JPS6062640A - 車両用内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、吸気通路を二分して形成されたバイバスおよ
びスワール通路と、そのバイパス内に設けられ、低吸入
空気量時に閉成されて、スワール通路から燃焼室に供給
される吸入空気に旋回流を付与するようにした車両用内
燃機関に関するものである。

〔発明の背景〕

低吸入空気量時における燃焼効率を向上させること等を
目的として、吸入混合気に旋回流を付与するようにした
内燃機関がある。この種の内燃機関においては、例えば
、吸気弁の直ぐ上流の吸気通路を二分し、一方のバイパ
スには、吸気制御弁としてのスワールコントロールパル
プを介装し、吸気絞り弁の開度が小さいときにはそのス
ワールコントロールパルプを閉成し、これにょシ、スワ
ール通路内から燃焼室へ導かれる吸入空気に旋回流を付
与している。

ところが、出願人が先に提案したこの種の内燃機関ノウ
チ、スヮールコントロールバルブノ開閉状態に拘らず、
機関回転数Ｎｅと吸気管圧力Ｐｍとにより基本燃料噴射
時間Ｔｐを演算する型式のものにおいでは、スワールコ
ントロールパルプが開いているときに適したマツプから
基本燃料噴射時間ＴＩ）ヲ求メルト、スワールコントロ
ールパルフカ閉じて吸入空気量が減少しても検出される
圧力がほとんど変化しないので、噴射量が変らず、した
がって、オーバリッチとなシやすい。また逆に、スワー
ルコントロールパルプが閉じているときに適したマツプ
から基本燃料噴射時間Ｔｐをめると、オーバリーンとな
シ易い。

−４、ｒＥ［Ｋ、スワールコントロールパルプの開閉状
態に拘らず、機関回転数Ｎｅと吸気管圧力Ｐｍとにより
基本進角ＴＨＢを演算する型式のものにも次のような問
題がある。

スワールコントロールパルプが閉じている場合には、吸
入混合気に旋回流が付与されているので燃焼速度が速く
、従って、点火進角を遅角させる必要がある。また逆に
、スワールコントロールパルプが開いている場合には、
旋回流が生ぜず燃焼速度が比較的遅いので、点火進角を
進ませる必要がある。従って、スワールコントロールパ
ルフカ閉じている場合に適したマツプによシ基本進角Ｔ
　ＨＢをめると、開いているときに進角不足となり所望
のトルクが得られない惧れがある。また逆に、スワール
コントロールパルプが開いている場合に適したマツプに
よシ基本進角ＴＨＢをめると、閉じているときに過進角
となり、ノックが発生する惧れがある。

〔発明の目的〕

第一および第二の発明の目的は、吸入混合気に旋回流を
付与するだめの吸気制御弁の開閉に拘らず最適な運転状
態が得られる車両用内燃機関を提供することにある。

また、第一の発明の他の目的は、同一の運転状態でも、
吸気制御弁が閉じているときの吸入空気量が少ないこと
に起因した空燃比の不所望の変動を防止するようにした
車両用内燃機関を提供することにある。

更に、第二の発明の他の目的は、同一の運転状態でも、
吸気制御弁が閉じているときには燃焼速度がより早く、
開いているときには遅いということに起因したエンジン
ノック、トルク低下を防止するようにした車両用内燃機
関を提供することにある。

〔発明の構成〕

第一の発明は、吸気制御弁が介装されるバイパスと、′
その吸気制御弁が閉成されているときに吸入混合気に旋
回流を付与して燃焼室へ導くスワール通路とを吸気通路
内に形成し、開および閉の吸気制御弁の状態のいずれか
一方に適して決定され、機関回転数および吸気管圧力に
応じて演算された基本燃料噴射時間に基づいて燃料を噴
射するようにした車両用内燃機関において、吸気制御弁
の開または閉を検出する手段を設けるとともに、基本燃
料噴射時間が吸気制御弁閉に適して決定されているとき
には、吸気制御弁が開のときに基本燃料噴射時間を増量
し、基本燃料噴射時間が吸気制御弁開に適して決定され
ているときには、吸気制御弁が閉のときに基本燃料噴射
時間を減量する手段を設けたことを特徴とする。

