JPH09324672A - リーンバーンエンジンの燃料噴射時期制御装置 - Google Patents

リーンバーンエンジンの燃料噴射時期制御装置

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JPH09324672A
JPH09324672A JP8162486A JP16248696A JPH09324672A JP H09324672 A JPH09324672 A JP H09324672A JP 8162486 A JP8162486 A JP 8162486A JP 16248696 A JP16248696 A JP 16248696A JP H09324672 A JPH09324672 A JP H09324672A
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JP
Japan
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injection timing
variable intake
intake valve
fuel injection
switching
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JP8162486A
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English (en)
Inventor
Shoichi Nameki
正一 行木
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Subaru Corp
Original Assignee
Fuji Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/48—Tumble motion in gas movement in cylinder
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リーンバーン運転用とストイキオ運転用の燃
料噴射時期テーブルの切り換えに伴うエンジンのトルク
変動ショックや失火の発生を防止する。 【解決手段】 吸気通路の一部を閉じて燃焼室内に渦流
を発生させる可変吸気バルブと、エンジンに燃料を噴射
するインジェクタと、エンジン運転状態に応じて可変吸
気バルブを閉じて渦流を発生させるとともに、可変吸気
バルブの閉状態時にエンジン運転状態に応じてリーンバ
ーン運転モードとストイキオ運転モードを切り換えてイ
ンジェクタからの燃料噴射量を制御し、更に、可変吸気
バルブの開閉切り換えに同期して燃料噴射時期を切り換
える制御ユニットとを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可変吸気機構を有
するリーンバーンエンジンの燃料噴射時期制御装置に関
し、特に、可変吸気機構の切り換え時に燃料噴射時期を
切り換え、リーンバーン運転とストイキオ運転モード切
り換え時には燃料噴射時期の切り換えを行わないように
してエンジンのトルク変動ショックの低減と燃焼改善の
両立を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、可変吸気バルブにより吸気通路の
一部を閉じて燃焼室内に混合気のスワール流やタンブル
流などの渦流を発生させて燃焼効率の向上を図った、所
謂可変吸気エンジンが種々開発されている。この種のエ
ンジンにおいては、エンジン高回転或いは高負荷の急加
速時には渦流の発生を中止して出力重視の運転を可能と
するために可変吸気バルブを閉から開に切り換えてい
る。
【０００３】また、このような可変吸気機構によりエン
ジンの燃焼効率が向上され希薄（リーン）混合気の燃焼
が可能となるため、可変吸気制御は燃費向上のための所
謂希薄燃焼（リーンバーン）制御と組み合わせて採用さ
れている。この場合、加速時等の出力重視の運転と定常
走行時等の燃費重視の運転の両立を図るために、エンジ
ン低負荷領域のみでリーンバーン運転を行い、その他の
領域では通常のストイキオ運転を行うよう切り換えられ
ているが（特公平５−５７４１１）、通常、このリーン
バーン運転領域は可変吸気制御領域の一部分の定常走行
領域において実行されている。
【０００４】一方、このようなリーンバーンエンジンに
おいては、リーンバーン運転時の燃料噴射時期をストイ
キオ運転時より遅らせ、吸気行程中に燃料を噴射するこ
とで層状燃焼を行い、燃焼限界の向上を図る必要があ
る。このため、燃料噴射時期のテーブルがストイキオ運
