図面 (/)

この項目の情報は公開日時点(2002年10月18日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

機関始動時に気筒内に於ける吸気圧縮度を変更することができる吸気圧縮度変更手段を有する内燃機関に於いて、機関クランキング時に吸気圧縮度変更手段が吸気高圧縮度とするよう設定されているか否かを検出する。

解決手段

電動機によるクランキングに対する内燃機関の抗クランキング反応により、吸気圧縮度が高い値に設定されているか否かを判断する。抗クランキング反応としては、クランキングによるクランク軸回転数増大過程に於ける変動またはクランク軸回転数に対する筒内圧の相対的高低を検出する。

概要

背景

従来、燃料噴射式内燃機関始動は、クランク軸電動機により駆動し、クランク軸回転数機関自爆を誘発する適当な回転数に達したところで燃料噴射を開始することにより行なわれている。かかるクランキングにより機関が一般に首尾よく始動するのは、気筒内にて圧縮された吸気の圧力と温度とが混合気爆発的燃焼をもたらす或る所定の共役的臨界点を十分に越えたところで燃料噴射が行なわれるようになっているからである。もしかかる共役的臨界点に対し燃料の噴射が早すぎると、噴射された燃料は燃焼することなくその一部が気筒壁面に付着し、次回の混合気に混入して上記の共役的臨界点を狂わせ、機関始動の失敗をもたらす虞れがある。

気筒内にて圧縮された吸気の温度は、機関が冷温状態にて始動されるときと暖機状態にて始動されるときとでかなり大きく異なり、機関が冷温状態にて始動されるときには、機関が暖機状態にて始動されるときに比して該温度が低いことにより、上記の共役的臨界点をなす圧力の方が高くなるので、機関の冷温始動時には吸気の圧縮度を上げることが望まれる。かかる事情に鑑み、可変バルブイミング(Variable Valve Timing、略してVVT)として知られる吸気弁排気弁開閉のタイミングを可変に制御する技術を組み込んだ機関に於いて、機関の冷温始動時には吸気弁の閉じ位相を早めることによりクランキングによる吸気の圧縮度を高めることが、本件出願人と同一人の出願に係る特開2000−320356公報に記載されている。

尚、シリンダ内吸気圧縮度を可変に制御することは、上記のVVTによる以外にも、弁開閉カムをそのカム面回転軸線からの偏倚が該回転軸線に沿って変化する3次元カムとして構成し、かかる3次元カムの軸線方向位置を調節することにより弁開閉リフトを可変に制御すること、クランク軸とピストンロッドの間の軸受部またはピストンロッドピストンの間の軸受部に調節可能な偏心スリーブを組み込んでピストンストロークを可変に制御すること、或はデコンプと称され、シリンダ内にて圧縮される吸気の一部を種々の手段にて逃がすこと等によっても行なうことができる。

概要

機関始動時に気筒内に於ける吸気圧縮度を変更することができる吸気圧縮度変更手段を有する内燃機関に於いて、機関のクランキング時に吸気圧縮度変更手段が吸気を高圧縮度とするよう設定されているか否かを検出する。

電動機によるクランキングに対する内燃機関の抗クランキング反応により、吸気圧縮度が高い値に設定されているか否かを判断する。抗クランキング反応としては、クランキングによるクランク軸回転数の増大過程に於ける変動またはクランク軸回転数に対する筒内圧の相対的高低を検出する。

目的

本発明は、かかる要求に対処し、機関始動時に吸気圧縮度変更手段により吸気圧縮度が所定の高圧縮度に設定されているか否かを検出する方法を提供することを課題としている。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

機関始動時に気筒内に於ける吸気圧縮度を変更することができる吸気圧縮度変更手段を有する内燃機関の機関始動時に於ける吸気圧縮度変更手段の作動状態を検出する方法にして、電動機によるクランキングに対する内燃機関の抗クランキング反応により前記吸気圧縮度変更手段が吸気圧縮度を所定の高圧縮度に設定しているか否かを判断することを特徴とする方法。

請求項2

前記抗クランキング反応は内燃機関のクランク軸のクランキングによる回転数増大過程に於ける回転数の変動であり、該変動の幅が所定のしきい値を越えるとき、前記吸気圧縮度変更手段が吸気圧縮度を前記所定の高圧縮度に設定していると判断することを特徴とする請求項1に記載の方法。

