JP2001164965A - エンジンの制御装置 - Google Patents
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Abstract
動を発生させると共に、過渡運転時における空燃比制御
精度を確保する。 【解決手段】各気筒毎に2つの吸気ポートを備え、各吸
気ポートに介装された吸気弁の開閉時期を制御すること
で、吸入空気量を制御する構成のエンジンにおいて、高
負荷・高回転域では2つの吸気弁を共に作動させて吸入
空気量を制御させるが、低負荷・低回転域では、一方の
吸気弁のみを作動させ、シリンダ内に大きなガス流動を
生じさせる(S3)。また、壁面付着燃料量に基づく過
渡時の燃料補正量を、2つの吸気弁の両方を作動させる
か、一方のみを作動させるかによって異なるポート流速
の違いに対応させて切換える(S4,S5)。
Description
に関し、詳しくは、各気筒毎に2つの吸気弁(吸気ポー
ト)を備えるエンジンの吸気制御・燃料噴射量制御に関
する。
ート)を備えたエンジンとして、特開平4−94433
号公報に開示されるようなものがあった。
の吸気弁を実質的な休止状態とされる程度の微少量だけ
開く構成とする一方、前記2つの吸気弁がそれぞれ介装
される吸気ポートの両方に向けて燃料を噴射する燃料噴
射弁を備えて構成される。
エンジンでは、一方の吸気弁を実質的な休止状態とする
ことで、シリンダ内に大きなガス流動を発生させること
ができるものの、一方の吸気弁を実質的な休止状態とし
ているときにも、両吸気ポートに対して燃料が噴射され
るため、吸気弁が実質的な休止状態とされる吸気ポート
内の壁面付着燃料量(以下、壁流量ともいう)が多く、
シリンダ内に均質な混合気を形成させることが困難であ
り、また、過渡時の空燃比制御精度を維持することが困
難で、排気性能を向上させることが困難であるという問
題があった。
る状態と、一方の吸気ポートを介して空気を吸引する状
態とでは、吸気ポートにおける吸気流速が異なり、該吸
気流速の違いによって壁流量が異なるが、かかる壁流量
の違いに対応する補正を施す構成とはなっていなかった
ため、過渡時の空燃比精度が悪いという問題があった。
あり、低負荷域でシリンダ内に大きなガス流動を発生さ
せつつ、過渡時において空燃比制御精度を維持できるエ
ンジンの制御装置を提供することを目的とする。
発明では、各気筒毎に2つの吸気ポートを備え、一方の
吸気ポートを介してのみ空気を吸引する運転領域と、両
方の吸気ポートを介して空気を吸引する運転領域とに分
けられると共に、全運転領域で空気を流通させる側の吸
気ポートに燃料噴射弁を備え、過渡運転時における壁面
付着燃料量の変化に基づく燃料噴射量の補正を、一方の
吸気ポートを介してのみ空気を吸引する運転領域と、両
方の吸気ポートを介して空気を吸引する運転領域とで切
り換えるよう構成した。
開閉される吸気ポートが2つ備えられており、運転領域
によって両方の吸気ポートから空気を吸引させるか、一
方の吸気ポートのみから空気を吸引させるかが選択され
る。燃料噴射弁は、全運転領域で空気が流通する側の吸
気ポートに備えられており、燃料は、専ら燃料噴射弁が
備えられている吸気ポート、即ち、全運転領域で空気が
流通する吸気ポートを介してシリンダ内に供給されるこ
とになる。更に、一方の吸気ポートを介してのみ空気を
吸引する運転領域と、両方の吸気ポートを介して空気を
吸引する運転領域とで、過渡運転時の壁流量の変化に対
応するための燃料噴射量の補正を切り換える。前記補正
の切り換えとは、具体的には、運転条件に対する補正量
の設定特性を切り換えて用いることを示す。
させるべく、他方の吸気ポートにおける空気の流通を遮
断する方法としては、前記他方の吸気ポートに介装され
る吸気弁を閉弁状態に保持する方法の他、前記他方の吸
気ポートの吸気弁上流側に吸気制御弁を介装し、該吸気
制御弁を閉じることで吸気弁が開かれても空気が遮断さ
れる方法を採用できる。
ポートそれぞれに介装される吸気弁が、開閉が相互に独
立して電子制御される構成の可変動弁式の吸気弁であっ
て、前記2つの吸気弁の一方を閉弁状態に保持すること
