JP2002317652A - 内燃機関の吸気制御装置 - Google Patents
内燃機関の吸気制御装置Info
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- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 スロットル弁の故障や吸気系統の損傷に対す
るフェイルセーフ機能を備える内燃機関の吸気制御装置
を提供する。 【解決手段】 スロットル弁による空気量制御が不能な
状態が発生したと判定した場合（ステップＳ２でＹＥＳ
と判定した場合）には、吸気流制御弁の開度を調整（ス
テップＳ５、Ｓ８）して吸入空気量を調整する。
るフェイルセーフ機能を備える内燃機関の吸気制御装置
を提供する。 【解決手段】 スロットル弁による空気量制御が不能な
状態が発生したと判定した場合（ステップＳ２でＹＥＳ
と判定した場合）には、吸気流制御弁の開度を調整（ス
テップＳ５、Ｓ８）して吸入空気量を調整する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の吸気制御
装置に関し、特にスロットル弁の下流に吸気流制御弁を
備えている吸気制御装置に関する。
装置に関し、特にスロットル弁の下流に吸気流制御弁を
備えている吸気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】吸気通路内のスロットル弁下流に吸気流
制御弁を配置し、冷間始動時にこの制御弁を閉じて吸気
通路内の負圧を高め、減圧沸騰効果により噴射される燃
料の揮発性を高めるとともに、気筒内にタンブル流を生
成して筒内の燃焼を改善する技術が知られており、特開
平７−８３１０１号公報や特開２０００−７３８４３号
公報などで開示されている。
制御弁を配置し、冷間始動時にこの制御弁を閉じて吸気
通路内の負圧を高め、減圧沸騰効果により噴射される燃
料の揮発性を高めるとともに、気筒内にタンブル流を生
成して筒内の燃焼を改善する技術が知られており、特開
平７−８３１０１号公報や特開２０００−７３８４３号
公報などで開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、フェイルセーフ
性能のさらなる向上が望まれており、様々な技術が開発
されている。上記各公報には、吸気流制御弁の故障に対
するフェイルセーフ技術がそれぞれ開示されているが、
スロットル弁の故障や吸気系統の損傷に対するフェイル
セーフ技術は開示されていない。
性能のさらなる向上が望まれており、様々な技術が開発
されている。上記各公報には、吸気流制御弁の故障に対
するフェイルセーフ技術がそれぞれ開示されているが、
スロットル弁の故障や吸気系統の損傷に対するフェイル
セーフ技術は開示されていない。
【０００４】そこで本発明は、スロットル弁の故障や吸
気系統の損傷に対するフェイルセーフ機能を備える内燃
機関の吸気制御装置を提供することを課題とする。
気系統の損傷に対するフェイルセーフ機能を備える内燃
機関の吸気制御装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る内燃機関の吸気制御装置は、吸気通路
内のスロットル弁下流に配置されている吸気流制御弁
と、内燃機関の運転状態に応じて該吸気流制御弁の開閉
を制御する制御手段とを備えている内燃機関の吸気制御
装置において、この制御手段は、スロットル弁による空
気量制御が不能な状態が発生したと判定した場合には、
吸気流制御弁の開度を調整して吸入空気量を調整するこ
とを特徴とする。
め、本発明に係る内燃機関の吸気制御装置は、吸気通路
内のスロットル弁下流に配置されている吸気流制御弁
と、内燃機関の運転状態に応じて該吸気流制御弁の開閉
を制御する制御手段とを備えている内燃機関の吸気制御
装置において、この制御手段は、スロットル弁による空
気量制御が不能な状態が発生したと判定した場合には、
