JP2007278132A

JP2007278132A - 気流制御弁の制御装置

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Publication number: JP2007278132A
Application number: JP2006103578A
Authority: JP
Inventors: Akio Yoshimatsu; 昭夫吉松
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-04-04
Filing date: 2006-04-04
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2026-04-04
Also published as: JP4654960B2

Abstract

【課題】内燃機関の回転数と負荷に応じて制御される気流制御弁が形成する流路に詰まりが発生しているか否かを判定可能な、さらには係る詰まりの発生に起因する内燃機関の燃費の悪化及びトルクショックの発生を抑制可能な気流制御弁の制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関５０の吸気系１０の吸気通路に配設された気流制御弁１の制御を、気流制御弁１を開閉駆動するステップモータ３０を内燃機関５０の回転数Ｎｅと負荷に応じて制御することにより行うＥＣＵ１００Ａであって、気流制御弁１の上流側の吸気管圧と大気圧との圧力差を検出する圧力差検出手段と、回転数Ｎｅと負荷に応じて基準となる前記圧力差を基準圧力差として記憶したＲＯＭと、圧力差検出手段が検出した検出圧力差と、この検出圧力差を検出したときの回転数Ｎｅ及び負荷に対応する基準圧力差との差異に基づいて、気流制御弁１が形成する流路の状態を判定する流路状態判定手段とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、気流制御弁の制御装置に関し、特に気流制御弁が形成する流路に発生した詰まりに対して好適に対処可能な気流制御弁の制御装置に関する。

従来、内燃機関に供給される吸気に関し、制御対象を好適に制御するためなどに種々の検出が行われている。例えば特許文献１が提案する吸気制御弁の開閉制御装置は、吸気負圧を用いた駆動手段で吸気制御弁（気流制御弁に相当）を駆動する場合に、吸気負圧の大きさ次第で吸気制御弁の開閉速度が変化してしまうことに鑑み、駆動手段の開閉割合を調整するために吸気負圧の検出を行っている。また、内燃機関に供給される吸気に関し、そのほか定速走行制御でスロットル弁を好適に制御するために大気圧と吸気管圧の圧力差の検出を行う技術（例えば、特許文献２参照）や、タンブル流の流速を調節するための吸気流動調節手段（気流制御弁に相当）を制御するにあたって吸気密度の検出を行う技術（例えば特許文献３参照）や、目標負荷を設定するにあたって吸気密度の検出を行う技術（例えば特許文献４参照）などが提案されている。

特開平９−２２８８４２号公報実開２００３−２１１９９７号公報実開２００２−３４９３３５号公報実開平１１−２３６８３７号公報

ところで、内燃機関の吸気系ではオイル等と塵芥等が結合してデポジットが生成されることがある。このため、内燃機関の吸気系に気流制御弁が配設されている場合には、以下に示す課題が存在する。気流制御弁は、燃焼室内にタンブル（縦渦）やスワール（横渦）といった旋回気流を高い強度で生成する役割を果たしているが、気流制御弁が形成する流路にデポジットが生成されると詰まりが発生して、流路が狭くなってしまう。この点、特許文献１が提案する吸気制御弁の開閉制御装置の場合、吸気負圧を用いる駆動手段の構造上、生成されたデポジットの影響が吸気負圧に反映されて気流制御弁を開く方向に作用するため、流路が広くなるよう、気流制御弁の開度がある程度自動的に調整されると考えられる。

しかしながら、近年では気流制御弁を制御するにあたって、吸気負圧を用いるダイヤフラム装置のような駆動手段では、内燃機関の運転状態に応じてより自在に気流制御弁の開度を変更できないため、代わりにステップモータなどのアクチュエータを備えることがある。この場合、気流制御弁の開度は一般的に内燃機関の回転数と負荷に応じて変更される。ところがこの場合、気流制御弁をより好適に制御できる反面、吸気負圧の変化により開度が自動的に調整されないことになる。そのため、気流制御弁が形成する流路に詰まりが発生すると、吸気抵抗が増大する結果、ポンプ損失の増大による燃費の悪化を招く虞や、気流制御弁が開いた際のトルク変化が大きくなる結果、ドライバビリティに悪影響を及ぼすトルクショックが発生する虞があった。なお、特許文献３が提案する技術によれば、より好適な燃焼を実現することが可能であるが、上述のようにして流路に発生する詰まりに関しては吸気密度に反映されないため、流路に詰まりが発生した場合に、同様に燃費の悪化を招く虞やトルクショックが発生する虞があると考えられる。

