JP2588803B2 - 内燃機関 - Google Patents

内燃機関

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料微粒化のためのア
シストエア供給手段を有して吸気通路の途中に配設され
る燃料噴射弁と、機関の運転状態に応じて燃焼室内にス
ワールを生じさせるためのスワール制御手段とを備える
とともに希薄燃焼可能な内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、機関運転状態に応じてアシストエ
ア量を制御するものは、たとえば実開平１−７６５５８
号公報等により知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、希薄燃焼を
促進するために燃焼室内にスワールを発生させている状
態でエアアシストを実行すると、スワールの生成が阻害
されて希薄燃焼の促進が抑制されることになる。また機
関温度が低い非スワール運転領域で吸気通路の吸気速度
が低下している状態では、燃料が霧化され難く、吸気通
路の壁面への燃料付着によりドライバビリティが悪化す
るものであり、そのような状態ではエアアシストを実行
することにより燃料の霧化を促進することができる。し
かも希薄燃焼限界は機関温度に応じて変化するものであ
る。したがって機関温度、スワール運転状態、ならびに
薄燃焼領域をそれぞれ考慮してエアアシストを実行する
ことが、機関の適正運転にあたって必要であろう。
【０００４】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、機関温度、スワール運転領域および希薄燃焼
領域を考慮してエアアシストを制御し、機関の適正運転
を可能とした内燃機関を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の特徴に従う装置は、少なくとも機関
温度を含む機関運転状態、スワール制御手段の作動状
態、ならびに希薄燃焼領域か否かに応じてアシストエア
供給手段の作動を制御する制御手段を含む。
【０００６】また本発明の第２の特徴によれば、制御手
段は、スワール制御手段の作動状態および希薄燃焼領域
か否かにかかわらず、機関低温状態であるときには、エ
アアシストを実行すべくアシストエア供給手段を作動さ
せる。
【０００７】本発明の第３の特徴によれば、制御手段
は、機関低温状態および希薄燃焼領域にあるか否かにか
かわらず、スワール制御手段が非スワール状態であると
きには、エアアシストを実行すべくアシストエア供給手
段を作動させる。
【０００８】さらに本発明の第４の特徴によれば、制御
手段は、機関低温状態およびスワール制御手段の作動状
態の如何にかかわらず、非希薄燃焼領域であるときに
は、エアアシストを実行すべくアシストエア供給手段を
作動させる。
【０００９】
【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明する。
【００１０】先ず図１および図２において、ＳＯＨＣ型
多気筒内燃機関における機関本体の主要部を構成すべ
く、シリンダブロック１の上面にシリンダヘッド２が結
合され、シリンダブロック１に設けられた複数のシリン
ダ３にはピストン４が摺動可能にそれぞれ嵌合され、そ
れらのピストン４の上面およびシリンダヘッド２間に燃
焼室５がそれぞれ形成される。
【００１１】燃焼室５の天井面に開口するようにして、
一対の吸気弁口６1，６2 と一対の排気弁口７1 ，７2
とがシリンダヘッド２に設けられており、両吸気弁口６
1 ，６2 は、シリンダヘッド２の一側面に開口する単一
の吸気開口端８に、相互間に隔壁２ａを挟んだ吸気ポー
ト９1 ，９2 を介して連なり、両排気弁口７1 ，７
2 は、シリンダヘッド２の他側面に開口する単一の排気
開口端１０に、相互間に隔壁２ｂを挟んだ排気ポート１
１1 ，１１2 を介して連なる。また両吸気弁口６1 ，６
2 を個別に開閉可能な一対の吸気弁ＶI1，ＶI2は、シリ
ンダヘッド２に配設された一対のガイド筒１２にそれぞ
れ摺動可能に嵌合されており、各ガイド筒１２から突出
した各吸気弁ＶI1，ＶI2の上端部にそれぞれ固定された
リテーナ１３とシリンダヘッド２との間には各吸気弁Ｖ
I1，ＶI2を囲繞するコイル状の弁ばね１４がそれぞれ介
設され、それらの弁ばね１４により各吸気弁ＶI1，ＶI2
は上方すなわち閉弁方向に付勢される。さらに両排気弁
