JP2006283631A - エンジンの吸気制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バルブオーバーラップを実現可能なエンジンにおいて、オーバーラップ期間中の残留ガスの逆流を抑制する。
【解決手段】 吸気弁よりも上流側の吸気通路に設けられて当該吸気経路を開閉する吸気制御弁と、この吸気制御弁の開閉を行うアクチュエータと、バルブオーバーラップ時（ｔ０〜ｔ１）に、前記吸気経路における前記吸気弁と前記吸気制御弁との間の領域が当該燃焼室の排気通路よりも高圧になるように、前記アクチュエータおよび前記動弁機構の作動を制御する制御手段と、を具える。吸気弁の一時的な開動作、すなわち、吸気制御弁が全閉かつ吸気弁が開の状態を実現する昇圧動作（ｔ４〜ｔ５）が行われる。吸気経路における吸気弁と吸気制御弁との間の領域が排気通路（排気ポート）よりも高圧になるので、オーバーラップ期間中の残留ガスの逆流を抑制できる。
【選択図】 図７

Description

本発明は、吸気弁および排気弁がいずれも開いているオーバーラップを実現可能な動弁機構を搭載したエンジンの吸気制御装置に関し、特に、掃気性の向上が意図されたものに関する。

従来、エンジンのクランクシャフトの回転に対するカムシャフトの回転の位相を変化させることにより、吸気弁や排気弁のバルブタイミング（開閉タイミング）を任意に変化させることのできる可変バルブタイミング機構が種々提案されている。

このような可変バルブタイミング機構では、掃気性の向上などを目的として、吸排気バルブがいずれも開いているオーバーラップ期間を設ける場合がある。しかし、このオーバーラップ期間に、排気ポート内の圧力が吸気ポート内の圧力よりも高い場合には、排気ポートに存在する残留ガスが、吸気ポート内に逆流する可能性がある。残留ガスの逆流は、燃焼速度の遅延化と燃焼効率の低下という不利益を生じさせる。

このような残留ガスの逆流を抑制する手段として、特許文献１が開示する装置は、ターボチャージャの過給圧を高めて、オーバーラップ期間中の吸気圧を排気圧より高くし、これによって掃気を促進している。他方、特許文献２が開示する装置は、吸気弁と、この吸気弁の上流に設けたパルス過給弁との間の領域に、２次空気ポンプで正圧を供給し、これによってオーバーラップ期間中の吸気圧を排気圧より高くし、掃気を促進している。

特開平１−１０４９２２号公報 特開２００３−１９３８４５号公報

しかし、特許文献１の装置は、ターボチャージャを利用するため、機械式過給による燃費悪化のおそれがあり、エンジン回転数が低いときには応答性が悪い上、自然吸気式のエンジンには適用できない。また特許文献２の装置は、当該用途のための専用の２次空気ポンプを設ける必要があるため、製造コストおよび設置スペースに関して不利である。

そこで本発明の目的は、バルブオーバーラップを実現可能なエンジンにおいて、オーバーラップ期間中の残留ガスの逆流を抑制する新規な手段を提供することにある。

本発明の第１の態様は、燃焼室を開閉する吸気弁と排気弁とが同時に開くバルブオーバーラップを実現可能な動弁機構を具えたエンジンにおいて、前記吸気弁よりも上流側の吸気通路に設けられて当該吸気経路を開閉する吸気制御弁と、この吸気制御弁の開閉を行うアクチュエータと、前記動弁機構および前記アクチュエータの作動を制御する制御手段と、を具え、前記制御手段は、前記動弁機構および前記アクチュエータを制御することで、前記バルブオーバーラップ時に、前記吸気経路における前記吸気弁と前記吸気制御弁との間の領域を当該燃焼室の排気通路よりも高圧にすることを特徴とするエンジンの吸気制御装置にある。

本発明においては、アクチュエータおよび前記動弁機構の作動によって、バルブオーバーラップ時に、吸気経路における吸気弁と吸気制御弁との間の領域が当該燃焼室の排気通路よりも高圧になるようにされるため、オーバーラップ期間中の残留ガスの逆流が抑制され、さらには、燃焼室の残留ガスを排気経路に掃気することができる。

