JPH0654091B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、燃焼室内のスワールを制御するスワールコン
トロールバルブを備えた内燃機関の吸気装置に関する。

＜従来の技術＞ 機関の低回転アイドル等所定の運転条件で燃焼室近傍の
吸気通路に備えたスワールコントロールバルブを閉じて
吸気を絞ることにより、燃焼室内に発生するスワールを
強化して燃料と空気との混合性を改善し、燃焼性を高め
てアイドル安定性の向上を図ったものがある（例えば特
願昭６２−２５４６７７号参照）。

具体的なスワールコントロールバルブの閉条件として
は、イグニッションキースイッチがＯＮであること、
スタートスイッチがＯＦＦであること、機関回転数
が所定回転数（例えば４００ｒｐｍ）以上であること、
アイドルスイッチ（吸気絞り弁の全閉時にＯＮ）ＯＮ
時で所定回転数以下（例えば１５００ｒｐｍ以下，ヒス
テリシス１００ｒｐｍ）であること、冷却水温度が所
定値（例えば１５度）以上であること、以上〜の
全ての条件が満たされてから所定時間（例えば2.5秒）
後であること等である。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、かかるスワールコントロールバルブ付吸
気装置においては、下述のような問題がある。

例えば、第６図に示すように、機関始動後アイドル回転
数を目標回転数にフィードバック制御するＩＳＣ制御が
開始されてから、目標回転数より高い図示Ａ点において
前記〜の条件が満たされてスワールコントロールバ
ルブが閉じられると、空気量がチョークされるため、空
燃比がリッチ化される。

この場合前記ＩＳＣ制御において吸気絞り弁をバイパス
する通路に介装されるアイドル制御弁の開弁デューティ
のフィードバック補正定数（積分分）が大きく設定され
ていると、目標回転数に短時間で収束すべく、吸入空気
量の減少速度が大きくなるため、燃料の始動後増量補正
が行われていること等とも相まって空燃比のリッチ化が
過大となって燃焼性低下（失火等）により、機関回転数
が一旦大きく落ち込み、その後ＩＳＣ制御によって再上
昇することとなり、回転変動を大きく生じるものであっ
た（点線で図示）。

一方前記フィードバック補正定数が小さく設定されてい
ると、空燃比が燃焼性にとっては適度なリッチ状態とな
って回転数が一時的に上昇した後に、ＩＳＣ制御によっ
て再降下するため、やはり回転変動を大きく生じるもの
であった（一点鎖線で図示）。

このように始動直後に大きな回転変動を生じるすると非
常に不快であるのみならず、図示のようにＣＯ発生量が
増大する等排気エミッション性を悪化させていた。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、スワールコントロールバルブの閉動作による回転変
動の影響が機関の冷却水温度によって異なることに着目
し、回転変動を抑制しつつスワールコントロールバルブ
の閉動作による安定性向上を十分に発揮できるようにし
た内燃機関の吸気装置を提供することを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞ このため本発明は、第１図に示すように、所定のアイド
ル運転条件で閉弁されて吸気を絞ることにより燃焼室内
のスワールの発生を強化するスワールコントロールバル
ブを燃焼室近傍の吸気通路に介装すると共に、アイドル
時に機関回転数を冷却水温度が低温であるほど高く設定
された目標回転数に近づけるように吸入空気流量をフィ
ードバック制御してなる内燃機関の吸気装置において、
機関の冷却水温度を検出する水温検出手段と、機関のク
ランキングを検出するクランキング検出手段と、クラン
キング終了後初めて前記所定の運転条件が満たされたと
きはスワールコントロールバルブの閉動作を、クランキ
ング終了直後から機関回転数が前記冷却水温度に応じて
設定された前記目標回転数に略収束するまでの遅れ時間
だけクランキング終了時点から遅らせるように制御する
弁制御手段と、を備えた構成とする。

＜作用＞ スワールコントロールバルブを閉弁させる所定の運転条
件が満たされ、かつ、クランキング終了直後であるとき
は、水温検出手段により検出された冷却水温度に応じて
設定された遅れ時間だけ弁制御手段によって、スワール
コントロールバルブの閉動作が遅らされる。

ここで、冷却水温度の低温時は機関の目標回転数を高く
設定してあるため、前記所定の運転条件成立直後のスワ
ールコントロールバルブの閉動作による回転変動の影響
が高温時に比べて大きい。したがって、スワールコント
ロールバルブの閉動作の遅れ時間を高温時より大きく設
定することにより、回転変動を十分に抑制できる。

一方、高温時は回転変動の影響が低温時に比べて小さい
ため、スワールコントロールバルブの閉動作の遅れ時間
を短くして、スワールによるアイドル安定度向上を迅速
に遂行できる。

