JP2000045806A - 内燃機関の燃焼制御装置 - Google Patents
内燃機関の燃焼制御装置Info
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- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
- F02F1/4214—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電磁駆動式の吸気弁及び排気弁を備えて、ノ
ンスロットル運転を行う内燃機関において、ＥＧＲガス
と新気との成層化により、有効圧縮比を向上させて、燃
焼改善を図る。 【解決手段】 排気行程終了（排気上死点）後も所定期
間、１気筒につき２個備えられる排気弁のうち一方の排
気弁を開いて、燃焼室内に排気を吸い戻すと共に、この
排気（ＥＧＲガス）にスワールを付与する。そして、排
気弁の閉弁後の吸気行程中に、又は、圧縮行程中で燃焼
室内に負圧が存在する条件にて、１気筒につき２個備え
られる吸気弁のうち前記一方の排気弁と対角線上にある
吸気弁を開いて、燃焼室内に新気を吸入すると共に、こ
の新気にスワールを付与する。更に、この新気のスワー
ル流に乗せるように燃料噴射弁より燃料を噴射させる。
ンスロットル運転を行う内燃機関において、ＥＧＲガス
と新気との成層化により、有効圧縮比を向上させて、燃
焼改善を図る。 【解決手段】 排気行程終了（排気上死点）後も所定期
間、１気筒につき２個備えられる排気弁のうち一方の排
気弁を開いて、燃焼室内に排気を吸い戻すと共に、この
排気（ＥＧＲガス）にスワールを付与する。そして、排
気弁の閉弁後の吸気行程中に、又は、圧縮行程中で燃焼
室内に負圧が存在する条件にて、１気筒につき２個備え
られる吸気弁のうち前記一方の排気弁と対角線上にある
吸気弁を開いて、燃焼室内に新気を吸入すると共に、こ
の新気にスワールを付与する。更に、この新気のスワー
ル流に乗せるように燃料噴射弁より燃料を噴射させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁駆動式の吸気
弁及び排気弁を備えて、ノンスロットル運転を行う内燃
機関（ミラーサイクルエンジン）の燃焼制御装置に関す
る。
弁及び排気弁を備えて、ノンスロットル運転を行う内燃
機関（ミラーサイクルエンジン）の燃焼制御装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、ポンプロスの低減による燃費向上
を目的として、電磁駆動式の吸気弁及び排気弁を備え、
吸気弁の開期間を制御することにより吸入空気量を制御
して、ノンスロットル運転を行う内燃機関（ミラーサイ
クルエンジン）が注目されている。
を目的として、電磁駆動式の吸気弁及び排気弁を備え、
吸気弁の開期間を制御することにより吸入空気量を制御
して、ノンスロットル運転を行う内燃機関（ミラーサイ
クルエンジン）が注目されている。
【０００３】その一方、ミラーサイクルではないが、特
開平５−３２１７０２号公報に示されるように、吸気弁
及び排気弁のバルブタイミングを、低回転領域に適した
低速バルブタイミングと高回転領域に適した高速バルブ
タイミングとに切換可能なバルブタイミング切換手段を
備え、前記バルブタイミングが低速バルブタイミングに
設定されているときに、排気弁を排気行程の途中で閉弁
させ、吸気行程の途中から吸気弁を開弁させることで、
排気行程途中より燃焼ガスを筒内にとどめたままピスト
ンを上昇させて圧縮し、吸気行程に入ってピストンが下
降することにより筒内圧力が大気圧と略同一となった時
点で吸気弁を開弁させて、筒内に残留している燃焼ガス
（内部ＥＧＲガス）の上に、新気を流入させるようにし
て、ＥＧＲガスと新気との成層化を図るようにしたもの
がある。
開平５−３２１７０２号公報に示されるように、吸気弁
及び排気弁のバルブタイミングを、低回転領域に適した
低速バルブタイミングと高回転領域に適した高速バルブ
タイミングとに切換可能なバルブタイミング切換手段を
備え、前記バルブタイミングが低速バルブタイミングに
設定されているときに、排気弁を排気行程の途中で閉弁
させ、吸気行程の途中から吸気弁を開弁させることで、
排気行程途中より燃焼ガスを筒内にとどめたままピスト
ンを上昇させて圧縮し、吸気行程に入ってピストンが下
降することにより筒内圧力が大気圧と略同一となった時
点で吸気弁を開弁させて、筒内に残留している燃焼ガス
（内部ＥＧＲガス）の上に、新気を流入させるようにし
て、ＥＧＲガスと新気との成層化を図るようにしたもの
がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ミラーサイ
クルを用いて、ノンスロットル運転を行う際、低負荷域
では、吸気弁の開期間が極めて短くなることから、有効
圧縮比が減少して、燃焼が悪化し、燃費向上効果が目減
りしてしまうという問題点があった。そこで、ＥＧＲガ
スを筒内に残し、ＥＧＲガスと新気とを成層化して、作
