JPH04330331A - 多気筒内燃機関 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は多気筒内燃機関に関する
。

【０００２】

【従来の技術】各気筒に夫々接続された各吸気枝管を夫
々開閉可能な各吸気制御弁を各吸気枝管に夫々設け、吸
気弁が開弁している期間内において対応する吸気制御弁
を予め定められた時間だけ開弁せしめることによって気
筒内に吸入される空気量を制御せしめるようにした多気
筒内燃機関が公知である（特開昭６２−２９４７１９号
公報参照）　。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この多気筒内燃機関に
おいて吸気制御弁に作動異常が生じて吸気制御弁が適正
に開閉されなくなると、以下のようにトルクショックを
生じるという問題がある。

【０００４】例えば吸気制御弁が全閉状態で作動しなく
なった場合、対応する気筒には空気が供給されなくなる
。このためにこの気筒内で失火が生じ、斯くして急激な
トルクの低下によってトルクショックが発生する。

【０００５】一方、吸気制御弁が開弁状態で作動しなく
なった場合、対応する気筒には多量の空気が供給される
。このため、トルクが急激に増大するかあるいは失火に
よって急激にトルクが低下して、トルクショックが発生
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明によれば、図１の発明の構成図に示されるよう
に、各気筒１〜４に夫々接続された各吸気枝管１３〜１
６を夫々開閉可能な各吸気制御弁２７〜３０を各吸気枝
管１３〜１６に夫々設け、吸気弁５〜８が開弁している
期間内において対応する吸気制御弁２７〜３０を予め定
められた時間だけ開弁せしめることによって気筒内に吸
入される空気量を制御せしめるようにした多気筒内燃機
関において、吸気制御弁２７〜３０の作動異常を判定す
る判定手段２００　と、判定手段２００　が作動異常と
判定したときに作動異常と判定された吸気制御弁に対応
する異常気筒への燃料供給を禁止せしめると共に作動異
常と判定された吸気制御弁以外の吸気制御弁の開弁時間
を増大せしめかつ異常気筒以外の他の気筒への燃料供給
量を増大せしめる制御手段２０２　とを備えている。

【０００７】

【作用】判定手段が作動異常と判定した場合、作動異常
と判定された吸気制御弁に対応する異常気筒への燃料供
給を禁止せしめると共に作動異常と判定された吸気制御
弁以外の吸気制御弁の開弁時間を増大せしめ、かつ異常
気筒以外の他の気筒への燃料供給量を増大せしめる。

【０００８】これによって異常気筒内では燃焼は実行さ
れない。一方、異常気筒以外の他の気筒では空気および
燃料の供給量が増大せしめられ、このためこれらの気筒
では発生トルクが増大する。

【０００９】

【実施例】図２には本発明の第一の実施例による４気筒
ガソリン機関を示す。図２を参照すると、１〜４は第１
〜第４気筒、５〜８は吸気弁、９〜１２は排気弁、１３
〜１６は各気筒１〜４に夫々接続された第１〜第４吸気
枝管、１７〜２０は各気筒１〜４に夫々接続された排気
枝管を夫々示す。各吸気枝管１３〜１６は上流端でサー
ジタンク２１に接続され、サージタンク２１はさらに吸
気管２２に接続されている。各吸気枝管１３〜１６には
第１〜第４燃料噴射弁２３〜２６が配置され、各燃料噴
射弁２３〜２６上流の各吸気枝管１３〜１６には、各吸
気枝管１３〜１６を開閉可能な第１〜第４吸気制御弁２
７〜３０が配置される。

【００１０】各排気枝管１７〜２０は合流せしめられて
排気管３１となる。

【００１１】図３には第１吸気制御弁２７の斜視図を示
す。図３を参照すると、吸気制御弁２７は、弁体２７ａ
と、弁体２７ａの上端および下端に夫々形成された上方
および下方ディスク状部２７ｂ，２７ｃと、下方ディス
ク状部２７ｃから下方に向かって延びると共にアクチュ
エータ３２（図５および図６参照）に連結される弁軸２
７ｄとを備えている。

【００１２】図４には第１吸気制御弁２７の弁体２７ａ
の開弁位置（図中実線で示す）と閉弁位置（図中一点鎖
線で示す）とを示す。弁体２７ａの断面形状は、中心部
から両端に向かうに従って徐々に先細となるように形成
されている。

【００１３】なお、第２〜第４吸気制御弁２８〜３０は
第１吸気制御弁２７と同様である。図５および図６には
、吸気制御弁２７を駆動するためのアクチュエータ３２
の構造および動作を示す。図５を参照すると、アクチュ
エータ３２は、弁軸２７ｄ（図３参照）に連結され回転
可能な円柱状磁極３２ａと、円柱状磁極３２ａに対して
互いに反対側に配置された第１および第２磁極３２ｂ，
３２ｃと、円柱状磁極３２ａに対して互いに反対側に配
置されると共に第１および第２磁極３２ｂ，３２ｃに対
し夫々９０度離間して配置された第３および第４磁極３
２ｄ，３２ｅとを具備する。第１、第２、第３、および
第４磁極３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅはコイルに通
電することによって磁化され、第１磁極３２ｂはＮ極に
、第２磁極３２ｃはＳ極に常に磁化されている。 円柱状磁極３２ａは図示のようにＳ極とＮ極に磁化され
ている。第１吸気制御弁２７の開弁時においては、第３
磁極３２ｄはＳ極に、第４磁極３２ｅはＮ極に夫々磁化
される。 これによって、円柱状磁極３２ａは、円柱状磁極３２ａ
のＮ極が第２および第３磁極３２ｃ、３２ｄの間に位置
するようにして静止する。

