JP3509490B2 - 内燃機関の吸・排気弁制御装置 - Google Patents

内燃機関の吸・排気弁制御装置

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JP3509490B2 JP24100897A JP24100897A JP3509490B2 JP 3509490 B2 JP3509490 B2 JP 3509490B2 JP 24100897 A JP24100897 A JP 24100897A JP 24100897 A JP24100897 A JP 24100897A JP 3509490 B2 JP3509490 B2 JP 3509490B2
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exhaust valve
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  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、開閉を電子制御す
る電子制御式吸・排気弁を備えた内燃機関において、機
関停止時の技術に関する。
【0002】
【従来の技術】電子制御式内燃機関では、クランク角セ
ンサを設け、検出されたクランク角位置に基づいて気筒
毎に燃料噴射制御や点火制御を行っている。そして、機
関を停止する時には、イグニッションスイッチをオフす
ると、燃料噴射,点火が同時に停止して運転を停止する
ようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにイグニッションスイッチのオフと同時に燃料噴
射,点火を停止した場合、未燃ガスの後燃えや、排気の
逆流により吸気系部品が汚損したり、残留未燃ガスや残
留燃焼ガスにより再始動時の空燃比にバラツキを生じ始
動性を損なうという問題があった。
【0004】また、前記電子制御式内燃機関において、
始動後は、前記クランク角センサからの信号に基づいて
気筒別の燃料噴射制御や点火制御を行えるが、一般的な
クランク角センサは、各気筒の基準クランク角位置毎に
出力される基準信号と、微小クランク角毎に出力される
単位角信号とに基づいてクランク角を検出する方式であ
るため、始動時には前記気筒判別信号を検出するまでの
間は、クランク角位置を検出できないので、気筒別の制
御を行うことができない。
【0005】このため、機関停止時のクランク角位置を
記憶しておいて、始動直後から気筒別の制御を開始しよ
うとすることも提案されているが、機関の停止時には停
止直前で圧縮行程にある気筒が圧縮反力を受け、また、
吸・排気弁駆動カムからの反力を受けるなどして、停止
直前に逆向きに回転を生じるといういわゆる回転の揺り
戻しを生じ、この場合、前記通常のクランク角センサで
は該逆向きの回転方向までは検出できないので、正確な
クランク角位置を記憶することができず、実用不可能で
あった。
【0006】このため、特開昭60−6012号公報に
示されるように、クランク角の絶対位置を検出すること
が可能な装置を設けて、始動時から気筒別の制御を開始
できるようにしたものがあるが、ハードウエアが複雑で
コストアップとなってしまう。なお、ディーゼルエンジ
ンにおいて、機関の逆回転運転を防止する技術として逆
転時に吸・排気弁を開状態に固定するデコンプ機構を設
けたものがあるが、これは、逆向きの燃焼運転を防止す
るための技術であって、停止時の揺り戻しを防止できる
ものではない。
【0007】本発明は、このような従来の課題に着目し
てなされたもので、機関停止時の未燃ガスや排気の逆流
による吸気系部品の汚損を防止し、未燃ガスや残留燃焼
ガスによる始動時の空燃比のバラツキを抑制することを
目的とする。また、回転の揺り戻しを防止することによ
り、始動直後から気筒別の制御を開始できるようにする
ことを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1に係
る発明は、開閉を電子制御される電子制御式吸・排気弁
を備えた内燃機関の吸・排気弁制御装置において、機関
の運転停止要求時に、各気筒において最初の排気行程ま
では通常運転を継続し、それ以降は運転を停止すると共
に少なくとも機関の回転が停止するまでは吸・排気弁を
開いた状態に固定することを特徴とする。
