JPS6287614A - 可変スワ−ル式内燃機関の吸気制御方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、自動車等の車輌に用いられる可変スワール式
内燃機関の吸気制御方法に係り、更に詳細には吸気通路
に吸気流の制御を行う吸気制御弁を有する可変スワール
式内燃ｍ関の吸気制御方法に係る。

従来の技術 可変スワール方式の内燃機関として、燃焼室への開口端
の周りに旋回したヘリカル通路と前記開口端に直線状に
通ずるストレート通路とを有していて前記ストレート通
路の途中に該ストレート通路を開閉する吸気制御弁が設
けられている吸気ボート構造を有する内燃機関、また一
つの気筒に対し二つの吸気ポートを有していてその二つ
の吸気ポートのうちの一方に通ずる吸気通路の途中に該
吸気通路を開閉する吸気制御弁が設・（〕られている内
燃機関が既に提案されでおり、この種の内燃機関は特開
昭５７−１６５６２９号、特開昭５８−２３２２４号及
び特開昭５８−４８７１５号の各公報に示されている。

上述の如き可変スワール方式の内燃機関に於ては、前記
吸気制御弁が閉弁している時には吸気が一方の側に偏っ
て燃焼室内に流入することにより燃焼室内に比較的強力
なスワールが生じ、これによって燃焼室内に於ける見掛
は上の火炎伝播速度が速まり、燃焼速度が速くなって希
薄混合気による運転、即ち希薄燃焼運転が可能になり、
これに対し吸気制御弁が開弁じている時には燃焼室内に
強力なスワールが生じなくなるが吸気通路の吸気流に対
する流れ抵抗が低減し、内燃機関の充填効率の低下が回
避される。

従って、上述の如き可変スワール方式の内燃機関に於て
は、基本的には、前記吸気制御弁は中乃至低負荷運転時
には閉弁し、充填効率が問題となる高負荷運転時には開
弁するようになっている。

発明が解決しようとする問題点 自動車等に用いられる内燃機関は、一般に、加速性能の
改善のために加速時には、即ちスロットル弁が開かれる
時には内燃機関に対する燃料の供給量を増大することが
行われており、これは加速燃料増量と云われている。し
かし、実際に加速性能を改善するためには、特にシング
ルポイントインジェクション方式或いは気化器方式の内
燃機関に於ては、燃料供給ポイントより燃焼室までの吸
気通路が長いためにその間の壁面付着燃料を考慮して加
速燃料増量を相当大きく設定する必要があり、また上述
の如き可変スワール方式の内燃機関に於ても加速時、特
に全開加速時には前記吸気制御弁が開弁じて混合気の要
求空燃比が大きくなっていることと上述の如き壁面付着
燃料からして加速燃料量を充分大きく設定する必要があ
る。加速燃料量が加速性能の改善のために適当な比較的
大きい値に設定されると、加速性能は改善されるが、そ
の後の減速時に壁面付着燃料の持ち去りが生じる時に燃
焼室に供給される混合気が極端に濃いものになり、この
ために失火による減速サージ或いはアフタファイアが生
じる虞れがある。

上述の如き問題は、吸気通路の壁面温度が低くて燃料の
気化率が低い暖機過程中に於て特に顕著なものになる。

本発明は上述の如き問題点を解決した改良された可変ス
ワール式内燃機関の吸気制御方法を提供することを目的
としている。

問題点を解決するための手段 上述の如き目的は、本発明によれば、一つの気筒に対し
二つの吸気通路を有し、前記二つの吸気通路のうちの一
方が吸気制御弁により開閉されるよう構成されている可
変スワール式内燃機関の吸気制御方法に於て、加速時に
は前記吸気制御弁を閉弁状態に維持することを特徴とす
る吸気制御方法によって達成される。

