JPH0545777B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、バルブ作動特性切換装置を有するエ
ンジンに於いて、特定の条件が満足された時に極
めてリーンな混合比を用いるようにした空燃比設
定方法に関し、特にバルブ作動特性切換装置の切
換実行に対応して出力の急変を伴うことなく円滑
に空燃比の設定変更を行ない得るようにした空燃
比設定方法に関する。

＜従来の技術＞ エンジンの低速域にあつては吸気流速を増大さ
せて吸気慣性により吸気の充填効率を改善するた
めに、例えば各気筒に設けられた２つの吸気バル
ブの一方のみを開閉し、また高速域にあつては吸
気抵抗を可及的に減少させるために２つの吸気弁
を共に開閉するようにしたバルブ作動特性切換装
置が、例えば同一出願人による特開昭61−19911
号公報に開示されている。このようなバルブ作動
特性切換装置を用いた場合、同じく同一出願人に
よる特願昭60−285188号明細書に記載されている
ように、一方の吸気弁のみを開閉する場合には、
吸気流が燃焼室内に向けて偏つた位置から流入す
ることによつて渦流を形成し、燃料の気化特性を
改善される。実際、このような渦流が存在する時
には、理論空燃比よりも大幅にリーンな空燃比で
あつても正常な燃焼が可能であることが見出され
た。そこで、バルブ作動特性切換装置の作動に連
携し空燃比を切換えることにより、エンジンの出
力性能の向上と燃費の節約の両立を図ることがで
きる。

＜発明が解決しようとする問題点＞ このようなバルブ作動特性切換は、一般に、作
動特性の切換実行前後に於ける出力の変化を伴わ
ないような条件下、例えば、あるスロツトル弁開
度に於ける一部弁休止モードでの出力トルクと全
弁駆動モードでの出力トルクとが概ね等しくなる
ようなエンジン回転速度下に於いて行うようにす
るが、この時、全弁駆動モードに切換えると同時
に空燃比をリツチに変更すると、吸気バルブの作
動特性の機械的な変化に対して空燃比の変化が十
分に追従できないためにトルクシヨツクの発生が
避けられず、エンジンの使用性を損うという問題
が生ずる。

このような従来技術の問題点及び発明者の知見
に鑑み、本発明の主な目的は、バルブ作動特性切
換装置の作動に連動して空燃比を変更することに
よつて出力性能の向上及び燃費節約の両立を図る
と共に、バルブ作動特性切換に伴つて空燃比を変
更した際のシヨツクの発生を回避するようにした
空燃比の設定方法を提供することにある。

＜問題点を解決するための手段＞ このような目的は、本発明によれば、少なくと
も回転速度を含むエンジンの運転状態変化に対応
してエンジン動弁機構の作動特性を複数段階に切
換え、エンジンの低速域にあつては相対的に吸気
量が減少するバルブ作動特性で開閉し、エンジン
の高速域にあつては吸気量の増大可能なバルブ作
動特性で開閉するようにしてなるバルブ作動特性
切換装置を備えたエンジンに於ける空燃比設定方
法であつて、バルブ作動特性が低速域適合状態に
あつては相対的にリーンな目標空燃比が、高速域
適合状態にあつては相対的にリツチな目標空燃比
が、それぞれ設定され、かつそれぞれの目標空燃
比を実現すべく燃料流量を制御されると共に、前
記バルブ作動特性切換装置の切換え時にあつて
は、バルブ作動特性切換え前の運転状態に対応し
て設定された目標空燃比からバルブ作動特性切換
え後の運転状態に対応して設定された目標空燃比
への移行が、少なくともエンジン回転速度の変化
に応じて徐々に行われるように制御され、低速域
適合状態から高速域適合状態への移行時には、リ
ーンな目標空燃比からリツチな目標空燃比への移
行制御がバルブ作動特性切換えの実行に先立つて
開始されることを特徴とする空燃比設定方法を提
供することによる達成される。

