JPH03202626A - エンジンの気筒別吸気制御装置 - 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、例えば自動車用エンジンのアイドル時に各シ
リンダ毎の吸入空気量を個別に制御するようにしたエン
ジンの気筒別制御装置に関する。

〔従来の技術〕

第９図に従来技術による自動車用エンジンの吸気制御装
置を示す。

図において、１は自動車に搭載されるエンジン本体を示
し、該エンジン本体１は４気筒のエンジンによって構成
され、シリンダＩＡ、ＩＢ、Ｉｃ、ＩＤを有している。

そして、該エンジン本体１は後述の混合気を各シリンダ
ＩＡ〜ｌＤ内で順次燃焼させ、その燃焼圧によってクラ
ンク軸ＩＥから回転出力を導出させるようになっている
。２はクランク軸ＩＥの近傍に位置してエンジン本体１
に設けられたクランク角センサを示し、該クランク角セ
ンサ２はクランク軸ＩＥの回転角としてのクランク角を
検出すると共に、エンジン回転数Ｎを検出するようにな
っている。

３はエンジン本体１の吸気側に接続された吸気管を示し
、該吸気管３の基端側は吸気マニホールド４となり、該
吸気マニホールド４には各シリンダＩＡ〜ＩＤと吸気弁
（図示せず）を介して連通ずる分岐管４Ａ、４Ｂ、４Ｃ
，４Ｄが設けられている。また、該吸気管３の先端側に
はエアクリーナ５が設けられ、該エアクリーナ５と吸気
マニホールド４との間には、アクセルの操作量に応じて
吸入空気量を制御するスロットルバルブ６と、吸気管３
内を流れる吸入空気量Ｑを検出するエアフロメータ７と
が設けられている。８はスロットルバルブ６に付設され
たスロットルセンサを示し、該スロットルセンサ８はス
ロットルバルブ６の開度を検出し、例えばエンジン本体
１がアイドル状態であるか否かをコントロールユニット
（図示せず）で判定させるようになっている。

９．９．・・・は吸気マニホールド４の分岐管４Ａ〜４
Ｄにそれぞれ設けられた噴射弁を示し、該各噴射弁９は
燃料ポンプ（図示せず）から吐出された燃料をエンジン
本体１のシリンダ１Ａ〜ＩＤ内に向けて個別に噴射させ
るようになっている。そして、該各噴射弁９から噴射さ
れた燃料は分岐管４Ａ〜４Ｄ内でそれぞれ吸入空気と混
合しつつ混合気となって各シリンダＩＡ〜ＩＤ内に順次
吸込まれる。ここで、シリンダＩＡ〜ＩＤは第８図に例
示する如くシリンダＩＡ、ＩＣ，ＬＤ、１Ｂの順序で混
合気の吸気行程を繰返すようになっている。

１０はエンジン本体１の排気側に接続された排気管を示
し、該排気管１０の基端側は排気マニホールドとなって
、例えば４本の分岐管１０Ａ。

１０Ａ、・・・を有し、該各分岐管１０Ａはシリンダ１
Ａ〜１Ｄ内と排気弁（図示せず）を介して連通ずるよう
になっている。１１，１１．・・・は排気管１０の各分
岐管１０Ａにそれぞれ設けられた酸素センサを示し、該
各酸素センサ１１は各シリンダＩＡ〜ＩＤから各分岐管
１０Ａ内に排出される排気ガス中の酸素濃度を検出し、
各シリンダ１Ａ〜１Ｄ内に空燃比（Ａ／Ｆ）をフィード
バック制御させるようになっている。１２は排気管１０
の途中に設けられた触媒装置を示し、該触媒装置１２は
排気ガス中の有害成分を触媒反応によって低減させるよ
うになっている。

さらに、１３はエンジン本体１に設けられた水温センサ
を示し、該水温センサ１３はエンジン本体１の冷却水温
度を検出し、その検出信号をコントロールユニットに出
力するようになっている。

