JP2748361B2 - 内燃機関制御装置 - Google Patents
内燃機関制御装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、特に内燃機関の吸入空気量を適切に制御す
る内燃機関制御装置に関する。 〔従来の技術〕 従来の内燃機関では、例えば特開昭50−50520号公報
に示された如く、燃焼室上部に設けられた吸気弁の開弁
時には燃焼室内に燃焼用の混合空気が送りこまれるが、
この空気量の調節は吸気弁よりも上流側の吸気管内に設
けられたスロットル弁の開度の調節によりなされてい
る。そして前記吸気弁は内燃機関の所定のクランク回転
角度位置にて開閉されるもので、吸気行程中に開かれる
と、上流のスロットル弁にて既に流量の絞られた状態の
燃焼用空気が燃焼室内に吸入される。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、従来の装置は例えば所定のクランク回
転角度の際に吸気弁の開閉を機械的に操作するものが主
流であり、その他に吸気弁の開閉タイミングを可変とな
るよう構成した特開昭61−98914号公報のようなものも
あるが、いずれの吸気弁も空気量の決定には関与しない
ため、この空気量の調整の為に、燃焼室の上流から吸入
空気を導びく吸気管内を回動するスロットル弁を設ける
必要があった。そのためスロットル弁が吸気管内の空気
量を絞る障害物となって特に低開度時にはスロットル弁
下流側が低圧となり流速が弱まるので、吸気弁の開弁時
に燃焼室内へ吸入される燃焼用空気中に含まれるガソリ
ン等の燃料の微粒化や成層化が十分に良好に行われない
という問題がある。 本発明はこのような問題を解決するものであり、低回
転低負荷状態から高回転高負荷状態までの全運転状態に
わたり燃焼室内に吸入される空気の状態を常に最適化し
て、機関の運転効率を向上させることをねらいとする。 〔問題点を解決するための手段〕 そのため、本発明は、燃焼用の空気の流れる吸気通路
と、 この吸気通路を介して燃焼用空気が導かれる内燃機関
の燃焼室と、 この燃焼室と前記吸気通路との間に設けられ、吸気通
路から燃焼室への燃焼用空気の導入状態を調節する吸気
弁と、 この吸気弁の開閉を駆動する駆動手段と、 アクセルの操作量に応じて内燃機関に対する要求吸気
量を算出する要求吸気量算出手段と、 前記燃焼室に導入される実空気量を検出する空気量検
出手段と、 前記要求吸気量算出手段により算出された要求吸気量
に応じて前記駆動手段を制御する制御手段と、 前記要求吸気量と前記実空気量との差に基づき前記制
御手段の制御量を補正する補正手段とを備えることを特
徴とする内燃機関制御装置としている。 〔作用〕 この構成により空気流の障害物となるスロットル弁で
吸気通路を流れる空気流の絞られることはなく、空気流
の流速を高め、かつ圧力損失を無くすことができる。こ
れにより、燃焼室内に供給される燃焼用空気の高速高圧
化が常になされ、即ち大量の燃焼用の吸気の供給および
燃焼室での燃料の微粒化が促進されて、燃焼室内での空
気と燃料との混合状態が良くなると共に、燃焼用の空気
量の増大から、圧縮行程時には高い爆発力が得られて燃
料が完全に燃焼し、膨張行程時には高い断熱膨張作用に
よる機関冷却効果を得ることができ、ノックの発生を防
止して機関の運転効率や出力の向上ならびに排気ガスの
浄化がなされることになる。 また、要求吸気量と実吸気量との差に基づき制御量を
補正することにより、実吸気量を要求吸気量に近づける
ことができる。 〔実施例〕 本発明の一実施例になる内燃機関の全体図を第１図に
示す。第１図において、シリンダ１の頭部には吸気管２
および排気管３が接続されており、それぞれこの内燃機
関の吸気通路2aおよび排気通路3aを構成する。シリンダ
１内には図示されないクランクシャフトに連結されて上
下往復運動をなすピストン４、および吸気通路2aや排気
通路3aをそれぞれ開閉する吸気弁5,排気弁６が設けられ
ている。 吸気管２の上流側端部にはエアクリーナが内蔵された
空気取入口1aが設けられており、取入口1aには吸気温セ
ンサ７が装着されている。８は空気流の妨げとならない
程度の小型の吸気量センサ（例えば熱線式）で、吸気管
２内を流れる空気の流量を測定する空気量検出手段をな
す。９は大気圧力センサで、大気圧を検出する。10はデ
ィストリビュータ11に設けられたクランク角センサで、
内燃機関の回転数を検出する。12はシリンダ壁に取付け
られた水温センサで、シリンダ１を冷却する冷却水温を
検出する。13は排気管３を流れる排気ガス中に含まれる
酸素濃度から空燃比を検出する空燃比センサである。こ
れらのセンサ7,8,9,10,12,13等からの信号は電子制御装
