JPH07224626A - エンジンの制御装置 - Google Patents

エンジンの制御装置

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JPH07224626A
JPH07224626A JP6040534A JP4053494A JPH07224626A JP H07224626 A JPH07224626 A JP H07224626A JP 6040534 A JP6040534 A JP 6040534A JP 4053494 A JP4053494 A JP 4053494A JP H07224626 A JPH07224626 A JP H07224626A
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intake port
internal egr
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Tetsushi Marutani
哲史 丸谷
Kazuhiko Hashimoto
一彦 橋本
Tadataka Nakasumi
忠孝 中角
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    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F1/42Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
    • F02F1/4214Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】プライマリ吸気ポートをセカンダリ吸気ポート
に対して遅くまで開弁させて、筒内流動を強化し、成層
燃焼を図って、リーンバーンを達成すると共に、温度の
高い内部EGRにより燃焼悪化の抑制および内部EGR
によるHC排出量の増加を抑制し、かつリーン域のNO
x排出量の低減を図る。 【構成】単一の気筒P1に対して設けられるプライマリ
吸気ポートP2およびセカンダリ吸気ポートP3と、両
吸気ポートP2,P3を連通する内部EGR用の連通路
P4と、全負荷域より低負荷側においては少なくとも理
論空燃比よりも希薄な空燃比で運転するリーンバーン手
段P5とを備えている。空燃比がリーンの全負荷域より
低負荷側ではセカンダリ吸気ポートP3の吸気弁P7の
開弁時期を排気弁P8の閉弁時期とオーバラップさせる
と共に、セカンダリ吸気ポートP3の吸気弁P7がプラ
イマリ吸気ポートP2の吸気弁に対して早開き、かつ早
閉じに制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば少なくとも吸
気2弁構造のエンジンにおいて吸気の筒内流動(スワー
ル等)により層状化を図ってリーンバーンを達成するよ
うなエンジンの制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、エンジンの吸気装置としては例え
ば実開平4−47165号公報および特開平3−237
126号公報に記載の装置がある。
【0003】すなわち、前者の実開平4−47165号
公報に記載の装置は、単一の気筒に対してプライマリ吸
気ポートおよびセカンダリ吸気ポートを有し、一方の吸
気ポートをストレートポートに、他方の吸気ポートをス
ワールポートに構成すると共に、上記ストレートポート
には吸気制御弁を介設したものである。
【0004】また後者の特開平3−237216号公報
に記載の装置は、単一の気筒に対してストレートポート
とスワールポートとを有し、上述のストレートポートに
スワールコントロールバルブ所謂SCVを介設すると共
に、低負荷側において理論空燃比(A/F=14.7、
λ=1)よりも希薄な空燃比でリーンバーン運転する
際、上述のスワールコントロールバルブを閉成してスワ
ールを生成すべく構成した装置である。
【0005】このように少なくとも吸気2弁構造のエン
ジンにおいて、一方の吸気ポートを休止させる手段(上
述の吸気制御弁およびスワールコントロールバルブ)に
より筒内流動(スワール)を得、この筒内流動により成
層燃焼を可能とすることで、リーンバーンを達成し、燃
費の向上を図るエンジンが知られているが、このような
従来のエンジンにおいてはHC排出量およひNOx排出
量が悪化する問題点があった。
【0006】以下に斯る問題点が生ずる理由について詳
述する。まずHC排出量の悪化について述べると、希薄
燃焼限界(リーンリミット)をより一層リーン側にする