で、一方の吸気ポートを介してのみ空気を吸引する状態
とする構成とした。
どのアクチュエータが各吸気弁毎に備えられ、前記アク
チュエータを各吸気弁毎に制御することで、開閉動作が
各吸気弁毎に独立に制御される構成であり、一方の吸気
ポートのみから空気を吸引させるときには、他方の吸気
ポートに介装されている吸気弁を閉弁状態に保持するこ
とで、空気の流通を遮断し、前記一方の吸気ポートに介
装されている吸気弁を吸気行程において開弁動作させて
必要な空気をシリンダ内に吸引させる。
閉タイミングを電子制御することによってエンジンの吸
入空気量を目標吸入空気量に制御するよう構成した。か
かる構成によると、例えば吸気弁の閉時期を早める方向
に変化させることで、シリンダに吸引される空気量が制
御される。
ク(要求空気量)が比較的小さいときには、一方の吸気
ポートのみから空気を吸引させることで、シリンダ内に
大きなガス流動が発生して、燃焼性を向上させることが
でき、要求トルク(要求空気量)が大きいときには、両
方の吸気ポートから空気を吸引させることで、要求に見
合った空気をシリンダ内に吸引させることができる。ま
た、燃料噴射弁が、常時空気が流動する方の吸気ポート
に対して燃料を噴射するので、空気の流動が他方の吸気
ポートにおいて止められても多くの壁流が発生すること
はなく、多量の壁流による混合気形成の悪化を防止でき
る。更に、2つの吸気ポートの一方から空気を吸引させ
るか、両方の吸気ポートから空気を吸引させるかによる
平衡付着量の違い及び該平衡付着量の違いによる壁流量
の応答ゲインの変化に対応して、燃料噴射量を補正で
き、以って、過渡運転時の空燃比制御精度を安定的に維
持できるという効果がある。
ポートに介装される吸気弁を閉弁状態に保持すること
で、他方の吸気ポートのみから空気を吸引する状態とす
ることができ、吸気弁の他に吸気ポートを遮断するため
の弁を設けることなく、シリンダ内に大きなガス流動を
発生させることができるという効果がある。
閉タイミングによって目標吸入空気量に制御するので、
応答性の良い空気量制御が可能であると共に、目標吸入
空気量が比較的少ないときに一方の吸気弁を閉弁状態に
保持することでシリンダ内に大きなガス流動を発生させ
ることができるという効果がある。
に基づき詳細に説明する。図1は、実施の形態における
車両用エンジンのシステム構成を示した図である。
吸気ダクト102a、吸気コレクタ102b、吸気マニ
ホールド102cを介して空気が吸引される。前記吸気
ダクト102aには、吸入空気流量を検出するエアフロ
ーメータ105が設けられる。
気ポート103a,103bが接続され、これらそれぞれ
に介装される2つの吸気弁108a,108bを介して
空気がシリンダ内に吸引される。前記吸気弁108aが
介装される吸気ポート103aには、前記吸気弁108
aの傘裏に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁107が設
けられている。
は、吸気コレクタ部から相互に独立してシリンダにまで
延設される構成であっても良いし、図2に示すように、
途中から2つに分岐してシリンダに接続される構成であ
っても良い。
気弁108a,108bと同様に、2つ排気弁109
a,109bが設けられる。各気筒に設けられる吸気弁
108a,108b及び排気弁109a,109bは、
図3に示すような電磁駆動式のアクチュエータにより駆
動され、該電磁駆動式のアクチュエータに対する制御信
号の出力によって開閉(バルブタイミング)が電子制御
される可変動弁式吸・排気弁となっている。
が設けられており、該点火栓110による火花着火によ
り燃焼した排気は、前記排気弁109a,109bを介
して排出され、排気マニホールド111によって導出さ
れる。前記排気マニホールド111の集合部には、空燃
比センサ112が設けられ、排気中の酸素濃度を介して
燃焼混合気の空燃比を検出する。
ト)113は、前記燃料噴射弁107、点火栓110、
及び、図3に示す吸排気弁108a,108b,109
a,109bの電磁駆動式アクチュエータに駆動信号を
出力する一方、前記エアフローメータ105、空燃比セ
ンサ112からの検出信号を入力する。
