JPH1162639A

JPH1162639A - エンジンの制御装置

Info

Publication number: JPH1162639A
Application number: JP9227975A
Authority: JP
Inventors: Takuya Shiraishi; 拓也白石; Minoru Osuga; 大須賀　　稔; Toshiji Nogi; 利治野木; Yoko Nakayama; 容子中山; Takashige Oyama; 宜茂大山
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1997-08-25
Filing date: 1997-08-25
Publication date: 1999-03-05
Anticipated expiration: 2017-08-25
Also published as: JP3910692B2

Abstract

(57)【要約】【課題】【課題】排気ガスエネルギーを利用する過給機を備え
たエンジンおいて、該エンジンの回転速度が低下して
も、過給機の能力をできるだけ低下させず、かつ、過給
量に応じて適正な量の燃料を供給することによって、エ
ンジン性能を向上させるエンジンの制御装置を提供す
る。【解決手段】排気ガスエネルギ利用の過給機、及び、
開弁時期を調節可能な吸気バルブと排気バルブを備えた
エンジン制御装置において、前記排気バルブが、特定の
エンジン運転状態で排出時の排気ガスの速度を高めるべ
く、開弁時期が制御され、気筒毎のシリンダ充填空気量
を算出し、該シリンダ充填空気量に基づき燃料噴射弁か
らの燃料噴射量を算出すると共に、前記シリンダ充填空
気量は、空気量センサで検出した空気量もしくは圧力セ
ンサで検出した吸気管圧力に基づき算出され、前記燃料
噴射量は、空燃比センサで検出した空燃比に基づき補正
されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの制御装
置に係り、特に、吸気弁と排気弁との可変動弁機構と排
気ガスエネルギー利用の過給機とを備えて、排気バルブ
の開弁時期を制御するエンジンの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のエンジンにおいては、シリンダ内
に空気を強制的に押し込んで、エンジンの出力を向上さ
せる手段として過給機が用いられており、該過給機の駆
動源として、排気ガスのエネルギーを利用するターボ過
給やコンプレックス過給等が用いられていると共に、エ
ンジンの吸気バルブや排気バルブを可変タイミングで開
閉駆動する手段として油圧機構や電磁駆動等が用いられ
ている。

【０００３】そして、前記過給機と前記可変タイミング
開閉駆動手段を備えた吸気バルブとを組み合わせた直噴
式エンジンも提案されている（自動車技術会シンポジウ
ム資料９７０４号（１９９７年３月１０日、（社）自動
車技術会発行）参照）。該提案のエンジンは、いわゆる
ミラーサイクルエンジンと称呼されているもので、吸気
バルブの開弁時期を制御（吸気弁遅閉）して圧縮比（吸
気行程容積）を変化させて負荷の制御を行うものであ
る。

【０００４】また、過給機を備えた可変バルブタイミン
グエンジンの他の公知例としては、過給時に吸気温度及
び吸気圧が高くなることで、燃焼温度が高くなって排気
ガス温度が上昇してしまい、排気系の触媒の能力が低下
するのを防ぐために、吸気圧が相対的に高い時、排気弁
のバルブタイミングを相対的に遅くすることで、排気ガ
ス温度を低下させる技術（特開昭６１−１８７５３０号
公報参照）がある。

【０００５】

【発明が解決しようする課題】ところで、エンジンの排
気ガスエネルギーを利用する過給機においては、エンジ
ンの出力が低下（回転数の低下）すると、排気ガスのエ
ネルギー（速度）も低下して、過給機がそのエンジンの
吸気に必要な出力を出すことができなくなってしまうと
いう問題が生じ、エンジンのシンリダ内には必要空気量
が供給されない状態となる場合があった。

【０００６】前記状態を解消すべく、過給機としてエン
ジン駆動の容積型の圧縮機、あるいは、低速時にタービ
ンの翼の角度を合わせた低速型のターボ過給機等が採用
されているが、前者は機械的損失が多く、後者は高速時
の背圧の上昇を招き、十分な性能を発揮するまでには至
っていない。また、前記提案のミラーサイクルエンジン
も、吸気バルブの開弁時期を制御（吸気弁遅閉）したも
のであるので、エンジンの出力低下（回転速度の低下）
時の過給機の出力低下に対処できるものではなかった。

