JP2005180285A - 過給機付エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダ内の掃気効率を向上させ、充填効率を高めると共に、燃料の吹き抜けを防止する。
【解決手段】二股に分岐された吸気ポートに対して主燃料噴射弁と副燃料噴射弁とを各々指向させ、主燃料噴射弁側の吸気ポートを開閉する第１吸気弁２６ａに対し、副燃料噴射弁側の吸気ポートを開閉する第２吸気弁２６ｂを角度θ１[°CA]だけ進角させた状態で常時開弁させ、主燃料噴射弁の噴射終了時期を第２吸気弁２６ｂの開弁時期に設定し、副燃料噴射弁の噴射開始時期を吸気上死点に設定することで、第２吸気弁２６ｂが開弁したときのバルブオーバラップ初期段階では、各燃料噴射弁から燃料が噴射されていないため、燃料を伴わない過給された新気のみにてシリンダ内が掃気される。
【選択図】図５

Description

本発明は、良好な掃気効率を得ることのできる過給機付エンジンの制御装置に関する。

従来、過給機付きエンジンでは、排気干渉の低減により排気圧力を下げ、或いは排気行程から吸気行程へ移行する際の吸気弁と排気弁との双方を開弁させるバルブオーバラップ期間を大きくすることで、掃気効率、及び充填効率を高めて、エンジントルクを向上させる技術が知られている。

一般に、吸気マニホルドに燃料噴射弁を配設し、燃料を吸気ポートの方向へ噴射するポート噴射式燃料噴射弁では、吸気弁が閉じている間に燃料を噴射することで霧化の促進を図っている。燃料噴射弁から吸気ポートに向けて噴射する燃料は、その全てが霧化される訳ではなく、一部は壁面に付着して残留する。

過給機付きエンジンにおいて、吸気ポート内圧力が排気圧力よりも高いと、排気行程終了間際から吸気行程開始直後のバルブオーバラップ期間に、吸気ポート内の壁面付着燃料が排気側へ抜けてしまい、排気エミッションの悪化を招くことになる。尚、自然吸気式エンジンでは、吸気管圧力が負圧であるため、このような問題は生じない。

この対策として、燃料噴射時期を吸気行程中に設定することも考えられるが、燃料を十分に霧化させることができず、シリンダ内壁に付着して燃焼不良が発生したり、燃料と吸気とを十分に混合させることができず燃焼が悪化する等の問題がある。

又、一般的なポート噴射式燃料噴射弁に与えられる燃料の圧力は一定に保たれているため、燃料噴射弁から噴射される燃料量は、燃料噴射弁の開弁時間（噴射パルス幅）により決定される。低回転時の吸気行程期間は相対的に長くなり、燃料噴射期間を十分に確保することができるが、エンジン回転数が高くなるに従い、吸気行程期間が次第に短くなるため、高回転高負荷領域ではエンジンの要求燃料量に対応する噴射時間を吸気行程中に確保することが困難となり、エンジン出力を十分に得ることができなくなる問題がある。

例えば特許文献１には、自然吸気式エンジンにおいて、吸気弁の開閉タイミングを可変制御するバルブタイミング制御手段を備え、低負荷運転時は吸気弁の開閉時期を遅角させる(バルブオーバラップ期間を小さくする)ことで、排気の吹き返しを抑制し、一方、高回転高負荷運転時は、吸気弁の開閉時期を進角させて(バルブオーバラップ期間を大きくして)、慣性過給効果により充填効率を高める技術が開示されている。

又、例えば特許文献２には、機械式過給機を備えるエンジンにおいて、可変バルブタイミング機構を用いて、吸気弁の開閉時期を運転状態に応じて制御し、低負荷運転時はバルブオーバラップ期間を小さくすることで、燃料及び新気の吹き抜けを防止し、又、高負荷運転時はバルブオーバラップ期間を大きくすることで、過給機による過給圧でシリンダ内の残留ガスを効率よく掃気する技術が開示されている。
特開平８−１７７５３６号公報 特開平６−１０８８５７号公報

しかし、各特許文献に開示されている技術は、低負荷運転時においては、バルブオーバラップ期間が小さく設定されるため掃気効率が低下し、相対的に残留ガス量が多くなり、新気による充填効率が低下する問題がある。

