JPH0261612B2 - - Google Patents

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JPH0261612B2
JPH0261612B2 JP59082500A JP8250084A JPH0261612B2 JP H0261612 B2 JPH0261612 B2 JP H0261612B2 JP 59082500 A JP59082500 A JP 59082500A JP 8250084 A JP8250084 A JP 8250084A JP H0261612 B2 JPH0261612 B2 JP H0261612B2
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JP
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intake
control valve
control method
fuel
intake control
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Itsuki Fujimura
Toshimitsu Ito
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Toyota Motor Corp
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Publication of JPH0261612B2 publication Critical patent/JPH0261612B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B31/00Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
    • F02B31/08Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder having multiple air inlets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D43/00Conjoint electrical control of two or more functions, e.g. ignition, fuel-air mixture, recirculation, supercharging or exhaust-gas treatment
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/02Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning induction conduits
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [業上の利用分野] 本発明は、自動車等の車輌に用いられる可変吸
気スワール型燃料噴射式内燃機関の吸気制御方法
に係り、特にかかる型式の内燃機関の冷温始動時
の運転性能を改善する吸気制御方法に係る。
[従来の技術] 可変吸気スワール型内燃機関の一つとして、燃
焼室への開口端の周りに旋回したヘリカル通路と
前記開口端に直線状に通ずるストレート通路とを
備えた吸気ポートと、前記ストレート通路の途中
に設けられ該ストレート通路を開閉するスワール
制御弁と称されている吸気制御弁とを有する内燃
機関が、特開昭57―165629号、特開昭58―62315
号、特開昭58―197423号、特開昭58―23224号の
各公報に於て既に提案されている。この種の内燃
機関に於ては、吸気制御弁によりストレート通路
が閉じられている時には、吸気の全てがヘリカル
通路を経て燃焼室内に流入することにより燃焼室
内に強力な吸気スワールが生じ、これによつて燃
焼室内に於ける見掛け上の火炎伝播速度が速ま
り、燃焼速度が速くなつて希薄混合気による運転
が可能になり、これに対し吸気制御弁が開弁位置
にあつてストレート通路が開かれている時には、
吸気がヘリカル通路に加えてストレート通路を流
れて燃焼室内に流入することにより燃焼室内に強
力な吸気スワールが生じなくなるが、吸気ポート
の吸気量に対する流れ低抗が低下し、内燃機関の
充填効率の低下が回避されるようになつている。
従つて、かかる型式の可変吸気スワール型内燃
機関に於ては、希薄燃焼による良好な燃料経済性
と高い充填効率とが両立するように、低負荷運転
