JP2004036578A - 内燃機関の吸気制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】逆流発生時における吸入空気量の検出精度を簡易且つ安価に確保することが可能な内燃機関の吸気制御装置を提供すること。
【解決手段】ＥＣＵ４０は、エアフローセンサ２６から出力された検出値を読み込み、読み込んだ検出値、すなわちエアフローセンサ２６によって検出された吸入空気量に基づいて、逆流が発生したか否かを判定する。そして、ＥＣＵ４０は、逆流が発生したと判定すると、エレキスロットル２８に対して、スロットルバルブ２９の開度を小さくするように制御信号を出力する。これにより、エレキスロットル２８は、スロットルバルブ２９を絞るように動作する。
【選択図】 図１
【解決手段】ＥＣＵ４０は、エアフローセンサ２６から出力された検出値を読み込み、読み込んだ検出値、すなわちエアフローセンサ２６によって検出された吸入空気量に基づいて、逆流が発生したか否かを判定する。そして、ＥＣＵ４０は、逆流が発生したと判定すると、エレキスロットル２８に対して、スロットルバルブ２９の開度を小さくするように制御信号を出力する。これにより、エレキスロットル２８は、スロットルバルブ２９を絞るように動作する。
【選択図】 図１
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する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の高負荷時や、ポンピングロス低減を目的として吸気負圧を低く制御するといったように、スロットルバルブが所定開度以上に開かれている状態では、吸気通路内において吸気脈動による逆流が発生することがある。このように、逆流が発生すると、この逆流がエアフローセンサに到達して、正確な吸入空気量の検出が阻害されてしまう。このため、上記エアフローセンサとして、吸入空気量及び流れ方向の双方を検出することが可能なエアフローセンサ、いわゆる逆流検出型エアフローセンサが存在している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の逆流検出型エアフローセンサにあっても、逆流発生時の吸入空気量の検出精度を確保することは難しく、検出精度を高めるためにはコストが高いものとなってしまう。
【０００４】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、逆流発生時における吸入空気量の検出精度を簡易且つ安価に確保することが可能な内燃機関の吸気制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る内燃機関の吸気制御装置は、吸入空気量を吸入空気の順流と逆流とを区別して検出する吸入空気量検出手段と、吸入空気量検出手段により吸入空気の逆流を検出したときに、吸気通路内に設けられた絞り弁を絞る絞り弁制御手段と、を有することを特徴としている。
【０００６】
本発明に係る内燃機関の吸気制御装置では、吸入空気量検出手段により吸入空気の逆流が検出されると、絞り弁制御手段により絞り弁が絞られる。これにより、逆流の発生自体が抑制されることとなり、逆流発生時における吸入空気量の検出精度を簡易且つ安価に確保することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る内燃機関の吸気制御装置について図面を参照して説明する。
【０００８】
図１は、本実施形態に係る内燃機関の吸気制御装置を含むエンジンシステムの全体構成図である。エンジン（内燃機関）の本体１０は、複数の気筒１２を有し、各気筒１２内にピストン１４が配設されており、各ピストン１４の上方に燃焼室１６が形成されている。この実施の形態では、上記燃焼室１６に対して２つの吸気ポートと排気ポートとが開口し、各吸気ポート及び排気ポートがそれぞれ吸気弁１７及び排気弁１８によって開閉されるようになっている。
【０００９】
各燃焼室１６の頂部には点火プラグ２０が配設され、そのプラグ先端が燃焼室１６内に臨んでいる。また、各燃焼室１６内には側方からインジェクタ２２の先端部（すなわち燃料噴射部）が臨み、このインジェクタ２２から燃焼室１６内に直接燃料が噴射されるように構成されている。各インジェクタ２２は、ニードル弁及びソレノイド（いずれも図示せず）を内蔵し、このソレノイドに後述のパルス信号が入力されることにより、そのパルス入力時期に相当する時期にパルス幅に応じた量だけ燃料を噴射するように構成されている。
【００１０】
