JPH0819883B2 - 内燃機関 - Google Patents

内燃機関

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JPH0819883B2
JPH0819883B2 JP2336585A JP33658590A JPH0819883B2 JP H0819883 B2 JPH0819883 B2 JP H0819883B2 JP 2336585 A JP2336585 A JP 2336585A JP 33658590 A JP33658590 A JP 33658590A JP H0819883 B2 JPH0819883 B2 JP H0819883B2
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valve
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真 岸田
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Description

【発明の詳細な説明】 A.発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明は、燃料微粒化のためのアシストエア供給手段
を有して吸気通路の途中に配設される燃料噴射弁と、排
気通路から前記吸気通路に向けて排ガスを還流するため
の排ガス再循環装置と、機関の運転状態に応じて燃焼室
内にスワールを生じさせるためのスワール制御装置とを
備える内燃機関に関する。
（２）従来の技術 従来、機関低負荷時の希薄燃焼によるスワール運転
と、機関高負荷時の理論空燃比に基づく燃焼による非ス
ワール運転とを切換可能な内燃機関は、たとえば特開昭
60−142053号公報等により知られている。
（３）発明が解決しようとする課題 上記従来のもののようにエアアシストにより噴射燃料
の微粒化を行なうと、燃焼性の向上および燃費の低減を
図ることができる。一方、排ガス再循環を行なうことに
より燃費の改善を図ることができるとともに排ガス中の
NOxを減少させ得ることが知られており、燃費の低減を
より向上させるために、上記エアアシストと排ガス再循
環とを組合せることが考えられる。ところが、機関の運
転状態にかかわらず排ガス再循環を実行すると、燃焼性
が低下するおそれがある。すなわち、希薄燃焼状態での
低負荷運転時に排ガス再循環を実行すると、燃焼性の悪
化を招くことになる。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、
エアアシストおよび排ガス再循環を機関の運転状態に応
じて制御して、機関の全運転域にわたってNOxおよび燃
費の低減を図るようにした内燃機関を提供することを目
的とする。
B.発明の構成 （１）課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、請求項１記載の発明に従
う装置は、機関低負荷時の希薄燃焼によるスワール運転
と、機関高負荷時の理論空燃比に基づく燃焼による非ス
ワール運転とを切換可能にして燃料噴射弁およびスワー
ル制御装置を制御するとともに、非スワール運転状態で
はアシストエア供給および大量の排ガス再循環を行な
い、スワール運転状態では排ガス再循環量を少量とする
ようにアシストエア供給手段および排ガス再循環装置を
制御する制御手段を含む。
また請求項３記載の発明に従う装置は、機関低負荷時
の希薄燃焼によるスワール運転と、機関高負荷時の理論
空燃比に基づく燃焼による非スワール運転とを切換可能
にして燃料噴射弁およびスワール制御装置を制御すると
ともに、非スワール運転状態ではアシストエア供給およ
び排ガス再循環を行ない、スワール運転状態では排ガス
再循環を禁止するようにアシストエア供給手段および排
ガス再循環装置を制御する制御手段を含む。
（２）作用 上記請求項１記載の発明の構成によれば、機関の低負
荷時に希薄燃焼によるスワール運転を実行することによ
り、スロットル絞り量を比較的小さくしてポンピングロ
スを小さくするとともに燃焼温度の低下によりNOxの低
減を図るとともに排ガス再循環量を小量として燃焼性の
悪化を回避し、機関の高負荷時の非スワール運転では、
エアアシストにより燃焼を安定化させて大量の排ガス再
循環を可能とし、燃焼の改善およびNOxの低減を図るこ
とができる。
また上記請求項３記載の発明によれば、機関の低負荷
時に希薄燃焼によるスワール運転を実行することによ
り、スロットル絞り量を比較的小さくしてポンピングロ
スを小さくするとともに燃焼温度の低下によりNOxの低
減を図るとともに排ガス再循環を禁止して燃焼性の悪化
を防止し、機関の高負荷時の非スワール運転では、エア
アシストにより燃焼を安定化させて排ガス再循環を可能
とし、燃費の改善およびNOxの低減を図ることができ
る。
（３）実施例 以下、図面により本発明の実施例について説明する。
第１図ないし第11図は本発明の一実施例を示すもので
あり、先ず第１図および第２図において、SOHC型多気筒
内燃機関における機関本体の主要部を構成すべく、シリ
ンダブロック１の上面にシリンダヘッド２が結合され、
シリンダブロック１に設けられた複数のシリンダ３には