口７1 ，７2 を個別に開閉可能な一対の排気弁ＶE1，Ｖ
E2は、シリンダヘッド２に配設された一対のガイド筒１
５にそれぞれ摺動可能に嵌合されており、各ガイド筒１
５から突出した各排気弁ＶE1，ＶE2の上端部にそれぞれ
固定されたリテーナ１６とシリンダヘッド２との間には
各排気弁ＶE1，ＶE2を囲繞するコイル状の弁ばね１７が
それぞれ介設され、それらの弁ばね１７により各排気弁
ＶE1，ＶE2は上方すなわち閉弁方向に付勢される。
【００１２】図３を併せて参照して、両吸気弁ＶI1，Ｖ
I2および両排気弁ＶE1，ＶE2には、スワール制御手段と
しての機能を有する動弁装置１８が連結される。この動
弁装置１８は、図示しないクランクシャフトに１／２の
減速比で連動、連結される単一のカムシャフト１９と、
カムシャフト１９の回転運動を両吸気弁ＶI1，ＶI2の開
閉運動に変換するための第１、第２および第３吸気側ロ
ッカアーム２１，２２，２３と、前記カムシャフト１９
の回転運動を両排気弁ＶE1，ＶE2の開閉運動に変換する
ための第１および第２排気側ロッカアーム２４，２５と
を備える。
【００１３】カムシャフト１９は、シリンダヘッド２
と、前記クランクシャフトの軸線に沿うシリンダ３の両
側で該シリンダヘッド２上にそれぞれ結合されるホルダ
２６…とで、シリンダ３の軸線と直交する水平な軸線を
有しながら回転自在に支承される。
【００１４】図４において、カムシャフト１９には、機
関の低速運転に対応した形状の第１吸気側カム２７と、
機関の高速運転に対応した形状に形成されながら第１吸
気側カム２７の一側に隣接配置される第２吸気側カム２
８と、第２吸気側カム２８の一側に隣接する隆起部２９
とが一体に設けられるとともに、第１吸気側カム２７お
よび隆起部２９の両側に排気側カム３０，３０が一体に
設けられる。前記隆起部２９は、機関の低負荷運転域で
両吸気弁ＶI1，ＶI2の一方ＶI2を実質的に休止状態とす
べく基本的にはカムシャフト１９の軸線を中心とする円
形の外面を有するように形成されるものであるが、第１
および第２吸気側カム２７，２８の高位部に対応する位
置にはわずかに突出した突部が設けられている。しかも
カムシャフト１９の軸線に沿う方向での該隆起部２９の
幅は比較的狭く設定される。
【００１５】一方の吸気弁ＶI1には第１吸気側ロッカア
ーム２１が連動、連結され、他方の吸気弁ＶI2には第３
吸気側ロッカアーム２３が連動、連結され、両吸気弁Ｖ
I1，ＶI2に対して自由となり得る第２吸気側ロッカアー
ム２２が第１および第３吸気側ロッカアーム２１，２３
間に配置される。而して各吸気側ロッカアーム２１〜２
３は、カムシャフト１９の斜め上方位置で該カムシャフ
ト１９と平行な軸線を有しながらホルダ２６…に固定的
に支持された吸気側ロッカシャフト３１で揺動自在に支
承される。また第１および第２排気側ロッカアーム２
４，２５は、両排気弁ＶE1，ＶE2に個別に連動、連結さ
れており、前記カムシャフト１９の斜め上方位置で前記
吸気側ロッカシャフト３１と平行にしてホルダ２６…に
固定的に支持された排気側ロッカシャフト３２に揺動自
在に支承される。
【００１６】第１吸気側ロッカアーム２１の一端には第
１吸気側カム２７に摺接するローラ３３が軸支され、第
３吸気側ロッカアーム２３の一端には隆起部２９に摺接
する摺接部３４が隆起部２９に対応して幅を狭くしなが
ら設けられ、第２吸気側ロッカアーム２２には第２吸気
側カム２８に摺接するカムスリッパ３５が設けられる。
また両排気側ロッカアーム２４，２５の一端には、カム
シャフト１９に設けられた排気側カム３０，３０に摺接
するローラ３６がそれぞれ軸支される。
【００１７】第１および第３吸気側ロッカアーム２１，
２３の他端には、両吸気弁ＶI1，Ｖ I2の上端に当接する
タペットねじ３７がそれぞれ進退自在に螺合されてお
り、第１および第３吸気側ロッカアーム２１，２３の揺
動作動に応じて各吸気弁ＶI1，ＶI2が開閉作動すること
になる。また両排気側ロッカアーム２４，２５の他端に
は、各排気弁ＶE1，ＶE2の上端に当接するタペットねじ
３８がそれぞれ進退自在に螺合されており、両排気側ロ
ッカアーム２４，２５の揺動作動に応じて各排気弁
ＶE1，ＶE2が開閉作動することになる。
【００１８】ところで、各ホルダ２６…の上端間には支
持板３９が架設されており、この支持板３９には、第２
吸気側ロッカアーム２２をカムシャフト１９の第２吸気