第二の発明は、吸気制御弁が介装されるパイバスと、そ
の吸気制御弁が閉成されているときに吸入混合気に旋回
流を付与して燃焼室へ導くスワール通路とを吸気通路内
に形成し、開および閉の吸気制御弁の状態のいずれか一
方に適して決定され、機関回転数および吸気管圧力に応
じて演算された基本進角に基づいて点火を行うようにし
た車両用内燃機関において、吸気制御弁の開または閉を
検出する手段を設けるとともに、基本進角が吸気制御弁
閉に適して決定されているときには、吸気制御弁が開の
ときに基本進角を進ませ、基本進角が吸気制御弁が開に
適して決定されているときには、吸気制御弁が閉のとき
に基本進角を遅らせる手段を設けたことを特徴とする。

〔発明の効果〕

第一の発明によれば、吸気制御弁の開閉に起因して生ず
る吸気空気量の変動に合せて基本燃料噴射量を決定する
ようにしたので、吸気制御弁の開閉に伴う、オーバリッ
チまたはオーバリーンが防止される。

第二の発明によれば、吸気制御弁の開閉に起因して生ず
る燃焼速度の変動に合せて基本進角を決定するようにし
たので、吸気制御弁の開閉に伴う、エンジンノック、ト
ルク低下を防止できる。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の一実施例について説明す
る。

第１図は、本発明に係る内燃機関の一部分を示し、Ａ−
Ａ線とＢ−Ｂ線の範囲はエンジンを上方から見た図であ
り、Ｂ−Ｂ線の左側はシリンダブロックの横断面を示す
。燃料噴射弁１は、支持部材３を介してスロットルボデ
ィ５に取付けられており、その上流側にはエアフィルタ
２と接続された吸気管４が接続され、ボディ５内の下流
側に吸気絞シ弁７が設けられている。

スロットルボディ５はインテークマニホルド８を介して
シリンダヘッド９に接続されている。シリンダヘッド９
内に形成された吸入通路１１には、隔壁１３により二分
してヘリカルノくイノくス１５とスワール通路１７とが
形成され、ヘリカルノくイノくス１５には、軸１９に軸
支され九ノ（イノくス弁２１が設けられている。バイパ
ス弁２１はｌＪ７り２３を介してアクチュエータ２５と
連結されている。

バイパス弁２１が閉成されている場合に吸入混合気が旋
回流を形成しながら吸気ボート２７を介して燃焼室２９
に吸入されるように、スワール通路１７の形状が定めら
れている。なお、符号３１は吸気弁、３３は排気弁、３
５は排気通路を示す。

アクチュエータ２５は、ダイアフラム２５ａと、ダイア
フラム２５ａによシ区画された室２５ｂと、ダイアフラ
ム２５ａに固着されたロッド２５ｃと。

ロッド２５Ｃを常時アクチュエータ内方に付勢するばね
２５ｄとから成シ、ロッド２５ｃけリンク２３に連結さ
れている。

アクチュエータ２５の室２５ｂは、通路３７を介して電
磁弁３９の第一のポートに接続され、電磁弁３９の第二
のポートには通路４１を介してスロットルボディ５の上
流の吸入空気が、第三のポートには通路４３を介°して
インテークマニホルド８の吸気負圧が導かれていて、励
磁されると第一のポートと第二のポートとが接続され、
消磁されると第一のポートと第三のポートとが接続され
、常時は消磁されている。通路４３には、フィルタ４５
、チェック弁４７が介装されている。

