(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
慣性過給作動マップを備えたコントロールユニットにより、インレットマニホールドに配置したバルブを閉じることで慣性過給を実施する慣性過給付エンジンにおいて、
ターボチャージャを備え、
前記コントロールユニットには、
アクセルペダルの状況に基づいて過渡状態の運転であることを判断した時に、前記バルブを開いて慣性過給を停止させる機能と、
エンジン回転数が所定回転数以上における運転領域での過渡状態の運転であることを判断した時に、慣性過給を停止させる機能と、
慣性過給パイプ内に発生する負圧に基づいて過渡状態の運転の判断をする機能と
を備えた
ことを特徴とする慣性過給付エンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、慣性過給付エンジンに関し、過渡運転時における吸入空気量の減少を防いで、黒煙の発生を抑制するようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
吸気ポート等の管状部材がシリンダに装着されると、吸気弁の直前の圧力は吸気期間中に絶えず変動する。この動的効果を利用して吸入空気量を増やし出力向上を図る方策として慣性効果がある。慣性効果は、吸気過程で管内に生じた圧力振動が同一の吸気工程に影響する現象をいう。この慣性効果を利用したエンジンが慣性過給付エンジンである。
【０００３】
慣性過給付エンジンは、例えば、ある吸気弁が閉じた時の反射圧力が他の吸気弁が開いた時に吸入できるように吸気管の長さや断面積が設定され、吸気管の長さや断面積の設定は、通常運転時等にエンジン性能が最も良い状態となるように調整されている。例えば、燃費的な面を考慮して回転数が1000rpm 程度の低速域で吸入空気量が最大となるように設定されたものがある。そして、慣性過給を実行するか否かは、開閉弁によって吸気マニホルド内の容積を変化させて制御するようになっている。一般的には、慣性過給を実行する時にのみ開閉弁を閉じて吸気マニホルド内を複数室に仕切るようにしている。
【０００４】
例えば、ターボチャージャを備えた慣性過給付エンジンにおける慣性過給の実行は、慣性過給作動マップを備えたコントロールユニットにより開閉弁が開閉制御されるようになっている。図５には慣性過給作動マップの一例を示してある。また、図６には慣性過給が実行されている（有る）場合（点線）と実行されていない（無い）場合（実線）とにおける吸入空気量の変化を示してある。
【０００５】
図５に示したように、定常運転時には、エンジンの回転数及び負荷トルクにより開閉弁を開閉制御して慣性過給の有・無を制御している。エンジン回転数が低い▲１▼の領域では開閉弁を閉じて慣性過給を有りにし、中回転領域の▲２▼の領域では開閉弁を開いて慣性過給を停止させ、また、高回転領域の▲３▼の領域では開閉弁を閉じて慣性過給を無しにする。
【０００６】
▲１▼の領域ではエンジンが低回転にあるためターボチャージャの過給圧が上がらないので、図６に点線で示したように慣性過給を有りにして吸入空気量を増している。▲２▼の領域ではエンジンの回転数が上がりターボチャージャの過給圧も上昇して吸入空気量が充分足りているため、図６に実線で示したように慣性過給は無しにしている。
【０００７】
▲３▼の領域では更にターボチャージャの過給圧が上昇して吸入空気量が過剰状態になる。吸入空気量が過剰状態になると、ポンピングロス等が生じてエンジンの性能が悪化してしまう。ところで、慣性過給は、燃費的な面を考慮して回転数が1000rpm 程度の低速域で吸入空気量が最大となるように設定されているため、高速回転で慣性過給を有りにすると吸入空気量が減少する特性を有している。▲３▼の領域ではこの特性を生かして図６に点線で示したように慣性過給を有りにし、吸入空気量を減少させ、性能の悪化を防いでいる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ターボチャージャを備えた慣性過給付エンジンでは、アクセルペダルを急に踏み込んだ際の過渡運転時において、ターボチャージャの応答遅れ（ターボラグ）が生じ、吸入空気量が不足してしまうことがある。特に、アイドリング状態からの過渡運転時には吸入空気量不足が顕著となる。また、図６の▲３▼の領域では、高速回転で慣性過給を有りにして吸入空気量が減少する特性を利用して過剰な吸入空気の流入を抑えているが、過渡運転時においては、吸入空気量不足が顕著となり慣性過給が逆効果となって吸入空気量不足の状態になってしまう。このため、過渡運転時においては、相対的に燃料が多過ぎる状態になり黒煙の発生量が増加してしまう。
