JP2646624B2

JP2646624B2 - 可変吸気装置付内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JP2646624B2
Application number: JP5016688A
Authority: JP
Inventors: 美明木下
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1988-03-03
Filing date: 1988-03-03
Publication date: 1997-08-27
Anticipated expiration: 2012-08-27
Also published as: JPH01224430A

Description

【発明の詳細な説明】発明の目的［産業上の利用分野］本発明は、内燃機関に供給する燃料量を制御して、常
に内燃機関を最適な条件下で作動させることを目的とす
る空燃比制御装置に関し、詳しくは、内燃機関の気筒群
へ吸入空気を供給する吸入空気通路の分岐点の位置を可
変とした可変吸気装置付内燃機関の空燃比制御装置に関
する。

［従来の技術］近年、車両に搭載された内燃機関等の電子制御化が進
み、その運転状態、例えば内燃機関の空燃比等は好適か
つ緻密に制御されている。該内燃機関の空燃比の制御を
行なう装置の発明や提案としては、例えば特開昭61−84
43号に示される「空燃比制御装置」等が知られている。

一方、第10図に示すように、内燃機関の吸気系ｍにお
いて、気筒n,o,pの第１気筒群と気筒q,r,sの第２気筒群
との分岐点を、エアコントロールバルブｔの開閉を行な
うことにより変更する可変吸気装置付内燃機関の発明や
提案等も為されている。この可変吸気装置付内燃機関の
エアコントロールバルブｔは、運転者により踏み込まれ
るアクセルペダルと連動するスロットルバルブｕの開度
および内燃機関の回転速度等に基づいて開閉制御され、
開状態のときには第１気筒群と第２気筒群との分岐点を
エアコントロールバルブｔの位置として分岐点から各気
筒までの吸入空気通路の長さを短くする。これにより可
変吸気装置付内燃機関は、例えば第11図のグラフに示す
ように、内燃機関の回転速度が4200［rpm］以上のとき
にはエアコントロールバルブｔを開状態、4200［rpm］
未満のときには閉状態にして吸入空気量の充填効率を高
めトルクの増大を図るよう働く。尚、第11図に示すグラ
フは、全負荷時、即ちスロットバルブｕを全開状態にし
たときのトルク量を示し、図中のグラフg1はエアコント
ロールバルブｔを開状態にしたときの、グラフg2は閉状
態にしたときの、各々のトルク量を表わす。

しかし、内燃機関の空燃比を、バキュームセンサ等に
より検出される吸入空気圧等に基づいて定められた目標
空燃比（即ち、燃料噴射量）に一致させるよう制御する
所謂デイ・ジェトロニック式内燃機関においては、同一
吸入空気圧であってもエアコントロールバルブｔの開閉
状態の相違によって吸入空気量の充填効率が異なる。即
ち、第11図のグラフに示されるように、スロットルバル
ブｕが全開で吸入空気圧が同じ大気圧であっても、エア
コントロールバルブｔの開閉状態の相違によって吸入空
気量の充填効率が異なり、図中にギャップgapとして表
わされるトルク量の差を生じる。これは、同一吸入空気
圧であっても、エアコントロールバルブｔの開閉状態の
相違によって吸入空気量が異なるからである。これによ
り、エアコントロールバルブｔの開閉状態の相違に係ら
ず、バキュームセンサ等により検出される吸入空気圧が
同じだからといって、同一目標空燃比（燃料噴射量）を
設定していたのでは、目標空燃比が実際に吸入された吸
入空気量に対応しないことが考えられた。

この結果、空燃比の乱れを発生させ、ひいてはドライ
バビリティやエミッションの悪化をも生じさせることが
考えられたこの欠点を解決するものとして、エアコントロールバ
ルブｔの開閉後所定遅延時間後に、検出された吸入空気
圧に基づき定められた燃料噴射量を補正する発明や提案
等も為されている。該提案としては、特願昭62−23337
号等を挙げることができる。