吸気流制御弁の開度を調整して吸入空気量を調整するこ
とを特徴とする。
【０００６】吸気流制御弁は本来、スロットル弁と異な
り洩れ穴を設けてあるために、吸気量を調整する機能を
有するものではないが、その開度を調整することでスロ
ットル弁ほどではないが、空気量の大まかな調整が可能
となる。これにより、スロットル弁の故障あるいは吸気
系の損傷等の異常事態が発生した場合でも、吸気量を調
整しながら最寄りの修理工場まで安全に退避走行を行う
ことができ、フェイルセーフ機能が実現できる。
り洩れ穴を設けてあるために、吸気量を調整する機能を
有するものではないが、その開度を調整することでスロ
ットル弁ほどではないが、空気量の大まかな調整が可能
となる。これにより、スロットル弁の故障あるいは吸気
系の損傷等の異常事態が発生した場合でも、吸気量を調
整しながら最寄りの修理工場まで安全に退避走行を行う
ことができ、フェイルセーフ機能が実現できる。
【０００７】さらに、制御手段は、空気量制御に併せて
内燃機関のトルク調整を行うことが好ましい。前述した
ように吸気流制御弁は本来、吸気量を調整する機能を有
するものではないから、その調整範囲には限界がある。
同時に点火時期、燃料噴射量、可変バルブタイミング補
正のいずれか若くはその組み合わせを補正することでト
ルクを合わせて微調整することにより、エミッションの
増大を防ぐとともに安定した退避走行が実現できる。
内燃機関のトルク調整を行うことが好ましい。前述した
ように吸気流制御弁は本来、吸気量を調整する機能を有
するものではないから、その調整範囲には限界がある。
同時に点火時期、燃料噴射量、可変バルブタイミング補
正のいずれか若くはその組み合わせを補正することでト
ルクを合わせて微調整することにより、エミッションの
増大を防ぐとともに安定した退避走行が実現できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。
【０００９】図１は本発明に係る内燃機関の吸気制御装
置を適用した内燃機関を表わす概略図である。
置を適用した内燃機関を表わす概略図である。
【００１０】火花点火式のガソリン多気筒内燃機関（以
下、単に内燃機関と称する）１には吸気管２と排気管３
とが接続されている。吸気管２には吸入空気の温度を検
出する吸気温センサ２２と、吸入空気量を検出するエア
フローメータ２３と、スロットル弁２４が配置されると
ともにこのスロットル弁２４の開度を検出するスロット
ル開度センサ２５が配置されている。スロットル弁２４
は、アクチュエータ７１に接続されており、このアクチ
ュエータ７１の駆動は、後述するエンジンＥＣＵ６によ
りアクセルペダル４の開度（アクセル開度センサ４１に
よって検出する）と車速に応じて制御される。
下、単に内燃機関と称する）１には吸気管２と排気管３
とが接続されている。吸気管２には吸入空気の温度を検
出する吸気温センサ２２と、吸入空気量を検出するエア
フローメータ２３と、スロットル弁２４が配置されると
ともにこのスロットル弁２４の開度を検出するスロット
ル開度センサ２５が配置されている。スロットル弁２４
は、アクチュエータ７１に接続されており、このアクチ
ュエータ７１の駆動は、後述するエンジンＥＣＵ６によ
りアクセルペダル４の開度（アクセル開度センサ４１に
よって検出する）と車速に応じて制御される。
【００１１】また、吸気管２のサージタンク２０には、
吸気管２の圧力を検出するための吸気圧センサ２６が配
置されている。さらに、内燃機関１の各気筒に接続され
る吸気ポート２１には電磁駆動式のインジェクタ（燃料
噴射装置）２７が設けられており、このインジェクタ２
７には燃料タンク５から燃料であるガソリンが供給され
る。図示の内燃機関１は、各気筒ごとに独立してインジ
ェクタ２７が配置されているマルチポイントインジェク
ションシステムである。
吸気管２の圧力を検出するための吸気圧センサ２６が配
置されている。さらに、内燃機関１の各気筒に接続され
る吸気ポート２１には電磁駆動式のインジェクタ（燃料
