JP3985375B2 - エンジンの吸気制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの吸気制御装置に関し、詳しくは、吸気弁の開閉時期を制御することによってエンジンの吸入空気量を目標吸入空気量に制御するよう構成された車両用エンジンに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、特開平9−256823号公報に開示されるように、エンジンの吸排気弁を電磁力により駆動し、吸排気弁の開閉時期を連続的に可変とする動弁機構があった。
【0003】
このような動弁機構を備えたエンジンでは、吸気絞り弁を備えないか、又は、吸気絞り弁を備える場合であっても吸気絞りを極力小さくして、吸気通路内圧力を大気圧に近い状態とし、吸気弁の開弁期間で吸入空気量の制御を行なうことによって、吸気絞り弁で吸入空気量制御を行なうエンジンと比較して吸気損失(ポンピングロス)を低減することが可能である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような電磁力により吸排気弁を駆動する動弁機構においては、バルブスプリングの特性変化や、汚れやつまり等によるフリクションの変化、また、電磁力の磁気切れの変動等により、開弁あるいは閉弁の指令に対する開弁あるいは閉弁動作の遅れ時間(動作遅れ時間)が各気筒間でばらついたり、また、前記動作遅れ時間が1つの気筒で吸気毎に変動してしまう場合がある。
【0005】
吸気弁の開閉動作において上記のような動作遅れ時間の変動が発生した場合には、シリンダに吸入される空気量が時間的に変動したり、気筒間でシリンダに吸入される空気量にばらつきが生じることになる。特に、図19に示すように、低負荷時においては高負荷時に比べ吸気弁の開弁時間が短くなって、全体の開弁時間に占める動作遅れ時間の割合が大きくなるため、エンジンに吸入される空気量の変動が大きくなり、アイドル安定性や運転性が悪化してしまう。
【0006】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので、吸気弁の動作遅れ時間に変動が発生した場合においても、所望の吸入空気量に安定的に制御することができるエンジンの吸気制御装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
そのため請求項1,2記載の発明に係るエンジンの吸気制御装置は、図1に示すように構成される。
【0008】
図1において、目標吸気通路内圧力設定手段は、エンジンの目標吸気通路内圧力を設定する。動作遅れ変動量検出手段は、請求項1に係る発明では、吸気弁の開弁あるいは閉弁の指令を与えてから実際に開弁あるいは閉弁を開始するまでの動作遅れ時間の気筒間のばらつきを検出し、請求項2に係る発明では、吸気弁の開弁あるいは閉弁の指令を与えてから所定のリフト量になるまでの動作遅れ時間の気筒間のばらつきを検出する。
【0009】
目標吸入空気量設定手段は、エンジンの目標吸入空気量を設定する。目標吸気通路内圧力補正手段は、前記目標吸気通路内圧力を、前記動作遅れ時間の気筒間のばらつきに応じて補正する。
【0010】
そして、スロットル開度制御手段は、前記補正された目標吸気通路内圧力と前記目標吸入空気量とに基づいてスロットル弁の開度を制御する。
また、吸気弁開閉時期制御手段は、前記補正された目標吸気通路内圧力と前記目標吸入空気量とに基づいて吸気弁の開閉時期を制御する。
【0011】
かかる構成によると、目標吸気通路内圧力が吸気弁の動作遅れ時間の気筒間のばらつきに応じて補正され、吸気弁の動作遅れ時間の気筒間のばらつきによるシリンダ吸入空気量の変動を抑制する。
【0012】
即ち、同じ目標吸入空気量のときであっても、吸気通路内圧力が小さいと(負圧が大きいと)、より吸気弁の開弁時間を長くする必要が生じる一方、同じ動作遅れ時間であっても、吸気弁の開弁時間が長いほどシリンダ吸入空気量に与える影響は小さくなる。従って、吸気弁の動作遅れ時間の気筒間のばらつきが大きいときに、目標吸気通路内圧力を小さくすれば、吸気弁の開弁時間が長く修正され、結果、動作遅れ時間の気筒間のばらつきに因るシリンダ吸入空気量の変動が小さくなる。
【0013】