目的で比較的強力な筒内空気流動を与えると、この筒内
空気流動により燃焼を向上させることができる反面、空
気流動により冷却損失(いわゆる冷損)が増加し、かつ
混合気が希薄であるために燃焼速度の低下等を招き、図
11に特性aで示すように空燃比のリーン側においてH
C(ハイドロカーボン、炭化水素)が増加する問題点が
あった。
【0007】次にNOx排出量の悪化について述べる
と、図11に特性bで示すように空燃比に対するNOx
排出量は、空燃比がリッチな領域からA/F=14.7
の理論空燃比にかけて順次増加し、A/F=16近傍に
おいてその排出量が最大となり、リーン側においてはN
Ox排出量は減少するが、排気系に介設される触媒コン
バータ内の三元触媒によるNOx浄化率は理論空燃比前
後の僅少領域でしか得られない関係上、リーン側におい
てNOx排出量が減少しても、空燃比がリーンな時には
三元触媒においてNOxが浄化されないので、結果的に
NOx排出量が増加する問題点があった。
【0008】このような問題点を解決するために、例え
ばNOx排出量が多く三元触媒においてNOx浄化が期
待できない空燃比(A/F=16〜20)いわゆる中間
空燃比を使用することなく、リーン空燃比(たとえばA
/F=24〜26)と、三元触媒での排気ガス浄化が可
能な理論空燃比(A/F=14.7)とを使用すると、
空燃比の切換時にトルクショックが発生する問題点があ
り、一方、上述の中間空燃比(A/F=16〜20)を
使用可能とするために、外部EGRを行なうことにより
燃焼速度を緩慢にして、NOxの低減を図ることができ
る利点がある反面、図8に点線の特性Cで示すように低
温の不活性ガス(既燃ガス)が筒内に持込まれ、HCの
悪化を招く問題点があり、さらにはリーン空燃比におい
てもNOx浄化を図る目的でNOx還元触媒が開発され
つつあるが、未だ充分なNOx浄化率を得るに至ってい
ない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】この発明の請求項1記
載の発明は、リーンバーンエンジンにおいてプライマリ
吸気ポートとセカンダリ吸気ポートとを連通する内部E
GR(残留ガス制御)用の連通路を設けると共に、セカ
ンダリ吸気ポートの吸気弁の開弁および閉弁タイミング
を特異に制御することで、プライマリ吸気ポートをセカ
ンダリ吸気ポートに対して遅くまで開弁させて、筒内流
動を強化し、この筒内流動により成層燃焼を図って、リ
ーンバーンを達成すると共に、上述の筒内流動に起因し
て冷却損失が発生し、HC排出量が増加傾向となるの
を、外部EGRと比較して温度の高い内部EGRにより
燃焼悪化の抑制および既然ガスの再燃性向上が図れ内部
EGRによるHC排出量の増加を抑制し、かつEGR効
果により、リーン域のNOx排出量の低減を図ることが
できるエンジンの制御装置の提供を目的とする。
【0010】この発明の請求項2記載の発明は、上記請
求項1記載の発明の目的と併せて、プライマリ吸気ポー
トをスワール生成用ポートに構成することで、良好なス
ワール(筒内横渦)を生成して、希薄燃焼限界(リーン
リミット)の向上を図り、燃費向上を達成することがで
きるエンジンの制御装置の提供を目的とする。
【0011】この発明の請求項3記載の発明は、上記請
求項1もしくは2記載の発明の目的と併せて、プライマ
リ吸気ポートから積極的に吸気を行なうことで、スワー
ル強化が図れ、リーンリミットの向上を図ることができ
るエンジンの制御装置の提供を目的とする。
【0012】この発明の請求項4記載の発明は、上記請
求項1,2もしくは3記載の発明の目的と併せて、セカ
ンダリ吸気ポートの吸気弁と排気弁とのオーバラップ量
を可変するバルブタイミング可変装置を設けることで、
このバルブタイミング可変装置により上記オーバラップ
量を自在にコントロールし、以て内部EGR量をエンジ
ンの運転状態に対応して任意かつ適切に調整することが
できるエンジンの制御装置の提供を目的とする。
【0013】この発明の請求項5記載の発明は、上記請
求項4記載の発明の目的と併せて、中間空燃比であるA
/F=16〜20域で内部EGR量を大とでき、HCの
排出量の増加を抑制しつつ、NOxを低減することがで
きるエンジンの制御装置の提供を目的とする。
【0014】この発明の請求項6記載の発明は、上記請
求項1もしくは2記載の発明の目的と併せて、内部EG
R用の連通路におけるプライマリ吸気ポートとの接続開
口部を特定位置に設定することで、内部EGRガスをシ
リンダ内の外周部に導くことができ、点火プラグ周辺に
内部EGRガスを持込まず、燃料と内部EGRガスとの
混合を可及的回避し、層状化および燃焼性を損なうこと
