JPH03225042A - スワール調整手段付き内燃機関制御装置 - 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］ 本発明はスワール調整手段付き内燃機関制御装置に関し
、更に詳細には手動変速機を搭載した車両のスワール調
整手段付き内燃機関制御装置に関する。

［従来の技術］ 内燃機関に供給する空気と燃料の比、即ち空燃比を希薄
側に制御して燃費を向上させると同時に、内燃機関より
排出される窒素酸化物の量を低減させる希薄燃焼方法を
採用する内燃機関の制御装置に於いて、内燃機関の回転
数が低下した場合の燃焼の悪化を防止するために、回転
数低下時に気筒内にスワールを発生させるスワール調整
手段が、吸入口の直前に設置される。

このようなスワール調整手段付き内燃機関に於いては、
内燃機関を制御するための制御回路中に運転状態判別手
段を有し、この判別手段の出力によって、前記スワール
調整手段が制御されることが、一般的である。

このスワール調整手段は、その駆動源として大気圧と吸
気管圧力の差圧を使用することが、一般的であるが、内
燃機関が高負荷で運転されている場合には、大気圧と吸
気管圧力の差圧がアクチュエータによりスワール調整手
段を閉状態とするのに十分でなく、運転状態判別手段が
閉指令を出力しているにもかかわらず、スワール調整手
段は実際には開状態となっている場合があり得る。

この場合には運転状態判別手段は、空燃比の設定、イン
ジェクタへの燃料噴射指令、点火栓への点火時期指令等
をスワール調整手段閉状態時のアルゴリズムを使用して
して出力するため、失火を生じやすくなりドライバビリ
ティが悪化するばかりでなく、内燃機関自体に悪影響を
与えることとなる。

上記問題点を解決するために、例えば特開昭６０−２３
７１４２号「内燃機関の制御装置」においては手動変速
機を搭載した車両の内燃機関の制御装置が示されている
。

即ち特開昭６０−２３７１４２号「内燃機関の制御装置
」に示されている発明は、スワール制御弁が開となって
いる高負荷状態からスロットル弁を閉方向に動かした時
に、吸気管圧力がスワール制御弁を閉とすることのでき
る圧力に達するまでの間は空燃比を希薄空燃比と出力空
燃比との間の空燃比に設定するものである。

更に、特開昭６３−１７６６３５号「電子燃料噴射制御
装置」においては自動変速機を搭載した車両の内燃機関
の制御装置が示されている。

即ち特開昭６３−１７６６３５号「電子燃料噴射制御装
置」に示されている発明は、特開昭６０−２３７１４２
号「内燃機関の制御装置」に示されている発明が自動変
速機にも適用可能なようにシフトポジションセンサと車
速センサを追加しシフトアップを適切に検出して所定期
間空燃比をリッチ側に制御するものである。

［発明が解決しようとする諜Ｈ］ しかしながら、前記２つの発明は、空燃比をリッチ側に
保持する期間を内燃機関の状態をパラメータとして予め
設定する方式を採用しているため、特に手動変速機を搭
載した車両においては、下記の問題が生じた。

即ち、内燃機関の回転数が上昇し、十分な吸気量を得る
ためにスワール調整手段を開状態としていた場合におい
て、変速機を切り替えてシフトアップすると一時的に内
燃機関の回転数が降下するため、運転状態判別手段から
はスワール調整手段に対して閉指令が出力される。一方
運転者は内燃機関の回転数の降下を抑制するためアクセ
ルを踏み込む。しかしながらシフトアップ前の内燃機関
の回転数が高い状態では大気圧と吸気管圧力の差圧は小
さいため、シフトアップ直後は吸気管及びアクチュエー
タに至る配管の容積の影響により、その後は運転者のア
クセル踏み込みによる内燃機関の回転数の上昇により大
気圧と吸気管圧力の差圧は小さい状態が維持され、運転
状態判別手段からスワール調整手段に対して閉指令が出
力されていてもスワール調整手段は実際は開状態を維持
する。

この場合に、前記２つの発明に開示されているようにシ
フトアップ時、プログラムに基づき所定の期間空燃比を
リッチ側に制御する方法は、スワール調整手段の実際の
状態に応じて内燃機関を制御すると云う観点からは優れ
た方式であるが、運転者のアクセル操作によっては、運
転状態判別手段の指令とスワール調整手段の間に不一致
が発生しドライバビリティの悪化などを完全に改善する
ことはできない。