そこで、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、気流制御弁が形成する流路に詰まりが発生しているか否かを判定可能な、さらには係る詰まりの発生に起因する内燃機関の燃費の悪化及びトルクショックの発生を抑制可能な気流制御弁の制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関の吸気系の吸気通路に配設された気流制御弁の制御を、該気流制御弁を開閉駆動する駆動手段を前記内燃機関の回転数と負荷に応じて制御することにより行う気流制御弁の制御装置であって、前記気流制御弁の上流側の吸気管圧と大気圧との圧力差を検出する圧力差検出手段と、前記内燃機関の回転数と負荷に応じて基準となる前記圧力差を基準圧力差として記憶した記憶手段と、前記圧力差検出手段が検出した検出圧力差と、該検出圧力差を検出したときの前記内燃機関の回転数及び負荷に対応する前記基準圧力差との差異に基づいて、前記気流制御弁が形成する流路の状態を判定する流路状態判定手段とを備えることを特徴とする。ここで、気流制御弁が形成する流路にデポジットなどにより詰まりが発生している場合には、その分吸気管圧が高くなるため、検出圧力差と基準圧力差とに差異が生じることになる。係る点に着目した本発明によれば、流路に詰まりが発生しているか否かを判定することが可能である。

なお、基準圧力差とは、流路に詰まりがない状態で、予め台上試験などにより内燃機関の回転数及び負荷に応じて計測した圧力差の計測結果に基づき設定した圧力差である。また、駆動手段を前記内燃機関の回転数と負荷に応じて制御する、とは、駆動手段が、吸気負圧を用いて気流制御弁を開閉動作させるような駆動手段ではないことを意味するものである。また、負荷は、一般的にアクセル開度やスロットル開度で検出されるが、これに限られず、例えば前述した特許文献４で開示されているようなさらに吸気密度が考慮された目標負荷などであってもよい。また、吸気管圧と大気圧の圧力差を検出する技術としては、例えば前述した特許文献２が提案する技術などがあるが、本発明は気流制御弁が形成する流路の状態を判定するために圧力差を検出している点で、エンジン出力飽和領域を検出するために圧力差を検出している特許文献２が提案する技術とは異なっている。

また、本発明は、内燃機関の吸気系の吸気通路に配設された気流制御弁を、前記内燃機関の回転数と負荷に応じて制御する気流制御弁の制御装置であって、前記内燃機関に供給される吸気流量を検出する吸気流量検出手段と、前記内燃機関の吸気系の吸気通路に配設されたスロットル弁の開度が変化する前に前記吸気流量検出手段が検出した吸気流量と、前記スロットル弁の開度が変化した後に前記吸気流量検出手段が検出した吸気流量との差異に基づいて、前記気流制御弁が形成する流路の状態を判定する流路状態判定手段とを備えることを特徴とする。ここで、気流制御弁が形成する流路に詰まりが発生している場合、詰まりの度合い次第で吸気流量がスロットル弁ではなく気流制御弁によって決定されてしまう状態が発生する。すなわち、スロットル弁の開度が変化しても吸気流量が変化しなくなる状態が発生する。係る点に着目した本発明によれば、流路に詰まりが発生しているか否かを判定することが可能である。

また、本発明は、内燃機関の吸気系の吸気通路に配設された気流制御弁を、前記内燃機関の回転数と負荷に応じて制御する気流制御弁の制御装置であって、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、前記内燃機関の吸気系の吸気通路に配設されたスロットル弁の開度が変化する前に前記回転数検出手段が検出した回転数と、前記スロットル弁の開度が変化した後に前記回転数検出手段が検出した回転数との差異に基づいて、前記気流制御弁が形成する流路の状態を判定する流路状態判定手段とを備えることを特徴とする。ここで、スロットル弁の開度が変化しても吸気流量が変化しない場合には内燃機関の回転数も変化しないため、係る点に着目した本発明によれば、流路に詰まりが発生しているか否かを判定することが可能である。

また、本発明は、前記流路状態判定手段が、流路に詰まりが発生している、と判定した場合に、補正前と比較して前記気流制御弁がより低い負荷で開弁するよう、該気流制御弁の開弁時期を補正する開弁時期補正手段を備えてもよい。本発明によれば、開弁時期をより低い負荷で開弁するように補正することで、その分、流路に発生した詰まりに起因する内燃機関の燃費の悪化を抑制できるとともに、トルクショックの発生を抑制することが可能である。