動ガス量を増やし、有効圧縮比を向上させて、燃焼改善
を図ることが考えられた。
クルを用いて、ノンスロットル運転を行う際、低負荷域
では、吸気弁の開期間が極めて短くなることから、有効
圧縮比が減少して、燃焼が悪化し、燃費向上効果が目減
りしてしまうという問題点があった。そこで、ＥＧＲガ
スを筒内に残し、ＥＧＲガスと新気とを成層化して、作
動ガス量を増やし、有効圧縮比を向上させて、燃焼改善
を図ることが考えられた。
【０００５】バルブタイミングの制御でＥＧＲガスと新
気との成層化を図る技術としては、前記公報に記載の技
術が知られているが、排気弁の閉タイミングを排気上死
点前の早い時期としているため、ポンプロスが大きくな
る。また、スワールの生成や燃料噴射タイミングの最適
化を行っていないため、混合気の成層化が不十分とな
る。
気との成層化を図る技術としては、前記公報に記載の技
術が知られているが、排気弁の閉タイミングを排気上死
点前の早い時期としているため、ポンプロスが大きくな
る。また、スワールの生成や燃料噴射タイミングの最適
化を行っていないため、混合気の成層化が不十分とな
る。
【０００６】本発明は、このような実状に鑑み、電磁駆
動式の吸気弁及び排気弁を備えて、ノンスロットル運転
を行う内燃機関（ミラーサイクルエンジン）において、
ＥＧＲガスと新気との成層化により、有効圧縮比を向上
させて、燃焼改善を図ると共に、ポンプロスの増大を抑
制できるようにすることを目的とする。
動式の吸気弁及び排気弁を備えて、ノンスロットル運転
を行う内燃機関（ミラーサイクルエンジン）において、
ＥＧＲガスと新気との成層化により、有効圧縮比を向上
させて、燃焼改善を図ると共に、ポンプロスの増大を抑
制できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明では、電磁駆動式の吸気弁及び排気弁を備え、吸
気弁の開期間を制御することにより吸入空気量を制御す
る内燃機関において、排気行程終了後も所定期間、排気
弁を開いて、燃焼室内に排気を吸い戻す排気弁制御手段
と、燃焼室内に吸い戻す排気にスワールを付与する排気
スワール付与手段と、排気弁の閉弁後、点火時期まで
に、吸気弁を開いて、燃焼室内に新気を吸入する吸気弁
制御手段と、燃焼室内に吸入する新気にスワールを付与
する新気スワール付与手段と、前記新気のスワール流に
乗せるように燃料噴射弁より燃料を噴射させる燃料噴射
制御手段と、を設けて、内燃機関の燃焼制御装置を構成
する。
る発明では、電磁駆動式の吸気弁及び排気弁を備え、吸
気弁の開期間を制御することにより吸入空気量を制御す
る内燃機関において、排気行程終了後も所定期間、排気
弁を開いて、燃焼室内に排気を吸い戻す排気弁制御手段
と、燃焼室内に吸い戻す排気にスワールを付与する排気
スワール付与手段と、排気弁の閉弁後、点火時期まで
に、吸気弁を開いて、燃焼室内に新気を吸入する吸気弁
制御手段と、燃焼室内に吸入する新気にスワールを付与
する新気スワール付与手段と、前記新気のスワール流に
乗せるように燃料噴射弁より燃料を噴射させる燃料噴射
制御手段と、を設けて、内燃機関の燃焼制御装置を構成
する。
【０００８】すなわち、排気行程終了（排気上死点）後
も所定期間、排気弁を開いて、燃焼室内に排気を吸い戻
すと共に、この排気（ＥＧＲガス）にスワールを付与す
る。そして、排気弁の閉弁後、点火時期までに、吸気弁
を開いて、燃焼室内に新気を吸入すると共に、この新気
にスワールを付与し、更に、この新気のスワール流に乗
せるように燃料噴射弁より燃料を噴射させる。
も所定期間、排気弁を開いて、燃焼室内に排気を吸い戻
すと共に、この排気（ＥＧＲガス）にスワールを付与す
る。そして、排気弁の閉弁後、点火時期までに、吸気弁
を開いて、燃焼室内に新気を吸入すると共に、この新気
にスワールを付与し、更に、この新気のスワール流に乗
せるように燃料噴射弁より燃料を噴射させる。
【０００９】このようにすることで、燃焼室内の下側に
排気（ＥＧＲガス）、上側に新気と燃料との混合気を位
置させ、また、スワール流を生成することで縦方向の乱
れを生じさせずに、排気の上側に混合気を良好に成層化
することができる。よって、作動ガス量を増やし、有効
圧縮比を向上させて、燃焼改善を図ることができ、ま
た、高温の排気からの受熱による混合気の温度上昇によ
っても燃焼改善を図ることができる。また、排気行程途
中で排気弁を閉じて燃焼室内に燃焼ガスをとどめる場合
に比べ、燃焼ガスの圧縮（温度上昇による熱の逃げ）に
よるポンプロスを低減できる。
排気（ＥＧＲガス）、上側に新気と燃料との混合気を位
置させ、また、スワール流を生成することで縦方向の乱
れを生じさせずに、排気の上側に混合気を良好に成層化
することができる。よって、作動ガス量を増やし、有効
圧縮比を向上させて、燃焼改善を図ることができ、ま
た、高温の排気からの受熱による混合気の温度上昇によ
っても燃焼改善を図ることができる。また、排気行程途
中で排気弁を閉じて燃焼室内に燃焼ガスをとどめる場合
