(57)【要約】【課題】非加速中のポンピングロスを低減できるエンジンの共鳴過給制御装置を提供する。【解決手段】吸気を共鳴過給によりシリンダ２に圧送する共鳴過給器（第一、第二共鳴管１３、１４）と、この共鳴過給器の作動を切り替える共鳴過給作動切替器（連通バルブ１６）とを備え、運転状態に応じて共鳴過給器を作動させるエンジン１の共鳴過給制御装置であって、エンジン１の加速中か非加速中であるかを判定する加速判定手段（ステップＳ３）と、この加速判定手段にて非加速中であると判定された場合に共鳴過給作動切替器を介して共鳴過給器の作動を停止する共鳴過給停止手段（ステップＳ５）とを備える。【選択図】図１
2009156131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気を共鳴過給によりシリンダに圧送する共鳴過給器と、
この共鳴過給器の作動を切り替える共鳴過給作動切替器とを備え、
運転状態に応じて前記共鳴過給器を作動させるエンジンの共鳴過給制御装置であって、
前記エンジンの加速中か非加速中であるかを判定する加速判定手段と、
この加速判定手段にて非加速中であると判定された場合に前記共鳴過給作動切替器を介して前記共鳴過給器の作動を停止する共鳴過給停止手段とを備えたことを特徴とするエンジンの共鳴過給制御装置。
【請求項２】
前記加速判定手段は空気過剰率λの実測値と目標値との差に応じて加速中か非加速中かの判定を行うことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの共鳴過給制御装置。
【請求項３】
排気圧力により吸気を過給するターボチャージャを備え、
前記共鳴過給器として前記ターボチャージャから吐出される吸気を導く第一、第二共鳴管を備え、
前記共鳴過給作動切替器として前記第一、第二共鳴管を連通する連通管を開閉する連通バルブを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの共鳴過給制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転状態に応じて共鳴過給装置の作動を制御するエンジンの共鳴過給制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両に搭載されるディーゼルエンジンにあっては、ターボチャージャや燃料噴射系の改良によって定常状態では必要な吸入空気流量が確保されているが、低回転域からの加速運転時にはターボチャージャ特有の過給遅れによって吸入空気流量が不足する運転領域が生じる。
【０００３】
従来、共鳴過給により吸気をシリンダに圧送する共鳴過給装置を設け、ターボチャージャの過給遅れによって吸入空気流量が不足する運転領域にて、共鳴過給装置を作動させて、吸入空気流量の不足を補うものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】実公平３−２６２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来のエンジンの共鳴過給装置にあっては、例えば低回転速度域からの加速中において共鳴過給が行われることにより吸入空気流量の不足が解消されるが、必要な空気量を満足している定常時にも共鳴過給が行われるため、エンジンのポンピングロスが増加し、その分だけ燃費が悪化するという問題点があった。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、非加速中のポンピングロスを低減できるエンジンの共鳴過給制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、共鳴過給により吸気をシリンダに圧送する共鳴過給器と、この共鳴過給器の作動を切り替える共鳴過給作動切替器とを備え、所定の運転領域にて共鳴過給器を作動させるエンジンの共鳴過給制御装置であって、運転状態に応じて加速中か非加速中であるかを判定する加速判定手段と、非加速中であると判定された場合に共鳴過給器の作動を停止する共鳴過給停止手段とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、加速中に共鳴過給が行われることによってブースト圧が高められ、エンジンの発生トルクを高めるとともに、スモーク排出量を低減する。