(57)【要約】【課題】速やかにインテークマニホールド内を減圧することでプレイグニッションを抑制するプレイグニッション抑制装置を提供する。【解決手段】プレイグニッション抑制装置１は、液温センサ１０と、ＩＭ温度センサ１１と、ＩＭ圧力センサ１２と、負圧機構１３と、制御機構１４と、を備える。液温センサ１０は、内燃機関２における冷却液２４ｃの温度を測定する。ＩＭ温度センサ１１は、内燃機関２に空気を供給するインテークマニホールド３の内部雰囲気の温度を測定する。ＩＭ圧力センサ１２は、内部雰囲気の圧力を測定する。負圧機構１３は、インテークマニホールド３内の空気を内燃機関２の燃焼室２０ｒ以外の箇所に排気させて、インテークマニホールド３内を負圧にさせる。制御機構１４は、液温センサ１０とＩＭ温度センサ１１の測定値に基づいて、ＩＭ圧力センサ１２の値が所定値以下となるように負圧機構１３を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される内燃機関におけるプレイグニッションを抑制するプレイグニッション抑制装置であって、
前記内燃機関における冷却液の温度を測定する液温センサと、
前記内燃機関に空気を供給するインテークマニホールドの内部雰囲気の温度を測定するＩＭ温度センサと、
前記内部雰囲気の圧力を測定するＩＭ圧力センサと、
前記インテークマニホールド内の空気を前記内燃機関の燃焼室以外の箇所に排気させて、前記インテークマニホールド内を負圧にさせる負圧機構と、
前記液温センサと前記ＩＭ温度センサの測定値に基づいて、前記ＩＭ圧力センサの値が所定値以下となるように前記負圧機構を制御する制御機構と、
を備えるプレイグニッション抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の高温始動時に速やかにインテークマニホールド内を減圧することでプレイグニッションを抑制するプレイグニッション抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパークプラグで混合気に点火する内燃機関（ガソリンエンジン）において、圧縮比を高めることで車両の燃費を向上させることができる。しかし、圧縮比を高めると、内燃機関の高温始動時にプレイグニッション（スパークプラグによる点火の前に混合気の燃焼が始まること）が生じ易く、その対策が求められている。内燃機関の高温始動時としては、内燃機関を停止した後、時間をおかずに内燃機関を再始動する時などを挙げることができる。
【０００３】
上記プレイグニッションを抑制するには混合気の圧縮率を下げれば良いが、それでは圧縮比を高めることによって得られる効果が少なくなってしまう。そこで、例えば特許文献１では、内燃機関の始動前にスパークプラグを点火することなく、スロットルバルブを閉めてクランキングを行なう技術が提案されている。クランキングを行なうことで、内燃機関に空気を供給するインテークマニホールド内の圧力を下げ、プレイグニッションを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１０１２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、インテークマニホールド内の圧力を、プレイグニッションが生じない圧力にするのに時間がかかるという問題がある。車両のユーザーの利便性を考慮すれば、当該時間をより短くするための対策が求められている。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、速やかにインテークマニホールド内を減圧することでプレイグニッションを抑制するプレイグニッション抑制装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係るプレイグニッション抑制装置は、車両に搭載される内燃機関におけるプレイグニッションを抑制するプレイグニッション抑制装置であって、液温センサと、ＩＭ温度センサと、ＩＭ圧力センサと、負圧機構と、制御機構とを備える。
液温センサは、前記内燃機関における冷却液の温度を測定する。
ＩＭ温度センサは、前記内燃機関に空気を供給するインテークマニホールドの内部雰囲気の温度を測定する。
