JPH11311140A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

エンジンの吸気装置

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JPH11311140A
JPH11311140A JP10117224A JP11722498A JPH11311140A JP H11311140 A JPH11311140 A JP H11311140A JP 10117224 A JP10117224 A JP 10117224A JP 11722498 A JP11722498 A JP 11722498A JP H11311140 A JPH11311140 A JP H11311140A
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intake
valve
opening
control valve
passage
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JP10117224A
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Takeo Kondo
丈雄 近藤
Yoshikatsu Iida
佳且 飯田
Toshihiko Saito
敏彦 斉藤
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Yamaha Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コールド運転域での排気ガス性状を改善で
き、また暖機終了後のアイドリング運転域においてアイ
ドル回転数を安定化でき、かつ排気ガス性状の悪化の問
題を回避できるエンジンの吸気装置を提供する。 【解決手段】 吸気通路3e又は燃焼室内に燃料を噴射
供給する燃料噴射弁20と、該燃料噴射弁20より上流
側に配設され吸気通路3eを流れる吸気量を可変制御す
るスロットル弁15aとを備えたエンジンの吸気装置に
おいて、上記吸気通路3eの、上記スロットル弁15a
より上流側部分と吸気弁開口3cより上流側部分とを連
通し、吸気を吸気通路3eの吸気弁開口3cより上流側
に流入させる副吸気通路16と、該副吸気通路16を流
れる吸気量を可変制御する副吸気制御弁17と、該副吸
気制御弁17の開度をエンジンの運転状態に応じた開度
に制御する制御弁制御手段18とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの吸気装
置に関し、特に冷間始動時や暖機運転時のようなコール
ド運転域での排気ガス性状の改善に関する。
【0002】
【従来の技術】4サイクルエンジンの吸気装置として、
従来、吸気通路又は燃焼室内に燃料を噴射供給する燃料
噴射弁と、該燃料噴射弁より上流側に配設され吸気量を
可変制御するスロットル弁とを備えたものがある。この
種の吸気装置において、吸気通路のスロットル弁上流側
のサージタンクと吸気弁近傍とを連通する副吸気通路を
設け、該通路に流量制御弁を設け、該流量制御弁及び上
記スロットル弁とをアクセルペダルに連結したものがあ
る(特開昭53−117119号公報参照)。
【0003】上記従来装置では、冷間始動時や暖機運転
時のようにアクセルペダルの踏み込み量の小さい運転域
では、副吸気通路からの吸気量を増加することによりシ
リンダボア内に吸気乱れを発生させることができる。従
って、空燃比をリーンに設定した場合には、燃焼安定性
を確保しつつ排気ガスの性状を良好にすることができる
と考えられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記副吸気通
路を設け、該通路をアクセルペダルに連動させた装置の
場合、暖機運転終了後のアイドリング運転域においても
副吸気通路の流量制御弁の開度が大きいことから、アイ
ドリング運転域における副吸気通路からの吸気量が多く
なりアイドル回転数を安定させ難いという問題がある。
またこのような低速回転・低負荷運転域において理論空
燃比λ=1を制御目標とする場合に吸気乱れを発生させ
ると、燃料がシリンダ内壁に付着し易く却って排気ガス
性状が悪化するという問題も懸念される。
【0005】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、コールド運転域での排気ガス性状を改善でき、ま
た暖機終了後のアイドリング運転域においてアイドル回
転数を安定化でき、かつ排気ガス性状の悪化の問題を回
避できるエンジンの吸気装置を提供することを課題とし
ている。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、吸気