又、高回転高負荷運転時には、バルブオーバラップ期間が大きくなる方向へ制御されるため、燃料の吹き抜けが発生し易くなる問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み、シリンダ内の掃気効率を向上させ、充填効率を高めると共に、燃料の吹き抜けを防止することのできる過給機付エンジンの制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明による過給機付エンジンの制御装置は、１つの気筒に臨まされる第１、第２吸気ポートと、上記各吸気ポートに噴射方向を各々指向する第１、第２燃料噴射弁と、上記各吸気ポートを開閉する第１、第２吸気弁とを備え、上記第２吸気弁の開弁時期を上記第１吸気弁の開弁時期よりも設定位相分だけ進角させ、上記第１吸気ポート側に配設した上記第１燃料噴射弁の噴射終了時期を上記第２吸気弁の開弁時期よりも前に設定し、上記第２吸気ポート側に配設した上記第２燃料噴射弁の開弁時期を上記第１吸気弁の開弁後に設定したことを特徴とする。

本発明によれば、新気によるシリンダ内の掃気を効率よく行うことができて、充填効率を高めることができると共に、燃料の吹き抜けを防止することができる。

以下、図面に基づいて本発明の一形態を説明する。図１〜図５に本発明の第１形態を示す。図１にエンジンの概略構成図を示す。尚、以下の説明では、エンジンの代表として水平対向型４気筒エンジンを例示するが、本形態は、直列型エンジン、Ｖ型エンジンにも適用でき、更に、気筒数も４気筒以外に、単気筒、或いは４気筒以外の複数気筒エンジンに適用できることは云うまでもない。

図１の符号１はエンジンで、エンジン１の左右バンクにはシリンダヘッド２が設けられており、各シリンダヘッド２に、各気筒に対応して吸気ポート３と排気ポート５とが各々形成されている。各シリンダヘッド２の吸気ポート３は吸気マニホルド４を介して集合されて、エアチャンバ６に連通されている。更に、エアチャンバ６の上流にスロットル通路７が連通され、スロットル通路７の上流側に吸気管８を介してエアクリーナ９が取付けられている。尚、符号１０はエアインテークチャンバである。

又、各シリンダヘッド２の排気ポート５が排気マニホルド１１を介して集合されて、排気管１２に連通されている。排気管１２の下流は二股に分岐されて、各マフラ１３ａ，１３ｂに連通されている。又、排気管１２の中途にフロント触媒１４ａとリヤ触媒１４ｂとが介装されている。

一方、スロットル通路７にスロットルバルブ７ａが設けられ、スロットル通路７の直上流の吸気管８にインタクーラ１５が介装されている。吸気管８と排気管１２とは、その中途が互いに近接され、その近接部位に過給機の代表であるターボチャージャ１６が配設されている。ターボチャージャ１６を構成するコンプレッサハウジング１７ａとタービンハウジング１７ｂとが、吸気管８と排気管１２とに各々設けられ、各ハウジング１７ａ，１７ｂに、コンプレッサホイール１８ａとタービンホイール１８ｂとが収納され、各ホイール１８ａ，１８ｂがタービンシャフト１８ｃを介して連結されている。

又、吸気管８のエアクリーナ９の直下流に、吸入空気量センサ２１が介装され、更に、排気管１２の各触媒１４ａ，１４ｂの流入側に、フロントＯ2センサ２２ａとリヤＯ2センサ２２ｂとが各々配設されている。更に、エンジン１のクランク軸１ｂにクランクロータ２３が軸着され、クランクロータ２３の外周に、電磁ピックアップなどからなるクランク角センサ２４が対設されている。クランクロータ２３の外周には突起（あるいはスリット）が所定間隔毎に形成されており、後述するＥＣＵ４０ではクランク角センサ２４で検出した突起（あるいはスリット）の間隔時間からエンジン回転数Ｎｅを算出する。尚、クランクロータ２３に形成した特定の突起（あるいはスリット）が噴射開始時期を設定する際の基準クランク角を示している。

ところで、図３に示すように、各気筒に対応して形成されている吸気ポート３と排気ポート５とは、二股に分岐されてシリンダに臨まされている。以下の説明では、吸気ポート３の二股に分岐された一方を第１吸気ポート３ａ、他方を第２吸気ポート３ｂと称し、又、排気ポート５の二股に分岐された一方を第１排気ポート５ａ、他方を第２排気ポート５ｂと称する。

