JP2853436B2 - 内燃機関の吸入空気量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の吸入空気量制
御装置に係り、特に燃焼室に渦状の吸入空気流を形成す
るヘリカル通路と、排気ガスを吸気管に導入して排気ガ
スの再循環（Exhaust Gas Recirculation,以下、ＥＧＲ
と称する）を行う排気ガス再循環装置とを備えた内燃機
関の吸入空気量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関に用いられる可変吸気スワール
方式の吸気ポート構造の一つとして、燃焼室の開口端の
周りに旋回したヘリカル通路と上記開口端に直線状に通
ずるストレート通路とを有し、このストレート通路の途
中に通路を開閉する吸気制御弁を設けた吸気ポート構造
が一般的に知られている。この吸気ポート構造を備えた
内燃機関においては、吸気制御弁によりストレート通路
が閉じられている時には吸気（混合気）の全てがヘリカ
ル通路を流れて燃焼室内に流入することにより燃焼室内
に強力な吸気スワールが生じ、これにより燃焼速度が速
くなって希薄混合気による運転や上記ＥＧＲを実行した
運転が可能となる。この吸気スワールによる急速燃焼は
低負荷域において特に有効とされている。

【０００３】一方、排気管から吸気管に連通する連通路
と、この連通路の通過面積を調節する排気ガス再循環バ
ルブ（ＥＧＲバルブ）とを有し、排気ガスを吸気管に導
入して排気ガスの再循環を行う排気ガス再循環装置（Ｅ
ＧＲ装置）が知られている。このＥＧＲ装置において
は、吸気中に排気ガス（不活性ガス）を混入することに
より最高燃焼温度を低下させ、最高燃焼温度によりその
発生量が増減する特性の窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量
を低減している。また、排気ガスを導入して出力が低下
した分スロットルバルブを開弁せしめて前の出力を維持
するため、特に低負荷域で吸気行程のポンピングロスが
低減し、その分、燃費性能が向上する。

【０００４】上記吸気スワールにより希薄混合気の急速
燃焼が行われると、ＮＯｘの発生量が増大し、大気中に
放出されるＮＯｘ量が増大して排気エミッションが悪化
する。そこで、低負荷域において吸気スワールによる急
速燃焼が行われている時には上記ＥＧＲを併せて実行
し、この時のＮＯｘ発生量を抑制して排気エミッション
の悪化を防止すると共に燃費性能を上記の如く向上させ
た運転が行われている。また高負荷域においては、吸気
スワールによる効果が低減すると共に高出力が要求され
るため、吸気スワールによる急速燃焼および出力低下を
伴う上記ＥＧＲの両方を停止した通常の運転が行われて
いる。

【０００５】このように、吸気スワールによる急速燃焼
とＥＧＲとを併せて実行する低負荷域の運転状態と、吸
気スワールによる急速燃焼とＥＧＲの両方を実行せず通
常の運転を行う高負荷域の運転状態とを、内燃機関の負
荷域に応じて切り換えることにより、排気エミッション
および燃費性能を向上させ、しかも高負荷域において所
望の高出力を得ることができる制御方法が従来から周知
とされている（特開昭５９−４９３５９号）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１０はスロットル開
度（ＴＡ）と発生トルク（Ｔ）との関係をＥＧＲ実行／
停止の両条件において表した図である。同図に示すよう
に、ＥＧＲが実行されている時には吸気中に排気ガスが
混入されるため、ＥＧＲが停止されている場合に比べて
スロットル開度が同一であっても発生トルクが低下す
る。従って、上記従来の制御方法においては、図１１に
示すように、スロットル開度ＴＡ₁ までの低負荷域にお
いてはＥＧＲが実行されるため（但し、アイドル運転状
態を除く）、図１０中の点線で示される曲線に対応した
発生トルクの低い運転状態となり（曲線Ｄ）、また、ス
ロットル開度ＴＡ₁ 以上の高負荷域においてはＥＧＲが
停止されるため、図１０中の実線で示される曲線に対応
した発生トルクの高い運転状態となる（曲線Ｅ）。この
ため、アクセルペダルを踏み込んでスロットル開度が開
いていくと、上記低負荷域の運転状態と高負荷域の運転
状態とが切り換わるスロットル開度ＴＡ₁ を通過する時
に図１１に示すようにトルク段差が発生し、ドライバビ
リティが悪化するという問題が発生する。また、スロッ
トル開度が閉じる場合にも、図１１に示すようにハンチ
ングを防止するために上記ＴＡ₁ とは離されて設定され
たスロットル開度ＴＡ₂ を通過する時に反対のトルク段
差が発生する。

