【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気通路に滞留する排気ガスを掃気して始動不良を防止し得るエンジンの掃気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両用エンジン等においては、吸気バルブが開成されるバルブタイミングと排気バルブが開成されるバルブタイミングとが一部オーバーラップする領域が設定されている。従って、この種のエンジンの停止時に、吸，排気バルブのバルブタイミングがオーバーラップされた気筒が存在すると、排気ポートと吸気ポートとが燃焼室を介して連通状態となり、圧力差によって排気ガスが吸気ポート側に逆流して吸気系に排気ガスが滞留されることとなる。そして、吸気系に排気ガスが滞留されたままの状態でエンジンの始動が行われると、燃焼室に吸入される吸気中の酸素が不足して始動不良を招く虞がある。
【０００３】
このようなエンジンの始動不良を解消することを目的として、例えば、特許文献１には、少なくとも吸気バルブ側に可変動弁機構を備えたエンジンにおいて、始動制御時にスロットル開度に基づくフェール（始動不良）判定を行い、フェール時であると判定した場合には、吸気バルブのバルブタイミングを進角化させて大量の新気を燃焼室内に導入することで、燃焼室内の残留燃料を積極的に掃気する技術が開示されている。
【０００４】
また、例えば、特許文献２には、エアアシストインジェクタにポンプやブロワ等の掃気用空気発生手段を設け、イグニッションスイッチのオフ時に、掃気用空気発生手段からエアアシストインジェクタを介して吸気通路内に掃気用空気を供給する技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３２８９８８号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２００１−２８０１４３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術は、一旦始動不良の発生を判定した後で燃焼室内の残留燃料を掃気するものであるため、エンジンの始動制御を早期に終了させることが困難となる場合があり、エンジンの始動不良を十分に解消したものであるとは言い難い。
【０００８】
その一方で、上述の特許文献２に開示された技術のように、掃気にエアアシストインジェクタを用いた場合、一度に多量の掃気用空気を供給することが困難であるため、イグニッションスイッチがオフされてから掃気が完了するまでに長時間を必要とする。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、吸気通路内に滞留する排気ガスを速やかに掃気して良好な始動性を実現することのできるエンジンの掃気装置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】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明によるエンジンの掃気装置は、エンジンの吸入空気を過給するコンプレッサがモータで駆動可能な過給機と、上記エンジンの停止時に上記モータを駆動制御して吸気管内での掃気用空気の発生制御を行う掃気用空気発生制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２記載の発明によるエンジンの掃気装置は、請求項１記載の発明において、上記掃気用空気発生制御手段は、上記エンジンが停止されてから設定時間が経過するまでの間、上記掃気用空気を発生させることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３記載の発明によるエンジンの掃気装置は、請求項１記載の発明において、上記エンジンの停止時に当該エンジンの吸，排気バルブがオーバーラップされた気筒の有無を判定するオーバーラップ判定手段を有し、上記掃気用空気発生制御手段は、上記吸，排気バルブがオーバーラップされた気筒があると判定した上記エンジンの停止時に、排気管内の酸素濃度が設定濃度以上となるまでの間、上記掃気用空気を発生させることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１乃至図３は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１はエンジンの概略構成図、図２は電子制御系の回路構成図、図３は掃気制御ルーチンのフローチャートである。
【００１４】
図１において、符号１はターボ過給機付きのエンジンを示し、本実施の形態では水平対向型４気筒ガソリンエンジンを示す。このエンジン１のシリンダブロック２には左右のバンクが形成され、このシリンダブロック２の各バンクにはシリンダヘッド３がそれぞれ設けられている。また、各シリンダヘッド３には、各気筒に対応する吸気ポート４と排気ポート５とが形成され、これら各吸，排気ポート４，５を開閉する吸，排気バルブ６，７が配設されている。
【００１５】
エンジン１の吸気系として、各吸気ポート４には吸気マニホルド８が連通され、この吸気マニホルド８の合流部にはエアチャンバ９を介してスロットルボディ１０が連通されている。そして、このスロットルボディ１０の上流にインタークーラ１６が介装され、インタークーラ１６が吸気管１１を介して過給機の一例としてのターボ過給機１９のコンプレッサ２０に連通されている。更に、吸気管１１には、エアクリーナ１２を介してエアインテークチャンバ１３が連通されている。
【００１６】
また、スロットルボディ１０には当該スロットルボディ１０内のスロットル弁１４をバイパスするバイパス通路１７が設けられており、このバイパス通路１７には、アイドル制御弁（ＩＳＣ弁）１８が介装されている。ここで、本実施の形態において、スロットル弁１４は、例えば、ステッピングモータ１５で駆動される電子制御式のスロットル弁で構成されており、そのスロットル開度は後述する電子制御装置（ＥＣＵ）６０（図２参照）により可変制御される。
【００１７】
更に、吸気マニホルド８の各気筒の吸気ポート４の直上流には、インジェクタ３３が配設され、シリンダヘッド３の各気筒毎に点火プラグ３５が配設されている。