通路又は燃焼室内に燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、
該燃料噴射弁より上流側に配設され吸気通路を流れる吸
気量を可変制御するスロットル弁とを備えたエンジンの
吸気装置において、上記吸気通路の、上記スロットル弁
より上流側部分と吸気弁開口より上流側部分とを連通
し、吸気を吸気通路の吸気弁開口より上流側に流入させ
る副吸気通路と、該副吸気通路を流れる吸気量を可変制
御する副吸気制御弁と、該副吸気制御弁の開度をエンジ
ンの運転状態に応じた開度に制御する制御弁制御手段と
を備えたことを特徴としている。
【0007】請求項2の発明は、請求項1において、上
記燃料噴射弁は、吸気弁開口に向けて燃料を噴射するよ
うに配設されており、上記副吸気通路の下流端開口は、
吸気通路の吸気弁開口近傍に、かつ吸気を燃焼室内で渦
が発生するよう方向性をもって燃焼室内に流入させるよ
うに配設されていることを特徴としている。
【0008】請求項3の発明は、請求項2において、ア
イドリング位置にあるスロットル弁をバイパスするよう
に設けられたアイドル通路と、該アイドル通路を流れる
吸気量を可変制御するアイドル速度制御弁と備え、上記
制御弁制御手段は、上記アイドル速度制御弁及び上記副
吸気制御弁の開度を、エンジンの運転状態に応じた開度
に制御することを特徴としている。
【0009】請求項4の発明は、請求項3において、上
記制御弁制御手段は、冷間始動時及び暖機運転時のよう
に燃焼室内で吸気乱れが生じることが要求される運転域
では、上記副吸気通路を流れる吸気量がアイドル通路を
流れる吸気量より多くなるよう、かつ空燃比が理論空燃
比よりリーンになるように上記副吸気制御弁及びアイド
ル速度制御弁の開度を制御することを特徴としている。
【0010】請求項5の発明は、請求項1において、上
記燃料噴射弁は、吸気弁開口に向けて燃料を噴射するよ
うに配設されており、上記副吸気通路の下流端開口は、
該開口からの吸気が吸気通路の壁面に沿って流れるよう
に、かつ上記燃料噴射弁の噴射口より上流側に配設され
ていることを特徴としている。
【0011】請求項6の発明は、請求項5において、上
記制御弁制御手段は、冷間始動時及び暖機運転中には、
上記副吸気通路を流れる吸気量が暖機終了後の運転域に
おける吸気量より多くなるようかつ空燃比が理論空燃比
より大きくなるように上記副吸気制御弁の開度を制御す
ることを特徴としている。
【0012】請求項7の発明は、請求項5又は6におい
て、上記制御弁制御手段は、暖機運転終了後のアイドリ
ング運転域では、上記副吸気通路を流れる吸気量が所定
のアイドリング回転数を保持するのに適した量となるよ
うかつ空燃比が略理論空燃比になるよう上記副吸気制御
弁の開度を制御することを特徴としている。
【0013】
【発明の作用効果】請求項1の発明によれば、副吸気通
路の吸気量を制御する副吸気制御弁を設け、該副吸気制
御弁の開度を、エンジンの運転状態に応じた開度に制御
するようにしたので、該制御における目標開度の設定如
何により、コールド運転域での排気ガス性状を改善で
き、また暖機終了後のアイドル回転数を安定化でき、か
つ排気ガス性状の悪化の問題を回避できる。
【0014】具体的には、例えば請求項2の発明のよう
に、吸気乱れが要求されるコールド運転域では、吸気流
を方向付けするように設定された副吸気通路を流れる吸
気量を通常のアイドリング運転域よりも多くすることに
より、シリンダボア内にスワール,タンブルのような吸
気乱れを発生させる渦を形成でき、空燃比をリーンに設
定しながら安定した燃焼を実現でき、コールド運転域で
のHC,COの発生量を削減して排気ガス性状を改善で
きる。
【0015】請求項3の発明によれば、アイドル通路の
吸気量を制御するアイドル速度制御弁と、副吸気通路の
吸気量を制御する副吸気制御弁とを設け、この両制御弁
の開度を、エンジンの運転状態に応じた開度に制御する
ようにしたので、該制御における目標開度の設定如何に
より、コールド運転域での排気ガス性状を改善でき、ま
た暖機終了後のアイドル回転数を安定化でき、かつ排気
ガス性状の悪化の問題を回避できる。
【0016】具体的には、例えば請求項4の発明のよう
に、吸気乱れが要求されるコールド運転域では、吸気流
を方向付けするように設定された副吸気通路を流れる吸
気量を多くすることにより、シリンダボア内にスワー
ル,タンブルのような吸気乱れを発生させる渦を形成で
き、空燃比をリーンに設定しながら安定した燃焼を実現
でき、コールド運転域でのHC,COの発生量を削減し
て排気ガス性状を改善できる。
【0017】請求項5の発明によれば、燃料噴射弁を吸
気弁開口に向けて燃料を噴射するように配設し、副吸気
通路の下流端開口を、該開口からの吸気が吸気通路の壁
面に沿って流れるように、かつ上記燃料噴射弁の噴射口