【０００７】そこで本発明は上記課題に鑑みなされたも
ので、低負荷域の運転状態において吸入空気量を増量し
てＥＧＲ実行によるトルク低下分を補償することによ
り、低負荷域の運転状態と高負荷域の運転状態とが切り
換わる際のトルク段差を防止した内燃機関の吸入空気量
制御装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】図１は上記目的を達成す
る本発明の原理構成図を示す。同図に示すように本発明
は、吸気管１に連通し、燃焼室２への開口端の周りに旋
回したヘリカル通路３と、前記吸気管１に連通し、前記
開口端に直線状に通ずるストレート通路４と、該ストレ
ート通路４を開閉する吸気制御弁５と、排気ガスを前記
吸気管１に導入して排気ガスの再循環を行う排気ガス再
循環装置６とを備えると共に、前記吸気制御弁５を閉弁
し、且つ前記排気ガス再循環装置６による排気ガスの再
循環を行う第１の運転状態７と、前記吸気制御弁５を開
弁し、且つ前記排気ガスの再循環を停止する第２の運転
状態８とを、内燃機関９の運転状態に応じて切り換える
切換手段１０を有してなる内燃機関の吸入空気量制御装
置において、前記第１の運転状態７の時に吸入空気量を
増量する吸入空気量増量手段１１を設け、前記第１の運
転状態７における発生トルクと前記第２の運転状態８に
おける発生トルクとのトルク差を、前記吸入空気量増量
手段１１による吸入空気量の増量により発生したトルク
分で補償する構成である。

【０００９】

【作用】吸気制御弁５を閉弁し、且つ排気ガス再循環装
置６による排気ガスの再循環を実行している第１の運転
状態７時は、吸気制御弁５を開弁し、且つ排気ガスの再
循環を停止している第２の運転状態８時に比べて発生ト
ルクが低下する。そこで本発明において、吸入空気量増
量手段１１が第１の運転状態７時に吸入空気量を増量す
ることにより、吸入空気量が増量された分、燃料が余分
に噴射されてトルクが新たに発生する。そして、この新
たに発生したトルク分により、第１の運転状態７におけ
る発生トルクと第２の運転状態８における発生トルクと
のトルク差が補償される。その結果、第１の運転状態７
と第２の運転状態８との間にトルク差が無くなり、第１
の運転状態７と第２の運転状態８との切り換え時におけ
るトルク段差が解消される。

【００１０】

【実施例】図２は本発明による内燃機関の吸入空気量制
御装置が実施された内燃機関及び周辺装置の一つの実施
例を示す概略構成図、図３は図２に示された内燃機関の
吸気ポート構造を示す概略構成図である。

【００１１】これらの図に於て、２１は内燃機関を示し
ており、該内燃機関２１はシリンダブロック２２とシリ
ンダヘッド２３とを有し、シリンダブロック２２はその
内部に形成されたシリンダボアにピストン２４を受入れ
ており、そのピストン２４の上方に上記シリンダヘッド
２３と協働して燃焼室２５を形成している。シリンダヘ
ッド２３には吸気ポート２６と排気ポート２７とが夫々
形成されており、これらポートは夫々燃焼室２５に対す
る開口端にて吸気バルブ２８と排気バルブ２９により開
閉されるようになっている。また、シリンダヘッド２３
には点火プラグ３０が取付けられている。

【００１２】吸気ポート２６はガイドベーン３１により
区分された燃焼室２５への開口端の周りに旋回したヘリ
カル通路３２と前記開口端に直線状に通ずるストレート
通路３３とを有している。ストレート通路３３の途中に
は吸気制御弁３４が設けられており、該吸気制御弁３４
は弁軸３５に担持されたバタフライ弁として構成され、
ストレート通路３３を開閉するようになっている。

【００１３】尚、この吸気ポート構造についてより詳細
な説明が必要であるならば、特願昭５６−１２０６３４
号及び特願昭５７−７９４５９号を参照されたい。

【００１４】吸気ポート２６には前記吸気管１に該当す
る吸気マニホールド３６が接続されており、また該吸気
マニホールド３６には燃料供給装置３７が接続されてい
る。燃料供給装置３７は一つの燃料噴射弁３８とスロッ
トルバルブ３９とを含んでいる。

【００１５】吸気制御弁３４の弁軸３５には駆動レバー
４５が取付けられており、該駆動レバー４５はダイヤフ
ラム装置４６のロッド４７に駆動連結されている。ダイ
ヤフラム装置４６はそのダイヤフラム室に負圧が導入さ
れていない時には吸気制御弁３４を図３に示されている
如き全開位置にもたらし、これに対し前記ダイヤフラム
室に負圧が導入されている時には吸気制御弁３４を前記
全開位置よりほぼ９０°回転させた全閉位置にもたらす
ようになっている。

【００１６】ダイヤフラム装置４６のダイヤフラム室は
導管４８を経て電磁切換弁４９のポートａに接続されて
いる。電磁切換弁４９はポートａ以外に負圧ポートｂと
大気ポートｃとを有しており、通電時にはポートａを負
圧ポートｂに接続し、非通電時にはポートａを大気ポー
トｃに接続するようになっている。負圧ポートｂは導管
５０、逆止弁５１、導管５２を経て吸気マニホールド３
６に設けられた吸気管負圧取出ポート５３に接続されて
いる。電磁切換弁４９に対する通電は後述する制御装置
７０により行われる。

