JPH01193038A - 多気筒エンジンの吸入空気制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複数の個別吸気通路部に、同期して開閉作動
せしめられる複数のスロットル弁が夫々配設された多気
筒エンジンにおいて、各気筒における吸入空気量を制御
するものとされた多気筒エンジンの吸入空気制御装置に
関する。

（従来の技術） 自動車等に搭載される多気筒エンジンにおいては、各気
筒に夫々接続される複数の個別吸気通路部が設けられる
とともに、各個別吸気通路部の上流端が共通吸気通路部
に接続され、この共通吸気通路部に、通常、各気筒に対
して共通のスロットル弁が配設されている。斯かる共通
吸気通路部にスロットル弁が配設された多気筒エンジン
においては、スロットル開度が変化せしめられても、実
際に気筒内に吸入される空気量が増減するまでにある程
度の時間遅れが生じ、要求される応答性が得られないこ
とになる虞がある。

そこで、要求される応答性が得られるようにすべく、例
えば、実開昭６２−９７２４０号公報にも示される如く
、複数の気筒に夫々接続される複数の個別吸気通路部に
スロットル弁が夫々配設され、それら複数のスロットル
弁が同期して開閉作動せしめられるようにされた多気筒
エンジンが開発されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述の如く、複数の個別吸気通路部に、
同期して開閉作動せしめられるスロットル弁が夫々配設
された多気筒エンジンにあっては、スロットル弁の加工
誤差あるいは個別吸気通路部への取付誤差や経年変化等
に起因して、各個別吸気通路部と各スロットル弁との間
に形成される隙間にばらつきが生じ、複数の気筒の夫々
における、スロットル弁を介して吸入される空気量が不
均一なものになる虞がある。このように複数の気筒の夫
々における吸入空気量が不均一になると、複数の気筒間
における発生トルクにばらつきが生じ、特に、吸入空気
量が少とされるアイドリング時等においては、エンジン
に不所望な振動が発生する虞がある。

斯かる点に鑑み本発明は、多気筒エンジンにおける複数
の気筒に夫々接続された個別吸気通路部に、同期して開
閉作動せしめられる複数のスロットル弁の夫々が配設さ
れたものとなされ、スロットル弁の加工誤差等に起因し
て、複数のスロットル弁の夫々の開度が所定の値以下の
とき、個別吸気通路部を通じて複数の気筒の夫々に吸入
される空気量が不均一なものとなる場合においても、複
数の気筒間における発生トルクのばらつきが低減されて
、エンジンに不所望な振動が発生することが抑圧できる
ものとされた、多気筒エンジンの吸入空気制御袋・置を
提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を達成すべく、本発明に係る多気筒エンジン
の吸入空気制御装置は、多気筒エンジンにおける複数の
気筒に夫々接続された複数の個別吸気通路部と、複数の
個別吸気通路部に夫々配設され、同期して開閉作動せし
められる複数のスロットル弁と、複数の個別吸気通路部
の夫々におけるスロットル弁を側路する補助吸気通路部
と、補助吸気通路部を通過する空気の流量を変化させる
流量調整弁とに加えて、流量調整弁の開弁作動量を制御
する制御手段が備えられ、制御手段が、複数のスロット
ル弁の夫々の開度が所定の値以下のとき、複数の気筒の
夫々における吸入空気量を均一にすべく流量調整弁の開
弁作動量を制御するものとされる。

（作　用） 上述の如くの構成を有する多気筒エンジンの吸入空気制
御装置においては、複数の気筒に接続された個別吸気通
路部に、同期して開閉作動せしめられる複数のスロット
ル弁の夫々が配設され、複数のスロットル弁の開度が所
定の値以下のとき、制御手段により、補助吸気通路部に
介装された流量調整弁の開弁作動量が、複数の気筒の夫
々における吸入空気量が均一になるように制御される。

