JP2002147272A - エンジンの制御装置 - Google Patents

エンジンの制御装置

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JP2002147272A
JP2002147272A JP2000347547A JP2000347547A JP2002147272A JP 2002147272 A JP2002147272 A JP 2002147272A JP 2000347547 A JP2000347547 A JP 2000347547A JP 2000347547 A JP2000347547 A JP 2000347547A JP 2002147272 A JP2002147272 A JP 2002147272A
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fuel injection
timing
exhaust
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2800/00—Methods of operation using a variable valve timing mechanism

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンにおける噴射燃料の微粒化を促進
し、排気エミッションの悪化を低減し、且つ、燃焼安定
性を向上し、更に、燃料消費量を低減する。 【解決手段】 エンジン１０の水温が所定値以下の場
合、排気バルブ１７を排気上死点ＴＤＣ前に閉止し、吸
気バルブ１６を排気上死点ＴＤＣ後に開成すると共に、
吸気通路２０内の圧力が所定値以下の場合に吸気行程に
おいて燃料噴射を行なう。更に吸気燃料噴射時期をエン
ジン１０の回転数に応じて変化させる。これにより、噴
射された燃料の気化が促進され、燃焼安定性の向上、排
気エミッション向上、燃料消費量の低減がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はエンジンの制御装置
に係わり、特に燃料の気化を促進させることを目的にし
た、吸排気バルブの開閉時期及び燃料噴射時期の制御す
る、エンジンの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】冷機時のエンジン始動において、エンジ
ンが暖機運転状態にある場合、燃料噴射弁から吸気通路
内に噴射された燃料は、低温であることから気化され難
く、吸機通路壁面に液状のまま付着してしまう。
【０００３】このため、燃焼室内に燃料が安定して供給
されず、燃焼が不安定となり、排気エミッション中のＨ
Ｃの排出が悪化し、また、吸気通路に付着した液状燃料
分を補う為、その分、燃料噴射量を増量する必要があ
り、燃料消費量が増大するという問題があり、多孔プレ
ートを有する燃料噴射弁や吸入空気の一部と一緒に燃料
を噴射させる燃料噴射弁等の特殊な燃料噴射弁により、
燃料の気化を促進させる手段が考えられていた。
【０００４】これに対して、特開平６−３２３１６８号
公報に示されている技術では、排気バルブの開閉時期を
任意に制御可能な可変バルブタイミング装置を用いて、
エンジン冷機時に、吸気バルブの開弁時期を遅らすこと
により、燃焼室と吸気通路とに差圧を発生させて、燃料
の吸入流速を高速にすることで、燃料の気化を向上さ
せ、特殊な燃料噴射弁を必要としない装置の提案がなさ
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
６−３２３１６８号公報に開示された技術では、エンジ
ンを始動する際のクランキングにおいては上記効果をえ
ることができるが、その後、吸気通路内に負圧が発達し
きった場合には、吸気バルブの開弁時期を遅らせても、
燃焼室と吸気通路とに差圧が発生せず、燃料の吸気流速
を高速にすることができないので、燃料の気化を促進さ
せる効果が持続しない問題がある。
【０００６】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、特殊な燃料噴射弁を必要とせず
に、エンジンの暖機時における噴射燃料の気化を促進を
持続させることで、排気エミッション中のＨＣの排出が
悪化するのを防止し、かつ、燃料消費量を押さえること
が可能なエンジンの制御を提供する。
【０００７】
【発明が解決するための手段】かかる課題に着目してな
されたもので、請求項１に記載の発明は、燃焼室に連通
する吸気通路及び排気通路と、吸気通路を開閉する吸気
