JPH0538334U - ロータリ弁付きエンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、ロータリ弁をもったエンジンの制
御装置に関し、ロータリ弁の回転位相を変えずに、空燃
比を制御することにより、空燃比の制御のみでアイドル
制御を行なえるようにすることを目的とする。 【構成】 アイドル検出手段２１でエンジンのアイドル
運転状態を検出すると、エンジンへ供給される混合気の
空燃比が希薄側の空燃比となるように空燃比を設定する
空燃比希薄化手段２２と、空燃比希薄化手段２２にて希
薄側の空燃比にされている状態で、回転数検出手段１７
で検出された実エンジン回転数と目標エンジン回転数と
の差がゼロとなるように、空燃比を修正する空燃比修正
手段２３とを設けるように構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、吸気ポートを開閉する吸気弁とは別に吸気通路に回転可能に設けら れるとともにその回転位相を変えられるロータリ弁をもったエンジンの制御装置 に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、エンジンの吸気通路にロータリ弁を設けてスロットル弁をなくし、 このロータリ弁の回転位相を変えること〔これをロータリＶＶＴ（バリヤブル・ バルブ・タイミング）という〕により、吸気通路の空気量を制限し、エンジンを ストイキオ（理論空燃比）状態で運転することが行なわれている。

【０００３】 すなわち、ロータリ弁のＶＶＴ、つまり位相のコントロールは、図７の（ａ） ，（ｂ），（ｃ）に示すように、エンジンのアイドル時〔図７（ａ）〕には吸気 弁とロータリ弁の位相を大きくずらし、パーシャル時〔図７（ｂ）〕には小さく ずらし、また全開時〔図７（ｃ）〕には重合するようにして行なっている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このようなロータリ弁付きエンジンをアイドル時にアンスロッ トル状態（スロットル弁のない状態）で運転すると、アイドル時には、図８に示 すように、吸入行程は期間ａ，ｂの如く短かくなり、期間ｂ，ｃの間は断熱膨張 となり、ｃ点では吸気温度が低下する。そして、ｄ点での圧縮温度もスロットル 弁付きのエンジンに比べて低下する。また、スロットル弁がないために吸気圧は 大気圧に近づいて、図９に示すように、トルクＴは回転数Ｎに対してほぼ一定と なり臨海流領域の自動ガバニング現象が利用できなくなる。

【０００５】 したがって、圧縮上死点での吸気温度が低くなるために失火率が高くなり、ま た、臨界流領域の自動ガバニング現象が利用できないために空気量を微妙に変化 させる必要があるが、ロータリ弁では、こうした微妙な変化を行なわせることは 困難であるという課題がある。

【０００６】 本考案は、このような課題に鑑み創案されたもので、ロータリ弁を設けたエン ジンにおいて、ロータリ弁の回転位相を変えずに、空燃比を制御することにより 、空燃比の制御のみでアイドル制御を行なえるようにした、ロータリ弁付きエン ジンの制御装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

このため、本考案のロータリ弁付きエンジンの制御装置は、吸気ポートを開閉 する吸気弁とは別に吸気通路に回転可能に設けられるとともにその回転位相を変 えられるロータリ弁をもったエンジンにおいて、アクセル開度を検出するアクセ ル開度検出手段と、該アクセル開度検出手段で検出されたアクセル開度から該ロ ータリ弁の回転位相を決定する位相決定手段とをそなえ、エンジン回転数を検出 する回転数検出手段と、該エンジンのアイドル運転状態を検出するアイドル検出 手段と、該アイドル検出手段で該エンジンのアイドル運転状態を検出すると、該 エンジンへ供給される混合気の空燃比が希薄側の空燃比となるように空燃比を設 定する空燃比希薄化手段と、該空燃比希薄化手段にて希薄側の空燃比にされてい る状態で、該回転数検出手段で検出された実エンジン回転数と目標エンジン回転 数との差がゼロとなるように、該空燃比を修正する空燃比修正手段とが設けられ たことを特徴としている。