に比べ、燃焼ガスの圧縮（温度上昇による熱の逃げ）に
よるポンプロスを低減できる。
【００１０】請求項２に係る発明では、前記排気スワー
ル付与手段は、前記排気弁制御手段により、１気筒につ
き２個備えられる排気弁のうち一方の排気弁のみを開い
て、スワールを付与することを特徴とする。請求項３に
係る発明では、前記新気スワール付与手段は、前記吸気
弁制御手段により、１気筒につき２個備えられる吸気弁
のうち前記一方の排気弁と対角線上にある吸気弁のみを
開いて、スワールを付与することを特徴とする。
ル付与手段は、前記排気弁制御手段により、１気筒につ
き２個備えられる排気弁のうち一方の排気弁のみを開い
て、スワールを付与することを特徴とする。請求項３に
係る発明では、前記新気スワール付与手段は、前記吸気
弁制御手段により、１気筒につき２個備えられる吸気弁
のうち前記一方の排気弁と対角線上にある吸気弁のみを
開いて、スワールを付与することを特徴とする。
【００１１】請求項４に係る発明では、前記吸気弁制御
手段は、排気弁の閉弁後の吸気行程中に、吸気弁を開い
て、燃焼室内に新気を吸入することを特徴とする。請求
項５に係る発明では、前記吸気弁制御手段は、圧縮行程
中で、燃焼室内に負圧が存在する条件にて、吸気弁を開
いて、燃焼室内に新気を吸入することを特徴とする。
手段は、排気弁の閉弁後の吸気行程中に、吸気弁を開い
て、燃焼室内に新気を吸入することを特徴とする。請求
項５に係る発明では、前記吸気弁制御手段は、圧縮行程
中で、燃焼室内に負圧が存在する条件にて、吸気弁を開
いて、燃焼室内に新気を吸入することを特徴とする。
【００１２】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、排気弁及
び吸気弁のバルブタイミングの制御、スワールの生成、
及び燃料噴射タイミングの最適化により、燃焼室内にて
排気ガス（ＥＧＲガス）の上側に混合気の成層化を図る
ことができ、作動ガス量を増やし、有効圧縮比を向上さ
せて、燃焼改善を図ることができると共に、ポンプロス
の増大を抑制することができる。
び吸気弁のバルブタイミングの制御、スワールの生成、
及び燃料噴射タイミングの最適化により、燃焼室内にて
排気ガス（ＥＧＲガス）の上側に混合気の成層化を図る
ことができ、作動ガス量を増やし、有効圧縮比を向上さ
せて、燃焼改善を図ることができると共に、ポンプロス
の増大を抑制することができる。
【００１３】請求項２に係る発明によれば、１気筒につ
き２個備えられる排気弁のうち一方の排気弁のみを開い
て、吸い戻す排気にスワールを付与することで、特別な
弁装置を設けることなく、簡単に実施できる。請求項３
に係る発明によれば、１気筒につき２個備えられる吸気
弁のうち一方の吸気弁のみを開いて、吸入する新気にス
ワールを付与することで、特別な弁装置を設けることな
く、簡単に実施でき、また、スワール付与用の排気弁と
対角線上の吸気弁とすることで、スワールを助長でき、
成層化がより良好になる。
き２個備えられる排気弁のうち一方の排気弁のみを開い
て、吸い戻す排気にスワールを付与することで、特別な
弁装置を設けることなく、簡単に実施できる。請求項３
に係る発明によれば、１気筒につき２個備えられる吸気
弁のうち一方の吸気弁のみを開いて、吸入する新気にス
ワールを付与することで、特別な弁装置を設けることな
く、簡単に実施でき、また、スワール付与用の排気弁と
対角線上の吸気弁とすることで、スワールを助長でき、
成層化がより良好になる。
【００１４】請求項４に係る発明によれば、吸気弁の開
タイミングを排気弁閉弁後の吸気行程に設定することに
より、ポンプロスをより低減できる。請求項５に係る発
明によれば、吸気弁の開タイミングを圧縮行程中で燃焼
室内に負圧が存在する条件に設定することにより、新気
を負圧により勢いよく吸入できて、ガス流動を強くする
ことができ、また、着火までの時間が短くなるため、成
層状態を維持しやすくなる。
タイミングを排気弁閉弁後の吸気行程に設定することに
より、ポンプロスをより低減できる。請求項５に係る発
明によれば、吸気弁の開タイミングを圧縮行程中で燃焼
室内に負圧が存在する条件に設定することにより、新気
を負圧により勢いよく吸入できて、ガス流動を強くする
ことができ、また、着火までの時間が短くなるため、成
層状態を維持しやすくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態を示す内
燃機関のシステム図、図２は内燃機関の概略平面図であ
る。内燃機関１の各気筒のピストン２により画成される
燃焼室３には、点火栓４を囲むように、２個ずつ、電磁
駆動式の吸気弁５Ａ，５Ｂ及び排気弁６Ａ，６Ｂを備え
ている。７は吸気通路、８は排気通路である。
に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態を示す内
燃機関のシステム図、図２は内燃機関の概略平面図であ
る。内燃機関１の各気筒のピストン２により画成される