時には前記吸気制御弁が閉弁し、高負荷運転時に
は前記吸気制御弁が開弁すべく前記吸気制御弁の
開閉を制御することが行われている。
従来の吸気制御弁の開閉制御に於ては、吸気制
御弁は内燃機関のスタータによる始動時には開弁
されるが、始動完了後は、その直後に於ても、機
関負荷が低くければ閉弁される。尚、上記の特開
昭58―197423号公報にて提案されている吸気制御
方法に於ては、機関冷温始動時に排気系に設けら
れている触媒コンバータの立上りを早める目的
で、機関の暖機度が所定の値に達するまで、機関
の冷温始動後低負荷運転中にもストレート通路を
開けるよう吸気制御弁が制御されるようになつて
おり、また上記の特開昭58―62315号公報に於て
提案されている吸気制御装置に於ては、アイドリ
ング時の機関出力トルクのクランク角による変動
を小さくする目的で、吸気制御弁を全閉とするの
はアイドリング時を除く低負荷時とされ、アイド
リング時には吸気制御弁が僅かに開けられるよう
になつている。
[発明が解決しようとする課題] 上記の如き可変吸気スワール型内燃機関が燃料
噴射ノズルより吸気ポートへ向けてガソリンの如
き液体燃料を噴射供給する燃料噴射式内燃機関と
して構成されるときには、燃料噴射ノズルより吸
気ポートへ向けて噴射された燃料は、上記の吸気
制御弁が閉弁していると、その一部が吸気制御弁
に直接噴きかかり、吸気制御弁が燃料の燃焼室へ
の流れを遮り、燃焼室への燃料供給の応答性を悪
化する虞れがある。このことは、特に低負荷運転
時に於て空燃比が20以上の希薄混合気を用いる運
転に於て、機関の冷温始動時に始動完了直後より
短時間だけ機関回転数の安定化のために燃料の始
動後増量補正が行われる場合には、この時吸気制
御弁が閉弁していると、折角燃料の始動後増量補
正が行われても、燃料の一部が燃焼室内に速やか
に流入しないことにより、この始動後増量補正が
機関回転数の安定化のために有効に作用せず、始
動完了直後に機関回転数が一時的に低下したり、
特に機関冷却水温度が大きく下つている時には始
動完了直後に内燃機関が停止する虞れがある。
本発明は、特に吸気スワール型燃料噴射式内燃
機関に於て燃料の始動後増量補正が行われるとき
に、燃料が速やかに燃焼室内に流入し、燃料の始
動後増量補正が機関回転数の安定化に有効に作用
するよう吸気制御弁の開閉を制御する吸気制御方
法を提供することを課題としている。
[課題を解決するための手段] かかる課題は、本発明によれば、燃焼室への開
口端の周りに旋回したヘルカル通路と前記開口端
に直線状に通ずるストレート通路とを備えた吸気
ポートと、前記ストレート通路の途中に設けられ
該ストレート通路を開閉する吸気制御弁とを有
し、低負荷運転時には前記吸気制御弁により前記
ストレート通路を閉じるようになつており、燃料
噴射ノズルより前記吸気ポートへ向けて燃料を噴
射供給される可変スワール型燃料噴射式内燃機関
の吸気制御方法にして、機関冷温始動時に始動完
了直後より短時間だけ前記燃料噴射ノズルより噴
射する燃料の噴射量を増量する始動後増量補正を
行い、前記始動後増量補正の量が所定値以上であ
る間前記吸気制御弁を開くことを特徴とする吸気
制御方法によつて達成される。
[発明の作用及び効果] 上述の如き構成によれば、機関の冷温始動に当
つて燃料の始動後増量補正が行われる時には、そ
の時低負荷運転中であつても吸気制御弁が開弁さ
れることにより、吸気制御弁が燃料噴射ノズルよ
り噴射されて燃焼室へ向かう燃料の流れを遮るこ
とがなく、燃料噴射ノズルより噴射された燃料の
全てが燃焼室に速やかに流入し、始動直後に機関
回転数の安定化のために必要な比較的濃い混合気
が遅れなく燃焼室内に供給されるので、始動直後
の機関回転数の安定化が達成される。
尚、始動後増量補正が行われる場合或いは行わ
れている途中であつても、増量補正比率が或る所
定値以上でない時或いはなくなつた時には、吸気
制御弁は内燃機関の運転パラメータ、例えばスロ
ツトル開度、吸気管負圧、機関回転数等によつて
決定される条件に従つて従来と同様に開閉制御さ
れても良く、これによつて希薄燃焼による良好な
燃料経済性と高い充填効率とを両立させることが
できる。
上記の始動後増量補正中に吸気制御弁が閉弁し
ていることにより生じる問題は、機関始動時の冷
却水温度がかなり低く、それに相当してかなり多
量の始動後増量を必要とする時であり、冷却水温
度がさほど低くない時には、始動後増量補正中で
あつても吸気スワールによる燃焼改善を得るべく
吸気制御弁が閉じているほうが始動直後の運転性
がより安定する場合がある。
このことに鑑みて、上記の如き本発明による燃
料の始動後増量補正との関連による吸気制御弁の