【０００７】また、前記排気弁のバルブタイミングを遅
くする技術は、排気ガスの温度上昇を防ぐものであっ
て、エンジンの出力低下時に過給機の出力低下を改善し
たものではなく、前記問題が解消されるものではない。
本発明は、前記の如き問題に鑑みてなされたものであっ
て、その目的とするところは、排気ガスエネルギーを利
用する過給機を備えたエンジンおいて、該エンジンの回
転速度が低下しても、過給機の能力をできるだけ低下さ
せず、かつ、過給量に応じて適正な量の燃料を供給する
ことによって、エンジン性能を向上させるエンジンの制
御装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明のエンジン制御装置は、基本的には、排気ガスエ
ネルギ利用の過給機、及び、開弁時期を調節可能な吸気
バルブと排気バルブを備え、前記排気バルブは、特定の
エンジン運転状態での排気ガスの排気速度を高めるべ
く、エンジンの回転速度に基づき開弁時期が制御される
ことを特徴としている。

【０００９】そして、本発明のエンジン制御装置の好ま
しい具体的な態様としては、前記排気バルブが、エンジ
ンの回転速度が遅い程、開弁時期を遅くするべく制御さ
れることを特徴としている。また、前記排気バルブの開
弁時期は、燃焼ガス量に基づき補正制御され、燃焼ガス
量が少ない時は、遅らせ、燃焼ガス量が多い時は、早く
するべく制御されることを特徴としている。

【００１０】更に、前記排気バルブの開弁時期は、気筒
毎の各空燃比を比較して補正制御され、かつ、気筒毎の
各空燃比を比較して、当該気筒の空燃比が大きい時に早
くするべく制御されることを特徴としている。更にま
た、本発明のエンジン制御装置は、気筒毎のシリンダ充
填空気量を算出し、該シリンダ充填空気量に基づき燃料
噴射弁からの燃料噴射量を算出すると共に、前記シリン
ダ充填空気量は、空気量センサで検出した空気量もしく
は圧力センサで検出した吸気管圧力に基づき算出され、
前記燃料噴射量は、空燃比センサで検出した空燃比に基
づき補正されることを特徴としている。

【００１１】前述の如く構成された本発明に係るエンジ
ン制御装置は、排気バルブが特定のエンジン運転状態で
排気時の排気ガスの速度を高めるべく、開弁時期が制御
されるものであるので、エンジンの低速時には、排気バ
ルブが開いている時間を小さくし（開時期を遅く）し
て、排気ガスを短時間で排気管に放出することによっ
て、瞬間的に排気管内のガスの流速を高めて、過給機の
排気タービンの回転数を上げることで、排気ガスエネル
ギを有効に利用して排気タービンの効率を向上させるこ
とができる。圧力波型の過給機では、排気ガスの速度を
高めることで、動的な圧力を高め、排気ガスのエネルギ
ーを有効に吸入空気に伝達する。これにより、吸入空気
の過給量が増大する。

【００１２】また、エンジンのシリンダ内の燃焼室圧力
（燃焼ガス量）は、エンジンの回転数が同じでも、過給
圧力の違いにより、異なる値となるので、エンジン回転
数によって設定した排気バルブの開弁時期を前記燃焼室
圧力（燃焼ガス量）の変動に基づき補正を行うこととし
た。即ち、燃焼ガス量が少ない時は、前記基準排気バル
ブ開弁時期より開弁時期を遅らせ、反対に燃焼ガス量が
多いときは、前記基準排気バルブ開弁時期より開弁時期
を早く設定することによって、排気管に導かれる排気ガ
スの速度エネルギーを増加させて、排気タービンを効率
良く回転させることができる。