図２、図３に示すように、各吸気ポート３ａ，３ｂには、第１、第２吸気弁２６ａ，２６ｂが配設され、又、各排気ポート５ａ，５ｂには、第１、第２排気弁２７ａ，２７ｂが配設されている。又、シリンダヘッド２には、吸気カム軸２８と排気カム軸２９とが平行に配設されている。各カム軸２８，２９はタイミングベルト３０を介してクランク軸１ｂ（図１参照）と同期回転され、クランク軸１ｂの１回転に対して１／２回転するように設定されている。吸気カム軸２８には、各吸気弁２６ａ，２６ｂを開閉動作させる第１、第２吸気カム３１ａ，３１ｂが、気筒毎に設けられている。又、排気カム軸２９には、各排気弁２７ａ，２７ｂを開閉動作させる第１、第２排気カム３２ａ，３２ｂが、気筒毎に設けられている。尚、図においては左バンク側の動弁機構のみを示すが、右バンク側の動弁機構は左バンク側と同一の構成であるため説明を省略する。尚、符号２０は点火プラグであり、シリンダヘッド２の各気筒に対応する部位に、その先端が露呈されている。

第１、第２排気カム３２ａ，３２ｂは同一のタイミングで第１、第２排気弁２７ａ，２７ｂを開閉動作させる。一方、第１、第２吸気カム３１ａ．３１ｂは、予め設定した位相角、すなわち、第１吸気カム３１ａに対して第２吸気カム３１ｂの開弁時期が角度θ１[°CA(クランク角度)]だけ進角されている。

従って、図５（ａ）に示すように、第１、第２排気弁２７ａ，２７ｂと第１吸気弁２６ａとは、通常のバルブタイミングで動作され、排気行程から吸気行程へ移行する際に、所定のバルブオーバラップ期間Ｓ３が得られる。一方、第２吸気弁２６ｂは第１吸気弁２６ａよりも、角度θ１[°CA]だけ進角された位置で開弁が開始されるため、第１、第２排気弁２７ａ，２７ｂと第２吸気弁２６ｂとのバルブオーバラップ期間Ｓ２はバルブオーバラップ期間Ｓ３よりも長くなる。

又、図３に示すように、吸気マニホルド４の各気筒の吸気ポート３の直上流側に、第1燃料噴射弁としての主燃料噴射弁１９ａと、第２燃料噴射弁としての副燃料噴射弁１９ｂとが配設されている。主燃料噴射弁１９ａは、その噴射方向が、第１吸気ポート３ａ側に指向された状態で配設されている。又、副燃料噴射弁１９ｂは、その噴射方向が、第２吸気ポート３ｂ側に指向された状態で配設されている。

更に、吸気マニホルド４には、第１、第２吸気ポート３ａ，３ｂを仕切る壁面に連通する仕切壁４ａが形成されており、各燃料噴射弁１９ａ，１９ｂが仕切壁４ａを介して離隔されている。

各燃料噴射弁１９ａ，１９ｂから噴射される燃料量、及び噴射タイミングは車両に搭載されている電子制御装置（ＥＣＵ）４０で制御される。ＥＣＵ４０はマイクロコンピュータ等のコンピュータで、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が内蔵されており、ＲＯＭに格納されている制御プログラムに従い燃料噴射量、噴射タイミング等が設定される。

図４に示すように、ＥＣＵ４０では、吸入空気量センサ２１で検出した吸入空気量Ｑとクランク角センサ２４で検出したエンジン回転数Ｎｅとに基づき、基本燃料噴射量Ｔｐを算出する（Ｔｐ＝Ｋ・Ｑ／Ｎｅ Ｋ：インジェクタ特性補正定数）と共に、フロントＯ2センサ２２ａ、及びリヤＯ2センサ２２ｂで検出した実際の空燃比に基づき、実際の空燃比を目標空燃比に収束させるフィードバック補正係数（λ）を算出する。そして、基本燃料噴射量Ｔｐを水温補正、加速補正、学習補正等の各種補正係数（ＣＯＥＦ）でフィードフォワード補正すると共にフィードバック補正係数λでフィードバック補正して、最終的な燃料噴射量を定める燃料噴射パルス幅Ｔｉを設定する（Ｔｉ＝Ｔｐ・ＣＯＥＦ・λ）。

