(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内の空間と外部空間との間の連通状態を制御するデコンプ手段と、前記シリンダ内に燃料を供給する燃料供給手段と、前記シリンダ内に配置されたピストンを強制的に往復運動させるスタータ手段とを備えたデコンプ機能付エンジンにおいて、前記シリンダ内に燃料を供給しない状態で前記連通の度合いを大きくしつつ前記ピストンを強制的に往復運動させる第１工程の後、前記連通を無くして前記シリンダ内に燃料を供給する第２工程を実行するよう、前記デコンプ手段、前記燃料供給手段及び前記スタータ手段を制御する制御手段を備えることを特徴とするデコンプ機能付エンジン。
【請求項２】
前記制御手段は、エンジン回転数が第１所定値を越えた場合に、前記連通を無くすよう、前記デコンプ手段を制御することを特徴とする請求項１に記載のデコンプ機能付エンジン。
【請求項３】
前記第１所定値は、前記エンジンを冷却する液体の温度に基づき、前記液体の温度が高いほど高くなるように設定されることを特徴とする請求項２に記載のデコンプ機能付エンジン。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第２工程後に、エンジン回転数が第２所定値を越えた場合に、前記ピストンの強制的な往復運動が停止されるよう、前記スタータ手段を制御することを特徴とする請求項３に記載のデコンプ機能付エンジン。
【請求項５】
前記第２所定値は、前記エンジンを冷却する液体の温度に基づき、前記液体の温度が高いほど低くなるように設定されることを特徴とする請求項４に記載のデコンプ機能付エンジン。
【請求項６】
前記デコンプ機能付エンジンは、車両に搭載されるものであり、前記第１工程は、前記車両が停車中の場合に実行されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のデコンプ機能付エンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジン等のデコンプ機能付エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のデコンプ機能付エンジンは特開平６−４２４３６号公報に記載されている。このエンジンにおいては、燃料供給を行いつつデコンプが実行され（ピストン内圧力低下）、エンジン回転数を監視しつつ、この回転数が十分に大きくなった場合に自然着火が行われるよう、所定の回転数に到達した時点でデコンプを停止している（ピストン内圧力上昇）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のエンジンにおいては、白煙、ハイドロカーボン等がシリンダーからの排気に混じることがある。本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、白煙、ハイドロカーボン等の排出を低減可能なデコンプ機能付エンジンを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明に係るデコンプ機能付エンジンは、シリンダ内の空間と外部空間との間の連通状態を制御するデコンプ手段と、シリンダ内に燃料を供給する燃料供給手段と、シリンダ内に配置されたピストンを強制的に往復運動させるスタータ手段とを備えたデコンプ機能付エンジンにおいて、シリンダ内に燃料を供給しない状態で連通の度合いを大きくしつつピストンを強制的に往復運動させる第１工程の後、連通を無くしてシリンダ内に燃料を供給する第２工程を実行するよう、デコンプ手段、燃料供給手段及びスタータ手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【０００５】
本発明のエンジンによれば、連通の度合いを大きくしている第１工程（デコンプ時）においては燃料を供給せず、連通を無くした第２工程（非デコンプ時）において燃料を供給するので、白煙、ハイドロカーボン等の排出を低減することができる。
【０００６】
また、本発明のエンジンにおいては、制御手段が、エンジン回転数（クランクシャフト回転数）が第１所定値を越えた場合に、前記連通を無くすよう、デコンプ手段を制御することを特徴とする。エンジン回転数が第１所定値を越えた場合には、連通を無くして燃料を供給すれば発火可能となる。
【０００７】