【００１３】更に、本発明のエンジンは、従来のエンジ
ンに比べ、吸入空気量が増大するので、混合気が希薄に
なる傾向があり、窒素酸化物の排出量の増大が予想され
るが、空気量センサー、あるいは、圧力センサー等で過
給量を測定し、該計測に基づき燃料量を算出すると共
に、空燃比センサで実空燃比を計測して適正な空燃比に
なるよう前記燃料量を補正制御することによって、前記
問題を回避して、エンジン性能を向上させることができ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明のエンジン制御装置
の一実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。図１
は、本実施形態のエンジン１の制御システムの全体構成
を示したものである。図１において、エンジン１は、吸
気バルブ２、排気バルブ３、シリンダ１ｂ内を往復運動
するピストン４、及び、燃料噴射弁５とを備えたガソリ
ンエンジンとして示されているが、ディーゼル等の他の
エンジンにも適用できる。前記エンジン１に吸入される
空気は、エアクリーナ６、から取り入れられ、空気量セ
ンサー７、圧縮機８、吸気管９、サージング１０、分岐
管１１、及び、吸気バルブ２を通ってエンジン１の燃焼
室１ａに供給される。

【００１５】前記エンジン１の燃焼室１ａからの排気ガ
スは、排気バルブ３、排気管１２、排気タービン１３、
触媒コンバーター１４を通って大気に排出される。マイ
クロプロセッサーを備えたコントロールユニット１５に
は、クランク角センサー１６、空気量センサー７、空気
圧力センサー１７、吸気温度センサー１８、燃焼室内圧
力センサー２６等の信号が入力される。前記ユニット１
５からは、吸気バルブ２の出力制御信号１９、排気バル
ブ３の出力制御信号２０、燃料噴射弁５の出力制御信号
２１が出力される。

【００１６】前記吸気バルブ２と前記排気バルブ３と
は、可変動弁機構としての電磁バルブを構成しており、
例えば、排気バルブ３は、電磁ソレノイド２２とそれと
対抗するバネ２４とを備え、前記電磁ソレノイド２２に
電流を通すと、前記バネ２４に抗して電気子２３が磁力
で吸引され、排気バルブ３の弁体３ａが開かれる。電流
を遮断すると、前記バネ２４の力で、排気バルブ３の弁
体３ａが閉じられる。前記吸気バルブ２も前記排気バル
ブ３と同様に動作するものであるので、説明を省略す
る。可変動弁機構としては、ここで提示した、電磁ソレ
ノイド式のほかに、他の方式も適用できる。

【００１７】前記圧縮機８と前記排気タービン１３と
は、一体として作動して過給機３０を構成するものであ
り、前記圧縮機８は、前記排気タービン１３によって駆
動され、前記エアクリーナ６からの空気を圧縮して吸気
管９に圧送するものであり、排気管１２の径を、一定と
すると、前記エンジン１の燃焼室１ａから排出される排
気ガスの速度は、エンジン１の回転速度にほぼ比例す
る。したがって、エンジン１の回転数が低い、低速運転
時には、排気タービン１３の回転速度が低下し、タービ
ン１３によって駆動される前記圧縮機８は、十分な過給
が行われず、必要とする吸入空気量を造ることができな
くなる。

【００１８】図２は、エンジン回転数に対する排気バル
ブ３のクランク角度から見た開時期を模式的に示したも
のであり、エンジン１の排気行程の下死点から上死点ま
での間で、エンジン回転速度が低いときは、排気バルブ
３が開くのを遅らせるようにした状態を示している。こ
れは、エンジン回転数が変動しても（低下しても）、排
気ガスの排出速度を略一定にすることを狙ったもので、
エンジン回転速度が３０００ｒｐｍのときの排気ガスの
速度に適合するように、排気タービン１３が設計されて
いるとき、エンジン回転速度１０００ｒｐｍでは、排気
行程の後半の３分の１の時期だけ排気バルブ３を開け
ば、前記３０００ｒｐｍの時とほぼ同等の排気ガスの速
度を確保することができることを意味している。

