JPH04347338A - 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】各気筒に夫々接続された各吸気枝管が合
流する吸気管に、この吸気管を開閉可能な単一の吸気制
御弁をスロットル弁下流に設け、各吸気弁が開弁してい
る期間内において吸気制御弁を予め定められた期間だけ
開弁せしめることによって気筒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が公知であ
る（特開昭６２−２７６２１９号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この吸気装置において
、スロットル弁を全開せしめ吸気制御弁の閉弁時期を制
御せしめることによって吸入空気量を制御せしめると、
スロットル弁による絞り損失を無くせるためにポンプ損
失を低減せしめることができる。

【０００４】ところが、吸入空気量が比較的少ない機関
運転領域においては吸気制御弁が早期に閉弁せしめられ
るために、断熱膨張期間が増大し、このため実質的な圧
縮期間が減少し、着火直前における混合気温度が低下し
て燃焼が悪化するという問題を生ずる。この結果、ポン
プ損失低減による燃費向上が十分に得られないという問
題を生ずる。

【０００５】

【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
スロットル弁と吸気弁の間の吸気通路に設け、吸気弁が
開弁している期間内において吸気制御弁を予め定められ
た期間だけ開弁せしめ吸気制御弁の閉弁時期を制御せし
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において、吸気制御弁が早
期に閉弁せしめられるために着火直前における混合気温
度が低下して燃焼が悪化する機関運転領域において吸気
制御弁の閉弁時期を遅角せしめると共に吸気制御弁の閉
弁時期遅角量に応じてスロットル弁の開度を低減せしめ
るように制御する制御手段を備えている。

【０００６】

【作用】吸気制御弁が早期に閉弁せしめられるために着
火直前における混合気温度が低下して燃焼が悪化する機
関運転領域においては、吸気制御弁閉弁時期が遅角せし
められると共に吸気制御弁閉弁時期遅角量に応じてスロ
ットル弁の開度が低減せしめられる。

【０００７】吸気制御弁閉弁時期が遅角せしめられるこ
とによって着火直前における混合気温度の低下を低減せ
しめることができる。また、吸気制御弁閉弁時期遅角量
に応じてスロットル弁の開度が低減せしめられるため、
吸気制御弁閉弁時期の遅角によって吸入空気量が増大す
ることを防止することができる。

【０００８】

【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。

【０００９】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。サージタンク９上
流の吸気管１４内にはリンクレススロットル弁１３が配
置され、このリンクレススロットル弁１３はアクチュエ
ータ１５によって駆動せしめられる。

【００１０】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。

【００１１】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徐々に先細となるように形成され
ている。

【００１２】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および第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および第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１
２ｄ，１２ｅとを具備する。 第１、第２、第３、および第４磁極１２ｂ，１２ｃ，１
２ｄ，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１２ｄ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１２
ａは、円柱状磁極１２ａのＮ極が第２および第３磁極１
２ｃ，１２ｄの間に位置するようにして静止する。

【００１３】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，１２ｅの間
に位置するようにして静止する。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】一方、出力ポート２６は対応する駆動回路
２８，２９を介してアクチュエータ１２，１５に夫々接
続される。

【００１７】次に図７を参照して吸気制御弁１１の制御
について説明する。クランク角θは例えば圧縮上死点で
０とされ、図７において右に向かう程増大する。図７で
は、スロットル弁１３は全開状態であり、吸気制御弁１
１だけを制御することによって吸入空気量を制御する場
合を示している。

【００１８】吸気制御弁１１は吸気弁６が開弁される前
のθ１　において開弁せしめられ、θ２　において閉弁
せしめられる。ここで、θ１　は固定値であり、θ２　
は機関負荷の増大に伴なって増大せしめられる。なお、
θ１　は負荷の増大に応じて変動させてもよい。吸気弁
６および吸気制御弁１１が共に開弁している期間内にお
いてだけシリンダ室３内に空気が流入するため吸気制御
弁１１の閉弁時期θ２　を制御することによってシリン
ダ室３内に供給される空気量を制御することができる。 このようにすることによって、スロットル弁による絞り
損失を無くせるためにポンプ損失を低減せしめることが
できる。

【００１９】ところが、吸入空気量が比較的少ない機関
運転領域においては吸気制御弁が早期に閉弁せしめられ
るために、断熱膨張期間が増大し、このため実質的な圧
縮期間が減少し、着火直前における混合気温度が低下し
て燃焼が悪化するという問題を生ずる。この結果、ポン
プ損失低減による燃費向上が十分に得られないという問
題を生ずる。