ピストン４が摺動可能にそれぞれ嵌合され、それらのピ
ストン４の上面およびシリンダヘッド２間に燃焼室５が
それぞれ形成される。
燃焼室５の天井面に開口するようにして、一対の吸気
弁口61，62と一対の排気弁口71，72とがシリンダヘッド
２に設けられており、両吸気弁口61，62は、シリンダヘ
ッド２の一側面に開口する単一の吸気開口端８に、相互
間に隔壁2aを挟んだ吸気ポート91，92を介して連なり、
両排気弁口71，72は、シリンダヘッド２の他側面に開口
する単一の排気開口端10に、相互間に隔壁2bを挟んだ排
気ポート111，112を介して連なる。また両吸気弁口61，
62を個別に開閉可能な一対の吸気弁VI1，VI2は、シリン
ダヘッド２に配設された一対のガイド筒12にそれぞれ摺
動可能に嵌合されており、各ガイド筒12から突出した各
吸気弁VI1，VI2の上端部にそれぞれ固定されたリテーナ
13とシリンダヘッド２との間には各吸気弁VI1，VI2を囲
繞するコイル状の弁ばね14がそれぞれ介設され、それぞ
れ弁ばね14により各吸気弁VI1，VI2は上方すなわち閉弁
方向に付勢される。さらに両排気弁口71，72を個別に開
閉可能な一対の排気弁VE1，VE2は、シリンダヘッド２に
配設された一対のガイド筒15にそれぞれ摺動可能に嵌合
されており、各ガイド筒15から突出した各排気弁VE1，V
E2の上端部にそれぞれ固定されたリテーナ16とシリンダ
ヘッド２との間には各排気弁VE1，VE2を囲繞するコイル
状の弁ばね17がそれぞれ介設され、それらの弁ばね17に
より各排気弁VE1，VE2は上方すなわち閉弁方向に付勢さ
れる。
第３図を併せて参照して、両吸気弁VI1，VI2および両
排気弁VE1，VE2には、スワール制御装置としての機能を
有する動弁装置18が連結される。この動弁装置18は、図
示しないクランクシャフトに1/2の減速比で連動、連結
される単一のカムシャフト19と、カムシャフト19の回転
運動を両吸気弁VI1，VI2の開閉運動に変換するための第
１、第２および第３吸気側ロッカアーム21,22,23と、前
記カムシャフト19の回転運動を両排気弁VE1，VE2の開閉
運動に変換するための第１および第２排気側ロッカアー
ム24,25とを備える。
カムシャフト19は、シリンダヘッド２と、前記クラン
クシャフトの軸線に沿うシリンダ３の両側で該シリンダ
ヘッド２上にそれぞれ結合されるホルダ26…とで、シリ
ンダ３の軸線と直交する水平な軸線を有しながら回転自
在に支承される。
第４図において、カムシャフト19には、機関の低速運
転に対応した形状の第１吸気側カム27と、機関の高速運
転に対応した形状に形成されながら第１吸気側カム27の
一側に隣接配置される第２吸気側カム28と、第２吸気側
カム28の一側に隣接する隆起部29とが一体に設けられる
とともに、第１吸気側カム27および隆起部29の両側に排
気側カム30,30が一体に設けられる。前記隆起部29は、
機関の低負荷運転域で両吸気弁VI1，VI2の一方VI2を実
質的に休止状態とすべく基本的にはカムシャフト19の軸
線を中心とする円形の外面を有するように形成されるも
のであるが、第１および第２吸気側カム27,28の高位部
に対応する位置にはわずかに突出した突部が設けられて
いる。しかもカムシャフト19の軸線に沿う方向での該隆
起部29の幅は比較的狭く設定される。
一方の吸気弁VI1には第１吸気側ロッカアーム21が連
動、連結され、他方の吸気弁VI2には第３吸気側ロッカ
アーム23が連動、連結され、両吸気弁VI1，VI2に対して
自由となり得る第２吸気側ロッカアーム22が第１および
第３吸気側ロッカアーム21,23間に配置される。而して
各吸気側ロッカアーム21〜23は、カムシャフト19の斜め
上方位置で該カムシャフト19と平行な軸線を有しながら
ホルダ26…に固定的に支持された吸気側ロッカシャフト
31で揺動自在に支承される。また第１および第２排気側
ロッカアーム24,25は、両排気弁VE1，VE2に個別に連
動、連結されており、前記カムシャフト19の斜め上方位
置で前記吸気側ロッカシャフト31と平行にしてホルダ26
…に固定的に支持された排気側ロッカシャフト32に揺動
自在に支承される。
第１吸気側ロッカアーム21の一端には第１吸気側カム
27に摺接するローラ33が軸支され、第３吸気側ロッカア
ーム23の一端には隆起部29に摺接する摺接部34が隆起部
29に対応して幅を狭くしながら設けられ、第２吸気側ロ
ッカアーム22には第２吸気側カム28に摺接するカムスリ
ッパ35が設けられる。また両排気側ロッカアーム24,25
の一端には、カムシャフト19に設けられた排気側カム3
0,30に摺接するローラ36がそれぞれ軸支される。
第１および第３吸気側ロッカアーム21,23の他端に
は、両吸気弁VI1，VI2の上端に当接するタペットねじ37
がそれぞれ進退自在に螺合されており、第１および第３
吸気側ロッカアーム21,23の揺動作動に応じて各吸気弁V
I1，VI2が開閉作動することになる。また両排気側ロッ
カアーム24,25の他端には、各排気弁VE1，VE2の上端に
当接するタペットねじ38がそれぞれ進退自在に螺合され
ており、両排気側ロッカアーム24,25の揺動作動に応じ
て各排気弁VE1，VE2が開閉作動することになる。
ところで、各ホルダ26…の上端間には支持板39が架設