より上流側に配設したので、吸気通路内の吸気に乱れを
発生させ、該乱れの残っている吸気を吸気行程において
燃焼室内に吸入させることができ、また上記吸気通路内
の乱れが発生している吸気中に燃料を噴射することによ
り該燃料と空気との混合及び気化が促進され、上記燃焼
室内で乱れを発生させた場合と同様に燃焼を良好にで
き、コールド運転域での排気ガス性状を改善でき、また
暖機終了後のアイドル回転数を安定化でき、かつ排気ガ
ス性状の悪化の問題を回避できる。
【0018】具体的には、請求項6の発明のように、上
記制御弁制御手段が、冷間始動時及び暖機運転中には、
上記副吸気通路を流れる吸気量が暖機終了後の運転域に
おける吸気量より多くなるようかつ空燃比が理論空燃比
より大きくなるように上記副吸気制御弁の開度を制御す
ることにより、吸気通路内において吸気乱れを発生させ
ることができ、空燃比をリーンに設定しながら安定した
燃焼を実現でき、コールド運転域でのHC,COの発生
量を削減して排気ガス性状を改善できる。
【0019】また請求項7の発明では、上記制御弁制御
手段が、暖機運転終了後のアイドリング運転域では、上
記副吸気通路を流れる吸気量が所定のアイドリング回転
数を保持するのに適した量となるようかつ空燃比が略理
論空燃比になるよう上記副吸気制御弁の開度を制御する
ようにしたので、吸気通路内において吸気乱れを発生さ
せることができ、燃焼を安定化してアイドリング回転数
を安定化できる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。図1〜図9は請求項1〜4の発
明にかかる第1実施形態によるエンジンの吸気装置を説
明するための図であり、図1は全体構成図、図2は副吸
気通路を示す模式図、図3は各制御弁の開度,空燃比の
時間経過に伴う変化を示す制御特性図、図4〜図9は制
御動作を説明するためのフローチャートである。
【0021】図において、1は水冷式4サイクル直列4
気筒4バルブタイプの自動車用エンジンであり、これは
クランク軸を車幅方向に向けて車体に搭載される。該エ
ンジン1は、図示しないクランクケースと一体形成され
たシリンダブロック2上にシリンダヘッド3,ヘッドカ
バー4を積層締結し、上記シリンダブロック2の各シリ
ンダボア2a内に摺動自在に挿入されたピストン5をコ
ンロッド6でクランク軸に連結した概略構造を有する。
【0022】上記シリンダヘッド3のシリンダブロック
側合面に凹設された各燃焼室凹部3aには排気弁開口3
b,吸気弁開口3cが2つずつ開口しており、これらは
それぞれ排気弁7,吸気弁8により開閉可能になってい
る。該排気弁7,吸気弁8は排気カム軸9,吸気カム軸
10で開閉駆動される。また上記排気弁開口3bは排気
ポート3dによりシリンダボディ前壁に導出され、その
外部接続口には排気系11の排気マニホールド11aが
接続されている。該排気系11の集合部より下流側には
第1,第2三元触媒12a,12bが配設されており、
また第1三元触媒12aの上流側にはO2 センサ13が
配設されている。
【0023】また上記各吸気弁開口3cは各吸気ポート
3eによりシリンダブロック後壁に導出され、該各吸気
ポート3eの途中には、各気筒毎の燃料噴射弁20が装
着されている。該各燃料噴射弁20はエンジン運転状態
に応じた量の燃料を所定タイミングで吸気弁開口3cに
向けて噴射供給する。
【0024】上記吸気ポート3eの外部接続口には吸気
系14が接続されている。この吸気系14は、各吸気弁
開口用吸気ポート3e,3eの集合する外部接続口に接
続された吸気マニホールド14aを所定の容積を有しカ
ム軸方向に延びる筒状のサージタンク14bに接続し、
該サージタンク14bの上流側のメイン管14cとエア
クリーナに接続された吸気管14dとの間にスロットル
ボディ15を介在させた概略構造を有する。
【0025】上記スロットルボディ15は、吸気流量を
可変制御するバタフライ式のスロットル弁15aと、最
小開度位置にあるスロットル弁15aをバイパスするバ
イパス通路15bの流量を可変制御するソレノイド式の
アイドル速度制御弁(以下ISCバルブと記す)15c
とを備えている。
【0026】また上記吸気系14は、上記スロットル弁
15aの上流側直近部分と上記吸気ポート3eの一方の
吸気弁開口3c近傍部分とを連通する副吸気通路16を
備えている。この副吸気通路16の上記スロットルボデ
ィ15のスロットル弁15aの上流側直近部分内に連通
する1本の上流通路16aは、カム軸方向に延びる1本
のバランスパイプ16bを介して4本の分配通路16c
に分岐されており、該各分配通路16c下流端開口は上
記一方の吸気ポート3eの途中に開口するノズル3fに
接続されている。
【0027】このように分配通路16cの下流端開口が
一方の吸気弁開口3c′のみに連通するように設けられ
ており、さらに上記ノズル3fの形状及び開口位置等