上記吸気ポートには吸気通路２４が接続されている。この吸気通路２４には、その上流側から順に、エアクリーナー２５、エアフローセンサ（吸入空気量検出手段）２６、スロットルセンサ及びスロットルバルブ（絞り弁）２９を含むエレキスロットル２８、サージタンク３０が設けられている。このサージタンク３０の下流側通路は各吸気ポートに対応して分岐している。また、排気ポートには排気通路３４が設けられ、この排気通路３４の途中に排ガス浄化触媒３６が設けられている。
【００１１】
ここで、エアフローセンサ２６は、既存の熱式空気流量検出センサであって、吸入空気量を吸入空気の順流と逆流とを区別して検出する逆流検出型エアフローセンサである。このエアフローセンサ２６は、順流での吸入空気量及び逆流での吸入空気量を検出値として出力する。
【００１２】
上記エンジンには、上記スロットルセンサ、エアフローセンサ２６の他、エンジン回転数センサ３７、アクセル開度センサ３８等の各種センサ類が装備され、これらセンサの出力信号（検出信号）がＥＣＵ（電子制御ユニット）４０に入力されるようになっている。このＥＣＵ４０は、運転状態判定手段４２、スロットル制御手段（絞り弁制御手段）４４、及び燃料制御手段４６を有している。
【００１３】
運転状態判定手段４２は、前記各センサの出力信号を取り込んで、現在のエンジンの運転状態が図２に示される運転領域のうちのいずれの領域に属するのか判定するものである。
【００１４】
図２に示されるように、各運転領域はエンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて区画されている。成層燃焼領域は、燃料噴射量の少ない低回転低負荷運転時において、圧縮行程後半でのみ燃料を噴射することにより、燃焼室１６内全体は燃料リーンの状態にしながら点火プラグ２０の近傍のみ他の領域と比較して相対的かつ局所的にリッチ状態にして点火する成層燃焼を行う領域である。分割噴射領域は、低回転低負荷時から高回転時あるいは高負荷時への過渡期において、燃料の一部についてはこれを筒内で均一化してから点火をする均一燃焼を行い、一部では上記成層燃焼を行うべく、吸気行程噴射と圧縮行程噴射の２回に分けて燃料を噴射する領域である。均一燃焼領域は、高回転時あるいは高負荷時において、上記均一燃焼を行うべく、吸気行程噴射のみを行うモードである。
【００１５】
スロットル制御手段４４は、各運転領域において、その燃焼に適した吸入空気量を実現するためにエレキスロットル２８のスロットルバルブ２９の開度をフィードバック制御するものである。例えば、スロットル制御手段４４は、成層燃焼領域及び分割噴射領域では、現運転状態においてエレキスロットル２８の下流側の吸気圧を大気圧あるいは大気圧よりも僅かに低い略一定の負圧に保持するための開度にスロットルバルブ２９の開度をフィードバック制御し、均一燃焼領域では、要求出力に見合った燃料噴射量及び目標空燃比を実現可能とする吸入空気量に相当する開度にスロットルバルブ２９の開度をフィードバック制御する。
【００１６】
また、スロットル制御手段４４は、エアフローセンサ２６により吸入空気の逆流を検出したときに、エレキスロットル２８のスロットルバルブ２９を絞るように、スロットル開度を制御する。その具体的な制御内容については、後に詳述する。
【００１７】
燃料制御手段４６は、運転状態判定手段４２により判定された運転領域での燃焼に見合う燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定し、インジェクタドライバ（図示せず）に指令信号を出力して、上記燃料噴射時期に上記燃料噴射量に相当する幅のパルス信号をインジェクタ２２へ出力させるものである。本実施形態においては、成層燃焼領域と、分割噴射領域と、均一燃焼領域のうちの比較的低回転側、低負荷側の領域でリーン燃焼を行い、均一燃焼領域のうちの高回転側及び高負荷側の領域で理論空燃比下での燃焼を行うように、燃料噴射量が設定される。
【００１８】
次に、ＥＣＵ４０において実行される、逆流発生時のスロットル制御動作について説明する。図３に、このスロットル制御動作についてのフローチャートを示す。
【００１９】
まず、エアフローセンサ２６から出力された検出値を読み込む（Ｓ１０１）。次に、読み込んだ上記検出値、すなわちエアフローセンサ２６によって検出された吸入空気量に基づいて、逆流が発生したか否かを判定する（Ｓ１０３）。逆流が発生したか否かを判定するための閾値は、逆流での所定の値に設定しておくことが、当該制御の安定性及びポンピングロス低減の効果確保の観点から、好ましい。
【００２０】
そして、逆流が発生したと判定すると、エレキスロットル２８に対して、スロットルバルブ２９の開度を小さくするように制御信号を出力する（Ｓ１０５）。これにより、エレキスロットル２８は、スロットルバルブ２９を絞るように動作することとなる。なお、スロットルバルブ２９は、完全に絞って全閉状態とする必要はなく、当該運転状態において逆流が発生しないレベルまで絞ればよい。
【００２１】