【０００８】

【作用】

上述の本考案のロータリ弁付きエンジンの制御装置では、アイドル検出手段で 該エンジンのアイドル運転状態が検出されると、空燃比希薄化手段によって、エ ンジンへ供給される混合気の空燃比が希薄側の空燃比となるように設定されるが 、このように空燃比希薄化手段にて希薄側の空燃比にされている状態で、空燃比 修正手段によって、回転数検出手段で検出された実エンジン回転数と目標エンジ ン回転数との差がゼロとなるように、空燃比を修正することが行なわれる。

【０００９】

【実施例】

以下、図面により、本考案の一実施例について説明すると、図１〜図６は本ロ ータリ弁付きエンジンの制御装置の一実施例を示すもので、図１はその制御系を 示すブロック図、図２はそのエンジンシステムを示す構成図、図３はそのロータ リ弁位相可変機構を示す模式的斜視図、図４はその空燃比修正要領を説明するた めのフローチャート、図５はその空燃比修正を空燃比のリーン側で行なう旨を説 明するための図、図６はその空燃比補正係数の特性図である。

【００１０】 さて、本装置により制御されるエンジンシステムは、図２に示すように構成さ れるものであり、図２中、１はエンジンで、このエンジン１の燃焼室２と連通し て吸気通路３および排気通路４がそれぞれ設けられ、吸気通路３の吸気ポート３ ａには吸気弁５が設けられるとともに、排気通路４の排気ポート４ａには排気弁 ６が設けられている。

【００１１】 さらに、吸気弁５と排気弁６とはピストン７に連結されるクランク軸と連動す る動弁機構８により駆動されて、吸・排気通路３，４の吸・排気ポート３ａ，４ ａを開閉し、燃焼室２の吸・排気を行なわせるようになっている。

【００１２】 そして、吸気通路３の吸気ポート３ａの上流側には、吸気ポート３ａ方向に向 け燃料を噴射するインジェクタ（電磁弁）９が設けられ、更にその上流側にはロ ータリ弁１０およびエアクリーナ１１が設けられている。

【００１３】 ロータリ弁１０は、ほぼ円柱形状をなし、その直径方向と平行して貫通する通 気穴１０ａを有しており、吸気通路３を開閉するために回転可能に設けられてい る。

【００１４】 すなわち、上述したロータリ弁１０は、吸気通路３中に設けてある弁ハウジン グ３Ａ内に回転可能に支持されており、図３に示すように、このロータリ弁１０ の回転支軸１０Ａは、後述する位相可変機構３０に付設されているエンジン側か らの駆動力伝達機構によって回転駆動されるようになっている。

【００１５】 ここで、位相可変機構３０は、図３に示すように、遊星歯車機構によって構成 されており、この機構におけるサンギヤ３１は、エンジンのクランク軸の回転を 駆動源とするベルト伝達機構に用いられるプーリ３１Ａの軸と一体に設けられて いる。

【００１６】 そして、このサンギヤ３１は、外周面の当分位置、本実施例では３等分された 位置で遊星ギヤ３２と噛み合っており、そして、この遊星ギヤ３２は、キャリア として設けてあるウォームホィール３３により回転自在に支持されている。

【００１７】 上述した遊星ギヤ３２は、その外周に位置するリングギヤ３４の内歯３４Ａに 噛み合っており、このリングギヤ３４の外周に形成された外歯３４Ｂには、ロー タリ弁１０の駆動軸と一体の駆動ギヤ３５が噛み合っている。従って、クランク 軸の回転は、サンギヤ３１を介して遊星ギヤ３２に伝達され、この遊星ギヤ３２ がリングギヤ３４を回転させることで駆動ギヤ３５を回転させてロータリ弁１０ への回転力の伝達が行なわれるようになっている。

【００１８】 一方、上述したウォームホィール３３には、ウォームギヤ３６が噛み合ってお り、このウォームギヤ３６は、駆動モータ１３の出力軸に一体に設けられている 。

【００１９】 また、この駆動モータ１３としては、正逆回転可能なステッピングモータが用 いられており、その回転方向および回転量を後述する電子制御ユニット（ＥＣＵ ）１２により設定されることで、リングギヤ３４に噛み合うロータリ弁用の駆動 ギヤ３５に対する回転開始位置の位相可変制御を行ない、換言すれば、回転位相 を調整制御するようになっている。