【００１９】図２の如く、エンジン１の燃焼室１ａから
の排気ガスの速度は、エンジン回転数が低いときは、排
気バルブ３の開時期を遅らせることによって高めること
ができるが、図３に示すように、排気ガスの速度は、高
まるが、排気ガスの排出時間は短くなり、単位時間あた
りの排気ガスの量も少ないので、排気タービン１３への
総出力は３０００ｒｐｍの時の３分の１となる。しか
し、該排気タービン１３の回転速度は、排気ガスの速度
に依存するので、慣性によって排気タービン１３が回転
し、性能低下が防止されて、高速回転を維持できる。

【００２０】図４は、エンジンの回転速度に基づき排気
バルブ３の開度時期を制御した時における、圧縮機８を
遠心式とした場合の空気流量と圧力比に対する軸動力の
関係を示したものである。回転速度が一定の状態で、軸
動力が低下する、即ち、排気タービン１３の出力が低下
すると、運転点は、Ｐ１からＰ２に変化する。これによ
り圧縮機８の効率は、８０％から６０％に低下し、空気
流量も減少するが、圧力比は、比較的低下が少ない。即
ち、回転数が１０００ｒｐｍの時の過給圧は、ほぼ３０
００ｒｐｍの場合と同じで、充分な過給量を確保するこ
とができる。従来のように、排気バルブ３が排気行程中
開いているときは、排気ガスの速度が小さく、排気ター
ビン１３の回転速度が低下し、したがって、圧縮機８の
回転数も、圧力も低下し、充分な過給量を確保すること
ができなかったものが改善されている。

【００２１】図５は、エンジン１の運転状態、即ち、燃
焼室内圧力（燃焼ガス量）とエンジン回転数との関係を
示したものである。ここで、エンジン１の運転状態を示
す物理量としては、燃焼ガス量Ｇを用いている。燃焼ガ
ス量Ｇは、エンジン回転数Ｎｅと燃焼室内圧力Ｐとの関
数として表される。図５中の曲線４０、４１、４２、４
３は、それぞれ燃焼ガス量の等しい領域を結んだもので
ある。従って、エンジン回転数Ｎｅと燃焼室内圧力Ｐと
を測定することで、排気バルブ３を通過する燃焼ガス量
を計算できる。即ち、燃焼ガス量Ｇは、次の式（１）で
算出できる。

【００２２】

【数１】Ｇ＝ｆ（Ｐ，Ｎｅ）＝Ｖ・△ｔ（式１）但し、Ｖ：排気行程中の平均ガス速度 △ｔ：排気バルブの開弁時間排気バルブ３を通過する排気ガス量は、一定の運転状態
では大きく変化しないが、排気バルブの開弁時間を代え
れば、排気ガスの速度も変化させることができる。具体
的には、排気バルブの開弁時間を短くすれば、排気ガス
の速度を高くすることができ、排気タービン１３の仕事
量を増大することができる。

【００２３】図６は、図２のエンジン回転数に対する排
気バルブ３のクランク角度から見た開弁時期を、燃焼ガ
ス量に基づき補正した状態を示したものである。エンジ
ン１の回転数によって、一義的に決定される基準排気バ
ルブ開弁時期（図の点線４５）に対して、燃焼室１ａ内
の圧力を用いて補正計算した燃焼ガス量を考慮すると、
図６に示す斜線領域４６（実線４６ａから実線４６ｂの
範囲内）となる。即ち、燃焼室内圧力（燃焼ガス量）
は、エンジン１の回転数が同じでも、過給圧力の違いに
より、異なる値となるので、前記基準排気バルブ開弁時
期に対して補正を行う。具体的には、燃焼ガス量が少な
い時には、前記基準排気バルブ開弁時期（点線４５）よ
り更に開弁時期を遅らせ、反対に燃焼ガス量が多いとき
には、前記基準排気バルブ開弁時期（点線４５）より開
弁時期を早く設定する。