また、本発明は、前記流路状態判定手段が、流路に詰まりが発生している、と判定した場合に、さらに該流路状態判定手段が、流路に詰まりが発生している、と判定しなくなる開度まで、前記気流制御弁の開度を補正する開度補正手段を備えてもよい。本発明によれば、上述のように開度を補正することによって、流路に発生した詰まりに起因する内燃機関の燃費の悪化及びトルクショックの発生を抑制することが可能である。

本発明によれば、気流制御弁が形成する流路に詰まりが発生しているか否かを判定可能な、さらには係る詰まりの発生に起因する内燃機関の燃費の悪化及びトルクショックの発生を抑制可能な気流制御弁の制御装置を提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

図１は、本実施例に係る気流制御弁の制御装置を、内燃機関５０及び内燃機関５０の吸気系１０とともに模式的に示す図である。本実施例では、気流制御弁の制御装置は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）１００Ａで実現されている。吸気系１０は、エアクリーナ１１と、エアフロメータ１２と、電動スロットル１３と、サージタンク１４と、インテークマニホールド１５と、シリンダ５１ａを含めた内燃機関５０の各気筒（図示省略）に連通する、吸気ポート１６を含めた各吸気ポート（図示省略）と、これらの各構成の間に適宜配設される吸気管とを有して構成されている。エアクリーナ１１は内燃機関５０に供給される吸気を濾過するための構成であり、図示しないエアダクトを介して大気に連通している。エアフロメータ１２は吸気流量を計測するための構成であり吸気流量に応じた信号を出力する。電動スロットル１３は、ＥＣＵ１００Ａの制御のもと、内燃機関５０に供給する吸気流量を調整するための構成であり、スロットル弁１３ａやスロットル開度センサ１３ｂや図示しない電動モータなどを有して構成されている。サージタンク１４は吸気を一時的に貯蔵するための構成であり、このサージタンク１４には気流制御弁１の上流側の吸気管圧を検出するための圧力センサ１７が配設されている。インテークマニホールド１５は、サージタンク１４から吸気を内燃機関５０の各気筒に分配するための構成である。

内燃機関５０は直噴ガソリンエンジンである。但し、これに限られず、内燃機関の回転数Ｎｅと負荷に応じて制御される気流制御弁を備えた内燃機関であれば、例えば所謂リーンバーンエンジンなどでも本実施例に係るＥＣＵ１００Ａを適用可能である。また、内燃機関５０は直列４気筒の気筒配列構造を有しているが、これに限られず適宜の気筒配列及び気筒数であってよい。また、本実施例では内燃機関５０に関し、各気筒の代表としてシリンダ５１ａについて要部を示しているが他の気筒についても同様の構造となっている。内燃機関５０は、シリンダブロック５１、シリンダヘッド５２、ピストン５３等を有して構成されている。シリンダブロック５１には、略円筒状のシリンダ５１ａが形成されている。シリンダ５１ａ内には、ピストン５３が収容されている。シリンダブロック５１の上面にはシリンダヘッド５２が固定されている。燃焼室５４は、シリンダブロック５１、シリンダヘッド５２及びシリンダ５３に囲まれた空間として形成されている。シリンダヘッド５２には、燃焼室５４に吸気を導くための吸気ポート１６のほか、燃焼したガスを燃焼室５４から排気するための排気ポート２０が形成され、これら吸排気ポート１６及び２０の流路を開閉するための吸排気弁（図示省略）が配設されている。また、内燃機関５０には、回転数Ｎｅに比例した出力パルスを発生するクランク角センサ５５などが配設されている。

気流制御弁１は、吸気の流量及び流速を変化させるための構成であり、長方形状の形状に形成されるとともに略一定の厚みを有している。本実施例では気流制御弁１は、一端部を弁軸２に軸支された状態で吸気ポート１６に配設されている。但し、これに限られず、燃焼室５４内に旋回気流を生成可能であれば、気流制御弁１は、例えば所謂バタフライバルブのように弁軸２に軸支されていてよい。また、気流制御弁１は、燃焼室５４内に旋回気流を生成可能であれば、他の適宜の形状を有していてよい。吸気ポート１６の壁面には格納部１６ａが形成されており、気流制御弁１は全開時にこの格納部１６ａに格納される。弁軸２は気流制御弁１を軸支するための構成であり、吸気ポート１０の壁面近傍に介装されている。本実施例では、弁軸２はステップモータ（駆動手段）３０で駆動される。但し、これに限られず、内燃機関５０の回転数Ｎｅ及び負荷に応じて制御可能なアクチュエータであれば、ステップモータ３０の代わりに他の適宜のアクチュエータが適用されてよい。またアクチュエータは、リンク機構やラック＆ピニオン機構や減速機構などの適宜の機構を介して弁軸２と連結されていてよい。ＥＣＵ１００Ａの制御のもと、ステップモータ３０が弁軸２を介して気流制御弁１の開度を変更すると、この開度変化に伴って、吸気の流量及び流速が変化する。吸気は、気流制御弁１全閉時から半開時にかけて吸気ポート１６内で偏流されて、燃焼室５４で強度の高いタンブル流Ｔに生成される。なお、ピストン５３の頂面には、タンブル流Ｔを案内するためのキャビティが形成されていてもよい。また、燃焼室５４で生成される旋回気流はタンブル流Ｔに限られず、例えば図１に示すタンブル流Ｔとは逆の方向に旋回する逆タンブル流や、スワール流や、タンブル流Ｔとスワール流とを合成したような斜めタンブル流などであってもよい。

