JP2858707B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンジンの制御装置に関
するものである。

【０００２】

【従来技術】エンジンに燃料を供給する燃料供給態様と
して、それぞれ燃料噴射弁を利用して、吸気通路に燃料
供給を行なう場合と、気筒内に直接燃料供給を行なう場
合とが考えられている。吸気通路に燃料供給を行なう場
合は、燃料の気化、霧化促進の上で好ましい反面、応答
性や軽負荷時での燃焼安定性という点で十分満足のいか
ないものとなる。また、気筒内に直接燃料を供給する場
合は、燃料の層状化による燃焼安定性の点や応答性の点
で好ましい反面、燃料の気化、霧化の点で十分満足のい
かないものとなる。

【０００３】上述のような観点から、特開平１−３１８
７２５号公報のは、エンジンの運転状態に応じて、吸気
通路に燃料を供給する態様と、気筒内に直接燃料を供給
する態様とを切換えることが提案されている。また、こ
の公報には、２気筒式のロ−タリピストンエンジンにお
けるポンピングロス低減のために、各気筒に対して吸気
ポ−トよりも遅れて閉じられる連通ポ−トを設けて、こ
の連通ポ−ト同士を連通路によって連通させ、さらにこ
の連通路に実質的に吸気終了タイミングを切換える開閉
弁からなる制御弁を配設したものも開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】ところで、排気温度
が異常に高くなってしまうことがある。このようなこと
は、エンジンの排気系特に排気ガス浄化触媒の耐久性上
好ましくない。この排気温度上昇時には、空燃比をリッ
チにして排気温度を低下を図ることが一般に行なわれて
いるが、このような手法では燃費の悪化をもたらして好
ましくない。このような排気温度の上昇は、吸気遅閉じ
を行なうか否かの切換えを行なうエンジンでは、出力確
保のために吸気遅閉じが行なわれない高回転あるいは高
負荷時に生じ易いものとなる。

【０００５】したがって、本発明の目的は、燃費の悪化
を防止しつつ排気温度を低下させ得るようにしたエンジ
ンの制御装置を提供することにある。

【０００６】

【発明の構成】上記目的を達成するため、本発明にあっ
ては次のような構成としてある。すなわち、図６にブロ
ック図的に示すように、所定のクランク角で吸気を終了
させる第１吸気状態と、該第１吸気状態のときよりも遅
れたクランク角で吸気を終了させる第２吸気状態とを切
換える吸気状態切換手段と、あらかじめ設定された所定
の条件に基づいて、前記吸気状態切換手段の切換制御を
行なう第１切換制御手段と、エンジンの排気温度を検出
する排気温度検出手段と、前記排気温度検出手段によっ
て排気温度が所定温度以上の高温状態であることが検出
されたとき、前記第１切換制御手段に優先して前記吸気
状態切換手段を制御して、強制的に前記第２吸気状態と
する第２切換制御手段と、を備えた構成としてある。

【０００７】

【発明の効果】上述のように、排気温度が高くなったと
きは、吸気遅閉じとなる第２吸気状態とすることによ
り、有効圧縮比が低下されて断熱圧縮温度が低下され、
これにより空燃比をリッチ化することなく排気温度が低
下されることになる。なお、吸気遅閉じとなる第２吸気
状態とされたときは、燃料を直接気筒内に供給して、燃
料の層状化による燃焼安定性を確保するのが好ましい。

【０００８】

【実施例】以下本発明の実施例を添付した図面に基づい
て説明する。図１において、エンジンＥは、第１気筒Ｒ
Ｅ１と第２気筒ＲＥ２とを有する、バンケル型の２気筒
ロ−タリピストンエンジンとされている。各気筒ＲＥ１
とＲＥ２とは同様な構成とされているので、第１気筒Ｒ
Ｅ１に着目してその構成を説明し、第２気筒ＲＥ２につ
いては第１気筒の説明に用いた符号と同様の符号を付す
ることによって、重複した説明を省略する。