【００１８】
一方、エンジン１の排気系として、各排気ポート５には排気マニホルド２４が連通され、この排気マニホルド２４の合流部には排気管２８が接続されている。また、排気管２８には、ターボ過給機１９のタービン２１が介装され、その下流に、触媒２６、マフラ２７が配設されている。
【００１９】
ターボ過給機１９は、タービン２１に導入する排気のエネルギによりコンプレッサ２０を回転駆動して、空気を吸入、加圧して過給するものであり、このターボ過給機１９のタービン２１側には、ダイヤフラム式アクチュエータからなるウェストゲート弁作動用アクチュエータ３１を備えたウェストゲート弁３０が設けられている。
【００２０】
ウェストゲート弁作動用アクチュエータ３１の内部はダイヤフラムにより２室に仕切られ、これにより、一方がウェストゲート弁制御デューティソレノイド弁３２に連通する圧力室として形成され、他方が大気に解放するスプリング室として形成されてる。また、スプリング室からはダイヤフラムとウェストゲート弁３０を連接するロッドが延出されており、このロッドが、スプリング室内に収容されたスプリングにダイヤフラムを介して付勢されることで、ウェストゲート弁３０が閉方向に付勢されている。
【００２１】
また、過給圧制御用デューティソレノイド３２は、ウェストゲート弁作動用アクチュエータ３１の圧力室、及びターボ過給機１９のコンプレッサ２０下流の吸気管１１にオリフィスを介して連通するポートと、コンプレッサ２０上流の吸気管１１に連通するポートとを有する電磁二方弁で構成されている。この過給圧制御用デューティソレノイド３２は、ＥＣＵ６０から出力される制御信号のデューティ比に応じてコンプレッサ２０上流の吸気管１１に連通するポートの弁開度が調節され、コンプレッサ２０の上流側の圧力と下流側の圧力とが調圧されることで、ウェストゲート弁作動用アクチュエータ３１の圧力室に制御圧を供給し、ウェストゲート弁３０の開度を調節して過給圧を制御する。
【００２２】
さらに、ターボ過給機１９は、コンプレッサ２０側とタービン２１側とを連結するロータ軸２２上に、コンプレッサ２０を電動によって回転駆動するためのアシストモータ２３を有する。このアシストモータ２３は、例えば図示しない電磁クラッチを介してロータ軸２２に連設されるもので、電磁クラッチの締結時にモータ駆動力をロータ軸２２に伝達する。
【００２３】
次に、エンジン１の各種センサ類について説明する。絶対圧センサ３８が吸気管圧力／大気圧切換ソレノイド弁３９によりスロットル弁１４下流の吸気管圧力（吸気マニホルド８内の吸気圧）と大気圧とを選択して検出するよう設けられている。また、シリンダブロック２にノックセンサ４０が取付けられると共に、左右両バンクを連通する冷却水通路４１に冷却水温センサ４２が臨まされている。また、スロットル弁１４にスロットル開度センサ４３が連設され、エアクリーナ１２の直下流に吸入空気量センサ４４が配設されている。さらに、排気管２８内には、触媒２６の上流にＯ２センサ５１が装着されている。
【００２４】
また、エンジン１のクランクシャフト４５にはクランクロータ４６が軸着され、このクランクロータ４６の外周に電磁ピックアップ等からなるクランク角センサ４７が対設されている。また、動弁機構のカムシャフト４８に連設するカムロータ４９に、電磁ピックアップ等からなる気筒判別センサ５０が対設されている。クランク角センサ４７、気筒判別センサ５０は、それぞれクランクロータ４６、カムロータ４９に所定間隔毎に形成された突起をエンジン運転に伴い検出し、クランクパルス、気筒判別パルスを出力する。そして、ＥＣＵ６０において、クランクパルスの間隔時間（突起の検出間隔）からエンジン回転数を算出すると共に、点火時期及び燃料噴射時期等を演算し、さらに、クランクパルス及び気筒判別パルスの入力パターンから気筒判別を行う。
【００２５】
次に、図２に基づき電子制御系の構成について説明する。ＥＣＵ６０は、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、バックアップＲＡＭ６４，カウンタ・タイマ群６５、及びＩ／Ｏインターフェース６６をバスラインを介して接続したマイクロコンピュータを中心として構成されている。
【００２６】
Ｉ／Ｏインターフェース６６の入力ポートには、イグニッションスイッチ（ＩＧ）５３、ノックセンサ４０、クランク角センサ４７、気筒判別センサ５０、車速センサ５２等が接続されている。さらにＩ／Ｏインターフェース６６の入力ポートには、Ａ／Ｄ変換器６９を介して、Ｏ２センサ５１、吸入空気量センサ４４、スロットル開度センサ４３、冷却水温センサ４２、絶対圧センサ３８等が接続されている。
【００２７】
一方、Ｉ／Ｏインターフェース６６の出力ポートには、ステッピングモータ１５、ＩＳＣ弁１８、インジェクタ３３、アシストモータ２３、ウェストゲート弁制御デューティソレノイド弁３２、吸気管圧力／大気圧切換ソレノイド弁３９等が駆動回路６８を介して接続されると共に、点火プラグ３５のイグナイタ３６が接続されている。
【００２８】
そして、イグニッションスイッチ５３がＯＮされると、ＥＣＵ６０は各種制御を実行する。すなわち、ＥＣＵ６０において、ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に格納されている制御プログラムに基づき、Ｉ／Ｏインターフェースを介して各種センサからの検出信号を入力し、ＲＡＭ６３及びバックアップＲＡＭ６４に記憶されている各種データ、ＲＯＭ６２に格納されている固定データに基づき、エンジン１の各種制御量を演算する。
【００２９】
そして、ＥＣＵ６０は、演算した燃料噴射量を定める駆動パルス信号を所定のタイミングで該当気筒のインジェクタ３３に出力して燃料噴射制御を行い、所定のタイミングでイグナイタ３６に点火信号を出力して点火時期制御を行い、ステッピングモータ１５に制御信号を出力してスロットル制御を行い、また、ＩＳＣ弁１８に制御信号を出力してアイドル回転数制御等を行う。
【００３０】
また、ＥＣＵ６０は、駆動回路６８を介して、ウェストゲート弁制御デューティソレノイド弁３２に制御信号を出力し、ターボ過給機１９による過給圧制御を行う。
【００３１】
