JP3422024B2 - 内燃機関の制御装置とスワール発生装置 - Google Patents

内燃機関の制御装置とスワール発生装置

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、エンジン、特に、運転状態に応じて燃焼室
内にスワールを発生させ、希薄空燃比でも燃焼促進を図
るようにしたリーンバーンエンジンシステムに関する。
背景技術 従来、エンジンの燃焼室内にスワールを発生させ、燃
焼性を向上させる技術が知られている。また、エンジン
の低負荷時に希薄空燃比とすることにより、エンジンの
ポンピングロスを低減し、燃料消費率の向上を図ろうと
する技術が知られている。
これらを組み合わせて、エンジンの低負荷時には希薄
混合気とし、かつ、スワールを発生させて、燃焼性を向
上させて燃費低減を図る、いわゆるリーンバーンエンジ
ンの技術は公知である。
この方式においては、スワールは運転状態に合わせて
最適な強さにする事が望ましい。具体的には、エンジン
の低負荷時にはより高スワールとし、燃焼性の向上を図
り、高負荷時にはスワールを弱めて多量の空気を吸入
し、出力を向上するような構成が望まれる。これを実現
するため、例えば、特開昭61−58921号公報では、２吸
気弁式エンジンの一方を吸気制御弁を持つストレートポ
ート、他方を吸気制御弁により開口するバイパス通路を
備えたヘリカルポートとして構成している。この構成に
より、エンジンの低負荷時には、吸気制御弁を閉じてヘ
リカルポート側のみから吸気することにより、燃焼室内
に強いスワールを発生させ、一方、高負荷時には吸気制
御弁を開いてヘリカルポートとストレートポート、さら
にストレートポート側からヘリカルポート側に通じるバ
イパス通路により、スワールを弱め、吸入空気量を増加
させ、出力を増大させている。
しかし、上記のように構成されたエンジンにおいて
は、エンジンの様々な運転条件を達成しようとする、以
下に示すような問題点があった。
まず、最適なスワールを発生させる機構が基本的に１
つしかなく、従って、最適のスワールを発生させるよう
なエンジンの運転条件も１つしか設定できないため、例
えば、吸気制御弁を閉じた状態でエンジンの低負荷時に
最適なスワールを発生するように設定すると、エンジン
の中負荷時にはヘリカルポートのみでは吸入空気流量が
不足し、結果的に、希薄空燃比で運転できるエンジンの
運転範囲が狭くなるといった問題点があった。また、逆
に、エンジンの中負荷時に最適なスワールを生成するよ
うに設定すると、エンジンの低負荷時には吸気流速が遅
くなり、スワールが弱まってしまうといった問題点があ
った。
また、エンジンの高負荷時には、大流量の空気がヘリ
カルポートから吸入されるため、バイパス通路によりス
ワールが弱められるとしても、従来のエンジンの形状で
あるストレートポートが２本の場合と比べて吸入空気流
量が減少し、出力が低下するという問題点があった。
また、上記のように構成されたエンジンにおいては、
吸気制御弁が閉じられているとき、燃焼室内には水平ま
たは斜め方向に１つの大きなスワールが形成されるが、
このような大きなスワールは、その旋回のエネルギが空
気と燃料との混合に及ぼす効果が比較的小さく、燃焼改
善効果が小さいといった問題点があった。また、特に燃
料噴射式の火花点火エンジンにあっては、上記のような
２吸気弁を持つ場合、燃料噴射弁からの噴霧は、一般に
吸気管から吸気弁方向に向かう２方向噴霧とされるが、
これらの燃料噴霧と吸入空気との干渉により、噴霧が吸
気管通路または燃焼室壁面に付着してしまったり、エン
ジンの中負荷域においては、上記の水平または斜め方向
の１つの大きなスワールにより、燃料が燃焼室の片側に
吹き寄せられてしまい、壁面近くの燃料が燃焼しないま
ま排出され、排出ガス中にHCが増加したり、燃焼消費が
増大するといった問題点があった。また、燃焼期間中、
燃焼室の一部分だけが高温となり、排出ガス中のNOxが
増加するといった問題点があった。
発明の開示 本発明が解決しようとする課題を列挙すると次のよう
になる。
第１に、エンジンの広い運転範囲で適切な強さのスワ
ールを生成する手段を提供しようとするものである。
第２に、エンジンの高負荷時にも吸気特性が良好で出
力の低下が抑制でき、かつ、中負荷、低負荷時には適切
な強さのスワールを生成できる手段を提供しようとする
ものである。
第３に、燃料と空気の混合を効率よく行うことがで
き、燃料噴霧が吸気管や燃焼室壁面に付着せず、また、
着火性が良好で、燃焼効率が高く、かつ、HC、NOxなど
の排出ガスを抑制するようなスワール、およびその生成
手段を提供しようとするものである。
上記標題を解決するために、本発明は次のような手段
