JPH0563610B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、吸気通路を高負荷用吸気通路と低負
荷用吸気通路とで構成し、高負荷用吸気通路に低
負荷時に閉作動するシヤツターバルブを設ける一
方、低負荷用吸気通路にタイミングバルブを設
け、低負荷域ではタイミングバルブ閉時期を吸気
ポート閉時期より早くすることにより充填量を制
御するようにしたエンジンの吸気装置の改良に関
するものである。

（従来技術） 従来より、スロツトルバルブの開度調整によつ
て吸気充填量を制御するエンジンの場合には、特
に低負荷域において絞り抵抗に伴うポンピングロ
スがあつてエンジンの燃費性能を向上する際の大
きな障害となつている。そして、このポンピング
ロスを低減するエンジンとして、所定タイミング
で開閉作動される吸気ポート近傍の吸気通路にタ
イミングバルブを設け、エンジンの運転状態に応
じて上記タイミングバルブの開閉時期を調整し、
上記吸気ポートおよびタイミングバルブの開時期
の長短で吸気充填量を制御するようにし、吸気の
絞り抵抗をなくしてポンピングロスの低減を図り
燃費性能を向上するようにしたエンジンが提案さ
れている（例えば、特開昭58−23245号参照）。

また、上記先行例においては、吸気通路を高負
荷用通路と低負荷用通路に構成し、低負荷用通路
に前記タイミングバルブを介装する一方、高負荷
用通路には低負荷時に閉じるシヤツターバルブを
介装し、低負荷域のポンピングロスを軽減すると
ともに、タイミングバルブの小型化を図つてその
信頼性の向上を得るようにし、さらに、低負荷用
吸気通路をスワールを生成するのに適した通路構
造として燃焼性の向上を図ることができるもので
ある。

しかして、上記タイミングバルブとシヤツター
バルブとの開閉制御を行う場合に、シヤツターバ
ルブを閉じた状態で負荷の上昇に伴つてタイミン
グバルブを遅らせて吸気ポートとの開期間を長く
して低負荷時の充填量を増大し、最大遅れ状態と
なつた時にシヤツターバルブの開作動を開始する
ものであるが、この移行時に充填量の変化に段付
き現象が生じトルクシヨツクが生起する恐れがあ
る。

すなわち、負荷の増大に対してタイミングバル
ブのタイミングを遅らせるものであるが、吸気行
程の後半になるに従つてピストンスピードが低下
して容積変化量が低減することから、タイミング
バルブが閉じる時期が遅れると充填量は増加する
が、その増加度合が次第に低下することになる。
上記のように充填量の増加度合が低下している状
態で、高負荷用通路のシヤツターバルブを開作動
すると急に充填量が増大して、この移行時に段が
生じて滑かな運転性を得ることができずにトルク
シヨツクを生起することになるものである。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、低負荷用吸気通路に
設けたタイミングバルブと高負荷用吸気通路に設
けたシヤツターバルブとの運転状態に応じた作動
制御を行う場合に、両者間の作動移行時における
トルクシヨツクの発生を防止するようにしたエン
ジンの吸気装置を提供することを目的とするもの
である。

（発明の構成） 本発明の吸気装置は、吸気通路を高負荷用吸気
通路と低負荷用吸気通路とで構成し、高負荷用吸
気通路に低負荷時に閉作動するシヤツターバルブ
を設ける一方、低負荷用吸気通路にタイミングバ
ルブを設け、低負荷時に該タイミングパルス閉時
期を吸気ポート閉時期より早くするようにしたエ
ンジンにおいて、上記タイミングバルブのタイミ
ングを変更するタイミング変更領域と上記シヤツ
ターバルブの開度を変更する開作動領域の一部と
を重ね合せて設定したことを特徴とするものであ
る。

（発明の効果） 本発明によれば、タイミングバルブとシヤツタ
ーバルブとの制御領域とを一部重ね合せるように
したことにより、負荷の変動に対するタイミング
バルブのタイミング変化に基づく充填量変化と、
シヤツターバルブの開度変化に基づく充填量変化
とが滑かに連続して、両者間の移行時のトルクシ
ヨツクの発生を防止することができ、ポンピング
ロス低減効果に加えて良好な運転性能が得られる
ものである。

（実施例） 以下、図面により本発明の実施例を説明する。
第１図は本発明の吸気装置を備えたエンジンの全
体構成図である。

エンジン本体１の各気筒のシリンダヘツド２と
シリンダブロツク３間のピストン４上部に形成さ
れる燃焼室５に対し、吸気バルブ６によつて開閉
される吸気ポート７、および排気バルブ８によつ
て開閉される排気ポート９がそれぞれ開口されて
いる。

