JP4388670B2 - エンジンの吸気装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの吸気装置に関し、特に、エンジン燃焼室内にタンブル流を生成するためのタンブル生成バルブ(以下、TGVと略記する)を有するエンジンの吸気装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、エンジン燃焼室内にタンブル流が生成されると、その燃焼状態が向上することが広く知られている。燃焼状態が良好になると、始動性が向上したり、始動時の空燃比をリーン化して排ガス成分の改善が図れるなどのメリットがある。
【0003】
そこで、特開平5−209582号公報には、タンブル流生成のため、吸気通路を仕切壁によって二分し、低負荷用ポートと高負荷用ポートを形成して、高負荷用ポート側に制御弁(TGV)を設けたエンジンの吸気装置が開示されている。ここでは、インジェクタを、噴射燃料が仕切壁に対して指向するよう配設する。そして、仕切壁の燃料衝突部位を、凹凸形状等に形成して燃料霧化の促進を図っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
一方、このようなTGVは、始動時には閉状態で使用される。すなわち、始動時には、始動性向上や空燃比リーン化のため、燃焼室内にタンブル流を生成すべくTGVが閉じられ、低負荷用ポート側のみから混合気が供給される。また、始動時間(クランキング時間)短縮のためには、イグニッションスイッチ(以下、IG.SWと略記する)ON後の閉弁動作によるタイムラグをなくすため、スイッチON以前にTGVが閉状態となっていることが望まれる。このため、TGVは、エンジン停止時に予め閉状態とされ、次回始動時までそのまま維持されることになる。
【0005】
ところが、エンジン停止中にTGVを閉状態のまま放置しておくと、完全冷態状態となりTGVにマニホールド内の油分等の汚れが付着する恐れがある。また、低温下においては、TGVが氷結することも考えられる。そして、かかる汚れや氷結により、TGVがマニホールド内壁に固着し正常動作できなくなる恐れがあるという問題があった。
【0006】
この場合、エンジン停止時にTGVを開状態としておけば、前述のような固着による作動不良は防止し得る。しかしながら、エンジン始動時にTGVを閉じる動作を必要とするため、IG.SWをONした際に、TGV開→閉の動作時間の分だけ(0.5〜1.0秒)始動時間が長くなる。このような始動時間の延長は、運転者の操作フィーリングを損い、商品性の悪化を招くため、TGVを開状態で維持する構成を安易には採用することはできない。
【0007】
本発明の目的は、エンジン始動性を損なうことなく、TGVの固着による動作不良を防止することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明のエンジンの吸気装置は、エンジンの吸気通路をスロットル弁下流において第1および第2の通路に分岐させ、前記第1の通路内に電子制御装置の信号により開閉可能な制御弁を配設してなるエンジンの吸気装置であって、前記制御弁を、前記エンジン停止時に所定角度に開弁し、次回エンジン始動時まで開弁状態を保持することを特徴とする。
【0009】
本発明によれば、エンジン停止時には、制御弁と吸気通路の壁との間に、若干の隙間が生じる。このため、エンジンが完全冷態状態となっても、制御弁に吸気通路内の汚れが付着して固着したり、温度低下に伴って制御弁が氷結したりすることがない。従って、固着・氷結などによる制御弁の動作不良を防止することができ、装置の信頼性向上が図られる。
【0010】
一方、本発明の他のエンジンの吸気装置は、エンジンの吸気通路をスロットル弁下流において第1および第2の通路に分岐させ、前記第1の通路内に電子制御装置の信号により開閉可能な制御弁を配設してなるエンジンの吸気装置であって、前記制御弁を、前記エンジン停止時に一旦全閉にした後、所定角度に開弁し、次回エンジン始動時まで開弁状態を保持することを特徴とする。
【0011】