一方、エンジンの必要な空気量が得られている非加速中は、共鳴過給が停止されることにより、エンジンのポンピングロスを低減し、燃費の低減がはかれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１において、１はディーゼルエンジン、１０は吸気通路、１９は排気通路、２０はターボチャージャ、３０はＥＧＲ通路、４０はエンジンコントロールユニットである。
【００１０】
エンジン１は、吸気通路１０に取り込まれた空気が吸気弁４を介してシリンダ２に吸入される吸入行程と、この空気をピストン３で圧縮する圧縮行程と、燃料噴射弁５から噴射された燃料を着火燃焼させ、ピストン３がこの燃焼圧力によって押し下げられることにより図示しないコンロッドを介してクランクシャフトを回転する燃焼行程と、ピストン３が上昇し排気弁（図示せず）を介して排気が排気通路１９に排出される排気行程とが連続して繰り返される。
【００１１】
エンジンコントロールユニット４０は、アクセル開度センサー（図示せず）、エンジン回転センサー４１、ブースト圧力センサー４２、ターボチャージャ２０の回転センサー４３、ＡＦＳ（エアフローセンサ）等の検出信号を入力し、これらの運転条件に応じて燃料噴射装置６の作動等が制御される。なお、アクセル開度センサーは、車両において運転者によって踏み込まれるアクセルペダルの開度を検出するものである。
【００１２】
ＥＧＲ通路３０は、排気通路１９と吸気通路１０を結び、排気通路１９から不活性の排気還流ガスを吸気通路１０を経てシリンダ２に再循環させることにより、燃焼温度を下げてＮＯｘの発生を抑制する。ＥＧＲ通路３０にはＥＧＲ弁３１が介装され、このＥＧＲ弁３１の開度がエンジンコントロールユニット４０によって制御される。
【００１３】
ターボチャージャ２０は、排気ガスの圧力エネルギーにより回転するタービン２１と、このタービン２１と同軸上に連結されるコンプレッサ２２とを備え、吸気を各シリンダ２に圧送する。
【００１４】
ターボチャージャ２０によって吸気が過給されることにより、定常運転状態では必要な吸入空気流量が確保されるが、加速運転時にはターボチャージャ２０のタービン２１、コンプレッサ２２等の回転体の慣性に起因する過給遅れが生じ、これにより吸入空気流量が不足する運転領域が生じる。
【００１５】
これに対処して、吸入空気流量が不足する低回転速度域からの加速中に共鳴過給により吸気をシリンダ２に圧送する共鳴過給器を備える。
【００１６】
共鳴過給器は、吸気弁４の開弁順序が連続しない気筒＃１〜３と＃４〜６の各シリンダ２に連通する第一、第二合流部（コレクタ部）１１、１２と、この第一、第二合流部１１、１２に接続してコンプレッサ２２から送られる吸気を導く第一、第二共鳴管１３、１４とを備える。所定の低回転速度域（共鳴作用領域）にて、吸気弁４の開閉に伴って第一、第二共鳴管１３、１４に生じる吸気脈動（気柱振動）の共鳴作用によって各シリンダ２に吸気が圧送される。
【００１７】
吸気通路１０は、共鳴過給器の作動を切り替える共鳴過給作動切替器として、第一、第二合流部１１、１２を連通する連通管１７と、この連通管１７に介装される連通バルブ１６とを備え、連通バルブ１６が連通管１７を閉じることにより共鳴過給が行われる一方、連通管１７を開くことにより共鳴過給が停止される。この連通バルブ１６の開閉がエンジンコントロールユニット４０によって制御される。
【００１８】
図２の（ａ）、（ｂ）は、エンジン回転速度（Ｓｐｅｅｄ）に対する吸入空気流量、比燃料消費率（ＢＳＦＣ）をそれぞれ測定した特性図であり、連通バルブ１６の閉弁時（共鳴管有）の特性を実線で示し、連通バルブ１６の開弁時（共鳴管無）の特性を破線で示している。これらの特性図から、連通バルブ１６を閉弁させて共鳴過給器を作動させることにより、図中破線で示す所定のエンジン回転速度以下の共鳴過給効果有領域にて、吸入空気流量を高められるが、燃料消費率は悪化（増加）することがわかる。
【００１９】