がないエンジンの制御装置の提供を目的とする。
【0015】この発明の請求項7記載の発明は、上記請
求項1記載の発明の目的と併せて、燃料噴射弁(インジ
ェクタ)の配設位置を特定することで、燃料噴射弁の噴
孔部に内部EGRガスが至るのを防止して、該噴孔の目
詰りを阻止すると共に、燃料と内部EGRガスとの混合
を回避することができるエンジンの制御装置の提供を目
的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1記載
の発明は、単一の気筒に対して設けられるプライマリ吸
気ポートおよびセカンダリ吸気ポートと、上記両吸気ポ
ートを連通する内部EGR用の連通路と、全負荷域より
低負荷側においては少なくとも理論空燃比よりも希薄な
空燃比で運転するリーンバーン手段とを備えたエンジン
の制御装置であって、空燃比がリーンの全負荷域より低
負荷側では少なくともセカンダリ吸気ポートの吸気弁の
開弁時期を排気弁の閉弁時期とオーバラップさせると共
に、セカンダリ吸気ポートの吸気弁がプライマリ吸気ポ
ートの吸気弁に対して早開き、かつ早閉じに制御する制
御手段を備えたエンジンの制御装置であることを特徴と
する。
【0017】この発明の請求項2記載の発明は、上記請
求項1記載の発明の構成と併せて、上記プライマリ吸気
ポートをスワール生成用ポートに構成したエンジンの制
御装置であることを特徴とする。
【0018】この発明の請求項3記載の発明は、上記請
求項1もしくは2記載の発明の構成と併せて、セカンダ
リ吸気ポートにおける内部EGR用の連通路接続部の上
流側に、少なくとも全負荷域より低負荷側で閉弁方向に
作動し、筒内流動の強弱制御を行なうスワールコントロ
ール弁が設けられたエンジンの制御装置であることを特
徴とする。
【0019】この発明の請求項4記載の発明は、上記請
求項1,2もしくは3記載の発明の構成と併せて、上記
セカンダリ吸気ポートの吸気弁と排気弁とのオーバラッ
プ量を可変して、内部EGR量を調整するバルブタイミ
ング可変装置を設けたエンジンの制御装置であることを
特徴とする。
【0020】この発明の請求項5記載の発明は、上記請
求項4記載の発明の構成と併せて、上記オーバラップ量
をA/F=16〜20域で他の領域よりも大きくするエ
ンジンの制御装置であることを特徴とする。
【0021】この発明の請求項6記載の発明は、上記請
求項1もしくは2記載の発明の構成と併せて、上記内部
EGRの連通路におけるプライマリ吸気ポートとの接続
開口部をシリンダ壁近傍側に設けたエンジンの制御装置
であることを特徴とする。
【0022】この発明の請求項7記載の発明は、上記請
求項1記載の発明の構成と併せて、上記プライマリ吸気
ポートの内部EGR用の連通路の接続開口部より上流側
に燃料噴射弁を配設したエンジンの制御装置であること
を特徴とする。
【0023】
【発明の作用および効果】この発明の請求項1記載の発
明によれば、図10にクレーム対応図で示すように、単
一の気筒P1に対してプライマリ吸気ポートP2とセカ
ンダリ吸気ポートP3とが設けられ、かつこれら両吸気
ポートP2,P3を連通する内部EGR用の連通路P4
が設けられている。
【0024】また上述のリーンバーン手段P5は全負荷
域よりも低負荷側においては少なくとも理論空燃比(A
/F=14.7)よりも希薄(リーン)な空燃比でエン
ジンを運転し、上述の制御手段P6は空燃比がリーンの
低負荷側では少なくともセカンダリ吸気ポートP3の吸
気弁P7の開弁時期を排気弁P8の閉弁時期とオーバラ
ップさせると共に、セカンダリ吸気ポートP3の吸気弁
P7がプライマリ吸気ポートP2の吸気弁に対して早開
き、かつ早閉じになるように制御する。
【0025】この時、セカンダリ吸気ポートは吸気量、
筒内流動の強弱および内部EGR制御し、その閉弁時期
はプライマリ吸気ポートと同期あるいはそれより遅くす
る必要がない。このため、上述のプライマリ吸気ポート
P2をセカンダリ吸気ポートP3に対して遅くまで開弁
させることができるので、このプライマリ吸気ポートP
2から積極的に吸気され筒内流動を強化して、この筒内
流動により成層燃焼を図って、リーンバーンを達成する
ことができる。
【0026】また上述のセカンダリ吸気ポートP3の吸
気弁P7の開弁時期と排気弁P8の閉弁時期とのオーバ
ーラップにより、排気行程で吸気ポートに持ち込まれた
内部EGRガスが次の吸気行程で筒内へ供給され、再燃
性が良好な内部EGRが行なわれるので、前述の筒内流
動に起因して冷却損失が発生し、外部EGRではHC排
出量が増加傾向となるのを、上述の内部EGRにより抑
制し、かつEGR効果によりNOx排出量をも低減する
ことができる効果がある。