を有する。
まず、吸気管の主通路とは別に、副吸気通路を複数個
設ける。副吸気管の断面図の総和は、主空気通路の断面
積よりも小さくする。副吸気通路の出口は主空気通路内
の吸気弁に近い位置に開口し、かつ、吸気弁と、これに
対応する吸気弁座との間隙部を指向するようにし、吸気
弁座の対向外側から導入するようにする。燃料噴霧は、
スワール発生時に吸入空気との干渉を防ぐため、吸気弁
の弁座の対向内側から流入させる。また、それぞれの副
吸気通路は、燃焼室内の少なくとも２つ以上の位置に向
かって流入するようにする。副吸気通路の管径と管長
は、吸気慣性効果を有効に利用できるような関係に定め
るとよい。
さらに、運転状態に応じて、主通路を閉塞する手段お
よび、副吸気通路のうち、少なくとも１個以上を閉塞す
る手段を備える。
エンジンの低負荷時には、主通路、および副吸気通路
の一部が閉じられ、残りの副吸気通路からの空気によ
り、燃焼室内にスワールが生成される。エンジンの中負
荷域では、主通路を閉じたまま、使用する副吸気通路の
本数を増やすことにより、吸入空気流量の増加に対応
し、かつ、燃焼室内に異なる中心軸を持つ複数のスワー
ルを生成する。エンジンが高負荷域に入ると、主通路の
吸気制御弁を開き、トルクを確保するために、大流量の
吸入空気を確保する。
混合気の点火時期は、生成されるスワールにより燃焼
速度が早められる場合には、従来のスワールを用いない
場合に比較して遅らせ、また、高負荷域等、スワールを
用いない場合には、従来の点火時期に設定する。
燃料は、生成されるスワールと燃料噴霧が混合し、そ
の部分が点火プラグの近くにきたときに点火するような
時期にさかのぼって噴射される。また、スワールが生成
される際には、噴射の方向はスワールに向かうように構
成する。
以上のように構成することにより、本発明は次のよう
な作用を有する。
まず、副吸気通路の本数を可変にすることにより、吸
気通路の断面積を多段階に切り替えることができ、従来
より広いエンジンの運転範囲において、燃焼室内に生成
されるスワールを適切な強さに設定することができる。
これにより、内燃機関の様々な運転条件における総合的
な燃焼効率が向上する。
また、副吸気通路の吸気慣性効果により、副吸気通路
から吸入させることのできる吸気量が増大し、これによ
ってスワールを生じさせて運転する範囲を広げることが
できる。
また、主空気通路にヘリカルポート等のスワール発生
手段を設ける必要がないため、主通路の吸気抵抗が小さ
く、高負荷時には、より多くの空気を吸入することがで
きる。
また、燃焼室内に複数の副吸気通路を用いて複数のス
ワールを生成できる。これにより、スワールが１つの場
合と比べ、同じ吸入空気量で燃焼室内の乱れを大きくす
る事ができ、空気と燃料との混合が促進され、燃焼効率
が向上する。
また、燃料噴霧の回りに複数のスワールを生成するよ
うに、かつ、燃料と吸入空気とが干渉しないように、燃
料の噴射時期、点火時期、または燃焼の噴射方向を調整
することにより、燃料が燃焼室内の壁面近くに吹き寄せ
られることが防げる。これにより、排出ガス中のHC、NO
x等の有害成分を低減できる。
図面の簡単な説明 図１は、本発明の第１の実施例の構成を示す上面図で
ある。
図２は、本発明の第１の実施例の構成を示す側面図で
ある。
図３は、本発明の第１の実施例の低負荷時における動
作を示す図である。
図４は、本発明の第１の実施例の中負荷時における動
作を示す図である。
図５は、本発明の第１の実施例の高負荷時における動
作を示す図である。
図６は、制御弁開度を設定するフローチャートの例で
ある。
図７は、スワールを発生させない場合の燃料噴射時
期、点火時期、および燃料噴射方向を示す図である。
図８は、スワールを発生させた場合の燃料噴射時期、
点火時期、および燃料噴射方向を示す図である。
図９は、本発明の第１の実施例の構成で、副吸気通路
１本を用いた場合の希薄空燃比限界領域、およびエンジ
ンの運転可能範囲を示す図である。
図10は、本発明の第１の実施例の構成を示し、副吸気
通路２本を用いた場合の希薄空燃比限界の領域、および
エンジンの運転可能範囲を示す図である。
図11は、本発明の第１の実施例における希薄空燃比限
界の領域、およびエンジンの運転可能範囲を示す図であ
る。
図12は、従来のスワール生成機構を持つエンジンの希
薄空燃比限界の領域、運転可能範囲を示す図である。
図13は、従来のスワール生成機構を持たないエンジン
の希薄空燃比限界の領域、運転可能範囲を示す図であ
る。
図14は、本発明の第２の実施例の構成を示す上面図で
ある。
発明を実施するための最良の形態 以下、本発明の実施例を図を用いて詳細に説明する。
本発明の第１の実施例の構成を図１および図２に示