また、第１所定値は、エンジンを冷却する液体の温度に基づき、液体の温度が高いほど高くなるように設定されることを特徴とする。すなわち、温度が低い場合には、第２工程に移行することにより、シリンダとピストンとの間の摩擦負荷を低減させる。
【０００８】
また、本発明のエンジンにおいては、制御手段が、第２工程後に、エンジン回転数が第２所定値を越えた場合に、ピストンの強制的な往復運動が停止されるよう、スタータ手段を制御することを特徴とする。すなわち、燃料が燃焼し始めた場合に、エンジン回転数が第２所定値を越えた場合には、スタータ手段による強制力は不要と判断できるので、この場合にはスタータ手段による強制的な往復運動は停止される。
【０００９】
また、第２所定値は、エンジンを冷却する液体の温度に基づき、前記液体の温度が高いほど低くなるように設定されることを特徴とする。すなわち、液体の温度が高い場合には、エンジン回転数が低い場合においても、燃焼を安定的に持続させることができる。
【００１０】
また、本発明のデコンプ機能付エンジンは、車両に搭載されるものであり、第１工程は、車両が停車中の場合に実行されることを特徴とする。このような制御は、車両の停止中の場合、特に、信号待ちの状態等において、一旦エンジンを停止させた後、再び走行を開始する場合に有効である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に係るデコンプ機能付エンジンについて説明する。同一要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１２】
図１は、デコンプ機能付エンジンを搭載した車両のブロック図である。車体ＢＤＹ内にはディーゼルエンジンＥが搭載され、エンジンＥ内には複数の気筒があり、各気筒のピストンＰの直線往復運動は、これらにリンクしたクランクシャフトＣＳによって回転運動に変換され、この回転運動による駆動力Ｄは変速機ＴＭを介して、車体に設けられた車輪ＷＬに駆動力Ｄ’として伝達される。また、スタータモータＳＴＭを駆動することにより、これにリンクしたクランクシャフトＣＳを回転させ、ピストンＰを強制的に往復運動させることもできる。
【００１３】
エンジンＥは、各気筒毎に、シリンダＣＬ及びシリンダＣＬ内部に配置されたピストンＰ、シリンダＣＬの頂部に設けられたデコンプ用バルブＤＶを有する。なお、シリンダＣＬには図示しない吸気及び排気バルブが取り付けられているが、デコンプ用バルブＤＶは吸気及び排気バルブのいずれか一方で代用することもできる。デコンプ用バルブＤＶは、シリンダＣＬの内部の空間と外部空間の連通状態を制御するものであり、シリンダＣＬの頂部或いはシリンダヘッドに設けられるが、外部空間との間の連通状態が制御できる位置であれば、例えば、ガソリンエンジンにおけるスロットルバルブの位置等に設けることとしてもよい。
【００１４】
デコンプ用バルブＤＶは、デコンプ装置ＤＣＡによって、その開閉が制御される。デコンプ装置ＤＣＡは、例えば偏心カムの一端にデコンプ用バルブＤＶをリンクさせたものであり、当該カムを回転或いは揺動させることにより、デコンプ用バルブＤＶの開閉状態、すなわち、上述の連通状態を制御することができる。
【００１５】
シリンダＣＬ、シリンダヘッド及びデコンプ装置ＤＣＡは、図示しないウォータジャケット内に収容されており、このウォータジャケットにラジエータＲから冷却用の液体としての水を供給する。すなわち、エンジンＥは、ラジエータＲからの液体によって冷却される。
【００１６】
このエンジン冷却用の液体の温度は、液体温度センサとしての水温センサＳTによって計測され、水温センサＳTは、温度Ｔを出力する。同様に、クランクシャフトＣＳの回転数は、回転センサＳωによって計測され、回転センサＳωはクランクシャフトの回転数ω（エンジン回転数、ピストンＰの振動数）を出力する。アクセルペダルＡＰを踏むと、アクセル開度センサＳAがアクセル開度を計測し、このアクセル開度Ａを出力する。
【００１７】
ブレーキペダルＢＰを踏むと、ブレーキセンサＳBがブレーキペダルの踏み込み量Ｂを検知し、これを出力する。変速機ＴＭの状態は変速状態監視センサＳGが、これを検知し、変速機ＴＭの状態Ｇを出力する。車輪速センサＳWは、車輪ＷＬの回転数を検出し、車輪速Ｗを出力する。イグニションスイッチＩＧをオン状態とすると、ＯＮ信号Ｏが出力される。
【００１８】