ここで、過給圧制御に際し、ＥＣＵ６０は、必要に応じてアシストモータ２３の駆動制御を行うことにより、エンジン１の低回転域での過給圧の確保や、過給開始時の応答性の向上等を実現する。さらに、ＥＣＵ６０は、減速時等にアシストモータ２３による発電制御を行ってもよい。
【００３２】
さらに、ＥＣＵ６０は、以下で説明するように、イグニッションスイッチ５３がオフされたエンジン１の停止時に、アシストモータ２３を通じたターボ過給機１９の駆動制御を行い、これにより、ターボ過給機１９で過給される吸入空気を掃気用空気として用いたエンジン１の掃気制御を行う。すなわち、ＥＣＵ６０は、掃気用空気発生制御手段としての機能を実現する。
【００３３】
次に、ＥＣＵ６０で実行されるエンジン１の掃気制御について、図３のフローチャートを参照して説明する。このルーチンがスタートすると、ＥＣＵ６０は、先ず、ステップＳ１０１で、エンジン１のイグニッションスイッチ５３がオフされているか否かを調べ、イグニッションスイッチ５３がオフされていないと判定した場合には、この判定を繰り返す。すなわち、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０１で、イグニッションスイッチ５３のオン／オフ状態に基づいてエンジン１が駆動状態にあるか否かの判定を行う。そして、ＥＣＵ６０は、イグニッションスイッチ５３がオンされており、エンジン１が未だ駆動状態にあると判定した場合には、掃気制御の待機状態を維持する。
【００３４】
一方、ステップＳ１０１でイグニッションスイッチ５３がオフされていると判定すると、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０２に進み、ステッピングモータ１５を駆動制御してスロットル弁１４を設定開度に開弁制御する。この場合、エンジン１の吸気系内での流路抵抗を十分に低減するため、スロットル弁１４の開度を例えば全開開度位置の近傍に制御することが好ましい。
【００３５】
続くステップＳ１０３において、ＥＣＵ６０は、アシストモータ２３の図示しない電磁クラッチを締結制御すると共に、アシストモータ２３を駆動制御してターボ過給機１９を駆動制御する。これにより、吸気管１１内には、ターボ過給機１９によって加圧された空気が導入される。すなわち、ターボ過給機１９の駆動制御によって、吸気管１１内には掃気用空気が発生される。
【００３６】
そして、ステップＳ１０３からステップＳ１０４に進むと、ＥＣＵ６０は、ターボ過給機１９の駆動制御開始から（すなわち、ターボ過給機１９による掃気用空気の発生開始から）予め設定された設定時間が経過したか否かを調べ、未だ設定時間が経過していないと判定した場合には、ステップＳ１０２に戻り、スロットル弁１４の開度を設定開度に維持すると共に、ターボ過給機１９の駆動制御を継続する。ここで、ステップＳ１０４の判定で用いられる設定時間は、予め実験等により求められるもので、吸，排気バルブ６，７がオーバーラップされた気筒が存在するエンジン１の停止時に、排気管２８側から吸気管１１側に逆流する排気ガスをターボ過給機１９で発生させた掃気用空気によって掃気するに十分な時間に設定されている。
【００３７】
一方、ステップＳ１０４において、ターボ過給機１９の駆動制御開始から設定時間が経過したと判定すると、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０５に進み、ステッピングモータ１５を通じてスロットル弁１４の閉弁制御を行った後、ステップＳ１０６に進む。
【００３８】
そして、ステップＳ１０６において、ＥＣＵ６０は、アシストモータ２３を停止制御すると共に、アシストモータ２３の図示しない電磁クラッチを解放制御してターボ過給機１９の停止制御を行った後、ルーチンを終了する。
【００３９】
このような実施の形態によれば、ターボ過給機１９にアシストモータ２３を設けて電動アシスト機能を追加し、エンジン１の停止時にもターボ過給機１９（コンプレッサ２０）を駆動可能な構成とすることにより、簡単な構成で、吸気通路内に滞留する排気ガスを速やかに掃気して良好な始動性を実現することができる。
【００４０】
すなわち、エンジン１の停止時にアシストモータ２３を通じてコンプレッサ２０を駆動制御することにより、大量の空気を掃気用空気として吸気管１１内に取り込むことができ、エンジン１の停止時にオーバーラップされた吸，排気バルブ６，７を介して排気管２８側から吸気管１１側に排気ガスが逆流した場合にも、この排気ガスを速やかに掃気して排気管２８外に排出することができる。
【００４１】
この場合、ターボ過給機１９のタービン２１はアシストモータ２３を通じたコンプレッサ２０の駆動制御時に一体的に回転駆動され、このタービン２１の回転駆動によって排気管２８側に負圧を発生させることができるので、エンジン１の掃気をより効果的に実現することができる。
【００４２】
次に、図４は本発明の第２の実施の形態に係わり、図２はエンジンの掃気制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、本実施の形態においては、排気管２８内の酸素濃度に基づいて掃気制御を行う点が上述の第１の実施の形態と主として異なる。その他、上述の第１の実施の形態と同様の構成については同符号を付して説明を省略する。
【００４３】
具体的には、本実施の形態において、ＥＣＵ６０は、エンジン１の停止時に吸，排気バルブ６，７がオーバーラップされた気筒が存在するか否かを判定し、吸，排気バルブ６，７がオーバーラップされた気筒が存在しないと判定した場合には速やかに掃気用空気の発生を終了する一方、吸，排気バルブ６，７がオーバーラップする気筒が存在すると判定した場合には排気管２８内の酸素濃度が設定濃度以上となるまで掃気用空気の発生を継続するものである。すなわち、ＥＣＵ６０は、掃気用空気発生制御手段としての機能に加え、オーバーラップ判定手段としての機能を実現する。
【００４４】
この掃気制御は、例えば図４に示すフローチャートに従って実行されるもので、ルーチンがスタートすると、ＥＣＵ６０は、先ず、ステップＳ２０１で、エンジン１のイグニッションスイッチ５３がオフされているか否かを調べ、イグニッションスイッチ５３がオフされていないと判定した場合には、この判定を繰り返す。