前記吸気制御弁を加速時に閉弁状態に維持する期間は加
速燃料増量が行われている期間であってよい。

発明の作用及び効果 本発明による吸気制御方法によれば、加速時には吸気制
御弁が閉弁状態に維持されることにより、この時の内燃
機関の混合気の要求空燃比が前記吸気制御弁が開弁じて
いる時に比して大きくなり、これにより加速燃料量があ
まり大きい値に設定されなくてもスワールによる急速燃
焼によって混合気の燃焼安定性が確保され、加速性能の
改善が図られ、またその後の減速運転時に混合気の過濃
化に起因する減速サージ或いはアフタファイアの発生が
未然に回避されるようになる。

実施例 以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
に説明する。

第１図は本発明による吸気制御方法が実施される可変ス
ワール方式の内燃機関及び本発明による吸気制御方法の
実施に用いられる吸気制御装置の一つの実施例を示して
いる。図に於て、１は内燃機関本体を示しており、該内
燃機関本体は、シリンダブロック２とシリンダヘッド３
とシリンダボア４内に設けられたピストン５とを有し、
吸気弁６により開閉される吸気ボート７よりガソリンの
如き燃料と空気との混合気を燃焼室８内に吸入し、燃焼
室８内にて点火プラグ９の火花放電により点火された混
合気の既燃焼ガスを図示されていない排気弁により開閉
される排気ボートより排気マニホールド１０へ排出する
ようになっている。

吸気ボート７は、第２図によく示されてる如く、複合型
の吸気ボートであり、吸気ボート７の天井壁部より下方
へ向けて膨出形成されたガイドベーン１１を有し、該ガ
イドベーンにより吸気ボート７内が燃焼室８への開口端
１２の周りに旋回したヘリカル通路１３と開口端１２に
直線状に通ずるストレート通路１４とに区分されている
。ストレート通路１４の途中には該ストレート通路を開
閉する吸気制御弁１５が設けられている。

吸気制御弁１５は、バタフライ弁として構成され、第１
図に示されている如く、弁軸１６に取り付けられた駆動
ロッド１７によってダイヤフラム装置１８の駆動ロッド
１９に駆動連結され、該ダイヤフラム装置によって開閉
駆動されるようになっている。ダイヤフラム装置１９は
、そのダイヤフラム室２０に所定値より大きい負圧が導
入されている時には吸気制御弁１５を第２図に示されて
いる如き閉弁位置へ駆動し、これに対しダイヤフラム室
２０に所定値より大きい負圧を導入されていない時には
吸気制御弁１５を開弁位置へ駆動するようになっている
。ダイヤフラム室２ｏは導管２１によって負圧制御弁２
２のボートａに接続されている。負圧制御弁２２は、ポ
ートａ以外に負圧ボートｂと大気圧ボートＣとを有して
おり、通電時にはボートａを大気圧ボートＣに接続し、
これに対し非通電時にはボートａを負圧ボートｂに接続
するようになっている。負圧ボートｂは導管２３、逆止
弁２４及び導管２５を経て吸気マニホールド２６に設け
られた吸気管負圧取出ボート２７に接続されている。

吸気ボート７には吸気マニホールド２６とスロットルボ
ディ２８とが順に接続されている。スロットルボディ２
８には図示されていないアクセルペダルの踏み込みによ
って開弁される吸入空気流量制卸用のスロットル弁２９
が設けられている。

スロットルボディ２８にはスロットル弁２９より上流側
の位置に一つのインジェクタ３０が設けられている。こ
のインジェクタ３０はエンジンコントロールコンピュー
タ４０よりの電気信号に応じて開弁時間を制御されて内
燃機関１の各気筒に対する燃料をスロットルボディ２８
内に噴射するようになっている。

エンジンコントロールコンピュータ４０は、点火装置の
イグナイタ付ディストリビュータ３１より機関回転数に
関する情報を、吸気管圧力センサ３２より吸気管圧力に
関する情報を、スロットルポジションセンサ３３よりス
ロットル弁２９の開度に関する情報を、酸素センサ３４
より排気ガス中の酸素濃度に関する情報を、水温センサ
３５より内燃機関１の冷却水温度に関する情報を、スタ
ータ３６より該スタータのオン−オフに関する情報を各
々与えられ、これら情報に従ってインジェクタ３０によ
る燃料噴射制御とイグナイタ付ディストリビュータ３１
による点火時期制御と負圧制御弁２２による吸気制御と
を一括集中制御するようになっている。