【００２０】 すなわち、上述したＥＣＵ１２は、マイクロコンピュータにより構成されてお り、このマイクロコンピュータに付設してあるＩ／Ｏインタフェースを介した入 力側には、図１に示すように、アクセル開度検出手段としてのアクセルポジショ ンセンサ１４からのアクセル踏み込み量情報のほか、他のセンサ１９′からの検 出情報が入力されるようになっている。

【００２１】 そして、上述したＥＣＵ１２の出力側には、駆動モータ１３の駆動回路（ドラ イバ）が接続されており、この駆動回路に対し位相センサを内蔵した駆動モータ １３が接続されている。

【００２２】 なお、駆動モータ１３付きの位相センサは、ＥＣＵ１２に対して位相情報を出 力し、位相制御の状況を判別させるようになっている。

【００２３】 そして、この場合、ＥＣＵ１２は、ロータリ弁１０の制御について言えば、基 本的にはアクセルポジションセンサ１４からの信号に基づき、吸気弁５に対する ロータリ弁１０の開閉タイミングの位相を変化させるように機能する。

【００２４】 すなわち、全開域では、吸気弁５の開閉期間の全域をオーバーラップさせるよ うに位相を設定し〔図７（ｃ）参照〕、パーシャル域では、吸気弁５の開放時期 よりも遅く開くと共に吸気弁５の閉時期よりも遅く吸気の導入を終了させる期間 を得られるように位相を設定し〔図７（ｂ）参照〕、アイドル域では、更にオー バラップ期間を短くするように位相を設定する〔図７（ａ）参照〕ようになって いる。

【００２５】 したがって、ＥＣＵ１２は、図１に示すように、アクセルポジションセンサ１ ４で検出されたアクセル開度からロータリ弁１０の回転位相を決定する位相決定 手段１５の機能を有していることになる。

【００２６】 なお、駆動モータ１３が図３中、符号αで示す方向に回転した場合には、駆動 ギヤ３５は伝達経路にある各ギヤを介して符号γで示す位置から符号αで示す方 向に例えば進角し、また、この場合とは逆方向（符号βで示す方向）に駆動モー タ１３が回転した場合には、駆動ギヤ３５が符号γで示す位置から符号βで示す 方向に遅角する。

【００２７】 そして、駆動モータ１３の回転量および回転方向は、駆動モータ１３内の位相 センサによってチェックされて所定の状態が得られるまでフィードバック制御が 行なわれる。

【００２８】 このようにしてロータリ弁１０は、その回転によって位相が変わり、吸気弁開 時の通気穴１０ａの吸気通路３に対するタイミングが、吸気通路３と直交乃至は 平行する状態となることにより、吸気通路３を全閉から全開にわたって開閉しう るようになっているのである。

【００２９】 以上がロータリ弁１０の制御にかかる説明であるが、次にこのエンジン１への 燃料供給制御（空燃比制御）について説明する。

【００３０】 かかる空燃比制御に関して言えば、ＥＣＵ１２には、図１に示すように、エン ジン負荷センサとしてのアクセルポジションセンサ１４，エンジン回転数検出手 段としてのエンジン回転数センサ１７，アイドル運転状態を検出するアイドルス イッチ２１，その他のセンサ（冷却水温センサ，吸気温センサ，大気圧センサ等 ）１９からの検出信号が入力されるようになっている。

【００３１】 また、空燃比制御に関する機能として、このＥＣＵ１２は、基本駆動時間設定 手段１８，補正係数設定手段２０，空燃比希薄化手段２２，空燃比修正手段２３ の機能を有している。

【００３２】 ここで、基本駆動時間設定手段１８は、アクセルポジションセンサ１４，エン ジン回転数センサ１７からの検出信号を受けて、吸入空気量Ｑを求め、この吸入 空気量Ｑとエンジン回転数Ｎとからエンジン運転状態に応じた基本駆動時間Ｔ_B を設定するもので、補正係数設定手段２０は、その他のセンサ１９からの冷却水 温情報，吸気温度情報，大気圧情報等に応じて補正係数Ｋ_H を設定するものであ る。

【００３３】 空燃比希薄化手段２２は、アイドルスイッチ２１でエンジンのアイドル運転状 態を検出すると、空燃比希薄化係数Ｋ_LEANを設定して、エンジンへ供給される混 合気の空燃比が希薄側の空燃比となるようにするものである。