側カム２８に摺接させる方向に弾発付勢するロストモー
ション機構４０が配設される。
【００１９】各吸気側ロッカアーム２１〜２３には、各
吸気側ロッカアーム２１〜２３の連結状態、ならびに各
吸気側ロッカアーム２１〜２３の連結解除状態を、機関
の運転状態に応じて切換可能な連結切換機構４１が設け
られる。
【００２０】この連結切換機構４１は、第１吸気側ロッ
カアーム２１および第２吸気側ロッカアーム２２を連結
可能な連結ピストン４２と、第２吸気側ロッカアーム２
２および第３吸気側ロッカアーム２３を連結可能な連結
ピン４３と、連結ピストン４２および連結ピン４３の移
動を規制する規制部材４４と、連結ピストン４２、連結
ピン４３および規制部材４４を連結解除側（図４の左
側）に付勢する戻しばね４５とを備える。
【００２１】第１吸気側ロッカアーム２１には、第２吸
気側ロッカアーム２２側に開放した有底の第１ガイド穴
４６が吸気側ロッカシャフト３１と平行に穿設されてお
り、この第１ガイド穴４６に連結ピストン４２が摺動可
能に嵌合され、連結ピストン４２の一端と第１ガイド穴
４６の閉塞端との間に油圧室４７が画成される。また第
１吸気側ロッカアーム２１には油圧室４７に連通する連
通路４８が穿設され、吸気側ロッカシャフト３１内に
は、第１吸気側ロッカアーム２１の揺動状態にかかわら
ず前記連通路４８すなわち油圧室４７に常時連通する油
路４９が設けられる。而して該油路４９は、図１で示す
ように、連結切換用電磁制御弁５０を介して油圧源５１
に接続される。
【００２２】第２吸気側ロッカアーム２２には、第１ガ
イド穴４６に対応するガイド孔５２が吸気側ロッカシャ
フト３１と平行にして両側面間にわたって穿設されてお
り、前記連結ピストン４２の他端に一端が当接される連
結ピン４３がガイド孔５２に摺動可能に嵌合される。
【００２３】第３吸気側ロッカアーム２３には、前記ガ
イド孔５２に対応する有底の第２ガイド穴５３が第２吸
気側ロッカアーム２２側に開放して吸気側ロッカシャフ
ト３１と平行に穿設されており、連結ピン４３の他端に
当接する有底円筒状の規制部材４４が第２ガイド穴５３
に摺動可能に嵌合される。この規制部材４４は、その開
口端を第２ガイド穴５３の閉塞端側に向けて配置される
ものであり、その開口端部で半径方向外方に張出した鍔
部４４ａが第２ガイド穴５３の内面に摺接する。戻しば
ね４５は、第２ガイド穴５３の閉塞端および規制部材４
４の閉塞端間に縮設されており、この戻しばね４５のば
ね力により相互に当接した前記連結ピストン４２、連結
ピン４３および規制部材４４が油圧室４７側に付勢され
る。しかも第２ガイド穴５３の閉塞端には、空気および
油抜き用の連通孔５４が穿設される。
【００２４】かかる連結切換機構４１において、機関低
負荷時には連結切換用電磁制御弁５０により油圧室４７
の油圧は解放されており、戻しばね４５のばね力によ
り、連結ピストン４２および連結ピン４３の当接面は第
１吸気側ロッカアーム２１および第２吸気側ロッカアー
ム２２間に対応する位置にあり、連結ピン４３および規
制部材４４の当接面は第２吸気側ロッカアーム２２およ
び第３吸気側ロッカアーム２３間に対応する位置にあ
る。したがって各吸気側ロッカアーム２１〜２３は相互
に相対角変位可能な状態にあり、カムシャフト１９の回
転作動により第１吸気側ロッカアーム２１は第１吸気側
カム２７との摺接に応じて揺動し、一方の吸気弁ＶI1は
第１吸気側カム２７の形状に応じたタイミングおよびリ
フト量で開閉作動する。また隆起部２９に摺接した第３
吸気側ロッカアーム２３は実質的に休止状態となり、他
方の吸気弁ＶI2を実質的に休止させることができる。し
かも吸気弁ＶI2は完全に休止するのではなく、一方の吸
気弁ＶI1が開弁するときには開弁方向にわずかに作動す
るので、完全な閉弁状態を保ったときに生じる吸気弁Ｖ
I2の弁座への固着および燃料の滞留を防止することがで
きる。さらに第２吸気側ロッカアーム２２は第２吸気側
カム２８との摺接に応じて揺動するが、その揺動動作は
第１および第３吸気側ロッカアーム２１，２３に何らの
影響も及ぼさない。また排気弁ＶE1，ＶE2は排気側カム
３０，３０の形状に応じたタイミングおよびリフト量で
開閉作動する。
【００２５】機関高負荷時には連結切換用電磁制御弁５
０を開弁して油圧室４７に高油圧を作用させる。これに
より連結ピストン４２は連結ピン４３を押圧しながら戻
しばね４５のばね力に抗して油圧室４７の容積を増大す
