(57)【要約】【目的】本発明は、吸気制御弁の開度を適正に制御し、始動時のＨＣ排出量の増加を低減することを目的としている。【構成】このため、少なくとも吸気ポートに設けられた燃料噴射弁と、燃料噴射弁より上流側で、かつスロットルバルブより下流側の吸気通路に設けられるとともに、制御手段により任意な開度に制御可能な吸気制御弁とを備えた内燃機関の吸気制御装置において、始動時には吸気制御弁の開度を設定された開度に開放制御する機能を制御手段に付加して設けている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも吸気ポートに設けられた燃料噴射弁と、この燃料噴射弁より上流側で、かつスロットルバルブより下流側の吸気通路に設けられるとともに、制御手段により任意な開度に制御可能な吸気制御弁とを備えた内燃機関の吸気制御装置において、始動時には前記吸気制御弁の開度を設定された開度に開放制御する機能を前記制御手段に付加して設けたことを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、エンジン回転数が設定された回転数を超えた後に、一定時間経過するまでは設定された弁開度を保持すべく制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、始動後の吸入負圧の値が設定された値を超えてから、一定時間経過するまでは設定された弁開度を保持すべく制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は内燃機関の吸気制御装置に係り、特に吸気制御弁の開度を適正に制御し、始動時のＨＣ排出量の増加を低減する内燃機関の吸気制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の吸気制御装置においては、燃料噴射弁より上流側で、かつスロットルバルブより下流側の吸気通路に設けられる吸気制御弁を有している。そして、この吸気制御弁は、冷機始動後に発生し易い不安定な燃焼期間において、燃焼状態を改善し、ドライバビリティへの影響を低減するために用いられる。
【０００３】
内燃機関の吸気制御装置としては、特開平９−４４９１号公報に開示されるものがある。この公報に開示される内燃機関の吸気流制御装置は、スロットル弁下流の吸気通路内に吸気流制御弁を配置するとともに吸気流制御弁を駆動装置により駆動し、機関クランキング時には駆動装置により吸気流制御弁が閉弁状態に保持されるとともに機関回転数が上昇を開始して予め定められた回転数を越えたときに駆動装置に吸気流制御弁の開弁信号が与えられ、このとき吸気流制御弁は駆動装置の作動遅れに基づく遅れ期間を経過した後に閉弁状態から開弁せしめられる内燃機関の吸気流制御装置において、吸気流制御弁の開弁信号が駆動装置に与えられたときに吸気流制御弁下流の吸気通路または吸気流制御弁上流の吸気通路内に供給される空気の流通路の面積を増大させる流通路増大手段を具備し、機関始動時に未燃ＨＣの排出を抑制しつつ機関回転数を滑らかに上昇させている。
【０００４】
また、特開平９−１４０１７号公報に開示されるものがある。この公報に開示される内燃機関の吸気制御装置は、吸気枝管内に吸気流制御弁を配置し、吸気流制御弁下流の吸気枝管内に燃料噴射弁を配置し、スロットル弁上流の吸気ダクトから分岐されたバイパス通路を、三方弁を介してアシストエア通路に接続し、アシストエア通路の空気噴口を燃料噴射弁の燃料噴口周囲に開口させ、機関始動時にアシストエア通路の開口面積を最大面積に維持し、クランキング回転数とスロットル開度とに応じて定まる機関運転状態において吸入空気量が最適範囲内とするための吸気流制御弁の開度を予め求めておき、機関始動時において、クランキング回転数とスロットル開度とを検出して吸入空気量が最適範囲内に維持されるように吸気流制御弁の開度を制御し、機関始動時において排気通路に排出される未燃ＨＣ量を低減している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の内燃機関の吸気制御装置においては、始動時から吸気制御弁を全閉状態とし、燃焼改善を図りたいが、吸気制御弁を全閉状態とすると、排気ガス中の有害成分であるＨＣ（炭化水素）成分が悪化するという不都合がある。
【０００６】