ＩＭ圧力センサは、前記内部雰囲気の圧力を測定する。
負圧機構は、前記インテークマニホールド内の空気を前記内燃機関の燃焼室以外の箇所に排気させて、前記インテークマニホールド内を負圧にさせる。
制御機構は、前記液温センサと前記ＩＭ温度センサの測定値に基づいて、前記ＩＭ圧力センサの値が所定値以下となるように前記負圧機構を制御する。
【発明の効果】
【０００８】
上記プレイグニッション抑制装置では、内燃機関の燃焼室の温度に関連する冷却液の温度と、内燃機関に供給される空気の温度（インテークマニホールド内の内部雰囲気の温度）に基づいて、内燃機関でプレイグニッションが生じ易い状態にあるかを制御機構が判断している。さらに上記プレイグニッション抑制装置では、その判断結果に基づいて、負圧機構によってインテークマニホールド内から直接空気を排出させ、インテークマニホールド内を減圧している。インテークマニホールド内から直接空気を排出させることで、クランキングを行なうよりも迅速にインテークマニホールド内を減圧することができる。
【０００９】
また、上記プレイグニッション抑制装置によれば、圧縮比を高くしても、プレイグニッションを生じ難くすることができる。その結果、上記プレイグニッション抑制装置を備える車両では、圧縮比を高くすることによって得られる効果、例えば燃費性能の向上効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１に記載されるプレイグニッション抑制装置を含む内燃機関周りの概略構成図である。
【図２】実施形態１に記載されるプレイグニッション抑制装置によるインテークマニホールド内の減圧の手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明のプレイグニッション抑制装置を具体的に説明する。なお、本発明は、これらの例示に限定されず、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００１２】
＜実施形態１＞
≪全体構成≫
実施形態にかかるプレイグニッション抑制装置１は、図１に示すように、ガソリンエンジン（内燃機関）２におけるプレイグニッションを抑制する装置である。プレイグニッション抑制装置１の説明に先立ち、内燃機関２周りの構成を簡単に説明し、次いでプレイグニッション抑制装置１の構成を説明する。最後に、プレイグニッション抑制装置１の動作手順を説明する。
【００１３】
≪内燃機関≫
内燃機関２は、燃焼室２０ｒを圧縮するピストン２０と、燃焼室２０ｒに混合気を導入する吸気ポート２１と、燃焼室２０ｒの混合気に点火するスパークプラグ２２と、燃焼室２０ｒから燃焼後のガスを排出する排気ポート２３と、を備える。吸気ポート２１の開閉は吸気バルブ２１ｂによって行なわれ、排気ポート２３の開閉は排気バルブ２３ｂによって行なわれる。
【００１４】
上記内燃機関２は、さらにウォータージャケット２４を備えており、そのウォータージャケット２４の内部には冷却液２４ｃが循環している。また、ウォータージャケット２４には通常、冷却液２４ｃの温度を測定する液温センサ１０が設けられている。液温センサ１０の測定値に基づいて、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１４が、冷却液２４ｃを循環させる冷却装置（図示せず）の動作を制御し、内燃機関２の温度を調整している。ここで、本例の液温センサ１０とＥＣＵ１４は、後述するプレイグニッション抑制装置１の構成部材を兼ねている。
【００１５】
≪インテークマニホールド≫
インテークマニホールド３は、内燃機関２に空気を供給する部材である。インテークマニホールド３に繋がるエアダクト４の内部には、内燃機関２への空気の供給量を調節するスロットルバルブ４０が設けられている。
【００１６】
≪プレイグニッション抑制装置≫
プレイグニッション抑制装置１は、内燃機関２におけるプレイグニッションを抑制するための装置であって、液温センサ１０と、ＩＭ温度センサ１１と、ＩＭ圧力センサ１２と、負圧機構１３と、制御機構（ＥＣＵ）１４とを備える。以下、各構成を詳細に説明する。
【００１７】
［液温センサ］