そして、燃料噴射パルス幅Ｔｉを所定噴射比率（例えば５０：５０）で主燃料噴射パルス幅Ｔｉａと副燃料噴射パルス幅Ｔｉｂとに配分し、各燃料噴射パルス幅Ｔｉａ，Ｔｉｂに対応する駆動信号を所定タイミングで、対応気筒の燃料噴射弁１９ａ，１９ｂへ出力する。

図５（ａ）に示すように、第１吸気ポート３ａ側に配設されている主燃料噴射弁１９ａの燃料噴射期間Ｓ１は、前回の燃焼サイクルにおける第１吸気弁２６ａが閉弁したときから、今回の燃焼サイクルにおける第２吸気弁２６ｂが開弁する迄に設定されている。一方、第２吸気ポート側に配設されている副燃料噴射弁１９ｂの燃料噴射期間Ｓ４は、吸気行程中、すなわち、圧縮上死点（ＴＤＣ）後、吸気下死点（ＢＤＣ）の間に設定されている。

従って、主燃料噴射弁１９ａからは、第１吸気弁２６ａが閉弁状態のときに第１吸気弁２６ａを目掛けて燃料が噴射される。一方、副燃料噴射弁１９ｂからは、第２吸気弁２６ｂが開弁されている吸気行程中に燃料が噴射される。

次に、このような構成による本形態の作用について説明する。
エンジン１が稼働すると、クランク軸１ｂの回転に同期して、吸気カム軸２８、排気カム軸２９が、クランク軸１ｂの１／２の速度で回転し、吸気行程においては、吸気カム軸２８に設けた第１、第２吸気カム３１ａ，３１ｂが、第１、第２吸気弁２６ａ，２６ｂをリフトアップして開弁させ、シリンダ内に新気を供給する。又、排気行程においては、排気カム軸２９に設けた第１、第２排気カム３２ａ，３２ｂが、第１、第２排気弁２７ａ，２７ｂをリフトアップして開弁させ、シリンダ内の燃焼ガス（排気ガス）を排気系へ放出する。

ターボチャージャ１６は、排気系に放出された排気ガスのエネルギーにより、タービンホイール１８ｂを回転させ、タービンホイール１８ｂにタービンシャフト１８ｃを介して連結する、吸気側に配設されているコンプレッサホイール１８ａの回転により、新気を加圧してシリンダに供給する。

図２に示すように、第１吸気カム３１ｂに対して第２吸気カム３１ｂは、角度θ１[°CA]だけ進角されており、従って、図５（ａ）に示すように、第２吸気弁２６ｂは、第１吸気弁２６ａよりも早く開弁する。

又、図３に示すように、各燃料噴射弁１９ａ，１９ｂはその噴射方向が、第１、第２吸気ポート３ａ，３ｂに各々指向された状態で配設されている。主燃料噴射弁１９ａの燃料噴射期間Ｓ１は、第１吸気弁２６ａが閉弁されてから、第２吸気弁２６ｂが開弁される迄の間に設定されており、一方、副燃料噴射弁１９ｂの燃料噴射期間Ｓ４は、吸気行程中に設定されている。

ＥＣＵ４０では、燃料噴射の終了時期を第２吸気弁２６ｂの開弁時に設定されている場合、主燃料噴射弁１９ａの噴射開始時期は、エンジン回転数Ｎｅに基づき第２吸気弁２６ｂが開弁する時間を予測し、そこから主燃料噴射パルス幅Ｔｉａ分の時間を逆算して求める。一方、副燃料噴射弁１９ｂの噴射開始時期が、吸気上死点（ＴＤＣ）に設定されている場合、吸気上死点を示すクランク角信号の入力をトリガとして噴射を開始する。

そして、図５（ｂ）に示すように、噴射開始時期に達したとき主燃料噴射弁１９ａに対して主燃料噴射パルス幅Ｔｉａに対応する駆動信号を出力し、第１吸気ポート３ａに対して燃料を噴射する。次いで、主燃料噴射弁１９ａからの燃料噴射が終了し、第２吸気弁２６ｂが開弁する。

同図（ｃ）に示すように、第２吸気弁２６ｂが開弁した直後のバルブオーバラップ期間Ｓ２の初期段階、すなわち、第１吸気弁２６ａが開弁していない期間では、第２吸気ポート３ｂに臨まされている副燃料噴射弁１９ｂから燃料が噴射されていないため、第２吸気ポート３ｂからシリンダ内に新気のみが供給される。第２吸気ポート３ｂから供給される新気はターボチャージャ１６により加圧されており、新気の過給圧が燃焼ガスの圧力（排気圧）よりも高いと、この新気によりシリンダ内が掃気される。第２吸気ポート３ｂから供給される新気には燃料が含まれていないため、未燃ガスが排気系へ吹き抜けることはない。