る方向に移動しようとし、第１ガイド穴４６、ガイド孔
５２および第２ガイド穴５３の軸線が一致したとき、す
なわち各吸気側ロッカアーム２１〜２３が静止状態に入
ったときに連結ピストン４２がガイド孔５２に嵌合し、
それに応じて連結ピン４３が第２ガイド穴５３に嵌合す
ることにより、各吸気側ロッカアーム２１〜２３が連結
状態となり、第２吸気側カム２８に摺接している第２吸
気側ロッカアーム２２とともに第１および第３吸気側ロ
ッカアーム２１，２３が揺動し、両吸気弁ＶI1，ＶI2は
第２吸気側カム２８の形状に応じたタイミングおよびリ
フト量で開閉作動せしめられる。また両排気側ロッカア
ーム２４，２５は、低負荷時と同様に排気側カム３０，
３０の形状に応じたタイミングおよびリフト量で両排気
弁ＶE1，ＶE2を開閉作動せしめる。
【００２６】再び図１において、吸気開口端８には、吸
気マニホールド５６と、スロットル弁５７を有するスロ
ットルボディ５８とを介してエアクリーナ５９が接続さ
れるものであり、エアクリーナ５９から吸気開口端８に
至るまでの間で吸気マニホールド５６およびスロットル
ボディ５８には吸気通路６０が形成される。而して吸気
通路６０には、バイパス通路６１と、ファーストアイド
ル通路６２とがスロットル弁５７を迂回して並列に接続
されており、バイパス通路６１にはバイパス用電磁制御
弁６３が介設され、ファーストアイドル通路６２には機
関本体の冷却水温に応じて作動するワックス弁６４が介
設される。
【００２７】図５を併せて参照して、吸気マニホールド
５６におけるシリンダヘッド２側の端部には、吸気開口
端８から両吸気弁口６1 ，６2 に向けて燃料噴射弁６５
が取付けられる。すなわち吸気マニホールド５６のシリ
ンダヘッド２側端部には、斜め上方から吸気開口端８に
向けた軸線を有する取付孔６７を有する取付部６８が設
けられており、燃料噴射弁６５はその先端部を取付孔６
７に突入させて該取付部６８に取付けられる。
【００２８】而して取付孔６７は、その内方側から順に
小径孔部６７ａ、中径孔部６７ｂおよび大径孔部６７ｃ
が同軸に連設されて成るものである。一方、燃料噴射弁
６５のハウジング６９は、図示しない電磁駆動部を内蔵
した駆動部ハウジング７０に基本的に円筒状の弁ハウジ
ング７１の後端部が固着されて成るものであり、取付孔
６７における中径孔部６７ｂおよび大径孔部６７ａ間の
段部と駆動部ハウジング７０との間にシール部材７２を
介在させながら弁ハウジング７１を取付孔６７内に突入
させるようにして、ハウジング６９が取付部６８に取付
けられる。
【００２９】また取付孔６７における小径孔部６７ａに
は、該小径孔部６７ａおよび中径孔部６７ｂ間の段部に
係合する係合鍔７３ａを後端に有して基本的に円盤状に
形成された受け部材７３がシール部材７４を介して嵌合
されており、この受け部材７３の中央部には、前方側の
透孔７５と、該透孔７５よりも大径の嵌合孔７６とが同
軸に連なるようにして穿設されており、燃料噴射弁６５
における弁ハウジング７１の先端部は、前記透孔７５お
よび嵌合孔７６間の段部で受けられるようにして嵌合孔
７６に嵌合される。
【００３０】前記弁ハウジング７１の先端部中央には、
燃料噴口７７と、該燃料噴口７７に連なるテーパ状の弁
座７８とが同軸に穿設されており、弁座７８に着座可能
な弁体７９が軸方向移動可能にして弁ハウジング７１内
に収納される。而して該弁体７９は、駆動部ハウジング
７０に内蔵されている電磁駆動部により、弁座７８に着
座して燃料噴口７７を閉鎖する位置と弁座７８から離反
して燃料噴口７７を開放する位置との間で軸方向に駆動
されるものであり、弁座７８から離反したときに燃料供
給源９１（図１参照）からの燃料が燃料噴口７７から前
方すなわち吸気開口端８側に向けて噴出される。
【００３１】前記燃料噴射弁６５を取付部６８に取付け
た状態で、該取付部６８の内面とハウジング６９との間
には環状の空気室８０が形成され、該空気室８０に通じ
る通路８１が取付部６８に穿設される。一方、受け部材
７３には前記空気室８０に通じる一対のエアアシスト噴
口８６，８６が燃料噴射弁６５の燃料噴口７７を両側か
ら挟むようにして穿設される。
【００３２】再び図１において、前記通路８１は、各気
筒に共通な空気ヘッダ８２に接続されており、この空気
ヘッダ８２は、電磁式空気量制御弁８３およびアイドル
調整ねじ８４を介して、スロットル弁５７よりも上流側
の吸気通路６０に接続される。
【００３３】而して一対のエアアシスト噴口８６，８
