JPH04330330A - 内燃機関の吸気装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の吸気装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】吸気通路を開閉可能な吸気制御弁を吸気
弁とスロットル弁の間の吸気通路に配置し、吸気弁が開
弁した後吸気制御弁下流の吸気通路内の圧力が吸気制御
弁上流の吸気通路内の圧力と等しくなったときに吸気制
御弁を開弁せしめ、これによってシリンダ室内の既燃ガ
スが吸気制御弁上流の吸気通路内に逆流することを防止
するようにした内燃機関の吸気装置が公知である（特開
昭６１−２５０３３８　号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの吸気
装置では、吸気弁が開弁すると、既燃ガスは吸気制御弁
下流の吸気通路まで逆流するためにシリンダ室内に残留
する既燃ガス量が増大し良好な燃焼が得られないという
問題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明によれば、吸気通路を開閉可能な吸気制御弁を
吸気弁上流の吸気通路に設け、吸気弁が開弁している期
間内における吸気制御弁の開弁時間を制御せしめること
によってシリンダ内に吸入される空気量を制御せしめる
ようにした内燃機関の吸気装置において、吸気弁開弁後
に吸気制御弁を開弁せしめると共に吸気弁閉弁前に吸気
制御弁を閉弁せしめ吸気弁閉弁後に吸気制御弁を再び開
弁せしめた後吸気弁と吸気制御弁との間の吸気通路内が
正圧となったときに吸気制御弁を閉弁せしめ吸気弁と排
気弁が共に開弁するオーバラップ期間が経過するまで吸
気制御弁を閉弁状態に維持せしめる制御手段を備えてい
る。

【０００５】

【作用】吸気弁閉弁前に吸気制御弁が閉弁せしめられる
ため吸気弁と吸気制御弁との間の吸気通路（「圧保持空
間」という）内は負圧となり、吸気弁が閉弁した後この
圧保持空間内は負圧に保持される。吸気弁閉弁後に吸気
制御弁を再び開弁せしめると、圧保持空間内に空気が流
入する。このとき圧保持空間内の圧力は自由振動し、圧
保持空間内の圧力が正となったときに吸気制御弁を閉弁
せしめる。これによって圧保持空間内には正圧が保持さ
れる。次いでオーバラップ期間において吸気弁が開弁す
ると圧保持空間内の正圧によってシリンダ室内の既燃ガ
スが圧保持空間内に逆流することを防止することができ
る。これによってシリンダ室内に残留する既燃ガス量を
低減せしめることができる。

【０００６】

【実施例】図１および図２には多気筒ガソリン機関の１
つの気筒を示す。

【０００７】図１および図２を参照すると、１はシリン
ダブロック、２はシリンダヘッド、３はシリンダ室、４
は吸気ポート、５は排気ポート、６は一対の吸気弁、７
は一対の排気弁を夫々示す。吸気ポート４は吸気枝管８
を介してサージタンク９に接続される。吸気ポート４直
前の吸気枝管８には、吸気ポート４内に燃料を噴射する
ための燃料噴射弁１０が配置される。サージタンク９と
燃料噴射弁１０との間の吸気枝管８内には、吸気枝管８
を開閉するための吸気制御弁１１が配置される。吸気制
御弁１１は吸気制御弁下方に設けられたアクチュエータ
１２によって駆動制御せしめられる。吸気弁６と吸気制
御弁１１との間の空間１３、すなわち吸気制御弁下流の
吸気枝管８と吸気ポート４とによって形成される空間は
圧保持空間と称される。

【０００８】図３には吸気制御弁１１の斜視図を示す。 図３を参照すると、吸気制御弁１１は、弁体１１ａと、
弁体１１ａの上端および下端に夫々形成された上方およ
び下方ディスク状部１１ｂ，１１ｃと、下方ディスク状
部１１ｃから下方に向かって延びると共にアクチュエー
タ１２（図１参照）に連結される弁軸１１ｄとを備えて
いる。