スワール調整手段の実際の開閉状態を検出する手段を追
設することも考えられるが、十分な信頼性を有する検出
手段の使用は経済的でない。

本発明は、上記問題点を解決し、シフトアップの際にも
円滑な運転を維持できるスワール調整手段付き内燃機関
制御装置を提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、第１図に示すように、内燃機関の運転状態判
別手段Ａと、運転状態判別手段Ａの出力により制御され
る内燃機関の気筒に吸入される空気流にスワールを生ぜ
しめるためのスワール調整手段Ｂと、調整手段Ｂが開時
の第１の空燃比設定手段Ｃと、調整手段Ｂが閉時の第２
の空燃比設定手段りと、第１の空燃比設定手段Ｃと第２
の空燃比設定手段りの出力を切り替える切り替え手段Ｅ
と、第１の空燃比設定手段Ｃの出力又は第２の空燃比設
定手段りの出力を使用して空燃比を設定する空燃比制御
手段Ｆに加えて、吸気管圧力を検出する吸気管圧力検出
手段Ｇと、大気圧と吸気管圧力検出手段Ｇで検出した吸
気管圧力の差圧が予め設定されたしきい値以上であるこ
とを判定する差圧判定手段Ｈと、差圧判定手段Ｈの出力
が一定時間以上継続しているか否かを判別する差圧保持
時間判別手段Ｉと、差圧保持時間判別手段！の出力と運
転状態判別手段Ａの出力とを２つの入力とする論理積演
算手段Ｊと、論理積演算手段Ｊの出力と運転状態判別手
段への出力とを２つの入力とする論理和演算手Ｋから構
成される。

［作用］ 上記構成を有する制御装置は、吸気管圧力検出手段Ｇで
検出された空気圧力信号を差圧判定手段Ｈに導き、大気
圧と吸気管圧力検出手段Ｇで検出した吸気管圧力の差圧
が予め設定されたしきい値以上であるか否かを判定し、
しきい値以上である場合には差圧保持時間判別手段Ｉを
起動し、しきい値以上の差圧が予め設定された時間以上
持続するか否かを判別し、規定値以上の差圧が規定時間
以上継続しない場合には、運転状態判別手段Ａからのス
ワール調整手段Ｂに対する指令にかかわらず、第１の空
燃比設定手段Ｃの出力により空燃比制御手段Ｆを制御す
る。

一方規定値以上の差圧が規定時間以上継続する場合には
、運転状態判別手段Ａからのスワール調整手段Ｂに対す
る指令に従って切り替え手段Ｅを切り替えて、第１の空
燃比設定手段Ｃあるいは第２の空燃比設定手段りの出力
に基づいて空燃比制御手段Ｆを制御する。

［実施例］ 第２図において、１０はシリンダブロック、１２はシリ
ンダボア、１２ａ、１２ｂは吸気ボート、１４ａ、１４
ｂは排気ポートであり、１６ａ、１６ｂは吸気ボート１
２ａ、１２ｂのための２つの吸気弁、１８ａ、１８ｂは
排気ポートのための２つの排気弁であり、いわゆる４パ
ルプ構成の内燃機関を示す。第１の吸気ポー）１２ａは
ヘリカル型であり、吸気スワール形成に都合の良い形状
に構成されている。第２の吸気ボート１２ｂはストレー
ト型である。吸気ボート１２ａ、１２ｂは吸気管２０、
サージタンク２２を介してスロットルボディ２３に接続
される。各気筒の吸気ボート１２ａ、１２ｂに近接して
吸気管２０にインジェクタ２６が設置される。排気ポー
ト１４ａ、１４ｂは排気マニホルド２８に接続される。

ディストリビュータは３０で表される。

ストレート型の吸気ボート１２ｂに、スワール調整手段
Ｂを構成する蝶型のスワール制御弁３２が設置される。

スワール制御弁３２が閉状態の時は、ヘリカル型の吸気
ボート１２ａのみから吸気されスワールが形成される。

スワール制御弁３２が開状態の時には、２つの吸気ボー
１−１２ａ、１２ｂから吸気が行われ、スワールは解消
する。

各気筒のスワール制御弁３２の弁軸にレバー３４が取り
付けられ、このレバー３４はロッド３６を介して負圧ア
クチュエータ３８に連結される。

負圧アクチュエータ３８はダイヤフラム４０とスプリン
グ４１から構成される。ダイヤフラムに負′圧が印加さ
れていないときは、スプリング４１の力によりスワール
制御弁３２は開状態を保持する。