６、空気室８０、空気ヘッダ８２、電磁式空気量制御弁
８３およびアイドル調整ねじ８４はアシストエア供給手
段８５を構成し、このアシストエア供給手段８５からの
アシストエア供給量は電磁式空気量制御弁８３の作動に
より変化することになる。
【００３４】シリンダヘッド２における排気開口端１０
には、図示しない触媒コンバータおよび消音器に連なる
排気通路９２を形成する排気マニホールド９３が接続さ
れる。
【００３５】前記連結切換用電磁制御弁５０、バイパス
用電磁制御弁６３、燃料噴射弁６５、ならびにアシスト
エア供給手段８５における電磁式空気量制御弁８３の作
動は、コンピュータから成る制御手段８７により制御さ
れるものであり、該制御手段８７には、吸気圧力センサ
ＳP で検出される吸気圧力ＰB 、機関冷却水温センサＳ
T で検出される冷却水温ＴW、回転数センサＳN で検出
される機関回転数ＮE 、排気通路９２の排ガス組成から
空燃比を検出する空燃比センサＳA 、ならびにスロット
ル弁５７の開度θTHを検出するスロットルセンサＳV の
検出値がそれぞれ入力される。
【００３６】而して、制御手段８７は、機関低負荷時に
は両吸気弁ＶI1，ＶI2の一方ＶI2を実質的に休止するこ
とにより両吸気ポート９1 ，９2 の一方９2 からの吸気
を実質的に停止して燃焼室５内にスワールを生じさせる
べく動弁装置１８における連結切換機構４１の作動を制
御し、機関高負荷時には両吸気弁ＶI1，ＶI2をともに作
動させた非スワール運転状態とすべく動弁装置１８にお
ける連結切換機構４１の作動を制御するとともに、機関
の運転状態に応じてアシストエア供給手段８５からのア
シストエア供給を制御すべく電磁式空気量制御弁８３の
作動を制御するものである。
【００３７】制御手段８７には、動弁装置１８における
連結切換機構４１の作動制御すなわち連結切換用電磁制
御弁５０の作動を制御するための処理手順が図６で示す
ように予め設定されており、この図６において、第１ス
テップＭ１では機関回転数Ｎ E が予め設定している高設
定回転数ＮVTH以上（ＮE ≧ＮVTH ）であるかどうかが
判定され、ＮE ≧ＮVTH であるときには第２ステップＭ
２に進んで連結切換用電磁制御弁５０を開弁し、連結切
換機構４１を連結作動せしめ、両吸気弁ＶI1，ＶI2を第
２吸気側カム２８により開閉駆動する状態とする。
【００３８】また第１ステップＭ１でＮE ＜ＮVTH であ
ると判定されたときには、第３ステップＭ３において、
機関回転数ＮE が予め設定している低設定回転数ＮVTL
以下（ＮE ≦ＮVTL ）であるかどうかが判定され、ＮE
≦ＮVTL であるときには、第４ステップＭ４において連
結切換用電磁制御弁５０を閉弁し、連結切換機構４１を
連結解除作動せしめ、一方の吸気弁ＶI1を第１吸気側カ
ム２７で開閉駆動し、他方の吸気弁ＶI2を実質的な休止
状態とする。
【００３９】第３ステップＭ３でＮE ＞ＮVTL と判定さ
れたときには第５ステップＭ５に進み、この第５ステッ
プＭ５では、予め設定されているＮE 〜ＰB テーブルに
よる検索が実行される。而して該テーブルには、機関回
転数ＮE が低設定回転数ＮVT L 以上で高設定回転数Ｎ
VTH 未満の範囲において、設定吸気圧力ＰBSが設定され
ており、この検索により吸気圧力ＰB が設定吸気圧力Ｐ
BS以上（ＰB ≧ＰBS）であると、次の第６ステップＭ６
で判定されたときには、第７ステップＭ７に進み、ＰB
＜ＰBSと判定されたときには第８ステップＭ８に進む。
しかも上記設定吸気圧力ＰBSは、ヒステリシスを有して
設定されるものである。
【００４０】第７ステップＭ７ではタイマＴVOFFがセッ
トされて設定時間たとえば３秒間のカウントダウンが開
始され、その後に第２ステップＭ２に進み、また第８ス
テップＭ８においては、第７ステップＭ７でセットされ
たタイマＴVOFFが「０」となったかどうか、すなわち機
関回転数ＮE が低設定回転数ＮVTL 以上で高設定回転数
ＮVTH 未満の範囲でＰB ≧ＰBSとなってから３秒間が経
過したかどうかが判定される。而して、設定時間が経過
していると判断されたときのみ第４ステップＭ４に進
む。
【００４１】このような図６の処理手順を纏めると、機
関回転数ＮE に応じた設定吸気圧力ＰBS以上の吸気圧力
ＰB の運転域では連結切換機構４１が連結状態となって
両吸気弁ＶI1，ＶI2が第２吸気側カム２８により開閉駆
動されて非スワール運転状態となり、またそれ以外の運