センサ114、水温センサ115、吸気温センサ11
6、アクセル操作量センサ117、車速センサ118か
らの検出信号が入力される。
08b,109a,109bの電磁駆動式アクチュエー
タについて説明する。図3において、吸排気弁202
(吸気弁108a,108b又は排気弁109a,10
9b)は、シリンダヘッド201に対して摺動可能に支
持されている。吸排気弁202の軸部には、バルブリテ
ーナ203が固定されている。バルブリテーナ203と
シリンダヘッド201の間には、バルブスプリング20
4が圧縮されて装着されており、これにより吸排気弁2
02はシリンダヘッド201のポート201aを閉じる
方向(閉弁方向)に付勢されることになる。
205,206,207が固定されており、筐体内には
電磁石208,209が設けられている。電磁石20
8,209は、直接筐体部材206,207に固定され
て設置されている。また、電磁石208,209には、
それぞれ電気コイル208a,209aが設けられてお
り、駆動回路により各電気コイルに電流が流されること
で、電磁石208,209の吸引面208b,209b
が吸引力を発生することになる。
フト210が摺動可能に設置されており、該シャフト2
10の中間部分には、電磁石208の吸引面208bと
電磁石209の吸引面209bとの間に、磁性体からな
る可動板211が固定されている。これにより、電磁石
208,209の何れに対して通電させるかにより、前
記可動板211をシャフト210と一体に図で上下方向
に駆動し得る構成となっている。
01と反対側の端部にはスプリングシート214が固定
されており、筐体に固定されたスプリングカバー216
との間に圧縮されて設置された開弁スプリング215の
作用により、シャフト210は開弁方向(図の下向き)
に付勢されている。
と同軸上に設けられており、シャフト210のシリンダ
ヘッド側の端部は、吸排気弁202の軸の頂面202a
と対向している。そのため、シャフト210に開弁方向
(図の下向き)の力が作用した場合には、シャフト21
0が吸排気弁202を押し、吸排気弁202を開弁する
ことになり、逆にシャフト210が閉弁方向(図の上向
き)に移動した場合には、吸排気弁202はポート20
1aを塞くまで閉弁方向に変位することになる。このよ
うにして、電磁石208,209の吸引動作により、バ
ルブの開閉を可能にしている。
リフト量を計測するセンサであり、ポテンショメータを
使用してリフト量を検出する。図4は、ECU(エンジ
ン・コントロール・ユニット)113による制御内容を
概略的に示すブロック図である。
作量に基づいて吸気系の目標開口面積A(目標のエンジ
ン出力トルク相当値)を演算する。目標体積流量比演算
部52では、目標開口面積A,エンジン回転速度Ne及
び排気量に基づいて目標体積流量比tQHO(目標吸入
空気量)を演算する。
記目標体積流量比tQHOや目標内部EGR率等に基づ
き、吸排気弁108a,108b,109a,109b
の目標開閉時期を演算する。
閉時期に基づいて各吸排気弁108a,108b,10
9a,109bの電磁駆動式アクチュエータ55に対し
て駆動信号(電気コイル208a,209aの通電制御
信号)をそれぞれに出力する。
bの閉時期を前記目標体積流量比tQHOに基づいて制
御することで、各気筒のシリンダ吸入空気量を目標体積
流量比tQHO相当にそれぞれ制御する構成となってい
る。
て、エンジン101の負荷(目標体積流量比tQHO)
と回転速度とに応じて、2つの吸気弁108a,108
bの両方を開弁させるか、吸気弁108aのみを開弁さ
せるかを選択するようになっている。具体的には、図5
に示すように、所定の高負荷・高回転の運転領域では、
2つの吸気弁108a,108bを共に開弁動作させ
て、2つ吸気ポート103a,103bから空気を吸引
させるように選択し、前記所定の高負荷・高回転の運転
領域を除く低中負荷・低中回転の運転領域では、吸気弁
108bを全閉状態に保持して、吸気弁108aのみを
開弁動作させ、一方の吸気ポート103aのみから空気
を吸引させるよう選択する。
領域で一方の吸気ポート103aのみから空気を吸引さ