【０００９】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、過渡状態の運転時でも吸入空気量が減少することがない慣性過給付エンジンを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１の発明では、慣性過給作動マップを備えたコントロールユニットにより、インレットマニホールドに配置したバルブを閉じることで慣性過給を実施する慣性過給付エンジンにおいて、
ターボチャージャを備え、
前記コントロールユニットには、
アクセルペダルの状況に基づいて過渡状態の運転であることを判断した時に、前記バルブを開いて慣性過給を停止させる機能と、
エンジン回転数が所定回転数以上における運転領域での過渡状態の運転であることを判断した時に、慣性過給を停止させる機能と、
慣性過給パイプ内に発生する負圧に基づいて過渡状態の運転の判断をする機能と
を備えた
ことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１には本発明の一実施形態例に係る慣性過給付エンジンの要部構成、図２には慣性過給付エンジンの作動を説明するフローチャートを示してある。
【００１３】
図示のエンジン１は、例えば直列６気筒のディーゼルエンジンで、図示しないターボチャージャーが備えられている。エンジン１にはインレットマニホールド２が連結されている。インレットマニホールド２の略中央にはバルブ３が設けられ、バルブ３はシリンダ４の駆動によりリンク機構５を介して開閉駆動される。バルブ３は、閉時にはインレットマニホールド２の内部を２つの室2a,2b に画成し、開時にはインレットマニホールド２の内部の２つの室2a,2b を連通させるようになっている。
【００１４】
インレットマニホールド２の略中央には２本の慣性過給パイプ６，７の一端がそれぞれ接続され、一方の慣性過給パイプ６の一端がインレットマニホールド２の一方の室2aのバルブ３の近傍に連通し、他方の慣性過給パイプ７の一端がインレットマニホールド２の他方の室2bのバルブ３の近傍に連通している。２本の慣性過給パイプ６，７の他端は１本にまとめられて図示しないエアクリーナ及びターボチャージャからの吸気系に接続されている。
【００１５】
慣性過給パイプ６，７は、エンジン１の所定の運転領域、例えば低速域に同調点を持つように設定されている。一方の慣性過給パイプ６の空気は一方の室2a側の３気筒に供給され、他方の慣性過給パイプ７の空気は他方の室2b側の３気筒に供給されるようになっている。
【００１６】
コントロールシリンダ４はインレットマニホールド２に載置固定され、コントロールシリンダ４のロッド4aはリンク機構５を介してバルブ３に連結されている。コントロールシリンダ４のロッド4aが縮動すると、バルブ３が閉じられてインレットマニホールド２の内部が２つの室2a,2b に画成されて慣性過給が実行される（有り）状態となり、コントロールシリンダ４のロッド4aが伸長すると、バルブ３が開かれてインレットマニホールド２の内部の２つの室2a,2b が連通して慣性過給が実行されない（無し）状態となる。
【００１７】
コントロールシリンダ４は配管８を介してエアタンク９に接続され、配管８には３方電磁切換弁１０が接続されている。３方電磁切換弁１０はコントロールユニット１１からの指令により切り換え駆動され、エアタンク９からコントロールシリンダ４へ送られるエアを切り換えてバルブ３を開閉する。即ち、コントロールシリンダ４の駆動により慣性過給の有無が制御される。
【００１８】
１本にまとめられた慣性過給パイプ６，７の他端部位には圧力センサ１２が設けられ、圧力センサ１２によって慣性過給パイプ６，７の他端部位（吸気管）の内部の圧力が検出され、圧力センサ１２の検出情報はコントロールユニット１１に入力される。また、コントロールユニット１１にはアクセル開度センサ１３及びエンジン回転数センサ１４の情報が入力される。更に、図示しない燃料噴射ポンプにおいて燃料の増減を行うラックの位置を検出するラック位置センサ１５が備えられ、コントロールユニット１１にはラック位置センサ１５の検出情報が入力される。
【００１９】