置（ECU）14に入力され、ECU14ではこれらの入力信号に
応じ、燃料噴射弁15の噴射信号やイグナイタ16の駆動信
号等を演算する。なお燃料噴射弁15は、吸気管２内に燃
料を噴射してシリンダ１内へ供給される混合空気を生成
する。シリンダ１内でピストン４の上方の空間をなす燃
焼室17内では、ディストリビュータ11に接続された点火
プラグ18の発生する火花にて燃焼用の混合気に着火す
る。 アクセルペダル31と吸気弁５との間には機械的な結合
を構成せず、吸気弁５は、その端部の外周に設けられた
駆動手段をなす電磁ソレノイド50により駆動制御され
る。またアクセルペダル31にはアクセル開度を電気信号
に変えるアクセルセンサ19が装着してある。ECU14には
クランク角センサ10とアクセルセンサ19とからの信号に
応じて電磁ソレノイド50を制御するバルブ制御ユニット
14aが内蔵されている。 ECU14を構成するマイクロコンピュータ内では、第２
図ないし第７図に示したフローチャートが実行される。
まず第２図において、ECU14内のバルブ制御ユニット14a
が起動すると（ステップ100）、ステップ110のイニシャ
ライズルーチンで、メモリやI/O等の初期値を行う。次
に10ms毎に繰返されるステップ120〜ステップ140で構成
されるベースルーチン100aを実行する。ベースルーチン
100aは、まずステップ120でアクセルペダル31の操作量
に基づくアクセルセンサ19からの信号を入力する。ここ
でアクセルセンサ19として、ポテンショメータを用いた
場合には、ポテンショメータからの電圧をECU14内の図
示されないA/D変換器を介してデジタル値として入力す
る。このアクセル開度信号は、吸気量を演算する基本信
号である。ステップ130においては、基本となる燃料噴
射量の演算やその補正に必要なパラメータ（吸気温セン
サ7,吸気量センサ8,大気圧力センサ9,水温センサ12,空
燃比センサ13等）を入力し、次のステップ140において
燃料噴射弁15の開弁時間を設定するパルス信号、即ち燃
料噴射量を演算する処理が行われる。 以上のベースルーチン100aが繰返されてステップ120
では最新のアクセル操作量がアクセルセンサ32から入力
される。 吸気弁５は内燃機関の回転に同期して動作させる必要
があるため、吸気弁５の開閉時期の演算は第３図に示し
た回転同期割込ルーチン150にて行われる。回転同期割
込ルーチン150は、クランク角センサ10からのクランク
角信号ごとに起動され、まずステップ160において、こ
の起動間隔をもとに機関回転数を算出する。そして次の
ステップ170ではこの機関回転数や前記ステップ120で入
力したアクセル操作量をもとにして吸気弁５の次回の開
弁時期、即ち電磁ソレノイド50をONにする時期を後述す
る過程により算出し、この開弁時期を図示されない割込
タイマＡにセットする。次いでステップ180では開弁し
た吸気弁５の閉弁時期を後述する過程により算出し、別
の割込タイマＢにセットする。次のステップ190では燃
料噴射弁15に駆動信号を送り前記ステップ140で求めた
量の燃料噴射を実行する。なお、前記ステップ170,ステ
ップ180でタイマ割込A,タイマ割込Ｂが生じると、第６
図，第７図のステップ410,ステップ510実行して吸気弁
５の電磁ソレノイド50をON,OFF制御をする。 次に前述した吸気弁５の開閉時期を設定する過程につ
いて説明する、燃焼室17に供給される燃焼用空気は従来
のスロットル弁を介していないため高速であり、かつ圧
力損失もないため、吸気弁５の開閉をできるだけ運転者
の要求を満たすように制御すれば、従来には見られない
すぐれた応答性を得ることができる。そのため本実施例
では、運転者の操作するアクセル開度の変化量が大きい
時は運転者が高負荷運転を要求していると判別して、吸
気弁５の開弁時期を早めに設定することで大量の吸気が
なされるようにする。一方、吸気弁５の開弁時期につい
ては、アクセル開度や回転数が大きいほど大量の吸気が
要求されているとみなし、吸気弁５の電磁ソレノイド50
への通電時間を長く設定する。そして吸気弁５の開弁時
間による吸気量制御をより正確にするため、前回の目標
吸気量と実際値とのずれを次回の開弁時間の演算に反映
させている。 ではまず吸気弁５の開弁時期を設定する課程について
詳述する。第４図は吸気弁開弁時期設定ルーチン200で
は、まずステップ210にてアクセルセンサ19から前記ス
テップ120で読みこまれたアクセル開度信号からアクセ
ル開度の変化量を求める。次のステップ220にて、前回
のアクセル開度からの変化量が所定値を上回った時、機
関が高負荷状態であると判定する。高負荷状態である時
