JPH0380969B2 - - Google Patents

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JPH0380969B2
JPH0380969B2 JP57070968A JP7096882A JPH0380969B2 JP H0380969 B2 JPH0380969 B2 JP H0380969B2 JP 57070968 A JP57070968 A JP 57070968A JP 7096882 A JP7096882 A JP 7096882A JP H0380969 B2 JPH0380969 B2 JP H0380969B2
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engine
valve
air
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Nobuhiro Hayama
Masashige Kaneshiro
Haruo Okimoto
Ikuo Matsuda
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Mazda Motor Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エンジンの吸気装置に関し、更に詳
細には、エンジンの吸気行程時に吸気通路を介し
て気筒内に吸入空気を供給するとともに、エンジ
ンの圧縮行程時に上記気筒内の吸入空気の一部を
上記吸気通路に戻し、かつこの吸気戻し量を調整
することにより吸入空気の充填量を制御するよう
にしたエンジンの吸気装置に関する。
オツト−サイクル機関においては、気筒内で発
生する熱エネルギの全てを軸出力として取出すこ
とはできず、その相当部分が熱損失、機械損失等
の各種損失として失われ、燃費改善の障害となつ
ている。この機械損失の１つとして吸・排気行程
でのポンプ損失があり、このポンプ損失は、高負
荷時よりも低負荷時に大きく、このため特に中、
低負荷での使用頻度の高い自動車用エンジンで
は、燃費向上が妨げられている。一方、同一車輛
に行程容積の小さいエンジンを搭載すると燃費が
よくなることが知られているが、これは、エンジ
ンが相対的に高負荷運転を行なうことになるた
め、ポンプ損失が減少することが大きな理由の一
つであると考えられている。従つて、エンジン
に、低負荷時のみに小行程容積のエンジンと同じ
働きをさせれば、エンジンの高出力時の要求特性
を損わずに、低負荷時のポンプ損失を低減し、燃
費を改善することができると考えられる。
つまり、低負荷時のポンプ損失を減少するに
は、低負荷時において、吸入行程での小絞弁開度
に基ずく吸入負圧増大による絞り損失、および圧
縮行程での圧縮損失を低減すればよい。このため
の手段としては、例えば特開昭55−69715号に記
載されているように、吸入行程時に余分に吸入空
気を吸入して絞り損失を減じ、かつこの吸入空気
の一部を圧縮行程時に漏出させて実質的な行程容
積を減少させるように、低負荷時において吸気弁
の閉時期を大幅に遅らせる方法、あるいは特開昭
52−139819号に記載されているように、通常の吸
気通路に加えて圧縮行程時に吸入空気の一部を漏
出させる補助吸気通路を設け、この補助吸気通路
に補助吸気弁を配し、この補助吸気弁の閉時期を
通常の吸気弁の閉時期より遅れるように設定し、
かつこの補助吸気弁をエンジンの低負荷時すなわ
ち部分負荷時に開閉作動させる方法が知られてい
る。これらのエンジンは、低負荷時の混合気の吸
入の際のポンプ損失が減少され、燃費が大きく向
上するものと考えられる。
しかしながら、上記２件の公開特許公報に開示
されたエンジンにおいては、吸気通路を介して気
筒内に一旦吸入された混合気の一部を再び吸気通
路に戻す際の戻し量を規定する弁すなわち通常の
吸気弁あるいは上記補助吸気弁の絞り効果が、エ
ンジン回転速度が高くなるにつれて増大してしま
うため、吸気戻し量が予定量より減少して実質的
に充填量が増大し、これによつて実際のエンジン
回転速度が、アクセルペダル等の操作部材の設定
位置に対応した回転速度すなわち設定エンジン回
転速度を越えてしまうオーバーラン現象が生じて
しまうという問題がある。
そこで本発明は、低負荷運転時に吸気通路を介
して気筒内に一旦供給された吸入混合気の一部を
再び吸気通路に戻してポンプ損失を低減するエン
ジンの吸気装置において、上記したような原因に
よるオーバーランを防止することを目的とするも
のである。
本発明は、エンジンの吸気行程時に吸気通路を
介して気筒内に混合気を供給する一方、エンジン