エンジンコントロールユニット４０は、エンジン回転センサー４１、ブースト圧力センサー４２、ターボチャージャ２０の回転センサー４３等の検出信号に応じて、予め設定されたマップに基づき所定の運転領域にて連通バルブ１６を閉弁作動させて共鳴過給を行う一方、共鳴過給効果有領域以外の回転速度域にて連通バルブ１６を開弁作動させて共鳴過給を停止する制御を行う。
【００２０】
図３は、低回転速度域からの加速中にエンジンコントロールユニット４０によって連通バルブ１６の開閉作動が制御される場合に、ブースト圧（吸入空気流量）が変化する様子を示す特性図であり、ブースト圧が上昇すると連通バルブ１６が閉状態から開状態に切り替えられる。
【００２１】
これにより、低回転速度域からの加速中において、ターボチャージャ２０の過給遅れが生じる加速初期は連通バルブ１６が閉じて共鳴過給により空気過剰率が高められ、ターボチャージャ２０の過給が十分に行われる加速中期からは連通バルブ１６が開いて共鳴過給が行われない。
【００２２】
図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、低回転速度域からの加速中におけるブースト圧（吸入空気流量）、発生トルク、空気過剰率λをそれぞれ測定した特性図であり、連通バルブ１６の閉弁時（共鳴管有）の特性を実線で示し、連通バルブ１６の開弁時（共鳴管無）の特性を破線で示している。これらの特性図から、連通バルブ１６を閉弁させて共鳴過給器を作動させることにより、ブースト圧（吸入空気流量）、発生トルク、空気過剰率をそれぞれ高められることがわかる。
【００２３】
ターボチャージャ２０の過給遅れが生じる加速中に、共鳴過給器を作動させることによって吸入空気流量の不足分が補われ、図４の（ｃ）において、１点鎖線で示す空気過剰率λが所定値より低下することが回避され、スモーク排出量が急増することを抑えられる。
【００２４】
共鳴過給（慣性過給）が行われる運転状態では、吸気弁４が閉じる直前付近に吸気脈動圧力が上昇する山部が来ることにより、本来、吸気行程の終了間際でシリンダ２内へ流入する空気量が低下する間に空気をシリンダ２内へ流入させることができる。反面、吸気行程の大半を占めるピストン３がシリンダ２を下降する期間は吸気脈動圧力が低下する谷部にあたるため、ピストン３がシリンダ２を下降する動きを妨げ、いわゆるエンジン１のポンピングロスが増加し、その分だけ燃費が悪化する。
【００２５】
したがって、低回転速度域からの加速中において共鳴過給が行われることにより吸入空気流量の不足が解消されるが、定常時に共鳴過給が行われると、上述したようにエンジン１のポンピングロスが増加し、その分だけ燃費が悪化することになる。
【００２６】
これに対処して、エンジンコントロールユニット４０は、運転状態の検出信号に応じて非加速中であるか否かを判定し、非加速中であると判定した場合に連通バルブ１６を開弁作動させて共鳴過給を停止する制御を行う。
【００２７】
これにより、予め設定された共鳴過給効果有領域における加速中には、連通バルブ１６を閉弁作動させて共鳴過給を行い、エンジン１の発生トルクを高めるとともに、スモーク排出量を低減する。一方、共鳴過給効果有領域における非加速中には、連通バルブ１６を開弁作動させて共鳴過給を停止し、エンジン１のポンピングロスを低減し、燃費の低減がはかれる。
【００２８】
次に、エンジンコントロールユニット４０で実行されるこの制御動作を図５、６のフローチャートにしたがって説明する。
【００２９】
図５のフローチャートは、連通バルブ１６を開閉制御するルーチンを示しており、この処理はエンジンコントロールユニット４０において一定周期毎に実行される。
【００３０】
これについて説明すると、まず、ステップＳ１にて、エンジン回転センサー４１、ブースト圧力センサー４２、ターボチャージャ２０の回転センサー４３等の検出信号を読み込み、運転状態を把握する。
【００３１】
続くステップＳ２に進んで、予め設定されたマップに基づき把握した現在の運転状態が共鳴過給効果有領域にあるか否かを判定する。
【００３２】
ここで、現在の運転状態が共鳴過給効果有領域にあると判定された場合は、ステップＳ３に進んで、現在の運転状態が加速中であるか否かを判定する。
【００３３】
