(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の各気筒に吸入空気を供給する吸気通路に設置され、前記各気筒への供給空気量を調整するスロットル弁と、
前記スロットル弁よりも吸気流れの下流側において前記各気筒に接続する前記吸気通路に設置され、前記各気筒の吸気期間を調整する吸気制御弁と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記吸気制御弁の開弁期間および閉弁期間を決定する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記内燃機関を停止するキーオフ直後から前記内燃機関の惰性による回転が停止する前の前記各気筒のピストンが動作している所定タイミングから前記吸気制御弁を一定期間閉弁することを特徴とする内燃機関用吸気制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記所定タイミングから前記吸気制御弁を一定期間閉弁した後、前記吸気制御弁を半開状態に保持することを特徴とする請求項１記載の内燃機関用吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の各気筒に接続する吸気通路に配設される内燃機関用吸気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エンジンの各気筒に吸入空気を供給する吸気通路にスロットル弁を設置し、このスロットル弁の下流側に設けられエンジンの各気筒に接続する吸気通路に吸気制御弁を設けることにより部分負荷域の燃費改善を図る内燃機関用吸気制御装置として、特開平３−１５１５１８号公報に開示されるものが知られている。
【０００３】
特開平３−１５１５１８号公報に開示されるような内燃機関用吸気制御装置では、クランク角度検出器の信号を基にエンジン制御装置（以下、「エンジン制御装置」をＥＣＵという）により吸気制御弁の開閉時期を制御している。吸気制御弁と吸気制御弁を開閉可能に支持するハウジングとのクリアランスに燃焼室からの吹き戻し等によりオイルが多量に付着すると、吸気制御弁のハウジングに対する摺動抵抗が増加し、吸気制御弁の挙動が変化する。その結果、吸気制御弁の開閉時期および開度が変化することにより各気筒内に吸入される空気量に変化が生じるので、▲１▼エンジン発生トルクが変化したり、▲２▼負圧空気を吸入することにより発生するポンピング損失を吸気制御弁の適正な制御により低減し燃費を向上させる効果が充分に得られないという問題が生じる。特に、吸気弁と排気弁との開弁期間のオーバラップ期間を長く設定してある高出力エンジンでは、エンジンシリンダからの吹き戻しが多いため、吸気制御弁に付着するオイル量が多くなることがある。
【０００４】
しかしながら、エンジン運転中は吸気制御弁の開閉作動に伴い殆どの状態で吸気制御弁の周囲に負圧が発生しているため、吸気制御弁に付着するオイル量は微小であり、付着オイルによる吸気制御弁の摺動抵抗の増加は僅かである。また、付着したオイルが固着することも防止されるので、吸気制御弁の挙動は安定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、エンジンキーをオフし、エンジンを停止させるときに吸気制御弁に付着するオイル量はエンジン運転中に比べて多くなる。さらに、エンジン始動時、エンジン回転速度は遅いため吸気制御弁に働く負圧が小さいので、吸気制御弁から付着オイルを吹き飛ばすことが困難になり、吸気制御弁に多量のオイルが付着した状態になる。これにより、吸気制御弁のハウジングとの摺動抵抗が増加し、吸気制御弁の挙動が変化するので、エンジン始動直後のエンジン動作に不具合の生じることがある。また、エンジン停止期間が長くなると付着したオイルが硬化して吸気制御弁がハウジングに固着し、エンジン始動時の吸気制御弁の開閉動作を妨げることがある。
【０００６】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、エンジン停止時に吸気制御弁に付着するオイル量を低減し、吸気制御弁の固着を防止する内燃機関用吸気制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の内燃機関用吸気制御装置によると、吸気制御弁にオイルが付着しやすいエンジン停止時に吸気制御弁を一定期間閉弁することにより、エンジン回転が停止するまでのピストンの往復移動により吸気制御弁の燃焼室側が負圧になり、吸気制御弁に付着しているオイルが燃焼室側に吹き飛ばされる。したがって、吸気制御弁に付着するオイルが低減するので、エンジン再始動時の吸気制御弁の挙動が安定する。
【０００９】
本発明の請求項２記載の内燃機関用吸気制御装置によると、エンジン停止時に吸気制御弁を一定期間閉弁した後、吸気制御弁を半開状態に保持することにより、吸気制御弁と吸気制御弁を支持するハウジングとの接触部分を極力減らしている。したがって、エンジン停止中に硬化したオイルにより吸気制御弁がハウジングに固着されることを防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を示す実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の内燃機関用吸気制御装置をダブルオーバヘッドカムシャフト（ＤＯＨＣ）４カム方式の直列４気筒ガソリン内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）の制御システムに適用した一実施例を図１〜図４に示す。