本発明における制御手段は、前記燃焼室の圧縮行程中に、前記吸気制御弁が全閉かつ前記吸気弁が開の状態を実現する昇圧動作を行うように、前記アクチュエータおよび前記動弁機構の作動を制御してもよい。

制御装置はまた、前記気筒の吸気行程の終了時点の近傍であって前記昇圧動作開始の前に、前記吸気弁が全閉かつ前記吸気制御弁が開の状態を実現する圧力回復動作を行うように、前記アクチュエータおよび前記動弁機構の作動を制御するものであってもよい。この場合には、昇圧動作に先立って行われる圧力回復動作の結果、吸気制御弁の上流側の空気によって、吸気経路における吸気弁と吸気制御弁との間の領域の圧力が回復されるので、昇圧動作を円滑に行うことができる。

前記燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を更に具えた装置であって、前記昇圧動作が行われる装置においては、制御装置は、前記燃料噴射弁の噴射開始前に前記昇圧動作が終了するように、前記アクチュエータおよび前記動弁機構の作動を制御するのが特に好適である。この場合には、昇圧動作中における燃料の吹き返し（燃焼室内に噴射された燃料が昇圧動作の際に吸気ポート内に排出される現象）を抑制することができる。

本発明による吸気制御装置を直噴形式のガソリンエンジンに応用した一実施形態について、図１〜図８を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態のみに限らず、特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰属する他の任意の技術にも当然応用することができることに注意しなければならない。

本実施形態におけるエンジンシステムの概念を図１に示す。本実施形態におけるエンジン１０は、燃料であるガソリンを燃料噴射弁１１から燃焼室１２内に直接噴射し、点火プラグ１３によって着火させる型式のものであるが、アルコールやＬＰＧ(液化天然ガス)などを燃料として使用することも可能である。

燃焼室１２にそれぞれ臨む吸気ポート１４および排気ポート１５が形成されたシリンダヘッド１６には、吸気ポート１４を開閉する吸気弁１７および排気ポート１５を開閉する排気弁１８と、これら吸気弁１７および排気弁１８を駆動する動弁機構ＶＭと、燃焼室１２内の混合気を着火させる点火プラグ１３とが組み込まれ、さらにこの点火プラグ１３に火花を発生させるイグニッションコイル１９が搭載されている。

動弁機構ＶＭは、吸気弁１７および排気弁１８を個別に任意の開度およびタイミングで制御することが可能な機構であり、吸気弁１７と排気弁１８とにそれぞれ個別に設けられたソレノイドを含んでいる。なお、このような構成に代えて、動弁機構ＶＭとしては例えば２種類のカムを油圧によって切り替えることによってバルブタイミングおよびカムプロフィールを任意に変更できる可変バルブタイミング機構（VVT; Variable Valve Timing mechanism）を用いてもよい。動弁機構ＶＭは、吸気弁１７と排気弁１８とが同時に開くバルブオーバーラップを実現可能である。

吸気ポート１４に連通するようにシリンダヘッド１６に連結されて吸気ポート１４と共に吸気通路２０を画成する吸気管２１の上流端側には、大気中に含まれる塵埃などを除去して吸気通路２０に導くためのエアクリーナ２２が設けられている。このエアクリーナ２２よりも下流側に位置する吸気管２１の部分には、運転者によって操作される図示しないアクセルペダルの踏み込み量に基づき、スロットルアクチュエータ２３によって開度が調整されるスロットル弁２４が組み込まれている。本実施形態では、アクセルペダルの踏み込み動作と、スロットル弁２４の開閉動作とを切り離して電気的に制御できるようにしているが、これらアクセルペダルとスロットル弁２４とを機械的に連結したものであってもよい。さらに、このスロットル弁２４よりも下流側に位置する吸気通路２０の部分には、吸気弁１７の開閉時期に応じた所定のタイミングにてアクチュエータ２５により吸気通路２０を開閉する吸気制御弁２６が組み込まれている。エンジン１０が気筒当たり複数の吸気ポート１４をそれぞれ有する場合、吸気制御弁２６を各吸気ポート１４毎に独立して設け、各吸気ポート１４を個別に開閉することも可能であるが、個々の気筒を単位として吸気制御弁２６を開閉するようにしてもよい。これら吸気制御弁２６およびそのアクチュエータ２５は、吸気弁１７の開閉時期に応じて所望の時期に正確に吸気制御弁２６が開閉するように、極めて制御応答性の高いものである。吸気制御弁２６の形式は、バタフライ弁やシャッター弁など任意のものを採用できる。