噴射装置）２７が設けられており、このインジェクタ２
７には燃料タンク５から燃料であるガソリンが供給され
る。図示の内燃機関１は、各気筒ごとに独立してインジ
ェクタ２７が配置されているマルチポイントインジェク
ションシステムである。
【００１２】サージタンク２０と吸気ポート２１との間
には、吸気流制御弁２８が配置されている。図は、この
吸気流制御弁２８の閉止状態を示しており、吸気管２０
を一部閉塞することにより吸気管断面積を絞る効果を得
る。この吸気流制御弁２８には、バルブの開閉を行うア
クチュエータ７２が接続されている。
には、吸気流制御弁２８が配置されている。図は、この
吸気流制御弁２８の閉止状態を示しており、吸気管２０
を一部閉塞することにより吸気管断面積を絞る効果を得
る。この吸気流制御弁２８には、バルブの開閉を行うア
クチュエータ７２が接続されている。
【００１３】また、内燃機関１の各気筒を構成するシリ
ンダ１０内には図の上下方向に往復動するピストン１１
が設けられ、このピストン１１はコンロッド１２を介し
て図示していないクランク軸に連結されている。ピスト
ン１１の上方には、シリンダ１０とシリンダヘッド１３
とによって区画された燃焼室１４が形成されている。こ
の燃焼室１４の上部には点火プラグ１５が配置されると
ともに、開閉可能な吸気バルブ１６と排気バルブ１７を
介してそれぞれ吸気管２と排気管３に接続されている。
ンダ１０内には図の上下方向に往復動するピストン１１
が設けられ、このピストン１１はコンロッド１２を介し
て図示していないクランク軸に連結されている。ピスト
ン１１の上方には、シリンダ１０とシリンダヘッド１３
とによって区画された燃焼室１４が形成されている。こ
の燃焼室１４の上部には点火プラグ１５が配置されると
ともに、開閉可能な吸気バルブ１６と排気バルブ１７を
介してそれぞれ吸気管２と排気管３に接続されている。
【００１４】そして、排気管３には、排気ガス中の酸素
濃度に応じた所定の電気信号を出力する空燃比センサ３
１が配置されている。
濃度に応じた所定の電気信号を出力する空燃比センサ３
１が配置されている。
【００１５】内燃機関１を制御するエンジンＥＣＵ６
（本発明に係る内燃機関の吸気制御装置の制御部を含
む）は、マイクロコンピュータを中心に構成されてお
り、上述した各センサ（吸気温センサ２２、エアフロー
メータ２３、スロットル開度センサ２５、吸気圧センサ
２６、空燃比センサ３１、アクセル開度センサ４１）や
車速センサ６０、クランクポジションセンサ６１の各出
力信号が入力されるとともに、点火プラグ１５、インジ
ェクタ２７、アクチュエータ７１、７２の動作を制御す
るものである。
（本発明に係る内燃機関の吸気制御装置の制御部を含
む）は、マイクロコンピュータを中心に構成されてお
り、上述した各センサ（吸気温センサ２２、エアフロー
メータ２３、スロットル開度センサ２５、吸気圧センサ
２６、空燃比センサ３１、アクセル開度センサ４１）や
車速センサ６０、クランクポジションセンサ６１の各出
力信号が入力されるとともに、点火プラグ１５、インジ
ェクタ２７、アクチュエータ７１、７２の動作を制御す
るものである。
【００１６】次に、本発明に係る内燃機関の吸気制御装
置の動作について説明する。図２は、制御動作を説明す
るフローチャートである。この制御は、エンジンＥＣＵ
６によって行われるものであって、イグニッションキー
がオンにされてから所定の間隔で繰り返し実行されるも
のである。
置の動作について説明する。図２は、制御動作を説明す
るフローチャートである。この制御は、エンジンＥＣＵ
６によって行われるものであって、イグニッションキー
がオンにされてから所定の間隔で繰り返し実行されるも
のである。
【００１７】ステップＳ１では、吸気系の動作に関する
状態量、つまり、吸気温センサ２２、エアフローメータ
２３、スロットル開度センサ２５、吸気圧センサ２６、
空燃比センサ３１、アクセル開度センサ４１、車速セン
サ６０、クランクポジションセンサ６１の各出力を読み
