JPH03225027A

JPH03225027A - スワール調整手段付き内燃機関制御装置

Info

Publication number: JPH03225027A
Application number: JP2018973A
Authority: JP
Inventors: Takao Fukuma; 隆雄福間; Keisuke Tsukamoto; 啓介塚本; Toshio Takaoka; 俊夫高岡; Hirobumi Yamazaki; 博文山崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1990-01-31
Filing date: 1990-01-31
Publication date: 1991-10-04

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］本発明はスワール調整手段付き内燃機関制御装置に関し
、更に詳細には内燃機関始動時、特に低温始動時の始動
性を改善したスワール調整手段付き内燃機関制御装置に
関する。

［従来の技術］内燃機関に供給する空気と燃料の比、即ち空燃比を希薄
側に制御して燃費を向上させると同時に、内燃機関より
排出される窒素酸化物の量を低減させる希薄燃焼方法を
採用する内燃機関の制御装置に於いて、内燃機関の回転
数が低下した場合の燃焼の悪化を防止するために、回転
数低下時に気筒内にスワールを発生させるスワール調整
手段が、吸入口の直前に設置される。

このようなスワール調整手段付き内燃機関に於いては、
内燃機関を制御するための制御装置中に運転状態判別手
段を有し、この判断手段の出力によって、前記スワール
調整手段が制御されることが、一般的である。

一方内燃機関に供給される混合気の流量も、制御装置に
より制御されるが、吸入空気の質量流量を正確に評価す
ることが、燃費の維持及び排出窒素酸化物量の抑制だけ
でなく、ドライバビリティの向上にとって重要である。

このために吸気温度及び吸気管圧力を計測し、これら計
測値に基づいて、吸入空気の体積流量の計測値を補正す
る方法、あるいは更に内燃機関の回転数を加味して補正
する方法が用いられている（例えば特開昭６２−１５３
５３９号「内燃機関の燃料噴射量制御方法」）。

しかし、前記スワール調整手段は気筒吸入口直前に設置
されるため、スワール調整手段が開時と閉時では内燃機
関の熱的状態が変化し、上記の補正のみでは不十分とな
り、燃費の悪化、排出窒素酸化物量の増加、ドライバビ
リティの悪化をもたらす事が知られており、この欠点を
解決するために、スワール調整手段が開である場合と、
閉である場合で上記補正値を切り替える制御装置が提案
されている（特開平１−１５９４３９　ｒ内燃機関の制
御装置」）。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、内燃微開始動時は、スワールを発生させ
燃焼性を改善するために、スワール調整手段を閉とする
が、スワール調整手段は、その駆動源として吸気管圧力
と大気圧力の差圧を使用することが、一般的であり、内
燃微開始動時には吸気管圧力は、略略大気圧力に等しい
ため、運転状態判別手段からスワール調整手段に対し閉
制御信号が出力されていても、スワール調整手段は開状
態を維持しているためばかりでなく、運転状態判別手段
からは、スワール調整手段閉制御信号が出力されるため
、吸入空気の質量流量を算出するための補正係数として
、スワール調整手段閉時の補正係数が使用され、混合気
の空燃比は希薄側に制御され、始動性は一層悪化するこ
ととなり、特に大気温度が低い場合には始動時間が長く
なる。

スワール調整手段の実際の開閉状態を検出する手段を追
設することも考えられるが、十分な信顛性を有する検出
手段の使用は、経済的でない。

本発明は、上記問題点を解決し、大気温度が低い場合で
あっても、優れた始動性を有するスワール調整手段付き
内燃機関制御装置を提供することを目的とするものであ
る。

［課題を解決するための手段］本発明は、第１図に示すように、内燃機関の運転状態判
別手段Ａと、運転状態判別手段Ａの出力により制御され
る内燃機関の気筒に吸入される空気流にスワールを生ゼ
しめるためのスワール調整手段Ｂと、調整手段Ｂが開時
の補正係数算出手段Ｃと、調整手段Ｂが閉時の補正係数
算出手段りと、開時の補正係数算出手段Ｃと閉時の補正
係数算出手段りを切り替える補正係数切り替え手段Ｅと
、開時の補正係数又は該閉時の補正係数を使用して吸気
温度補正係数を算出する補正係数算出手段Ｆに加えて、
内燃機関の始動時判別手段Ｇと、内燃機関の冷却水温度
検出手段Ｈと、冷却水温度検出手段Ｈの出力が予め設定
されたしきい値以上であることを判定する温度判定手段
Ｉと、始動時判別手段Ｇの出力と温度判定手段Ｉの出力
とを２つの入力とする締環積演算手段Ｊと、論理積演算
手段Ｊの出力と運転状態判別手段Ａの出力とを２つの入
力とする論理和演算手段Ｋから構成される装［作用］上記構成を有する制御装置は、冷却水温度検出手段Ｈで
検出された冷却水温度信号を温度判定手段Ｉに導き、内
燃機関の冷却水の温度が予め設定された温度以下である
か否かを判定し、冷却水温度が規定値以下である低温始
動状態の場合には、運転状態判別手段Ａからのスワール
調整手段Ｂに対する指令にかかわらず、調整手段開時補
正係数演算手段Ｃの出力に基づいて吸気温度係数算出手
段Ｆで吸気温度係数を算出する。