には、早めに吸気弁５を開弁して吸気量を増加させるク
ランク角が必要であるため、吸気上死点後５℃Ａの位置
となる時点を吸気弁５の開弁時期とし（ステップ23
0）、高負荷状態でない時には、通常の、即ちクランク
角が吸気上死点後15℃Ａの位置となる時点を吸気弁５の
開弁時期とする（ステップ240）。 ここで一般に従来のスロットル弁を有する内燃機関で
は、吸気弁の開弁時期は吸気上死点前16℃Ａ付近に設定
されているが、本発明になる内燃機関はスロットル弁を
備えていないため、吸入空気流が絞られることなく吸気
弁５の開弁と同時に直ちに高速で燃焼室内に送り込まれ
るから、吸気弁の開弁を従来よりも遅らせることがで
き、実施例中の吸気弁５を駆動する電磁ソレノイド50の
ON時間も短くすることができる。また、上死点後に吸気
弁５が開かれるため、燃焼室17内にはピストン４の下降
とともに生じる負圧力により勢いよく空気流が送り込ま
れるから、燃焼室内の乱気流により燃料と空気との混合
が一層良好に行われる。 ステップ230あるいはステップ240を実行後の次のステ
ップ250にて、ステップ230あるいはステップ240で設定
した開弁時期を、所定のクランク位置からの時刻topnに
換算して吸気弁開弁時期として出力し、本ルーチン200
を抜け（ステップ260）、前記第３図のステップ180に進
む。 次に、ステップ180の閉弁時期設定過程の詳細につい
ては第５図の吸気弁閉弁時期設定ルーチン300に示した
ごとく、まずステップ310にてアクセルセンサ19により
検出されるアクセル開度信号と、第３図の前記ステップ
160にて算出された機関回転数とから１回転当りに内燃
機関の要求する吸気量QAを第８図のようなマップあるい
は計算式等により算出し、この要求吸気量QAに相当する
吸気弁５の開弁時間TQAを第９図のようなマップあるい
は計算式等により算出する。そして次のステップ320に
おいて、前回の要求吸気量QA(i-1)と前回の単位回転当
りの実際の吸気量Qact(i-1)との差ΔQAを求め、前述し
たステップ310にて求めた吸気弁５の開弁時間TQAをΔQA
にて補正した開弁時間TQANを計算する。このときΔQAが
大きい時は、運転者が高加速を要求している状態である
ので、補正後の開弁時間TQANは大きく設定される。そし
てステップ330に進み、前記第４図のステップ250で求め
た開弁時期topnにTQANを加算して閉弁時期totlを算出し
て、本ルーチンで終わる（ステップ340）。 ここで、一般に従来のスロットル弁を有する内燃機関
の吸気弁の閉弁時期は、吸気下死点後54℃Ａ付近に設定
されているが、本発明になる内燃機関はスロットル弁を
備えておらず、すぐれた吸気の高速応答性が得られるた
め、閉弁時期を早めて吸気下死点位置付近に設定して、
ピストン４の上昇とともにただちに圧縮行程を開始する
ことができる。よって圧縮効率を向上させて高い出力を
得ることができる。 そして前述したように、割込タイマにセットされた開
弁，閉弁時期にECU14内のフリーランニングタイマの値
が一致すると、第６図，第７図のタイマ割込Ａルーチン
400,タイマ割込Ｂルーチン500に入り、電磁ソレノイド5
0がそれぞれON,OFF制御される。 このように電磁ソレノイド40を用い、アクセルセンサ
19の信号に基づいて吸気弁５の開閉を制御することで、
運転者の意思を忠実に反映した制御が可能となる。ま
た、吸気弁５の開弁時期や閉弁時期の設定にあたり、ア
クセル開度や機関回転数や吸入空気量以外の信号、例え
ば、水温センサ12,空燃比センサ13からの信号や、この
種の内燃機関の搭載される自動車の車速センサ，トルク
センサ，勾配センサ等からの信号をも考慮すれば、吸気
弁５の制御の自由度をさらに大幅に向上させることが可
能となる。 以上示した実施例において、吸気管２内に取入れられ
吸気通路2aを流れる空気には、燃料噴射弁15から回転数
に同期して噴射された燃料が混合され、燃焼用空気とな
る混合気が生成される。そして、吸気弁５が開弁する
と、燃焼用空気は絞り等により流れの制約を何ら受ける
ことなしに、ピストン４の下降により燃焼室17の圧力が
下がると燃焼室17内に高速で大量に送りこまれ、乱気流
が発生して燃料の微粒化や成層化が促進された状態で点
火プラグ18により着火される。また、吸気弁５の開弁時
間が運転者の意思に沿ったアクセル操作量を中心にして
決定され、吸気弁５が燃焼室17の入口に設けられている
ため、吸気量制御の高速応答性や安定性が大幅に向上
し、気筒別に吸気量制御することもできる。また従来、
アイドル時にスロットル弁をバイパスさせて空気を送り
こむためのバイパス空気通路や、バイパス空気量制御弁
も不要となり吸気管の構造を簡単にすることができる。 そして、ステップ310が本発明の要求吸気量算出手段
