JPH01318724A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、燃焼室に吸気を導入する主吸気ポートと、上
記燃焼室に開口し、上記主吸気ポートよりも遅れて閉じ
る遅閉し吸気ポートを備えたエンジンの制？ｉｌ装置に
関する。

（従来技術） エンジンの燃費改善の阻害となっている機械損失の１つ
として、吸・排気行程におけるボンピング・ロスがある
。このボンピング・ロスは低負荷時に大きくなるため、
特に中、低負荷での使用頻度の高い自動車エンジンにお
いてはこのボンピング・ロスによって燃費向上が妨げら
れている。

そこでエンジンの高負荷時における要求特性を損なわず
に、低負荷時におけるボンピング・ロスを減少させるた
めの手段として、低負荷時には吸入行程におけるスロッ
トル弁の開度を通常よりも大きくして吸気負圧による絞
り損失を減少させ、かつ吸気行程で開かれた吸気弁を続
く圧縮行程の初期まで開いたままに保持して、吸気した
混合気の一部を圧縮行程の初期において吸気通路に排出
しく吸気弁の遅閉し）、これにより燃焼室に対する充填
量をスロットル弁開度の小さい場合と等しくするととも
に、圧縮容積を減少させて圧縮行程における損失を減少
させる技術が知られている。

この技術はレシプロエンジンに限らず、偏心軸に軸支さ
れた三角形状側面を有するロータがトロコイド状の内周
面を有するケーシング内を遊星回転運動するように構成
されたロータリピストンエンジンにも適用できるもので
あるが、上記のように構成した場合、構造が複雑になり
かつ余分なスペースを要するのみでなく、気筒内に一旦
供給され、この中で熱膨張した空気の一部が圧縮行程の
初期に気筒内から吸入通路に逆流し、吸気騒音の増大、
および大気側への逆流の危険があるので、これらの問題
を防止するために特別な手段を講する必要があり、実現
性の薄いものであった。

そこで本出願人は、特開昭５８−１７２４２９号公報に
記載されているように、簡単な構造でかつ余分なスペー
スを要さず、さらに還流吸気の大気への逆流を防止する
手段を特別に設ける必要のない還流通路を備えた２気筒
ロータリピストンエンジンの吸気装置を提案した。すな
わちこの吸気装置は、互いに隣接する２つの気筒間に配
置された中間ハウジング（インクミゾイエイト・ハウジ
ング）に、２つの気筒のうちの一方の気筒の圧縮行程中
の作動室と他方の気筒の吸気行程中の作動室とを連通ず
る遅閉じ吸気ポートを主吸気ポートのリーディング側に
開口させるとともに、エンジン負荷の大きさに応じて上
記遅閉じ吸気ポートを開閉する制御■弁を設けた構成を
存するものである。

そして低負荷時においては、制御弁を負荷に応した開度
をもって開くことにより、一方の気筒の吸気行程で主吸
気ポートから吸入された混合気の一部を続く圧縮行程の
初期において圧縮行程中の作動室から他方の気筒の吸気
行程中の作動室内へ排出して、低負荷時におけるボンピ
ング・ロスの低減を図ったものである。

第９図Ａ−Ｅは上述した特開昭５８− １７２４２９号公報に開示された２気筒ロータリピスト
ンエンジンポンピング・ロス低減機構の動作説明図で、
互いに隣接する第１および第２気筒のトロコイド状の内
周面を有するロータハウジング１１内において実線およ
び破線でそれぞれ示すロータＲ，Ｒ’が互いに１８０°
の回転位相差をもって図の時計方向に回転している。そ
して２つの気筒間を仕切る中間ハウジング１２の両側面
には主吸気ポートＩ３と中間ハウジング１２の両側面間
を連通ずる遅閉し吸気ポート１４とが開口している。