が、上記副吸気通路16を通して供給された吸気をシリ
ンダボア2aの内周面に沿うよう方向付けして該シリン
ダボア2a内に導入するように設定されていることか
ら、シリンダボア2a内で横渦(スワール)が発生し、
吸気乱れが生じる。
【0028】なお、シリンダボア2a内にて吸気乱れが
生じるようにするために、吸気を吸気ポートの天壁寄側
に偏流させ、吸気弁開口のシリンダボア中点寄りからシ
リンダ軸方向(縦方向)に方向付けしてシリンダボア内
に導入し、シリンダボア2a内で縦渦(タンブル)を発
生させるようにしても良い。
【0029】そして副吸気通路16の上流通路16aに
は該通路内を流れる吸気量を可変制御する副吸気制御弁
17が介設されている。該副吸気制御弁17は、デュー
ティ制御により吸気通路面積、つまり副吸気量を可変制
御するソレノイド式のものであり、ECU18により制
御される。このECU18は、副吸気制御弁17,及び
ISCバルブ15cの開度を運転状態に応じて制御する
制御弁制御手段として機能するものであり、上記スロッ
トル弁15aの開度信号a,水温センサ19からのエン
ジン温度信号b,クランク軸の回転速度を検出するクラ
ンク角センサからのエンジン回転数信号c,上記O2
ンサ13からの空燃比信号dが入力され、エンジン運転
状態に応じた燃料噴射制御信号Aを燃料噴射弁20に、
ISC制御信号BをISCバルブ15cに、及び副吸気
制御信号Cを副吸気制御弁17に出力する。
【0030】次に本実施形態吸気装置の動作及び作用効
果を説明する。本実施形態装置では、上記ECU18
は、上記ISCバルブ15c及び副吸気制御弁17の開
度をエンジン温度,スロットル開度,エンジン回転数等
をパラメータとする運転状態に応じた開度に制御すると
ともに、燃料噴射弁20の噴射タイミング,噴射期間を
内蔵する制御データマップ,テーブル等に基づいてマッ
プ制御し、又はO2 センサ13の検出空燃比が目標値に
なるようにフィードバック制御する。
【0031】
【表1】
【0032】シリンダボア内に導入される吸気流がスワ
ールを発生する等により吸気乱れを生じることが要求さ
れる運転域、具体的には冷間始動時や暖機運転時のよう
に水温センサ19からのエンジン温度が所定値以下であ
るコールド運転域(概ねエンジン始動後30秒程度の領
域であり、図3のR1参照)では、表1のコールド欄に
示すように、副吸気制御弁17は大開度に保持され(図
3のS1参照)、ISCバルブ15cは小範囲でもって
開閉制御される(図3のS2参照)。また空燃比が16
〜17となるように燃料噴射弁20からの燃料噴射量
(期間)が制御される(図3のS3参照)。
【0033】これにより副吸気通路16を流れる吸気量
がアイドル通路15bを流れる吸気量より多くなり、比
較的多量の吸気が副吸気通路16を介して一方の吸気弁
開口3c′を通ってシリンダボア内に導入される。上述
のように分配通路16cが一方の吸気弁開口3c′のみ
に連通している点、及び上記ノズル3fの形状,配置位
置等が、吸気をシリンダボア内周に沿うよう方向付けす
るように設定されていることから、シリンダボア2a内
でスワール(吸気横渦)が発生し、空燃比16〜17と
いったリーン状態でありながら安定した燃焼が得られ、
排気ガス中のHC,COを削減できる。
【0034】一方、吸気乱れを与えない方が好ましい運
転域、具体的には水温センサ19からのエンジン温度が
所定値以上のホット運転域のうちのアイドリング回転等
の低回転・低負荷時には、表1のホット欄に示すよう
に、副吸気制御弁17は小開度又は閉に保持され(図3
のS1′参照)、ISCバルブ15cは、スロットル開
度,エンジン回転数に基づいて求められた開度をエンジ
ン水温により補正した開度となるように通常通り制御さ
れる(図3のS2′参照)。また燃料噴射弁20は空燃
比がλ=1の理論空燃比となるように制御される(図3
のS3′参照)。
【0035】これにより副吸気通路16を通ってシリン
ダボア内に導入される吸気量が少なくなり、吸気乱れの
発生が抑制されることから、理論空燃比λ=1と上記コ
ールド運転域よりも燃料量が多い場合でも、燃料がシリ
ンダ内壁に付着することはなく、排気ガス性状の悪化を
回避できる。なお、この運転域ではスロットル弁15a
は最小開度、又は僅かに開いた開度に保持されている。
【0036】また上記ホット運転域のうちの残りの運転
域では、表1のホット欄に示すように、副吸気制御弁
17は小開度又は全閉とされ(図3S1′′参照)、I
SCバルブ15cはスロットル開度,エンジン回転数に
基づいて求められた開度をエンジン水温により補正した
開度となるように通常通り制御される(図3のS2′′
参照)。そしてこの運転域では、吸気はスロットル弁1
5aを通って流れ、また空燃比は理論空燃比を目標値と
して制御される。
【0037】次に図4〜図8のフローチャートに基づい
