JP3221236B2 - 内燃機関の制御装置及び制御方法 - Google Patents
内燃機関の制御装置及び制御方法Info
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- F02D41/0002—Controlling intake air
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- F02D2250/18—Control of the engine output torque
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車の制御装置及び
制御方法に係り、特に空気と燃料の比を大きくする、い
わゆる内燃機関の制御装置及び制御方法に関する。
制御方法に係り、特に空気と燃料の比を大きくする、い
わゆる内燃機関の制御装置及び制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の希薄燃焼エンジンの制御装置及び
制御方法として、例えば、特開昭５８−２０６８２２号
公報に、希薄空燃比燃焼限界を拡大するために、吸気ポ
ート内の燃焼用空気のスワール強度を調整するスワール
生成弁が設けられており、上記スワール生成弁はダイヤ
フラム等のアクチュエータにより駆動されることが記載
されている。
制御方法として、例えば、特開昭５８−２０６８２２号
公報に、希薄空燃比燃焼限界を拡大するために、吸気ポ
ート内の燃焼用空気のスワール強度を調整するスワール
生成弁が設けられており、上記スワール生成弁はダイヤ
フラム等のアクチュエータにより駆動されることが記載
されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記制
御装置及び制御方法ではスワール生成弁駆動のためにア
クチュエータを用いているため、取付けスペース及びコ
ストの点を考慮しておらず、複雑且つ高コスト構成の吸
気系システムとなっていた。
御装置及び制御方法ではスワール生成弁駆動のためにア
クチュエータを用いているため、取付けスペース及びコ
ストの点を考慮しておらず、複雑且つ高コスト構成の吸
気系システムとなっていた。
【０００４】したがって、本発明の目的は、スワール生
成弁駆動手段の取付けスペース及びコストを考慮し、簡
易駆動手段でスワール生成弁を駆動する内燃機関の制御
装置及び制御方法を提供することにある。
成弁駆動手段の取付けスペース及びコストを考慮し、簡
易駆動手段でスワール生成弁を駆動する内燃機関の制御
装置及び制御方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、燃料に対する空気の割合を大きくして燃
焼させる希薄燃焼エンジン、上記希薄燃焼エンジンの希
薄燃焼運転領域で吸気ポート内の燃焼用空気のスワール
強度を調整するスワール生成弁、車両の加速要求を設定
するアクセルペダル、上記アクセルペダルと上記スワー
ル生成弁とを機械的に連結且つ希薄空燃比燃焼限界が拡
大するように上記スワール生成弁開度を設定可能な機構
を有する機械的連結手段とを備えることにより達成され
る。
に、本発明は、燃料に対する空気の割合を大きくして燃
焼させる希薄燃焼エンジン、上記希薄燃焼エンジンの希
薄燃焼運転領域で吸気ポート内の燃焼用空気のスワール
強度を調整するスワール生成弁、車両の加速要求を設定
するアクセルペダル、上記アクセルペダルと上記スワー
ル生成弁とを機械的に連結且つ希薄空燃比燃焼限界が拡
大するように上記スワール生成弁開度を設定可能な機構
を有する機械的連結手段とを備えることにより達成され
る。
【０００６】
【作用】本発明の内燃機関の制御装置及び制御方法は上
記のような構成を有し、上記アクセルペダルが全閉の場
合、アクセルペダルと機械的に連結された上記スワール
生成弁は希薄燃焼運転領域で希薄空燃比燃焼限界の拡大
が可能なスワール生成開度に設定されている。部分負荷
の希薄燃焼運転領域までアクセルペダルが踏み込まれる
とエンジンに吸入される空気量を制御するスロットルバ
ルブはアクセルペダル踏み込み量の関数で開かれるが、
上記スワール生成弁は上記スワール生成開度に保持され
たままである。希薄燃焼運転領域外のパワー領域までア
クセルペダルが踏み込まれると、上記スワール生成弁は
アクセルペダル踏み込み量の関数で開かれる。これによ
り、簡易且つ低コストのスワール生成弁駆動手段で希薄
空燃比燃焼限界の拡大が可能となる。
記のような構成を有し、上記アクセルペダルが全閉の場
合、アクセルペダルと機械的に連結された上記スワール
生成弁は希薄燃焼運転領域で希薄空燃比燃焼限界の拡大
が可能なスワール生成開度に設定されている。部分負荷
の希薄燃焼運転領域までアクセルペダルが踏み込まれる
とエンジンに吸入される空気量を制御するスロットルバ
ルブはアクセルペダル踏み込み量の関数で開かれるが、
上記スワール生成弁は上記スワール生成開度に保持され
たままである。希薄燃焼運転領域外のパワー領域までア
クセルペダルが踏み込まれると、上記スワール生成弁は
アクセルペダル踏み込み量の関数で開かれる。これによ
り、簡易且つ低コストのスワール生成弁駆動手段で希薄
空燃比燃焼限界の拡大が可能となる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明による変速制御方法について、
図示の実施例により詳細に説明する。
図示の実施例により詳細に説明する。
【０００８】図１は本発明の一実施例である。アクセル
ペダル１はワイヤ２を介してアクセルレバー３と機械的
に連結されている。上記アクセルレバー３はエンジンに
吸入される空気量を制御するスロットルバルブ４及びス
ロットル開度センサ５に直結されている。また、上記ア
クセルレバー３は固定部６に取り付けられたリターンス
プリング７と直結されている。そこで、アクセルペダル
１が踏み込まれるとアクセルレバー３が動作し、スワー
ル生成弁８とワイヤ９等の機械的手段で連結された遅れ
機構１０がある特定のストロークで動作し始める。ま
た、上記遅れ機構１０は固定部１１に取り付けられたリ
