(57)【要約】【課題】車両の発進性を効果的に向上させる。【解決手段】吸気通路２０に吸気を冷却するインタークーラ２２を備えるエンジン装置であって、インタークーラ２２よりも上流側の吸気通路２０から分岐すると共に、インタークーラ２２よりも下流側の吸気通路２０に合流するバイパス通路２５と、バイパス通路２５の分岐部と合流部との間の吸気通路２０に設けられて、吸気通路２０を開閉可能な第１吸気バルブ２３と、バイパス通路２５に設けられて、バイパス通路２５を開閉可能な第２吸気バルブ２６と、車両の発進時に第１吸気バルブ２３を閉弁させると共に、第２吸気バルブ２６を開弁させる吸気量制御部１１０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に吸気を冷却するインタークーラを備えるエンジン装置であって、
前記インタークーラよりも上流側の吸気系から分岐すると共に、前記インタークーラよりも下流側の吸気系に合流して、吸気を前記インタークーラから迂回させるバイパス通路と、
前記バイパス通路の分岐部と合流部との間の前記吸気通路に設けられて、当該吸気通路を開閉可能な第１吸気バルブと、
前記バイパス通路に設けられて、当該バイパス通路を開閉可能な第２吸気バルブと、
車両の発進時に前記第１吸気バルブを閉弁させると共に、前記第２吸気バルブを開弁させる吸気量制御手段と、を備える
ことを特徴とするエンジン装置。
【請求項２】
前記吸気通路の前記バイパス通路との合流部よりも上流側の第１吸気圧を取得する第１吸気圧取得手段と、
前記吸気通路の前記バイパス通路との合流部よりも下流側の第２吸気圧を取得する第２吸気圧取得手段と、をさらに備え、
前記吸気量制御手段は、車両の発進後、前記第１吸気圧が前記第２吸気圧と等しくなるように、前記第１吸気バルブ及び前記第２吸気バルブの開度を制御する
請求項１に記載のエンジン装置。
【請求項３】
エンジンの運転状態を取得する運転状態取得手段をさらに備え、
前記吸気量制御手段は、前記第１吸気圧が前記第２吸気圧と等しくなると、前記第２吸気バルブを閉弁させると共に、前記第１吸気バルブの開度を前記運転状態に基づいて制御する
請求項２に記載のエンジン装置。
【請求項４】
外気温度を取得する外気温取得手段をさらに備え、
前記吸気量制御手段は、前記外気温度が所定の低温閾値以下の場合、前記第１吸気バルブを閉弁させると共に、前記第２吸気バルブを開弁させる
請求項１から３の何れか一項に記載のエンジン装置。
【請求項５】
前記バイパス通路の内径が前記吸気通路の内径よりも小径に形成された
請求項１から４の何れか一項に記載のエンジン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン装置に関し、特に、吸気を冷却するインタークーラを備えたエンジン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸気を圧送して高出力化や燃費性能の向上を図る過給機を備えたエンジン装置が広く実用化されている。一般的に、この種の過給機付きエンジン装置においては、空気密度を上昇させて充填効率の低下を抑止するために、過給機よりも下流側の吸気系に圧縮吸気を冷却するインタークーラが設けられている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３４８８３６号公報
【特許文献２】特開２００２−３３２８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、インタークーラは、過給機から圧送される圧縮吸気の流通抵抗になるため、特に車両発進時には、容積の大きいインタークーラが圧縮吸気によって充填されるまでは燃焼室内に吸気が導入され難くなり、車両の発進性を悪化させる課題がある。また、低温環境下においては、インタークーラによって冷却された低温の圧縮空気が燃焼室に供給されることになり、白煙の発生や暖機遅れを引き起こす課題がある。
【０００５】
本開示の技術は、インタークーラを備えたエンジン装置において、車両の発進性を効果的に向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の技術は、吸気通路に吸気を冷却するインタークーラを備えるエンジン装置であって、前記インタークーラよりも上流側の吸気系から分岐すると共に、前記インタークーラよりも下流側の吸気系に合流して、吸気を前記インタークーラから迂回させるバイパス通路と、前記バイパス通路の分岐部と合流部との間の前記吸気通路に設けられて、当該吸気通路を開閉可能な第１吸気バルブと、前記バイパス通路に設けられて、当該バイパス通路を開閉可能な第２吸気バルブと、車両の発進時に前記第１吸気バルブを閉弁させると共に、前記第２吸気バルブを開弁させる吸気量制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
