JPS6217319A - 内燃機関の吸気制御方法 - Google Patents

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、自動車等の車輌に用いられる可変吸気スワー
ル方式の内燃機関の吸気制御方法に係り、更に詳細には
吸気ポートに吸気流の制御を行う吸気制御弁を有する可
変吸気スワール方式の内燃機関の吸気制御方法に係る。

従来の技術 可変吸気スワール方式の内燃機関の一つとして、燃焼室
への開口端の周りに旋回したヘリカル通路と、前記間口
端に直線状に通ずるストレート通路とを有し、前記スト
レート通路の途中に該ストレート通路を開閉する吸気制
御弁が設けられている吸気ポート構造を有する内燃機関
が既に提案されており、これは特開昭５７−１６５６２
９号及び特開昭５８−２３２２４号公報に示されている
。

上述の如き構造の吸気ポート構造を備えた内燃機関に於
ては、前記吸気制御弁によりストレート通路が閉じられ
ている時には吸気（混合気）の殆んど全てがヘリカル通
路を経て燃焼室内に流入することにより燃焼室内に比較
的強力な吸気スワールが生じ、これによって燃焼室内に
於ける火炎伝播速度が速まり、燃焼速度が速くなって稀
薄混合気による運転、即ち稀薄燃焼運転が可能になり、
これに対し前記吸気制御弁によりストレート通路が閉じ
られていない時には、吸気がヘリカル通路に加えてスト
レート通路を流れて燃焼室内に流入することにより燃焼
室内に強力な吸気スワールは生じなくなるが、吸気ボー
１〜の吸気流に対する流れ抵抗が低減し、充填効率の低
下が回避される。

発明が解決しようとする問題点 上述の如き吸気ボート構造に組込まれた吸気制御弁には
内燃機関の図示仕事量が最大となる最適開度が存在し、
これは概ね機ｇｌｌ負荷及び機関回転数が大きい時程大
きい開度になるが、他の種々の影響を受け、一義的には
決定されにくい。

これに対し、特開昭５７−１６５６２９号公報や実開昭
５９−６０３５４号公報に示されている如く、吸入空気
量や吸気管負圧に応じて吸気制御弁の開度を制御するこ
とが従来より考えられているが、これでは吸気制御弁は
常には最適開度に設定されず、内燃機関が最大の図示仕
事量にて運転されず、せっかく吸気制御弁が設けられて
も十分な燃料経済性の向上が図られない。

本発明は、上述の如き問題点を解決した改良された内燃
機関の吸気制御方法を提供することを目的としている。

問題点を解決するための手段 上述の如ぎ目的は、本発明によれば、燃焼室への開口端
の周りに旋回したヘリカル通路と前記開口端に直線状に
通ずるストレート通路とを有し、前記ストレート通路の
途中に該ストレート通路を開閉する吸気制御弁が設けら
れている吸気ボート構造を有する内燃機関の吸気制御方
法に於て、機関本体に設けられた圧力センサにより各サ
イクル毎の燃焼圧力を検出し、この燃焼圧力と所定クラ
ンク角変化時の体積変化量から図示仕事量を求め、この
図示仕事量が最大となるように前記吸気制御弁の開度を
制御することを特徴とする内燃機関の吸気制御方法によ
って達成される。

前記吸気制御弁の開度制御は、前回のサイクルに於ける
図示仕事量　Ｗ　ｎ−＋と今回のサイクルに於ける図示
仕事量ｗｎとを比較し、Ｗｎ＞Ｗｎ−＋であれば前記吸
気制御弁の開度を減少し、これとは反対にＷｎ＜Ｗｎ（
であれば前記吸気制御弁の開度を増大する要領にて行わ
れれば良い。

発明の作用及び効果 本発明による吸気制御方法によれば、内燃機関の図示仕
事量が最大となるように吸気制御弁の開度がフィードバ
ック制御され、これにより内燃機関は常に図示仕事量が
最大となる状態にて運転され、燃料経済性が従来に比し
てより一層向上するようになる。

実施例 以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
に説明する。

第１図は本発明による吸気制御方法が実施される可変吸
気スワール方式の内燃機関の一つの実施例を示している
。図に於て、１は１１３ＩＮＪ本体を示しており、該機
関本体は、シリンダブロック２とシリンダヘッド３とシ
リンダブロック２のシリンダボア４内に設けられたピス
トン５とを有し、吸気弁６により開閉される吸気ボート
７より燃料と空気との混合気を燃焼室８内に吸入し、燃
焼室８内にて点火プラグ９の火花放電により点火された
混合気の既燃焼ガスを図示されていない排気弁により開
閉される排気ポートより燃焼室外へ排出するようになっ
ている。

