JPH05113143A

JPH05113143A - ロータリ弁付きエンジンの制御装置

Info

Publication number: JPH05113143A
Application number: JP30417191A
Authority: JP
Inventors: Joji Matsubara; 譲二松原
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1991-10-23
Filing date: 1991-10-23
Publication date: 1993-05-07

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、ロータリ弁をもったエンジンの制
御装置に関し、吸気脈動に影響されることなく、正確な
エンジン制御を行なえるようにすることを目的とする。【構成】アクセル開度検出手段２０と、位相決定手段
２１と、空燃比検出手段２２と、回転数検出手段２３
と、空燃比設定手段２４と、吸入空気量推定手段２６
と、過渡運転状態検出手段２５と、そして、エンジンの
過渡運転状態が検出されると推定吸入空気量と設定空燃
比とで燃料供給量を決定し、検出されないと推定吸入空
気量と設定空燃比と空燃比検出手段２２による実空燃比
とで燃料供給量を決定する燃料供給量決定手段２７とを
設けるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸気ポートを開閉する
吸気弁とは別に吸気通路に回転可能に設けられるととも
にその回転位相を変えられるロータリ弁をもったエンジ
ンの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図７に示すように、エンジン
１の吸気ポート３ａを開閉する吸気弁５とは別に、吸気
通路３に回転可能に設けられて回転位相を変えることに
より吸気通路３を開閉するロータリ弁１０と、その上流
側に同じく吸気通路３を開閉するスロットル弁１１とを
設け、ロータリ弁１０の回転位相を変えるＶＶＴ（バリ
ヤブル・バルブ・タイミング）制御とスロットル弁１１
の開閉制御とにより、エンジンを制御するようにしたも
のが提案されている。

【０００３】なお、図７中の４は排気通路、４ａは排気
ポート、６は排気弁であり、１７は吸気通路３の吸入空
気量を検出するエアフローセンサ（ＡＦＳ）である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のロータリ弁付きエンジンの制御装置では、ス
ロットル弁１１がアンスロットル状態（スロットル弁が
ないのと同じ状態で、例えばスロットル弁の全開時）付
近にある場合、吸気通路３の更に上流側にあるエアフロ
ーセンサ１７にまで吸気脈動が伝わり、その吸気脈動に
よってエアフローセンサ１７が配設されている吸気通路
部分の中を吸気が矢印ａのように往復することになり、
そのため、正確な吸入空気量の計算ができなくなり、ま
た、空気量をスロットル弁とロータリ弁とで制御してい
るためにスロットル位置から吸入空気量を計算すること
もできず、これにより、正確なエンジン制御が困難であ
るという課題がある。

【０００５】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、ロータリ弁付きエンジンにおいて、吸気脈動
に影響されることなく、正確なエンジン制御を行なえる
ようにした、ロータリ弁付きエンジンの制御装置を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明のロー
タリ弁付きエンジンの制御装置は、吸気ポートを開閉す
る吸気弁とは別に吸気通路に回転可能に設けられるとと
もにその回転位相を変えられるロータリ弁をもったエン
ジンにおいて、アクセル開度を検出するアクセル開度検
出手段と、該アクセル開度検出手段で検出されたアクセ
ル開度から該ロータリ弁の回転位相を決定する位相決定
手段と、該エンジンの排気から供給混合気の空燃比を検
出する空燃比検出手段と、エンジン回転数を検出する回
転数検出手段と、該エンジンの運転状態に対応した空燃
比を設定する空燃比設定手段と、該エンジンの過渡運転
状態を検出する過渡運転状態検出手段とをそなえ、該回
転数検出手段で検出されたエンジン回転数と該アクセル
開度検出手段で検出されたアクセル開度とから該エンジ
ンへの吸入空気量を推定する吸入空気量推定手段が設け
られるとともに、該過渡運転状態検出手段でエンジンの
過渡運転状態が検出されると、該吸入空気量推定手段で
得られた推定吸入空気量と該空燃比設定手段で設定され
た設定空燃比とに基づいて、燃料供給量を決定する一
方、該エンジンの過渡運転状態が検出されないと、該吸
入空気量推定手段で得られた推定吸入空気量と該空燃比
設定手段で設定された設定空燃比と該空燃比検出手段で
検出された実空燃比とに基づいて、燃料供給量を決定す
る燃料供給量決定手段が設けられたことを特徴としてい
る。