【００４５】
一方、ステップＳ２０１でイグニッションスイッチ５３がオフされていると判定すると、ＥＣＵ６０は、ステップＳ２０２に進み、ステッピングモータ１５を駆動制御してスロットル弁１４を設定開度に開弁制御する。
【００４６】
続くステップＳ２０３において、ＥＣＵ６０は、アシストモータ２３の図示しない電磁クラッチを締結制御すると共に、アシストモータ２３を駆動制御してターボ過給機１９を駆動制御する。これにより、吸気管１１内には、ターボ過給機１９によって加圧された空気が導入される。すなわち、ターボ過給機１９の駆動制御によって、吸気管１１内には掃気用空気が発生される。
【００４７】
そして、ステップＳ２０３からステップＳ２０４に進むと、ＥＣＵ６０は、吸入空気量センサ４４で検出される吸入空気量が予め設定された設定値よりも大きいか否かを調べる。すなわち、エンジン１の停止時に吸，排気バルブ６，７がオーバーラップした気筒が存在しない場合、吸気管１１側と排気管２８側との連通が遮断されるため、たとえターボ過給機１９が駆動されたとしても吸入空気量センサ４４で検出される吸入空気量は設定値以下の極少量となる。その一方で、吸，排気バルブ６，７がオーバーラップした気筒が存在する場合、ターボ過給機１９の駆動によって吸気管１１側から排気管２８側へと空気（送気用空気）が流通されるため、吸入空気量センサ４４で検出される吸入空気量は設定値以上となる。
【００４８】
そこで、ステップＳ２０４において、ＥＣＵ６０は、吸入空気量センサ４４で検出された吸入空気量が設定値以下である場合に、今回、吸，排気バルブ６，７がオーバーラップした気筒は存在しないと判断し、ステップＳ２０６にジャンプする。一方、吸入空気量が設定値よりも大きい場合には、今回、吸，排気バルブ６，７がオーバーラップした気筒が存在すると判断し、ステップＳ２０５に進む。
【００４９】
ステップＳ２０４からステップＳ２０５に進むと、ＥＣＵ６０は、Ｏ２センサ５１の出力電圧が予め設定された設定値よりも小さいか否かを調べ、Ｏ２センサ５１の出力電圧が設定値以上であり、排気管２８内の酸素濃度が未だ設定濃度以下であると判定した場合には、ステップＳ２０２に戻り、スロットル弁１４の開度を設定開度に維持すると共に、ターボ過給機１９の駆動制御を継続する。なお、本実施の形態において、Ｏ２センサ５１は、酸素濃度が低い程、出力電圧が高出力となるセンサである。
【００５０】
一方、ステップＳ２０５において、Ｏ２センサ５１の出力電圧が設定値よりも小さく、掃気用空気によって排気管２８内の酸素濃度が設定濃度以上であると判定した場合には、ＥＣＵ６０は、ステップＳ２０６に進む。
【００５１】
そして、ステップＳ２０４或いはステップＳ２０５からステップＳ２０６に進むと、ＥＣＵ６０は、ステッピングモータ１５を通じてスロットル弁１４の閉弁制御を行った後、ステップＳ１０６に進む。
【００５２】
そして、ステップＳ１０６において、ＥＣＵ６０は、アシストモータ２３を停止制御すると共に、アシストモータ２３の図示しない電磁クラッチを解放制御してターボ過給機１９の停止制御を行った後、ルーチンを終了する。
【００５３】
このような実施の形態によれば、上述の第１の実施の形態で得られる効果に加え、エンジン１の停止時に吸，排気バルブ６，７がオーバーラップした気筒が存在するか否かを判断し、吸，排気バルブ６，７がオーバーラップした気筒が存在しないと判断した場合には速やかに掃気用空気の発生を終了するので、不要な掃気制御を抑制できるという効果を奏する。
【００５４】
また、吸，排気バルブ６，７がオーバーラップした気筒が存在すると判定した場合には、排気管２８内の酸素濃度（空燃比）に基づいて掃気の進行状態を直接的に判断することにより、エンジン１の停止後の掃気時間を必要最小限にとどめることができる。
【００５５】
なお、上述の各実施の形態においては、イグニッションスイッチ５３がオフされた際にエンジン１の停止を判定して掃気を行う場合の一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、クランク角センサ４７や気筒判別センサ５０等の信号に基づいてエンジン１の停止を判定して掃気を行ってもよい。このような制御を行うことにより、例えば、エンスト等によってエンジンが停止された場合にも拡張して掃気制御を行うことができる。
【００５６】
また、上述の各実施の形態は、掃気時にスロットル弁１４を解放することで掃気用空気の流路を確保するものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ＩＳＣ弁１８を解放制御して掃気用空気の流路を確保してもよく、さらに、スロットル弁１４とＩＳＣ弁１８を併用して掃気用空気の流路を確保してもよい。
【００５７】
また、本発明に適用される過給機は、上述のターボ過給機に限定されるものではなく、例えば、モータの駆動力のみによってコンプセッサが駆動される電動式の過給機であってもよいことは勿論である。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、吸気通路内に滞留する排気ガスを速やかに掃気して良好な始動性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わり、エンジンの概略構成図
【図２】同上、電子制御系の回路構成図
【図３】同上、掃気制御ルーチンのフローチャート
【図４】本発明の第２の実施の形態に係わり、掃気制御ルーチンのフローチャート
【符号の説明】
１ … エンジン
６ … 吸気バルブ
７ … 排気バルブ
１１ … 吸気管
１９ … ターボ過給機（過給機）
２０ … コンプレッサ
２３ … アシストモータ（モータ）
２８ … 排気管
６０ … 電子制御装置（掃気用空気発生制御手段、オーバーラップ判定手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine scavenging device capable of scavenging exhaust gas staying in an intake passage to prevent a starting failure.