【００２０】そこで本実施例では、吸気制御弁が早期に
閉弁せしめられるために着火直前における混合気温度が
低下して燃焼が悪化する機関運転領域においては、燃費
が最小となるように、吸気制御弁の閉弁時期を遅角せし
めると共に吸気制御弁の閉弁時期遅角量に応じてスロッ
トル弁の開度を低減せしめるようにしている。

【００２１】図８には、吸気制御弁１１が早期に閉弁せ
しめられるため着火直前における混合気温度が低下して
燃焼が悪化する機関運転領域である領域Ｉを、機関回転
数Ｎｅおよびアクセル開度θＡに基づいて示す。この領
域Ｉ内においては吸気制御弁閉弁時期およびスロットル
弁開度は燃費が最小になるように制御せしめられる。す
なわち、吸気制御弁閉弁時期は遅角せしめられ、これと
共に吸気制御弁の閉弁時期遅角量に応じてスロットル弁
開度が低減せしめられる。

【００２２】領域Ｉの上側の領域ＩＩにおいては、スロ
ットル弁１３は全開とされ、この状態で吸気制御弁閉弁
時期が制御せしめられる。

【００２３】図９には、図８の領域Ｉ内の機関運転状態
において、機関回転数および機関負荷が一定となるよう
に吸気制御弁閉弁時期θ２　およびスロットル弁開度θ
Ｔを変化させたときの燃費の変化を示す。

【００２４】図９を参照すると、吸気制御弁閉弁時期θ
２　およびスロットル弁開度θＴをθ２ａ，θＴ１　の
ように、最適に決定することによって燃費を最小とする
ことができる。これは、以下の理由による。

【００２５】すなわち、スロットル弁開度θＴをθＴ１
　より大きくするとポンプ損失を低減することができる
が、吸気制御弁閉弁時期θ２　が早くなって燃焼がより
悪化し、結局燃費が増大する。

【００２６】一方、燃焼を改善するため吸気制御弁閉弁
時期θをθ２ａより遅くすると、スロットル弁開度θＴ
が減少してポンプ損失が増大し、結局燃費が増大するの
である。

【００２７】従って、吸気制御弁１１が早期に閉弁せし
められるため着火直前における混合気温度が低下して燃
焼が悪化する機関運転領域（領域Ｉ）においては、吸気
制御弁閉弁時期θ２　をスロットル弁全開時における吸
気制御弁閉弁時期より遅角せしめてθ２ａとすると共に
、これに応じて吸入空気量が一定となるようにスロット
ル弁開度θＴを全開から低減せしめてθＴ１　とするこ
とによって、燃費を最小とすることができる。

【００２８】すなわち、吸気制御弁閉弁時期θ２　を遅
角せしめることによって着火直前における混合気温度の
低下を低減せしめて燃焼を改善することができ、ポンプ
損失低減による燃費向上を十分に得ることができる。

【００２９】また、吸気制御弁閉弁時期遅角量に応じて
スロットル弁の開度が低減せしめられるため、吸気制御
弁閉弁時期の遅角によって機関出力が増大することもな
い。

【００３０】図１０には、図８の境界線Ｌ上の機関運転
状態において、機関回転数および機関負荷が一定となる
ように吸気制御弁閉弁時期θ２　およびスロットル弁開
度θＴを変化させたときの燃費の変化を示す。

【００３１】機関運転状態が境界線Ｌ上にあるとき、燃
費はスロットル弁開度θＴが全開時に最小となる。従っ
て、この場合にはスロットル弁開度θＴを全開とし、吸
気制御弁閉弁時期θ２　を制御することによって吸入空
気量を制御せしめる。

【００３２】機関運転状態が領域ＩＩ内にあるときにも
、スロットル弁開度θＴが全開時に燃費は最小となるた
め、スロットル弁開度θＴを全開とし、吸気制御弁閉弁
時期を制御せしめることによって吸入空気量を制御する
。

【００３３】図１１には吸気制御弁閉弁時期θ２　およ
びスロットル弁開度θＴを計算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。

【００３４】図１１を参照すると、まずステップ４０で
機関運転状態が図８の領域Ｉ内か否か判定される。機関
運転状態が領域Ｉ内にあると判定されたときステップ４
１に進み、マップ１から吸気制御弁閉弁時期θ２　が求
められる。

