JP4946710B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのアイドリング運転時に、スロットルバルブを迂回するアイドルバルブ通路を流れる空気に起因した騒音を低減するエンジン制御装置に関する。

一般に、エンジンのアイドリング運転時には、スロットルバルブは全閉操作され、エンジンへは、このスロットルバルブを迂回して形成されたアイドルバイパス通路を流れる空気が供給される。このアイドルバイパス通路にはアイドル制御弁が設置されて、アイドルバイパス通路を流れる空気量が調整される。

前記アイドル制御弁としてソレノイドバルブを用い、全開状態と全閉状態を一定の周期でデューティ制御して、アイドルバイパス通路を流れる空気量を調整するものが、特許文献１に開示されている。
特開平６−２７２５８２号公報

ところが、アイドル制御弁としてソレノイドバルブを用いた場合には、アイドルバイパス通路内を流れている空気をアイドル制御弁が遮断する場合が生ずる。このため、空気が急激に停止されて圧力差が生じ、この圧力差が騒音の原因となる恐れがある。

つまり、ソレノイドバルブをアイドル制御弁として用いてアイドリング制御を実施する場合には、図６及び図７に示すように、アイドル制御弁の開弁時期を固定し、閉弁時期を変更し、この閉弁時期の変更により、アイドルバイパス通路内を流れる空気量が調整される。図６では、アイドル制御弁の全開時期が吸気弁の開弁前に固定して設定され、この吸気弁の開弁期間中に必要な空気が確保されて、アイドル制御弁が全閉操作される。

また、図７では、アイドル制御弁の全開時期が吸気弁の開弁中に固定して設定され、１回の吸気弁の開弁期間に必要な空気量が確保されず、２回目の吸気弁の開弁中にアイドル制御弁が全閉操作される。この場合、吸気弁が閉弁している期間には、アイドル制御弁が全開であってもアイドルバイパス通路内に空気が流れないため、吸気弁が次に開いて不足分の空気が流れてからアイドル制御弁が全閉されることになる。

図６及び図７に示すような、アイドル制御弁の開弁時期を固定した従来のアイドリング制御では、アイドルバイパス通路内に空気が流れているときにアイドル制御弁が全閉操作される場合が生じ、このとき、アイドルバイパス通路内に圧力差が生じて騒音が発生してしまう恐れがある。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、エンジンのアイドリング運転時に、アイドルバイパス通路を流れる空気に起因する騒音を低減できるエンジン制御装置を提供することにある。

本発明は、４サイクルエンジンでは、吸気装置のスロットルバルブを迂回したアイドルバイパス通路にアイドル制御弁が設けられ、このアイドル制御弁をデューティ制御することにより、アイドリング運転時のエンジン回転数を目標回転数にフィードバック制御するエンジン制御装置において、前記アイドル制御弁は、前記アイドルバイパス通路を遮断する閉弁時期が前記エンジンの所定のクランク回転位置に固定して設定されると共に、開弁時期が変更して制御され、前記アイドル制御弁の閉弁時期は、前記エンジンのクランク回転位置に連動して開閉する吸気弁の閉弁後に固定して設定されるよう構成されたことを特徴とするものである。

本発明によれば、アイドルバイパス通路を流れる空気が穏やかな時期に、アイドル制御弁を確実に閉弁させることができるので、このアイドル制御弁の閉弁時に、アイドルバイパス通路内で空気の圧力差が生ずることを抑制できる。この結果、エンジンのアイドリング運転時に、アイドルバイパス通路を流れる空気に起因する騒音を低減できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。

図１は、本発明に係るエンジン制御装置の一実施形態が適用された自動二輪車を示す概略側面図である。図２は、図１のスロットル装置及びフューエルインジェクタを、一部を破断して示す側面図である。図３は、図１のスロットル装置を示す断面図である。