ＥＣＵ１００Ａは、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、入出力回路などを有して構成されている。ＥＣＵ１００Ａは主として内燃機関５０を制御するための構成であり、本実施例ではステップモータ３０も制御している。ＥＣＵ１００Ａには、エアフロメータ１２や、スロットル開度センサ１３ｂや、圧力センサ１７や、クランク角センサ５５や、大気圧を検出するための大気圧センサ６０などの各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ１００Ａには、ステップモータ３０のほか、例えば電動スロットル１３などの各種の制御対象が駆動回路（図示省略）を介して接続されている。ＲＯＭは主として内燃機関５０を制御するにあたって、ＣＰＵが実行する種々の処理が記述されたプログラムなどを格納するための構成であり、本実施例では、ＲＯＭは内燃機関５０の回転数Ｎｅと負荷に応じて設定された基準圧力差をマップデータとして格納している。基準圧力差は、気流制御弁１が形成する流路に詰まりがない状態で、予め台上試験により内燃機関５０の回転数Ｎｅ及び負荷に応じて計測した圧力差の計測結果に基づいて設定されたものである。本実施例ではＲＯＭで記憶手段を実現している。

また、ＲＯＭは、圧力センサ１７と大気圧センサ６０との出力信号に基づき、吸気管圧と大気圧との圧力差を検出圧力差として検出するための圧力差検出用プログラムや、検出圧力差と、検出圧力差を検出したときの内燃機関５０の回転数Ｎｅ及び負荷に対応する基準圧力差との差異に基づいて、気流制御弁１が形成する流路の状態を判定するための流路状態判定用プログラムや、流路に詰まりが発生していると判定された場合に、気流制御弁１がより低い負荷で開弁するよう気流制御弁１の開弁時期を補正するための開弁時期補正用プログラムや、エアフロメータ１２の出力信号に基づき吸気流量を検出するための吸気流量検出用プログラムや、クランク角センサ５５の出力信号に基づき回転数Ｎｅを検出するための回転数検出用プログラムや、スロットル開度センサ１３ｂの出力信号に基づき内燃機関５０の負荷を検出するための負荷検出用プログラムなどを格納している。なお、これらのプログラムは他のプログラムとともに例えば内燃機関５０制御用のプログラムとして一体的に組み合わされていてもよい。本実施例では、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭ（以下、ＣＰＵ等とも称す）と圧力差検出用プログラムとで圧力差検出手段を、ＣＰＵ等と流路状態判定用プログラムとで流路状態判定手段を、ＣＰＵ等と開弁時期補正用プログラムとで開弁時期補正手段を、ＣＰＵ等と吸気流量検出用プログラムとで吸気流量検出手段を、ＣＰＵ等と回転数検出用プログラムとで回転数検出手段を実現している。

上述した構成で、次に気流制御弁１が形成する流路に詰まりが発生しているか否かを判定するために、さらに、流路に詰まりが発生していると判定した場合に、気流制御弁１の開弁時期を補正するためにＥＣＵ１００Ａで行われる処理について図２に示すフローチャートを用いて詳述する。本実施例では、ＣＰＵはＲＯＭに格納された上述の各種プログラムに基づき、フローチャートに示す処理を気流制御弁１が中間開度に制御されているときに実行する。ＣＰＵはクランク角センサ５５の出力信号に基づき回転数Ｎｅを検出する処理を実行する（ステップ１１）。続いてＣＰＵはスロットル開度センサ１３ｂの出力信号に基づきスロットル開度を検出する処理を実行する（ステップ１２）。同時に、本ステップで検出されたスロットル開度に基づき、内燃機関５０の負荷が検出される。ＣＰＵは、大気圧センサ６０の出力信号に基づき大気圧を検出する処理を実行する（ステップ１３）。続いて、ＣＰＵは圧力センサ１７の出力信号に基づき吸気管圧を検出する処理を実行する（ステップ１４）。ＣＰＵは、ステップ１３で検出した大気圧と、ステップ１４で検出した吸気管圧とに基づき、検出圧力差ΔＰを検出する処理を実行する（ステップ１５）。