されており、この支持板39には、第２吸気側ロッカアー
ム22をカムシャフト19の第２吸気側カム28に摺接させる
方向に弾発付勢するロストモーション機構40が配設され
る。
各吸気側ロッカアーム21〜23には、各吸気側ロッカア
ーム21〜23の連結状態、ならびに各吸気側ロッカアーム
21〜23の連結解除状態を、機関の運転状態に応じて切換
可能な連結切換機構41が設けられる。
この連結切換機構41は、第１吸気側ロッカアーム21お
よび第２吸気側ロッカアーム22を連結可能な連結ピスト
ン42と、第２吸気側ロッカアーム22および第３吸気側ロ
ッカアーム23を連結可能な連結ピン43と、連結ピストン
42および連結ピン43の移動を規制する規制部材44と、連
結ピストン42、連結ピン43および規制部材44を連結解除
側（第４図の左側）に付勢する戻しばね45とを備える。
第１吸気側ロッカアーム21には、第２吸気側ロッカア
ーム22側に開放した有底の第１ガイド穴46が吸気側ロッ
カシャフト31と平行に穿設されており、この第１ガイド
穴46に連結ピストン42が摺動可能に嵌合され、連結ピス
トン42の一端と第１ガイド穴46の閉塞端との間に油圧室
47が画成される。また第１吸気側ロッカアーム21には油
圧室47に連通する連通路48が穿設され、吸気側ロッカシ
ャフト31内には、第１吸気側ロッカアーム21の揺動状態
にかかわらず前記連通路48すなわち油圧室47に常時連通
する油路49が設けられる。而して該油路49は、第１図で
示すように、連結切換用電磁制御弁50を介して油圧源51
に接続される。
第２吸気側ロッカアーム22には、第１ガイド穴46に対
応するガイド孔52が吸気側ロッカシャフト31と平行して
両側面間にわたって穿設されており、前記連結ピストン
42の他端に一端が当接される連結ピン43がガイド孔52に
摺動可能に嵌合される。
第３吸気側ロッカアーム23には、前記ガイド孔52に対
応する有底の第２ガイド穴53が第２吸気側ロッカアーム
22側に開放して吸気側ロッカシャフト31と平行に穿設さ
れており、連結ピン43の他端に当接する有底円筒状の規
制部材44が第２ガイド穴53に摺動可能に嵌合される。こ
の規制部材44は、その開口端を第２ガイド穴53の閉塞端
側に向けて配置されるものであり、その開口端部で半径
方向外方に張出した鍔部44aが第２ガイド穴53の内面に
摺接する。戻しばね45は、第２ガイド穴53の閉塞端およ
び規制部材44の閉塞端間に縮設されており、この戻しば
ね45のばね力により相互に当接した前記連結ピストン4
2、連結ピン43および規制部材44が油圧室47側に付勢さ
れる。しかも第２ガイド穴53の閉塞端には、空気および
油抜き用の連通孔54が穿設される。
かかる連通切換機構41において、機関低負荷時には連
通切換用電磁制御弁50により油圧室47の油圧は解放され
ており、戻しばね45のばね力により、連結ピストン42お
よび連結ピン43の当接面は第１吸気側ロッカアーム21お
よび第２吸気側ロッカアーム22間に対応する位置にあ
り、連結ピン43および規制部材44の当接面は第２吸気側
ロッカアーム22および第３吸気側ロッカアーム23間に対
応する位置にある。したがって各吸気側ロッカアーム21
〜23は相互に相対角変位可能な状態にあり、カムシャフ
ト19の回転作動により第１吸気側ロッカアーム21は第１
吸気側カム27との摺接に応じて揺動し、一方の吸気弁V
I1は第１吸気側カム27の形状に応じたタイミングおよび
リフト量で開閉作動する。また隆起部29に摺接した第３
吸気側ロッカアーム23は実質的に休止状態となり、他方
の吸気弁VI2を実質的に休止させることができる。しか
も吸気弁VI2は完全に休止するのではなく、一方の吸気
弁VI1が開弁するときには開弁方向にわずかに作動する
ので、完全な閉弁状態を保ったときに生じる吸気弁VI2
の弁座への固着および燃料の滞留を防止することができ
る。さらに第２吸気側ロッカアーム22は第２吸気側カム
28との摺接に応じて揺動するが、その揺動動作は第１お
よび第３吸気側ロッカアーム21,23に何らの影響も及ぼ
さない。また排気弁VE1，VE2は排気側カム30,30の形状
に応じたタイミングおよびリフト量で開閉作動する。
機関高負荷時には連結切換用電磁制御弁50を開弁して
油圧室47に高油圧を作用させる。これにより連結ピスト
ン42は連結ピン43を押圧しながら戻しばね45のばね力に
抗して油圧室47の容積を増大する方向に移動しようと
し、第１ガイド穴46、ガイド孔52および第２ガイド穴53
の軸線が一致したとき、すなわち各吸気側ロッカアーム
21〜23が静止状態に入ったときに連結ピストン42がガイ
ド孔52に嵌合し、それに応じて連結ピン43が第２ガイド
穴53に嵌合することにより、各吸気側ロッカアーム21〜
23が連結状態となり、第２吸気側カム28に摺接している
第２吸気側ロッカアーム22とともに第１および第３吸気
側ロッカアーム21,23が揺動し、両吸気弁VI1，VI2は第
２吸気側カム28の形状に応じたタイミングおよびリフト
量で開閉作動せしめられる。また両排気側ロッカアーム
24,25は、低負荷時と同様に排気側カム30,30の形状に応
じたタイミングおよびリフト量で両排気弁VE1，VE2を開
閉作動せしめる。
再び第１図において、吸気開口端８には、吸気マニホ