せる構成とすれば、両方の吸気ポートから空気を吸引さ
せる場合に比べ、吸気ポート103aにおける空気流速
を速めることができ(図6参照)、以って、シリンダ内
のガス流動を大きくして、良好な燃焼を行わせることが
できる。また、燃料噴射弁107は、吸気ポート103
a側に設けられ、吸気弁108aの傘裏に向けて燃料を
噴射するので、低中負荷・低中回転の運転領域で吸気ポ
ート103bに介装される吸気弁108bを全閉に保持
しても、吸気ポート103bにおいて多量の壁流が発生
することがない。
果を受ける目標バルブタイミング演算部53は、吸気弁
108aのみを開弁させる高負荷・高回転の運転領域で
は、吸気弁108aを介してシリンダ内に供給される空
気量のみで前記目標体積流量比tQHOが得られるよう
に、吸気弁108aの閉時期を決定する一方、2つの吸
気弁108a,108bを共に開弁させる低中負荷・低
中回転の運転領域では、2つの吸気弁108a,108
bを介してシリンダ内に供給される空気量で前記目標体
積流量比tQHOが得られるように、吸気弁108a,
108bの閉時期を同じに決定する。
ローメータ105で検出された吸入空気量とエンジン回
転速度Neとに基づいて基本燃料噴射量Tpを演算す
る。尚、基本燃料噴射量Tpを目標体積流量比tQHO
に基づいて演算させる構成としても良い。
燃料噴射量Tpに対して、過渡運転時における壁流量の
変化に対応するための壁流補正などを施し、最終的な燃
料噴射量Tiを演算する。また、必要に応じ、壁流補正
を割り込み噴射によって実行する。
開弁動作させる場合と、吸気弁108aのみを開弁動作
させる場合とでは、前述のように燃料噴射が行われる吸
気ポート103aにおける空気流速が異なり、該空気流
速の違いによって、図7に示すように、吸気ポート10
3aにおける壁流量が、吸気弁108aのみを開弁動作
させる場合には少なくなる。
吸気弁作動切換え判定部56の判定結果に基づいて、前
記壁流補正を切換えるようになっており、これにより、
吸気ポート103aにおける壁流量の違いに対応して、
燃料噴射量を適切に補正でき、以って、過渡運転時の空
燃比制御精度を確保できる。
に、エンジン回転速度とエンジン負荷とを読み込み(S
1,S2)、これらの条件に基づいて、吸気弁108
a,108bを共に開弁動作させるか、吸気弁108a
のみを開弁動作させるかを決定し(S3)、更に、前記
決定された吸気弁の開弁動作に応じて壁流補正の切換え
を行い(S4)、壁流補正量の出力を行う(S5)。
正(低周波分)の様子を示すものであり、平衡付着量演
算部301では、壁流の平衡付着量MFHを、気筒数,
目標当量比TFBYA,基本噴射量Tp,平衡付着倍率
MFHTVOに基づいて演算するが、前記平衡付着倍率
MFHTVOは、平衡付着倍率演算部302で演算され
る。
流量比tQHOとエンジン回転速度Neとに応じた基本
値MFHQTが入力される一方、吸気弁108a,10
8bを共に開弁動作させるときに対応した回転補正係数
テーブルと、吸気弁108aのみを開弁動作させるとき
に対応した回転補正係数テーブルとの双方からそのとき
のエンジン回転速度Neに応じて検索された回転補正係
数MFHNのうち、そのときに開弁制御状態に対応する
方の値が選択されて入力され、前記基本値MFHQTと
回転補正係数MFHNとから平衡付着倍率MFHTVO
を演算する。
303に出力され、平衡付着量MFHと、それまでの付
着量MFと、分量割合KMFとから、付着速度VMFを
演算する。
04で演算される。該分量割合演算部304には、目標
体積流量比tQHOとエンジン回転速度Neとに応じた
基本値KMFATが入力される一方、吸気弁108a,
108bを共に開弁動作させるときに対応した回転補正
係数テーブルと、吸気弁108aのみを開弁動作させる
ときに対応した回転補正係数テーブルとの双方からその
ときのエンジン回転速度Neに応じて検索された回転補
正係数KMFNのうち、そのときに開弁制御状態に対応
する方の値が選択されて入力され、前記基本値KMFA
Tと回転補正係数KMFNとから分量割合KMFを演算
する。
5に入力され、付着量演算部305では、前回までの付
着量MFn-1に前記付着速度VMFを加算して、最新の
