JPH09264148A - 内燃機関の吸気流制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各気筒毎に設けられた吸気流制御弁と、負圧
が供給される時に吸気流制御弁を半開状態から全開状態
へ開弁させる負圧アクチュエータとを具備する内燃機関
の吸気流制御装置において、機関急加速時における車両
のもたつき感を防止すること。 【解決手段】 通常時（ステップ１０５）は、機関負荷
が設定値を越える時に負圧アクチュエータへ負圧が供給
されるが、機関急加速時（ステップ１０６）には、変更
手段がこの設定値を低負荷側に変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸気流
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特願平７−８２８５７号には、サージタ
ンク下流において各気筒毎に吸気流制御弁を有する内燃
機関が記載されている。このような吸気流制御弁は、機
関低負荷時に半開状態とされ、機関高負荷時に全開状態
とされるものである。それにより、機関低負荷時には、
流速が速められた吸気をポート壁面に沿って気筒内へ流
入させることにより、気筒内に縦スワールを生成するこ
とができ、この時の燃焼を良好にすることが可能とな
る。一方、機関高負荷時には、必要な多量の吸気を通過
させることが可能となる。

【０００３】ここで、吸気流制御弁は、負圧アクチュエ
ータによって駆動され、機関負荷が低負荷から高負荷へ
切り換わる時に、負圧アクチュエータの負圧室には負圧
が供給されて、半開状態から全開状態とされるようにな
っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術におい
て、吸気流制御弁を全開させる際に、負圧アクチュエー
タの負圧室内を大気圧から負圧に低下させなければなら
ず、ある程度の時間が必要である。それにより、機関急
加速時のように機関負荷が低負荷から高負荷へ急激に切
り換わる時には、必要な多量の吸気をすぐに通過させる
ことができず、車両のもたつき感が発生する。

【０００５】従って、本発明の目的は、各気筒毎に設け
られた吸気流制御弁と、負圧が供給される時に吸気流制
御弁を半開状態から全開状態へ開弁させる負圧アクチュ
エータとを具備する内燃機関の吸気流制御装置におい
て、機関急加速時における車両のもたつき感を防止する
ことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による内燃機関の
吸気流制御装置は、各気筒毎に設けられた吸気流制御弁
と、負圧が供給される時に前記吸気流制御弁を半開状態
から全開状態へ開弁させる負圧アクチュエータと、機関
負荷が設定値を越える時に前記負圧アクチュエータへ負
圧を供給する負圧供給手段と、機関急加速時には前記設
定値を低負荷側に変更する変更手段、とを具備すること
を特徴とする。

【０００７】この内燃機関の吸気流制御装置は、通常時
において、機関負荷が設定値を越える時に負圧アクチュ
エータへ負圧を供給して吸気流制御弁を半開状態から全
開状態へ開弁させるが、機関急加速時には、変更手段が
設定値を低負荷側に変更するために、この時には機関負
荷が当初の設定値に達する以前から負圧アクチュエータ
には負圧が供給される。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明による吸気流制御装
置が取り付けられた内燃機関吸気系の概略断面図であ
る。同図において、１はサージタンクであり、２はサー
ジタンク上流側の単一の吸気通路であり、３はサージタ
ンク１と各気筒とを連通する吸気ポートである。吸気通
路２には、スロットル弁４が配置されている。５はスロ
ットル弁４をバイパスするバイパス通路であり、このバ
イパス通路５には、アイドルスピードコントロール弁
（以下、ＩＳＣ弁と称する）６が設けられ、機関アイド
ル時における所望回転数を実現するために、この時の吸
気量を調節するようになっている。

【０００９】各吸気ポート３には燃料噴射弁７が配置さ
れている。この燃料噴射弁７の噴口近傍とＩＳＣ弁６と
は、エアアシスト通路８によって接続されている。それ
により、燃料噴射弁７の噴口近傍が負圧となっている時
には、必要吸気量の一部をＩＳＣ弁６を介して噴口近傍
に供給することができ、燃料噴射弁７から噴射された燃
料をこのアシストエアによって微粒化させることができ
る。

