JPH0261326A

JPH0261326A - 内燃機関の吸気制御装置

Info

Publication number: JPH0261326A
Application number: JP63207376A
Authority: JP
Inventors: Tadaki Ota; 太田　忠樹
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1988-08-23
Filing date: 1988-08-23
Publication date: 1990-03-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、異種類の燃料、例えばガソリンとアルコール
とを混合して使用可能な内燃機関に係る内燃機関の吸気
制御装置に関する。

〈従来の技術〉この種の内燃機関の吸気制御装置としては、例えば特開
昭５６−９８５４０号公報に開示されるようなものがあ
る。

このものは、ガソリンとアルコールとを混合して使用で
きるようしにしたもので、燃料中のアルコール濃度を検
出する静電容量型のアルコールセンサを設け、該アルコ
ールセンサの検出値に基づいて燃料供給量を制御すると
共に、０□センサを設けて排気中の酸素濃度から空燃比
を検出して、所定の運転時は空燃比を目標空燃比に近づ
けるように燃料供給量をフィードバック補正する制御を
行っている。

ところで、近年燃費の向上や排気の浄化等を目的として
、機関の低速低負荷運転領域において、実際の空燃比が
理論空燃比よりも薄くなるように空燃比制御するように
したものがある。

この場合、空燃比を希薄にしても安定した燃焼性を得る
べく燃料と空気との混合性を高めるため、吸気にスワー
ルを付与するスワール制御弁を吸気通路中に備えたもの
がある。

〈発明が解決しようとする課題〉しかしながら、前述したような従来の異種燃料使用に対
応した内燃機関においては、上記のようなスワール制御
弁を備えたものがないため、空燃比の希薄化を十分に促
進できず、また、例えばアルコールとガソリンとの混合
燃料を使用する場合、アルコールの濃度が高くなる程燃
焼安定度が高くなって、要求スワール特性が異なるが、
従来かかる特性を十分に生かした希薄化制御がなされて
いなかった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、異種燃料使用可能な内燃機関にあって、吸気通路に
介装したスワール制御弁の開度制御によって空燃比の希
薄化を可及的に促進し、もって、上記問題点を解決して
燃費の向上が図れるようにした内燃機関の吸気制御装置
を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉このため本発明は、第１図に示すように異種類の燃料を
混合して使用可能な内燃機関であって、吸気弁に至る吸
気通路に介装されてその閉時に吸気乱れを大きくするス
ワール制御弁を有する吸気制御装置において、運転状態を検出する運転状態検出手段と、機関に供給さ
れる基準となる燃料の濃度を検出する燃料濃度検出手段
と、前記運転状態検出手段によって検出される機関の運
転状態と前記燃料濃度検出手段によって検出される基準
燃料の濃度と、に従って該スワール制御弁の開度を制御
する開度制御手段と、を備える構成とした。

〈作用〉開度制御手段は、希薄燃焼が安定に行える領域か否かを
、運転状態検出手段によって検出される機関の運転状態
と、燃料濃度検出手段によって検出される基準燃料の濃
度と、によって判断し、該判断結果に基づいて吸気通路
に介装したスワール制御弁の開度（全閉、全開の切換を
含む）を制御する。

このようにして、基準燃料濃度に対してスワール制御弁
の開度を適切に制御できる結果、吸気スワールによる希
薄化を燃料濃度にマツチングして可及的に促進できる。

〈実施例〉以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

一実施例の構成を示す第２図において、機関１の吸気通
路２には、上流側がらその吸気通路２の吸入空気流量を
検出するエアフロメータ３．スロットル弁４．吸入空気
の吸気負圧を検出する圧力センサ１４が順次設けられる
。更に各気筒への分岐部の吸気弁５近傍にスワール制御
弁６が設けられ、これらを介して空気が吸入される。ま
た、各気筒毎にスワール制御弁６と吸気弁５との間に燃
料噴射弁７が設けられ、これにより燃料が噴射供給され
る。

また、機関１には該機関１の冷却水温を検出する水温セ
ンサ８、図示しないクランク軸若しくはディストリビュ
ータに装着されて機関１の単位クランク角毎にパルス信
号を出力するクランク角センサ９が設けられ、更に排気
通路１０には、排気中の酸素濃度を検出して空燃比を検
出する０２センサ１１が設けられている。

ここで、前記エアフロメータ３．圧力センサ１４゜水温
センサ８及びクランク角センサ９等が運転状態検出手段
を構成する。

また、前記燃料噴射弁７に連通して機関１へ燃料を供給
する燃料供給管１２には、該燃料供給管１２を流れるア
ルコールとガソリンとの混合燃料中の基準燃料としての
アルコールの濃度を検出する燃料濃度検出手段としての
アルコールセンサ１３が設けられる。