【0027】すなわち内部EGRは再循環される不活性
ガス(既然ガス)の温度が高く、再燃性が良好であるう
え、燃料の気化、霧化も良好となるので、EGRを行な
ってもHC排出量の増加の抑制を図ることができる。
【0028】この発明の請求項2記載の発明によれば、
上記請求項1記載の発明の効果と併せて、上記プライマ
リ吸気ポートをスワール生成用ポートに構成したので、
良好なスワール(筒内横渦)を生成することができ、こ
の結果、希薄燃焼限界(リーンリミット)の向上を図っ
て、燃費向上を達成することができる効果がある。
【0029】この発明の請求項3の発明によれば、上記
請求項1もしくは2記載の発明の効果と併せて、セカン
ダリ吸気ポートにおける内部EGR用の連通路接続部の
上流側に、少なくとも全負荷域より低負荷側で閉弁方向
に作動し、筒内流動の強弱制御を行なうスワールコント
ロール弁が設けられているので、上述のプライマリ吸気
ポートから積極的に吸気を行なうことで、スワール強化
が図れ、リーンリミットの向上を図ることができる効果
がある。
【0030】この発明の請求項4記載の発明によれば、
上記請求項1,2もしくは3記載の発明の効果と併せ
て、上述のセカンダリ吸気ポートの吸気弁と排気弁との
オーバラップ量を可変して、内部EGR量を調整するバ
ルブタイミング可変装置いわゆるVVTを設けたので、
このバルブタイミング可変装置により上述のセカンダリ
吸気ポートの吸気弁のバルブタイミグ特に開弁時期を調
整することで、オーバラップ量を可変し、オーバラップ
量大の時には内部EGR量を増加し、オーバラップ量小
の時には内部EGR量を減少することができる。この結
果、内部EGR量エンジンの運転状態に対応して任意か
つ適切に調整することができる効果がある。
【0031】この発明の請求項5記載の発明によれば、
上記請求項4記載の発明の効果と併せて、上記オーバラ
ップ量をA/F=16〜20域で他の領域よりも大きく
したので、中間空燃比であるA/F=16〜20域で内
部EGR量を大きくでき、この結果、HCの排出量の増
加を抑制しつつ、NOxを低減できる効果がある。
【0032】この発明の請求項6記載の発明によれば、
上記請求項1もしくは2記載の発明の効果と併せて、上
述の内部EGR用の連通路におけるプライマリ吸気ポー
トとの接続開口部をシリンダ壁近傍側に設けたので、上
述のセカンダリ吸気ポートから連通路およびプライマリ
吸気ポートを介してシリンダ内に持込まれる内部EGR
ガスをシリンダ内の外周部(スワールの外周域)に導く
ことができ、このため、気筒の略中央に対応して設けら
れた点火プラグ周辺には上述の内部EGRガスを持込ま
ず、燃料と内部EGRガスとの混合を可及的回避するこ
とができ、層状化および燃焼性を損なうことがない効果
がある。
【0033】この発明の請求項7記載の発明によれば、
上記請求項1記載の発明の効果と併せて、上述のプライ
マリ吸気ポートの内部EGR用の連通路の接続開口部よ
り上流側に燃料噴射弁(インジェクタ)を配設したの
で、再循環される内部EGRガスが燃料噴射弁の噴孔部
に至るのを防止して、該噴孔の目詰りを阻止することが
できると共に、燃料と内部EGRガスとの混合を回避す
ることができる効果がある。
【0034】
【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図面はエンジンの制御装置を示し、図1、図2
において直列4気筒エンジン(但し、図1においては2
つの気筒のみを、図2においては1つの気筒のみを示
す)のシリンダブロックに合計4つの気筒1…を形成す
る一方、このシリンダブロック上部に固定したシリンダ
ヘッド2には単一の気筒当り2つの吸気ポート3,4と
2つの排気ポート5,6とを形成すると共に、これらの
各吸排気ポートを適宜開閉する吸気弁7および排気弁8
を設け、吸気2弁排気2弁構造に構成している。
【0035】ここで、上述の2つの吸気ポート3,4の
うちの一方の吸気ポート3は、プライマリ吸気ポート
(以下単にP吸気ポートと略記する)であり、このP吸
気ポート3はシリンダ外周方向に指向して開口されてい
て、良好なスワール(筒内横渦)を形成すべくスワール
生成用ポートに構成され、他方の吸気ポート4はセカン
ダリ吸気ポート(以下単にS吸気ポートと略記する)で
あり、このS吸気ポート4はシリンダ中心方向に指向し
て開口されていてシリンダ中心に方向性をもたせ、スワ
ール流と干渉することを極力抑えるタンブル流(筒内縦
渦)を形成すべく構成されいる。
【0036】また上述のP吸気ポート3にはインテーク
マニホルド9に形成されたプライマリ吸気通路10(以