【００１７】排気ポート２７には排気マニホールド４
０、マニバータ４１、排気管４２、三元触媒コンバータ
４３及び排気管４４が順に接続されている。排気マニホ
ールド４０は排気ガス再循環用の排気ガス取出ポート５
４が設けられており、このポートは導管５５、流量制御
装置５６及び導管５８を経て吸気マニホールド３６に設
けられた排気ガス注入ポート５９に接続されている。流
量制御装置５６は排気ガス再循環制御弁（ＥＧＲバル
ブ）６０と負圧調整弁６１とを含み、制御流体圧として
燃料供給装置３７に設けられた吸気管負圧取出ポート６
２に現れる吸気管負圧を導管６３、電磁開閉弁６４及び
導管６５を経て選択的に与えられ、背圧制御式に排気ガ
ス再循環流量を吸入空気量に応じて制御するようになっ
ている。

【００１８】電磁開閉弁６４は通電時のみ導管６３と６
５とを連通接続するようになっており、これに対する通
電制御は制御装置７０により行われる。従って、ＥＧＲ
バルブ６０、負圧調整弁６１、導管５５，５８等の主要
部分、およびＥＧＲバルブ６１を開閉するための他のハ
ード構成、そして、制御装置７０内で行われる電磁開閉
弁６４を開閉するためのソフトウェア処理とにより前記
排気ガス再循環装置６が構成されている。

【００１９】また、燃料供給装置３７におけるスロット
ルバルブ３９の上流側には吸気バイパス入口ポート８１
が設けられており、このポートは導管８２、電磁流量調
整弁であるアイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳ
ＣＶ）８３、導管８４を経てスロットルバルブ３９の下
流側に設けられた吸気バイパス出口ポート８５に接続さ
れている。上記ＩＳＣＶ８３は導管８２，８４の通過面
積を大小調節する電磁流量調整弁であり、制御装置７０
からの適当なデューティ比のパルス信号により適当な開
度が設定され、スロットルバルブ３９の上流側からスロ
ットルバルブ３９をバイパスして下流側に流れる吸入空
気（混合気）の流量を制御するようになっている。この
ＩＳＣＶ８３によれば、例えば、アイドル運転時にエア
コン（図示せず）等の内燃機関２１により駆動される補
機器が運転された時に、ＩＳＣＶ８３を適当量開弁する
ことで吸入空気量、これに伴う燃料噴射量を増量せしめ
てトルクを新たに発生させ、内燃機関２１のアイドル回
転数の落ち込みを防止することができる。

【００２０】更に、図２中、７１は図示されていないデ
ィストリビュータに設けられ、機関回転数に応じた信号
を出力する回転角センサ、７２は吸気マニホールド３６
内の負圧を検出する圧力センサ、７３はスロットルバル
ブ３９の開度を検出するスロットルポジションセンサ、
７４は排気ガス中における酸素濃度を検出する酸素セン
サ、７５は機関冷却水温度を検出する水温センサであ
る。

【００２１】次に図４は制御装置７０の具体的な構成要
素を示している。同図中、図２と同一構成部分には同一
符号を付し、その説明を省略する。同図中、中央処理ユ
ニット（ＣＰＵ）８０は、各センサから出力されるデー
タを制御プログラムに従って入力、演算すると共に、燃
料噴射弁３８、ＩＳＣＶ８３、電磁切換弁４９等の各種
アクチュエータを制御するための処理を行うようになっ
ている。リードオンリメモリ（ＲＯＭ）８１は、前記制
御プログラム、点火時期演算マップ等のデータを格納す
る記憶装置であり、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
８２は、各センサから出力されるデータや演算制御に必
要なデータを一時的に読み書きする記憶装置であり、バ
ックアップランダムアクセスメモリ（バックアップＲＡ
Ｍ）８３は、図示しないイグニッションスイッチがオフ
になっても機関駆動に必要なデータ等がバッテリー電源
によりバックアップされる記憶装置である。

【００２２】また入力部８４は圧力センサ７２、酸素セ
ンサ７４等の各センサの出力信号を図示しない波形整形
回路により波形整形し、この信号を図示しないマルチプ
レクサによりＣＰＵ８０に選択的に出力するようにして
いる。入力部８４では、各センサからの出力信号がアナ
ログ信号であればこれをＡ／Ｄコンバータ８６によりデ
ジタル信号に変換する。入出力部８５は、機関回転数の
信号の基となる回転角センサ７１等の出力信号を波形整
形回路により波形整形し、この信号を入力ポートを介し
てＲＡＭ８２等に書き込む。また入出力部８５は、ＣＰ
Ｕ８０の指令により出力ポートを介して駆動する駆動回
路により燃料噴射弁３８、ＩＳＣＶ８３、電磁切換弁４
９等を所定のタイミングで駆動する。バスライン８７
は、前記ＣＰＵ８０、ＲＯＭ８１等の各素子および入力
部８４に接続されるＡ／Ｄコンバータ８６、入出力部８
５を結び各種データを送るものである。

【００２３】上記構成の制御装置７０内のＣＰＵ８０
は、上記各種センサ７１〜７５による検出信号を入力
し、ＲＯＭ８１内に格納されたプログラムに従い、燃料
噴射弁３８の開弁時間（燃料噴射量）や、電磁切換弁４
９および電磁開閉弁６４に対する通電を以下に説明する
如く制御し、また、上記ＩＳＣＶ８３の開度を図５にて
後述するフローチャートに従い制御する。