すなわち、吸気制御弁を閉めて始動すると、図６に示す如く、初爆後の吸気ポート内の急激な負圧上昇により、始動時に噴射しポート内面に付着して残った多量の燃料が、瞬時に燃焼室内に吸い込まれるためである。
【０００７】
そして、ＨＣ成分の増加は、北米や欧州の今後の厳しい排気ガス規制に対して、改善しなければならない事柄である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、少なくとも吸気ポートに設けられた燃料噴射弁と、この燃料噴射弁より上流側で、かつスロットルバルブより下流側の吸気通路に設けられるとともに、制御手段により任意な開度に制御可能な吸気制御弁とを備えた内燃機関の吸気制御装置において、始動時には前記吸気制御弁の開度を設定された開度に開放制御する機能を前記制御手段に付加して設けたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
上述の如く発明したことにより、始動時には、制御手段によって、吸気制御弁を全閉制御せずに吸気制御弁の開度を設定された開度に開放制御し、ＨＣ排出量を低減している。
【００１０】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【００１１】
図１〜図４はこの発明の実施例を示すものである。図２において、２は内燃機関、４は吸気通路、６は吸気ポート、８は吸気弁、１０は燃焼室、１２はピストン、１４は排気通路、１６は排気ポート、１８は排気弁である。
【００１２】
前記吸気ポート６に燃料噴射弁２０を設ける。そして、この燃料噴射弁２０よりも上流側の吸気通路４にスロットルバルブ２２を設け、前記燃料噴射弁２０よりも上流側が、かつスロットルバルブ２２よりも下流側の吸気通路４に吸気制御弁２４を設ける。
【００１３】
この吸気制御弁２４には電制式アクチュエータ２６を連絡して設け、電制式アクチュエータ２６を介して吸気制御弁２４を任意な開度に制御可能な制御手段２８を設ける。
【００１４】
また、この制御手段２８には、前記吸気制御弁２４の開度を検出する吸気制御弁開度センサ３０と、エンジン回転数を検出するクランク角センサ３２とが接続される。
【００１５】
そして、前記制御手段２８には、始動時には前記吸気制御弁２４の開度を設定された開度に開放制御する機能を付加して設ける構成とする。
【００１６】
詳述すれば、図示しないクランキングスイッチ（「クランキングＳＷ」ともいう）のＯＦＦからＯＮへの動作によって始動時を判別（図３参照）し、この始動時に、制御手段２８により電制式アクチュエータ２６を介して吸気制御弁２４を開放制御し、吸気制御弁２４の開度を設定された開度Ｗｏ（％）とするものである。
【００１７】
上述の設定された開度Ｗｏ（％）は、図４に示す吸気制御弁開度と図示平均有効圧ＩＭＥＰとＨＣ排出量との関係から最適な値、つまりガス流動強化が期待できるとともに、全閉でない開度に設定する。
【００１８】
また、前記制御手段２８は、エンジン回転数が設定された回転数Ｎｓ（ｒｐｍ）を超えた後に、一定時間Ｔｄ（ｓ）が経過するまでは設定された弁開度を保持すべく制御する機能を有する。
【００１９】
なお、前記吸気制御弁２４の弁開度を保持する方策としては、上述したエンジン回転数による設定以外にも、吸入負圧によって設定することも可能である。
【００２０】
すなわち、前記制御手段２８に、始動後の吸入負圧の値が設定された値を超えてから、一定時間Ｔｄ（ｓ）が経過するまでは設定された弁開度を保持すべく制御する機能を付加することもできる。
【００２１】
そして、一定時間Ｔｄ（ｓ）の間、Ｗｏ（％）の開度を保持するのは、図３に示す高い負圧発生期間で吸気制御弁２４を閉じると、ＨＣ排出量の増加を招く要因となるためである。
【００２２】
更に、前記制御手段２８は、一定時間Ｔｄ（ｓ）が経過した後に、勾配Ｗｄ／Δｔで前記吸気制御弁２４を徐々に全閉方向に移行させるべく制御する機能をも有している。
【００２３】
次に、図１の吸気制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
【００２４】
クランキングがスタート（１０２）した際に、吸気制御用プログラムがスタートとし、図示しないクランキングスイッチ（「クランキングＳＷ」ともいう）のＯＦＦからＯＮへの動作によって始動時と判別（図３参照）する。
【００２５】
そして、前記制御手段２８により電制式アクチュエータ２６を介して吸気制御弁２４の開度を設定された開度Ｗｏ（％）に制御（１０４）する。