込む。
状態量、つまり、吸気温センサ２２、エアフローメータ
２３、スロットル開度センサ２５、吸気圧センサ２６、
空燃比センサ３１、アクセル開度センサ４１、車速セン
サ６０、クランクポジションセンサ６１の各出力を読み
込む。
【００１８】続く、ステップＳ２では、スロットル弁２
４による吸気量制御が正常に行われているか否かを判定
する。具体的には、スロットル開度センサ２５の出力か
ら得られる実際のスロットル弁２４の開度とエンジンＥ
ＣＵ６の制御目標開度とのずれが大きい場合は、スロッ
トル弁２４の固着等により、スロットル弁２４の開度制
御が不能となっており、吸気量制御が正常に行われてい
ないと判定する。また、スロットル弁２４の開度に対し
てエアフローメータ２３の出力から得られる実際の吸入
空気量が過大な場合には、スロットル弁２４の下流で、
吸気管２０の損傷等が発生しており、吸気量制御が正常
に行われていないと判定する。
４による吸気量制御が正常に行われているか否かを判定
する。具体的には、スロットル開度センサ２５の出力か
ら得られる実際のスロットル弁２４の開度とエンジンＥ
ＣＵ６の制御目標開度とのずれが大きい場合は、スロッ
トル弁２４の固着等により、スロットル弁２４の開度制
御が不能となっており、吸気量制御が正常に行われてい
ないと判定する。また、スロットル弁２４の開度に対し
てエアフローメータ２３の出力から得られる実際の吸入
空気量が過大な場合には、スロットル弁２４の下流で、
吸気管２０の損傷等が発生しており、吸気量制御が正常
に行われていないと判定する。
【００１９】ステップＳ２で吸気量制御が正常に行われ
ていないと判定した場合には、ステップＳ３へと移行
し、制御不能フラグをセットした後、ステップＳ４へと
移行する。
ていないと判定した場合には、ステップＳ３へと移行
し、制御不能フラグをセットした後、ステップＳ４へと
移行する。
【００２０】ステップＳ４では、フェイル時の吸気流制
御弁２８の開度を算出する。この開度は、必要な吸気量
を確保しうるよう、アクセル開度センサ４１から得られ
るアクセル開度に応じて設定される。図３は、その設定
開度例を示したグラフである。本制御は、フェイル時の
制御であるため、アクセル開度が一定以上の場合には、
吸気流制御弁２８を全開にすることなく、所定の開度ま
でで制限する制御を行う。
御弁２８の開度を算出する。この開度は、必要な吸気量
を確保しうるよう、アクセル開度センサ４１から得られ
るアクセル開度に応じて設定される。図３は、その設定
開度例を示したグラフである。本制御は、フェイル時の
制御であるため、アクセル開度が一定以上の場合には、
吸気流制御弁２８を全開にすることなく、所定の開度ま
でで制限する制御を行う。
【００２１】ステップＳ５では、トルク補正量を演算す
る。吸気流制御弁２８は全閉時でもスロットル弁２４の
全閉時より通過する吸気量が多く、燃焼改善効果もある
ために、特に低車速域においてエンジン回転数が高くな
り、発生トルクも増大してしまう。そこで、アクセル開
度が小さいほど、また、車速が低いほど、発生トルクが
小さくなる様にトルク補正を行う。具体的には、例え
ば、ＥＣＵ６内部に図４に示されるようなトルク補正マ
ップを用意しておき、アクセル開度が小さいほど、ま
た、車速が低いほど、点火プラグ１５の点火遅角量を大
きく設定する。
る。吸気流制御弁２８は全閉時でもスロットル弁２４の
全閉時より通過する吸気量が多く、燃焼改善効果もある
ために、特に低車速域においてエンジン回転数が高くな
り、発生トルクも増大してしまう。そこで、アクセル開
度が小さいほど、また、車速が低いほど、発生トルクが
小さくなる様にトルク補正を行う。具体的には、例え
ば、ＥＣＵ６内部に図４に示されるようなトルク補正マ
ップを用意しておき、アクセル開度が小さいほど、ま
た、車速が低いほど、点火プラグ１５の点火遅角量を大
きく設定する。
【００２２】続く、ステップＳ８では、求めた吸気流制
御弁開度、トルク補正量（点火遅角量）に応じてアクチ