【０００９】図４には吸気制御弁１１の弁体１１ａの開
弁位置（図中実線で示す）と閉弁位置（図中一点鎖線で
示す）とを示す。弁体１１ａの断面形状は、中心部から
両端に向かうに従って除々に先細となるように形成され
ている。

【００１０】図５および図６には、アクチュエータ１２
の構造および動作を示す。図５を参照すると、アクチュ
エータ１２は、弁軸１１ｄ（図３参照）に連結され回転
可能な円柱状磁極１２ａと、円柱状磁極１２ａに対して
互いに反対側に配置された第１およひ第２磁極１２ｂ，
１２ｃと、円柱状磁極１２ａに対して互いに反対側に配
置されると共に第１およひ第２磁極１２ｂ，１２ｃに対
し、夫々９０度離間して配置された第３および第４磁極
１２ｄ，１２ｅとを具備する。第１、第２、第３、およ
び第４磁極１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，　１２ｅはコイル
に通電することによって磁化され、第１磁極１２ｂはＮ
極に、第２磁極１２ｃはＳ極に常に磁化されている。円
柱状磁極１２ａは図示のようにＳ極とＮ極に磁化されて
いる。吸気制御弁１１の開弁時においては、第３磁極１
２ｄはＳ極に、第４磁極１２ｅはＮ極に夫々磁化される
。これによって、円柱状磁極１２ａは、円柱状磁極１２
ａのＮ極が第２および第３磁極１２ｃ，１２ｄの間に位
置するようにして静止する。

【００１１】一方、吸気制御弁１１の閉弁時においては
、図６　に示されるように、第３　磁極１２ｄがＮ極に
、第４磁極１２ｅがＳ極に磁化される。これによって円
柱状磁極１２ａは図中右回りに９０度だけ回転し、円柱
状磁極１２ａのＮ極が第２および第４磁極１２ｃ，１２
ｅの間に位置するようにして静止する。

【００１２】再び図１を参照すると、電子制御ユニット
２０はディジタルコンピュータからなり、双方向性バス
２１によって相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメ
モリ）２２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２３、
ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２４、入力ポート２５お
よび出力ポート２６を具備する。

【００１３】クランクシャフトが所定のクランク角回転
する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ３０は
入力ポート２５に接続される。クランク角センサ３０の
出力パルスに基づいて機関回転数が計算される。また、
アクセルペダル１５の踏込み量（以下「アクセル開度」
という）を検出するためのアクセルペダルセンサ３１が
ＡＤ変換器２７を介して入力ポート２５に接続される。

【００１４】一方、出力ポート２６は駆動回路２８を介
してアクチュエータ１２に接続される。

【００１５】次に図７を参照して吸気制御弁１０の制御
について説明する。図７には、吸気弁６、排気弁７、お
よび吸気制御弁１０の開弁期間と、圧保持空間１３内の
圧力の変化を示す。

【００１６】図７を参照すると、排気弁７はＥＯで開弁
しＥＣで閉弁する。一方、吸気弁６はＩＯで開弁しＩＣ
で閉弁する。ＩＯ〜ＥＣ間は、吸気弁６および排気弁７
が共に開弁しているオーバラップ期間である。

【００１７】吸気制御弁の従来の制御およびそのときの
圧保持空間１３内の圧力変化を破線で示す。吸気制御弁
１１がθ５　で閉弁せしめられると、ピストンの下降に
よって圧保持空間１３内の圧力が低下せしめられて負圧
となる。 次いで吸気弁６がＩＣで閉弁せしめられると負圧が圧保
持空間１３内に保持される。その後θ１　において吸気
制御弁１１が開弁せしめられると圧保持空間１３内の圧
力は一時的に大気圧より高くなった後、大気圧になる。 次いで、要求吸入空気量がシリンダ内に流入するとθ５
　で吸気制御弁１１が閉弁せしめられる。このような制
御をすると、オーバラップ期間において圧保持空間１３
内の圧力が大気圧であるため、シリンダ室４内の既燃ガ
スが圧保持空間１３内に逆流し、混合気中の既燃ガス割
合いが増大して良好な燃焼が得られないという問題を生
ずる。