燃焼室３には、点火栓４を囲むように、２個ずつ、電磁
駆動式の吸気弁５Ａ，５Ｂ及び排気弁６Ａ，６Ｂを備え
ている。７は吸気通路、８は排気通路である。
【００１６】吸気弁５Ａ，５Ｂ及び排気弁６Ａ，６Ｂの
電磁駆動装置の基本構造を図３に示す。弁体２０の弁軸
２１にプレート状の可動子２２が取付けられており、こ
の可動子２２はスプリング２３，２４により中立位置に
付勢されている。そして、この可動子２２の下側に開弁
用電磁コイル２５が配置され、上側に閉弁用電磁コイル
２６が配置されている。
電磁駆動装置の基本構造を図３に示す。弁体２０の弁軸
２１にプレート状の可動子２２が取付けられており、こ
の可動子２２はスプリング２３，２４により中立位置に
付勢されている。そして、この可動子２２の下側に開弁
用電磁コイル２５が配置され、上側に閉弁用電磁コイル
２６が配置されている。
【００１７】従って、開弁させる際は、上側の閉弁用電
磁コイル２６への通電を停止した後、下側の開弁用電磁
コイル２５に通電して、可動子２２を下側へ吸着するこ
とにより、弁体２０をリフトさせて開弁させる。逆に、
閉弁させる際は、下側の開弁用電磁コイル２５への通電
を停止した後、上側の閉弁用電磁コイル２６に通電し
て、可動子２２を上側へ吸着することにより、弁体２０
をシート部に着座させて閉弁させる。
磁コイル２６への通電を停止した後、下側の開弁用電磁
コイル２５に通電して、可動子２２を下側へ吸着するこ
とにより、弁体２０をリフトさせて開弁させる。逆に、
閉弁させる際は、下側の開弁用電磁コイル２５への通電
を停止した後、上側の閉弁用電磁コイル２６に通電し
て、可動子２２を上側へ吸着することにより、弁体２０
をシート部に着座させて閉弁させる。
【００１８】図１に戻って、吸気通路７には、各気筒毎
の吸気ポート部分に、電磁式の燃料噴射弁９が設けられ
ている。ここにおいて、吸気弁５Ａ，５Ｂ、排気弁６
Ａ，６Ｂ、燃料噴射弁９及び点火栓４の作動は、コント
ロールユニット１０により制御され、このコントロール
ユニット１０には、機関回転に同期してクランク角信号
を出力しこれにより機関回転数を検出可能なクランク角
センサ１１、アクセル開度（アクセルペダルの踏込み
量）を検出するアクセルペダルセンサ１２、吸気通路７
にて吸入空気量を検出するエアフローメータ１３等か
ら、信号が入力されている。
の吸気ポート部分に、電磁式の燃料噴射弁９が設けられ
ている。ここにおいて、吸気弁５Ａ，５Ｂ、排気弁６
Ａ，６Ｂ、燃料噴射弁９及び点火栓４の作動は、コント
ロールユニット１０により制御され、このコントロール
ユニット１０には、機関回転に同期してクランク角信号
を出力しこれにより機関回転数を検出可能なクランク角
センサ１１、アクセル開度（アクセルペダルの踏込み
量）を検出するアクセルペダルセンサ１２、吸気通路７
にて吸入空気量を検出するエアフローメータ１３等か
ら、信号が入力されている。
【００１９】このコントロールユニット１０により、排
気弁制御手段、吸気弁制御手段、及び燃料噴射制御手段
が構成され、また、排気弁制御及び吸気弁制御に際し片
方の排気弁及び吸気弁のみを開くことで、排気スワール
付与手段及び新気スワール付与手段が構成される。図４
はコントロールユニット１０内のマイクロコンピュータ
により実行される制御フローを示している。
気弁制御手段、吸気弁制御手段、及び燃料噴射制御手段
が構成され、また、排気弁制御及び吸気弁制御に際し片
方の排気弁及び吸気弁のみを開くことで、排気スワール
付与手段及び新気スワール付与手段が構成される。図４
はコントロールユニット１０内のマイクロコンピュータ
により実行される制御フローを示している。
【００２０】ステップ１（図にはＳ１と記す。以下同
様）では、排気弁の開タイミング（ＥＶＯ）を、例えば
下死点（ＢＤＣ）付近に設定する。すなわち、目標空気
量に応じて熱効率が最良となる開タイミングに設定す
る。ステップ２では、排気弁の閉タイミング（ＥＶＣ）
を、上死点（ＴＤＣ）より所定期間後（吸気行程中）に
設定する。
様）では、排気弁の開タイミング（ＥＶＯ）を、例えば
下死点（ＢＤＣ）付近に設定する。すなわち、目標空気
量に応じて熱効率が最良となる開タイミングに設定す
る。ステップ２では、排気弁の閉タイミング（ＥＶＣ）
を、上死点（ＴＤＣ）より所定期間後（吸気行程中）に
設定する。
【００２１】尚、ここで設定する排気弁の開閉タイミン
グは、一方の排気弁６Ａについてであり、他方の排気弁
６Ｂについては、閉じたままとするか、下死点（ＢＤ
Ｃ）付近で開弁させ、上死点（ＴＤＣ）付近で閉弁させ
る。ステップ３では、吸気弁の開タイミング（ＩＶＯ）
を、排気弁の閉タイミング（ＥＶＣ）の直後の吸気行程
中に設定する。
グは、一方の排気弁６Ａについてであり、他方の排気弁
６Ｂについては、閉じたままとするか、下死点（ＢＤ
Ｃ）付近で開弁させ、上死点（ＴＤＣ）付近で閉弁させ
る。ステップ３では、吸気弁の開タイミング（ＩＶＯ）
を、排気弁の閉タイミング（ＥＶＣ）の直後の吸気行程
中に設定する。
【００２２】ステップ４では、アクセル開度（負荷）及