前記吸気通路の前記バイパス通路との合流部よりも上流側の第１吸気圧を取得する第１吸気圧取得手段と、前記吸気通路の前記バイパス通路との合流部よりも下流側の第２吸気圧を取得する第２吸気圧取得手段と、をさらに備え、前記吸気量制御手段は、車両の発進後、前記第１吸気圧が前記第２吸気圧と等しくなるように、前記第１吸気バルブ及び前記第２吸気バルブの開度を制御してもよい。
【０００８】
エンジンの運転状態を取得する運転状態取得手段をさらに備え、前記吸気量制御手段は、前記第１吸気圧が前記第２吸気圧と等しくなると、前記第２吸気バルブを閉弁させると共に、前記第１吸気バルブの開度を前記運転状態に基づいて制御してもよい。
【０００９】
外気温度を取得する外気温取得手段をさらに備え、前記吸気量制御手段は、前記外気温度が所定の低温閾値以下の場合、前記第１吸気バルブを閉弁させると共に、前記第２吸気バルブを開弁させてもよい。
【００１０】
前記バイパス通路の内径が前記吸気通路の内径よりも小径に形成されてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本開示の技術によれば、インタークーラを備えたエンジン装置において、車両の発進性を効果的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジン装置の一例を示す模式的な全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るエンジン装置において、（Ａ）は発進時吸気量制御及び低温時吸気量制御の吸気経路、（Ｂ）は移行時吸気量制御の吸気経路、（Ｃ）は定常時吸気量制御を説明する図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る吸気量制御を説明するフローチャート図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係るエンジン装置の一例を示す模式的な全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るエンジン装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１４】
図１に示すように、ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１０には、吸気マニホールド１１及び、排気マニホールド１２が設けられている。排気マニホールド１２には排気通路３０が接続され、排気通路３０には過給機４０のタービン４１が設けられている。
【００１５】
吸気マニホールド１１には、吸気通路２０が接続されている。吸気通路２０には、吸気上流側から順に、エアクリーナ２１、過給機４０のコンプレッサ４２、インタークーラ２２、第１ブースト圧センサ５０、第１吸気バルブ２３等が設けられている。
【００１６】
第１吸気バルブ２３は、インタークーラ２２よりも下流側の吸気通路２０を開閉可能なバタフライバルブであって、後述するバイパス通路２５の分岐部と合流部との間の吸気通路２０に設けられている。この第１吸気バルブ２３は、後述する電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）１００からの指示信号に応じて開閉作動する。
【００１７】
過給機４０は、排気により回転駆動するタービン４１と、タービン４１と同軸に設けられて吸気を圧送するコンプレッサ４２とを備えている。過給機４０は、可変容量型タイプ或は、ノンコンベンショナルタイプの何れであってもよい。
【００１８】
ＥＧＲ装置６０は、排気マニホールド１２から分岐すると共に、第１吸気バルブ２３よりも吸気下流側の吸気通路２０に合流して、排気の一部を吸気系に再循環するＥＧＲ通路６１と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ６２と、ＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブ６３と、リードバルブ６４とを備えている。
【００１９】
本実施形態において、吸気通路２０には、コンプレッサ４２によって圧送される圧縮吸気をインタークーラ２２から迂回させるバイパス通路２５が設けられている。より詳しくは、バイパス通路２５は、コンプレッサ４２直下流の吸気通路２０から分岐すると共に、第１吸気バルブ２３よりも下流側の吸気通路２０（或は、吸気マニホールド１１）に合流する。バイパス通路２５は、好ましくは、その内径を吸気通路２０よりも小径且つ、その長さを吸気通路２よりも短く形成されており、吸気通路２０のインタークーラ２２よりも上流側と下流側とを最短距離で接続するように、シリンダブロックやシリンダヘッドの側部或は、シリンダヘッドカバーの上部に隣接して延設されている。このバイパス通路２５には、第２吸気バルブ２６が設けられている。第２吸気バルブ２６は、バイパス通路２５を開閉可能なバタフライバルブであって、後述するＥＣＵ１００からの指示信号に応じて開閉作動する。
【００２０】