バルブと、排気通路を開閉する排気バルブと、吸気通路
内へ燃料を噴射する燃料噴射弁と、を有するエンジンの
制御装置において、排気バルブの閉弁時期を排気上死点
前、吸気バルブの開弁時期を排気上死点後とし、排気バ
ルブの閉弁時期から排気上死点までのクランク角度を、
排気上死点から吸気バルブの開弁時期までのクランク角
度より大きく設定し、かつ、燃料噴射弁からの燃料噴射
時期を吸気バルブの開弁開始時期とすることを特徴とす
るエンジンの制御装置である。
【０００８】また、請求項３に記載の発明は、燃焼室に
連通する吸気通路及び排気通路と、吸気通路を開閉する
吸気バルブと、排気通路を開閉する排気バルブと、吸気
通路内へ燃料を噴射する燃料噴射弁と、を有するエンジ
ンの制御装置において、排気バルブの閉弁時期を排気上
死点前、吸気バルブの開弁時期を排気上死点後とし、排
気バルブの閉弁時期から排気上死点までのクランク角度
を、排気上死点から吸気バルブの開弁時期までのクラン
ク角度より大きく設定し、かつ、燃料噴射弁からの燃料
噴射時期を吸気バルブの開弁に伴なって燃料噴射場が負
圧化したタイミングに合わせて、燃料噴射弁からの燃料
噴射時期を設定することを特徴とするエンジンの制御装
置である。
【０００９】それぞれ、かかる構成によれば、排気バル
ブが排気上死点前に閉止するため、一部燃焼ガスが燃焼
室内に残され圧縮されることになる。排気バルブ閉止時
から排気上死点までのクランク角度は排気上死点から吸
気バルブ開成時までのクランク角度が大きく設定されて
いることから、排気上死点後、吸気バルブが開成される
と圧縮された燃焼ガスが吸気バルブを介して吸気通路内
に瞬間的かつ一時的に吹き返され急激に圧力は上昇する
が、すぐにピストンが下がり吸気行程へ移行することか
ら、燃料噴射場に急激に負圧が成長する。この負圧の成
長は減圧沸騰開始圧力を越えることから、燃料噴射場は
充分に燃料が気化できる場となる。この負圧の極小時期
の近傍に合わせて燃料噴射を吸気行程で行うことによっ
て、燃料の気化が促進されることになる。また燃焼ガス
が一時的に吸気通路内に排出されることから、燃料噴射
場の温度が上昇することになり、更に、燃料の気化が促
進されることになる。
【００１０】以上のように噴射燃料の気化が促進される
ことから、エンジンにおける燃焼が安定し、排気エミッ
ション中のＨＣ濃度が低下し、かつ、エンジン出力の低
下を防止することができる。また、噴射された燃料が液
状で吸気通路内に付着することが無くなるため、液状で
付着した燃料分を補うために余計に燃料を噴射する必要
が無いので、燃料消費量の悪化を防止することができ
る。
【００１１】請求項２に記載の発明は、エンジンの運転
状態を検出するエンジン運転状態検出手段と、エンジン
の運転状態が所定の運転状態にあるか判定するエンジン
運転状態判定手段と、を有し、検出されたエンジンの運
転状態が所定の運転状態にあると判定した場合に、排気
バルブの閉弁時期を排気上死点前、吸気バルブの開弁時
期を排気上死点後とし、排気バルブの閉弁時期から排気
上死点までのクランク角度を、排気上死点から吸気バル
ブの開弁時期までのクランク角度より大きく設定し、か
つ、燃料噴射弁からの燃料噴射時期を吸気バルブの開弁
開始時期とすることを特徴とする請求項１記載のエンジ
ンの制御装置である。
【００１２】また、請求項４に記載の発明は、エンジン
の運転状態を検出するエンジン運転状態検出手段と、エ
ンジンの運転状態が所定の運転状態にあるか判定するエ
ンジン運転状態判定手段と、を有し、検出されたエンジ
ンの運転状態が所定の運転状態にあると判定した場合
に、排気バルブの閉弁時期を排気上死点前、吸気バルブ
の開弁時期を排気上死点後とし、排気バルブの閉弁時期
から排気上死点までのクランク角度を、排気上死点から
吸気バルブの開弁時期までのクランク角度より大きく設
定し、かつ、燃料噴射弁からの燃料噴射時期を吸気バル
ブの開弁に伴なって燃料の噴射場が負圧化したタイミン
グに合わせて、燃料噴射弁からの燃料噴射時期を設定す
ることを特徴とする請求項３記載のエンジンの制御装置
である。
【００１３】それぞれ、かかる構成によれば、燃料の気
化が効果的に行われるエンジンの運転状態を選択するこ
とができ、かつ、燃料の気化が必要なエンジンの運転状
態を選択することができる。
【００１４】請求項５に記載の発明は、エンジン運転状
態検出手段は、少なくとも、エンジンの温度に相関する
温度を検出し、エンジン運転状態判定手段は、検出され
た温度が所定温度以下である場合に、エンジンの運転状
態が所定の運転状態にあると判定することを特徴とする