び機関回転数に基づいて、目標空気量（目標吸入空気
量）を演算する。ステップ５では、吸気弁の閉タイミン
グ（ＩＶＣ）を、目標空気量に応じ、目標空気量が多い
ほど遅らせるように、設定する。尚、ここで設定する吸
気弁の開閉タイミングは、前記一方の排気弁６Ａと対角
線上にある吸気弁５Ｂについてであり、他方の吸気弁５
Ａについては、高負荷域を除き、閉じたままとする。
び機関回転数に基づいて、目標空気量（目標吸入空気
量）を演算する。ステップ５では、吸気弁の閉タイミン
グ（ＩＶＣ）を、目標空気量に応じ、目標空気量が多い
ほど遅らせるように、設定する。尚、ここで設定する吸
気弁の開閉タイミングは、前記一方の排気弁６Ａと対角
線上にある吸気弁５Ｂについてであり、他方の吸気弁５
Ａについては、高負荷域を除き、閉じたままとする。
【００２３】ステップ６では、吸気弁の開期間に対応さ
せて、燃焼室内に吸入される空気によって燃料が運ばれ
るように、燃料噴射弁の燃料噴射タイミングを、吸気弁
の開タイミングよりやや早いタイミングに設定する。ス
テップ７では、エアフローメータからの信号に基づいて
実空気量（実吸入空気量）を検出する。
せて、燃焼室内に吸入される空気によって燃料が運ばれ
るように、燃料噴射弁の燃料噴射タイミングを、吸気弁
の開タイミングよりやや早いタイミングに設定する。ス
テップ７では、エアフローメータからの信号に基づいて
実空気量（実吸入空気量）を検出する。
【００２４】ステップ８では、実空気量に対し、所定の
空燃比となるように、燃料噴射弁の燃料噴射量（噴射時
間）を演算する。このような設定により、図５及び図６
に示すようなタイミングで作動させる。すなわち、排気
行程にて排気弁を開くが、一方の排気弁６Ａについて
は、排気行程終了（ＴＤＣ）後も所定期間、開弁させ
る。このとき吸気弁は閉じたままである。従って、ピス
トンの下降に伴って、一方の排気弁６Ａより燃焼室内に
排気が吸い戻されると共に、燃焼室内に排気スワール流
が生成される。
空燃比となるように、燃料噴射弁の燃料噴射量（噴射時
間）を演算する。このような設定により、図５及び図６
に示すようなタイミングで作動させる。すなわち、排気
行程にて排気弁を開くが、一方の排気弁６Ａについて
は、排気行程終了（ＴＤＣ）後も所定期間、開弁させ
る。このとき吸気弁は閉じたままである。従って、ピス
トンの下降に伴って、一方の排気弁６Ａより燃焼室内に
排気が吸い戻されると共に、燃焼室内に排気スワール流
が生成される。
【００２５】そして、前記所定期間の後、排気弁６Ａを
閉じた直後に、その排気弁６Ａと対角線上にある吸気弁
５Ｂのみを開弁させる。これにより、ピストンの下降に
伴って、その吸気弁５Ｂより燃焼室内に新気が吸入され
ると共に、燃焼室内に新気スワール流が生成される。こ
のように、同方向のスワール流を生成することで、燃焼
室内の下側に排気スワール流、上側に新気スワール流が
それぞれ独立に形成されて維持される。
閉じた直後に、その排気弁６Ａと対角線上にある吸気弁
５Ｂのみを開弁させる。これにより、ピストンの下降に
伴って、その吸気弁５Ｂより燃焼室内に新気が吸入され
ると共に、燃焼室内に新気スワール流が生成される。こ
のように、同方向のスワール流を生成することで、燃焼
室内の下側に排気スワール流、上側に新気スワール流が
それぞれ独立に形成されて維持される。
【００２６】また、吸気弁の開期間に対応させて、最適
なタイミングで燃料噴射弁の燃料噴射を行わせること
で、噴射燃料が新気に運ばれて混合するので、混合気を
点火栓側の燃焼室上方空間に成層化できる。この後、目
標空気量に対応した量の新気を吸入した頃に、吸気弁の
閉タイミングとなって、吸気行程途中で吸気弁５Ｂが閉
じる。その後、圧縮行程に移行して、圧縮上死点（ＴＤ
Ｃ）前で点火栓により成層状態の混合気に点火されて、
燃焼する。
なタイミングで燃料噴射弁の燃料噴射を行わせること
で、噴射燃料が新気に運ばれて混合するので、混合気を
点火栓側の燃焼室上方空間に成層化できる。この後、目
標空気量に対応した量の新気を吸入した頃に、吸気弁の
閉タイミングとなって、吸気行程途中で吸気弁５Ｂが閉
じる。その後、圧縮行程に移行して、圧縮上死点（ＴＤ
Ｃ）前で点火栓により成層状態の混合気に点火されて、
燃焼する。
【００２７】この場合のＰＶ線図は図７に示すごとくと
なり、ポンプロスが低減される。次の本発明の他の実施
形態について説明する。この実施形態では、図４の制御
フローのステップ３において、吸気弁の開タイミング
（ＩＶＯ）を、圧縮行程中で、燃焼室内に負圧が存在す
る条件に設定する。
なり、ポンプロスが低減される。次の本発明の他の実施
形態について説明する。この実施形態では、図４の制御
フローのステップ３において、吸気弁の開タイミング
（ＩＶＯ）を、圧縮行程中で、燃焼室内に負圧が存在す
る条件に設定する。
【００２８】このような設定により、図８及び図９に示
すようなタイミングで作動させる。すなわち、排気行程
にて排気弁を開くが、一方の排気弁６Ａについては、排