液温センサ１０は、既に述べたように、内燃機関２に従来から備わっている構成である。冷却液２４ｃは内燃機関２のウォータージャケット２４内を流通しているため、ウォータージャケット２４内の冷却液２４ｃの温度は、燃焼室２０ｒの温度と相関関係にある。つまり、冷却液２４ｃの温度を測定することで、燃焼室２０ｒがプレイグニッションを生じさせ易い状態にあるかどうかを推定することができる。
【００１８】
［ＩＭ温度センサ］
ＩＭ温度センサ１１は、インテークマニホールド３に設けられ、インテークマニホールド３の内部雰囲気の温度を測定し、その測定結果を制御機構１４に出力する部材である。当該内部雰囲気の温度が高いと、吸気ポート２１を介して燃焼室２０ｒに供給される混合気の温度も高くなるので、プレイグニッションが生じる可能性が高くなる。つまり、インテークマニホールド３の内部雰囲気の温度を測定することで、内部雰囲気が、プレイグニッションを生じさせ易い状態にあるかどうかを推定することができる。
【００１９】
［ＩＭ圧力センサ］
ＩＭ圧力センサ１２は、インテークマニホールド３に設けられ、インテークマニホールド３の内部雰囲気の圧力を測定し、その測定結果を制御機構１４に出力する部材である。当該内部雰囲気の圧力が高いと、燃焼室２０ｒが比較的低い温度でも混合気が燃焼し易く、プレイグニッションが生じる可能性が高くなる。つまり、インテークマニホールド３の内部雰囲気の圧力を低くできれば、プレイグニッションが生じることを効果的に抑制することができる。本例のプレイグニッション抑制装置１は、この内部雰囲気の圧力を迅速に低減するためのものである。
【００２０】
［負圧機構］
本例の負圧機構１３は、インテークマニホールド３に連通する連通管１３ａと、連通管１３ａを介してインテークマニホールド３内の空気を内燃機関２の燃焼室２０ｒ以外の箇所に排気させる負圧ポンプ１３ｂと、連通管１３ａの途中に設けられる切替バルブ１３ｃと、で構成されている。切替バルブ１３ｃは、内燃機関２が通常通り動作しているときは閉鎖されており、プレイグニッションを抑制する際に開放される。
【００２１】
負圧ポンプ１３ｂは、プレイグニッション抑制装置１のために設けたものであっても良いし、車両に搭載される補機類に備わる負圧ポンプを利用することもできる。補機類に備わる負圧ポンプとしては、真空式ブレーキブースターの負圧室の圧力を低減させる負圧ポンプ（例えば、特開２００６−１９９０７９号公報の負圧ポンプ）などを利用することができる。負圧機構１３によるインテークマニホールド３の排気は車外に放出される。
【００２２】
［制御機構］
制御機構１４は、液温センサ１０とＩＭ温度センサ１１の測定値に基づいて、ＩＭ圧力センサ１２の値が所定値以下となるように負圧機構１３を制御する。より具体的には、制御機構１４は、液温センサ１０の測定値が所定値以上で、かつＩＭ温度センサ１１の測定値が所定値以上である場合、ＩＭ圧力センサ１２の値が所定値以下となるように負圧機構１３を動作させて、インテークマニホールド３の内部雰囲気の圧力を下げる。その減圧の手順は、図２のフローチャートを参照して後述する。ここで、本例の制御機構１４はＥＣＵで構成されているが、ＥＣＵとは別に設けることもできる。
【００２３】
≪プレイグニッション抑制装置の動作手順≫
プレイグニッション抑制装置１によるインテークマニホールド３内の減圧の手順を図２のフローチャートに基づいて説明する。
【００２４】
プレイグニッション抑制装置１の制御機構１４は、内燃機関２の始動指令の有無を確認する（ステップＳ１）。始動指令があればＳ２の処理を行い、始動指令がなければ始動指令の有無の確認を繰り返す。始動指令としては、例えばユーザーによるイグニッションスイッチのオン指令を挙げることができる。
【００２５】
ステップＳ２では、制御機構１４は、液温センサ１０から冷却液２４ｃの温度（液温）を、ＩＭ温度センサ１１から内部雰囲気の温度（ＩＭ温度）を取得し、液温≧Ｔ１かつＩＭ温度≧Ｔ２であるか否かを判断する。判断結果がイエスならステップＳ３の処理を行い、ノーならステップＳ６の処理を行なう。ここで、上記所定値Ｔ１（Ｔ２）は、内燃機関２を動作させてもプレイグニッションが生じる可能性が非常に低いと思われる液温（ＩＭ温度）である。所定値Ｔ１，Ｔ２は、内燃機関２の種類によって変化するため、実験等を通じて最適な値を決定すれば良い。