［発明が解決しようとする課題］上記特願昭62−23337号等に示される発明や提案は、
エアコントロールバルブｔの開閉による吸入空気量の充
填効率の相違に着目し、その空燃比を適正なものに補正
しようとする。

しかしながら、エアコントロールバルブｔの開閉を行
なったとき、所定遅延時間後に吸入空気量の充填効率が
急に変化するということはない。このため、従来の可変
吸気装置付内燃機関の空燃比制御装置においては、エア
コントロールｔの開閉を行なったときの空燃比を実際の
吸入空気量に好適に対応させることが難しかった。この
ため、アエコントロールバルブｔの開閉時に空燃比の乱
れを発生させる等という課題は未だに解決されずにい
る。

本発明の可変吸気装置付内燃機関の空燃比制御装置
は、上記課題を解決することを目的として為されたもの
である。

発明の構成［課題を解決するための手段］本発明の可変吸気装置付内燃機関の空燃比制御装置、
第１図にその基本構成を例示する如く、少なくとも２つの気筒群よりなる内燃機関に吸入され
る空気の圧力を検出する吸入空気圧力検出手段（M1）
と、上記内燃機関の運転状態に基づいて上記内燃機関の気
筒群へ吸入空気を供給する吸入空気通路の分岐点を変更
することにより、該分岐点から上記気筒群の各々の気筒
までの吸入空気通路の長さを変更する分岐点変更手段
（M2）と、少なくとも上記吸入空気圧力検出手段（M1）により検
出される吸入空気圧力に基づいて燃料噴射量を定め上記
内燃機関の空燃比を目標空燃比に一致させるよう制御す
ると共に、上記分岐点変更手段（M2）が吸入空気通路の
分岐点を変更する動作に従って上記定められた燃料噴射
量を補正する空燃比制御手段（M3）と、を備えた可変吸気装置付内燃機関の空燃比制御装置であ
って、上記空燃比制御手段（M3）に、更に、上記分岐点を変更する動作に従って補正される燃料噴
射量を漸増又は漸減させる漸増減手段（M4）を備えたこ
とを特徴とする。

ここで気筒群とは、内燃機関の気筒を少なくとも１つ
以上有するものであればよい。

［作用］上記構成を有する本発明の可変吸気装置付内燃機関の
空燃比制御装置は、内燃機関の運転状態に基づいて分岐点変更手段（M2）
により内燃機関の気筒群の吸入空気通路の分岐点を変更
し、空燃比制御手段（M3）が、少なくとも吸入空気圧力
検出手段（M1）により検出される吸入空気圧に基づいて
燃料噴射量を定め内燃機関の空燃比を目標空燃比に一致
させるよう制御すると共に、分岐点変更手段（M2）の分
岐点変更動作に従って上記定められた燃料噴射量を補正
するが、この補正される燃料噴射量を漸増減手段（M4）
が漸増又は漸減させるよう働く。

一般に、分岐点変更手段（M2）により吸入空気通路の
分岐点を変更した場合には、内燃機関の各気筒群への吸
入空気量は分岐点が変更されたときから徐々に変化し所
定時間後に一定値に落ち着く。本発明の可変吸気装置付
内燃機関の空燃比制御装置は、この現象に着目して為さ
れたものであり、吸入空気量の徐々の変化に対応させて
定められた燃料噴射量を漸増又は漸減させる。従って、
分岐点を変更したときにおいても、吸入空気量の変化に
好適に対応した燃料噴射量が得られる。