【００３５】マップ１におけるアクセル開度θＡおよび
機関回転数Ｎｅ　と、吸気制御弁閉弁時期θ２　との関
係は、図１２および図１３において実線で示すようであ
る。なお、図１２および図１３において、一点鎖線はス
ロットル弁全開時における吸気制御弁閉弁時期を比較の
ために示しており、スロットル弁全開時に比較して吸気
制御弁閉弁時期が遅角されていることがわかる。

【００３６】図１２を参照すると、θＡの増大に応じて
θ２　は増大せしめられる。負荷の増大に応じて吸入空
気量を増大させるためである。

【００３７】図１３を参照すると、Ｎｅ　の増大に応じ
てθ２　は増大せしめられる。Ｎｅ　が増大しても所定
の吸気弁開弁時間を確保するためである。

【００３８】再び図１１を参照すると、ステップ４２で
マップ２からθＴが求められる。マップ２におけるアク
セル開度θＡおよび機関回転数Ｎｅ　と、スロットル弁
開度θＴとの関係は、図１４および図１５に示すようで
ある。

【００３９】図１４を参照すると、θＡの増大に応じて
θＴも増大する。図１５は負荷一定の場合を示している
。Ｎｅ　の増大に応じてθＴも増大する。これは、Ｎｅ
　が増大する程燃焼が安定するためスロットル弁開度を
増大した方がポンプ損失が低減できるからである。

【００４０】マップ１から求められるθ２　およびマッ
プ２から求められるθＴは、図９に示した燃費最小点に
対応している。図１１において、ステップ４０において
領域ＩＩと判定されるとステップ４３に進みマップ３か
らθ２　が求められる。

【００４１】マップ３におけるアクセル開度θＡおよび
機関回転数Ｎｅ　と、吸気制御弁閉弁時期θ２　との関
係は図１６および図１７に示すようである。図１６を参
照すると、θ２　はθＡの増大に応じて増大し、吸気弁
閉弁時期θＩＣで一定となる。図１７を参照すると、θ
２　はＮｅ　の増大に応じて増大し、吸気弁閉弁時期θ
ＩＣで一定となる。

【００４２】図１１のステップ４４でθＴは全開とされ
る。 本ルーチンに基づいて求められた、θ２　およびθＴに
基づいて、図示しない他のルーチンによって、吸気制御
弁およびスロットル弁が制御せしめられる。

【００４３】

【発明の効果】着火直前における混合気温度の低下を低
減せしめることによって燃焼を改善し、ポンプ損失低減
による燃費向上を十分に得ることができる。また、吸気
制御弁閉弁時期遅角量に応じてスロットル弁の開度が低
減せしめられるため、吸気制御弁閉弁時期の遅角によっ
て機関出力が増大することもない。

【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】吸気制御弁の制御を示す線図である。

【図８】燃焼悪化領域（領域Ｉ）を示す線図である。

【図９】領域Ｉ内における、吸気制御弁閉弁時期θ２　
およびスロットル弁開度θＴと、燃費の関係を示す線図
である。

【図１０】境界線Ｌ上における、吸気制御弁閉弁時期θ
２　およびスロットル弁開度θＴと、燃費の関係を示す
線図である。

【図１１】θ２　およびθＴを計算するためのフローチ
ャートである。

【図１２】マップ１におけるθＡとθ２　の関係を示す
線図である。

【図１３】マップ１におけるＮｅ　とθ２　の関係を示
す線図である。

【図１４】マップ２におけるθＡとθＴの関係を示す線
図である。

【図１５】マップ２におけるＮｅ　とθＴの関係を示す
線図である。

【図１６】マップ３におけるθＡとθ２　の関係を示す
線図である。

【図１７】マップ３におけるＮｅ　とθ２　の関係を示
す線図である。

【符号の説明】

３…シリンダ室 ６…吸気弁 １１…吸気制御弁 １３…スロットル弁

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ス
   ロットル弁と吸気弁の間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いて前記吸気制御弁を予
   め定められた期間だけ開弁せしめ前記吸気制御弁の閉弁
   時期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において、
   前記吸気制御弁が早期に閉弁せしめられるために着火直
   前における混合気温度が低下して燃焼が悪化する機関運
   転領域において前記吸気制御弁の閉弁時期を遅角せしめ
   ると共に前記吸気制御弁の閉弁時期遅角量に応じて前記
   スロットル弁の開度を低減せしめるように制御する制御
   手段を備えた内燃機関の吸気装置。