【００１８】そこで本実施例では吸気制御弁１１を以下
のように制御せしめる。吸気弁６が閉弁せしめられる時
期ＩＣより前のθ４　において吸気制御弁１１を閉弁せ
しめる。θ４　は負荷の増大に応じて増大する。これに
よって圧保持空間１３内が負圧となり、ＩＣにおいて吸
気弁６が閉弁せしめられると比較的高い負圧が圧保持空
間１３内に保持される。次いで吸気弁６が閉弁状態にあ
るθ２　において吸気制御弁１１を開弁せしめる。θ２
　は固定値である。吸気制御弁１１を開弁せしめると、
吸気制御弁１１上流は大気圧であるため圧保持空間１３
内に空気が流入する。 吸入された空気は慣性力のために図８に示すように自由
振動する。

【００１９】図８を参照すると、ｔ０　で吸気制御弁１
１が開弁せしめられ、圧保持空間１３内の圧力が最も高
くなるｔ１　で閉弁せしめられる。これによって比較的
高い正圧を圧保持空間１３内に保持することができる。 自由振動時における最高圧力は、吸気制御弁１１の開弁
速度が速い程および吸気制御弁１１開弁時における吸気
制御弁１１の上下流の圧力差が大きい程、高くなる。ｔ
０　〜ｔ１　までの時間Ｔは吸気制御弁１１の上流の諸
元によって決定される一定時間である。

【００２０】再び図７を参照すると、ｔ１　（図８参照
）に対応するθ３　において吸気制御弁１１が閉弁せし
められると圧保持空間１３内に比較的高い正圧が保持さ
れる。この後、吸気制御弁は排気弁閉弁時期ＥＣまで閉
弁状態に維持される。

【００２１】排気弁７はθ２　直前のＥＯで開弁せしめ
られ、θ３より後のＩＯにおいて吸気弁６が開弁せしめ
られる。吸気弁６が開弁せしめられると圧保持空間１３
内の正圧空気がシリンダ室３内に流入し、これによって
シリンダ室３内の既燃ガスが排気ポート５内に流出せし
められる。すなわち、圧保持空間１３内の正圧空気によ
って掃気が実行される。この結果シリンダ室３内に残留
する既燃ガスの量を低減でき良好な燃焼を得ることがで
きる。 また、圧保持空間１３内の正圧空気によって掃気が実行
され、シリンダ室３内に残留する既燃ガス量が低減され
るため必要空気量がシリンダ室３内に早く入る。このた
め、吸気制御弁１１を従来より早期に閉弁せしめること
ができる。

【００２２】次いでＥＣにおいて排気弁７が閉弁せしめ
られると、すなわち、オーバラップ期間が終了せしめら
れると、同時に吸気制御弁１１が開弁せしめられ、新気
がシリンダ室３内に吸入される。必要空気量がシリンダ
室３内に吸入されると、θ４　において吸気制御弁１１
が閉弁せしめられる。

【００２３】前述のように、本実施例では従来例に比較
してシリンダ室３内に必要空気量が早期に吸入されるた
め、本実施例の吸気制御弁１１の閉弁時期θ４　は従来
例の閉弁時期θ５　より早い。このため、従来例に比較
してポンプ損失をより低減することができる。

【００２４】なお、吸気行程において吸気制御弁１１が
閉弁した後シリンダ室内の圧力は従来例に比較して低く
なるが、断熱膨張および断熱圧縮のため、これによって
ポンプ損失が増大することはない。

【００２５】図９にはθ４　を求めるためのルーチンを
示す。このルーチンは一定クランク角毎の割込みによっ
て実行される。

【００２６】図９を参照すると、ステップ４０でマップ
よりθ４　が求められる。このマップは機関回転数Ｎｅ
　とアクセル開度θＡとの二次元マップである。

【００２７】図１０にはマップにおける機関回転数Ｎｅ
　とθ４　との関係を、図１１にはマップにおけるアク
セル開度θＡとθ４　との関係を示す。図１０を参照す
ると、θ４　はＮｅの増大に応じて増大せしめられ、Ｎ
ｅ１において、θ４　が吸気弁閉弁時期ＩＣに達すると
ＩＣで一定とされる。Ｎｅ　の増大に応じてθ４　を増
大せしめるのは、Ｎｅが増大しても吸気制御弁１１が開
弁している時間を一定にするためである。なお、機関回
転数がＮｅ１以上においては吸気制御弁１１を閉弁する
ことなく開弁状態に維持してもよい。