【００２６】
また、吸気制御弁２４の弁開度の開放制御後に、エンジン回転数が設定された回転数Ｎｓ（ｒｐｍ、定数）に達したか否かの判断（１０６）を行い、この判断（１０６）がＮＯの場合には、判断（１０６）がＹＥＳとなるまで判断（１０６）を繰り返し行い、判断（１０８）がＹＥＳの場合には、実際に計測される経過時間である経過時間タイマｔ（ｓ）を「０（ゼロ）」とする（１０８）。
【００２７】
更に、経過時間タイマｔ（ｓ）が一定時間Ｔｄ（ｓ、定数）を超えているか否かの判断（１１０）を行い、この判断（１１０）がＮＯの場合には、経過時間タイマｔ（ｓ）に演算周期Δｔ（ｓ）を加算して新たな経過時間タイマｔ（ｓ）とし（１１２）、判断（１１０）がＹＥＳとなるまで判断（１１０）を繰り返し行い、判断（１１０）がＹＥＳの場合には、吸気制御弁２４の制御開度の演算（１１４）を行い、式
Ｗ（％）＝Ｗｏ−Ｗｄ
Ｗｄ（％）：定数
によって吸気制御弁開度演算値Ｗ（％）を求める。
【００２８】
その後、吸気制御弁２４を電制式アクチュエータ２６により吸気制御弁開度演算値Ｗ（％）の開度に制御する（１１６）。
【００２９】
そして、吸気制御弁開度演算値Ｗ（％）が「０（ゼロ）」であるか否かの判断（１１８）を行い、この判断（１１８）がＮＯの場合には、吸気制御弁２４の制御開度の演算処理（１１４）に戻り、判断（１１８）がＹＥＳの場合には、吸気制御用プログラムをエンド（１２０）とする。
【００３０】
これにより、前記制御手段２８によって、始動時に電制式アクチュエータ２６を介して吸気制御弁２４を開放制御し、吸気制御弁２４の開度を設定された開度Ｗｏ（％）とすることができることによって、始動時において、吸気制御弁２４を全閉制御せずに開放制御しており、ＨＣ排出量を低減し得る。
【００３１】
また、前記制御手段２８に、エンジン回転数が設定された回転数を超えた後に、一定時間Ｔｄ（ｓ）が経過するまでは設定された弁開度を保持すべく制御する機能を付加することにより、冷機始動後状態のように、燃焼が不安定になり易い時においても、ドライバビリティを損なうことがないとともに、始動直後のように、エンジン回転数が吹き上がり、ポート負圧が高い状態においても、吸気制御弁２４の開度が一定に保持されることとなり、過度にポートに付着した燃料が燃焼室に流入することはなく、実用上有利である。
【００３２】
更に、前記制御手段２８に、始動後の吸入負圧の値が設定された値を超えてから、一定時間Ｔｄ（ｓ）が経過するまでは設定された弁開度を保持すべく制御する機能を付加すれば、冷機始動後状態のように、燃焼が不安定になり易い時においても、ドライバビリティを損なうことがないとともに、始動直後のように、エンジン回転数が吹き上がり、ポート負圧が高い状態においても、吸気制御弁２４の開度が一定に保持されることとなり、過度にポートに付着した燃料が燃焼室に流入することはなく、実用上有利である。
【００３３】
更にまた、前記制御手段２８によって、一定時間Ｔｄ（ｓ）が経過した後に、勾配Ｗｄ／Δｔで前記吸気制御弁２４を徐々に全閉方向に移行させるべく制御することにより、負圧の急変を緩和することができ、ＨＣ排出量の増加を防止できるとともに、ガス流動の急変緩和によるエンジン回転の変動を和らげることができ、実用上有利である。
【００３４】
なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００３５】
例えば、この発明の実施例においては、吸気制御弁開度センサを装備する内燃機関の吸気制御装置について説明したが、電制式アクチュエータをステップ制御式とし、吸気制御弁開度センサを排除した簡易システムの内燃機関の吸気制御装置とすることも可能である。
【００３６】
すなわち、図５の吸気制御用フローチャートに沿って説明すると、クランキングがスタート（２０２）した際に、吸気制御弁の強制閉じ制御（２０４）を行う。この吸気制御弁の強制閉じ制御（２０４）は、吸気制御弁の開度を確実に０（ｓｔｅｐ）にするために、−Ｓｏ（ｓｔｅｐ、定数）だけ、強制的に閉鎖制御を行うものである。
【００３７】
そして、現在の吸気制御弁の位置を全閉位置として検出（２０６）し、吸気制御弁の開度を設定された開度Ｗｏｓ（ｓｔｅｐ）に制御（２０８）する。なお、Ｗｏｓ（ｓｔｅｐ）は、ガス流動強化を期待できる吸気制御弁開度である。
【００３８】