尚、前記補正された目標吸気通路内圧力と前記目標吸入空気量とに基づき吸気弁の開閉時期を制御する吸気弁開閉時期制御手段においては、前記補正された目標吸気通路内圧力に基づいて制御された結果としての吸気通路内圧力を、センサで検出し又は推定して、吸気弁の開閉時期の制御に用いる構成としても良い。
【0014】
請求項3記載の発明では、前記目標吸気通路内圧力補正手段が、前記動作遅れ時間の気筒間のばらつきと目標吸入空気量とに応じて前記目標吸気通路内圧力を補正する構成とした。
【0015】
かかる構成によると、動作遅れ時間の気筒間のばらつきが同じであっても、目標吸入空気量が多く吸気弁の開弁時間が長いために、全体の開弁時間に占める動作遅れ時間の割合が小さい場合には、シリンダ吸入空気量の変動が小さい。そこで、動作遅れ時間の気筒間のばらつきと共に目標吸入空気量を加味して目標吸気通路内圧力を補正する。
【0020】
請求項4記載の発明では、前記動作遅れ変動量検出手段が、気筒毎に検出された動作遅れ時間の平均値を算出すると共に、該平均値と各気筒の動作遅れ時間との偏差を算出し、前記偏差の絶対値の最大値を前記動作遅れ時間の気筒間のばらつきを示す値として検出する構成とした。
【0021】
かかる構成によると、各気筒毎に動作遅れ時間を検出し、各気筒毎の動作遅れ時間を平均化する。そして、各気筒毎の動作遅れ時間と前記平均値との偏差をそれぞれに求め、各気筒毎に求めた偏差の絶対値の中で最も大きな値を、動作遅れ時間の気筒間のばらつき量とする。
【0023】
一方、請求項5記載の発明に係るエンジンの吸気制御装置は、図2に示すように構成される。図2において、目標吸気通路内圧力設定手段は、エンジンの目標吸気通路内圧力を設定する。
【0024】
目標吸入空気量設定手段は、エンジンの目標吸入空気量を設定する。
目標吸気通路内圧力補正手段は、前記目標吸気通路内圧力を、少なくとも前記目標吸入空気量に基づいて補正する。
【0025】
そして、スロットル開度制御手段は、前記補正された目標吸気通路内圧力と前記目標吸入空気量とに基づいてスロットル弁の開度を制御する。
また、吸気弁開閉時期制御手段は、前記補正された目標吸気通路内圧力と前記目標吸入空気量とに基づいて吸気弁の開閉時期を制御する。
【0026】
かかる構成によると、目標吸入空気量が多く吸気弁の開弁時間が長いために、全体の開弁時間に占める動作遅れ時間の割合が小さい場合には、たとえ動作遅れ時間の気筒間のばらつきが大きい場合であっても吸入空気量の変動が比較的小さいので、目標吸入空気量が大きい場合は、目標吸気通路内圧力は比較的高くて良く、目標吸入空気量に応じて目標吸気通路内圧力を補正する。
【0027】
【発明の効果】
請求項1,2記載の発明によると、吸気弁の動作遅れ時間の気筒間のばらつきに応じて吸気通路内圧力を補正することで、前記動作遅れ時間が全体の開弁時間に占める割合を減らし、前記動作遅れ時間の変動による吸入空気量の変動を抑止でき、運転性を向上させることができるという効果がある。
【0028】
請求項3記載の発明によると、吸入空気量が多く動作遅れ時間の気筒間のばらつきが比較的許容されるときに、過度に吸気通路内圧力が小さく補正されポンピングロスが大きくなることを防止しつつ、吸入空気量が少ないときには効果的に吸入空気量の変動を抑止できるという効果がある。
【0030】
請求項4記載の発明によると、各気筒間の動作時間のばらつきが大きいときに、該動作時間のばらつきの影響を抑制するように吸気通路内圧を補正できるという効果がある。
【0031】
請求項5記載の発明によると、吸入空気量が少なく、吸気弁の動作時間の気筒間のばらつきが吸入空気量に大きな影響を与えるときに、吸気通路内圧を小さくして目標吸入空気量を得るために必要な開弁時間を長くして、前記動作時間の気筒間のばらつきが吸入空気量に与える影響を抑制できるという効果がある。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図3は、実施の形態における車両用エンジンのシステム構成を示した図である。
【0033】
この図3において、エンジン101には、吸気ダクト102、吸気コレクタ103、吸気マニホールド104を介して空気が吸引される。