転域では連結切換機構４１が連結解除状態となって一方
の吸気弁ＶI1が第１吸気側カム２７により開閉駆動され
ながら他方の吸気弁Ｖ I2が実質的に休止状態となること
によりスワール運転状態となる。しかも機関回転数ＮE
が低設定回転数ＮVTL 以上で高設定回転数ＮVTH 未満の
範囲において連結切換機構４１が連結状態から連結解除
状態へと変化する際には、設定時間たとえば３秒が経過
するまで連結切換機構４１の連結解除状態への作動が禁
止されており、これは、吸気圧力ＰB が変動し易いもの
であるため（特に加速時等に）、吸気圧力ＰB で連結切
換機構４１の切換作動を判断しているときには制御のハ
ンチングが生じ易いことに対処するものである。
【００４２】制御手段８７には、空燃比すなわち燃料噴
射弁６５からの燃料噴射量を制御するための処理手順が
図７で示すように予め設定されており、この図７におい
て、第１ステップＮ１では機関の回転数制御、車両速度
制御およびトラクション制御等により燃料カットが実行
されていないかどうかが判断され、燃料カットが実行さ
れているときには第２ステップＮ２で、一定の空燃比対
応値ＫC が設定された後、第１１ステップＮ１１に進
む。
【００４３】ここで上述の空燃比対応値ＫC ならびに後
述の空燃比対応値ＫM ，Ｋa ，ＫB ，ＫL は、空燃比
（燃料に対する空気の重量比Ａ／Ｆ）が理論値であると
き「１．０」とし、空燃比が最大値すなわち最も希薄な
燃焼状態となるときを「０」と定めるものである。
【００４４】上記第１ステップＮ１で燃料カットが実行
されていないと判断されたときには第３ステップＮ３に
進み、この第３ステップＮ３では、燃料カット終了後に
予め定めてある時間Ｔ1 が経過しているかどうかが判断
され、時間Ｔ1 が経過していないときには、第４ステッ
プＮ４に進み、時間Ｔ 1 が経過しているときには第４ス
テップＮ４を迂回して第５ステップＮ５に進む。
【００４５】第４ステップＮ４では、前回設定された空
燃比対応値ＫM(n-1)と前回の実空燃比対応値Ｋa(n-1)と
の差が所定値ΔＫ0 を超えるかどうかが判断される。こ
こで、実空燃比対応値Ｋa は、空燃比センサＳA により
検出される空燃比に基づいて定められるものであり、前
記差が大きいと判断されたときには第２ステップＮ２に
進んで一定の空燃比対応値ＫC が設定され、前記差が小
さいと判断されたときには第５ステップＮ５に進む。す
なわち燃料カット実行中、ならびに燃料カット終了後に
時間Ｔ 1 が経過するまでの間で（｜Ｋ M(n-1) −Ｋ a(n-1)
｜≦ΔＫ 0 ）なる条件を満たさないときには、空燃比セ
ンサＳ A の検出値に基づく空燃比制御を行なうのは無意
味であるとして、第２ステップＮ２において一定の空燃
比対応値Ｋ C が設定されることになる。
【００４６】第５ステップＮ５では、機関が非スワール
運転状態すなわち連結切換機構４１が連結状態にあるか
どうかが判断され、非スワール運転状態にあると判断さ
れたときは第６ステップＮ６において予め設定されたマ
ップにより空燃比対応値ＫB が検索される。またスワー
ル運転状態すなわち連結切換機構４１が連結解除状態に
あると判断されたときには第７ステップＮ７において予
め設定されたマップにより空燃比対応値ＫB が検索され
る。ところで、非スワール運転時の空燃比を定める上記
マップは、理論空燃比にほぼ対応して設定される。また
スワール運転時の空燃比を定める上記マップは希薄燃焼
に対応して空燃比（Ａ／Ｆ）を大きく定めるものである
が、スワール運転および非スワール運転の切換時に空燃
比の急激な変化が生じることを回避するために低負荷か
ら高負荷への過渡期に対応する部分では空燃比が漸次小
さく、すなわち空燃比対応値ＫB が漸次大きくなるよう
に設定されている。
【００４７】第８ステップＮ８では、機関の冷却水温Ｔ
W が予め設定されている設定水温Ｔ W0よりも高いかどう
かが判断され、高いときには第９ステップＮ９を迂回し
て第１０ステップＮ１０に進む。また冷却水温ＴW が設
定水温ＴW0以下の低温状態にあると判断されたときに
は、第９ステップＮ９において、低温時用として予め設
定されたマップから空燃比対応値ＫL が検索される。
【００４８】第１０ステップＮ１０では、低温状態を除
いて設定された空燃比対応値ＫB に、スロットル弁全開
時の補正係数、車速に応じた補正係数等を乗算すること
により目標空燃比対応値ＫM が算出され、さらに次の第
