JPH04179825A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は１気筒について複数の吸気ポートを有するエン
ジンであって、特に、スワール生成力の強い吸気ポート
とスワール生成力の弱い吸気ポートを備えたエンジンの
制御装置に関する。

（従来の技術） 従来から、例えば特公昭５９−５１６４７号公報に記載
されているように、エンジンの燃焼室に独立した二つの
吸気ポートを開口させ、一方をスワール生成力の強い吸
気ポートとし、他方をスワール生成力が弱く通路抵抗の
小さい吸気ポートとして、低負荷時にはスワール生成力
の強い方の吸気ポートからのみ吸気を導入することによ
り燃焼室内に強いスワールを生起して燃料の気化、霧化
を促進し、高負荷時には両方の吸気ポートから吸気を導
入することによって充填効率を高め、それによって、低
負荷時の燃焼安定性の確保と高負荷時の出力向上の両立
を図るようにしたエンジンが提案されている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、エンジンに求められる基本的な要件として、
アイドルを含む低負荷時の燃焼安定性。

低エミッシジン、低燃費、高出力等があるが、このうち
、燃焼安定性と高出力については上記のようにスワール
生成力の強い吸気ボートとスワール生成力の弱い吸気ポ
ートを運転状態に応じて使い分けるようにすることであ
る程度達成が可能であり、また、このようにスワールに
よって燃料の気化、霧化を促進すると希薄な混合気によ
る運転が可能となり、したがって、低負荷時の燃費が改
善される。ただ、エミッション特にＮｏスの低減と、′
高負荷時の燃費改善については、上記従来の手段だけで
は十分な効果を上げることはできない。

Ｎ　Ｏｘ低減のためには吸排気タイミングがオーバーラ
ツプすることにより排気ガスが吸気ボート側に逆流して
それが燃焼室に残留することによるいわゆる内部ＥＧＲ
の効果を最大限に利用する必要があり、また、燃費低減
のためにはできるだけ薄い混合気によって運転を行うの
が有利であって、そのためには薄い混合気で運転しても
ノッキングが起きないよう、やはり内部ＥＧＲを活用し
て燃焼速度を抑えることが必要となる。しかし、上記従
来の装置において内部ＥＧＲを効かずため単にバルブオ
ーバーラツプを大きく設定しｆ二のでは、空気利用率が
低下することになって、高負荷時に高出力が得られなく
なるという問題か生ずる。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、複
数の吸気ポートにより低負荷時のスワールによる燃焼安
定性の確保と高負荷時の出力向上を可能とするとともに
、このスワールによる燃焼安定化および出力向上と内部
ＥＧＲによるＮ　Ｏｘ低減および燃費低減をバランスさ
せ、以て、燃焼安定性、低エミツション、低燃費および
高出力を共に実現することのできるエンジンの制御装置
を得ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明に係るエンジンの制御装置は、エンジンの燃焼室
に開口するスワール生成力の強い第１吸気ポートと、同
燃焼室に開口するスワール生成力の弱い第２吸気ポート
と、第２吸気ポートに連通ずる吸気通路を開閉するシャ
ッター弁と、第１吸気ポートを独立して開閉する吸気弁
の開閉タイミングを可変とするバルブタイミング可変手
段と、シャッター弁の開度をエンジン負荷の増大に応じ
て増大させるシャッター弁制御手段と、第１吸気ポート
の開期間と排・気期間とのオーバーラツプを所定負荷以
上の領域でエンジン負荷の増大に応じて小さくするよう
バルブタイミング可変手段を制御するバルブタイミング
制御手段とを備えたことを特徴とする。

また、上記構成に加えエンジン負荷の増大に応じて空燃
比を小さくする手段を設けることで、燃費低減が一層効
果的に達成される。

（作用） エンジン負荷が小さい運転領域では、シャッター弁が閉
じて第２吸気ポートからの吸気がカットされる。そして
、第１吸気ポートから吸気が導入されることによって燃
焼室内に強いスワールが生起される。その結果、スワー
ルによって燃料の気化、霧化が促進され、アイドルを含
む低負荷時の燃焼安定性が向上する。また、このとき第
１吸気ポートの開期間と排気期間とのオーバーラツプに
よって内部ＥＧＲが行われ、そのＥＧＲ効果によってＮ
　Ｏｘが低減される。

