(57)【要約】【課題】機関冷間時に燃焼式ヒータを用いることなく室内用暖房装置の出力を向上させる。【解決手段】  本発明は、吸気絞り弁（１）と、暖房装置（２）と、暖房装置（２）の出力向上が必要であるか否かを判定する暖房出力向上判定手段（Ｓ２００）と、暖房装置の出力向上が必要であるときには、エンジン（４）の運転状態に基づいて目標空気過剰率を算出する目標空気過剰率算出手段（Ｓ４００）とを備えて、目標空気過剰率に基づいて吸気絞り弁（１）を制御して吸気絞りを行うことを特徴とする。【選択図】図２
2005344590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気管に備えられ、吸気絞り量を調整する吸気絞り弁と、
エンジンの熱を利用して車室内の温度を調整する暖房装置と、
前記暖房装置の出力を向上させる必要があるか否かを判定する暖房出力向上判定手段と、
前記暖房装置の出力向上が必要であるときには、エンジン温度を上昇させるための目標空気過剰率をエンジンの運転状態に基づいて算出する目標空気過剰率算出手段と、
前記目標空気過剰率に基づいて前記吸気絞り弁を制御して吸気絞りを行う吸気絞り弁制御手段と、
を備えることを特徴とするディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置。
【請求項２】
前記目標空気過剰率算出手段は、エンジンの回転速度及びアクセル開度と、吸気温度と、の少なくとも一方に基づいて目標空気過剰率を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置。
【請求項３】
前記目標空気過剰率に基づいて目標吸気絞り量を算出する目標吸気絞り量算出手段を備え、
前記吸気絞り弁制御手段は、前記目標吸気絞り量に基づいて前記吸気絞り弁を制御する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置。
【請求項４】
エンジンの運転状態に基づいて実際の空気過剰率を算出する実空気過剰率算出手段をさらに備え、
前記目標吸気絞り量算出手段は、さらに前記実空気過剰率に基づいて前記目標吸気絞り量を修正する、
ことを特徴とする請求項３に記載のディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置。
【請求項５】
前記実空気過剰率算出手段は、エンジンの吸気量と燃料噴射量とに基づいて実空気過剰率を算出している、
ことを特徴とする請求項４に記載のディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置。
【請求項６】
前記目標吸気絞り量算出手段は、さらにエンジンの冷却水温度に基づいて前記目標吸気絞り量を補正する、
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の室内用暖房装置はヒータコアにおいてエンジンの冷却水の熱を利用することで室内を暖めている。しかし、ディーゼルエンジンはガソリンエンジンに比べて熱効率が高く発熱量が少ない。よって、ディーゼルエンジン搭載車両においては機関冷間時に暖房性能を向上させるために多くの時間を必要とし、それだけ運転者に不快感を与える。
【０００３】
そこで、燃焼式ヒータを設けてエンジンの冷却水を加熱することでヒータコアに供給する冷却水の温度を上昇させて、室内用暖房装置の暖房性能を向上させているものがある。
【０００４】
しかし、燃焼式ヒータではエンジンで燃焼させる燃料の一部を燃焼させているので、燃焼式ヒータからの排気中にはエンジンの排気と同様の有害ガス成分が含まれている。よって、燃焼式ヒータの排気はエンジンの排気通路に通流されるが、機関冷間時は触媒の温度が低いので触媒が活性温度に達するまでは有害ガスを十分に浄化できないという問題がある。
【０００５】
そこで、吸気絞り弁を備えて機関冷間時にエンジンから触媒へ通流される排気の流量を低減することで、大気へ放出される有害ガスの量を低減する技術が特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２０００−２４０４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、このような技術では燃焼式ヒータを新たに設ける必要があり、また燃焼式ヒータからの排気をエンジンの排気通路へ排出させるための配管が必要となりコストが上昇し搭載性が悪化する。さらに、燃焼式ヒータで熱を発生させるために燃料を消費するので燃費が悪化する。さらにまた、吸気を絞り過ぎると混合気がリッチになり過ぎて燃焼状態が悪化する。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、ディーゼルエンジンにおいて機関冷間時に燃焼式ヒータを用いることなく室内用暖房装置の暖房出力を向上させることのできるディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置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】