１１ステップＮ１１で目標空燃比対応値ＫM が一定範囲
内にあるかどうかを判断するとともにその範囲を超えて
いるときには予め定めた最大値あるいは最小値を目標空
燃比対応値ＫM として出力し、第１２ステップＮ１２に
おいて、目標空燃比対応値ＫB にフィードバック係数等
による補正を施して燃料噴射量が算出され、燃料噴射弁
６５からの燃料噴射量が定まる。
【００４９】この図７で示す制御手順により、機関低負
荷時には希薄燃焼によるスワール運転が実行されるとと
もに、機関高負荷時には理論空燃比に基づく燃焼による
非スワール運転が実行されることになる。
【００５０】さらに制御手段８７には、電磁式空気量制
御弁８３の作動、すなわちアシストエア供給手段８５の
作動を制御するための処理手順が図８で示すように設定
されており、この図８において、第１ステップＳ１で
は、スワール運転状態かどうかが判断される。而して非
スワール運転状態にあるときには第２ステップＳ２でア
シストエア供給手段８５によるエアアシストが実行さ
れ、スワール運転状態にあるときには第３ステップＳ３
に進む。
【００５１】第３ステップＳ３では、希薄燃焼領域にあ
るかどうかが判断され、非希薄燃焼領域にあるとき、す
なわち目標空燃比対応値ＫM が「１．０」以上（１．０
≦Ｋ M ）であるときには第２ステップＳ２に進んでエア
アシストが実行され、希薄燃焼状態であるとき、すなわ
ち目標空燃比対応値ＫM が「１．０」未満（ＫM ＜１．
０）であるときには第４ステップＳ４に進む。
【００５２】第４ステップＳ４では、冷却水温ＴW が設
定水温ＴWAA を超えるかどうかが判断される。この設定
水温ＴWAA は、図９で示すように希薄燃焼限界が冷却水
温Ｔ W が低くなるにつれてより低い空燃比側に変化する
ことに基づいて設定されるものであり、たとえば２０度
Ｃに設定されている。而してＴW ≦ＴWAA である低水温
状態であると判断されたときには、第２ステップＳ２で
エアアシストが実行され、ＴWAA ＜ＴW である高水温状
態であると判断されたときには、第５ステップＳ５にお
いてエアアシスストが停止される。
【００５３】次にこの実施例の作用について説明する
と、両吸気弁ＶI1，ＶI2がともに開閉作動する非スワー
ル運転状態にあっては、燃料噴射弁６５の燃料噴口７７
から噴射される燃料噴流に向けて、上下のエアアシスト
噴口８６，８６から空気流が噴出され、それにより燃料
噴流中の燃料粒子が空気流との衝突により微粒化され
る。したがって吸気ポート９1 ，９2 をともに混合気が
流れる状態にあって吸気流速が比較的低く、燃料の霧化
が比較的困難な状態にあってエアアシストによる燃料霧
化促進を図り、吸気ポート９1 ，９2 の壁面への燃料付
着を極力回避してドライバビリティの向上を図り、加・
減速時にぎくしゃく感が生じることを防止することがで
きる。
【００５４】また両吸気弁ＶI1，ＶI2の一方ＶI2を実質
的に休止状態とし、吸気弁口６1 からのみ混合気を供給
して燃焼室５内にスワールを生じさせる状態での非希薄
燃焼運転領域では、スワールによる燃焼室５内での燃焼
性向上よりも濃厚混合気中の燃料霧化の方をより重視す
べきであり、燃料噴射弁６５からの燃料噴流に対するエ
アアシストを実行し、スワールの生成が阻害されるのを
補って燃料の霧化を促進し、燃焼室５内での燃焼性向上
およびドライバビリティの向上を図ることができる。
【００５５】さらにスワール運転状態における希薄燃焼
運転領域では、低水温時のみ燃料噴射弁６５からの燃料
噴流に対するエアアシストを実行している。すなわち低
水温時には、図９で示したように希薄燃焼限界がより低
い空燃比側に在り、エアアシストを実行しても希薄燃焼
を維持することが可能であり、低温であることにより霧
化し難い燃料の霧化をエアアシストにより促進し、燃焼
性およびドライバビリティをより向上することができ
る。
【００５６】而してスワール運転状態でかつ希薄燃焼運
転領域にあって高水温時のみ、エアアシストを禁止す
る。すなわち高温時で燃料の霧化が比較的容易であるの
で、エアアシストを実行せずに、スワール生成の阻害を
回避するとともに希薄燃焼の維持を図り、燃焼性向上お
よび燃費の低減を図ることができる。
【００５７】しかも両吸気ポート９1 ，９2 の一方９2
からの吸気を実質的に停止するにあたって、両吸気弁Ｖ
I1，ＶI2の一方ＶI2を実質的に閉弁休止状態とするの