＜作用＞ 空燃比を段階的に変更した場合には、エンジン
出力が急激に増大或いは減少することとなるが、
空燃比の変化を徐々に行なうようにすれば、この
ようなシヨツクが回避される。しかも過渡状態に
於ける目標空燃比に対する実空燃比の差が小さく
なり、オーバーシユートやサージングの発生を抑
えられるので、ドライバビリテイーの向上はもと
より、燃費、あるいはエミツシヨンに対する悪影
響が及ぼされずに済む。特にバルブ作動特性が低
速域適合状態から高速域適合状態に切換わる時は
一般に加速状態であつて急激な吸気量変化を伴う
が、バルブ作動特性切換え実行以前に空燃比のリ
ツチ化制御を開始することにより、吸気流量の増
大に燃料流量が追従できずに一時的に空燃比が過
薄となつて息つき生じたりする不都合がなくな
る。

＜実施例＞ 以下、本発明の好適実施例を添付の図面につい
て詳しく説明する。

第１図及び第２図は、各気筒に吸排気弁を各１
対有する４バルブエンジンに於いて、スロツトル
開度θ及びエンジン回転速度Neの関数として、
４つの吸排気弁をすべて開閉する４バルブモード
及び、吸排気弁各１つずつのみを開閉するように
した２バルブモードによる場合のエンジン出力の
変化及び両モード間の切換の条件を示すグラフで
ある。

第１図に示されているように、各スロツトル弁
開度に於いて、２バルブモード及び４バルブモー
ドにあるときの、エンジンの回転速度に対するエ
ンジン出力を表わす曲線（θ＝１即ちスロツトル
全開の場合をＬ１，Ｌ２で、θ＝1/2即ちスロツ
トル半開の場合をＭ１，Ｍ２で、θ＝1/4即ちス
ロツトル４分の１開の場合をＮ１，Ｎ２で示す）
は、或る回転速度に於いて互いに交差する。従つ
て、この交点に対応する回転速度にあるときに２
バルブモードと４バルブモードとの間の移行を行
えば、出力の変動によるシヨツクを発生しないで
済む。実際には、想像線Ｊ，Ｋにより示したよう
に、両モードによる出力曲線の交点のやや前後位
置に４バルブモードから２バルブモードへの切換
え点と、２バルブモードから４バルブモードへの
切換え点とを設定し、即ち切換動作に或る程度の
ヒステリシスを設けるのが制御安定の上で好まし
い。

第２図のグラフは、スロツトル開度θ及びエン
ジン回転速度Neをそれぞれ横軸及び縦軸にとつ
た座標平面に於ける両モードを選択する条件の境
界を表わしている。このグラフに於いて、実線Ｐ
は２バルブモードから４バルブモードに移行する
境界線を示し、破線Ｑは４バルブモードから２バ
ルブモードへの移行の境界線を示し、これらの曲
線が略平行をなすように互いに離間している。こ
のように、両モード間の移行動作にヒステリシス
を設けることは、前記したように、制御安定の上
で好ましく、これによりハンチング現象などを回
避することができる。

さて、これらのグラフに示されているように、
一般にエンジン回転速度が高い領域にあつては４
バルブモードが選択されるが、例えば第２図に於
ける境界線Ｐ，Ｑはスロツトル開度に依存してい
る。モード切換の条件を定めるパラメータとして
は、スロツトル開度に代えてエンジンの吸気負圧
を用いることもできる。

第３図は、第２図の例えばスロツトル開度θsに
於けるモード切換の動作に応じた空燃比の変化を
示す。即ち、エンジン回転速度が低い領域にあつ
ては２バルブモードが用いられ、従つて空燃比を
極めてリーンに定めることができる（第３図に於
ける曲線Ｒと曲線Ｓとの左側の集束点）。ここで、
エンジンの回転速度が上昇し、Nelを越えると４
バルブモードに切換えるが、第３図の曲線Ｒによ
り示されるように、空燃比は、エンジンの回転速
度がNelよりもかなり低い時から徐々にリツチと
され、エンジンの回転速度がNelをやや越えた時
に例えば理論空燃比14.7であつて良い比較的リツ
チな値に定められる（第３図に於ける曲線Ｒと曲
線Ｓとの右側の集束点）。

