JPH02294532A - 内燃機関の燃焼状態制御装置 - 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、いわゆるスワールコントロールバルブを備え
る吊薄燃焼内燃機関で好適に用いられる内燃機関の燃焼
状９Ｍ御装置に関する．従来の技術 内燃機関の燃料供給量ｉｉ１１郡方法の１つとして、定
常走行時等の軽負荷状醍時には、埋論空燃比より大きい
リーン領域で空燃比制ｉｎ（希薄燃焼制Ｉｎ　＞を行一
）て燃費を向上させ、これに対して内燃機関に高出力が
要求される高負荷状態時には、前記理論空燃比あるいは
それより小さいリッチ領域で空燃比制陣を行ってドライ
バビリテイを良くするという餌御方法がある． 前記希１燃焼を可能とするには、混合気中の燃料成分が
少ないことに起因する燃焼状態の悪化を防止する必要が
あり、そのため燃焼室の吸気弁近傍にスワールコントロ
ールバルブと称されるスワール（渦）発生装置を設け，
希薄燃焼制御時にはスワールコントロールバルブを勤作
（閉状態にする）してスワールを発生させ、これによっ
て燃焼速度を大きくし、希薄燃焼を良好にしている．こ
れに対して、希薄燃焼制陣を行わないときには、スワー
ルコントロールバルプを非動作（閏状君にする）にして
吸入空気呈を増大し、高出力を得るようにしている． このようなスワールコントロールバルブの開閉制御は、
内燃機関の回転速度や吸入空気圧、あるいは、いわゆる
キックダウンスイッチなどの高久ロッＩ・ル開度検知装
置の検出結果などに基づいて行われている．たとえば回
転速度を用いる横成では、該回転速度が予め定める基準
値の２２００ｒρｒロ以上の高負荷状態となると、前記
スワールコ〉′トロールバルブを閉状態７から開状態と
し、これに対して、もう１つの基準値の２　０　０　０
　ｒ　ｐ　ｒｎ以下の軒負荷状態となると、開状態から
閉状態とする．このように前記予め定める基準値を中心
として、いわゆるヒステリシス特性を備えている．一方
、内燃機関で発生された動力は、自動的に減速比を切換
える自動変速機を介して出力される．この自動変速機は
、検出されるスロットル弁開度や車速などから、変速線
口に基づいて前記減速比の切換えを行い、変速制御を行
う．前記変速線図は、たとえばパワー、ノーマル，エコ
ノミーの３種類が設けられており、どの変速ｉ図に基づ
いて変速動作を行うかは、運転者によって設定される走
行モードに対応して還択される． 発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述のいずれの楕成でも、スワールコン
ト・ロールバルブの開閉制御は、内燃機関の回転速度や
吸入空気圧などが所定の基準値となった時点で行われる
． したかー）で、この開閉制暉動ｆＹには運転者の意志が
反映されない場合が生じる．すなわち、たとえば運転汗
が高出力での運転を希望して、バワーモードに設定して
いるにも拘わらず、前記所定の基準値によるスワールコ
ン［・ロールバルプ制師では、なかなか希薄燃焼制御状
態から抜け出すことができず、またエコノミーモードに
設定されているときには、その逆に、希薄燃焼制陣に移
らないというように、運転者が設定した走行モードに応
じた適切な制御を行うことができないという不具会があ
る． 本発明の目的は、運転者の意志を反映して、出力重視ま
たは燃費重視の運転を行うことができる内燃機関の燃焼
状態制御装置を提供することでＩＰＪる． 課題を解決するための手段 本発明は、内燃機関の負荷状聾を表すエンジンパラメー
タを出力する状態検出手段と、前記エンジンパラメータ
が予め定める基準値未満であるときには燃料供給量を少
なくして希薄燃焼制御を行い、基準値以上であるときに
は前記希薄ｍ焼ｆｆＪＪ　ａｌを中断する空燃比制御手
段と、希薄燃焼制御実行中に燃焼速度を増大させる燃焼