て上記ECU18によるISCバルブ15c,副吸気制
御弁17の制御動作をさらに詳細に説明する。ECU1
8による制御動作では、図4に示すように、例えば2ms
ec毎にISC制御ルーチン, 副吸気弁制御ルーチンが実
行される。まず、ISC制御ルーチンでは、図5に示す
ように、車両停止中で、かつスロットル弁が全閉されて
おり、さらにエンジン水温が設定値以下の場合には、フ
ァーストアイドル制御が行われる(ステップS1〜S
3)。
【0038】ファーストアイドル制御では、図6に示す
ように、50msec毎に、エンジン水温の関数として設定
されているアイドルISC開度テーブルからその時のエ
ンジン水温に応じたISC開度指令値が求められ、IS
Cバルブ15cの開度が該開度指令値となるように該I
SCバルブ15cのアクチュエータが弁体を駆動する
(ステップS11〜S13)。
【0039】上記ステップS1において停車中でないと
判断された場合、及びステップS2においてスロットル
弁15aが全閉でないと判断された場合には、ISCバ
ルブ15cのマップ制御が行われる。このISCマップ
制御では、図7に示すように、50msec毎に、エンジン
水温の関数として設定されているISC開度水温補正テ
ーブルからISC水温補正係数が求められ(ステップS
21,S22)、エンジン回転数とスロットル開度(吸
入空気量)の関数として設定されているISC開度マッ
プから基本ISC開度が求められ(ステップS23)、
該基本ISC開度と上記ISC水温補正係数とを積算す
ることによりISC開度指令値が求められ(ステップS
24)、ISCバルブ15cの開度が該ISC開度指令
値となるようにISCバルブ15cのアクチュエータが
弁体を駆動する(ステップS25)。
【0040】上記ステップS1〜S3において、停車中
であり、かつスロットル弁15aが全閉であり、さらに
エンジン水温が設定値以下でないと判断された場合に
は、ISCバルブ15cのフィードバック制御が行われ
る。このISCフィードバック制御では、図8に示すよ
うに、予め設定されたクランク回転角度毎に、現在のエ
ンジン回転数と目標エンジン回転数との差が求められ(
ステップS31,S32)、このエンジン回転数差の関
数として設定されている制御定数テーブルから比例項P
dと積分値Idが求められる(ステップS33)。そし
て前回の積分項に積分値を加算してなる積分項Idsum
を上記比例項Pdに加算することによりISC開度指令
値が求められ(ステップS34)、上記ISCバルブ1
5cの開度が該開度指令値となるよにうISCバルブ1
5cのアクチュエータが弁体を駆動する(ステップS3
5)。
【0041】また、副吸気弁制御ルーチンでは、図9に
示すように、50msec経過毎に、エンジン水温の関数と
して設定されている副吸気弁開度テーブルからエンジン
水温に応じた副吸気弁開度指令値が求められ、さらに該
開度指令値に応じたデューティ比が求められる(ステッ
プS41,S42)、上記副吸気制御弁17が上記デュ
ーティ比でもって弁体を開閉駆動する(ステップS4
2)。
【0042】このように本実施形態では、吸気乱れが要
求されるコールド運転域では、吸気流を横渦又は縦渦を
発生するよう方向付けしてシリンダボア2a内に導入す
るように設定された副吸気通路16を流れる吸気量を多
くしたので、シリンダボア内に吸気乱れ発生させること
ができ、空燃比を16〜17とリーンに設定しながら安
定した燃焼を実現でき、コールド運転域でのHC,CO
の発生量を削減して排気ガス性状を改善できる。
【0043】また本実施形態では、吸気乱れを発生させ
ないことが要求される運転域では、上記副吸気通路16
を流れる吸気量を少なくし、アイドル通路15bを流れ
る吸気量の制御範囲を大きくしたので、アイドル回転数
の調整が容易となり、従ってアイドル回転数を安定化で
き、また吸気乱れが発生しないことから、空燃比を略理
論空燃比としながら燃料がシリンダ内壁に付着し易いと
いった問題を回避でき、その結果排気ガス性状の悪化を
回避できる。
【0044】なお、上記第1実施形態では、副吸気制御
弁17が吸気量を連続的に可変制御可能のタイプである
場合を説明したが、本発明に係る副吸気制御弁は、副吸
気通路16を流れる吸気流をオンオフ可能のバルブであ
れば足りる。このようなオンオフバルブを設けた場合、
上述のコールド運転域ではオンとして吸気乱れを発生さ
せ、上記ホット,ホットの運転域ではオフとして吸
気乱れを止めるようにすれば良い。
【0045】ここで上記第1実施形態では、アイドル通
路15bの流量を制御するISCバルブ15c及び副吸
気通路16の流量を制御する副吸気制御弁17の両方を
設けた場合を説明したが、副吸気制御弁17がISCバ
ルブ15cを兼ねることも可能であり、このようにした
のが請求項1,5〜7の発明である。
【0046】図10〜図16は請求項1,5〜7の発明