第１ブースト圧センサ５０は、インタークーラ２２よりも下流側且つ、バイパス通路２５の合流部よりも上流側の吸気通路２０に設けられおり、インタークーラ２２を通過して吸気通路２０内を流れる吸気の圧力（以下、第１吸気圧Ｐ１）を検出する。第２ブースト圧センサ５１は、吸気マニホールド１１に設けられており、吸気マニホールド１１内の吸気圧（以下、第２吸気圧Ｐ２）を検出する。第２ブースト圧センサ５１は、バイパス通路２５との合流部よりも下流側の吸気通路２０に設けられてもよい。外気温センサ５２は、外気温度を検出する。エンジン回転数センサ５３は、エンジン１０のクランクシャフトの回転数Ｎｅを検出する。アクセル開度センサ５４は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量に応じたアクセル開度Ｑを検出する。ブレーキペダルセンサ５５は、図示しないフットブレーキのＯＮ／ＯＦＦ操作を検出する。シフトポジションセンサ５６は、図示しない変速機の現在のシフトポジションを検出する。車速センサ５７は、図示しない車両の車速を検出する。これら各種センサ類５０〜５７のセンサ値は、電気的に接続されたＥＣＵ１００に出力される。
【００２１】
ＥＣＵ１００は、エンジン１０や図示しない変速機等の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。
【００２２】
また、ＥＣＵ１００は、発進時吸気量制御部１１０と、移行時吸気量制御部１２０と、定常時吸気量制御部１３０と、低温時吸気量制御部１４０とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ１００に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
【００２３】
発進時吸気量制御部１１０は、車両が停車状態から発進する際に、第１吸気バルブ２３を全閉、且つ、第２吸気バルブ２６を全開にする発進時吸気量制御を実施する。より詳しくは、発進時吸気量制御部１１０は、車速センサ５７が車速ゼロ（車両停車）を検出し、且つシフトポジションセンサ５６が所定の発進段（例えば、１速）を検出した状態で、アクセル開度センサ５４が運転者によるアクセルペダルのＯＮ操作を検出すると、第１吸気バルブ２３に全閉指示信号を出力すると共に、第２吸気バルブ２６に全開指示信号を出力する（図２（Ａ）参照）。
【００２４】
このように、車両発進時は、第１吸気バルブ２３を全閉且つ、第２吸気バルブ２６を全開に制御して、圧縮吸気を流通抵抗となるインタークーラ２２から迂回させて抵抗の小さいバイパス通路２５に流すことで、燃焼室内に圧縮吸気が早期に供給されるようになり、車両の発進性を確実に向上させることができる。この発進時吸気量制御は、変速機が発進段（１速）から他の変速段（例えば、２／３速）にシフトアップされるか、或は、車両の速度が所定の車速（例えば、約２０〜３０ｋｍ／ｈ）に達すると終了する。
【００２５】
移行時吸気量制御１２０は、発進時吸気量制御の終了から車両が定常走行に移行するまでの間、第１及び第２ブースト圧センサ５０，５１のセンサ値に基づいて第１及び第２吸気バルブ２３，２６の開度を調整する移行時吸気量制御を実施する。より詳しくは、移行時吸気量制御１２０は、第１ブースト圧センサ５０で検出される第１吸気圧Ｐ１が第２ブースト圧センサ５１で検出される第２吸気圧Ｐ２と等しくなるように、第１吸気バルブ２３を全閉から開側に徐々に開弁させると共に、第２吸気バルブ２６を全開から閉側に徐々に絞るフィードバック制御を実施する（図２（Ｂ）参照）。
【００２６】
このように、車両発進から定常走行に至るまでの間に、第１吸気圧Ｐ１と第２吸気圧Ｐ２とを徐々に等しくする移行時吸気量制御を実施することで、各吸気バルブ２３，２６の開度を急激に切り替えることで生じる吸気圧力の低下を抑制することができる。この移行時吸気量制御は、第１吸気圧Ｐ１が第２吸気圧Ｐ２と等しくなと終了する。
【００２７】
定常時吸気量制御部１３０は、移行時吸気量制御が終了すると、第２吸気バルブ２６を全閉且つ、第１吸気バルブ２３の開度をエンジン回転数センサ５３及びアクセル開度センサ５４によって検出されるエンジン１０の運転状態に基づいて制御する定常時吸気量制御を実施する（図２（Ｃ）参照）。この定常時吸気量制御は、車両が停車すると終了する。
【００２８】
低温時吸気量制御部１４０は、外気温センサ５２によって検出される外気温度が極寒環境下を示す所定の閾値温度（例えば、−１０℃）以下の場合に、第１吸気バルブ２３を全閉且つ、第２吸気バルブ２６を全開にする低温時吸気量制御を実施する（図２（Ａ）参照）。このように、外気によって圧縮吸気が冷却される極寒環境下にて、第１吸気バルブ２３を全閉且つ、第２吸気バルブ２６を全開にする低温時吸気量制御を実施することで、圧縮吸気がインタークーラ２２を迂回するようになり、エンジン１０の早期暖機を図りつつ、白煙の発生を効果的に抑制することができる。
【００２９】