【0009】請求項1に係る発明によると、各気筒にお
いて排気行程終了後に吸・排気弁を開状態に固定するた
め、未燃ガスの後燃えや排気の逆流が無くなり、吸気系
部品の汚損が防止される。また、燃焼室内に未燃ガスや
燃焼ガスの残留が無くなり、再始動時の空燃比のバラツ
キが無くなって始動性が向上し、燃費や排気エミッショ
ン性を改善できる。
【0010】さらに、吸・排気弁を開状態に固定したた
め回転停止直前の圧縮反力を受けることがなく、かつ、
吸・排気弁の開閉をカムによらず電子制御で行う構成で
あるため、カム乗り上げによる反力を受けないので、回
転の揺り戻しを防止できる。また、請求項2に係る発明
は、開閉を電子制御される電子制御式吸・排気弁を備え
た内燃機関の吸・排気弁制御装置において、機関の運転
停止要求時に、各気筒において最初の排気行程までは運
転を継続し、それ以降は運転を停止すると共に、機関の
回転が停止に近い低速状態となったときに吸・排気弁を
開き、少なくとも機関の回転が停止するまでは吸・排気
弁を開いた状態に固定することを特徴とする。
【0011】請求項2に係る発明によると、請求項1に
係る発明と同様の作用・効果が得られると共に、回転が
停止する直前までは吸・排気弁を通常通り作動させるこ
とにより圧縮反力を受けて回転停止に要する時間を短縮
することができる。これにより、摺動部(例えばピスト
ン〜シリンダ間) の潤滑油切れによる部品の損傷を防止
できる。
【0012】また、請求項3に係る発明は、機関停止時
のクランク角位置を記憶する手段を含み、始動時に該記
憶されたクランク角位置に基づいて始動当初から気筒別
の制御を行うことを特徴とする。請求項3に係る発明に
よると、上記のように機関停止時に回転の揺り戻しがな
いため、逆回転が検出不可能なクランク角センサでも停
止時のクランク角位置を正確に検出することができ、該
検出値に基づいて再始動時には始動直後から気筒別の燃
料噴射制御や点火制御を開始することができ、始動時間
を短縮できるなど始動性が向上し、燃費や排気エミッシ
ョン性も改善することができる。
【0013】また、請求項4に係る発明は、機関の回転
が停止した後は、吸・排気弁を所定の位置にセットする
ことを特徴とする。請求項4によると、機関の回転が停
止した後、吸・排気弁を再始動時に備えて所定の位置に
セットして待機することができる。
【0014】また、請求項5に係る発明は、吸・排気弁
を開いた状態で固定した後、機関の再始動操作開始時ま
で該固定状態を維持することを特徴とする。請求項5に
係る発明によると、再始動操作開始時まで開状態に固定
しておけばよいため、制御が簡易で済む。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。一実施形態の全体構成を示す図1にお
いて、内燃機関1には、弁駆動装置2により開閉を電子
制御される吸気弁3及び排気弁4が装着されている。各
気筒の吸気ポート5には、燃料噴射弁6が装着され、燃
焼室7には点火栓8及び点火コイル9が装着されてい
る。また、機関本体には各気筒の基準クランク角で基準
信号を出力すると共に、微小クランク角毎に単位角信号
を出力するクランク角センサ10が装着されている。
【0016】前記クランク角センサ10等の信号はコント
ロールユニット11に出力され、コントロールユニット11
は、これらの検出信号に基づいて前記燃料噴射弁6に燃
料噴射信号を出力して燃料噴射制御を行い、前記点火コ
イル9に点火信号を出力して点火制御を行い、更に、前
記弁駆動装置2に弁駆動信号を出力して吸気弁3及び排
気弁4の開閉を制御する。
【0017】前記弁駆動装置2の構成を図2に示す。図
2において吸気弁3(又は排気弁4) は、細長い弁杆21
を有し、該弁杆21にはスリーブ23内に摺動自由に嵌挿さ
れたぴ動力ピストン22が連結され、該スリーブ23の外側
に制御弁24が摺動自由に嵌挿されている。前記動力ピス
トン22の両側には可変容積室25,26が画成されており、
制御弁24が図示左側の磁石27に吸着掛止されて図示の位
置にあるときには、制御弁24のポート28を介して図示左
側の室25に高圧液体が流入する一方、図示右側の室26内
の液体は制御弁24のポート29を介して低圧側に排出され
る。これにより弁杆21は該弁杆21に連結された制動ピス
トン30により空気室31内の空気を圧縮しつつ図示の位置