また、吸気制御弁の弁開度の開放制御後に、エンジン回転数が設定された回転数Ｎｓ（ｒｐｍ、定数）に達したか否かの判断（２１０）を行い、この判断（２１０）がＮＯの場合には、判断（２１０）がＹＥＳとなるまで判断（２１０）を繰り返し行い、判断（２１０）がＹＥＳの場合には、実際に計測される経過時間である経過時間タイマｔ（ｓ）を「０（ゼロ）」とする（２１２）。
【００３９】
更に、経過時間タイマｔ（ｓ）が一定時間Ｔｄ（ｓ、定数）を超えているか否かの判断（２１４）を行い、この判断（２１４）がＮＯの場合には、経過時間タイマｔ（ｓ）に演算周期Δｔ（ｓ）を加算して新たな経過時間タイマｔ（ｓ）とし（２１６）、判断（２１６）がＹＥＳとなるまで判断（２１６）を繰り返し行い、判断（２１６）がＹＥＳの場合には、吸気制御弁の制御開度の演算（２１８）を行い、式
Ｗｓ（ｓｔｅｐ）＝Ｗｏｓ−Ｗｄｓ
Ｗｄｓ（ｓｔｅｐ）：定数
によって吸気制御弁開度演算値Ｗｓ（ｓｔｅｐ）を求める。
【００４０】
その後、吸気制御弁をステップ制御式アクチュエータにより吸気制御弁開度演算値Ｗｓ（ｓｔｅｐ）の開度に制御する（２２０）。
【００４１】
そして、吸気制御弁開度演算値Ｗｓ（ｓｔｅｐ）が「０（ゼロ）」であるか否かの判断（２２２）を行い、この判断（２２２）がＮＯの場合には、吸気制御弁の制御開度の演算処理（２１８）に戻り、判断（２２２）がＹＥＳの場合には、イグニションをＯＦＦ（２２４）し、吸気制御弁の開度を０（ｓｔｅｐ）に制御（２２６）し、吸気制御用プログラムをエンド（２２８）とする。
【００４２】
さすれば、電制式アクチュエータの代わりに、ステップ制御式アクチュエータを使用することによって、吸気制御弁開度センサを排除した簡易システムの内燃機関の吸気制御装置を実現することが可能であるとともに、制御手段によって、始動時にステップ制御式アクチュエータを介して吸気制御弁を開放制御し、吸気制御弁の開度を設定された開度Ｗｏｓ（ｓｔｅｐ）とすることができ、始動時において吸気制御弁を全閉制御せずに開放制御しており、ＨＣ排出量を低減し得るものである。
【００４３】
また、吸気制御弁の制御開度を演算する際に、エンジン冷却水温度や油温等の内燃機関の状態温度を勘案する特別構成とすることも可能である。
【００４４】
すなわち、エンジン冷却水温度や油温等の内燃機関の状態温度を補正係数として求め、この補正係数を使用して吸気制御弁の制御開度を演算するものである。
【００４５】
さすれば、吸気制御弁の制御開度を演算する際に、内燃機関の状態温度を関連づけることができ、冷機始動時や暖機始動時等における状態温度の変化を確実に吸気制御弁の制御開度に反映させることができ、制御の信頼性を向上し得る。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、少なくとも吸気ポートに設けられた燃料噴射弁と、燃料噴射弁より上流側で、かつスロットルバルブより下流側の吸気通路に設けられるとともに、制御手段により任意な開度に制御可能な吸気制御弁とを備えた内燃機関の吸気制御装置において、始動時には吸気制御弁の開度を設定された開度に開放制御する機能を制御手段に付加して設けたので、始動時において、吸気制御弁を全閉制御せずに開放制御しており、ＨＣ排出量を低減し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す内燃機関の吸気制御装置の吸気制御用フローチャートである。
【図２】内燃機関の吸気制御装置の概略構成図である。
【図３】内燃機関の吸気制御装置のタイムチャートである。
【図４】吸気制御弁開度と図示平均有効圧ＩＭＥＰとＨＣ排出量との関係を示す図である。
【図５】この発明の他の第１の実施例を示す内燃機関の吸気制御装置の吸気制御用フローチャートである。
【図６】この発明の従来技術を示す初爆後の吸気ポート負圧状態の説明図である。
【符号の説明】
２　内燃機関
４　吸気通路
６　吸気ポート
８　吸気弁
１０　燃焼室
１２　ピストン
１４　排気通路
１６　排気ポート
１８　排気弁
２０　燃料噴射弁
２２　スロットルバルブ
２４　吸気制御弁
２６　電制式アクチュエータ
２８　制御手段
３０　吸気制御弁開度センサ
３２　クランク角センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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