【００２６】
ここで、制御機構１４は、Ｓ１とＳ２の間に、スロットルバルブ４０が閉じているか否かを判断しても良い。スロットルバルブ４０が開いていればエアダクト４からインテークマニホールド３に空気が供給され続けるため、負圧機構１３を用いてもインテークマニホールド３内の減圧を効果的に行なえない虞がある。そこで、スロットルバルブ４０が閉じていなかった場合、スロットルバルブ４０を閉じてから次のステップＳ３の処理を行なうことが好ましい。
【００２７】
ステップＳ３では、制御機構１４は、負圧機構１３の切替バルブ１３ｃを開放させ、負圧ポンプ１３ｂとインテークマニホールド３とを連通させる。ここで、負圧ポンプ１３ｂがブレーキブースターの負圧ポンプを利用している場合、切替バルブ１３cを開放させるときに負圧ポンプ１３ｂが動作していることも動作していないこともあり得る。負圧ポンプ１３ｂが動作していなければ、制御機構１４は、負圧ポンプ１３ｂを動作させる。このＳ３によって、インテークマニホールド３内の空気が排出され、インテークマニホールド３の内部雰囲気の圧力が低下する。
【００２８】
ステップＳ４では、制御機構１４は、ＩＭ圧力センサ１２から内部雰囲気の圧力（ＩＭ圧力）を取得し、ＩＭ圧力≦Ｐ１であるか否かを判断する。判断結果がイエスならステップＳ５の処理を行い、ノーならＩＭ圧力の確認を繰り返す。ＩＭ圧力の確認を繰り返す間、負圧ポンプ１３ｂによってインテークマニホールド３内の空気は排出され続ける。ここで、上記所定値Ｐ１は、インテークマニホールド３内の空気を内燃機関２に供給してもプレイグニッションが生じる可能性が非常に小さい又はプレイグニッションが生じないと思われる内部雰囲気の圧力である。所定値Ｐ１は、内燃機関２の種類によって変化するため、実験等を通じて最適な値を決定すれば良い。
【００２９】
ステップＳ５では、制御機構１４は、切替バルブ１３ｃを閉鎖してインテークマニホールド３からの空気の排出を止める。以降、制御機構１４は、スタータを動作させてクランキングを行い（ステップＳ６）、スパークプラグ２２の点火と燃料の噴射を行い（ステップＳ７）、最後にスタータを停止する（ステップＳ８）。
【００３０】
以上説明した制御では、液温とＩＭ温度がプレイグニッションを生じさせ易い温度である場合に、負圧機構１３によってインテークマニホールド３内を減圧している。そのため、本例のプレイグニッション抑制装置１を搭載する車両ではプレイグニッションが生じ難い。しかもインテークマニホールド３内の減圧にあたり、負圧機構１３によってインテークマニホールド３内から直接空気を排出しているため、速やかにインテークマニホールド３内の圧力を下げることができる。
【００３１】
また、圧縮比を高めても上記制御によってプレイグニッションの発生を抑制できるため、圧縮比を高めに設定することができる。圧縮比を高めることで、内燃機関２の出力とトルクの上昇や、燃費の向上といった効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明のプレイグニッション抑制装置は、高圧縮比の内燃機関を備える車両に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００３３】
１  プレイグニッション抑制装置
１０  液温センサ  １１  ＩＭ温度センサ  １２  ＩＭ圧力センサ
１３  負圧機構    １３ａ  連通管  １３ｂ  負圧ポンプ  １３ｃ  切替バルブ
１４  制御機構（ＥＣＵ）
２  内燃機関（ガソリンエンジン）
２０  ピストン  ２０ｒ  燃焼室
２１  吸気ポート  ２１ｂ  吸気バルブ  ２２  スパークプラグ
２３  排気ポート  ２３ｂ  排気バルブ
２４  ウォータージャケット  ２４ｃ  冷却液
３  インテークマニホールド
４  エアダクト    ４０  スロットルバルブ
【図１】
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【図２】
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