JP2545067B2 - エンジンの吸気装置 - Google Patents

エンジンの吸気装置

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JP2545067B2
JP2545067B2 JP61072345A JP7234586A JP2545067B2 JP 2545067 B2 JP2545067 B2 JP 2545067B2 JP 61072345 A JP61072345 A JP 61072345A JP 7234586 A JP7234586 A JP 7234586A JP 2545067 B2 JP2545067 B2 JP 2545067B2
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Japan
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swirl
engine
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valve
combustion chamber
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英樹 田中
彰士 長尾
正法 三角
正志 丸原
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Mazda Motor Corp
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はエンジンの吸気装置に関し、特にエンジンの
低回転・低負荷時等の特定運転領域で燃焼室にスワール
を生成させるようにしたものの改良に関する。
(従来の技術) 従来、この種のエンジンの吸気装置として、例えば特
開昭58−195013号公報に開示されるように、燃焼室の吸
気弁周りに渦巻部を形成し、該渦巻部の始端部にその接
線方向から入口通路部を接続するとともに、該入口通路
部の途中から分岐路を分岐して上記渦巻部の終端部に接
続し、該分岐路に開閉弁を設けて、エンジンの低回転・
低負荷時等の特定運転領域には、上記開閉弁を閉じて吸
気を入口通路部のみから燃焼室に供給し、渦巻部の吸気
の旋回作用により燃焼室にスワールを発生させて混合気
のミキシングを促進する一方、上記特定運転領域以外の
通常運転領域には、上記開閉弁を開いて吸気を入口通路
部と分岐路との双方から燃焼室に供給し、渦巻部の吸気
の旋回作用を抑制しつつ多量の吸気を燃焼室に供給して
充填効率を上げるようにしたものが知られている。
(発明が解決しようとする課題) ところが、上記従来のエンジンの吸気装置では運転領
域に応じて開閉弁が開閉する関係上、エンジンの運転状
態が特定運転領域と通常運転領域との境で緩かに移行す
る場合、開閉弁の急激な開閉に伴い燃焼室のスワールの
強さが急激に変化してトルクショック等を生じ、運転性
が損なわれるという問題がある。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、エンジンの運転状態が特定運転領
域と通常運転領域との境で緩やかに移行するときには、
急に移行するときと比べて、上記開閉弁の如きスワール
を生成する手段の駆動を、緩やかな変化速度で行わせる
ことにより、燃焼室の混合気の状態変化をスムーズに行
って良好な運転性を得ることにある。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、エン
ジンの燃焼室にスワールを発生させるスワール生成手段
と、該スワール生成手段を駆動する駆動手段と、エンジ
ンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、該運転状
態検出手段の出力を受け、エンジンの運転状態が特定運
転領域にあるとき、燃焼室にスワールが発生するよう上
記駆動手段を作動させる制御手段とを備えるとともに、
上記運転状態検出手段の出力を受け、エンジンの運転状
態が特定運転領域とそれ以外の通常運転領域との境で緩
やかに移行するときには、急に移行するときと比べて、
上記駆動手段の作動変化速度を緩やかにするよう補正す
る補正手段を備えたものとする。ここで、上記スワール
生成手段としては、具体的に、第1吸気通路と、該第1
吸気通路と並列に設けられた第2吸気通路と、上記第1
吸気通路を閉じる制御弁とから構成されたものがある。
(作用) 上記の構成により、本発明では、エンジンの運転状態
が特定運転領域と通常運転領域との境で緩やかに移行す
るときには、急に移行するときと比べて、スワール生成
手段を駆動する駆動手段の作動変化速度が緩やかになる
よう補正されて、スワール生成手段によるスワールの発
生・消滅が徐々に行われることになり、燃焼室のスワー
ルの強さがスムーズに変化し、良好な運転性が得られる