下単にP吸気通路と略記する)を連通接続し、上述のS
吸気ポート4にはインテークマニホルド9に形成された
セカンダリ吸気通路11(以下単にS吸気通路と略記す
る)を連続接続すると共に、これらP吸気通路10およ
びS吸気通路の上流側にはサージタンク(図示せず)を
連通接続している。
【0037】一方、上述の2つの排気ポート5,6は集
合部12で集合させて、単一気筒当り1つの排気通路1
3に連通している。
【0038】上述の両吸気ポート4,3を連通する内部
EGR用の連通路14を設け、この連通路14を介して
S吸気ポート4からP吸気ポート3を介して気筒1内に
内部EGRを行なうように構成している。
【0039】すなわち上述の内部EGR用の連通路14
の一方の接続開口部14aをS吸気ポート4のシリンダ
ヘッド2端部寄りの位置に開口し、この連通路14の他
方の接続開口部14bをP吸気ポート3におけるシリン
ダ壁近傍側に開口して、各要素4,14a,14,14
b,3を介して内部EGRを行なうように構成してい
る。
【0040】また上述のシリンダヘッド2には点火プラ
グ15を配置し、この点火プラグ15のスパークギャッ
プを気筒1の略中央に臨設する一方、P吸気ポート3の
内部EGR用の連通路14の接続開口部14bよりも上
流側にはインジェクタ16を配置している。この実施例
ではインテークマニホルド9におけるP吸気通路10に
インジェクタ16を臨設させている。
【0041】ところで上述のS吸気ポート4における内
部EGR用の連通路14の接続開口部14aよりも上流
側には、開閉弁としてのスワールコントロール弁17
(以下単にSCVと略記する)を設け、このSCV17
で筒内流動を強弱制御すべく構成している。図9に示す
如くSCV17の下流側または上流側にEGR制御弁1
8,19を択一もしくは同時に設け、上述の各EGR制
御弁18,19の開度調整により内部EGRの還流量お
よび還流タイミングを制御すべく構成してもよい。
【0042】上述のEGR制御弁18をSCV17の下
流に設けた場合には、特にリーン領域、アイドル等の運
転状況において燃焼に対する要求スワール比や必要空気
量等によりSCV17を全閉もしくは微少開度とし、燃
焼安定性によりEGR量を極力小量としたい領域で、S
CV17下流のEGR制御弁18を閉じることで、閉空
間容積を減少させ、既然ガス(内部EGRガス)の吹返
し量の抑制を図って、燃焼安定性を良好となすことがで
きる。
【0043】一方、上述のEGR制御弁19をSCV1
7の上流に設けた場合には、中回転かつ中高負荷領域な
どで要求EGR量が多く、SCV17の開度が大となる
領域において、SCV17を全開とし、EGR制御弁1
9で筒内流動を強制御することによってSCV17のE
GRに対する通気抵抗を小さくし、この内部EGRガス
の筒内への流入時の応答遅れを減少させて、サイクル毎
のEGRの安定性を図ることができる。
【0044】また上述のP吸気ポート3の吸気弁および
S吸気ポート4の吸気弁7にはそれぞれ独立してバルブ
タイミング可変装置20(以下単にVVTと略記する)
が設けられているが、ここではS吸気ポート4の吸気弁
7のバルブタイミング開弁時期、閉弁時期、およびバル
ブリフト量を可変するVVT20の具体的構成について
述べる。なお排気弁8は図示しない通常の動弁系により
駆動される。
【0045】図2に示すようにカムノーズを有するカム
21でそのピストン22が駆動されるVVT用オイルポ
ンプ23を設け、このVVT用オイルポンプ23のイン
レット部は逆止弁24を介してエンジン側のオイルポン
プ25の吐出側に接続され、上述のVVT用オイルポン
プ23のアウトレット部はアウトレットライン26を介
してアクチュエータ27の入口部に接続され、このアク
チュエータ27のプランジャ28を吸気弁7におけるバ
ルブステム上端に圧接されている。また上述のアクチュ
エータ27の出口部にはドレンライン29を接続すると
共に、上述の各ライン26,29にソレノイド弁30,
31を介設し、アクチュエータ27の油室に配給される
油圧、配給時期、ドレン量を上述のソレノイド弁30,
31で制御することにより、S吸気ポート4の吸気弁7
と排気弁8とのオーバラップ量を可変して、内部EGR
量を調整すべく構成している。なお、P吸気ポート3吸
気弁におけるバルブタイミング、バルブリフト量を可変
するVVT(図示せず)も略同一構成である。また図2
において32はオイルサクションライン、33はタンク
に相当するオイルパンである。
【0046】図3はエンジンの制御装置の制御回路を示
し、CPU40はディストリビュータ34からのエンジ
ン回転数Ne、エアフロセンサ35(またはエアフロメ