【００２８】図１１を参照すると、θ４　はアクセル開
度θＡ（負荷）の増大に応じて増大せしめられる。

【００２９】図１２には吸気制御弁１１を制御するため
のルーチンを示す。このルーチンは一定クランク角毎の
割込みによって実行される。

【００３０】図１２を参照すると、まずステップ５０で
クランク角θがθ２　に等しいか否か判定される。クラ
ンク角θがθ２　に等しければ、ステップ５１に進み、
吸気制御弁１１が開弁せしめられる。クランク角θがθ
２　に等しくなければ、ステップ５１はスキップされる
。ステップ５２ではステップ５１で吸気制御弁１１が開
弁せしめられてから一定時間Ｔ（図８参照）が経過した
時点か否か判定される。 Ｔ経過時点と判定されるとステップ５３に進み、吸気制
御弁１１が閉弁せしめられる。Ｔ経過時点でなければス
テップ５３はスキップされる。

【００３１】ステップ５４ではクランク角θがＥＣに等
しいか否か判定される。クランク角θがＥＣに等しい場
合、ステップ５５進み、吸気制御弁１１が開弁せしめら
れる。クランク角θがＥＣに等しくない場合、ステップ
５５はスキップされる。ステップ５６では、クランク角
θがθ４　に等しいか否か判定される。クランク角θが
θ４　に等しい場合、ステップ５７に進み、吸気制御弁
１１が閉弁せしめられる。クランク角θがθ４　に等し
くない場合、ステップ５８はスキップされる。

【００３２】

【発明の効果】シリンダ室内に残留する既燃ガス量を低
減することができるため、良好な燃焼を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吸気装置を備えた内燃機関の縦断面図
である。

【図２】図１の平面断面図である。

【図３】吸気制御弁の斜視図である。

【図４】吸気制御弁の弁体の開弁位置と閉弁位置を示す
図である。

【図５】吸気制御弁開弁時におけるアクチュエータを示
す図である。

【図６】吸気制御弁閉弁時におけるアクチュエータを示
す図である。

【図７】吸気制御弁の制御および圧保持空間内の圧力の
変化を示す線図である。

【図８】圧保持空間内の圧力の自由振動を示す線図であ
る。

【図９】θ４　を求めるためのフローチャートである。

【図１０】マップにおける機関回転数Ｎｅ　とθ４　と
の関係を示す線図である。

【図１１】マップにおけるアクセル開度θＡとθ４　と
の関係を示す線図である。

【図１２】吸気制御弁の制御を実行するためのフローチ
ャートである。

【符号の説明】

６…吸気弁 ８…吸気枝管 １１…吸気制御弁 ２０…電子制御ユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　吸気通路を開閉可能な吸気制御弁を吸
   気弁上流の前記吸気通路に設け、前記吸気弁が開弁して
   いる期間内における前記吸気制御弁の開弁時間を制御せ
   しめることによってシリンダ内に吸入される空気量を制
   御せしめるようにした内燃機関の吸気装置において、前
   記吸気弁開弁後に前記吸気制御弁を開弁せしめると共に
   前記吸気弁閉弁前に前記吸気制御弁を閉弁せしめ前記吸
   気弁閉弁後に前記吸気制御弁を再び開弁せしめた後前記
   吸気弁と前記吸気制御弁との間の吸気通路内が正圧とな
   ったときに前記吸気制御弁を閉弁せしめ前記吸気弁と排
   気弁が共に開弁するオーバラップ期間が経過するまで前
   記吸気制御弁を閉弁状態に維持せしめる制御手段を備え
   た内燃機関の吸気装置。