ダイヤフラム４０に負圧が印加されると、ダイヤフラム
４０はスプリング４１に抗して吸引されスワール制御弁
３２は吸気ポート１２ｂを閉状態とする。ダイヤフラム
４０は、負圧遅延弁４２、電磁３方切替弁４４、負圧保
持チエツク弁４６を介してサージタンク２２の負圧取出
ポート２２ａに接続される。負圧遅延弁４２は、オリフ
ィス４２・ａと、チエツク弁４２ｂとを並列配置して構
成され、アクチュエータ４２の大気圧開放速度を適当に
制御し、スワール制御弁３２の開速度を調整する。又チ
エツク弁４６はダイヤフラム４０に印加される負圧を保
持するためのものである。電磁３方切替弁４４は３つの
ポート４４ａ、４４ｂ、４４ｃを具備しており、無励磁
状態においては、ポート４４ａと４４ｂが連通状態にあ
り、ダイヤフラム４０は負圧取出ボー）２２ａに接続さ
れ、励磁状態においては、ボー）４４ａと４４ｃが連通
状態となり、アクチュエータ４２はフィルタ４８を介し
て大気に開放される。スワール制御弁３２は、制御回路
５００指令によって制御される電磁３方切替弁４４によ
って駆動される。

制御回路５０は、例えばマイクロコンピュータシステム
で構成され、電磁３方切替弁４４を本発明に従って制御
する機能を有するである。

吸気管圧力センサ５２はサージタンク２２に設置され吸
気管圧力ＰＭに比例した電気信号を発生する。なお吸気
管圧力センサは吸気管圧力検出手段Ｇを構成する。

クランク角度センサ５４．５６はディストリビュータ３
０に取り付けられており、内燃機関回転数ＮＥ、及び内
燃機関サイクルの基準位置（例えば上死点）を検出する
ために使用される。

又排気の空燃比を検出するために空燃比センサ５８が装
備され、スロットル弁２４の開度を検出するためにスロ
ットルセンサ５９が装備される。

第３図は、本発明による空燃比制御手段の制御方法を説
明するためのフローチャートである。

又第４Ａ図及び第４Ｂ図は、内燃機関の運転状態からス
ワール制御弁の開閉状態を決定する方法を説明するため
のフローチャートである。

更に第５図はシフトアップ時の本発明による制御方法を
説明するための図であって横軸には時間、縦軸には内燃
機関の主要な状態変数及び制御用のパラメータをとり、
カーブａはシフトアップ直後運転者がアクセルを急激に
踏み込んだ場合を示し、カーブｂはアクセルの踏み込み
が緩やかな場合を示すものとする。

本発明による空燃比の制御方法は、以下の通りである。

第３図に示すフローチャートのステップ１０１において
、まず運転状態判別手段Ａのスワール制御弁３２に対す
る指令を判別する。

即ち運転状態判別手段Ａからスワール制御弁３２に対し
開指令が出力されている（フラグＹｓｃ■＝０）場合は
、第１の空燃比設定手段Ｃを構成するステップ１０４で
スワール制御弁開時の第１の空燃比を演算し、この結果
が空燃比制御手段Ｆで使用される。

一方運転状態判別手段Ａがらスワール制御弁３２に対し
閉指令が出力されている（フラグＹｓｃｖ＝１）場合に
は、差圧保持時間が規定時間以上であるか否かを示すフ
ラグｘｓｃｖが判別される。

即ち差圧保持時間が規定時間以上である（ＸＳＣＶ＝Ｏ
）の場合は、スワール制御弁３２を閉状態とするのに十
分な差圧が存在すると判断して、スワール制御弁開時の
空燃比よりも希薄側の空燃比に設定する第２の空燃比設
定手段りを構成するステップ１０３を実行する。

一方差圧保持時間が規定時間以下である（ＸＳＣＶ＝１
）の場合は、運転状態判別手段Ａがスワール制御弁３２
に閉指令を出力していても、スワール制御弁３２を閉状
態とするのに十分な差圧が存在しないとみなして、ステ
ップ１０４を実行し、空燃比制御手段Ｆでスワール制御
弁３２の実際に状態に対応した空燃比を設定する。