イグナイタ４９の二次側端子はディストリビュータ５１
に接続されており、イグナイタ４９で昇圧された高電圧
は、ディス）　ＩＪピユータ５１を介して点火プラグ５
２に供給される。ディストリビュータ５１には、クラン
ク角が３０度毎のパルス信号Ｓ１を出力する基準位置セ
ンサ５３とクランク角が３６０度毎のパルス信号Ｓ２を
出力する気筒判別センサ５５とが設けられていて、それ
らのセンサ５３．５５はそれぞれ制御回路５７に接続さ
れている。イグナイタ４９の制御端子も制御回路５７と
接続されていて、制御回路５７からの点火タイミング信
号Ｓ３に応答してディストリビュータ５１に高電圧を給
電する。

吸気圧力センサ５９は制御回路５７と接続され、インテ
ークマニホルド８内の圧力に応じた吸気管圧力信号Ｓ４
を制御回路５７に供給する。吸気温センサ６１は制御回
路５７と接続され、吸気温に応じた吸気温信号Ｓ５を制
御回路５７に供給する。

絞シ弁開度位置センサ６３は制御回路５７と接続され、
絞シ弁７の開度を示す絞シ弁位置信号Ｓ６を制御回路５
７に供給する。また、電磁三方切換弁３９も制御回路５
７と接続され、電磁弁駆動信号Ｓ７に応答して励磁され
、燃料噴射弁１も制御回路５７と接続され、燃料噴射信
号Ｓ８に応答して駆動される。更に、水温センサ６５は
制御回路５７と接続され、ウォータジャケット６７内の
冷却水温に応じた水温信号Ｓ９を制御回路５７に供給す
る。

制御回路５７は、第２図に示すように、各種機器を制御
する中央演算処理装置（ＣＰＵ）５７ａ。

予め各種の数値やプログラムが書き込まれたＩＪ−ドオ
ンリメモリ（Ｒ，ＯＭ）５７ｂ、演算過程の数値やフラ
グが所定の領域に書き込、まれるランダムアクセスメモ
リ（ＲＡＭ）５７　ｃ、アナログ入力信号をディジタル
信号に変換するＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）５７ｄ、各
種ディジタル信号が入力され、各種ディジタル信号が出
力される入出力インタフェース（Ｉｌｏ）５７ｅ、エン
ジン停止時に補助電源から給電されて記憶を保持するバ
ックアップメモリ（ＢＵ−ＲＡＭ）５７　ｆ、及びこれ
ら各機器がそれぞれ接続されるパスライン５７ｇから構
成されている。後述するプログラムはＲＯＭ５７ｂに予
め書き込まれている。

ここで、吸気制御弁２１の開閉制御手順について説明す
る。

第３図は三方切換弁３９の切換制御手順例を示し、この
プログラムが起動されると、まず手順Ｐ１において、絞
シ弁位置信号Ｓ６に基づいて絞り弁７の関度ＴＡを読込
み、基準位置信号Ｓ１に基づいて機関回転数Ｎｅを読込
む。次いで、手順Ｐ２において、絞り弁７の開度ＴＡが
５０度以上か否かを判定し、肯定判定されると手順Ｐ３
に進み、電磁弁駆動信号Ｓ７をオンして電磁弁３９を励
磁する。これによシ、切換弁３９の第一ポートと第二ボ
ートとが連通されて、アクチュエータ２５の室２５ｂに
大気圧が供給され、従って、吸気制御弁２１が全開され
る。

手順Ｐ２が否定判定されると手順Ｐ４に進み′、吸気制
御弁（ＳＣＶ）２１が閉じているか否かを判定する。こ
れは、電磁弁駆動信号Ｓ７がオンしているか否かにより
判定できる。否定判定されると手順Ｐ５において、機関
回転数Ｎｅが４００゜ｒｐｍ以上か否かを判定し、肯定
判定されると手順Ｐ３に進み、前述したように吸気制御
弁２１を全開する。否定判定されたときはこの一連の手
順を終了する。