図１に示す自動二輪車１０は、図示しないアンダボーンタイプの車体フレームを有し、その前端部に設けられたヘッドパイプに、前輪１１を回転自在に支持するフロントフォーク１２が枢支される。このフロントフォーク１２の上端部にハンドルバー１３が固定される。このハンドルバー１３を操作することによって、前輪１１が左右に回動自在に操舵される。

車体フレームの中央下部にはエンジン１４が搭載される。このエンジン１４からは図示しないスウィングアームが後方へ向かって延設され、その後端部に駆動輪である後輪１５が軸支される。エンジン１４の駆動により、図示しない動力伝動機構を介して後輪１５が駆動される。更に、エンジン１４の上方に、車体フレーム及びフロントフォーク１２等を覆う車体カバー１６が配設されると共に、運転シート１７が設置される。

エンジン１４は、シリンダヘッド１８及びシリンダブロック１９からなるシリンダアッセンブリがクランクケース２０の前部に略水平に載置された４サイクル単気筒または多気筒エンジンである。シリンダヘッド１８に燃焼室（不図示）が形成され、シリンダブロック１９にピストン（不図示）が収容され、クランクケース２０に、ピストンにコンロッドを介して接続されるクランクシャフト（共に図示せず）が収容される。燃焼室内で混合気が燃焼したときのピストンの往復運動が、コンロッド及びクランクシャフトにより回転運動に変換されて、後輪１５へ伝動される。

シリンダヘッド１８には、図示しない吸気ポート及び排気ポート(共に図示せず)が燃焼室に連通して形成されると共に、吸気ポートを開閉する吸気弁、排気ポート開閉する排気弁(共に図示せず)が設けられる。

燃焼して発生した排気は、排気弁の開弁時に排気ポートから、シリンダヘッド１８に接続された排気パイプ２１へ導かれ、排気マフラー２２を経て大気へ排出される。また、シリンダヘッド１８には、吸気ポートに接続して吸気パイプ２３、吸気装置２４が順次接続され、この吸気装置２４にて生成された混合気が、吸気弁の開弁時に吸気パイプ２３及び吸気ポートを経て燃焼室へ導かれる。

吸気装置２４は、上流側からエアクリーナ（不図示）、スロットル装置２５及びフューエルインジェクタ２６を備えてなる。スロットル装置２５は、図２及び図３に示すように、スロットルボディー２７に形成された空気通路２８を、スロットルバルブ２９が開閉可能とするものである。スロットルバルブ２９の開度はアクセル３０（図１）により操作される。

スロットルバルブ２９の開度によって、空気通路２８を流れる空気量が調整されて吸気パイプ２３へ導かれる。この吸気パイプ２３へフューエルインジェクタ２６から燃料が噴射されて混合気が生成される。これらのスロットル装置２５及びフューエルインジェクタ２６により混合気量が調整されて、エンジン１４の燃焼室へ導かれる。この燃焼室へ導かれる混合気量により、エンジン１４の回転数が制御される。実際には、図１に示すエンジンコントロールユニット３１がスロットル開度、エンジン温度、排気中の酸素濃度、エンジン回転数などをパラメータとして、エンジン１４を制御している。

このエンジンコントロールユニット３１は、図１及び図４に示すように、クランク回転位置センサ３２、スロットル開度センサ３３及びアイドル制御弁３４と共に、アイドリング運転時のエンジン１４の回転数を目標回転数にフィードバック制御するエンジン制御装置３５を構成する。

ここで、エンジン１４のアイドリング運転は、図３に示すように、スロットル装置２５におけるスロットルバルブ２９の全閉状態で実施されるものである。このとき空気は、スロットル装置２５において、空気通路２８に設けられたスロットルバルブ２９を迂回してスロットルボディー２７に形成されたアイドルバイパス通路３７内を流れる。