【００２４】先ず、燃料噴射弁３８の開弁時間に対応す
る燃料噴射量の制御は、スロットルポジションセンサ７
３により検出されるスロットル開度の出力信号に基づき
判定されるアイドル運転状態、加速運転状態、および所
定出力以上の高負荷運転状態においては、回転角センサ
７１による機関回転数の出力信号および圧力センサ７２
による吸気マニホールド３６内の負圧の出力信号とによ
り算出される機関負荷に関する信号と、酸素センサ７４
が検知する排気ガス中の酸素濃度の信号とに基づき、理
論空燃比の混合気が内燃機関２１に供給されるように行
われている。また、アイドル運転状態を除く上記所定出
力以下の低負荷運転状態においては、理論空燃比よりも
大きい空燃比（リーン）の希薄混合気が内燃機関２１に
供給されるように行われている。ここで、本実施例にお
ける高負荷運転状態と低負荷運転状態とを仕切る上記所
定出力とは、図１１にて上述したスロットル開度で示さ
れるＴＡ₁ ，ＴＡ₂ である。

【００２５】尚、制御装置７０は燃料噴射弁３８に対し
て噴射タイミングの制御も行っているが、ここではそれ
についての説明を省略する。

【００２６】電磁切換弁４９に対する通電は、上述の如
く希薄混合気を供給する低負荷運転状態の時のみ通電を
行うようになっている。即ち、低負荷運転状態の時は電
磁切換弁４９が通電されて上記の如く吸気制御弁３４が
閉弁される。

【００２７】電磁開閉弁６４に対する通電は、水温セン
サ７５により検知される水温が所定値、例えば２０℃以
上で且つ電磁切換弁４９に通電が行われている時のみ通
電されるようになっている。即ち、冷却水温が一定温度
以上で、且つ低負荷運転状態の時には電磁開閉弁６４に
通電されて上記の如くＥＧＲが実行される。

【００２８】従って、内燃機関２１の低負荷運転状態に
おいては、ストレート通路３３内の吸気制御弁３４が閉
弁されて吸気が全てヘリカル通路３２を流れるため燃焼
室２５内に強力な吸気スワールが発生して希薄混合気の
急速燃焼が可能とされ、またこれに併せてＥＧＲバルブ
６０が開弁されてＥＧＲが実行されているため希薄混合
気の燃焼時にもＮＯｘの発生が抑制されている。また反
対に、内燃機関２１の高負荷運転状態においては、吸気
制御弁３４が開弁されると共にＥＧＲバルブ６０が閉弁
され、機関の出力低下を伴うＥＧＲが行われないため所
望の高出力を得ることができる。尚、希薄混合気の急速
燃焼が行われていないアイドル運転状態、加速運転状態
および高負荷運転状態においては、上記の如く理論空燃
比の混合気が供給されるため、三元触媒コンバータ４３
がＮＯｘの浄化に有効に作動し、低負荷運転状態のよう
にＥＧＲを実行しなくても大気中に多量のＮＯｘが排出
されることが防止される。

【００２９】以上のように本実施例では、スロットル開
度ＴＡ₁ ，ＴＡ₂ で仕切られる低負荷運転状態が前記第
１の運転状態７に相当し、高負荷運転状態が前記第２の
運転状態８に相当する。

【００３０】次にＩＳＣＶ８３の開度の制御方法につい
て説明する。

【００３１】図５は本発明装置の一実施例の要部を構成
する制御プログラムとして、ＩＳＣＶ制御ルーチンのフ
ローチャートを示す。図２に示すＩＳＣＶ８３および導
管８２，８４のハード構成に加えて、制御装置７０のＣ
ＰＵ８０は図５に示すフローチャートのソフトウェア処
理を実行することにより前記した吸入空気量増量手段１
１を実現する。

【００３２】図５中、ＩＳＣＶ制御ルーチンが所定時間
毎に割り込み起動されると、先ずステップ１０２にて吸
気制御弁３４が閉弁状態、即ちＥＧＲの実行状態である
か否かの判定を行う。吸気制御弁３４が閉弁状態、即ち
完全な閉弁状態または閉弁動作途中である場合にはスロ
ットル開度がＴＡ₁ （ＴＡ₂ ）以下の上記低負荷運転状
態であることを意味し、次のステップ１０４に進む。ス
テップ１０４では、後述するステップ１１６の処理に備
えて吸気制御弁３４開弁時のカウントアップタイマＣｏ
ｐをリセットする。このカウントアップタイマＣｏｐと
は、吸気制御弁３４が閉から開へ開弁する開弁動作が始
まる時点を０（ゼロ）としてその時点からカウントアッ
プされるタイマである。

【００３３】次のステップ１０６では、吸気制御弁３４
閉弁時のカウントアップタイマＣｃｌと、吸気制御弁３
４が開から閉へ閉弁するに要する時間Ｋｃｌ（定数）と
の大小を比較する。カウントアップタイマＣｃｌは、上
記カウントアップタイマＣｏｐとは反対に、吸気制御弁
３４が開から閉へ閉弁する閉弁動作が始まる時点を０
（ゼロ）としてその時点からカウントアップされるタイ
マであり、吸気制御弁３４開弁時のステップ１１４にて
予めリセットされたものである。従って、ステップ１０
６にてタイマＣｃｌの値が上記Ｋｃｌ未満である場合
（Ｃｃｌ＜Ｋｃｌ）には、吸気制御弁３４が開から閉へ
の閉弁動作途中（半開きの状態）であることを意味し、
またＣｃｌの値がＫｃｌ以上である場合（Ｃｃｌ≧Ｋｃ
ｌ）には、閉弁動作が終了して吸気制御弁３４が完全な
閉弁状態にあることを意味する。

