JPH0348330B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はポンピングロスを低減する手段を備え
たエンジンにおけるアイドル回転数制御装置に関
するものである。

〔従来の技術〕 一般にオツトーサイクルエンジンにおいては、
気筒内で再生する熱エネルギーを出力として取出
す場合にその一部が所謂ポンピングロスによつて
失われ、このため熱効率か低下して燃費向上を妨
げるという問題がある。このポンピングロスは、
吸入行程で吸気負圧がピストンに作用する負の仕
事による吸引損失および圧縮行程での圧縮損失を
含み、とくに吸気負圧が増大する低負荷時ほどポ
ンピングロスが大きくなる。

このような問題に対し、近年、アイドル運転時
を含めた低負荷の吸気負圧等に基づくポンピング
ロスを低減する手段が種々開発されており、従来
のこの種の手段は大別して第１図ａ乃至同ｃに示
す三通りのタイプがある。すなわち、第１図ａに
示すタイプは、ピストンＢを備えた気筒Ａ、吸排
気各通路Ｃ，Ｄおよび吸排気各弁Ｅ，Ｆに加え、
気筒Ａと吸気通路Ｃとの間に、吸気弁Ｅの閉弁時
期より遅れて閉弁する吸気還流弁Ｈを備えた吸気
還流通路Ｉを設け、予め絞り弁Ｇの開度を大きく
して吸入行程でいつたん混合気を余分に吸入し、
圧縮行程で上記吸気還流弁Ｈが閉じるまでの間に
吸入混合気の一部を吸気系に還流させ、吸気還流
通路Ｉ中の開閉弁Ｊ等によつて混合気還流量を制
御するようにしており、これによると、吸気負圧
による吸引損失が小さくなり、圧縮行程との関係
で吸気還流量を多くするほどポンピングロスが低
減される。第１図ｂに示すタイプは、吸気通路Ｃ
に吸気弁Ｅの閉弁時期より早く閉じるタイミング
バルブＫを設け、予め絞り弁Ｇの開度を大きくし
て吸入行程途中までのタイミングバルブＫと吸気
弁Ｅがともに開いている期間に混合気を吸入し、
タイミングバルブＫの閉弁時期の調整によつて吸
入混合気量を制御するようにしており、これによ
ると、混合気吸入期間の吸気負圧が小さくなると
ともにタイミングバルブＫ閉弁後の負圧による損
失は圧縮行程でピストンＢを引上げる作用で相殺
され、混合気吸入期間を短くするほどポンピング
ロスが低減される。また、第１図ｃに示すタイプ
は、吸気弁Ｅの閉弁時期をタイミング調節可能な
カムＬによつて可変とし、吸入行程の終期に対し
て該吸気弁Ｅの閉弁時期を遅らすか、あるいは早
めることにより、第１図ａのタイプと同様の原理
または第１図ｂのタイプと同様の原理でポンピン
グロスを低減するようにしている（特開昭55−
69715号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、従来はこれらいずれのタイプによる
場合も、単に低負荷時に混合気量を制御しポンピ
ングロスを低減させているにすぎなかつたため、
とくにアイドル運転時にクーラー等の外部負荷が
加わつたような場合に適正なアイドル回転数を維
持し難いという支障が生じる。つまり、一般のエ
ンジンではポンピングロスを補うため余分の混合
気が供給されるのに比べ、ポンピングロス低減手
段を設ければ消費混合気量が節減される反面、ア
イドル回転数が必要限度の混合気量で維持される
ことから、例えばクーラー等が使用されたとき混
合気量が不足してアイドル回転数が落ち、ときに
はエンストまで至るおそれがあつた。

本発明はこれらの事情に鑑み、ポンピングロス
を低減して燃費を向上し得るものでありながら、
クーラー等の外部負荷が加わつたような場合でも
アイドル回転数が低下することを防止し、適正な
アイドル運転状態を維持することのできるエンジ
ンのアイドル回転数制御装置を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕 本発明は上記目的を達成するため、アイドル運
転時に所定開度に開いた状態とされる絞り弁を設
けるとともに、該絞り弁下流の吸気通路に、吸気
通路の燃焼室への連通の終了時期を調整する調整
装置を設け、該調整装置の作動により少なくとも
アイドル運転時に、上記連通の終了時期を調整し
て、燃焼室に供給する混合気量を調整しつつポン
ピングロスを低減するようにしたエンジンにおい
て、アイドル運転時にエンジン回転数低下傾向が
生じる状態を検出する検出装置と、該検出装置の
出力を受けて、アイドル運転時にエンジン回転数
低下傾向が生じる状態が検出されたときに上記ポ
ンピングロス低減のための作動を制限して燃焼室
内の混合気量を増加させる方向に上記調整装置を
制御する制御装置とを設けたものである。