以上のように、本実施形態においては、エアフローセンサ２６により吸入空気の逆流が検出されると、ＥＣＵ４０からの制御信号により、エレキスロットル２８のスロットルバルブ２９が絞られる。これにより、逆流の発生自体が抑制されることとなり、逆流発生時における吸入空気量の検出精度を簡易且つ安価に確保することができる。
【００２２】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、内燃機関として、上述したいわゆる直噴式のガソリンエンジンに限られるものではなく、直噴式以外のガソリンエンジン又はディーゼルエンジン等にも本発明を適用することができる。なお、ディーゼルエンジンに本発明を適用する場合には、吸気通路内に設けられたシャッタバルブを絞るように構成すればよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、逆流発生時における吸入空気量の検出精度を簡易且つ安価に確保することが可能な内燃機関の吸気制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る内燃機関の吸気制御装置を含むエンジンシステムの全体構成図である。
【図２】成層燃焼領域、分割噴射領域及び均一燃焼領域を説明するための線図である。
【図３】ＥＣＵにおいて実行される逆流発生時のスロットル制御動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０…エンジン本体、２４…吸気通路、２６…エアフローセンサ、２８…エレキスロットル、２９…スロットルバルブ、４０…ＥＣＵ（電子制御ユニット）、４４…スロットル制御手段。
【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する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の高負荷時や、ポンピングロス低減を目的として吸気負圧を低く制御するといったように、スロットルバルブが所定開度以上に開かれている状態では、吸気通路内において吸気脈動による逆流が発生することがある。このように、逆流が発生すると、この逆流がエアフローセンサに到達して、正確な吸入空気量の検出が阻害されてしまう。このため、上記エアフローセンサとして、吸入空気量及び流れ方向の双方を検出することが可能なエアフローセンサ、いわゆる逆流検出型エアフローセンサが存在している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の逆流検出型エアフローセンサにあっても、逆流発生時の吸入空気量の検出精度を確保することは難しく、検出精度を高めるためにはコストが高いものとなってしまう。
【０００４】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、逆流発生時における吸入空気量の検出精度を簡易且つ安価に確保することが可能な内燃機関の吸気制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る内燃機関の吸気制御装置は、吸入空気量を吸入空気の順流と逆流とを区別して検出する吸入空気量検出手段と、吸入空気量検出手段により吸入空気の逆流を検出したときに、吸気通路内に設けられた絞り弁を絞る絞り弁制御手段と、を有することを特徴としている。
【０００６】
本発明に係る内燃機関の吸気制御装置では、吸入空気量検出手段により吸入空気の逆流が検出されると、絞り弁制御手段により絞り弁が絞られる。これにより、逆流の発生自体が抑制されることとなり、逆流発生時における吸入空気量の検出精度を簡易且つ安価に確保することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る内燃機関の吸気制御装置について図面を参照して説明する。
【０００８】
図１は、本実施形態に係る内燃機関の吸気制御装置を含むエンジンシステムの全体構成図である。エンジン（内燃機関）の本体１０は、複数の気筒１２を有し、各気筒１２内にピストン１４が配設されており、各ピストン１４の上方に燃焼室１６が形成されている。この実施の形態では、上記燃焼室１６に対して２つの吸気ポートと排気ポートとが開口し、各吸気ポート及び排気ポートがそれぞれ吸気弁１７及び排気弁１８によって開閉されるようになっている。
【０００９】
各燃焼室１６の頂部には点火プラグ２０が配設され、そのプラグ先端が燃焼室１６内に臨んでいる。また、各燃焼室１６内には側方からインジェクタ２２の先端部（すなわち燃料噴射部）が臨み、このインジェクタ２２から燃焼室１６内に直接燃料が噴射されるように構成されている。各インジェクタ２２は、ニードル弁及びソレノイド（いずれも図示せず）を内蔵し、このソレノイドに後述のパルス信号が入力されることにより、そのパルス入力時期に相当する時期にパルス幅に応じた量だけ燃料を噴射するように構成されている。