ステップＳ２で現在の運転状態が共鳴過給効果有領域以外の領域にあると判定された場合、もしくはステップＳ３で非加速中であると判定された場合は、ステップＳ５に進んで、連通バルブ１６を開弁作動させて共鳴過給を停止する。
【００３４】
一方、ステップＳ３で加速中であると判定された場合は、ステップＳ４に進んで、連通バルブ１６を閉弁作動させて共鳴過給を行う。
【００３５】
図６のフローチャートは上記ステップＳ３における加速中でか非加速中あるかを判定するルーチンを示しており、この処理はエンジンコントロールユニット４０において一定周期毎に実行される。
【００３６】
これについて説明すると、まず、ステップＳ１１にて、エンジン回転センサー４１、アクセル開度センサーの検出信号を読み込む。
【００３７】
続くステップＳ１２に進んで、現在の運転状態が燃料噴射量の指令値が閾値Ｑｍ以下となるモータリング状態であるか否かを判定する。ここで、モータリング状態とは、エンジン１が車輪の駆動系から伝達される駆動力によって運転している状態であり、モータリング判定閾値Ｑｍは、基本的に０とする。
【００３８】
このステップＳ１２で、現在の運転状態がモータリング状態であると判定された場合は、ステップＳ１６に進んで、後述する加速フラグをＯＮにする。
【００３９】
上記したステップＳ１１、Ｓ１２における処理は、モータリング運転が行われた後には、加速運転が行われるため、加速運転が行われるモータリング運転時に加速フラグをＯＮにして、加速中の判定が遅れないようにしている。なお、テップＳ１１、Ｓ１２における処理を行わなくても、加速中の判定応答性が確保される場合、この処理を省くことも可能である。
【００４０】
ステップＳ１２で、現在の運転状態がモータリング状態にないと判定された場合は、ステップＳ１３以降のルーチンに進んで、空気過剰率λの目標値と実測値の差に基づいて現在の運転状態が加速中かもしくは非加速中かを判定する。
【００４１】
ステップＳ１３で、加速フラグがＯＦＦになっていることを判定した場合、ステップＳ１４に進んで、空気過剰率λの目標値と実測値の差が所定の閾値λａより大きいか否かを判定する。
【００４２】
ステップＳ１４で、空気過剰率λの目標値と実測値の差が所定の閾値λａより大きい場合、加速中と判定して、ステップＳ１６に進んで、後述する加速フラグをＯＮにする。
【００４３】
一方、ステップＳ１４で、空気過剰率λの目標値と実測値の差が所定の閾値λａ以下の場合、非加速中と判定して、ステップＳ１５に進んで、加速フラグをＯＦＦにする。
【００４４】
また、ステップＳ１３で、加速フラグがＯＮになっていることを判定した場合、ステップＳ１７に進んで、空気過剰率λの目標値と実測値の差が所定の閾値λｂより大きいか否かを判定する。
【００４５】
ステップＳ１７で、空気過剰率λの目標値と実測値の差が所定の閾値λｂより大きい場合、加速中と判定して、ステップＳ１８に進んで、加速フラグをＯＮにする。
【００４６】
一方、ステップＳ１７で、空気過剰率λの目標値と実測値の差が所定の閾値λｂ以下の場合、非加速中と判定して、ステップＳ１５に進んで、加速フラグをＯＦＦにする。
【００４７】
ここで、目標空気過剰率λは、予め設定された図７に示すマップに基づきエンジン回転数（エンジン回転速度）とアクセル開度に応じて設定される。
【００４８】
図８は加速運転時の前後で共鳴過給が停止される運転例を示している。これは、高い定常運転時からアクセルペダルが踏み込まれて再び定常運転時に移行する場合であり、空気過剰率λが高い定常運転時では、共鳴過給は停止されており、アクセルペダルが踏み込まれるのに伴って燃料噴射弁５から噴射される燃料噴射量が増やされると、空気過剰率λの実測値がステップ状に低下し、目標値との差が閾値λａより大きくなると、加速中と判定されて共鳴過給が行われる。この共鳴過給が行われることによって、空気過剰率λの実測値が次第に高まり、目標値との差が閾値λｂ以下になると、非加速中と判定されて共鳴過給が停止される。
【００４９】
図６に示すルーチンは、ＡＦＳの検出値に基づいて算出される実測空気過剰率λに応じて加速中か否かの判定を行ったが、これに限らずブースト圧力センサー４２の検出信号、ターボチャージャ２０の回転センサー４３等の検出信号等のパラメータに応じて加速中か否かの判定を行ってもよい。