次いで、第２吸気弁２６ｂに対し、予め設定した角度θ１の位相遅れを有して第１吸気弁２６ａが開弁すると、第１吸気ポート３ａから、ターボチャージャ１６によって加圧された新気と、霧化された燃料との混合気がシリンダに供給される。又、図５（ｃ）に示すように、吸気上死点（ＴＤＣ）に達すると副燃料噴射弁１９ｂからの燃料噴射が開始され、燃料がシリンダ内に直接噴射される。このとき、第１、第２排気弁２７ａ，２７ｂは閉弁間際であるため、未燃ガスが排気系へ吹き抜けることはない。

このように、本形態では、二股に分岐された第１、第２吸気ポート３ａ，３ｂを開閉させる第１、第２吸気弁２６ａ，２６ｂに位相差を設け、先ず第２吸気弁２６ａを開弁させた後、第１吸気弁２６ａを開弁させると共に、第２吸気弁２６ａが開弁する前に、主燃料噴射弁１９ａからの燃料噴射を終了し（図５(b)参照）、更に、副燃料噴射弁１９ｂからの燃料噴射を第１吸気弁２６ａが開弁後に開始させるようにしたので（図５(c)参照）、第２吸気弁２６ｂが開弁したとき、第２吸気ポート３ｂからは新気のみが供給されることとなり、燃料の吹き抜けが防止され、未燃ガスの排出を未然に防止することができる。更に、第２吸気ポート３ｂから供給される新気により、燃焼ガスを効率よく掃気することができ、充填効率を高めることができる。

又、燃料噴射の一部を副燃料噴射弁１９ｂから吸気行程中に噴射させるようにしたので、主燃料噴射弁１９ａの燃料噴射時間が短くなり、その分、燃料噴射パルス幅Ｔｉの設定時期を排気行程まで遅らすことが可能となり、燃料噴射パルス幅Ｔｉの演算精度を高めることができる。

ところで、第１吸気弁２６ａに対して第２吸気弁２６ｂの開弁時期を極端に進角させると、第２吸気弁２６ｂの開き始めが、第１、第２排気弁２７ａ，２７ｂの閉じ始め側、すなわち、排気行程中盤付近に入り込むことになる。第１、第２排気弁２７ａ，２７ｂの閉じ始めは、筒内圧が未だ高いため、掃気効率が悪くなるばかりか、筒内圧が過給圧よりも高い場合は、吹き返しが発生して、出力低下を招く。従って、第１吸気カム３１ａに対する第２吸気カム３１ｂの進角度θ１は、吹き返しが発生せず、吸排気の効率を低下させることなく、掃気を効率よく行うことのできる領域に設定することが好ましく、本形態では、１０〜３０[°CA]程度に設定されている。

又、第１、第２吸気弁２６ａ，２６ｂの位相角（進角度）θ１を一定とした状態で、第１の吸気弁２６ａの開弁時期を進角させると、第２吸気弁２６ｂの開弁時期も早くなるため、第２吸気弁２６ｂの開き始めが、排気行程中盤付近に入り込んでしまい、掃気効率が低下するばかりか、吹き返しが発生し易く、出力低下を招いてしまう。一方、第１吸気弁２６ａの開弁時期を遅角させれば、第２吸気弁２６ｂの開弁時期を最適化することができるが、第１吸気弁２６ｂの開弁時期の遅角化により、圧縮漏れが発生し易くなり、出力低下を生じさせることになる。

従って、第１吸気弁２６ａの開弁時期も吸排気の効率を低下させず、未燃ガスの排出を未然に防止できる領域に設定することが好ましい。本形態では、第１、第２吸気弁２６ａ，２６ｂの位相角θ１を１０〜３０[°CA]とした場合の、第１吸気弁２６ａの開弁時期を、吸気上死点前（ＢＴＤＣ）１０[°CA]〜吸気上死点後（ＡＴＤＣ）２０[°CA]の間に設定している。