いま、第９図Ａにおいて、遅閉し吸気ポート１４が開口
している部位における雨気筒の作動室に着目すると、第
１気筒のロータＲによって形成される作動室は吸気行程
の終期にあり、第２気筒のロータＲ′によって形成され
る作動室は吸気行程の初期にある０両気筒のロータＲ，
Ｒ’は第９図Ｂ〜Ｄに示す順序で回転するが、この間第
１気筒では圧縮行程中であり、また第２気筒では吸入行
程中であるから、第１気筒の作動室内の混合気が遅閉し
吸気ポート１４を通って第２気筒の作動室内に排出され
る。そして第９図已に示す状態に至って始めて遅閉じ吸
気ボー）１４が閉塞され、第１気筒の作動室１５内にお
いてロータＲによる実際の混合気の圧縮が開始される。

このことは、低負荷時においてエンジンがこれよりも小
排気量のエンジンとして動作することを意味し、これに
よりポンピング・ロスを効果的に低減させているのであ
る。なお、第９図Ａ−Ｄは第１気筒の圧縮行程中の作動
室が遅閉し吸気ポート１４を通じて第２気筒の吸気行程
中の作動室に連通している状態を示しているが、同様に
第２気筒の圧縮行程中の作動室が遅閉じ吸気ボー）１４
を通じて第１気筒の吸気行程中の作動室に連通ずるよう
に構成されていることはいうまでもない。

ところで、上述のようなポンピング・ロス低減機構は、
一方の気筒の吸気行程で主吸気ポートから作動室内に吸
入された混合気の一部を、続く圧縮行程の初期において
他方の気筒の吸入行程中の作動室内へ遅閉じ吸気ポート
を通じて排出するものであるから、ボンピング・ロス低
減機構を動作させると、圧縮圧力の低下および温度低下
により、燃焼が不安定になる問題があるため、エンジン
のアイドル回転領域および極軽負荷領域では、遅閉じ吸
気ポートを開閉するｉｌＪ御弁を閉じて上記ボンピング
・ロス低減機構を停止させたいた。また定常運転時にお
いても、上記制御弁の開度を少なくしていたから、所期
の燃費向上効果は得られに（かった、さらに、エンジン
の加速時に上記ボンピング・ロス低減機構が作動してい
ると、息つき現象が生じる問題もあった。

一方、エンジンの始動時および低回転域では圧縮比を高
めることにより、始動を容易にしかつ燃費を向上させる
ようにした圧縮比可変機構が知られている−この機構は
、エンジンの燃焼室を設定値よりも高圧縮比になるよう
に（例えば設定値を９．４とすると１０．５〜１１．５
程度）構成するとともに、燃焼室に開口するポートと、
このポートに連通ずる所定容積の室とをシリンダ壁内に
形成し、さらに上記ポートを開閉する制御弁を設けたも
のである。そしてエンジンの始動時および低回転域では
上記ポートを閉じて上記室を燃焼室から切離して高圧縮
比状態にし、これにより始動を容易にし、かつ低回転域
での燃費向上を図っている。また高回転域では上記ポー
トを開いて燃焼室容積に上記室の容積が付加された状態
として、圧縮比が設定値になるようにしている。

しかしながら、このような圧縮比可変機構を適用した場
合、低回転高負荷域でノッキングが発生する問題があっ
た。

（発明の目的） そこで本発明は、前述のボンピング・ロス低減機構と上
記圧縮比可変機構を組合せ、かつ双方の機構がそれぞれ
備えている制御弁を互いに関連させて制御することによ
り、双方の機構がそれぞれ有する欠点を相補い、燃焼性
の改善を図ったエンジンの制御装置を提供することを目
的とする。