まで右方向に移動し、吸気弁2を開弁させる。
【0018】また、図示左側のコイル32の付勢により前
記磁石27の保持効果が打ち消されると、バネ33と右側の
磁石34の吸引力によって制御弁24が図示右方向に移動す
る。これにより、前記室25内の高圧液体が制御弁24のポ
ート32を介して低圧側に流出し、前記室26内は制御弁24
のポート28との連通が維持されているので低圧側に開放
されたままであり、この状態で前記空気室30内の圧縮空
気圧により制動ピストン30と一体に弁杆21が図で左方向
に移動し、吸気弁3が弁座35に着座して閉弁する。
【0019】このように、前記コイル30への通電のオン
・オフによって吸気弁3を開閉することができる。排気
弁4にも同じ装置が取り付けられ、同様に開閉が制御さ
れる。次に、本発明の第1の実施の形態に係る機関停止
時の制御を、図3のフローチャートに従って説明する。
なお、このフローチャートは、1気筒分について示した
もので、実際には、各気筒について同じフローが実行さ
れる。
【0020】ステップ1では、イグニッションスイッチ
のオン・オフを判別する。ステップ1でイグニッション
スイッチがオフと判別されると、ステップ2では当該気
筒が排気行程である否かを判別し、排気行程でない場合
にはステップ3へ進んで通常の運転(燃料噴射,点火)
を行った後ステップ2へ戻る。そして、当該気筒につい
てイグニッションスイッチのオフ後、最初の排気行程に
なったと判別されるとステップ4へ進み、排気行程終了
後の燃料噴射,点火を禁止する。
【0021】また、ステップ5へ進み、前記弁駆動装置
により吸気弁3及び排気弁4を開状態に固定する。次い
でステップ6へ進み、前記クランク角センサ10からの信
号に基づき、機関回転速度が0になったか否かを判定
し、回転速度が0になるのを待ってステップ7へ進む。
【0022】ステップ7では、機関回転速度が0になっ
てから一定時間以上継続したかを判別し、該一定時間以
上の継続を待ってステップ8へ進む。ステップ8では、
機関が完全に停止したと判別して、吸・排気弁を次回始
動時の開閉に備えて所定の位置にセットする。このよう
にすれば、各気筒において排気行程終了時に燃料噴射,
点火を停止して、排気が完全に排出されてから吸・排気
弁を固定する構成としたため、未燃ガスの後燃えや排気
の逆流による吸気系部品の汚損を防止でき、さらに、燃
焼室内に未燃ガスや燃焼ガスの残留が無く、再始動時の
空燃比のバラツキが無くなり、始動性が向上する。
【0023】また、機関の運転停止時に吸・排気弁を開
状態に固定したのでピストンからの圧縮反力が無くな
り、また、吸・排気弁の開閉を電子制御で行うため、カ
ム乗り上げ時の反力も受けることがなく、摩擦力のみで
停止するため回転の揺り戻しを確実に防止できる。した
がって、クランク角センサ10からの信号に基づいて検出
した機関停止時のクランク角位置を記憶しておけば、再
始動時に該記憶されたクランク角位置に基づいて、当初
から気筒別の燃料噴射、点火時期制御を開始することが
でき、始動性能が向上する。
【0024】また、本実施の形態では、機関の回転が完
全に停止してから吸・排気弁を所定の位置にセットする
構成としたが、簡易的には、図3で一点鎖線に示すよう
に、次回イグニッションスイッチがオンとなるまで、吸
・排気弁を開状態に固定しておく構成としてもよい。図
4は、本第1の実施の形態のピストン位置,吸・排気弁
の開閉状態の様子を示すタイムチャートである。
【0025】次に、本発明の第2の実施の形態を、図5
のフローチャートに従って説明する。ステップ11〜ステ
ップ14までは、前記第1の実施の形態のステップ1〜ス
テップ4までと同一である。このようにして、排気行程
終了後燃料噴射,点火を禁止した後、直ちに吸・排気弁
を開状態に固定するのではなく、通常の開閉動作を継続
して行い、ステップ15へ進む。
【0026】ステップ15では、機関の回転速度が停止に
近い低速の所定値N0 まで低下したか否かを判定し、該
所定値N0 以下に達するのを待ってステップ16へ進み、
吸・排気弁を開状態に固定する。以降は、第1の実施の
形態と同様に、ステップ17で機関回転が完全に停止する
のを待って、ステップ18で吸・排気弁を所定値にセット
する。
【0027】また、前記同様、図5で一点鎖線に示すよ
うに、次回イグニッションスイッチがオンとなるまで、