続いてＣＰＵは、ステップ１１で検出した回転数Ｎｅと、ステップ１２で検出した負荷とに基づき、これら回転数Ｎｅ及び負荷に対応する基準圧力差ΔＰｓをマップデータから読み取る処理を実行する（ステップ１６）。さらに本ステップで、ＣＰＵはステップ１５で検出した検出圧力差ΔＰと、マップデータから読み取った基準圧力差ΔＰｓとの差が所定値よりも大きいか否かを判定する処理を実行する。ここで、流路に詰まりが発生している場合には、検出圧力差ΔＰは基準圧力差ΔＰｓよりも大きくなる。そのため、本実施例ではこれらの差が所定値よりも大きいか否かで検出圧力差ΔＰと基準圧力差ΔＰｓの差異を検出している。但し、これに限られず、例えば検出圧力差ΔＰと基準圧力差ΔＰｓの比が所定値以内にあるか否かなど、適宜の方法で検出圧力差ΔＰと基準圧力差ΔＰｓの差異を検出してもよい。

ステップ１６で否定判定であれば、ＣＰＵは、流路に詰まりがない、と判定しフローチャートに示す処理を終了する。一方、ステップ１６で肯定判定であれば、ＣＰＵは、流路に詰まりがある、と判定し、補正前と比較して気流制御弁１がより低い負荷で開弁するよう、気流制御弁１の開弁時期を補正する処理を実行する（ステップ１７）。図３は、本ステップにおける気流制御弁１の開弁時期の補正を概念的に示す図である。流路に詰まりが発生していない状態で気流制御弁１を補正前の開弁時期で開弁した場合、吸気流量が確保されるようになるため、内燃機関５０のトルクはスロットル開度が大きくなるとともに実線で示すように増大する。一方、気流制御弁１が開弁されなかった場合には、内燃機関５０のトルクは曲線Ａで示すように、スロットル開度が大きくなってもポイントＰ１から次第に増大しにくくなる。さらに、流路に詰まりが発生している場合には、吸気抵抗が増大する分吸気流量が減少するため、内燃機関５０のトルクはポイントＰ２から次第に増大しにくくなり、曲線Ｂで示すように小さくなる。

これに対して、本ステップでは、ポイントＰ２に対応するスロットル開度で気流制御弁１が開弁するように、気流制御弁１の開弁時期を補正することで吸気流量を確保し、内燃機関５０のトルクが曲線Ｂに沿って低下することを抑制している。同時に、補正前の開弁時期で気流制御弁１が開弁した場合には、吸気抵抗が増大している分、開弁するまでの間にポンプ損失も増大するところ、本ステップで気流制御弁１の開弁時期を補正することで係るポンプ損失が低減されるため、燃費の悪化が抑制される。同時に、補正前の開弁時期で気流制御弁１が開弁した場合には、曲線Ｂから実線に向かってトルクが増大するためトルクショックが発生するところ、本ステップで気流制御弁１の開弁時期を補正することで係るトルクショックの発生も抑制される。本ステップで気流制御弁１の開弁時期を補正した後、ＣＰＵはフローチャートに示す処理を終了する。

なお、本実施例では気流制御弁１が中間開度に制御されているときにＣＰＵが図２のフローチャートに示す処理を実行する場合について詳述したが、これに限られず、気流制御弁１をある状態から適宜の開度に開く際の開弁時期を補正すべく、ＣＰＵが図２のフローチャートに示す処理を実行してもよい。例えばアイドリング時などの低負荷運転領域で気流制御弁１が閉弁しているときにＣＰＵが図２のフローチャートに示す処理を実行すれば、気流制御弁１を全閉状態から中間開度等に開く際の開弁時期を補正することも可能である。以上により、気流制御弁１が形成する流路に詰まりが発生しているか否かを判定可能な、さらには係る詰まりの発生に起因する内燃機関５０の燃費の悪化及びトルクショックの発生を抑制可能なＥＣＵ１００Ａを実現可能である。