このようにされることにより、エンジンがアイドリング
状態にあるとき等において、スロットル弁の加工誤差等
に起因して、個別吸気通路部を通じて各気筒に吸入され
る空気量が不均一なものとなっても、補助吸気通路部を
通じて複数の気筒の夫々に吸入される空気量が調整され
て、各気筒における吸入空気量が均一化されるので、複
数の気筒の間における発生トルクのばらつきが低減され
、その結果、エンジンに不所望な振動が発生することが
抑圧される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明に係る多気筒エンジンの吸入空気制御
装置の一例を、それが適用された４サイクル式の４気筒
エンジンとともに示す。

第１図において、エンジン本体１０には、ピストンが内
挿される４つの気筒１．２．３及び４が形成されており
、それら４つの気筒ｌ〜４の夫々には、吸気通路１８に
おける下流側部分を形成する個別吸気通路部１１，１２
．１３及び１４の下流端と、排気通路１９における上流
側部分を形成する個別排気通路部２１，２２．２３及び
２４の上流端とが、夫々既知の動弁機構により開閉駆動
せしめられる吸気弁及び排気弁を介して接続されている
。

気筒１〜４の上部には、夫々、燃焼室に臨むものとされ
た点火プラグ（図示省略）が配されている。点火プラグ
の夫々は、エンジンにより回転駆動されるディストリビ
ュータ３６からの点火信号が供給されたとき火花を発し
て混合気の点火を行う。各点火プラグによる混合気の点
火順序、及び、気筒１〜４の夫々における吸入行程の順
序は、第２図に示される如く、気筒ｌ→気筒３→気筒４
→気筒２とされている。また、ディストリビュータ３６
には、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数
を検出するクランク角センサ３７と、気筒ｌ〜４の夫々
における点火時期を検出する点火気筒判別センサ３８と
が取り付けられている。

吸気通路１８における上流側部分は共通吸気通路部２５
とされており、共通吸気通路部２５には、その上流側か
ら、順次、吸入空気を浄化するエアフィルタ２６．吸入
空気量を検出するエアフローメータ２７及びサージタン
ク２Ｂが設けられている。サージタンク２８には、個別
吸気通路部１１〜１４の夫々における上流端が接続され
ている。

個別吸気通路部１１−１４の夫々には、共通の回転軸３
５に支持されたスロットル弁４１．４２゜４３及び４４
が配設されており、それらスロットル弁４１〜４４には
、リンク機構４５を介してアクセルペダルの踏み込み動
作が伝達され、それにより、スロットル弁４１〜４４が
同期して開閉作動せしめられる。

また、個別吸気通路部１１〜１４に夫々配設されたスロ
ットル弁４１〜４４より下流側部分には、複数の燃料噴
射弁４７が臨設されるとともに、補助吸気通路部５０に
おける下流側部分を形成する４つの分岐通路部５０ａ、
５０ｂ、５０ｃ及び５０ｄが夫々接続されており、補助
吸気通路部５０における上流側部分を形成する共通通路
部５１は、サージタンク２８に接続されている。共通通
路部５１には、補助吸気通路部５０を通過する空気の流
量を調整するための流量調整弁６０が介装されている。

そして、上述の複数の燃料噴射弁４７の夫々における燃
料噴射の制御及び気筒１〜４の夫々における吸入空気量
の制御を行うべく、コントロールユニット１００が備え
られている。コントロールユニットｌＯＯには、エアフ
ローメータ２７から得られる吸入空気量に応じた検出信
号Ｓａと、クランク角センサ３７から得られるエンジン
回転数に応じた検出信号Ｓｎと、回転軸３５に関連して
設けられてスロットル開度を検出するスロットル開度セ
ンサ３９から得られる検出信号Ｓｔと、点火気筒判別セ
ンサ３８から得られる気筒１〜４の夫々における点火時
期をあられす検出信号Ｓ１゜Ｓｔ、Ｓｙ及びＳ４とが供
給されるとともに、冷却水温等のエンジンの運転状態を
あられす検出信号Ｓｘも供給される。