気行程終了（ＴＤＣ）後も所定期間、開弁させる。この
とき吸気弁は閉じたままである。従って、ピストンの下
降に伴って、一方の排気弁６Ａより燃焼室内に排気が吸
い戻されると共に、燃焼室内に排気スワール流が生成さ
れる。
すようなタイミングで作動させる。すなわち、排気行程
にて排気弁を開くが、一方の排気弁６Ａについては、排
気行程終了（ＴＤＣ）後も所定期間、開弁させる。この
とき吸気弁は閉じたままである。従って、ピストンの下
降に伴って、一方の排気弁６Ａより燃焼室内に排気が吸
い戻されると共に、燃焼室内に排気スワール流が生成さ
れる。
【００２９】そして、前記所定期間の後、排気弁６Ａを
閉じるが、吸気行程中は吸気弁を閉弁状態に維持する。
従って、ピストンの下降により、燃焼室内は負圧とな
る。圧縮行程に移行してから、所定期間後、まだ燃焼室
内が負圧であるときに、前記一方の排気弁６Ａと対角線
上にある吸気弁５Ｂのみを開弁させる。これにより、燃
焼室内の負圧によって、その吸気弁５Ｂより燃焼室内に
新気が勢いよく吸入されると共に、燃焼室内に新気スワ
ール流が生成される。このように、同方向のスワール流
を生成することで、燃焼室内の下側に排気スワール流、
上側に新気スワール流がそれぞれ独立に形成されて維持
される。
閉じるが、吸気行程中は吸気弁を閉弁状態に維持する。
従って、ピストンの下降により、燃焼室内は負圧とな
る。圧縮行程に移行してから、所定期間後、まだ燃焼室
内が負圧であるときに、前記一方の排気弁６Ａと対角線
上にある吸気弁５Ｂのみを開弁させる。これにより、燃
焼室内の負圧によって、その吸気弁５Ｂより燃焼室内に
新気が勢いよく吸入されると共に、燃焼室内に新気スワ
ール流が生成される。このように、同方向のスワール流
を生成することで、燃焼室内の下側に排気スワール流、
上側に新気スワール流がそれぞれ独立に形成されて維持
される。
【００３０】また、吸気弁の開期間に対応させて、最適
なタイミングで燃料噴射弁の燃料噴射を行わせること
で、噴射燃料が新気に運ばれて混合するので、混合気を
点火栓側の燃焼室上方空間に付勢して成層化できる。こ
の後、目標空気量に対応した量の新気を吸入した頃に、
吸気弁の閉タイミングとなって、圧縮行程途中で吸気弁
５Ｂが閉じる。その後、圧縮上死点（ＴＤＣ）前で点火
栓により成層状態の混合気に点火されて、燃焼する。
なタイミングで燃料噴射弁の燃料噴射を行わせること
で、噴射燃料が新気に運ばれて混合するので、混合気を
点火栓側の燃焼室上方空間に付勢して成層化できる。こ
の後、目標空気量に対応した量の新気を吸入した頃に、
吸気弁の閉タイミングとなって、圧縮行程途中で吸気弁
５Ｂが閉じる。その後、圧縮上死点（ＴＤＣ）前で点火
栓により成層状態の混合気に点火されて、燃焼する。
【００３１】この場合のＰＶ線図は図１０に示すごとく
となる。前述の実施形態に比べ、ポンプロスが増える、
吸気音が悪化する等の不利はあるが、新気を負圧により
勢いよく吸入できて、ガス流動を強くすることができ、
また、着火までの時間が短くなるため、成層状態を保ち
やすいという利点がある。尚、以上の実施形態では、新
気スワールを形成する際に、一方の吸気弁のみを開くよ
うにしたが、図１１に示すように、吸気通路７にスワー
ル制御弁１４を備えて、その作動時に一方の吸気ポート
を実質的に閉じる場合は、２個の吸気弁５Ａ，５Ｂを互
いに同期させて開閉するようにしてもよい。この場合、
排気スワールを生成する際は、スワール制御弁１４によ
り常に開かれている吸気ポートに対応して新気を吸入す
る吸気弁５Ｂと対角線上にある排気弁６Ａのみを開くよ
うにする。
となる。前述の実施形態に比べ、ポンプロスが増える、
吸気音が悪化する等の不利はあるが、新気を負圧により
勢いよく吸入できて、ガス流動を強くすることができ、
また、着火までの時間が短くなるため、成層状態を保ち
やすいという利点がある。尚、以上の実施形態では、新
気スワールを形成する際に、一方の吸気弁のみを開くよ
うにしたが、図１１に示すように、吸気通路７にスワー
ル制御弁１４を備えて、その作動時に一方の吸気ポート
を実質的に閉じる場合は、２個の吸気弁５Ａ，５Ｂを互
いに同期させて開閉するようにしてもよい。この場合、
排気スワールを生成する際は、スワール制御弁１４によ
り常に開かれている吸気ポートに対応して新気を吸入す
る吸気弁５Ｂと対角線上にある排気弁６Ａのみを開くよ
うにする。
【００３２】また、以上の実施形態では、燃料噴射弁９
は吸気通路７に配置して、ポート噴射する構成とした
が、燃焼室内に直接燃料を噴射する直噴式の燃料噴射弁
を用いてもよく、この場合は、噴射燃料を新気のスワー
ル流に乗せるようにするのに、噴射タイミングの制約は
ほとんどなくなる。
は吸気通路７に配置して、ポート噴射する構成とした
が、燃焼室内に直接燃料を噴射する直噴式の燃料噴射弁
を用いてもよく、この場合は、噴射燃料を新気のスワー
ル流に乗せるようにするのに、噴射タイミングの制約は
ほとんどなくなる。
【００３３】
【比較例】最後に比較例について述べる。図１２は比較
