JP2010265902A - Intake device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等に用いられる内燃機関の吸気装置に関する。 The present invention relates to an intake device for an internal combustion engine used in an automobile or the like.
車両用の内燃機関、特にガソリンを燃料とする内燃機関の吸気装置では、一般的に、複数の気筒(シリンダ)へと接続するコレクタの上流にスロットル弁を設け、主としてこのスロットル弁により吸入空気量を調整している。このため、スロットル弁を閉じるに従って、コレクタ内の負圧が大きくなり(例えば−数100mmHg)、このような大きな負圧に耐え得るように、コレクタの強度等が設定されている。 2. Description of the Related Art In general, an intake device of an internal combustion engine for a vehicle, particularly an internal combustion engine using gasoline as fuel, is provided with a throttle valve upstream of a collector connected to a plurality of cylinders (cylinders). Is adjusted. For this reason, as the throttle valve is closed, the negative pressure in the collector increases (for example, −100 mmHg), and the strength of the collector is set so as to withstand such a large negative pressure.
ところで、本出願人等は、吸気弁のバルブリフト特性を変更する可変動弁機構により吸入空気量を調整可能な吸気装置を、特許文献1として先に出願している。この場合、吸入空気量を調整するためのスロットル弁を敢えて用いる必要がないので、所謂スロットル損失を軽減,解消できることに加え、コレクタ内に作用する負圧を十分に小さくすることができる。この結果、例えばコレクタを形成する材料の軽量化及び低コスト化を図ることができる。
By the way, the present applicants have previously applied for an intake device capable of adjusting the intake air amount by a variable valve mechanism that changes the valve lift characteristic of the intake valve as
一方で、吸気系の負圧は、一般的に、EGR装置におけるブローバイガスの還流、あるいは蒸発燃料処理装置における蒸発燃料のパージ運転を行うためにも用いられる。このような場合に必要とされる負圧の大きさ(例えば−数10mmHg)は、吸入空気量の調整時に生成される負圧(例えば−数100mmHg)に比して十分に小さい。そこで、このような可変動弁機構により吸入空気量を調整可能な吸気装置では、最小限必要とされる所定の負圧をコレクタ内に発生させる圧力調整機構を設けることが好ましい。 On the other hand, the negative pressure of the intake system is generally also used to perform a recirculation of blow-by gas in the EGR device or a purge operation of the evaporated fuel in the evaporated fuel processing device. The magnitude of the negative pressure required in such a case (for example, −several tens mmHg) is sufficiently smaller than the negative pressure (for example, −several hundred mmHg) generated when adjusting the intake air amount. Therefore, it is preferable to provide a pressure adjusting mechanism for generating a predetermined negative pressure required in the collector in the intake device capable of adjusting the intake air amount by such a variable valve mechanism.
しかしながら、圧力調整機構の故障や経時劣化等によりコレクタ内に予期せぬ大きな負圧が作用した場合に、上記のように軽量化されたコレクタの損傷や機関出力の低下などの思わぬ不具合を生じるおそれがある。 However, when unexpectedly large negative pressure is applied to the collector due to failure of the pressure adjustment mechanism or deterioration over time, unexpected damage such as damage to the weight-reduced collector or reduction in engine output occurs. There is a fear.
本発明は、可変動弁機構により吸入空気量を調整可能な吸気装置において、コレクタ内に過大な負圧が作用した場合にも、コレクタの損傷等を有効に回避・抑制することを一つの目的としている。 One object of the present invention is to effectively avoid and suppress damage to a collector, etc., even when an excessive negative pressure acts in the collector in an intake device capable of adjusting the amount of intake air by a variable valve mechanism. It is said.
本発明に係る内燃機関の吸気装置は、吸気弁のバルブリフト特性を変更することにより内燃機関の吸入空気量を連続的に変更可能な可変動弁機構と、複数の気筒の吸気通路が接続するコレクタと、コレクタ内部に所定負圧を発生させる圧力調整機構と、を有している。 In the intake device for an internal combustion engine according to the present invention, a variable valve mechanism capable of continuously changing an intake air amount of the internal combustion engine by changing a valve lift characteristic of the intake valve and an intake passage of a plurality of cylinders are connected. A collector and a pressure adjusting mechanism for generating a predetermined negative pressure inside the collector;
このように、吸気弁のバルブリフト特性を変更することにより吸入空気量を連続的に調整できるため、上述したように、従来のスロットル弁によるスロットル損失を軽減,解消できることに加え、コレクタ内に作用する負圧を十分に小さくして、コレクタを形成する材料の軽量化及び低コスト化を図ることができる。例えばコレクタを軽量かつ安価な樹脂材料により形成することが可能となる。 As described above, since the intake air amount can be continuously adjusted by changing the valve lift characteristic of the intake valve, as described above, the throttle loss due to the conventional throttle valve can be reduced and eliminated, and in addition, it acts on the collector. The negative pressure to be reduced can be made sufficiently small to reduce the weight and cost of the material forming the collector. For example, the collector can be formed of a lightweight and inexpensive resin material.
また、圧力調整機構によりコレクタ内部に所定負圧を発生させているため、負圧を利用する装置、例えばEGR装置や蒸発燃料処理装置に所定負圧を与えることができる。この圧力調整機構により発生される所定負圧は、好ましくは、EGR装置や蒸発燃料処理装置に必要とされる最低限の負圧(例えば−数10mmHg)とされ、吸入空気量の調整時に生成される負圧(例えば−数100mmHg)に比して十分に小さく設定される。 Further, since the predetermined negative pressure is generated inside the collector by the pressure adjusting mechanism, the predetermined negative pressure can be applied to a device that uses the negative pressure, for example, an EGR device or an evaporated fuel processing device. The predetermined negative pressure generated by the pressure adjusting mechanism is preferably a minimum negative pressure (for example, −several tens mmHg) required for the EGR device and the evaporated fuel processing device, and is generated when the intake air amount is adjusted. Is set to be sufficiently smaller than the negative pressure (for example, −several hundred mmHg).
そして、第1の発明は、コレクタ内部の負圧が少なくとも上記所定負圧を越える負圧過大状態のとき(所定負圧よりも大きい所定の設定負圧を越えるとき)、コレクタ内部を大気に開放する大気開放機構を有することを特徴としている。これにより、例えば圧力調整機構に故障が発生しても、コレクタ内部の負圧が過大に発達することがないので、吸気系の他の部位へ影響が及ぶ(例えば負圧によってコレクタ全体が変形する)ことを防止できる。 In the first aspect of the present invention, when the negative pressure inside the collector is in an excessively negative state where the negative pressure exceeds at least the predetermined negative pressure (when the predetermined negative pressure larger than the predetermined negative pressure is exceeded), the inside of the collector is opened to the atmosphere. It is characterized by having an atmospheric release mechanism. As a result, for example, even if a failure occurs in the pressure adjustment mechanism, the negative pressure inside the collector does not develop excessively, and this affects other parts of the intake system (for example, the whole collector is deformed by the negative pressure). ) Can be prevented.
上記大気開放機構は、好適には後述する強度弱化部などのように、自身の作動後にコレクタ内部を大気開放状態に保持する。この場合、大気開放機構を簡素化できることに加え、大気開放機構が作動した後のコレクタ内部がほぼ大気圧、つまり一定圧力に維持されるので、内燃機関の出力特性が安定する。これに対し、大気開放と遮断とを繰り返す大気開放機構とした場合、コレクタ内部の負圧が変動することになり、この変動の悪影響が機関出力に反映される可能性がある。一方、圧力変動を生じないようにコレクタ内の圧力を調整可能な大気開放機構とするには、上記圧力調整機構と同レベルの構造が必要となり、コストアップや構造の複雑化を避けられない。 The air release mechanism preferably keeps the inside of the collector open to the atmosphere after its operation, such as a strength weakening section described later. In this case, in addition to simplifying the atmosphere opening mechanism, the inside of the collector after the opening of the atmosphere opening mechanism is maintained at substantially atmospheric pressure, that is, constant pressure, so that the output characteristics of the internal combustion engine are stabilized. On the other hand, in the case of an atmospheric release mechanism that repeatedly opens and closes the atmosphere, the negative pressure inside the collector fluctuates, and the adverse effect of this fluctuation may be reflected in the engine output. On the other hand, in order to provide an atmospheric release mechanism capable of adjusting the pressure in the collector so as not to cause pressure fluctuations, a structure of the same level as the pressure adjusting mechanism is required, and cost increases and complexity of the structure cannot be avoided.