ータ)からの吸入空気量Q、リニアO2 センサ36から
の実空燃比A/Fなどの必要な各種信号入力に基づい
て、ROM37に格納されたプログラムに従って、CE
=Q/Neの演算式により負荷CEを演算すると共に、
インジェクタ16、VVT20、SCV17、EGR制
御弁18,19を駆動制御し、またRAM38は図4に
示す第1マップM1、図5に示す第2マップM2、図6
に示す第3マップM3などの必要なマップやデータを記
憶する。
【0047】ここで、上述の第1マップM1(図4参
照)は横軸にエンジン回転数Neをとり、縦軸に負荷を
とって、目標空燃比をA/F=14,7(λ=1)、A
/F=18、A/F=20、A/F=24、A/F=2
6にそれぞれ区画したA/Fマップであって、全負荷域
としてのλ=1より低負荷側のA/F=16近傍におい
てVVTによるセカンダリ吸気ポートの吸気弁と排気弁
とのオーバラップ量調整により内部EGRを行なうため
のものである。なお、A/F=16の領域では内部EG
R量を少(オーバラップ量も小)に、A/F=18の領
域では内部EGR量を多(オーバラップ量も大)に、A
/F=20の領域では内部EGR量を少(オーバラップ
量も小)になるように上述の目標空燃比と併せて内部E
GR量をも設定したマップであり、実空燃比を目標空燃
比に制御するには両空燃比の偏差に基づいてインジェク
タ16からの燃料噴射量を制御すればよい。
【0048】また上述の第2マップM2(図5参照)は
横軸にエンジン回転数Neをとり、縦軸に負荷をとっ
て、SCV17の開閉領域およびリニア制御領域を区画
したSCV制御マップであり、図5にハッチングを施し
て示す低回転低負荷領域ではSCV17を全閉とし、λ
=1に相当する全負荷域ではSCV17を全開とし、両
領域間においてはSCV17の開度をリニア制御する。
【0049】さらに上述の第3マップM3(図6参照)
は横軸にエンジン回転数Neをとり、縦軸に負荷をとっ
て吸気量スロットル弁で制御する領域と、スロットル弁
を全開した状態下においてVVT20による吸気弁制御
領域とを区画した吸気量制御マップであり、図6にハッ
チングを施して示す領域(アイドル領域であり、図7に
示すトレードオフ点t以下の領域)ではVVT20によ
るバルブタイミングおよびバルブリフト量を高負荷、高
回転の状態に固定設定して、スロットル弁により吸気空
気量を制御する。すなわち、アイドル領域では油温、オ
イル粘度、油圧等が不安定で、吸入空気量や内部EGR
量がばらつきやすく、充分な燃焼安定性が得られないの
で、これを回避する目的と、アイドル領域において後述
するようにS吸気ポート4の吸気弁7をP吸気ポート3
の吸気弁に対して早閉じにすると、その閉じタイミング
が早すぎて、筒内温度が低下し、結果的に燃焼悪化を招
くので、これを回避する目的と、上述VVT20が油圧
駆動式であるため、油圧による応答遅れが生じ、特にV
VT20による小リフト時の誤差が大きくなるので、こ
の誤差変動を防止する目的とにより、上述のアイドル領
域においては吸入空気量をスロットル弁にて制御する。
なお、VVT20による吸気弁制御領域においてはスロ
ットル開度TVOを全開WOTにしてポンピングロス低
減を図る一方、冷間時(冷間か否かの検出は水温センサ
などを用いる)においてもVVT20を全負荷状態に固
定設定し、スロットル弁により吸入空気量の制御を行な
う。
【0050】一方、上述のCPU40はRAM38の記
憶情報を読出して、低負荷側において、少なくとも理論
空燃比(A/F=14.7、λ=1)よりも希薄な空燃
比でエンジンを運転するリーンバーン手段と、空燃比が
リーンの低負荷側では少なくともS吸気ポート4の吸気
弁7の開弁時期を排気弁8の閉弁時期とオーバラップさ
せると共に、S吸気ポート4の吸気弁7がP吸気ポート
3の吸気弁に対応して早開き、かつ早閉じに制御する制
御手段(具体的にはVVT20を制御してオーバラップ
量を可変する)と、を兼ねる。
【0051】すなわち、図7は各弁のバルブリフトカー
ブを示し、同図においてdは排気弁8のバルブリフトカ
ーブ、e,f,gはS吸気ポート4の吸気弁7をVVT
20で制御した時の各バルブリフトカーブh,i,jは
P吸気ポート3の吸気弁をVVT(図示せず)で制御し
た時の各バルブリフトカーブであって、空燃比A/Fが
リーンの低負荷側ではS吸気ポート4の吸気弁7の開弁
時期(バルブリフトカーブe、f、g参照)を排気弁8
の閉弁時期(バルブリフトカーブd参照)とオーバラッ
プさせると共に、S吸気ポート4の吸気弁7(バルブリ
フトカーブe、f、g参照)がP吸気ポート3の吸気弁
(バルブリフトカーブh、i、j参照)に対して早開