吸気ボート７は、第２図によく示されている如く、吸気
ボート７の天井壁部より図にて下方に吸気ボート７の底
壁との間に所定の間隔を残して膨出形成されたガイドベ
ーン１０を有し、該ガイドベーンにより吸気ボート７内
が燃焼室８への開口端７ａの周りに旋回したヘリカル通
路１１と開口端７ａに直線状に通ずるストレート通路１
２とに区分されている。ストレート通路１２の途中には
該ストレート通路を開閉する吸気制御弁１３が設けられ
ている。吸気制御弁１３は、バタフライ弁　′として構
成され、第１図によく示されている如く、弁軸１４に取
付けられた駆動レバー１５によってラック１６に駆動連
結され、該ラックに噛合したビニオン１７を有するステ
ップモータ１８によって開閉駆動されるようになってい
る。

吸気ポート７には吸気マニホールド２ｏとナージタンク
２１とが順に接続されており、サージタンク２１の空気
取入口には吸入空気流量制御用のスロットル弁２２が設
けられている。吸気マニホールド２０には燃料噴射ノズ
ル２３が取付られており、該燃料噴射ノズルは、図示さ
れていない燃料供給装置よりガソリンの如き液体燃料を
供給され、開弁時間に応じた流量の液体燃料を吸気ボー
ト７の入口部分へ向けて噴射するようになっている。

ステップモータ１８に対する通電の制御、即ち吸気制御
弁１３の開度制御と、燃料噴射ノズル２３の量弁制御、
即ら空燃比制御とは制御装置３０により行われるように
なっている。制御装置３０は、一般的構造のマイクロコ
ンピュータを含む電気的な制ｔｉ′ｌＩ装置であり、機
関点火系のディストリビュータ２４よりクランク角信号
及びクランク基準信号を、吸気管圧力センサ３１より吸
気管圧力信号を、スロット開度センサ３２よりスロット
開度信号を、更にシリンダブロック２に取付られた燃焼
圧力センサ３３より燃焼圧力信号を与えられ、これら信
号と予め定められたプログラムに従ってステップモータ
１８と燃料噴射ノズル２３の作動を制御するようになっ
ている。

次に本発明による吸気制御方法の実施要領を第３図に示
されたフローチャートと第４図に示された制御タイミン
グチャートとを参照して説明する。

第３図に示されたフローチャートの吸気制御ルーチンは
所定クランク角、例えばクランク角５度毎に繰返し実行
される割込ルーチンとして実行される。

最初のステップ１に於ては、クランク軸が基準回動位置
に位置しているか否かの判別をディス１〜リビユータ２
４よりのクランク基準位置信号より判別することが行わ
れる。クランク軸が基準回動位置に位置していれば、ス
テップ２へ進んでクランク角カウンタ値θと図示仕事ｆ
ｌＷの値を各々初期化することが行われ、これに対しク
ランク軸が基準回動位置に位置していなければ、ステッ
プ３へ進んでクランク角カウンタ値ｅを一つアップカウ
ントすることが行われる。

ステップ２とステップ３の次は共にステップ４へ進み、
このステップに於ては、燃焼圧力センサ３３により検出
された内燃機関のＡ／Ｄ変換値△ＤＰをクランク角θに
於ける燃焼圧Ｐθとして取込むことが行われる。ステッ
プ４の次はステップ５へ進む。

ステップ５に於ては、クランク角が５度変化した時の体
積変化を求めることが行われる。この実施例に於ては、
各クランク角に対応したクランク角変化量５度相当の体
積変化量を予め記憶装置にテーブル型式にて備えており
、クランク角θをパラメータとしてテーブル検索をする
ことにより体積変化量ΔＶθを求めている。

ステップ５の次はステップ６へ進み、このステップにノ
ρては、燃焼圧Ｐθと体積変化量△ＶθとをｆＩ算して
所定クランク角変化量当りの図示仕事量を棒出し、この
図示仕事量に今回のサイクルに於ける今までの図示仕事
量Ｗｎを加算して１サイクル当りの図示仕事量Ｗｎ　＠
算出し、これを記憶装置に格納することが行われる。

ステップ６の次はステップ７へ進み、ステップ７に於て
は、図示仕事量Ｗｎが７２０度クランク角間の（Ｐθ×
ΔＶθ）の総和（ｅ＝０〜７２０１５）になったか否か
、即らθ−７２０１５であるか否かの判別が行われる。