【０００８】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００９】
本発明は、エンジン（４）の吸気管（５）に備えられ、吸気絞り量を調整する吸気絞り弁（１）と、エンジン（４）の熱を利用して車室内の温度を調整する暖房装置（２）と、暖房装置（２）の出力を向上させる必要があるか否かを判定する暖房出力向上判定手段（Ｓ２００）と、暖房装置（２）の出力向上が必要であるときには、エンジン温度を上昇させるための目標空気過剰率をエンジン（４）の運転状態に基づいて算出する目標空気過剰率算出手段（Ｓ４００）と、目標空気過剰率に基づいて吸気絞り弁（１）を制御して吸気絞りを行う吸気絞り弁制御手段（Ｓ７００）とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ディーゼルエンジンにおいて運転状態に応じて吸気絞り弁を作動させることで、失火を防止しながらエンジンが発生する熱量を増加させることができる。よって、燃焼式ヒータを設けることなく簡素な構造で、機関冷間時の室内用暖房装置の暖房出力を向上させることができる。また、燃焼式ヒータにおいて余分な燃料を消費することがないので燃費の悪化を防止することができる。さらに、燃焼式ヒータやその排気通路などの装置を設ける必要がないので搭載性の悪化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】
【００１１】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００１２】
図１は、本発明によるディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置を示す構成図である。本装置は、吸気絞り弁１と、ヒータコア２と、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）３とを備えている。
【００１３】
吸気絞り弁１は、エンジン４の吸気管５に設けられておりＥＣＵ３から送信される信号に基づいて弁の絞り量を調節することで吸気量Ｑａを変化させている。吸気管５の吸気口６から吸入された吸気はエアクリーナー７で塵や埃などを除去された後、ターボチャージャー８で加圧される。加圧された吸気はインタークーラ９で冷却され吸気絞り弁１で流量を調節されてエンジン４のシリンダ内へ吸入される。エンジン４で燃焼した後の排気はターボチャージャ８のタービンを経て排気管１７を通して外部へ排出される。
【００１４】
ヒータコア２は、冷却水配管１０を通してその内部にエンジン４の冷却水を導入することで冷却水の熱を室内暖房用に利用している。すなわち、暖房能力はエンジン４が発生する熱量に依存している。
【００１５】
ＥＣＵ３は、吸気管５に設けられたエアフロメータ１１及び吸気温センサ１２からそれぞれ吸気量Ｑａと吸気温度とを検出している。またＥＣＵ３はエンジン４に設けられた回転速度センサ１３から回転速度を検出している。さらに、ＥＣＵ３はアクセル開度センサ１４からアクセル開度を検出する。さらにまた、ＥＣＵ３は水温センサ１５から冷却水温度を検出する。さらにまた、ＥＣＵ３は車室内に設けられたヒートアップスイッチ１６からスイッチのＯＮ／ＯＦＦを検出する。ここで、ヒートアップスイッチ１６とはディーゼルエンジン４を搭載する車両において、機関冷間時に室内暖房装置の出力向上を必要とするとき、運転者が操作する車室内に設けられたスイッチのことである。ＥＣＵ３は、以上の各検出値に基づいて算出した吸気絞り弁１の絞り量を吸気絞り弁１に送信することでエンジン４の吸気量Ｑａを制御している。
【００１６】
ここで、ＥＣＵ３で行う制御について図２を参照しながら説明する。図２は本発明のディーゼルエンジン４の吸気絞り弁制御装置の制御を示したフローチャートである。
【００１７】
ステップＳ１００では、ヒートアップスイッチ１６からスイッチのＯＮ／ＯＦＦを読み込んでステップＳ２００へ進む。
【００１８】
ステップＳ２００では、ステップＳ１００で読み込んだヒートアップスイッチ１６のポジションがＯＮであるか否かを判定する。ＯＮであればステップＳ３００へ進み、ＯＦＦであれば処理を終了する。ここで、ヒートアップスイッチ１６は機関冷間時などに室内暖房の出力向上を運転者が必要としているときにＯＮにされるものであるので、ステップＳ２００においてヒートアップスイッチ１６がＯＦＦであれば本制御を行う必要がなく処理を終了する。
【００１９】
ステップＳ３００では、エンジン回転速度、アクセル開度、吸気温度、吸気量Ｑａ、燃料噴射量Ｑｆ及び冷却水温度を読み込んでステップＳ４００へ進む。ここで、燃料噴射量Ｑｆは本制御とは関係なくＥＣＵ３によってアクセル開度とエンジン回転速度とに基づいて算出されているので、本制御で新たに算出する必要はない。