請求項２及び請求項４記載のエンジンの制御装置であ
る。
【００１５】かかる構成によれば、エンジン暖機時等、
燃料が気化し難い状態であることを判定し、燃料の気化
を促進させることができる。一方、エンジン暖機後、燃
料の気化が必要無い場合には、例えば、出力要求がある
場合には、バルブ開閉時期及び燃料噴射時期を出力向上
を目的に制御することができる。
【００１６】請求項６に記載の発明は、エンジン運転状
態検出手段は、少なくとも、エンジンの温度に相関する
温度と、エンジンの負荷状態と、を検出し、エンジン運
転状態判定手段は、検出された温度が所定温度以下であ
り、かつ、エンジンの負荷状態が低負荷である場合に、
エンジンの運転状態が所定の運転状態にあると判定した
ことを特徴とする請求項２及び請求項４記載のエンジン
の制御装置である。
【００１７】かかる構成によれば、エンジン暖機時等、
燃料が気化し難い状態であることを判定し、更に、エン
ジン負荷が低い場合に気化の促進を行うことから、例え
ば、出力要求がある場合には、バルブ開閉時期及び燃料
噴射時期を出力向上を目的に制御することができる。
【００１８】請求項７に記載の発明は、エンジンの負荷
状態として、吸気通路内の圧力を検出し、吸気通路内圧
力が所定圧力以下である場合に、エンジンの負荷状態が
低負荷状態にあると判定することを特徴とする請求項６
記載のエンジンの制御装置である。
【００１９】かかる構成によれば、吸気通路内の圧力を
検出することで、エンジンの負荷状態を正確に判定する
ことができ、バルブ開閉時期及び燃料噴射時期を制御す
ることができる。
【００２０】請求項８に記載の発明は、エンジンの負荷
状態として、燃料噴射弁からの燃料噴射量を検出し、燃
料噴射量が所定噴射量以下である場合に、エンジンの負
荷状態が低負荷状態にあると判定することを特徴とする
請求項６記載のエンジンの制御装置である。
【００２１】かかる構成によれば、吸気通路内の圧力を
検出する手段を持たない場合にも、エンジンの負荷状態
を判定することができ、バルブ開閉時期及び燃料噴射時
期を制御することができる。
【００２２】請求項９に記載の発明は、吸気バルブと排
気バルブの少なくとも一方の開閉時期を任意に設定でき
る可変バルブタイミング装置を有し、エンジンの運転状
態が所定の運転状態に該当しない場合に、吸気バルブと
排気バルブの少なくとも一方を、エンジンの運転状態に
応じた通常の開閉時期に切り換えることを特徴とする請
求項２及び請求項４から請求項８記載のエンジンの制御
装置である。
【００２３】かかる構成によれば、可変バルブタイミン
グ装置により、エンジンの運転状態が所定の運転状態に
該当しない場合は、エンジンの運転状態に応じた通常の
バルブ開閉時期に切り替えることで、例えば、出力要求
がある場合には、バルブ開閉時期及び燃料噴射時期を出
力向上を目的に制御することができる。
【００２４】請求項１０に記載の発明は、燃料噴射時期
を任意に設定できる燃料噴射時期制御手段を有し、エン
ジンの運転状態が所定の運転状態に該当しない場合に、
燃料噴射弁からの燃料噴射時期を、エンジンの運転状態
に応じた通常の燃料噴射時期に切り換えることを特徴と
する請求項２及び請求項４から請求項９記載のエンジン
の制御装置である。
【００２５】かかる構成によれば、燃料噴射時期制御手
段により、エンジンの運転状態が所定の運転状態に該当
しない場合は、エンジンの運転状態に応じた通常の燃料
噴射時期に切り替えることで、例えば、出力要求がある
場合には、バルブ開閉時期及び燃料噴射時期を出力向上
を目的に制御することができる。
【００２６】請求項１１に記載の発明は、エンジン回転
数を検出するエンジン回転数検出手段を有し、エンジン
運転状態検出手段により検出されたエンジンの運転状態
が所定の運転状態にある場合に、エンジン回転数検出手
段により検出されたエンジン回転数に応じて、燃料噴射
弁からの燃料噴射時期を設定することを特徴とする請求
項２及び請求項４から請求項１０記載のエンジンの制御
装置である。
【００２７】かかる構成によれば、エンジン回転数に応
じて変化する吸気通路内の負圧の発生時期に合せて、燃
料噴射を行うことによって、より噴射燃料の気化が促進
されることから、エンジンにおける燃焼が安定し、排気
エミッション中のＨＣ濃度が低下し、かつ、エンジン出
力の低下を防止することができる。また、噴射された燃
料が液状で吸気通路内に付着することが無くなるため、
液状で付着した燃料分を補うために余計に燃料を噴射す
る必要が無いので、燃料消費量の悪化を防止することが
できる。