手順Ｐ４で否定判定されると手順Ｐ６に進み、機関回転
数Ｎｅが３６０　Ｏｒｐｍ以上か否かを判定し、肯定判
定されると、電磁弁駆動信号Ｓ７をオンしたままこの一
連の手順を終了する。回転数Ｎｅが３６０　Ｏｒｐｍ以
下と判定されたときには手順Ｐ７に進み、この手順Ｐ７
において、電磁弁駆動信号Ｓ７をオフし、これにより、
吸気制御弁２１は、インテークマニホルド８の圧力によ
って閉じられる。

すなわち、第３図の手順によれば、吸気絞シ弁７が５０
度以上開いているとき、または、機関回転数Ｎｅが４０
０　Ｏｒｐｍ　以上のときに吸気制御弁２１を全開し、
全開した後は機関回転数Ｎｅが３６０　Ｏｒｐｍ未満に
なるまで全開させるようにし、これにより、高吸入空気
流量域での圧損を防止する。

このように構成された内燃機関では、次のようにして燃
料噴射、点火が実行される。

■　燃料噴射制御 第４図に示すプログラムが起動されると、１ず手１１１
１ＰＩＩにおいて、基準位置信号Ｓ１に基づいてエンジ
ン回転数Ｎｅを読込むとともに吸気管圧力信号Ｓ４に基
づいて吸気管圧力Ｐｍを読込む。

手順Ｐ１２において、ＲＯＭ５７ｂに予め格納されてい
る第５図のマツプから回転数Ｎｅと圧力Ｐｍとに基づい
て基本噴射時間ＴＰをめる。ここで、第５図のマツプは
、吸気制御弁（ＳＣＶ）２１が全閉していてスワール通
路１７から混合気が送給される場合に適して作成されて
いる。

従って、手順Ｐ１３では吸気制御弁２１が全閉している
か否かを判定し、肯定判定されれば手順ＰＩ３に進み、
否定判定されれば手順Ｐ１３−１、ＰＩ３−２を実行し
て、基本燃料噴射時間ＴＰを補正する。すなわち、手順
Ｐ１３−１においては、第６図に示すよう力機関回転数
Ｎｅの関数として予めＲＯＭ　５７　ｂに格納されてい
る補正係数ＫＢＹをめ、手順Ｐ１３−２において、基本
燃料噴射時間ＴＰに補正係数Ｋ　Ｂ　Ｖを乗算し、その
結果を新たな基本燃料噴射時間ＴＰとして所定の領域に
格納する。そして手順Ｐ１４に進む。

手順Ｐ１４においては、エンジンの運転条件に応じて補
正演算処理を実行して補正後の噴射時間τをめる。更に
手順Ｐ１５において、電源電圧に応じた補正を行ない最
終噴射時間τＶをめる。

手順Ｐ１６で噴射タイミングを判断して、肯定判断され
れば手順Ｐ１７で噴射信号Ｓ８を噴射弁１に出力する。

このように本実施例では、吸気制御弁２１が全閉してい
る場合に最適な基本燃料噴射時間ＴＰのマツプを用い、
全閉状態ではない場合には、マツプからめられた基本燃
料噴射時間ＴＰを補正係数ＫＢＶによシ増量補正するよ
うにし、これによシ、吸気制御弁２１の開閉にそれぞれ
適した量の燃料を噴射するようにした。従って、吸気制
御弁２１の開閉に応じて吸気管圧力が変化しても、それ
に応じた最適な量の燃料が噴射され、以て、吸気制御弁
２１の開閉に起因したオーバリッチやオーバリーンを防
止できる。

■　点火制御 第７図に示すプログラムが起動されると、まず、手順Ｐ
２１において、機関回転数Ｎｅおよび吸気管圧力Ｐｍを
読込む。手Ｊ＠Ｐ２２において、ＲＯＭ５７ｂ内に予め
格納されている第８図のマツプから回転数Ｎｅと圧力Ｐ
ｍとに基づいて基本進角ＴＨＢをめる。ここで、第８図
のマツプは、吸気制御弁２１が全閉していてスワール通
路に旋回流が付与されている場合に適して作成されてい
る。