き、かつ早閉じになるように制御する。
【0052】図示実施例は上記の如く構成するようにし
て、以下作用を説明する。図3に示すCPU40はディ
ストリビュータ34からのエンジン回転数Ne、エアフ
ロセンサ35からの吸入空気量Q、リニアO2 センサ3
6からの実空燃比A/Fなどの必要な各種信号入力に基
づいて、図4、図5、図6に示すそれぞれのマップM
1,M2,M3の記憶内容に従って、インジェクタ1
6、VVT20、SCV17、EGR制御弁18,19
を駆動制御するので、図4に示すA/F=16の領域に
おいては少量の内部EGRガスを再循環させ、同図に示
すA/F=18の領域においては多量の内部EGRガス
を再循環させ、同図に示すA/F=20の領域において
は少量の内部EGRガスを再循環させる。
【0053】つまり、上述のCPU40は空燃比がリー
ンの低負荷側ではS吸気ポート4の吸気弁7の開弁時期
を排気弁8の開弁時期とオーバラップ(図7参照)させ
ると共に、S吸気ポート4の吸気弁7がP吸気ポート3
の吸気弁に対して早開き、かつ早閉じになるように制御
するので、P吸気ポート3をS吸気ポート4に対して遅
くまで開弁させることができ、P吸気ポート3からの筒
内流動を強化して、この筒内流動により成層燃焼を図っ
て、リーンバーンを達成することができる。
【0054】また上述のS吸気ポート4の吸気弁7の開
弁時期と排気弁8の閉弁時期とのオーバラップ(図7参
照)により再燃性が良好な内部EGRが行なわれる。こ
の内部EGRガスはセカンダリ吸気ポートの吸気弁と排
気弁とのオーバラップ量に応じて各要素4,14a,1
4,14b,3,1の経路を通ってスワールの外周域に
再循環される。
【0055】このように内部EGRを行なうことで、筒
内流動に起因して冷却損失が発生し、外部EGRに対し
てHC排出量が増加傾向となるのを抑制し、かつEGR
効果によりNOx排出量をも低減することができる。す
なわち、内部EGRは再循環される不活性ガス(既燃ガ
ス)の温度が高く、再燃性が良好であるうえ、燃料の気
化、霧化も良好となるので、図8に従来の外部EGRに
よるHC排出量を点線の特性cで、この実施例の内部E
GRによるHC排出量を実線の特性kでそれぞれ示すよ
うに、HC排出量の低減を図ることができると同時に、
EGR効果により図8に特性mで示すようにNOx排出
量をも低減することができる。なお、図8に点線で示す
特性nは外部EGRを行なった場合のNOx排出量の変
化である。
【0056】また上述のP吸気ポート3をスワール生成
用ポートに構成したので、良好なスワール(筒内横渦)
を生成することができ、この結果、希薄燃焼限界(リー
ンリミット)の向上を図って、燃費向上を達成すること
ができる効果がある。
【0057】さらに、上述の内部EGR用の連通路14
におけるP吸気ポート3との接続開口部14dをシリン
ダ壁近傍側に設けたので、上述のS吸気ポート4から連
通路14およびP吸気ポート3を介してシリンダ内に持
込まれる内部EGRガスをシリンダ内の外周部に導くこ
とができ、このため、気筒1の略中央に対応して設けら
れた点火プラグ15周辺には上述の内部EGRガスを持
込まず、燃料と内部EGRガスとの混合を可及的回避す
ることができ、層状化および燃焼性を損なうことがない
効果がある。
【0058】加えて、上述のS吸気ポート4の吸気弁7
と排気弁8とのオーバラップ量を可変(図7のバルブリ
フトカーブe、f、g参照)して、内部EGR量を調整
するVVT20を設けたので、このVVT20により上
述のS吸気ポート4の吸気弁7のバルブタイミング特に
開弁時期を調整することで、オーバラップ量を可変し、
オーバラップ量大の時には内部EGR量を増加し、オー
バラップ量小の時には内部EGR量を減少することがで
きる。この結果、内部EGR量をエンジン運転状態に対
応して任意かつ適切に調整することができる効果があ
る。
【0059】しかも、A/F=16〜20において上述
のVVTによるオーバラップ量の調整により内部EGR
を行なうので、EGR効果により特にNOx排出量を最
も効果的に低減させることができ、所謂中間空燃比の使
用を可能とすることができる効果がある。
【0060】また、上述のP吸気ポート3の内部EGR
用の連通路14の接続開口部14bより上流側にインジ
ェクタ16を配設したので、再循環される内部EGRガ
スがインジェクタ16の噴孔部に至るのを防止して、該
噴孔の目詰まりを阻止することができると共に、燃料と
内部EGRガスとの混合を回避することができる効果が
ある。
【0061】なお、この実施例では上述のP吸気ポート
3がスワール生成用ポートであり、上述のS吸気ポート