にかかる第2実施形態を示し、図中、図1〜図9と同一
符号は同一又は相当部分を示す。本第2実施形態では、
上記第1実施形態におけるアイドル通路15b及びIS
Cバルブ15cを省略している。そして副吸気通路16
の上流通路16aの上流端はスロットルボディ15のス
ロットル弁15aより上流側直近部分内に連通し、下流
端はカム軸方向に延びる1本のバランスパイプ16bを
介して4本の分配通路16cに分岐され、該各分配通路
16cは一方の吸気ポート3e′側寄り内に挿入されて
いる。さらに該各分配通路16cは該一方の吸気ポート
3e′の天壁内面に沿うように下流側に向けて折り曲げ
ている。そして該各分配通路16cの下流端開口16d
は、該開口16dから吐出された空気が燃料噴射弁20
からの噴射燃料に直接当たらない程度に該燃料噴射弁2
0の噴射口より上流側に離間して位置している。
【0047】そして上記副吸気通路16には、上記第1
実施例におけるISCバルブと副吸気制御弁17の両方
を兼ねる吸気制御弁17′が介設されている。この吸気
制御弁17′は、ECU18より、表2に示す要領で制
御される。
【0048】
【表2】
【0049】冷間始動時又は暖機運転中のような上述の
コールド運転域では、表1のコールド欄に示すように、
吸気制御弁17は大開度に保持され、空燃比が16〜1
7となるように燃料噴射弁20からの燃料噴射量(期
間)が制御される。
【0050】これにより副吸気通路16を流れる吸気量
が多くなり、比較的多量の吸気が副吸気通路16を介し
て一方の吸気ポート3e′に供給される。後述するよう
に、副吸気通路16から供給される吸気の圧力は吸気脈
動により変動することから、吸気ポート3e′内の吸気
に乱れが生じ、空気と燃料との混合が良好となりまた燃
料の霧化が促進され、燃焼状態が良好となる。
【0051】また暖機運転後の、低速・低負荷運転域、
及び高速・高負荷運転域では、上記吸気制御弁17′
は、表2のホット欄,及び欄に示すように、スロッ
トル開度,エンジン回転数に基づいて求められた開度を
エンジン水温により補正した開度となるように通常通り
制御される。また燃料噴射弁20は空燃比がλ=1の理
論空燃比となるように制御される。
【0052】ECU18による上記吸気制御弁17′の
制御動作を図12〜図16のフローチャートに基づいて
説明する。該吸気制御弁17′の制御動作においては、
まず、図12に示すように、例えば2msec毎に吸気制御
弁制御ルーチンが実行される。この吸気制御弁制御ルー
チンでは、図13に示すように、車両停止中で、かつス
ロットル弁が全閉されており、さらにエンジン水温が設
定値以下の場合には、ファーストアイドル制御が行われ
(ステップS1〜S3)、停車中でないか、又はスロッ
トル全閉でない場合には、マップ制御が行われ、停車中
で、スロットル全閉で、さらにエンジン水温が所定温度
より高い場合にはフィードバック制御が行われる。
【0053】上記ファーストアイドル制御では、図14
に示すように、50msec毎に、エンジン水温の関数とし
て設定されている吸気制御弁開度テーブルからその時の
エンジン水温に応じた吸気制御弁開度指令値が求めら
れ、吸気制御弁17′の開度が該開度指令値となるよう
に該吸気制御弁17′のアクチュエータが弁体を駆動す
る(ステップS11′〜S13′)。
【0054】上記吸気制御弁のマップ制御では、図15
に示すように、50msec毎に、エンジン水温の関数とし
て設定されている吸気制御弁開度水温補正テーブルから
吸気制御弁水温補正係数が求められ(ステップS2
1′,S22′)、エンジン回転数とスロットル開度
(吸入空気量)の関数として設定されている吸気制御弁
開度マップから基本吸気制御弁開度が求められ(ステッ
プS23′)、該基本吸気制御弁開度と上記吸気制御弁
水温補正係数とを積算することにより吸気制御弁開度指
令値が求められ(ステップS24′)、吸気制御弁1
7′の開度が該開度指令値となるように該吸気制御弁1
7′のアクチュエータが弁体を駆動する(ステップS2
5′)。
【0055】上記フィードバック制御では、図16に示
すように、予め設定されたクランク回転角度毎に、現在
のエンジン回転数と目標エンジン回転数との差が求めら
れ(ステップS31′,S32′)、このエンジン回転
数差の関数として設定されている制御定数テーブルから
比例項Pdと積分値Idが求められる(ステップS3
3′)。そして前回の積分項に積分値を加算してなる積
分項Idsum を上記比例項Pdに加算することにより吸
気制御弁開度指令値が求められ(ステップS34′,S
35′)、上記吸気制御弁17′の開度が該開度指令値
となるよにう該吸気制御弁17′のアクチュエータが弁
体を駆動する(ステップS36′)。
【0056】このように副吸気通路16の分配通路16
cの下流端開口を、該開口からの吸気が吸気ポート3