ことになる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図において、1は4気筒エンジン、2は該エンジ
ン1のシリンダ3内に摺動自在に嵌挿されたピストン4
により容積可変に形成される燃焼室、5は一端がエアク
リーナ6を介して大気に連通し、他端が上記燃焼室2に
開口して吸気をエンジン1に供給するための吸気通路、
7は一端が燃焼室2に開口し、他端が大気に開放されて
排気を排出するための排気通路である。上記吸気通路5
の途中には、吸入空気量を制御するスロットル弁8と、
該スロットル弁8下流側で燃料を噴射供給する燃料噴射
弁9とが各々配設されているとともに、吸気通路5の燃
焼室2への開口部には吸気弁10が設けられている。一
方、排気通路7の燃焼室2への開口部には、排気弁11が
設けられているとともに、該排気通路7の途中には、排
気ガスを浄化する触媒装置12が介設されている。また、
燃焼室2の頂部には、燃焼室2内の混合気に点火する点
火プラグ13が配設されている。
上記吸気通路5の燃焼室2近傍は、仕切壁15により上
下に2分割されて、通路面積の大きい第1吸気通路とし
ての主吸気通路16と、通路面積の小さい第2吸気通路と
しての副吸気通路17とが互いに並列に形成されていると
ともに、該主吸気通路16には、該主吸気通路16を閉じる
制御弁としてのスワールコントロール弁18(以下、スワ
ール弁と略称する)が配置されていて、該スワール弁18
の閉時には、主吸気通路16を閉じて副吸気通路17のみか
ら少量の吸気を燃焼室2にその側方から供給することに
より、該燃焼室2にスワールを発生させる一方、スワー
ル弁18の開時には主吸気通路16を開いて、上記副吸気通
路17に加えて主吸気通路16からも多量の吸気をスワール
を生成することなく燃焼室2内に供給するようにし、よ
って、エンジン1の燃焼室2にスワールを発生させるス
ワール生成手段50が構成されている。
また、上記スワール弁18には、リンク機構20を介して
スワール弁開閉用のダイヤフラム装置21が接続されてい
る。該ダイヤフラム装置21は、第2図に拡大詳示するよ
うに、上記リンク機構20に連結されたダイヤフラム21a
と、該ダイヤフラム21aにより図中左右に区画形成され
た負圧室21bおよび大気室21cとを備え、該負圧室21bに
は、バネ21dが縮装されていると共に、負圧通路22を介
して吸気通路5のスロットル弁8下流の吸気負圧を貯蔵
する負圧リザーブタンク23の負圧が、また大気通路24を
介して大気圧が各々導入可能になっている。また、上記
負圧通路22の途中には、上記負圧室21bへの負圧の導入
を許容/停止制御する負圧導入部25が、また上記大気通
路24の途中には負圧室21bへの大気圧の導入を許容/停
止制御する大気圧導入部26が各々介設されており、該負
圧導入部25により負圧リザーブタンク23の負圧がダイヤ
フラム装置21の負圧室21bに導入されたときには、ダイ
ヤフラム21aがバネ21dの付勢力に抗して図中左方に偏倚
することにより、スワール弁18を図中時計方向に回動さ
せて主吸気通路16を閉じるよう閉作動させる一方、大気
圧導入部26により大気圧が負圧室21bに導入されたとき
には、ダイヤフラム21aがバネ21dの付勢力により図中右
方に偏倚することにより、スワール弁18を逆に図中反時
計方向に回動させて主吸気通路16を開くよう開作動させ
るようにし、よって吸気負圧を導入して燃焼室2にスワ
ールが発生するよう上記スワール生成手段50を駆動する
駆動手段51が構成されている。
そして、上記負圧導入部25は、第2図に示す如く、負
圧通路22を2分割した第1負圧通路22aおよび第2負圧
通路22bを各々開閉する負圧導入用の第1および第2開
閉弁30,31と、上記第2負圧通路22bの通路面積を絞る絞
り部32とを備えていて、該両開閉弁30,31によりダイヤ
フラム装置21の負圧室21bへの負圧の導入速度を二通り
に設定して、スワール弁18による主吸気通路16の閉速度
を適宜変更し得るようにしている。同様に、大気圧導入
部26は、大気通路24を2分割した第1大気通路24aおよ
び第2大気通路24bを各々開閉する大気圧導入用の第1
および第2開閉弁33,34と、上記第2大気通路34に介設
された絞り部35とを備えていて、該両開閉弁33,34によ
りダイヤフラム装置21の負圧室21bへの大気の導入速度
を二通りに設定して、スワール弁18による主吸気通路16
の開速度を適宜変更し得るようにしている。尚、第1図
中、37は点火コイル、38は該点火コイル37で発生する高
電圧を上記点火プラグ13に配電する配電器である。
また、第1図において、40は吸気通路5のスロットル
弁8上流側で吸入空気量を計測するエアフローセンサ、
41はスロットル弁8の開度を検出するスロットル開度セ
ンサ、42は排気通路7の触媒装置12上流側で排気ガス中
の酸素濃度成分により空燃比を検出する排気センサであ
る。さらに、第2図において、43はスワール弁18の閉作