コントロールユニット１００による燃料噴射の制御にあ
たっては、検出信号Ｓａ、Ｓｎ及びＳｘに基づいて、エ
ンジンの運転状態に応じた燃料噴射量が設定され、設定
された燃料噴射量に応じたパルス幅を有する噴射駆動パ
ルス信号Ｃｐが形成されて、斯かる噴射駆動パルス信号
Ｃｐが所定のタイミングをもって各燃料噴射弁４７に供
給される；それにより、各燃料噴射弁４７が噴射駆動パ
ルス信号Ｃｐのパルス幅に応じた期間に開状態とされて
、燃料が燃料噴射弁４７から吸気ポート部に向けて噴射
される。

また、コントロールユニット１００による吸入空気量の
制御にあたっては、検出信号Ｓｔ及びＳｎがあられすス
ロットル開度とエンジン回転数とに基づいて、エンジン
がアイドリング状態にないことが検知されるもとでは、
コントロールユニット１００から流量調整弁６０に供給
される、弁駆動パルス信号Ｃｉのパルス幅を定める制御
値りが、固定値Ｄｔに設定され、一方、エンジンがアイ
ドリング状態にあることが検知されるもとでは、制御値
りが、以下の如くに設定される まず、クランク、回転角の変化に伴う気筒１〜４までに
おける状態変化及び制御値りの変化をあられす第２図に
示される如く、検出信号Ｓ　Ｉ”’　Ｓ　４に基づいて
、気筒１における点火時期Ｔａから気筒３における点火
時期Ｔｂに至るまでの期間Ｔ　＋　−１．気筒３におけ
る点火時期Ｔｂから気筒４における点火時期Ｔｃに至る
までの期間Ｔ３−ａｔ気筒４における点火時期Ｔｃから
気筒２における点火時期Ｔｄに至るまでの期間Ｔ４−２
、及び、気筒２における点火時期Ｔｄから気筒ｌにおけ
る次の点火時期Ｔｅに至るまでの期間Ｔｇ−＋が、夫々
、順次計測されて、内蔵メモリに先に記憶されている期
間Ｔ　Ｉ−ｘ　＋　Ｔ３−ａ　＋　Ｔａ−ｚ　、及び、
Ｔ！−１に代えて記憶され、以後、斯かる動作が繰り返
される。

期間Ｔｌ−３１Ｔ３−４１　’ｒ４−ｚ　、及び、’ｒ
ｔ−ｔは、夫々、気筒１，３．４及び２において爆発行
程が行われる期間に略対応するものであり、夫々の気筒
１，３．４及び２における充填量が多い程爆発力が強い
ため、期間Ｔ＋−ｓ　＋　７３−４　＊　Ｔ＜−を及び
’ｒｚ−＋　は短いものとして検出される。

このようにして、期間Ｔ、−，，Ｔ３−．．Ｔ、−。

、及び、Ｔ！−１の計測が行われるとともに、検出信号
Ｓｘがあられすエンジンの運転状態に応じて目標アイド
ル回転数が設定され、目標アイドル回転数の値Ｎｏと、
所定の期間におけるエンジン回転数の平均値Ｎｍとの差
に応じて、基準制御値ＤＳが、補正、値Δｄが用いられ
て補正され、新たな基準制御値ＤＳが設定されるととも
に、ｌ／２回転毎に点火が行われるエンジンのエンジン
回転数が値Ｎｏであるときにおける点火周期をあられす
基準期間Ｔｓが、式：Ｔｓ＝３０／Ｎｏにより算出され
る。さらに、気筒１〜４において夫々吸入行程が行われ
る時期が、検出信号Ｓｎ及びＳ、　−Ｓ４に基づいて検
知され、気筒１のみが吸入行程にある期間ＴＩ、気筒３
のみが吸入行程にある期間Ｔ３．気筒４のみが吸入行程
にある期間Ｔ４及び気筒２のみが吸入行程にある期間Ｔ
２においては、夫々、内蔵メモリに記憶されている期間
Ｔｌ−３＋Ｔ、、、Ｔ４−、　、及び、Ｔ２−１が夫々
読み出されて、それら期間Ｔ　Ｉ−：Ｉ　Ｉ　Ｔ３−４
　＋　Ｔ４−２　、及び、Ｔ２−１が各々変数Ｔｘに置
き換えられ、制御値りが、Ｋを定数として、式：　Ｄ＝
　（（Ｔｘ／Ｔｓ−１）Ｋ＋１）Ｄｓにより算出される
。また、気筒ｌ〜４における吸入行程が、夫々、他の気
筒１〜４における吸入行程に対してオーバラップする期
間においては、上式において基準期間Ｔｓが変数Ｔｘに
置き換えられ、制御値りが基準制御値Ｄｓに設定される
。