【００１０】各吸気ポート３の燃料噴射弁７より上流側
には、吸気流制御弁９が配置されている。これは、機関
始動時には全閉状態とされ、機関低負荷時には半開状態
とされ、機関高負荷時には全開状態とされるものであ
る。機関始動時において、スロットル弁４は全閉されて
いても、その下流側にはサージタンク１等によってかな
り多くの空気が存在するために、一般的には、気筒内に
必要以上の吸気が供給される。それにより、多量の燃料
量を必要とし、この時に燃料量を増加しても燃焼が良好
でないために多量の未燃ＨＣ及びＣＯが排出され、この
時には、触媒の活性化状態が不十分なことが多く、排気
エミッションのかなりの悪化がもたらされていた。しか
しながら、本実施形態のように、機関始動時において、
吸気流制御弁９を全閉することによって気筒内へ所望量
の吸気を供給することができ、この問題を解決すること
ができる。さらに、吸気流制御弁９を全閉すると、気筒
内へ供給される吸気流速が速まって燃料噴射弁７から噴
射された燃料を良好に微粒化することができ、燃焼を良
好なものにすることができる。

【００１１】各吸気ポート３は、一般的に、対応する気
筒の側壁近傍に上方向から接続されている。それによ
り、機関低負荷時において、吸気流制御弁９が半開状態
とされると、吸気流速が速められると共に、この吸気流
れは吸気ポート３の壁面の沿って気筒の側壁近傍に供給
され、気筒内に強い縦スワールが生成される。従って、
点火時点において、気筒内には混合気の強い乱れが生
じ、燃焼速度の速い良好な燃焼を実現することができ
る。機関高負荷時には必要吸気量がかなり多くなるため
に、吸気流制御弁９を全開状態とすることにより、十分
な量の吸気が気筒内へ供給可能となる。

【００１２】１０は、吸気流制御弁９を駆動するための
二段式の負圧アクチュエータであり、第１及び第２ダイ
ヤフラム１０ａ，１０ｂのそれぞれによって分割された
四つの直列配置の隔室を有している。最も吸気流制御弁
側に位置する第１室１０ｃは常時大気圧が供給される大
気室であり、この第１室１０ｃに隣接する第２室１０ｄ
は必要に応じて負圧が供給される負圧室であり、この第
２室１０ｄに隣接する第３室１０ｅは大気室であり、こ
の第３室１０ｅに隣接する第４室１０ｆは負圧室であ
る。第２室１０ｄには、第１ダイヤフラム１０ａを第１
室１０ｂ側に付勢する第１バネ１０ｇが配置され、第４
室１０ｆには、第２ダイヤフラム１０ｂを第３室１０ｅ
側に付勢する第２バネ１０ｈが配置されている。吸気流
制御弁９のリンク９ａに接続される操作ロッド１０ｉ
は、第１室１０ｃを貫通して第１ダイヤフラム１０ａに
接続されている。また、第１ダイヤフラム１０ａと第２
ダイヤフラム１０ｂとが、この操作ロッド１０ｉの延長
部分、又は別のロッドによって連結されている。

【００１３】負圧アクチュエータ１０の第４室１０ｆ
は、第１切換弁１１及び逆止弁１２を介して吸気ポート
３の吸気流制御弁９の下流側に接続されている。この逆
止弁１２は、吸気ポート３方向への空気流れのみを許容
するものである。１３は、サージタンク１に逆止弁１３
ａを介して接続されたバキュームタンクであり、この逆
止弁１３ａはサージタンク１方向への空気流れのみを許
容するものであるために、機関始動後にサージタンク１
内で発生した最大負圧が蓄圧されるものである。負圧ア
クチュエータ１０の第２室１０ｄは、第２切換弁１４を
介してこのバキュームタンク１３に接続されている。

【００１４】第１及び第２切換弁１１，１４は、例え
ば、電磁弁である。第１切換弁１１は、第４室１０ｆ
へ、非通電状態において吸気ポート３の吸気流制御弁９
の下流側で発生した負圧を供給し、通電状態において大
気圧を供給するものである。また、第２切換弁１４は、
第２室１０ｄへ、通電状態においてバキュームタンク１
３内の負圧を供給し、非通電状態において大気圧を供給
するものである。