【００２０】
ステップＳ４００では、目標空気過剰率λｔを検索してステップＳ５００へ進む。具体的な検索方法については後述する。
【００２１】
ステップＳ５００では、実際の空気過剰率である実空気過剰率λを算出してステップＳ６００へ進む。具体的な算出方法については後述する。
【００２２】
ステップＳ６００では、目標吸気絞り量Ｑｔを算出してステップＳ７００へ進む。具体的な算出方法については後述する。
【００２３】
ステップＳ７００では、ステップＳ６００で算出した目標吸気絞り量Ｑｔに基づいて吸気絞り弁１に作動指令を送信してステップＳ８００へ進む。
【００２４】
ステップＳ８００では、目標空気過剰率λｔと実空気過剰率λとの差が規定値以内であるか否かを判定する。目標空気過剰率λｔと実空気過剰率λとの差が規定値以内であれば処理を終了し、規定値以内でないときはステップＳ３００へ戻る。ここで、規定値は例えば実空気過剰率λの数％程度の値であり、目標空気過剰率λｔと実空気過剰率λとの差が許容できる程度の微小な値に設定される。
【００２５】
次にステップＳ４００において目標空気過剰率λｔを検索する方法について図３を用いて説明する。図３は目標空気過剰率λｔを検索する制御を示したフローチャートである。
【００２６】
ステップＳ４０１では、ステップＳ３００で読み込んだエンジン回転速度、アクセル開度及び吸気温度に基づいて目標空気過剰率λｔをマップから検索して処理を終了する。
【００２７】
ここで、ステップＳ４０１において目標空気過剰率λｔをマップから検索する方法について図４、５を用いて説明する。図４はエンジン回転速度とアクセル開度とに基づいて空気過剰率を検索する吸気温度別に示したマップであり、図４（Ａ）は吸気温度がａのとき、図４（Ｂ）は吸気温度がｂのとき、図４（Ｃ）は吸気温度がｃのときのマップである。図５は吸気温度と目標空気過剰率λｔとの関係を示すテーブルである。
【００２８】
図４に示すようにエンジン回転速度及びアクセル開度が大きくなるほど検索される目標空気過剰率λｔは小さくなる。すなわち、高負荷及び高回転になるほど要求燃料量が多くなるのでそれだけ空気過剰率を小さくする必要があり、検索される目標空気過剰率λｔも小さくなる。
【００２９】
また、図５に示すようにエンジン回転速度及びアクセル開度が一定であれば、吸気温度が低いほど検索される目標空気過剰率λｔは小さくなる。すなわち、吸気温度が低いときは高いときに比べて、より高い暖房出力の向上が求められるのでそれだけ目標空気過剰率λｔをより小さく設定する。
【００３０】
以上により、図４において吸気温度に応じて最適なマップを図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の中から選択し、エンジン回転速度とアクセル開度とから目標空気過剰率λｔを検索する。なお、吸気温度別のマップは図４に示すように３つの温度（ａ、ｂ、ｃ）のときのマップに限定されることなくそれ以上でもよい。
【００３１】
次にステップＳ５００において実空気過剰率λを算出する方法について図６を用いて説明する。図６は実空気過剰率λを算出する制御を示したフローチャートである。
【００３２】
ステップＳ５０１では、ステップＳ３００で読み込んだ吸気量Ｑａと燃料噴射量Ｑｆとに基づいて実空気過剰率λを算出して処理を終了する。ここで、実空気過剰率λは以下の（１）式によって算出される。
【００３３】
λ＝Ｑａ／Ｑｆ／１４．７  ・・・（１）
次にステップＳ６００において目標空気絞り量を算出する方法について図７を用いて説明する。図７は目標吸気絞り量Ｑｔを算出する制御を示したフローチャートである。
【００３４】
ステップＳ６０１では、ステップＳ４００で検索した目標空気過剰率λｔとステップＳ５００で算出した実空気過剰率λとに基づいて基本吸気絞り率ｄを算出してステップＳ６０２へ進む。ここで、基本吸気絞り率ｄは以下の（２）式によって算出される。
【００３５】
ｄ＝目標λ／実λ  ・・・（２）
ステップＳ６０２では、ステップＳ３００で読み込んだ冷却水温度に基づいて水温補正率Ｋｗをテーブルから検索してステップＳ６０３へ進む。ここで、検索方法については後述する。
【００３６】
ステップＳ６０３では、ステップＳ６０１で算出した基本吸気絞り率ｄとステップＳ６０２で検索した水温補正率Ｋｗとに基づいて補正吸気絞り率ｅを算出してステップＳ６０３へ進む。ここで補正吸気絞り率ｅは以下の（３）式によって算出される。
【００３７】
ｅ＝１−（１−ｄ）×Ｋｗ  ・・・（３）
ステップＳ６０４では、ステップＳ６０３で算出した補正吸気絞り率ｅに基づいて目標吸気絞り量Ｑｔをテーブルから検索して処理を終了する。ここで、検索方法については後述する。
【００３８】