4がタンブル流生成用ポートであるから、筒内流動はエ
ンジン負荷に応じて強スワールから適度な斜めスワール
(スワールとタンブルとを合成した筒内流動)に適宜制
御され、混合気形成も点火プラグ15近傍の層状化から
筒内の均一化までが制御可能となる。
【0062】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明のエンジンは、実施例の直列4気筒
エンジンに対応し、以下同様に、プライマリ吸気ポート
は、P吸気ポート3に対応し、セカンダリ吸気ポート
は、S吸気ポート4に対応し、リーンバーン手段は、R
AM38に記憶させた第1マップM1およびCPU40
に対応し、制御手段は、CPU40に対応し、セカンダ
リ吸気ポートにおける内部EGR用の連通路接続部は、
接続開口部14aに対応し、開閉弁は、SCV17また
はEGR制御弁18,19に対応し、バルブタイミング
可変装置は、VVT20に対応し、燃料噴射弁は、イン
ジェクタ16に対応するも、この発明は、上述の実施例
の構成のみに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のエンジンの制御装置を示す概略平面
図。
【図2】本発明のエンジンの制御装置を示す系統図。
【図3】制御回路ブロック図。
【図4】RAMに記憶させた第1マップの説明図。
【図5】RAMに記憶させた第2マップの説明図。
【図6】RAMに記憶させた第3マップの説明図。
【図7】吸排気弁のバルブリフトカーブを示す説明図。
【図8】EGR率に対するNOx、HCの各排出量を示
す特性図。
【図9】セカンダリ吸気ポート側に設ける開閉弁の他の
実施例を示す概略平面図。
【図10】クレーム対応図。
【図11】空燃比に対するNOx、HCの各排出量を示
す特性図。
【符号の説明】
1…気筒 3…P吸気ポート(スワール生成用ポート) 4…S吸気ポート 7…S吸気ポートの吸気弁 8…排気弁 14…連通路 14a,14b…接続開口部 16…インジェクタ 17…SCV 18,19…EGR制御弁 20…VVT 40…CPU(制御手段) M1…第1マップ(リーンバーン手段)
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02B 31/02 J F02D 13/02 K H F02M 25/07 510 B 580 C 69/00 360 C

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単一の気筒に対して設けられるプライマリ
    吸気ポートおよびセカンダリ吸気ポートと、上記両吸気
    ポートを連通する内部EGR用の連通路と、全負荷域よ
    り低負荷側においては少なくとも理論空燃比よりも希薄
    な空燃比で運転するリーンバーン手段とを備えたエンジ
    ンの制御装置であって、空燃比がリーンの全負荷域より
    低負荷側では少なくともセカンダリ吸気ポートの吸気弁
    の開弁時期を排気弁の閉弁時期とオーバラップさせると
    共に、セカンダリ吸気ポートの吸気弁がプライマリ吸気
    ポートの吸気弁に対して早開き、かつ早閉じに制御する
    制御手段を備えたエンジンの制御装置。
  2. 【請求項2】上記プライマリ吸気ポートをスワール生成
    用ポートに構成した請求項1記載のエンジンの制御装
    置。
  3. 【請求項3】セカンダリ吸気ポートにおける内部EGR
    用の連通路接続部の上流側に、少なくとも全負荷域より
    低負荷側で閉弁方向に作動し、筒内流動の強弱制御を行
    なうスワールコントロール弁が設けられた請求項1もし
    くは2記載のエンジンの制御装置。
  4. 【請求項4】上記セカンダリ吸気ポートの吸気弁と排気
    弁とのオーバラップ量を可変して、内部EGR量を調整
    するバルブタイミング可変装置を設けた請求項1,2も
    しくは3記載のエンジンの制御装置。
  5. 【請求項5】上記オーバラップ量をA/F=16〜20
    域で他の領域よりも大きくする請求項4記載のエンジン
    の制御装置。
  6. 【請求項6】上記内部EGRの連通路におけるプライマ
    リ吸気ポートとの接続開口部をシリンダ壁近傍側に設け
    た請求項1もしくは2記載のエンジンの制御装置。
  7. 【請求項7】上記プライマリ吸気ポートの内部EGR用
    の連通路の接続開口部より上流側に燃料噴射弁を配設し
    た請求項1記載のエンジンの制御装置。
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