【０００７】

【作用】上述の本発明のロータリ弁付きエンジンの制御
装置では、ロータリ弁付きエンジンにおいて、加速また
は減速等の過渡運転状態が検出されると、上記の推定吸
入空気量と設定空燃比とに基づいて燃料供給量を決定す
る一方、過渡運転状態が検出されないと、上記の推定吸
入空気量と設定空燃比と実空燃比とに基づいて燃料供給
量を決定して、この決定された燃料供給量でエンジンを
制御する。

【０００８】

【実施例】以下、図面により、本発明の一実施例につい
て説明すると、図１〜図６は本発明によるロータリ弁付
きエンジンの制御装置の一実施例を示すもので、図１は
その制御系を示すブロック図、図２はそのエンジンシス
テムを示す構成図、図３はそのロータリ弁位相可変機構
を示す模式的斜視図、図４はその燃料供給制御要領を説
明するためのフローチャート、図５はそのロータリ弁の
回転位相とスロットル弁開度と関係を示す図、図６はリ
ニアＯ₂センサの出力特性図であり、図２中、図７と同
じ符号はほぼ同様の部分を示している。

【０００９】さて、本装置により制御されるエンジンシ
ステムは、図２に示すように構成されるものであり、図
２中、１はエンジンで、このエンジン１の燃焼室２と連
通して吸気通路３および排気通路４がそれぞれ設けら
れ、吸気通路３の吸気ポート３ａには吸気弁５が設けら
れるとともに、排気通路４の排気ポート４ａには排気弁
６が設けられている。

【００１０】さらに、吸気弁５と排気弁６とはピストン
７に連結されるクランク軸と連動する動弁機構８により
駆動されて、吸・排気通路３，４の吸・排気ポート３
ａ，４ａを開閉し、燃焼室２の吸・排気を行なわせるよ
うになっている。

【００１１】そして、吸気通路３の吸気ポート３ａの上
流側には、吸気ポート３ａ方向に向け燃料を噴射するイ
ンジェクタ（電磁弁）９が設けられ、更にその上流側に
はロータリ弁１０，スロットル弁１１およびエアクリー
ナ１６が設けられている。

【００１２】ロータリ弁１０は、ほぼ円柱形状をなし、
その直径方向と平行して貫通する通気穴１０ａを有して
おり、吸気通路３を開閉するために回転可能に設けられ
ている。

【００１３】すなわち、上述したロータリ弁１０は、吸
気通路３中に設けてある弁ハウジング３Ａ内に回転可能
に支持されており、図３に示すように、このロータリ弁
１０の回転支軸１０Ａは、後述する位相可変機構３０に
付設されているエンジン側からの駆動力伝達機構によっ
て回転駆動されるようになっている。

【００１４】ここで、位相可変機構３０は、図３に示す
ように、遊星歯車機構によって構成されており、この機
構におけるサンギヤ３１は、エンジンのクランク軸の回
転を駆動源とするベルト伝達機構に用いられるプーリ３
１Ａの軸と一体に設けられている。

【００１５】そして、このサンギヤ３１は、外周面の当
分位置、本実施例では３等分された位置で遊星ギヤ３２
と噛み合っており、そして、この遊星ギヤ３２は、キャ
リアとして設けてあるウォームホィール３３により回転
自在に支持されている。

【００１６】上述した遊星ギヤ３２は、その外周に位置
するリングギヤ３４の内歯３４Ａに噛み合っており、こ
のリングギヤ３４の外周に形成された外歯３４Ｂには、
ロータリ弁１０の駆動軸と一体の駆動ギヤ３５が噛み合
っている。従って、クランク軸の回転は、サンギヤ３１
を介して遊星ギヤ３２に伝達され、この遊星ギヤ３２が
リングギヤ３４を回転させることで駆動ギヤ３５を回転
させてロータリ弁１０への回転力の伝達が行なわれるよ
うになっている。