また、負荷が大きくなると、シャッター弁が開かれて第
２吸気ポートからも吸気が導入され、その開度が負荷の
増大に応じて増大されることにより、燃焼室内のスワー
ルが弱められ、かつ、充填効率が向上する。また、この
とき両吸気ポートの開期間が排気期間とオーバーラツプ
することによって残留ガス量が増大する。そして、その
内部ＥＧＲ効果によってＮ　Ｏｘが低減され、また、ス
ワールが弱められかつ残留ガスが増えることによって燃
焼速度が抑えられる。したがって、ノッキングが発生し
にくくなり、比較的薄い空燃比での運転が可能となる。

また、さらに負荷が大きくなると、ンヤッター弁の開度
が増大することによってスワールか一層弱められ、充填
効率が一層高くなり、また、燃焼騒音が小さくなる。ま
た、このとき負荷の増大に応じて第１吸気ポートの開期
間と排気期間とのオーバーラツプか小さくされる。その
結果、残留ガスの増大が抑えられて空気利用率が向上し
、高出力が達成される。

（実施例） 以下、実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例の全体システム図である。図
に模式的に示すように、エンジンの燃焼室１は略中央位
置に点火栓２を備えるとともに、該点火栓２を挟んで対
向する位置に開口する二つの吸気ポート３．４を備え、
また、これら吸気ボート３，４とは９０°ずれてやはり
点火栓２を挟んで対向する位置に開口する二つの排気ポ
ート５゜６を備えている。ここで、片方の吸気ボート３
はスワール生成力の強いへりカルポートとされ、これに
連通ずる吸気通路７には電磁式の燃料噴射弁８が設けら
れている。また、この吸気ボート３を開閉するバルブ装
置（図示せず。）にはノくルブタイミング可変機構９が
設けられている。なお、上記バルブタイミング可変機構
９はそれ自体周知のものが利用される。ま１ニ、他方の
吸気ボート４は比較的ストレートで通路抵抗の小さい低
スワールポートとされ、これに連通ずる吸気通路ｌＯに
はバタフライ型のンヤッター弁１１が設けられている。

上記シャッター弁１１には、これを開閉する負圧アクチ
ュエータ１２が連結され、該アクチュエータ１２の負圧
室１２ａに作動負圧を導入する負圧通路１３の途中には
三方ソレノイド弁１４か介設されている。上記負圧アク
チュエータ１２は、その負圧室１２ａ内に導入される負
圧とスプリング１２ｂの付勢力のバランスによって作動
するものであって、負圧が大きいほどシャッター弁１１
を開側に駆動する。

二つの吸気ボート３．４に連通する上記各吸気通路７．
ｌＯは、図示しないエアクリーナに連通する上流側吸気
通路１５から分岐形成されたものであって、上記上流側
吸気通路１５の途中にはスロットル弁１６が配置されて
いる。

上記燃料噴射弁８．三方ソレノイド弁１４．およびバル
ブタイミング可変機構９のアクチュエータは、コントロ
ールユニット１７によってそれぞれ制御される。そのた
め、該コントロールユニット１７には、上記スロットル
弁１６に付設されたアイドルスイッチ１８からのアイド
ル信号、スロットル弁１６下流位置に設けられたブース
トセンサ１９からの吸気管圧力信号等が入力され、また
、図示しない回転センサからのエンジン回転数信号。

エアフローメータからの吸入空気量信号等が入力される
。

上記バルブタイミング可変機構９は、吸気ボート３の開
期間を２段階に変化させるべく２種類のカムを備え、こ
の２種類のカムの選択を上記コントロールユニット１７
によって行う。すなわち、２種類のカムは第２図にカム
１．カム２で示すバルブリフト特性をそれぞれ有するも
のであって、吸気管圧力（ＦＢ）が所定値を越えるよう
な全負荷および全負荷に近い運転領域では排気期間（Ｅ
Ｘ）とのオーバーラツプが小さいバルブリフト（カムｌ
）が用いられ、吸気管圧力（ＰＢ）かそれ以下の領域で
は排気期間（ＥＸ）とのオーバーラツプの大きいバルブ
リフト（カム２）が用いられる。なお、低スワールとさ
れた他方の吸気ボート４の開期間は上記カム２と同一の
ものとされる。

上記三方ソレノイド弁１４は、吸気管圧力（ＰＢ）が所
定値（Ｐ２）以上となる高負荷時にコントロールユニッ
ト１７からの制御信号によって大気解放位置に切り換わ
る。この時、シャッター弁１１は全開となる。まＬ、そ
れより負荷の低い領域では、三方ソレノイド弁１４は負
圧導入位置に切り換わる。この時、シャッター弁ＩＩの
開度は負圧とバネ特性によって規定される。第３図はこ
のように負荷に応じて制御される上記シャッター弁１１
の開度特性を示している。