本ルーチンのステップ１０１及び１０２は切り替え手段
Ｅを構成する。

第４Ａ及び４Ｂ図及び第５図を参照しつつ、シフトアン
プ時の様子を説明する。即ち内燃機関の回転数ＮＥが上
昇し時刻ｔ１で規定回転数ＮＥＳを越えた時、運転状態
判別手段Ａを構成するステップ２０１において、ＮＥが
ＮＥＳ以下でないと判定され、ステップ２１１でスワー
ル制御弁３２に対し開指令（フラグＹＳＣＶ＝Ｏ）が出
力され、電磁３方切替弁４４は無励磁状態となりアクチ
ュエータ３８は大気に開放されスワール制御弁３２が開
状態となる。同時にステップ２１２で差圧保持時間を計
測するカウント値ｃｓｃｖがＯにリセットされ、同時に
差圧保持時間が規定時間以上継続したか否かを示すフラ
グｘｓｃｖ＝ｏとなる。

時刻も２でシフトアップを行うと回転数ＮＥは急激に降
下し、規定回転数ＮＥＳ以下となりステップ２０１でＮ
ＥはＮＥＳ以下であると判定される。なお大気圧ＰＡは
始動直前の吸気管圧力を代用する等の公知の手段により
求められる。

回転数ＮＥの降下と同時に吸気管圧力も降下するため、
差圧判定手段Ｈを構成するステップ２０２において大気
圧ＰＡと吸気管圧力ＰＭの差圧ΔＰは規定値ΔＰＳ以上
であると判定される。

従ってステップ２０２に引き続きステップ２０５が実行
される。本ステップにおいて、フラグＹＳＣＶの判別が
行われる。

今想定している状態においては、前回本サブルーチン実
行時にはスワール制御弁３２開指令が出力されていたの
でｙｓｃｖ＝ｏであり、ステップ２０６が実行され、カ
ウンタｃｓｃｖがリセットされ、差圧ΔＰがへＰＳ以上
であるため同時にフラグＸ５ＣＶ−１となる。

次のステップ２０７においてｃｓｃｖに一定値ΔＣを加
算し、差圧保持時間のカウントが開始される。

次に差圧保持時間判別手段（Ｉ）を構成するステップ２
０８においてｃｓｃｖＯ値が規定値以上であるか否かが
判定される。今想定している状態においてはカウントが
開始された直後であるため、規定値以下と判定され直ち
にステップ２１０が実行され、スワール制御弁３２に閉
指令が出力されフラグＹＳＣＶ−１となって本サブルー
チンの実行を終了する。

ＹＳＣＶ＝１となっても、シフトアップ直前までは回転
数ＮＥが規定値より大であり、差圧ΔＰも規定値以下で
あったため、スワール制御弁３２に閉指令が出力されて
もアクチュエータ３８は動作せず、実際のスワール制御
弁３２は開状態を維持するが、ステップ２０６でフラグ
Ｘ５ＣＶ＝１としているため、ステップ１０２でステッ
プ１０４（７）　＠　＊燃比設定が選択され、スワール
制御弁３２の実弁開度に対応した空燃比の制御が実行さ
れる。

次回本サブルーチンが実行されると、ステップ２０１及
びステップ２０２は上述の処理が実行されるが、ステッ
プ２０５においては、ｙｓｃｖ＝０でないため、ステッ
プ２０６の処理が省略され、カウンタｃｓｃｖの値はま
だ規定値以下であるため引き続きスワール制御弁３２閉
指令が出力されるが、フラグＸ５ＣＶ＝１を維持してい
るため、空燃比はスワール制御弁開時の第１の空燃比を
使用しての制御が続行される。

前記したようにシフトアップ直後に内燃機関の回転数が
急激に降下するため、運転者は回転数の降下を抑制する
ためにアクセルを踏み込む。

この場合、アクセルの踏み込みが急（第５図ａの場合）
であると回転数ＮＥは規定値以下であるが吸気管圧力が
上昇するため差圧ΔＰも即座に規定値以下となり、充分
な負圧が蓄積されないためアクチュエータ３８を駆動で
きない状態が継続する。