【００１７】一方、上述したウォームホィール３３に
は、ウォームギヤ３６が噛み合っており、このウォーム
ギヤ３６は、駆動モータ１３の出力軸に一体に設けられ
ている。

【００１８】また、この駆動モータ１３としては、正逆
回転可能なステッピングモータが用いられており、その
回転方向および回転量を後述する電子制御ユニット（Ｅ
ＣＵ）１２（図１，図２参照）により設定されること
で、リングギヤ３４に噛み合うロータリ弁用の駆動ギヤ
３５に対する回転開始位置の位相可変制御を行ない、換
言すれば、回転位相を調整制御するようになっている。

【００１９】すなわち、上述したＥＣＵ１２は、マイク
ロコンピュータにより構成されており、このマイクロコ
ンピュータに付設してあるＩ／Ｏインタフェースを介し
た入力側には、図１に示すように、アクセル開度検出手
段としてのアクセルポジションセンサ２０からのアクセ
ル踏み込み量情報のほか、他のセンサ１９′からの検出
情報が入力されるようになっている。

【００２０】そして、上述したＥＣＵ１２の出力側に
は、駆動モータ１３の駆動回路（ドライバ）が接続され
ており、この駆動回路に対し位相センサを内蔵した駆動
モータ１３が接続されている。

【００２１】なお、駆動モータ１３付きの位相センサ
は、ＥＣＵ１２に対して位相情報を出力し、位相制御の
状況を判別させるようになっている。

【００２２】そして、この場合、ＥＣＵ１２は、ロータ
リ弁１０の制御について言えば、基本的にはアクセルポ
ジションセンサ２０からの信号に基づき、吸気弁５に対
するロータリ弁１０の開閉タイミングの位相を変化させ
るように機能する。

【００２３】すなわち、全開域では、吸気弁５の開閉期
間の全域をオーバーラップさせるように位相を設定し、
パーシャル域では、吸気弁５の開放時期よりも遅く開く
と共に吸気弁５の閉時期よりも遅く吸気の導入を終了さ
せる期間を得られるように位相を設定し、アイドル域で
は、更にオーバラップ期間を短くするように位相を設定
するようになっている。

【００２４】したがって、ＥＣＵ１２は、図１に示すよ
うに、アクセルポジションセンサ２０で検出されたアク
セル開度からロータリ弁１０の回転位相を決定する位相
決定手段２１の機能を有していることになる。

【００２５】ここで、この位相決定手段２１で決定され
るロータリ弁の回転位相特性は、例えば図５の特性Ａの
ようになる。

【００２６】なお、駆動モータ１３が、図３中の符号α
で示す方向に回転した場合には、駆動ギヤ３５は伝達経
路にある各ギヤを介して符号γで示す位置から符号αで
示す方向に例えば進角し、また、この場合とは逆方向
（符号βで示す方向）に駆動モータ１３が回転した場合
には、駆動ギヤ３５が符号γで示す位置から符号βで示
す方向に遅角する。

【００２７】そして、駆動モータ１３の回転量および回
転方向は、駆動モータ１３内の位相センサによってチェ
ックされて所定の状態が得られるまでフィードバック制
御が行なわれる。

【００２８】このようにしてロータリ弁１０は、その回
転によって位相が変わり、吸気弁開時の通気穴１０ａの
吸気通路３に対するタイミングが、吸気通路３と直交乃
至は平行する状態となることにより、吸気通路３を全閉
から全開にわたって開閉しうるようになっているのであ
る。

【００２９】以上がロータリ弁１０の制御にかかる説明
であるが、次にこのエンジン１への燃料供給制御（空燃
比制御）について説明する。

【００３０】かかる空燃比制御に関して言えば、ＥＣＵ
１２には、図１に示すように、エンジン負荷センサとし
てのアクセルポジションセンサ（アクセル開度検出手
段）２０，エンジン回転数検出手段としてのエンジン回
転数センサ２３，空燃比検出手段としてのリニアＯ₂セ
ンサ２２，エンジン過渡運転状態を検出する過渡運転状
態検出手段２５等からの検出信号が入力されるようにな
っている。