吸・排気弁を開状態に固定するようにしてもよい。本実
施の形態によれば、第1の実施の形態と同様、未燃ガス
の後燃え,排気の逆流による吸気系部品の汚損を防止で
き、未燃ガスや燃焼ガスの残留を防止して、再始動時の
空燃比のバラツキが無くなり、始動性が向上する。
【0028】また、ピストンからの圧縮反力、カム乗り
上げ時の反力を受けることがなく、回転の揺り戻しを確
実に防止できるため、機関停止時に記憶されたクランク
角位置に基づいて、再始動時に当初から気筒別の燃料噴
射、点火時期制御を開始することができ、始動性能が向
上する。また、第2の実施の形態では、機関の回転が停
止する直前までは吸・排気弁を通常通り作動させること
により圧縮反力を受けて回転停止に要する時間を短縮す
ることができる。これにより、摺動部(例えばピストン
〜シリンダ間) の潤滑油切れによる部品の損傷を防止で
きる。
【0029】図6は、本第2の実施の形態のピストン位
置,吸・排気弁の開閉状態の様子を示すタイムチャート
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係るシステム構成図。
【図2】同上実施の形態における弁駆動装置の構成を示
す断面図。
【図3】第1の実施の形態に係る機関停止時の吸・排気
弁の制御を示すフローチャート。
【図4】第1の実施の形態のピストン位置,吸・排気弁
の開閉状態の様子を示すタイムチャート。
【図5】第2の実施の形態に係る機関停止時の吸・排気
弁の制御を示すフローチャート。
【図6】第2の実施の形態のピストン位置,吸・排気弁
の開閉状態の様子を示すタイムチャート。
【符号の説明】
1 内燃機関 2 弁駆動装置 3 吸気弁 4 排気弁 6 燃料噴射弁 7 燃焼室 8 点火栓 10 クランク角センサ 11 コントロールユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02D 43/00 301 F02D 43/00 301A 301G 45/00 310 45/00 310G (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 13/02 F01L 9/04 F02D 17/00 F02D 41/04 F02D 43/00 F02D 45/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】開閉を電子制御される電子制御式吸・排気
    弁を備えた内燃機関の吸・排気弁制御装置において、 機関の運転停止要求時に、各気筒において最初の排気行
    程までは運転を継続し、それ以降は運転を停止すると共
    に、少なくとも機関の回転が停止するまでは吸・排気弁
    を開いた状態に固定することを特徴とする内燃機関の吸
    ・排気弁制御装置。
  2. 【請求項2】開閉を電子制御される電子制御式吸・排気
    弁を備えた内燃機関の吸・排気弁制御装置において、 機関の運転停止要求時に、各気筒において最初の排気行
    程までは運転を継続し、それ以降は運転を停止すると共
    に、機関の回転が停止に近い低速状態となったときに吸
    ・排気弁を開き、少なくとも機関の回転が停止するまで
    は吸・排気弁を開いた状態に固定することを特徴とする
    内燃機関の吸・排気弁制御装置。
  3. 【請求項3】機関停止時のクランク角位置を記憶する手
    段を含み、始動時に該記憶されたクランク角位置に基づ
    いて始動当初から気筒別の制御を行うことを特徴とする
    請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の吸・排気弁制
    御装置。
  4. 【請求項4】機関の回転が停止した後は、吸・排気弁を
    所定の位置にセットすることを特徴とする請求項1〜請
    求項3のいずれか1つに記載の内燃機関の吸・排気弁制
    御装置。
  5. 【請求項5】吸・排気弁を開いた状態で固定した後、機
    関の再始動操作開始時まで該固定状態を維持することを
    特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載の
    内燃機関の吸・排気弁制御装置。
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