【００３４】吸気制御弁３４が閉弁動作途中である場合
にはステップ１０８にてＩＳＣＶ８３の弁開度Ｙｂを算
出し、完全な閉弁状態である場合にはステップ１１０に
てＩＳＣＶ８３の弁開度Ｙｂを算出する。

【００３５】一方、ステップ１０２にて吸気制御弁３４
が開弁状態、即ち完全な開弁状態または開弁動作途中で
ある場合にはスロットル開度がＴＡ₁ （ＴＡ₂ ）以上の
高負荷運転中であることを意味し、次のステップ１１４
に進む。ステップ１１４では、上述した吸気制御弁３４
閉弁時の処理（ステップ１０６）に備えて吸気制御弁３
４閉弁時のカウントアップタイマＣｃｌをリセットして
おく。

【００３６】そして次のステップ１１６では、吸気制御
弁３４開弁時のカウントアップタイマＣｏｐと、吸気制
御３４が閉から開へ開弁するに要する時間Ｋｏｐ（定
数）との大小を比較する。ここでカウントアップタイマ
Ｃｏｐは、閉弁時（閉弁動作途中または完全な閉弁状
態）においては上記ステップ１０４でリセットされ続
け、開弁動作が始まってステップ１０２にて“ＮＯ”が
選択されると同時にカウントアップを開始するので吸気
制御弁３４の開弁動作の経過時間を正確にカウントして
いる（Ｃｃｌについても同様である）。従って、ステッ
プ１１６にてタイマＣｏｐの値が上記Ｋｏｐ未満である
場合（Ｃｏｐ＜Ｋｏｐ）には、吸気制御弁３４が閉から
開への開弁動作途中（半開きの状態）であることを意味
し、Ｃｏｐの値がＫｏｐ以上である場合（Ｃｏｐ≧Ｋｏ
ｐ）には、開弁動作が終了して吸気制御弁３４が完全な
開弁状態にあることを意味する。

【００３７】吸気制御弁３４が開弁動作途中である場合
にはステップ１１８にてＩＳＣＶ８３の弁開度Ｙｂを算
出し、完全な開弁状態である場合にはステップ１２０に
てＩＳＣＶ８３の弁開度Ｙｂを算出する。

【００３８】以上のように、カウントアップタイマＣｃ
ｌ，Ｃｏｐの値から吸気制御弁３４の開→閉時、閉弁
時、閉→開時、開弁時、夫々の状態を判定することがで
き、その時の状態におけるＩＳＣＶ８３の弁開度Ｙｂが
ステップ１０８，１１０，１１８，１２０のいずれかに
て算出される。

【００３９】車両の運転者がアイドル運転状態から上記
スロットル開度ＴＡ₁ までのアクセル開度を使用してい
る場合には、吸気制御弁３４は完全な閉弁状態にあり、
ＩＳＣＶ８３の弁開度Ｙｂはステップ１１０の次式によ
って算出される。

【００４０】 Ｙｂ＝Ｙ（ＴＡ）＋Ｙ（ＴＨＷｃｌ） ……（１） 上式（１）中、Ｙ（ＴＡ）は温間、吸気制御弁３４閉弁
時におけるスロットル開度（ＴＡ）に対応したＩＳＣＶ
８３の開度を表す。このＹ（ＴＡ）は、スロットルポジ
ションセンサ７３の出力信号（スロットル開度）を読み
込んで図６に示すスロットル開度（ＴＡ）とＩＳＣＶ開
度とのマップから求めることができる。図６中、アイド
ル運転状態からスロットル開度ＴＡ₁ までの間における
ＩＳＣＶ８３の開度は、マップ中のＰ₀ からＰ₁ に至る
曲線Ａに対応して求められる。また、上式（１）中、Ｙ
（ＴＨＷｃｌ）は吸気制御弁３４閉弁時におけるＩＳＣ
Ｖ８３の開度の水温補正量を表す。このＹ（ＴＨＷｃ
ｌ）は水温センサ７５の出力信号を読み込んで図７に示
すマップから求めることができる。

【００４１】次に運転者がアクセルペダルを踏み込んで
スロットル開度を上記スロットル開度ＴＡ₁ より大きく
した場合には、制御装置７０の上述した電磁切換弁４
９、電磁開閉弁６４に対する制御により吸気制御弁３４
の開弁動作が実行される共に、ＥＧＲが停止される。こ
こで、吸気制御弁３４の開弁動作途中においてはステッ
プ１１８に示される次式によってＩＳＣＶ８３の弁開度
Ｙｂが算出される。