【００３４】 また、空燃比修正手段２３は、空燃比希薄化手段２２にて希薄側の空燃比にさ れている状態で、エンジン回転数センサ１７で検出された実エンジン回転数と目 標エンジン回転数設定手段２４で設定された目標エンジン回転数との差ΔＮがゼ ロとなるように、空燃比を修正するものであるが、この修正は空燃比修正係数Ｋ ′を設定することにより行なう。なお、回転数差ΔＮと空燃比修正係数Ｋ′との 関係は例えば図６のように設定される。

【００３５】 そして、このＥＣＵ１２からの信号（空燃比修正手段２３の出力）は、インジ ェクタ９へ供給されて、インジェクタ９は、Ｔ＝Ｔ_B （Ｋ_H ・Ｋ_LEAN＋Ｋ′）＝ Ｔ_B ・（Ｋ＋Ｋ′）（ここで、Ｋ＝Ｋ_H ・Ｋ_LEANで、且つ、アイドル運転状態が 検出されていない場合は、Ｋ_LEAN＝１，Ｋ′＝０となっている）で開弁時間を制 御され、これによりエンジン運転状態に応じて燃料噴射量ひいては空燃比が制御 されるようになっている。

【００３６】 つぎに、このＥＣＵ１２での空燃比制御要領を図４に示すフローチャートを用 いて説明する。まず、ステップａ１で、アクセルポジションセンサ１４で検出さ れたアクセル開度θと、エンジン回転数センサ１７で検出されたエンジン回転数 Ｎとから吸入空気量Ｑを求め、この吸入空気量Ｑに基づいて、基本駆動時間Ｔ_B を求めておき、つぎにステップａ２で、アクセルポジションセンサ１４によるア クセル開度θがアイドル開度θｓであると判定されると、ステップａ３で、空燃 比希薄化手段２２により空燃比希薄化係数Ｋ_LEANを設定して、空燃比を希薄側（ リーン側）空燃比にする。

【００３７】 そして、ステップａ４で、アイドルスイッチ２１がＯＮならば、ステップａ５ で、アイドル運転時のエンジン回転数制御モードに入り、目標エンジン回転数Ｎ ｓと実際のエンジン回転数Ｎとの差ΔＮを求め、更にステップａ６で、空燃比修 正手段２３により上記回転数差ΔＮに応じた空燃比補正値Ｋ′を求めて、ステッ プａ９で、（Ｋ＋Ｋ′）とＱ（Ｔ_B ）から燃料噴射量（インジェクタ駆動時間Ｔ ）を決定する。

【００３８】 一方、ステップａ２で、アクセル開度θがアイドル開度θｓを検出しなければ 、ステップａ７に進んで空燃比をストイキオにし、ステップａ８で、補正値Ｋ′ ＝０として、ステップａ９に進み、ＫとＱ（Ｔ_B ）から燃料噴射量（インジェク タ駆動時間Ｔ）を決定する。

【００３９】 このような構成により、本考案によるロータリ弁付きエンジンの制御装置では 、アイドル回転を制御するために供給燃料量を制御し、しかも、空燃比を希薄側 （リーン側）に設定しておいて燃料制御を行なうもので、図５に示すようなトル クの傾きが急であるリーン側Ａで燃料制御を行なうことにより、トルク変動を大 きく使うことができ、このため積極的に燃料制御を行なうことができる。

【００４０】 また、燃料量（空燃比）制御でアイドル制御を行なうことにより、ロータリ弁 １０の位相を固定し、燃料量（空燃比）制御のみで容易にアイドル制御を行なう ことができ、しかも、リーン状態では相対的に空気量が多いため圧縮温度が上昇 して温度低下を防ぎ着火ミスを減らすことになり、安定したアイドル制御を行な うことができる。