例１を示し、図５及び図６の第１実施形態に対し、排気
弁の閉タイミングを排気上死点（ＴＤＣ）より所定期間
前としたものであり、排気弁の閉タイミングを早めるこ
とで、燃焼室内に燃焼ガスをとどめるものである。
例１を示し、図５及び図６の第１実施形態に対し、排気
弁の閉タイミングを排気上死点（ＴＤＣ）より所定期間
前としたものであり、排気弁の閉タイミングを早めるこ
とで、燃焼室内に燃焼ガスをとどめるものである。
【００３４】図１３は比較例２を示し、図８及び図９の
第２実施形態に対し、排気弁の閉タイミングを排気上死
点（ＴＤＣ）より所定期間前としたものであり、排気弁
の閉タイミングを早めることで、燃焼室内に燃焼ガスを
とどめるものである。ここで、比較例１（図１２）の場
合のＰＶ線図は図１４に示すごとくとなり、比較例２
（図１３）の場合のＰＶ線図は図１５に示すごとくとな
る。これらから分かるように、比較例１，２の場合は、
ポンプロスが増大してしまう。また、排気を吸い戻すも
のではないので、スワールを付与することが困難で、成
層化が不十分となる。
第２実施形態に対し、排気弁の閉タイミングを排気上死
点（ＴＤＣ）より所定期間前としたものであり、排気弁
の閉タイミングを早めることで、燃焼室内に燃焼ガスを
とどめるものである。ここで、比較例１（図１２）の場
合のＰＶ線図は図１４に示すごとくとなり、比較例２
（図１３）の場合のＰＶ線図は図１５に示すごとくとな
る。これらから分かるように、比較例１，２の場合は、
ポンプロスが増大してしまう。また、排気を吸い戻すも
のではないので、スワールを付与することが困難で、成
層化が不十分となる。
【図１】 本発明の実施形態を示す内燃機関のシステム
図
図
【図２】 内燃機関の概略平面図
【図３】 吸気弁及び排気弁の電磁駆動装置の基本構造
図
図
【図４】 制御フローを示す図
【図５】 第１実施形態のバルブタイミング及び燃料噴
射期間を示す図
射期間を示す図
【図６】 第１実施形態のバルブタイミングを示す図
【図７】 第１実施形態のＰＶ線図
【図８】 第２実施形態のバルブタイミング及び燃料噴
射期間を示す図
射期間を示す図
【図９】 第２実施形態のバルブタイミングを示す図
【図10】 第２実施形態のＰＶ線図
【図11】 スワール制御弁を用いる場合の内燃機関の概
略平面図
略平面図
【図12】 比較例１のバルブタイミングを示す図
【図13】 比較例２のバルブタイミングを示す図
【図14】 比較例１のＰＶ線図
【図15】 比較例２のＰＶ線図
１ 内燃機関 ２ ピストン ３ 燃焼室 ４ 点火栓 ５Ａ，５Ｂ 吸気弁 ６Ａ，６Ｂ 排気弁 ７ 吸気通路 ８ 排気通路 ９ 燃料噴射弁 １０ コントロールユニット １１ クランク角センサ １２ アクセルペダルセンサ １３ エアフローメータ １４ スワール制御弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 41/04 ３７０ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３７０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５１０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５１０Ｂ ５７０ ５７０Ｌ Ｆターム(参考） 3G062 AA07 AA10 BA04 BA05 BA09 GA01 3G092 AA01 AA05 AA09 AA10 AA11 BA04 BB02 BB06 DA01 DA02 DA07 DA12 DA14 DC06 DC11 DD03 EA04 FA21 FA25 HA01Z 3G301 HA01 HA09 HA16 HA17 HA19 JA02 LA05 LA07 LB02 MA01 MA12 MA18 NE12 PA01Z
Claims (5)
- 【請求項１】電磁駆動式の吸気弁及び排気弁を備え、吸
気弁の開期間を制御することにより吸入空気量を制御す
る内燃機関において、 排気行程終了後も所定期間、排気弁を開いて、燃焼室内
に排気を吸い戻す排気弁制御手段と、 燃焼室内に吸い戻す排気にスワールを付与する排気スワ
ール付与手段と、 排気弁の閉弁後、点火時期までに、吸気弁を開いて、燃
焼室内に新気を吸入する吸気弁制御手段と、 燃焼室内に吸入する新気にスワールを付与する新気スワ
ール付与手段と、 前記新気のスワール流に乗せるように燃料噴射弁より燃
料を噴射させる燃料噴射制御手段と、 を含んで構成される内燃機関の燃焼制御装置。 - 【請求項２】前記排気スワール付与手段は、前記排気弁
制御手段により、１気筒につき２個備えられる排気弁の
うち一方の排気弁のみを開いて、スワールを付与するこ
とを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装
置。 - 【請求項３】前記新気スワール付与手段は、前記吸気弁
制御手段により、１気筒につき２個備えられる吸気弁の
うち前記一方の排気弁と対角線上にある吸気弁のみを開