この構成において、吸気通路の燃焼室への連通
の終了時期を調整する調整装置としては、実施例
中でも説明するように、第１図ａに示すようなタ
イプにおいて吸気還流通路Ｉ中の開閉弁Ｊの開度
を調節するもの、もしくは同タイプにおいて吸気
還流弁Ｈの閉弁時期を変更可能としておいてこれ
を調節するもの、あるいは第１図ｂに示すような
タイプにおいてタイミングバルブＫの閉弁時期を
調節するもの、第１図ｃに示すようなタイプにお
いて吸気弁Ｅの閉弁時期を調節するもの等を採用
することができる。また、アイドル運転時にエン
ジン回転数低下傾向が生じる状態の検出は回転数
検出によつてもよいし、エンジン回転数に影響を
及ぼす外部負荷の作動状態の検出によつてもよ
い。

〔作用〕

以上の構成によると、アイドル運転時に、絞り
弁が所定開度に開いている状態で、上記調整装置
の作動によりポンピングロスが低減されるととも
に、クーラー等の外部負荷が加わることによつて
エンジン回転数低下傾向が生じる状態になれば、
ポンピンクロスの低減のための作動を制限して燃
焼室内の混合気量を増加させる方向に上記調整装
置が制御されることにより、上記傾向が是正され
ることとなる。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例を示し、同図におい
て、１はエンジンの気筒、２はピストン、３は吸
気通路、４は吸気弁、５は排気通路、６は排気弁
である。吸気通路３および排気通路５はそれぞれ
エンジンの各気筒１の燃焼室に連結された分岐部
分と集合部分とを有し、吸気通路３の集合部分に
アクセル等に連動する絞り弁７が設けられてい
る。上記吸気弁４および排気弁６は、４サイクル
エンジンにおいては吸入行程の間だけ吸気弁４が
開き、排気行程の間だけ排気弁６が開くように、
それぞれエンジンに連動したカム８，９で作動さ
れる。またこの実施例では、ポンピングロスを低
減する手段として前記第１図ａに示すタイプの構
造を利用し、気筒１の燃焼室と吸気通路３の絞り
弁７下流との間に吸気還流通路１０を接続し、そ
の気筒１に開口する吸気還流ポートに吸気還流弁
１１を設けるとともに、吸気還流通路１０中に、
吸気還流量を調整する開閉弁１２を設けている。
上記吸気還流弁１１は、吸気弁４が開いている吸
入行程中に開弁し、吸気弁４の閉弁時期より遅れ
て圧縮行程途中で閉弁するように、エンジンに連
動して回転するカム１３によつて作動される。従
つて、上記開閉弁１２が閉じているときは吸気弁
４の閉時期が吸気通路３の燃焼室への連通の終了
時期となるのに対し、開閉弁１２が開いたとき
は、吸気還流弁１１の閉時期が上記連通の終了時
期となり、開閉弁１２が閉じているときよりも上
記連通の終了時期が遅らされる。このようして、
上記開閉弁１２により、吸気通路３の燃焼室への
連通の終了時期を調整する調整装置が構成されて
いる。そして、上記開閉弁１２が開いた状態で平
常のアイドル運転時に適当なエンジン回転数が得
られるように、吸気還流弁１１の閉弁時期が設定
されている。このようなポンピングロス低減手段
を有する場合、上記絞り弁７は、アイドル運転時
に所定開度に開いた状態とされ、つまりポンピン
グロス低減手段を有しないエンジンと比べてアイ
ドル時の開度が大きく設定されている。