これにより、前述同様、制御弁の固着や氷結を防止できると共に、一旦制御弁を全閉状態とすることで、弁開度0°の状態を認識した上で微開制御を行うことができる。従って、制御弁の制御精度をより向上させることが可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の一実施の形態であるエンジンの吸気装置の構成を示す説明図、図2は図1の吸気装置におけるエンジン停止時のTGV制御形態を示すフローチャート、図3は同じくエンジン始動時のTGV制御形態を示すフローチャートである。
【0013】
図1において符号1はエンジンのシリンダブロック、2はシリンダヘッドである。シリンダヘッド2には、吸気ポート3及び排気ポート4が形成されており、各ポート3,4には図示しない吸気弁と排気弁が配される。シリンダブロック1内にはシリンダボア5が形成されており、その中にはピストン6が摺動自在に配置されている。シリンダボア5の上部には、ピストン6の上面とシリンダヘッド2の下面とに囲まれた燃焼室7が形成されている。そして、シリンダヘッド2の吸気ポート3側には、当該吸気装置10が接続されている。
【0014】
吸気装置10は、吸気ポート3と連通したマニホールド11を備え、その上流側にはスロットル弁12が設けられている。図1に示すように、マニホールド11の吸気ポート3に近い端部には隔壁8が配設されており、マニホールド11内に形成された吸気通路9が2つの通路に分割されている。すなわち、マニホールド11内には、メイン通路(第1の通路)13とタンブル通路(第2の通路)14が形成されている。
【0015】
メイン通路13には、タンブル生成バルブ(TGV;制御弁)15が設けられている。TGV15は、弁体16とシャフト17とを有し、電子制御装置(ECU)18によって制御される。そして、このTGV15の開度を0°に制御することにより、メイン通路13は閉塞状態となる。
【0016】
シャフト17は、図示しないDCモータによって駆動される。DCモータはECU18によって制御され、ECU18は、IG.SWのON/OFF信号や、エンジン回転数に基づいて制御信号を送出する。シャフト17は、他の気筒のTGVと共通となっており、シャフト17を駆動させることにより複数のTGVが同時に作動する。なお、モータとシャフト17との間は歯車等によって接続されており、モータの回転が適宜減速されてシャフト17に伝達される。
【0017】
一方、タンブル通路14には、インジェクタ19が臨まされている。そして、TGV15を閉じ、タンブル通路14のみを介して吸気ポート3にエアの供給を行うことにより、燃焼室7内に破線にて示したようなタンブル流が生成される。
【0018】
次に、このような吸気装置10のエンジン停止時におけるTGV15の制御について、図2を参照して説明する。当該制御では、エンジン停止時にTGV15を完全に閉鎖せず微開状態とし、弁体16の固着・氷結を防止すると共に、エンジン始動時における弁動作を微開→全閉のみとし、始動時間の延長を極小化している。
【0019】
そこで、まず、エンジン動作状態からエンジンを停止させる場合の制御形態について説明する。ここでは、最初にステップS1において、IG.SWの状態が確認される。すなわち、IG.SWのON/OFFがチェックされる。このとき、IG.SWがONの場合にはステップS2に進み、さらにエンジンの状態が確認される。エンジンが動作中の場合には、ステップS3に進みTGV15を通常制御する。そして、ステップS4に進んでフラグF1をセットして、ルーチンを抜ける。
【0020】
一方、ステップS2において、エンジンが動作中でない場合、すなわち、エンジンが停止している場合には、ステップS5に進み、フラグF1が確認される。ステップS1→S2→S3と進んできた場合は、エンストした場合など、IG.SWがONでエンジンが停止している状態である。このときには、エンジン動作状態からの移行であるため、フラグF1がセットされており、ステップS5からステップS6へと進む。
【0021】