ールド56と、スロットル弁57を有するスロットルボディ
58とを介してエアクリーナ59が接続されるものであり、
エアクリーナ59から吸気開口端８に至るまでの間で吸気
マニホールド56およびスロットルボディ58には吸気通路
60が形成される。而して吸気通路60には、バイパス通路
61と、ファーストアイドル通路62とがスロットル弁57を
迂回して並列に接続されており、バイパス通路61にはバ
イパス用電磁制御弁63が介設され、ファーストアイドル
通路62には機関本体の冷却水温に応じて作動するワック
ス弁64が介設される。
第５図を併せて参照して、吸気マニホールド56におけ
るシリンダヘッド２側の端部には、吸気開口端８から両
吸気弁口61，62に向けて燃料噴射弁65が取付けられる。
すなわち吸気マニホールド56のシリンダヘッド２側端部
には、斜め上方から吸気開口端８に向けた軸線を有する
取付孔67を有する取付部68が設けられており、燃料噴射
弁65はその先端部を取付孔67に突入させて該取付部68に
取付けられる。
而して取付孔67は、その内方側から順に小径孔部67
a、中径孔部67bおよび大径孔部67cが同軸に連設されて
成るものである。一方、燃料噴射弁65のハウジング69
は、図示しない電磁駆動部を内蔵した駆動部ハウジング
70に基本的に円筒状の弁ハウジング71の後端部が固着さ
れて成るものであり、取付孔67における中径孔部67bお
よび大径孔部67c間の段部と駆動部ハウジング70との間
にシール部材72を介在させながら弁ハウジング71を取付
孔67内に突入させるようにして、ハウジング69が取付部
68に取付けられる。
また取付孔67における小径孔部67aには、該小径孔部6
7aおよび中径孔部67b間の段部に係合する係合鍔73aを後
端に有して基本的に円盤状に形成された受け部材73がシ
ール部材74を介して嵌合されており、この受け部材73の
中央部には、前方側の透孔75と、該透孔75よりも大径の
嵌合孔76とが同軸に連なるようにして穿設されており、
燃料噴射弁65における弁ハウジング71の先端部は、前記
透孔75および嵌合孔76間の段部で受けられるようにして
嵌合孔76に嵌合される。
前記弁ハウジング71の先端部中央には、燃料噴口77
と、該燃料噴口77に連なるテーパ状の弁座78とが同軸に
穿設されており、弁座78に着座可能な弁体79が軸方向移
動可能にして弁ハウジング71内に収納される。而して該
弁体79は、駆動部ハウジング70に内蔵されている電磁駆
動部により、弁座78に着座して燃料噴口77を閉鎖する位
置と弁座78から離反して燃料噴口77を開放する位置との
間で軸方向に駆動されるものであり、弁座78から離反し
たときに燃料供給源91（第１図参照）からの燃料が燃料
噴口77から前方すなわち吸気開口端８側に向けて噴出さ
れる。
前記燃料噴射弁65を取付部68に取付けた状態で、該取
付部68の内面とハウジング69との間には環状の空気室80
が形成され、該空気室80に通じる通路81が取付部68に穿
設される。一方、受け部材73には前記空気室80に通じる
一対のエアアシスト噴口86,86が燃料噴射弁65の燃料噴
口77を両側から挟むようにして穿設される。
再び第１図において、前記通路81は、各気筒に共通な
空気ヘッダ82に接続されており、この空気ヘッダ82は、
電磁式空気量制御弁83およびアイドル調整ねじ84を介し
て、スロットル弁57よりも上流側の吸気通路60に接続さ
れる。
而して一対のエアアシスト噴口86,86、空気室80、空
気ヘッダ82、電磁式空気量制御弁83およびアイドル調整
ねじ84はアシストエア供給手段85を構成し、このアシス
トエア供給手段85からのアシストエア供給量は電磁式空
気量制御弁83の作動により変化することになる。
シリンダヘッド２における排気開口端10には、図示し
ない触媒コンバータおよび消音器に連なる排気通路92を
形成する排気マニホールド93が接続される。而して排気
通路92の途中と、吸気通路60におけるスロットル弁57よ
りも下流側とを結んで排ガス還流管路94が設けられてお
り、この排ガス還流管路94の途中には電磁式排ガス制御
弁95が介設され、該排ガス制御弁95と、吸気通路60にお
けるスロットル弁57よりも下流側および大気との間に電
磁式パイロット弁96が介設される。而して前記排ガス還
流管路94、排ガス制御弁95、ならびに電磁式パイロット
弁96により排ガス再循環装置97が構成される。
電磁弁排ガス制御弁95は、排ガス還流管路94の流通面
積を調整するための弁体98が、背面を圧力室99に臨ませ
たダイヤフラム100の中央部に連結されるとともにダイ
ヤフラム100が弁体98を閉弁方向に駆動する側に撓むよ
うにばね付勢されて成るものであり、圧力室99の圧力に
応じて排ガス還流管路94の流通面積すなわち排気通路92
から吸気通路60への排ガス還流量が変化することにな
る。
また電磁式パイロット弁96は、スロットル弁57よりも
下流側の吸気通路60の圧力を前記圧力室99に導く状態
と、前記圧力室99を大気に開放する状態とを切換えるも
のである。したがって、排ガス再循環量は電磁式パイロ
ット弁96の作動により変化することになる。
前記連結切換用電磁制御弁50、バイパス用電磁制御弁
63、燃料噴射弁65、アシストエア供給手段85における電