【００１１】
図１に示すように、エンジン１の吸気側には、インテークマニホールド９が接続され、このインテークマニホールド９の集合部１０よりも上流側には、図示しないアクセルペダルの踏み込み量に応じて開閉動作するスロットル弁１１が配設されている。スロットル弁１１の開度はスロットルポジションセンサ２１により検出される。
【００１２】
図２に示すように、エンジン１は４個の気筒Ｓ１〜Ｓ４を備え、各気筒Ｓ１〜Ｓ４には高速適合カム２Ａ、２Ｂによって開閉される吸気弁３および排気弁４が配設されている。また、各気筒Ｓ１〜Ｓ４には、吸気弁３、排気弁４、シリンダ５、シリンダヘッド６およびピストン７により区画形成された燃焼室８が設けられている。
【００１３】
インテークマニホールド９の集合部１０から各気筒Ｓ１〜Ｓ４に分岐する吸気分岐管１２とシリンダヘッドとの間には、バルブハウジング１３が配設されている。バルブハウジング１３が形成する吸気通路１３ａは吸気ポート６ａと同様に円筒状に形成されており、バルブハウジング１３には円形弁板型の吸気制御弁１４が配設されている。吸気制御弁１４は電磁コイルを有するモータ１５の通電オン状態および通電オフ状態に応じて動作し、吸気通路１３ａを開放または閉塞する。図２は、エンジン１を車両に搭載した上下の位置関係を表しており、インテークマニホールド９は上流側に向かって上方に傾けて配置され、バルブハウジング１３も上流側に向かって上方に傾けて配置されている。
【００１４】
次に、吸気制御弁１４の構成を詳細に説明する。
図３に示すように、吸気制御弁１４は、回動軸１６と、この回動軸１６に取付けられた弁体１７とを有する。図４に示すように、弁体１７は左右一対の円板部１７ａおよび１７ｂと、両円板部１７ａおよび１７ｂの間に一体に形成された弁板部１７ｃとからなる。円板部１７ａの軸方向外側には回動軸１６と同軸状に延びる軸支持部１８が形成されている。
【００１５】
弁体１７の一端は軸支持部１８を介してベアリング１９により回動自在に支持されており、弁体１７の他端はモータ１５に連結されている。弁体１７を回動可能に収容する取付部２５は円筒状をなし、図３の下方に位置する取付部２５の開口端から弁体１７が組付けられている。そして、弁体１７の回動時において、弁体１７の円板部１７ａおよび１７ｂの外周と取付部２５の内周面とは僅かなクリアランスを保持する。
【００１６】
一方、図１において、制御手段としてのＥＣＵ３０は周知のＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、入出力部３４等からなるマイクロコンピュータを中心に構成され、スロットルポジションセンサ２１の検出信号の他に、気筒判別センサ２２の検出信号がＥＣＵ３０に入力される。気筒判別センサ２２は、エンジン１の運転に伴って例えば特定気筒の圧縮ＴＤＣで一つのパルス信号を出力する。また、回転数センサ２３は、エンジン１の運転に伴い、例えば３０°ＣＡ毎のように所定のクランク角度毎にパルス信号を出力する。そして、ＥＣＵ３０は各種センサの検出信号に基づき、各気筒Ｓ１〜Ｓ４の吸気行程における所定のタイミングでモータ１５を駆動させることにより吸気制御弁１４を開方向に回転させ、吸気通路１３ａを開放する。
【００１７】
ＥＣＵ３０は、各気筒Ｓ１〜Ｓ４の吸入行程に同期して各気筒の吸気制御弁１４を独立して開閉駆動する。吸気制御弁１４の開弁時期は、例えばエンジン回転数に基づいて決定され、エンジン回転数が高くなるほど進角側に設定される。吸気弁３が開弁している期間中は吸気制御弁１４は開弁するように制御されるが、例えば低負荷時には開弁タイミングが遅くなるように吸気制御弁１４の開弁時期が変更される。
【００１８】
次に、吸気制御弁１４の作動を説明する。
(1) 図５は図７のポイントＡにおける状態、つまり排気行程の終了時における気筒の作動状態を示している。吸気弁３および排気弁４はともに開弁しており、バルブオーバラップ状態である。したがって、シリンダ５内の残留ガスとともに、ガス状のオイルも吸気制御弁１４と吸気弁３との間に形成されるデッドボリューム内に吹き返され、吸気制御弁１４にオイルが付着する。
【００１９】
(2) エンジンを停止する直前におけるエンジン運転状態は通常アイドル運転であるため、吸気制御弁１４は図７のポイントＢに示す吸気行程の後半まで閉弁している。したがって、吸気制御弁１４が開弁するまでの間、ピストン７の下降に伴い燃焼室８の圧力は次第に高負圧になっていく。
(3) ピストン７がＢＤＣの近傍まで下降し、燃焼室８の圧力が高負圧状態にある図７に示すポイントＢに示すタイミングで吸気制御弁１４が開弁すると、図６に示すように吸気通路１３ａから燃焼室８に空気が流入する。このとき燃焼室８の圧力は高負圧であるため、吸気制御弁１４を通って流速の早い空気が燃焼室８に吸入される。吸気制御弁１４にオイルが付着していても流速の速い空気流れにより付着したオイルが吹き飛ばされるので、吸気制御弁１４に付着するオイル量は微小になる。したがって、吸気制御弁１４とバルブハウジング１３との摺動部における摺動抵抗が増加しないので、吸気制御弁１４は常に安定した開閉作動を行う。吸気制御弁１４と吸気弁３との間に形成されるデッドボリュームの圧力は、次サイクルの吸気弁と排気弁とのバルブオーバラップまでほぼ大気圧に保持され、排気ガスの逆流が防止され、安定した燃焼を確保できる。