次に、このように４バルブモードが用いられて
いる状態からエンジンの回転速度を下げ、回転速
度がNe2に達すると、第２図に示されているよう
に４バルブモードから２バルブモードに切換えら
れるが、空燃比は、第３図に於て曲線Ｓにより示
されるように、エンジンの回転速度がNe2よりも
やや高い時期から徐々にリーンとされ、エンジン
の回転速度がNe2よりもかなり低くなつて始めて
前記したような最もリーンな値とされる。このよ
うに、バルブ作動モードの切換え時にあつては、
切換え前の運転状態に対応して設定された目標空
燃比から切換え後の運転状態に対応して設定され
た目標空燃比への移行が、エンジン回転速度の変
化に応じて徐々に行われる。特に、２バルブモー
ド（低速域適合状態）から４バルブモード（高速
域適合状態）への移行時には、リーンな目標空燃
比からリツチな目標空燃比への移行制御が、バル
ブ作動モードの切換え実行に先立つて開始され
る。なお、空燃比の値の設定変更については、リ
ツチへの移行とリーンへの移行との間に適宜なヒ
ステリシスを持たせることにより、バルブ作動モ
ードの切換時と同様に、ハンチングの発生を防止
するようにしている。

実際の応用に際して、バルブ切換タイミング或
いは空燃比の値の設定は、マツプルツクアツプ方
式、或いは閉ループシステムを用いて実現するこ
とができるが、特にこれら両手法を条件に応じて
適宜使いわけるのが有利である。

第４図は、バルブ作動モードの切換制御に関す
る概略フロー図である。先ず、現状のエンジン回
転速度Neが２バルブモードの方が４バルブモー
ドでの運転出力を常に上回る回転領域NeLであ
るか否かを判断する（ステツプ１）。ここで２バ
ルブモードの方が無条件に有利と判断された場合
には、２バルブモードに設定する（ステツプ２）。

一方、ステツプ１にて必ずしもそうでないと判
断された場合には、現状のエンジン回転速度Ne
が４バルブモードの方が２バルブモードでの運転
出力を常に上回る回転領域NeHであるか否かを
判断し（ステツプ３）、ここで４バルブモードの
方が無条件に有利と判断された場合には、４バル
ブモードに設定する（ステツプ４）。

また、ステツプ３にて必ずしもそうでないと判
断された場合には、エンジン回転速度Neとスロ
ツトル開度θthとに対応した適正バルブモードの
マツプを検索する（ステツプ５）。そして現時点
のスロツトル開度θとマツプから得られたスロツ
トル開度θthとを比較し（ステツプ６）、回転速度
に対してスロツトル開度が低い、すなわち２バル
ブモードが適していると判断された場合には２バ
ルブモードに設定し（ステツプ２）、回転速度に
対してスロツトル開度が高い、すなわち４バルブ
モードが適していると判断された場合には４バル
ブモードに設定する（ステツプ４）。

次に第５図の概略制御フロー図を参照して空燃
比の制御について説明する。先ず、現状が２バル
ブモードか否かを判断し（ステツプ11）、２バル
ブモードでない、すなわち４バルブモードである
場合には、無条件に理論空燃比を基本にした燃料
噴射量目標値のマツプを検索し（ステツプ12）、
現在値と目標値との偏差に応じた空燃比の制御を
行なう（ステツプ13）。

他方、現状が２バルブモードである場合には、
前回が４バルブモードであつたか否かを判断し
（ステツプ14）、前回が４バルブモードであつた場
合には、現状が減速中か低負荷状態と判断し、減
速用（リーン化）燃料噴射量目標値のマツプを検
索し（ステツプ15）、これに応じた空燃比の制御
を行なう（ステツプ13）。