このようなエンジンにおいて、アイドル運転時
にエンジン回転数低下傾向が生じる状態を検出す
る検出装置と、該検出装置の出力を受けて、アイ
ドル運転時にエンジン回転数低下傾向が生じる状
態が検出されたときに上記ポンピングロスの低減
のための作動（開閉弁１２の開作動）を制限して
燃焼室内の混合気量を増加させる方向に上記調整
装置を制御する制御装置とが設けられている。こ
の検出装置および制御装置は、エンジン回転数を
検出する回転数検出器１４と、絞り弁７の開度や
アクセル操作等に基づいてアイドル運転時を検出
するアイドルスイツチ１５と、ゲート１６、設定
電圧発生回路１７、比較回路１８および積分回路
１９を備えた制御回路と、前期開閉弁１２を開閉
作動するアクチユエータ２０とからなる。そし
て、上記ゲート１６は、アイドルスイツチ１５か
らの信号により、アイドル運転時にのみ回転数検
出器１４から送られるエンジン回転数に応じた検
出信号を後続回路に伝え、上記設定電圧発生回路
１７においては、予め正常アイドル運転状態を維
持するに必要な最低限度のエンジン回転数に相当
する程度の設定電圧を発生させ、上記比較回路１
８においては、上記設定電圧と回転数検出器１４
からの検出信号とを比較してこの検出信号が設定
電圧より低くなつたときに出力を生じ、上記積分
回路１９においては、比較回路１８の出力に応じ
た積分信号が得られるように、各回路を構成して
いる。また、アクチユエータ２０は積分回路１９
からの信号を受け、この信号が所定値以下のとき
前記開閉弁１２を開き、積分信号が所定値に達し
たとき開閉弁１２を閉じ若しくは開度を小さくす
るように、ソレノイド等の電気的な作動手段で開
閉弁１２を開閉作動するようにしている。

なお、２１は吸気通路３内に開口する燃料噴射
弁、２２は吸気通路３に設けたエアフローセン
サ、２３はポテンシヨメータ、２４はポテンシヨ
メータ２３の信号を受けて燃料噴射量２１を制御
する制御回路で、これらにより燃料噴射装置を構
成しているが、吸気通路３への燃料供給手段はこ
れに限らず、気化器を用いてもよい。

この装置の作用を次に説明する。

第３図は吸気弁４、吸気還流弁１１、排気弁６
の各動作を示し、同図においてＴ，Ｄ，Ｃはピス
トンの上死点、Ｂ，Ｄ，Ｃは同下死点を意味し、
実線２５な吸気弁４の開弁期間、点線２６は吸気
還流弁１１の開弁期間、一点鎖線２７は排気弁６
の開弁期間を表わす。同図に示すように、吸気行
程では吸気弁４が開き、予め絞り弁７の開度を大
きくした吸気通路３から大気圧に近い圧力で混合
気が余分に気筒１内に送られることにより、吸気
負圧が小さく吸引損失が低減される。そして、吸
気弁４が閉じるまでに吸気還流弁１１が開き、吸
気弁４の閉弁時期より遅れて圧縮行程の途中時点
で吸気還流弁１１が閉じる。この際、吸気還流通
路１０に設けられた開閉弁１２が開いていると、
圧縮行程で吸気還流弁１１が閉じるまでの第３図
に斜線で示す期間に、いつたん気筒１に吸入され
た混合気の一部が吸気還流通路１０を通して吸気
通路３に戻されることにより、吸入行程での吸入
混合気量と混合気還流量との差が実質上の混合気
吸入量となる。

アイドル運転時にエンジン回転数が所定値以上
に維持されているときは上記の状態でポンピング
ロス低減作用が行なわれる。この状態からクーラ
ー等が使用された場合などに出力不足によつてア
イドル回転数が所定値以下に低下したときは、ア
イドル運転時に前記ゲート１６を通して前記比較
回路１８に送られる回転数検出信号が設定電圧を
下まわることにより、前記積分回路１９を経た出
力信号に応じてアクチユエータ２０が作動し、前
記開閉弁１２を閉じ若しくは開度を小さくする。
かくすると、前述の圧縮行程における吸入混合気
の還流が阻止若しくは制限され、これに基づく圧
縮損失でポンピングロスの低減量が減少すること
となる。これにより、気筒１内の実質上の吸入混
合気量が増加し、充填率が高めらえ、このためエ
ンジンの出力が上がつてアイドル回転数が上昇す
る。また、アイドル回転数が所定値まで上昇して
回転数検出信号が設定電圧を越えると、前記開閉
弁１２が開き、前述の吸気還流作用で圧縮損失も
小さくなつてポンピングロス低減量が増大するこ
ととなる。

こうしてアイドル回転数が適正に調整される。
なお、アイドル回転数の制御装置として吸気通路
の絞り弁の開度若しくは絞り弁をバイパスする通
路の流量をアイドル回数に応じて制御するものは
従来において知られているが、このような従来の
装置では絞り弁もしくはバイパス通路から燃焼室
までの距離が長いため制御の応答性に問題がある
のに対し、本発明では絞り弁下流の吸気通路に設
けられている調整装置を利用しているため、エン
ジン回転数低下傾向が生じたときに燃焼室に対す
る混合気供給量を応答性よく増加させることがで
きる。