【００２８】請求項１２に記載の発明は、エンジン回転
数検出手段により検出されたエンジン回転数が高いほ
ど、燃料噴射弁からの燃料噴射時期を進角させることを
特徴とする請求項１１記載のエンジンの制御装置であ
る。
【００２９】かかる構成によれば、エンジン回転数増加
に伴い、進角する吸気通路内の負圧発生時期に合せて、
燃料噴射を行うことによって、より噴射燃料の気化が促
進されることから、エンジンにおける燃焼が安定し、排
気エミッション中のＨＣ濃度が低下し、かつ、エンジン
出力の低下を防止することができる。また、噴射された
燃料が液状で吸気通路内に付着することが無くなるた
め、液状で付着した燃料分を補うために余計に燃料を噴
射する必要が無いので、燃料消費量の悪化を防止するこ
とができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図６に基づいて、本
発明の実施の形態を説明する。図１は自動車に搭載され
る多気筒ガソリンエンジンの構成図を示したものであ
る。エンジン１０のシリンダブロック１１には気筒数に
応じた数のシリンダ１２が並設され、各シリンダ１２内
にはピストン１３が往復動可能に収容されている。ピス
トン１３はコネクティングロット１４によりクランクシ
ャフト１５に連結され、ピストン１３の往復動がコネク
ティングロット１４によって回転動に変換され、クラン
クシャフト１５が回転駆動される。
【００３１】シリンダブロック１１には冷却水の温度を
検出する水温センサ４６と、エンジン１０の回転数をク
ランクシャフト１５で検出するクランク角センサ４８が
配設されている。
【００３２】ピストン１３の上方にはシリンダブロック
１１とシリンダヘッド１９との間で画成された燃焼室１
８が形成され、各燃焼室１８の中心付近に点火プラグ４
３が配置されている。燃焼室１８は吸気通路２０と排気
通路３０とが連通し、吸気通路２０と排気通路３０とは
シリンダ１２の中心に対して対称の位置にある。
【００３３】吸気通路２０は吸気バルブ１６により燃焼
室１８との連通が開閉され、排気通路３０は排気バルブ
１７により燃焼室１８との連通が開閉される。また、吸
気バルブ１６と排気バルブ１７はクランクシャフト１５
に連動して往復駆動される。一方、吸気バルブ１６と排
気バルブ１７との往復駆動のタイミング（以後、往復駆
動のタイミングを開閉時期と記述する）は可変バルブタ
イミング装置４１により任意に設定され、可変バルブタ
イミング装置４１は電子制御装置４０により電気的に制
御されている。
【００３４】吸気通路２０にはその内部に燃料を噴射す
る燃料噴射弁４４が配設され、かつ、噴射された燃料が
燃焼室１８に指向するように設定されている。燃料噴射
弁４４からの燃料噴射時期は電子制御装置４０により任
意に設定される。吸気通路２０は各シリンダ毎にコレク
タ２８から分配されており、コレクタ２８の上流に側に
は流入する空気量を制御するスロットルバルブ２９が配
設されている。また、コレクタ２８には吸入空気の圧力
を検出する吸気圧センサ２６が配設され、更に、スロッ
トルバルブ２９の上流側にはコレクタ２８に流入する空
気の量を検出するエアフロメータ２２が配設されてい
る。
【００３５】吸気通路２０内に空気と燃料噴射弁４４か
ら噴射される燃料とからなる混合気が、吸気バルブ１６
開成時に燃焼室１８内へ導入され、点火プラグ４３によ
り着火膨張することによりピストン１３が押し下げられ
て駆動力を得る。膨張後の燃焼ガスは排気バルブ１７の
開成時に排気通路３０へ排出される。
【００３６】図２は本発明の実施形態におけるエンジン
の制御フローを示したものである。以下、図２のエンジ
ン制御フローに従い説明する。
【００３７】ステップ１では、イグニッション信号のオ
ンオフ判定を行い、エンジンが運転している状態にある
かを判定する。オンの場合はステップ２へ移行し、 オ
フの場合は終了する。
【００３８】ステップ２では、エンジン１０の冷却水の
温度を検出し所定値以下であるか判定を行い、エンジン
１０が所定の運転状態にあるかを判定する。エンジン１
０の冷却水の温度が所定値以下の場合は、エンジン１０
が所定の運転状態にあると判定し、ステップ３へ移行
し、エンジン１０の冷却水の温度が所定値より高い場合
は、エンジン１０が所定の運転状態にないと判定し、ス
テップ７へ移行する。
【００３９】ステップ３では、更に、エンジン１０の燃
料噴射場２７の負圧の発生状況を検出し、エンジン１０
が所定の運転状態にあるかを判定する。本案実施形態に
おいては、コレクタ２８に配設される吸気圧センサ２６
の出力により、燃料噴射場２７の圧力を直接検出し、燃