燃料噴射制御は、基本的には吸気管圧力センサ３２によ
り検出される吸気管圧力に応じて燃料噴射量を決定し、
酸素センサ３４よりの信号によってその燃料噴射量のフ
ィードバック制御を行い、水温センサ３５により検出さ
れる機関冷却水温度が低い時には暖機増量補正を行い、
吸気管圧力或いは機関回転数が所定値以上の高出力域に
於ては出力増量補正を行い、吸気管圧力センサ３２によ
り検出される吸気管圧力が増大する加速時には加速時増
量補正を行うようになっている。

点火時期制御は、基本的にはＦｊａ関回転回転数気管圧
力と機関暖機状態に応じて行われ、更に吸気制御弁１５
の開閉に応じて信号の補正が行われるようになっている
。この進角度補正は吸気制御弁１５が閉弁している時に
は開弁じている時に比して増大すべく行われる。

負圧制御弁２２に対する通電制御、即ち吸気制御弁１５
の開閉制御は、スロットルポジションセンサ３３により
検出されるスロットル弁２つの開度と機関回転数とスタ
ータ３６のオン−オフ状況と燃料供給状況とに応じて行
われ、スタータ３６がオン状態である始動時及びスロッ
トル開度が所定値上であるか機関回転数が所定値以上で
ある高出力定常運転時には負圧制御弁２２に対する通電
を行ってダイヤフラム室２０に大気圧を導入せしめて吸
気制御弁１５を開弁させ、これに対しアイドル運転時を
含む低乃至中負荷運転時及び低乃至中速運転時には負圧
制御弁２２に対する通電を停止してダイヤフラム室２０
に吸気管負圧を導入せしめて吸気制御弁１５を閉弁させ
、更に燃料噴射量の加速増量補正が行われている時には
その時のスロットル開度及び機関回転数に関係なく負圧
制御弁２２に対する通電を停止して吸気制御弁１５を閉
弁させるようになっている。

第３図は吸気制御弁１５の制御ルーチンを示している。

この制御ルーチンは所定時間毎のｔｌり込みルーチンと
して実行され、ステップ１に於ては、スタータ３６のオ
ン−オフ状態から機関の始動中であるか否かの判別が行
われる。機関始動中である時にはステップ４へ進み、機
関始動中でない時にはステップ２へ進む。

ステップ２に於ては、高出力運転域であるか否かの判別
が行われる。高出力運転域である時にはステップ２へ進
み、これに対し高出力運転域でない時にはステップ５へ
進む。

ステップ３に於ては、燃料噴射量の加速増量補正が行わ
れているか否かの判別が行われる。加速増量補正が行わ
れている時にはステップ５へ進み、加速増量補正が行わ
れていない時にはステップ４へ進む。

ステップ４に於ては、点火時期制御用のフラッグＦ＋を
０にすることが行われる。ステップ４の次はステップ６
へ進む。

ステップ５に於ては、点火時期制御用のフラッグＦｉを
１にすることが行われる。ステップ５の次はステップ７
へ進む。

ステップ６に於ては、負圧制御弁２２に対する通電を行
って吸気制御弁１５を開弁させるための処理が行われる
。

ステップ７に於ては、負圧制御弁２２に対する通電を停
止して吸気制御弁１５を閉弁させるための処理が行われ
る。

上述の如きフローチャートに従って吸気制御弁１５の開
閉制御が行われることにより、燃料噴射量の加速増量補
正が行われている間は吸気制御弁１５が必ず閉弁するよ
うになり、加速増量補正下の加速時には燃焼室８内にス
ワールが生じてこれによる急速燃焼が行われ、この時の
混合気の空燃比がさほど小さくなくても安定した燃焼が
行われるようになる。