す。独立吸気管の主通路110は、２つの吸気弁102を持つ
エンジンの燃焼室103に向かっている。この主通路110に
吸気制御弁107を設け、その上流から副吸気通路101aお
よび101bを、主通路110をバイパスするように設置す
る。２つの副吸気通路101aと101bの断面積の総和は、主
通路110の上流部における断面積の1/5〜1/2となるよう
にする。吸気制御弁107の断面積の最大値は、主通路110
の上流部の断面積より大とし、吸気制御弁107により副
吸気通路の一方101bの入口が閉塞されるようにする。
燃料噴射弁105は、主通路110から２つの吸気弁102の
弁部の対向内側、すなわち燃焼室中心側に向かうような
２方向の噴霧106aおよび106bを形成する。
副吸気通路101aおよび101bの出口は吸気弁102の近傍
に開口する。副吸気通路101a、101bを通る空気は噴流と
なり、２つの吸気弁102の対向外側すなわち燃焼室壁面
に近い側から、吸気弁とその弁座の間隙を通って燃焼室
103に流入し、２つのスワール111a、111bを生成する。
この際、スワール111aは噴霧106aを、スワール111bは噴
霧106bをそれぞれ包み込むように形成され、また、それ
ぞれのスワールはピストン112の表面に沿うように旋回
した後、点火プラグ104に向かうようにする。吸気制御
弁107の作動はステッピングモータ201により行われ、そ
の開度の設定はコンピュータ202によって行われる。
図３に、本発明の第１の実施例の低負荷時における作
動状態を示す。吸気制御弁107は、主通路110および副吸
気通路101bを閉塞するような角度θ１に設定される。主
通路110の上流部を通ってきた空気108は、副吸気通路10
1aを通り、燃焼室103内でスワール111aを生成する。副
吸気通路101aからの噴流は燃焼室の大きさに対して小さ
いため、吸気弁102から吸入させる空気の流れを偏らせ
ることができ、少ない空気流量で強いスワール111aを形
成できる。また、スワール111aは、燃料噴霧106a、106b
を包み込むように旋回するが、空気の流量が少ないた
め、噴霧が燃焼室103の壁面に吹き寄せられることはな
く、よって、良好な燃焼を行わせることができる。
図４に、本発明の第１の実施例の中負荷時における作
動状態を示す。吸気制御弁107は、主通路110を閉塞し、
副吸気通路101bを開くような角度θ２に設定される。主
通路110の上流部を通ってきた空気108は、副吸気通路10
1a、および101bを通り、燃焼室103内で２つのスワール1
11aおよび111bを生成する。スワール111aは、燃料噴霧1
06aを、スワール111bは燃料噴霧106bをそれぞれ包み込
むように旋回し、同じ吸気量でスワールが１つの場合よ
りも空気と燃料の混合を促進でき、かつ、噴霧が燃焼室
103の壁面に吹き寄せられることなく、よって良好な燃
焼を行わせることができる。
図５に、本発明の第１の実施例の高負荷時における作
動状態を示す。吸気制御弁107は、主通路110を開く角度
θ３に設定される。このとき、吸入空気108のほとんど
は主通路110を通り、燃焼室103に吸入される。主通路に
ヘリカルポート等のスワール生成手段がないため、吸気
抵抗は小さくなり、大量の空気を吸入できるので、必要
とする出力を確保することができる。このとき、副吸気
通路101a、101bも開いたままであるが、それぞれの通路
を流れる空気の流量は、その断面積に略比例するため
に、副吸気通路101a、101bからの流入空気量は小さく、
スワールを生成するには至らない。
なお、本実施例では、簡単の為に、吸気制御弁107を
各通路を閉塞するか解放するかというオンオフのみの構
成としたが、吸入空気の量により、これらの通路、例え
ば主空気通路110を半開とするような制御弁107の開度を
設定することもでき、スワールの発生する領域を広げる
ことができる。
図６に、本発明を自動車のエンジンに用いた場合の、
吸気制御弁開度を設定する際の制御のフローチャートを
示す。まず、運転者の意図を検出し、必要とするエンジ
ンの回転数およびトルクを算出する。運転者の意図は、
例えばアクセルペダルの踏み込みの程度、または踏み込
み具合の変化量から、必要な軸出力として算出される値
とする。この値と、車速およびギヤ位置の情報から、エ
ンジンの運転条件、すなわち現在必要な回転数およびト
ルクが計算される。次に、これらの情報をもとに設定さ
れた条件では、燃焼室内にどのようなスワールを生成す
れば最適か、エンジン制御値のマップを参照することに
より調べる。
まず、１方向スワールに適した条件か否かを調べ、適
していれば、吸気制御弁開度を図３で示したθ１に設定