【００４２】 Ｙｂ＝（１−Ｃｏｐ／Ｋｏｐ）×｛Ｙ（ＴＡ）＋Ｙ（ＴＨＷｃｌ） −Ｙ（ＴＨＷｏｐ）｝＋Ｙ（ＴＨＷｏｐ） ……（２） また、吸気制御弁３４の完全な開弁状態においてはステ
ップ１２０に示される次式によって弁開度Ｙｂが算出さ
れる。

【００４３】Ｙｂ＝Ｙ（ＴＨＷｏｐ） ……（３） 上式（２），（３）中、Ｙ（ＴＨＷｏｐ）は吸気制御弁
３４開弁時におけるＩＳＣＶ８３の開度の水温補正量を
表し、図７に示すマップに準じたマップ（図示せず）か
ら求められる。上式（３）から分かるように、吸気制御
弁３４の完全な開弁状態においてはスロットル開度に関
係なくＩＳＣＶ８３の弁開度Ｙｂが算出さる。このた
め、図６中、ＴＡ₁ より大きいスロットル開度に対する
ＩＳＣＶ８３の開度は０（ゼロ）とされる。

【００４４】吸気制御弁３４が完全な閉弁状態である開
弁動作の開始時点ではＣｏｐ＝０であるため、上式
（２）は、Ｙｂ＝Ｙ（ＴＡ）＋Ｙ（ＴＨＷｃｌ）とな
り、吸気制御弁３４閉弁時の上式（１）と同じ式とな
る。また、吸気制御弁３４が完全な開弁状態である開弁
動作の完了時点ではＣｏｐ＝Ｋｏｐであるため、上式
（２）は、Ｙｂ＝Ｙ（ＴＨＷｏｐ）となり、吸気制御弁
３４開弁時の上式（３）と同じ式となる。このように上
式（２）によれば、吸気制御弁３４の開弁動作開始時に
おけるＩＳＣＶ８３の弁開度と、開弁動作完了時におけ
るＩＳＣＶ８３の弁開度との間の中間開度を、開弁動作
の経過時間を表すカウントアップタイマＣｏｐの値に応
じて求めることができる。即ち上式（２）で得られるＩ
ＳＣＶ８３の弁開度は、図６中のＰ₁ ，Ｐ₂ 間の直線Ｂ
の部分に対応している（但し、図６は水温補正を加えて
いない）。

【００４５】次に運転者がアクセルペダルを戻してスロ
ットル開度をスロットル開度ＴＡ₂（図１１参照）より
小さくした場合には、制御装置７０による制御により吸
気制御弁３４の閉弁動作が実行される共に、ＥＧＲが実
行される。吸気制御弁３４の閉弁動作途中においてはス
テップ１０８に示される次式によってＩＳＣＶ８３の弁
開度Ｙｂが算出される。

【００４６】 Ｙｂ＝（Ｃｃｌ／Ｋｃｌ）×｛Ｙ（ＴＡ）＋Ｙ（ＴＨＷｃｌ） −Ｙ（ＴＨＷｏｐ）｝＋Ｙ（ＴＨＷｏｐ） ……（４） また、完全な閉弁状態においてはステップ１１０に示さ
れる上式（１）によって弁開度Ｙｂが算出される。

【００４７】ここで上式（４）は、上式（２）と同様
に、吸気制御弁３４の閉弁動作開始時におけるＩＳＣＶ
８３の弁開度と、閉弁動作完了時におけるＩＳＣＶ８３
の弁開度との間の中間開度を、閉弁動作の経過時間を表
すカウントアップタイマＣｃｌに対応させて表してい
る。即ち、上式（４）において、Ｃｃｌ＝０を代入する
と吸気制御弁３４開弁時の上式（３）と同一式となり、
またＣｃｌ＝Ｋｃｌを代入すると吸気制御弁３４閉弁時
の上式（１）と同一式となる。即ち、上式（４）から得
られるＩＳＣＶ８３の弁開度は、図６中のＰ₃ ，Ｐ₄ 間
の点線Ｃの部分に対応している。

【００４８】このように、図５に示すＩＳＣＶ制御ルー
チンにおいては、スロットル開度ＴＡ₁ （ＴＡ₂ ）以下
の低負荷運転状態（前記第１の運転状態に該当する）に
おいて、図６に示すようにＩＳＣＶ８３の弁開度Ｙｂが
大きくなり、弁開度Ｙｂの値に応じて内燃機関２１が吸
入する吸入空気量が増加する。そして、この吸入空気量
の増加に対応して燃料噴射量も増加するため、その分、
内燃機関２１の発生トルクが増加する。従って、上記Ｉ
ＳＣＶ制御ルーチンはＩＳＣＶ８３および導管８２，８
４のハード構成と共に前記した吸入空気量増量手段１１
を実現する。

【００４９】次に本実施例の効果について説明する。

【００５０】図８は本実施例の効果を説明する図であ
る。同図中、曲線Ｄ，Ｅ、および直線Ｆは図１１に示す
従来のスロットル開度ＴＡに対する発生トルクの曲線
Ｄ，Ｅ、および直線Ｆと同一のものである。今、仮に水
温補正を考慮しないとすると、ＩＳＣＶ８３の弁開度Ｙ
ｂはスロットル開度ＴＡに応じて図６に示すように制御
される。そして、図６に示すＩＳＣＶ８３の弁開度Ｙｂ
に応じた吸入空気量の増加により燃料が余分に噴射され
るため、図８中のハッチングで示される部分のトルクが
新たに発生し、従来の曲線Ｄで示される発生トルクに加
算される。