料噴射場２７の圧力が所定値以下の場合は、エンジン１
０が所定の運転状態にあると判定し、ステップ４へ移行
し、燃料噴射場２７の圧力が所定値より大きい場合は、
エンジン１０が所定の運転状態にないと判定し、ステッ
プ８へ移行する。吸気圧センサ２６を持たない車両の場
合には、基本噴射パスルを検知することにより、燃料噴
射場２７の負圧の発生状況を推定してもよい。
【００４０】ステップ４では、燃料の気化促進が必要な
エンジン１０の所定の運転状態であることから、電子制
御装置４０が吸気バルブ１６と排気バルブ１７の開閉時
期を以下のように可変バルブタイミング装置４１を制御
する。すなわち、図３中の実線で示す通り、排気バルブ
１７の閉弁時期を排気上死点前とし、吸気バルブの開弁
時期を排気上死点後とする。つまり、バルブオーバーラ
ップ期間が無いようにし、かつ、排気バルブ１７閉止時
から排気上死点までのクランク角度より排気上死点から
吸気バルブ１６開成時までのクランク角度を大きく設定
する。
【００４１】ステップ５では、燃料噴射時期を決定する
ことを目的にエンジン１０の回転数を検出する。クラン
ク角センサ４８の出力により電子制御装置４０でエンジ
ン回転数を算出し、ステップ６へ移行する。
【００４２】ステップ６では、 燃料の気化促進が必要
なエンジン１０の所定の運転状態であることから、ステ
ップ５で算出したエンジン回転数を基に、吸気行程で燃
料噴射を行う。エンジン回転数と燃料噴射時期の関係は
以下の通りである。すなわち、エンジン回転数が増加す
ると、燃料噴射場２７の負圧が最も成長するクランク角
度が進角側に移動する特性があるため、図６に示すテー
ブルを参照して、エンジン回転数が上昇するほど、排気
上死点後に設定される燃料噴射の時期を進角させる制御
を行う。
【００４３】ステップ７では、エンジンの運転状態が所
定の運転状態に該当しない場合であるため、エンジンの
運転条件に応じて予め電子制御装置４０に設定されてい
る通常の開閉時期で可変バルブタイミング装置４１によ
り吸気バルブ１６と排気バルブ１７との開閉時期が任意
に設定される。具体的には、図３中の破線で示す通り、
排気バルブ１７は膨張下死点前に開弁し、排気上死点後
に閉弁する。一方、吸気バルブ１６は排気上死点前に開
弁し、吸気下死点後に閉弁する。つまり、バルブオーバ
ーラップ期間を有するような吸気バルブ１６と排気バル
ブ１７との開閉時期を基本とし、エンジンの運転条件に
応じて開弁時期が任意に設定される。例えば、燃料噴射
量とエンジン回転数に応じて、吸気バルブ１６と排気バ
ルブ１７との開閉時期が制御され終了する。
【００４４】ステップ８では、エンジンの運転条件に応
じて予め電子制御装置４０に設定されている燃料噴射を
排気行程で行う。例えば、燃料噴射量とエンジン回転数
に応じて、燃料噴射を排気行程で行う制御が行われ終了
する。
【００４５】発明の実施の形態において、有用な作用を
図４及び図５を用いて説明する。図４は燃料噴射場の圧
力と、クランク角度との関係を示したグラフである。図
４中の実線Ｂはエンジン１０が低負荷状態で、排気バル
ブ１７が排気上死点前に閉止し、吸気バルブ１６が排気
上死点後に開成する、バルブオーバーラップ期間が無い
場合の関係を示している。図４中の実線Ａはエンジン１
０が低負荷状態で、排気バルブ１７が排気上死点後に閉
止し、吸気バルブ１６が排気上死点前に開成する、バル
ブオーバーラップ期間が有る場合の関係を示している。
図４中の実線Ｃはエンジン１０が高負荷状態で、排気バ
ルブ１７が排気上死点前に閉止し、吸気バルブ１６が排
気上死点後に開成する、バルブオーバーラップ期間が無
い場合の関係を示している。図４中の破線は燃料が減圧
沸騰できる限界の圧力を減圧沸騰開始圧力を示してお
り、破線より下の場合には燃料は減圧沸騰により気化が
促進されるが、破線より上の場合は燃料は減圧沸騰する
ことができず気化が促進されないことを示している。
【００４６】図５は排気上死点を基準にした燃料噴射終
了時期とＨＣ排出濃度の関係を示したグラフである。図
５中の実線Ａはエンジン１０が低負荷状態で、排気バル
ブ１７が排気上死点後に閉止し、吸気バルブ１６が排気
上死点前に開成する、バルブオーバーラップ期間が有る
場合の関係を示している。図５中の実線Ｂはエンジン１
０が低負荷状態で、排気バルブ１７が排気上死点前に閉
止し、吸気バルブ１６が排気上死点後に開成する、バル
ブオーバーラップ期間が無い場合の関係を示している。
図５中の実線Ｃはエンジン１０が高負荷状態で、排気バ
ルブ１７が排気上死点前に閉止し、吸気バルブ１６が排