請求項3

前記抗クランキング反応は内燃機関のクランク軸のクランキングによる回転数に対する筒内圧の上昇度であり、或る所定のクランク軸回転数に対する筒内圧が或る所定値より高いとき前記吸気圧縮度変更手段が吸気圧縮度を前記所定の高圧縮度に設定していると判断することを特徴とする請求項1に記載の方法。

請求項4

筒内圧を検出する筒内圧センサを内燃機関の複数の気筒の一つに対して設け、機関停止時または機関始動時の少なくとも一方に於いて電動機によりクランク軸を回動させてクランキング開始時のクランク軸回転位置を所定の一定位置に設定することを含むことを特徴とする請求項1〜3のいづれかに記載の方法。

技術分野

0001

本発明は、内燃機関始動時に於ける吸気圧縮度が所定の高圧縮度に設定されているか否かを検出する方法に係る。

背景技術

0002

従来、燃料噴射式内燃機関の始動は、クランク軸電動機により駆動し、クランク軸回転数機関自爆を誘発する適当な回転数に達したところで燃料噴射を開始することにより行なわれている。かかるクランキングにより機関が一般に首尾よく始動するのは、気筒内にて圧縮された吸気の圧力と温度とが混合気爆発的燃焼をもたらす或る所定の共役的臨界点を十分に越えたところで燃料噴射が行なわれるようになっているからである。もしかかる共役的臨界点に対し燃料の噴射が早すぎると、噴射された燃料は燃焼することなくその一部が気筒壁面に付着し、次回の混合気に混入して上記の共役的臨界点を狂わせ、機関始動の失敗をもたらす虞れがある。

0003

気筒内にて圧縮された吸気の温度は、機関が冷温状態にて始動されるときと暖機状態にて始動されるときとでかなり大きく異なり、機関が冷温状態にて始動されるときには、機関が暖機状態にて始動されるときに比して該温度が低いことにより、上記の共役的臨界点をなす圧力の方が高くなるので、機関の冷温始動時には吸気の圧縮度を上げることが望まれる。かかる事情に鑑み、可変バルブイミング(Variable Valve Timing、略してVVT)として知られる吸気弁排気弁開閉のタイミングを可変に制御する技術を組み込んだ機関に於いて、機関の冷温始動時には吸気弁の閉じ位相を早めることによりクランキングによる吸気の圧縮度を高めることが、本件出願人と同一人の出願に係る特開2000−320356公報に記載されている。

0004

尚、シリンダ内の吸気圧縮度を可変に制御することは、上記のVVTによる以外にも、弁開閉カムをそのカム面回転軸線からの偏倚が該回転軸線に沿って変化する3次元カムとして構成し、かかる3次元カムの軸線方向位置を調節することにより弁開閉リフトを可変に制御すること、クランク軸とピストンロッドの間の軸受部またはピストンロッドピストンの間の軸受部に調節可能な偏心スリーブを組み込んでピストンストロークを可変に制御すること、或はデコンプと称され、シリンダ内にて圧縮される吸気の一部を種々の手段にて逃がすこと等によっても行なうことができる。

発明が解決しようとする課題

0005

本件出願人は、本願と同日出願の特願2001−108072にて、機関始動時に気筒内に於ける吸気圧縮度を変更することができる吸気圧縮度変更手段を有する内燃機関の始動方法にして、機関始動時の吸気圧縮度に対応させてクランキング態様を変更することを特徴とする内燃機関の始動方法を提案した。

0006

上記の内燃機関始動方法の一つの実施の態様によれば、内燃機関が暖機状態にあるときの機関始動時には吸気圧縮度を相対的に低くしようとするところ、吸気圧縮度変更手段の誤作動により、吸気圧縮度が相対的に高く設定されたときには、燃料噴射を開始するクランク軸回転数を相対的に低くすることが行なわれる。