磁式空気量制御弁83、ならびに排ガス再循環装置97にお
ける電磁式パイロット弁96の作動は、コンピュータから
成る制御手段87により制御されるものであり、該制御手
段87には、吸気圧力センサSPで検出される吸気圧力PB、
機関冷却水温センサSTで検出される冷却水温TW、回転数
センサSNで検出される機関回転数NE、排気通路92の排ガ
ス組成から空燃比を検出する空燃比センサSA、スロット
ル弁57の開度θTHを検出するスロットルセンサSV、なら
びに電磁式排ガス制御弁95の開度すなわち弁体98のリフ
ト量を検出するリフトセンサSLの検出値がそれぞれ入力
される。
而して、制御手段87は、機関低負荷時には両吸気弁V
I1，VI2の一方VI2を実質的に休止することにより両吸気
ポート91，92の一方92からの吸気を実質的に停止して燃
焼室５内にスワールを生じさせるべく動弁装置18におけ
る連結切換機構41の作動を制御し、機関高負荷時には両
吸気弁VI1，VI2をともに作動させた非スワール運転状態
とすべく動弁装置18における連結切換機構41の作動を制
御するとともに、機関の運転状態に応じてアシストエア
供給手段85からのアシストエア供給および排ガス再循環
装置97による排ガス再循環量を制御すべく電磁式空気量
制御弁83および電磁式パイロットル弁96の作動を制御す
るものである。
第６図を参照しながら電磁式空気量制御弁83の作動を
制御するための処理手順について説明すると、第１ステ
ップS1では、第７図で示すように予め設定されているNE
〜PBテーブルによる検索が実行され、この検索により吸
気圧力PBが予め設定した第１設定吸気圧力PBS1以上（PB
≧PBS1）であると、次の第２ステップS2で判定されたと
きには、第３ステップS3において電磁式空気量制御弁83
を開弁してアシストエア供給手段85からアシストエアを
供給し、第２ステップS2で吸気圧力PBが第１設定吸気圧
力PBS1未満（PB＜PBS1）であると判定されたときには第
４ステップS4で電磁式空気量制御弁83を閉弁してアシス
トエア供給手段85からのアシストエア供給を停止する。
すなわち制御手段87は、吸気圧力PBが第１設定吸気圧
力PBS1未満であるような低負荷運転域ではアシストエア
供給手段85からのアシストエア供給を停止すべく電磁式
空気量制御弁83の作動を制御することになる。
また制御手段87には、動弁装置18における連結切換機
構41の作動制御すなわち連結切換用電磁制御弁50の作動
を制御するための処理手順が第８図で示すように予め設
定されており、この第８図において、第１ステップM1で
は機関回転数NEが予め設定している高設定回転数NVTH以
上（NE≧NVTH）であるかどうかが判定され、NE≧NVTHで
あるときには第２ステップM2に進んで連結切換用電磁制
御弁50を開弁し、連結切換機構41を連結作動せしめ、両
吸気弁VI1，VI2を第２吸気側カム28により開閉駆動する
状態とする。
また第１ステップM1でNE＜NVTHであると判定されたと
きには、第３ステップM3において、機関回転数NEが予め
設定している高設定回転数NVTL以下（NE≦NVTL）である
かどうかが判定され、NE≦NVTLであるときには、第４ス
テップM4において連結切換用電磁制御弁50を閉弁し、連
結切換機構41を連結解除作動せしめ、一方の吸気弁VI1
を第１吸気側カム27で開閉駆動し、他方の吸気弁VI2を
実質的な休止状態とする。
第３ステップM3でNE＞NVTLと判定されたときには第５
ステップM5に進み、この第５ステップM5では、第７図で
示すように予め設定されているNE〜PBテーブルによる検
索が実行される。而して該テーブルには、機関回転数NE
が低設定回転数NVTL以上で高設定回転数NVTH未満の範囲
において、第１設定吸気圧力PBS1よりも高い第２設定吸
気圧力PBS2が設定されており、この検索により吸気圧力
PBが第２設定吸気圧力PBS2以上（PB≧PBS2）であると、
次の第６ステップM6で判定されたときには、第７ステッ
プM7に進み、PB＜PBS2と判定されたときには第８ステッ
プM8に進む。しかも上記第２設定吸気圧力PBS2は、ヒス
テリシスを有して設定されるものであり、連結切換機構
41を連結解除状態から連結状態へと変化させる際には第
７図の実線で示す値が、また連結切換機構41を連結状態
から連結解除状態へと変化させる際には第７図の破線で
示す値が用いられる。
第７ステップM7ではタイマTVOFFがセットされて設定
時間たとえば３秒間のカウントダウンが開始され、その
後に第２ステップM2に進み、また第８ステップM8におい
ては、第７ステップM7でセットされたタイマTVOFFが
「０」となったかどうか、すなわち機関回転数NEが低設
定回転数NVTL以上で高設定回転数NVTH未満の範囲でPB≧
PBS2となってから３秒間が経過したかどうかが判定され
る。而して、設定時間が経過していると判断されたとき
のみ第４ステップM4に進む。
このような第８図の処理手順を纒めると、機関回転数
NEに応じた第２設定吸気圧力PBS2以上の吸気圧力PBの運
転域では連結切換機構41が連結状態となって両吸気弁V
I1，VI2が第２吸気側カム28により開閉駆動されて非ス
ワール運転状態となり、またそれ以外の運転域では連結