本実施例に係るＥＣＵ１００Ｂは、実施例１で示した流路状態判定用プログラムの代わりに、これと異なる方法で判定を行うための流路状態判定用プログラムをＲＯＭが格納している以外、実施例１に係るＥＣＵ１００Ａと同一のものとなっている。本実施例で示す流路状態判定用プログラムは、スロットル弁１３ａの開度が変化する前にエアフロメータ１２の出力信号に基づき検出された吸気流量Ｑ１と、スロットル弁１３ａの開度が変化した後にエアフロメータ１２の出力信号に基づき検出された吸気流量Ｑ２との差異に基づいて、気流制御弁１が形成する流路の状態を判定するためのプログラムとなっている。また、本実施例では、ＲＯＭが、流路状態判定手段が、流路に詰まりが発生している、と判定した場合に、さらに流路状態判定手段が、流路に詰まりが発生している、と判定しなくなる開度まで、気流制御弁１の開度を補正するための開度補正用プログラムを格納している。本実施例では、ＣＰＵ等と開度補正用プログラムで開度補正手段を、ＥＣＵ１００Ｂで気流制御弁の制御装置を実現している。

次に、気流制御弁１が形成する流路に詰まりが発生しているか否かを判定するために、さらに、流路に詰まりが発生していると判定した場合に、気流制御弁１の開度を補正するためにＥＣＵ１００Ｂで行われる処理について図４に示すフローチャートを用いて詳述する。ＣＰＵは、気流制御弁１が全閉であるか否かを判定する処理を実行する（ステップ２１）。本ステップでは気流制御弁１に関しＥＣＵ１００Ｂで行われる内部処理に基づき気流制御弁１が全閉であるか否かが判定される。但し、これに限られず、ステップモータ３０にエンコーダなどのセンサが備えられている場合には、このセンサの出力信号に基づき気流制御弁１が全閉であるか否かを判定してもよい。また、本実施例では気流制御弁１が全閉のときに流路に詰まりが発生しているか否かを判定するために本ステップで気流制御弁１が全閉であるか否かを判定しているが、これに限られず、他の適宜の開度で流路に詰まりが発生しているか否かを判定するために、本ステップで気流制御弁１が他の適宜の開度に開かれているか否かを判定してもよい。また任意の開度で流路に詰まりが発生しているか否かを判定する場合に、本ステップを省略することも可能である。

ステップ２１で否定判定であれば、ＣＰＵは引き続きステップ２１に示す処理を実行する。ステップ２１で肯定判定であれば、ＣＰＵはエアフロメータ１２の出力信号に基づき吸気流量Ｑ１を検出する処理を実行する（ステップ２２ａ）。続いてＣＰＵはスロットル弁１３ａを所定の開度開くよう、電動スロットル１３を制御するための処理を実行する（ステップ２３）。なお、この所定の開度は、気流制御弁１が形成する流路に詰まりが発生していない場合に増量分が検出可能な程度に吸気流量が増大する開度であればよい。続いて、ＣＰＵはエアフロメータ１２の出力信号に基づき吸気流量Ｑ２を検出する処理を実行し（ステップ２４ａ）、スロットル弁１３ａの開度をもとに戻すよう、電動スロットル１３を制御するための処理を実行する（ステップ２５）。ＣＰＵは、ステップ２２ａで検出した吸気流量Ｑ１に対して、ステップ２４ａで検出した吸気流量Ｑ２が増大したか否かを判定する処理を実行する（ステップ２６）。ここで、流路に詰まりが発生し、気流制御弁１の開度で吸気流量が決定される状態になっている場合には、スロットル弁１３ａがステップ２３及び２５で開閉制御されたときでも、吸気流量Ｑ２は吸気流量Ｑ１に対して増大しないことになる。そのため、本実施例では、本ステップで吸気流量Ｑ１に対して吸気流量Ｑ２が増大しているか否かで吸気流量Ｑ１と吸気流量Ｑ２の差異を検出している。但し、これに限られず、例えば吸気流量Ｑ１と吸気流量Ｑ２との差や比が所定値以内にあるか否かなど、適宜の方法で吸気流量Ｑ１と吸気流量Ｑ２の差異を検出してもよい。

ステップ２６で否定判定であれば、ＣＰＵは、流路に詰まりが発生している、と判定し、気流制御弁１を所定の開度開くよう、ステップモータ３０を制御するための処理を実行する（ステップ２７）。なお、この所定の開度は、気流制御弁１の開度を補正するために開く開度であるため、比較的微小な開度であることが好ましい。ステップ２７に示す処理を実行した後、ＣＰＵは再びステップ２２ａからステップ２６ａまでに示す処理を実行する。さらにステップ２６ａで否定判定であれば、ＣＰＵはステップ２７に示す処理を実行し、気流制御弁１をさらに所定の開度開くようステップモータ３０を制御するための処理を実行する。すなわち、ＣＰＵはステップ２６ａで肯定判定になるまで、言い換えれば流路に詰まりが発生している、と判定しなくなるまで、ステップ２２ａからステップ２７までに示す処理を実行して、次第に気流制御弁１を開いていく。