【００１０】
上記吸気ポートには吸気通路２４が接続されている。この吸気通路２４には、その上流側から順に、エアクリーナー２５、エアフローセンサ（吸入空気量検出手段）２６、スロットルセンサ及びスロットルバルブ（絞り弁）２９を含むエレキスロットル２８、サージタンク３０が設けられている。このサージタンク３０の下流側通路は各吸気ポートに対応して分岐している。また、排気ポートには排気通路３４が設けられ、この排気通路３４の途中に排ガス浄化触媒３６が設けられている。
【００１１】
ここで、エアフローセンサ２６は、既存の熱式空気流量検出センサであって、吸入空気量を吸入空気の順流と逆流とを区別して検出する逆流検出型エアフローセンサである。このエアフローセンサ２６は、順流での吸入空気量及び逆流での吸入空気量を検出値として出力する。
【００１２】
上記エンジンには、上記スロットルセンサ、エアフローセンサ２６の他、エンジン回転数センサ３７、アクセル開度センサ３８等の各種センサ類が装備され、これらセンサの出力信号（検出信号）がＥＣＵ（電子制御ユニット）４０に入力されるようになっている。このＥＣＵ４０は、運転状態判定手段４２、スロットル制御手段（絞り弁制御手段）４４、及び燃料制御手段４６を有している。
【００１３】
運転状態判定手段４２は、前記各センサの出力信号を取り込んで、現在のエンジンの運転状態が図２に示される運転領域のうちのいずれの領域に属するのか判定するものである。
【００１４】
図２に示されるように、各運転領域はエンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて区画されている。成層燃焼領域は、燃料噴射量の少ない低回転低負荷運転時において、圧縮行程後半でのみ燃料を噴射することにより、燃焼室１６内全体は燃料リーンの状態にしながら点火プラグ２０の近傍のみ他の領域と比較して相対的かつ局所的にリッチ状態にして点火する成層燃焼を行う領域である。分割噴射領域は、低回転低負荷時から高回転時あるいは高負荷時への過渡期において、燃料の一部についてはこれを筒内で均一化してから点火をする均一燃焼を行い、一部では上記成層燃焼を行うべく、吸気行程噴射と圧縮行程噴射の２回に分けて燃料を噴射する領域である。均一燃焼領域は、高回転時あるいは高負荷時において、上記均一燃焼を行うべく、吸気行程噴射のみを行うモードである。
【００１５】
スロットル制御手段４４は、各運転領域において、その燃焼に適した吸入空気量を実現するためにエレキスロットル２８のスロットルバルブ２９の開度をフィードバック制御するものである。例えば、スロットル制御手段４４は、成層燃焼領域及び分割噴射領域では、現運転状態においてエレキスロットル２８の下流側の吸気圧を大気圧あるいは大気圧よりも僅かに低い略一定の負圧に保持するための開度にスロットルバルブ２９の開度をフィードバック制御し、均一燃焼領域では、要求出力に見合った燃料噴射量及び目標空燃比を実現可能とする吸入空気量に相当する開度にスロットルバルブ２９の開度をフィードバック制御する。
【００１６】
また、スロットル制御手段４４は、エアフローセンサ２６により吸入空気の逆流を検出したときに、エレキスロットル２８のスロットルバルブ２９を絞るように、スロットル開度を制御する。その具体的な制御内容については、後に詳述する。
【００１７】
燃料制御手段４６は、運転状態判定手段４２により判定された運転領域での燃焼に見合う燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定し、インジェクタドライバ（図示せず）に指令信号を出力して、上記燃料噴射時期に上記燃料噴射量に相当する幅のパルス信号をインジェクタ２２へ出力させるものである。本実施形態においては、成層燃焼領域と、分割噴射領域と、均一燃焼領域のうちの比較的低回転側、低負荷側の領域でリーン燃焼を行い、均一燃焼領域のうちの高回転側及び高負荷側の領域で理論空燃比下での燃焼を行うように、燃料噴射量が設定される。
【００１８】
次に、ＥＣＵ４０において実行される、逆流発生時のスロットル制御動作について説明する。図３に、このスロットル制御動作についてのフローチャートを示す。
【００１９】
まず、エアフローセンサ２６から出力された検出値を読み込む（Ｓ１０１）。次に、読み込んだ上記検出値、すなわちエアフローセンサ２６によって検出された吸入空気量に基づいて、逆流が発生したか否かを判定する（Ｓ１０３）。逆流が発生したか否かを判定するための閾値は、逆流での所定の値に設定しておくことが、当該制御の安定性及びポンピングロス低減の効果確保の観点から、好ましい。
【００２０】