【００２４】図７は、排気バルブ３の開弁時期を決定す
る制御フローチャートである。フローをスタートする
と、ステップ５１で、クランク角センサー１６からの信
号に基づいて、エンジンの回転数を算出してステップ５
２に進む。ステップ５２で、前記算出したエンジン回転
数に基づき基準排気バルブ開弁時期を演算する。一方、
前記スタート同時に、ステップ５３で、前記燃焼室の圧
力センサー２６からの信号に基づいて、燃焼室の圧力を
演算してステップ５４に進む。ステップ５４では、前記
算出した燃焼室圧力とエンジン回転数とから前記式
（１）から燃焼ガス量Ｇを演算する。ステップ５５で
は、前記算出した基準排気バルブ開弁時期を前記算出し
た燃焼ガス量Ｇで補正して排気バルブ開時期修正量を演
算して、ステップ５６に進む。ステップ５６では、空燃
比センサー２５の検出信号に基づき気筒間の空燃比を比
較して、排気バルブ３の開時期を再修正して、ステップ
５７に進む。ステップ５７では、前記排気バルブ開時期
修正量に基づき排気バルブ制御信号２０を排気バルブ３
の電磁ソレノイド２２に出力して、該電磁ソレノイド２
２を励磁する。

【００２５】燃焼室内圧力を検出するための燃焼室圧力
センサ２６を備えていない場合の燃焼ガス量を推定する
方法としては、代用として、吸気管内圧力センサ１７の
出力信号に基づき吸入空気量を推定すると共に、該推定
吸入空気量と供給燃料量とから燃焼ガス量を推定するこ
とができる。図８は、燃料噴射制御のフローチャートを
示したものである。まず、ステップ１０１では、空気量
センサー７での検出信号に基づき、吸入空気量を算出し
てステップ１０２に進む。ステップ１０２では、吸気行
程での空気量を積算してシリンダ充填空気量を算出す
る。ステップ１０３では、目標の空燃比を得るためにシ
リンダ充填空気量に見合う燃料噴射量を演算してステッ
プ１０４に進む。ちなみに、燃料噴射量は、シリンダー
充填空気量/目標空燃比で得られる。ステップ１０４で
は、排気管１２に取り付けられた空燃比センサ２５の信
号を入力して、実際の空燃比が目標空燃比になるよう
に、前記算出した燃料噴射量を補正する。ステップ１０
５では、燃料噴射弁の作動指令を出力して実際の燃料噴
射を実行する。

【００２６】図９は、別の燃料噴射制御のフローチャー
トを示したものである。ステップ１１０では、圧力セン
サー１０８の測定信号に基づき、吸気管圧力を算出して
ステップ１１１に進む。ステップ１１１では、前記吸気
管圧力に基づきシリンダー充填空気量を計算する。充填
空気量は、前記吸気管圧力以外に、シリンダー容積、吸
気管の温度、充填効率を考慮して算出する。前記充填効
率は、予め、実験で求めてコントロールユニット１５の
記憶装置に記憶して置く。その後のステップ１１２〜１
１４は、図８のフローチャートのステップ１０３〜１０
５の場合と同じである。

【００２７】図１０は、エンジン１の稼働行程中におけ
る吸気バルブと排気バルブとの開閉時期を示したもので
ある。吸気行程に吸気バルブ２のソレノイドに電流が印
加され、吸気バルブ２が開かれる。排気行程に排気バル
ブ３のソレノイド２２に電流が印加され、排気バルブ３
が開かれる。エンジン１の回転速度が低いときは、図１
０の点線のように、排気バルブ３の開弁時期を遅らせる
と共に、吸気バルブ２の閉弁時期も点線のように遅ら
せ、有効圧縮比を下げ、ノックを防止することもでき
る。

【００２８】前記排気バルブ３の開弁時期を遅らせるこ
とによって、燃焼ガス（排気ガス）は、膨張後、再度圧
縮され、圧縮仕事で、エンジンの出力が低下するが、排
気管１２への排出時に排気ガスの速度が高められること
で、速度エネルギーに変換され、該エネルギーが排気タ
ービン１３で回収されて、圧縮機８の出力を高めて吸入
空気の過給量を増大させる。該過給量の増大は結果とし
て、エンジンの出力を増大させるので、前記エンジンの
出力が低下したことが、補償される。

