JPH0563609B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、吸気通路を高負荷用吸気通路と低負
荷用吸気通路とで構成し、高負荷用吸気通路に低
負荷時に閉作動するシヤツターバルブを設ける一
方、低負荷用吸気通路にタイミングバルブを設
け、低負荷域ではタイミングバルブ閉時期を吸気
ポート閉時期より早くすることにより充填量を制
御するようにしたエンジンの吸気装置の改良に関
するものである。

（従来技術） 従来より、スロツトルバルブの開度調整によつ
て吸気充填量を制御するエンジンの場合には、特
に低負荷域において絞り抵抗に伴うポンピングロ
スがあつてエンジンの燃費性能を向上する際の大
きな障害となつている。そして、このポンピング
ロスを低減するエンジンとして、所定タイミング
で開閉作動される吸気ポート近傍の吸気通路にタ
イミングバルブを設け、エンジンの運転状態に応
じて上記タイミングバルブの開閉時期を調整し、
上記吸気ポートおよびタイミングバルブの開時期
の長短で吸気充填量を制御するようにし、吸気の
絞り抵抗をなくしてポンピングロスの低減を図り
燃費性能を向上するようにしたエンジンが提案さ
れている（例えば、特開昭58−23245号参照）。

また、上記先行例においては、吸気通路を高負
荷用通路と低負荷用通路に構成し、低負荷用通路
に前記タイミングバルブを介装する一方、高負荷
用通路には低負荷時に閉じるシヤツターバルブを
介装し、低負荷域のポンピングロスを軽減すると
ともに、タイミングバルブの小型化を図つてその
信頼性の向上を得るようにし、さらに、低負荷用
吸気通路をスワールを生成するのに適した通路構
造として燃焼性の向上を図ることができるもので
ある。

しかして、上記のようにタイミングバルブとシ
ヤツターバルブとを備えたエンジンにおいて、要
求出力の低い特定の運転領域では空燃比をリーン
移行して燃費性能の向上を図るようにした場合
に、運転状態の変化、例えば冷間状態から温間状
態となつて空燃比をリーン状態に移行する際、も
しくは他の条件によつて空燃比をリツチ状態に移
行する際に、充填量が一定であると急激な出力の
低下もしくは増加によりトルクシヨツクが発生す
るものである。

そこで、例えば空燃比のリーン移行時に、充填
量を増大するように制御することが従来より実施
されているが、この充填量増加を前記シヤツター
バルブを開作動して得るようにすると、タイミン
グバルブの配置によるポンピングロス低減効果が
損われることになるものである。

すなわち、上記エンジンのポンピングロス低減
効果は、低負荷時に吸気ポートが開いている後半
でタイミングバルブが閉じて吸気の供給を停止す
ることによつて得られるものであり、この時にシ
ヤツターバルブを開くことはこのポンピングロス
低減効果を損うことになつて好ましくない。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、低負荷用吸気通路に
設けたタイミングバルブと高負荷用吸気通路に設
けたシヤツターバルブとの運転状態に応じた作動
制御を行う場合に、ポンピングロス低減効果を維
持しつつ低負荷時における空燃比の変更時におけ
るトルクシヨツクを軽減するようにしたエンジン
の吸気装置を提供することを目的とするものであ
る。

（発明の構成） 本発明の吸気装置は、吸気通路を高負荷用吸気
通路と低負荷用吸気通路とで構成し、高負荷用吸
気通路に低負荷時に閉作動するシヤツターバルブ
を設ける一方、低負荷用吸気通路にタイミングバ
ルブを設け、低負荷時に該タイミングバルブ閉時
期を吸気ポート閉時期より早くするようにしたエ
ンジンにおいて、低負荷時での空燃比変更時に、
前記タイミングバルブのタイミング制御により空
燃比変更に伴うトルク変動を低減する方向に充填
量を補正するコントローラを備えたことを特徴と
するものである。

（発明の効果） 本発明によれば、低負荷時にエンジンの運転状
態の変動に伴つて空燃比をリーン化もしくはリツ
チ化するように変更する場合に、この空燃比の変
更とともにタイミングバルブのタイミングを制御
して充填量を補正するようにしたことにより、空
燃比変更に伴う出力の増減を充填量の増減によつ
て抑制してトルクシヨツクの発生を軽減し、良好
な運転状態を得ることができる。また、タイミン
グバルブのタイミング制御によつて充填量を補正
することにより、該タイミングバルブの設置によ
るポンピングロス低減効果を損うことなく上記ト
ルクシヨツクが改善できるものである。

（実施例） 以下、図面により本発明の実施例を説明する。
第１図は本発明の吸気装置を備えたエンジンの全
体構成図である。

エンジン本体１の各気筒のシリンダヘツド２と
シリンダブロツク３間のピストン４上部に形成さ
れる燃焼室５に対し、吸気バルブ６によつて開閉
される吸気ポート７、および排気バルブ８によつ
て開閉される排気ポート９がそれぞれ開口されて
いる。