いて、スワールを付与することを特徴とする請求項２記
載の内燃機関の燃焼制御装置。 - 【請求項４】前記吸気弁制御手段は、排気弁の閉弁後の
吸気行程中に、吸気弁を開いて、燃焼室内に新気を吸入
することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１
つに記載の内燃機関の燃焼制御装置。 - 【請求項５】前記吸気弁制御手段は、圧縮行程中で、燃
焼室内に負圧が存在する条件にて、吸気弁を開いて、燃
焼室内に新気を吸入することを特徴とする請求項１〜請
求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃焼制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22067398A JP4201395B2 (ja) | 1998-08-04 | 1998-08-04 | 内燃機関の燃焼制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22067398A JP4201395B2 (ja) | 1998-08-04 | 1998-08-04 | 内燃機関の燃焼制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000045806A true JP2000045806A (ja) | 2000-02-15 |
| JP4201395B2 JP4201395B2 (ja) | 2008-12-24 |
Family
ID=16754678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22067398A Expired - Fee Related JP4201395B2 (ja) | 1998-08-04 | 1998-08-04 | 内燃機関の燃焼制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4201395B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005330842A (ja) * | 2004-05-18 | 2005-12-02 | Toyota Industries Corp | 内燃機関 |
| US7004125B2 (en) | 2002-09-09 | 2006-02-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Valve train system of internal combustion engine and control method thereof |
| JP2007298047A (ja) * | 2007-08-22 | 2007-11-15 | Hitachi Ltd | 内燃機関の可変動弁装置及び内燃機関の可変動弁装置のコントローラ |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011128997A1 (ja) * | 2010-04-14 | 2011-10-20 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の吸排気システム |
-
1998
- 1998-08-04 JP JP22067398A patent/JP4201395B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7004125B2 (en) | 2002-09-09 | 2006-02-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Valve train system of internal combustion engine and control method thereof |
| JP2005330842A (ja) * | 2004-05-18 | 2005-12-02 | Toyota Industries Corp | 内燃機関 |
| JP2007298047A (ja) * | 2007-08-22 | 2007-11-15 | Hitachi Ltd | 内燃機関の可変動弁装置及び内燃機関の可変動弁装置のコントローラ |
| JP4571172B2 (ja) * | 2007-08-22 | 2010-10-27 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関の可変動弁装置及び内燃機関の可変動弁装置のコントローラ |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4201395B2 (ja) | 2008-12-24 |
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