切換機構41が連結解除状態となって一方の吸気弁VI1が
第１吸気側カム27により開閉駆動されながら他方の吸気
弁VI2が実質的に休止状態となることによりスワール運
転状態となる。しかも機関回転数NEが低設定回転数NVTL
以上で高設定回転数NVTH未満の範囲において連結切換機
構41が連結状態から連結解除状態へと変化する際には、
設定時間たとえば３秒が経過するまで連結切換機構41の
連結解除状態への作動が禁止されており、これは、吸気
圧力PBが変動し易いものであるため（特に加速時等
に）、吸気圧力PBで連結切換機構41の切換作動を判断し
ているときには制御のハンチングが生じ易いことに対処
するものである。
制御手段87には、空燃比すなわち燃料噴射弁65からの
燃料噴射量を制御するための処理手順が第９図で示すよ
うに予め設定されており、この第９図において、第１ス
テップN1では機関の回転数制御、車両速度制御およびト
ラクション制御等により燃料カットが実行されていない
かどうかが判断され、燃料カットが実行されているとき
には第２ステップN2で、一定の空燃比対応値KCが設定さ
れた後、第11ステップN11に進む。
ここで上述の空燃比対応値KCならびに後述の空燃比対
応値KM，Ka，KB，KLは、空燃比（燃料に対する空気の重
量比A/F）が理論値であるとき「1.0」とし、空燃比が最
大値すなわち最も希薄な燃焼状態となるときを「０」と
定めるものである。
上記第１ステップN1で燃料カットが実行されていない
と判断されたときには第３ステップN3に進み、この第３
ステップN3では、燃料カット終了後に予め定めてある時
間T1が経過しているかどうかが判断され、時間T1が経過
していないときには第２ステップN2に進む。すなわち燃
料カット実行中、ならびに燃料カット終了後に時間T1が
経過するまでは、空燃比センサSAの検出値に基づく空燃
比制御を行なうのは無意味であるので、第２ステップN2
において一定の空燃比対応値KCが設定されることにな
る。
第３ステップN3で時間T1が経過したと判断されたとき
には、前回設定された空燃比対応値KM(n-1)と前回の実
空燃比対応値Ka(n-1)との差が所定値ΔK0以上となるか
どうかが判断される。ここで、実空燃比対応値Kaは、空
燃比センサSAにより検出される空燃比に基づいて定めら
れるものであり、前記差が大きいと判断されたときには
第２ステップN2に進んで一定の空燃比対応値KCが設定さ
れ、前記差が小さいと判断されたときには第５ステップ
N5に進む。
第５ステップN5では、機関が非スワール運転状態すな
わち連結切換機構41が連結状態にあるかどうかが判断さ
れ、非スワール運転状態にあると判断されたときは第６
ステップN6において予め設定されたマップにより空燃比
対応値KBが検索される。またスワール運転状態すなわち
連結切換機構41が連結解除状態にあると判断されたとき
には第７ステップN7において予め設定されたマップによ
り空燃比対応値KBが検索される。ところで、非スワール
運転時の空燃比を定める上記マップは、理論空燃比にほ
ぼ対応して設定される。またスワール運転時の空燃比を
定めると上記マップは希薄燃焼に対応して空燃比（A/
F）を大きく定めるものであるが、スワール運転および
非スワール運転の切換時に空燃比の急激な変化が生じる
ことを回避するために低負荷から高負荷への過渡期に対
応する部分では空燃比が漸次小さく、すなわち空燃比対
応値KBが漸次大きくなるように設定されている。
第８ステップN8では、機関の冷却水温TWが予め設定さ
れている設定水温TWOよりも高いかどうかが判断され、
高いときには第９ステップN9を迂回して第10ステップN1
0に進む。また冷却水温TWが設定水温TWO以下の低温状態
にあると判断されたときには、第９ステップN9におい
て、低温時用として予め設定されたマップから空燃比対
応値KLが検索される。
第10ステップN10では、低温状態を除いて設定された
空燃比対応値KBに、スロットル弁全開時の補正係数、車
速に応じた補正係数等を乗算することにより目標空燃比
対応値KMが算出され、さらに次の第11ステップN11で目
標空燃比対応値KMが一定範囲内にあるかどうかを判断す
るとともにその範囲を超えているときには予め定めた最
大値あるいは最小値を目標空燃比対応値KMとして出力
し、第12ステップN12において、目標空燃比対応値KBに
フィードバック係数等による補正を施して燃料噴射量が
算出され、燃料噴射弁65からの燃料噴射量が定まる。
この第９図で示す制御手順により、機関低負荷時には
希薄燃焼によるスワール運転が実行されるとともに、機
関高負荷時には理論空燃比に基づく燃焼による非スワー
ル運転が実行されることになる。
さらに制御手段87には、排ガス再循環量すなわち電磁
式パイロット弁96の作動による排ガス制御弁95の開度を
制御するための処理手順が第10図で示すように設定され
ており、この第10図において、第１ないし第４ステップ
P1〜P4では、機関回転数NEが設定値よりも高いかどう
か、スロットル開度θTHが設定値よりも小さいかどう
か、冷却水温TWが設定値よりも低いかどうか、機関負荷
が設定負荷よりも高いかどうかが判断され、機関回転数
NEが高回転でなく、スロットル開度θTHが小さくなく、
冷却水温TWが低温でなく、しかも機関負荷が高負荷では
