JPH0316491B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、内燃機関においてアイドリング時の
燃焼改善を促進しつつ、アイドル回転数を制御す
るようにしたアイドル回転数制御装置に関する。

＜従来の技術＞ アイドリング時の燃焼改善対策技術として、本
願出願人により出願済の発明として、第１図及び
第２図に示すようなものである。

このものの概要を説明すると、気筒毎に２個ず
つ備えられた吸気弁１，２の開時期を変え、これ
ら吸気弁１，２に通じる２つの吸気ポート３，４
を独立して設けると共に、排気弁５とのオーバー
ラツプの大きな高速用吸気弁２が装着された吸気
ポート４に開閉弁６を設け、アイドリング時等低
速領域では前記開閉弁６を閉じる。

一方、開閉弁６下流側の高速用吸気ポート４部
分にオリフイス８を介装した連通管９を介して大
気を導入し、高速用吸気弁２が閉じてから次に開
くまでの間にこの負圧によつて新気を吸入させ、
排気圧との差圧を小さくして、続くオーバーラツ
プ期間に排気が高速用吸気ポート４内に流入する
のを阻止し、混合気に混入する既燃ガス量を大幅
に低減する。ここで開閉弁６はアクチユエータ１
０により開閉制御され、アクチユエータ１０への
制御圧力の供給は電磁弁１１によつて断続され
る。この断続の条件は、圧力センサ１２及び機関
回転数等の機関運転条件をコントロールユニツト
１３で検出して行う。１４はアクチユエータ１０
の作動完了をモニターするリミツトスイツチであ
る。開閉弁６下流の高速用吸気ポート４部分は連
通管９を介して絞り弁１５上流に連通しており、
オリフイス８で流量が規制されている。絞り弁１
５上流の圧力は、常時大気近傍であるから、吸気
ポート４内が負圧の条件下では絞り弁１５上流側
の新気がオリフイス８を通つて開閉弁６下流の吸
気ポート４内に流入する。このように新気を導入
すると、高速用吸気弁２が閉じた後、開閉弁６下
流の吸気ポート４内は徐々に大気圧に近づく。オ
リフイス８は大気圧に近い新気の流入量を制御す
るものであり、高速用吸気弁２が閉じているクラ
ンク１回転余りの期間（アイドリング時600rpm
では1/10秒）に吸気ポート４内の圧力を大気圧に
十分近づけるのに対して、必要十分な大きさに設
定してある（オリフイス８口径は１〜2φ程度）。

このようにすれば、高速用吸気弁２が開かれる
排気行程末期に、燃焼室７内に略大気圧（平均
値）に近い圧力で満たされている排気の吸気ポー
ト４内への吹き返しを効果的に抑制でき、燃焼性
能の大幅な改善を図れるのである。

尚、比較のために、新気導入を行わない場合で
は高速用吸気弁が閉じると、吸気ポート４内への
ガスの出入りはないために、次に吸気弁２が開く
までは開閉弁６下流の吸気ポート４内圧力が大気
圧の半分程度の負圧で一定に保たれる。したがつ
て、高速用吸気弁２が開き始めると、燃焼室７内
に満たされた排気が大きな圧力差により急速に吸
気ポート４内に流入し、開閉弁６下流の吸気ポー
ト４の容積の半分近くの排気が大気圧に近い状態
で残留し、続く吸気行程で一気に膨張して燃焼室
７内に混入するため、開閉弁６を設けても相当量
の残留ガスが存在することになり、燃焼の大幅な
改善を望めない。

一方、アイドリング時の機関回転数を制御する
装置として第３図に示すようなものが知られてい
る（参考文献：特開昭57−336号公報）。

図において、機関の吸気管２１には絞り弁２２
Ａ，２２をバイパスして補助空気通路２３が形成
され、該補助空気通路２３にはダイヤフラム式の
AACバルブ（補助空気量制御弁）２４が介装さ
れる。該AACバルブ２４はダイヤフラム２４ａ
で画成される圧力作動室２４ｂに後述するVCM
バルブ（負圧制御電磁弁）２５によつて制御され
た負圧が導入され、該負圧に応じてダイヤフラム
２４ａに連結された弁体２４ｃの開度を変えて補
助空気通路２３に流れる補助空気量を制御するこ
とにより、アイドル回転数を目標回転数に近づけ
るべく機関出力を制御すようにしたものである。

VCMバルブ２５は、絞り弁２２Ａ，２２Ｂ下
流のマニホールド負圧を導いて一定負圧を形成す
るダイヤフラム式の定圧弁部２５Ａと、該一定負
圧と絞り弁２２Ａ，２２Ｂ上流から導いた大気圧
との混合度合を調整することにより、前記AAC
バルブ２４及び図示しないEGRコントロールバ
ルブに供給される制御負圧を形成する２個のソレ
ノイドバルブ２５Ｂ，２５Ｃよりなつている。