従って手順Ｐ２３では吸気制御弁２１が全閉しているか
否かを判定し、肯定判定されれば手順Ｐ２４に進み、否
定判定されれば手順Ｐ２３−１、Ｐ２３−２を実行して
、基本進角ＴＨＢを補正する。すなわち、手順Ｐ２３−
１においては、第９図に示すような機関回転数Ｎｅの関
数として予めＲＯＭ５７ｂに格納されている補正係数Ｔ
ＢＶをめ、手順２３−２において、基本進角ＴＨＢに補
正係数ＴＢＶを乗算して進角させ、その結果を新たな基
本進角Ｔ　ＨＢとして所定の領域に格納する、そして手
順Ｐ２４に進む。

手順Ｐ２４においては、エンジンの運転条件に応じて補
正演算処理を実行して補正後の最終点火進角ＴＨＦをめ
る。そして、手順Ｐ２５に点火タイミングを判断して、
肯定判断されれば手順Ｐ２６で点火信号Ｓ３をオフして
イグナイタ４９が。

らディストリビュータ５１に高電圧を給電し、これによ
多点火を実行する。

このように本実施例では、吸気制御弁２１が全閉してい
る場合に最適な基本進角ＴＨＢのマツプを用い、全閉状
態ではない場合には、マツプからめられた基本進角ＴＨ
Ｂを補正係数ＴＢＶにより進角補正するようにし、これ
にょシ、吸気制御弁２１の開閉にそれぞれ適した点火進
角で点火するようにした。従って、吸気制御弁２１の開
閉に応じて吸気管圧力が変化しても、それに応じた最適
な時期で点火され、吸気制御弁２１の開閉に起因した過
進角や進角遅れが防止できる。

（変形例１） 上記と異なり、吸気制御弁の開および閉に適した基本進
角マツプおよび基本噴射時間マツプをそれぞれ有し、す
なわち四つのマツプを有し、補正演算を行なわず、直接
、マツプから基本進角、基本燃料噴射時間をめるように
してもよい。

（変形例２） 上記実施例において、回転数４００　Ｏｒｐｍ　未満は
吸気制御弁が閉じているときに適した値、４０００　ｒ
ｐｍ以上は開いているときに適した値となるように、そ
れぞれ、基本進角、基本燃料噴射時間のマツプを作成し
、上記ヒステリシスの部分、すなわち、吸気制御弁全開
時の回転数４００Ｏｒｐｍから３６０　Ｏｒｐｍの部分
については、補正演算によシ各値を決定するようにして
もよい。

（変形例３） 上記実施例では、基本進角および基本燃料噴射時間の双
方を吸気制御弁の開閉に応じて決定するようにしたか、
いずれか一方のみを吸気制御弁の開閉に応じて決定する
ようにしてもよい。この場合、基本進角のみそのように
制御するにあたっては、基本燃料噴射時間をもそのよう
に制御する場合に比べて、次の点に注意しなくてはいけ
ない。

すなわち、吸気制御弁が閉じている場合に適したマツプ
から基本進角および基本燃料噴射時間が決定されるとき
には、吸気制御弁が開いたときに空燃比がオーバリーン
にな９、そのため・、点火を遅らせる必要があり、また
、吸入空気に旋回流が付与されない分だけ点火進角を進
ませる必要があり、二つの要因を含めて点火進角を決定
しなくてはならない。換言すると、基本燃料噴射時間を
も吸気制御弁の開閉に応じて決定する場合には、空燃比
は＃１ぼ理論空燃比に保持されるが、この変形例の場合
は、オーバリーンによる点火進角への影響も考慮し、十
分進角を進ませることができない。