このように構成される従来技術では、エンジン本体１を
スタータ（図示せず）等によって始動させると、各シリ
ンダ１Ａ〜ＩＤ内でピストンが往復動するから、例えば
シリンダＩＡ、ＩＣ，ＬＤ、ＩＢの順序で各シリンダ１
Ａ〜１Ｄ内に吸入空気と燃料との混合気が吸込まれ、こ
の混合気は各シリンダＩＡ〜ＩＤ内で燃焼され、その燃
焼圧によってピストンを押動し、クランク軸ＩＥから回
転出力を導出させる。また、各シリンダ１Ａ〜ＩＤから
の排気ガスは排気管１０から外部に排気され、排気ガス
中の有害成分は触媒装置１２によって低減される。そし
て、排気管１０の各分岐管１０Ａに設けた各酸素センサ
１１は排気ガス中の酸素濃度を検出し、各シリンダ１Ａ
〜１Ｄ内の空燃比が、例えば理論空燃比Ａ／Ｆ＝１４．
７程度となるようにコントロールユニットによってフィ
ードバック制御させるようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述した従来技術では、排気管１０の各分岐
管１０Ａにそれぞれ酸素センサ１１を設け、各シリンダ
ＩＡ〜１Ｄ毎に空燃比をフィードバック制御できるよう
にしている。しかし、吸気マニホールド４の各分岐管４
Ａ〜４Ｄを介して各シリンダ１Ａ〜１Ｄ内に吸込まれる
それぞれの吸入空気量は吸気マニホールド４の形状、長
さ等によってバラツキが生じるから、各シリンダＩＡ〜
１Ｄ毎の空燃比を均一化したときに、各シリンダＩＡ〜
１Ｄの吸気量と各噴射弁９からの燃料の噴射量とにバラ
ツキが生じ、各シリンダＩＡ〜１Ｄ毎の燃焼圧が変化し
、回転出力が変動することがある。

このため、従来技術では、吸気管３内を流れる吸入空気
をスロットルバルブ６によって絞るエンジン本体１のア
イドル時等に、各シリンダＩＡ〜１Ｄ毎の吸入空気量が
変化し、各シリンダ１Ａ〜１Ｄ内の燃焼圧のバラツキに
より回転出力がクランク軸１Ｅの回転位置で変動し、ア
イドル回転数を低く抑えることができない上に、アイド
ル安定性を高めることができず、燃費性能等を向上でき
ないという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので
、本発明は各シリンダ毎の吸入空気量を均一に制御する
ことができ、アイドル安定性や燃比性能等を大幅に向上
できるようにしたエンジンの気筒別吸気制御装置を提供
するものである。

〔課題を解決するための手段〕

上述した課題を解決するために本発明は、複数のシリン
ダを有するエンジン本体と、該エンジン本体の各シリン
ダに各分岐管が連通ずる吸気マニホールドを有し、各シ
リンダ毎に吸入空気を吸込ませる吸気管と、該吸気管の
吸気マニホールドよりも上流側に位置して該吸気管の途
中に設けられたスロットルバルブと、該スロットルバル
ブの上流側に位置して吸気管の途中に設けられ、該吸気
管内を流れる吸入空気量を検出するエアフロメータと、
前記吸気管の各分岐管に設けられ、該各分岐管内を流れ
る吸入空気量を個別に検出する複数の流量検出器と、前
記吸気管の各分岐管内を流れる吸入空気量を該各分岐管
毎に制御する吸気制御弁と、前記吸気管からの吸入空気
を各分岐管に均一に分配すべく、該吸気制御弁を各流量
検出器からの検出信号に基づいて駆動するアクチュエー
タとからなる構成を採用している。

〔作用〕

上記構成により、各分岐管に設けた各流量検出器でそれ
ぞれ分岐管内を流れる吸入空気量を個別に検出でき、検
出流量が小さいときには、アクチュエータで吸気制御弁
を大きく開弁させて、該当する分岐管内の吸入空気量を
増大でき、検出流量が大きいときには、吸気制御弁を小
さく開弁させて、該当する分岐管内の吸入空気量を減少
でき、各シリンダに吸入空気を均一に分配することがで
きる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図ないし第６図に基づいて
説明する。なお、実施例では前述した第９図に示す従来
技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を
省略するものとする。

而して、第１図ないし第６図は本発明の第１の実施例を
示している。

図中、２１はエンジン本体ｌの吸気側に接続された吸気
マニホールドを示し、該吸気マニホールド２１は従来技
術で述べた吸気マニホールド４とほぼ同様に形成され、
４本の分岐管２１Ａ、２１Ｂ。