の圧縮行程時に前記気筒内の混合気の一部を排出
させるとともに、その排出量をエンジンの運転状
態に応じて調整することにより混合気の充填量を
制御するようにしたエンジンの吸気装置におい
て、エンジン回転速度を支配する各種作動信号の
うちの少くとも１種の作動信号の実際値を検出す
る検出装置、アクセル操作量に対応した前記作動
信号の基準値を設定する設定装置、および前記作
動信号の実際値と基準値とを比較し、前記実際値
が前記基準値より大きいとき、エンジンの吸気充
填量を制限する吸気制限装置を設けたことを特徴
とするものである。
以上のように本発明によるエンジンの吸気装置
においては、上記吸気制限装置を備えて、低負荷
運転時にエンジン回転速度を支配する１つの作動
信号の実際値が上記基準値より大なるときに、エ
ンジンの吸気充填量を制限するようにしたので、
エンジンの回転速度が抑制され、上記オーバーラ
ン現象が防止される。なお、上記エンジン回転速
度を支配する作動信号とは、例えばエアフローセ
ンサが吸気量を検出して出力する出力信号等の
他、エンジン回転数センサが実際のエンジン回転
数自体を検出して出力する出力信号であつてもよ
い。
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実
施例によるエンジンの吸気装置について説明す
る。
第１図は、本発明の実施例によるエンジンの吸
気装置を示す概略図であり、この図において符号
Ｅはエンジンを示し、このエンジンＥは、気筒と
してのシリンダＣ、このシリンダＣ内に嵌装され
たピストンＰ、およびこのピストンＰに連接棒Ｒ
を介して接続されたクランク軸Ｓを有している。
このシリンダＣの上部には、通常の吸気ポート１
および排気ポート２の外、第３のポートである吸
気還流ポート３が設けられている。吸気ポート
１、排気ポート２および吸気還流ポート３には、
それぞれ第１、第２および第３カム４，５および
６によつて開閉が制御される吸気バルブ７、排気
バルブ８および吸気還流バルブ９が配されてい
る。
吸気ポート１には、吸気通路１０が接続されて
おり、排気ポート２には排気通路１１が接続され
ている。吸気通路１０には、キヤプレータ１２が
設けられており、このキヤプレータ１２の下流側
には、通常運転時に全開し、減速時に吸気通路１
０を閉じる弁１３が配されている。吸気通路１０
の弁１３の下流側と上記吸気還流ポート３とは、
シリンダＣからの吸入空気を圧縮行程で吸気還流
ポート３を介して吸気通路１０に還流するための
吸気還流通路１４によつて連通されている。この
吸気還流通路１４には、アクセルペダル（図示せ
ず）と連通する開閉弁１５が介装されている。こ
の開閉弁１５は、全負荷時に全閉し、低負荷時に
その負荷に応じた開度で開くように構成されてい
る。
上記吸気バルブ７の開閉を制御する第１カム４
は、第２図に示すように吸気バルブ７のロツド７
ａが該カム４のカム面に接する位置によつて、吸
気バルブ７のリフト量と閉時期を制御できるよう
に、そのカム軸方向のカムプロフイルに変化が付
けられたものが用いられる。このカム４は、図に
おいて左方に行くにつれて、バルブ７のリフト量
が小さくなり、閉時期が早くなるような形状とな
つている。カム４は、軸１６に固定されており、
この軸１６のカム４の両側方には、それぞれ拡径
部１６ｃ，１６ｂが設けられている。この拡径部
１６ａは、エンジンのシリンダヘツド（図示せ
ず）に固定された案内部材１７ａ，１７ｂに摺動
自在に支持されている。軸１６の拡径部１６ａよ
り更に外方にも拡径部１６ｃが設けられており、
この拡径部１６ｃと上記案内部材１７ａの間には
スプリング１８が配されている。このスプリング
１８により、軸１６およびカム４は、図において
右方に付勢されている。
軸１６のスプリング１８により付勢される方向
の端部側には、ソレノイド１９ａとアーマチヤ１
９ｂとからなるアクチユエータ１９が配されてい
る。軸１６の反対側の端部には、プーリ２０が固
定されており、このプーリ２０には、駆動ベルト
２１が掛け渡され、プーリ２０は、この駆動ベル
ト２１によつて常時回転駆動させられ、これに伴
ないカム４も常時回転させられる。
上記アクチユエータ１９は、駆動回路２２に接
続されており、この駆動回路２２の出力する電流
の大きさに比例してアーマチヤ１９ａが伸張す
る。この駆動回路２２の入力端には、差動増幅器
２３の出力端が接続されている。この差動増幅器
２３の一方の入力端には、開度センサ２４によつ
て検出された開閉弁１５の開度に応じて基準電圧
V1を発生する基準電圧発生回路２５が接続され
ている。上記基準電圧V1は、アクセル踏み込み
