JPS62101826A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
するシャッ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、スロットルバルブの開度調整によって吸気充
１．１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ボンピングロスがあってエンジン
の燃費性能を向上する際の大きな障害となっている。そ
して、このボ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ボート近傍の吸気
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
閉じるシャッ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
を図っ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ャッターバルブと
の開閉制御を行う場合に、シャッターバルブを閉じた状
態で負荷の上昇に伴っ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間を増大
し、最大遅れ状態となった時にシャッターバルブの開作
動を開始するものであるが、この移行時に充填機の変化
に段付き現象が生じトルクショッ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
に従ってピストンスピードが低下して容積変化硲が低減
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ω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ｍの増加度合が低下している状態で、
高負荷用通路のシャッターバルブを開作動すると急に充
ＩＪｌｔｆｆｉ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ョックを生起
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ャッター
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ョックの発生を防止
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
時に閉作動するシャッ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番プ、低負荷時に該
タイミングバルブ閉時期を吸気ボ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ャ
ッ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Ｊ：れば、タイミングバルブとシャッターバル
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
変化に基づく充填口変化と、シャッターバルブの開度変
化に基づく充填ａ変化とが滑かに連続して、両者間の移
行時のトルクショッ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詳細な説明する。

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ッド２とシリンダ
ブロック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によって開閉される吸気ポート７、
および排気バルブ８によってｊｌ））閉される排気ポー
ト９がそれぞれ開口されている。

上記吸気ボッドアに連通して吸気を供給する吸気通路１
０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の途中にはシャッターバル
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１
８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１
８ａ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によって可変に構成されている
。また、上記シャッターバルブ１７の開度は、開度制御
手段２０によって調整される。

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およびシャ
ッターバルブ１７の作動をｉ制御するものである。また
、上記コントローラ２１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口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からの吸気母信
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２７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ャッタ
ーバルブ７７の開度の基本制御は、アクセル操作団等に
対応した負荷状態に応じ、低負荷時にはシャッターバル
ブ１７を閉じ、所定負荷以上でこのシャッターバルブ１
７を負荷に応じた開度に１７ｎ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１
８の開閉タイミングは、エンジンの運転状態に応じて、
負荷の上昇に伴っ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ｆｆｌ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、上記シャッターバルブ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。

上記コントローラ２１によるタイミングバルブ１８およ
びシャッターバルブ１７の制御を、第２図のフローチャ
ート（要部のみ示す）に沿って説明する。スタート後、
コントローラ２１は、ステップ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Ｎ１吸気最センサ１
２からの吸入空気ｆｎＱａ、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。ステップ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
射口に対応する燃料噴射パルス幅ｐｅを演算する。

そして、ステップ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
ャッターバルブ１７の聞度をそれぞれ演算する。続いて
、ステップＳ５で上記ステップＳ３およびＳ４の演算結
果に基づぎ、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およびシャッターバル
ブ１７を所定の作動状態に駆動制御するものである。

上記ステップＳ３およびステップ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
グおよびシャッターバルブ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工は、シャッ
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はど遅れ角が少なく
、エンジン回転数もしくはパルス幅が増大するのに従っ
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、シャッターバルブ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、シャッタ−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１．　ＩＩはそ
の境界部分でラッ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、シャッタ
ーバルブ１７は開き始めるように重なり合って設定され
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ットル操
作ω王の上昇に対するタイミングバルブの遅れ角とシャ
ッターバルブ１７の開度との関係を第４図に示す。スロ
ットル操作量１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のシャッターバルブ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ｍ（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〃１１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ａ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ｆｆ１Ｔｔ）より所定角度小
さい設定遅れ角（第２設定アクセル操作ωＴｚ）に達す
ると、シャッターバルブ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ｆｆ１Ｔの増大
に対しては、シャッターバルブ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１４Ｉとシャッターバルブ１７の開作動領域■との
境界部分をラップさせたことにより、両領域間の移行時
に充填ω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ｍ変化に基づくトルクショックの
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■とシャッタ
ーバルブ１７の同作動領域■とのラップ範囲は、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
高くなる程上記ラップωを低減し、高回転側ではシャッ
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１８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とシャッターバルブ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８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
ャート図、 Ｍ３図はタイミングバルブのタイミング変更領域とシャ
ッ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ャッタ
ーバルブの開度制御とのラッ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
域とシャッ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・・・・・・シャッターバルブ １８・・・・・・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 第２図　　　第３図

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
   シャッ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バルブ
   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ャッターバルブの開
   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。