開閉制御は、機関冷却水の温度が或る所定値以下
のときのみ実施されるようになつていてもよい。
[実施例] 以下に添付の図を参照して本発明を実施例につ
いて詳細に説明する。
第1図は本発明による吸気制御方法が実施され
る可変吸気スワール型燃料噴射式内燃機関の一つ
の実施例を示している。図に於て、1は機関本体
を示しており、該機関本体は、シリンダブロツク
2とシリンダヘツド3とシリンダブロツク2のシ
リンダボア4内に設けられたピストン5とを有
し、吸気弁6によつて開閉される吸気ポート7よ
り燃料と空気との混合気を燃焼室8内に吸入し、
燃焼室8内にて点火プラグ9の火花放電により点
火された混合気の既燃焼ガスを図示されていない
排気弁により開閉される排気ポートより燃焼室外
へ排出するようになつている。
吸気ポート7は、第2図により良く示されてい
る如く、吸気ポート7の天井壁部より膨出形成さ
れたガイドベーン10により燃焼室8への開口端
7aの周りに旋回したリリカル通路と開口端7a
に直線状に通ずるストレート通路12とを有して
ている。ストレート通路12の途中には該ストレ
ート通路を開閉する吸気制御弁13が設けられて
いる。吸気制御弁13は、バタフライ弁として構
成され、第1図に示されている如く、その弁軸1
4に取付けられた駆動レバー15によつてダイヤ
フラム装置16の駆動ロツド17に駆動連結さ
れ、該ダイヤフラム装置により開閉駆動されるよ
うになつている。
ダイヤフラム装置16は、所定値以上の負圧を
導入されている時にはストレート通路12の連通
を遮断する図示されている如き開弁位置に吸気制
御弁13を駆動し、これに対し所定値以上の負圧
を導入されていない時にはストレート通路12の
連通を確立する開弁位置に吸気制御弁13を駆動
するようになつている。
ダイヤフラム装置16は導管18によつて電磁
制御弁19のポートaに接続されている。電磁制
御弁19は、ポートa以外に負圧ポートbと大気
圧ポートcとを有しており、電磁コイルに通電が
行われている時にはポートaを負圧ポートbに接
続し、これに対し電磁コイルに通電が行われてい
ない時にはポートaを大気圧ポートcに接続する
ようになつている。大気圧ポートcは大気中に開
放されていて大気圧を及ばされるようになつてお
り、これに対し負圧ポートbは、導管20、逆止
弁21及び導管22をて機関吸気系のサージタン
ク24に設けられた吸気管取出しポート25に接
続され、吸気管負圧を及ぼされるようになつてい
る。
吸気ポート7には吸気マニホールド23とサー
ジタンク24とが順に連通接続されており、サー
ジタンク24の空気入口部分には吸入空気流制御
用のスロツドルバルブ26が設けられている。
吸気マニホールド23には燃料噴射ノズル27
が取付けられており、該燃料噴射ノズルは、図示
されていない燃料供給装置よりガソリンの如き液
体燃料を供給され、開弁時間に応じた流量の液体
燃料を吸気ポート7の入口部分へ向けて噴射供給
するようになつている。燃料噴射ノズル27は、
第2図に示されている如く、吸気ポート7の入口
部の中心軸線に対してヘルカル通路11の側に偏
倚して設けられ、燃料噴射ノズル27より噴射さ
れる燃料の噴射主流は吸気ポート7の入口部分の
中心軸線に対してヘルカル通路11の側に偏倚
し、燃料噴射ノズル27より噴射された燃料の大
部分はヘリカル通路11へ向かうようになつてい
るが、一部の燃料が直接ストレート通路12へ向
かうことは避けられない。
電磁制御弁19に対する通電の制御と燃料噴射
ノズル27の開弁制御とは制御装置30により行
われるようになつている。制御装置30は、一般
的なマイクロコンピユータを含む電気式制御装置
であり、機関点火系のデイストリビユータ29よ
り機関回転数Neに関する情報を、吸気管圧力セ
ンサ31より吸気管圧力Pに関する情報を、スロ
ツトル開度センサ32よりスロツトルバルブ26
のスロツトル開度に関する情報を、水温センサ3
3より内燃機関の冷却水温度Twに関する情報を
各々与えられ、これら情報と予め定められたプロ
グラムに従つて電磁制御弁19に対する通電の制
御、即ち吸気制御弁13の開閉制御と、燃料噴射
ノズル27の開弁制御、即ち燃料噴射制御を行う
ようになつている。
即ち、制御装置30は、予め記憶装置に吸気管
圧力に応じた基本噴射時間Tp、即ち一行程当り
の吸入空気量に応じた燃料噴射量を記憶してお
り、この基本噴射時間Tpを基にして下式に従つ
て補正演算を行つて燃料噴射時間Trを決定する
ようになつている。
燃料噴射時間Tr=基本噴射時間Tp×始動後増
量補正係数Ka×暖機増量補正係数Kw+無
効噴射時間Tv 始動後増量補正は、内燃機関のスタータスイツ