【００２９】エンジン１の回転数が３０００ｒｐｍ以上
の時は、排気ガスの量が多すぎ、過給圧力が高くなりす
ぎるので、排気ガスを排気タービン１３を介さずにバイ
パスして排出させるようにすると良い。また、本実施形
態のエンジン１が多気筒の構成のものにおいては、排気
バルブ３の開弁時間が各気筒ごとに異なると、各シリン
ダー内の残留ガスの量が変化することで、シリンダー充
填吸気量に影響を及ぼし、吸気量が各気筒毎に変動す
る。この変動は、空燃比の変動、しいては、エンジン１
のトルクの変動をもたらす。この不具合を回避するため
に、本実施形態では、図７のフローチャートのステップ
５６で、空燃比センサー２５の信号を取り込み、各気筒
毎の空燃比の変動を把握し、これから、排気バルブ３の
動作を診断する。これにより、特定気筒の空燃比が他の
気筒に比べ、大きいときは、空気量を減らすように排気
バルブ３の開時間を制御する。定常運転時に於いては、
前の気筒の空気量と、次の気筒の空気量を比較して、排
気バルブ３の動作を診断することができる。このように
して、気筒間の変動を解消することによって、排気ター
ビン１３の動作が円滑になり、少ない排気ガス量で、十
分な過給量を確保することができる。

【００３０】修正動作としては、空気量に応じて、燃料
量を修正するか、燃料量に応じて、排気バルブ３の開時
間、あるいは、スロットルバルブの流路断面積を加減
し、または、吸気バルブ２の開時間を加減し、空気量を
制御することもできる。低速時には、排気バルブ３の開
弁時間を短縮する可変動弁機構、例えば、排気バルブ３
を駆動する電磁ソレノイド２２の電流を、エンジン１の
クランク角に応じて流し、排気バルブ３の開時間をエン
ジン１の回転速度に応じて制御することによって適正な
過給量を得ることができる。排気バルブ３の排気量は、
該排気バルブの開時間が同じでも、排気ガスの温度、空
気量、空燃比によって変化するので、空気量を、時々刻
々に測定し、これを基にして、燃料量を制御することに
よって、高性能なエンジン性能を引き出すことができ
る。

【００３１】過給機付エンジンにおいて、吸入空気量を
計測して、燃料噴射量を制御することは、公知であり、
かつ、可変動弁付きエンジンにおいて、吸入空気量を計
測して、燃料噴射量を制御することも公知であり、か
つ、排気バルブの開閉時間を制御して吸入空気量を制御
することも、２ストロークエンジンの分野では公知のこ
とであるが、本実施形態は、気筒毎の吸入空気量、もし
くは空燃比の変化から、各気筒ごとの動作の変動を把握
し、修正動作を講じることによって、吸入空気量の不必
要な変動の防止、あるいは、吸入空気量に応じた燃料噴
射量を供給することによって、少ない排気ガス量で、十
分な吸入空気の過給量を確保し、エンジン１の性能を高
めることがきる。

【００３２】また、本実施形態においては、燃焼室内圧
力（燃焼ガス量）が、エンジン１の回転数が同じでも、
過給圧力の違いにより、異なる値となることに着目し、
エンジン回転数によって設定した基準排気バルブ開弁時
期を前記燃焼室内圧力（燃焼ガス量）の変動に基づき補
正を行うこととした。即ち、燃焼ガス量が少ない時は、
前記基準排気バルブ開弁時期より開弁時期を遅らせ、反
対に燃焼ガス量が多いときは、前記基準排気バルブ開弁
時期より開弁時期を早く設定することによって、排気管
１２に導かれる排気ガスの速度エネルギーを増加させ
て、排気タービン１３を効率良く回転させることができ
る。