本実施形態における吸気制御弁２６は、吸気弁１７の開弁時期よりも遅く開弁し、そして吸気弁１７の閉弁時期の近傍で閉弁するように、制御装置２７からの指令に基づき、アクチュエータ２５によって制御される。この結果、エンジン１０の吸気行程の末期に負圧状態となっている燃焼室１２内に吸気制御弁２６よりも上流側に位置する吸気通路２０内の空気が急激に流れ込み、一種の慣性過給効果により多量の空気を燃焼室１２内に充填させることが可能となる。換言すれば、この吸気制御弁２６を用いた過給においては、吸気の慣性と吸気制御弁２６よりも下流側に発生する負圧とを利用して制御の開始直後から実際の過給がなされることとなる。このような過給はパルス過給（pulse charge）またはインパルス過給（impulse charge）と称され、ターボ過給方式などよりも制御の応答性に優れ、いわゆる車両の加速遅れを解消することができる。このような吸気制御弁に関する技術は、例えば２００３年フランクフルトモーターショーにて Siemens VDO Automotive AG から９月９日にプレス発表された "Impulses for Greater Driving Fun" に詳述されている。

吸気行程におけるピストン３４の上死点（ＴＤＣ）から下死点（ＢＤＣ）に至る任意のクランク角位相にて吸気制御弁２６を開弁し、ＢＤＣにて閉弁した場合の吸気制御弁２６の開弁時期と吸入空気量との関係を図２に示す。吸気制御弁２６の開弁時期は横軸のクランク角位相にて示されており、吸気制御弁２６の開弁時期を変えることにより、吸入空気量も変化することが理解されよう。従って、この吸入空気量が最大になる点の近傍で、吸気制御弁２６を開弁させることにより、多量の空気を燃焼室１２内に充填させることができる。

途中にサージタンク２８が形成された吸気管２１には、吸気通路２０内を流れる吸気温を検出してこれを制御装置２７に出力する吸気温センサ２９と、吸気通路２０内の吸気圧を検出してこれを制御装置２７に出力する吸気圧センサ３０とが取り付けられている。吸気管２１に対するこれら吸気温センサ２９および吸気圧センサ３０の取り付け位置は、吸気制御弁２６の取り付け位置よりも上流側であればよく、図１の如き位置に限定されるものではない。

排気ポート１５に連通するようにシリンダヘッド１６に連結されて排気ポート１５と共に排気通路３１を画成する排気管３２の途中には、燃焼室１２からの排ガスを浄化する三元触媒３３が組み込まれている。この三元触媒３３を排気通路３１に沿って直列に複数個組み込むことも有効である。

従って、エアクリーナ２２を通って吸気管２１から燃焼室１２内に供給される吸気は、燃料噴射弁１１から燃焼室１２内に噴射される燃料と共に混合気を形成し、点火プラグ１３の火花により着火して燃焼し、これによって生成する排気ガスが三元触媒３３を通って排気管３２から大気中に排出される。

ピストン３４が往復動するシリンダブロック３５には、このシリンダブロック３５に形成されたウォータジャケット３６内の冷却水の温度を検出してこれを制御装置２７に出力する水温センサ３７と、連接棒３８を介してピストン３４が連結されるクランク軸３９の回転位相、つまりクランク角を検出してこれを制御装置２７に出力するクランク角センサ４０とが取り付けられている。本実施形態においては、このクランク角センサ４０をエンジン回転数センサとして利用している。