ュエータ７２、点火プラグ１５を制御することでアクセ
ル開度、車速に応じた発生トルクを得る。ここで、吸気
流制御弁２８の開度を全開にならないよう制御している
ため、吸気量が制限され、最大トルクも制限されるが、
退避走行を行うのに十分な出力は確保することができ
る。したがって、運転者は安全にかつ速やかに退避走行
を行うことができる。
御弁開度、トルク補正量（点火遅角量）に応じてアクチ
ュエータ７２、点火プラグ１５を制御することでアクセ
ル開度、車速に応じた発生トルクを得る。ここで、吸気
流制御弁２８の開度を全開にならないよう制御している
ため、吸気量が制限され、最大トルクも制限されるが、
退避走行を行うのに十分な出力は確保することができ
る。したがって、運転者は安全にかつ速やかに退避走行
を行うことができる。
【００２３】一方、ステップＳ２で、スロットル弁２４
により正常に吸気量制御が行えると判定された場合に
は、ステップＳ６へと移行して制御不能フラグをリセッ
トした後、ステップＳ７へと移行して通常時の吸気流制
御弁開度を算出し、ステップＳ８でアクチュエータ７２
によって吸気流制御弁２８を求めた開度に設定する。冷
間始動時等には、吸気流制御弁２８を閉止させてその下
流側の吸気管２０内の気流を偏在させることで減圧沸騰
効果による燃料の微粒化と燃焼室１４内の乱れを促進す
ることで燃焼改善を行う。燃焼改善が不要な場合には、
吸気流制御弁２８を開く。
により正常に吸気量制御が行えると判定された場合に
は、ステップＳ６へと移行して制御不能フラグをリセッ
トした後、ステップＳ７へと移行して通常時の吸気流制
御弁開度を算出し、ステップＳ８でアクチュエータ７２
によって吸気流制御弁２８を求めた開度に設定する。冷
間始動時等には、吸気流制御弁２８を閉止させてその下
流側の吸気管２０内の気流を偏在させることで減圧沸騰
効果による燃料の微粒化と燃焼室１４内の乱れを促進す
ることで燃焼改善を行う。燃焼改善が不要な場合には、
吸気流制御弁２８を開く。
【００２４】以上の説明では、点火遅角量を補正するこ
とで、トルクを制御する例を説明してきたが、燃料噴射
量あるいは可変バルブタイミング機構の進角量を補正し
てもよい。燃料噴射量を補正する場合には、噴射される
燃料の量を少なくすることでトルクを小さくすることが
できる。また、可変バルブタイミング機構の進角量を補
正する場合には、進角量を小さくすることでトルクを小
さくすることが可能である。
とで、トルクを制御する例を説明してきたが、燃料噴射
量あるいは可変バルブタイミング機構の進角量を補正し
てもよい。燃料噴射量を補正する場合には、噴射される
燃料の量を少なくすることでトルクを小さくすることが
できる。また、可変バルブタイミング機構の進角量を補
正する場合には、進角量を小さくすることでトルクを小
さくすることが可能である。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スロットル弁による吸気量制御が不能となった場合で
も、吸気流制御弁の開度を調整することで吸気量を制御
することができるので、フェイルセーフ性が向上する。
スロットル弁による吸気量制御が不能となった場合で
も、吸気流制御弁の開度を調整することで吸気量を制御
することができるので、フェイルセーフ性が向上する。
【００２６】さらに、点火遅角量、燃料噴射量、可変バ
ルブタイミングのいずれか若くはその組み合わせを補正
することで、トルクを合わせて調整することにより、低
車速域での過大なトルク発生を防止できる。
ルブタイミングのいずれか若くはその組み合わせを補正
することで、トルクを合わせて調整することにより、低
車速域での過大なトルク発生を防止できる。
【図１】本発明に係る内燃機関の吸気制御装置を備える
内燃機関の概略構成図である。
内燃機関の概略構成図である。
【図２】図１の装置の制御動作のフローチャートであ
る。
る。
【図３】本発明によるフェイル時のアクセル開度と吸気
流制御弁の関係を示すグラフである。