一方、基本燃料噴射時間のみを吸気制御弁の開閉に応じ
て決定する場合は次の点に注意しなくてはならない。

すなわち、吸気制御弁が閉じている場合に適して基本燃
料噴射時間および基本進角が決定されるときには、吸気
制御弁が開いたときに旋回流が吸入空気に付与されなく
なり燃焼速度が遅くなる分だけ点火進角を進めなくては
ならないが、かかる補正が行なわれないので、基本進角
および基本燃料噴射時間の双方を制御する場合に比べて
、吸気制御弁の開に伴う基本燃料噴射時間の増大を少な
めにしなくてはならない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明内燃機関の一例を示す構成図、第２図は
その制御回路の一例を示すブロック図、第３図は吸気制
御弁の制御手順例を示すフローチャート、第４図は燃料
噴射の一手順例を示すフローチャート、第５図は基本燃
料噴射時間ＴＰのマツプを示す図、第６図は機関回転数
Ｎｅと補正係数ＫＢＶとの関係を示すグラフ、第７図は
点火の一手順例を示すフローチャート、第８図は基本点
火進角Ｔ）ＩＨのマツプを示す図、第９図は機関回転数
Ｎｅ　と補正係数ＴＢＶとの関係を示すグラフである。 １・・・噴射弁、７・・・吸気絞シ弁、８・・・インテ
ークマニホルド、９・・・シリンダヘッド、１１・・・
吸気通路、１３・・・隔壁、１５・・・Ｉくイノくス、
　１７・・・スワールＡＭ、２１・・・スフ　−／レコ
ントロールバルプ、４９・・・イグナイタ、５１・・・
ディストリビュータ、５２・・・点火プラグ、５３．５
５・・・クランク角センナ、５７・・・制御回路、５９
・・・吸気圧力センサ、６３・・・絞シ弁位置センサ。 嘉。 １ｉ３図 ｓ　４図 第５図 第６図 ＪＭＭ、歓Ｎｅ 第　７　図 第８図 Ｓ開国転数Ｎｅ 第９図 機聞Ｑ転執Ｎｅ 手′続補正書 １．事件の表示 昭和５８年　特許願　第１７１９８８　号２　発明の名
称 車両用内燃機関 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　（３２０）　）ヨタ自動車株式会社４、代理人 ７、補正の対象 図　面 ８、補正の内容 （１）第１図を別紙の通シ改める。 以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料噴射弁下流の吸気通路を二分して形成された
   バイパスおよびスワール通路と、前記バイパスに設けら
   れて低吸入空気量時に閉成され、それ以外の時に開放さ
   れる吸気制御弁とを有し、前記吸気制御弁の開または閉
   に応じて決定され、機関回転数が大きいほど大きい値と
   なシ、かつ吸気管圧力が大きいほど大きい値となる基本
   燃料噴射時間に基づいて燃料を噴射するようにした車両
   用内燃機関において、前記吸気制御弁の開または閉を検
   出する手段と、前記基本燃料噴射時間が定められた前記
   吸気制御弁の状態と異なる閉の状態が検知されていると
   きには前記基本燃料噴射時間を減じ、または、前記基本
   燃料噴射時間が定められた前記吸気制御弁の状態と異な
   る開の状態が検知されているときには前記燃料噴射時間
   を増大する手段とを具備したことを特徴とする車両用内
   燃機関。
2. （２）燃料噴射弁下流の吸気通路を二分して形成された
   バイパスおよびスワール通路と、前記バイパスに設けら
   れて低吸入空気量時に閉成され、それ以外の時に解放さ
   れる吸気制御弁とを有し、前記吸気制御弁の開または閉
   に応じて決定され、機関回転数が大きいほど大きい値と
   なり、かつ吸気管圧力が大きいほど小さい値となる基本
   進角に基づいて点火を行うようにした車両用内燃機関に
   おいて、前記吸気制御弁の開または閉を検出する手段と
   、前記基本進角が定められた前記吸気制御弁の状態と異
   なる閉の状態が検知されているときには前記基本進角を
   遅らせ、または、前記基本進角が定められた前記吸気制
   御弁の状態と異なる開の状態が検知されているときには
   前記基本進角を進ませる手段とを具備したことを特徴と
   する車両用内燃機関。