制御装置２７は、これらセンサ２９，３０，３７，４０などからの検出信号に基づき、予め設定されたプログラムに従って円滑なエンジン１０の運転がなされるように、燃料噴射弁１１，イグニッションコイル１９，スロットルアクチュエータ２３，アクチュエータ２５などの作動を制御するようになっている。また、燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量、スロットル弁２４の開度や図示しないエアフローメータの検出値に応じて算出される吸入空気量に対して、所定の割合となるように設定される。

本実施形態における制御装置２７は、上述した吸気制御弁２６の制御のほかに、バルブオーバーラップ時に、吸気経路における吸気弁１７と吸気制御弁２６との間の領域（以下適宜「圧力制御領域ＣＲ」という）が当該燃焼室１２の排気ポート１５よりも高圧になるように、アクチュエータ２５および動弁機構ＶＭの作動を制御する。具体的には、制御装置２７は、前記高圧を実現するために、当該燃焼室１２の圧縮行程中に、吸気制御弁２６が全閉かつ吸気弁１７が開の状態を実現する昇圧動作を行うように、アクチュエータ２５および動弁機構ＶＭの作動を制御する。

このために、制御装置２７は、エンジン回転数および吸入空気量に基づいて、吸気弁１７の基本的な開弁タイミング（クランク角）を算出する基本吸気タイミング算出部と、同じく吸入空気量およびエンジン回転数に基づいて、圧縮行程中の動弁機構ＶＭによる吸気弁１７の開閉タイミングを決定する圧縮行程開弁タイミング算出部と、を有する。

基本吸気タイミング算出部は、圧縮行程中の吸気弁１７の開弁（すなわち昇圧動作）が行われない通常の運転時に使用されるオーバーラップ通常マップ（図３）と、昇圧動作が行われる場合に用いられるオーバーラップ拡大マップ（図４）とを有する。オーバーラップ通常マップおよびオーバーラップ拡大マップは、いずれもエンジン回転数Ｎｅ、負荷（１気筒あたりの吸入空気量Ｇａ）、および吸気弁１７の開弁タイミングが互いに関連付けられて記憶されたデータファイルであるが、エンジン回転数および負荷が等しい場合には、オーバーラップ拡大マップにおいてより早いタイミングで吸気弁１７が開き、これによってより大きいオーバーラップ量（オーバーラップ期間）が実現されるように設定されている。

圧縮行程開弁タイミング算出部は、図５に示されるような特性の圧縮行程開弁タイミングマップを有する。この圧縮行程開弁タイミングマップは、エンジン回転数Ｎｅ、負荷（１気筒あたりの吸入空気量Ｇａ）、および圧縮行程中の吸気弁１７の開弁タイミングが互いに関連付けられて記憶されたデータファイルであって、この圧縮行程開弁タイミングマップの参照によって、圧縮行程中の吸気弁の開弁（すなわち昇圧動作）の実行の有無を含む圧縮行程中の開弁量（開度および開弁時間）が算出される。そして、この圧縮行程開弁タイミングマップにおける開弁量は、その昇圧動作によって実現される圧力制御領域ＣＲ内の吸気圧が、エンジン回転数Ｎｅおよび負荷（１気筒あたりの吸入空気量Ｇａ）に応じて推定される排気ポート１５内の排気圧より常に高圧になるように設定されている。

なお、制御装置２７は更に、吸気弁の開閉タイミングに応じた吸気制御弁２６の開閉タイミングを定めた吸気制御弁タイミングマップを有し、アクチュエータ２５は制御装置２７により、この吸気制御弁タイミングマップに従って制御される。