（発明の構成） 本発明は、燃焼室に吸気を導入する主吸気ポートと、上
記燃焼室に開口し、上記主吸気ポートよりも遅れて閉じ
る遅閉し吸気ポートとを備えたエンジンにおいて、上記
燃焼室の圧縮比を変更しうる圧縮比変更手段と、上記遅
閉し吸気ポートを開閉する制御弁と、この制御弁と上記
圧縮比変更手段と、上記制御弁の開度増大に応じて圧縮
比を高め、かつ上記制御弁の開度減少に応じて圧縮比を
低めるように制御する制ｉＨ手段とを備えていることを
特徴とする。

（発明の効果） 本発明によれば、ボンピング・ロス低減機構と圧縮比変
更手段との併用により、ボンピング・ロス低減機構の作
動時における圧縮圧力および温度の低下を防止して燃焼
性を改善することができ、さらに低回転高負荷領域にお
けるノンキングの発生を防止することもできる。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。

第１図は、本発明による制御装置を備えた２気筒ロータ
リピストンエンジンの概略的構成図である。図中、エン
ジンケーシングｌＯは、トロコイド状の内周面１１ａを
有する一対のロータハウジング１１と、これら一対のロ
ータハウジング１１間に配置された中間ハウジング１２
と、両ロータハウジング１１の外側に配置されたサイド
ハウジング（図示は省略）とにより構成されている。三
角形状のロータＲ，Ｒ’は、偏心軸５のまわりを遊星回
転運動するようにケーシング１０内に設けられている。

１３は燃焼室内に喚気を導入する主吸気ポートで、中間
ハウジング１２およびサイドハウジングの内壁面に開口
して、吸気行程においてロータＲ１Ｒ′により所定のタ
イミングをもって開閉される。

Ｉ４は、ロータＲ，Ｒ’の回転方向に関し主吸気ポー１
−１３のリーディング側において燃焼室内に開口する遅
閉じ吸気ポートで、吸気行程の終了後の圧縮行程の初期
において、ロータＲ，Ｒ’によって閉じられるようにな
っているが、この遅閉し吸気ポート１４は、第９図で説
明した構成と同様に、中間ハウジング１２を貫通して両
気筒間を連通しており、第２図に示すように、回動によ
ってこの遅閉じ吸気ポート１４を開閉するロークリパル
プよりなる制御弁１７が設けられている。

主吸気ポート１３には吸気通路１８が連通しており、エ
アクリーナ１９から吸入される大気は、エアフローメー
タ２０、スロットルバルブ２１、サージタンク２２を経
て吸気通路１８に供給される。またロータハウジング１
１には、吸気通路１８内に燃料を噴射する第１燃料噴射
弁２３が設けられている。

２４は上記制御弁１７を作動させるアクチュエータで、
サージタンク２２内の負圧が三方弁２５を通じて供給さ
れることによって作動するようになっている。また、ロ
ータハウジング１１には、２個の点火プラグ２６．２７
が設けられ、さらに排気ポート２８が形成されている。

圧縮比可変機構は、トレーリング側の点火プラグ２７の
近傍において燃焼室内に開口するように中間ハウジング
１２に形成されたポート３０と、このポート３０の奥に
設けられてポート３０に連通ずる所定容積の密閉された
室４２と、ポート３０を開閉する制御弁４０とよりなる
。

ポート３０は、第３図に示すように、中間ハウジング１
２の壁内に形成された円筒状の孔３１に連通しており、
孔３１には、周壁の所定位置に貫通孔４１を備えかつ軸
線のまわりに回動可能な中空パイプよりなる制御弁４０
が嵌挿されている。

そして制御弁４０の開位置では、この制御弁４０の内部
に形成された所定容積の室４２とポート３０とが貫通孔
４１を通じて連通し、また制御弁４０の閉位置では、上
記室４２とポート３０との連通が遮断されるように構成
されている。すなわち、制御弁４０の閉位置では、室４
２と燃焼室との連通が断たれて室４２の容積が除外され
ることによって高圧縮比が保たれ、制御弁４０の開位置
では、室４２が燃焼室に連通して室４２の容積が燃焼室
の容積に加わることにより圧縮比が低下することになる
。