【００５０】
以上のようにエンジンコントロールユニット４０は、ターボチャージャ２０の過給遅れが生じる加速時に連通バルブ１６を閉じて共鳴過給を行う一方、非加速時に連通バルブ１６を開いて共鳴過給を停止する制御を行う。
【００５１】
本実施の形態では、吸気を共鳴過給によりシリンダ２に圧送する共鳴過給器（第一、第二共鳴管１３、１４）と、この共鳴過給器の作動を切り替える共鳴過給作動切替器（連通バルブ１６）とを備え、運転状態に応じて共鳴過給器を作動させるエンジン１の共鳴過給制御装置であって、エンジン１の加速中か非加速中であるかを判定する加速判定手段（ステップＳ３）と、この加速判定手段にて非加速中であると判定された場合に共鳴過給作動切替器を介して共鳴過給器の作動を停止する共鳴過給停止手段（ステップＳ５）とを備えた。
【００５２】
上記構成に基づき、加速中に共鳴過給が行われることによってブースト圧が高められ、エンジン１の発生トルクを高めるとともに、スモーク排出量を低減する。一方、吸入空気流量を増加させる必要がない非加速中は、共鳴過給が停止されることによってブースト圧が低く抑えられ、エンジン１のポンピングロスを低減し、燃費の低減がはかれる。
【００５３】
本実施の形態では、空気過剰率λの実測値と目標値との差に応じて加速中か非加速中かの判定を行う手段（ステップＳ１３〜Ｓ１８）を備えた。
【００５４】
上記構成に基づき、空気過剰率λの変化に応じて加速中か非加速中かの判定を的確に行うことができる。
【００５５】
本実施の形態では、排気圧力により吸気を過給するターボチャージャ２０を備え、共鳴過給器としてこのターボチャージャ２０から吐出される吸気を導く第一、第二共鳴管１３、１４を備え、共鳴過給作動切替器としてこの第一、第二共鳴管１３、１４を連通する連通管１７を開閉する連通バルブ１６を備えた。
【００５６】
上記構成に基づき、ターボチャージャ２０の過給遅れが生じる加速時は、連通バルブ１６を閉じて第一、第二共鳴管１３、１４に生じる吸気脈動により共鳴過給が行われることによってブースト圧が高められ、エンジン１の発生トルクを高めるとともに、スモーク排出量を低減する。一方、エンジン１の発生トルクを高める必要がない非加速時は、連通バルブ１６を開いて共鳴過給が停止されることによってブースト圧が低く抑えられ、エンジン１のポンピングロスを低減し、燃費の低減がはかれる。
【００５７】
なお、共鳴過給器、共鳴過給作動切替器は、これに限らず他の構成としてもよい。
【００５８】
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態を示すエンジンの共鳴過給制御装置の構成図。
【図２】同じくエンジン回転速度に応じて吸入空気流量、比燃料消費率が変化する様子を示す特性図。
【図３】同じく連通バルブの開閉作動が制御される場合にブースト圧（吸入空気流量）が変化する様子を示す特性図。
【図４】同じくは加速時にブースト圧、トルク、空気過剰率が変化する様子を示す特性図。
【図５】同じく連通バルブを開閉制御するルーチンを示すフローチャート。
【図６】同じ加速中か非加速中であるかを判定するルーチンを示すフローチャート。
【図７】同じくは目標空気過剰率λを設定したマップ。
【図８】同じくは共鳴過給が停止される制御例を示特性図。
【符号の説明】
【００６０】
１  ディーゼルエンジン
２  シリンダ
３  ピストン
１０  吸気通路
１７  連通管
１３、１４  第一、第二共鳴管（共鳴過給器）
１６  連通バルブ（共鳴過給作動切替器）
２０  ターボチャージャ
４０  エンジンコントロールユニット
【図１】
2009156131.tif 000003
【図２】
2009156131.tif 000004
【図３】
2009156131.tif 000005
【図４】
2009156131.tif 000006
【図５】
2009156131.tif 000007
【図６】
2009156131.tif 000008
【図７】
2009156131.tif 000009
【図８】
2009156131.tif 000010