ステップS6では、TGV15(駆動用のモータ)に対して、例えば1.5秒通電しTGV15を一旦全閉状態とする。このとき、ECU18は、この位置を0°として認識する。その後、ステップS7に進み、今度はTGV15を開く方向に、例えば0.3秒通電しTGVを10°開弁する。TGV15を微開状態とした後、ステップS8にてフラグF1をクリアする。そして、ステップS9に進み、エンジン動作中から直接IG.SWをOFFした場合に、後述するようにステップS13にてセットされるフラグF2を確認する。
【0022】
この場合には、エンジン動作中からいきなりIG.SWをOFFした状態ではないので、フラグF2はセットされておらず、ステップS9からそのままルーチンを抜ける。その後、次回のルーチンでは、IG.SWがONのままのときには、ステップS1からS2に進むものの、エンジンは既に停止し、フラグF1もクリアされていることから、ステップS5に進んでそのままルーチンを抜ける。一方、IG.SWがOFFされれば、ステップS1からステップS12に進む。この際、フラグF1は既にクリアされているため、ステップS11へと進んでECU18の電源が遮断され、当該制御ルーチンを終了する。
【0023】
ところで、エンジン動作中から直接IG.SWをOFFした場合には、IG.SWがONでエンジンが停止中という状態が一瞬しか存在しない。このため、前述のようにステップS1→S2→S5・・・S8と進んでTGV15を微開とする操作を行うには非常に速い処理を必要とする。しかしながら、エンジン制御において種々の処理をこなすECU18に、かかる超高速の処理を要求するのは困難である。そこで、いきなりIG.SWがOFFされた場合には、その状態を認識した上で別途フラグF2をセットし、ECU18の電源遮断を若干猶予させてTGV15の全閉→微開制御を行う。
【0024】
すなわち、ここではIG.SWはOFFとなるため、ステップS1からステップS12に進み、まずフラグF1が確認される。この場合、直前までエンジンが動作中であるため、ステップS4にてセットされたフラグF1が残存している。これに対し、前述のようにステップS1→S2・・・S9を経た後IG.SWがOFFされた場合には、フラグF1はクリアされている。つまり、ここでフラグF1の存否を確認することで、エンジン動作中からIG.SWをいきなりOFFした状態か否かが判断できる。
【0025】
そこで、ステップS12にてフラグF1を確認し、フラグF1がセットされていれば、IG.SWを直接OFFした状態と判断してステップS13に進み、フラグF2をセットする。フラグF2をセットした後は、ステップS6に進み、TGV15を全閉した後、ステップS7にてTGV15を微開し、フラグF1をクリアしてステップS9に進む。
【0026】
ステップS9ではフラグF2が確認され、この場合にはフラグF2がセットされているため、ステップS10へ進みフラグF2をクリアする。そして、ステップS11へと進んで、ECU18の電源を遮断してルーチンを抜ける。なお、この場合には、IG.SWは既にOFFであり、ECU18の電源も遮断されるため、当該制御ルーチンはここで終了する。
【0027】
このように当該吸気装置10では、エンジン停止後TGV15が微開状態(開度10°)とされ、この状態が次回エンジン始動時まで維持される。つまり、エンジン停止時には、TGV15の弁体16とメイン通路13の内壁との間に、若干の隙間が生じる。このため、完全冷態状態となっても、弁体16の周囲等にマニホールド11内の汚れが付着して固着したり、温度低下に伴って弁体16が氷結したりすることがない。従って、特に新たな装置、部材等を付加することなく、固着・氷結などによるTGV15の動作不良を防止することができ、所望のときに確実にタンブル流を得ることが可能となり、装置の信頼性向上が図られる。
【0028】
次に、吸気装置10のエンジン始動時におけるTGV15の制御について、図3を参照して説明する。図3に示すように、IG.SWがONされると、ステップS21にてエンジンが始動したか否かが確認される。この際、エンジンが始動していない場合には、ステップS22に進み、TGV15を全閉状態としてルーチンを抜ける。
【0029】