上記吸気ポート７に連通して吸気を供給する吸
気通路１０は、上流側からエアクリーナ１１、吸
気量を検出する吸気量センサ１２、サージタンク
１３を備え、このサージタンク１３下流から各気
筒に対して分岐し、通路面積の大きい高負荷用吸
気通路１０ａと、通路面積が狭くスワール生成用
に形成された低負荷用吸気通路１０ｂとで構成さ
れている。また、上記各気筒の高負荷用吸気通路
１０ａには燃料を噴射する燃料噴射ノズル１６が
配設されている。

上記高負荷用吸気通路１０ａの途中にはシヤツ
ターバルブ１７が介装される一方、低負荷用吸気
通路１０ｂの途中にはタイミングバルブ１８が介
装されている。

上記タイミングバルブ１８はエンジン回転に同
期して回転駆動される筒状に形成され、このタイ
ミングバルブ１８には低負荷用吸気通路１０ｂを
開閉する開口部１８ａが形成されている。なお、
このタイミングバルブ１８の内部空間は多気筒エ
ンジンの他の気筒に対する開口部１８ａと連通し
ており、１つの気筒の開口部１８ａが下流側低負
荷用吸気通路１０ｂと連通した開状態にある時
に、該内部空間は他の気筒の開口部１８ａを介し
て上流側の低負荷用吸気通路１０ｂに連通され
て、吸気が供給されるものである。

一方、上記タイミングバルブ１８のクランク角
に対する位相すなわち吸気ポート７に対する開閉
タイミングは、タイミング制御手段１９によつて
可変に構成されている。また、上記シヤツターバ
ルブ１７の開度は、開度制御手段２０によつて調
整される。

そして、上記タイミング制御手段１９および開
度制御手段２０には、コントローラ２１からの制
御信号が出力され、運転状態に応じてタイミング
バルブ１８およびシヤツターバルブ１７の作動を
制御するものである。また、上記コントローラ２
１は、燃料噴射ノズル１６に燃料噴射信号を出力
して燃料噴射量および噴射時期を制御するととも
に、ブリードエア通路２２の開閉弁２３に制御信
号を出力して、燃料噴射時期に対応してブリード
エアを供給するように制御するものである。

上記コントローラ２１には、エンジンの運転状
態を検出する信号として、前記吸気量センサ１２
からの吸気量信号、クランク角センサ２４からの
クランク角信号（エンジン回転数信号）、アクセ
ルセンサ２５からのアクセル信号、ブーストセン
サ２６からの吸気圧力信号、および水温センサ２
７からの冷却水温信号等が入力される。

タイミングバルブ１８の開閉タイミングおよび
シヤツターバルブ１７の開度の基本制御は、アク
セル操作量等に対応した負荷状態に応じ、低負荷
時にはシヤツターバルブ１７を閉じ、所定負荷以
上でこのシヤツターバルブ１７を負荷に応じた開
度に開作動するものである。一方、吸気ポート７
はクランク角に対して一定の時期に開閉され、タ
イミングバルブ１８は低負荷時には吸気ポート７
より早く開いて早く閉じるものである。これによ
り、低負荷時には燃焼室５への吸気の供給は、タ
イミングバルブ１８および吸気ポート７の両方が
開いたオーバーラツプ期間に行われる。また、上
記タイミングバルブ１８の開閉タイミングは、エ
ンジンの運転状態に応じて、負荷の上昇に伴つて
遅れるように制御され、両バルブ６，１８が開い
たオーバーラツプ期間すなわち吸気期間が長くな
るようにして充填量を増加するものである。

そして、上記タイミングバルブ１８のタイミン
グを変更するタイミング変更領域と、上記シヤツ
ターバルブ１７の開度を変更する開作動領域との
一部が重なり合うように設定されている。

前記コントローラ２１によるタイミングバルブ
１８およびシヤツターバルブ１７の制御を、第２
図のフローチヤート（要部のみ示す）に沿つて説
明する。スタート後、コントローラ２１は、ステ
ツプS1でクランク角センサ２４の信号に基づく
エンジン回転数Ｎ、吸気量センサ１２からの吸入
空気量Qa、クランク角センサ２４によるクラン
ク角Caをそれぞれ読み込む。ステツプS2で上記
吸入空気量Qaおよびエンジン回転数Ｎより燃料
噴射量に対応する燃料噴射パルス幅Peを演算す
る。

そして、ステツプS3およびS4で、エンジン負
荷に対応する上記燃料噴射パルス幅Peおよびエ
ンジン回転数Ｎよりタイミングバルブ１８の開閉
タイミングおよびシヤツターバルブ１７の開度を
それぞれ演算する。続いて、ステツプS5で上記
ステツプS3およびS4の演算結果に基づき、それ
ぞれの制御手段１９，２０に制御信号を出力して
タイミングバルブ１８およびシヤツターバルブ１
７を所定の作動状態に駆動制御するものである。