ステップ２６ａで肯定判定であれば、ＣＰＵは、気流制御弁１の開度を学習するための処理を実行する（ステップ２８）。これにより、気流制御弁１の開度を、流路に詰まりが発生している、と判定しなくなる開度に補正することができる。このようにして全閉時の気流制御弁１の開度を補正することにより、本実施例では、気流制御弁１が全閉のときにポンプ損失により燃費が悪化することや、全閉状態から他の適宜の開度に気流制御弁１を開弁する際にトルクショックが発生することが抑制される。以上により、気流制御弁１が形成する流路に詰まりが発生しているか否かを判定可能な、さらには係る詰まりの発生に起因する内燃機関５０の燃費の悪化及びトルクショックの発生を抑制可能なＥＣＵ１００Ｂを実現可能である。

本実施例に係るＥＣＵ１００Ｃは、実施例２で示した流路状態判定用プログラムの代わりに、これと異なる方法で判定を行うための流路状態判定用プログラムをＲＯＭが格納している以外、実施例２に係るＥＣＵ１００Ｂと同一のものとなっている。本実施例で示す流路状態判定用プログラムは、スロットル弁１３ａの開度が変化する前にクランク角センサ５５の出力信号に基づき検出された回転数Ｎｅ１と、スロットル弁１３ａの開度が変化した後にクランク角センサ５５の出力信号に基づき検出された回転数Ｎｅ２との差異に基づいて、気流制御弁１が形成する流路の状態を判定するためのプログラムとなっている。本実施例では、ＥＣＵ１００Ｃで気流制御弁の制御装置を実現している。

次に、気流制御弁１が形成する流路に詰まりが発生しているか否かを判定するために、さらに、流路に詰まりが発生していると判定した場合に、気流制御弁１の開度を補正するためにＥＣＵ１００Ｃで行われる処理について図５に示すフローチャートを用いて詳述する。なお、図５に示すフローチャートは、図４に示すフローチャートに対してステップ２２ａがステップ２２ｂに、ステップ２４ａがステップ２４ｂに、ステップ２６ａがステップ２６ｂになっている以外、同一のものとなっているため、以下、説明の重複を避けるべく主に異なる部分について詳述する。ステップ２２ｂにおいて、ＣＰＵはクランク角センサ５５の出力信号に基づき回転数Ｎｅ１を検出する処理を実行する。またステップ２４ｂにおいて、ＣＰＵはクランク角センサ５５の出力信号に基づき回転数Ｎｅ２を検出する処理を実行する。さらにステップ２６ｂにおいて、ＣＰＵはステップ２２ｂで検出した回転数Ｎｅ１に対して、ステップ２４ｂで検出した回転数Ｎｅ２が増大したか否かを判定する処理を実行する。ここで、流路に詰まりが発生し、気流制御弁１の開度で吸気流量が決定される状態になっている場合には、スロットル弁１３ａがステップ２３及び２５で開閉制御されたときでも、回転数Ｎｅ１に対して回転数Ｎｅ２は増大しないことになる。そのため、本実施例では、本ステップで回転数Ｎｅ１に対して回転数Ｎｅ２が増大しているか否かで回転数Ｎｅ１と回転数Ｎｅ２の差異を検出している。但し、これに限られず、例えば回転数Ｎｅ１と回転数Ｎｅ２との差や比が所定値以内にあるか否かなど、適宜の方法で回転数Ｎｅ１と回転数Ｎｅ２の差異を検出してもよい。

ステップ２６ｂで否定判定であれば、ＣＰＵは、流路に詰まりが発生している、と判定し、気流制御弁１を所定の開度開くよう、ステップモータ３０を制御するための処理を実行する（ステップ２７）。その後、ＣＰＵはステップ２６ｂで肯定判定になるまで、言い換えれば流路に詰まりが発生している、と判定しなくなるまで、ステップ２２ｂからステップ２７までに示す処理を実行して、次第に気流制御弁１を開いていく。ステップ２６ｂで肯定判定であれば、ＣＰＵは、気流制御弁１の開度を学習するための処理を実行する（ステップ２８）。これにより、気流制御弁１の開度を、流路に詰まりが発生している、と判定しなくなる開度に補正することができる。すなわち、本実施例でも実施例２と同様、気流制御弁１が全閉のときにポンプ損失により燃費が悪化することや、全閉状態から他の適宜の開度に気流制御弁１を開弁する際にトルクショックが発生することを抑制できる。以上により、内燃機関５０の回転数Ｎｅと負荷に応じて制御される気流制御弁１が形成する流路に詰まりが発生しているか否かを判定可能な、さらには係る詰まりの発生に起因する内燃機関５０の燃費の悪化及びトルクショックの発生を抑制可能なＥＣＵ１００Ｃを実現可能である。