次に、図３に示すフローチャートに基づいて、本実施形態に係る吸気量制御の詳細を説明する。
【００３０】
ステップＳ１００では、車速がゼロ（車両停車中）か否かが判定される。肯定の場合はステップＳ１１０に進み、変速機のギヤ段が発進段（１速）に選択された発進準備状態にあるか否が判定される。肯定の場合は、ステップＳ１２０に進み、アクセルペダルがＯＮ操作されたか否かが判定される。
【００３１】
ステップＳ１２０にて、アクセルペダルのＯＮ操作（発進操作）がなされた場合は、ステップＳ１３０に進んで、第１吸気バルブ２３を全閉且つ、第２吸気バルブ２６を全開にする発進時吸気量制御が実施される。
【００３２】
ステップＳ１４０では、変速機のギヤ段が発進段から他の変速段（２／３速）にシフトアップされたか否かが判定される。肯定の場合は、発進時吸気量制御を終了してステップＳ１５０に進む。
【００３３】
ステップＳ１５０では、第１ブースト圧センサ５０で検出される第１吸気圧Ｐ１が第２ブースト圧センサ５１で検出される第２吸気圧Ｐ２と等しくなるように、第１吸気バルブ２３を開側に徐々に開くと共に、第２吸気バルブ２６を閉側に徐々に絞る移行時吸気量制御が開始される。
【００３４】
ステップＳ１６０では、第１ブースト圧センサ５０で検出される第１吸気圧Ｐ１と、第２ブースト圧センサ５１で検出される第２吸気圧Ｐ２とが等しくなったか否かが判定される。
【００３５】
ステップＳ１６０にて肯定の場合は、移行時吸気量制御を終了してステップＳ１７０に進み、定常時吸気量制御が開始される。ステップＳ１７０では、第２バルブ２６が全閉とされると共に、第１バルブ２３がエンジン１０の運転状態に基づいて制御される。定常時吸気量制御は、ステップＳ１８０にて車速がゼロ（車両停車）になるまで継続され、車両が停車すると本制御はリターンされる。
【００３６】
以上詳述したように、本実施形態によれば、車両発進時に第１吸気バルブ２３を全閉且つ、第２吸気バルブ２６を全開にすることで、圧縮吸気が流通抵抗の大きいインタークーラ２２を迂回して抵抗の小さいバイパス通路２５を流れるようになる。これにより、車両発進時は、圧縮吸気がエンジン１０の燃焼室に早期に供給されるようになり、車両の発進性を効果的に向上させることができる。
【００３７】
また、車両発進時の吸気経路となるバイパス通路２５を吸気通路２０よりも小径且つ短く形成し、その容積を小さくしたことで、車両発進時にブースト圧を反応よく効率的に上昇させることが可能となり、車両の発進応答性を確実に向上することができる。
【００３８】
また、車両発進から定常走行に至るまでの間は、第１吸気圧Ｐ１と第２吸気圧Ｐ２とを徐々に等しくする移行時吸気量制御を実施することで、各吸気バルブ２３，２６の開度を急激に切り替えることで生じる吸気圧力の低下を効果的に抑止することが可能となり、黒煙の発生や発進不良を防止することができる。
【００３９】
また、圧縮吸気が外気により冷却される極寒環境下では、第１吸気バルブ２３を全閉且つ、第２吸気バルブ２６を全開にして、圧縮吸気をインタークーラ２２から迂回させることで、エンジン１０の燃焼室に供給される圧縮吸気の温度低下が効果的に抑制されるようになり、エンジン１０の早期暖機を図りつつ、白煙の発生を防止することができる。
【００４０】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００４１】
例えば、図４に示すように、第１吸気バルブ２３をコンプレッサ４２とインタークーラ２２との間の吸気通路２０に設けてもよい。この場合は、発進時吸気量制御及び低温時吸気量制御を実施する際に圧縮吸気がインタークーラ２２に流れ込むことを確実に防止することができる。
【００４２】
また、発進時吸気量制御の開始条件（図３のステップＳ１２０）は、アクセルペダルのＯＮ操作に限定されず、ブレーキペダルのＯＦＦ操作を開始条件にしてもよい。この場合は、発進準備段階で吸気の流路を確実に切り替えることが可能になる。
【００４３】
また、エンジン１０はディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジン等の他のエンジンにも広く適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０  エンジン
１１  吸気マニホールド
１２  排気マニホールド
２０  吸気通路
２１  エアクリーナ
２２  インタークーラ
２３  第１吸気バルブ
２５  バイパス通路
２６  第２吸気バルブ
４０  過給機
４２  コンプレッサ
５０  第１ブースト圧センサ
５１  第２ブースト圧センサ
１００  ＥＣＵ
１１０  発進時吸気量制御部
１２０  移行時吸気量制御部
１３０  定常時吸気量制御部
１４０  低温時吸気量制御部
【図１】
2017186980.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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