これらソレノイドバルブ２５Ｂ，２５Ｃはコン
トロールユニツト２６からの出力よりデユーテイ
制御される。

ところで、アイドリング時に絞り弁２２Ａ，２
２Ｂをバイパスして下流側の吸気通路２１に導か
れる空気としては、補助空気通路２３からの空気
の他、絞り弁２２Ａ，２２Ｂから洩れる空気、キ
ヤニスタ２７のブローバイガスパージ弁２８を介
し導かれる空気、暖機時ににエアレギユレータ２
９を介して導かれる空気があり、さらに、第４図
に示すように、AACバルブ２４にも弁体２４ｃ
をバイパスする通路２４ｄが設けられており、こ
の通路２４ｄを介して導かれる空気もあり、この
空気は、通路２４ｄに介装された空気流量調整弁
２４ｅによつて調量される。

第５図に、これらアイドリング時の吸入空気量
の内訳を示す。

＜発明が解決しようとする問題点＞ ところで、前記第１図に示した吸気系に第３図
で示したアイドル回転数制御装置を適用してアイ
ドル回転数制御を行おうとした場合、AACバル
ブ２４によつて可変制御可能な吸気流量の範囲は
決まつているため、連通管９により開閉弁６下流
に新気を導入すると、アイドリング時に吸気流量
調整を行うことが難しく、正規のアイドル回転数
に制御できなくなる。

即ち、従来のAACバルブ２４による最小の吸
入空気量である125／minに連通管９を介して
開閉弁６下流側の高速用吸気ポート４内を大気圧
近くまで満たすに足る空気量60／minを加える
と185／minとなり、暖機時の正規のアイドリ
ング空気量150／minを大幅に超えてしまう
（第５図参照）。

絞り弁１５からの漏れ量は加工上必然的に発生
するもので低減は難しく、また、ブローバイガス
パージ弁２８からの空気量も機関の耐久上必要最
小限の量となつているため、これらの低減によつ
てアイドリング空気量を調整することは実質的に
不可能である。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、開閉
弁下流側に導入される空気を含む吸気の総量をア
イドリング時に必要な空気量に調整して上記問題
点を解決することを目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ このため本発明は、吸気工程下死点近傍に閉時
期を設定した低速用吸気弁を装着した低速用吸気
ポートと、圧縮行程途中に閉時期を設定した高速
用吸着弁を装着した高速用吸気ポートと、該高速
用吸気ポートに介装され、少なくともアイドリン
グ時を含む低負荷域で閉とされるように機関運転
条件に応じて開閉制御される開閉弁とを気筒毎に
備える一方、前記低速用吸気ポートと高速用吸気
ポートの分岐点より上流側の吸気通路に介装され
た絞り弁の上・下流側をバイパスして接続される
補助空気通路に弁開度に応じて最小流量から最大
流量まで空気流量を制御することによつてアイド
ル回転数を制御する補助空気通路制御弁を備えて
なる内燃機関のアイドル回転数制御装置におい
て、絞り弁上流の吸気通路と、開閉弁下流の高速
用吸気ポートとを結んで流量調整手段を介装した
第２のバイパス通路を、前記補助空気通路制御弁
をバイパスして設けると共に、アイドリング時、
絞り弁をバイパスする空気の総量を調整して目標
アイドル回転数を得るように補助空気量制御弁を
制御する手段を設けた構成とする。

＜作用＞ そして、かかる構成により、アイドリング時第
２の補助通路を介して導入される空気により、開
閉弁下流の高速用吸気ポートを大気圧近くまで高
めて高速用吸気ポートに装着された吸気弁開時の
排気の吹き返しを制御して燃焼性の向上を図ると
共に、補助空気量制御弁により、アイドリング時
の吸気の総量を必要量に抑えて良好なアイドリン
グ回転数制御を維持できるようにしたものであ
る。

＜実施例＞ 第６図及び第７図に本発明の実施例を示す。但
し、第１図と同一の構成要素には同一の符号を付
して説明する。

図において、絞り弁１５をバイパスして吸気通
路３１に接続される第１の補助空気通路３２には
AACバルブ３３が介装される。また、該第１の
補助空気通路３２のAACバルブ３３より上流部
分から分岐して絞り弁１５上流の吸気通路３１に
連通する通路３３ｂが形成され、該通路３３ｂに
は流量調整手段としての空気流量調整弁３３ａが
介装される。前記通路３３ｂの出口と、開閉弁６
下流の高速用吸気ポート４とが連通管３４によつ
て接続される。この通路３３ｂと連通管３４とに
より、第２のバイパス通路が構成される。

AACバルブ３３の圧力作動室３３ｃにVCMバ
ルブ３５からの制御負圧が導かれ、該VCMバル
ブ３５はコントロールユニツト３６によつてデユ
ーテイ制御されることは第４図に示したものと同
様である。