次に、本実施形態の動作について、図６に示されるフローチャートに従って説明する。制御装置２７は、まず、クランク角センサ４０や吸気圧センサ３０などの各センサの検出値、並びにアクチュエータ２５の負荷電流値や、スロットルモータ２３の動作位置によって検出されるスロットル開度などの、エンジン１０の運転状態を示す各種のパラメータを読み込む（Ｓ１０）。次に、アクチュエータ２５の負荷電流値に基づいて、吸気制御弁２６が正常であるかが判定される（Ｓ２０）。吸気制御弁２６が正常である場合には、次にエンジン１０の運転状態が吸気制御弁２６の動作範囲内であるかが判定される（Ｓ３０）。この判定は、例えばクランク角センサ４０の検出値に基づいて算出されるエンジン回転数が所定値（例えば３０００ｒｐｍ）以下であるかによって行われる。なお、吸気制御弁２６をどのような運転領域で動作（吸気弁１７の開閉タイミングと同期した閉動作）させるかは、運転性能・燃費・エミッションなどの設計要求に応じて任意に定めることができる。

これらステップＳ２０およびＳ３０の両者で肯定の場合には、吸気制御弁動作フラグがオンされる（Ｓ４０）。この吸気制御弁動作フラグは、別途に行われる吸気制御弁２６の制御において参照され、吸気制御弁２６は、該フラグがオンの場合にのみ動作され、吸気弁１７と連動した一時的開動作によるパルス過給が行われることになる。なお、この吸気制御弁動作フラグは、ステップＳ２０およびＳ３０のいずれかで否定の場合にオフ（リセット）され（Ｓ７０）、この場合には吸気制御弁２６は常時開となる。。

次に、制御装置２７では、吸気弁１７の圧縮行程開弁の実行範囲かが判定される（Ｓ５０）。この判定は、エンジン回転数および吸入空気量に基づく圧縮行程開弁タイミングマップ（図５）の参照によって行われ、図５においてハッチングで示される所定の運転領域において肯定される。

ステップＳ５０で肯定の場合には、次に、圧縮行程開弁実行フラグがオンされて（Ｓ６０）本ルーチンを終了する。なお、圧縮行程開弁実行フラグは、別途に行われる吸気弁１７の制御において参照される。具体的には、圧縮行程開弁実行フラグがオンの場合には、吸気弁１７の制御においてオーバーラップ拡大マップ（図４）が用いられてオーバーラップ量（オーバーラップ時間）が拡大され、かつ、圧縮行程開弁タイミングマップ（図５）が参照されて、圧縮行程中の吸気弁１７の開弁すなわち昇圧動作が行われる。他方、圧縮行程開弁実行フラグがオフの場合には、吸気弁１７の制御においてオーバーラップ通常マップ（図３）が用いられて、通常のオーバーラップ量（オーバーラップ時間）が選択され、また、圧縮行程中の吸気弁１７の開弁すなわち昇圧動作は行われない。なお、この圧縮行程開弁実行フラグは、ステップＳ２０・Ｓ３０およびＳ５０のいずれかで否定の場合にオフ（リセット）される（Ｓ８０）。

以上の処理の結果、本実施形態では、図７に示されるように、吸気制御弁２６は、吸気弁１７の開弁時期ｔ０よりも遅く開弁（ｔ１）し、そして吸気弁１７の閉弁時期ｔ３の近傍で閉弁（ｔ２）するように、制御装置２７からの指令に基づき、アクチュエータ２５によって制御される。その結果、燃焼室１２に対して、上述したパルス過給が行われることになる。

他方、本実施形態では、圧縮行程開弁タイミングマップに従って、当該燃焼室１２の圧縮行程中に、吸気弁１７の一時的な開動作、すなわち、吸気制御弁２６が全閉かつ吸気弁１７が開の状態を実現する昇圧動作（ｔ４〜ｔ５）が行われることになる。この昇圧動作の終了（ｔ５）後、次サイクルのオーバーラップ期間の到来（ｔ０）までの間、吸気制御弁２６および吸気弁１７はいずれも全閉状態に維持される。他方、排気ポート１５内の圧力は、排気弁１８の開弁（ｔ６）によって開放され、概ね排気経路の平均圧の近傍まで低下させられる。その結果、本実施形態では、バルブオーバーラップ時に、圧力制御領域ＣＲの圧力（すなわち、吸気制御弁下流圧）が、当該燃焼室１２の排気ポート１５よりも高圧になるようにされる。なお、圧力制御領域ＣＲ内の圧力は、次サイクルの吸気弁１７の開弁（ｔ０）によって開放されることになる。