このようにして、制御値りが設定された後においては、
制御値りに応じたパルス幅を有する弁駆動パルス信号Ｃ
ｉが形成され、それが流量調整弁６０に供給される。そ
れにより、流量調整弁６０が、弁駆動パルス信号Ｃｉの
パルス幅に応じた期間だけ開状態とされ、気筒１〜４の
夫々において吸入行程が行われる間に吸入される空気量
が調整され、制御値りが、例えば、第２図に示される如
く、基準制御値Ｄｓを境に増減せしめられ、エンジン回
転数が目標アイドル回転数に合致せしめられるべく制御
される。その際、気筒１〜４の夫々において、先の吸入
行程時に吸入された空気量が過剰であった場合には、制
御値りが減少せしめられて、補助吸気通路部５０を通過
する空気の流量が減じられ、逆に、先の吸入行程時に吸
入された空気量が過少であった場合には、制御値りが増
大せしめられて、補助吸気通路部５０を通過する空気の
流量が増加され、その結果、個別吸気通路部１１〜１４
の夫々を通過する空気の流量と、補助吸気通路部５０を
通過する空気の流量との和とされる、気筒１〜４の夫々
における吸入空気量が均一化される。

このようにされることにより、スロットル弁４１〜４４
の夫々における加工誤差等に起因して、個別吸気通路部
１１〜１４を通じて各気筒ｌ〜４に吸入される空気量が
不均一なものとなっても、各気筒１〜４の間における発
生トルクのばらつきが低減され、その結果、エンジンが
アイドリング状態にあるときにおいて、エンジンに不所
望な振動が発生することが抑えられることになる。

上述の如（の制御を行うコントロールユニ・ント１００
は、例えば、マイクロコンピュータが用いられて構成さ
れるが、斯かる場合におけるマイクロコンピュータが実
行するプログラムの一例を第３図及び第４図のフローチ
ャートを参照して説明する。

第３図のフローチャートで示される吸入空気量制御用プ
ログラムにおいては、スタート後、プロセス１０１にお
いて検出信号Ｓｎ、Ｓｔ、Ｓｘ及びＳ、〜Ｓ４を取り込
み、デイシジョン１０２において検出信号Ｓｎがあられ
すエンジン回転数及び検出信号Ｓｔがあられすスロット
ル開度に基づいて、エンジンがアイドリング状態にある
か否かを判断し、エンジンがアイドリング状態にないと
判断された場合には、プロセス１０３において制御値り
を固定値Ｄｉ、に設定して、プロセス１２８に進み、プ
ロセス１２８において制御値りに応じたパルス幅を有す
る弁駆動パルス信号Ｃｉを形成し、それを流Ｍ調整弁６
０に送出して元に戻る。

一方、デイシジョン１０２において、エンジンがアイド
リング状態にあると判断された場合には、プロセス１０
４において、検出信号Ｓｘがあられすエンジンの運転状
態に基づいて目標アイドル回転数の値Ｎｏを設定し、続
くプロセス１０５において、目標アイドル回転数の値Ｎ
Ｏからエンジン回転数の平均値Ｎｍを減じてその差ΔＮ
を算出してディジシロン１０６に進む。