このような構成を有する圧縮比可変機構の制御弁４０は
、前述のボンピング・ロス低減機構の制御弁１７と同様
にアクチュエータ４３によって駆動され、アクチュエー
タ４３は、サージタンク２２内の負圧が三方弁４４を通
して供給されることによって作動するようになっている
。

３２はコントロールユニットで、このコントロールユニ
ット３２には、エアフローメータ２０、スロットルバル
ブ２１の開度を検出するスロットル開度センサ３３、吸
気管内負圧を検出するブーストセンサ３４、エンジン回
転数を検出するエンジン回転数センサ３５、水温センサ
３６等の出力が供給され、コントロールユニット３２は
これら出力にもとづいて燃料噴射弁２３および三方弁２
５．４３を制御ａ１シ、かつ点火コイル３７．３日を介
して点火プラグ２６．２７の点火時期を制御している。

以上がボンピング・ロス低減機構と圧縮比可変機構とを
備えた２気筒ロータリピストンエンジンの構成であるが
、次にその制御弁１７．４０の開閉制御について説明す
る。

第４図は２気筒ロークリピストンエンジンにおけるスロ
ットル開度、吸気負圧およびエンジン回転数との関係に
おいて決定される運転領域と、各運転領域に対する燃料
噴射量とを示すマツプであり、制御弁１７．４０は、各
運転領域に応じて下記の表のように開閉制御され、これ
により安定した燃焼が得られるとともに低回転高負荷領
域で制御弁１７を半開することにより、この領域でのノ
ッキング発生を防止することができる。

次に始動時および暖機運転時の制御について説明する。

始動時および暖機運転時にボンピング・ロス低減機構を
作動させると、圧縮比の低下により燃焼が悪化し、始動
不良および回転不良を招（が、始動時には双方の制御弁
１７．４０をともに閉じることによって高圧縮比状態と
なり、良好な始動性が得られる。そして暖機中には制御
弁１７を開、制御弁４０を閉にすることによって、良好
な燃焼を保ちながらボンピング・ロスを低減することが
できる、この場合、制御弁１７はエンジン始動後徐々に
開くことによってエンジンの回転変動を防止する。

第５図は始動時および暖機運転時にコントロールユニッ
ト３２が実行する＠ＪＢのフローチャート、第６図はエ
ンジン回転数と制御弁１７の開度Ａとの関係を示すグラ
フである。まずステップＳ１においてスタータ信号、エ
ンジン回転数およびエンジン水温を読込む６次のステッ
プＳ２でクランキングが行なわれているか否かを判定し
、この判定がｒＹＥｓＪであれば、ステップＳ３で始動
フラグＳを立て、次のステップＳ４でボンピング・ロス
＠減機楕の制御弁１７および圧縮比可変機構の制御弁４
０をともに閉じる。そして次のステップＳ５で、エンジ
ン回転数が第６図に示すように所定回転数Ｒ１以上にな
ったか否かを判定し、エンジン回転数がＲ１以上になり
、かつステップＳ６で暖機運転中であると判定された場
合にステ、ブＳ７へ進んで制御弁１７を一定量にだけ開
き、次のステップＳ８で制御弁１７の開度Ａが全開ａに
なったと判定されるまで制御弁１７の開度を一定ｌｋだ
けインクリメントする。このインクリメントにより制御
弁１７は第６図に示すように徐々に開く。ステップＳ８
の判定がｒＹＥＳコとなれば次のステップＳ９へ進んで
始動フラグＳを倒す。

なお、ステップＳ６の判定が「ＮＯ」のときは直接ステ
ップＳ９に進み、始動フラグＳを倒す。

一方、ステップＳ２における判定が「ＮＯ」のときは３
１０へ進み、始動フラグＳが立っているか否かを判定し
、この判定がｒＹＥｓＪのときはステップＳ５に進むが
、ｒＮＯＪのときはステップ３１１で暖機中か否かを判
定し、この判定がｒＹＥｓＪのとき、制御ＩＩ弁１７を
全開にするが、制御弁４０は閉状態に保つ。