気上死点後に開成する、バルブオーバーラップ期間が無
い場合の関係を示している。
【００４７】ここで、図４中の実線Ｂによれば、排気バ
ルブ１７が排気上死点前に閉止するため、一部燃焼ガス
が燃焼室１８内に残され圧縮されることになる。排気バ
ルブ１７閉止時から排気上死点までのクランク角度は排
気上死点から吸気バルブ１６開成時までのクランク角度
が大きく設定されていることから、排気上死点後、吸気
バルブ１６が開成されると圧縮された燃焼ガスが吸気バ
ルブ１６を介して吸気通路内に瞬間的かつ一時的に吹き
返され急激に圧力は上昇するが、すぐにピストン１３が
下がり吸気行程へ移行することから、燃料噴射場２７に
急激に負圧が成長する。この負圧の成長は減圧沸騰開始
圧力を越えることから、燃料噴射場２７は充分に燃料が
気化できる場となる。この負圧の極小時期にあわせて燃
料噴射を吸気行程で行うことによって、燃料の気化が促
進されることになる。極小時期は吸気バルブ１６が開成
する時期に略一致することから吸気バルブ１６が開成す
る時期に燃料噴射を行えばよい。また、燃焼ガスが一時
的に吸気通路内に排出されることから、燃料噴射場の温
度が上昇することになり、更に、燃料の気化が促進され
ることになる。
【００４８】以上、燃料の気化が促進されることによ
り、エンジン１０における燃焼が安定し、エンジン出力
の低下を防止することができる。従って、図５中の実線
Ｂに示すように、排出される燃焼ガスのＨＣの濃度を低
下させることができる。また、噴射された燃料が液状で
吸気通路２０内に付着することが無くなるため、液状で
付着した燃料分を補うために余計に燃料を噴射する必要
が無いので、燃料消費量の悪化を防止することができ
る。更に、多孔プレートを有する燃料噴射弁や吸入空気
の一部と一緒に燃料を噴射させる燃料噴射弁等の特殊な
燃料噴射弁を使用することにより燃料の気化を促進する
必要がない。
【００４９】更に、燃料噴射を吸気行程で行う場合に
は、図６に示すように、エンジン回転数に応じて変化す
る燃料噴射場２７の負圧が最も成長した時期に合せて燃
料を噴射時期を進角させることにより、より燃料の気化
が促進されることになり、上記効果を一層高めることが
できる。
【００５０】一方、図４中の実線Ａは、排気バルブ１７
が排気上死点後に閉止し、吸気バルブ１６が排気上死点
前に開成した場合を示すが、吸気通路２０内の圧力変化
が図４中のＡと比較して小さく、また、その圧力が燃料
が減圧沸騰できる圧力とならないことから、燃料の気化
が促進されない。またこの場合、図５中の実線Ａに示す
ように、図５中の実線Ｂに対して、燃料の気化が促進さ
れないことから、噴射された燃料が液状のまま吸気通路
２０に付着するため、燃焼が不安定となり、燃焼ガス中
のＨＣ濃度が悪化する。また液状のまま燃料が吸気通路
２０内に付着することにより、液状で付着した燃料分を
補うために燃料の噴射量を増量する必要があり、燃料消
費量の悪化を招いている。排気バルブ１７閉止時から排
気上死点までのクランク角度は排気上死点から吸気バル
ブ１６開成時までのクランク角度が大きく設定し、燃料
噴射を吸気行程で行うことにより、噴射燃料の気化が促
進されることから、エンジンにおける燃焼が安定し、排
気エミッション中のＨＣ濃度が低下し、かつ、エンジン
出力の低下を防止することができる。また、噴射された
燃料が液状で吸気通路内に付着することが無くなるた
め、液状で付着した燃料分を補うために余計に燃料を噴
射する必要が無いので、燃料消費量の悪化を防止するこ
とができる。
【００５１】また、図４中の実線Ｃは、排気バルブ１７
が排気上死点前に閉止し、吸気バルブ１６が排気上死点
後に開成した場合であって、エンジン１０が高負荷状態
にある場合を示す。吸気通路２０内の圧力変動は図５中
の実線Ｂと同程度に発生しているが、エンジン１０が高
負荷状態であるため、燃料が減圧沸騰する圧力まで下が
るないことから、燃料の気化が促進されない。従って、
図５中の実線Ｃに示すように、吸気行程に燃料を噴射し
たのでは、燃料の気化が促進されず、噴射された燃料が
液状のまま吸気通路２０に付着するため、燃焼が不安定
となり、燃焼ガス中のＨＣ濃度が悪化する。また液状の
まま燃料が吸気通路２０内に付着することにより、液状
で付着した燃料分を補うために燃料の噴射量を増量する
必要があり、燃料消費量の悪化を招くことになる為、本
発明の通り、エンジンの運転状態が所定の運転状態に該
当しない場合は、燃料噴射を排気行程で行い、例えば、
燃料噴射量とエンジン回転数に応じて燃料噴射時期を任
意に設定できることから、燃料の気化の促進を損なうこ