転用とリーンバーン運転用の２通り準備され、この２通
りのテーブルはリーンバーン運転とストイキオ運転との
切り換えに同期して切り換えらて用いられていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の可変吸気式リーンバーンエンジンにおいて、リーンバ
ーン運転とストイキオ運転の切り換え直後のような燃焼
が不安定になる時期に燃料噴射時期を切り換えると、エ
ンジンにトルク変動ショックや失火が発生して車両の走
行性が悪化してしまうという問題が生ずる。
【０００６】本発明は、上記事情に鑑み、可変吸気エン
ジンの燃料噴射時期制御装置において、燃料噴射時期テ
ーブルの切り換えを可変吸気バルブの開閉切り換え時に
同期して行い、リーンバーン運転とストイキオ運転モー
ド切り換え時には行わないようにすることでエンジンの
トルク変動ショックや失火の発生を防止することを目的
としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し本発
明の目的を達成するために、本発明におけるリーンバー
ンエンジンの燃料噴射時期制御装置は、吸気通路の一部
を閉じて燃焼室内に渦流を発生させる可変吸気バルブ
と、エンジンに燃料を噴射するインジェクタと、エンジ
ン運転状態に応じて可変吸気バルブを閉じて渦流を発生
させるとともに、可変吸気バルブの閉状態時にエンジン
運転状態に応じてリーンバーン運転モードとストイキオ
運転モードを切り換えてインジェクタからの燃料噴射量
を制御し、更に、可変吸気バルブの開閉切り換えに同期
して燃料噴射時期を切り換える制御ユニットとから構成
される。
【０００８】このような構成により、リーンバーン運転
とストイキオ運転の切り換え時においては燃料噴射時期
は変化せず一定であるため、噴射時期切り換えに伴うエ
ンジントルクの変動ショックや失火の発生が防止され
る。また、リーンバーン運転に入る前の可変吸気バルブ
が閉じた時に燃料噴射時期がリーンバーンに最適な時期
に設定されているため、リーンバーンの効果を最大限に
発揮できる。
【０００９】また、さらに好ましくは、可変吸気バルブ
の開閉切り換えに同期して燃料噴射時期の切り換える
時、切り換え前の噴射時期から切り換え後の噴射時期ま
で徐々に変化させるようにしたため、可変吸気バルブ切
り換え時のトルク変動ショックを低減できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
のシステム概略図、図２のフローチャートを参照して説
明する。
【００１１】まず、図１において、符号１は可変吸気エ
ンジンを示している。エンジン１のシリンダヘッド２に
は、各気筒の燃焼室に連通する吸気ポート２ａと排気ポ
ート２ｂが形成されている。各吸気ポート２ａに連通す
る吸気マニホルド３がエアチャンバ４に集合されてい
る。更に、このエアチャンバ４がスロットルボディ５を
介して吸気管６に連通され、エアクリーナ７を介して外
気を吸入している。又、スロットルボディ５にはスロッ
トルバルブ８が介装されている。一方、排気ポート２ｂ
に連通する排気マニホルド９はその下流側で集合し、こ
の集合部に排気管１０が連通している。又、排気管１９
には、図示しない触媒コンバータが介装されている共
に、その下流側にマフラが連設されている。
【００１２】一方、吸気マニホルド３の各気筒の吸気ポ
ート２ａ直上流にはインジェクタ１０が臨まされてお
り、電子コントロールユニット（ＥＣＵ）６０からの駆
動信号に応じて、所定タイミングで所定時間燃料を噴射
する。インジェクタ１０へは燃料タンク１１内の燃料が
燃料ポンプ１２によりフィルタ１３を介して供給されて
おり、その燃圧がプレッシャーレギュレータ１４により
設定圧に調整されている。また、燃料ポンプ１２の駆動
はポンプリレー１５を介してＥＣＵ６０により制御され
ている。
【００１３】それぞれの吸気マニホルド３は仕切壁によ
り２つの通路に分割されており（図示せず）、エンジン
高回転或いは高負荷の急加速時を除き、一方側の通路が
可変吸気バルブとしての可変吸気バルブ２０により閉じ
られて燃焼室内にタンブル流を発生させることにより燃
焼効率の向上を図るとともに、後述する希薄燃焼（リー
ンバーン）を可能としている。この可変吸気バルブ２０
はダイヤフラム式のアクチュエータ２１により開閉駆動
される。アクチュエータ２１の圧力室は可変吸気ソレノ
イドバルブ２２及びチェックバルブ２３を介してエンジ
ン１のエアチャンバ４に連通されている。可変吸気ソレ
ノイドバルブ２２はＥＣＵ６０からの信号によりエアチ
ャンバ４の負圧と大気圧を選択的にアクチュエータ２１