一方低温始動状態でない場合及び始動が完了し定常運転
状態に移行した後は、運転状態判別手段Ａからのスワー
ル調整手段Ｂに対する指令に従って補正値切り替え手段
Ｅを切り替えて、調整手段閉時補正係数算出手段Ｃある
いは調整手段閉時補正係数算出手段りの出力に基づいて
吸気温度係数算出手段Ｆで吸気温度係数を算出する。

［実施例］第２図において、１０はシリンダブロンク、１２はシリ
ンダポア、１２ａ、１２ｂは吸気ポート、１４ａ、１４
ｂは排気ボートであり、１６ａ、１６ｂは吸気ポート１
２ａ、１２ｂのための２つの吸気弁、１８ａ、１８ｂは
排気ボートのための２つの排気弁であり、いわゆる４バ
ルブ構成の内燃機関を示す。第１の吸気ポート１２ａは
ヘリ＼カル型であり、吸気スワール形成に都合の良い形
状に構成されている。第２の吸気ポート１２ｂはストレ
ート型である。吸気ポート１２ａ、１２ｂは吸気管２０
、サージタンク２２を介してスロットルボディ２３に接
続される。各気筒の吸気ポート１２ａ、１２ｂに近接し
て吸気管２０にインジェクタ２６が設置される。排気ボ
ー）１４ａ、１４ｂは排気マニホルド２８に接続される
。ディストリビュータは３０で表される。

ストレート型の吸気ポート１２ｂに、スワール調整手段
Ｂを構成する蝶型のスワール制御弁３２が設置される。

スワール制御弁３２が閉状態の時は、ヘリカル型の吸気
ポート１２ａのみから吸気されスワールが形成される。

スワール制御弁３２が開状態の時には、２つの吸気ポー
ト１２ａ、１２ｂから吸気が行われ、スワールは解消す
る。

各気筒のスワール制御弁３２の弁軸にレバー３４が取り
付けられ、このレバー３４はロッド３６を介して負圧ア
クチュエータ３８に連結される。負圧アクチュエータ３
８はダイヤフラム４０とスプリング４１から構成される
。ダイヤフラムに負圧が印加されていないときは、スプ
リング４１の力によりスワール制御弁３２は開状態を保
持する。

ダイヤフラム４０に負圧が印加されると、ダイヤフラム
４０はスプリング４１に抗して吸引されスワール制御弁
３２は吸気ポー１−１２ｂを閉状態とする。ダイヤフラ
ム４０は、負圧遅延弁４２、電磁３方切替弁４４、負圧
保持チエツク弁４６を介してサージタンク２２の負圧取
出ポート２２ａに接続される。負圧遅延弁４２は、オリ
フィス４２ａと、チエツク弁４２ｂとを並列配置して構
成され、アクチュエータ４２０大気圧開放速度を適当に
制御し、スワール制御弁３２の開速度を調整する。又チ
エツク弁４６はダイヤフラム４ｏに印加される負圧を保
持するためのものである。電磁３方切替弁４４は３つの
ボート４４ａ、４４ｂ、４４ｃを具備しており、無励磁
状態においては、ボート４４ａと４４ｂが連通状態にあ
り、ダイヤフラム４０は負圧取出ポート２２ａに接続さ
れ、励磁状態においては、ボート４４ａと４４ｃが連通
状態となり、アクチュエータ４２はフィルタ４８を介し
て大気に開放される。スワール制御弁３２は、制御回路
５００指令番こよって制御される電磁３方切替弁４４に
よって駆動される。

制御回路５０は、例えばマイクロコンピュータシステム
で構成され、電磁３方切替弁４４を本発明に従って制御
する機能を有するである。

吸気管圧力センサ５２はサージタンク２２に設置され吸
気管圧力ＰＭに比例した電気信号を発生する。

クランク角度センサ５４．５６はディストリビュータ３
０に取り付けられており、内燃機関回転数ＮＥ、及び内
燃機関サイクルの基準位Ｗ（例えば上死点）を検出する
ために使用される。