に相当し、ステップ320、330が本発明の補正手段に相当
し、ステップ170、180、400、500が本発明の制御手段に
相当する。 また過給機を設けて、吸気管２内に過給空気を送りこ
むシステムに用いると本構成はさらにすぐれた効率を発
揮する。即ち過給機により大量の空気がそのままの勢い
で一気に燃焼室17内に過給されるため、燃焼室17内は圧
縮行程時に高圧高温となり、燃料着火性が向上し、膨張
行程時の断熱膨張による冷却効果も高まり、ノック等を
生じない熱効率の優れた制御をすることができる。 なお、本発明を燃料噴射弁により燃料を供給する機関
以外に、キャブレター式の内燃機関に適用してももちろ
ん良い。 また吸気弁の開閉を油圧ピストンにて行っても良い。 また排気弁の開閉時期も運転者の意志に応じて考える
ことができるようにするため、排気弁の駆動をも上記実
施例のような方式で行えば、より優れた制御性が得られ
る。 〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明では燃焼室に供給される燃
焼用の空気の吸気流量の制御を吸気弁に行い、従来のス
ロットル弁を廃した構成としていることにより、燃料用
空気が、燃焼室に至るまでの吸気通路を流れる途中でそ
の流量が絞られることはなくなり、いかなる運転状態に
おいても高速，高圧のまま勢いよく大量に燃焼室内に供
給され、燃焼室内の燃料の微粒化や均等化が促進される
ことから、燃焼用空気の状態が常に良好となり、内燃機
関の運転効率を大幅に向上できる。 さらに、要求吸気量と実吸気量との差に基づき制御量
を補正することにより、実吸気量を要求吸気量に近づけ
ることができ、吸気弁の駆動制御により吸気量制御を正
確に行うことができるという優れた効果がある。
る内燃機関制御装置に関する。 〔従来の技術〕 従来の内燃機関では、例えば特開昭50−50520号公報
に示された如く、燃焼室上部に設けられた吸気弁の開弁
時には燃焼室内に燃焼用の混合空気が送りこまれるが、
この空気量の調節は吸気弁よりも上流側の吸気管内に設
けられたスロットル弁の開度の調節によりなされてい
る。そして前記吸気弁は内燃機関の所定のクランク回転
角度位置にて開閉されるもので、吸気行程中に開かれる
と、上流のスロットル弁にて既に流量の絞られた状態の
燃焼用空気が燃焼室内に吸入される。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、従来の装置は例えば所定のクランク回
転角度の際に吸気弁の開閉を機械的に操作するものが主
流であり、その他に吸気弁の開閉タイミングを可変とな
るよう構成した特開昭61−98914号公報のようなものも
あるが、いずれの吸気弁も空気量の決定には関与しない
ため、この空気量の調整の為に、燃焼室の上流から吸入
空気を導びく吸気管内を回動するスロットル弁を設ける
必要があった。そのためスロットル弁が吸気管内の空気
量を絞る障害物となって特に低開度時にはスロットル弁
下流側が低圧となり流速が弱まるので、吸気弁の開弁時
に燃焼室内へ吸入される燃焼用空気中に含まれるガソリ
ン等の燃料の微粒化や成層化が十分に良好に行われない
という問題がある。 本発明はこのような問題を解決するものであり、低回
転低負荷状態から高回転高負荷状態までの全運転状態に
わたり燃焼室内に吸入される空気の状態を常に最適化し
て、機関の運転効率を向上させることをねらいとする。 〔問題点を解決するための手段〕 そのため、本発明は、燃焼用の空気の流れる吸気通路
と、 この吸気通路を介して燃焼用空気が導かれる内燃機関
の燃焼室と、 この燃焼室と前記吸気通路との間に設けられ、吸気通
路から燃焼室への燃焼用空気の導入状態を調節する吸気
弁と、 この吸気弁の開閉を駆動する駆動手段と、 アクセルの操作量に応じて内燃機関に対する要求吸気
量を算出する要求吸気量算出手段と、 前記燃焼室に導入される実空気量を検出する空気量検
出手段と、 前記要求吸気量算出手段により算出された要求吸気量
に応じて前記駆動手段を制御する制御手段と、 前記要求吸気量と前記実空気量との差に基づき前記制
御手段の制御量を補正する補正手段とを備えることを特
徴とする内燃機関制御装置としている。 〔作用〕 この構成により空気流の障害物となるスロットル弁で
吸気通路を流れる空気流の絞られることはなく、空気流
の流速を高め、かつ圧力損失を無くすことができる。こ
れにより、燃焼室内に供給される燃焼用空気の高速高圧
化が常になされ、即ち大量の燃焼用の吸気の供給および
燃焼室での燃料の微粒化が促進されて、燃焼室内での空
気と燃料との混合状態が良くなると共に、燃焼用の空気
量の増大から、圧縮行程時には高い爆発力が得られて燃