の圧力室に導入するものであり、負圧を導入するとアク
チュエータ２１により可変吸気バルブ２０が閉じられ、
逆に、大気圧を導入すると可変吸気バルブ２０が開かれ
る。
【００１４】一方、キャニスタパージシステムとして、
燃料タンク１１の上部空間がエバポ通路３０により２ウ
ェイバルブ３１を介してキャニスタ３２の吸入口３２ａ
に連通されている。また、キャニスタ３２の放出口３２
ｂがパージ通路３３によりエンジン１のエアチャンバ４
に連通されており、このパージ通路３３の途中にＥＣＵ
６０によって可変制御されるパージソレノイドバルブ３
４が介装されている。したがって、燃料タンク１１内の
液体燃料が蒸発し、燃料タンク上部空間の圧力が増加す
ると、２ウェイバルブ３１が開放されて燃料タンク上部
空間に溜まっている蒸発燃料がキャニスタ３２内部に導
かれ、キャニスタ３２内部の活性炭に吸着される。ま
た、キャニスタパージ時には、ＥＣＵ６０からの信号に
よりパージソレノイドバルブ３４が開放され、キャニス
タ３２に吸着されていた蒸発燃料が、キャニスタ３２の
大気開放口３２ｃから導入された空気とともに、エンジ
ン１の吸入負圧によりエアチャンバ４内にパージされ、
燃焼室内で燃焼される。
【００１５】次に、排気ガス再循環（ＥＧＲ）システム
として、排気マニホルド９とエアチャンバ４を連通する
ＥＧＲ通路４０にダイアフラム式のＥＧＲバルブ４１が
介装されている。ＥＧＲバルブ４１の圧力室は２連式デ
ューティソレノイドバルブ４２に連通されている。この
２連式デューティソレノイドバルブ４２は、エンジン１
のエアチャンバ４に連通する負圧側ソレノイドバルブ４
２ａと大気開放の大気圧側ソレノイドバルブ４２ｂから
構成され、ＥＣＵ６０からのデューティ信号に応じてＥ
ＧＲバルブ４１の圧力室に導入する負圧の大きさを可変
に設定することにより、ＥＧＲバルブ４１のリフト量を
制御する。なお、負圧側ソレノイドバルブ４２ａはデュ
ーティ比０％で全閉となり、大気圧側ソレノイドバルブ
４２ｂはデューティ比１００％で全閉になるように構成
されている。従って、ＥＧＲバルブ４１を全閉に保持し
てＥＧＲを非作動とするには、負圧側ソレノイドバルブ
４２ａと大気圧側ソレノイドバルブ４２ｂのデューティ
比をそれぞれ０％に設定し、ＥＧＲバルブ４１の圧力室
に大気圧を作用させる。
【００１６】エンジン１にはその運転状態を検出するた
めに様々なセンサ及びスイッチが備えつけられており、
それらの検出信号はＥＣＵ６０に電送されている。ま
ず、エンジン１の吸気系において、エアクリーナ７の直
下流に吸入空気量を検出するエアフローメータ５０が設
けられているとともに、スロットルバルブ８にスロット
ル開度に応じた電圧信号を出力するスロットル開度セン
サ５１が連設されている。また、エンジン１の図示しな
い冷却水通路には、水温センサ５２が臨まされていると
ともに、エンジン１のクランクシャフトには、複数の突
起部を有するシグナルロータ１ａが連設されており、こ
のシグナルロータ１ａに、クランク角度検出用のクラン
ク角センサ５３が対設されている。一方、上述のＥＧＲ
バルブ４１にはポジションセンサ５４が設けられてお
り、実際のバルブリフト量に相当する電圧信号をＥＣＵ
６０へ供給する。
【００１７】なお、その他のセンサ及びスイッチとし
て、アクセルペダルに連設されてアクセル解放時にＯＮ
するアイドルスイッチ５５、動力伝達系に配置されて車
速を検出する車速センサ５６等が設けられており、それ
ぞれの信号はＥＣＵ６０へ入力されている。
【００１８】以下、ＥＣＵ６０において実行される制御
について具体的に説明する。ＥＣＵ６０は、主として、
図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡ
Ｍ及び入出力インターフェース等から構成されている。
ＥＣＵ６０は、制御プログラムに従って、上述の各種セ
ンサ及びスイッチの検出信号の処理及び各種演算を行
い、インジェクタ１０、可変吸気ソレノイドバルブ２
２、パージソレノイドバルブ３４、２連式デューティソ
レノイドバルブ４２に対して演算結果に応じた制御信号
を出力し、燃料噴射制御（リーンバーン制御）、可変吸
気制御、キャニスタパージ制御、ＥＧＲ制御をそれぞれ
実行する。
【００１９】可変吸気制御の基本的な狙いは、エンジン
１が高回転あるいは高負荷時の出力が要求される領域に
おいては可変吸気バルブ２０を開いて通常のエンジン作
動状態とし、それ以外の領域では可変吸気バルブ２０を
閉じて燃焼室にタンブル流を発生させ、燃焼効率の向上
を図るとともにリーンバーンを可能とするものである。
従って、可変吸気バルブ２０の閉作動は、クランク角セ