上記大気開放機構は、一例として、コレクタの壁部の一部を部分的に強度弱化した強度弱化部で構成され、上記負圧過大状態のときに上記強度弱化部に割れが生じてコレクタ内部を大気に開放する。この場合、部品点数を増やすことなく大気開放機構を設けることができ、構成が簡素化される。また、コレクタを複数の部品(分割体)から構成している場合、修理を行なう際には強度弱化部が設けられる部品のみを交換するだけで良く、作業性にも優れている。 As an example, the air release mechanism is composed of a strength weakening portion in which a part of the wall portion of the collector is partially weakened.When the negative pressure is excessive, the strength weakening portion is cracked and the inside of the collector is formed. Open to the atmosphere. In this case, the air release mechanism can be provided without increasing the number of parts, and the configuration is simplified. In addition, when the collector is composed of a plurality of parts (divided bodies), it is only necessary to replace the part provided with the strength weakening part when repairing, and the workability is excellent.
他の例として、上記大気開放機構は、コレクタの壁部に貫通形成された連通孔と、この連通孔を閉塞するふたと、このふたをコレクタの壁部に係止して閉塞状態に保持する係止部とを有し、上記負圧過大状態で、上記ふたの係止が外れてコレクタ内部を大気に開放する。この場合、圧力調整機構を修理したらふたをもとの係止状態へ戻すだけで良く、上述した強度弱化部を用いた場合に比して部品の交換が発生しない点で有利である。 As another example, the atmosphere release mechanism includes a communication hole formed through the wall of the collector, a lid that closes the communication hole, and the lid is locked to the wall of the collector to be held closed. A locking portion, and in the state of excessive negative pressure, the locking of the lid is released and the inside of the collector is opened to the atmosphere. In this case, when the pressure adjusting mechanism is repaired, it is only necessary to return the lid to the original locked state, which is advantageous in that no parts are exchanged as compared with the case where the strength weakening portion described above is used.
より好ましくは、内燃機関の運転条件に基づいて吸気弁の目標バルブリフト特性を設定し、この目標バルブリフト特性に応じて上記可変動弁機構を制御する制御手段と、上記大気開放機構の作動を検出する検出手段と、を備え、上記制御手段は、上記大気開放機構の作動が検出される前と検出された後とで異なる目標バルブリフト特性を設定する。従って、コレクタ内の圧力に対応する形で適切な目標バルブリフト特性を予め設定しておくことにより、例えば、大気開放機構が作動してコレクタ内が大気圧に維持される状態でも、圧力調整機構が正常に作動しており大気開放機構が未だ作動していない通常時と同等の機関出力を確保することが可能となる。 More preferably, the target valve lift characteristic of the intake valve is set based on the operating condition of the internal combustion engine, and the control means for controlling the variable valve mechanism according to the target valve lift characteristic and the operation of the atmosphere release mechanism are performed. Detecting means for detecting, wherein the control means sets different target valve lift characteristics before and after detecting the operation of the atmospheric release mechanism. Therefore, by setting an appropriate target valve lift characteristic corresponding to the pressure in the collector in advance, for example, even in a state where the atmosphere release mechanism is operated and the inside of the collector is maintained at atmospheric pressure, the pressure adjustment mechanism It is possible to ensure an engine output equivalent to that in the normal time when the engine is operating normally and the atmospheric release mechanism is not yet operating.
また、コレクタ内部にエアクリーナを内蔵する場合、好ましくは上記大気開放機構を上記エアクリーナよりも吸気通流方向で上流側に配設する。これにより、大気開放機構が作動した場合に、大気開放機構を通してコレクタ内へ流入するダスト等をエアクリーナで捕捉して、機関のシリンダ側へ入り込むことを防止できる。 Further, when an air cleaner is built in the collector, the atmosphere release mechanism is preferably arranged upstream of the air cleaner in the intake air flow direction. Thereby, when the atmosphere release mechanism is activated, it is possible to prevent dust or the like flowing into the collector through the atmosphere release mechanism from being captured by the air cleaner and entering the cylinder side of the engine.
第2の発明は、コレクタ内部の圧力を検出する圧力検出手段と、検出されたコレクタ内部の負圧が上記所定負圧よりも大きい設定負圧を越える負圧過大状態のときには燃料噴射を停止し、検出されたコレクタ内部の負圧が上記所定負圧と上記設定負圧との間にあるときには、上記所定負圧と検出された負圧とに基づいて燃料噴射量を補正する燃料噴射制御手段と、を備えることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided pressure detecting means for detecting the pressure inside the collector, and fuel injection is stopped when the detected negative pressure inside the collector exceeds a set negative pressure larger than the predetermined negative pressure. When the detected negative pressure inside the collector is between the predetermined negative pressure and the set negative pressure, the fuel injection control means corrects the fuel injection amount based on the predetermined negative pressure and the detected negative pressure It is characterized by providing these.
この場合、上記の大気開放機構を設けることなく、コレクタ内の負圧が設定負圧を越えて過度に大きくなると、燃料噴射を停止して(フューエルカット)、過大な負圧によりコレクタ内を含む吸気系がダメージを受けることを速やかに回避することができる。また、圧力調整機構の故障等により、コレクタ内部の負圧が所定負圧からずれた場合にも、検出される実際の負圧に応じた形で燃料噴射量を適宜に補正することができる。 In this case, if the negative pressure in the collector exceeds the set negative pressure and becomes excessively large without providing the air release mechanism, the fuel injection is stopped (fuel cut), and the inside of the collector is included due to the excessive negative pressure. It is possible to quickly avoid damage to the intake system. Further, even when the negative pressure inside the collector deviates from a predetermined negative pressure due to a failure of the pressure adjusting mechanism, the fuel injection amount can be corrected as appropriate according to the detected actual negative pressure.
上記圧力調整機構は、典型的には、所定の運転領域(例えばEGR装置や蒸発燃料処理装置で所定負圧を必要とする運転領域)においてコレクタ内部の負圧をほぼ一定(例えば−50mmHg)に調整すると共に、上記所定の運転領域以外の領域ではコレクタ内部の圧力をほぼ大気圧とする。 Typically, the pressure adjusting mechanism makes the negative pressure inside the collector substantially constant (for example, −50 mmHg) in a predetermined operation region (for example, an operation region that requires a predetermined negative pressure in an EGR device or an evaporative fuel processing device). In addition to the adjustment, the pressure inside the collector is almost atmospheric pressure in the region other than the predetermined operation region.
以上のように、大気開放機構を有する第1の発明によれば、コレクタの軽量化,低コスト化を図りつつ、このコレクタ内に過大な負圧が作用することを回避して、このような過大な負圧によりコレクタを含む吸気系がダメージを受けることを確実に解消できる。 As described above, according to the first invention having the atmospheric release mechanism, it is possible to reduce the weight and cost of the collector and avoid the application of excessive negative pressure in the collector. Excessive negative pressure can surely eliminate damage to the intake system including the collector.
また、燃料噴射制御手段を有する第2の発明によれば、コレクタの軽量化,低コスト化を図りつつ、コレクタ内に過大な負圧が作用した場合にも、燃料噴射を停止して(フューエルカット)、このような過大な負圧によりコレクタ内を含む吸気系がダメージを受けることを速やかに回避できる。 Further, according to the second invention having the fuel injection control means, the fuel injection is stopped (fuel) even when an excessive negative pressure acts in the collector while reducing the weight and cost of the collector. Cut), it is possible to quickly avoid the intake system including the inside of the collector from being damaged by such an excessive negative pressure.
以下、本発明を4気筒ガソリン式内燃機関に適用した実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。先ず図1〜7を参照して、全実施形態に共通する構成について説明する。 Hereinafter, embodiments in which the present invention is applied to a four-cylinder gasoline internal combustion engine will be described in detail with reference to the drawings. First, a configuration common to all the embodiments will be described with reference to FIGS.
図1は、吸気弁1のバルブリフト特性(バルブタイミング及びバルブリフト量)を変更可能な可変動弁機構を示している。この可変動弁機構は、吸気弁1の作動角及びバルブリフト量を変更可能な作動角変更機構10と、クランクシャフト(図示省略)の回転位相に対する吸気弁の作動角の位相(例えば中心位相)を変更可能な位相変更機構20と、により構成されている。このように作動角変更機構10と位相変更機構20とを併用することにより、吸気弁の開時期と閉時期とを互いに独立して調整することも可能となる。
FIG. 1 shows a variable valve mechanism that can change the valve lift characteristics (valve timing and valve lift amount) of the
作動角変更機構10は、互いに平行に気筒列方向へ延びる駆動軸11及び制御軸12を有している。駆動軸11は、クランクシャフトから伝達される回転動力により軸周りに回転する。この駆動軸11には、吸気弁1のバルブリフタ2に接触してこのバルブリフタ2を押し下げる揺動カム13が回転自在に外嵌されているとともに、各気筒毎に円筒状又は円柱状の駆動偏心カム(駆動偏心軸部)14が固定又は一体形成されている。この駆動偏心カム14の外周面の軸心は駆動軸11の軸心に対して偏心しており、この駆動偏心カム14の外周面にリング状の第1リンク15が回転自在に外嵌している。制御軸12には、各気筒毎に円筒状又は円柱形をなす制御偏心カム(制御偏心軸部)16が固定又は一体形成されている。この制御偏心カム16の外周面の軸心は制御軸12の軸心に対して偏心しており、この制御偏心カム16の外周面に、ロッカーアーム17の中央部が回転自在に外嵌している。このロッカーアーム17の一端部は第1リンク15の先端部と回転自在に連結されており、ロッカーアーム17の他端はロッド状の第2リンク18の一端部と回転自在に連結されている。この第2リンク18の他端は揺動カム13の先端部と回転自在に連結されている。なお、制御軸12の一端側には、この制御軸12の回転位相を検出するポテンショメータ203が取付けられている。また、駆動軸11の一端側には、この駆動軸11の回転位相を検出する位相センサ204が設けられている。
The operating
この作動角変更機構10の作用を説明する。クランクシャフトから伝達される回転動力により駆動軸11が軸周りに回転すると、駆動偏心カム14に外嵌する第1リンク15の一端が駆動軸11の中心まわりに回転変位して、この第1リンク15が全体としてほぼ並進方向に作動し、この第1リンク15の並進運動がロッカーアーム17の揺動運動に変換されて、第2リンク18を介して揺動カム13が所定の揺動範囲内で揺動する。この揺動する揺動カム13が吸気弁1のバルブリフタ2に当接してこれを押圧することにより、吸気弁1が図外のバルブスプリングの反力に抗して開閉駆動される。また、アクチュエータ19により制御軸12を回転駆動すると、ロッカーアーム17の揺動中心となる制御偏心カム16の中心位置が制御軸12の回転中心に対して回転変位して、このロッカーアーム17及びリンク15,18の姿勢が変化し、揺動カム13の揺動特性(例えば揺動カム13の揺動範囲の中心位相)が変化する。これにより、吸気弁1の作動角の中心位相が略一定のままで、吸気弁1の作動角及びバルブリフト量の双方が連続的に変化する。
The operation of the operating
この作動角変更機構10のメリットを説明すると、クランクシャフトから伝達される回転動力により軸回りに回転する駆動軸11と同軸上に、吸気弁1を直接的に押圧する揺動カム13が設けられているため、カムシャフトに固定された固定カムにより吸気弁を押圧する従来の一般的な直動式の動弁系と実質的に同じレイアウトを実現できる。このため、従来の直動式の固定動弁系へ容易に適用できることに加え、このような直動式の固定動弁系と同様、簡素な構造で回転限界の向上を図ることができるとともに、揺動カム13と駆動軸11との軸ズレ等を生じるおそれがなく、制御精度に優れている。また、ロッカーアーム17や各リンク15,18が駆動軸11の周囲に集約されており、全体としてコンパクトで機関搭載性に優れている。更に、駆動偏心カム14と第1リンク15との軸受部分や、制御偏心カム16とロッカーアーム17との軸受部分のように、部材間の連結部分の多くが面接触となっており、潤滑が行いやすいことに加え、リターンスプリング等の付勢手段を敢えて必要としないため、耐久性,信頼性にも優れている。
The merit of the operating
位相変更機構20は、クランクシャフトの回転位相に対する駆動軸11(固定動弁系の場合にはカムシャフト)の回転位相を変化させることにより、吸気弁の作動角の中心位相を進角側又は遅角側へ連続的に変更するもので、ベーンを用いたタイプ、ヘリカルスプラインを用いたタイプ等が公知である。
The
一例として、ベーンを用いた油圧駆動式の位相変更機構20を図1及び図2を参照して簡単に説明する。この位相変更機構20は、タイミングプーリ(又はスプロケット)21に固定又は一体形成され、このタイミングプーリ21と一体的に回転するハウジング22と、このハウジング22内に回転可能に収容されるとともに、駆動軸11(固定動弁の場合はカムシャフト)11に固定又は一体形成され、駆動軸11と一体的に回転するベーン23と、を有している。タイミングプーリ21及びハウジング22は、タイミングベルト(又はタイミングチェーン)を介してクランクシャフトから回転動力が伝達され、クランクシャフトと同期して(一般的には半分の速度で)軸回りに回転する。ハウジング22の内部には、ベーン23の羽根部24を挟んで一対の油圧室25,26が液密に画成されている。これら油圧室25,26の油圧を図1に示す電磁切換弁27により切換・調整することにより、ベーン23とハウジング22との相対位相を変化させて、クランクシャフト及びタイミングプーリ21に対する駆動軸11の位相を変化させる。なお、図1の符号28は作動油圧の油圧源としてのオイルポンプである。
As an example, a hydraulically driven
図3〜6は、吸気系のコレクタ38及びその近傍の構成を示している。図3にも示すように、シリンダヘッド30の吸気側の側壁32には、気筒列を構成する複数(この例では4つ)の気筒の吸気ポート34の一端が開口しており、これら複数の吸気ポート34のポート開口部35を覆うように、取付ブラケット36が側壁32に固定されている。そして、この取付ブラケット36に、一つのコレクタ38が直接的に取り付けられており、このコレクタ38内に、複数の吸気ポート34にそれぞれ連通・接続する複数の吸気ブランチ40を突出させている。
3 to 6 show the configuration of the
コレクタ38は、軽量・安価な樹脂材料からなるコレクタ上部分割体42及びコレクタ下部分割体44の2部材により構成されており、両分割体42,44の間にはエアクリーナ46が介装されている。すなわち、図6に示すように、コレクタ上部分割体42とコレクタ下部分割体44の間にエアクリーナ46及びガスケット48を挟み込んだ状態で、例えばクリップ50により両分割体42,44が着脱可能に固定されている。なお、分割体42,44には、クリップ取付位置に適宜なクリップ係止部52が凹設されており、それ以外の部分では、図6の破線Hに示すように、上記の係止部52が形成されていない。
The
このコレクタ38の大部分を構成するコレクタ下部分割体44は、例えば図5に示すように、一対の上側ボルト54により上側フランジ部55が取付ブラケット36へ締結固定されるとともに、一対の下側ボルト56により下側フランジ部57がシリンダヘッド30又はシリンダブロック31あるいはこれらの取付部材へ締結固定される。
As shown in FIG. 5, for example, the collector lower divided
コレクタ上部分割体42には、図4に示すように、筒状の吸気取入口58が一体的に形成され、この吸気取入口58あるいはその近傍に、圧力調整機構110が設けられている。この圧力調整機構110は、吸入空気量を調整するというよりは、むしろ機関のEGR装置や蒸発燃料処理装置等に必要な最低限の負圧を得るために設けられており、具体的な構成及び作用効果については後述する。この圧力調整機構110へ大きなゴミ等が噛み込まないように、上記のエアクリーナ46に比して濾過機能の低い(目が粗い)フィルタを圧力調整機構110の上流側に取り付けても良い。
As shown in FIG. 4, a
コレクタ下部分割体44は、図3に示すように、コレクタ38内部へ向かって筒状に延び、吸気ブランチ40の一部を構成する複数の第1ブランチ構成部68と、吸気ポート34へ燃料を噴射する燃料噴射弁70との干渉を回避するための凹部72と、取付ブラケット36に面接触状態で固定される取付プレート部74と、を有し、これらの各部68,72,74が一体的に形成されている。取付プレート部74は、取付剛性を確保するために他の部分に比して相対的に厚肉化されている。
As shown in FIG. 3, the collector lower divided
取付ブラケット36は、シリンダヘッド30と同様に剛性の高いアルミ合金等により形成されており、各吸気ブランチ40の一部を構成する筒状の第2ブランチ構成部76と、燃料噴射弁70の取付ボス部78と、シリンダヘッド30の側壁32とコレクタ下部分割体44の取付プレート部74との間に介装される取付プレート部80と、を有し、これら各部76,78,80が一体的に形成されている。この取付ブラケット36は、典型的には図5に示すように複数のボルト82によりシリンダヘッド30の側壁32に締結固定される。
The mounting
吸気ブランチ40は、吸気ポート34のポート開口部35からコレクタ38内に開口するベルマウス状のブランチ開口部84までの吸気通路を形成する筒状体を意味しており、この例では、ガスケット86を介して嵌合する第1ブランチ構成部68と第2ブランチ構成部76とにより構成されている。
The
このように、シリンダヘッド30の側壁32に取り付けられる取付ブラケット36にコレクタ38を直接的に取り付けているため、例えばシリンダヘッドから機関幅方向へ突出する吸気ブランチ(又は吸気マニホールド)の突出端部にコレクタを取り付ける場合に比して、コレクタ38の支持剛性が向上するとともに、コレクタ38へ作用する振動入力も低減される。また、コレクタ38がシリンダヘッド30の側壁32に近接配置されるとともに、吸気ブランチ40が実質的にコレクタ38内に内臓されることとなるため、吸気装置がコンパクト化され、その機関搭載性が向上する。
Thus, since the
このようなレイアウトを実現するためには、上述したように、吸気ブランチ40の短縮化とコレクタ38の大容量化とが要求され、これら吸気ブランチ40の短縮化とコレクタ38の大容量化とは、吸気弁1のバルブリフト特性を変更することにより吸入空気量を調整する上記の可変動弁機構を用いることにより達成できる。
In order to realize such a layout, as described above, it is required to shorten the
また、図3に示すように、コレクタ38は、シリンダヘッド30の側壁32に略沿う機関上下方向(図3の上下方向)の寸法が、シリンダヘッド30の側壁32と略直交する機関幅方向(図3の左右方向)の寸法に比して長く設定されている。つまり、コレクタ38は、機関上下方向(シリンダ軸線方向)に沿う縦長の形状となっている。このため、機関幅方向へのコレクタ38の張出量が抑制されるとともに、シリンダヘッド30下方のデッドスペースを有効に使うことができ、コレクタ38の支持剛性及び機関搭載性が更に向上する。
Further, as shown in FIG. 3, the
また、エアクリーナ46が着脱可能なコレクタ上部分割体42とコレクタ下部分割体44との間に介装されるとともに、コレクタ下部分割体44に吸気ブランチ40の一部(第1ブランチ構成部68)が形成され、この吸気ブランチ40のブランチ開口部84よりもエアクリーナ46が上方に配置されているため、コレクタ上部分割体42を取り外すことにより、コレクタ容積の大部分をなすコレクタ下部分割体44を機関から取り外すことなく、エアクリーナ46を容易に交換できるというメリットもある。
In addition, the
ところで、燃費向上や出力向上を図るために、吸気弁と排気弁の双方が開弁するバルブオーバーラップが設定されている場合、吸気側へ燃焼ガスが逆流するおそれがある。この逆流した燃焼ガスがエアクリーナに直接的にかかると、エアクリーナの損傷や劣化を招くおそれがある。そこで図3にも示すように、燃焼ガスが吐出される吸気ブランチ40の突出方向から外れた位置、具体的には突出方向に対して略直角上方に、エアクリーナ46を配置している。
By the way, in order to improve fuel consumption and output, when a valve overlap is set in which both the intake valve and the exhaust valve are opened, the combustion gas may flow backward to the intake side. If the backflowed combustion gas is directly applied to the air cleaner, the air cleaner may be damaged or deteriorated. Therefore, as shown in FIG. 3, the
図7を参照して、上記の圧力調整機構110は、第1ダイアフラム弁121と第2ダイアフラム弁122と電磁弁123とを有している。第1ダイアフラム弁121は、正圧室124と負圧室125とを気密に画成するダイアフラム126と、ダイアフラム126を正圧室124側へ付勢するスプリング127と、を有し、ダイアフラム126の動きがリンク136,137を介してスロットル(弁体)120へ伝えられる。正圧室124は吸気通路にスロットル120よりも吸気通流方向(図の矢印Aの方向)上流側で連通しており、内部の圧力はほぼ大気圧となっている。負圧室125には負圧通路128を通して調整された負圧が導入される。
Referring to FIG. 7, the
図7(a)に示すように、負圧室125に導入される負圧が小さいときにはダイアフラム126に作用する差圧力が小さいので、ダイアフラム126はスプリング127の付勢力によって正圧室124側(図の下側)へ変位し、スロットル120を閉弁させる。反対に、負圧室125に導入される負圧が大きいときには、図7(c)に示すように、ダイアフラム126に作用する差圧力が大きくなり、ダイアフラム126は負圧室125側(図の上側)へ変位し、スロットル120を開弁させる。よって、スロットル120は負圧室125に導入される負圧の大きさに応じた開度に調整される。
As shown in FIG. 7A, since the differential pressure acting on the
負圧通路128は、内燃機関(クランクシャフト)によって駆動されるバキュームポンプ(図示略)に接続されており、この負圧通路128の途中には大気通路129の一端が接続している。この大気通路129は負圧通路128内に大気を導入する通路であり、負圧通路128との接続部には、第2ダイアフラム弁122の針弁130が配設されている。
The
第2ダイアフラム弁122は、正圧室131と負圧室132とを気密に画成するダイアフラム133と、ダイアフラム133を正圧室131側へ付勢するスプリング134とを有している。正圧室131は大気と連通しており、内部の圧力はほぼ大気圧となっている。負圧室132には吸気負圧通路135を介してスロットル120下流の吸気通路内の負圧が導入される。スロットル120下流の負圧が小さいときには、ダイアフラム133に作用する差圧力が小さいので、図7(a)及び(c)に示すように、ダイアフラム133はスプリング134の付勢力によって正圧室131側(図の下側)へ変位し、このダイアフラム133に取り付けられた針弁130が大気通路129を開く方向(負圧通路128内に大気を導入する方向)へ動く。反対に、スロットル下流の負圧が大きいときには、ダイアフラム133に作用する差圧力が大きくなり、図7(b)に示すように、ダイアフラム133は負圧室132側(図の上側)へ変位し、針弁130は大気通路129を閉鎖する方向へ動く。よって、負圧通路128内の負圧は、スロットル120下流の負圧の大きさに応じて調整される。
The
このように機械的に作動する簡素な構成の第1ダイアフラム弁121及び第2ダイアフラム弁122の働きにより、スロットル120下流、すなわちコレクタ38の内部を一定の所定負圧(例えば−50mmHg)に維持することができる。このため、EGR装置や蒸発燃料処理装置へ必要な負圧を与えることができる。
By the action of the
また、全開出力時等には、大気通路129に介装される電磁弁123を作動させて大気通路129を遮断することにより、第2ダイアフラム弁122の作動状態に関係なく負圧通路128内の負圧が大きくなり、スロットル120を全開位置に保持してコレクタ38内部の圧力をほぼ大気圧とすることができる。
Further, at the time of full open output or the like, the
図8及び図1を参照して、本発明の第1実施形態では、コレクタ38に大気開放機構140が設けられている。この大気開放機構140は、コレクタ38のコレクタ下部分割体44を形成するコレクタ壁部141に貫通形成された連通孔150と、コレクタ壁部141における連通孔150の周縁部に沿って取り付けられる係止部としてのシール部151と、このシール部151に気密に係止することにより、連通孔150を気密状態に閉塞するダイアフラム型のふた152と、を有している。また、コレクタ壁部141とふた152との間には、ばね153が圧縮状態で介装されており、このばね153の両端はコレクタ壁部141及びふた152にそれぞれ固定されている。また、ふた152が係止状態又は外れた状態にあることを検出する検出センサ154がコレクタ壁部141に取り付けられている。
With reference to FIGS. 8 and 1, in the first embodiment of the present invention, the
図8の(a)は、機関停止時及び通常の運転時、つまり、上記の圧力調整機構110が正常に作動している状態を示している。この場合、コレクタ38内の負圧が圧力調整機構110で発生させ得る所定負圧(例えば−50mmHg)以下であるため、ばね153の付勢力及びコレクタ38内の負圧に抗してふた52の外周縁部がコレクタ壁部141に取り付けられたシール部151に係止された状態に保持され、コレクタ38内が気密状態に維持される。
FIG. 8A shows a state in which the
図8の(b)は、異常運転時、つまり、上記の圧力調整機構110の故障や経時劣化等によって、コレクタ38内の負圧が圧力調整機構110により発生させ得る所定負圧を越えている所定の負圧過大状態(例えば−数100mmHg)を示している。このように、コレクタ38内の負圧が所定の限界値(設定負圧)を超えた場合、ダイアフラム式のふた152の変形等を伴って、ふた152とシール部151との係止が外れ、ふた152がシール部151を乗り越えてコレクタ38の内部方向へ張り出した状態となる。これにより、ふた152とコレクタ壁部141との間に空間155が形成され、この空間155を通してコレクタ38の内部が大気へ開放された状態、すなわち大気開放状態となる。このようにして、大気開放機構140が一旦作動すると、ふた152がばね153の自己弾性力により図8(b)に示す状態に保持されるため、コレクタ38内が確実に大気開放状態に保持される。つまり、ばね153は、コレクタ38内を大気開放状態に保持する機能を有している。
FIG. 8B shows that the negative pressure in the
このように、何らかの理由でコレクタ内が負圧過大状態となると、大気開放機構140が速やかに作動してコレクタ38内が大気に開放されるため、コレクタ38を軽量かつ安価な樹脂材料で形成しつつ、このコレクタ38が過大な負圧により変形等のダメージを受けることを確実に防止できる。
As described above, if the inside of the collector is in an excessively negative pressure state for some reason, the
図9を参照して、この内燃機関のECU(エンジン・コントロール・ユニット)200には、内燃機関の回転速度に対応するクランクシャフトの位相を検出するクランク角センサ201からの信号Ne、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ202からの信号APO、制御軸12の回転角度を検出するポテンショメータ203からの信号rE、駆動軸11の位相を検出する位相センサ204からの信号rT、大気開放機構140が作動したことを検出する検出センサ154からの信号S等が入力される。ECU200内では様々なプログラムに基づいて各種の制御指令値が算出され、これらの制御指令値は、アクチュエータ19,電磁切換弁27,電磁弁123,燃料噴射弁70,及び点火プラグ等に送られる。例えば、クランク角センサ201と位相センサ204の検出信号に基づいて、クランクシャフトの回転位相に対する駆動軸11の進角・遅角量を算出し、この進角・遅角量に基づいて、制御軸12のアクチュエータ19へフィードバック補正量を加味した制御指令値を出力する。
Referring to FIG. 9, an ECU (engine control unit) 200 of this internal combustion engine includes a signal Ne from a
図10は、第1実施形態に係る制御の流れを示すフローチャートで、このフローチャートは例えばECU200により所定時間毎に実行される。なお、ここでは大気開放機構が作動した異常時に、2つの変更機構10,20のうちの一方の作動角変更機構10の制御目標値だけを通常時と異ならせている。しかしながら、2つの変更機構10,20の制御目標値をともに変更して、目標バルブリフト特性を変更するようにすればなおよい。
FIG. 10 is a flowchart showing the flow of control according to the first embodiment. This flowchart is executed by the
S(ステップ)101では、機関回転速度Neとアクセル開度APOと大気開放機構の作動信号Sとを読み込む。Sl02では、制御軸の実回転角度rEと駆動軸の実位相rTとを読み込む。S103では、大気開放機構の作動信号Sが0であるか否かを判断する。ただし、センサ154は大気開放機構が作動していない通常時に信号0を出力し、大気開放機構が作動すると信号1を出力する。S=0(通常運転状態)と判定された場合、S104以降へ進み、図11(a)に示すような通常時の作動角マップに基づいて制御指令値が算出される。
In S (step) 101, the engine rotational speed Ne, the accelerator opening APO, and the operation signal S of the air release mechanism are read. In S102, the actual rotation angle rE of the control shaft and the actual phase rT of the drive shaft are read. In S103, it is determined whether or not the operation signal S of the atmosphere release mechanism is zero. However, the
すなわち、S104において、現在の運転条件(Ne、APO)が、機関の低中負荷域に対応する運転領域A内にあると判定されると、S105へ進み、圧力調整機構の電磁弁123に開弁信号を出力する。これにより、コレクタ内部の圧力が所定の一定負圧(−50mmHg)に調整される。続くS106では、機関回転速度Neとアクセル開度APOとに基づいて、図11(a)の通常時の作動角マップから目標制御軸回転角度tEをルックアップする。作動角マップは、運転条件(Ne、APO)に応じた吸入空気量が得られる吸気弁の作動角を制御軸の回転角度として記憶させてあるマップであり、運転領域A内の値はコレクタ内部の圧力が所定の一定負圧となっている条件でマッチングしてある。
That is, in S104, if it is determined that the current operating condition (Ne, APO) is within the operating region A corresponding to the low / medium load region of the engine, the process proceeds to S105 and the
一方、S104において、現在の運転条件が運転領域A内には無く、機関の高負荷域に対応した運転領域B内にあると判定された場合、S107へ進み、圧力調整機構の電磁弁123に閉弁信号を出力する。これにより、コレクタ内部の圧力はほぼ大気圧となる。続くS108では、S106の処理と同様に、機関回転速度Neとアクセル開度APOとに基づいて、図11(a)の通常時の作動角マップから目標制御軸回転角度tEをルックアップする。ただし、領域B内のマップ記憶値は、コレクタ内部の圧力が大気圧となっている条件でマッチングしてある。
On the other hand, in S104, when it is determined that the current operating condition is not in the operating region A but in the operating region B corresponding to the high load region of the engine, the process proceeds to S107 and the
S103において、S=0ではなく、大気開放機構140が作動している異常時であると判定された場合には、S109へ進み、運転者に故障の発生を警告すべく警告灯を点灯する。本実施形態では、圧力調整機構に故障が発生して大気開放機構が作動しても、後述するように異常時用の作動角マップ等を用いて通常時と略同等の出力を確保できるものの、この場合、蒸発燃料のパージ制御等は行なえなくなっており、早急な修理が必要であるため、警告灯を点灯して運転者に故障の発生を知らせるようにしている。
If it is determined in S103 that S = 0 and not the
続くS110では、機関回転速度Neとアクセル開度APOとに基づいて、上述した通常時の作動角マップとは異なる図11(b)の異常時の作動角マップから、目標制御軸回転角度tEをルックアップする。このマップの記憶値は、コレクタ内部の圧力が大気圧となっている条件で全ての運転領域の値がマッチングしてある。そして、異常時にも全ての運転領域で通常時と同等の機関出力を発生するように設定されている。すなわち、異常時の作動角マップの作動角(の記憶値)は、同一運転条件における通常時の作動角マップ(の記憶値)と比較した場合、運転領域Bに相当する運転条件では等しくなっているが、運転領域Aに相当する運転条件では小さくなっている。なお、制御可能な最小の作動角を目標値としてもアイドル運転条件に合致した吸入空気量が得られない(適正な吸入空気量より多くなる)場合には、好ましくはアイドル運転時に限り燃料噴射量を減少補正して機関出力を抑制する。 In subsequent S110, based on the engine rotational speed Ne and the accelerator opening APO, the target control shaft rotational angle tE is determined from the abnormal operating angle map of FIG. 11B, which is different from the normal operating angle map described above. Look up. The values stored in this map match the values in all the operation regions under the condition that the pressure inside the collector is atmospheric pressure. And it is set so that the engine output equivalent to the normal time is generated in all operating regions even in the event of an abnormality. That is, the operating angle (the stored value) of the operating angle map at the time of abnormality is equal in the operating condition corresponding to the operating region B when compared with the operating angle map (the stored value) at the normal time under the same operating condition. However, it is smaller under the operating conditions corresponding to the operating region A. If the intake air amount that matches the idle operation conditions cannot be obtained even if the minimum controllable operating angle is set as the target value, the fuel injection amount is preferably only during idle operation. To reduce the engine output.
S111では、機関回転速度Neとアクセル開度APOとに基づいて位相マップ(図示略)から目標駆動軸位相tTをルックアップする。S112では、目標制御軸回転角度tEと制御軸の実回転角度rEとの偏差をなくすための制御指令値を算出し、この制御指令値をアクチュエータ19に対して出力する。制御指令値の算出はどのような方法で行なってもよいが、例えば、tEとrEとの偏差に比例ゲインを乗じた比例補正量と偏差の積分値に積分ゲインを乗じた積分補正量と偏差の変化量に微分ゲインを乗じた微分補正量との和を直前の指令値に加えて新たな指令値とする。S113では、目標駆動軸位相tTと駆動軸の実位相rTとの偏差をなくすための制御指令値を算出し、この制御指令値を電磁切換弁27に対して出力する。
In S111, the target drive shaft phase tT is looked up from a phase map (not shown) based on the engine speed Ne and the accelerator opening APO. In S112, a control command value for eliminating a deviation between the target control shaft rotation angle tE and the actual rotation angle rE of the control shaft is calculated, and this control command value is output to the
このような制御により、圧力調整機構110の故障等により大気開放機構140が作動した異常時には、この異常を警告灯の点灯により速やかに乗員に知らせるとともに、異常時用の作動角マップを用いて通常時と同等の機関出力を確保することができる。
By such control, when an abnormality occurs when the
以下に説明する実施形態では、第1実施形態と同じ構成に同じ参照符号を付して重複する説明を適宜省略する。 In the embodiments described below, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted as appropriate.
図12及び図13に示す第2実施形態では、上述した第1実施形態に比して大気開放機構のみを変更している。すなわち、この第2実施形態に係る大気開放機構は、コレクタ38の壁部の一部を部分的に強度弱化(脆弱化)した強度弱化部160で構成されている。この強度弱化部160は、コレクタ上部分割体42を形成する略均一厚さのコレクタ壁部161の一部を部分的に薄肉化して形成されており、エアクリーナ46よりも吸気通流方向で上流側に配置されている。そして、上記の負圧過大状態のときに、強度弱化部160に割れ・亀裂が生じて、コレクタ38内部が大気に開放するように設定されている。
In the second embodiment shown in FIGS. 12 and 13, only the atmospheric release mechanism is changed as compared with the first embodiment described above. That is, the air release mechanism according to the second embodiment is configured by the
このような第2実施形態によれば、上記第1実施形態と同様の効果が得られることに加え、部品点数を増やすことなく大気開放機構を具現化でき、構成が更に簡素化される。また、修理を行なう際には強度弱化部160が設けられたコレクタ上部分割体42のみを交換するだけで良く、コレクタ38の大部分を構成するコレクタ下部分割体44を交換する必要がないので、作業性にも優れている。
According to such 2nd Embodiment, in addition to the effect similar to the said 1st Embodiment being obtained, an air release mechanism can be embodied without increasing a number of parts, and a structure is further simplified. Further, when repairing, it is only necessary to replace the collector upper divided
また、大気開放機構をなす強度弱化部160がエアクリーナよりも上流側に配設されているため、仮に強度弱化部160に割れが生じた場合、つまり大気開放機構が作動した場合でも、この強度弱化部160の破片や、強度弱化部160の割れ目部分から混入するダスト等がエアクリーナ46に捕捉され、このエアクリーナ46の下流側つまりシリンダ側へ入り込むことを確実に防止できる。
Further, since the
なお、上記の第1実施形態においても、大気開放機構140をエアクリーナ46よりも上流側のコレクタ上部分割体42に配設すれば、第2実施形態と同様、大気開放機構140の作動後に大気開放機構140の空間155から進入するダスト等がエアクリーナ46に捕捉され、シリンダ側へ入り込むことを防止できる。
In the first embodiment as well, if the
図14及び図15に示す第3実施形態では、大気開放機構(140,160)が設けられていない簡素な構造となっている。代わりに、コレクタ38内部の圧力を検出する圧力検出手段としての圧力センサ170がコレクタ38に取り付けられている。この圧力センサ170により検出されるコレクタ38内の圧力は、上記のECU200へ出力される。
The third embodiment shown in FIGS. 14 and 15 has a simple structure in which the atmosphere release mechanism (140, 160) is not provided. Instead, a
図16は、第3実施形態に係る制御の流れを示すフローチャートで、例えばECU200により所定時間毎に実行される。この第3実施形態では、上記の負圧過大状態(異常時)におけるフェールセーフ制御を燃料噴射量の制御によって行い、可変動弁機構10,20の制御と圧力調整機構110の電磁弁123の制御は通常時と同じ制御を行なう。例えば、作動角変更機構10による吸気弁の作動角の制御(制御軸12の回転角度の制御)は、常に図11(a)に示す通常時の作動角マップを参照して行なう。
FIG. 16 is a flowchart showing a flow of control according to the third embodiment, and is executed by the
S201では、機関回転速度Neとアクセル開度APOとコレクタ内部の圧力Pとを読み込む。なお、圧力Pは絶対圧の値である。これに対し、「負圧」は大気圧に対する差圧に対応している。例えば大気圧が760mmHgであれば、圧力Pが760mmHgよりも小さいときに負圧となり、この値Pが更に小さくなるほど負圧が大きくなる(負圧が発達する)こととなる。 In S201, the engine speed Ne, the accelerator opening APO, and the pressure P in the collector are read. The pressure P is an absolute pressure value. On the other hand, “negative pressure” corresponds to a differential pressure with respect to atmospheric pressure. For example, if the atmospheric pressure is 760 mmHg, the pressure becomes negative when the pressure P is smaller than 760 mmHg, and the negative pressure increases (the negative pressure develops) as the value P becomes smaller.
S202では、コレクタ内部圧力Pが第1設定圧力Pth1より小さいか否かを判断する。第1設定圧力Pth1は、発達した負圧によってコレクタ全体が変形する等の問題が生じる限界圧力よりも余裕を見て少し大きい(負圧としては小さい)値に設定されており、上記第1,第2実施形態で大気開放機構が作動する設定負圧にほぼ対応している。 In S202, it is determined whether or not the collector internal pressure P is smaller than the first set pressure Pth1. The first set pressure Pth1 is set to a value that is slightly larger (smaller as the negative pressure) than the limit pressure that causes problems such as deformation of the entire collector due to the developed negative pressure. The second embodiment substantially corresponds to the set negative pressure at which the atmospheric release mechanism operates.
このS202において、コレクタ内部圧力Pが第1設定圧力Pth1よりも小さいと判定されると、S203へ進み、運転者に故障の発生を警告すべく警告灯を点灯する。続くS204では燃料噴射量補正係数Hを0に設定する。このように燃料噴射量補正係数Hが0になると、最終的な燃料噴射量Tiが0となり、燃料噴射は行なわれない(フューエルカット)。このような燃料カットにより、回転上昇による負圧の発達を防止し、過大な負圧によりコレクタの破損等を速やかに回避させる。 If it is determined in S202 that the collector internal pressure P is smaller than the first set pressure Pth1, the process proceeds to S203, and a warning lamp is lit to warn the driver of the occurrence of the failure. In subsequent S204, the fuel injection amount correction coefficient H is set to zero. Thus, when the fuel injection amount correction coefficient H becomes 0, the final fuel injection amount Ti becomes 0, and fuel injection is not performed (fuel cut). Such a fuel cut prevents the development of negative pressure due to a rise in rotation and promptly avoids damage to the collector due to excessive negative pressure.
一方、S202においてコレクタ内部圧力Pが第1設定圧力Pth1以上であると判定されると、S205へ進み、現在の運転条件(Ne、APO)が、低中負荷域に対応する運転領域A内にあるか否かを判断する。運転領域の設定等は第1実施形態と同じである。S205において現在の運転条件が運転領域A内にあると判定されると、S206へ進み、コレクタ内部圧力Pが第2設定圧力Pth2より小さいか否かを判断する。この第2設定圧力Pth2は、運転領域Aにおける通常時のコレクタ内の所定負圧(−50mmHg)に対応する絶対圧力(710mmHg)よりもやや小さい値に設定されている。 On the other hand, if it is determined in S202 that the collector internal pressure P is equal to or higher than the first set pressure Pth1, the process proceeds to S205, where the current operating condition (Ne, APO) is within the operating range A corresponding to the low / medium load range. Judge whether there is. The setting of the operation region and the like are the same as in the first embodiment. If it is determined in S205 that the current operation condition is within the operation region A, the process proceeds to S206, and it is determined whether or not the collector internal pressure P is smaller than the second set pressure Pth2. This second set pressure Pth2 is set to a value slightly smaller than the absolute pressure (710 mmHg) corresponding to the predetermined negative pressure (−50 mmHg) in the collector in the normal operation region A.
S206においてコレクタ内部圧力Pが第2設定圧力Pth2より小さいと判定されると、S207へ進んで警告灯を点灯する。続くS208では、通常時のコレクタ内部圧力である710[mmHg]で検出されたコレクタ内部圧力P[mmHg]を除し、燃料噴射量補正係数Hを算出する。S206の判断でコレクタ内部圧力Pが第2設定圧力Pth2以上の場合にはS209へ進み、燃料噴射量補正係数Hを1に設定する。つまり、内部圧力P等に基づく燃料噴射量の補正を行わない。 If it is determined in S206 that the collector internal pressure P is smaller than the second set pressure Pth2, the process proceeds to S207 and the warning lamp is turned on. In subsequent S208, the collector internal pressure P [mmHg] detected at 710 [mmHg], which is the normal collector internal pressure, is divided to calculate the fuel injection amount correction coefficient H. If it is determined in S206 that the collector internal pressure P is equal to or higher than the second set pressure Pth2, the process proceeds to S209, and the fuel injection amount correction coefficient H is set to 1. That is, the fuel injection amount is not corrected based on the internal pressure P or the like.
S205の判断で現在の運転条件が運転領域A内に無く、高負荷域に対応した領域B内にあると判定された場合、S210へ進み、コレクタ内部圧力Pが第3設定圧力Pth3より小さいか否かを判断する。第3設定圧力Pth3は運転領域Bにおける通常時の圧力(大気圧,例えば760mmHg)よりもやや小さい値に設定されている。コレクタ内部圧力Pが第3設定圧力Pth3より小さい場合はS211へ進んで警告灯を点灯する。続くS212では、通常時のコレクタ内部圧力である760[mmHg]で検出されたコレクタ内部圧力P[mmHg]を除し、燃料噴射量補正係数Hを算出する。S210の判断でコレクタ内部圧力Pが第3設定圧力Pth3以上の場合はS213へ進み、燃料噴射量補正係数Hを1に設定する。つまり、検出圧力P等に基づく燃料噴射量の補正を行わない。 If it is determined in S205 that the current operation condition is not in the operation region A but in the region B corresponding to the high load region, the process proceeds to S210, and is the collector internal pressure P smaller than the third set pressure Pth3? Judge whether or not. The third set pressure Pth3 is set to a value slightly smaller than the normal pressure (atmospheric pressure, for example, 760 mmHg) in the operation region B. When the collector internal pressure P is smaller than the third set pressure Pth3, the process proceeds to S211 and the warning lamp is turned on. In subsequent S212, the collector internal pressure P [mmHg] detected at 760 [mmHg] which is the normal collector internal pressure is divided to calculate the fuel injection amount correction coefficient H. If it is determined in S210 that the collector internal pressure P is equal to or higher than the third set pressure Pth3, the process proceeds to S213, and the fuel injection amount correction coefficient H is set to 1. That is, the fuel injection amount is not corrected based on the detected pressure P or the like.
S214では、機関回転速度Neとアクセル開度APOとに基づいて基本燃料噴射量Tpを算出する。具体的には、圧力調整機構に故障がなく、NeとAPOとに応じた目標バルブリフト特性が得られているときの吸入空気量を算出し、この吸入空気量に対して理論空燃比を実現する燃料噴射量をTpとして算出する。なお、制御軸の実回転角度rEと駆動軸の実位相rTとに基づいて吸入空気量を算出するようにしても良い。S215では、基本燃料噴射量Tpに燃料噴射量補正係数Hを乗じて最終的な燃料噴射量Tiを算出する。 In S214, the basic fuel injection amount Tp is calculated based on the engine speed Ne and the accelerator opening APO. Specifically, the intake air amount is calculated when there is no failure in the pressure adjustment mechanism and the target valve lift characteristic corresponding to Ne and APO is obtained, and the theoretical air-fuel ratio is realized with respect to this intake air amount. The amount of fuel injection to be performed is calculated as Tp. The intake air amount may be calculated based on the actual rotation angle rE of the control shaft and the actual phase rT of the drive shaft. In S215, the final fuel injection amount Ti is calculated by multiplying the basic fuel injection amount Tp by the fuel injection amount correction coefficient H.