【０００９】先ず、気筒ＲＥ１は、ロ−タハウジング１
内に収納されたロ−タ２を有し、このロ−タ２によって
気筒内には３つの作動室３、４、５が画成されている。
各作動室３、４、５は、ロ−タの遊星運動に伴って、吸
入、圧縮、膨張（爆発）、排気の行程を周期的に繰返
す。図１の状態では、第１気筒ＲＥ１については、作動
室３が吸入行程にあり、作動室４が圧縮上死点にあり、
作動室５が排気行程にある場合を示し、また第２気筒Ｒ
Ｅ２については、作動室３が圧縮行程にあり、作動室４
が膨張行程にあり、作動室５が排気行程終期にある場合
を示している。

【００１０】１つの気筒に対しては、第１〜第３の３つ
の点火プラグ６、７、８が設けられている。第１点火プ
ラグ６は、トロコイド短軸よりも若干進み側（ロ−タ２
の回転方向進み側−以下同じ）に位置され、第２点火プ
ラグはトロコイド短軸よりも若干遅れ側に位置され、第
３点火プラグ８は圧縮上死点にある作動室のうちもっと
も遅れ側端近傍に位置されている。そして、エンジン回
転数が所定回転数以上の高回転時においては第３点火プ
ラグ８の点火が休止されて第１および第２点火プラグ
６、７のみによる２プラグ点火とされ、その他の運転状
態では全ての点火プラグ６、７、８による点火が行なわ
れる。なお、点火時期は、ロ−タの回転方向遅れ側に位
置する側から進み側に位置する点火プラグの順に、順次
早くされる

【００１１】各気筒Ｒ１とＲＥ２とのサイドハウジング
９には、吸気ポ−ト１１と、該吸気ポ−ト１１よりも遅
れて閉じられる連通ポ−ト１２とが形成されている。連
通ポ−ト１２は、一方の気筒が圧縮行程にあるときに他
方の気筒が吸気行程にあるような関係となるようにその
タイミングが設定されている。より具体的には、連通ポ
−ト１４の開タイミングは、例えば吸気上死点後８５度
〜１１０度の範囲（実施例では８５度）で、また連通ポ
−ト１４の閉タイミングは、例えば吸気上死点後１１０
度〜１３０度の範囲（実施例では１３０度）に設定する
ことができる。このような連通ポ−ト１２同士は、連通
路１３によって連通され（連通路１３は実際には中間ハ
ウジングに形成されている）、この連通路１３は制御弁
１４によって開閉される。

【００１２】図１中２１は、エアクリ−ナ２０より伸び
る吸気通路であり、その下流側端部は２本に分岐され
て、一方の分岐吸気通路２１Ａが第１気筒ＲＥ１の吸気
ポ−ト１１に連なり、他方の分岐吸気通路２１Ｂが第２
気筒ＲＥ２の吸気ポ−ト１１に連なっている。この吸気
通路２１には、２つの排気タ−ボ過給機２２、２３が接
続されている。過給機２２は、常時過給を行なう１次過
給機であり、過給機２３は所定の運転状態のときにのみ
過給を行なう２次過給機である。

【００１３】１次過給機２２のコンプレッサ２２ａは、
吸気通路２１に接続されて、吸気が常に当該コンプレッ
サ２２ａを通過するように設定されている。また、吸気
通路２１には、１次過給機２２のコンプレッサ２２ａを
バイパスするバイパス通路２１Ｃを有して、このバイパ
ス通路２１Ｃに、２次過給機２３のコンプレッサ２３ａ
が接続されている。そして、バイパス通路２１Ｃには、
コンプレッサ２３ａの下流において、開閉弁２４が配設
されている。また、開閉弁２４の上流と二次過給機２３
のコンプレッサ２３ａ上流とを連通する吸気還流通路２
１Ｄが設けられて、この還流通路２１Ｄに開閉弁２５が
配設されている。