量に応じた基準回転数を示すものである。差動増
幅器２３の他方の出力端には、エンジンＥの実際
の回転数を検出し、その回転数を指示する電圧
V2を出力するエンジン回転数センサ２６が接続
されている。
次に以上説明した構造のエンジンの吸気装置の
作動を、第３図の弁作動タイミングチヤートを参
照しながら説明する。
まず、アクセルペダルが踏み込まれた高負荷運
転時について説明すると、開閉弁１５が閉じられ
ているので、シリンダＣへは吸気通路１０および
吸気ポート１を介して吸入空気が供給され、かつ
シリンダＣから吸気還流ポート３を介して吸入空
気が還流されないため、エンジンＥは通常のエン
ジンと同様な状態で運転される。
次に、低負荷運転時について説明すると、アク
セルペダルの踏み込みが緩められるのに連動して
開閉弁１５が開かれるようになる。カム６は、吸
気還流バルブ９を第３図に示すように吸気バルブ
７に一定位相遅れて開閉動作するようになされて
おり、すなわち、吸気還流バルブ９は、エンジン
Ｅの圧縮行程においても一定時開かれており、こ
の間に吸気還流ポート３および吸気還流通路１４
を介してシリンダＣ内の吸入空気の一部を上記吸
気通路１０へ向けて還流する。この還流量は、実
質的に開閉弁１５の開度および吸気還流バルブ９
の閉時期との関連性によつて調整され、負荷が小
さいほど多くなるように設定される。
以上説明したエンジンの吸気装置の低、中負荷
時の作動において、エンジン回転数が高くなつて
くると、還流バルブ９および開閉弁１５の絞り効
果が増大し、結果的にエンジンの充填量が増大
し、エンジン回転数センサ２６の出力する電圧
V2が基準電圧発生回路２５の出力する基準電圧
V1より高くなる。すなわち、オーバーラン現象
が生ずる。すると、差動増幅器２３は、電圧V2
と基準電圧V1の差に比例した電圧V3を発生する。
駆動回路２２は、この電圧V3に比例した電流Ｉ
を発生し、この電流Ｉをアクチユエータ１９に出
力する。アクチユエータ１９は、この電流Ｉに比
例してソレノイド１９ｂをしてアーマチヤ１９ａ
を伸張させ、これによつて軸１６をスプリング１
８に抗して図において左方に移動させるととも
に、カム４を左方に移動させる。かくして、吸気
バルブ７のロツド７ａがカム４のカム面に接する
軸方向位置を変化させ、第３図に２点鎖線で示す
ように吸気バルブ７のリフト量を小さくするとと
もに、閉時期を早め、これによつて吸気量を減ら
し、充填量を減らして、エンジン回転数を下げ
る。以上によりオーバーランを防止する。
次に、第４図以降を参照して本発明の第２の実
施例による燃料噴射式エンジンの給気装置につい
て説明する。第４図に示した部材、要素におい
て、第１〜３図に示したものと同一の機能を有す
るものは同一の符号を付してその説明を省略す
る。
この実施例においては、第３弁である吸気還流
バルブを用いず、吸気弁７の閉弁時期を第５図に
示すようにエンジン負荷に応じて変化させること
により、一旦シリンダＣ内に吸入した吸入空気が
ピストンＰの上昇により吸気ポート１へと押し戻
される量を制御し、圧縮行程で吸気弁が閉じたと
きのシリンダ容積を有効容積とし、上記第１実施
例と同様にして低負荷運転時のポンプ損失を減少
させるものである。
第４図において、符号３０は燃料噴射弁を、符
号３１は吸入空気流量を検出するエアフローセン
サ、および符号３２はエアフローセンサ３１によ
つて検出された空気流量、エンジン回転数センサ
２６によつて検出されたエンジン回転数に基づい
て上記燃料噴射弁３０による燃料の噴射時期およ
び量を制御する噴射制御回路をそれぞれ示す。噴
射制御回路３２は、マイクロコンピユータで構成
される。
吸気弁７を駆動するカム４′は、吸気弁７の閉
時期のみを変化させることができるように、カム
プロフイルをカム軸方向に変化させたものを用い
る。カム４′をカム軸方向に動かすことにより、
吸気バルブ７の開閉特性を、負荷のみに応じて第
５図に示すように閉弁時期をむしろ遅らせるよう
に変化させることによつて吸気還流量を調整し、
これによつて充填量を制御する。充填量は、吸気
バルブ７の閉弁時期を圧縮上死点側に移動させる
につれて少なくなる。
この第２の実施例の場合にも、エンジン回転数
の上昇に伴なう吸気バルブ７の絞り効果の増大に
より、上記オーバーラン現象が生ずる。
上記第１の実施例の場合は、吸気バルブ７のリ
フト量および閉弁時期を制御することにより充填
量を減少させてオーバーランを防止していたが、
本実施例においては、弁１３をオーバーランの度
合に応じて閉じることにより、吸入空気量を調節
し、これによつて充填量を減少させてオーバーラ
ンを防止する。
弁１３の弁体１３ａは、一端が吸気通路１０か
ら突出した回転軸１３ｂに取り付けられており、