θ−７２０１５であれば、この時の図示仕事量Ｗｎは１
サイクル当りの図示仕事量に等しく、この時にはステッ
プ８へ進み、このステップ８に於ては、今回のサイクル
の図示仕事量Ｗｎが前回のサイクルの仕事ｆｌｋ　Ｗ　
ｎ−＋よりも大きいか否かの判別が行われる。Ｗｎ＞Ｗ
ｏ、１であれば、ステップ１０へ進み、このステップに
於ては、今回のナイクルの図示仕事量Ｗｎと前回のサイ
クルの図示仕事量　Ｗ　ｎ−＋との差に応じた角度分だ
け吸気制御弁１３の開度を減少させて吸気スワール比を
増大さ才ることが行われる。これに対しＷｎ＞Ｗｎ−＋
でなければステップ９へ進む。

ステップ９に於ては、今回のサイクルの図示仕事ｆｌＷ
ｎと前回のサイクルの図示仕事Ｉ　Ｗ　ｎ−ｔとが等し
いか否かの判別が行われる。Ｗ　ｎ　−Ｗ　ｎ−＋であ
る時には吸気制御弁１３の開度を変化させることなくス
テップ１２へ進み、これに対しＷｎ　−ＷＴＩ−１でな
い時、即ちＷｎ＜Ｗｎ−＋である時にはステップ１１へ
進み、このステップに於ては、今回のサイクルの図示仕
事量Ｗｎと前回のサイクルの図示仕事量　Ｗ　ｎ−＋と
の差に応じた角度分だけ吸気制御弁１３の開度を増加さ
せて吸気スワール比を減少させることが行われる。

ｆ＆後にステップ１２に於ては、今回のサイクルの図示
仕事ＩＷｎを前回のサイクルの図示仕事量Ｗｎ→として
記憶装置に格納することが行われる。

上述の如きフローチャートに従って吸気制御弁の開度の
制御が行われることにより吸気制御弁の開度は常に内燃
機関の図示仕事量が最大となる開度に設定され、内燃機
関は常に最大図示量を示す状態にて運転され、これによ
り燃料経済性の向上が図られる。

燃焼圧力を検出する燃焼圧力センサ３３は全気筒共通で
あってよいが、各気筒の吸気制御弁１３が各気筒毎に個
別に開度制御されるのであれば、圧力センサ３３は各気
筒毎に個別に設けられて吸気制御ｌｌ弁１３はその開度
を各気筒毎に個別に最適制御されてもよい。

以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本
発明の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当業
者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による吸気制御方法の実施に使用される
可変吸気スワール方式の内燃機関の一つの実施例を示す
概略構成、第２図は第１図に示された内燃機関の吸気ポ
ート構造を拡大して示す概略断面図、第３図は本発明に
よる吸気制御方法を実施する吸気制御ルーチンのフロー
チャート、第４図は本発明による吸気制御方法の実施要
領を示す制御タイミングチャートである。 １・・・機関本体、２・・・シリンダブロック、３・・
・シリンダヘッド、４・・・シリンダボア、５・・・ピ
ストン。 ６・・・吸気弁、７・・・吸気ボート、８・・・燃焼室
、９・・・点火プラグ、１０・・・ガイドベーン、１１
・・・ヘリカル通路、１２・・・ストレート通路、１３
・・・吸気制御弁、１４・・・弁軸、１６・・・ラック
、１７・・・ビニオン。 １８・・・ステップモータ、２０・・・吸気マニホール
ド。 ２１・・・サージタンク、２２・・・スロットル弁、２
３・・・燃料噴射ノズル、２４・・・ディストリビュー
タ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼室への開口端の周りに旋回したヘリカル通路
   と前記開口端に直線状に通ずるストレート通路とを有し
   、前記ストレート通路の途中に該ストレート通路を開閉
   する吸気制御弁が設けられている吸気ポート構造を有す
   る内燃機関の吸気制御方法に於て、機関本体に設けられ
   た圧力センサにより各サイクル毎の燃焼圧力を検出し、
   この燃焼圧力と所定クランク角変化時の体積変化量から
   図示仕事量を求め、この図示仕事量が最大となるように
   前記吸気制御弁の開度を制御することを特徴とする内燃
   機関の吸気制御方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載された内燃機関の吸
   気制御方法に於て、前回のサイクルに於ける図示仕事量
   Ｗ＿ｎ＿−＿１と今回のサイクルに於ける図示仕事量Ｗ
   ｎとを比較し、Ｗｎ＞Ｗ＿ｎ＿−＿１であれば前記吸気
   制御弁の開度を減少し、Ｗｎ＜Ｗ＿ｎ＿−＿１であれば
   前記吸気制御弁の開度を増大することを特徴とする内燃
   機関の吸気制御方法。