料が完全に燃焼し、膨張行程時には高い断熱膨張作用に
よる機関冷却効果を得ることができ、ノックの発生を防
止して機関の運転効率や出力の向上ならびに排気ガスの
浄化がなされることになる。 また、要求吸気量と実吸気量との差に基づき制御量を
補正することにより、実吸気量を要求吸気量に近づける
ことができる。 〔実施例〕 本発明の一実施例になる内燃機関の全体図を第１図に
示す。第１図において、シリンダ１の頭部には吸気管２
および排気管３が接続されており、それぞれこの内燃機
関の吸気通路2aおよび排気通路3aを構成する。シリンダ
１内には図示されないクランクシャフトに連結されて上
下往復運動をなすピストン４、および吸気通路2aや排気
通路3aをそれぞれ開閉する吸気弁5,排気弁６が設けられ
ている。 吸気管２の上流側端部にはエアクリーナが内蔵された
空気取入口1aが設けられており、取入口1aには吸気温セ
ンサ７が装着されている。８は空気流の妨げとならない
程度の小型の吸気量センサ（例えば熱線式）で、吸気管
２内を流れる空気の流量を測定する空気量検出手段をな
す。９は大気圧力センサで、大気圧を検出する。10はデ
ィストリビュータ11に設けられたクランク角センサで、
内燃機関の回転数を検出する。12はシリンダ壁に取付け
られた水温センサで、シリンダ１を冷却する冷却水温を
検出する。13は排気管３を流れる排気ガス中に含まれる
酸素濃度から空燃比を検出する空燃比センサである。こ
れらのセンサ7,8,9,10,12,13等からの信号は電子制御装
置（ECU）14に入力され、ECU14ではこれらの入力信号に
応じ、燃料噴射弁15の噴射信号やイグナイタ16の駆動信
号等を演算する。なお燃料噴射弁15は、吸気管２内に燃
料を噴射してシリンダ１内へ供給される混合空気を生成
する。シリンダ１内でピストン４の上方の空間をなす燃
焼室17内では、ディストリビュータ11に接続された点火
プラグ18の発生する火花にて燃焼用の混合気に着火す
る。 アクセルペダル31と吸気弁５との間には機械的な結合
を構成せず、吸気弁５は、その端部の外周に設けられた
駆動手段をなす電磁ソレノイド50により駆動制御され
る。またアクセルペダル31にはアクセル開度を電気信号
に変えるアクセルセンサ19が装着してある。ECU14には
クランク角センサ10とアクセルセンサ19とからの信号に
応じて電磁ソレノイド50を制御するバルブ制御ユニット
14aが内蔵されている。 ECU14を構成するマイクロコンピュータ内では、第２
図ないし第７図に示したフローチャートが実行される。
まず第２図において、ECU14内のバルブ制御ユニット14a
が起動すると（ステップ100）、ステップ110のイニシャ
ライズルーチンで、メモリやI/O等の初期値を行う。次
に10ms毎に繰返されるステップ120〜ステップ140で構成
されるベースルーチン100aを実行する。ベースルーチン
100aは、まずステップ120でアクセルペダル31の操作量
に基づくアクセルセンサ19からの信号を入力する。ここ
でアクセルセンサ19として、ポテンショメータを用いた
場合には、ポテンショメータからの電圧をECU14内の図
示されないA/D変換器を介してデジタル値として入力す
る。このアクセル開度信号は、吸気量を演算する基本信
号である。ステップ130においては、基本となる燃料噴
射量の演算やその補正に必要なパラメータ（吸気温セン
サ7,吸気量センサ8,大気圧力センサ9,水温センサ12,空
燃比センサ13等）を入力し、次のステップ140において
燃料噴射弁15の開弁時間を設定するパルス信号、即ち燃
料噴射量を演算する処理が行われる。 以上のベースルーチン100aが繰返されてステップ120
では最新のアクセル操作量がアクセルセンサ32から入力
される。 吸気弁５は内燃機関の回転に同期して動作させる必要
があるため、吸気弁５の開閉時期の演算は第３図に示し
た回転同期割込ルーチン150にて行われる。回転同期割
込ルーチン150は、クランク角センサ10からのクランク
角信号ごとに起動され、まずステップ160において、こ
の起動間隔をもとに機関回転数を算出する。そして次の
ステップ170ではこの機関回転数や前記ステップ120で入
力したアクセル操作量をもとにして吸気弁５の次回の開
弁時期、即ち電磁ソレノイド50をONにする時期を後述す
る過程により算出し、この開弁時期を図示されない割込
タイマＡにセットする。次いでステップ180では開弁し
た吸気弁５の閉弁時期を後述する過程により算出し、別
の割込タイマＢにセットする。次のステップ190では燃
料噴射弁15に駆動信号を送り前記ステップ140で求めた
量の燃料噴射を実行する。なお、前記ステップ170,ステ