チがオン状態よりオフ状態になつた瞬間、即ち内
燃機関の始動完了時点に於て、第3図に示されて
いる如く、水温センサ33により検出された冷却
水温度Twに応じて決定される値の始動後増量補
正係数Kaにて開始され、その後時間の経過と共
に始動後増量補正係数Kaの値を一定の比率をも
つて減少しつつその値が1になるまで続けられ
る。例えば、冷却水温度Twが0℃である時の始
動後増量補正係数Kaの初期値はKa0であり、こ
の場合には、第4図に示されている如く、始動完
了直後の時点T0に於てはKa0なる値の始動後増量
補正係数Kaにて増量補正が行われ、時間の経過
に伴ない始動増量補正係数Kaを一定の比率をも
つて減少しつつ始動後増量補正係数Kaが1にな
る時点T2まで増量補正が行われる。従つて、始
動後増量補正は機関始動時の冷却水温度が低い時
ほど大きい初期値にて開始され且長い時間に亙つ
て行われる。
制御装置30による吸気制御弁13の開閉制御
は本発明による吸気制御方法に基いて第5図に示
されている如きフローチヤートに従つて行われ
る。
次に第5図に示されるフローチヤートを参照し
て本発明による吸気制御方法の実施要領について
説明する。
最初のステツプ1に於ては、内燃機関のスター
タスイツチがオンであるか否かの判別が行われ
る。スタータスイツチがオンである時、即ちスタ
ータによる内燃機関の始動時にはステツプ6へ進
み、これに対しスタータスイツチがオンでない
時、即ち機関の始動が完了している時にはステツ
プ2へ進む。
ステツプ2に於ては、機関回転数Neが所定値
Nesetより大きいか否かの判別が行われる。所定
値Nesetは2500〜3000rpm程度であつてよく、Ne
≧Nesetである時、即ち高速運転時にはステツプ
6へ進み、Ne≧Nesetでない時、即ち低速運転
時にはステツプ3へ進む。
ステツプ3に於ては、スロツトルバルブ26が
全開であるか否かの判別が行われる。スロツトル
バルブ26が全開である時にはステツプ6へ進
み、これに対しスロツトルバルブ26が全開でな
い時にはステツプ4へ進む。
ステツプ4に於ては、始動後増量補正係数Ka
が所定値Kasetより大きいか否かの判別が行われ
る。Ka≧Kasetである時にはステツプ6へ進み、
これに対しKa≧Kasetでない時にはステツプ5
へ進む。
ステツプ5に於ては、電磁制御弁19に通電が
行われ、吸気制御弁13を閉弁駆動することが実
行される。ステツプ5の次はリセツトされる。
ステツプ6に於ては、電磁制御弁19に対する
通電が停止され、吸気制御弁13を開弁駆動する
ことが実行される。ステツプ6の次はリセツトさ
れる。
上述の如きフローチヤートに従つて吸気制御弁
13の開閉が制御されることにより、吸気制御弁
13は、スタータによる始動時はもとより始動完
了後に於ても始動後増量補正係数Kaが所定値
Kaset以上である時には機関回転数が所定値以下
の低速運転時であつてもまたスロツトルバルブ2
6が全開でない低負荷運転時であつても、開弁位
置に保持される。これにより始動直後の始動後増
量補正により追加供給された燃料は吸気制御弁1
3により妨げられることなく燃焼室8内に吸入さ
れるようになり、始動後増量補正が始動直後の機
関回転数の安定化に有効に作用するようになり、
始動直後の内燃機関の運転性が改善され、始動直
後に機関回転数が一時的に低下することが回避さ
れる。
例えば、機関始動時に於ける冷却水温度Twが
0℃であつて始動後増量補正係数Kaの初期値が
Ka0である時には、第4図に示されている如く、
内燃機関の始動完了時点より補正係数Kaが所定
値Kaset以下になる時点T1までの間に亙つて吸気
制御弁13は開弁位置に保持され、燃料噴射ノズ
ル27より噴射された液体燃料が吸気制御弁13
に付着することなく燃焼室8内に流入し、燃焼室
8内にはこの時に必要な空燃比の混合気が供給さ
れる。
始動後増量補正係数Kaが所定値Kaset以下に
なつた時には、吸気制御弁13は機関回転数が所
定値Neset以上である時或いはスロツトルバルブ
26が全開である時を除き、即ち機関回転数Ne
が所定値Neset以下で且スロツトルバルブ26が
全開でない時、燃焼室8内に強力な吸気スワール
が発生して希薄混合気による運転を可能にすべく
閉弁位置に駆動される。
尚、上述した実施例に於ては、所定値Kasetは
1以上の値に設定されているが、これは1であつ
ても良く、この場合には始動後増量補正が行われ
ている間中、開弁位置に位置するようになる。第
6図は本発明による吸気制御方法を実施する吸気
制御弁の開閉制御ルーチンの他の一つの実施例を
示している。この実施例に於ては、ステツプ7が
