JP2858708B2 - 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】エンジンのポンピングロスを低減するた
め、吸気遅閉じを行なうことが提案されている。特開平
１−３１８７２５号公報には、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。そして、例えば低回転、低負荷時には上
記制御弁を開いてポンピングロス低減を行なう一方、高
回転、高負荷時には制御弁を閉じて出力を確保すること
が行なわれる。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】ポンピングロス低減
を行なう場合すなわち吸気遅閉じを実行する場合と、実
行しない場合とでは、スロットル弁の開度が同じであっ
ても吸入空気量が相違し、このため、吸気遅閉じの実行
と不実行との切換時にトルクショックが生じることにな
る。

【０００４】したがって、本発明の目的は、吸気遅閉じ
の実行、不実行の切換時におけるトルクショックを低減
し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。

【０００５】

【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、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ようにしたエンジンにおい
て、前記吸気状態切換時に、エンジンの発生トルクを調
整して、該吸気状態切換に起因して生じるトルク変動を
抑制する抑制手段を備えている、ような構成としてあ
る。

【０００６】

【発明の効果】上述のように、吸気遅閉じを行なう吸気
状態と、吸気遅閉じを行なわない吸気状態とを切換える
ときに、この切換に起因して生じようとするトルク変動
を抑制するようにエンジンの発生トルクが調整されるた
め、この切換時におけるトルクショックが低減されるこ
とになる。

【０００７】

【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。

【０００８】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。

【０００９】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

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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）。

【００１８】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３６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。

【００２６】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１４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Ｒ１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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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）。

【００３０】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。

【００３１】図４に示す制御ユニットＵは、制御弁１４
の開閉に起因して生じようとするトルクショック防止の
ための制御をも行なう。図５、図６に示す例では、制御
弁１４の開閉切換時に、排圧調整手段としての開閉弁３
８を制御するようにしてあるる。図５において、制御弁
１４が開いて開閉弁３８が閉じたときのトルク（α線で
トルク小）と、制御弁１４および開閉弁３８が共に閉じ
たときのトルク（β線でトルク大）と、制御弁１４およ
び開閉弁３８を共に開いたときのトルク（γ線でトルク
中）を示してある。

【００３２】この図５から理解されるように、制御弁１
４の開閉時にトルク変動を生じないようにするには、制
御弁１４の開閉切換時におけるスロットル開度を、α線
とβ線との差が小さいＴＶ１として示すように比較的小
さく設定すればよいことが理解される。しかしながら、
ポンピングロス低減領域拡大のために上記切換時のスロ
ットル開度を大きくした場合は、α線とβ線との差が大
きくなって、どうしてもトルクショックが大きくなって
しまう。

【００３３】一方、γ線で示すように、制御弁１４およ
び開閉弁３８を共に開いたときは、β線に対して大きな
差を生じない範囲が、ＴＶ１よりも大きなスロットル開
度ＴＶ２まで拡大されることになる。上述のことかから
既に理解されるように、制御弁１４を開いているときは
開閉弁３８を開いて排圧を低下させておき、制御弁１４
が閉じているときは開閉弁３８を閉じて排圧を大きくし
ておけばよいことが理解される。なお、排圧調整は、開
閉弁３８の代りに、ウエストゲ−ト弁３３、開閉弁３５
を利用してもよく、これ等各弁３３、３５、３８のうち
の任意の複数の弁を利用して排圧調整してもよい。

【００３４】以下図６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、Ｓ
１において、各センサ類からの信号が入力された後、Ｓ
２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ＮＯのときは、Ｓ３におい
て制御弁１４が閉じているか否かが判別される。このＳ
３の判別でＮＯのときは、制御弁１４を開から閉へと切
換えるときである。このときは、Ｓ４において制御弁１
４を閉じると共に、Ｓ５において開閉弁３８を閉じる。

【００３５】Ｓ２の判別でＹＥＳのときは、Ｓ７におい
て、制御弁１４が開いているか否かが判別される。この
Ｓ７の判別でＮＯのときは、制御弁１４を閉から開へと
切換えるときである。このときは、Ｓ８において、制御
弁１４を開くと共に、Ｓ９において開閉弁３８を開く。

【００３６】図７、図８は、本発明の他の実施例を示す
ものである。本実施例では、過給圧調整により制御弁１
４の開閉に起因するトルクショックを防止するものであ
る。この過給圧調整のためには、ウエストゲ−ト弁３３
あるいはリリ−フ弁を利用して行なえばよい。

【００３７】図７には、制御弁１４を開いて過給圧を小
さくしたときと、制御弁１４を開いて過給圧を大きくし
たときと、制御弁１４を閉じて過給圧を小さくしたとき
との、吸気圧とトルクを示している。この図７から理解
されるように、制御弁１４を開から閉に切換えるときは
過給圧を下げ、制御弁１４を閉から開に切換えるときは
過給圧を上げることにより、トルクショックが低減され
る。この場合、過給圧の大小の切換えは一時的なものと
してもよい。図８には、制御弁１４の開閉切換前後にお
ける過給圧をどのように変化させるかの例を、４通り示
してある。

【００３８】以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。ま
た、制御弁１４の開閉切換時におけるトルクショック防
止のためのエンジントルク調整は、例えばスロットル開
度調整（スロットル弁７２の電気的制御）や、トラクシ
ョン制御におけるサブスロットル弁の開度調整等、適宜
の手法でなし得るものである。

【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は排圧調整によるトルクショック防止を説
明するための図。

【図６】図６は本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。

【図７】図７は過給圧調整によるトルクショック防止を
説明するための図。

【図８】図８は過給圧調整によりトルクショックを防止
する際の過給圧変化の種々の例を示す図。

【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（吸気遅閉じ切換用） ２１ 吸気通路 ２１Ａ 分岐吸気通路 ２１Ｂ 分岐吸気通路 ３８ 開閉弁（排圧調整用） ２５ リリ−フ弁（過給圧調整用）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤塚 靖 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 平１−36927（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02B 53/06 F02B 29/08

Claims (3)

(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よう
   にしたエンジンにおいて、前記吸気状態切換時に、エン
   ジンの発生トルクを調整して、該吸気状態切換に起因し
   て生じるトルク変動を抑制する抑制手段を備えている、
   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、エンジンの排圧を調整
   する排圧調整手段を備え、前記抑制手段が、前記吸気状
   態切換時に前記排圧調整手段を制御して排圧の大きさを
   変更するエンジンの制御装置。
3. 【請求項３】請求項１において、吸気を過給する過給機
   と、該過給機による過給圧を調整する過給圧調整手段と
   を備え、前記抑制手段が、前記吸気状態切換時に前記過
   給圧調整手段を制御して過給圧の大きさを変更するエン
   ジンの制御装置。