次に加速時の制御について説明する。加速時にボンピン
グ・ロス低減機構が動作しているとエンジンの吹き上が
りが悪く、また、ノンキングが発生し易いが、加速時に
は開いている制？ｎ弁１７を徐々に閉じるとともに制御
弁４０を徐々に開くことによりこの問題を解決すること
ができる。

第７図は加速時における制御のフローチャートを示し、
まずステップＳ２１でエンジン回転数、吸気負圧、スロ
ットル開度等を読みこむ、そして次のステップＳ２２で
加速か否かを判定し、加速の場合は、瞬間的加速か急加
速かあるいは緩加速かを判定する。瞬間的加速の場合は
ステップＳ２３からステップ３２４へ進んで、第８図（
Ａ＞に示す制御弁開度特性ａをもって制御弁１７を徐々
に閉じ、制御弁４０を徐々に開く、また急加速の場合は
ステップＳ２３からステップＳ２５を経てステップ＄２
６へ進み、第８図（Ｂ）に示す制御弁開度特性すをもっ
て制御弁１７を徐々に閉じる。

そして制御弁４０を急速に開き制御弁１７が閉じる前に
制御弁４０を開いておく０次にステップＳ２３およびＳ
２５の判定がともにｒＮＯＪであれば緩加速であると判
定してステップＳ２７へ進み、領域判定を行なってエン
ジン回転数に応じて制御弁１７の閉じる割合を決定し、
制御弁４０を制御弁１７と同様の変化割合で開く割合を
決定し、次のステップ３２８で第８図（Ｃ）に示す制御
弁開度特性Ｃをもって制御弁１７．４０を作動させる。

以上のような態様で制御弁１７．４０を制御することに
よって、ボンピング・ロス低減機構および圧縮比可変機
構が抱えている問題点を解決し、加速時におけるエンジ
ンの円滑な立上がりとノッキング発生防止が達成される
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による制御装置を備えた２気筒ロークリ
ピストンエンジンの概略的構成図、第２図は第１図のｕ
−ｎ線に沿った断面図、第３図は第１図のｍ−ｉ線に沿
った拡大断面図、第４図はエンジンの運転領域を示すマ
ツプ、第５図はエンジン始動時および暖機時における制
御のフローチャート、第６図はエンジン回転数とボンピ
ング・ロス低減機構のＭ種弁開度との関係を示すグラフ
、第７図はエンジン加速時における制御のフローチャー
ト、第８図（Ａ）〜（Ｃ）は制御弁開度特性図、第９図
（Ａ）〜（Ｅ）はボンピング・ロス低減機構の説明図で
ある。 ｌＯ−・・エンジンケーシング １１−一ロータハウジング １２−・・中間ハウジング　　１３−主吸気ポート１４
−遅閉し吸気ポート １７−ボンピング・ロス低減機構の制御弁２３−燃料噴
射弁 ２４．４３−アクチュエータ ２５．４４−三方弁　　　３０−ポート３２−コントロ
ールユニット ４〇−圧縮比可変ａ＋＊の制御弁 ４２−室

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 燃焼室に吸気を導入する主吸気ポートと、上記燃焼室に
   開口し、上記主吸気ポートよりも遅れて閉じる遅閉じ吸
   気ポートとを備えたエンジンにおいて、 上記燃焼室の圧縮比を変更しうる圧縮比変更手段と、 上記遅閉じ吸気ポートを開閉する制御弁と、この制御弁
   と上記圧縮比変更手段とを、上記制御弁の開度増大に応
   じて圧縮比を高め、かつ上記制御弁の開度減少に応じて
   圧縮比を低めるように制御する制御手段と を備えていることを特徴とするエンジンの制御装置。