これらの計測データ（温度Ｔ、クランクシャフト回転数ω、アクセル開度Ａ、ブレーキペダル踏込量Ｂ、変速機状態Ｇ、車輪速Ｗ、イグニションＯＮ信号Ｏ）は、電子コントロールユニットＥＣＵに入力される。
【００１９】
電子コントロールユニットＥＣＵは、入力された上記データに基づき、車両の運転状態、特にエンジンＥを制御する。エンジンＥは、スタータモータＳＴＭ及びデコンプ装置ＤＣＡに加えて、シリンダＣＬへの燃料供給量制御用のバルブＶを備えている。スタータモータＳＴＭ、デコンプ装置ＤＣＡ及び燃料供給量制御バルブＶは、電子コントロールユニットＥＣＵからの制御信号ＶS、ＶF及びＶDによってそれぞれ制御される。以下、電子コントロールユニットＥＣＵによるこれらの制御について説明する。
【００２０】
図２は、電子コントロールユニットＥＣＵによるエンジンＥの起動制御のフローチャートである。
【００２１】
まず、車両が停車中であるかどうかを判断する（Ｓ１）。これは、データＡ，Ｂ，Ｇに基づいて判断される。すなわち、アクセル開度Ａが零であり、変速機状態Ｇがパーキング状態であり、ブレーキペダル踏込量Ｂが所定値以上の場合、車両は停止中であると判断する。なお、これらにクランクシャフト回転数ωのデータを加えて停車を判断してもよい。
【００２２】
次に、イグニションＯＮ信号Ｏが電子コントロールユニットＥＣＵに入力されたかどうかを判断する（Ｓ２）。ステップＳ１，Ｓ２おいて、車両が停車中であって、イグニションスイッチＩＧがオン状態とされたと判断された場合には、以降のエンジン起動制御に入り、そうでない場合にはステップＳ１に戻る。
【００２３】
エンジン起動制御においては、まず、制御信号ＶDによってデコンプ装置ＤＣＡをオン状態とし、シリンダＣＬ内の所定箇所、すなわち、デコンプ用バルブＤＶを開放する（Ｓ３）。これにより、シリンダＣＬ内の空間と外部空間とは連通状態となり、ピストンＰを往復運動させる際の負荷が減少する。
【００２４】
次に、制御信号ＶSによって、スタータモータＳＴＭをオン状態とし、クランクシャフトＣＳを回転させて、ピストンＰを強制的に往復運動させる（Ｓ４）。この時、シリンダＣＬ内には燃料が供給されないように、燃料供給制御用バルブＶは閉じられるように制御する。
【００２５】
クランクシャフトＣＳの回転数ω、換言すればエンジン回転数が第１所定値ω１を越えた場合（Ｓ５）、制御信号ＶDによってデコンプ装置ＤＣＡをオフ状態とし、シリンダＣＬ内の所定箇所、すなわち、デコンプ用バルブＤＶを閉鎖する（Ｓ６）。これにより、シリンダＣＬ内の空間と外部空間とは連通しなくなり、ピストンＰの往復運動によってシリンダＣＬ内部の気体が圧縮される。なお、クランクシャフトＣＬの回転数ωが第１所定値ω１に到達しない場合（Ｓ５）には、ステップＳ３に戻って以降の処理を繰り返す。
【００２６】
デコンプ用バルブＤＶを閉鎖し（Ｓ６）、このデコンプ装置ＤＣＡのオフ状態を検知した後に、制御信号ＶFを燃料供給制御用バルブＶに入力することにより、当該バルブＶを開放し、シリンダＣＬ内に燃料タンクＦＬＴから燃料を噴射・供給する（Ｓ７）。なお、デコンプ装置ＤＣＡによるデコンプ用バルブＤＶの閉鎖は、当該装置ＤＣＡに取り付けられた図示しないセンサによって、その状態が検知される。
【００２７】
クランクシャフトＣＳの回転数ωが第２所定値ω２を越えた場合（Ｓ８）、燃料の完全爆発状態であると判断し、制御信号ＶSによってスタータモータＳＴＭをオフ状態とし（クランクシャフトＣＳとの係合を解除する状態も含む）、ピストンＰの強制的な往復運動を停止させる（Ｓ９）。クランクシャフトＣＳの回転数ωが第２所定値ω２に到達しない場合（Ｓ８）には、ステップＳ７に戻って以降の処理を繰り返す。
【００２８】
なお、デコンプ用バルブＤＶの開放及び閉鎖は、シリンダＣＬ内の空間と外部空間との間の連通状態を、それぞれ基準値よりも大きく及び小さくするものである。この基準値は可変なものであってもよい。
【００２９】
以上、説明したように、上述のデコンプ機能付エンジンＥは、シリンダＣＬ内の空間と外部空間との間の連通状態を制御するデコンプ手段ＤＣＡ、ＤＶと、シリンダＣＬ内に燃料を供給する燃料供給手段Ｖと、シリンダＣＬ内に配置されたピストンＰを強制的に往復運動させるスタータ手段ＳＴＭとを備えたデコンプ機能付エンジンにおいて、シリンダＣＬ内に燃料を供給しない状態で連通の度合いを大きくしつつ（Ｓ３）ピストンＰを強制的に往復運動させる（Ｓ４）第１工程の後、連通の度合いを小さくして（Ｓ６）シリンダＣＬ内に燃料を供給する（Ｓ７）第２工程を実行するよう、デコンプ手段ＤＣＡ，ＤＶ、燃料供給手段Ｖ及びスタータ手段ＳＴＭを制御する制御手段ＥＣＵを備える。