そして、デイシジョン１０６において差ΔＮが所定の値
αより大であるか否かを判断し、差ΔＮが値αより大で
あると判断された場合には、プロセス１０７において、
基準制御値Ｄｓに補正値Δｄを加算して新たな基準制御
値Ｄｓを設定し、ディジシロン１１０に進み、差ΔＮが
値αより大でないと判断された場合には、デイシジョン
１０８において、差ΔＮが所定の値−αより小であるか
否かを判断し、差ΔＮが値−αより小であると判断され
た場合には、プロセス１０９において、基準制御値Ｄｓ
から補正値Δｄを減算して新たな基準制御値Ｄｓを設定
し、デイシジョン１１０に進む、また、デイシジョン１
０８において、差ΔＮが値−αより小でないと判断され
た場合には、そのままデイシジョン１１０に進む。

ディジシロン１１０においては、検出信号Ｓｎ及びＳ、
〜Ｓ４に基づいて、気筒ｌのみにおいて吸入行程が行わ
れているのか否かを判断し、気筒ｌのみにおいて吸入行
程が行われていると判断された場合には、プロセス１１
１に進み、後述される点火間隔計測用プログラムにおい
て計測されて内蔵メモリに記憶されている期間Ｔ４−８
を読み出し、続（プロセス１１２において、期間Ｔ４−
！を変数Ｔｘに置き換えてプロセス１１５に進む、プロ
セス１１５においては、制御値りを、式：Ｄ＝（（Ｔｘ
／Ｔｓ−１）Ｋ＋１１Ｄｓにより算出し、プロセス１２
Ｂを上述と同様に実行して元に戻る。

一方、デイシジョン１１０において、気筒１のみにおい
て吸入行程が行われているのではないと判断された場合
には、デイシジョン１１６において、気筒３のみにおい
て吸入行程が行われているのか否かを判断し、気筒３の
みにおいて吸入行程が行われていると判断された場合に
は、プロセス１１７に進み、内蔵メモリに記憶されてい
る期間Ｔ！−１を読み出し、プロセス１１８において期
間Ｔ、、を変数Ｔｘに置き換え、プロセス１１５及び１
２８を上述と同様に順次実行して元に戻る。

また、デイシジョン１１６において、気筒３のみにおい
て吸入行程が行われているのではないと判断された場合
には、デイシジョン１１９において、気筒４のみにおい
て吸入行程が行われているのか否かを判断し、気筒４の
みにおいて吸入行程が行われていると判断された場合に
は、プロセス１２０において、内蔵メモリに記憶されて
いる期間Ｔ１−１を読み出し、プロセス１２１において
期間Ｔ、−８を変数Ｔｘに置き換えた後、プロセス１１
５及び１２８を上述と同様に順次実行して元に戻る。

さらに、ディジシロン１１９において、気筒４のみにお
いて吸入行程が行われているのではないと判断された場
合には、デイシジョン１２３に進み、気筒２のみにおい
て吸入行程が行われているのか否かを判断し、気筒２の
みにおいて吸入行程が行われていると判断された場合に
は、プロセス１２４において内蔵メモリに記憶されてい
る期間Ｔ３−４を読み出し、プロセス１２５において期
間Ｔ、−４を変数Ｔ　ｘ、に置き換えた後、プロセス１
１５及び１２Ｂを順次実行して元に戻る。また、ディジ
シロン１２３において、気筒２のみに、おいて吸入行程
が行われているのではないと判断された場合には、プロ
セス１２６に進み、３０を目標アイドル回転数の値ＮＯ
で除すことにより基準期間Ｔｓを設定し、続くプロセス
１２７において基準期間Ｔｓを変数Ｔｘに置き換えた後
、プロセス１１５及び１２８を上述と同様に順次実行し
て元に戻る。