ところで、燃焼サイクル当たりの各気筒に供給する燃料噴射時間は、角度θ１[°CA]の位相差分だけ減少するので、その減少分を各燃料噴射噴射弁１９ａ，１９ｂの燃料噴射量を増量させることで補間すると良い。すなわち、図６（ａ）に示すように、第１、第２吸気弁２６ａ，２６ｂの位相角（進角度）θ１を大きくしたとき、第２吸気弁２６ｂを基準に考えた場合、最大バルブリフト時期が第２吸気弁２６ｂ側で進角することになる。第１、第２吸気弁２６ａ，２６ｂの最大バルブリフト時期が一緒の場合に比し、第２吸気弁２６ｂの最大バルブリフト時期が進角すると、それに応じて吸気流速のピークが早くなるため、燃料噴射流量時期も早く設定する必要があり、その分燃料噴射時間が短くなるので、不足分を燃料噴射量の増量により補間する。

例えば、位相差によって生じる燃料噴射時間の減少量をＤとした場合、主燃料噴射弁１９ａの主燃料噴射パルス幅Ｔｉａは、
Ｔｉａ＝（Ｔｉ／２）・（1.0＋Ｄ／（２−Ｄ））
副燃料噴射弁１９ｂの副燃料噴射パルス幅Ｔｉｂは、
Ｔｉｂ＝（Ｔｉ／２）・（1.0＋Ｄ／（２−Ｄ））・（１−Ｄ）
となる。これにより、位相差によって生じる燃料噴射量の減少分を補う。尚、燃料噴射量は、各燃料噴射弁１９ａ，１９ｂの噴射容量を増加させることでも対応することができる。

又、図６に本発明の第２形態を示す。尚、動弁機構の構成は第１形態と同じであるため、第１形態の符号を用いて説明し、図面の記載を省略する。

本形態では、燃料噴射パルス幅Ｔｉの主燃料噴射弁１９ａと副燃料噴射弁１９ｂとに対する配分比率を８０：２０等、主燃料噴射パルス幅Ｔｉａを長く、副燃料噴射パルス幅Ｔｉｂを短くしたものである。

副燃料噴射弁１９ｂから噴射される燃料は、シリンダ内に直接噴射されるため、混合気の均一化、噴射燃料の霧化に大きな影響を及ぼす、従って、副燃料噴射弁１９ｂからの副燃料噴射パルス幅Ｔｉｂを短くすることで、混合気の均一化を促進し、安定した燃焼を得ることができるばかりでなく、霧化の促進により良好な始動性を得ることができる。

又、図７に本発明の第３形態を示す。尚、動弁機構の構成は第１形態と同じであるため、第１形態の符号を用いて説明し、図面の記載を省略する。

本形態では、図７（ｃ），（ｄ）に示すように、副燃料噴射弁１９ｂの噴射容量を大きくし、相対的に副燃料噴射弁１９ｂの噴射時間（副燃料噴射パルス幅Ｔｉｃ）を短くしたものである。

副燃料噴射弁１９ｂの容量を大きくすることで、燃料噴射を早期に終了させることができ、その分、燃料の霧化を促進させることができ、安定した燃焼を得ることができる。

又、図８に本発明の第４形態を示す。尚、動弁機構の構成は第１形態と同じであるため、第１形態の符号を用いて説明し、図面の記載を省略する。

本形態では、図８（ｃ），（ｄ）に示すように、副燃料噴射弁１９ｂの噴射容量を小さくして噴射時間（副燃料噴射パルス幅Ｔｉｄ）を長くしたものである。副燃料噴射弁１９ｂの燃料時間を長くすることで、噴射燃料の微粒化が促進され、良好な燃焼を得ることができる。

尚、副燃料噴射弁１９ｂの噴射容量を小さくしたことによる噴射量の減少分は、主燃料噴射弁１９ａの噴射時間（主燃料噴射パルス幅Ｔｉａ）を長くし、或いは容量の大きな主燃料噴射弁１９ａを採用することで対応する。

又、図９、図１０に本発明の第５形態を示す。尚、動弁機構の構成は第１形態と同じであるため、第１形態の符号を用いて説明し、図面の記載を省略する。

吸気カム軸２８（図２参照）に、周知の可変バルブタイミング機構が設けられてい場合、バルブオーバラップ期間Ｓ２，Ｓ３を、エンジン負荷に応じて可変設定することができる。尚、可変バルブタイミング機構を用いてバルブオーバラップ期間を可変制御する技術は、例えば、本出願人が先に出願した特開２００３−９７３０２号公報に開示されている。

