み量を最小限に抑える。また、エンジン始動時、主吸気通路とは別系統で設けられたパージライン（第２の通路；配管２４）から新気を吸気系内に供給し（切換弁２７をＯＦＦ→ＯＮ）、吸気系内の不活性ガスの希釈及び掃気を促進する。
【００２７】
この場合、パージラインを形成する配管２４は、内径をできるだけ大きく設定し、また、負圧及び新気の導入口となる口金１０ａは、できるだけ吸気ポート３近傍に設けることが望ましく、これにより、負圧抜き能力と新気供給能力とを十分に確保することができる。尚、本形態においては、インテークマニホルド１０からの負圧の導入口とインテークマニホルド１０内への新気の導入口とを口金１０ａで兼用しているが、負圧導入口と新気導入口とを別々の部位に設けるようにしても良い。
【００２８】
以下、ＥＣＵ５０による切換弁２７の制御について、図２のフローチャートを用いて説明する。
【００２９】
図２のフローチャートは、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切換弁制御ルーチンであり、先ず、ステップＳ１において、切換弁２７をＯＮする。この切換弁２７のＯＮにより、配管２３からなるパージラインが大気に連通され、新気が切換弁２７からパージラインのチェック弁２６を通ってインテークマニホルド１０内へ供給され、吸気系内に残留する不活性ガスの希釈及び掃気が促進される。
【００３０】
次いで、ステップＳ２において、完爆判定がなされたか否かを調べる。その結果、完爆判定がなされたとき、ステップＳ２からステップＳ３へ進んで切換弁２７をＯＦＦとし、バイパス弁１９の圧力室１９ｂをインテークマニホルド１０に連通させる。そして、ステップＳ４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。
【００３１】
エンジン完爆後の通常運転状態では、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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Ｓ４からステップＳ５へ進み、ＩＳＣ弁１５の開度を少なくともエンジンが停止するまでの間は開いた状態に保持する。好ましくは、アイドル運転時よりも大きくし、またはイグニッションスイッチ５１のＯＦＦから設定時間、設定時間後の開度よりも大きくし、ＩＳＣ流量を増加させる。更に、ステップＳ６で、切換弁２７をＯＮする。この切換弁２７のＯＮにより、バイパス弁１９の圧力室１９ｂに大気が導入されてバイパス弁１９が閉弁し、バイパス通路１８が閉鎖されると共に、配管２４からなるパージラインが大気に連通され、切換弁２７からチェック弁２６を通って新気がインテークマニホルド１０内へ導入される。
【００３４】
すなわち、イグニッションスイッチ５１がＯＦＦされて燃焼噴射及び点火が停止され、エンジンが惰性回転状態に移行したとき、バイパス弁１９を閉弁させてバイパス通路１８を閉鎖し、容量の大きいスロットル弁１３下流側の負圧抜きをＩＳＣ弁１５によって分担することにより、パージラインから効率的に吸気ポート３近傍の負圧抜きを行うことができる。
【００３５】
次いで、ステップＳ７において、エンジン停止後、設定時間が経過したか否かを調べる。設定時間が経過していない場合には、ＩＳＣ弁１５の所定開度の保持状態と切換弁２７のＯＮ状態を維持する。そして、エンジン停止後、設定時間が経過したとき、切換弁２７をＯＦＦとして本ルーチンを終了する。
【００３６】
これにより、図３に示すように、イグニッションＯＦＦからエンジンが停止するまでの短い時間で効率良く吸気系に負圧を抜くことができ、図中破線で示すように、従来、エンジン停止時に負圧が抜けきらない状況を改善し、排気系からの不活性ガスの引き込みを緩和させることができる。
【００３７】
このように、本実施の形態においては、エンジン停止時に、吸気通路とは別系統で設けたパージラインから効率良く吸気系の負圧を抜き、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の吸気系への不活性ガスの引込み量を減少させ、不活性ガスによる吸気ラインの汚染を防止することができる。
【００３８】
また、エンジン始動時に、パージラインから新気をインテークマニホルド１０内に導入して滞留している不活性ガスを掃気するため、未燃焼の蓄積燃料を抑制して燃焼不安定要因を排除し、始動性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】過給機付きエンジンの吸気系を示す構成図
【図２】切換弁制御ルーチンのフローチャート
【図３】エンジン停止中の吸気系の負圧抜け状況を示す説明図
【図４】従来の過給機付きエンジンの吸気系を示す構成図
【符号の説明】
【００４０】
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  バイパス弁
１９ｂ  圧力室
２７  切換弁
５０  電子制御ユニット
代理人      弁理士      伊    藤      進
【図１】
2005140091.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005140091.tif 000006