[0002]
[Prior art]
In general, in a vehicle engine or the like, a region where a valve timing at which an intake valve is opened and a valve timing at which an exhaust valve is opened partially overlaps is set. Therefore, when there is a cylinder in which the valve timings of the intake and exhaust valves overlap when this type of engine is stopped, the exhaust port and the intake port are in communication with each other via the combustion chamber, and the exhaust gas is taken in by the pressure difference. The exhaust gas stays in the intake system by flowing backward to the port side. If the engine is started with the exhaust gas remaining in the intake system, oxygen in the intake air sucked into the combustion chamber may be insufficient, leading to a start failure.
[0003]
For the purpose of eliminating such engine starting failure, for example, Patent Document 1 discloses a failure (starting failure) based on the throttle opening during start control in an engine having a variable valve mechanism at least on the intake valve side. ) If a determination is made and it is determined that a failure has occurred, the valve timing of the intake valve is advanced to introduce a large amount of fresh air into the combustion chamber, thereby actively scavenging residual fuel in the combustion chamber. Techniques to do this are disclosed.
[0004]
Further, for example, in Patent Document 2, scavenging air generating means such as a pump and a blower is provided in an air assist injector, and when the ignition switch is turned off, scavenging air is supplied from the scavenging air generating means into the intake passage via the air assist injector. A technique for supplying working air is disclosed.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-328988
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-280143
[Problems to be solved by the invention]
However, since the technique disclosed in Patent Document 1 described above scavenges residual fuel in the combustion chamber after it is determined that a start failure has occurred, it is difficult to end engine start control early. It is difficult to say that the engine starting failure has been sufficiently resolved.
[0008]
On the other hand, when the air assist injector is used for scavenging as in the technique disclosed in the above-mentioned Patent Document 2, it is difficult to supply a large amount of scavenging air at a time, so that the ignition switch is turned off. It takes a long time for scavenging to complete.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an engine scavenging device capable of quickly scavenging exhaust gas remaining in an intake passage and realizing a good startability.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, a scavenging device for an engine according to a first aspect of the present invention includes a supercharger in which a compressor for supercharging engine intake air can be driven by a motor, and driving control of the motor when the engine is stopped. And scavenging air generation control means for controlling the generation of scavenging air in the intake pipe.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the engine scavenging device according to the first aspect, wherein the scavenging air generation control means is configured to perform the scavenging until a set time elapses after the engine is stopped. It is characterized by generating working air.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, the engine scavenging device according to the first aspect of the present invention is the overlap determining means for determining whether or not there is a cylinder in which the intake and exhaust valves of the engine overlap when the engine is stopped. The scavenging air generation control means determines that there is a cylinder in which the intake and exhaust valves overlap each other until the oxygen concentration in the exhaust pipe becomes equal to or higher than a set concentration when the engine is stopped. The scavenging air is generated.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3 relate to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine, FIG. 2 is a circuit configuration diagram of an electronic control system, and FIG. 3 is a flowchart of a scavenging control routine.
[0014]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an engine with a turbocharger, and in this embodiment, a horizontally opposed four-cylinder gasoline engine. Left and right banks are formed in the cylinder block 2 of the engine 1, and a cylinder head 3 is provided in each bank of the cylinder block 2. Each cylinder head 3 is formed with an intake port 4 and an exhaust port 5 corresponding to each cylinder, and suction and exhaust valves 6 and 7 for opening and closing the respective suction and exhaust ports 4 and 5 are arranged. Yes.
[0015]
As an intake system of the engine 1, an intake manifold 8 communicates with each intake port 4, and a throttle body 10 communicates with a merging portion of the intake manifold 8 via an air chamber 9. An intercooler 16 is interposed upstream of the throttle body 10, and the intercooler 16 communicates with a compressor 20 of a turbocharger 19 as an example of a supercharger via an intake pipe 11. Further, an air intake chamber 13 is communicated with the intake pipe 11 via an air cleaner 12.
[0016]
The throttle body 10 is provided with a bypass passage 17 that bypasses the throttle valve 14 in the throttle body 10, and an idle control valve (ISC valve) 18 is interposed in the bypass passage 17. Here, in the present embodiment, the throttle valve 14 is constituted by, for example, an electronically controlled throttle valve that is driven by a stepping motor 15, and the throttle opening degree is an electronic control unit (ECU) 60 (described later). 2).
[0017]
Further, an injector 33 is disposed immediately upstream of the intake port 4 of each cylinder of the intake manifold 8, and a spark plug 35 is disposed for each cylinder of the cylinder head 3.