上記吸気ポート７に連通して吸気を供給する吸
気通路１０は、上流側からエアクリーナ１１、吸
気量を検出する吸気量センサ１２、サージタンク
１３を備え、このサージタンク１３下流から各気
筒に対して分岐し、通路面積の大きい高負荷用吸
気通路１０ａと、通路面積が狭くスワール生成用
に形成された低負荷用吸気通路１０ｂとで構成さ
れている。また、上記各気筒の高負荷用吸気通路
１０ａには燃料を噴射する燃料噴射ノズル１６が
配設されている。

上記高負荷用吸気通路１０ａの途中にはシヤツ
ターバルブ１７が介装される一方、低負荷用吸気
通路１０ｂの途中にはタイミングバルブ１８が介
装されている。

上記タイミングバルブ１８はエンジン回転に同
期して回転駆動される筒状に形成され、このタイ
ミングバルブ１８には低負荷用吸気通路１０ｂを
開閉する開口部１８ａが形成されている。このタ
イミングバルブ１８の内部空間は多気筒エンジン
の他の気筒に対する開口部１８ａと連通してお
り、１つの気筒の開口部１８ａが下流側低負荷用
吸気通路１０ｂと連通した開状態にある時に、該
内部空間は他の気筒の開口部１８ａを介して上流
側の低負荷用吸気通路１０ｂに連通されて、吸気
が供給されるものである。

一方、上記タイミングバルブ１８のクランク角
に対する位相すなわち吸気ポート７に対する開閉
タイミングは、タイミング制御手段１９によつて
可変に構成されている。また、上記シヤツターバ
ルブ１７の開度は、開度制御手段２０によつて調
整される。

そして、上記タイミング制御手段１９および開
度制御手段２０には、コントローラ２１からの制
御信号が出力され、運転状態に応じてタイミング
バルブ１８およびシヤツターバルブ１７の作動を
制御するものである。また、上記コントローラ２
１は、燃料噴射ノズル１６に燃料噴射信号を出力
して燃料噴射量および噴射時期を制御するととも
に、ブリードエア通路２２の開閉弁２３に制御信
号を出力して、燃料噴射時期に対応してブリード
エアを供給するように制御するものである。

上記コントローラ２１には、エンジンの運転状
態を検出する信号として、前記吸気量センサ１２
からの吸気量信号、クランク角センサ２４からの
クランク角信号（エンジン回転数信号）、アクセ
ルセンサ２５からのアクセル信号、ブーストセン
サ２６からの吸気圧力信号、および水温センサ２
７からの冷却水温信号等が入力される。

タイミングバルブ１８の開閉タイミングおよび
シヤツターバルブ１７の開度の基本制御は、アク
セル操作量等に対応した負荷状態に応じ、低負荷
時にはシヤツターバルブ１７を閉じ、所定負荷以
上でこのシヤツターバルブ１７を負荷に応じた開
度に開作動するものである。一方、吸気ポート７
はクランク角に対して一定の時期に開閉され、タ
イミングバルブ１８は低負荷時には吸気ポート７
より早く開いて早く閉じるものである。これによ
り、低負荷時には燃焼室５への吸気の供給は、タ
イミングバルブ１８および吸気ポート７の両方が
開いたオーバーラツプ期間に行われる。そして、
上記タイミングバルブ１８の開閉タイミングはエ
ンジンの運転状態に応じて、負荷の上昇に伴つて
遅れるように制御され、両バルブ６，１８が開い
たオーバーラツプ期間すなわち吸気期間が長くな
るようにして充填量を増加するものである。

また、上記コントローラ２１による燃料噴射制
御は、要求出力が低くしかも安定性が確保される
中負荷中回転領域等で空燃比をリーン化するもの
であり、高負荷高回転領域等で空燃比をリツチ化
するように燃料噴射量の制御を行う。また、リー
ン領域であつてもエンジン温度が低いときにはリ
ーン運転は行わず、エンジン温度が所定値以上に
上昇したときにリーン運転に移行する。

上記のような空燃比制御において、低負荷時に
例えば空燃比がリツチ領域からリーン領域に急激
に変化する時には出力の低下を補うために、充填
量が増大するようにタイミングバルブ１８の開閉
タイミングを遅らせてオーバーラツプ量を増加す
るものである。また、逆にリツチ移行時には、タ
イミングバルブ１８のタイミングを進めるもので
ある。この空燃比変動に伴うタイミングバルブ１
８の変更は、空燃比変動時にのみ行い、移行した
ら元のタイミングに戻す。