コントロールユニット１１では、アクセル開度センサ１３の情報及びラック位置センサ１５の情報に基づいて、アクセル開度の変化量及びラック位置の変化量が一定量以上か否かが演算される。圧力センサ１２で検出された圧力情報、アクセル開度の変化量及びラック位置の変化量の情報及びエンジン回転数センサ１４で検出された回転数情報に応じてコントロールユニット１１から３方電磁切換弁１０に作動指令が出力される。
【００２０】
コントロールユニット１１には慣性過給作動マップ、例えば、図５に示した負荷トルクとエンジン回転数との関係により慣性過給の実行を制御する作動マップが記憶され、慣性過給作動マップに基づいて各種情報に応じた作動指令が３方電磁切換弁１０に出力される。つまり、図５に示すように、▲１▼及び▲３▼の領域で慣性過給を実行するためにバルブ３が閉じるように３方電磁切換弁１０に作動指令が出力され、▲２▼の領域で慣性過給を無しとするためにバルブ３が開くように３方電磁切換弁１０に作動指令が出力される。▲１▼領域乃至▲３▼領域における吸入空気量の状態は図６に実線（慣性過給無し）及び点線（慣性過給有り）で示した通りである。
【００２１】
上記構成の慣性過給付エンジンの作動状況を図２のフローチャートに基づいて説明する。
【００２２】
ステップＳ１で各種情報、即ち、圧力センサ１２で検出される吸気管内の吸気圧力、アクセル開度センサ１３で検出されるアクセル開度情報、エンジン回転数センサ１４で検出されるエンジン回転数及びラック位置センサ１５で検出されるラック位置情報が読込まれる。
【００２３】
ステップＳ１で各種情報が読込まれた後、ステップＳ２で圧力センサ１２で検出された吸気管内の吸気圧力が負圧もしくは所定値（例えば10mmHg）以下か否かが判断される。ステップＳ２で吸気管内の吸気圧力が負圧もしくは所定値以下ではないと判断された場合、急激な吸気量の増大要求がないので通常運転であると判断され、ステップＳ３に移行して慣性過給作動マップに基づいて各種情報に応じた慣性過給の制御が実行される。
【００２４】
ステップＳ２で吸気管内の吸気圧力が負圧もしくは所定値以下であると判断された場合、急激な吸気量の増大要求があるため、ステップＳ４で過渡運転状態か否かが判断される。即ち、アクセル開度センサ１３で検出されるアクセル開度及びラック位置センサ１５で検出されるラック位置の変化量が一定量以上か否かが判断される。
【００２５】
例えば、走行中であれば変化量が10％以上か否か、フリーアクセル状態では50％以上か否かが判断される。アクセル開度及びラック位置の変化量が一定値以上ではないと判断された場合、急激な吸気量の増大要求があるが急激なアクセル操作がないので過渡運転状態ではないと判断され、ステップＳ３に移行して慣性過給作動マップに基づいて各種情報に応じた慣性過給の制御が実行される。
【００２６】
ステップＳ４でアクセル開度及びラック位置の変化量が一定値以上であると判断された場合、急激な吸気量の増大要求がありしかも急激なアクセル操作がされたので、過渡運転状態であると判断され、ステップＳ５に移行して現在の慣性過給の作動状況が判断される。即ち、エンジン回転数センサ１４で検出される現在のエンジン回転数が、図５に示した慣性過給作動マップのどの領域であるかが判断されて慣性過給が有りか無しかが判断される。尚、慣性過給の有無は、バルブ３の開閉状態を直接検知して判断するようにしてもよい。
【００２７】
ステップＳ４で現在のエンジン回転数が▲１▼の領域もしくは▲３▼の領域にあると判断された場合、過渡運転状態で慣性過給が有りの状態であるので、ステップＳ６に移行して慣性過給を停止させターボラグ等による吸入空気量の減少を抑える。即ち、バルブ３が閉じるように３方電磁切換弁１０が作動しているため、３方電磁切換弁１０を切り換えてバルブ３を開き、慣性過給を無しにする。
【００２８】
▲１▼の領域で慣性過給を無しにすることにより、フリーアクセル状態からの吸入空気量の減少を抑えることができる。▲３▼の領域（エンジンが所定回転数以上における運転領域）では、吸入空気量を減少させるために慣性過給を有りにしているため、ターボラグ等が生じると吸入空気量の不足が顕著となるが、過渡運転状態の時にステップＳ６で慣性過給を無しにすることで、吸入空気量の減少を抑えることができる。
【００２９】
ステップＳ４で現在のエンジン回転数が▲２▼の領域にあると判断された場合、過渡運転状態であるが慣性過給が無い状態であるので、ステップＳ７に移行して慣性過給が無い状態を維持して吸入空気量の減少を抑える。即ち、バルブ３が開いている状態に作動している３方電磁切換弁１０の作動状態を維持する。