ターンスプリング１２と直結されている。アクセルスト
ロークが０の場合は、リターンスプリング７の反力によ
りアクセルレバー３及び遅れ機構１０がストッパー１３
まで戻される。アクセルストロークが０の場合のスワー
ル生成弁開度は、希薄空燃比燃焼限界を考慮し予めスト
ッパー１４の位置で合わしておく必要がある。希薄空燃
比域では上記希薄空燃比燃焼限界を考慮したスワール生
成弁開度を保持し、遅れ機構１０が動作して初めてスワ
ール生成弁８が動き始める。アクセルストロークが最大
では、遅れ機構１０及びスワール生成弁８がそれぞれス
トッパー１５及びストッパー１６で制限される。
ペダル１はワイヤ２を介してアクセルレバー３と機械的
に連結されている。上記アクセルレバー３はエンジンに
吸入される空気量を制御するスロットルバルブ４及びス
ロットル開度センサ５に直結されている。また、上記ア
クセルレバー３は固定部６に取り付けられたリターンス
プリング７と直結されている。そこで、アクセルペダル
１が踏み込まれるとアクセルレバー３が動作し、スワー
ル生成弁８とワイヤ９等の機械的手段で連結された遅れ
機構１０がある特定のストロークで動作し始める。ま
た、上記遅れ機構１０は固定部１１に取り付けられたリ
ターンスプリング１２と直結されている。アクセルスト
ロークが０の場合は、リターンスプリング７の反力によ
りアクセルレバー３及び遅れ機構１０がストッパー１３
まで戻される。アクセルストロークが０の場合のスワー
ル生成弁開度は、希薄空燃比燃焼限界を考慮し予めスト
ッパー１４の位置で合わしておく必要がある。希薄空燃
比域では上記希薄空燃比燃焼限界を考慮したスワール生
成弁開度を保持し、遅れ機構１０が動作して初めてスワ
ール生成弁８が動き始める。アクセルストロークが最大
では、遅れ機構１０及びスワール生成弁８がそれぞれス
トッパー１５及びストッパー１６で制限される。
【０００９】図２は一実施例の具体的構成である。アク
セルペダル１の踏み込みによりワイヤ２を介してアクセ
ルレバー３が回転される。これにより上記アクセルレバ
ー３と直結されたシャフト１７が回転し、シャフト１７
に取り付けられたスロットルバルブ４及びスロットル開
度センサ５内の回転部が動作する。アクセルレバー３の
円周上には全開ストッパー用シャフト１８及び左側には
中心から半径ａの距離に遅れ機構用シャフト１９が取り
付けられている。遅れ機構１０には上記遅れ機構用シャ
フト１９が入る溝２０及び全閉ストッパー用シャフト２
１が設けられている。また、遅れ機構１０はシャフト１
７を軸として上記遅れ機構用シャフト１９の動作でのみ
動く。スワール生成弁レバー２２はワイヤ２３と連結さ
れた上記遅れ機構１０の動作により動作する。上記レバ
ー２２とワイヤ２３の取り付け半径は、上記シャフト１
９の取付位置と同様のａである。これによりアクセルペ
ダル１のストロークと遅れを考慮したスワール生成弁８
のストロークを合わせることが可能となる。また、レバ
ー２２には希薄空燃比燃焼限界を達成するスワール生成
弁開度及び全開ストッパー用シャフト２４が取り付けら
れている。
セルペダル１の踏み込みによりワイヤ２を介してアクセ
ルレバー３が回転される。これにより上記アクセルレバ
ー３と直結されたシャフト１７が回転し、シャフト１７
に取り付けられたスロットルバルブ４及びスロットル開
度センサ５内の回転部が動作する。アクセルレバー３の
円周上には全開ストッパー用シャフト１８及び左側には
中心から半径ａの距離に遅れ機構用シャフト１９が取り
付けられている。遅れ機構１０には上記遅れ機構用シャ
フト１９が入る溝２０及び全閉ストッパー用シャフト２
１が設けられている。また、遅れ機構１０はシャフト１
７を軸として上記遅れ機構用シャフト１９の動作でのみ
動く。スワール生成弁レバー２２はワイヤ２３と連結さ
れた上記遅れ機構１０の動作により動作する。上記レバ
ー２２とワイヤ２３の取り付け半径は、上記シャフト１
９の取付位置と同様のａである。これによりアクセルペ
ダル１のストロークと遅れを考慮したスワール生成弁８
のストロークを合わせることが可能となる。また、レバ
ー２２には希薄空燃比燃焼限界を達成するスワール生成
弁開度及び全開ストッパー用シャフト２４が取り付けら
れている。
【００１０】図３はアクセル開度とスワール生成弁開度
の関係図である。図１，図２のアクセル開度を変化させ
ると図３のような特性を示す。例えば、アクセル開度全
閉を０．４Ｖ，全開を５．６Ｖ、上記遅れ機構１０の動
作開始を２．０Ｖとする。この時、スワール生成弁開度
は希薄空燃比燃焼限界を確保するための値、例えば７５
％に保持される。つまり、アクセル開度０．４Ｖから
２．０Ｖが希薄燃焼（リーン）領域、２．０Ｖから５．
６Ｖが理論空燃比（ストイキ）あるいは濃空燃比（リッ
チ）領域となる。ここで、０％が生成弁開度全開、１０
０％が全閉である。
の関係図である。図１，図２のアクセル開度を変化させ
ると図３のような特性を示す。例えば、アクセル開度全
閉を０．４Ｖ，全開を５．６Ｖ、上記遅れ機構１０の動
作開始を２．０Ｖとする。この時、スワール生成弁開度
は希薄空燃比燃焼限界を確保するための値、例えば７５
％に保持される。つまり、アクセル開度０．４Ｖから
２．０Ｖが希薄燃焼（リーン）領域、２．０Ｖから５．
６Ｖが理論空燃比（ストイキ）あるいは濃空燃比（リッ
チ）領域となる。ここで、０％が生成弁開度全開、１０
０％が全閉である。
【００１１】図４はエンジンのアクセル開度特性図であ
る。横軸にエンジン回転数、縦軸にエンジントルクにス
ロットル開度と一致するアクセル開度をプロットすると
図４のようになる。例えば、図３のアクセル開度、つま
り電圧値で表すと１．０Ｖから５．６Ｖまで右下がりの
特性となる。図３のリーン領域が、この特性曲線上の斜
線部分に対応する。エンジンの改良、燃焼改善によりリ
ーン運転領域が広がった場合は、更にアクセル開度の大
きい領域までリーン領域を増大することが可能となる。
る。横軸にエンジン回転数、縦軸にエンジントルクにス
ロットル開度と一致するアクセル開度をプロットすると
図４のようになる。例えば、図３のアクセル開度、つま
り電圧値で表すと１．０Ｖから５．６Ｖまで右下がりの