また、上記燃料噴射弁８はコントロールユニット１７か
らの噴射パルス信号によって駆動制御される。その際、
燃料噴射量を規定するパルス幅は、基本的にはエンジン
回転数（ＮＥ）と吸入吸気量（ＱＡ）に基づいて設定さ
れる。また、この実施例では、エンジン負荷の増大に応
じて空燃比が２段階に変化するよう上記パルス幅が補正
される。

すなわち、シャッター弁１１が全閉とされる軽負荷およ
び定常中負荷の領域（第３図で吸気管圧力がＰＩより小
さい領域）では、理論空燃比より薄めの設定となり、シ
ャッター弁１１が開かれる定常高負荷および全負荷の領
域ては空燃比が略理論空燃比となるよう噴射パルス信号
のパルス幅が制御される。

第４図は上記実施例におけるバルブタイミング可変機構
９のアクチュエータ制御を実行するフローチャートであ
る。なお、５ｌ−Ｓ９は各ステップを示す。

スタートすると８１でエンジン回転数（ＮＥ）および吸
気管負圧（ＦＢ）を読み込み、また、Ｓ２でアイドルス
イッチ信号（ＩＤＳＷ）を判定する。そして、ＩＤＳＷ
信号がＯＮということであれば、Ｓ３へ行き、エンジン
回転数（ＮＥ）が所゛定値ＮＥＩより低いかどうかを見
る。そして、ＮＥ＜ＮＥＩであれば、アイドル時と判定
してＳ４で第２図のカム１選択条件成立を決定し、Ｓ５
でアクチュエータによるカム１選択を実行する。

Ｓ２でＩＤＳＷ信号がＯＮでないというときは、Ｓ６で
ＰＢが第３図におけるＰＩより大きいかどうかを判定し
、Ｎｏ（すなわちＦＢ≦ＰＩ）であればＳ７でカム２選
択条件成立を決定し、Ｓ８でアクチュエータによるカム
２選択を実行する。

Ｓ６でＹＥＳ　（すなわちＦＢ＞ＰＩ）というときは、
Ｓ９でＦＢが第３図のＰ２より大きいかどうかを見て、
ＹＥＳ　（すなわちＰＢ＞Ｐ２）であればＳ４へ行き、
Ｓ５でカムｌを選択する。また、Ｎｏ（すなわちＰ　１
　＜ＦＢ≦Ｐ２）であればＳ７へ行き、Ｓ８でカム２を
選択する。

（発明の効果） 本発明は以上のように構成されているので、複数の吸気
ポートを設けたエンジンにおいて、スワールによる低負
荷時の燃焼安定化および高負荷時の出力向上と内部ＥＧ
ＲによるＮ　Ｏｘ低減および燃費低減をバランスさせ、
燃焼安定性、低エミツション、低燃費および高出力を共
に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体システム図、第２図は
同実施例におけるバルブタイミング可変機構の制御特性
図、第３図は同実施例におけるシャッター弁の開度特性
図、第４図は同実施例の制御を実行するフローチャート
である。 ｌ：燃焼室、３．４＝吸気ポート、７，１０：吸気通路
、８．燃料噴射弁、９：バルブタイミング可変機構、１
１ニシヤツター弁、１２：負圧アクチュエータ、１４：
三方ソレノイド弁、１７；コントロールユニット、１９
ニブ−ストセンサ。 代理人　弁理士　進　藤　純　−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの燃焼室に開口するスワール生成力の強
   い第１吸気ポートと、同燃焼室に開口するスワール生成
   力の弱い第２吸気ポートと、前記第２吸気ポートに連通
   する吸気通路を開閉するシャッター弁と、前記第１吸気
   ポートを独立して開閉する吸気弁の開閉タイミングを可
   変とするバルブタイミング可変手段と、前記シャッター
   弁の開度をエンジン負荷の増大に応じて増大させるシャ
   ッター弁制御手段と、前記第１吸気ポートの開期間と排
   気期間とのオーバーラップを所定負荷以上の領域でエン
   ジン負荷の増大に応じて小さくするよう前記バルブタイ
   ミング可変手段を制御するバルブタイミング制御手段と
   を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
2. （２）エンジン負荷の増大に応じて空燃比を小さくする
   手段を設けた請求項１記載のエンジンの制御装置。