【００３１】なお、エンジンの過渡運転状態とは、エン
ジンが加速状態にあるとき、または、減速状態にあると
きで、たとえば、ドライバーがアクセルペダル１４を踏
み込んだときとか、アクセルから足を離したときなどの
状態を指している。

【００３２】また、リニアＯ₂センサ２２の出力特性は
例えば図６に示すようになっている。

【００３３】さらに、空燃比制御に関する機能として、
このＥＣＵ１２は、空燃比設定手段２４，吸入空気量推
定手段２６および燃料供給量決定手段２７の機能を有し
ている。

【００３４】ここで、空燃比設定手段２４は、エンジン
の運転状態に対応して所要のマップから空燃比を設定す
るものである。

【００３５】また、吸入空気量推定手段２６は、エンジ
ン回転数センサ２３で検出されたエンジン回転数Ｎとア
クセルポジションセンサ２０で検出されたアクセル開度
α２とからエンジンへの吸入空気量Ｑを推定するもので
ある。

【００３６】さらに、燃料供給量決定手段２７は、過渡
運転状態検出手段２５でエンジンの過渡運転状態が検出
されると、吸入空気量推定手段２６で得られた推定吸入
空気量Ｑと空燃比設定手段２４で設定された設定空燃比
とに基づいて、燃料供給量を決定する一方、エンジンの
過渡運転状態が検出されないと、吸入空気量推定手段２
６で得られた推定吸入空気量Ｑと空燃比設定手段２４で
設定された設定空燃比とリニアＯ₂センサ２２で検出さ
れた実空燃比とに基づいて、燃料供給量を決定するもの
で、このため、燃料供給量決定手段２７は、第１の燃料
供給量決定部２７ａ，第２の燃料供給量決定部２７ｂお
よびセレクタ２７ｃをそなえて構成されている。

【００３７】ここで、第１の燃料供給量決定部２７ａ
は、エンジンの過渡運転状態が検出されると、推定吸入
空気量Ｑと設定空燃比とに基づいて、燃料供給量を決定
するもので、第２の燃料供給量決定部２７ｂは、エンジ
ンの過渡運転状態が検出されないと、推定吸入空気量Ｑ
と設定空燃比と実空燃比とに基づいて、燃料供給量を決
定するもので、セレクタ２７ｃは、過渡運転状態検出手
段２５の検出結果に応じて第１の燃料供給量決定部２７
ａ，第２の燃料供給量決定部２７ｂのいずれかの出力を
選択するものである。

【００３８】なお、スロットル弁１１はアクセルペダル
１４の開度（またはエンジン回転数）に応じて駆動され
るモータ１５の駆動により開閉されるもので、アクセル
ペダル１４の開度に応じて吸気通路３を開くように構成
されている。

【００３９】すなわち、アクセルポジションセンサ２０
（あるいはエンジン回転数センサ２３）からの検出信号
をＥＣＵ１２が受けて、アクセル開度（またはエンジン
回転数）に応じた制御信号をモータ１５に送り、スロッ
トル弁１１を開閉制御するのであるが、このために、Ｅ
ＣＵ１２は、図１に示すように、アクセルポジションセ
ンサ２０（あるいはエンジン回転数センサ２３）からの
検出信号に基づいてスロットル開度を決定するスロット
ル開度決定手段２８の機能を有している。

【００４０】ここで、このスロットル開度決定手段２８
で決定されるスロットル開度特性は、例えば図５の特性
Ｂのようになる。

【００４１】つぎに、本装置の制御要領を図４に示すフ
ローチャートについて説明すると、まず、ステップａ１
で、アクセルポジションセンサ２０のアクセル開度α２
からスロットル開度とロータリ弁１０の回転位相をスロ
ットル開度決定手段２８および位相決定手段２１にて決
定し、ステップａ２で、アクセル開度α２とエンジン回
転数Ｎとから推定吸入空気量Ｑを吸入空気量推定手段２
６により推定し、ステップａ３で、推定吸入空気量Ｑと
エンジン回転数Ｎとから設定空燃比ＡＦＭを設定する。