特性となる。図３のリーン領域が、この特性曲線上の斜
線部分に対応する。エンジンの改良、燃焼改善によりリ
ーン運転領域が広がった場合は、更にアクセル開度の大
きい領域までリーン領域を増大することが可能となる。
【００１２】図５は希薄空燃比制御システムの全体構成
である。希薄燃焼エンジン２５には、変速機２６，排気
管２７及び吸気管２８が取り付けられている。上記変速
機２６には、トルクコンバータ２９の入力軸回転センサ
３０，トルクコンバータ２９の出力軸回転センサ３１，
変速機出力軸回転センサ３２及び変速制御用アクチュエ
ータ３３が設けられている。これらの信号はエンジンパ
ワートレイン制御ユニット３４において入出力される。
また、上記排気管２７にはＯ２センサ（空燃比センサ）
３５，ＨＣ吸着剤３６・ＮＯｘ還元触媒３７・三元触媒
３８から成る触媒システム３９が設けられている。上記
希薄燃焼エンジン２５には、点火装置４０が取り付けら
れている。また、上記吸気管２８にはエアクリーナ４
１，空気量センサ４２，燃料噴射弁４３，希薄燃焼のた
めスワールを形成するスワール生成弁４４，機械的連結
手段４５及びスワール形成通路４６が設けられている。
スロットルバルブ４７の制御に関しては、２通りの方法
がある。１つは、アクセルペダル４８により機械式ワイ
ヤ４９を介して直接スロットルバルブ４７を駆動する方
法である。もう１つは、アクセルペダル４８に開度セン
サ４９を設け、その信号をエンジンパワートレイン制御
ユニット３４に入力し、この制御ユニット３４で演算さ
れたスロットル開度をスロットルバルブ４７，モータ５
０及びスロットル開度センサ５１とから成るスロットル
制御器５２に出力する、いわゆる電子制御スロットルシ
ステム方式（破線記述）である。電子制御スロットルシ
ステムの場合は制御のフレキシビリティが向上する。上
記機械的連結手段４５が上記記載の遅れ機構１０等を含
んでいる。
である。希薄燃焼エンジン２５には、変速機２６，排気
管２７及び吸気管２８が取り付けられている。上記変速
機２６には、トルクコンバータ２９の入力軸回転センサ
３０，トルクコンバータ２９の出力軸回転センサ３１，
変速機出力軸回転センサ３２及び変速制御用アクチュエ
ータ３３が設けられている。これらの信号はエンジンパ
ワートレイン制御ユニット３４において入出力される。
また、上記排気管２７にはＯ２センサ（空燃比センサ）
３５，ＨＣ吸着剤３６・ＮＯｘ還元触媒３７・三元触媒
３８から成る触媒システム３９が設けられている。上記
希薄燃焼エンジン２５には、点火装置４０が取り付けら
れている。また、上記吸気管２８にはエアクリーナ４
１，空気量センサ４２，燃料噴射弁４３，希薄燃焼のた
めスワールを形成するスワール生成弁４４，機械的連結
手段４５及びスワール形成通路４６が設けられている。
スロットルバルブ４７の制御に関しては、２通りの方法
がある。１つは、アクセルペダル４８により機械式ワイ
ヤ４９を介して直接スロットルバルブ４７を駆動する方
法である。もう１つは、アクセルペダル４８に開度セン
サ４９を設け、その信号をエンジンパワートレイン制御
ユニット３４に入力し、この制御ユニット３４で演算さ
れたスロットル開度をスロットルバルブ４７，モータ５
０及びスロットル開度センサ５１とから成るスロットル
制御器５２に出力する、いわゆる電子制御スロットルシ
ステム方式（破線記述）である。電子制御スロットルシ
ステムの場合は制御のフレキシビリティが向上する。上
記機械的連結手段４５が上記記載の遅れ機構１０等を含
んでいる。
【００１３】図６はスワール生成弁制御機構の機差及び
経時変化補正装置の概略である。図１に示したスワール
生成弁制御機構は、機構製作時の機差及び長期使用によ
る経年変化が生じる可能性が高い。もし、この機械的誤
差が生じた状態で希薄空燃比制御を実行した場合、スワ
ール生成弁開度と希薄空燃比領域に違いが生じノッキン
グ，トルク不足及び失火による燃焼不安定等が発生する
可能性がある。そこで、スワール生成弁開度と希薄空燃
比領域はいつもマッチングしておく必要がある。例え
ば、経時変化によりワイヤ２及びワイヤ９が延びる可能
性が高く、それぞれテンショナー５３及びテンショナー
５４を設ける必要がある。また、希薄燃焼時のスワール
生成弁開度（例えば、７５％）が重要であり、ストッパ
ー１４に調整ねじ５５を取り付けスワール生成弁初期開
度を管理する必要がある。もう１つの手段としては、新
たにスワール生成弁開度センサ５６を設け、上記スワー
ル生成弁開度フィードバックで希薄燃焼運転領域をスワ
ール生成弁開度に合わせて変更する必要がある。
経時変化補正装置の概略である。図１に示したスワール
生成弁制御機構は、機構製作時の機差及び長期使用によ
る経年変化が生じる可能性が高い。もし、この機械的誤
差が生じた状態で希薄空燃比制御を実行した場合、スワ
ール生成弁開度と希薄空燃比領域に違いが生じノッキン
グ，トルク不足及び失火による燃焼不安定等が発生する
可能性がある。そこで、スワール生成弁開度と希薄空燃
比領域はいつもマッチングしておく必要がある。例え
ば、経時変化によりワイヤ２及びワイヤ９が延びる可能
性が高く、それぞれテンショナー５３及びテンショナー
５４を設ける必要がある。また、希薄燃焼時のスワール
生成弁開度（例えば、７５％）が重要であり、ストッパ
ー１４に調整ねじ５５を取り付けスワール生成弁初期開
度を管理する必要がある。もう１つの手段としては、新
たにスワール生成弁開度センサ５６を設け、上記スワー
ル生成弁開度フィードバックで希薄燃焼運転領域をスワ
ール生成弁開度に合わせて変更する必要がある。
【００１４】図７は図６補正装置実行時のスワール生成
弁開度特性である。まず、リーン領域からストイキ領域
への切り替わり時期を重要視し、且つスワール生成弁の
初期開度、つまり希薄空燃比燃焼限界制御達成のために
必要な開度は変化しない場合を考える。例えば、ワイヤ
の延びを補正するテンショナーを用いた場合は、初期特
性と同様の結果が得られる。これに対し、調整ねじのみ
の場合は、ワイヤの延びによりアクセル開度に対するス
ワール生成弁開度の変化が初期状態と異なるため、リー
ン，ストイキ領域変化時を合わせようとするとスワール
生成弁の初期開度を破線のように変更せざるを得ない。
よって、希薄空燃比燃焼限界を少し低下させることによ
って上記課題を解決できる。次に、初期状態を維持する
補正が必要な場合、つまりリーン領域からストイキ領域
への切り替わり時期及び希薄空燃比燃焼限界制御達成の
ために必要な開度の両方を補正する場合は、テンショナ
ー及び調整ねじの両方を用いて補正する必要がある。
弁開度特性である。まず、リーン領域からストイキ領域
への切り替わり時期を重要視し、且つスワール生成弁の
初期開度、つまり希薄空燃比燃焼限界制御達成のために
必要な開度は変化しない場合を考える。例えば、ワイヤ
の延びを補正するテンショナーを用いた場合は、初期特
性と同様の結果が得られる。これに対し、調整ねじのみ
の場合は、ワイヤの延びによりアクセル開度に対するス
ワール生成弁開度の変化が初期状態と異なるため、リー
ン，ストイキ領域変化時を合わせようとするとスワール
生成弁の初期開度を破線のように変更せざるを得ない。
よって、希薄空燃比燃焼限界を少し低下させることによ
って上記課題を解決できる。次に、初期状態を維持する
補正が必要な場合、つまりリーン領域からストイキ領域
への切り替わり時期及び希薄空燃比燃焼限界制御達成の
ために必要な開度の両方を補正する場合は、テンショナ
ー及び調整ねじの両方を用いて補正する必要がある。
【００１５】図８はアクセル側スプリングの概要であ
る。図９はスワール生成弁側スプリングの概要である。
上記のスワール生成弁制御機構は２つのリターンスプリ
ングを用いるため、アクセルペダル踏み込み時の反力が
開度に応じて変化してしまう。これは、運転者に不快感
を与える。そこで、スワール生成弁側スプリングの反力
をなるべく小さくする必要がある。図１０はアクセル開
度に対するアクセル踏力の関係である。図８に示したア
クセル側リターンスプリング７のアクセル踏力は定数ｋ
１の破線である。アクセルレバー３の回転、つまりアク
セル開度の増加に伴いリターンスプリング７が回転方向
に縮み反力が増大する。図９に示したスワール生成弁側
リターンスプリング１２のアクセル踏力は定数ｋ２の破
線である。スワール生成弁レバー１２の回転、つまりア
クセル開度の増加に伴いリターンスプリング１２が直線
方向に延び、反力が増大した後徐々に低下する。この２
つを加えたアクセル踏力（実線：ｋ１＋ｋ２）が運転者
に伝わる反力である。ここで示したスプリング構成は比
較的変動の小さいアクセル踏力になっている。
る。図９はスワール生成弁側スプリングの概要である。
上記のスワール生成弁制御機構は２つのリターンスプリ
ングを用いるため、アクセルペダル踏み込み時の反力が
開度に応じて変化してしまう。これは、運転者に不快感
を与える。そこで、スワール生成弁側スプリングの反力
をなるべく小さくする必要がある。図１０はアクセル開
度に対するアクセル踏力の関係である。図８に示したア
クセル側リターンスプリング７のアクセル踏力は定数ｋ
１の破線である。アクセルレバー３の回転、つまりアク
セル開度の増加に伴いリターンスプリング７が回転方向
に縮み反力が増大する。図９に示したスワール生成弁側
リターンスプリング１２のアクセル踏力は定数ｋ２の破
線である。スワール生成弁レバー１２の回転、つまりア
クセル開度の増加に伴いリターンスプリング１２が直線
方向に延び、反力が増大した後徐々に低下する。この２
つを加えたアクセル踏力（実線：ｋ１＋ｋ２）が運転者
に伝わる反力である。ここで示したスプリング構成は比
較的変動の小さいアクセル踏力になっている。
【００１６】図１１はスワール生成弁レバーの改良構成
である。ここでは、スワール生成弁開度を２段に変化さ
せる場合の構成を示した。アクセルレバー３側の遅れ機
構１０によりワイヤ２３を介してスワール生成弁レバー
２２が回転動作する。上記レバー２２にはスワール生成
弁側遅れ機構用シャフト５７が取り付けられている。ス
ワール生成弁側遅れ機構５８には上記遅れ機構用シャフ
ト５７が入る溝５９及びリターンスプリング１２が設け
られている。また、遅れ機構５８にはスワール生成弁開
度の２段目の変化を実現するリニアソレノイド６０が内
蔵されている。よって、スワール生成弁８は上記遅れ機
構用シャフト５７及び上記リニアソレノイド６０の動作
により動く。図１２は図１１改良構成のＡ−Ｂ断面図で
ある。アクセル開度に相当するスロットル開度が制御ユ
ニット６１に入力され、上記リニアソレノイド６０が制
御される。制御方法は後述する。スワール生成弁レバー
２２とスワール生成弁側遅れ機構５８の間、上記遅れ機
構５８と吸気管６２の間には、回転動作力低減のためそ
れぞれベアリング６３及び６４を設けている。スワール
生成弁シャフト６５は遅れ機構５８と直結されている。
また、シャフト６５とレバー２２の間にはベアリングが
介在されており、自由回転動作可能となっている。
である。ここでは、スワール生成弁開度を２段に変化さ
せる場合の構成を示した。アクセルレバー３側の遅れ機
構１０によりワイヤ２３を介してスワール生成弁レバー
２２が回転動作する。上記レバー２２にはスワール生成
弁側遅れ機構用シャフト５７が取り付けられている。ス
ワール生成弁側遅れ機構５８には上記遅れ機構用シャフ
ト５７が入る溝５９及びリターンスプリング１２が設け
られている。また、遅れ機構５８にはスワール生成弁開
度の２段目の変化を実現するリニアソレノイド６０が内
蔵されている。よって、スワール生成弁８は上記遅れ機
構用シャフト５７及び上記リニアソレノイド６０の動作
により動く。図１２は図１１改良構成のＡ−Ｂ断面図で
ある。アクセル開度に相当するスロットル開度が制御ユ
ニット６１に入力され、上記リニアソレノイド６０が制
御される。制御方法は後述する。スワール生成弁レバー
２２とスワール生成弁側遅れ機構５８の間、上記遅れ機
構５８と吸気管６２の間には、回転動作力低減のためそ
れぞれベアリング６３及び６４を設けている。スワール
生成弁シャフト６５は遅れ機構５８と直結されている。
また、シャフト６５とレバー２２の間にはベアリングが
介在されており、自由回転動作可能となっている。
【００１７】図１３はスワール生成弁開度の２段折れ特
性である。図１２に示したリニアソレノイド６０を用い
ることによりスワール生成弁開度の種々の２段折れ特性
を得ることが可能となる。これにより、希薄空燃比燃焼
限界の状態に合わせたスワール生成弁開度を設定でき
る。
性である。図１２に示したリニアソレノイド６０を用い
ることによりスワール生成弁開度の種々の２段折れ特性
を得ることが可能となる。これにより、希薄空燃比燃焼
限界の状態に合わせたスワール生成弁開度を設定でき
る。
【００１８】図１４は電子制御スロットルシステムを用
いた場合の一実施例である。電子制御スロットルシステ
ムでは、アクセルペダル１の踏み込みに対しアクセル開
度センサ６６から開度信号がエンジンパワートレイン制
御ユニット３４に入力され、目標のスロットル開度を演
算してスロットルバルブ４７を動作するモータ５０に出
力される。また、上記スロットルバルブ４７の実開度を
スロットル開度センサ５１より検出して上記制御ユニッ
ト３４に入力される。スワール生成弁制御機構は電子制
御スロットルシステムなしの場合と同様である。アクセ
ルペダル１の踏み込み量により遅れ機構１０及びワイヤ
９を動作させスワール生成弁８を動作する。
いた場合の一実施例である。電子制御スロットルシステ
ムでは、アクセルペダル１の踏み込みに対しアクセル開
度センサ６６から開度信号がエンジンパワートレイン制
御ユニット３４に入力され、目標のスロットル開度を演
算してスロットルバルブ４７を動作するモータ５０に出
力される。また、上記スロットルバルブ４７の実開度を
スロットル開度センサ５１より検出して上記制御ユニッ
ト３４に入力される。スワール生成弁制御機構は電子制
御スロットルシステムなしの場合と同様である。アクセ
ルペダル１の踏み込み量により遅れ機構１０及びワイヤ
９を動作させスワール生成弁８を動作する。
【００１９】図１５は電子制御スロットルシステムを用
いた場合の具体的構成である。スワール生成弁制御機構
は図２、電子制御スロットルシステムは図１４で説明済
みであるので省略する。
いた場合の具体的構成である。スワール生成弁制御機構
は図２、電子制御スロットルシステムは図１４で説明済
みであるので省略する。
【００２０】図１６は電子制御スロットルシステムなし
の場合のエンジン制御ブロック図である。まず、処理７
０でアクセル開度α及びエンジン回転数Ｎｅから目標燃
料噴射幅Ｔｉｔを演算する。これはいわゆるα−Ｎｅ方
式と呼ばれるものである。次に、処理７１に進み、上記
噴射幅Ｔｉｔに上記回転数Ｎｅ，補正定数ｋ及び空気量
センサ信号Ｑａの関数により求まる補正噴射幅ΔＴｉを
加え燃料噴射幅Ｔｉを演算し出力する。また、処理７２
では上記回転数Ｎｅ及び上記噴射幅Ｔｉｔにより点火時
期ＡＤＶを演算し出力する。実線で囲まれた領域が希薄
燃焼領域であり、希薄燃焼時の点火時期が記憶されてい
る。それ以外の領域は、ストイキ運転、つまり現状のエ
ンジンと同じ点火時期ＡＤＶが記憶されている。
の場合のエンジン制御ブロック図である。まず、処理７
０でアクセル開度α及びエンジン回転数Ｎｅから目標燃
料噴射幅Ｔｉｔを演算する。これはいわゆるα−Ｎｅ方
式と呼ばれるものである。次に、処理７１に進み、上記
噴射幅Ｔｉｔに上記回転数Ｎｅ，補正定数ｋ及び空気量
センサ信号Ｑａの関数により求まる補正噴射幅ΔＴｉを
加え燃料噴射幅Ｔｉを演算し出力する。また、処理７２
では上記回転数Ｎｅ及び上記噴射幅Ｔｉｔにより点火時
期ＡＤＶを演算し出力する。実線で囲まれた領域が希薄
燃焼領域であり、希薄燃焼時の点火時期が記憶されてい
る。それ以外の領域は、ストイキ運転、つまり現状のエ
ンジンと同じ点火時期ＡＤＶが記憶されている。
【００２１】図１７は電子制御スロットルシステムあり
の場合のエンジン制御ブロック図である。燃料噴射幅Ｔ
ｉ及び点火時期ＡＤＶは図１６と同様である。処理７
３，７４，７５がそれぞれ処理７０，７１，７２に対応
する。処理７６では上記回転数Ｎｅ及び上記噴射幅Ｔｉ
ｔによりスロットル開度θを演算し出力する。実線で囲
まれた領域が希薄燃焼領域であり、希薄燃焼時のスロッ
トル開度θ（α＜θ：希薄燃焼時のトルク低下を防止）
が記憶されている。それ以外の領域は、ストイキ運転、
つまり現状のエンジンと同じためα＝θとする。これに
より、燃料先行制御が実現可能となるため空燃比切り換
え時のショックや加速応答性が向上する。
の場合のエンジン制御ブロック図である。燃料噴射幅Ｔ
ｉ及び点火時期ＡＤＶは図１６と同様である。処理７
３，７４，７５がそれぞれ処理７０，７１，７２に対応
する。処理７６では上記回転数Ｎｅ及び上記噴射幅Ｔｉ
ｔによりスロットル開度θを演算し出力する。実線で囲
まれた領域が希薄燃焼領域であり、希薄燃焼時のスロッ
トル開度θ（α＜θ：希薄燃焼時のトルク低下を防止）
が記憶されている。それ以外の領域は、ストイキ運転、
つまり現状のエンジンと同じためα＝θとする。これに
より、燃料先行制御が実現可能となるため空燃比切り換
え時のショックや加速応答性が向上する。
【００２２】図１８はリニアソレノイドの制御フローチ
ャートである。まず、処理７７でアクセル開度αを読み
込む。次に、処理７８に進みアクセル開度の変化率ｄα
／ｄｔを演算する。そして、処理７９に進み上記変化率
ｄα／ｄｔが任意の定数ｄαｏより大きくなったかどう
かを判断する。これは緩加速か急加速かの判断を実行す
るものである。Ｙｅｓ、つまり急加速と判断された場合
は、処理８０に進み現在のソレノイド変位量Ｏｓｏｌを
保持する。処理７９でＮｏ、つまり緩加速の場合は処理
８１に進みアクセル開度αが１段目リーン領域の最大ア
クセル開度α１かどうかを判断する。Ｙｅｓの場合は、
アクセルレバー側で遅れ制御が実行されるため、リニア
ソレノイドは動作させる必要がなく、処理８０に進む。
Ｎｏの場合は、処理８２に進みアクセル開度αが２段目
リーン領域の最大アクセル開度α２かどうかを判断す
る。Ｙｅｓの場合は、２段目リーン領域の遅れ、つまり
２段目のスワール生成弁開度保持を実行する必要がある
ため、処理８３でアクセル開度αの関数ｆ１によりソレ
ノイド変位量Ｏｓｏｌを演算し、アクセル開度の変化に
対応した制御を行う。Ｎｏの場合は、処理８４に進みス
トイキ領域でスワール生成弁開度が全開まで開くよう
に、アクセル開度αの関数ｆ２を用いてソレノイド変位
量Ｏｓｏｌを初期状態に戻していく。そして、処理８５
でソレノイド変位量Ｏｓｏｌを出力しリターンされる。
これにより、アクセル開度が除々に開閉される場合は図
１３のようにスワール生成弁開度が変化し、ストイキ領
域まで急開される場合は直接ストイキ領域まで応答良く
変化させることが可能となる。
ャートである。まず、処理７７でアクセル開度αを読み
込む。次に、処理７８に進みアクセル開度の変化率ｄα
／ｄｔを演算する。そして、処理７９に進み上記変化率
ｄα／ｄｔが任意の定数ｄαｏより大きくなったかどう
かを判断する。これは緩加速か急加速かの判断を実行す
るものである。Ｙｅｓ、つまり急加速と判断された場合
は、処理８０に進み現在のソレノイド変位量Ｏｓｏｌを
保持する。処理７９でＮｏ、つまり緩加速の場合は処理
８１に進みアクセル開度αが１段目リーン領域の最大ア
クセル開度α１かどうかを判断する。Ｙｅｓの場合は、
アクセルレバー側で遅れ制御が実行されるため、リニア
ソレノイドは動作させる必要がなく、処理８０に進む。
Ｎｏの場合は、処理８２に進みアクセル開度αが２段目
リーン領域の最大アクセル開度α２かどうかを判断す
る。Ｙｅｓの場合は、２段目リーン領域の遅れ、つまり
２段目のスワール生成弁開度保持を実行する必要がある
ため、処理８３でアクセル開度αの関数ｆ１によりソレ
ノイド変位量Ｏｓｏｌを演算し、アクセル開度の変化に
対応した制御を行う。Ｎｏの場合は、処理８４に進みス
トイキ領域でスワール生成弁開度が全開まで開くよう
に、アクセル開度αの関数ｆ２を用いてソレノイド変位
量Ｏｓｏｌを初期状態に戻していく。そして、処理８５
でソレノイド変位量Ｏｓｏｌを出力しリターンされる。
これにより、アクセル開度が除々に開閉される場合は図
１３のようにスワール生成弁開度が変化し、ストイキ領
域まで急開される場合は直接ストイキ領域まで応答良く
変化させることが可能となる。
【００２３】図１９はスワール生成弁に開度センサを設
けた場合の制御フローチャートである。まず、処理８６
でスワール生成弁開度ＡＪＳを読み込む。次に、処理８
７に進み上記生成弁開度ＡＪＳが希薄空燃比燃焼限界開
度７５％以上なったかどうかを判断する。Ｙｅｓの場合
は、処理８８に進み希薄空燃比燃焼限界が変化してしま
うため、リーン領域をストイキ領域に変更しスロットル
開度θをアクセル開度αと一致させる。処理８７でＮｏ
の場合は、処理８９に進み現状のリーン運転を継続（リ
ーン用スロットル開度マップ検索）しリターンされる。
けた場合の制御フローチャートである。まず、処理８６
でスワール生成弁開度ＡＪＳを読み込む。次に、処理８
７に進み上記生成弁開度ＡＪＳが希薄空燃比燃焼限界開
度７５％以上なったかどうかを判断する。Ｙｅｓの場合
は、処理８８に進み希薄空燃比燃焼限界が変化してしま
うため、リーン領域をストイキ領域に変更しスロットル
開度θをアクセル開度αと一致させる。処理８７でＮｏ
の場合は、処理８９に進み現状のリーン運転を継続（リ
ーン用スロットル開度マップ検索）しリターンされる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、吸気ポート内燃焼用空
気のスワール強度を調整するスワール生成弁及びその駆
動手段を含む吸気系システムを簡易且つ低コストにで
き、更に希薄空燃比燃焼限界の拡大が可能となる。
気のスワール強度を調整するスワール生成弁及びその駆
動手段を含む吸気系システムを簡易且つ低コストにで
き、更に希薄空燃比燃焼限界の拡大が可能となる。
【図１】本発明の一実施例。
【図２】一実施例の具体的構成。
【図３】アクセル開度とスワール生成弁開度の関係図。
【図４】エンジンのアクセル開度特性図。
【図５】希薄空燃比制御システムの全体構成。
【図６】スワール生成弁制御機構の機差及び経時変化補
正装置の概略。
正装置の概略。
【図７】図６補正装置実行時のスワール生成弁開度特
性。
性。
【図８】アクセル側スプリングの概要。
【図９】スワール生成弁側スプリングの概要。
【図１０】アクセル開度に対するアクセル踏力の関係。
【図１１】スワール生成弁レバーの改良構成。
【図１２】図１１改良構成のＡ−Ｂ断面図。
【図１３】スワール生成弁開度の２段折れ特性。
【図１４】電子制御スロットルシステムを用いた場合の
一実施例。
一実施例。
【図１５】電子制御スロットルシステムを用いた場合の
具体的構成。
具体的構成。
【図１６】電子制御スロットルシステムなしの場合のエ
ンジン制御ブロック図。
ンジン制御ブロック図。
【図１７】電子制御スロットルシステムありの場合のエ
ンジン制御ブロック図。
ンジン制御ブロック図。
【図１８】リニアソレノイドの制御フローチャート。
【図１９】スワール生成弁に開度センサを設けた場合の
制御フローチャート。
制御フローチャート。
１…アクセルペダル、２，９…ワイヤ、３…アクセルレ
バー、４…スロットルバルブ、５…スロットル開度セン
サ、６…固定部、７…リターンスプリング、８…スワー
ル生成弁、１０…遅れ機構、１２…リターンスプリン
グ。
バー、４…スロットルバルブ、５…スロットル開度セン
サ、６…固定部、７…リターンスプリング、８…スワー
ル生成弁、１０…遅れ機構、１２…リターンスプリン
グ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 靖 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社 日立製作所 自動車機器事業部内 (56)参考文献 特開 平１−216018（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 31/00 331 F02D 11/04
Claims (20)
- 【請求項１】燃料に対する空気の割合を大きくして燃焼
させる希薄燃焼エンジン、上記希薄燃焼エンジンの希薄
燃焼運転領域で吸気ポート内の燃焼用空気のスワール強
度を調整するスワール生成弁、車両の加速要求を設定す
るアクセルペダルを備えた内燃機関の制御装置におい
て、上記スワール生成弁と上記アクセルペダルの間に機
械的連結手段を設け、当該機械的連結手段は、希薄燃焼
運転時のスワール生成弁開度を保持する遅れ機構と、ア
クセルペダルの動作により上記遅れ機構を動作させるア
クセルワイヤとを有することを特徴とする内燃機関の制
御装置。 - 【請求項２】請求項１記載の遅れ機構にアクセル側レバ
ー及びスワール生成弁側レバーを設けたことを特徴とす
る内燃機関の制御装置。 - 【請求項３】請求項２記載のアクセル側レバー及びスワ
ール生成弁側レバーにリターンスプリングを設けたこと
を特徴とする内燃機関の制御装置。 - 【請求項４】請求項３記載のスワール生成弁側レバーに
設けられたリターンスプリングは、直線方向に延び、反
力が増大した後、徐々に低下する構成としたことを特徴
とする内燃機関の制御装置。 - 【請求項５】請求項１記載の機械的連結手段に機差及び
経時変化に対応する補正手段を設けたことを特徴とする
内燃機関の制御装置。 - 【請求項６】請求項５記載の補正手段は、調整ねじ，テ
ンショナーあるいは上記２の組み合わせであることを特
徴とする内燃機関の制御装置。 - 【請求項７】請求項１記載の遅れ機構に２段遅れ機構を
設けたことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 【請求項８】請求項７記載の２段遅れ機構は電気的に制
御可能なアクチュエータであることを特徴とする内燃機
関の制御装置。 - 【請求項９】請求項１記載の機械的連結手段にスロット
ルバルブを電気的に制御可能な電子制御スロットルシス
テムを組み合わせたことを特徴とする内燃機関の制御装
置。 - 【請求項１０】請求項５記載の補正手段は、スワール生
成弁の実開度を検出する開度センサを有し、上記開度セ
ンサ値と実際の希薄燃焼運転領域を比較し異なっている
場合は運転領域のデータを変更することを特徴とする内
燃機関の制御装置。 - 【請求項１１】希薄燃焼エンジンは燃料に対する空気の
割合を大きくして燃焼させ、スワール生成弁は上記希薄
燃焼エンジンの希薄燃焼運転領域で吸気ポート内の燃焼
用空気のスワール強度を調整し、アクセルペダルは車両
の加速要求を設定する内燃機関の制御方法において、上
記スワール生成弁と上記アクセルペダルの間に機械的連
結手段を設け、当該機械的連結手段は、希薄燃焼運転時
のスワール生成弁開度を保持する遅れ機構と、アクセル
ペダルの動作により上記遅れ機構を動作させるアクセル
ワイヤとを有することを特徴とする内燃機関の制御方
法。 - 【請求項１２】請求項１１記載の遅れ機構にアクセル側
レバー及びスワール生成弁側レバーを設けたことを特徴
とする内燃機関の制御方法。 - 【請求項１３】請求項１２記載のアクセル側レバー及び
スワール生成弁側レバーにリターンスプリングを設けた
ことを特徴とする内燃機関の制御方法。 - 【請求項１４】請求項１３記載のスワール生成弁側レバ
ーに設けられたリターンスプリングは、直線方向に延
び、反力が増大した後、徐々に低下する構成としたこと
を特徴とする内燃機関の制御方法。 - 【請求項１５】請求項１１記載の機械的連結手段に機差
及び経時変化に対応する補正手段を設けたことを特徴と
する内燃機関の制御方法。 - 【請求項１６】請求項１５記載の補正手段は、調整ね
じ，テンショナーあるいは上記２の組み合わせであるこ
とを特徴とする内燃機関の制御方法。 - 【請求項１７】請求項１１記載の遅れ機構に２段遅れ機
構を設けたことを特徴とする内燃機関の制御方法。 - 【請求項１８】請求項１７記載の２段遅れ機構は電気的
に制御可能なアクチュエータであることを特徴とする内
燃機関の制御方法。 - 【請求項１９】請求項１１記載の機械的連結手段にスロ
ットルバルブを電気的に制御可能な電子制御スロットル
システムを組み合わせたことを特徴とする内燃機関の制
御方法。 - 【請求項２０】請求項１５記載の補正手段は、スワール
生成弁の実開度を検出する開度センサを有し、上記開度
センサ値と実際の希薄燃焼運転領域を比較し異なってい
る場合は運転領域のデータを変更することを特徴とする
内燃機関の制御方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14139494A JP3221236B2 (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | 内燃機関の制御装置及び制御方法 |
| KR1019950016909A KR960001447A (ko) | 1994-06-23 | 1995-06-22 | 내연기관의 제어장치 및 제어방법 |
| DE19522692A DE19522692C2 (de) | 1994-06-23 | 1995-06-22 | Steuervorrichtung und -verfahren für eine Verbrennungskraftmaschine |
| US08/494,627 US5609132A (en) | 1994-06-23 | 1995-06-23 | Control apparatus and method for an internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14139494A JP3221236B2 (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | 内燃機関の制御装置及び制御方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001039350A Division JP2001248451A (ja) | 2001-02-16 | 2001-02-16 | 内燃機関の制御装置及び制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH084540A JPH084540A (ja) | 1996-01-09 |
| JP3221236B2 true JP3221236B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=15290977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14139494A Expired - Fee Related JP3221236B2 (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | 内燃機関の制御装置及び制御方法 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP3221236B2 (ja) |
| KR (1) | KR960001447A (ja) |
| DE (1) | DE19522692C2 (ja) |
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| JP3554167B2 (ja) * | 1997-12-02 | 2004-08-18 | 株式会社日立製作所 | 筒内噴射エンジンの制御装置 |
| DE19710832A1 (de) * | 1997-03-15 | 1998-09-17 | Ford Global Tech Inc | Verfahren zum Betrieb eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| JP3514083B2 (ja) * | 1997-07-31 | 2004-03-31 | 日産自動車株式会社 | 筒内直接噴射式火花点火エンジン |
| EP0911506A3 (en) * | 1997-10-21 | 2000-12-27 | Hitachi, Ltd. | Electronically controlled throttle apparatus for an engine |
| JPH11190218A (ja) * | 1997-12-25 | 1999-07-13 | Hitachi Ltd | 内燃機関の制御装置 |
| US6397813B1 (en) | 2000-04-28 | 2002-06-04 | Ford Global Technologies, Inc. | Method and apparatus for inducing swirl in an engine cylinder by controlling engine valves |
| DE60021895T2 (de) * | 2000-11-10 | 2006-05-24 | Ford Global Technologies, LLC, Dearborn | Onboard-Diagnoseeinrichtung für ein Saugkanalsteuerventil |
| DE102005029193A1 (de) * | 2005-06-22 | 2006-12-28 | Mahle International Gmbh | Klappenanordnung für eine Frischgasanlage |
| JP6206285B2 (ja) * | 2013-09-06 | 2017-10-04 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5825853B2 (ja) * | 1975-05-23 | 1983-05-30 | カブシキガイシヤ ニツポンジドウシヤブヒンソウゴウケンキユウシヨ | 内燃機関のスロツトル弁制御装置 |
| JPS5830097Y2 (ja) * | 1979-12-04 | 1983-07-02 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の吸気制御装置 |
| JPS56113022A (en) * | 1980-02-12 | 1981-09-05 | Nissan Motor Co Ltd | Intake controlling apparatus of internal combustion engine |
| US4753200A (en) * | 1985-01-29 | 1988-06-28 | Nissan Motor Company, Limited | Engine combustion control system |
| DE3507767A1 (de) * | 1985-03-05 | 1986-09-11 | Knorr-Bremse AG, 8000 München | Ladungsdrall- und/oder -turbulenzeinrichtung fuer verbrennungsmotore |
| DE3522991A1 (de) * | 1985-06-27 | 1987-01-08 | Bosch Gmbh Robert | Brennkraftmaschine |
| DE3704717A1 (de) * | 1986-02-25 | 1987-08-27 | Volkswagen Ag | Mehrzylinder-brennkraftmaschine mit mitteln zur drallerhoehung |
| JP2753553B2 (ja) * | 1988-09-30 | 1998-05-20 | 株式会社日本気化器製作所 | エンジンの吸気制御弁装置 |
| US5190008A (en) * | 1990-02-15 | 1993-03-02 | Fujitsu Ten Limited | Lean burn internal combustion engine |
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-
1994
- 1994-06-23 JP JP14139494A patent/JP3221236B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
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