【００３３】以上、本発明のエンジンの制御装置の一実
施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に
限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された
発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において種々の変
更ができるものである。例えば、前記実施形態において
は、過給機３０として排気タービン１３と圧縮機８とを
用いた例を示したが、過給機３０として、図１１に示す
ような、排気ガスの圧力波を利用した過給機（コンプレ
ックス過給機）３０を用いた第二の実施形態とすること
もできる。

【００３４】該過給機３０は、溝付回転ロータ３６を備
え、該溝付ロータ３６は、エンジン１のクランク軸に連
動連結されている回転軸３１によっても駆動される。エ
ンジン１から排出された排気ガスは、第一排気管１２ａ
を介して前記ロータ３０に設けられた入口ポート３２か
らロータ３６内のセル３６ａ、・・・に流入し、出口ポー
ト３３から第二排気管１２ｂに排出される。また、エア
クリーナ６からの吸入空気は、第一吸気管９ａを介して
前記ロータ３６の入口ポート３５から該ロータ３６内の
セル３６ａ、・・・に流入し、出口ポート３４から第二吸
気管９ｂに排出されてエンジン１の燃焼室１ａに導かれ
る。

【００３５】図１２は、前記過給機３０の過給状態を示
したものであり、ロータ３６への排気ガス側の前記入口
ポート３２と吸入空気側の前記入口ポート３５とは、前
記ロータ３６への開口位置と開口幅とを異にしていると
共に、前記出口ポート３３と前記ポート３４も前記ロー
タ３６への開口位置と開口幅とを異にしている。該開口
位置と開口幅が異なることによって、前記排気ガスと吸
入空気とのロータ３６への流入時期と流出時期とを調節
して前記吸入空気の過給を行うように構成されている。

【００３６】前記入口ポート３２から流入した排気ガス
は、多数配置されたセル３６ａ、３６ｂ、３６ｃ・・・の
中に入って行くが、ロータ３６は回転しているために前
記セル３６ａ、３６ｂ、３６ｃ・・・が前記入口ポート３
２に開口している時間に相当する量の排気ガスしか該セ
ル３６ａ、３６ｂ、３６ｃ・・・に流入しない。一方、入
口ポート３５は、第一吸気管９ａと連結されていて、同
様に、前記セル３６ａ、３６ｂ、３６ｃ・・・が前記入口
ポート３５に開口している時間に相当する量の吸入空気
を該セル３６ａ、３６ｂ、３６ｃ・・・内に流入させる。
したがって、例えば、一つのセル３６ａ内には、排気ガ
スと吸入空気とが混在していることになるが、セル３６
ａ内は十分に狭いので、短時間では両者は、混ざること
がない。

【００３７】図１２のセル３６ｂとセル３６ｃとは、セ
ル３６ａに対して前記ロータの回転方向側に進んでいる
位置を示しており、図１２から理解されるように、セル
３６ｂにおいては、両端が閉じられた状態で排気ガスに
よって吸入空気が圧縮されており、排気ガスのエネルギ
ーが吸入空気に与えられ、吸入空気の圧力を高めてい
る。セル３６ｃ内の圧力が高められた空気は、前記出口
ポート３４から第二吸気管９ｂに排出されてエンジン１
に導かれると共に、前記セル３６ｃ内の排気ガスは、出
口ポート３３から第二排気管１２ｂ排出され、触媒コン
バータ１４を介して大気に放出される。

【００３８】この第二の実施形態の過給機３０は、排気
バルブの開弁時期を制御する制御装置と組み合わせるこ
とにより、エンジン１から排出される排気ガスを、その
速度を高めた状態で前記過給機３０に供給でき、かつ、
速度の高まった排気ガスは、体積の小さいセル３６ａ、
３６ｂ、３６ｃ・・・内に供給されると、動圧が高まり、
それにより従来よりも高い過給圧力を得ることができ
る。

【００３９】

【発明の効果】以上に記載から理解されるように、本発
明のエンジン制御装置は、排気ガスのエネルギーを利用
した過給機付エンジンの低速時の出力を向上させること
ができ、過給空気量に適合した燃料量を噴射してエンジ
ンの性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の過給機付エンジンの制御
システムの全体構成図。