【００４２】そして、ステップａ４で、エンジンが過渡
運転状態、例えば加速中であるかどうかを過渡運転状態
検出手段２５にて検出し（減速中であるかどうかを検出
する場合もある）、過渡運転状態であると、ステップａ
５に進み、吸入空気量推定手段２６で得られた推定吸入
空気量Ｑと空燃比設定手段２４で設定された設定空燃比
ＡＦＭとに基づいて、燃料供給量決定手段２７の第１の
燃料供給量決定部２７ａにて燃料供給量を決定し、セレ
クタ２７ｃを経てインジェクタ９より燃料噴射を行なわ
せる。

【００４３】一方、ステップａ４で、エンジンの過渡運
転状態が検出されなければ、ステップａ６で、リニアＯ
₂センサ２５での検出結果ＬＡＦＳから実空燃比ＡＦＲ
を求め、更にステップａ７で、Ｑ×ＡＦＭ／ＡＦＲによ
り吸入空気量を補正し新しい吸入空気量Ｑ′を求める。
ここで、Ｑ′＝Ｑ×ＡＦＭ／ＡＦＲとなるのは、ＡＦＲ
＝Ｑ／Ｆ，ＡＦＭ＝Ｑ′／Ｆであるからである。

【００４４】そして、ステップａ８で、新しい吸入空気
量Ｑ′と設定空燃比ＡＦＭとに基づいて、燃料供給量決
定手段２７の第２の燃料供給量決定部２７ａにて燃料供
給量を決定し、セレクタ２７ｃを経てインジェクタ９よ
り燃料噴射を行なわせる。

【００４５】すなわち、アクセル開度α２−エンジン回
転数Ｎの変化量が規定値以上のときはα２−Ｎからおお
まかな燃料噴射量を求め、噴射した燃料の排ガスからの
Ａ／Ｆと燃料噴射量とから空気量を計算するようにし、
またα２−Ｎの変化量が規定値以下のときは燃料噴射量
とＬＡＳＦから求めた空気量とでフィードバックするよ
うにしているのである。

【００４６】なお、上記したようなロータリ弁１０の回
転位相とスロットル開度との関係は図５に示すようにな
っている。即ち、アクセル開度が小さいうちは、アクセ
ル開度に応じて、ロータリ弁１０の回転位相は変更せず
に、スロットル弁１１の開度を変更し、アクセル開度が
所定値よりも大きくなると、その後はスロットル弁１１
の開度は変更せずに、ロータリ弁１０の回転位相を変更
させるのである。

【００４７】このようにアクセル開度が小さいうちは、
スロットル弁１１の開度を変更するような制御を行なう
のは、ロータリ弁１０の回転位相を閉じ過ぎた状態にし
てしまうと、吸入空気量が減少し過ぎて、燃焼室内の温
度低下を招くからである。

【００４８】このようにして本制御装置では、従来装置
で使用していたエアーフローセンサを排し、その代わり
にリニアＯ₂センサを使用して、この検出結果をフィー
ドバックさせてエンジンの運転状態に対応した燃料供給
量を決定して供給するようにしているので、ロータリ弁
付きエンジンにおいて安定した制御を実現できるのであ
る。