状態制御手段とを有する燃料供給量制御手段と、 所定の変速条件に促って、変速制御する変速制御手段と
、走行モードが設定され、該設定された走行モードに応
じて前記変速条件を切換えるモード設定手段とを有する
自動変速機と、 前記走行モードに応じて、該走行モードが高出力を要求
するモードになるほど、前記基準値を大きてなる．よう
に変更する基準値変更手段とを含むことを１１徴とする
内燃機関の燃焼状■．制御装置で。Ｐ，る． １ｒ用 本発明に／，Ｙえば、内燃機関の負荷状態を表すパラメ
ータと予め定める基準値とが比較され、前記パラメータ
が１！５準値未満でＬＰ，るときには、燃料供給既を少
なてして希薄燃焼制！！−が行われ、この希Ｊ燃焼制御
中は、燃焼状態制御手段によって燃焼速度が増大される
．前記基準値は、運転昔が設定する自動変速機の走行モ
ードに応じて、該走行モードが高出力を要求するモード
になるほど大きくなるように変更される． したがって運転者によって設定される走行モードに対応
して、高出力運転時には、空燃比が小さくされるととも
に，燃焼状Ｒ変化手段が非動作とされ、冷薄燃焼順域は
縮小される．また経済運転時には、前記空燃比が大きく
されるとともに、燃焼状ｇ変化手段が動作され、希薄燃
焼領域が拡大される．こうして、運転者の意図に会わせ
な最適な出力特性または燃費特性となるように燃焼状態
が変化される． 実施例 第ＩＩｌ７ｌは、本発明の一実施例の内燃機関の制御装
置１とそれに関連する構成を示すブロック図である．吸
気口２から導入された燃焼用空気は、エアクリーナ３で
浄化され、吸気管４から、該吸気管．１に介在されるス
ロットル弁５でその流入量が調整された後、サージタン
ク６に流入する．サージタンク６から流出した燃焼用空
気は、吸気管７に介在され，燃焼状態制師手段であるス
ワールコントロールバルプ３９でスワールの発生が調整
された後、燃料噴射弁８から噴射される燃料と混会され
、こうして生成さｈた混合気は吸気弁９を介して内燃機
関１０の燃焼室１１に供給される．燃焼室１１には、点
火１ラグ１２が設けられおり、この燃焼室１１からの燃
焼排ガスは、排気弁１３を介して排出され、排気管１４
から三元触媒１５を経て大気中に放出される． 前記吸気管４には吸入空気の温度を検出する吸気温度検
出器２１が設けられ、前記スロットル弁５にはスロット
ル弁開度検出器２２が設けられ、サージタンク６には吸
気圧検出器２３が設けられる．また前記燃焼室１１１寸
近には冷却水温度検出器２４が設けられ、排気管１４に
おいて、前記三元触媒１５より上流側には酸素濃度検出
器などによーノて実現される空燃比検出器２５が設けら
れ、三元触媒１５より下流側には排気温度検出器２６が
設けられる。

内燃ｌｉ％閃１０の回転速度は、状態検出手段であるク
ランク角検出器２７によって検出され、該クランク角検
出８２７は、υＩ　１’Ｒ装置１に回転信号を導出する
．車体の速度は１！速検出器２８によって検出され、該
車速検出器２８からの車速信号は制Ｉｎ　装ｉ！　１に
入力される．前記空燃比検出器２５および燃料噴射弁８
と、制御装置１とは空燃比制御手段を横成する．この空
燃比制御手段と、前記スワールコントロールバルプ３９
と、クランク角検出器２７とは、燃料供給ｊＬ＠御手段
を構成する．内燃機関１０で発生された動力は、自動変
速機３８を介して，車輪４０に伝達される．この自動変
速機３８は前記制御装置１によって制御されており、制
御装置１は、自動変速機３８に閏連して設けられ、モー
ド設定手段であるモードスイッチ３７からの出力と，前
記車速検出器２８からの車速信号などとに基づいて、自
動変速機３８の変速制陣手段である電磁ソレノイドを選
択的に駆動し、減速比の切換えを行う．自動変速機３８
に関連してニュートラル検出器３１が設けられており、