する。１方向スワールに適していなければ、次に２方向
スワールに適した条件か否かを調べ、適していれば、次
に、副吸気通路だけで吸入空気量が足りる領域であるか
否かを調べる。このとき空気量が足りれば、吸気制御弁
開度を図４で示したθ２に設定し、２方向スワールを生
成させる。もし空気量が足りなければ、制御弁開度は図
４で示したθ２と図５で示したθ３の中間であるθ2'に
設定し、主通路からの空気流量を、最大で副吸気通路の
吸気流量と同程度供給することにより、２方向スワール
による運転領域を広げることができる。最後に、１方向
スワールにも２方向スワールにも適さない条件であった
場合、吸気制御弁は主通路を開く開度θ３を設定され
る。以上のようにして、運転状態にあったスワールをエ
ンジンの燃焼室内に生成でき、燃焼を向上させることに
より希薄燃焼を可能とする事ができる。
図７および図８に、スワールの強さにより燃料噴射時
期、点火時期、燃料の噴射方向を変える実施例を示す。
燃料噴射弁105には、空気により微粒化を促進し、か
つ、微粒化用空気により燃料噴霧を曲げ、噴射方向を変
化させることのできるエアアシストインジェクタを用い
る。図７はスワールを生成させない場合で、空気108は
主通路110から流入し、流速は比較的遅く、また、燃焼
速度も遅い。このため、ピストン112が圧縮上死点近傍
に来た際に良好に着火せしめるためには、燃料噴射時期
を早めに設定し、点火時期も早める必要がある。また、
燃料噴霧106の方向は、噴霧が主通路110からの空気流に
より流されることを考慮して、燃料噴射弁と２吸気弁と
を結ぶ方向より図中やや下向きを指向し、その向きに多
く燃料が噴射されるように設定すれば、点火プラグ104
の近傍に濃混合気を生成することができる。図８はスワ
ールを発生させた場合で、空気108は副吸気通路101から
流入し、流速の早いスワール111を生成する。このと
き、燃焼速度は速くなる。このため、ピストン112が圧
縮上死点近傍に来た際に良好に着火せしめる為には、燃
料噴射時期を図７の場合よりも遅めに設定し、点火時期
も遅らせる必要がある。また、燃料と吸入空気は干渉し
ないので、燃料噴射106は、図７の場合よりも直線的に
２吸気弁を指向するように設定すれば、図４で説明した
ように、燃料と空気の混合を促進することができ、燃料
噴霧が吸気管内壁や、燃焼室内壁に付着するのを抑える
ことができる。
図９、図10、図11に、本発明の第１の実施例の構成に
おいて、副吸気通路１本のみを用いた場合、副吸気通路
２本のみを用いた場合、および、図６に示したフローチ
ャートに従って副吸気通路の本数を可変した場合の、エ
ンジン回転数およびトルクによる希薄空燃比限界の領域
図、およびエンジンの運転範囲を示す。また、図12およ
び図13に、従来のスワール生成機構を持つエンジン、お
よびスワール生成機構を持たないエンジンの希薄空燃比
限界の領域図、およびその運転範囲を示す。
各図中で外枠の領域は、そのの回転数またはトルクで
運転できない領域を示している。また、図中の数字は、
その領域における希薄空燃比限界を示す。本実施例によ
れば、エンジンが希薄空燃比で運転できる領域が広く、
また、スワール生成機構を持たないエンジンと同様の最
高出力を確保できることがわかる。
図14に、本発明の第２の実施例の構成を示す。吸気管
の主通路110は、２つの吸気弁102を持つエンジンの燃焼
室103に向かっている、この主通路110に吸気制御弁107
を設け、その上流から副吸気通路101a、101b、101c、10
1dを、主通路110をバイパスするように設置する。４本
の副吸気通路101a〜101dの断面積の総和は、主通路110
の上流部における断面積の1/5〜1/2となるようにする。
吸気制御弁107の断面積の最大値は、主通路110の上流部
の断面積より大とし、吸気制御弁107の開度により、副
吸気通路101cおよび101b、101dの入口が、それぞれ順番
に閉塞されるようにする。燃料噴射弁105は、主通路110
から２つの吸気弁102の弁部の内側に向かうような２方
向の噴霧106aおよび106bを形成する。
副吸気通路101a、101b、101c、101dの出口は吸気弁10
2の近傍に開口する。このとき、101aと101b、101cと101
dは、それぞれ２本ずつが同一の吸気弁とその弁座の間
隙を通り、２つの吸気弁102の燃焼室壁面に近い側から
燃焼室103に２本ずつ並行に流入し、２つのスワール111
a、111bを生成する。この際、スワール111aは噴霧106a
を、スワール111bは噴霧106bをそれぞれ包み込むように
形成され、また、それぞれのスワールはピストン112の
表面に沿うように旋回した後、点火プラグ104に向かう