前記吸気ダクト102には、吸入空気流量を検出するエアフローメータ105が設けられると共に、電子制御式スロットル弁106が介装されている。吸気マニホールド104の各ブランチ部には、燃料噴射弁107が設けられている。
【0034】
各気筒に設けられる吸気弁108及び排気弁109は、図4に示すような電磁駆動式のアクチュエータにより駆動される。
各気筒の燃焼室には、点火栓110が設けられており、該点火栓110による火花着火により燃焼した排気は、前記排気弁109を介して排出され、排気マニホールド111によって導出される。前記排気マニホールド111の集合部には、空燃比センサ112が設けられ、排気中の酸素濃度を介して排気空燃比を検出する。
【0035】
ECU(エンジン・コントロール・ユニット)113は、前記電子制御式スロットル弁106、燃料噴射弁107、点火栓110、及び、図4に示す吸排気弁108,109の電磁駆動式アクチュエータに駆動信号を出力する一方、前記エアフローメータ105、空燃比センサ112からの検出信号を入力する。即ち、前記ECU113は、スロットル開度制御手段,吸気弁開閉制御手段としての機能を有している。
【0036】
また、前記ECU113には、クランク角センサ114、水温センサ115、吸気温センサ116、アクセル操作量センサ117、車速センサ118からの検出信号が入力される。
【0037】
次に、図4に示した吸排気弁108、109の電磁駆動式アクチュエータについて説明する。
図4において、吸排気弁202(吸気弁108又は排気弁109)は、シリンダヘッド201に対して摺動可能に支持されている。吸排気弁202の軸部には、バルブリテーナ203が固定されている。バルブリテーナ203とシリンダヘッド201の間には、バルブスプリング204が圧縮されて装着されており、これにより吸排気弁202はシリンダヘッド201のポート201aを閉じる方向(閉弁方向)に付勢されることになる。
【0038】
シリンダヘッド201には装置の筐体部材205,206,207が固定されており、筐体内には電磁石208,209が設けられている。電磁石208,209は、直接筐体部材206,207に固定されて設置されている。また、電磁石208,209には、それぞれ電気コイル208a,209aが設けられており、駆動回路により各電気コイルに電流が流されることで、電磁石208,209の吸引面208b,209bが吸引力を発生することになる。
【0039】
電磁石208,209の中心部には、シャフト210が摺動可能に設置されており、該シャフト210の中間部分には、電磁石208の吸引面208bと電磁石209の吸引面209bとの間に、磁性体からなる可動板211が固定されている。これにより、電磁石208,209の何れに対して通電させるかにより、前記可動板211をシャフト210と一体に図で上下方向に駆動し得る構成となっている。
【0040】
また、シャフト210のシリンダヘッド201と反対側の端部にはスプリングシート214が固定されており、筐体に固定されたスプリングカバー216との間に圧縮されて設置された開弁スプリング215の作用により、シャフト210は開弁方向(図の下向き)に付勢されている。
【0041】
シャフト210は、吸排気弁202の軸部と同軸上に設けられており、シャフト210のシリンダヘッド側の端部は、吸排気弁202の軸の頂面202aと対向している。そのため、シャフト210に開弁方向(図の下向き)の力が作用した場合には、シャフト210が吸排気弁202を押し、吸排気弁202を開弁することになり、逆にシャフト210が閉弁方向(図の上向き)に移動した場合には、吸排気弁202はポート201aを塞くまで閉弁方向に変位することになる。
【0042】
このようにして、電磁石208,209の吸引動作により、バルブの開閉を可能にしている。変位センサ217は、シャフト210の変位を計測するセンサであり、例えばポテンショメータを使用してシャフト210の変位を検出する。
【0043】
以下に、上記構成による吸気制御の詳細を、マイクロコンピュータで実行されるプログラムを示すフローチャート等の図面に基づいて説明する。尚、以下に示す各プログラムは、例えば10msec毎に実行されるものとする。
【0044】
図5は吸気制御の第1の実施形態を示す基本のフローチャートである。