このニュートラル検出器３１は自動変速機３８の変速段
がニュートラル（ｉ置であることを検出する．！１，Ｉ
１　１１装置１にはまた、前記各検出器２１〜２８とと
もに、内燃機関１０を始動させるスタータモータ３３が
起動されているかどうかを検出するスタート検出器２９
と、冷房機の使用などを検出する空調検出器３０とから
の検出結果が入力される．さらにまた、この制御装置１
はバッテリ３４によって電力け勢されており、該制御装
置１は、前記各検出器２１〜３１の検出結果および電圧
検出器２０によー〕て検出されるバツテリ３４の電源電
圧なビに基づいて、燃料噴射量や点火時期などを演算し
、前記燃料噴射弁８および点火プラグ１２などを制御す
る。

前記吸気管４にはまた、スロットル弁５の上流１１１１
！！下流側とをバイパスする側路３５が形成されており
、こび》側路３５には流盪制御弁３６が設けられている
。この流量制陣弁３６は、制御装ｒ１］かｌ，の出力に
基づいて、スロットル弁５がほぼ全ｍであるアイドリン
グ時の燃焼用空気の流旦を調整制師する．　ＩＩ御装置
１はまた、内燃機関１０が運転されているときには、燃
料ボンブ３２を駆動する。

第２図は、制御装置１の具体的楕成を示すブロック図で
ある．前記検出器２０〜２５の検出結果は、入力インタ
フエイス回路４１からアナログ／デシ′タル変ＩｔＡ器
４２を介して、処理回路４３に与えられる．また前記検
出器２２．２７〜３１の検出結果およびモードスイッチ
３７がらの出力は、入力インタフエイス回路４４を介し
て、前記処理回路４３に与えられる．処理回路４３内に
は、各種のｆｒｉｌｌ　ｍ用マツ１や学習値などを記憶
するためのメモリ４５が設けられている．この処理回路
４３には、前記バツテリ３４からの電力が定電圧回路４
６を介して供給される． 処理回路４３からの制御出力は、出力インタフエイス回
路４７を介して導出され、前記燃料噴射弁８に怪えちれ
て燃料噴射量が制御され、またイグナイタ４８を介して
点火アラグｌ２に与えられて点火時期が制御され、さら
にまた前記ＦＲ量制御弁３６に与えられてアイドル時の
側路３５を介する流入空気量が制御され、さらにまた燃
料ボンブ３２が駆動制御される．またこの制御出力は、
前述のようにスワールコンｌ・ロールバルブ３９に与え
られて，燃焼室１１へ流入する混き気のスワールの発生
がｖＩｔＨされ、さらにまた自動変速機３８に与えられ
て変速動作が制御される． 前記排気温度検出器２６の検出結果は、制御装置１内の
排気温度検出回路４９に与えられ、その検出結果が異常
に高温であるときには、駆動回路５０を介して警告灯５
１が点灯される．上述のように内燃機関１０は、スワー
ルコントロールバルブ３つを備えるいわゆる希薄燃焼エ
ンジンであり、第３図で示されるように、前記混な気の
空燃比を変化することによって、出力特性および燃費特
性を変化することができる．すなわち、制｛３１装置１
は、空燃比検出器２５の検出結果に基づいて、燃料噴射
弁８およびスワールコントロールバルプ３≦１を．ｔｒ
ｌｌ陣し、所望とする出力特性および燃費ｉｉ性を実現
する．燃利噴射弁８の噴射時間を制１１することによっ
て、前記空燃比の値は、リッチ側のたとえば出力重視の
１２．５からリーンｌ１１１，７＋燃費重視の１８〜２
３程度まで変化される．在お、三元触媒１５における燃
焼排ガスの浄化が容易な理想的な空燃比は、たとえば１
４，５である． またこのように空燃比含変化するにあたって，スワール
コントロールバルブ３つを駆動制御することによって、
燃焼効率を変化することができる．すなわち、内燃機関
１０の負荷状態を表す、たとえば実際の回転速度ＮＥＩ
が、後述する予め定める基準回転速度ＮＥ未満である定
常走行時等の軽負荷状態では、空燃比を大きくするとと
もに、スワールコントロールバルプ３９を動作状君であ
る閏状君とすることによって、燃焼室１１に流入する混