【００３０】
このエンジンＥによれば、連通の度合いを大きくしている第１工程（デコンプ時）においては燃料を供給せず、連通の度合いを小さくした第２工程（非デコンプ時）において燃料を供給するので、白煙、ハイドロカーボン等の排出を低減することができる。
【００３１】
ここで、第１及び第２所定値ω１、ω２について説明しておく。
【００３２】
図３は第１所定値ω１の水温Ｔに対する依存性を示すグラフである。
【００３３】
このエンジンＥにおいては、制御手段ＥＣＵが、上記第２工程（Ｓ６，Ｓ７）において、エンジン回転数（クランクシャフト回転数ω）が第１所定値ω１を越えた場合に（Ｓ５）、前記連通の度合いを小さくするよう（Ｓ６）、デコンプ手段ＤＣＡ，ＤＶを制御している。エンジン回転数、すなわちクランクシャフト回転数ωが第１所定値ω１を越えた場合には、連通の度合いを小さくして（Ｓ６）燃料を供給すれば（Ｓ７）、自然発火可能となる。
【００３４】
第１所定値ω１は、エンジンＥを冷却する液体の温度Ｔに基づき、液体の温度Ｔが高いほど高くなるように設定される。すなわち、温度Ｔが低い場合には、上記第１工程（Ｓ３、Ｓ４）を続けずに、上記第２工程（Ｓ６，Ｓ７）に移行することにより、シリンダＣＬとピストンＰとの間の摩擦負荷を低減させることができる。
【００３５】
図４は第２所定値ω２の水温Ｔに対する依存性を示すグラフである。
【００３６】
制御手段ＥＣＵは、第２工程（Ｓ６，Ｓ７）後に、エンジン回転数（クランクシャフト回転数ω）が第２所定値ω２を越えた場合に、ピストンＰの強制的な往復運動が停止されるよう、スタータ手段ＳＴＭを制御している。すなわち、燃料の供給（Ｓ７）によって、当該燃料が燃焼し始めた場合に、エンジン回転数、すなわちクランクシャフト回転数ωが第２所定値ω２を越えた場合には、スタータ手段ＳＴＭによる強制力は不要と判断できるので、この場合にはスタータ手段ＳＴＭによる強制的な往復運動を停止している。
【００３７】
第２所定値ω２は、エンジンＥを冷却する液体の温度Ｔに基づき、液体の温度Ｔが高いほど低くなるように設定されている。すなわち、液体の温度Ｔが高い場合には、エンジン回転数が低い場合においても、燃焼を安定的に持続させることができる。
【００３８】
なお、デコンプ機能付エンジンＥは、車両に搭載されており、第１工程（Ｓ３、Ｓ４）は、車両が停車中の場合に実行されている（Ｓ１）。このような制御は、車両の停止中の場合、特に、信号待ちの状態等において、一旦エンジンを停止させた後、再び走行を開始する場合に、有効である。
【００３９】
なお、上記においては、スタータモータＳＴＭのオン（Ｓ２）の後に、デコンプ装置ＤＣＡを作動させ（Ｓ３）、クランクシャフト回転数ωを高速化させているが、これは同時であってもよく、スタータモータＳＴＭの代わりに、アクセルペダルを踏む、又は、踏んでいたブレーキペダルを放す等の初期条件に応じて、ステップＳ３以降の処理を実行することもできる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明のデコンプ機能付エンジンによれば、白煙、ハイドロカーボン等の排出を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】デコンプ機能付エンジンを搭載した車両のブロック図である。
【図２】ＥＣＵによる制御を説明するためのフローチャートである。
【図３】第１所定値ω１の水温依存性を示すグラフである。
【図４】第２所定値ω２の水温依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
ＡＰ…アクセルペダル、ＢＤＹ…車体、ＢＰ…ブレーキペダル、ＣＬ…シリンダ、ＣＳ…クランクシャフト、ＤＣＡ，ＤＶ…デコンプ手段、Ｅ…エンジン、ＥＣＵ…制御手段、ＦＬＴ…燃料タンク、ＩＧ…イグニションスイッチ、Ｐ…ピストン、Ｒ…ラジエータ、ＳＡ…アクセル開度センサ、ＳＢ…ブレーキセンサ、ＳＧ…変速状態監視センサ、ＳＴ…水温センサ、ＳＴＭ…スタータ手段、ＳＷ…車輪速センサ、Ｓω…回転センサ、ＴＭ…変速機、Ｖ…燃料供給手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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