【００５１】従って、本実施例のＩＳＣＶ８３の制御方
法によれば、従来の運転方法の低負荷運転状態において
吸気制御弁３４が閉弁され且つＥＧＲが実行されたこと
により低下したトルク分を、ＩＳＣＶ８３が開弁して吸
入空気量を増量させたことによる発生トルクで補償して
いる。即ち、従来の曲線ＤにＩＳＣＶ８３の開弁により
発生したトルクが加算された状態の新たな曲線Ｇが、図
１０に示すＥＧＲ停止状態の発生トルクの曲線と一致す
るように図６に示す曲線Ａのマップが予め設定されてい
る。

【００５２】また、内燃機関２１の運転状態を上記スロ
ットル開度ＴＡ₁ を境とした低負荷運転状態から高負荷
運転状態に移行させる過程においては、図１１に示す従
来においてスロットル開度がＴＡ₁ を越えた段階で発生
トルクが段差状に上昇することに対して、ＩＳＣＶ８３
が図６の直線Ｂで示すように急激に閉弁されて吸気空気
量の増量による発生トルクが急激に無くなるため、本実
施例ではスロットル開度を大きくして低負荷運転状態か
ら高負荷運転状態へ移行させる過程においてトルク段差
は発生しなくなる。また反対に高負荷運転状態から低負
荷運転状態に移行させる過程においては、図１１に示す
従来においてスロットル開度がＴＡ₂ よりも小さくなっ
た段階で発生トルクが段差状に低下することに対して、
ＩＳＣＶ８３が図６の点線Ｃで示すように急激に開弁さ
れて吸気空気量の増量による発生トルクが急激に発生す
るため、本実施例ではスロットル開度を小さくして高負
荷運転状態から低負荷運転状態へ移行させる過程におい
てもトルク段差は発生しない。

【００５３】このように、本実施例の内燃機関２１によ
れば、低負荷運転状態における発生トルクと高負荷運転
状態における発生トルクとの間のトルク差が、ＩＳＣＶ
８３の開弁による新たな発生トルクによって完全に補償
されるため、スロットル開度ＴＡに対する発生トルク
は、図１０に示すＥＧＲ停止状態の発生トルクの曲線に
一致した、図８中の曲線Ｇ，Ｅで表される。即ち、低負
荷域、高負荷域を通した一連のスロットル開度に応じて
発生トルクが連続的に増減するようになる。その結果、
従来において発生していた上記吸気制御弁３４の開閉お
よびＥＧＲの実行／停止を切り換えるスロットル開度Ｔ
Ａ₁ ，ＴＡ₂ におけるトルク段差を、トルク低下を伴う
ことなく解消することができ、これによってドライバビ
リティを従来に比べて向上させることができる。

【００５４】また、上述した水温補正量Ｙ（ＴＨＷｃ
ｌ），Ｙ（ＴＨＷｏｐ）は、図７に示すように冷却水温
が高いほどＩＳＣＶ８３を開弁させるように補正する
が、これは以下の理由によるものである。電子燃料噴射
制御装置を有している内燃機関では、冷間時に燃料の霧
化が悪いことを考慮して、図９に示すように冷却水温が
低い場合には燃料噴射量の暖機増量を実施して空燃比を
濃く（リッチ）設定している。従って、冷間時は温間時
に比べて同一スロットル開度であってもトルクが出る傾
向にある。即ち、あるスロットル開度に対して２種類の
トルクを有することになる。そしてこのことがスロット
ル開度と車速で変速点やトランスミッションのライン圧
を決定しているオートマチックトランスミッションにお
いて特に不具合となる。即ち、冷間時に比べてトルクが
小さくなる温間時に適合させてトランスミッションのク
ラッチ、ブレーキを行うライン圧を設定すると、トルク
が出る傾向の冷間時においてはライン圧が不足し、クラ
ッチ、ブレーキのすべりが大きくなり、変速フィーリン
グや耐久性に問題を生じる。また、シフトアップポイン
トもスロットル開度で決まるため、シフトアップポイン
トを温間時に合わせると冷間時においてトルクが出て回
転数が上昇しているにも係わらずシフトアップしないと
いう問題が生じる。

【００５５】そこで本実施例においては図７に示すよう
に冷却水温が高いほどＩＳＣＶ８３を開弁させるように
補正することにより、冷却水温が高い温間時に吸入空気
量の増量を行って発生トルクを上昇せしめ、温間時にお
いても暖機増量を行っている冷間時と同じレベルの発生
トルクが得られるようにしている。このように水温補正
を行うことにより、冷間、温間を問わず発生トルクがス
ロットル開度に対して常に１対１で決定され、その結
果、上記不具合を解消することができる。