これら各センサ類からの検出信号はマイクロコンピュー
タ内蔵のコントロールユニット１５に入力され、各種計
算がなされる。

更に、スワール制御弁６は、例えば第３図に示すような
切欠き２０ａを有する弁体２０からなり、吸気通路２断
面の一部を開閉自由に設けられて、その閉時に吸気を絞
ると共に吸気乱れを大きくする（以下、スワール制御と
称する）。尚、支軸２１は全気筒共通で、これに気筒数
個の弁体２０を支持している。そして開閉駆軌のため、
その支軸２１に図示しないダイアフラム式の負圧アクチ
ュエータの出力ロットが連結されている。負圧アクチュ
エータには、スロットル弁４の下流の吸気負圧またはス
ロットル弁４の上流の大気圧が選択的に電磁弁１６に導
入されるようになっている。

従って、コントロールユニット１５により該電磁弁１６
への通電をデユーティ制御することにより、ＯＮ・ＯＦ
Ｆを含めてスワール制御弁６の開度制御を行って、もっ
てスワール制御を行うことができる。

ここで、基準燃料の濃度によって希薄燃焼域での安定度
限界が相違し、これに伴い要求スワール特性も異なって
くる。例えば、基準燃料としてのアルコールの濃度が８
５％の混合燃料（以下Ｍ８５と称する）とガソリンとを
比較すると、Ｍ２Ｓの方が空燃比（λ）に換算して０．
２程度希薄域まで安定して燃焼を行うことができる。尚
、排気中に含まれるＨＣやＮＯ，等のエミッションもＭ
２Ｓの方がガソリンに比較して、特に希薄燃焼域におい
て約６０％程度に抑えられる。従って、機関１において
希薄燃焼を行って燃費を向上させる場合は、基準燃料の
濃度に応じて希薄燃焼の安定限界が異なることになり、
これに伴って要求スワール特性も異なってくる。つまり
、安定性が高い程要求スワールは小さくて済む。

また、暖機運転時においては、目標空燃比とそれに伴う
スワール制御弁の開度が基準燃料の濃度に応じて異なっ
て（る。つまり、希薄燃焼制御の開始点の水温が濃度に
よって異なってくるためである。

次に、前記スワール制御弁６の制御について、第４図に
示すフローチャートを参照しつつ説明する。

ステップ（図にはＳと記しである。以下同様）１では、
水温センサ８からの信号に基づいて機関１の冷却水温Ｔ
ｗ、クランク角センサ９により検出される機関１の回転
数Ｎ、及び圧力センサ１４によって検出される吸入空気
の吸気負圧Ｐを読み込む。従ってステップ１も運転状態
検出手段を構成する。

ステップ２では、アルコールセンサ１３からのアルコー
ル濃度検出信号のＡ／Ｄ変換値を読み込む。

従ってステップ２は燃料濃度検出手段を構成する。

ステップ３では、前記アルコール濃度検出値からマツプ
を用いて希薄燃焼開始冷却水温ＴＷＬを求める。

ステップ４では冷却水温Ｔｗが希薄燃焼開始冷却水＞１
ＴＷＬ以上か否かを判定する。

そして、前記冷却水温Ｔｗが希薄燃焼開始冷却水温ＴＷ
Ｌ以上であれば、ステップ５に進み希薄燃焼を行うため
のリーン空燃比λ、を求める。尚、該リーン空燃比λ、
は基準燃料としてのアルコールの濃度に従って、マツプ
より求める。

以下希薄燃焼が行えるように、充分に燃料と吸入空気と
を混合するスワール制御について説明する。

ステップ６では、第５図及び第６図に示すようなスワー
ルマツプから、前記アルコール濃度検出値毎のスワール
制御弁６のＯＮ・ＯＦＦ制御を行う機関１の回転数Ｎｓ
、及び吸入空気の吸気負圧Ｐｓの範囲を求める。即ち、
ガソリン〜Ｍ１５の燃料の場合ガソリン用スワールマツ
プ、Ｍ１５〜Ｍ４５の燃料の場合Ｍ３０用スワールマツ
プ、Ｍ４５〜Ｍ７０の燃料の場合Ｍ６０用スワールマツ
プ、それ以上のアルコール濃度の燃料の場合Ｍ８５のス
ワールマツプに従って、スワール制御弁６のＯＮ・ＯＦ
Ｆ制御を行う。前記各マツプは例えば、第５図に示すガ
ソリン用スワールマツプの場合は、無負荷状態から吸気
負圧Ｐが一５０ｍｍＨｇの間で且つ回転数Ｎが３２０Ｏ
ｒ　ｐ　ｍ以下の場合に、スワール制御弁６を閉にして
スワールを起こさせるようになっている。