ンサ５３の検出信号に基づいて算出されるエンジン回転
数Ｎが所定回転数ＫＮＥＴＣＶ以下、基本燃料噴射量Ｔ
ｐに応じたエンジン負荷ＬＤＡＴＡが所定値ＫＫＤＴＣ
Ｖ以下、スロットル開度センサ５１で検出されたスロッ
トル開度ＴＶＯが所定値ＴＶＯＴＣＶ以下、水温センサ
５２により検出されたエンジン冷却水温度ＴＷＮが所定
値ＫＴＷＴＣＶ以上のエンジン暖機時、及び、車速セン
サ５６で検出された車速ＶＳＰが所定速度ＫＳＰＴＣＶ
以下のすべての条件を満たした場合に実行される。
【００２０】上述のリーンバーンはインジェクタ１０か
らの燃料噴射量をストイキオ制御に比して減少させて空
燃比をリーン化させる所謂リーンリミット制御により実
現される。具体的には、吸入空気量Ｑとエンジン回転数
Ｎから計算される基本燃料噴射量Ｔｐをリーン化補正係
数により減少補正するものであり、特に、このリーン化
補正係数は、所定の上限値に至るまで、車両のサージの
指標であるエンジン回転変動が発生していない限りリー
ン側へアドバンス補正され、所定レベル以上のエンジン
回転変動が発生したときにはリッチ側へリタード補正さ
れる。
【００２１】このリーンバーン制御は、前述の如く可変
吸気制御において可変吸気バルブ２０が閉じられている
ことが前提であり、その他、エンジン回転数Ｎが所定範
囲内、エンジン負荷ＬＤＡＴＡが所定値ＬＤＬＥＡＮ以
下、車速ＶＳＰが所定範囲内、及び、スロットル開度が
所定値ＫＴＶＯＬＥ以下の各種制御条件をすべて満たし
たリーンバーン運転モードにおいて実行される。これら
の制御条件は、それぞれ、可変吸気制御における制御条
件内に含まれるものであり、つまり、リーンバーン制御
の制御領域は可変吸気制御の領域の一部分に該当する定
常走行状態に設定されている。従って、エンジン運転状
態に応じて、可変吸気バルブ２０が開かれて通常吸気さ
れ、かつ、ストイキオ制御される領域（例えば、急加速
時）と、可変吸気バルブ２０が閉じられて可変吸気制御
され、かつ、ストイキオ制御される領域（例えば、アイ
ドル時、緩加速時、減速時）と、可変吸気制御とリーン
バーン制御が実行される領域（例えば、低速走行時）が
存在することになる。
【００２２】なお、ストイキオ制御はＯ2 センサからの
信号に基づいて空燃比をストイキオに制御する従来公知
の制御であり、詳細な説明は省略する。
【００２３】一方、本発明に係わる燃料噴射時期制御に
関し、最適な噴射時期がエンジン回転数Ｎをパラメータ
としたテーブルに設定されている。この燃料噴射時期は
可変吸気バルブ２０の開閉状態、つまり、可変吸気制御
の作動状態のそれぞれに対応して別々のテーブルに設定
されている。この場合、第１の燃料噴射時期テーブルは
通常通りストイキオ制御に適合するように設定されてい
るのに対し、第２のテーブルは吸気行程中に噴射が開始
されるような第１のテーブルより遅れた噴射時期を具備
しており、リーンバーン制御に適合するように設定され
ている。テーブルデータはクランク角センサ５３で検出
される所定のリファレンス角度信号からの時間或いは角
度として設定されている。
【００２４】このように、可変吸気制御が実行されて可
変吸気バルブ２０が閉じられた時或いはその逆に可変吸
気バルブ２０が閉じられて通常吸気に戻った時には燃料
噴射時期テーブルが切り換えられわけであるが、切り換
えの前後で噴射時期が異なる場合は、切り換え前にテー
ブルから検索された噴射時期から切り換え後にテーブル
から検索された噴射時期まで徐々に変化させて、エンジ
ンのトルク変動ショックを防止する。
【００２５】以下に、本発明に係わるリーンバーンエン
ジンの燃料噴射時期制御について図２のフローチャート
に基づいて説明する。
【００２６】まず、ステップＳ１０１において、可変吸
気バルブ２０の開閉状態が判断される。ここで、前述し
た可変吸気制御において制御条件が満足されず可変吸気
バルブ２０が開かれている場合には、ステップＳ１０２
に進み、その時のエンジン回転数に応じて第１の燃料噴
射時期テーブルからストイキオ制御に適合した噴射時期
ＴＢＬＯＰＮを検索してテーブルデータアドレスに記憶
する（ＴＢＬＩＮＪ）。一方、可変吸気制御において制
御条件が満足され可変吸気バルブ２０が閉じられている
場合には、ステップＳ１０３に進み、その時のエンジン
回転数Ｎに応じて第２の燃料噴射時期テーブルからリー
ンバーン制御に適合した噴射時期ＴＢＬＣＬＳを検索し
てテーブルデータアドレスに記憶する（ＴＢＬＩＮ
Ｊ）。
【００２７】次に、ステップＳ１０４或いはＳ１０６に
おいて、テーブルデータアドレスに記憶されたテーブル
データＴＢＬＩＮＪが前回のルーチンで設定された出力