【００１５】２０は制御装置であり、スロットル弁４の
開度を検出するためのスロットル開度センサ２１及び機
関回転数を検出するための回転センサ２２等が接続され
ている。図２は、制御装置２０によって実行される第１
及び第２切換弁１１，１４の切り換え制御、すなわち、
吸気流制御弁９の開閉制御のためのフローチャートであ
る。このフローチャートはスタータスイッチのオンと同
時に実行され、所定期間毎に繰り返されるものである。

【００１６】まず、ステップ１０１において、現在の機
関回転数Ｎ及び現在のスロットル弁開度ＴＡが検出され
る。次に、ステップ１０２において、現在の機関回転数
Ｎが始動完了時の回転数Ｎ１以上であるか否かが判断さ
れる。この判断が否定される時には、すなわち、機関始
動時には、ステップ１０３に進み、第１切換弁１１は通
電状態とされ、第２切換弁１４は非通電状態とされる。
それにより、負圧アクチュエータ１０の第２室１０ｄ及
び第４室１０ｆには大気圧が供給され、吸気流制御弁９
は全閉状態とされる。次に、ステップ１１０において現
在のスロットル弁開度ＴＡを前回のスロットル弁開度Ｔ
Ａ０として終了する。

【００１７】一方、ステップ１０２における判断が肯定
される時、すなわち、機関始動完了後は、ステップ１０
４に進み、現在のスロットル弁開度ＴＡと前回のスロッ
トル弁開度ＴＡ０との差ΔＴＡが機関急加速状態を示す
所定値ａ以上であるか否かが判断される。この判断が否
定される時、すなわち、機関急加速時でない時にはステ
ップ１０５に進み、図３に示す第１マップが選択され
る。一方、ステップ１０４における判断が肯定される
時、すなわち、機関急加速時にはステップ１０６に進
み、図４に示す第２マップが選択される。

【００１８】次に、ステップ１０７に進み、ステップ１
０５又は１０６において選択されたマップにおいて、現
在の機関回転数Ｎ及び現在のスロットル弁開度ＴＡに基
づく機関運転領域が吸気流制御弁９の半開領域であるか
否かが判断される。この判断が肯定される時には、ステ
ップ１０８に進み、第１切換弁１１は非通電状態とさ
れ、第４室１０ｆには吸気ポート３の吸気流制御弁９の
下流側で発生した負圧が供給され、第２切換弁１４は非
通電状態とされ、負圧アクチュエータ１０の第２室１０
ｄには大気圧が供給される。それにより、第１バネ１０
ｇ及び第２バネ１０ｈに逆らって第４室１０ｆだけが縮
小しようとし、操作ロッド１０ｉがある程度変位して吸
気流制御弁９は半開状態とされる。次にステップ１１０
の処理の後に終了する。

【００１９】一方、ステップ１０７における判断が否定
される時には、現在の機関運転領域は吸気流制御弁９の
全開領域であり、ステップ１０９に進み、第１切換弁１
１は非通電状態とされ、第４室１０ｆには吸気ポート３
の吸気流制御弁９の下流側で発生した負圧が供給され、
第２切換弁１４は通電状態とされ、第２室１０ｄにはバ
キュームタンク１３内の負圧が供給される。それによ
り、第１バネ１０ｇ及び第２バネ１０ｈに逆らって第２
室１０ｄ及び第４室１０ｆが縮小しようとし、操作ロッ
ド１０ｉは前述より大きく変位して吸気流制御弁９は全
開状態とされる。次に、ステップ１１０の処理の後に終
了する。

【００２０】前述の第１マップ及び第２マップのいずれ
においても、吸気流制御弁９の半開領域と全開領域との
境界は、機関回転数が高いほど、機関負荷としてのスロ
ットル弁開度が小さくなっている。しかしながら、任意
の機関回転数において、第２マップにおける境界のスロ
ットル弁開度は、第１マップにおける境界のスロットル
弁開度より小さくなっている。すなわち、第２マップに
おける境界は、第１マップにおける境界に比較して全体
的に低負荷側となっている。