動時に該スワール弁18のリンク機構20が当接してその閉
時を検出するスワール弁閉時センサ、44は同様にスワー
ル弁18の開作動時に該スワール弁18のリンク機構20が当
接してその開時を検出するスワール弁開時センサであっ
て、これら各センサ40〜44の検出信号並びに上記点火コ
イル37からのエンジン回転数信号および配電器38からの
気筒識別信号が各々CPU等を内蔵する制御手段としての
コントローラ46に入力されていて、該コントローラ46に
より上記負圧導入部25および大気圧導入部26を制御し
て、スワール弁18をエンジン運転状態に応じて開閉作動
させるようにしている。
次に、補正手段を内部に含む上記コントローラ46によ
るスワール弁18の開閉制御を第3図のフローチャートに
基づいて説明する。スタートして、先ずステップS1でエ
アフローセンサ40からの吸入空気量QA信号及び点火コイ
ル37からのエンジン回転数N信号を読込んだのち、ステ
ップS2で前回入力した吸入空気量Q0信号及びエンジン回
転数N0信号から変動量ΔQA,ΔNを演算するとともに、
上記QA,NをそれぞれQ0,N0に置き換える。
しかる後、ステップS3で、現にスワール弁18が開状態
にあるか閉状態にあるかを判別する。そして、閉状態に
ある場合には、第4図のマップに基づいてエンジン1の
運転状態を判別すべく、ステップS4で吸入空気量QAおよ
びエンジン回転数Nがそれぞれ基準値QA1,R1よりも小
さいか否かを判別し、特定運転領域にあるQA<QA1かつ
N<R1のときには、ステップS5でスワール弁18を閉状態
に保持して燃焼室2内にスワールを発生させるととも
に、混合気の希薄燃焼を行うべく、ステップS6で希薄側
の目標空燃比を設定する。一方、ステップS4で特定運転
領域にないときには、エンジン運転状態が特定運転領域
からそれ以外の通常運転領域に移行したと判断してステ
ップS7〜S9でエンジン1の運転状態に応じてスワール弁
8による主吸気通路16の開速度を制御する。
即ち、先ず、ステップS7で吸入空気量の変動分ΔQお
よびエンジン回転数の変動分ΔNの絶対値がそれぞれ基
準値QS,NSよりも大きいか否かを判別し、特定運転領域
から通常運転領域への移行が急である|ΔQ|≧QSまたは
|ΔN|≧NSのときには、第5図および第6図の点線上向
き矢印に示すようにステップS8でスワール弁18が即座に
開くように負圧導入部25を制御して燃焼室2への吸気充
填量を一気に増加させるとともに、ステップS9で理論ま
たは過濃側の目標空燃比を設定する。
一方、ステップS7で特定運転領域から通常運転領域へ
の移行が緩やかである|ΔQ|<QSかつ|ΔN|<NSのとき
には、第5図および第6図の実線上向き矢印に示すよう
にステップS10でスワール弁18が徐々に緩慢に開くよう
に負圧導入部25を制御して、燃焼室2内のスワールの強
さの減少および吸気充填量の増加を徐々にスムーズに行
うとともに、ステップS9で理論または過濃側の目標空燃
比を設定する。
また、ステップS3で現にスワール弁18が開状態にある
場合には、第4図のマップに基づいてエンジン1の運転
状態を判別すべくステップS11で吸入空気量QAおよびエ
ンジン回転数Nがそれぞれ基準値QA0,R0よりも小さい
か否かを判別し、通常運転領域にあるQA≧QA0かつN≧R
0のときには、ステップS12でスワール弁18を開状態に保
持して燃焼室2内にスワールを発生させないとともに、
エンジン1の出力を増大させるべく、ステップS9で理論
または過濃側の目標空燃比を設定する。一方、ステップ
S11で特定運転領域にあるときには、エンジン運転状態
が通常運転領域から特定運転領域に移行したと判断して
ステップS13〜S15でエンジン1の運転状態に応じてスワ
ール弁18による主吸気通路16の閉速度を制御する。
即ち、先ず、ステップS13で吸入空気量の変動分ΔQ
およびエンジン回転数の変動分ΔNの絶対値がそれぞれ
基準値QS,NSよりも大きいか否かを判別し、通常運転領
域から特定運転領域への移行が急である|ΔQ|≧QSまた
は|ΔN|≧NSのときには、第5図および第6図の点線下
向き矢印に示すように大気圧導入部26を制御して、燃焼
室2への吸気充填量を一気に減少させるとともに、ステ
ップS6で希薄側の目標空燃比を設定する。
一方、ステップS13で通常運転領域から特定運転領域
への移行が緩やかである|ΔQ|<QSかつ|ΔN|<NSのと
きには、第5図および第6図の実線下向き矢印に示すよ
うにステップS15でスワール弁18が徐々に緩慢に閉じる
ように大気圧導入部26を制御して、燃焼室3内のスワー
ルの強さの増大および吸気充填量の減少を徐々にスムー
ズに行うとともに、ステップS6で希薄側の目標空燃比を
設定する。
よって、上記第3図の作動フローにおいて、ステップ
S1により、吸入空気量及びエンジン回転数によってエン
ジン1の運転状態を検出する運転状態検出手段を構成し
ているとともに、ステップS3〜S15により、上記運転状