e′の天壁面に沿って流れるように、かつ上記燃料噴射
弁20の噴射口より上流側に配設したので、吸気ポート
3e′内の吸気に乱れを発生させ、該乱れの残っている
吸気を吸気行程において燃焼室内に吸入させることがで
き、また上記吸気ポート3e′内の乱れが発生している
吸気中に燃料を噴射することから、該燃料と空気との混
合及び気化を促進でき、上記第1実施形態において燃焼
室内で乱れを発生させた場合と同様に燃焼を良好にで
き、コールド運転域での排気ガス性状を改善でき、また
暖機終了後のアイドル回転数を安定化できかつ排気ガス
性状の悪化の問題を回避できる。
【0057】また冷間始動時及び暖機運転中には、上記
副吸気通路16を流れる吸気量が暖機終了後の運転域に
おける吸気量より多くなるようかつ空燃比が理論空燃比
より大きくなるように上記吸気制御弁17′の開度を制
御するようにしたので、吸気ポート3e内において吸気
乱れを発生させることができ、空燃比をリーンに設定し
ながら安定した燃焼を実現でき、コールド運転域でのH
C,COの発生量を削減して排気ガス性状を改善でき
る。
【0058】さらにまた暖機運転終了後のアイドリング
運転域では、上記副吸気通路16を流れる吸気量が所定
のアイドリング回転数を保持するのに適した量となるよ
うかつ空燃比が略理論空燃比になるよう上記吸気制御弁
17′の開度を制御するようにしたので、吸気ポート3
e内において吸気乱れを発生させることができ、燃焼を
安定化してアイドリング回転数を安定化できる。
【0059】上記副吸気通路16により吸気を吸気ポー
ト3e′に供給することにより燃料と空気の混合,燃料
の霧化(気化)が良好となる点をより詳細に説明する。
一般に、吸気負圧と大気圧との圧力差は吸気脈動により
変動する。本第2実施形態では、副吸気通路16の上流
端はスロットル弁15aより上流側の大気圧部分に連通
している。従って該副吸気通路16を介して吸気ポート
3e内に流入する吸気の圧力は、吸気脈動によって変動
しており、さらにバランスパイプ16bが他の気筒に連
通していることから他の気筒による吸気負圧の変動の影
響も受けると考えられる。従って、副吸気通路16の分
配通路16cの下流端開口16dから吸気ポート3e′
内に流入する空気には相当の乱れが生じており、その結
果、該吸気ポート3e′内の燃料噴射弁20のノズル部
分を通る吸気にも相当の乱れが生じているものと考えら
れる。
【0060】また特に、上記表1におけるコールド運転
領域での燃料噴射タイミングについては、上死点前10
0度付近(排気行程中)で燃料の噴射は略終了してい
る。即ち上述のような乱れの生じている吸気中に燃料を
噴射することとなり、つまり吸気弁が開いて吸気がシリ
ンダボア内に導入される前の段階において噴射燃料が空
気の乱れにさらされることとなる。これにより空気と燃
料との混合が良好となり、また燃料の気化も促進され
る。その結果、上記第1実施形態のようにタンブルやス
ワールを発生させない場合でも燃焼状態を良好にでき、
特に排気ガス性状を良好にできる。
【0061】なお、上記副吸気通路16の構成について
は、例えば図17,図18に示すような各種の変形例が
採用可能である。なお、図中、図11と同一符号は同一
又は相当部分を示す。
【0062】図17は、バランスパイプ16bの両端を
サブバランスパイプ16b′に分岐し、該両バランスパ
イプ16b′の両端に分配通路16cを接続した例であ
る。また図18は、バランスパイプ16bの両端をサブ
バランスパイプ16b′に分岐し、該両バランスパイプ
16b′の両端をさらにサブサブバランスパイプ16
b′′に分岐し、該バランスパイプ16b′′の両端に
分配通路16cを接続した例であり、この例では各気筒
の吸気ポート3e,3e′の両方に分配通路16cを設
けている。
【0063】上記図17,図18の変形例では、バラン
スパイプを複数段階に設けたので、各気筒に供給する吸
気量が他の気筒の影響を受け難くなり、吸気量を精度良
く制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1〜4にかかる第1実施形態によるエン
ジンの吸気装置の全体構成図である。
【図2】上記吸気装置の模式平面図である。
【図3】上記吸気装置の動作を説明するための制御特性
図である。
【図4】上記吸気装置の動作を説明するためのフローチ
ャート図である。
【図5】上記吸気装置の動作を説明するためのフローチ
ャート図である。
【図6】上記吸気装置の動作を説明するためのフローチ
ャート図である。
【図7】上記吸気装置の動作を説明するためのフローチ
ャート図である。
【図8】上記吸気装置の動作を説明するためのフローチ
ャート図である。
【図9】上記吸気装置の動作を説明するためのフローチ
ャート図である。
【図10】請求項1,5〜7にかかる第2実施形態によ
るエンジンの吸気装置の全体構成図である。