ここで、前記スワールを起こさせる回転数Ｎｓ及び吸入
空気の吸気負圧Ｐｓの範囲は、ガソリンに近づく程燃焼
安定性に劣るため、高負荷までスワールを発生させるよ
うになっている。

そして、ステップ７及びステップ８において前記機関１
の回転数Ｎ、及び吸入空気の吸気負圧Ｐを夫々Ｎｓ−Ｐ
ｓと比較して、スワールを起こさせる範囲内であれば、
ステップ９に進んでスワール制御弁を閉にするべく電磁
弁１６をＯＦＦにする。

電磁弁１６がＯＦＦの時は負圧アクチュエータの負圧作
動室に吸気負圧が導入され、スワール制御弁６が閉じら
れ、スワールが強化される。

一方、ステップ４において、冷却水温Ｔｗが希薄燃焼開
始冷却水温ＴＷＬ未満である時は、ステップ１０に進み
、燃焼安定させるべく理論空燃比λとなるようにスロッ
トル弁４が開弁され、ステップ１１において電磁弁１６
をＯＮとして、スワール制御弁６を開く。

また、ステップ７及びステップ８において前記回転数Ｎ
、吸入空気の吸気負圧Ｐが夫々Ｎｓ、ＰＳと比較してス
ワールを起こさせる範囲外であるときも、ステップ１１
に進み、スワール制御弁６を開く。

以上説明した部分で、ステップ３〜ステツプ１１が開度
制御手段に相当する。

このようにすると、アルコールとガソリンとの混合燃料
を使用する内燃機関において、アルコールの濃度が異な
っても、該アルコールの濃度に応じて最適空燃比を選択
して適切なスワールを付与することができる。

更に、スワール制御弁６の開度を調整できるものがある
。

この場合のスワール制御弁６の制御について、第７図に
示すフローチャートを参照しつつ説明する。尚、前記第
４図に示すフローチャートと同一ステップについては、
同一ステップ番号を付して説明を省略する。

ステップ１では、機関１の冷却水温Ｔｗ、回転数Ｎ、及
び別ルーチンで演算された基本噴射量Ｔｐを読み込む。

ステップ３では、前記アルコール濃度検出値からマツプ
を用いて希薄燃焼開始冷却水温Ｔ　Ｗ　Ｌを求める。

ステップ４において、冷却水温Ｔｗが希薄燃焼開始冷却
水温Ｔｗ、以上か否かを判定して、希薄燃焼開始冷却水
温Ｔｗ、以上であれば、ステップ２１に進む。

ステップ２１においては、機関が暖機中か否かを冷却水
温Ｔｗと暖機完了温度Ｔｗｏとを比較することにより判
定する。冷却水温Ｔｗが暖機完了温度Ｔｗｏ以上の場合
は、機関１は暖機完了したとしてステップ２２に進む。

ステップ２２においては、機関ｌの暖機が完了している
として、後述する中間フラッグＦをＦ＝０とする。そし
てステップ２３において、第８図に示すような、機関１
の負荷Ｔｐに相当する軸トルクと回転数Ｎとを格子とす
る各アルコール濃度検出値毎の暖機完了時の希薄燃焼用
空燃比マツプより希薄燃焼を行う目標空燃比λ、を求め
る。

ステップ２４では、ステップ２３で求めた希薄燃焼を行
う目標空燃比λ、とアルコール濃度検出値とを格子とす
るスワールマツプより、要求スワール比Ｓを求める。こ
こで、前記要求スワール比Ｓは例えば、ガソリンの場合
がＭ２Ｓの場合と比較して１程度強化するように設定さ
れている。

ステップ２５では、前記要求スワール比Ｓに基づいて、
スワール制御弁６の開度θを決定する。

そして、ステップ２６では、前記開度θにするべくコン
トロールユニット１５から電磁弁１６への通電がデユー
ティ制御され、スワール制御が行われる。

次いでステップ２７へ進み、ステップ２３で求めた目標
空燃比λ□となるように希薄空燃比制御を行う。

一方、ステップ２１において、冷却水温Ｔｗが暖機完了
温度Ｔｗｏ未満の場合は、機関１は暖機中であるとして
ステップ３１に進む。

ステップ３１では、機関１が暖機中で且つスワールを開
始すべき温度Ｔｗｓ以上か否かを判定する。

冷却水温Ｔｗがスワール開始温度Ｔｗｓ以上の場合はス
テップ３２に進む。

ステップ３２では、機関１が暖機中で、且つ冷却水温が
スワール開始温度Ｔｗｓ以上の場合を表す中間フラッグ
ＦをＦ＝１として、ステップ３３に進む。

ステップ３３では、先ずステップ２３で求めたのと同様
に同一条件における暖機完了時の目標空燃比λ８を求め
る。即ち、第８図に示すような、機関１の負荷ＴＰと回
転数Ｎとを格子とする各アルコール濃度検出値毎の暖機
完了時の希薄燃焼用空燃比マツプより希薄燃焼を行う目
標空燃比λ、を求める。