S501(動作遅れ変動量検出手段)では、各気筒の吸気弁108の閉弁に要する時間(動作時間)を検出し、これに基づいて吸気弁108の動作時間の変動を算出する。尚、閉弁に要する時間と共に、又は、閉弁に要する時間に代えて、開弁に要する時間を検出し、該開弁時間から動作時間の変動を算出させても良い。
【0045】
S502(目標吸入空気量設定手段)では、シリンダに吸入する目標吸入空気量を算出し、S503(目標吸気通路内圧力設定手段)において目標吸気管内圧力を設定する。
【0046】
S504(目標吸気通路内圧力補正手段)では、前記目標吸気管内圧力を前記動作時間の変動に基づいて補正し、S505(スロットル開度制御手段)では、前記補正された目標吸気管内圧力と前記目標吸入空気量とに基づいて目標スロットル開度を算出し、S506(吸気弁開閉時期制御手段)では、前記補正された目標吸気管内圧力と前記目標吸入空気量とに基づいて吸気弁108の開閉時期を算出し、処理を終了する。
【0047】
図6は吸気制御の第2の実施形態を示す基本のフローチャートである。
S601(目標吸気通路内圧力設定手段)では目標吸気管内圧力を設定し、S602(目標吸入空気量設定手段)ではシリンダに吸入する目標吸入空気量を算出する。
【0048】
S603(目標吸気通路内圧力補正手段)では目標吸気管内圧力を目標吸入空気量に基づき補正し、S604(スロットル開度制御手段)では、前記補正された目標吸気管内圧力と前記目標吸入空気量とに基づいて目標スロットル開度を算出し、S605(吸気弁開閉時期制御手段)では、前記補正された目標吸気管内圧力と前記目標吸入空気量とに基づいて吸気弁108の開閉時期を算出し、処理を終了する。
【0049】
図7は、前記図5において動作時間の変動の算出を行うS501(動作遅れ変動量検出手段)の処理内容を詳しく示したフローチャートである。
S701では、吸気弁108のリフト量を測定する変位センサ217を用い、各気筒の吸気弁108の閉弁時間Tn(n=1,…,4)を測定する。前記閉弁時間Tn(動作遅れ時間)は、吸気弁108に閉弁の指令を与えてから実際に閉弁を開始するまでの時間、又は、吸気弁108に閉弁の指令を与えてから実際に閉弁される(所定のリフト量になる)までの時間とする。
【0050】
但し、吸気弁108に開弁の指令を与えてからの時間として動作遅れ時間を求めても良く、更には、閉弁側と開弁側との双方で動作遅れ時間を測定させても良い。また、排気弁の動作遅れもエンジンの吸入空気量に影響を及ぼすので、吸気弁の動作遅れ時間と共に、排気弁の動作遅れ時間も測定させる構成としても良い。
【0051】
S702では、各気筒の閉弁時間Tnの平均値Bを算出する。
S703では、各気筒毎の閉弁時間Tnと平均値Bとの偏差Tn−Bの絶対値を算出し、それらの最大値を時間変動量Dとする。
【0052】
ところで、上記図7では、変位センサ217を用いて閉弁時間Tnを測定するようにしたが、閉弁時間Tnの変動があると、エンジンの吸入空気量が変動し、これにより、エンジン回転速度Neが変動することになるので、図8に示すようにして、エンジン回転速度Neの変動から前記時間変動量Dを推定することができる。
【0053】
図8において、まず、S801では、エンジン回転速度Neを読み込む。
S802では、前記読み込んだエンジン回転速度Neに対して、下記の式1に示すようなハイパスフィルタ処理(カットオフ周波数は例えば1Hz)を施し、低周波成分を除去する。
【0054】
y(k)=0.9695312529×{u(k)−u(k-1)}+0.9390625058×y(k-1)…(1)
上記式1において、u(k)はフィルタの入力の最新値、u(k−1)は入力の前回値、y(k)はフィルタ出力の最新値、y(k−1)は出力の前回値である。
【0055】
次にS803では、ハイパスフィルタの出力の絶対値を計算する。そして、S804では、ハイパスフィルタの出力の絶対値に対して、下記の式2に示すようなローパスフィルタ処理(カットオフ周波数は例えば10Hz)を施して所定期間(例えば10秒間)データの積分を行ない、その結果を吸気弁108の動作時間の変動量Dとする。
【0056】
y(k)=0.2452372753×{u(k)−u(k-1)}+0.5095254495×y(k-1)…(2)