ないときに第５ステップP5に進む。
また第１ステップP1で高回転であると判断されたとき
には、第13ステップP13で排ガス制御弁95の開度制御値L
Mが「０」、すなわち排ガス再循環量が「０」とされ、
また第２ステップP2でスロットル開度θTHが小さいと判
断されたとき、第３ステップP3で低水温であると判断さ
れたとき、ならびに第４ステップP4で高負荷であると判
断されたときには、それぞれ第14ステップP14で排ガス
再循環量が「０」とされた後、第15ステップP15におい
て、排ガス制御弁95における零点補正が実行される。
第５ステップP5では、機関回転数NEおよび吸気圧PBに
基づいて予め設定されたマップから排ガス還流率LMAPが
検索される。而して前記マップでは機関負荷が大となる
につれて排ガス還流率LMAPが大となるように設定されて
いる。第６ステップP6では大気圧補正係数KPAFが算出さ
れ、第７ステップP7では目標空燃比対応値KMに応じて第
11図で示すように設定されているマップから補正係数K
LIFTが算出される。
ここで補正係数kLIFTは、第11図に示されるように、
目標空燃比対応値KMが「1.0」すなわち理論空燃比のと
きに「1.0」となり、目標空燃比対応値KMが「1.0」から
小さくなるにつれて、すなわちより希薄燃焼状態となる
につれて「1.0」から「０」に近づくようになるととも
に、目標空燃比対応値KMが「1.0」以上では「1.0」一定
となるものである。
第８ステップP8では、前記補正係数kPAF，kLIFTを前
記排ガス還流率LMAPに乗算することにより、排ガス制御
弁97の開度制御値LMが得られる。
第９ないし第11図ステップP9〜P11では、開度制御値L
Mが「０」を超えて予め定めた最大値LMC未満であるかど
うかが判断され、その条件を満たした開度制御値LMに基
づいて第12ステップP12で排ガス再循環量の制御が行な
われる。また開度制御値LMが最大値LMC以上であるとき
にはその最大値LMCを開度制御値として排ガス循環量の
制御が実行される。
この第10図で示す制御手順により、希薄燃焼によるス
ワール運転状態が実行される機関低負荷時で排ガス再循
環量を少量とし、理論空燃比に基づく燃焼による非スワ
ール運転が実行される機関高負荷には排ガス再循環量を
大量とするように排ガス再循環装置97が制御されること
になる。
次にこの実施例の作用について説明すると、燃料噴射
弁65の燃料噴口77から噴射される燃料噴流に向けて、上
下のエアアシスト噴口86,86から空気流が噴出され、燃
料噴流中の燃料粒子が空気流との衝突により微粒化さ
れ、それにより燃焼室５内での燃焼性が向上するが、両
吸気弁VI1，VI2の一方VI2を実質的に休止状態とし、吸
気弁口61からのみ混合気を供給して燃焼室５内にスワー
ルを生じさせる領域（第７図の右上がりの斜線で示す領
域）のうち、より低負荷側の一部の領域（第７図におい
て右上がりおよび左上がりの斜線が交差する領域）で
は、燃料噴射弁65からの燃料噴流に対するエアアシスト
を禁止することにより、上記スワールの燃焼室５内での
形成をアシストエアが阻害することを回避し、それによ
り燃焼性が悪化することを防止することができる。
しかも両吸気ポート91，92の一方92からの吸気を実質
的に停止するにあたって、両吸気弁VI1，VI2の一方VI2
を実質的に閉弁休止状態とするので、両吸気ポート91，
92の一方92にシャッタバルブ等を配設したものに比べる
と、微粒化した燃料が前記シャッターバルブに付着する
ようなことがなく、エアアシストの効果をより有効に利
用できる。
このように機関低負荷時にスワール運転が実行される
ときには、低負荷から高負荷への切換時にのみ少量の排
ガス再循環が実行されるのみであり、希薄燃焼に伴って
スロットル弁57の絞り量を比較的小さくすることができ
るのでポンピングロスを小さくして燃費の低減を図るこ
とができ、さらに燃焼温度の低下によりNOXの低減を図
ることができる。
また理論空燃比に基づく燃焼が実行される非スワール
運転状態での機関高負荷時には、大量の排ガス再循環お
よびエアアシストが実行されるので、大量の排ガス再循
環により燃費の改善およびNOXの低減を図ることがで
き、しかも排ガス再循環に伴う燃焼性の不安定化をアシ
ストエア供給により回避することができる。
本発明の他の実施例として、第12図で示す手順に従っ
て排ガス再循環を実行するようにしてもよい。
第12図で示す制御手順は、P1′〜P15′の各ステップ
を実行するものであり、第10図で示した制御手順と異な
るのは、第５ステップP5′において、目標空燃比対応値
KMが「1.0」以上（KM≧1.0）であるかどうか判断し、
「1.0」未満であるとき、すなわち希薄燃焼状態である
ときには開度制御値LMを第14ステップP14′で「０」と
することである。これにより第10図の制御ステップにお
ける第７ステップP7は不要となる。
この実施例によると、希薄燃焼によるスワール運転を
実行する低負荷域では排ガス再循環の実行が禁止され、
理論空燃比に基づく燃焼による非スワール運転を実行す
る高負荷運転域でのみ大量の排ガス再循環が実行される
ことになり、上述の実施例と同様の効果を奏することが
できる。
C.発明の効果 以上のように請求項記載の発明によれば、機関低負
荷時の希薄燃焼によるスワール運転と、機関高負荷時の