２１Ｃ，２ＬＤがエンジン本体１のシリンダＩＡ。

ＩＢ、ＩＣ，ＩＤとそれぞれ吸気弁を介して連通ずるよ
うになっている。

２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ，２２Ｄは各噴射弁９の上流側
に位置して吸気マニホールド２１の各分岐管２１Ａ〜２
１Ｄ内に設けられた流量検出器（全体として流量検出器
２２という）を示し、該流量検出器２２は小型の熱線素
子等によって構成され、各分岐管２１Ａ〜２１Ｄ内を矢
示Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ方向に流れる吸入空気量を個別に検出
し、その検出流量ｑを後述のコントロールユニット３０
に出力するようになっている。

２３は各分岐管２１Ａ〜２１Ｄ内を流れる吸入空気量を
制御する吸気制御弁を示し、該吸気制御弁２３は、分岐
管２１Ｂ、２１Ｇを直径方向に貫通し、該分岐管２１Ｂ
、２１Ｃに回動可能に取付けられた筒状の弁軸２４と、
分岐管２１Ａ、２１Ｄ間を直径方向に貫通して該弁軸２
４内に回動可能に挿嵌され、その両端側に分岐管２１Ａ
、２１Ｄに回動可能に取付けられた細長棒状の弁軸２５
と、該弁軸２４．２５の各取付部２４Ａ、２５Ａ　（第
４図参照）にそれぞれビス２６．２６・・・を介して固
着され、該弁軸２４，２５により各分岐管２１Ａ〜２１
Ｄ内で回動される円板状の弁体２７Ａ。

２７Ｂ、２７Ｃ，２７Ｄ　（全体として弁板２７という
）とから大略構成され、該弁板２７の外径は各分岐管２
１Ａ〜２１Ｄの内径に対して所定寸法だけ小径に形成さ
れている。

ここで、該吸気制御弁２３の弁板２７Ａ〜２７Ｄは各流
量検出器２２と各噴射弁９との間に位置して各分岐管２
１Ａ〜２１Ｄの途中に設けられ、該各分岐管２１Ａ〜２
１Ｄ内を流れる吸入空気量をその開度に応じて増減させ
るようになっている。また、弁軸２４．２５には第４図
に示す如くセクタギア２４Ｂ、２５Ｂが径方向に突出し
た設けられ、該セクタギア２４Ｂ、２５Ｂは後述のギア
２８Ａ。

２９Ａと噛合している。２８．２９は吸気制御弁２３を
駆動するアクチュエータとしての電動モータを示し、該
電動モータ２８，２９はステッピングモータ等によって
構成され、その出力軸にはギア２８Ａ、２９Ａが固着さ
れている。そして、該電動モータ２８はギア２８Ａ、セ
クタギア２４Ｂを介して弁軸２４を回動させ、弁板２７
Ｂ、２７Ｃの開度を変えるようになっている。また、電
動モータ２９はギア２９Ａ、セクタギア２５Ｂを介して
弁軸２５を回動させ、弁板２７Ａ、２７Ｄの開度を変え
るようになっている。

さらに、３０はマイクロコンピュータ等によって構成さ
れたコントロールユニットを示し、該コントロールユニ
ット３０はその入力側がクランク角センサ２、エアフロ
メータ７、スロットルセンサ８、各酸素センサ１１、水
温センサ１３および各流量検出器２２等と接続され、そ
の出力側は各噴射弁９および電動モータ２８，２９等と
接続されている。そして、該コントロールユニット３０
はその記憶回路内に第６図に示すプログラム等を格納し
、各噴射弁９による噴射量の演算処理の他に各シリンダ
ＩＡ〜ＩＤ毎の吸気量（吸入空気量）の制御処理等を行
うようになっている。また、該コントロールユニット３
０の記憶回路にはその記憶エリア３０Ａ内に後述の基準
流量ｑ０が順次更新されつつ格納されるようになってい
る。

本実施例によるエンジンの気筒別吸気制御装置は上述の
如き構成を有するもので、次にエンジン本体１のアイド
ル時おける各シリンダＩＡ〜ＩＤ毎の吸気量制御処理に
ついて第６図を参照にして説明する。

まず、処理動作をスタートさせると、ステップ１でエア
フロメータ７から吸入空気量Ｑを読み込み、ステップ２
でこの吸入空気量Ｑのうち各シリンダＩＡ〜ＩＤ毎に均
一に分配すべき基準流量ｑ。

を、 ｑ　ｏ　　＝　Ｑ　／　４・・・　（１）として演算し
、この基準流量ｑ。をコントロールユニット３０の記憶
エリア３０Ａ内に順次更新しつつ格納させる。そして、
ステップ３に移ってクランク角センサ２からクランク軸
１Ｅのクランク角等を読み込み、ステップ４で各シリン
ダ１Ａ〜１Ｄのうちいずれが吸気行程に達しているかを
気筒判別させる。