また、前回が４バルブモードでなかつた場合に
は、現状が緩速運転か、加速中と判断し、スロツ
トル開度に対応したリツチ化開始回転速度Nesマ
ツプを検索する（ステツプ16）。そして現状の回
転速度Neとマツプから得られた回転速度Nesと
をを比較し（ステツプ17）、リツチ化開始回転速
度を超えたことが判別された場合には、加速用
（リツチ化）燃料噴射量目標値のマツプを検索し
（ステツプ18）、これに応じた空燃比の制御を行な
い（ステツプ13）、リツチ化開始回転速度以下で
ある場合には、減速用燃料噴射量目標値のマツプ
に応じた空燃比の制御を行なう。

なお、燃料噴射量目標値マツプは、２バルブモ
ードに対応したリーン側の目標値、並びに４バル
ブモードに対応したリツチ側の目標値はもとよ
り、リーンからリツチへ、或いはリツチからリー
ンへの移行時に於ける空燃比の変化率を含めて設
定されている。そして移行部分の傾斜（回転速度
変化に対する空燃比の変化率）に関しては、第６
図に示したように、バルブモード切換制御に付与
したヒステリシスに対応させ、加速時用（リツチ
化）と減速時用（リーン化）とで異なる特性を持
たせている。また、上記実施例においては、エン
ジン負荷の判断にスロツトル開度を用いるものと
したが、これは吸気負圧であつても良い。

＜発明の効果＞ このように本発明によれば、主に高速域に対応
する４バルブモードにおいては比較的リツチな空
燃比でエンジンを稼動し、主に低速低負荷域に対
応する２バルブモードに於ては極めてリーンな空
燃比でエンジンを稼動することが可能になる。従
つて、エンジンの出力性能を犠性にすることなく
燃費の改善を図ることができる。また、低速域対
応モードから高速域対応モードへの切換えの実行
に先立つてこの空燃比の変更を徐々に行うことに
より、空燃比の変化に伴う出力の急変を防止する
ことができ、ドライバビリデイの改善に大きな効
果がある。また、目標空燃比に対する実空燃比の
追従性を損なわない範囲での制御が行えるので、
オーバーシユートやサージングを生じないで済む
ため、エミツシヨンあるいは燃費が悪化すること
もない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は２バルブモード−４バルブ
モードの切換タイミングを示すグラフである。第
３図は２バルブモード−４バルブモード切換動作
に応じて空燃比を変化させる要領を示すグラフで
ある。第４図はバルブモードの切換制御に関する
概略フロー図であり、第５図は空燃比制御に関す
る概略フロー図であり、第６図は空燃比設定マツ
プの概念図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも回転速度を含むエンジンの運転状
   態変化に対応してエンジン動弁機構の作動特性を
   複数段階に切換え、エンジンの低速域にあつては
   相対的に吸気量が減少するバルブ作動特性で開閉
   し、エンジンの高速域にあつては吸気量の増大可
   能なバルブ作動特性で開閉するようにしてなるバ
   ルブ作動特性切換装置を備えたエンジンに於ける
   空燃比設定方法であつて、 バルブ作動特性が低速域適合状態にあつては相
   対的にリーンな目標空燃比が、高速域適合状態に
   あつては相対的にリツチな目標空燃比が、それぞ
   れ設定され、かつそれぞれの目標空燃比を実現す
   べく燃料流量を制御されると共に、 前記バルブ作動特性切換装置の切換え時にあつ
   ては、バルブ作動特性切換え前の運転状態に対応
   して設定された目標空燃比からバルブ作動特性切
   換え後の運転状態に対応して設定された目標空燃
   比への移行が、少なくともエンジン回転速度の変
   化に応じて徐々に行われるように制御され、 低速域適合状態から高速域適合状態への移行時
   には、リーンな目標空燃比からリツチな目標空燃
   比への移行制御がバルブ作動特性切換えの実行に
   先立つて開始されることを特徴とする空燃比設定
   方法。