第４図は本発明による吸気制御方法と関連する点火時期
制御ルーチンを示している。この点火時期制御ルーチン
も所定時間毎の割り込みルーチンとして実行されればよ
く、フラッグＦ＋　＝Ｏである時には吸気制御弁１５が
開弁じている時の最適進角度マツプに従って点火時期の
進角量の計算が行われ、これに対しＦｌが１である時に
は吸気制御弁１５が閉弁している時の最適進角度マツプ
に従って点火時期の進角度の計痺が行われる。

これにより、いずれの時も吸気制御弁１５が閉弁してい
れば、これが開弁している時に比して点火時期の進角度
増大がなされ、吸気制御弁１５の開閉に拘らず常に適正
進角度による点火時期にて混合気の点火が行われ、この
ことによっても運転性の改善がなされる。

加速時の燃料増ｍについて問題が生じるのが、期間冷却
水温度が所定値以下である暖機過程中だけである場合に
は、加速時に吸気制御弁１５を閉弁状態に維持する制御
は第五図に示されている如く、冷却水温度が所定値であ
る時にのみに行われて良い。

尚、本発明による吸気制御方法如き、図示されている如
き複合型吸気ボート方式の内燃機関に限られず、−気筒
に対し二つの吸気ボートを有するツイン吸気ボート方式
の内燃機関の吸気制御弁の開閉にも適用され得るもので
ある。

以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、
本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当
業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による吸気υＪＩＧ方法が実施される可
変スワール方式の内燃機関及び本発明による吸気制御方
法の実施に用いられる吸気制御装置の一つの実施例を示
す概略構成図、第２図は本発明による吸気制御方法が実
施される可変スワール式内燃機関の吸気ボート部分を示
す平断面図、第３図は本発明による吸気制御方法の実施
に用いられる吸気制御弁制御ルーチンを示すフローチャ
ート、第４図は本発明による吸気制御方法と関連して行
われる点火時期制御ルーチンを示すフローチャート、第
５図は本発明による吸気制御方法の実施に用いられる吸
気！！制御弁制御ルーチンの他の実施例を示すフローチ
ャートである。 １・・・内燃機関、２・・・シリンダブロック、３・・
・シリンダヘッド、４・・・シリンダボア、５・・・ピ
ストン。 ６・・・吸気弁、７・・・吸気ボート、８・・・燃焼室
、９・・・点火プラグ、１０・・・排気マニホールド、
１１・・・ガイドベーン、１２・・・開口端、１３・・
・ヘリカル通路。 １４・・・ストレート通路、１５・・・吸気制御弁、１
６・・・弁軸、１７・・・駆動レバ、１８・・・ダイヤ
フラム装置、１９・・・作動ロット、２０・・・ダイヤ
フラム室。 ２１・・・導管、２２・・・負圧制御弁、２３・・・導
管、２４・・・逆止弁、２５・・・導管、２６・・・吸
気マニホールド、２７・・・吸気管負圧取出ボート、２
８・・・スロットルボディ、２９・・・スロットル弁、
３０・・・インジェクタ、３１・・・イグナイタ付ディ
ストリビュータ。 ３２・・・吸気管圧力センサ、３３・・・スロワ１−ル
ポジシヨンセンサ、３４・・・酸素センサ、３５・・・
水温センサ、３６・・・スタータ、４０・・・エンジン
コントロールコンピュータ 特　許　出　願　人　　　トヨタ自ｅ車株式会社代　　
　理　　　人　　　弁理士　　明石　昌毅第１図 第２図 １３ヘリカシ立路 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一つの気筒に対し二つの吸気通路を有し、前記二
   つの吸気通路のうちの一方が吸気制御弁により開閉され
   るよう構成されている可変スワール式内燃機関の吸気制
   御方法に於て、加速時には前記吸気制御弁を閉弁状態に
   維持することを特徴とする吸気制御方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項の可変スワール式内燃機関
   の吸気制御方法に於て、前記吸気制御弁を加速時に閉弁
   状態に維持する期間は加速燃料増量が行われている期間
   であることを特徴とする吸気制御方法。