0007

吸気圧縮度変更手段はの例は、本件出願人と同一人の出願に係る特開2000−320356公報に、可変バルブタイミング(Variable Valve Timing、略してVVT)装置として記載されている。このVVT装置は、クランク軸側から吸気弁のカム軸を駆動する歯車とカム軸との間に組み込まれたロータリピストン式のアクチュエータとして構成されており、内燃機関が冷温状態にて始動されるときには、吸気圧縮度を相対的に高く設定すべく、扇形シリンダ室内にそれに沿って揺動する扇形のロータリピストンを、その一方に設けられた孔に他方に設けられたピンがばねの作用により落とし込まれることにより、最進角位置ロックするようになっている。このような場合、シリンダもロータリピストンも共にカム駆動軸の回転と共に回転する部材であり、そこで生ずるピンの動き、即ちピンが孔に落とし込まれているか否か、を確認する信号を、機関の運転中かなりの高温と絶えざる振動に曝されるシリンダヘッド部より外部に取り出すことは、非常に困難である。またかかるVVT装置に於いては、吸気弁駆動カム軸と連結された被駆動側には常に回転に対する抵抗が作用しているので、クランク軸に同期する駆動側が回転するとき、シリンダとロータリピストンとの間の相対的位置は常に遅角側へ偏倚しようとする。従って、クランキングの開始前から上記のピンが孔に落とし込まれていないときには、一度クランキングが開始されると、ピンの位置と孔の位置とは益々隔たり、該クランキング中二度と最進角ロックは生ぜず、またクランキングの進行と共にVVT装置は遅角側へ偏倚する傾向にある。一方、クランキングの前から上記のピンが孔に落とし込まれてVVTが最進角位置に設定されていると、機関始動時には、自動運転制御装置に於ける油圧系がまだ充分に機能しないことがあるので、ピンを孔より抜きたくても抜けないことがある。

0008

シリンダ内の吸気圧縮度を可変に制御する手段として上に記した3次元カム、その他の手段のいづれについても、当該手段により設定されている吸気圧縮度を直接的に検出することは、上にVVT装置について記したと同様に、非常に困難である。しかし、上記別件同日出願の燃料噴射式内燃機関の始動方法を実施するためには、吸気圧縮度変更手段による吸気圧縮度の設定、特に上記のピンと孔の如き手段により高圧縮度に設定されているか否かを知ることが必要である。

0009

本発明は、かかる要求に対処し、機関始動時に吸気圧縮度変更手段により吸気圧縮度が所定の高圧縮度に設定されているか否かを検出する方法を提供することを課題としている。

課題を解決するための手段

0010

かかる課題を解決するため、本発明は、機関始動時に気筒内に於ける吸気圧縮度を変更することができる吸気圧縮度変更手段を有する内燃機関の機関始動時に於ける吸気圧縮度変更手段の作動状態を検出する方法にして、電動機によるクランキングに対する内燃機関の抗クランキング反応により前記吸気圧縮度変更手段が吸気圧縮度を所定の高圧縮度に設定しているか否かを判断することを特徴とする方法を提供するものである。

0011

上記の如き本発明の方法に於いて、前記抗クランキング反応は、一つの実施例として、内燃機関のクランク軸のクランキングによる回転数増大過程に於ける回転数の変動とされ、該変動の幅が所定のしきい値を越えるとき、吸気圧縮度変更手段が吸気圧縮度を前記所定の高圧縮度に設定していると判断してよい。

0012

或はまた、上記の如き本発明の方法に於いて、前記抗クランキング反応は、他の一つの実施例として、内燃機関のクランク軸のクランキングによる回転数に対する筒内圧の上昇度とされ、或る所定のクランク軸回転数に対する筒内圧が或る所定値より高いとき前記吸気圧縮度変更手段が吸気圧縮度を前記所定の高圧縮度に設定していると判断してよい。

0013

前記抗クランキング反応を筒内圧に基づいて検出するときには、筒内圧を検出する筒内圧センサは内燃機関の複数の気筒の一つに対し設けられ、機関停止時または機関始動時の少なくとも一方に於いて電動機によりクランク軸を回動させ、クランキング開始時のクランク軸回転位置が所定の一定位置に設定されるようにしてよい。

0014

内燃機関を始動すべく電動機によりクランク軸を駆動するクランキングに於けるトルクの大きさは、通常、図1に示す如く、クランキングの開始と共に急速に或る所定値まで立ち上げられ、その後ほぼ一定の値に維持される。かかる駆動トルクによりクランク軸回転数(回転速度)は時間と共にほぼ線形的に増大するが、その際、吸気圧縮度が所定値を越えて高くならないときには、クランク軸回転数はクランキング時間の経過と共に、図2に示す如くほぼ一様に上昇する。これに対比して、吸気圧縮度が所定値を越えて高くなると、クランク軸回転数は、図3に例示する如く、一様な上昇度に対しかなりの変動を示す。