【００１４】各気筒ＲＥ１、ＲＥ２の排気ポ−ト３１よ
り伸びる排気通路３２には、１次過給機２２のタ−ビン
２２ｂが接続されて、排気ガスが常時当該タ−ビン２２
ｂを通過するように設定されている。排気通路３２は、
タ−ビン２２ｂをバイパスするウエストゲ−ト通路３２
Ａを有し、このウエストゲ−ト通路３２Ａにはウエスト
ゲ−ト弁３３が配設されている。

【００１５】排気通路３２は、さらに、１次過給機２２
のタ−ビン２２ｂおよびウエストゲ−ト通路３２Ａをバ
イパスするバイパス通路３２Ｂを有し、このバイパス通
路３２Ｂに２次過給機２３のタ−ビン２３ｂが接続され
ている。このバイパス通路３２Ｂは、タ−ビン２３ｂの
入口付近が大小開口面積の異なる２本に分岐されて、小
さい開口面積を有する一方の分岐通路には開閉弁３４が
配設され、大きい開口面積を有する分岐通路には開閉弁
３５が配設されている。

【００１６】過給機２２、２３の作動は、次の通りであ
る。いま、各弁２４、３３、３４、３５が全て閉じてい
る状態では、１次過給機２２のみによる過給が行なわれ
る（２次過給機２３は停止）。過給圧が上昇してくる
と、やがて開閉弁３４が開かれ、２次過給機２３が予回
転される。この予回転後さらに過給圧が上昇されると、
２次過給機２３の回転が大きく上昇されて、当該２次過
給機２３からの吐出圧が大きくなる。２次過給機２３か
らの吐出圧が、１次過給機２２下流の過給圧と同じにな
ると、開閉弁２４が開かれ、これにより、両過給機２２
と２３とによる過給が行なわれる。過給圧が所定値以上
となると、ウエストゲ−ト弁３３が開かれて、所定圧以
上に過給圧が高まることが防止される。また、２次過給
機２３の予回転中は、そのコンプッサ２３ａのサ−ジン
グを防止するため、還流通路２１Ｄに設けられた開閉弁
２５が開かれており、両過給機２２、２３の過給中は開
閉弁２５が閉じられている。なお、このようないわゆる
シ−ケンシャルタ−ボの作動は既知なので、これ以上詳
細な説明は省略する。

【００１７】タ−ビン２２ａ、２２ｂ下流の排気通路３
２には、３元触媒３６が接続され、該触媒３６の下流に
おいて消音器３７が接続されている。この消音器３７
は、２本の排気管３７Ａ、３７Ｂを有し、一方の排気管
３７Ａに開閉弁３８が接続されている。この開閉弁３８
は、低回転あるいは低負荷時に閉となり、これ以外の他
の運転状態では開とされる。

【００１８】排気系に対して、エアポンプ４１が設けら
れている。このエアポンプ１は、図示を略す電磁クラッ
チを介してエンジンＥにより駆動されるもので、過給機
２２、２３のコンプレッサ２２ａ、２３ａ下流の吸気通
路２１より導出されたエア通路４２に接続されている。
エア通路４２には切換弁４３が接続され、この切換弁４
３からは、２本の分岐エア通路４２Ａ、４２Ｂに分岐さ
れて、分岐エア通路４２Ａは触媒３６の中間部分に接続
され（スプリットエア供給用）、分岐エア通路４２Ｂは
各気筒ＲＥ１、Ｒ２の排気ポ−ト３１に開口されている
（ポ−トエア供給用）。切換弁４３は、低回転時および
後述する燃料のフィ−ドバック制御を行なう領域の回転
域でこのフィ−ドバック領域よりも低負荷領域において
は、それぞれ排気ポ−ト３１に二次エアを供給する。ま
た、切換弁４３は、上記フィ−ドバック領域では触媒３
６に二次エアを供給する。そして、上述した以外の他の
運転状態では、エアポンプ４１の運転が停止されるか、
リリ−フ通路（図示略）により二次エアをリリ−フさ
せ、二次エアの供給は何等行なわれない。