以上のとおり、本実施形態では、バルブオーバーラップ時に、アクチュエータおよび前記動弁機構の作動によって、吸気経路における吸気弁１７と吸気制御弁２６との間の領域が当該燃焼室１２の排気通路（排気ポート１５）よりも高圧になるようにされる。したがって本実施形態では、オーバーラップ期間中の残留ガスの逆流を抑制することができ、残留ガスの逆流による燃焼速度の遅延化と燃焼効率の低下という不利益を解消できる。また残留ガスの逆流の抑制の結果として、筒内温度の低下によりノック特性も改善することができ、さらに、点火進角を行うことによって燃焼効率の改善を図ることも可能になる。

また、本実施形態では、前記高圧を実現するために、燃焼室１２の圧縮行程中に、吸気制御弁２６が全閉かつ吸気弁１７が開の状態を実現する昇圧動作を行うようにしたので、昇圧動作の結果として燃焼室１２から供給される圧縮混合気によって、吸気経路における吸気弁１７と吸気制御弁２６との間の領域が当該燃焼室１２の排気通路よりも高圧になる状態が達成されることになり、本発明による所期の効果を簡易な構成によって実現することができる。

また、本実施形態では、吸気弁１７の圧縮行程開弁が実行される場合に、そうでない場合に比してオーバーラップ量（オーバーラップ時間）を拡大することとしたので、掃気性を一層高めることができる。

なお、圧縮行程開弁タイミングマップにおいて設定されている昇圧動作の終了時期、すなわち昇圧動作に係る吸気弁１７の閉弁時期が、別途に設定される燃料噴射開始時期よりも、常に早い時期になるように、制御装置２７によって、吸気弁１７の開弁時期および燃料の噴射タイミング（噴射開始時期）を設定してもよい。この場合には、燃料噴射開始前に吸気弁１７が閉弁されているので、昇圧動作中における燃料の吹き返し（燃焼室内に噴射された燃料が昇圧動作の際に吸気ポート内に排出される現象）を好適に抑制することができる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、吸気行程の終了時点の近傍であって昇圧動作の開始前に、吸気弁１７が全閉かつ吸気制御弁２６が開の状態を実現する圧力回復動作を行うように、制御装置２７がアクチュエータ２５および動弁機構ＶＭの作動を制御するものである。この目的のため、本実施形態の制御装置２７における吸気制御弁タイミングマップは、吸気行程の終了後であって昇圧動作の開始前の所定時期に吸気制御弁２６が一次的に開かれるように設定されている。なお、第２実施形態の残余の構成は上記第１実施形態と同様であるため、その説明は省略する。

第２実施形態の動作について説明する。図８に示されるように、吸気制御弁２６は、吸気弁１７の開弁時期ｔ０よりも遅く開弁（ｔ１）し、そして吸気弁１７の閉弁時期ｔ３の近傍で閉弁（ｔ２）するように、制御装置２７からの指令に基づき、アクチュエータ２５によって制御される。その結果、燃焼室１２に対して、上述したパルス過給が行われることになる。

他方、本実施形態では、圧縮行程開弁タイミングマップに従って、当該燃焼室１２の圧縮行程中に、吸気弁１７の一時的な開動作、すなわち、吸気制御弁２６が全閉かつ吸気弁１７が開の状態を実現する昇圧動作（ｔ４〜ｔ５）が行われることになる。これらの動作は、上記第１実施形態と同様である。

ここで、本実施形態では、吸気行程の終了時点（ｔ３）の近傍であって昇圧動作の開始（ｔ４）前に、吸気弁１７が全閉かつ吸気制御弁２６が開の状態を実現する圧力回復動作（ｔ１１〜ｔ１２）を行うように、制御装置２７がアクチュエータ２５および動弁機構ＶＭの作動を制御する。