【００５６】また、図１１に示す従来においては、スロ
ットル開度ＴＡ₁ 近傍における吸気制御弁３４の開閉お
よびＥＧＲ実行／停止のハンチングを防止するために、
スロットル開度ＴＡ₁ ，ＴＡ₂ によるヒステリシスが設
けられている。このヒステリシスによりスロットル開度
ＴＡ₁ ，ＴＡ₂ 間においては、スロットル開度の上昇時
と低下時とで、あるスロットル開度に対して２つの発生
トルクを有することになる。従って、従来においては、
上述した冷間、温間の場合だけではなく、スロットル開
度ＴＡ₁ ，ＴＡ₂ 間においても、あるスロットル開度に
対して２つの発生トルクを有することによる上述した不
具合が発生していた。

【００５７】しかしながら、本実施例によれば、スロッ
トル開度に対応する発生トルクは上述したように図８中
の曲線Ｇ，Ｅで示される１本の連続した曲線で表される
ようになるため、低負荷域から高負荷域を通してスロッ
トル開度に対応する発生トルクが１対１で決定され、従
来のヒステリシスによる上記不具合も解消するとこがで
きる。

【００５８】尚、上記実施例においては吸入空気増量手
段１１のハード構成の実施例としてＩＳＣＶ８３を利用
していたが、本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、ＩＳＣＶ８３の代わりに、例えば、制御装置７０
からの信号によりスロットルバルブ３９が開弁駆動され
ることにより吸入空気量を増量する構成であってもよ
い。また、ＩＳＣＶ８３とは別に専用のバイパス弁を設
けてもよく、また、その他の構成であってもよい。

【００５９】更に、上記実施例においては、第１の運転
状態７として低負荷運転状態、第２の運転状態８として
高負荷運転状態を設定しているが、本発明は上記実施例
に限定されるものではなく、第１および第２の運転状態
７，８はいかなる負荷域に設定されてもよく、この場合
にも第１の運転状態７と第２の運転状態８との間を移行
する場合のトルク段差を解消することができる。

【００６０】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、吸入空気
量増量手段が第１の運転状態において吸入空気量を増量
することにより新たにトルクが発生し、第１の運転状態
における発生トルクと第２の運転状態における発生トル
クとのトルク差を補償するため、第１の運転状態と第２
の運転状態との間にトルク差が無くなり、第１の運転状
態と第２の運転状態とが切り換わる際のトルク段差を、
発生トルクの低下を伴うことなく防止することができ
る。その結果、ドライバビリティを従来に比べて向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明による内燃機関の吸入空気量制御装置が
実施された内燃機関および周辺装置の一つの実施例を示
す概略構成図である。

【図３】図２に示された内燃機関の吸気ポート構造を示
す概略構成図である。

【図４】図２に示された制御装置の具体的な構成要素を
示す図である。

【図５】本発明装置の一実施例の要部を構成するＩＳＣ
Ｖ制御ルーチンのフローチャートである。

【図６】スロットル開度とＩＳＣＶ開度とのマップを示
す図である。

【図７】冷却水温とＩＳＣＶ開度とのマップを示す図で
ある。

【図８】本実施例の効果を説明する図である。

【図９】冷却水温と空燃比との関係を示す図である。

【図１０】スロットル開度と発生トルクとの関係をＥＧ
Ｒ実行／停止の両条件において表した図である。

【図１１】従来装置におけるスロットル開度と発生トル
クとの関係を表した図である。

【符号の説明】

１ 吸気管 ２，２５ 燃焼室 ３，３２ ヘリカル通路 ４，３３ ストレート通路 ５，３４ 吸気制御弁 ６ 排気ガス再循環装置 ７ 第１の運転状態 ８ 第２の運転状態 ９，２１ 内燃機関 １０ 切換手段 １１ 吸入空気量増量手段 ２６ 吸気ポート ２７ 排気ポート ２８ 吸気バルブ ３１ ガイドベーン ３６ 吸気マニホールド ３７ 燃料供給装置 ３９ スロットルバルブ ４９ 電磁切換弁 ６０ 排気ガス再循環バルブ ６４ 電磁開閉弁 ７０ 制御装置 ８３ アイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣ
Ｖ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 41/04 310 F02D 41/04 315 F02D 43/00 301

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気管に連通し、燃焼室への開口端の周
   りに旋回したヘリカル通路と、前記吸気管に連通し、前
   記開口端に直線状に通ずるストレート通路と、該ストレ
   ート通路を開閉する吸気制御弁と、排気ガスを前記吸気
   管に導入して排気ガスの再循環を行う排気ガス再循環装
   置とを備えると共に、 前記吸気制御弁を閉弁し、且つ前記排気ガス再循環装置
   による排気ガスの再循環を行う第１の運転状態と、前記
   吸気制御弁を開弁し、且つ前記排気ガスの再循環を停止
   する第２の運転状態とを、内燃機関の運転状態に応じて
   切り換える切換手段を有してなる内燃機関の吸入空気量
   制御装置において、 前記第１の運転状態の時に吸入空気量を増量する吸入空
   気量増量手段を設け、前記第１の運転状態における発生
   トルクと前記第２の運転状態における発生トルクとのト
   ルク差を、前記吸入空気量増量手段による吸入空気量の
   増量により発生したトルク分で補償することを特徴とす
   る内燃機関の吸入空気量制御装置。