会気にスワールが発生して、燃焼速度が増大し、したが
って冷薄燃焼が可能となる．これに対して、前記回転速
度ＮＥＩが予め定める基準回転速度ＮＥ以上の負荷状態
では、空燃比を小さくするとともに、スワーノレコン′
トローノレバノレブ３９を非９ｊｊｆＹ状君でｈ％る閏
状君とすることによって、スワールは発生することなく
、吸入空気量は増大する．このようなスワールコントロ
ールバルブ３９の開閏制陣は、後述するモードスイッチ
３７の設定状態に対応して、クランク角検出器２７によ
′）て検出される内燃機関１０の回転速度に基づいて行
われる。

Ｗ記スワールコンｔ・ロールバルブ３９は、内燃機関１
０の吸気負圧を利用して駆動されるものであってもよく
、すなわち、吸気管７に管路の一端を接続し、この管路
の他端にスワールコントローバルプ３つを駆動するため
のアクチュエータを接続し、この管路の間に介在される
電磁ｒＷ４閏弁への通電／′非３ｍ電動ｆｔＥによって
制陣されるようにしてもよい。またモータなどの電気式
のアクチュエー夕で駆動されてもよい． 一方、前記自動変速機３８の変速動作は、車速か、基準
値変更手段でもあるモードスイッチ３７によって設定さ
れる走行モードに対応した基準車速となるたびに行われ
る．前記走行モードは、たトエハパワー　ノーマル２エ
コノミーの３種類で．Ｐ）り、これらの各走行モードに
おける車速と自動変速機３８の変速段との関係は第４図
で示されており、この第４図で示される各走行モード籠
の車速線図はメモリ４５に記憶されている。この第４口
から明らかなように、エコノミーモードよりノーマルモ
ード、さらにバワーモードの方がより高回転速度で変連
動ｆヤが行われ、したがって内燃機関１０がより高出力
で使用される．このモードスイッチ３７の設定モード対
応して、前記スワールコントロールバルブ３つの開閉動
作の基準回転速度ＮＥが、第１表で示されるように設定
される．なお、この第１表で示される基準回転速度ＮＥ
は、メモリ４５内にストアされている． 第　　１　　表 第５図は、上述のスワールコントロールバルブ３つの開
閉動作を説明するためのフローチャートである．ステッ
プロ１では、制御装置１はクランク角検出器２７からの
回転信号に基づいて、内燃機関１０の実際の回転速度Ｎ
ＥＩを算出する．ステップｒｈ　２では、制御装［１は
モードスイッチ３７の設定モードを読込み、ステップｎ
３では、前記ステツアｎ２において読込まれた走行モー
ドに対応した前記基準回転速度ＮＥが計算して求められ
る． ステップｎ　４では、ステップｒ＋　１で求められた内
燃機関１０の実際の回転速度ＮＥＩが、前記基準回転速
１ｙ　Ｎ　Ｅ以上となったかどうかが判断され、そうで
あるときにはステップｒｒ　５で、スワールコントロー
ルバルブ３９は開駆動される．これにともなってステッ
プｎ　６で、制御装置１は燃ｆ’｝噴射弁８の通電時間
を長く設定して空燃比をリッチ側に制御し、これによっ
て高出力運転を行うことができる． また、ステップｒ＋　４において実際の回転速度ＮＥ１
が萌記基準回転速度ＮＥ未満であるときには、ステップ
ｒ１７でスワールコン１・ロールバルブ３９は閉駆動さ
れ、これによってステップｒ＋　８で、空燃比はリーン
側に制御されて希薄燃焼が行われる．このように本発明
に従う制御装Ｖｔｌでは、自動変速機３８に関連して設
けられ、その変速条件を切換えるモードスイッチ３７の
設定モードに対応して、スワールコントロールバルブ３
つが開閉制御される．スワールコントロールバルブ３つ
が閏しられて冷薄燃焼領域が拡大されるときには、空燃
比はリーン側とされ、スワールコントロールバルブ３つ
が開かれて希薄燃焼領域が縮小されるときには空燃比が
リッチ側とされる． したがって、運転者によって設定されるモードスイッチ
３７の設定モードに対応して、出力重視または燃費重視