【００２１】前述したように、吸気流制御弁９を半開状
態から全開状態にするには、負圧アクチュエータ１０の
第２室１０ｄ内を負圧にする必要がある。このために、
第２室１０ｄにはバキュームタンク１３が接続される
が、第２室１０ｄ内からバキュームタンク１１内へ空気
が流出するのにある程度の時間が必要とされ、この間に
おいて吸気流制御弁９は全開状態とはならない。ゆるや
かな加速時では、第１マップにおいて現在の運転領域が
全開領域となった時に吸気流制御弁９の全開への開弁を
開始しても特に問題とならないが、急加速時に、このよ
うに開弁を開始すると、瞬間的に多量の吸気が必要とな
るにもかかわらず、実際に吸気流制御弁９が全開するま
での前述の時間、十分な量の吸気が気筒内へ供給されず
に車両のもたつき感が発生していた。しかしながら、本
フローチャートによれば、機関急加速時には、第２マッ
プが使用され通常より低負荷側から吸気流制御弁９の開
弁が開始されるために、実際に多量の吸気が必要となっ
た時には既に吸気流制御弁９は全開状態となっており、
前述のもたつき感を防止することができる。一方、通常
時は、このように低負荷側から吸気流制御弁９を開弁さ
せることはなく、吸気流制御弁９を半開状態とする燃焼
改善領域を狭めることはない。

【００２２】機関停止と共に本フローチャートの実行は
中止され、第１及び第２切換弁１１，１４は非通電状態
とされる。それにより、負圧アクチュエータ１０の第２
室１０ｄには大気圧が供給され、第４室１０ｆは機関始
動完了後からの負圧が維持される。従って、機関停止中
において、吸気流制御弁９は半開状態に維持されてい
る。これは、機関停止中に氷結等の要因によって吸気流
制御弁９が全閉状態で固着して始動完了後すぐに吸気不
足で機関停止するようなことを防止可能にする。

【００２３】負圧アクチュエータ１０は、次回の機関始
動に際して、第１切換弁１１を通電状態にし、第４室１
０ｆ内を大気圧として吸気流制御弁９を全閉状態とする
ようになっている。負圧アクチュエータの負圧室は、前
述したように、大気圧から負圧にするには、ある程度の
時間が必要であるが、負圧から大気圧にするには、単に
負圧室を大気に開放するだけであるために、ほどんど時
間を必要としない。従って、本実施形態によれば、機関
始動時には、瞬間的に吸気流制御弁９を全閉させること
ができ、負圧を供給して吸気流制御弁９を全閉させる方
式に比較して、吸気流制御弁９の閉弁遅れに伴う排気エ
ミッションの悪化を防止することができる。

【００２４】前述したフローチャートにおいて、機関負
荷の検出及び機関急加速状態の判断には、スロットル弁
開度が利用されているが、他に、吸気流制御弁９とスロ
ットル弁４との間に圧力センサを配置し、それによって
検出される吸気管負圧を利用することもできる。また、
機関始動完了の判断には、機関回転数が利用されている
が、他に、スタータスイッチのオフ信号を利用すること
もできる。

【００２５】

【発明の効果】このように、本発明による内燃機関の吸
気流制御装置によれば、機関急加速時には、吸気流制御
弁を半開状態から全開状態にするために負圧アクチュエ
ータへ負圧を供給する機関負荷の設定値を、変更手段が
設低負荷側に変更するために、実際に多量の吸気が必要
となる時には、既に吸気流制御弁は全開状態となってお
り、十分な量の吸気が気筒内へ供給されるために、この
時の車両のもたつき感を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による吸気流制御弁が取り付けられた内
燃機関吸気系の概略断面図である。

【図２】吸気流制御弁の開閉制御のためのフローチャー
トである。

【図３】図２にフローチャートに使用される第１マップ
である。

【図４】図２のフローチャートに使用される第２マップ
である。

【符号の説明】

１…サージタンク ４…スロットル弁 ７…燃料噴射弁 ９…吸気流制御弁 １０…負圧アクチュエータ １１…第１切換弁 １４…第２切換弁 ２０…制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各気筒毎に設けられた吸気流制御弁と、
   負圧が供給される時に前記吸気流制御弁を半開状態から
   全開状態へ開弁させる負圧アクチュエータと、機関負荷
   が設定値を越える時に前記負圧アクチュエータへ負圧を
   供給する負圧供給手段と、機関急加速時には前記設定値
   を低負荷側に変更する変更手段、とを具備することを特
   徴とする内燃機関の吸気流制御装置。