［実施例］次に、本発明の可変吸気装置付内燃機関の空燃比制御
装置の構成を一層明らかにするために好適な実施例を図
面と共に説明する。

第２図は、本実施例の可変吸気装置付内燃機関の空燃
比制御装置の構成を示す概略構成図である。

図示する如く、６気筒エンジン１の吸気管２には上流
側から、吸入する空気の浄化を行なうエアクリーナ３、
吸入する空気の温度を検出する吸気温センサ４、図示し
ないアクセルペダルと連動して吸入空気量の調節を行な
うスロットルバルブ５、スロットルバルブ５の開度を検
出するスロットポジションセンサ６、吸気管２内の吸入
空気圧を検出するバキュームセンサ７、管路８を介して
所謂アイドル時の吸入空気量の調節を行なうアイドルス
ピードコントロールバルブ（以下、単にISCVと呼ぶ）
９、６気筒エンジン１の２つの気筒群（後に詳しく説明
する）への吸入空気通路2i（2j）の分岐点位置を変更す
るよう働くエアコントロールバルブ（以下に、単にACV
と呼ぶ）10、吸気系２内に燃料噴射を行なうことにより
エンジン１の燃焼室11に燃料の供給を行なう燃料噴射弁
12、等が備えられている。ACV10は、管路15を介してバ
キュームタンク16に蓄えられた背圧を利用し、バキュー
ムスイッチングバルブ（以下、単にVSVと呼ぶ）17がオ
ンとされたときダイヤフラム18を作動させることにより
開状態とされる。

ACV10が開状態のときは、第３図に示すように、２つ
の気筒群19x,19yへの吸入空気通路2i,2jの分岐点位置を
ポイントＡとし、閉状態のときは、分岐点位置をポイン
トＢとする。

一方、エンジン１の排気系20には排気ガス中の酸素濃
度を検出するO₂センサ21等が、エンジン１本体には冷却
水の温度を検出する水温センサ23、燃焼室11内の燃料に
点火を行なう点火プラグ24等が、各々備えられている。
点火プラグ24は、イグナイタ25の発生する高電圧を、図
示しないクランク軸と連動するディストリビュータ26を
介して供給される。また、ディストリビュータ26の回転
速度は、回転速度センサ27により検出される。

上記吸気温センサ4,スロットルポジションセンサ6,バ
キュームセンサ7,O₂センサ21,水温センサ23および回転
速度センサ27等は、第４図に示す電子制御装置（以下、
単にECUと呼ぶ）30の外部入力回路30dに接続され、同じ
く上記ISCV9,燃料噴射弁12,VSV17およびイグナイタ25等
は、ECU30の外部出力回路30eと接続されている。

ECU30は、周知のCPU30a,ROM30b,RAM30c等を中心と
し、これらと上記外部入力回路30dおよび外部出力回路3
0eとをバス30fにより相互に接続した論理演算回路とし
て構成されている。

次に、第５図に示すフローチャートを用いてECU30が
行なう処理について説明する。

第５図に示す「燃料噴射量算出ルーチン」は、ECU30
が種々行なう処理の内、運転状態に基づいた目標空燃比
に対応する燃料噴射量を求める処理に関するフローチャ
ートを示したものであり、ハード割り込み等の手法によ
り定期的（本実施例では4ms毎）に実行されるものであ
る。

まず、処理が本処理に移行すると、回転速度センサ27
およびバキュームセンサ７を介してエンジン回転速度NE
と吸入空気圧PMとが検出される。（ステップ100）。こ
の後、検出されたエンジン回転速度NEと吸入空気圧PMと
から、第６図に示すマップに従って基本燃料噴射量TAUB
が演算される（ステップ110）。基本燃料噴射量TAUB
は、運転状態に基づいた目標空燃比に対応する値として
予めROM30bに記憶されている。

続くステップ120では、２つの気筒群19x,19yへの各々
の吸入空気通路2i,2jの分岐点位置を変更するよう働くA
CV10が開状態であるか否かが判断される。このACV10
は、上述したようにVSV17がオンとされたとき開状態と
なるが、図示しない他の処理において、上記検出された
エンジン回転速度NEとスロットルポジションセンサ６を
介して検出されるスロットル開度TAとに基づいて開閉制
御される。即ち、第７図のグラフに示すように、エンジ
ン回転速度NEが4200［rpm］以上であって、しかもスロ
ットル開度TAが60゜以上のときの領域Ｉ、あるいはエン
ジン回転速度NEが4200［rpm］未満であって、しかもス
ロットル開度TAが60゜未満のときの領域III、の各々の
場合には、ECU30の外部出力回路30eを介してVSV17にオ
ン信号が出力され、ACV10は開状態とされる。一方、領
域ＩおよびIIIに属しない領域IIまたは領域IVの各々の
場合には、VSV17にオフ信号が出力され、ACV10は閉状態
とされる。