【００４９】なお、本発明による制御装置はスロットル
弁を排しロータリ弁のみによる制御にも同様にして適用
し得るものである。

【００５０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のロータリ
弁付きエンジンの制御装置によれば、吸気ポートを開閉
する吸気弁とは別に吸気通路に回転可能に設けられると
ともにその回転位相を変えられるロータリ弁をもったエ
ンジンにおいて、アクセル開度を検出するアクセル開度
検出手段と、該アクセル開度検出手段で検出されたアク
セル開度から該ロータリ弁の回転位相を決定する位相決
定手段と、該エンジンの排気から供給混合気の空燃比を
検出する空燃比検出手段と、エンジン回転数を検出する
回転数検出手段と、該エンジンの運転状態に対応した空
燃比を設定する空燃比設定手段と、該エンジンの過渡運
転状態を検出する過渡運転状態検出手段とをそなえ、該
回転数検出手段で検出されたエンジン回転数と該アクセ
ル開度検出手段で検出されたアクセル開度とから該エン
ジンへの吸入空気量を推定する吸入空気量推定手段が設
けられるとともに、該過渡運転状態検出手段でエンジン
の過渡運転状態が検出されると、該吸入空気量推定手段
で得られた推定吸入空気量と該空燃比設定手段で設定さ
れた設定空燃比とに基づいて、燃料供給量を決定する一
方、該エンジンの過渡運転状態が検出されないと、該吸
入空気量推定手段で得られた推定吸入空気量と該空燃比
設定手段で設定された設定空燃比と該空燃比検出手段で
検出された実空燃比とに基づいて、燃料供給量を決定す
る燃料供給量決定手段が設けられているので、吸気脈動
の影響を受けることなくエンジンの運転状態に対応して
安定した制御を行なわせ得る利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるロータリ弁付きエンジ
ンの制御装置の制御系を示すブロック図である。

【図２】本装置をそなえたエンジンシステムを示す構成
図である。

【図３】ロータリ弁位相可変機構を示す模式的斜視図で
ある。

【図４】本発明の制御要領を説明するためのフローチャ
ートである。

【図５】ロータリ弁の回転位相とスロットル弁開度と関
係を示す図である。

【図６】リニアＯ₂センサの出力特性図である。

【図７】従来例によるロータリ弁付きエンジンを模式的
に示す構成図である。

【符号の説明】

１エンジン２燃焼室３吸気通路３ａ吸気ポート３Ａ弁ハウジング４排気通路４ａ排気ポート５吸気弁６排気弁７ピストン８動弁機構９インジェクタ（電磁弁）１０ロータリ弁１０ａ通気穴１１スロットル弁１２電子制御ユニット（ＥＣＵ）１３，１５モータ１４アクセルペダル１６エアクリーナ１７エアフローセンサ２０アクセル開度検出手段（アクセルポジションセン
サ）２１位相決定手段２２空燃比検出手段（リニアＯ₂センサ）２３回転数検出手段（エンジン回転数センサ）２４空燃比設定手段２５過渡運転状態検出手段２６吸入空気量推定手段２７燃料供給量決定手段２７ａ第１の燃料供給量決定部２７ｂ第２の燃料供給量決定部２７ｃセレクタ２８スロットル開度決定手段３０位相可変機構３１サンギヤ３１Ａプーリ３２遊星ギヤ３３ウォームホィール３４リングギヤ３４Ａ内歯３４Ｂ外歯３５駆動ギヤ３６ウォームギヤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気ポートを開閉する吸気弁とは別に吸
気通路に回転可能に設けられるとともにその回転位相を
変えられるロータリ弁をもったエンジンにおいて、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、該アクセル開度検出手段で検出されたアクセル開度から
該ロータリ弁の回転位相を決定する位相決定手段と、該エンジンの排気から供給混合気の空燃比を検出する空
燃比検出手段と、エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、該エンジンの運転状態に対応した空燃比を設定する空燃
比設定手段と、該エンジンの過渡運転状態を検出する過渡運転状態検出
手段とをそなえ、該回転数検出手段で検出されたエンジン回転数と該アク
セル開度検出手段で検出されたアクセル開度とから該エ
ンジンへの吸入空気量を推定する吸入空気量推定手段が
設けられるとともに、該過渡運転状態検出手段でエンジンの過渡運転状態が検
出されると、該吸入空気量推定手段で得られた推定吸入
空気量と該空燃比設定手段で設定された設定空燃比とに
基づいて、燃料供給量を決定する一方、該エンジンの過
渡運転状態が検出されないと、該吸入空気量推定手段で
得られた推定吸入空気量と該空燃比設定手段で設定され
た設定空燃比と該空燃比検出手段で検出された実空燃比
とに基づいて、燃料供給量を決定する燃料供給量決定手
段が設けられたことを特徴とする、ロータリ弁付きエン
ジンの制御装置。