燃料噴射時期ＩＮＪＴＩＭと比較され、ＩＮＪＴＩＭ＞
ＴＢＬＩＮＪであるか或いはＩＮＪＴＩＭ＜ＴＢＬＩＮ
Ｊであるか判定される。テーブルデータＴＢＬＩＮＪが
前回の出力燃料噴射時期ＩＮＪＴＩＭと相違する場合に
は、それぞれステップＳ１０５或いはＳ１０７において
出力燃料噴射時期ＩＮＪＴＩＭをテーブルデータＴＢＬ
ＩＮＪに近づくように徐々に（１ｂｉｔ毎）補正する。
【００２８】このように、本発明においては、ステップ
Ｓ１０１乃至Ｓ１０３の処理により、可変吸気バルブ２
０の開閉状態の切り換わりに同期してストイキオ制御用
の噴射時期テーブルとリーンバーン制御用の噴射時期テ
ーブルが切り換えられるものである。従って、ストイキ
オ運転からリーンバーン運転に切り換えられる以前に燃
料噴射時期はリーンバーン制御用に切り換えられてお
り、ストイキオ運転とリーンバーン運転の切り換え時の
燃焼が不安定な状況で噴射時期が切り換えることがない
ため、エンジンのトルク変動ショックや失火による車両
走行性の悪化が防止される。
【００２９】また、可変吸気バルブ２０の開閉状態の切
り換わりに同期した噴射時期テーブルの切り換えの前後
で異なった噴射時期がテーブル検索されるが、このと
き、ステップＳ１０４乃至Ｓ１０７の処理により切り換
え前のテーブルデータ（噴射時期）から切り換え後のテ
ーブルデータ（噴射時期）まで徐々に変化される。
【００３０】なお、図２のプログラム例では、リーンバ
ーン運転或いはストイキオ運転の運転状態継続中におい
ても、エンジン回転数が変化してテーブルから検索され
る噴射時期が変化する場合がある。その場合にも前回の
噴射時期から今回検索された噴射時期まで徐々に変化さ
れるようになっている。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるリ
ーンバーンエンジンの燃料噴射時期制御装置によれば、
ストイキオ運転用の燃料噴射時期からリーンバーン運転
用の燃料噴射時期への切り換えはリーンバーン運転に移
行する前になされる可変吸気バルブの切り換え時に行わ
れる。従って、ストイキオ運転からリーンバーン運転へ
の切り換え時の燃焼が不安定な状態においては燃料噴射
時期は変化せず一定であることから、切り換えに伴うエ
ンジントルクの変動ショックや失火の発生が防止され
る。また、リーンバーン運転に入る前の可変吸気バルブ
が閉じた時に燃料噴射時期がリーンバーンに最適な時期
に設定されているため、リーンバーンの効果を最大限に
発揮できる。さらに、可変吸気バルブの開閉切り換えに
同期した燃料噴射時期の切り換え時、切り換え前の噴射
時期から切り換え後の噴射時期まで徐々に変化させるよ
うにしたため、可変吸気バルブ切り換え時のトルク変動
ショックを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が係わるリーンバーンエンジンのシステ
ムの一例を示す概念図である。
【図２】実施の形態における燃料噴射時期制御プログラ
ムの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン ３ 吸気マニホルド １０ インジェクタ ２０ 可変吸気バルブ ６０ 電子コントロールユニット

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】吸気通路の一部を閉じて燃焼室内に渦流を
    発生させる可変吸気バルブと、エンジンに燃料を噴射す
    るインジェクタと、エンジン運転状態に応じて上記可変
    吸気バルブを閉じて渦流を発生させるとともに、上記可
    変吸気バルブの閉状態時にエンジン運転状態に応じてリ
    ーンバーン運転モードとストイキオ運転モードを切り換
    えて上記インジェクタからの燃料噴射量を制御する制御
    ユニットとから構成されるものにおいて、上記制御ユニ
    ットは、上記可変吸気バルブの開閉切り換えに同期して
    燃料噴射時期を切り換えることを特徴とするリーンバー
    ンエンジンの燃料噴射時期制御装置。
  2. 【請求項２】上記可変吸気バルブの開閉切り換えに同期
    した燃料噴射時期の切り換え時、切り換え前の噴射時期
    から切り換え後の噴射時期まで徐々に変化させることを
    特徴とする請求項１記載のリーンバーンエンジンの燃料
    噴射時期制御装置。
JP8162486A 1996-06-04 1996-06-04 リーンバーンエンジンの燃料噴射時期制御装置 Pending JPH09324672A (ja)

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