理論空燃比に基づく燃焼による非スワール運転とが切換
えられ、非スワール運転状態ではアシストエア供給およ
び大量の排ガス再循環が実行され、スワール運転状態で
は排ガス再循環量が少量されるので、機関の全運転領域
にわたって燃費の低減およびNOXの低減を図ることがで
きる。
また請求項記載の発明によれば、機関低負荷時の希
薄燃焼によるスワール運転と、機関高負荷時の理論空燃
比に基づく燃焼による非スワール運転とが切換えられ、
非スワール運転状態ではアシストエア供給および排ガス
再循環が実行され、スワール運転状態では排ガス再循環
が禁止されるので、機関の全運転領域にわたって燃費の
低減およびNOXの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図ないし第11図は本発明の一実施例を示すものであ
り、第１図は全体構成図、第２図は動弁装置を示す拡大
断面図、第３図は第２図のIII−III線視図、第４図は第
３図のIV−IV線拡大断面図、第５図は第１図のＶ部拡大
図、第６図はアシストエア供給を禁止するための処理手
順を示すフローチャート、第７図はアシストエア供給停
止領域およびスワール生成領域を示す図、第８図はスワ
ール生成のための処理手順を示すフローチャート、第９
図は燃料噴射量を制御するための処理手順を示すフロー
チャート、第10図は排ガス再循環量を制御するための処
理手順を示すためのフローチャート、第11図は理論空燃
比対応値による補正係数を示すグラフ、第12図は本発明
の他の実施例の第10図に対応したフローチャートであ
る。 ５…燃焼室、18…スワール制御装置としての動弁装置、
60…吸気通路、65…燃料噴射弁、85…アシストエア供給
手段、87…制御手段、92…排気通路、97…排ガス再循環
装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 43/00 Ｎ Ｆ０２Ｍ 23/12 Ａ 25/07 ５５０ Ｇ (72)発明者 岸田 真 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 池辺 秀仁 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 高橋 均 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−6631（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−115925（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−112027（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】燃料微粒化のためのアシストエア供給手段
    （85）を有して吸気通路（60）の途中に配設される燃料
    噴射弁（65）と、排気通路（92）から前記吸気通路（6
    0）に向けて排ガスを還流するための排ガス再循環装置
    （97）と、機関の運転状態に応じて燃焼室（５）内にス
    ワールを生じさせるためのスワール制御装置（18）とを
    備える内燃機関において、機関低負荷時の希薄燃焼によ
    るスワール運転と、機関高負荷時の理論空燃比に基づく
    燃焼による非スワール運転とを切換可能にして燃料噴射
    弁（65）およびスワール制御装置（97）を制御するとと
    もに、非スワール運転状態ではアシストエア供給および
    大量の排ガス再循環を行ない、スワール運転状態では排
    ガス再循環量を少量とするようにアシストエア供給手段
    （85）および排ガス再循環装置（97）を制御する制御手
    段（87）を含むことを特徴とする内燃機関。
  2. 【請求項２】前記制御手段（87）は、希薄燃焼状態から
    濃厚燃焼状態へと空燃比が変化するにつれて排ガス再循
    環量を増量するように排ガス再循環装置（97）を制御す
    べく構成されることを特徴とする請求項項記載の内燃
    機関。
  3. 【請求項３】燃料微粒化のためのアシストエア供給手段
    （85）を有して吸気通路（60）の途中に配設される燃焼
    噴射弁（65）と、排気通路（92）から前記吸気通路（6
    0）に向けて排ガスを還流するための排ガス再循環装置
    （97）と、機関の運転状態に応じて燃焼室（５）内にス
    ワールを生じさせるためのスワール制御装置（18）とを
    備える内燃機関において、機関低負荷時の希薄燃焼によ
    るスワール運転と、機関高負荷時の理論空燃比に基づく
    燃焼による非スワール運転とを切換可能にして燃料噴射
    弁（65）およびスワール制御装置（97）を制御するとと
    もに、非スワール運転状態ではアシストエア供給および
    排ガス再循環を行ない、スワール運転状態では排ガス再
    循環を禁止するようにアシストエア供給手段（85）およ
    び排ガス再循環装置（97）を制御する制御手段（87）を
    含むことを特徴とする内燃機関。
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