次に、ステップ４で各シリンダＩＡ〜ＩＤのうち、シリ
ンダＩＡが吸気行程に達していると気筒判別した場合を
例に挙げると、ステップ５に移って流量検出器２２Ａか
ら分岐管２１Ａ内の検出流量ｑを読み込み、ステップ６
でこの検出流量ｑが基準流量ｑ０と実質的に等しい値で
あるか否かを判定し、「Ｎｏ」と判定した場合にはステ
ップ７に移り、検出流量ｑが基準流量ｑｏよりも小さい
か否かを判定する。そして、ステップ７でｒＹＥｓＪと
判定した場合には分岐管２ＬＡ内を矢示Ａ方向に流れる
吸入空気量が所望の空気量Ｑ／４に達していないから、
ステップ８に移って電動モータ２９を正転させ、弁軸２
５を回動して弁板２７Ａの開度を大きくし、これによっ
てシリンダ１Ｂ内に吸込まれる吸気量（吸入空気量）を
増大させる。

また、ステップ７でｒＮＯＪと判定したときには吸気量
が所望の空気量Ｑ／４よりも大きくなっているから、電
動モータ２９を逆転させ、弁板２７Ａの開度を小さくす
ることによって吸気量を減少させる。また、ステップ６
でｒＹＥｓＪと判定したときには吸気量が所望の空気量
Ｑ／４となっているので、電動モータ２９を停止させ、
弁板２７Ａの開度の現状の開度な保持させる。一方、ス
テップ４でシリンダＩＢを気筒判別したときには、ステ
ップ８で電動モータ２８を正転させて、シリンダ１Ｂ内
に吸込まれる吸気量を増大させ、ステップ９では電動モ
ータ２８を逆転させて吸気量を減少させ、ステップ１０
では電動モータ２８を停止させるようにする。

かくして、本実施例によれば、各流量検出器２２で検出
した検出流量ｑに基づき電動モータ２８゜２９で弁軸２
４，２５を回動し、弁板２７の開度を個別に調整するよ
うにしたから、各シリングＩＡ〜１ＤがシリンダＬＡ、
ＩＣ，ＩＤ、ＩＢの順序で吸気行程を繰返す場合に、弁
板２７Ａ、２７Ｃ。

２７Ｄ、２７Ｂの順序でこれらの開度を調整でき、各シ
リンダＩＡ〜ＩＤ内に所望の空気量Ｑ／４を均一に分配
して供給でき、各シリンダ１Ａ〜ｌＤ内の吸気量にバラ
ツキが生じるのを効果的に防止できる。

従って本実施例では、エンジン本体１のアイドル時に各
シリンダＩＡ〜１Ｄに吸入空気を均一に分配することに
よって、各シリンダ１Ａ〜ＩＤの燃焼圧を均等にするこ
とが可能となり、アイドル安定性を向上できると共に、
アイドル回転数を低く抑えることができ、燃費性能の向
上、振動および騒音の低減化を図りつる等、種々の効果
を奏する。

次に、第７図および第８図は本発明の第２の実施例を示
し、本実施例の特徴は、各分岐管４Ａ〜４Ｄ毎の吸入空
気量を制御する吸気制御弁を補助空気バルブ３１によっ
て構成し、スロットルバルブ６の下流側の吸入空気を該
補助空気バルブ３１によりバイパス管３２．３３を介し
て吸気マニホールド４の各分岐管４Ａ〜４Ｄに分配する
ようにしたことにある。

ここで、吸気マニホールド４の各分岐管４Ａ〜４Ｄには
流量検出器３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｇ。

３４Ｄ（全体として流量検出器３４という）が設けられ
、該流量検出器３４は各分岐管４Ａ〜４Ｄ内の吸気量（
吸入空気量）を個別に検出するようになっている。また
、補助空気バルブ３１は、弁座３５Ａを有するケーシン
グ３５と、該ケーシング３５内に設けられ、弁座３５Ａ
に離着塵するようにばね３６によって常時閉弁方向に付
勢された吸気制御弁としての弁体３７と、例えばコント
ロールユニット（図示せず）からのパルス信号によって
励磁され、弁体３７を開弁方向に作動させるアクチュエ
ータとしてのソレノイド３８とから大略構成されている
。