アイドル運転時以外は、アクセル操作に応じて
エンジン回転数が高められてポンピングロスの低
減量を減少する必要がないため、前記ゲート１６
において回転数検出信号は遮断される。

なお、上記実施例では、アイドル運転時のエン
ジン回転数の検出に基づいて吸気還流通路１０中
の開閉弁１２を制御しているが、吸気還流弁１１
に対するカム１３等の調節により該弁１１の閉弁
時期を制御し、アイドル回転数が低下したときに
該弁１１の閉弁時期を早めるようにすることによ
つても、ポンピングロスの低減量ひいてはアイド
ル回転数を制御することができる。また、制御手
段としては必ずしも回転数検出に基づくフイード
バツク制御に限らず、例えばアイドル回転数を低
下させる要素となるクーラー等のスイツチがアイ
ドル運転状態で投入された場合にポンピングロス
の低減のための作動を制限して燃焼室内の混合気
量を増加させるようにしてもよい。

また、ポンピングロス低減手段も図示した実施
例に限らず、前述のように第１図ｂに示すタイプ
や第１図ｃに示すタイプでもよい。これらの場合
も、吸気通路の燃焼室への連通の終了時期を調整
する調整装置に対し、アイドル運転時にエンジン
回転数低下傾向が生じる状態が検出されたときに
上記ポンピングロスの低減のための作動を制限し
て燃焼室内の混合気量を増加させる方向に上記調
整装置を制御するように、制御手段を構成すれば
よい。すなわち、第１図ｂに示すタイプであれ
ば、タイミングバルブＫが吸気通路の燃焼室への
連通の終了時期を調整する調整装置となるので、
アイドル運転時にエンジン回転数低下傾向が生じ
る状態が検出されたときに、タイミングバルブＫ
の閉時期を遅らせて吸気弁Ｅの閉時期に近付ける
ように制御すればよい。また第１図ｃに示すタイ
プであれば、吸気弁閉時期のタイミング調節が可
能なカムＬが上記調整装置となるので、アイドル
運転時にエンジン回転数低下傾向が生じる状態が
検出されたときに、吸気弁閉時期を基本的な閉時
期（本来の吸入行程終期に相当する時期）に近付
けるようにカムＬを制御すればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、アイドル運転
時に所定開度に開いた状態とされる絞り弁を設け
るとともに、該絞り弁下流の吸気通路に、吸気通
路の燃焼室への連通の終了時期を調整する調整装
置を設け、該調整装置の作動により少なくともア
イドル運転時に上記連通の終了時期を調整してポ
ンピングロスを低減するとともに、クーラー等の
使用によりアイドル回転数が低下したときに、上
記ポンピングロスの低減のための作動を制限して
燃焼室内の混合気量を増加させる方向に上記調整
装置を制御することによりアイドル回転数が高め
られるようにしているため、アイドル回転数が適
正に維持されてエンスト等の支障をきたすことが
ない。しかも、絞り弁下流の吸気通路に設けられ
た吸気通路の燃焼室への連通の終了時期の調整装
置を利用して、アイドル回転数変動時の燃焼室に
対する混合気供給量の制御を応答性良く行なうこ
とができる。従つて、燃費向上および良好なアイ
ドル運転状態をともに満足することができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ乃至ｃは従来知られたポンピングロス
の低減手段の各種タイプを示す要部概略図、第２
図は本発明装置の概略図、第３図は弁の開閉動作
時期を示す説明図である。 １……気筒、３……吸気通路、４……吸気弁、
１０……吸気還流通路、１１……吸気還流弁、１
２……開閉弁、１４……回転数検出器、１６……
ゲート、１７……設定電圧発生回路、１８……比
較回路、１９……積分回路、２０……アクチユエ
ータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アイドル運転時に所定開度に開いた状態とさ
   れる絞り弁を設けるとともに、該絞り弁下流の吸
   気通路に、吸気通路の燃焼室への連通の終了時期
   を調整する調整装置を設け、該調整装置の作動に
   より少なくともアイドル運転時に、上気連通の終
   了時期を調整して、燃焼室に供給する混合気量を
   調整しつつポンピングロスを低減するようにした
   エンジンにおいて、 アイドル運転時にエンジン回転数低下傾向が生
   じる状態を検出する検出装置と、該検出装置の出
   力を受けて、アイドル運転時にエンジン回転数低
   下傾向が生じる状態が検出されたときに上記ポン
   ピングロスの低減のための作動を制限して燃焼室
   内の混合気量を増加させる方向に上記調整装置を
   制御する制御装置とを設けたことを特徴とするエ
   ンジンのアイドル回転数制御装置。