とはなく、燃料の気化が持続し燃焼が安定し、排気エミ
ッション中のＨＣの排出が悪化するのを防止し、かつ、
燃料消費量を押さえることができる。また、エンジン１
０の運転条件に応じて可変バルブタイミング装置４１に
より吸気バルブ１６と排気バルブ１７の開閉時期を任意
に設定できる。例えば、燃料噴射量とエンジン回転数に
応じて吸気バルブ１６と排気バルブ１７と開閉時期を任
意に設定できることから、燃料消費量の低減、エンジン
出力の向上をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明のエンジン構成図
【図２】発明の吸気バルブ及び排気バルブのリフト量
と、クランク角度と、の関係を示すグラフ。
【図３】発明の実施の形態におけるフローチャート
【図４】吸気通路内の圧力と、クランク角度と、の関係
を示すグラフ。
【図５】燃焼ガス中のＨＣの濃度と、クランク角度と、
との関係を示すグラフ。
【図６】エンジン回転数と、排気上死点を基準として吸
気通路内の負圧の極大値の発生するクランク角度との関
係を示すグラフ。
【符号の説明】
１０、エンジン １１、シリンダブロック １２、シリンダ １３、ピストン １４、コネクティングロット １５、クランクシャフト １６、吸気バルブ １７、排気バルブ １８、燃焼室 １９、シリンダヘッド ２０、吸気通路 ２２、エアフロメータ ２６、吸気圧センサ ２７、燃料噴射場 ２８、コレクタ ２９、スロットルバルブ ３０、排気通路 ４０、電子制御装置 ４１、可変バルブタイミング装置 ４３、点火プラグ ４４、燃料噴射弁 ４６、水温センサ ４８、クランク角センサ
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 41/06 ３３５ Ｆ０２Ｄ 41/06 ３３５Ｓ 41/34 41/34 Ｆ 45/00 ３１４ 45/00 ３１４Ｑ ３１４Ｊ ３６４ ３６４Ｄ ３６４Ｎ Ｆターム(参考） 3G084 BA15 BA23 CA01 CA02 CA03 DA02 DA09 DA10 EA04 EB12 EB16 EC03 FA07 FA10 FA11 FA20 FA33 FA38 3G092 AA01 AA11 BA02 BB06 DA01 DA02 DA08 DE01S EA02 EA11 EA16 EA22 EA28 EC03 EC06 FA18 FA24 FA31 GA01 GA05 GA17 HA01Z HA05Z HA13X HB02X HE01Z HE03Z HE08Z 3G301 HA01 HA06 HA19 JA00 JA02 KA01 KA02 KA07 KA08 LA07 LB03 LC01 LC06 MA18 NA06 NA07 NB01 NB11 NE11 NE12 NE24 PA01Z PA07Z PB05A PE01Z PE03Z PE08Z PE10A

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃焼室に連通する吸気通路及び排気通路
    と、吸気通路を開閉する吸気バルブと、排気通路を開閉
    する排気バルブと、吸気通路内へ燃料を噴射する燃料噴
    射弁と、を有するエンジンの制御装置において、排気バ
    ルブの閉弁時期を排気上死点前、吸気バルブの開弁時期
    を排気上死点後とし、排気バルブの閉弁時期から排気上
    死点までのクランク角度を、排気上死点から吸気バルブ
    の開弁時期までのクランク角度より大きく設定し、か
    つ、燃料噴射弁からの燃料噴射時期を吸気バルブの開弁
    開始時期とすることを特徴とするエンジンの制御装置。
  2. 【請求項２】 エンジンの運転状態を検出するエンジン
    運転状態検出手段と、エンジンの運転状態が所定の運転
    状態にあるか判定するエンジン運転状態判定手段と、を
    有し、検出されたエンジンの運転状態が所定の運転状態
    にあると判定した場合に、排気バルブの閉弁時期を排気
    上死点前、吸気バルブの開弁時期を排気上死点後とし、
    排気バルブの閉弁時期から排気上死点までのクランク角
    度を、排気上死点から吸気バルブの開弁時期までのクラ
    ンク角度より大きく設定し、かつ、燃料噴射弁からの燃
    料噴射時期を吸気バルブの開弁開始時期とすることを特
    徴とする請求項１記載のエンジンの制御装置。
  3. 【請求項３】 燃焼室に連通する吸気通路及び排気通路
    と、吸気通路を開閉する吸気バルブと、排気通路を開閉
    する排気バルブと、吸気通路内へ燃料を噴射する燃料噴