又排気の空燃比を検出するために空燃比センサ５８が装
備され、スロットル弁２４の開度を検出するためにスロ
ットルセンサ５９が装備される。

更に内燃機関を冷却する冷却水を循環させるためのウォ
ータジャケット６０には冷却水の温度に比例した電気出
力を出力する温度検出器６２が設置される。なお温度検
出器６２は冷却水検出手段Ｈを構成する。

第３図は、本発明によるスワール制御弁３２の制御方法
を説明するためのフローチャートである。

又第４図は、体積流量を質量流量に換算する場合のベー
ス吸気温度補正係数を求めるためのグラフであって、縦
軸にベース吸気温度補正係数ＦＴＨＡＯ１横軸に吸気温
度をとり、カーブ０はスワール制御弁３２開状態の時に
使用しカーブＣはスワール制御弁３２閉状態の時に使用
する。

内燃機関が始動されると、第３図に示すルーチンが起動
され、先ず始動フラグＸの状態が判別される（ステップ
１０１）、内燃機関の始動のためにイグニッションスイ
ッチをオンとした時に始動フラグＸはセット状態となる
ため、次に吸気管圧力ＰＭの判定が行われる（ステップ
１０２）。ここでは大気圧ＰＡと吸気管圧力ＰＭとの差
圧が予め定められた圧力設定値ΔＰＳ（例えば−２２０
ｍｍＨｇ　）より小であるか否かが判定される。ここで
大気圧ＰＡは始動直前の吸気管圧力を代用する等の公知
の手段で検出可能である。内燃機関の始動開始直後は吸
気管圧力は略略大気圧に等しく、大気圧ＰＡと吸気管圧
力の差圧は設定値ΔＰＳより小であるため、スワール制
御弁を閉とするためのアクチュエータ３８を駆動できな
い。なおステップ１０１及びステップ１０２は始動時判
別手段Ｇを構成する。次に内燃機関の冷却水の温度ＴＨ
Ｃが予め定められた温度設定値ＴＳＥＴ　（例えば０℃
）より高いか否かが判定される（ステップ１０３）。な
おステップ１０３は温度判定手段■を構成する。第３図
に示すフローチャートで、始動時判別手段Ｇと温度判定
手段Ｉが直列に接続されていることは、該２つの手段の
出力の論理積を計算することと等価であり、論理積演算
手段、１を構成する。

よって内燃機関始動時、即ち始動フラグＸがセット状態
で大気圧ＰＡと吸気圧力ＰＭの差圧が規定値以下である
ため始動時判別手段Ｇより信号が出力されている場合に
は、冷却水温度ＴＨＣが設定値ＴＳＥＴより低い低温始
動状態ならば、運転状態判別手段Ａの出力にかかわらず
、第４図のカーブＯを使用して吸気温度ＴＨＡからベー
ス吸気温度補正係数ＦＴＨＡＯを算出（ステップ１０６
）する、なおステップ１０６は調整手段開時補正値算出
手段Ｃを構成する。

又冷却水温度ＴＨＣが設定値以上の高温始動状態ならば
、運転状態判別手段Ａを構成する図示していない別のル
ーチンで、スワール制御弁３２（ＳＣＶと称す）に対し
閉指令が出力されているか否かが判定される（ステップ
１０５　）。運転状態判別手段Ａがスワール制御弁３２
に閉指令を出力していないときは、同様にカーブ０を使
用してベース吸気温度補正係数ＦＴＨＡＯを算出（ステ
ップ１０６）する。

運転状態判別手段Ａがスワール制御弁３２に閉指令を出
力している場合には、第４図のカーブＣを使用してベー
ス吸気温度補正係数ＦＴＨＡＯを算出（ステップ１０７
）する。なおステップ１０７は調整手段閉時補正係数算
出手段りを構成する。

第３図に示すフローチャートでステップ１０３及びステ
ップ１０５の一方が”Ｎ　ｏ　”である場合にステップ
１０６が実行されることとなるが、これは論理和演算手
段、Ｋ及び補正係数切り替え手段Ｅを構成する。