＜実施例＞ 以下に、本発明の実施例を図に基づいて説明する。

一実施例の構成を示す第２図において、機関１の吸気通
路２には、上流側からエアクリーナ３，エアフローメー
タ４，スロットル弁５が順次設けられ、さらに吸気マニ
ホールド６による各気筒への分岐部の吸気弁７近傍にス
ワールコントロールバルブ８が設けられ、これらを介し
て空気が吸入される。また、各気筒毎にスワールコント
ロールバルブ８と吸気弁７との間に燃料噴射弁９が設け
られ、これにより、燃料が噴射供給される。

燃料噴射弁９は、マイクロコンピュータ内蔵のコントロ
ールユニット10により制御され、このコントロールユニ
ット10には、ディストリビュータ11に内蔵されたクラン
ク角センサ12からのクランク角信号，エアフローメータ
４からの吸入空気流量信号，スロットル弁５に付設され
たポテンショメータ式のスロットルセンサ13からのスロ
ットル弁開度信号，スロットル弁５の全閉位置でＯＮと
なるアイドルスイッチ14からの信号，機関１の冷却ジャ
ケットに装着された水温センサ15からの冷却水温度（以
下水温と言う）信号，イグニッションスイッチ16からの
信号，クランキングを行うスタータスイッチ17からの信
号等が入力されている。

また、スロットル弁５をバイパスするバイパス通路に
は、アイドル運転時のバイパス空気流量を制御すること
によって、アイドル回転数を目標回転数に制御するため
のアイドル制御弁18が介装されている。

コントロールユニット10による燃料噴射量の制御は、エ
アフロメータ４からの信号に基づいて検出される吸入空
気流量Ｑト、クランク角センサ12からの信号に基づいて
算出される機関回転数信号Ｎとから、基本燃料噴射Ｔ_Ｐ
＝Ｋ・Ｑ／Ｎ（Ｋは定数）を演算し、これを適宜補正し
て最終的な燃料噴射量Ｔ_Ｉ＝Ｔ_Ｐ・ＣＯＥＦ＋Ｔ_Ｓ（Ｃ
ＯＥＦは加速補正係数，始動後の増量補正係数等を含む
各種補正係数，Ｔ_Ｓは電圧補正分）を定め、このＴ_Ｉに
相当する駆動パルス信号を機関回転に同期した所定のタ
イミングで燃料噴射弁９に与えることによって行う。

スワールコントロールバルブ８は、例えば第３図に示す
ような切欠き８ａを有する弁体８Ａを有し、吸気通路２
の断面の一部を開閉自由に設けられて、その閉時に吸気
を絞ると共に吸気乱れを大きくする。

なお、支軸19は全気筒共通で、これに気筒数個の弁体８
Ａを支持している。そして、開閉駆動のため、その支軸
19にレバー20等を介してダイアフラム式の負圧アクチュ
エータ21の出力ロッド21ａが連結されている。負圧アク
チュエータ21の負圧作動室21ｂには負圧導入通路22を介
して導かれるスロットル弁５の下流の吸気負圧または大
気圧導入通路23を介して導かれるスロョトル弁５上流の
大気圧が電磁弁24により選択的に導入されるようになっ
ている。

したがって、コントロールユニット10により電磁弁24へ
の通電をＯＮ・ＯＦＦ制御することにより、スワールコ
ントロールバルブ８を制御することができる。

ここにおいて、コントロールユニット10内のマイクロコ
ンピュータは、第４図のフローチャートに従ってで電磁
弁24をＯＮ・ＯＦＦ制御し、ま圧アクチュエータ21を介
してスワールコントロールバルブ８を開閉制御する。

図のステップ１（図にはＳ１と記してある。以下同様）
では、クランク角センサ12からの信号に基づいて算出さ
れる機関回転数Ｎｅ，アイドルスイッチ14からのＯＮ・
ＯＦＦ信号，水温スイッチ15からの水温信号，イグニッ
ションスイッチ16，スタータスイッチ17からのＯＮ・Ｏ
ＦＦ信号が入力される。

ステップ２では、スタータスイッチ17をＯＮからＯＦＦ
にした直後、即ちクランキング終了直後であるか否かを
判定する。

直後であると判定された場合は、ステップ３へ進み、ス
ワールコントロールバルブ８の閉動作の遅れ時間Ｔ_Ｄを
水温センサ15によって検出された水温Ｔ_Ｗに応じて設定
されたマップから検索する。