そして、空気流量調整弁３３ａの調整により、
前記第２の補助空気通路を経由するアイドリング
時の空気流量を、開閉弁６下流に高速用吸気ポー
ト４を高速用吸気弁２の閉期間中に大気圧近くま
で上昇させるのに必要十分な値となるように調整
する。一方、コントロールユニツト３６の出力に
よりVCMバルブ３５を介してAACバルブ３３の
圧力作動室３３ｃへの制御負圧をコントロール
し、第１の補助空気通路３２によつて制御される
空気量と、第２の補助空気通路によつて調整され
る空気量との合計量、即ち、AACバルブ３２に
よつて制御される全空気量が第２補助空気通路を
設けない場合の従来のAACバルブによつて制御
される全空気量と同一となるように設定する。

したがつて、第５図に示すように、絞り弁１５
からの洩れ空気量やブローバイガスパージ弁２８
からの空気量を含めたアイドリング時の全吸入空
気量は、従来例と同様に制御されるので、従来同
様良好な目標回転数制御が行われ、不必要な吸入
空気量の増大による燃費の悪化を防止できる。

一方、高速用吸気ポート４への新気の導入によ
り排気の吹き返しを抑制して残留ガス量を減少
し、燃焼性を向上できるので、目標回転数に対し
て必要な空気量を減少させることができ、前記
AACバルブ３３のコントロールと相俟つて、真
に燃費の改善を図れるものである。

尚、このように、開閉時期の異なる２つの吸気
弁と開閉弁を備えた機関にあつては、アイドリン
グ時以外の低速域でも開閉弁６を閉じることによ
り、低速用吸気弁１の開閉時期によつて決まる実
圧縮比が増大して吸気充填効率が向上し、スワー
ル生成力も強められて燃焼性にも優れるので、出
力増大、燃費向上が図れ、一方高速域では開閉弁
６が開くことにより高速用吸気弁２との併用によ
つて実圧縮比が減少するため、ノツキングの発生
を抑制しつつ、吸気慣性を利用した過給と通路面
積増大による吸気流通抵抗の減少との相乗効果に
より可及的に出力を向上できるという利点があ
る。

＜発明の効果＞ 以上説明したように本発明によれば、アイドリ
ング時開閉弁下流に新気を導入して、高速用吸気
ポートへの排気の吹き返しを抑制して燃焼性を改
善できる一方、該新気の導入を含めて、低減の難
しい絞り弁からの洩れ空気量や、ブローバイガス
パージ弁からの空気量を変えることなく必要な吸
入空気量を制御するようにしたため、アイドル回
転数制御も良好に行え、前記燃焼性改善効果と相
俟つて、燃費、排気特性等を大幅に向上できると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願出願人によつて出願済の内燃機関
の吸気装置を示す構成図、第２図は同上機関の燃
焼室周辺の部分を示す横断面図、第３図は従来の
内燃機関のアイド回転数制御装置の一例を示す構
成図、第４図は同上装置のAACバルブの断面図、
第５図は同上装置と本発明の実施例装置とのアイ
ドリング時の空気量の内訳を示すグラフ、第６図
は本発明の一実施例を示す構成図、第７図は同上
実施例に使用されるAACバルブの断面図である。 １……低速用吸気弁、２……高速用吸気弁、３
……低速用吸気ポート、４……高速用吸気ポー
ト、６……開閉弁、１０……アクチユエータ、１
１……電磁弁、１２……圧力センサ、３１……吸
気通路、３２……第１の補助空気通路、３３……
AACバルブ、３３ａ……空気流量調整弁、３３
ｂ……通路、３４……連通管、３５……VCMバ
ルブ、３６……コントロールユニツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸気行程下死点近傍に閉時期を設定した低速
   用吸気弁を装着した低速用吸気ポートと、圧縮行
   程途中に閉時期を設定した高速用吸気弁を装着し
   た高速用吸気ポートと、該高速用吸気ポートに介
   装され、少なくともアイドリング時を含む低負荷
   域で閉とされるように機関運転条件に応じて開閉
   制御される開閉弁とを気筒毎に備える一方、前記
   低速用吸気ポートと高速用吸気ポートの分岐点よ
   り上流側の吸気通路に介装された絞り弁の上・下
   流側をバイパスして接続される補助空気通路に弁
   開度に応じて最小流量から最大流量まで空気流量
   を制御することによつてアイドル回転数を制御す
   る補助空気量制御弁を備えてなる内燃機関のアイ
   ドル回転数制御装置において、絞り弁上流の吸気
   通路と、開閉弁下流の高速用吸気ポートとを結ん
   で流量調整手段を介装した第２のバイパス通路
   を、前記補助空気量制御弁をバイパスして設ける
   と共に、アイドリング時、絞り弁をバイパスする
   空気の総量を調整して目標アイドル回転数を得る
   ように補助空気量制御弁を制御する手段を設けて
   構成したことを特徴とする内燃機関のアイドル回
   転数制御装置。