の運転を行うことができ、ドライバビリテイを向上する
ことができ、あるいは経済性を向上することができる． 上述の実施例では、スワールコントロールバルプ３つの
開閉制御は、第１表で示される基準回転速度ＮＥとなっ
た時点で行われる．したがって、実際の回転速度ＮＥＩ
がこの基準回転速度ＮＥ付近を上下するときには、いわ
ゆるハンチングなどが生じやすく、このため本発明の他
の実施例として、第２表および第６図で示されるように
、スワールコントロールバルブ３９の閏状態から開状態
への切換時と、開状態から閏状態への切換時とにそれぞ
れ個別の基準回転速度ＮＥａ，ＮＥｂを設け、こうして
いわゆるヒステリシス特性を持たせて、スワールコント
ロールバルブ３９の開閏制御の安定性を向上するように
してもよい．第　　２　　表 さらにまた、上述の実施例では、スワールコントロール
バルプ３９の開閏制御は内燃機関１０の回転速度ＮＥＩ
に基づいて行われたけれども、本発明の他の実施例とし
て、吸気圧検出器２３によって検出される吸入空気の圧
力や、スロットル弁開度検出２Ｓ２２によって検出され
るスロット・ル弁５の開度などに基づいて行われるよう
にしてもよい． 発明の効果 以上のように本発明によれば、運転者が選択して設定し
、自動変速機の変速条件を切換えるモード設定手段の走
行モードに対応して、高出力運転時には空燃比を小さく
するとともに燃焼状態制御手段を非勤ｆｊとして希薄燃
焼領域を縮小し、また経済運転時には空燃比を大きくす
るとともに燃焼状Ｂル１９１手段を動作させ、希薄燃焼
領域を拡大するようにしたので、運転者の意区に会わせ
た最適な出力特性または燃費特性を得ることができ、ド
ライバとりテイを向上することができ、あるいは経済性
を向上することができる．

【図面の簡単な説明】

第１１１ｆｆＩは本発明の一実施例の内燃機関の制暉装
置１とそれに閏達する構成を示すブロック図、第２図は
ＩＩＩＩ御装置１の具体的構成を示すブロック国、第３
図は空燃比の変化に対する出力特性および燃費特性の変
化を示すグラフ、第４図はモードスイッチ３７によって
設定される各走行モードに対応した′Ｒ速動作を説明す
るためのグラフ、第５図は本発明の一実施例のスワール
コントロールバルブ３９の開閉制御勤イヤを説明するた
めのフローチャート、第６図は本発明の他の実ａｇ！４
のスワールコントロールバルブ３９の開閉制御動作を説
明するためのグラフである． １・・・制御装置、４．７・・・吸気管、８・・・燃料
噴射弁、１０・・・内燃機関、２０〜３１・・・検出器
、３７・・・モードスイッチ、３８・・・自動変速機、
３９・・・スワールコントロールバルプ、４３−・・処
理回路、４５・・・メモリ 代理人　　弁理士　西教　圭一郎 第 図 （リ４・千）　空　？　費　（′）一ン）第 ロ 車　± バ７− ノーマル エコ／ミー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の負荷状態を表すエンジンパラメータを出力す
   る状態検出手段と、前記エンジンパラメータが予め定め
   る基準値未満であるときには燃料供給量を少なくして希
   薄燃焼制御を行い、基準値以上であるときには前記希薄
   燃焼制御を中断する空燃比制御手段と、希薄燃焼制御実
   行中に燃焼速度を増大させる燃焼状態制御手段とを有す
   る燃料供給量制御手段と、 所定の変速条件に従って、変速制御する変速制御手段と
   、走行モードが設定され、該設定された走行モードに応
   じて前記変速条件を切換えるモード設定手段とを有する
   自動変速機と、 前記走行モードに応じて、該走行モードが高出力を要求
   するモードになるほど、前記基準値を大きくなるように
   変更する基準値変更手段とを含むことを特徴とする内燃
   機関の燃焼状態制御装置。