すなわち、ECU18は、TGV15が閉じる方向に例えば0.5秒間通電し、先のエンジン停止時の制御により微開状態となっていたTGV15を全閉状態とする。この際、TGV15を全閉とする動作が付加されるが、微開状態からの動作であるため、これに要する時間は0.1〜0.3秒程度である。従って、始動時間が著しく長くなることもなく、始動性にほとんど影響を与えることなくTGV15の固着防止を図ることができる。
【0030】
そして、TGV15が全閉となることにより、メイン通路13が閉塞状態となり、タンブル通路14のみを介して吸気ポート3にエアが供給される。これにより、燃焼室7内にタンブル流が生成され、始動性の向上が図られる。一方、ステップS21にてエンジン始動が確認されると、ステップS23に進み、TGV15の通常動作制御が実行され、ルーチンを抜ける。
【0031】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0032】
たとえば、前述の実施の形態では、エンジン停止時に一旦TGVを全閉とする制御形態を示したが、一旦全閉とすることなく直接に微開状態とすることも可能である。但し、前述のように、一旦全閉状態とすれば、弁開度0°の状態を認識した上で微開制御を行うことができるため、制御精度の上では有利である。
【0033】
また、TGV15への通電時間や、微開状態での弁開度は、前述の例には限定されない。例えば、微開状態の弁開度は、始動時間の遅れに大きな影響を及ぼさない範囲であれば任意に設定可能であり、5°〜30°程度の範囲で適宜設定可能である。なお、それ以上の角度を排除するものではないが、始動時の閉弁時間を考慮すれば、15°以下が望ましい。また、エンジン停止時における開度は必ずしも一定であることを要せず、エンジン温度や気温等により、適宜変化させることも可能である。
【0034】
さらに、前述の実施の形態では、TGV15を駆動するモータとして、DCモータを採用したが、これにステッピングモータ等、作動角度を制御可能な他の電気式モータを使用することも可能である。
【0035】
加えて、先の例ではエンジン燃焼室内にタンブル流を生成する吸気装置を例に採って説明したが、スワール流を生成する吸気装置に本発明を適用することも可能である。すなわち、制御弁としてスワール制御バルブ(SCV)を採用し、SCVを前記フローチャートの如く制御しても良い。
【0036】
【発明の効果】
本発明のエンジンの吸気装置によれば、吸気通路内の制御弁をエンジン停止時に所定角度に開弁し、次回エンジン始動時までこの開弁状態を保持するので、エンジン停止時に、制御弁が汚れにより固着したり、氷結したりすることがない。従って、特に新たな装置、部材等を付加することなく、固着・氷結などによる制御弁の動作不良を防止することができ、装置の信頼性向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態であるエンジンの吸気装置の構成を示す説明図である。
【図2】図1の吸気装置におけるエンジン停止時のTGV制御形態を示すフローチャートである。
【図3】図1の吸気装置におけるエンジン始動時のTGV制御形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
9 吸気通路
10 吸気装置
12 スロットル弁
13 メイン通路(第1の通路)
14 タンブル通路(第2の通路)
15 タンブル生成バルブ(TGV;制御弁)
18 電子制御装置
Claims (2)
- エンジンの吸気通路をスロットル弁下流において第1および第2の通路に分岐させ、前記第1の通路内に電子制御装置の信号により開閉可能な制御弁を配設してなるエンジンの吸気装置であって、
前記制御弁は、前記エンジン停止時に所定角度に開弁され、次回エンジン始動時まで開弁状態で保持されることを特徴とするエンジンの吸気装置。 - エンジンの吸気通路をスロットル弁下流において第1および第2の通路に分岐させ、前記第1の通路内に電子制御装置の信号により開閉可能な制御弁を配設してなるエンジンの吸気装置であって、
前記制御弁は、前記エンジン停止時に一旦全閉にされた後、所定角度に開弁され、次回エンジン始動時まで開弁状態で保持されることを特徴とするエンジンの吸気装置。
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