ップ180でタイマ割込A,タイマ割込Ｂが生じると、第６
図，第７図のステップ410,ステップ510実行して吸気弁
５の電磁ソレノイド50をON,OFF制御をする。 次に前述した吸気弁５の開閉時期を設定する過程につ
いて説明する、燃焼室17に供給される燃焼用空気は従来
のスロットル弁を介していないため高速であり、かつ圧
力損失もないため、吸気弁５の開閉をできるだけ運転者
の要求を満たすように制御すれば、従来には見られない
すぐれた応答性を得ることができる。そのため本実施例
では、運転者の操作するアクセル開度の変化量が大きい
時は運転者が高負荷運転を要求していると判別して、吸
気弁５の開弁時期を早めに設定することで大量の吸気が
なされるようにする。一方、吸気弁５の開弁時期につい
ては、アクセル開度や回転数が大きいほど大量の吸気が
要求されているとみなし、吸気弁５の電磁ソレノイド50
への通電時間を長く設定する。そして吸気弁５の開弁時
間による吸気量制御をより正確にするため、前回の目標
吸気量と実際値とのずれを次回の開弁時間の演算に反映
させている。 ではまず吸気弁５の開弁時期を設定する課程について
詳述する。第４図は吸気弁開弁時期設定ルーチン200で
は、まずステップ210にてアクセルセンサ19から前記ス
テップ120で読みこまれたアクセル開度信号からアクセ
ル開度の変化量を求める。次のステップ220にて、前回
のアクセル開度からの変化量が所定値を上回った時、機
関が高負荷状態であると判定する。高負荷状態である時
には、早めに吸気弁５を開弁して吸気量を増加させるク
ランク角が必要であるため、吸気上死点後５℃Ａの位置
となる時点を吸気弁５の開弁時期とし（ステップ23
0）、高負荷状態でない時には、通常の、即ちクランク
角が吸気上死点後15℃Ａの位置となる時点を吸気弁５の
開弁時期とする（ステップ240）。 ここで一般に従来のスロットル弁を有する内燃機関で
は、吸気弁の開弁時期は吸気上死点前16℃Ａ付近に設定
されているが、本発明になる内燃機関はスロットル弁を
備えていないため、吸入空気流が絞られることなく吸気
弁５の開弁と同時に直ちに高速で燃焼室内に送り込まれ
るから、吸気弁の開弁を従来よりも遅らせることがで
き、実施例中の吸気弁５を駆動する電磁ソレノイド50の
ON時間も短くすることができる。また、上死点後に吸気
弁５が開かれるため、燃焼室17内にはピストン４の下降
とともに生じる負圧力により勢いよく空気流が送り込ま
れるから、燃焼室内の乱気流により燃料と空気との混合
が一層良好に行われる。 ステップ230あるいはステップ240を実行後の次のステ
ップ250にて、ステップ230あるいはステップ240で設定
した開弁時期を、所定のクランク位置からの時刻topnに
換算して吸気弁開弁時期として出力し、本ルーチン200
を抜け（ステップ260）、前記第３図のステップ180に進
む。 次に、ステップ180の閉弁時期設定過程の詳細につい
ては第５図の吸気弁閉弁時期設定ルーチン300に示した
ごとく、まずステップ310にてアクセルセンサ19により
検出されるアクセル開度信号と、第３図の前記ステップ
160にて算出された機関回転数とから１回転当りに内燃
機関の要求する吸気量QAを第８図のようなマップあるい
は計算式等により算出し、この要求吸気量QAに相当する
吸気弁５の開弁時間TQAを第９図のようなマップあるい
は計算式等により算出する。そして次のステップ320に
おいて、前回の要求吸気量QA(i-1)と前回の単位回転当
りの実際の吸気量Qact(i-1)との差ΔQAを求め、前述し
たステップ310にて求めた吸気弁５の開弁時間TQAをΔQA
にて補正した開弁時間TQANを計算する。このときΔQAが
大きい時は、運転者が高加速を要求している状態である
ので、補正後の開弁時間TQANは大きく設定される。そし
てステップ330に進み、前記第４図のステップ250で求め
た開弁時期topnにTQANを加算して閉弁時期totlを算出し
て、本ルーチンで終わる（ステップ340）。 ここで、一般に従来のスロットル弁を有する内燃機関
の吸気弁の閉弁時期は、吸気下死点後54℃Ａ付近に設定
されているが、本発明になる内燃機関はスロットル弁を
備えておらず、すぐれた吸気の高速応答性が得られるた
め、閉弁時期を早めて吸気下死点位置付近に設定して、
ピストン４の上昇とともにただちに圧縮行程を開始する
ことができる。よって圧縮効率を向上させて高い出力を
得ることができる。 そして前述したように、割込タイマにセットされた開
弁，閉弁時期にECU14内のフリーランニングタイマの値
が一致すると、第６図，第７図のタイマ割込Ａルーチン
400,タイマ割込Ｂルーチン500に入り、電磁ソレノイド5