[0018]
On the other hand, as an exhaust system of the engine 1, an exhaust manifold 24 is communicated with each exhaust port 5, and an exhaust pipe 28 is connected to a joining portion of the exhaust manifold 24. Further, the exhaust pipe 28 is provided with a turbine 21 of the turbocharger 19, and a catalyst 26 and a muffler 27 are disposed downstream thereof.
[0019]
The turbocharger 19 rotationally drives the compressor 20 with the energy of exhaust gas introduced into the turbine 21 and sucks and pressurizes air to supercharge the turbocharger 19. A wastegate valve 30 having a wastegate valve actuator 31 composed of a diaphragm actuator is provided.
[0020]
The inside of the actuator 31 for operating the wastegate valve is partitioned into two chambers by a diaphragm, whereby one is formed as a pressure chamber communicating with the wastegate valve control duty solenoid valve 32 and the other is formed as a spring chamber that is released to the atmosphere. It has been done. Further, a rod connecting the diaphragm and the waste gate valve 30 is extended from the spring chamber, and this rod is urged to the spring accommodated in the spring chamber via the diaphragm, so that the waste gate valve 30 is urged. Is biased in the closing direction.
[0021]
Further, the supercharging pressure control duty solenoid 32 includes a pressure chamber of the actuator 31 for operating the wastegate valve, a port communicating with the intake pipe 11 downstream of the compressor 20 of the turbocharger 19 via an orifice, and an upstream of the compressor 20. And an electromagnetic two-way valve having a port communicating with the intake pipe 11. The boost pressure control duty solenoid 32 adjusts the valve opening degree of the port communicating with the intake pipe 11 upstream of the compressor 20 according to the duty ratio of the control signal output from the ECU 60, so that the pressure on the upstream side of the compressor 20 is adjusted. And the downstream pressure are regulated so that the control pressure is supplied to the pressure chamber of the actuator 31 for operating the wastegate valve, and the supercharging pressure is controlled by adjusting the opening degree of the wastegate valve 30.
[0022]
Further, the turbocharger 19 has an assist motor 23 for rotating the compressor 20 by electric drive on a rotor shaft 22 that connects the compressor 20 side and the turbine 21 side. The assist motor 23 is connected to the rotor shaft 22 via an electromagnetic clutch (not shown), for example, and transmits a motor driving force to the rotor shaft 22 when the electromagnetic clutch is engaged.
[0023]
Next, various sensors of the engine 1 will be described. An absolute pressure sensor 38 is provided to select and detect an intake pipe pressure (intake pressure in the intake manifold 8) downstream of the throttle valve 14 and an atmospheric pressure by an intake pipe pressure / atmospheric pressure switching solenoid valve 39. A knock sensor 40 is attached to the cylinder block 2 and a cooling water temperature sensor 42 is exposed in a cooling water passage 41 that communicates between the left and right banks. A throttle opening sensor 43 is connected to the throttle valve 14, and an intake air amount sensor 44 is disposed immediately downstream of the air cleaner 12. Further, an O 2 sensor 51 is mounted in the exhaust pipe 28 upstream of the catalyst 26.
[0024]
A crank rotor 46 is pivotally mounted on the crankshaft 45 of the engine 1, and a crank angle sensor 47 formed of an electromagnetic pickup or the like is provided on the outer periphery of the crank rotor 46. In addition, a cylinder discriminating sensor 50 made up of an electromagnetic pickup or the like is provided opposite to a cam rotor 49 provided continuously with the camshaft 48 of the valve mechanism. The crank angle sensor 47 and the cylinder discrimination sensor 50 detect protrusions formed at predetermined intervals on the crank rotor 46 and the cam rotor 49, respectively, with engine operation, and output crank pulses and cylinder discrimination pulses. The ECU 60 calculates the engine speed from the crank pulse interval time (protrusion detection interval), calculates the ignition timing, the fuel injection timing, and the like, and further determines the cylinder from the input pattern of the crank pulse and the cylinder determination pulse. I do.
[0025]
Next, the configuration of the electronic control system will be described with reference to FIG. The ECU 60 is configured around a microcomputer in which a CPU 61, a ROM 62, a RAM 63, a backup RAM 64, a counter / timer group 65, and an I / O interface 66 are connected via a bus line.
[0026]
An input port of the I / O interface 66 is connected to an ignition switch (IG) 53, a knock sensor 40, a crank angle sensor 47, a cylinder discrimination sensor 50, a vehicle speed sensor 52, and the like. Further, an O2 sensor 51, an intake air amount sensor 44, a throttle opening sensor 43, a cooling water temperature sensor 42, an absolute pressure sensor 38, and the like are connected to an input port of the I / O interface 66 through an A / D converter 69. Has been.
[0027]
On the other hand, the output port of the I / O interface 66 is driven by a stepping motor 15, an ISC valve 18, an injector 33, an assist motor 23, a wastegate valve control duty solenoid valve 32, an intake pipe pressure / atmospheric pressure switching solenoid valve 39, and the like. In addition to being connected via a circuit 68, an igniter 36 of the spark plug 35 is connected.
[0028]
When the ignition switch 53 is turned on, the ECU 60 executes various controls. That is, in the ECU 60, the CPU 61 inputs detection signals from various sensors via the I / O interface based on the control program stored in the ROM 62, and stores various data stored in the RAM 63 and the backup RAM 64, in the ROM 62. Various control amounts of the engine 1 are calculated based on the stored fixed data.