圧力回復動作および昇圧動作の終了（ｔ５）後、次サイクルのオーバーラップ期間の到来（ｔ０）までの間、吸気制御弁２６および吸気弁１７はいずれも全閉状態に維持される。その結果、本実施形態では、バルブオーバーラップ時に、圧力制御領域ＣＲの圧力（すなわち、吸気制御弁下流圧）が、当該燃焼室１２の排気ポート１５よりも高圧になるようにされる。なお、圧力制御領域ＣＲ内の圧力は、次サイクルの吸気弁１７の開弁（ｔ０）によって開放されることになる。

以上のとおり、第２実施形態では、昇圧動作に先立って行われる圧力回復動作の結果、吸気制御弁２６の上流側の空気によって、吸気経路における吸気弁１７と吸気制御弁２６との間の領域の圧力が、概ね吸気経路２０内の平均圧（すなわち、インマニ平均圧）まで回復されるので、これに続く昇圧動作（ｔ４〜ｔ５）を円滑に行うことができ、また昇圧動作後の圧力制御領域ＣＲを更に高圧にすることも可能となる。

なお、上述した各実施形態では本発明をいわゆる筒内直噴形式のガソリンエンジンに応用した場合について説明したが、本発明は、燃料を吸気ポート内に噴射するポート噴射形式のエンジンや、点火プラグを用いないディーゼルエンジンなどの他の形式のエンジンにおいても有効であり、筒内直噴形式のガソリンエンジンの場合と同様な効果を得ることができることは言うまでもない。また、本発明は車両用以外のエンジンについても適用でき、かかる構成も本発明の範疇に属するものである。

本発明による吸気制御装置を直噴形式のガソリンエンジンに適用した一実施形態の概念図である。 エンジンの吸気行程にて吸気制御弁の開弁時期を変更した場合の吸入空気量の変化を表すグラフである。 オーバーラップ通常マップで設定される吸気弁の開弁タイミングの特性を示すグラフである。 オーバーラップ拡大マップで設定される吸気弁の開弁タイミングの特性を示すグラフである。 圧縮行程開弁タイミングマップで設定される圧縮行程開弁の実行領域を示すグラフである。 第１実施形態の動作を示すフローチャートである。 第１実施形態の動作を示すタイミングチャートである。 第２実施形態の動作を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１０ エンジン
１１ 燃料噴射弁
１２ 燃焼室
１３ 点火プラグ
１４ 吸気ポート
１５ 排気ポート
１６ シリンダヘッド
１７ 吸気弁
１８ 排気弁
２０ 吸気通路
２１ 吸気管
２５ アクチュエータ
２６ 吸気制御弁
２７ 制御装置
３０ 吸気圧センサ
４０ クランク角センサ

Claims (4)

1. 燃焼室を開閉する吸気弁と排気弁とが同時に開くバルブオーバーラップを実現可能な動弁機構を具えたエンジンにおいて、
   前記吸気弁よりも上流側の吸気通路に設けられて当該吸気経路を開閉する吸気制御弁と、
   この吸気制御弁の開閉を行うアクチュエータと、
   前記動弁機構および前記アクチュエータの作動を制御する制御手段と、を具え、
   前記制御手段は、前記動弁機構および前記アクチュエータを制御することで、前記バルブオーバーラップ時に、前記吸気経路における前記吸気弁と前記吸気制御弁との間の領域を当該燃焼室の排気通路よりも高圧にすることを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの吸気制御装置であって、
   前記制御手段は、前記燃焼室の圧縮行程中に、前記吸気制御弁が全閉かつ前記吸気弁が開の状態を実現する昇圧動作を行うように、前記アクチュエータおよび前記動弁機構の作動を制御することを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
3. 請求項２に記載のエンジンの吸気制御装置であって、
   前記制御手段は、前記気筒の吸気行程の終了時点の近傍であって前記昇圧動作の開始前に、前記吸気弁が全閉かつ前記吸気制御弁が開の状態を実現する圧力回復動作を行うように、前記アクチュエータおよび前記動弁機構の作動を制御することを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
4. 請求項２または３に記載のエンジンの吸気制御装置であって、
   前記燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を更に具え、
   前記制御手段は、前記燃料噴射弁の噴射開始前に前記昇圧動作が終了するように、前記アクチュエータおよび前記動弁機構の作動を制御することを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
   

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