付着量MFを算出する。
MFと、減速時用として減速補正率演算部307で演算
される補正率GHFとから壁量補正量KATHOSを演
算し、噴射量Ti演算部308では、前記壁量補正量K
ATHOS等によって前記基本燃料噴射量Tpを補正し
て、最終的な燃料噴射量Tiを演算する。
る場合には、吸気ポート103aにおける空気流速が上
がり、吸気ポート103aにおける壁流の平衡付着量が
少なくなるので、上記のように、回転補正係数を吸気弁
の作動状態に応じて切換えることで、前記平衡付着量の
違いに対応して壁流補正を施せるようにしてある。
正について説明したが、高周波分の補正においては、一
方の吸気弁108aのみを開弁動作させる場合には応答
ゲインを小さくすることで、平衡付着量の違いに対応し
た最適な補正を行えることになる。
すブロック図であり、増量/割込判定部401では、基
本燃料噴射量Tpの変化割合に基づいて、増量/割込の
実行判定を行う。
タイミングにおける噴射を補正するための補正量を、基
本燃料噴射量Tpの変化割合と、水温補正係数GZTW
Cとによって演算する。
03において、増量用(加速時用)の水温補正係数GZ
TWPと、減量用(減速時用)の水温補正係数GZTW
Nとのいずれか一方を、基本燃料噴射量Tpの変化割合
dTpに基づき選択したものであり、前記水温補正係数
GZTWP,水温補正係数GZTWNは、吸気弁108
a,108bを共に開弁動作させるときに対応した水温
補正係数テーブルと、吸気弁108aのみを開弁動作さ
せるときに対応した水温補正係数テーブルとの双方から
そのときの水温に応じて検索された水温補正係数GZT
Wのうち、そのときに開弁制御状態に対応する方の値が
選択されるようになっている。
気弁108a,108bを共に開弁動作させるときに対
応した水温補正係数テーブルと、吸気弁108aのみを
開弁動作させるときに対応した水温補正係数テーブルと
の双方からそのときの水温に応じて検索された水温補正
係数GZTWを用いて、割込み噴射量を演算する。
W,基本燃料噴射量Tpの変化割合dTp,噴射タイミ
ング及びクランク角に応じた係数DTPUP,クランク
角及び急・緩加速に応じた係数GZCYnに基づき演算
される。
射後の通常のタイミングでの燃料噴射量を減量するため
の補正量を演算する。そして、選択部406で割込み噴
射又は通常噴射量の増量補正とのいずれかを選択し、T
i計算部407では、前記増量又は割込み後減量の補正
を基本噴射量に施して、最終的な燃料噴射量Tiを計算
する。
のみを開弁動作させる場合には、吸気ポート103aに
おける空気流速が上がり、吸気ポート103aにおける
壁流の平衡付着量が少なくなることに対応して、補正の
応答ゲインが切換えられ、常に最適な補正を行える。
図。
面図。
ブロック図。
を示す線図。
を示す線図。
図。
流補正の様子を示す線図。
子を示すブロック図。
様子を示すブロック図。
Claims (3)
- 【請求項1】各気筒毎に2つの吸気ポートを備え、一方
の吸気ポートを介してのみ空気を吸引する運転領域と、
両方の吸気ポートを介して空気を吸引する運転領域とに
分けられると共に、全運転領域で空気を流通させる側の
吸気ポートに燃料噴射弁を備え、過渡運転時における壁
面付着燃料量の変化に基づく燃料噴射量の補正を、一方
の吸気ポートを介してのみ空気を吸引する運転領域と、
両方の吸気ポートを介して空気を吸引する運転領域とで
切り換えるよう構成したことを特徴とするエンジンの制
御装置。 - 【請求項2】前記2つの吸気ポートそれぞれに介装され
る吸気弁が、開閉が相互に独立して電子制御される構成
の可変動弁式の吸気弁であって、前記2つの吸気弁の一
方を閉弁状態に保持することで、一方の吸気ポートを介
してのみ空気を吸引する状態とすることを特徴とする請
求項1記載のエンジンの制御装置。 - 【請求項3】前記吸気弁の開閉タイミングを電子制御す
ることによってエンジンの吸入空気量を目標吸入空気量
に制御するよう構成したことを特徴とする請求項2記載
のエンジンの制御装置。
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