    射弁と、を有するエンジンの制御装置において、排気バ
    ルブの閉弁時期を排気上死点前、吸気バルブの開弁時期
    を排気上死点後とし、排気バルブの閉弁時期から排気上
    死点までのクランク角度を、排気上死点から吸気バルブ
    の開弁時期までのクランク角度より大きく設定し、か
    つ、燃料噴射弁からの燃料噴射時期を吸気バルブの開弁
    に伴なって燃料噴射場が負圧化したタイミングに合わせ
    て、燃料噴射弁からの燃料噴射時期を設定することを特
    徴とするエンジンの制御装置。
  4. 【請求項４】 エンジンの運転状態を検出するエンジン
    運転状態検出手段と、エンジンの運転状態が所定の運転
    状態にあるか判定するエンジン運転状態判定手段と、を
    有し、検出されたエンジンの運転状態が所定の運転状態
    にあると判定した場合に、排気バルブの閉弁時期を排気
    上死点前、吸気バルブの開弁時期を排気上死点後とし、
    排気バルブの閉弁時期から排気上死点までのクランク角
    度を、排気上死点から吸気バルブの開弁時期までのクラ
    ンク角度より大きく設定し、かつ、燃料噴射弁からの燃
    料噴射時期を吸気バルブの開弁に伴なって燃料の噴射場
    が負圧化したタイミングに合わせて、燃料噴射弁からの
    燃料噴射時期を設定することを特徴とする請求項３記載
    のエンジンの制御装置。
  5. 【請求項５】 エンジン運転状態検出手段は、少なくと
    も、エンジンの温度に相関する温度を検出し、エンジン
    運転状態判定手段は、検出された温度が所定温度以下で
    ある場合に、エンジンの運転状態が所定の運転状態にあ
    ると判定することを特徴とする請求項２及び請求項４記
    載のエンジンの制御装置。
  6. 【請求項６】 エンジン運転状態検出手段は、少なくと
    も、エンジンの温度に相関する温度と、エンジンの負荷
    状態と、を検出し、エンジン運転状態判定手段は、検出
    された温度が所定温度以下であり、かつ、エンジンの負
    荷状態が低負荷である場合に、エンジンの運転状態が所
    定の運転状態にあると判定したことを特徴とする請求項
    ２及び請求項４記載のエンジンの制御装置。
  7. 【請求項７】 エンジンの負荷状態として、吸気通路内
    の圧力を検出し、吸気通路内圧力が所定圧力以下である
    場合に、エンジンの負荷状態が低負荷状態にあると判定
    することを特徴とする請求項６記載のエンジンの制御装
    置。
  8. 【請求項８】 エンジンの負荷状態として、燃料噴射弁
    からの燃料噴射量を検出し、燃料噴射量が所定噴射量以
    下である場合に、エンジンの負荷状態が低負荷状態にあ
    ると判定することを特徴とする請求項６記載のエンジン
    の制御装置。
  9. 【請求項９】 吸気バルブと排気バルブの少なくとも一
    方の開閉時期を任意に設定できる可変バルブタイミング
    装置を有し、エンジンの運転状態が所定の運転状態に該
    当しない場合に、吸気バルブと排気バルブの少なくとも
    一方を、エンジンの運転状態に応じた通常の開閉時期に
    切り換えることを特徴とする請求項２及び請求項４から
    請求項８記載のエンジンの制御装置。
  10. 【請求項１０】 燃料噴射時期を任意に設定できる燃料
    噴射時期制御手段を有し、エンジンの運転状態が所定の
    運転状態に該当しない場合に、燃料噴射弁からの燃料噴
    射時期を、エンジンの運転状態に応じた通常の燃料噴射
    時期に切り換えることを特徴とする請求項２及び請求項
    ４から請求項９記載のエンジンの制御装置。
  11. 【請求項１１】 エンジン回転数を検出するエンジン回
    転数検出手段を有し、エンジン運転状態検出手段により
    検出されたエンジンの運転状態が所定の運転状態にある
    場合に、エンジン回転数検出手段により検出されたエン
    ジン回転数に応じて、燃料噴射弁からの燃料噴射時期を
    設定することを特徴とする請求項２及び請求項４から請
    求項１０記載のエンジンの制御装置。
  12. 【請求項１２】 エンジン回転数検出手段により検出さ
    れたエンジン回転数が高いほど、燃料噴射弁からの燃料
    噴射時期を進角させることを特徴とする請求項１１記載
    のエンジンの制御装置。
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