図9は、図5及び図6において目標吸入空気量の算出を行うS502,S602(目標吸入空気量設定手段)における処理内容を詳しく示したフローチャートである。
【0057】
S901では、アイドル運転における要求空気量に相当するアイドル保持空気流量を読み込み、S902では、前記アイドル保持空気流量に対して、ソニック流でのスロットル通過流量とスロットル開口面積との関係を表わす係数を乗算してアイドル安定化分スロットル開口面積Aiを求める。
【0058】
S903では、アクセル開度を読み込み、S904では、アクセル開度をスロットル開口面積に変換するマップからアクセル分スロットル開口面積Aaを算出する。
【0059】
S905では、アイドル安定化分スロットル開口面積Aiとアクセル分スロットル開口面積Aaとを加算してスロットル開口面積Aを求める。
S906では、スロットル開口面積A,エンジン回転速度Ne,排気量Vを用いて、スロットル開口面積Aを回転速度Neと排気量Vで除算した値ANV(=A/(Ne・V))を算出し、次のS907では、予め前記ANVに応じて目標体積流量比QH0(行程容積に対する新気量の標準状態での体積)を記憶したマップを参照し、そのときの前記ANVに対応する目標体積流量比QH0を算出する。
【0060】
尚、前記目標体積流量比QH0のマップは、例えば吸気弁108の開時期IVOを上死点TDC、閉時期IVCを下死点BDCとした場合に対応させて設定されている。
【0061】
図10は、図5及び図6において目標吸気管内圧力の設定を行うS503,S601(目標吸気通路内圧力設定手段)における処理内容を詳しく示したフローチャートである。
【0062】
S1001では冷却水の温度を読み込み、S1002においては冷却水温度に基づいて目標吸気管内圧力を設定するマップを検索し、目標吸気管内圧力を算出する。尚、目標吸気管内圧力は、冷機時は比較的小さい圧力を設定し、混合気の流速を速めガス流動を強くすることによって、燃焼安定性を向上させる。また、暖機時には、大気圧に近い大きな値に設定し、吸気損失(ポンピングロス)を低減することによって、燃料消費率を小さくする。例えば、冷機時(摂氏0度未満)においては目標吸気管内圧力を−200mmHg、暖機時(摂氏80度以上)においては−50mmHgとし、摂氏0度以上から摂氏80度未満の場合には、−200mmHgから−50mmHgを結ぶ直線上の値に設定することとする。
【0063】
図11は、図5の目標吸気管内圧力の補正を行うS504(目標吸気通路内圧力補正手段)における処理内容を詳しく示したフローチャートである。
S1101では、フラグFnewの値をフラグFoldにセットする。尚、フラグFoldの初期値は0とする。
【0064】
S1102では、目標吸気管内圧力Ptを読み込み、S1103では時間変動量Dを読み込む。
S1104では、時間変動量Dと予め決定しておいた所定値ε1とを比較し、大小判別を行う。
【0065】
S1104で時間変動量Dがε1よりも大きいと判別された場合には、S1105へ進み、フラグFnewに1をセットする。次のS1106では、フラグFoldの判別を行い、Fold=1であった場合には、S1107へ進んで、変数iから1を引く処理を行なう。
【0066】
一方、Fold=0であった場合には、S1108へ進み、変数iに定数hを入れる。S1109では、前記変数iの正負の判断をし、負であった場合には、S1110へ進み、目標吸気管内圧力Ptから定数αを引いたものを補正吸気管内圧力Pcとし、前記変数iが0又は正の値であった場合は、そまま処理を終了させる。
【0067】
上記S1105からS1110までの処理により、具体的には変数iが負になるまでの時間だけ時間変動量Dがε1よりも大きいと判断されたとき、目標吸気管内圧力を低く補正することになる。例えば定数hの値を300とした場合、3秒間継続して時間変動量Dがε1よりも大きいと判断されたときに、S1110へ進み、目標吸気管内圧力を低く補正する。
【0068】
一方、S1103で時間変動量Dがε1よりも小さいと判別された場合には、上記S1105からS1110までの処理と同様な処理を行なうS1111からS1116まで処理により、時間変動量Dがε1より小さい状態の継続時間が定数hの値で規定される時間を越えると、S1116へ進み、目標吸気管内圧力を定数αだけ高くする。