第４図のフローチャートで示される点火間隔計測用プロ
グラムにおいては、スタート後、プロセス１３１におい
て検出信号Ｓｎ、Ｓｔ及びＳ、〜Ｓ４を取り込み、デイ
シジョン１３２においてエンジンがアイドリング状態に
あるか否かを判断し、エンジンがアイドリング状態にな
いと判断された噛合には、プロセス１３１に戻り、エン
ジンがアイドリング状態にあると判断された場合には、
デイシジョン１３３において、検出信号３１〜Ｓ４に基
づいて気筒１において点火が行われたか否かを判断し、
気筒１において点火が行われたと判断された場合には、
プロセス１３４において期間Ｔｌ−３の計測を行い、プ
ロセス１３５において期間Ｔ１−３の記憶更新を行った
後元に戻り、また、デイシジョン１３３において、気筒
１において点火が行われていないと判断された場合には
、デイシジョン１３６において、気筒３において点火が
行われたか否かを判断し、気筒３において点火が行われ
たと判断された場合には、プロセス１３７において期間
Ｔ、−４の計測を行い、プロセス１３８において期間Ｔ
３−４の記憶更新を行った後、元に戻る。

一方、デイシジョン１３６において、気筒３において点
火が行われていないと判断された場合には、デイシジョ
ン１３９において、気筒４において点火が行われたか否
かを判断し、気筒４において点火が行われたと判断され
た場合には、プロセス１４０において期間Ｔ４−２の計
測を行い、プロセス１４１において期間Ｔ　ｎ−ｔの記
憶更新を行った後、元に戻り、デイシジョン１３９にお
いて、気筒４において点火が行われていないと判断され
た場合には、デイシジョン１４２に進み、気筒２におい
て点火が行われたか否かを判断し、気筒２において点火
が行われたと判断された場合には、プロセス１４３にお
いて期間Ｔ　ｚ　−１の計測を行い、プロセス１４４に
おいて期間Ｔ！−９の記憶更新を行った後元に戻り、ま
た、デイシジョン１４２において気筒２において点火が
行われていないと判断された場合には、そのまま元に戻
る。

（発明の効果） 以上の説明から明らかな如く、本発明に係る多気筒エン
ジンの吸入空気制御装置によれば、複数のスロットル弁
の夫々の開度が所定の値以下であるとき、スロットル弁
の加工誤差等に起因して、個別吸気通路部を通過して各
気筒に吸入される空気の流量が、夫々不均一なものとな
っても、補助吸気通路部を通じて各気筒に吸入される空
気量が夫々調整されて、各気筒における吸入空気量が夫
々均一化なものとされるので、複数の気筒間における発
生トルクのばらつきを低減することができ、エンジンが
アイドリング状態にあるとき等において、エンジンに不
所望な振動が発生することを効果的に抑えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る多気筒エンジンの吸入空気制御装
置の吸入空気制御装置の一例を、それが適用されたエン
ジンの主要部と共に示す概略構成図、第２図は第１図に
示される例の動作説明に供される図、第３図及び第４図
は第２図に示されるコントロールユニットにマイクロコ
ンピュータが用いられた場合における、斯かるマイクロ
コンピュータが実行するプログラムの一例を示すフロー
チャートである。 図中、１〜４は気筒、１０はエンジン本体、１１〜１４
は個別吸気通路部、４１〜４４はスロットル弁、５０は
補助吸気通路部、６０は流量調整弁、１００はコントロ
ールユニットである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 多気筒エンジンにおける複数の気筒に夫々接続された複
   数の個別吸気通路部と、 該複数の個別吸気通路部に夫々配設され、同期して開閉
   作動せしめられる複数のスロットル弁と、上記複数の個
   別吸気通路部の夫々におけるスロットル弁を側路する補
   助吸気通路部と、 該補助吸気通路部を通過する空気の流量を変化させる流
   量調整弁と、 上記複数のスロットル弁の夫々の開度が所定の値以下の
   とき、上記複数の気筒の夫々における吸入空気量を均一
   にすべく上記流量調整弁の開弁作動量を制御する制御手
   段と、 を具備して構成される多気筒エンジンの吸入空気制御装
   置。