【００１９】前述の分岐吸気通路２１Ａ、２１Ｂに対し
ては、当該分岐吸気通路２１Ａ、２１Ｂに燃料を噴射す
る第１燃料供給手段としての第１燃料噴射弁５１が配設
されている。また、各気筒ＲＥ１、ＲＥ２には、気筒内
に直接燃料を噴射する第２燃料供給手段としての第２燃
料噴射弁５２が設けられている。この第２燃料噴射弁５
２からの燃料供給のため、サイドハウジング９には、燃
料通路５３が形成されている。この燃料通路５３の下流
側端は、圧縮行程途中にありしかも連通ポ−ト１２が閉
じられる若干前の時点で開かれるようなタイミング位置
において気筒内に開口されている。そして、燃料通路５
３は、ここからの燃料が第１および第２点火プラグ６、
７付近に向けて流れるように位置設定されている。な
お、第２燃料噴射弁５２は、上記燃料通路５３に対して
燃料噴射を行なうようにサイドハウジング９に取付けら
れている。

【００２０】吸気系に対して、エアポンプ６１が設けら
れている、このエアポンプ６１は、図示を略す電磁クラ
ッチを介してエンジンＥにより駆動されるもので、吸気
通路２１より導出されたエア通路６２に接続されてい
る。エア通路６２は、２本に分岐されて、一方の分岐エ
ア通路６２Ａが、第１気筒ＲＥ１の第２燃料噴射弁５２
に供給され、他方の分岐エア通路６２Ｂが第２気筒ＲＥ
２の第２燃料噴射弁５２い供給される。この第２燃料噴
射弁５２に供給されるエアは、当該第２燃料噴射弁５２
から噴射される燃料の気化、霧化促進用とされると共
に、燃料通路５３の清浄化用として機能されるものであ
る。なお、エアポンプ６１は、第２燃料噴射弁５２から
燃料噴射を行なう領域でのみ運転される。

【００２１】吸気通路２１からは、さらにエア通路６３
が導出されている。このエア通路６３は２本に分岐され
て、一方の分岐エア通路６３Ａは第１気筒ＲＥ１におけ
る第１燃料噴射弁５１に連なり、他方の分岐エア通路６
３Ｂは、第２気筒ＲＥ２における第１燃料噴射弁５１に
連なっている。勿論、このエア通路６３からのエアは、
第１燃料噴射弁５１から噴射される燃料の気化、霧化促
進用となる。

【００２２】吸気通路２１には、分岐吸気通路２１Ａ、
２１Ｂ直上流位置において、エンジン負荷としての吸気
圧力を検出するセンサ７１が接続されると共に、当該セ
ンサ７１の直上流位置においてスロットル弁７２が配設
されている。また、排気通路３２には、タ−ビン２２
ｂ、２３ｂの上流位置において、空燃比センサ７３と排
気温度を検出する排気温度センサ７４とが接続されてい
る。

【００２３】次に、図２に基づいて、燃料の基本的な供
給態様と、ポンピングロス低減用の制御弁１４の基本的
な作動態様とについて説明する。この図２は、エンジン
負荷とエンジン回転数とをパラメ−タとして設定された
マップで、図中Ｒ１〜Ｒ３がエンジン回転の境界線を示
し、Ｂ１〜Ｂ８がエンジン負荷の境界線を示し、ＮＬが
ノ−ロ−ド線を示す。先ず、燃料の空燃比関係について
は、図２中に示すような増量補正が行なわれる。また、
空燃比センサ７３の出力を利用した空燃比のフィ−ドバ
ック補正（Ｆ／Ｂ補正）が、所定の領域において行なわ
れる。

【００２４】また、燃料カットについは、比較的高負荷
のときは一方の気筒のみ燃料カットされ、低負荷となる
と全気筒燃料カットされる。燃料復帰の際も、同じよう
に行なわれ、図２中で片側燃料カットとして示される領
域では一部の気筒に対してのみ燃料復帰され、この片側
燃料カットと全燃料カットとして示される領域以外の領
域となったときに全気筒へ燃料復帰される。