次いでステップ４へ進みタイマＴを起動した後ステップ
５へ進み、スワールコントロールバルブ８を全開状態に
保持する。

一方、ステップ２でクランキング終了直後でないと判定
された場合は、ステップ６へ進み前記各種の信号に基づ
き、スワールコントロールバルブ８を閉動作させる所定
の運転条件（前述した〜の条件，イグニッション
キースイッチがＯＮであること、スタートスイッチが
ＯＦＦであること、機関回転数が所定回転数（例えば
４００ｒｐｍ）以上であること、アイドルスイッチ
（吸気絞り弁の全閉時にＯＮ）ＯＮ時で所定回転数以下
（例えば１５００ｒｐｍ以下，ヒステリシス１００ｒｐ
ｍ）であること、冷却水温度が所定値（例えば１５
度）以上であること）が満たされているか否かを判定す
る。前記条件が満たされていないときは、ステップ５へ
進んでスワールコントロールバルブ８は全開状態に保持
される。

前記条件が満たされているときは、ステップ７へ進み、
タイマＴの計測時間がステップ３で設定された遅れ時間
Ｔ_Ｄに達したか否かを判定する。

ステップ７で、達していないと判定されたときは、ステ
ップ５へ進んでスワールコントロールバルブ８を開状態
に保持する。

ステップ７で、達したと判定されたときは、ステップ８
へ進みタイマをリセットした後、ステップ９へ進んでス
ワールコントロールバルブ８を閉じる。

次にかかる制御による作用を第５図を参照して説明す
る。

スタータスイッチ17をＯＮとして、クランキングを開始
し、起爆を確認してＯＦＦに戻すと、水温の低温時は、
高温時に比較して前記アイドル制御弁18の開度が大きく
制御され、これにより機関回転数Ｎｅは高温時より、大
きく制御される。

その後アイドル回転数を目標回転数にフィードバック制
御するＩＳＣ制御が行われるが、この場合も低温時の目
標回転数は、高温時より高く設定してある。

ＩＳＣ制御において、目標回転数に近づけるためのアイ
ドル制御弁18開度のフィードバック制御定数（積分分）
は、一定であるため、ＩＳＣ制御に移行する前の回転数
が高い低温時の方が高温時より、目標回転数に近づくの
に時間が掛かる。

これは、スワールコントロールバルブ８を閉動作する前
記所定の運転条件が成立した直後にスワールコントロー
ルバルブ８を閉としたときに、低温時の方が高温時より
も、回転変動が大きく発生することを意味する。

そこで本発明にかかる構成として、前記フローチャート
のステップ３で設定される遅れ時間Ｔ_Ｄは、クランキン
グ終了直後から機関回転数が水温に応じて設定された前
記目標回転数に略収束するまでの時間に設定してある。

これにより、第５図でクランキング終了後実線で示され
る低温時は遅れ時間Ｔ_DLを大きく採ることによって、ス
ワールコントロールバルブ８の閉動作による回転変動の
発生を十分に抑制でき、一方、高温時は遅れ時間Ｔ_DHを
短くしても回転変動を良好に抑制でき、スワールコント
ロールバルブ８の閉動作を早めてスワール強化によるア
イドル安定度向上を促進して燃費向上，排気エミッショ
ン改善効果を可及的に高めるようにする。

＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明によればクランキング終了
後スワールコントロールバルブを閉動作するまでの遅れ
時間を機関回転数が水温に応じて設定された目標回転数
に略収束するまでの時間に構成としたため、回転変動を
抑制しつつ、アイドル安定度向上，排気エミッション改
善を図れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の構成を示すブロック図、第２図は、
本発明の一実施例の全体構成を示す図、第３図は、同上
実施例に使用されるスワールコントロールバルブの形状
を示す平面図、第４図は、同上実施例の制御動作を示す
フローチャート、第５図は、同上制御を行ったときの運
転状態を示す線図、第６図は、従来例の制御時の運転状
態を示す線図である。 １……機関、２……吸気通路、８……スワールコントロ
ールバルブ、10……コントロールユニット、12……クラ
ンク角センサ、14……アイドルスイッチ、15……水温ス
イッチ、16……イグニッションスイッチ、17……スター
タスイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定のアイドル運転条件で閉弁されて吸気
   を絞ることにより燃焼室内のスワールの発生を強化する
   スワールコントロールバルブを燃焼室近傍の吸気通路に
   介装すると共に、アイドル時に機関回転数を冷却水温度
   が低温であるほど高く設定された目標回転数に近づける
   ように吸入空気流量をフィードバック制御してなる内燃
   機関の吸気装置において、機関の冷却水温度を検出する
   水温検出手段と、機関のクランキングを検出するクラン
   キング検出手段と、クランキング終了後初めて前記所定
   の運転条件が満たされたときはスワールコントロールバ
   ルブの閉動作を、クランキング終了直後から機関回転数
   が前記冷却水温度に応じて設定された前記目標回転数に
   略収束するまでの遅れ時間だけクランキング終了時点か
   ら遅らせるように制御する弁制御手段と、を備えて構成
   したことを特徴とする内燃機関の吸気装置。