0015

そこで、一つの実施例としては、電動機によるクランキングに対するこのようなクランク軸回転数増大過程に於けるクランク軸回転数の変動を内燃機関の抗クランキング反応として捉えてこれを検出すれば、吸気圧縮度変更手段の作動状態、即ち、それによって吸気圧縮度が所定の高圧縮度に設定されているか否かを判断することができる。

0016

特に、吸気圧縮度変更手段が上記の特許公開公報に記載されている如きVVT装置であって、機関冷温始動には吸気弁の閉じ位相がピンと孔の係合により最進角位置にロックされるようになっている場合には、かかるロック機構が作動しているときには、吸気弁閉じ位相は下死点より後(After Bottom Dead Center、略してABDC)で測って70〜80°の位置に設定され、これに対し機関暖機時には吸気弁閉じ位相は110°を越えるあたりまで遅らされるので、吸気圧縮度には図4に例示する如く吸気弁閉じ位相に対応して大きな差を生じており、かかる吸気圧縮度の差により、クランキングによるクランク軸回転数上昇の過程に於いて図2と3に対比して示したような差が生ずる。

0017

また、かかるVVT装置により吸気弁閉じ位相を進めた場合と遅らせた場合とでは、内燃機関のクランク軸のクランキングによる回転数に対する筒内圧の上昇度に図5に例示する如き差が現れる。従って、かかる特性に基づき、或る所定のクランク軸回転数に対する筒内圧が或る所定値より高いとき吸気弁の閉じ位相が前記ロック機構により前記進角位置にロックされており、即ち、原理的には、吸気圧縮度は所定の高圧縮度に設定されており、そうでないとき吸気圧縮度は所定の高圧縮度には設定されていない、と判断してよい。

0018

図6は、本発明による機関始動時の吸気圧縮度検出方法の実施の対象となるハイブリッド車駆動構成を、その一例について解図的に示す図である。図に於いて、1は一例として4気筒4サイクルエンジンとして構成された内燃機関である。内燃機関のクランク軸1aには、遊星歯車機構を備えた駆動連結装置2を介して発電機3と電動機4とが互いに動力を伝達し合う関係に連結されている。更にこれらの駆動連結体には、図示の例では電動機の軸部を介して変速機5が連結されており、内燃機関、発電機、電動機は、この変速機および一対の車軸7a、7bを経て駆動輪6a、6bと動力関係に連結されている。尚、図示の例では、変速機5の一部に差動歯車機構8が組み込まれており、変速機5を経て一対の車軸7a、7bに伝達される回転動力は車軸7a、7bに差動的に伝達されるようになっている。9は蓄電装置であり、インバータ10を経て発電機3および電動機4と電気的に接続されている。発電機は、車輌減速走行中の車輌慣性または内燃機関の一方または両方により駆動されることにより、発電を行って蓄電装置を充電し、電動機はこの蓄電装置を電源として適宜車輌を駆動する。尚、図示の構成では、発電機3と電動機4とは別々の装置として設けられているが、これら両者は電動発電機モータジェネレータ)と称される一体の装置であって、電気回路切換えにより電動機または発電機として作動するものにより置き換えられてもよい。

0019

11は上記の特許公開公報に記載されている如く、クランク軸側から図示は省略されている吸気弁のカム軸を駆動する歯車とカム軸との間に組み込まれたロータリピストン式のアクチュエータとして構成されたVVT装置であり、機関の冷温始動時に吸気弁の閉じ位相を70〜80°程度の進角位置にロックして吸気圧縮度を所定の高い値に設定することができ、また機関暖機後には吸気弁の閉じ位相を110°を越えるあたりまで遅らせ、吸気圧縮度を十分下げるようになっている。

0020

内燃機関1、そのVVT装置11、発電機3、電動機4、変速機5の作動は、コンピュータを組み込んだ電気式制御装置12により制御される。電気式制御装置12には、クランク軸回転数センサ13よりクランク軸回転数(回転速度)を示す信号と、この実施例では4気筒中の一つの気筒に対してのみ設けられた気筒圧センサ14より気筒圧を示す信号と、機関冷却水温センサ15より機関の温度状態を示す信号とが、それぞれ供給されている。但し、クランク軸回転数、即ち、機関回転速度は、通常あらゆる車輛運転制御に使用されるので、クランク軸回転数センサ13は本発明の実施には使用しない場合にも、ほぼ間違いなく設けられるが、気筒圧センサ14は、本発明に関する限り、本発明を気筒圧の検出に基づいて実施する場合に限り設けられればよい。尚、電気式制御装置12には、更にその他の一般的入力信号として、アクセルペダル踏込量Dpを示す信号および車速Svを示す信号が、それぞれ図には示されていないセンサより供給されている。