【００２５】次に、制御弁１４は、基本的には、回転数
線Ｒ１とＲ３との間の回転域において図２中破線のハッ
チングを付した領域で開かれるが（吸気遅閉じによるポ
ンピングロス低減）、この回転線Ｒ１とＲ３との間の回
転域の範囲でかつエンジン負荷線Ｂ８よりも下の領域で
は、全燃料カット領域を除いて制御弁１４を開くように
してある。回転線Ｒ１とＲ３との間の回転域において、
片側燃料カット領域で制御弁１４が開くのは、制御弁１
４の開閉頻度の減少と、減速と減速終了との間での切換
時におけるトルクショック防止のためである。回転線Ｒ
１とＲ３との間の回転域において、全燃料カット領域で
制御弁１４を閉じるのは、有効圧縮比を高めて十分なエ
ンジンブレ−キを得るためである。アイドル領域では、
制御弁１４を閉じるようにしてあるが、開くようにして
もよい。上述した制御弁１４の開領域以外では、制御弁
１４が閉じられる。

【００２６】燃料噴射を、どの燃料噴射弁５１、５２を
用いて行なうかについては、図３に示してある。この図
３は、図２に対応するもので、図３中ハッチングを付し
た領域では２燃料噴射弁５２のみからの燃料噴射が行な
われる。図３のハッチングから理解されるように、回転
数線Ｒ１とＲ３との間の回転域でかつエンジン負荷線Ｂ
８よりも下の低負荷領域では、全燃料カット領域を除い
て、第２燃料噴射弁５２からのみの燃料噴射とされる。

【００２７】また、エンジン回転数とは無関係に片側燃
料カット領域では全て、第２燃料噴射弁５２からのみの
燃料噴射とされる。これは、片側気筒にのみ供給燃料を
集中させると共に、第２燃料噴射弁５２からの噴射燃料
により燃料を層状化して、燃焼安定性を十分向上させる
ためである。勿論、第２燃料噴射弁５２の燃料噴射タイ
ミングは、連通ポ−ト１２が閉じられた後に設定され
る。

【００２８】さらに、アイドル時には、第１燃料噴射弁
５１のみからの燃料噴射とされるが、第２燃料噴射弁５
２のみからの燃料噴射としてもよい。上述した以外の運
転領域では、全燃料カット領域を除いて全て、第１と第
２の両方の燃料噴射弁５１、５２から燃料噴射を行なう
ようにしてある（十分な燃料噴射量の確保）。

【００２９】図４は、制御系統を示すものであり、図中
Ｕはマイクロコンピュ−タを利用して構成された制御ユ
ニットである。この図４では、前述の各構成要素への入
出力関係を示してあるが、この図４中で符号７５はスロ
ットル開度を検出するセンサ、７６はエンジン温度を検
出するセンサ、７９はエンジン回転数を検出するセンサ
である。

【００３０】図４に示す制御ユニットＵの制御内容のう
ち、制御弁１４の開閉制御と、燃料噴射弁５１、５２の
作動制御とに着目して示したのが図５である。以下図５
に示すフロ−チャ−トについて説明するが、以下の説明
でＳはステップを示す。先ず、Ｓ１において、各センサ
類からの信号が入力された後、Ｓ２において、図２に示
すマップに照らして、現在の運転状態が制御弁１４を開
くべき運転領域であるか否かが判別される。このＳ２の
判別でＹＥＳのときは、Ｓ３において、制御弁１４が開
かれ、この後Ｓ４において、図３に示すマップに照らし
て、噴射実行されるべき燃料噴射弁が決定される。

【００３１】Ｓ２の判別がＮＯのときは、Ｓ５におい
て、排気温度が所定温度以上であるか否かが判別され
る、このＳ５の判別でＮＯのときは、Ｓ６において制御
弁１４を閉じた後、Ｓ４に移行する。このように、Ｓ４
を経るル−トのときは、図２、図３に示す基本の制御条
件通りとなる。