ステップ３４では、暖機中の目標空燃比λ。を前述の各
アルコール濃度検出値毎の暖機完了時の目標空燃比λ□
と、空燃比をλ＝１とした希薄燃焼開始時における空燃
比マツプ（図示せず）とから補間して求める。

そして、ステップ３５において、中間フラッグＦがたっ
ているか否かを判定し、たっていればステップ２４に進
む。

一方、ステップ３１で冷却水温Ｔｗがスワール開始温度
Ｔｗｓ未満の場合は中間フラッグＦをたてることなく、
ステップ３３にジャンプする。

よって、冷却水温Ｔｗがスワール開始温度Ｔｗｓ未満の
場合はステップ３５において、Ｆ＝Ｏであるので、ステ
ップ３６に進み、スワール制御は行わなず、スワール制
御弁６を全開とする−　次いで、ステップ３７へ進み、
ステップ３４で求めた暖機中の希薄燃焼を行う目標空燃
比λ、に従って、希薄空燃比制御が行われる。

従って、ステップ３〜ステツプ２６及びステップ３１〜
ステツプ３６が、開度制御手段を構成する。

またステップ４において、冷却水温Ｔｗが希薄燃焼開始
冷却水温ＴＷＬ未滴の場合は、燃焼が安定していないの
で、通常の空燃比制御を行う。

即ち、ステップ４１に進み、図示しない機関１の負荷Ｔ
ｐと回転数Ｎとを格子とする各アルコール濃度検出値毎
の空燃比マツプより通常の空燃比制御を行う目標空燃比
λＮを理論空燃比として設定する。

そして、ステップ４２に進み、スワールを付与しない（
スワール制御弁６を全開）で、ステップ４３に進んで理
論空燃比制御を行う。

このようにすると、異種燃料であるアルコールとガソリ
ンとの混合燃料を使用可能な内燃機関１において、基準
燃料であるアルコールの濃度に応じてスワール制御弁６
の開度を開閉制御することが可能となり、もって要求ス
ワール特性を異ならせることが可能となる。従って、基
準燃料であるアルコールの濃度に応じて希薄燃焼の安定
限界が異なっても、吸気スワールによる希薄化をアルコ
ールの濃度にマツチングして可及的に促進でき、もって
燃費を向上させることができるという効果がある。

また、暖機運転時において、希薄燃焼制御の開始点の水
温及びスワールを開始すべき水温がアルコールの濃度に
よって異なってくるため、目標空燃比スとそれに伴うス
ワール制御弁６の開度θがアルコールの濃度に応じて異
なるが、スワール制御弁６の開度をリニアに制御するよ
うにしたので、この場合も、吸気スワールによる希薄化
をアルコールの濃度にマツチングして可及的に促進でき
、もって燃費を向上させることができる。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明によれば、運転状態検出手
段によって検出される機関の運転状態と、燃料濃度検出
手段によって検出される基準燃料の濃度とによって、開
度制御手段が希薄燃焼が安定に行える領域か否かを判断
し、スワール制御弁の開度を制御する構成としたので、
基準燃料濃度に対してスワール制御弁の開度を適切に制
御できる結果、吸気スワールによる希薄化を燃料濃度に
マツチングして可及的に促進でき、もって、異種燃料使
用可能な内燃機関にあって、燃費の向上を図ることが可
能となるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例を示すシステム図、第３図はスワール制御
弁の構成を示す図、第４図及び第７図は制御の内容を示
すフローチャート、第５図及び第６図はスワール制御弁
の開閉の制御エリアを示す図、第８図はアルコール濃度
別の希薄燃焼用空燃比マツプの一例を示す図である。 ■・・・機関　　２・・・吸気通路　　３・・・エアフ
ロメータ　　６・・・スワール制御弁　　８・・・水温
センサ９・・・クランク角センサ　　１３・・・アルコ
ールセンサ１４・・・圧力センサ１６・・・電磁弁１５・・・コントロールユニント

Claims

【特許請求の範囲】　異種類の燃料を混合して使用可能な内燃機関であって
、吸気弁に至る吸気通路に介装されてその閉時に吸気乱
れを大きくするスワール制御弁を有する吸気制御装置に
おいて、運転状態を検出する運転状態検出手段と、機関に供給さ
れる基準となる燃料の濃度を検出する燃料濃度検出手段
と、前記運転状態検出手段によって検出される機関の運
転状態と前記燃料濃度検出手段によって検出される基準
燃料の濃度と、に従って該スワール制御弁の開度を制御
する開度制御手段と、を備えたことを特徴とする内燃機
関の吸気制御装置。