【0069】
即ち、図11に示される目標吸気管内圧力の補正処理は、横軸に時間変動量、縦軸に負荷をとる図16に示すように、負荷の量には依存せず、時間変動量が小さい場合には高く、時間変動量が大きい場合は低く補正するものである。従って、時間変動量Dを3段階以上に判別して、該判別結果に応じて異なる補正量で目標吸気管内圧力を補正する構成であっても良い。
【0070】
このように時間変動量が大きいときに、吸気管内圧力を低くすれば、吸気弁の開閉時期の制御によって目標の吸入空気量を得るためには、開弁時間を長くするする必要が生じ、以て、全体の開弁時間に占める動作時間の割合が減って、動作時間の変動による吸入空気量の変動を抑制できることになる。
【0071】
ところで、図5の目標吸気管内圧力の補正を行うS504(目標吸気通路内圧力補正手段)における処理を、前記図11に示したものに代えて、図12に示すように、負荷の量及び時間変動量に依存させて行なわせるようにしても良い。
【0072】
図12において、S1201からS1216までの各ステップにおいては、図11のS1101からS1116と同様に、前記時間変動量Dに基づいて、動作時間変動量が大きい場合は目標吸気管内圧力Ptを低く補正し、動作時間変動量が小さい場合には目標吸気管内圧力Ptを高く補正する。
【0073】
更に、S1217では、目標体積流量比QH0を読み込み、S1218では、予め決定した所定値ε2と目標体積流量比QH0とを比較することによって負荷を判断する。
【0074】
そして、高負荷(QH0>ε2)の場合には、S1219へ進み、目標体積流量比QH0と所定値ε2との偏差に係数kを乗算して求めた補正値を、目標吸気管内圧力Ptに加算した結果を、最終的な目標吸気管内圧力Pcとする。
【0075】
Pc=(QH0−ε2)×k+Pt
一方、低負荷(QH0≦ε2)の場合には、補正を加えることなく、目標吸気管内圧力Ptをそのまま最終的な目標吸気管内圧力Pcにセットする。
【0076】
即ち、図12に示される目標吸気管内圧力の補正処理は、横軸に時間変動量、縦軸に負荷をとる図17に示すように、負荷が所定値以下の場合は、負荷に関わらず、目標吸気管内圧力は時間変動量が小さい場合には高く、時間変動量が大きい場合は低く補正される。また、負荷が所定値以上の場合は、目標吸気管内圧力は、時間変動量が小さい場合には高く、時間変動量が大きい場合は低く補正されると共に、負荷が大きい場合ほど目標吸気管内圧力はより高く補正される。
【0077】
負荷が大きく、吸気弁の開弁時間が比較的長い場合には、たとえ時間変動量が大きい場合であっても、全体の開弁時間に与える影響が比較的小さいので、目標吸気管内圧力を小さくする必要性が薄くなる。そこで、時間変動量が同じであってもそのときの負荷に応じて目標吸気管内圧力を補正し、必要以上に標吸気管内圧力が低く補正されて、吸気損失(ポンピングロス)が増大することを防止する。
【0078】
尚、上記図11又は図12に示される目標吸気管内圧力の補正を、前記図7で検出した動作時間変動量に基づいて行なう場合には、目標吸気管内圧力が大気圧付近であるときに行い、減速要求に応じて目標吸気管内圧力が小さく設定されているときには行なう必要はない。即ち、図7において実際の吸気弁のリフト状態から求められる動作時間の変動量は、吸気管内圧力を補正しても変化せず、たとえ吸入空気量の変動を小さくできる程度に目標吸気管内圧力が小さい状態であっても、目標吸気管内圧力の減少補正要求を示すことになるためである。
【0079】
図13は図6の目標吸気管内圧力の補正を行うS603(目標吸気通路内圧力補正手段)における処理内容を詳しく示したフローチャートである。
S1301では目標吸気管内圧力Ptを読み込み、S1302では目標体積流量比QH0を読み込む。
【0080】
S1303では目標体積流量比QH0に応じて吸気管内圧力補正量Prを記憶したマップから、そのときの目標体積流量比QH0に対応する補正量Prを算出し、S1304では目標吸気管内圧力Ptから前記吸気管内圧力補正量Prを引いて補正吸気管内圧力Pcを算出する。
【0081】