【図11】上記吸気装置の模式平面図である。
【図12】上記吸気装置の動作を説明するためのフロー
チャート図である。
【図13】上記吸気装置の動作を説明するためのフロー
チャート図である。
【図14】上記吸気装置の動作を説明するためのフロー
チャート図である。
【図15】上記吸気装置の動作を説明するためのフロー
チャート図である。
【図16】上記吸気装置の動作を説明するためのフロー
チャート図である。
【図17】上記第2実施形態における副吸気通路の変形
例を示す模式平面図である。
【図18】上記第2実施形態における副吸気通路の変形
例を示す模式平面図である。
【符号の説明】
3c 吸気弁開口 3e 吸気ポート(吸気通路) 15a スロットル弁 15b アイドル通路 15c ISCバルブ(アイドル速度制御弁) 16 副吸気通路 16d 下流端開口 17 副吸気制御弁 17′吸気制御弁 18 ECU(制御弁制御手段) 20 燃料噴射弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02D 9/02 361 F02D 9/02 361C 41/08 310 41/08 310 315 315 41/16 41/16 P F02M 69/00 310 F02M 69/00 310E 69/04 69/04 G

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸気通路又は燃焼室内に燃料を噴射供給
    する燃料噴射弁と、該燃料噴射弁より上流側に配設され
    吸気通路を流れる吸気量を可変制御するスロットル弁と
    を備えたエンジンの吸気装置において、上記吸気通路
    の、上記スロットル弁より上流側部分と吸気弁開口より
    上流側部分とを連通し、吸気を吸気通路の吸気弁開口よ
    り上流側に流入させる副吸気通路と、該副吸気通路を流
    れる吸気量を可変制御する副吸気制御弁と、該副吸気制
    御弁の開度をエンジンの運転状態に応じた開度に制御す
    る制御弁制御手段とを備えたことを特徴とするエンジン
    の吸気装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、上記燃料噴射弁は、
    吸気弁開口に向けて燃料を噴射するように配設されてお
    り、上記副吸気通路の下流端開口は、吸気通路の吸気弁
    開口近傍に、かつ吸気を燃焼室内で渦が発生するよう方
    向性をもって燃焼室内に流入させるように配設されてい
    ることを特徴とするエンジンの吸気装置。
  3. 【請求項3】 請求項2において、アイドリング位置に
    あるスロットル弁をバイパスするように設けられたアイ
    ドル通路と、該アイドル通路を流れる吸気量を可変制御
    するアイドル速度制御弁と備え、上記制御弁制御手段
    は、上記アイドル速度制御弁及び上記副吸気制御弁の開
    度を、エンジンの運転状態に応じた開度に制御すること
    を特徴とするエンジンの吸気装置。
  4. 【請求項4】 請求項3において、上記制御弁制御手段
    は、冷間始動時及び暖機運転時のように燃焼室内で吸気
    乱れが生じることが要求される運転域では、上記副吸気
    通路を流れる吸気量がアイドル通路を流れる吸気量より
    多くなるよう、かつ空燃比が理論空燃比よりリーンにな
    るように上記副吸気制御弁及びアイドル速度制御弁の開
    度を制御することを特徴とするエンジンの吸気装置。
  5. 【請求項5】 請求項1において、上記燃料噴射弁は、
    吸気弁開口に向けて燃料を噴射するように配設されてお
    り、上記副吸気通路の下流端開口は、該開口からの吸気
    が該副吸気通路の壁面に沿って流れるように、かつ上記
    燃料噴射弁の噴射口より上流側に配設されていることを
    特徴とするエンジンの吸気装置。
  6. 【請求項6】 請求項5において、上記制御弁制御手段
    は、冷間始動時及び暖機運転中には、上記副吸気通路を
    流れる吸気量が暖機終了後の運転域における吸気量より
    多くなるようかつ空燃比が理論空燃比より大きくなるよ
    うに上記副吸気制御弁の開度を制御することを特徴とす
    るエンジンの吸気装置。
  7. 【請求項7】 請求項5又は6において、上記制御弁制
    御手段は、暖機運転終了後のアイドリング運転域では、
    上記副吸気通路を流れる吸気量が所定のアイドリング回
    転数を保持するのに適した量となるようかつ空燃比が略
    理論空燃比になるよう上記副吸気制御弁の開度を制御す
    ることを特徴とするエンジンの吸気装置。
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