図９（ａ）に示すように、可変バルブタイミング機構により、第１吸気弁２６ａと第２吸気弁２６ｂとは、０〜最大角度θ２[°CA]の範囲内で進角或いは遅角させることが可能である。

本形態では、主燃料噴射弁１９ａからの燃料噴射の終了時期を、第２吸気弁２６ｂの開弁時期に合わせて可変設定するようにしたものである。すなわち、図１０に示すように、第２吸気弁２６ｂの進角或いは遅角に同期させて、主燃料噴射弁１９ａから噴射される燃料の終了時期を進角或いは遅角させる。

図９（ａ），（ｂ），（ｄ）に示すように、主燃料噴射弁１９ａの噴射終了時期を、第２吸気弁２６ｂの開弁時期に同期させることで、第２吸気弁２６ｂが開弁したとき、すなわち、掃気時に、主燃料噴射弁１９ａから噴射された燃料が第２吸気ポート３ｂ側からシリンダ内に入り込むことがなく、未燃料ガスの吹き抜けを防止することができる。

尚、副燃料噴射弁１９ｂの噴射開始時期は、特定クランク角に固定されており、本形態では、図９（ｃ）に示すように、吸気上死点（ＴＤＣ）に設定されている。

又、図１１、図１２に本発明の第６形態を示す。尚、動弁機構の構成は第１形態と同じであるため、第１形態の符号を用いて説明し、図面の記載を省略する。

本形態は、第５形態の変形例である。第５形態では、各燃料噴射弁１９ａ，１９ｂから噴射される燃料の噴射率を一定とし、主燃料噴射弁１９ａから噴射される燃料の終了時期を、可変バルブタイミング機構によって進角、或いは遅角される第２吸気弁２６ｂの開弁時期に同期させたが、本形態では、第１主燃料噴射弁１９ａと第２副燃料噴射弁１９ｂとに対する燃料噴射量の配分比率を、可変バルブタイミング機構の進角量、或いは遅角量に合わせて可変設定するものである。

すなわち、可変バルブタイミング機構により吸気カム軸２８（図２参照）の位相角が最小から最大へ移行するに従い、第１主燃料噴射弁１９ａの噴射率α[%]を次第に増加させる。

図１２に示すように、噴射率α[%]は、可変バルブタイミング機構の位相角に基づいて設定する。そして、主燃料噴射パルス幅Ｔｉａを、
Ｔｉａ＝Ｔｉ・Ｋ/100
から算出し、又、副燃料噴射弁１９ｂから噴射される副燃料噴射パルス幅Ｔｉｂを、
Ｔｉｂ＝Ｔｉ・（１−Ｋ/100）
或いは、Ｔｉｂ＝Ｔｉ−Ｔｉａ
から算出する。

その結果、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、可変バルブタイミング機構により吸気カム軸２８が進角された場合、主燃料噴射弁１９ａから噴射される主燃料噴射パルス幅Ｔｉａが増加し、相対的に、副燃料噴射弁１９ｂから噴射される副燃料噴射パルス幅Ｔｉｂが減少する。逆に、吸気カム軸２８が遅角された場合は、主燃料噴射弁１９ａから噴射される主燃料噴射パルス幅Ｔｉａが減少し、相対的に、副燃料噴射弁１９ｂから噴射される副燃料噴射パルス幅Ｔｉｂが増加する。

吸気カム軸２８が進角されると、第２吸気弁の閉弁時期が早くなるため、吸気上死点（ＴＤＣ）を噴射開始とする副燃料噴射弁１９ｂの燃料噴射期間が短くなる。本形態では、吸気カム軸２８の進角に合わせて、副燃料噴射パルス幅Ｔｉｂを短くするので、副燃料噴射弁１９ｂの噴射期間を十分に確保することができる。