0がそれぞれON,OFF制御される。 このように電磁ソレノイド40を用い、アクセルセンサ
19の信号に基づいて吸気弁５の開閉を制御することで、
運転者の意思を忠実に反映した制御が可能となる。ま
た、吸気弁５の開弁時期や閉弁時期の設定にあたり、ア
クセル開度や機関回転数や吸入空気量以外の信号、例え
ば、水温センサ12,空燃比センサ13からの信号や、この
種の内燃機関の搭載される自動車の車速センサ，トルク
センサ，勾配センサ等からの信号をも考慮すれば、吸気
弁５の制御の自由度をさらに大幅に向上させることが可
能となる。 以上示した実施例において、吸気管２内に取入れられ
吸気通路2aを流れる空気には、燃料噴射弁15から回転数
に同期して噴射された燃料が混合され、燃焼用空気とな
る混合気が生成される。そして、吸気弁５が開弁する
と、燃焼用空気は絞り等により流れの制約を何ら受ける
ことなしに、ピストン４の下降により燃焼室17の圧力が
下がると燃焼室17内に高速で大量に送りこまれ、乱気流
が発生して燃料の微粒化や成層化が促進された状態で点
火プラグ18により着火される。また、吸気弁５の開弁時
間が運転者の意思に沿ったアクセル操作量を中心にして
決定され、吸気弁５が燃焼室17の入口に設けられている
ため、吸気量制御の高速応答性や安定性が大幅に向上
し、気筒別に吸気量制御することもできる。また従来、
アイドル時にスロットル弁をバイパスさせて空気を送り
こむためのバイパス空気通路や、バイパス空気量制御弁
も不要となり吸気管の構造を簡単にすることができる。 そして、ステップ310が本発明の要求吸気量算出手段
に相当し、ステップ320、330が本発明の補正手段に相当
し、ステップ170、180、400、500が本発明の制御手段に
相当する。 また過給機を設けて、吸気管２内に過給空気を送りこ
むシステムに用いると本構成はさらにすぐれた効率を発
揮する。即ち過給機により大量の空気がそのままの勢い
で一気に燃焼室17内に過給されるため、燃焼室17内は圧
縮行程時に高圧高温となり、燃料着火性が向上し、膨張
行程時の断熱膨張による冷却効果も高まり、ノック等を
生じない熱効率の優れた制御をすることができる。 なお、本発明を燃料噴射弁により燃料を供給する機関
以外に、キャブレター式の内燃機関に適用してももちろ
ん良い。 また吸気弁の開閉を油圧ピストンにて行っても良い。 また排気弁の開閉時期も運転者の意志に応じて考える
ことができるようにするため、排気弁の駆動をも上記実
施例のような方式で行えば、より優れた制御性が得られ
る。 〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明では燃焼室に供給される燃
焼用の空気の吸気流量の制御を吸気弁に行い、従来のス
ロットル弁を廃した構成としていることにより、燃料用
空気が、燃焼室に至るまでの吸気通路を流れる途中でそ
の流量が絞られることはなくなり、いかなる運転状態に
おいても高速，高圧のまま勢いよく大量に燃焼室内に供
給され、燃焼室内の燃料の微粒化や均等化が促進される
ことから、燃焼用空気の状態が常に良好となり、内燃機
関の運転効率を大幅に向上できる。 さらに、要求吸気量と実吸気量との差に基づき制御量
を補正することにより、実吸気量を要求吸気量に近づけ
ることができ、吸気弁の駆動制御により吸気量制御を正
確に行うことができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明装置の一実施例をなす内燃機関とその周
辺を示す概略構成図、第２図乃至第７図は第１図図示装
置の作動を示すフローチャート、第８図，第９図は第５
図図示のステップ310で用いられるマップの特性を示す
特性図である。 2a……吸気通路,5……吸気弁,8……吸気量センサ,17…
…燃焼室,14a……バルブ制御ユニット,50……アクチュ
エータ,19……アクセルセンサ。
辺を示す概略構成図、第２図乃至第７図は第１図図示装
置の作動を示すフローチャート、第８図，第９図は第５
図図示のステップ310で用いられるマップの特性を示す
特性図である。 2a……吸気通路,5……吸気弁,8……吸気量センサ,17…
…燃焼室,14a……バルブ制御ユニット,50……アクチュ
エータ,19……アクセルセンサ。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 清野 正資
刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電装株
式会社内