ステップ120において、ACV10が開状態であるとの肯定
判断が為された場合には、後述する可変吸気補正係数KV
SVが第８図に示すマップに従って演算され（ステップ13
0）、否定判断が為された場合には、可変吸気補正係数K
VSVの値は1.0とされる。（ステップ140）。

上記ステップ130又は140の処理が為されると、補正係
数KTAUが上記可変吸気補正係数KVSVと一致するか否かが
判断され（ステップ150）、ここで一致しないとの否定
判断が為されると、補正係数KTAUと可変吸気補正係数KV
SVとの大小関係が続いて判断される。（ステップ16
0）。

ステップ160において、補正係数KTAUの値が可変吸気
補正係数KVSVの持つ値を越えるとの肯定判断が為された
場合には、補正係数KTAUから値0.01を減算したものを新
たな補正係数KTAUとする処理を行ない、（ステップ17
0）、否定判断が為された場合には、補正係数KTAUに値
0.01を加算したものを新たな補正係数KTAUとする処理を
行なう（ステップ180）。

ステップ170又は、180の処理が為された後、あるいは
上記ステップ150において補正係数KTAUが可変吸気補正
係数KVSVと一致するとの肯定判断が為された場合には、
補正係数KTAUと上記ステップ110において演算された基
本燃料噴射量TAUBとを掛け合わせ燃料噴射量TAUを演算
する処理が行なわれる。（ステップ190）。この後、処
理は「RETURN」に抜け、図示しない他の処理において、
演算された燃料噴射量TAUに吸気温センサ４や水温セン
サ23を介して検出された吸気温度や冷却水温度を加味し
た各種補正を行い、この補正された燃料噴射量TAUに対
応した時間だけ燃料噴射弁12を開弁する処理を行なう。

上述したように、本実施例においては、ACV10が開状
態にされると、補正係数KTAUの値は4ms毎に0.01ずつマ
ップより演算された吸気補正係数KVSVの持つ値まで徐々
に増大され、ACV10が閉状態にされると、補正係数KTAU
の値は4ms毎に0.01ずつ値１の吸気補正係数KVSVまで徐
々に減少させられる。従って、第９図のタイミングチャ
ートに示すように、ACV10が閉状態から開状態にされた
場合には（タイミングチャートACV10）、基本燃料噴射
量TAUBと補正係数KTAUとを掛け合わせた燃料噴射量TAU
はACV10が開状態となったときから所定の値に至る迄ゆ
っくりと漸増させられる（タイミングチャート燃料噴射
量TAU）。このとき、２つの気筒群19x,19yに吸入される
吸入空気量Q1は、ACV10が開状態となったときから所定
値に至るまで徐々に増大する（タイミングチャート吸入
空気量Q1）。また、同様に、ACV10が開状態から閉状態
にされた場合には、吸入空気量Q1はACV10が閉状態とな
ったときから所定値に至るまで徐々に減少するが、この
場合にも燃料噴射量TAUは所定の値に至る迄ゆっくりと
漸減させられる。

以上、詳述したように、本実施例の可変吸気装置付内
燃機関の空燃比制御装置によると、燃料噴射弁により噴
射される燃料噴射量TAUは、ACV10の開閉による吸入空気
量Q1の変化に応じてゆっくりと漸増減させられる。従っ
て、ACV10を開閉した場合においても、吸入空気量Q1に
対応した最適な燃料噴射量TAUを得ることができる。こ
の結果、ACV10の開閉に伴う空燃比の乱れを防止し、ド
ライバビリティや排気エミッションを一層向上させるこ
とができるという優れた効果を奏する。

ここで、第９図に示す燃料噴射量TAU1は、ACV10が開
状態とされたときから所定の遅延時間T1後に燃料噴射量
を補正する従来の可変吸気装置付内燃機関の空燃比制御
装置の制御の一例を示す。このタイミングチャートから
も従来の制御の構成では燃料噴射量TAU1は吸入空気量Q1
に対応していないのがよく分る。

尚、本発明の可変吸気装置付内燃機関の空燃比制御装
置は、上述した一実施例に何等限定されるものではな
い。例えば、本実施例においては、補正係数KTAUの増減
割合を定数値（0.01/4ms）としたがエンジン１の運転状
態を表わすパラメータ（例えばエンジン回転速度NE等）
による可変値としてもよい。また、補正係数KTAUを漸増
するときと漸減するときとでその増減割合を変えて構成
してもよい。更に、VSV17にACV10の開信号が出力されて
から、所定時間経過後に補正係数KTAUを漸増減するよう
構成してもよい。また、ACV10の開閉による燃料噴射TAU
の補正を係数KTAU及びKVSVを用いて補正する構成とした
が補正される燃料噴射量TAUそのものをマップとして用
いる構成としてもよい。

発明の効果本発明の可変吸気装置付内燃機関の空燃比制御装置に
よると、分岐点変更手段（M2）による分岐点の変更動作
に従って徐々に変化する吸入空気量に対応して燃料噴射
量TAUは漸増減させられる。これにより、分岐点の変更
動作に伴う空燃比の乱れを好適に防止し、ドラバビリテ
ィや排気エミッションを一層向上させることができると
いう優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の可変吸気装置付内燃機関の空燃比制御
装置の基本構成を例示するブロック図、第２図は本発明
一実施例の可変吸気装置付内燃機関の空燃比制御装置の
エンジン周辺部を示す概略構成図、第３図はエンジンの
２つの気筒群19x,19yを示す説明図、第４図は電子制御
装置（ECU）30の構成を示すブロック図、第５図は「燃
料噴射量算出ルーチン」の処理を示すフローチャート、
第６図は基本燃料噴射量TAUBのマップを示すグラフ、第
７図はACV10の開く領域を示すグラフ、第８図は補正係
数KVSVのマップを示すグラフ、第９図はACV10の開動作
に伴って漸増される燃料噴射量TAU等を示すタイミング
チャート、第10図は２つの気筒群を有する内燃機関の吸
入空気通路を示す説明図、第11図はエアコントロールバ
ルブｔの開閉によるトルクの変化を示すグラフである。 M1……吸入空気圧力検出手段、M2……分岐点変更手段、
M3……空燃比制御手段、M4……漸増減手段、１……エン
ジン、２……吸気管、５……スロットルバルブ、６……
スロットルポジションセンサ、７……バキュームセン
サ、10……ACV、12……燃料噴射弁、17……VSV、27……
回転速度センサ、30……電子制御装置（ECU）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２つの気筒群よりなる内燃機関
に吸入される空気の圧力を検出する吸入空気圧力検出手
段と、上記内燃機関の運転状態に基づいて上記内燃機関の気筒
群へ吸入空気を供給する吸入空気通路の分岐点を変更す
ることにより、該分岐点から上記気筒群の各々の気筒ま
での吸入空気通路の長さを変更する分岐点変更手段と、少なくとも上記吸入空気圧力検出手段により検出される
吸入空気圧力に基づいて燃料噴射量を定め上記内燃機関
の空燃比を目標空燃比に一致させるよう制御すると共
に、上記分岐点変更手段が吸入空気通路の分岐点を変更
する動作に従って上記定められた燃料噴射量を補正する
空燃比制御手段と、を備えた可変吸気装置付内燃機関の空燃比制御装置であ
って、上記空燃比制御手段に、更に、上記分岐点を変更する動作に従って補正される燃料噴射
量を漸増又は漸減させる漸増減手段を備えたことを特徴
とする可変吸気装置付内燃機関の空燃比制御装置。