そして、逆流が発生したと判定すると、エレキスロットル２８に対して、スロットルバルブ２９の開度を小さくするように制御信号を出力する（Ｓ１０５）。これにより、エレキスロットル２８は、スロットルバルブ２９を絞るように動作することとなる。なお、スロットルバルブ２９は、完全に絞って全閉状態とする必要はなく、当該運転状態において逆流が発生しないレベルまで絞ればよい。
【００２１】
以上のように、本実施形態においては、エアフローセンサ２６により吸入空気の逆流が検出されると、ＥＣＵ４０からの制御信号により、エレキスロットル２８のスロットルバルブ２９が絞られる。これにより、逆流の発生自体が抑制されることとなり、逆流発生時における吸入空気量の検出精度を簡易且つ安価に確保することができる。
【００２２】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、内燃機関として、上述したいわゆる直噴式のガソリンエンジンに限られるものではなく、直噴式以外のガソリンエンジン又はディーゼルエンジン等にも本発明を適用することができる。なお、ディーゼルエンジンに本発明を適用する場合には、吸気通路内に設けられたシャッタバルブを絞るように構成すればよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、逆流発生時における吸入空気量の検出精度を簡易且つ安価に確保することが可能な内燃機関の吸気制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る内燃機関の吸気制御装置を含むエンジンシステムの全体構成図である。
【図２】成層燃焼領域、分割噴射領域及び均一燃焼領域を説明するための線図である。
【図３】ＥＣＵにおいて実行される逆流発生時のスロットル制御動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０…エンジン本体、２４…吸気通路、２６…エアフローセンサ、２８…エレキスロットル、２９…スロットルバルブ、４０…ＥＣＵ（電子制御ユニット）、４４…スロットル制御手段。
Claims (1)
- 吸入空気量を吸入空気の順流と逆流とを区別して検出する吸入空気量検出手段と、
前記吸入空気量検出手段により吸入空気の逆流を検出したときに、吸気通路内に設けられた絞り弁を絞る絞り弁制御手段と、を有することを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002197551A JP2004036578A (ja) | 2002-07-05 | 2002-07-05 | 内燃機関の吸気制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002197551A JP2004036578A (ja) | 2002-07-05 | 2002-07-05 | 内燃機関の吸気制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004036578A true JP2004036578A (ja) | 2004-02-05 |
Family
ID=31705293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002197551A Pending JP2004036578A (ja) | 2002-07-05 | 2002-07-05 | 内燃機関の吸気制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004036578A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103935356A (zh) * | 2013-01-17 | 2014-07-23 | 丰田自动车株式会社 | 混合动力车辆控制装置和混合动力车辆 |
| CN104039620A (zh) * | 2012-03-29 | 2014-09-10 | 爱信艾达株式会社 | 混合动力车辆的控制装置 |
-
2002
- 2002-07-05 JP JP2002197551A patent/JP2004036578A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104039620A (zh) * | 2012-03-29 | 2014-09-10 | 爱信艾达株式会社 | 混合动力车辆的控制装置 |
| CN103935356A (zh) * | 2013-01-17 | 2014-07-23 | 丰田自动车株式会社 | 混合动力车辆控制装置和混合动力车辆 |
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