(56)参考文献 特開 昭58−23245（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−98914（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−14816（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−69715（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−119007（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−87834（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．燃焼用の空気の流れる吸気通路と、 この吸気通路を介して燃焼用空気が導かれる内燃機関の
燃焼室と、 この燃焼室と前記吸気通路との間に設けられ、吸気通路
から燃焼室への燃焼用空気の導入状態を調節する吸気弁
と、 この吸気弁の開閉を駆動する駆動手段と、 アクセルの操作量に応じて内燃機関に対する要求吸気量
を算出する要求吸気量算出手段と、 前記燃焼室に導入される実空気量を検出する空気量検出
手段と、 前記要求吸気量算出手段により算出された要求吸気量に
応じて前記駆動手段を制御する制御手段と、 前記要求吸気量と前記実空気量との差に基づき前記制御
手段の制御量を補正する補正手段とを備えることを特徴
とする内燃機関制御装置。 ２．前記制御手段は前記アクセルの操作量が大きい程、
前記吸気弁の開弁時間を長くするものである特許請求の
範囲第１項記載の内燃機関制御装置。 ３．前記制御手段が前記吸気弁の開弁時間を制御するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関
制御装置。 ４．前記検出手段が少なくとも運転者のアクセル操作量
を検出するとこを特徴とする特許請求の範囲第２項又は
第３項に記載の内燃機関制御装置。 ５．前記駆動手段が電気的に作動するアクチュエータを
備えており、このアクチュエータが少なくともアクセル
開度に応じて、前記吸気弁の開弁なびに閉弁時期を制御
するよう構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１
項乃至第４項のいずれかに記載の内燃機関制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5369387A JP2748361B2 (ja) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | 内燃機関制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5369387A JP2748361B2 (ja) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | 内燃機関制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63219832A JPS63219832A (ja) | 1988-09-13 |
| JP2748361B2 true JP2748361B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=12949888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5369387A Expired - Fee Related JP2748361B2 (ja) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | 内燃機関制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2748361B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5614816A (en) * | 1979-07-18 | 1981-02-13 | Mitsubishi Motors Corp | Engine |
| JPS6198914A (ja) * | 1984-10-19 | 1986-05-17 | Mazda Motor Corp | エンジンの吸気装置 |
-
1987
- 1987-03-09 JP JP5369387A patent/JP2748361B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63219832A (ja) | 1988-09-13 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |