JP2544512Y2 - 内燃機関の吸気装置における制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は内燃機関の吸気装置にお
ける制御装置に関し、詳しくは、吸気通路容積（等価管
長）の切り換え制御時におけるトルク段差の発生を抑止
し得る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の吸気装置として、吸気
通路に連結された所定容積の容積室と吸気通路との連結
部に介装した弁体を、機関回転速度に応じて開閉制御す
ることによって、吸気通路の等価管長（尚、実際の吸気
通路と等価な直管を想定した場合に、かかる直管の管長
を等価管長と称するものとする。）を回転領域毎に最適
値に制御して、全回転速度領域に亘って充填効率を向上
させることが行われている（特開昭６０−１６２０１５
号公報，実開昭６４−１３２３２号公報等参照）。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
にして吸気通路の等価管長を切り換え制御する構成にお
いては、トルクが滑らかに変化するような条件のときに
切り換え制御を実行させることが望まれるが（図６参
照）、実際には制御の応答遅れ等によって所望時期に切
り換え制御させることが困難であったり、前記最適切り
換えタイミングを設定できない場合があり、切り換え制
御時にトルク段差が発生して、加速のもたつきやショッ
クを発生させてしまうことがあった。

【０００４】本考案は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、容積室と吸気通路との連結部に介装された弁体を
開閉切り換え制御することによって、等価管長を可変と
するシステムにおいて、前記開閉切り換え制御時におけ
るトルク段差の発生を抑止し、機関の運転性を向上させ
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのため本考案にかかる
内燃機関の吸気装置における制御装置は、図１又は図２
に示すように構成される。図１において、弁体は、機関
の吸気通路に連結された所定容積の容積室と吸気通路と
の連結部に介装され、アクチュエータによって開閉動作
するものであり、制御手段はこの弁体を機関運転条件に
基づいて開閉切り換え制御する。そして、点火時期補正
手段は、制御手段によって弁体が開閉切り換え制御され
るときに、内燃機関の点火時期を機関出力トルクの変動
を抑止する方向に補正する。

【０００６】一方、図２に示される構成では、図１にお
ける点火時期補正手段に代えて吸入空気流量調整手段を
設けて構成される。前記吸入空気流量調整手段は、制御
手段によって弁体が開閉切り換え制御されるときに、機
関吸入空気流量を調整する流量調整弁の開度を機関出力
トルクの変動を抑止する方向に制御するものである。

【０００７】

【作用】かかる構成によると、制御手段によって弁体が
開閉切り換え制御されるときに、点火時期補正又は吸入
空気流量の調整によって機関出力トルクの変動を抑止す
るように制御されるから、前記弁体が開閉切り換え制御
されることによる充填効率の急変によって機関出力トル
クが急激に変動しようとするときに、かかる切り換え制
御に伴うトルク変動の発生が抑止されることになる。

【０００８】

【実施例】以下に、本考案の実施例を図面に基づいて説
明する。図３は、本考案にかかる内燃機関の吸気装置に
おける制御装置の一実施例におけるシステム構成を示す
ものである。ここで、車両に搭載された内燃機関１に
は、エアクリーナ２で浄化された空気が、吸気通路を構
成するスロットルチャンバ３，吸気マニホールド４など
を介して吸入される。

【０００９】前記スロットルチャンバ３には、アクセル
ペダル５と連動する第１スロットル弁６と、該第１スロ
ットル弁６の上流側にトラクションコントロール用の第
２スロットル弁７とが介装されており、これらのスロッ
トル弁６，７（流量調整弁）によって機関１の吸入空気
流量が調整される。前記トラクションコントロール用の
第２スロットル弁７は、モータ８によって開度調整され
るバタフライ式弁体であって、図示しない４輪の回転速
度センサからの信号に基づいて演算される駆動輪のスリ
ップ率に基づいて、駆動輪のスリップ率が最適なレベル
に維持されるように、制御手段としてのコントロールユ
ニット９が前記モータ８を介して前記第２スロットル弁
７の開度を調整するようになっている。

【００１０】尚、弁体12を開閉動作させるアクチュエー
タは、上記のモータ11に限るものではなく、例えば機関
吸入負圧によって動作するダイヤフラム式アクチュエー
タであっても良く、この場合は、前記負圧導入路に介装
させた電磁開閉弁をコントロールユニット９によって制
御するよう構成すれば良い。また、電磁コイルによって
開閉駆動力を得る電磁開閉弁であっても良い。

【００１１】また、前記第１スロットル弁６の下流側に
は、機関の特性から要求される所定容積の容積室10が連
結されており、この容積室10と吸気通路側との連結部に
は、アクチュエータとしてのモータ11によって開閉切り
換え制御される弁体12が介装されている。前記弁体12の
開閉によって、機関１の等価管長が変化するので、基本
的には、機関の高回転時に前記弁体12を閉じて等価管長
を短くし、低回転時には前記弁体12を開いて等価管長を
長くすることによって、全回転域に亘って良好なトルク
性能を得ることができるものである。

【００１２】尚、上記では、回転領域を高回転域と低回
転域とに分けて弁体12を開閉切り換えする構成とした
が、回転領域を３つ以上に分けて弁体12をそれぞれの領
域で開閉切り換え制御させる構成であっても良い。コン
トロールユニット９には、前記弁体12の開閉制御のため
に、機関回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ13から
の検出信号が入力される。

【００１３】また、コントロールユニット９は、各気筒
（本実施例では４気筒）の燃焼室に設けられた点火栓14
ａ〜14ｄの点火時期ＡＤＶ（点火進角値）を制御する点
火信号を、機関回転速度Ｎｅや機関負荷などの運転条件
に基づいて設定した点火時期ＡＤＶに従って通電回路15
に出力して、各点火栓14ａ〜14ｄによる点火時期ＡＤＶ
を制御する。

【００１４】ここで、コントロールユニット９は、通常
の点火時期制御と共に、前記弁体12の開閉制御時におけ
る機関出力トルクの変動を抑止するための点火時期の補
正制御を行うようになっており、かかる点火時期補正を
図４のフローチャートに従って説明する。尚、本実施例
において、点火時期補正手段としての機能は、前記図４
のフローチャートに示すように、コントロールユニット
９がソフトウェア的に備えている。

【００１５】図４のフローチャートにおいて、まず、ス
テップ１（図中ではＳ１としてある。以下同様）では、
回転速度センサ13などから各種の検出信号を入力する。
そして、ステップ２では、ステップ１で入力した機関回
転速度Ｎｅの検出値に基づいて、弁体12を開状態とする
か閉状態とするかを判断し、該判断結果に基づいてモー
タ11を駆動制御して、弁体12を開閉制御する。

【００１６】具体的には、例えば弁体12の開閉を切り換
える回転速度Ｎｅの閾値を予め設定しておき、この閾値
と実際の機関回転速度Ｎｅとの比較結果に基づいて、低
回転側では弁体12を開状態に（等価管長を長く）制御
し、高回転側では弁体12を閉状態に（等価管長を短く）
制御する。ここで、上記のように機関回転速度Ｎｅによ
って弁体12の開閉を切り換える場合に、実際の切り換え
制御点が図６に示すように開状態におけるトルクカーブ
と閉状態におけるトルクカーブとの交差する点に合致す
れば、開閉切り換えに伴うトルク段差の発生は回避でき
るが、実際には、制御の応答遅れなどによって回転速度
の閾値を過ぎてから、制御の効果が発揮されることにな
ってしまう。従って、図６に示す場合には、開閉切り換
え時にいずれの切り換え方向であっても、増大方向にト
ルク段差が発生することになってしまう。

【００１７】尚、何らかの理由によって図６に示すよう
な閾値を設定できない場合には、前述のような応答遅れ
がないとしても開閉切り換え時にトルク段差が発生する
ことになってしまう。次のステップ３では、上記ステッ
プ２における開閉制御によって弁体12の開状態から閉状
態へ又は逆方向への開閉切り換えが行われたか否かを判
別する。

【００１８】そして、弁体12の開閉切り換えが行われた
ときには、ステップ４へ進む。ステップ４では、弁体12
の開閉切り換えに伴う充填効率の変化によって機関出力
トルクが急変することを抑止するための点火時期補正を
行うに当たって、機関運転条件によって補正特性を変化
させるためのパラメータを設定する。具体的には、点火
毎の点火時期ＡＤＶの補正幅（補正角度）を機関負荷な
どの条件に基づいて可変設定する一方、弁体12の開閉切
り換えから点火時期の補正を継続させる時間を、やはり
機関負荷などの条件に基づいて可変設定する。

【００１９】ここで、弁体12を開閉切り換え制御して
も、ある応答遅れをもって機関出力トルクが変化し、ま
た、トルクの変化幅も運転条件によって異なるので、上
記のようにして機関運転条件によって点火時期補正の特
性を変化させることが好ましい。ステップ５では、前記
設定された点火時期ＡＤＶの補正特性に従って、通常の
点火時期ＡＤＶを補正する処理を行う。弁体12の開閉切
り換えに伴って常にトルクの増大方向にトルク段差が発
生する場合には、点火時期ＡＤＶを前記特性に従って遅
角補正する（図７参照）。また、開閉切り換えの制御方
向によってトルク段差の方向が異なる場合には、トルク
増大方向の開閉切り換えであるときには点火時期を遅角
補正し、トルク減少方向の開閉切り換えであるときには
点火時期を進角補正する。

【００２０】次のステップ６では、トータルの補正角度
又は補正時間が所定の最大レベルに達したか否かを判別
し、最大レベルに到達している場合にはステップ７へ進
み、通常の点火時期ＡＤＶを補正している補正角度を除
々に０に戻す処理を行って、弁体12の開閉切り換え時に
おける点火時期補正を終了する。上記実施例では、弁体
12の開閉切り換え時に、該切り換えに伴うトルク変化方
向とは逆方向に点火時期ＡＤＶを補正し、トルクが急変
することを抑止するようにしたが、図５のフローチャー
トに示すように、点火時期ＡＤＶの代わりに機関１の吸
入空気流量を調整しても良い。尚、本実施例において吸
入空気流量調整手段としての機能は前記図５のフローチ
ャートに示すように、コントロールユニット９がソフト
ウェア的に備えているものとする。

【００２１】図５のフローチャートにおいて、ステップ
11〜ステップ13では、前記図４のフローチャートのステ
ップ１〜ステップ３と同様に、弁体12の開閉切り換え制
御と開閉切り換えが行われたか否かの判別を行う部分で
あり、ステップ13で弁体12が開閉切り換えされたことが
判別されると、ステップ14へ進む。ステップ14では、第
２スロットル弁７の開度を制御するときの制御特性値
を、機関負荷や機関回転速度Ｎｅなどの機関運転条件に
基づいて可変設定する。ここで、第２スロットル弁７
は、トラクションコントロールを行わないときには全開
に制御されるから、該第２スロットル弁７を用いた機関
出力トルクを増大させる方向の補正を行わせることは困
難である。そこで、第２スロットル弁７の開度制御を行
う第２実施例では、弁体12の開閉切り換え制御時にトル
クが増大変化する場合にのみ有効に機能するものであ
る。

【００２２】尚、前記機関負荷は、図示しないエアフロ
ーメータで検出される機関吸入空気流量と機関回転速度
とによって求められるシリンダ吸入空気量や、第１スロ
ットル弁６の開度等によって代表させることができる。
ステップ15では、通常のトラクションコントロール制御
に優先して、第２スロットル弁７の開度を絞り、弁体12
の開閉切り換えに伴うトルク上昇を抑止させるようにす
る。ここで、弁体12の開閉切り換え要求から実際にトル
クが増大方向に変化する遅れと、第２スロットル弁７の
開度制御によって実際にトルク減少を得られる遅れとを
考慮して、第２スロットル弁７の開度制御を実行させる
ことが望ましい。

【００２３】弁体12の開閉切り換え時のトルク増大方向
変化を抑止するための第２スロットル弁７の絞り制御が
終了すると、ステップ16では、前記トルク増大抑止のた
めの補正分を除々に０に戻して通常のトラクションコン
トロール制御に復帰させる。尚、上記実施例では、弁体
12の開閉切り換え時に吸入空気流量を第２スロットル弁
７によって調整するようにしたが、第１スロットル弁６
をバイパスする補助空気通路に介装された流量調整弁
（アイドル制御弁）を代わりに制御しても良く、更に、
第１スロットル弁６が電気的に検出したアクセル踏込み
量に応じてアクチュエータによって開閉調整されるもの
であれば、この第１スロットル弁６の開度を調整して吸
入空気流量を調整するようにしても良い。

【００２４】また、弁体12を開閉切り換え制御するため
の機関運転条件は、上記実施例における機関回転速度Ｎ
ｅのみをパラメータとする場合に限定されず、例えば機
関回転速度Ｎｅの条件と機関負荷条件とを組み合わせて
制御される場合であっても良い。また、容積室10及び弁
体12の構造は図３に示すものに限定されるものでなく、
例えば吸気マニホールドのサージタンク内に組み込まれ
るようなものであっても良い。

【００２５】

【考案の効果】以上説明したように本考案によれば、機
関の吸気通路に連結された所定容積の容積室と吸気通路
との連結部に介装された弁体を開閉切り換え制御するこ
とによって、機関の等価管長を変化させて全回転域で高
い充填効率を得る吸気装置において、前記弁体の開閉切
り換えに伴う機関出力トルクの急変を、点火時期又は吸
入空気流量の補正によって相殺させるようにしたので、
前記切り換え制御にトルクを滑らかに変化させることが
できるようになり、運転性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の構成を示すブロック図。

【図２】本考案の構成を示すブロック図。

【図３】本考案の一実施例のシステム構成を示す図。

【図４】点火時期補正によりトルク段差を解消する実施
例を示すフローチャート。

【図５】吸入空気流量補正によりトルク段差を解消する
実施例を示すフローチャート。

【図６】弁体の開閉切り換えによるトルク変化の様子を
示す線図。

【図７】弁体の開閉切り換え時におけるトルク変化特性
及び本実施例の点火時期の補正特性を示すタイムチャー
ト。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ３ スロットルチャンバ ４ 吸気マニホールド ６ 第１スロットル弁 ７ 第２スロットル弁 ８，11 モータ ９ コントロールユニット 10 容積室 12 弁体 13 回転速度センサ 14ａ〜14ｄ 点火栓

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の吸気通路に連結された所定容積の容
   積室と吸気通路との連結部に介装され、アクチュエータ
   によって開閉動作する弁体と、該弁体を機関運転条件に
   基づいて開閉切り換え制御する制御手段と、該制御手段
   によって前記弁体が開閉切り換え制御されるときに、内
   燃機関の点火時期を機関出力トルクの変動を抑止する方
   向に補正する点火時期補正手段と、を含んで構成された
   内燃機関の吸気装置における制御装置。
2. 【請求項２】機関の吸気通路に連結された所定容積の容
   積室と吸気通路との連結部に介装され、アクチュエータ
   によって開閉動作する弁体と、該弁体を機関運転条件に
   基づいて開閉切り換え制御する制御手段と、該制御手段
   によって前記弁体が開閉切り換え制御されるときに、機
   関吸入空気流量を調整する流量調整弁の開度を機関出力
   トルクの変動を抑止する方向に制御する吸入空気流量調
   整手段と、を含んで構成されたことを特徴とする内燃機
   関の吸気装置における制御装置。