ここで、ステップＳ６０２において水温補正率Ｋｗを検索する方法について図８を用いて説明する。図８は冷却水温度と水温補正率Ｋｗとの関係を示すテーブルである。図８に示すように水温センサから検出された冷却水温度が低いほど、すなわちより高い暖房出力の向上を必要とするときほど、検索される水温補正率Ｋｗは大きくなる。
【００３９】
また、ステップＳ６０４において目標吸気絞り量Ｑｔを検索する方法について図９を用いて説明する。図９は補正吸気絞り率ｅと目標吸気絞り量Ｑｔとの関係を示すテーブルである。図９に示すように補正吸気絞り率ｅが小さいときほど検索される目標吸気絞り量Ｑｔは大きくなる。ここで、吸気絞り弁１は目標吸気絞り量Ｑｔが大きくなるほど弁を絞る、すなわち開度を小さくするので吸気量は減少する。吸気絞り弁１は目標吸気絞り量Ｑｔが０のとき全く絞らない状態、すなわち全開状態である。
【００４０】
以上の制御をまとめて作用を説明する。なお、理解を容易にするために図２のフローチャートに対応する符号を括弧内に示した。運転者が暖房性能の向上を必要としてヒートアップスイッチ１６をＯＮにしたことを検知すると（Ｓ２００）、そのときのエンジン回転速度、アクセル開度及び吸気温度に基づいて目標空気過剰率λｔが検索される（Ｓ４００）。また、吸気量Ｑａ及び燃料噴射量Ｑｆに基づいて実空気過剰率λが算出される（Ｓ５００）。この目標空気過剰率λｔ、実空気過剰率λ及び冷却水温に基づいて目標吸気絞り量Ｑｔが算出され（Ｓ６００）、目標吸気絞り量Ｑｔになるように吸気絞り弁１を作動させる（Ｓ７００）。そして、実空気過剰率λと目標空気過剰率λｔとがほぼ等しくなるまで以上の制御が繰り返し行われる。
【００４１】
以上のように本実施形態では、特に機関冷間時にエンジン４の運転状態と吸気温度とに基づいて吸気絞り弁１を作動させることで、失火を防止しながら熱効率を意図的に低下させて発生する熱量を増大させることができる。よって、燃焼式ヒータを設けることなく簡素な構造で、室内用暖房装置の暖房性能を向上させることができる。また、余分な燃料を消費することなく燃費の悪化を防止することができる。さらに、余分なスペースを必要としないので搭載性の悪化を防止することができる。
【００４２】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【００４３】
例えば、本実施形態では運転者が暖房性能の向上を必要とするか否かをヒートアップスイッチ１６のＯＮ／ＯＦＦによって判定しているが、これに限らず外気温度や冷却水温度などによって判定してもよい。
【００４４】
また、本実施形態では目標空気過剰率λｔを検索する際に利用するマップは吸気温度別に３つであるが、これに限らずそれ以上でもそれ以下でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明によるディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置の構成図である。
【図２】本実施形態の制御フローチャートである。
【図３】目標空気過剰率λｔを検索する制御を示したフローチャートである。
【図４】エンジン回転速度とアクセル開度とに基づいて空気過剰率を検索するマップである。（Ａ）は吸気温度ａのときのマップであり、（Ｂ）は吸気温度ｂのときのマップである。（Ｃ）は吸気温度ｃのときのマップである。
【図５】吸気温度と目標空気過剰率λｔとの関係を示すテーブルである。
【図６】実空気過剰率λを算出する制御を示したフローチャートである。
【図７】目標吸気絞り量Ｑｔを算出する制御を示したフローチャートである。
【図８】冷却水温度と水温補正率Ｋｗとの関係を示すテーブルである。
【図９】補正吸気絞り率ｅと目標吸気絞り量Ｑｔとの関係を示すテーブルである。
【符号の説明】
【００４６】
１  吸気絞り弁
２  ヒータコア
３  エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
４  エンジン
５  吸気管
６  吸気口
７  エアクリーナー
８  ターボチャージャー
９  インタークーラ
１０  冷却水配管
１１  エアフロメータ
１２  吸気温センサ
１３  エンジン回転速度センサ
１４  アクセル開度センサ
１５  水温センサ
１６  ヒートアップスイッチ
１７  排気管
Ｓ２００  暖房性能向上判定手段
Ｓ４００  目標空気過剰率算出手段
Ｓ５００  実空気過剰率算出手段
Ｓ６００  目標吸気絞り量算出手段
Ｓ７００  吸気絞り弁制御手段
【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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【図７】
2005344590.tif 000009
【図８】
2005344590.tif 000010
【図９】
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