0021

本発明を図3に示されている如きクランク軸回転数の変動に基づいて実施する場合には、電気式制御装置12は、クランク軸回転数センサ13より供給される信号よりクランキングによるクランク軸回転数の立上がりに於ける変動を求め、その変動幅が或る所定のしきい値を越えるか否かに応じて吸気弁が進角位置にロックされているか否かを検出する。

0022

また、本発明を図5に示されている如き筒内圧の偏差に基づいて実施する場合には、電気式制御装置12は、筒内圧センサ14より供給される信号よりクランキングによる筒内圧の立上がりに於けるクランク軸回転数に対比した筒内圧のピーク値を求め、それが進角状態に相当するのか遅角状態に相当するのかに応じて、吸気弁が最進角位置にロックされているか否かを検出する。尚、図示の実施例に於ける如く、筒内圧センサ14が多気筒内燃機関一気筒に対してのみ設けられているときには、機関を停止したとき、或は機関始動に当ってクランキングを開始する前に、電気式制御装置12により電動機4を作動させて、クランク軸の回動位置を、筒内圧センサ14がクランキングの当初からクランキング時間の進行に対し図5に示されている如き所定の対応関係を保った筒内圧の検出できるようにするのが好ましい。

0023

かくして、本発明によれば、機関のクランキング始動に当って吸気圧縮度変更手段が吸気圧縮度を所定の高圧縮度に設定しているか否かを検出し、これとの関係に於いて上記別件同時出願による内燃機関の始動方法をより適切にに実行せしめることができる。

0024

以上に於いては本発明を二つの実施例について詳細に説明したが、本発明の範囲内にて他に種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

図面の簡単な説明

0025

図1内燃機関始動時クランキングに於けるクランキングトルクの一般的な掛け方を示す線図。
図2図1に示す如きクランキングトルクにより吸気圧縮度が比較的低い場合にクランク軸回転数が上昇する態様を示す線図。
図3同様のクランキングトルクにより吸気圧縮度がある臨界的所定値以上に高い場合にクランク軸回転数が上昇する態様を示す線図。
図4吸気弁閉じ位相とクランク軸回転数と筒内圧の関係を実験結果に基づいて例示する線図。
図5吸気弁閉じ位相が比較的早い時とそれが比較的遅い時とでクランキングの進行に伴って気筒内に生ずる筒内圧の変化を例示する線図。
図6本発明による機関始動時の吸気圧縮度変検出方法の適用の対象となるハイブリッド車の駆動構成の一例を解図的に示す図。

--

0026

1…内燃機関
1a…クランク軸
2…駆動連結装置
3…発電機
4…電動機
5…変速機
6a、6b…駆動輪
7a、7b…車軸
8…差動歯車機構
9…蓄電装置
10…インバータ
11…VVT装置
12…電気式制御装置
13…クランク軸回転数センサ
14…筒内圧センサ
15…機関冷却水温センサ

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 三菱電機株式会社の「 スタータ及びその製造方法」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】スタータ部品の作製工数を減らすことでコストを低減したスタータを得る。【解決手段】モータ6の回転子軸に設けられた太陽歯車14と内歯車16と太陽歯車と内歯車の間に設けられた遊星歯車18を有し、回転... 詳細

  • 三菱電機株式会社の「 内燃機関の制御装置」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】内燃機関の制御装置において精度よく失火の有無を判定することが可能になる。【解決手段】角度センサの出力信号から算出された角度検出周期に基づいて失火の有無を判定する内燃機関の制御装置121であって... 詳細

  • 三菱電機株式会社の「 内燃機関の制御装置」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】アイドル・オフアイドルといった運転状態に関わらず、車両ばらつきによりフリクションロスが大きな車両に対しても、耐ストール性、ドライバビリティを確保しつつ、触媒の早期活性化を実現する。【解決手段】... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