【００４１】 したがって、従来のロータリ弁ＶＶＴにおけるアイドル制御のように不安定で 失火率が高いという課題を解消し得るものである。

【００４２】

【考案の効果】

以上詳述したように、本考案のロータリ弁付きエンジンの制御装置によれば、 吸気ポートを開閉する吸気弁とは別に吸気通路に回転可能に設けられるとともに その回転位相を変えられるロータリ弁をもったエンジンにおいて、アクセル開度 を検出するアクセル開度検出手段と、該アクセル開度検出手段で検出されたアク セル開度から該ロータリ弁の回転位相を決定する位相決定手段とをそなえ、エン ジン回転数を検出する回転数検出手段と、該エンジンのアイドル運転状態を検出 するアイドル検出手段と、該アイドル検出手段で該エンジンのアイドル運転状態 を検出すると、該エンジンへ供給される混合気の空燃比が希薄側の空燃比となる ように空燃比を設定する空燃比希薄化手段と、該空燃比希薄化手段にて希薄側の 空燃比にされている状態で、該回転数検出手段で検出された実エンジン回転数と 目標エンジン回転数との差がゼロとなるように、該空燃比を修正する空燃比修正 手段とが設けられているので、ロータリ弁付きエンジンのアイドル制御を空燃比 が希薄側に設定された状態で、実エンジン回転数と目標エンジン回転数との差を ゼロにするように空燃比を修正してアイドル制御を行なうことができ、これによ り、空燃比の制御のみにより安定したアイドル制御を容易に行なわせ得るという 利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例によるロータリ弁付きエンジ
ンの制御装置の制御系を示すブロック図である。

【図２】本装置をそなえたエンジンシステムを示す構成
図である。

【図３】ロータリ弁位相可変機構を示す模式的斜視図で
ある。

【図４】本考案の制御要領を説明するためのフローチャ
ートである。

【図５】本考案の制御設定領域を説明する図である。

【図６】回転数差と空燃比修正係数との関係を示す特性
図である。

【図７】ロータリ弁と吸気弁との間の開閉タイミングを
説明する図である。

【図８】従来のロータリ弁付きエンジンのアイドル時で
のＰＶ線図である。

【図９】従来のロータリ弁付きエンジンでのスロットル
弁を有する場合と無い場合とを比較して示すトルク特性
図である。

【符号の説明】 １ エンジン ２ 燃焼室 ３ 吸気通路 ３ａ 吸気ポート ３Ａ 弁ハウジング ４ 排気通路 ４ａ 排気ポート ５ 吸気弁 ６ 排気弁 ７ ピストン ８ 動弁機構 ９ インジェクタ １０ ロータリ弁 １０ａ 通気穴 １１ エアクリーナ １２ 電子制御ユニット（ＥＣＵ） １３ モータ １４ アクセル開度検出手段（アクセルポジションセン
サ） １５ 位相決定手段 １７ エンジン回転数検出手段（エンジン回転数セン
サ） １８ 基本駆動時間設定手段 １９，１９′ その他のセンサ ２０ 補正係数設定手段 ２１ アイドル検出手段（アイドルスイッチ） ２２ 空燃比希薄化手段 ２３ 空燃比修正手段 ２４ 目標エンジン回転数設定手段 ３０ 位相可変機構 ３１ サンギヤ ３１Ａ プーリ ３２ 遊星ギヤ ３３ ウォームホィール ３４ リングギヤ ３４Ａ 内歯 ３４Ｂ 外歯 ３５ 駆動ギヤ ３６ ウォームギヤ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気ポートを開閉する吸気弁とは別に吸
   気通路に回転可能に設けられるとともにその回転位相を
   変えられるロータリ弁をもったエンジンにおいて、 アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、 該アクセル開度検出手段で検出されたアクセル開度から
   該ロータリ弁の回転位相を決定する位相決定手段とをそ
   なえ、 エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、 該エンジンのアイドル運転状態を検出するアイドル検出
   手段と、 該アイドル検出手段で該エンジンのアイドル運転状態を
   検出すると、該エンジンへ供給される混合気の空燃比が
   希薄側の空燃比となるように空燃比を設定する空燃比希
   薄化手段と、 該空燃比希薄化手段にて希薄側の空燃比にされている状
   態で、該回転数検出手段で検出された実エンジン回転数
   と目標エンジン回転数との差がゼロとなるように、該空
   燃比を修正する空燃比修正手段とが設けられたことを特
   徴とする、ロータリ弁付きエンジンの制御装置。