態検出手段の出力を受け、エンジン1の運転状態が特定
運転領域にあるとき、燃焼室3にスワールが発生するよ
う上記駆動手段51を作動させる制御手段を構成してい
る。そして、ステップS4,S7,S8,S10及びステップ
S11,S13〜S15により、上記運転状態検出手段の出力を
受け、エンジン1の運転状態が特定運転領域とそれ以外
の通常運転領域との境で緩やかに移行するときには、急
に移行するときと比べて、上記駆動手段の作動変化速度
を緩やかにするよう補正する補正手段を構成している。
したがって、上記実施例においては、特定運転領域で
はスワール弁18を閉じて燃焼室2にスワールを発生させ
ることができるので、混合気の希薄燃焼を行うことがで
き、燃費性,エミッション性の向上が図られる一方、通
常運転領域ではスワール弁18を開いて吸気充填量を増加
させることができるので、エンジン1の出力増大が図ら
れる。
また、エンジン1の運転状態が特定運転領域と通常運
転領域との境で急に移行する場合には、スワール弁18を
即座に開きあるいは閉じるようにしたので、スワールの
発生・消滅および吸気充填量の増減を応答性良く行うこ
とができる。一方、エンジン1の運転状態が特定運転領
域と通常運転領域との境で緩やかに移行する場合には、
スワール弁18を徐々に緩慢に開きあるいは閉じるように
したので、スワールの強さおよび吸気充填量が徐々にス
ムーズに変化し、良好な運転性を得ることができる。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、特定運転領域
でスワール生成手段により燃焼室にスワールを発生させ
るエンジンの吸気装置において、エンジンの運転状態が
特定運転領域とそれ以外の通常運転領域との境で緩やか
に移行するときには、急に移行するときと比べて、上記
スワール生成手段の駆動を緩やかな変化速度で行わせる
ようにしたので、運転状態の変化に伴う燃焼室の混合気
の状態変化をスムーズに行って良好な運転性を得ること
ができるものである。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示し、第1図は全体概略構成
図、第2図は第1図の要部拡大図、第3図はコントロー
ラの作動を示すフローチャート図、第4図は特定運転領
域を示す説明図、第5図は吸入空気量に対するスワール
弁の作動を示す説明図、第6図はエンジン回転数に対す
るスワール弁の作動を示す説明図である。 1……エンジン、2……燃焼室、16……主吸気通路、17
……副吸気通路、18……スワールコントロール弁、21…
…ダイヤフラム装置、46……コントローラ、50……スワ
ール生成手段、51……駆動手段。
フロントページの続き (72)発明者 丸原 正志 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 実開 昭61−202635(JP,U) 実開 昭60−6831(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンの燃焼室にスワールを発生させる
    スワール生成手段と、 該スワール生成手段を駆動する駆動手段と、 エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、 該運転状態検出手段の出力を受け、エンジンの運転状態
    が特定運転領域にあるとき、燃焼室にスワールが発生す
    るよう上記駆動手段を作動させる制御手段と、 上記運転状態検出手段の出力を受け、エンジンの運転状
    態が特定運転領域とそれ以外の通常運転領域との境で緩
    やかに移行するときには、急に移行するときと比べて、
    上記駆動手段の作動変化速度を緩やかにするよう補正す
    る補正手段と を備えたことを特徴とするエンジンの吸気装置。
  2. 【請求項2】スワール生成手段は、第1吸気通路と、該
    第1吸気通路と並列に設けられた第2吸気通路と、上記
    第1吸気通路を閉じる制御弁とから構成されたものであ
    る特許請求の範囲第1項記載のエンジンの吸気装置。
JP61072345A 1986-03-29 1986-03-29 エンジンの吸気装置 Expired - Lifetime JP2545067B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS58195013A (ja) * 1982-05-11 1983-11-14 Toyota Motor Corp ヘリカル型吸気ポ−ト
JPS606831U (ja) * 1983-06-28 1985-01-18 日野自動車株式会社 内燃機関のスワ−ル制御装置
JPS61202635U (ja) * 1985-06-07 1986-12-19

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