前記コントローラ２１によるタイミングバルブ
１８およびシヤツターバルブ１７の制御を、第２
図のフローチヤート（要部のみ示す）に沿つて説
明する。スタート後、コントローラ２１は、ステ
ツプS1でブーストセンサ２６の信号に基づくブ
ーストＰ（吸気圧力）、クランク角センサ２４の信
号に基づくエンジン回転数Ｎ、吸気量センサ１２
からの吸入空気量Qaをそれぞれ読み込む。ステ
ツプS2で上記検出信号に基づいて吸気ポート７
の開期間とタイミングバルブ１８の開期間との目
標オーバーラツプ量A₁すなわち吸気期間（充填
量）を演算する。

そして、ステツプS3で現在リーン領域か否か
判定し、YESのリーン領域の場合にはステツプ
S4で前回リツチ領域であつたか否か判定する。
ステツプS4の判定がYESでリツチ領域からリー
ン領域に移行した時には、ステツプS6で空燃比
変化分ΔA／Ｆに対応するリーン移行時のトルク
変化分ΔT（減少）を演算し、ステツプS7でこの
トルク変化分ΔTよりタイミングバルブ１８のオ
ーバーラツプ補正量ΔA（増加）を演算する。ス
テツプS9は、上記補正量ΔAによつて前記ステツ
プS2で求めた目標オーバーラツプ量A₁を補正し、
この補正した目標オーバーラツプ量A₁に基づい
てステツプS10でタイミングバルブ１８のタイミ
ングを遅れ方向に補正を行うものである。

一方、前記ステツプS3の判定がNOで現在リツ
チ領域にある時には、ステツプS5で前回リーン
領域であつたか否か判定する。このステツプS5
の判定がYESでリーン領域からリツチ領域に移
行した時には、前記ステツプS6に進んで前記リ
ーン移行時と同様にリツチ移行時の空燃比変化分
ΔA／Ｆに対応するトルク変化分ΔT（増加）を演
算し、ステツプS7でこのトルク変化分ΔTよりタ
イミングバルブ１８のオーバーラツプ補正量ΔA
（減少）を演算し、タイミングバルブ１８のタイ
ミングを進み方向に補正する。

さらに、上記ステツプS5の判定がNOのとき、
もしくは前記ステツプS4の判定がNOであつて、
空燃比がリツチ領域もしくはリーン領域で変更が
ない時には、ステツプS8でオーバーラツプ補正
量ΔAを０に設定してステツプS9に進み、タイミ
ングバルブ１８のタイミング補正は行わないもの
である。

上記ステツプS3ないしステツプS5の判定にお
ける空燃比制御領域の設定は、例えば、ブースト
Ｐに基づく負荷とエンジン回転数Ｎとの関係にお
いて、低負荷低回転領域および高負荷高回転領域
がリツチ領域であり、中負荷中回転領域がリーン
領域であり、リツチ領域とリーン領域との間が理
論空燃比領域に設定される。上記リツチ領域は充
填量の少ないアイドル領域側での安定性確保、お
よび高負荷高回転での出力を確保するためのもの
であり、リーン領域は出力が要求されない領域で
燃費性向上を図るためのものである。

上記構成により、低負荷時に空燃比の急激な変
更に伴つて出力が変動する場合には、この出力変
動を軽減する方向にタイミングバルブ１８のタイ
ミングを変更して充填量を補正し、トルクシヨツ
クの発生を低減するものである。そのとき、シヤ
ツターバルブ１７は、閉状態でタイミングバルブ
１８によるポンピングロス低減効果は維持され
る。

なお、上記実施例においては、高負荷時の吸気
量調整を各気筒に対して配設したシヤツターバル
ブ１７で行うようにしているが、この吸気量調整
はさらに上流側に全気筒共通のスロツトルバルブ
を設けて行い、高負荷用吸気通路には単に軽負荷
時に閉じるシヤツターバルブを介装するようにし
てもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における吸気装置を
備えたエンジンの概略構成図、第２図はコントロ
ーラの作動を説明するためのフローチヤート図で
ある。 １……エンジン本体、４……ピストン、６……
吸気バルブ、７……吸気ポート、１０……吸気通
路、１０ａ……高負荷用吸気通路、１０ｂ……低
負荷用吸気通路、１７……シヤツターバルブ、１
８……タイミングバルブ、１９……タイミング制
御手段、２０……開度制御手段、２１……コント
ローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸気通路を高負荷用吸気通路と低負荷用吸気
   通路とで構成し、高負荷用吸気通路に低負荷時に
   閉作動するシヤツターバルブを設ける一方、低負
   荷用吸気通路にタイミングバルブを設け、低負荷
   時に該タイミングバルブ閉時期を吸気ポート閉時
   期より早くするようにしたエンジンにおいて、低
   負荷時での空燃比変更時に、前記タイミングバル
   ブのタイミング制御により空燃比変更を伴うトル
   ク変動を低減する方向に充填量を補正するコント
   ローラを備えたことを特徴とするエンジンの吸気
   装置。