上記ステツプS3およびステツプS4の演算にお
ける運転状態に対応したタイミングバルブ１８の
遅れタイミングおよびシヤツターバルブ１７の開
度設定は、第３図に示す特性に基づいて行う。低
回転低パルス幅側のタイミング変更領域は、シ
ヤツターバルブ１７が閉状態で、タイミングバル
ブ１８のタイミングが低回転および低パルス幅ほ
ど遅れ角が少なく、エンジン回転数もしくはパル
ス幅が増大するのに従つて遅れ角が大きくなるよ
うにタイミングが設定される。一方、高負荷高回
転域は、シヤツターバルブ１７の開作動領域で
あり、エンジン回転数もしくはパルス幅が増大す
る程、シヤツターバルブ１７開度が増大するよう
に設定されている。そして、両制御領域，は
その境界部分でラツプして設定されている。すな
わち、タイミングバルブ１８が最大遅れ角になる
前に、シヤツターバルブ１７は開き始めるように
重なり合つて設定されているものである。

上記制御により、特定の運転条件においてスロ
ツトル操作量Ｔの上昇に対するタイミングバルブ
の遅れ角とシヤツターバルブ１７の開度との関係
を第４図に示す。スロツトル操作量Ｔの小さい低
負荷運転状態においては、前記高負荷用吸気通路
１０ａのシヤツターバルブ１７は閉状態とされ、
タイミングバルブ１８の開閉タイミングがアクセ
ル操作量（負荷）の上昇とともに遅れ側に制御さ
れて吸気バルブ６による吸気ポート７の開時期と
のオーバーラツプ期間を増大して吸気期間を長く
し、運転状態に応じて充填量を増大するものであ
る。アクセル操作量がさらに上昇してタイミング
バルブ１８が最大遅れ角（第１設定アクセル操作
量T₁）より所定角度小さい設定遅れ角（第２設
定アクセル操作量T₂）に達すると、シヤツター
バルブ１７を開作動して高負荷用吸気通路１０ａ
から吸気を供給するようにして充填量の増加を図
るものである。さらにアクセル操作量Ｔの増大に
対しては、シヤツターバルブ１７の開度を増大し
て吸気量の増加制御を行うものである。

上記構成により、タイミングバルブ１８のタイ
ミング変更領域とシヤツターバルブ１７の開作
動領域との境界部分をラツプさせたことによ
り、両領域間の移行時に充填量が急激に変化する
のを防止して、滑かな移行を得ることができ、充
填量変化に基づくトルクシヨツクの発生が軽減で
きることになる。

なお、上記実施例においては、第３図に示すよ
うに、タイミングバルブ１８のタイミング変更領
域とシヤツターバルブ１７の開作動領域との
ラツプ範囲は、エンジン回転数Ｎに関係なく一定
に設定しているが、これは第５図に示すようにエ
ンジン回転数Ｎに対応して変更するように制御し
てもよい。すなわち、エンジン回転数Ｎが高くな
る程上記ラツプ量を低減し、高回転側ではシヤツ
ターバルブ１７の開作動開始点を遅らせるように
してもよいものである。これは、高回転時は、ピ
ストンスピード最大点に対する吸気流れの慣性力
の遅れが大きくなるためで、タイミングバルブ１
８の開閉タイミングの遅れに対して充填量の増加
度合の低下が遅れて発生するものである。

また、タイミングバルブ１８とシヤツターバル
ブ１７の制御は、コントローラによらず、機械的
な連係手段で制御するようにしてもよいものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における吸気装置を
備えたエンジンの概略構成図、第２図はコントロ
ーラの作動を説明するためのフローチヤート図、
第３図はタイミングバルブのタイミング変更領域
とシヤツターバルブの開作動領域との関係を示す
特性図、第４図はタイミングバルブのタイミング
変更とシヤツターバルブの開度制御とのラツプ状
態を示す特性図、第５図は他の例のタイミングバ
ルブのタイミング変更領域とシヤツターバルブの
開作動領域との関係を示す特性図である。 １……エンジン本体、４……ピストン、６……
吸気バルブ、７……吸気ポート、１０……吸気通
路、１０ａ……高負荷用吸気通路、１０ｂ……低
負荷用吸気通路、１７……シヤツターバルブ、１
８……タイミングバルブ、１９……タイミング制
御手段、２０……開度制御手段、２１……コント
ローラ、……タイミング変更領域、……開作
動領域。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸気通路を高負荷用吸気通路と低負荷用吸気
   通路とで構成し、高負荷用吸気通路に低負荷時に
   閉作動するシヤツターバルブを設ける一方、低負
   荷用吸気通路にタイミングバルブを設け、低負荷
   時に該タイミングパルス閉時期を吸気ポート閉時
   期より早くするようにしたエンジンにおいて、上
   記タイミングバルブのタイミングを変更するタイ
   ミング変更領域と上記シヤツターバルブの開度を
   変更する開作動領域の一部とを重ね合せて設定し
   たことを特徴とするエンジンの吸気装置。