前記クランク回転位置センサ３２は、図１に示すように、クランクケース２０内のクランクシャフトの回転位置を検出するものであり、これによりエンジン１４の回転数が測定される。また、前記スロットル開度センサ３３は、図２に示すように、スロットルバルブ２９を軸支するスロットルシャフト３６に設けられて、スロットルバルブ２９の回転角度、つまりスロットルバルブ２９の開度を検出する。

前記アイドル制御弁３４は、図３に示すように、スロットル装置２５において、前述のようにスロットルボディー２７に形成されたアイドルバイパス通路３７に設けられたものであり、このアイドルバイパス通路３７内を流れる空気量を調整する。このアイドル制御弁３４によりアイドルバイパス通路３７内を流れる空気量を調整して実施されるエンジン１４のアイドリング制御を、アイドルスピードコントロール（ＩＳＣ）と称する。本実施の形態では、アイドル制御弁３４は、全開と全閉に操作されるソレノイドバルブが採用されている。

エンジンコントロールユニット３１は、アイドル制御弁３４（ソレノイドバルブ）の全開時間を調整することによって、アイドル制御弁３４をデューティ制御する。つまり、エンジンコントロールユニット３１は、スロットル開度センサ３３からスロットルバルブ２９が全閉位置にあることを確認した状態で、クランク回転位置センサ３２からエンジン回転数を検出し、このエンジン回転数が目標回転数よりも低い状態が一定時間継続した場合に、アイドル制御弁３４の全開時間を延長して、アイドルバイパス通路３７内を流れる空気量を増加させ、エンジン回転数をフィードバック制御してエンストを防止する。

また、エンジンコントロールユニット３１は、スロットル開度センサ３３からスロットルバルブ２９が全閉位置にあることを確認した状態で、クランク回転位置センサ３２からエンジン回転数を検出し、このエンジン回転数が目標回転数よりも高い状態が一定時間継続した場合に、アイドル制御弁３４の全開時間を短縮して、アイドルバイパス通路３７内を流れる空気量を減少させ、エンジン回転数をフィードバック制御して燃費性能の低下を防止する。

エンジンコントロールユニット３１は、いずれの場合にも、クランクシャフトが２回転している間に、吸気弁と同様に、アイドル制御弁３４を１回開閉操作させる。また、アイドル制御弁３４が開弁されていても、吸気弁が閉弁されてエンジン１４の負圧がアイドルバイパス通路３７に作用していない場合には、アイドルバイパス通路３７内に空気は流れない。このため、図５に示すように、エンジンコントロールユニット３１は、アイドルバイパス通路３７内を空気が有効に流れる時間が吸気弁の開弁時間よりも短くなるように、アイドル制御弁３４（ソレノイドバルブ）の全開時間を設定する。

更に、エンジンコントロールユニット３１は、図５に示すように、アイドル制御弁３４（ソレノイドバルブ）の閉弁時期をエンジン１４の所定のクランク回転位置に固定して設定し、アイドル制御弁３４の開弁時期を変更して制御し、これにより、アイドル制御弁３４の全開時間を調整して、アイドルバイパス通路３７を流れる空気量を制御する。具体的には、アイドル制御弁３４の閉弁時期を、エンジン１４のクランク回転位置に連動して開閉する吸気弁の閉弁後に、言い換えれば、エンジン１４のクランク回転位置における下死点の領域近傍（例えば下死点直後）に固定して設定する。アイドル制御弁３４の閉弁時期を上述のように固定して設定することで、アイドルバイパス通路３７内を空気が穏やかに流れる時期（流れが少ない時期または流れが存在しない時期）にアイドル制御弁３４を閉弁することが確実となる。

エンジン１４が多気筒エンジンの場合、吸気パイプ２３及び吸気装置２４は、気筒毎に設置される。従って、スロットルバルブ２９及びアイドル制御弁３４を備えたスロットル装置２５も気筒毎に設置され、エンジン制御装置３５のエンジンコントロールユニット３１は、気筒毎の各アイドル制御弁３４を上述の如くデューティ制御し、アイドル制御弁３４の閉弁時期及び開弁時期を上述の如く設定して、気筒毎にアイドリング制御（ＩＳＣ）を実施する。