【００３０】
上述した慣性過給付エンジンでは、アクセル開度及びラック位置の変化量が所定値を越えた際に過渡運転状態と判断し、過渡運転状態の時には慣性過給を無しにしているので、過渡運転状態の時に吸入空気量の減少を抑えることができる。このため、フリーアクセル状態からの過渡運転状態の時や、高速回転時に吸入空気量を減少させるために慣性過給を有りにしている際の過渡運転状態の時に、吸入空気量の更なる減少を抑えることができる。
【００３１】
燃料の増減を行うラックの作動は、燃料噴射ポンプのブーストコンペンセータのダイヤフラム及び電子式ではブーストコンペンセータと同等の機能を有するもので行われるが、ターボチャージャーが働かずにブースト圧が低い範囲ではラック位置はノーマル位置となる。ノーマル位置は、フリーアクセル状態での黒煙低減のため、極低速回転状態（クラッチミートの回転数）の位置に設定されて負荷トルクが下げられている。
【００３２】
▲１▼の領域では、過渡運転状態の時に慣性過給を無しにして吸入空気量を増すようにしているので、ブースト圧が低い範囲で相対的に燃料の量を増すことができ、図３に示したように、ラック位置を実線の状態から点線の状態に上げることができる。このため、図４に示したように、負荷トルクを実線の状態から点線の状態に上げることができ、ターボチャージャーの過給が少ない発進時にトルクを上げることが可能になって発進性能が向上する。
【００３３】
尚、上記実施形態例では、ターボチャージャーを備えた慣性過給付エンジンを例に挙げて説明したが、ターボチャージャーを備えていないエンジンでは、通常常に吸気管内は負圧となっているので、ターボチャージャーを備えていない場合は図２のフローチャートに示したステップＳ２は、急激な負圧変動の傾きが設定値以上である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の慣性過給付エンジンは、慣性過給作動マップを備えたコントロールユニットにより、インレットマニホールドに配置したバルブを閉じることで慣性過給を実施する慣性過給付エンジンにおいて、ターボチャージャを備え、コントロールユニットには、アクセルペダルの状況に基づいて過渡状態の運転であることを判断した時に、バルブを開いて慣性過給を停止させる機能と、エンジン回転数が所定回転数以上における運転領域での過渡状態の運転であることを判断した時に、慣性過給を停止させる機能と、慣性過給パイプ内に発生する負圧に基づいて過渡状態の運転の判断をする機能とを備えたことにより、過渡状態の運転時に吸入空気量の減少を抑えることができる。この結果、過渡状態の運転時に黒煙を低減させることが可能になる。
【００３５】
また、ターボチャージャを備えた際に、エンジン回転数が所定回転数以上における運転領域での過渡状態の運転であることを判断した時に、慣性過給を停止させ、高回転時に吸入空気量が減少する慣性過給の特性により吸入空気量が更に減少することを抑えることができる。また、慣性過給パイプ内に発生する負圧に基づいて過渡状態の運転の判断することにより、過渡運転状態の判断が確実となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例に係る慣性過給付エンジンの要部構成図。
【図２】慣性過給付エンジンの作動を説明するフローチャート。
【図３】ラック位置とエンジン回転数との関係を表すグラフ。
【図４】負荷トルクとエンジン回転数との関係を表すグラフ。
【図５】慣性過給作動マップ。
【図６】慣性過給作動マップ。
【符号の説明】
１  エンジン
２  インレットマニホールド
３  バルブ
４  コントロールシリンダ
５  リンク機構
６  慣性過給パイプ
７  慣性過給パイプ
８  配管
９  エアタンク
１０  ３方電磁弁
１１  コントロールユニット
１２  圧力センサ
１３  アクセル開度センサ
１４  エンジン回転数センサ
１５  ラック位置センサ
【図１】
0003837852.tif 000002
【図２】
0003837852.tif 000003
【図３】
0003837852.tif 000004
【図４】
0003837852.tif 000005
【図５】
0003837852.tif 000006
【図６】
0003837852.tif 000007