[0029]
Then, the ECU 60 outputs a drive pulse signal that determines the calculated fuel injection amount to the injector 33 of the corresponding cylinder at a predetermined timing to perform fuel injection control, and outputs an ignition signal to the igniter 36 at a predetermined timing. Control is performed to output a control signal to the stepping motor 15 to perform throttle control, and a control signal is output to the ISC valve 18 to perform idle speed control and the like.
[0030]
Further, the ECU 60 outputs a control signal to the wastegate valve control duty solenoid valve 32 via the drive circuit 68 to perform supercharging pressure control by the turbocharger 19.
[0031]
Here, in the supercharging pressure control, the ECU 60 performs drive control of the assist motor 23 as necessary, thereby ensuring the supercharging pressure in the low rotation range of the engine 1 and the responsiveness at the start of supercharging. Realize improvements. Furthermore, the ECU 60 may perform power generation control by the assist motor 23 during deceleration or the like.
[0032]
Further, as will be described below, the ECU 60 performs drive control of the turbocharger 19 through the assist motor 23 when the engine 1 with the ignition switch 53 turned off is stopped. The scavenging control of the engine 1 is performed using the supercharged intake air as scavenging air. That is, the ECU 60 implements a function as scavenging air generation control means.
[0033]
Next, scavenging control of the engine 1 executed by the ECU 60 will be described with reference to the flowchart of FIG. When this routine starts, the ECU 60 first checks in step S101 whether the ignition switch 53 of the engine 1 is turned off. If it is determined that the ignition switch 53 is not turned off, the ECU 60 repeats this determination. . That is, the ECU 60 determines whether or not the engine 1 is in a driving state based on the on / off state of the ignition switch 53 in step S101. When the ECU 60 determines that the ignition switch 53 is turned on and the engine 1 is still in the driving state, the ECU 60 maintains the standby state of the scavenging control.
[0034]
On the other hand, if it is determined in step S101 that the ignition switch 53 is turned off, the ECU 60 proceeds to step S102, and controls to drive the stepping motor 15 to open the throttle valve 14 to the set opening. In this case, in order to sufficiently reduce the flow path resistance in the intake system of the engine 1, it is preferable to control the opening of the throttle valve 14 in the vicinity of the fully opened position, for example.
[0035]
In subsequent step S103, the ECU 60 controls the engagement of an electromagnetic clutch (not shown) of the assist motor 23, and controls the drive of the assist motor 23 to control the turbocharger 19. As a result, air pressurized by the turbocharger 19 is introduced into the intake pipe 11. That is, scavenging air is generated in the intake pipe 11 by the drive control of the turbocharger 19.
[0036]
Then, when proceeding from step S103 to step S104, the ECU 60 has passed a preset set time from the start of drive control of the turbocharger 19 (that is, from the start of generation of scavenging air by the turbocharger 19). If it is determined that the set time has not yet elapsed, the process returns to step S102 to maintain the opening of the throttle valve 14 at the set opening and control the drive of the turbocharger 19. continue. Here, the set time used in the determination in step S104 is obtained in advance by experiments or the like, and from the exhaust pipe 28 side when the engine 1 in which the cylinder in which the intake and exhaust valves 6 and 7 overlap is present. The exhaust gas flowing backward to the intake pipe 11 side is set to a time sufficient to scavenge the scavenging air generated by the turbocharger 19.
[0037]
On the other hand, if it is determined in step S104 that the set time has elapsed since the start of the drive control of the turbocharger 19, the ECU 60 proceeds to step S105, performs the valve closing control of the throttle valve 14 through the stepping motor 15, and then proceeds to step S105. The process proceeds to S106.
[0038]
In step S106, the ECU 60 controls the stop of the assist motor 23, controls the release of an electromagnetic clutch (not shown) of the assist motor 23 to perform the stop control of the turbocharger 19, and ends the routine.
[0039]
According to such an embodiment, the turbocharger 19 is provided with the assist motor 23 to add an electric assist function, and the turbocharger 19 (compressor 20) can be driven even when the engine 1 is stopped. By doing so, the exhaust gas staying in the intake passage can be quickly scavenged with a simple configuration, and good startability can be realized.
[0040]
That is, by driving and controlling the compressor 20 through the assist motor 23 when the engine 1 is stopped, a large amount of air can be taken into the intake pipe 11 as scavenging air, and the intake and exhaust air overlapped when the engine 1 is stopped. Even when the exhaust gas flows backward from the exhaust pipe 28 side to the intake pipe 11 side via the valves 6 and 7, the exhaust gas can be quickly scavenged and discharged out of the exhaust pipe 28.
[0041]
In this case, the turbine 21 of the turbocharger 19 is integrally rotated at the time of driving control of the compressor 20 through the assist motor 23, and a negative pressure can be generated on the exhaust pipe 28 side by the rotation driving of the turbine 21. Therefore, scavenging of the engine 1 can be realized more effectively.
[0042]
Next, FIG. 4 relates to a second embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart showing an engine scavenging control routine. Note that the present embodiment is mainly different from the above-described first embodiment in that scavenging control is performed based on the oxygen concentration in the exhaust pipe 28. In addition, about the structure similar to the above-mentioned 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
[0043]
Specifically, in the present embodiment, the ECU 60 determines whether or not there is a cylinder in which the intake and exhaust valves 6 and 7 are overlapped when the engine 1 is stopped, and the intake and exhaust valves 6 and 7 are When it is determined that there are no overlapped cylinders, the generation of scavenging air is immediately terminated. On the other hand, when it is determined that there are cylinders where the intake and exhaust valves 6 and 7 overlap, The generation of scavenging air is continued until the oxygen concentration of the gas reaches a set concentration or higher. That is, the ECU 60 implements a function as an overlap determination unit in addition to a function as a scavenging air generation control unit.