で、両吸気ポート９1 ，９2 の一方９2 にシャッタバル
ブ等を配設したものに比べると、微粒化した燃料が前記
シャッターバルブに付着するようなことがなく、エアア
シストの効果をより有効に利用できる。
【００５８】
【発明の効果】以上のように本発明の第１の特徴によれ
ば、機関温度、スワール運転状態であるか否か、ならび
に希薄燃焼領域か否かを考慮してエアアシストを実行す
るか否かが制御され、機関の適正運転が可能となる。
【００５９】また本発明の第２の特徴によれば、スワー
ル制御手段の作動状態および希薄燃焼領域か否かにかか
わらず機関低温状態であるときにはエアアシストが実行
されるので、霧化し難い燃料の霧化をアシストエアによ
り促進してドライバビリティの向上を図ることができ
る。
【００６０】本発明の第３の特徴によれば、機関低温状
態および希薄燃焼領域にあるか否かにかかわらず非スワ
ール運転状態でエアアシストを実行するので、スワール
の生成阻害を回避して燃焼性向上を図ることができる。
【００６１】さらに本発明の第４の特徴によれば、機関
低温状態およびスワール制御手段の作動状態の如何にか
かわらず非希薄燃焼領域でエアアシストを実行するの
で、濃厚混合気中の燃料の霧化をアシストエアにより促
進して、燃焼性およびドライバビリティの向上を図るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の全体構成図である。
【図２】動弁装置を示す拡大断面図である。
【図３】図２の３−３線視図である。
【図４】図３の４−４線拡大断面図である。
【図５】図１の５部拡大図である。
【図６】スワール生成のための処理手順を示すフローチ
ャートである。
【図７】燃料噴射量を制御するための処理手順を示すフ
ローチャートである。
【図８】エアアシスト制御のための処理手順を示すフロ
ーチャートである。
【図９】希薄燃焼限界を示すグラフである。
【符号の説明】
５ 燃焼室 １８ スワール制御手段としての動弁装置 ６０ 吸気通路 ６５ 燃料噴射弁 ８５ アシストエア供給手段 ８７ 制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｅ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｑ Ｆ０２Ｍ 69/04 Ｆ０２Ｍ 69/04 Ｇ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料微粒化のためのアシストエア供給手
    段（８５）を有して吸気通路（６０）の途中に配設され
    る燃料噴射弁（６５）と、機関の運転状態に応じて燃焼
    室（５）内にスワールを生じさせるためのスワール制御
    手段（１８）とを備えるとともに希薄燃焼可能な内燃機
    関において、少なくとも機関温度を含む機関運転状態、
    スワール制御手段（１８）の作動状態、ならびに希薄燃
    焼領域か否かに応じてアシストエア供給手段（８５）の
    作動を制御する制御手段（８７）を含むことを特徴とす
    る内燃機関。
  2. 【請求項２】 制御手段（８７）は、スワール制御手段
    （１８）の作動状態および希薄燃焼領域か否かにかかわ
    らず、機関低温状態であるときには、エアアシストを実
    行すべくアシストエア供給手段（８５）を作動させるこ
    とを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
  3. 【請求項３】 制御手段（８７）は、機関低温状態およ
    び希薄燃焼領域にあるか否かにかかわらず、スワール制
    御手段（１８）が非スワール状態であるときには、エア
    アシストを実行すべくアシストエア供給手段（８５）を
    作動させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
  4. 【請求項４】 制御手段（８７）は、機関低温状態およ
    びスワール制御手段（１８）の作動状態の如何にかかわ
    らず、非希薄燃焼領域であるときには、エアアシストを
    実行すべくアシストエア供給手段（８５）を作動させる
    ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
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