上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

実施例１に係る気流制御弁の制御装置を、内燃機関５０及び内燃機関５０の吸気系１０とともに模式的に示す図である。気流制御弁１が形成する流路に詰まりが発生しているか否かを判定するために、さらに、流路に詰まりが発生していると判定した場合に、気流制御弁１の開弁時期を補正するためにＥＣＵ１００Ａで行われる処理をフローチャートで示す図である。ステップ１７における気流制御弁１の開弁時期の補正を概念的に示す図である。気流制御弁１が形成する流路に詰まりが発生しているか否かを判定するために、さらに、流路に詰まりが発生していると判定した場合に、気流制御弁１の開度を補正するためにＥＣＵ１００Ｂで行われる処理をフローチャートで示す図である。気流制御弁１が形成する流路に詰まりが発生しているか否かを判定するために、さらに、流路に詰まりが発生していると判定した場合に、気流制御弁１の開度を補正するためにＥＣＵ１００Ｃで行われる処理をフローチャートで示す図である。

符号の説明

１気流制御弁
２弁軸
１０吸気系
１２エアフロメータ
１３電動スロットル
１３ａスロットル弁
１３ｂスロットルセンサ
１４サージタンク
１６吸気ポート
１７圧力センサ
３０ステップモータ
５０内燃機関
５５クランク角センサ
６０大気圧センサ
１００ＥＣＵ

Claims

内燃機関の吸気系の吸気通路に配設された気流制御弁の制御を、該気流制御弁を開閉駆動する駆動手段を前記内燃機関の回転数と負荷に応じて制御することにより行う気流制御弁の制御装置であって、
前記気流制御弁の上流側の吸気管圧と大気圧との圧力差を検出する圧力差検出手段と、
前記内燃機関の回転数と負荷に応じて基準となる前記圧力差を基準圧力差として記憶した記憶手段と、
前記圧力差検出手段が検出した検出圧力差と、該検出圧力差を検出したときの前記内燃機関の回転数及び負荷に対応する前記基準圧力差との差異に基づいて、前記気流制御弁が形成する流路の状態を判定する流路状態判定手段とを備えることを特徴とする気流制御弁の制御装置。
内燃機関の吸気系の吸気通路に配設された気流制御弁の制御を、該気流制御弁を開閉駆動する駆動手段を前記内燃機関の回転数と負荷に応じて制御することにより行う気流制御弁の制御装置であって、
前記内燃機関に供給される吸気流量を検出する吸気流量検出手段と、
前記内燃機関の吸気系の吸気通路に配設されたスロットル弁の開度が変化する前に前記吸気流量検出手段が検出した吸気流量と、前記スロットル弁の開度が変化した後に前記吸気流量検出手段が検出した吸気流量との差異に基づいて、前記気流制御弁が形成する流路の状態を判定する流路状態判定手段とを備えることを特徴とする気流制御弁の制御装置。
内燃機関の吸気系の吸気通路に配設された気流制御弁の制御を、該気流制御弁を開閉駆動する駆動手段を前記内燃機関の回転数と負荷に応じて制御することにより行う気流制御弁の制御装置であって、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記内燃機関の吸気系の吸気通路に配設されたスロットル弁の開度が変化する前に前記回転数検出手段が検出した回転数と、前記スロットル弁の開度が変化した後に前記回転数検出手段が検出した回転数との差異に基づいて、前記気流制御弁が形成する流路の状態を判定する流路状態判定手段とを備えることを特徴とする気流制御弁の制御装置。
前記流路状態判定手段が、流路に詰まりが発生している、と判定した場合に、補正前と比較して前記気流制御弁がより低い負荷で開弁するよう、該気流制御弁の開弁時期を補正する開弁時期補正手段を備えることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の気流制御弁の制御装置。
前記流路状態判定手段が、流路に詰まりが発生している、と判定した場合に、さらに該流路状態判定手段が、流路に詰まりが発生している、と判定しなくなる開度まで、前記気流制御弁の開度を補正する開度補正手段を備えることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の気流制御弁の制御装置。