このような制御を行うことにより、コレクタ内の検出圧力Pが第1設定圧力Pth1より小さい場合、つまりコレクタ内の負圧が所定の設定負圧を越える負圧過大状態では、乗員に警告を与えるとともに、燃料噴射を停止して(フューエルカット)、回転上昇による負圧の発達を防止し、過大な負圧によるコレクタの破損等を速やかに回避することができる。また、コレクタ内の検出圧力Pが所期の設定圧力Pht2,Pth3よりも小さい(負圧としては大きい)場合にも、圧力調整機構110が正常に作動していないと判断して、警告を発するとともに、コレクタ内の検出圧力Pに応じて燃料噴射量を補正しているので、機関安定度が向上する。
By performing such control, a warning is given to the occupant when the detected pressure P in the collector is smaller than the first set pressure Pth1, that is, when the negative pressure in the collector exceeds a predetermined set negative pressure. At the same time, the fuel injection is stopped (fuel cut) to prevent the negative pressure from developing due to the increased rotation, and the damage to the collector due to the excessive negative pressure can be avoided quickly. Further, even when the detected pressure P in the collector is smaller than the intended set pressures Pht2 and Pth3 (large as negative pressure), it is determined that the
以上のような第1〜第3実施形態は、コレクタ内部に過大な負圧が発生するような圧力調整機構の故障に対処するものとなっているが、反対に、運転領域A(図11参照)において所定の負圧が発生しないような故障の形態も考えられる。このような負圧過小状態での故障は過大な負圧が発生する形態の故障よりも問題は少ないが、蒸発燃料のパージ制御等は行なえなくなっており、早急な修理が必要であることに変りはない。そこで、コレクタ内部の圧力Pを検出して、この圧力Pが運転領域Aにおいて所定の第4設定圧力Pth4(例えば710[mmHg]よりやや大きい値)よりも大きい場合、つまりコレクタ内部の負圧が過小な負圧過小状態の場合にも、好ましくは警告灯を点灯させる。 The first to third embodiments as described above deal with a failure of the pressure adjustment mechanism in which an excessive negative pressure is generated inside the collector, but on the contrary, the operation region A (see FIG. 11). A failure mode in which a predetermined negative pressure does not occur in (1) is also conceivable. Such a failure in an excessively low negative pressure state is less problematic than a failure in which excessive negative pressure is generated, but evaporative fuel purging control cannot be performed, and an immediate repair is required. There is no. Therefore, when the pressure P inside the collector is detected and this pressure P is larger than a predetermined fourth set pressure Pth4 (for example, a value slightly larger than 710 [mmHg]) in the operation region A, that is, the negative pressure inside the collector is Even in the case of an excessively low underpressure state, a warning lamp is preferably turned on.
なお、このような負圧過小状態の故障が発生すると、運転領城Aにおける吸入空気量は通常時よりも増加してしまうので、これに合わせて燃料噴射量を補正すれば機関出力が過大となり、燃料噴射量の補正を行なわないことにすれば空燃比がリーンとなるという問題が生じる。そこで、負圧過小状態の故障が発生したときにも、上述した負圧過大状態の場合と同様、正常時とは異なる目標バルブリフト特性(例えば図11(b)に示す異常時の作動角マップ)に基づいて吸入空気量を低減する制御を追加することが望ましい。 In addition, if such a fault in the underpressure state occurs, the intake air amount in the driving castle A increases from the normal time. Therefore, if the fuel injection amount is corrected accordingly, the engine output becomes excessive. If the fuel injection amount is not corrected, there arises a problem that the air-fuel ratio becomes lean. Therefore, even when a negative pressure excessive state failure occurs, as in the case of the negative pressure excessive state described above, a target valve lift characteristic different from the normal state (for example, an operating angle map at the time of abnormality shown in FIG. 11B). It is desirable to add control for reducing the intake air amount based on
好ましくは、機関運転状態に応じて、可変動弁機構10,20により吸気弁の開時期を吸気上死点及び排気弁閉時期よりも進角させて、内部EGR運転を行い、ポンプ損失を低減し、燃費を向上させる。しかしながら、上述した負圧過大状態や負圧過小状態のように圧力調整機構110が故障しているようなフェール時には、圧力調整機構110が正常に動作している通常時に比して、コレクタ38内の負圧が変動するため、内部EGR率も不用意に変化する。このため、吸入空気量を正確に算出することができず、燃料噴射量を正確に設定できない。そこで、このようなフェール時には、好ましくは吸気弁の開時期が排気弁の閉時期よりも遅くなるように可変動弁機構10,20を駆動制御して、内部EGR運転を禁止し、内部EGR率の変動による吸入空気量の算出誤差を解消し、機関運転状態の安定化を図る。
Preferably, in accordance with the engine operating state, the
10…作動角変更機構(可変動弁機構)
20…位相変更機構(可変動弁機構)
38…コレクタ
110…圧力調整機構
140…大気開放機構
160…強度弱化部(大気開放機構)
170…圧力センサ(圧力検出手段)
200…ECU(制御手段,燃料噴射制御手段)
10 ... Working angle change mechanism (variable valve mechanism)
20 ... Phase change mechanism (variable valve mechanism)
38 ...
170 ... Pressure sensor (pressure detection means)
200 ... ECU (control means, fuel injection control means)
Claims (9)
複数の気筒の吸気通路が接続するコレクタと、
コレクタ内部に所定負圧を発生させる圧力調整機構と、
コレクタ内部の負圧が少なくとも上記所定負圧を越える負圧過大状態のときに、コレクタ内部を大気に開放する大気開放機構と、有することを特徴とする内燃機関の吸気装置。 A variable valve mechanism capable of continuously changing the intake air amount of the internal combustion engine by changing the valve lift characteristic of the intake valve;
A collector to which intake passages of a plurality of cylinders are connected;
A pressure adjusting mechanism for generating a predetermined negative pressure inside the collector;
An air intake device for an internal combustion engine, comprising: an air release mechanism that opens the interior of the collector to the atmosphere when the negative pressure inside the collector exceeds a predetermined negative pressure.
上記制御手段は、上記大気開放機構の作動が検出される前と検出された後とで異なる目標バルブリフト特性を設定することを特徴とする請求項2から4の何れかに記載の内燃機関の吸気装置。 A control means for setting a target valve lift characteristic of the intake valve based on the engine operating condition, and controlling the variable valve mechanism according to the target valve lift characteristic; a detection means for detecting the operation of the atmosphere release mechanism; With
5. The internal combustion engine according to claim 2, wherein the control means sets a target valve lift characteristic that is different before and after the operation of the atmosphere release mechanism is detected. 6. Intake device.
複数の気筒の吸気通路が接続するコレクタと、
コレクタ内部に所定負圧を発生させる圧力調整機構と、
コレクタ内部の圧力を検出する圧力検出手段と、
検出されたコレクタ内部の負圧が上記所定負圧よりも大きい所定の設定負圧を越える負圧過大状態のときには燃料噴射を停止し、検出されたコレクタ内部の負圧が上記所定負圧と上記設定負圧との間にあるときには、上記所定負圧と検出された負圧とに基づいて燃料噴射量を補正する燃料噴射制御手段と、を有することことを特徴とする内燃機関の吸気装置。 A variable valve mechanism capable of continuously changing the intake air amount of the internal combustion engine by changing the valve lift characteristic of the intake valve;
A collector to which intake passages of a plurality of cylinders are connected;
A pressure adjusting mechanism for generating a predetermined negative pressure inside the collector;
Pressure detecting means for detecting the pressure inside the collector;
The fuel injection is stopped when the detected negative pressure inside the collector exceeds the predetermined set negative pressure larger than the predetermined negative pressure, and the fuel injection is stopped. The detected negative pressure inside the collector is the predetermined negative pressure and the predetermined negative pressure. An intake device for an internal combustion engine, comprising: a fuel injection control unit that corrects a fuel injection amount based on the predetermined negative pressure and the detected negative pressure when it is between a set negative pressure.
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