【００２０】
次に、エンジン停止時の吸気制御弁１４の作動を説明する。エンジンは、エンジンキーをオフしても暫く惰性により回転し、摩擦抵抗によりやがて回転が停止する。図９はエンジン停止時の吸気制御弁の作動を制御する処理ルーチンである。この処理ルーチンは１２８msのタイマ割り込みにて起動する。
ステップ１０１でエンジンキーがオンであるか否かを判定する。エンジンキーがオンであれば、エンジン運転状態に応じてステップ１０６で吸気制御弁１４の開閉制御を行い本ルーチンを終了する。
【００２１】
ステップ１０１でエンジンキーがオフと判定されると、ステップ１０２においてＣＥＮＤとＫＥＮＤの大小を判定する。ここで、ＣＥＮＤはエンジン停止時全閉出力時間カウンタであり、エンジン始動時に０設定されている。ＫＥＮＤはエンジン停止時全閉出力時間設定値を有する定数である。本実施例では、ＣＥＮＤおよびＫＥＮＤは８ビットである。ＣＥＮＤ≦ＫＥＮＤ、つまり、エンジン停止から所定時間を経過するまでは、次のステップ１０３においてモータ１５への通電を指示するので、吸気制御弁１４はエンジンキーのオフ直後から閉弁する。そして、ステップ１０４においてＣＥＮＤを＋１して本ルーチンを終了する。エンジンキーのオフと同時に吸気制御弁１４を閉弁すると、デッドボリュームの圧力はバルブオーバラップで一瞬大気圧になるものの、吸気行程におけるピストン７の下降により高負圧となる。この負圧により、図８に示すように、吸気制御弁１４とバルブハウジング１３の摺動部に付着していたオイルは、吸気制御弁１４とバルブハウジング１３との微小クリアランスを通過する空気流れにより吹き飛ばされるので、吸気制御弁１４に付着するオイルが低減する。
【００２２】
ＣＥＮＤ＞ＫＥＮＤ、つまり、エンジン停止から所定時間が経過すると、ステップ１０５においてモータ１５への通電を停止し吸気制御弁１４を半開状態にする。これにより、吸気制御弁１４とバルブハウジング１３との接触部位が殆どなくなるので、付着しているオイルにより吸気制御弁１４がバルブハウジング１３に固着することを防止する。
【００２３】
図１０に示すように、本実施例ではエンジンキーのオフと同時に吸気制御弁１４を一旦閉弁し、数秒後に半開状態にすることにより、吸気制御弁１４に付着したオイルを吹き飛ばすとともに、吸気制御弁１４がバルブハウジング１３に固着することを防止する。
一方、図１１に示す比較例では、エンジンキーをオフにするとともに吸気制御弁を半開にしている。したがって、デッドボリュームの圧力も直ぐに大気圧相当になるため、吸気制御弁に付着したオイルはピストンの下降動作によっても吹き飛ばされず、吸気制御弁に付着したままになる。この結果、吸気制御弁に付着したオイルによりエンジンの再始動時に吸気制御弁の摺動抵抗が大きくなるので、吸気制御弁の挙動が不安定になる。また、エンジン停止時間が長くなると吸気制御弁に付着しているオイルが硬化し、吸気制御弁の作動を妨げる恐れがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸気制御装置をＤＯＨＣ４カム方式の直列４気筒ガソリンエンジンに用いた一実施例を示す構成図である。
【図２】本実施例の吸気制御装置をエンジンに取付けた状態を示す断面図である。
【図３】本実施例の吸気制御装置を示す拡大断面図である。
【図４】本実施例の吸気制御弁を示す斜視図である。
【図５】本実施例の排気行程を示す模式図である。
【図６】本実施例の吸気行程を示す模式図である。
【図７】本実施例の吸気制御弁の開閉作動を示す特性図である。
【図８】本実施例のエンジン停止直後における吸気制御弁の作動を示す模式図である。
【図９】本実施例のエンジン停止時における吸気制御弁の制御を示すフローチャートである。
【図１０】本実施例のエンジン停止時における吸気制御弁の作動を示す電気的特性図である。
【図１１】本実施例の比較例のエンジン停止時における吸気制御弁の作動を示す電気的特性図である。
【符号の説明】
１      エンジン（内燃機関）
３      吸気弁
４      排気弁
７      ピストン
１１      スロットル弁
１３      バルブハウジング
１３ａ    吸気通路
１４      吸気制御弁
３０      ＥＣＵ（制御手段）
【図１】
0003712144.tif 000002
【図２】
0003712144.tif 000003
【図３】
0003712144.tif 000004
【図４】
0003712144.tif 000005
【図５】
0003712144.tif 000006
【図６】
0003712144.tif 000007
【図７】
0003712144.tif 000008
【図８】
0003712144.tif 000009
【図９】
0003712144.tif 000010
【図１０】
0003712144.tif 000011
【図１１】
0003712144.tif 000012