[0044]
This scavenging control is executed according to the flowchart shown in FIG. 4, for example. When the routine starts, the ECU 60 first checks in step S201 whether or not the ignition switch 53 of the engine 1 is turned off. If it is determined that 53 is not turned off, this determination is repeated.
[0045]
On the other hand, if it is determined in step S201 that the ignition switch 53 is turned off, the ECU 60 proceeds to step S202, and drives and controls the stepping motor 15 to open the throttle valve 14 to the set opening.
[0046]
In subsequent step S203, the ECU 60 controls the engagement of an electromagnetic clutch (not shown) of the assist motor 23, and controls the drive of the assist motor 23 to control the turbocharger 19. As a result, air pressurized by the turbocharger 19 is introduced into the intake pipe 11. That is, scavenging air is generated in the intake pipe 11 by the drive control of the turbocharger 19.
[0047]
Then, when the process proceeds from step S203 to step S204, the ECU 60 checks whether or not the intake air amount detected by the intake air amount sensor 44 is larger than a preset value. That is, when there is no cylinder in which the intake and exhaust valves 6 and 7 overlap when the engine 1 is stopped, the communication between the intake pipe 11 side and the exhaust pipe 28 side is cut off, so that the turbocharger 19 is driven. Even if this is done, the amount of intake air detected by the intake air amount sensor 44 becomes a very small amount not more than the set value. On the other hand, when there are cylinders where the intake and exhaust valves 6 and 7 are overlapped, the turbocharger 19 drives the air (air supply air) from the intake pipe 11 side to the exhaust pipe 28 side. Therefore, the intake air amount detected by the intake air amount sensor 44 is equal to or greater than the set value.
[0048]
Therefore, in step S204, when the intake air amount detected by the intake air amount sensor 44 is equal to or smaller than the set value, the ECU 60 determines that there is no cylinder in which the intake and exhaust valves 6 and 7 overlap this time. Jump to step S206. On the other hand, if the intake air amount is larger than the set value, it is determined that there is a cylinder where the intake and exhaust valves 6 and 7 are overlapped, and the process proceeds to step S205.
[0049]
When the process proceeds from step S204 to step S205, the ECU 60 checks whether or not the output voltage of the O2 sensor 51 is smaller than a preset set value, and the output voltage of the O2 sensor 51 is greater than or equal to the set value. If it is determined that the oxygen concentration is still below the set concentration, the process returns to step S202, the opening degree of the throttle valve 14 is maintained at the set opening degree, and the drive control of the turbocharger 19 is continued. In the present embodiment, the O2 sensor 51 is a sensor whose output voltage becomes higher as the oxygen concentration is lower.
[0050]
On the other hand, if it is determined in step S205 that the output voltage of the O2 sensor 51 is smaller than the set value and the scavenging air determines that the oxygen concentration in the exhaust pipe 28 is equal to or higher than the set concentration, the ECU 60 proceeds to step S206. .
[0051]
Then, when the process proceeds from step S204 or step S205 to step S206, the ECU 60 performs the valve closing control of the throttle valve 14 through the stepping motor 15, and then proceeds to step S106.
[0052]
In step S106, the ECU 60 controls the stop of the assist motor 23, controls the release of an electromagnetic clutch (not shown) of the assist motor 23 to perform the stop control of the turbocharger 19, and ends the routine.
[0053]
According to such an embodiment, in addition to the effects obtained in the first embodiment, it is determined whether or not there is a cylinder in which the intake and exhaust valves 6 and 7 overlap when the engine 1 is stopped. However, when it is determined that there is no cylinder in which the intake and exhaust valves 6 and 7 are overlapped, the generation of the scavenging air is promptly terminated, so that an effect of suppressing unnecessary scavenging control can be achieved.
[0054]
Further, when it is determined that there are cylinders in which the intake and exhaust valves 6 and 7 are overlapped, by directly determining the progress of scavenging based on the oxygen concentration (air-fuel ratio) in the exhaust pipe 28, The scavenging time after the engine 1 is stopped can be minimized.
[0055]
In each of the above-described embodiments, an example in which scavenging is performed by determining stop of the engine 1 when the ignition switch 53 is turned off has been described, but the present invention is not limited to this. For example, scavenging may be performed by determining stop of the engine 1 based on signals from the crank angle sensor 47, the cylinder discrimination sensor 50, and the like. By performing such control, for example, even when the engine is stopped due to an engine stall or the like, the scavenging control can be extended.
[0056]
Further, in each of the above-described embodiments, the flow path of the scavenging air is secured by releasing the throttle valve 14 during scavenging, but the present invention is not limited to this. For example, the ISC valve 18 may be controlled to release a scavenging air flow path, and the scavenging air flow path may be secured using the throttle valve 14 and the ISC valve 18 in combination.
[0057]
Further, the supercharger applied to the present invention is not limited to the turbocharger described above, and may be, for example, an electric supercharger in which the compressor is driven only by the driving force of the motor. Of course it is good.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to quickly scavenge the exhaust gas staying in the intake passage and realize a good startability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit configuration diagram of an electronic control system. FIG. 3 is a flowchart of a scavenging control routine. Flowchart of scavenging control routine according to the second embodiment of the invention
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine 6 ... Intake valve 7 ... Exhaust valve 11 ... Intake pipe 19 ... Turbocharger (supercharger)
20 ... Compressor 23 ... Assist motor (motor)
28 ... Exhaust pipe 60 ... Electronic control device (scavenging air generation control means, overlap determination means)