前記吸気管内圧力補正量Prは、目標体積流量比QH0が小さい時ほど大きな値の設定されるようになっており、目標体積流量比QH0(エンジン負荷)が小さいときほど目標吸気管内圧力Ptがより小さく補正される。
【0082】
即ち、図13に示される目標吸気管内圧力の補正処理は、時間変動量には依存せず、負荷が小さい場合には低く、負荷が大きい場合は高く補正するものである。
【0083】
図14は、図5及び図6の目標スロットル開度の算出を行うS505,S604(スロットル開度制御手段)における処理内容を詳しく示したフローチャートである。
【0084】
S1401では、目標体積流量比QH0を読み込み、S1402では、補正処理が施された吸気管内圧力Pcを読み込む。
次にS1403〜S1408での演算を、図18を用いて説明する。
【0085】
吸気管内圧力を一定とした場合、スロットル開口面積Aを回転速度Neと排気量Vで除算した値A/(Ne・V)と体積流量比QH0は比例関係となり、図18に直線で示される関係となる。ここで、吸気管内圧力が目標値となるようにスロットル開口面積Aを求めることになるが、その吸気管内圧力の状態で吸気弁の開閉時期を制御して吸入できる空気量には限界(QHOmax)があるため、限界以上の要求空気量に対しては、吸気弁の閉時期IVCを下死点BDC固定とし、吸気管内圧力を目標よりも高くして対応する。
【0086】
これを行うため、S1403では、図18の直線の傾き(吸気管内圧力が一定時のA/(Ne・V)とQH0との比率)を、そのときの目標吸気管内圧力に基づき予め定めたマップを参照して算出する。
【0087】
S1404では、目標体積流量比QH0に前記の傾きを乗算して、目標吸気管内圧力におけるA/(Ne・V)を算出し、これをANVeにセットする。
一方、S1405では,吸気弁閉時期IVCを下死点BDC固定とした場合のA/(Ne・V)を、図18の曲線で示したデータをマップとして持たせて算出し、これをANVmにセットする。
【0088】
S1406では、前記ANVeとANVmの大小を比較して、S1407又はS1408においてその値の大きい方に対してエンジン回転速度Neと排気量Vを乗算して目標スロットル開口面積Atを算出する。
【0089】
S1409では、目標スロットル開口面積Atを目標スロットル開度に変換するマップを検索し、目標スロットル開度を算出する。ECU113は、前記目標スロットル開度に基づく駆動信号を前記電子制御式スロットル弁106に出力し、スロットル弁の開度を目標スロットル開度に制御する。
【0090】
図15は、図5及び図6の吸気弁開閉時期の算出を行うS506,S605(吸気弁開閉時期制御手段)における処理内容を詳しくフローチャートである。尚、ここでは、吸気弁の開弁時間は上死点TDCに固定し、閉弁時間を以下に示す方法で演算するものとする。
【0091】
S1501では、補正された目標吸気管内圧力Pcを読み込み、S1502では、その目標吸気管内圧力Pcとし、かつ、吸気弁の閉時期を下死点BDCとした場合の最大体積流量比QHOmaxを、予め定めておいたマップデータを用いて算出する。
【0092】
S1503では、目標体積流量比QH0を読み込み、S1504では、目標体積流量比QH0と最大体積流量比QHOmaxに基づいて、吸気弁の開弁時間を以下のようにして算出し、吸気弁の閉時期を決定する。
【0093】
吸気弁の開弁時間=180°CA×QH0/QHOmax
ECU113は、前記吸気弁の閉時期に基づく駆動信号を前記電磁駆動式アクチュエータに出力し、上死点TDCで吸気弁108を開き、前記決定された閉時期で吸気弁108を閉じる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1,2記載の発明の構成を示すブロック図。
【図2】請求項5記載の発明の構成を示すブロック図。
【図3】実施の形態のエンジンを示すシステム構成図。
【図4】吸排気弁の電磁駆動式アクチュエータを示す断面図。
【図5】吸入空気量の制御の第1実施形態を示すフローチャート。
【図6】吸入空気量の制御の第2実施形態を示すフローチャート。
【図7】動作時間変動量の検出を示すフローチャート。
【図8】動作時間変動量の検出の他例を示すフローチャート。
【図9】目標吸入空気量の設定を示すフローチャート。
【図10】目標吸気管内圧力の設定を示すフローチャート。