その後、内燃機関回転数から内燃機関回転数補正係数Ｋ
ＴＨＡＮＥを算出（ステップ１０８）、吸気管圧力補正
係数ＫＴＨＡＰＭを算出（ステップ１０９）Ｌ、以上算
出した補正係数に基づいて吸気温度補正係数を計算する
。なおこの内燃機関回転数補正係数ＫＴＨＡＮＥはエン
ジン回転数の影響による吸気温度の変化を補正する係数
であり、また吸気管圧力補正係数ＫＴＨＡＰＭは吸気管
圧力の影響による吸気温度の変化を補正する係数である
。本実施例ではベース吸気温度補正係数ＦＴＨＡＯのみ
をスワール調整手段閉時と開時とで使い分けているが、
より精度の高い吸気温度補正を行うためにはこれら内燃
機関回転数補正係数ＫＴＨＡＮＥ及び吸気管圧力補正係
数ＫＴＨＡＰＭをもスワール調整手段閉時と開時とで使
い分けても良い。第５図は内燃機関回転数補正係数の１
例を示すグラフであり継軸に回転数補正係数ＫＴＨＡＮ
Ｅ、横軸に回転数ＮＥをとり、カーブＯはスワール制御
弁３２開状態のときに使用し、カーブＣはスワール制御
弁３２閉状態のときに使用する。

そしてステップ１０Ｂからステップ１１０は吸気温度補
正係数算出手段Ｆを構成する。

又、大気圧ＰＡと吸気管圧力ＰＭの差圧が設定値ΔＰＳ
より大きい場合（ステップｌ０２）は、内燃機関の始動
は完了し、定常運転状態に移行したものと見なして始動
フラグＸをリセット状態とする（ステップ１０４）。以
後内燃機関の運転中は、始動フラグＸがセント状態では
ない（ステ。

ブ１０１）ため、運転状態判別手段Ａにおけるスワール
制御弁３２の制御方法の決定に従ってヘース吸気温度補
正係数のカーブが選択される（ステップ１０５）。

即ち調整手段開時補正係数算出手段Ｃの出力を使用して
質量流量を計算した時は、空燃比は濃厚側に設定され、
調整手段閉時補正係数算出手段りを使用して、質量流量
を計算した時は、空燃比は希薄側に設定される。

［発明の効果］以上述べたように、本発明によればスワールを発生させ
て燃焼性を改善するために、運転状態判別手段がスワー
ル調整手段に閉指令を出力しているにもかかわらず、大
気圧と吸気圧力の差圧が規定値以上無いために、実際は
スワール調整手段が開状態にある場合であっても、内燃
機関の始動性特に低温始動状態における始動性を改善す
ることが、スワール調整手段の実際の開閉状態を検出す
る手段を追設することなく可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的な構成を示す図、第２図は本発
明を寞施するための内燃機関の構成を示す図、第３図は本発明の詳細な説明するためのフローチャート
、第４図は実施例における補正係数を求めるためのグラフ
、第５図は実施例におけるもう１つの補正係数を求めるた
めのグラフである。図において１２ａ、１２ｂ・・・吸気ボート、１４ａ、１４　ｂ　・・・排気ポート、１６ａ、１６ｂ
−吸気弁、１８ａ、１８　ｂ　・・・排気弁、３２・・・スワール制御弁、３８・・・アクチュエータ、４４・・・電磁３方切替弁、４６・・・チエツク弁、５０・・・制御回路、６２・・・冷却水温度検出器。第図吸気温度ＴＨＡエンジン回転ＮＥ

Claims

【特許請求の範囲】１、内燃機関の運転状態判別手段（Ａ）と、該運転状態
判別手段（Ａ）の出力により制御される該内燃機関の気
筒に吸入される空気流にスワールを生ぜしめるためのス
ワール調整手段（Ｂ）と、該調整手段（Ｂ）が開時の補正係数算出手段（Ｃ）と、該調整手段（Ｂ）が閉時の補正係数算出手段（Ｄ）と、該開時の補正係数算出手段（Ｃ）と該閉時の補正係数算
出手段（Ｄ）を切り替える補正係数切り替え手段（Ｅ）
と、該開時の補正係数算出手段（Ｃ）の出力又は該閉時の補
正係数算出手段（Ｄ）の出力を使用して燃料噴射量の吸
気温度補正係数算出手段（Ｆ）を有するスワール調整手
段付き内燃機関制御装置であって、該内燃機関の始動時判別手段（Ｇ）と、該内燃機関の冷却水温度検出手段（Ｈ）と、該冷却水温
度検出手段（Ｈ）の出力が、予め設定されたしきい値以
上であることを判定する温度判定手段（Ｉ）と、該始動時判別手段（Ｇ）の出力と該温度判定手段（Ｉ）
の出力とを２つの入力とする論理積演算手段（Ｊ）と、該論理積演算手段（Ｊ）の出力と前記運転状態判別手段
（Ａ）の出力とを２つの入力とする論理和演算手段（Ｋ
）を有し、該論理和演算手段（Ｋ）の出力により前記補正係数切り
替え手段（Ｅ）を切り替えるスワール調整手段付き内燃
機関制御装置。