【図２】図１のエンジンのエンジン回転数と排気バルブ
の開弁時期との関係を示す図。

【図３】図１のエンジンの排気行程中の排気ガス速度を
示す図。

【図４】図１のエンジンの遠心式圧縮機を使用した場合
の空気流量と圧力比、軸動力の関係を示す図。

【図５】図１のエンジンのエンジン回転数と燃焼室内圧
力（燃焼ガス量）との関係を示す図。

【図６】図１のエンジンの燃焼ガス量を加味したエンジ
ン回転数と排気バルブの開弁時期との関係を示す図。

【図７】図１のエンジンの制御装置の排気バルブの開弁
時期の制御フローチャート。

【図８】図１のエンジンの制御装置の燃料噴射の制御フ
ローチャート。

【図９】図１のエンジンの制御装置の燃料噴射の他の制
御フローチャート。

【図１０】図１のエンジンの吸気バルブと排気バルブと
の開閉作動を示す図。

【図１１】本発明の他の実施形態の過給機を示す図。

【図１２】図１１の過給機の作動説明図。

【符号の説明】１…エンジン，２…吸気バルブ，３…排気バルブ，４…
ピストン，５…燃料噴射弁，７…空気量センサ，８…圧
縮機，１３…排気タービン，１４…触媒コンバータ，１
５…コントロールユニット，１６…クランク角センサ，
１７…大気圧センサ，１８…吸気温度センサ，２５…空
燃比センサ、３０…過給機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 41/04 ３２０Ｆ０２Ｄ 41/04 ３２０ 41/34 41/34 Ｐ (72)発明者野木利治茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者中山容子茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者大山宜茂茨城県ひたちなか市高場2477番地株式会社日立カーエンジニアリング内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気ガスエネルギ利用の過給機、及び、
開弁時期を調節可能な吸気バルブと排気バルブ、を備え
たエンジンの制御装置において、前記排気バルブは、特定のエンジン運転状態での排気ガ
スの排気速度を高めるべく、エンジンの回転速度に基づ
き開弁時期が制御されることを特徴とするエンジンの制
御装置。
【請求項２】排気ガスエネルギ利用の過給機、開弁時
期を調節可能な吸気バルブと排気バルブ、及び、燃料噴
射弁、を備えたエンジンの制御装置において、前記制
御装置は、気筒毎のシリンダ充填空気量を算出し、該シ
リンダ充填空気量に基づき燃料噴射弁からの燃料噴射量
を算出すると共に、特定のエンジン運転状態での前記排
気バルブからの排気ガスの排気速度を高めるべく、エン
ジンの回転速度に基づき該排気バルブの開弁時期を制御
することを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項３】前記排気バルブは、エンジンの回転速度
が遅い程、開弁時期を遅くするべく制御されることを特
徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】前記排気バルブの開弁時期は、燃焼ガス
量に基づき補正制御されることを特徴とする請求項１乃
至３のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】前記排気バルブの開弁時期は、燃焼ガス
量が少ない時は、遅らせ、燃焼ガス量が多い時は、早く
するべく制御されることを特徴とする請求項４に記載の
エンジンの制御装置。
【請求項６】前記排気バルブの開弁時期は、気筒毎の
各空燃比を比較して補正制御することを特徴とする請求
項１乃至５のいずれか一項に記載のエンジンの制御装
置。
【請求項７】前記排気バルブの開弁時期は、気筒間の
各空燃比を比較して、当該気筒の空燃比が大きい時に早
くするべく制御されることを特徴とする請求項６に記載
のエンジンの制御装置。
【請求項８】前記シリンダ充填空気量は、空気量セン
サで検出した空気量もしくは圧力センサで検出した吸気
管圧力に基づき算出され、前記燃料噴射量は、空燃比セ
ンサで検出した空燃比に基づき補正されることを特徴と
する請求項２乃至７のいずれか一項に記載のエンジンの
制御装置。