【００３２】Ｓ５の判別でＹＥＳのときは、Ｓ７におい
て制御弁１４が開かれる。この後Ｓ８において、現在第
２燃料噴射弁５２のみから燃料噴射されている状態であ
るか否かが判別される。このＳ８の判別でＮＯのとき
は、噴射すべき燃料噴射弁が第２燃料噴射弁５２のみと
して設定され、Ｓ８の判別でＹＥＳのときは、そのまま
リタ−ンされる。上述のように、排気温度が高いとき
は、ＹＳ７において制御弁１４が強制的に開かれて吸気
遅閉じとされるため、有効圧縮比が低下されて断熱温度
が低下され、この結果排気温度が低下される。そして、
Ｓ８、Ｓ９の処理により、燃料の層状化によって燃焼安
定性が確保される。

【００３３】上実施例について説明したが、本発明は往
復動型エンジンにも同様に適用し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例を示す全体系統図であ
る。

【図２】図２はポンピングロス低減用の制御弁１４の開
閉領域を示すマップである。

【図３】図３は第１燃料噴射弁と第２燃料噴射弁とのう
ちどの燃料噴射弁を用いて燃料噴射を行なうかの設定領
域を示すマップである。

【図４】図４は制御ユニットに対する入出力関係を示す
制御系統図である。

【図５】図５は本発明の制御例を示すフロ−チャ−トで
ある。

【図６】図６は本発明の全体構成をブロック図的に示す
ものである。

【符号の説明】

Ｕ 制御ユニット Ｅ エンジン ＲＥ１ 第１気筒 ＲＥ２ 第２気筒 １１ 吸気ポ−ト １２ 連通ポ−ト １３ 連通路 １４ 制御弁 ２１ 吸気通路 ２１Ａ 分岐吸気通路 ２１Ｂ 分岐吸気通路 ５１ 第１燃料噴射弁 ５２ 第２燃料噴射弁 ５３ 燃料通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩見 和広 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−36928（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02B 53/06 F02B 29/08

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定のクランク角で吸気を終了させる第１
   吸気状態と、該第１吸気状態のときよりも遅れたクラン
   ク角で吸気を終了させる第２吸気状態とを切換える吸気
   状態切換手段と、あらかじめ設定された所定の条件に基
   づいて、前記吸気状態切換手段の切換制御を行なう第１
   切換制御手段と、エンジンの排気温度を検出する排気温
   度検出手段と、前記排気温度検出手段によって排気温度
   が所定温度以上の高温状態であることが検出されたと
   き、前記第１切換制御手段に優先して前記吸気状態切換
   手段を制御して、強制的に前記第２吸気状態とする第２
   切換制御手段と、を備えていることを特徴とするエンジ
   ンの制御装置。
2. 【請求項２】請求項１において、吸気通路に燃料を供給
   する第１燃料供給手段と、気筒内に直接燃料を供給する
   第２燃料供給手段と、あらかじめ設定された所定の条件
   に基づいて、前記第２燃料供給手段のみから燃料供給を
   行なう燃料供給態様と、少なくとも前記第１燃料供給手
   段からの燃料供給を行なう燃料供給態様とを切換える第
   １燃料供給態様切換手段と、前記吸気状態切換手段が前
   記第２吸気状態に切換えられたとき、前記第１燃料供給
   態様切換手段に優先して、前記第２燃料供給手段からの
   み燃料を供給させる第２燃料供給態様切換手段と、をさ
   らに備えているエンジンの制御装置。
3. 【請求項３】請求項２において、エンジンがロ−タリピ
   ストンエンジンとされ、各気筒の作動室には、吸気通路
   が連なる吸気ポ−トよりも遅れて閉じられる連通ポ−ト
   が開口され、一の気筒の連通ポ−トと他の気筒の連通ポ
   −ト同士が連通路によって連通され、前記連通路を開閉
   する制御弁が、前記吸気状態切換手段とされているエン
   ジンの制御装置。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれか１項に
   おいて、前記吸気状態切換手段による切換制御用に設定
   された前記所定の条件が、エンジン回転数とエンジン負
   荷とをパラメ−タとして設定されているエンジンの制御
   装置。