ようにする。吸気制御弁107の作動はステッピングモー
タ201により行われ、その開度の設定はコンピュータ202
によって行われる。
以上のように構成することにより、低負荷時、吸入空
気量が少ない場合には、本発明の第１の実施例の図３に
示したものと同様に、副吸気通路101aのみを使用して、
吸気流速を上げることができるとともに、負荷が増大し
て吸気量を増加させたい場合には、本発明の第１の実施
例の図４に示したものと同様に、吸気制御弁107を開
き、２本の副吸気通路101a、101dを用いて２方向スワー
ルを生成することができる。さらに負荷が増大した場合
には、さらに吸気制御弁107を開き、４本の副吸気通路1
01a〜101dを用いて、２方向スワールを維持しながら吸
入空気量を増大させることができる。なお、この場合で
も、本発明の第１の実施例と同様、主空気通路110を半
開とするような吸気制御弁の開度を設定することによ
り、スワールの生成できるエンジンの運転条件の範囲を
拡大できることは言うまでもない。
なお、この実施例では、副吸気通路が２本の場合と４
本の場合とについて示したが、本発明の構成はこの本数
に限定されるものではなく、任意の本数の副吸気通路に
よってスワールが生成できるものである。また、スワー
ルの数についても１個の場合と２個の場合で示したが、
副吸気通路毎にその開口部の位置と方向を変えて設定す
ることにより、燃焼室内に複数のスワールを生成するこ
とができる。その場合でも、燃料の噴射時期等を変える
ことにより、空気と燃料の混合を促進し、最適な燃焼を
行わせることができるのは言うまでもない。
本発明によれば、副吸気通路の本数を可変することに
より、吸気通路の断面積を多段階に切り替えることがで
き、従来より広いエンジンの運転範囲において、燃焼室
内に生成されるスワールを適切な強さに設定することが
できる。これにより、様々な運転条件における燃焼が改
善され、希薄燃焼を行った場合でも良好な燃焼を得るこ
とができる。
また、ヘリカルポート等、主空気通路の断面積を狭く
するようなスワール発生手段を設ける必要がないために
主通路の吸気抵抗が小さくなり、高い出力を確保するこ
とができる。
また、燃焼室内に複数の副吸気通路を用いて複数のス
ワールを生成できる。これにより、スワールが１つの場
合と比べ、同じ吸入空気量で燃焼室内の乱れを大きくす
る事ができ、空気と燃料との混合が促進され、燃焼効率
が向上する。これにより、希薄燃焼を行った場合でも燃
焼が安定し、希薄燃焼限界を伸ばすことができ、排出ガ
ス中のNOxなどの有害成分を低減できる。
また、燃料噴霧の回りに複数の火炎のスワールを生成
するように燃料の噴射時期、点火時期および燃料の噴射
方向を調整し、燃料と噴霧との干渉を防止することによ
り、燃料が燃焼室内の壁面近くに吹き寄せられることが
防げる。これにより、燃焼室の中心およびその周辺で良
好な燃焼を行わせることができ、排出ガス中のHC、NOx
等の有害成分を低減することができる。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 31/00 301 F02D 43/00 301

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内燃機関の吸入空気量を調整し、内燃機関
    出力を制御するスロットル弁をバイパスして大気側から
    空気を流入するバイパス通路を、前記スロットル弁下流
    側の吸気ポート部に各気筒毎に連通接続させて、内燃機
    関の燃焼室にスワールを発生させる装置と連動する内燃
    機関の制御装置において、 車速、ギヤ位置、アクセル間度、吸入空気量などを検出
    するセンサー、およびこれらのセンサーからの信号をも
    とに、回転数、トルクなどの内燃機関運転状態を求め、
    この運転状態をもとに生成すべきスワールの強さに応じ
    た内燃機関の操作条件を算出し、算出された値を制御信
    号として出力する処理装置を有し、 前記内燃機関の操作条件信号として、燃料の噴射方向が
    出力されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 【請求項２】請求の範囲第１項において、 内燃機関の操作条件信号として、燃料の噴射時期が出力
    されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  3. 【請求項３】請求の範囲第１項において、 内燃機関の操作条件信号として、点火時期が出力される
    ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  4. 【請求項４】内燃機関の吸入空気量を調整し、内燃機関
    出力を制御するスロットル弁をバイパスして大気側から
    空気を流入するバイパス通路を、前記スロットル弁下流
    側の吸気ポート部に各気筒毎に連通接続させて、内燃機
    関の燃焼室にスワールを発生させる装置と連動する内燃
    機関の制御装置において 車速、ギヤ位置、アクセル開度、吸入空気量などを検出
    するセンサー、およびこれらのセンサーからの信号をも
    とに、回転数、トルクなどの内燃機関運転状態を求め、
    この運転条件とリーンバーン制御信号をもとに使用する
    バイパス通路の本数を求める処理装置とを有し、 内燃機関の操作条件信号として、燃料の噴射方向が出力
    されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  5. 【請求項５】請求の範囲第４項において、 内燃機関の操作条件信号として、燃料の噴射時期が出力
    されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  6. 【請求項６】請求の範囲第４項において、 内燃機関の操作条件信号として、点火時期が出力される
    ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  7. 【請求項７】内燃機関の吸入空気量を調整し、内燃機関
    出力を制御するスロットル弁をバイパスして大気側から
    空気を流入するバイパス通路を、前記スロットル弁下流
    側の吸気ポート部に各気筒毎に連通接続させて、内燃機
    関の燃焼室にスワールを発生させる装置において、 前記バイパス通路を複数本設けると共に、 内燃機関の運転状態により使用するバイパスの通路の本
    数を可変とする機構を設け、 前記バイパス通路を前記吸気ポート部に連通接続させる
    に当って、２つ以上の異なる中心軸を持つスワールを生
    成するようにしたことを特徴とする内燃機関のスワール
    発生装置。
  8. 【請求項８】請求の範囲第７項において、 内燃機関の操作条件信号として、燃料の噴射方向が出力
    されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  9. 【請求項９】請求の範囲第７項において、 車速、ギヤ位置、アクセル開度、吸入空気量などを検出
    するセンサー、および これらのセンサーからの信号をもとに、回転数、トルク
    などの内燃機関運転状態を求め、この運転条件とリーン
    バーン制御信号をもとに使用するバイパス通路の本数を
    求める処理装置を有することを特徴とする内燃機関の制
    御装置。
  10. 【請求項１０】請求の範囲第７項において、 内燃機関の操作条件信号として、燃料の噴射時期が出力
    されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  11. 【請求項１１】請求の範囲第７項において、 内燃機関の操作条件信号として、点火時期が出力される
    ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  12. 【請求項１２】請求の範囲第７項において、 内燃機関の操作条件信号として、燃料の噴射方向が出力
    されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009079480A (ja) * 2007-09-25 2009-04-16 Aisin Seiki Co Ltd 内燃機関の吸気制御装置
CN101949333A (zh) * 2009-04-20 2011-01-19 福特环球技术公司 一种发动机控制方法和***

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1273778B1 (en) * 1996-11-18 2005-09-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Combustion controller of an engine performing lean charge combustion
DE19651647A1 (de) * 1996-12-12 1998-06-18 Bayerische Motoren Werke Ag Quantitätsgesteuerte Brennkraftmaschine mit einem System zur Einleitung von Zusatzluft
DE19701757A1 (de) * 1996-12-12 1998-08-20 Bayerische Motoren Werke Ag Quantitätsgesteuerte Brennkraftmaschine mit einem System zur Einleitung von Zusatzluft
DE19714436A1 (de) * 1997-04-08 1998-10-15 Bosch Gmbh Robert Gasführungsanlage einer Brennkraftmaschine
LU90598B1 (en) 2000-06-14 2001-12-17 Delphi Tech Inc Internal combustion engine with swirl control means
JPWO2002049755A1 (ja) * 2000-12-08 2004-04-15 東京エレクトロン株式会社 ガス除去方法，ガス除去システム，及びプラズマ処理装置
FR2830899B1 (fr) * 2001-10-12 2004-06-11 Renault Procede de commande d'un moteur camless
JP4157008B2 (ja) * 2003-09-30 2008-09-24 本田技研工業株式会社 車両用吸気構造
JP2005351235A (ja) * 2004-06-14 2005-12-22 Yamaha Motor Co Ltd エンジンの吸気装置
US7565894B2 (en) * 2005-09-12 2009-07-28 Hitachi, Ltd. Fuel injection apparatus for and method of internal combustion engine, and fuel injection valve
JP2008240521A (ja) * 2007-03-23 2008-10-09 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の吸気量制御装置
DE102011007367A1 (de) * 2011-04-14 2012-10-18 Robert Bosch Gmbh Ansaug- und Einsprizvorrichtung, System und Brennkraftmaschine
CN104220730B (zh) * 2012-04-23 2017-04-26 霍尼韦尔国际公司 蝶形旁通阀和包含它的节流损耗回收***
EP3078829A1 (en) * 2015-04-09 2016-10-12 ETH Zurich Internal combustion engine with dual swirl intake
JP2020139409A (ja) * 2019-02-26 2020-09-03 ダイハツ工業株式会社 内燃機関

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5698526A (en) * 1980-01-09 1981-08-08 Suzuki Motor Co Ltd Air intake system for internal combustion engine
US4467749A (en) * 1981-07-15 1984-08-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Flow control device of a helically-shaped intake port
JPS6032009B2 (ja) * 1981-08-03 1985-07-25 トヨタ自動車株式会社 ヘリカル型吸気ポ−ト
JPS59122725A (ja) * 1982-12-29 1984-07-16 Mazda Motor Corp エンジンの吸気装置
EP0137394B1 (en) * 1983-09-24 1988-12-28 Mazda Motor Corporation Intake arrangement for internal combustion engine
JPS60224932A (ja) * 1984-04-24 1985-11-09 Toyota Motor Corp 可変吸気スワール型燃料噴射式内燃機関の吸気制御方法
JPS60230543A (ja) * 1984-04-27 1985-11-16 Mazda Motor Corp 燃料噴射装置付エンジン
JPH0652057B2 (ja) * 1984-05-07 1994-07-06 トヨタ自動車株式会社 内燃機関制御装置
JPS6158921A (ja) 1984-08-29 1986-03-26 Toyota Motor Corp 内燃機関の吸気装置
US4753200A (en) * 1985-01-29 1988-06-28 Nissan Motor Company, Limited Engine combustion control system
US4669434A (en) * 1985-07-24 1987-06-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine cylinder head variable swirl siamese type intake port structure, with auxiliary straight passage, pointing at spark plug, leading from mixture intake to downstream end of straight intake port
DE3631474A1 (de) * 1985-09-17 1987-03-26 Mazda Motor Ansaugsystem fuer eine brennkraftmaschine
JPH0823330B2 (ja) * 1986-10-31 1996-03-06 三菱自動車工業株式会社 車両用エンジンの制御装置
JPS63150052A (ja) 1986-12-15 1988-06-22 オムロン株式会社 電子血圧計
JPS63150052U (ja) * 1987-03-24 1988-10-03
JP2639721B2 (ja) * 1988-12-27 1997-08-13 富士重工業株式会社 内燃機関の燃焼室
DE3940752A1 (de) * 1989-12-09 1991-06-13 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum steuern eines ottomotors ohne drosselklappe
JPH03294631A (ja) * 1990-04-09 1991-12-25 Japan Electron Control Syst Co Ltd 内燃機関の吸気装置
US5370098A (en) * 1991-04-20 1994-12-06 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Air intake system for gas fueled engine
JP3143952B2 (ja) * 1991-05-13 2001-03-07 チッソ株式会社 被覆粒状肥料
JP2887543B2 (ja) * 1991-09-30 1999-04-26 スズキ株式会社 デュアルポートインダクションシステム
JP2929845B2 (ja) * 1991-11-13 1999-08-03 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の吸気制御装置
US5267543A (en) * 1992-12-21 1993-12-07 Ford Motor Company Dual induction system for internal combustion engine
US5671713A (en) * 1995-03-09 1997-09-30 Hitachi, Ltd. Control device and apparatus for generating swirls in internal combustion engine
JP3308754B2 (ja) * 1995-02-15 2002-07-29 ヤマハ発動機株式会社 エンジンの排気再循環装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009079480A (ja) * 2007-09-25 2009-04-16 Aisin Seiki Co Ltd 内燃機関の吸気制御装置
CN101949333A (zh) * 2009-04-20 2011-01-19 福特环球技术公司 一种发动机控制方法和***

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KR950703695A (ko) 1995-09-20
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DE69331779T2 (de) 2002-10-17
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