このような状態においてはステップ２０３が実行される
がフラグＹＳＣＶ＝１を維持しているため引き続きステ
ップ２０４が実行される。ステップ２０４においてもフ
ラグＸ５ＣＶ＝１が維持されているため、カウンタｃｓ
ｃｖをインクリメントせずにステップ２０８が実行され
る、よってカウンタｃｓｃｖの値は規定値以下に保持さ
れるため、スワール制御弁３２に対して閉指令が継続す
るが、フラグｘｓｃｖ＝ｉであるためスワール制御弁開
時の空燃比での運転が続行される。

一方アクセルの踏み込みが緩やかな（第５図ｂ）場合は
、差圧ΔＰが規定値以上であるためステップ２０２に続
きステップ２０５が実行される。ステップ２０２におい
てはＹＳＣＶ＝１でるため、ステップ２０６をバイパス
してステップ２０７でカウンタｃｓｃｖがインクリメン
トされる。

この状態で本ルーチンが何度か実行されカウンタｃｓｃ
ｖの値が規定値以上となればフラグｘＳＣＶ＝Ｏとして
、規定差圧が規定時間以上継続し、スワール制御弁３２
を運転状態判別手段への指令通りに制御することが可能
であるとみなしてフラグｘｓｃｖ＝ｏとする。

ステップ２０２とステップ２０３の直列接続は論理積演
算手段Ｊを、ステップ２０３とステップ２０４の直列接
続は論理和演算手段に構成する。

［発明の効果コ 以上述べたように、本発明によればスワールを発生させ
て燃焼性を改善するために、運転状態判別手段がスワー
ル調整手段に閉指令を出力しているにもかかわらず、大
気圧と吸気管圧力の差圧が規定値以上無いために実際は
スワール調整手段が開状態にある場合には、スワール調
整手段開状態と判断して空燃比制御を実行することによ
り、スワール調整手段の実際の状態に対応して内燃機関
を制御することが、スワール調整手段の実際の状態を検
出する手段を追設することな（可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的な構成を示す図、第２図は本発
明を実施するための内燃機関の構成を示す図、 第３図は空燃比制御メインルーチンのフローチャート、 第４Ａ及びＢ図は内燃機関及びスワール制御弁の状態を
判別するためのサブルーチンのフローチャート、 第５図はシフトアップ時の様子を説明するための図であ
る。 図において １２ａ、１２ｂ・・・吸気ボート、 １４ａ２１４ｂ・・・排気ポート、 １６ａ、１６　ｂ　・・・吸気弁、 １８ａ、１８ｂ・・・排気弁、 ３２・・・スワール制御弁、 ３８・・・アクチュエータ、 ４４・・・電磁３方切替弁、 ４６・・・チエツク弁、 ５０・・・制御回路、 ５２・・・吸気管圧力センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の運転状態判別手段（Ａ）と、該運転状態
   判別手段（Ａ）の出力により制御される該内燃機関の気
   筒に吸入される空気流にスワールを生ぜしめるためのス
   ワール調整手段（Ｂ）と、 該調整手段（Ｂ）が開時の空燃比を設定する第１の空燃
   比設定手段（Ｃ）と、 該調整手段（Ｂ）が閉時の空燃比を設定する第２の空燃
   比設定手段（Ｄ）と、 該第１の空燃比設定手段（Ｃ）と該第２の空燃比設定手
   段（Ｄ）の出力を切り替える切り替え手段（Ｅ）と、 該切り替え手段（Ｅ）の出力に基づいて空燃比を制御す
   る空燃比制御手段（Ｆ）を有するスワール調整手段付き
   内燃機関制御装置であって、該内燃機関の吸気管圧力検
   出手段（Ｇ）と、大気圧と該吸気管圧力検出手段（Ｇ）
   で検出した吸気管圧力の差圧が予め設定されたしきい値
   以上であることを判定する差圧判定手段（Ｈ）と、該差
   圧判定手段（Ｈ）の出力が一定時間以上継続しているか
   否かを判別する差圧保持時間判別手段（Ｉ）と、 該差圧保持時間判別手段（Ｉ）の出力と前記運転状態判
   別手段（Ａ）の出力とを２つの入力とする論理積演算手
   段（Ｊ）と、 該論理積演算手段（Ｊ）の出力と前記運転状態判別手段
   （Ａ）の出力とを２つの入力とする論理和演算手段（Ｋ
   ）を有し、 該論理和演算手段（Ｋ）の出力により前記切り替え手段
   （Ｅ）を切り替えるスワール調整手段付き内燃機関制御
   装置。