設けられており、このステツプはステツプ3に於
て、スロツト弁が全開でない時に実行される。ス
テツプ7に於ては、冷却水温度Twが所定値
Twset、例えば−5℃より低いか否かの判断が行
われる。Tw≦Twsetである時にはステツプ4へ
進み、これに対しTw≦Twsetでない時にはステ
ツプ5へ進む。
この実施例に於ては、冷却水温度が所定値以下
の極冷間時である時にのみ、始動後増量係数が所
定値以上であれば、吸気制御弁13を開弁し、極
冷間時の始動直後に吸気制御弁13が閉弁してい
ることに起因して燃料供給が遅れることにより始
動直後の運転性が悪化することが回避され、冷却
水温度が所定値以上である時には、始動後増量係
数が所定値以上であつても機関負荷及び機関回転
数が低くければ吸気制御弁13は閉弁し、吸気ス
ワールによる燃焼改善により始動直後の運転性を
改善することが計られる。
以上に於ては、本発明を特定の実施例について
詳細に説明したが、本発明は、これらに限定され
るものではなく、本発明の範囲内にて種々の実施
例が可能であることは当業者にとつて明らかであ
ろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による吸気制御方法の実施に使
用される可変吸気スワール型燃料噴射式内燃機関
の一つの実施例を示す概略構成図、第2図は第1
図に示された内燃機関の吸気ポート構造を示す概
略断面図、第3図は始動後増量補正の補正係数特
性の一例を示すグラフ、第4図は始動後増量補正
の補正係数の経時的変化の一例を示すグラフ、第
5図及び第6図は各々本発明による吸気制御方法
を実施する吸気制御弁の開閉制御ルーチンのフロ
ーチヤートである。 1…機関本体、2…シリンダブロツク、3…シ
リンダヘツド、4…シリンダボア、5…ピスト
ン、6…吸気弁、7…吸気ポート、8…燃焼室、
9…点火プラグ、10…ガイドベーン、11…ヘ
リカル通路、12…ストレート通路、13…吸気
制御弁、14…弁軸、15…駆動レバー、16…
ダイヤフラム装置、17…駆動ロツド、18…導
管、19…電磁制御弁、20…導管、21…逆止
弁、22…導管、23…吸気マニホールド、24
…サージタンク、25…吸気管負圧取出しポー
ト、26…スロツトルバルブ、27…燃料噴射ノ
ズル、29…デイストリビユータ、30…制御装
置、31…吸気管圧力センサ、32…スロツトル
開度センサ、33…水温センサ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 燃焼室への開口端の周りに旋回したヘリカル
    通路と前記開口端に直線状に通ずるストレート通
    路とを備えた吸気ポートと、前記ストレート通路
    の途中に設けられ該ストレート通路を開閉する吸
    気制御弁とを有し、低負荷運転時には前記吸気制
    御弁により前記ストレート通路を閉じるようにな
    つており、燃料噴射ノズルより前記吸気ポートへ
    向けて燃料を噴射供給される可変スワール型燃料
    噴射式内燃機関の吸気制御方法にして、機関冷温
    始動時に始動完了直後より短時間だけ前記燃料噴
    射ノズルより噴射する燃料の噴射量を増量する始
    動後増量補正を行い、前記始動後増量補正の量が
    所定値以上である間前記吸気制御弁を開くことを
    特徴とする吸気制御方法。 2 特許請求の範囲第1項の可変吸気スワール型
    燃料噴射式内燃機関の吸気制御方法にして、前記
    始動後増量補正の量は内燃機関の冷却水の温度に
    応じて該温度が低いほど大きい値とされる初期値
    より始まつて時間の経過と共に低減されることを
    特徴とする吸気制御方法。 3 特許請求の範囲第2項の可変吸気スワール型
    燃料噴射式内燃機関の吸気制御方法にして、前記
    始動後増量補正の量に関する前記所定値は前記初
    期値から零まで低減される途中の値であることを
    特徴とする吸気制御方法。
JP59082500A 1984-04-24 1984-04-24 可変吸気スワール型燃料噴射式内燃機関の吸気制御方法 Granted JPS60224932A (ja)

Priority Applications (3)

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JP59082500A JPS60224932A (ja) 1984-04-24 1984-04-24 可変吸気スワール型燃料噴射式内燃機関の吸気制御方法
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