そして、該補助空気バルブ３１は流量検出器３４からの
検出信号に基づいて、例えば第８図に示す特性線３９の
如く弁体３７の開、閉弁時間が制御され、各シリンダ１
Ａ〜ｌＤ内にそれぞれの吸気行程に応じて所望の空気量
Ｑ／４の吸気を均一に分配させるようになっている。ま
た、第８図に示す特性線４０の如く弁体３７の開度を制
御する場合でも、各シリンダＩＡ〜ＩＤ内に所望の空気
量Ｑ／４の吸気を均一に分配できるようになっている。

かくして、このように構成される本実施例でも、エンジ
ン本体ｌのアイドル時にスロットルバルブ６を全閉させ
、補助空気バルブ３１によってスロットルバルブ６の上
流側の吸入空気を各シリンダ１Ａ〜ｌＤ内に均一に分配
することができ、前記第１の実施例とほぼ同様の作用効
果を得ることができる。

なお、前記各実施例では、吸気マニホールド２１（４）
の各分岐管２１Ａ〜２１Ｄ（４Ａ〜４Ｄ）内に各流量検
出器２２　（３４）を設けるものとして述べたが、これ
に替えて、各分岐管２１Ａ〜２１Ｄ（４Ａ〜４Ｄ）の途
中にそれぞれバイパス通路を設け、これらのバイパス通
路の途中にそれぞれ流量検出器２２（３４）を設けるよ
うにしてもよい。そして、この場合には各シリンダ１Ａ
〜ＩＤからの排気の吹き返しやバツクファイヤー等によ
って流量検出器２２　（３４）が誤動作するのを効果的
に防止できる。

〔発明の効果〕

以上詳述した通り本発明１こよれば、各分岐管内を流れ
る吸入空気量を個別に検出し、それぞれの検出流量に基
づいて吸気制御弁を作動させ、各分岐管内に吸入空気を
均一に分配する構成としたから、各シリンダ内に吸込ま
れる吸気量を均一化して、各シリンダ内の燃焼圧を均等
にすることが可能となり、アイドル安定性を向上できる
と共に、アイドル回転数を低く抑えることが可能となり
、燃費性能の向上、振動および騒音の低減化を図りつる
等、種々の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図は吸気マニホールド等を示す部分断面図、第２図は
第１図中のｎ−ｎ矢示方向断面図、・第３図は第１図中
の■−■矢示方向断面図、第４図は弁軸な示す部分斜視
図、第５図は吸気制御装置のブロック図、第６図は吸気
制御処理を示す流れ図、第７図および第８図は第２の実
施例を示し、第７図は吸気制御装置の部分断面図、第８
図は補助空気バルブの開度を示す特性線図、第９図は従
来技術を示す吸気制御装置の全体図である。 １・・・エンジン本体、１Ａ〜１Ｄ・・・シリンダ、３
・・・吸気管、４，２１・・・吸気マニホールド、４Ａ
〜４Ｄ、２１Ａ〜２１Ｄ・・・分岐管、７・・・エアフ
ロメータ、９・・・噴射弁、２２Ａ〜２２Ｄ、３４Ａ〜
３４Ｄ・・・流量検出器、２３・・・吸気制御弁、２４
．２５・・・弁軸、２７Ａ〜２７Ｄ・・・弁板、２８．
２９・・・電動モータ（アクチュエータ）、３１・・・
補助空気バルブ、３２．３３・・・バイパス管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のシリンダを有するエンジン本体と、該エンジン本
   体の各シリンダに各分岐管が連通する吸気マニホールド
   を有し、各シリンダ毎に吸入空気を吸込ませる吸気管と
   、該吸気管の吸気マニホールドよりも上流側に位置して
   該吸気管の途中に設けられたスロットルバルブと、該ス
   ロットルバルブの上流側に位置して吸気管の途中に設け
   られ、該吸気管内を流れる吸入空気量を検出するエアフ
   ロメータと、前記吸気管の各分岐管に設けられ、該各分
   岐管内を流れる吸入空気量を個別に検出する複数の流量
   検出器と、前記吸気管の各分岐管内を流れる吸入空気量
   を該各分岐管毎に制御する吸気制御弁と、前記吸気管か
   らの吸入空気を各分岐管に均一に分配すべく、該吸気制
   御弁を各流量検出器からの検出信号に基づいて駆動する
   アクチュエータとから構成してなるエンジンの気筒別吸
   気制御装置。