【図11】変動量に基づく目標吸気管内圧力の補正を示すフローチャート。
【図12】変動量及び目標空気量に基づく目標吸気管内圧力の補正を示すフローチャート。
【図13】目標空気量に基づく目標吸気管内圧力の補正を示すフローチャート。
【図14】目標スロットル開度の算出を示すフローチャート。
【図15】吸気弁の開閉時期の算出を示すフローチャート。
【図16】変動量に基づく目標吸気管内圧力の補正の特性を示す線図。
【図17】変動量及び目標空気量に基づく目標吸気管内圧力の補正の特性を示す線図。
【図18】A/(Ne・V)と目標体積流量比との相関を示す線図。
【図19】吸気弁の動作時間の変動による影響を負荷毎に示すタイミングチャート。
【符号の説明】
101…エンジン
102…吸気ダクト
103…吸気コレクタ
104…吸気マニホールド
105…エアフローメータ
106…電子制御式吸気絞り弁
107…燃料噴射弁
108…吸気弁
109…排気弁
110…点火栓
111…排気マニホールド
112…空燃比センサ
113…ECU(エンジン・コントロール・ユニット)
114…クランク角センサ
115…水温センサ
116…吸気温センサ
117…アクセル操作量センサ
118…車速センサ
Claims (5)
- エンジンの目標吸気通路内圧力を設定する目標吸気通路内圧力設定手段と、
吸気弁の開弁あるいは閉弁の指令を与えてから実際に開弁あるいは閉弁を開始するまでの動作遅れ時間の気筒間のばらつきを検出する動作遅れ変動量検出手段と、
エンジンの目標吸入空気量を設定する目標吸入空気量設定手段と、
前記目標吸気通路内圧力を、前記動作遅れ時間の気筒間のばらつきに応じて補正する目標吸気通路内圧力補正手段と、
前記補正された目標吸気通路内圧力と前記目標吸入空気量とに基づいてスロットル弁の開度を制御するスロットル開度制御手段と、
前記補正された目標吸気通路内圧力と前記目標吸入空気量とに基づいて吸気弁の開閉時期を制御する吸気弁開閉時期制御手段と、
を含んで構成されたことを特徴とするエンジンの吸気制御装置。 - エンジンの目標吸気通路内圧力を設定する目標吸気通路内圧力設定手段と、
吸気弁の開弁あるいは閉弁の指令を与えてから所定のリフト量になるまでの動作遅れ時間の気筒間のばらつきを検出する動作遅れ変動量検出手段と、
エンジンの目標吸入空気量を設定する目標吸入空気量設定手段と、
前記目標吸気通路内圧力を、前記動作遅れ時間の気筒間のばらつきに応じて補正する目標吸気通路内圧力補正手段と、
前記補正された目標吸気通路内圧力と前記目標吸入空気量とに基づいてスロットル弁の開度を制御するスロットル開度制御手段と、
前記補正された目標吸気通路内圧力と前記目標吸入空気量とに基づいて吸気弁の開閉時期を制御する吸気弁開閉時期制御手段と、
を含んで構成されたことを特徴とするエンジンの吸気制御装置。 - 前記目標吸気通路内圧力補正手段が、前記動作遅れ時間の気筒間のばらつきと目標吸入空気量とに応じて前記目標吸気通路内圧力を補正するよう構成されたことを特徴とする請求項1又は2記載のエンジンの吸気制御装置。
- 前記動作遅れ変動量検出手段が、気筒毎に検出された動作遅れ時間の平均値を算出すると共に、該平均値と各気筒の動作遅れ時間との偏差を算出し、前記偏差の絶対値の最大値を前記動作遅れ時間の気筒間のばらつきを示す値として検出することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のエンジンの吸気制御装置。
- エンジンの目標吸気通路内圧力を設定する目標吸気通路内圧力設定手段と、エンジンの目標吸入空気量を設定する目標吸入空気量設定手段と、前記目標吸気通路内圧力を、少なくとも前記目標吸入空気量に基づいて補正する目標吸気通路内圧力補正手段と、前記補正された目標吸気通路内圧力と前記目標吸入空気量とに基づいてスロットル弁の開度を制御するスロットル開度制御手段と、前記補正された目標吸気通路内圧力と前記目標吸入空気量とに基づいて吸気弁の開閉時期を制御する吸気弁開閉時期制御手段と、を含んで構成されたことを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
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