この回転軸１３ｂの上記一端にはプーリ４０が取
り付けられている。一方、ステツプモータ４１の
出力軸４１ａにもプーリ４２が取り付けられてお
り、このプーリ４２とプーリ４０の間には、プー
リ４２の回転をプーリ４０に伝達する無端ベルト
４３が掛け渡されている。ステツプモータ４１に
は、駆動回路２２′が接続されている。この駆動
回路２２′は、差動増幅器２３が出力する電圧V3
の大きさに応じた数のパルスＰを出力し、このパ
ルスＰの数と同じステツプ数だけステツプモータ
４１を回転させる。
この実施例においては、開度センサ２４の代り
にアクセルペダルの踏込量を検知する踏込量セン
サ２４′が用いられる。基準電圧発生回路２５は、
この踏込量センサ２４′で検知したアクセルペダ
ルの踏込量に応じたエンジン回転数に対応した基
準電圧V1を発生する。また、エンジン回転数セ
ンサ２６の代りに、エンジン回転数を支配するフ
アクタの１つである流入空気量を検出するエアフ
ローセンサ３１を使用する。
次に、以上説明した実施例の制御系の作動を簡
単に説明する。上記したようにオーバーラン現象
が生ずると、踏込量センサ２４′に接続された基
準電圧発生回路２５からの出力電圧V1とエアフ
ローセンサ３１からの出力電圧V2とに基づき、
差動増幅器２３は電圧V3を出力し、駆動回路２
２′は、この電圧２３の高さに応じた数のパルス
Ｐを出力する。ステツプモータ４１は、このパル
スＰの数に対応するステツプ数だけ出力軸４１ａ
を回転させる。この出力軸４１ａの回転は、プー
リ４２、ベルト４３、プーリ４０および軸１３ｂ
を介して弁体１３ａに伝達されて、弁体１３ａを
閉じる方向に回転させる。これによつて、吸気通
路１０による空気吸入量を減小させて、エンジン
の充填量を減少させ、かくしてオーバーランを防
止する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の第１の実施例によるエンジ
ンの吸気装置を示す概略図、第２図は、第１図に
示した吸気装置に使用される制御系の１例を示す
回路図、第３図は、第１図に示した吸気装置のバ
ルブの開閉特性を示す開閉タイミングチヤート、
第４図は、第２の実施例によるエンジンの吸気装
置を示す概略図、第５図は、第４図に示した吸気
装置のバルブの開閉特性を示す開閉タイミングチ
ヤート、第６図は、第４図に示した吸気装置に使
用される制御系の１例を示す回路図である。 Ｅ……エンジン、Ｃ……気筒としてのシリン
ダ、Ｐ……ピストン、１……吸気ポート、２……
排気ポート、３……吸気還流ポート、７……吸気
バルブ、８……排気バルブ、９……吸気還流バル
ブ、１０……吸気通路、１１……排気通路、１３
……弁、１４……吸気還流通路、１５……開閉
弁、１９……アクチユエータ、２２……駆動回
路、２３……差動増幅器、２４……開度センサ、
２５……基準電圧発生回路、２６……回転数セン
サ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ エンジンの吸気行程時に吸気通路に介して気
    筒内に混合気を供給する一方、エンジンの圧縮行
    程時に前記気筒内の混合気の一部を排出させると
    ともに、その排出量をエンジンの運転状態に応じ
    て調整することにより混合気の充填量を制御する
    ようにしたエンジンの吸気装置において、エンジ
    ン回転速度を支配する各種作動信号のうちの少く
    とも１種の作動信号の実際値を検出する検出装
    置、アクセル操作量に対応した前記作動信号の基
    準値を設定する設定装置、および前記作動信号の
    実際値と基準値とを比較し、前記実際値が前記基
    準値より大きいとき、エンジンの吸気充填量を制
    限する吸気制限装置を設けたことを特徴とするエ
    ンジンの吸気装置。
JP57070968A 1982-02-03 1982-04-27 エンジンの吸気装置 Granted JPS58187518A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57070968A JPS58187518A (ja) 1982-04-27 1982-04-27 エンジンの吸気装置
US06/463,044 US4494506A (en) 1982-02-03 1983-02-01 Intake system for an internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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