従って、本実施の形態によれば、次の効果（１）及び（２）を奏する。

（１）アイドル制御弁３４の閉弁時期がエンジン１４の所定のクランク回転位置、具体的には吸気弁の閉弁後、または下死点領域近傍に設定されたので、アイドルバイパス通路３７を流れる空気が穏やかな時期に、アイドル制御弁３４を確実に閉弁させることができる。このため、このアイドル制御弁３４の閉弁時に、アイドルバイパス通路３７内で空気の流れが急激に停止して圧力差が生ずる事態を抑制できる。この結果、エンジン１４のアイドリング運転時に、アイドルバイパス通路３７を流れる空気に起因する騒音を低減できる。

（２）アイドルバイパス通路３７を流れる空気に起因する騒音の低減を、アイドル制御弁３４の閉弁時期を上記（１）のように設定することで実現できるので、上記騒音を低減するために他の機器、例えば減衰器等を付加する必要がなくコストを低減できる。更に、上記騒音を低減するために、エアクリーナ（不図示）の吸入口を縮小化させる必要もないので、エンジン出力の低下も防止できる。

以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、エンジン１４の爆発間隔が１８０度または３６０度クランク位相周期にある複数の気筒を備えた気筒群を有する多気筒エンジン、例えば一つの気筒群を備えた直列多気筒エンジン、または複数の気筒群を備えたＶ型多気筒エンジン若しくは水平対向多気筒エンジンの場合には、スロットルバルブ２９及びアイドル制御弁３４を各気筒群についてまとめて制御してもよい。特に、アイドル制御弁３４は、エンジンコントロールユニット３１によって、気筒群毎に前述のデューティ制御が実施されてアイドリング制御（ＩＳＣ）される。このとき、気筒群毎にまとめて制御されるアイドル制御弁３４の閉弁時期は、隣り合う気筒で、且つ爆発間隔が先行する気筒における吸気弁の閉弁後に固定して設定され、これにより気筒群毎の騒音の低減が効果的となる。

本発明に係るエンジン制御装置の一実施形態が適用された自動二輪車を示す概略側面図。 図１のスロットル装置及びフューエルインジェクタを、一部を破断して示す側面図。 図１のスロットル装置を示す断面図。 図１のエンジンコントロールユニット含むエンジン制御装置の一部を示すブロック図。 図３及び図４のアイドル制御弁と吸気弁との開閉関係を示すタイムチャート。 従来のアイドル制御弁と吸気弁との開閉関係を示すタイムチャート。 従来の他のアイドル制御弁と吸気弁との開閉関係を示すタイムチャート。

符号の説明

１４ エンジン
２４ 吸気装置
２５ スロットル装置
２９ スロットルバルブ
３１ エンジンコントロールユニット
３２ クランク回転位置センサ
３３ スロットル開度センサ
３４ アイドル制御弁
３５ エンジン制御装置
３７ アイドルバイパス通路

Claims (2)

1. ４サイクルエンジンでは、吸気装置のスロットルバルブを迂回したアイドルバイパス通路にアイドル制御弁が設けられ、このアイドル制御弁をデューティ制御することにより、アイドリング運転時のエンジン回転数を目標回転数にフィードバック制御するエンジン制御装置において、
   前記アイドル制御弁は、前記アイドルバイパス通路を遮断する閉弁時期が前記エンジンの所定のクランク回転位置に固定して設定されると共に、開弁時期が変更して制御され、
   前記アイドル制御弁の閉弁時期は、前記エンジンのクランク回転位置に連動して開閉する吸気弁の閉弁後に固定して設定されるよう構成されたことを特徴とするエンジン制御装置。
2. 前記エンジンは単気筒エンジン、または気筒毎にスロットルバルブ及びアイドル制御弁を備えた多気筒エンジンであることを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。

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