流制御弁の関係を示すグラフである。
【図４】本発明によるアクセル開度、車速と点火遅角量
との関係を示すマップである。
との関係を示すマップである。
１…内燃機関、２…吸気管、６…エンジンＥＣＵ、１４
…燃焼室、１６…吸気バルブ、２０…サージタンク、２
１…吸気ポート、２２…吸気温センサ、２３…エアフロ
ーメータ、２４…スロットル弁、２５…スロットル開度
センサ、２６…吸気圧センサ、２７…インジェクタ、２
８…吸気流制御弁、６２…アクチュエータ。
…燃焼室、１６…吸気バルブ、２０…サージタンク、２
１…吸気ポート、２２…吸気温センサ、２３…エアフロ
ーメータ、２４…スロットル弁、２５…スロットル開度
センサ、２６…吸気圧センサ、２７…インジェクタ、２
８…吸気流制御弁、６２…アクチュエータ。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｄ 41/02 ３０１ 41/02 ３０１Ｇ 41/22 ３１０ 41/22 ３１０Ｍ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｂ ３０１Ｋ ３０１Ｕ ３０１Ｚ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｌ Ｆターム(参考） 3G022 AA03 CA03 CA04 EA09 FA06 GA01 GA06 GA07 GA08 GA09 GA11 GA19 3G065 AA04 CA33 CA35 DA04 DA15 GA00 GA01 GA05 GA11 GA27 GA41 GA46 HA02 HA21 HA22 JA04 JA09 JA11 KA02 3G084 AA03 BA05 BA13 BA17 BA21 BA23 CA03 CA04 DA27 DA33 EA04 EA11 EB08 EB22 EC01 EC03 FA02 FA05 FA07 FA10 FA11 FA20 FA29 FA38 3G092 AA01 AA05 AA10 AA11 AA13 BA09 BB01 DA03 DC03 DC06 DG07 EA02 EA04 EB05 EB09 EC09 FB03 FB05 FB06 GA03 HA01Z HA04Z HA05Z HA06Z HA13Z HD05Z HE03Z HE08Z HF09Z HF21Z 3G301 HA01 HA06 HA17 HA19 JB02 JB09 KA06 LA03 LA05 LA07 LB02 LC03 MA11 NA08 NB03 NB13 NC02 NE06 NE12 PA01Z PA11Z PD02Z PE03Z PF01Z PF03Z
Claims (3)
- 【請求項１】 吸気通路内のスロットル弁下流に配置さ
れている吸気流制御弁と、内燃機関の運転状態に応じて
該吸気流制御弁の開閉を制御する制御手段とを備えてい
る内燃機関の吸気制御装置において、 前記制御手段は、前記スロットル弁による空気量制御が
不能な状態が発生したと判定した場合には、前記吸気流
制御弁の開度を調整して吸入空気量を調整することを特
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、前記空気量制御に併せ
て内燃機関のトルク調整を行うことを特徴とする請求項
１記載の内燃機関の吸気制御装置。 - 【請求項３】 前記トルク調整は、点火時期補正、燃料
噴射量補正、可変バルブタイミング補正のいずれか若く
はその組み合わせにより行うことを特徴とする請求項２
記載の内燃機関の吸気制御装置。
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2002
- 2002-04-11 US US10/119,694 patent/US6675768B2/en not_active Expired - Fee Related
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