尚、本形態では、主燃料噴射パルス幅Ｔｉａの噴射率α[%]を５０〜８０％の間で可変設定するように設定されている。

第１形態によるエンジンの概略構成図 同、動弁装置の要部斜視図 同、シリンダヘッドと吸気マニホルドの断面図 同、電子制御系の概略構成図 同、（ａ）は排気弁と吸気弁とのバルブタイミングの説明図、（ｂ）は主燃料噴射パルス幅の説明図、（ｃ）は副燃料噴射パルス幅の説明図、（ｄ）は燃料噴射量の説明図 第２形態を示し、（ａ）は排気弁と吸気弁とのバルブタイミングの説明図、（ｂ）は主燃料噴射パルス幅の説明図、（ｃ）は副燃料噴射パルス幅の説明図、（ｄ）は燃料噴射量の説明図 第３形態を示し、（ａ）は排気弁と吸気弁とのバルブタイミングの説明図、（ｂ）は主燃料噴射パルス幅の説明図、（ｃ）は副燃料噴射パルス幅の説明図、（ｄ）は燃料噴射量の説明図 第４形態を示し、（ａ）は排気弁と吸気弁とのバルブタイミングの説明図、（ｂ）は主燃料噴射パルス幅の説明図、（ｃ）は副燃料噴射パルス幅の説明図、（ｄ）は燃料噴射量の説明図 第５形態を示し、（ａ）は排気弁と吸気弁とのバルブタイミングの説明図、（ｂ）は主燃料噴射パルス幅の説明図、（ｃ）は副燃料噴射パルス幅の説明図、（ｄ）は燃料噴射量の説明図 同、可変バルブタイミング機構による吸気弁タイミングと主燃料噴射弁の噴射終了時期との関係を示す説明図 第６形態を示し、（ａ）は排気弁と吸気弁とのバルブタイミングの説明図、（ｂ）は燃料噴射量の説明図 同、可変バルブタイミング機構による吸気弁タイミングと主燃料噴射弁の燃料配分率との関係を示す説明図

符号の説明

１ エンジン
２ シリンダヘッド
３ａ 第１吸気ポート
３ｂ 第２吸気ポート
４ 吸気マニホルド
１９ａ 主燃料噴射弁
１９ｂ 副燃料噴射弁
２６ａ 第１吸気弁
２６ｂ 第２吸気弁
Ｓ２，Ｓ３ バルブオーバラップ期間
Ｓ４ 燃料噴射期間
Ｔｉ 燃料噴射パルス幅
Ｔｉａ 主燃料噴射パルス幅
Ｔｉｂ，Ｔｉｃ，Ｔｉｄ 副燃料噴射パルス幅
α 噴射率
θ１ 位相角
θ２ 最大角度
代理人 弁理士 伊 藤 進

Claims (6)

1. １つの気筒に臨まされる第１、第２吸気ポートと、
   上記各吸気ポートに噴射方向を各々指向する第１、第２燃料噴射弁と、
   上記各吸気ポートを開閉する第１、第２吸気弁と
   を備え、
   上記第２吸気弁の開弁時期を上記第１吸気弁の開弁時期よりも設定位相分だけ進角させ、上記第１吸気ポート側に配設した上記第１燃料噴射弁の噴射終了時期を上記第２吸気弁の開弁時期よりも前に設定し、上記第２吸気ポート側に配設した上記第２燃料噴射弁の開弁時期を上記第１吸気弁の開弁後に設定した
   ことを特徴とする過給機付エンジンの制御装置。
2. 上記第１燃料噴射弁から噴射される燃料量は、上記第２燃料噴射弁から噴射される燃料量に比し大きい比率で配分されることを特徴とする請求項１記載の過給機付エンジンの制御装置。
3. 上記第１燃料噴射弁の噴射容量に比し、上記第２燃料噴射弁の噴射容量を大きくしたことを特徴とする請求項１或いは２記載の過給機付エンジンの制御装置。
4. 上記第１燃料噴射弁の噴射容量に比し、上記第２燃料噴射弁の噴射容量を小さくしたことを特徴とする請求項１或いは２記載の過給機付エンジンの制御装置。
5. 上記各吸気弁を開閉させる第１、第２吸気カムを有する吸気カム軸が、該吸気カム軸をエンジン負荷に応じて進角或いは遅角させる可変バルブタイミング機構に連設されており、
   上記第１燃料噴射弁から噴射される燃料の終了時期を上記第２吸気弁の開弁時期に同期させることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の過給機付エンジンの制御装置。
6. 上記第１燃料噴射弁から噴射される燃料量と、上記第２燃料噴射弁から噴射される燃料量との配分比率を、上記可変バルブタイミング機構の進角量に応じて可変設定することを特徴とする請求項５記載の過給機付エンジンの制御装置。

Images