【００１４】一方、第１吸気制御弁２７の閉弁時におい
ては、図６に示されるように、第３磁極３２ｄがＮ極に
、第４磁極３２ｅがＳ極に磁化される。これによって円
柱状磁極３２ａは図中右回りに９０度だけ回転し、円柱
状磁極３２ａのＮ極が第２および第４磁極３２ｃ，３２
ｅの間に位置するようにして静止する。

【００１５】なお、第２〜第４吸気制御弁２８〜３０の
アクチュエータも同様である。再び図２を参照すると、
電子制御ユニット４０はディジタルコンピュータからな
り、双方向性バス４１によって相互に接続されたＲＯＭ
（リードオンリメモリ）４２　、ＲＡＭ（ランダムアク
セスメモリ）４３　、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４
４　、入力ポート４５および出力ポート４６を具備する
。

【００１６】第１〜第４吸気制御弁２７〜３０の回転角
を夫々検出する第１〜第４回転角センサ７０〜７３は、
夫々対応するＡＤ変換器５０〜５３を介して入力ポート
４５に接続される。排気管３１内の排気の酸素濃度を検
出するため排気管３１に取付けられたＯ２　センサ７４
はＡＤ変換器５４を介して入力ポート４５に接続される
。アクセルペダル７５の踏込み量（以下「アクセル開度
」という）を検出するためのアクセルペダルセンサ７６
がＡＤ変換器５５を介して入力ポート４５に接続される
。クランクシャフトが所定クランク角回転する毎に出力
パルスを発生するクランク角センサ７７は入力ポート４
５に接続される。吸気管２２に設けられたエアフローメ
ータ７９は、ＡＤ変換器５６を介して入力ポート４５に
接続される。

【００１７】一方、燃料噴射弁２３〜２６は対応する駆
動回路６０〜６３を介して、吸気制御弁２７〜３０は対
応する駆動回路６４〜６７を介して、警報ランプ７８は
駆動回路６８を介して夫々出力ポート４６に接続される
。

【００１８】次に図７を参照して第１吸気制御弁２７の
制御について説明する。第２〜第４吸気制御弁２８〜３
０の制御は第１吸気制御弁２７の制御と同様である。

【００１９】図７を参照すると、第１吸気制御弁２７は
吸気弁５が開弁される前のθ１　において開弁せしめら
れ、θ２　において閉弁せしめられる。クランク角θは
図７において右に向かう程増大する（例えば、排気下死
点でθは０とする）。θ１　は固定値であり、θ２　は
負荷の増大に応じて増大する。吸気弁５および第１吸気
制御弁２７が共に開弁している期間内においてだけ気筒
内に空気が流入するため第１吸気制御弁２７の閉弁時期
θ２　を制御することによって気筒内に供給される空気
量を制御することができる。

【００２０】負荷が減少する程気筒内に供給される空気
量は少なくてよいため、第１吸気制御弁２７が早く閉弁
せしめられ（すなわち、θ２　が減少せしめられ）、ス
ロットルによる絞り損失を無くせる為、ポンプ損失を低
減せしめることができる。

【００２１】ところで、この多気筒内燃機関において吸
気制御弁２７〜３０のいずれかに作動異常が生じて吸気
制御弁２７〜３０のいずれかが適正に開閉されなくなる
と、以下のようにトルクショックを生じるという問題が
ある。

【００２２】例えば吸気制御弁２７〜３０のいずれかが
全閉状態で作動しなくなった場合、対応する気筒には空
気が供給されなくなる。このためにこの気筒内で失火が
生じ、斯くして急激なトルクの低下によってトルクショ
ックが発生する。また、失火によって多量の未燃成分が
排出され、排気エミッションが悪化する。

【００２３】一方、吸気制御弁２７〜３０のいずれかが
開弁状態で作動しなくなった場合、対応する気筒には多
量の空気が供給される。このため、トルクが急激に増大
するかあるいは失火によって急激にトルクが低下してト
ルクショックが発生する。この場合にも、失火を生じる
場合には排気エミッションが悪化する。

【００２４】そこで本実施例では、吸気制御弁２７〜３
０のいずれかが作動異常と判定された場合、作動異常と
判定された吸気制御弁に対応する気筒（「異常気筒」と
いう）への燃料供給を禁止せしめる（異常気筒に対応す
る燃料噴射弁の作動を禁止せしめる）と共に作動異常と
判定された吸気制御弁以外の吸気制御弁（「正常吸気制
御弁」という）の開弁時間を増大せしめ、かつ異常気筒
以外の他の気筒（「正常気筒」という）への燃料供給量
を増大せしめることとしている。

【００２５】これによって異常気筒での燃焼は実行され
ない。また、異常気筒への燃料供給が禁止されるため、
排気エミッションが悪化することもない。正常気筒では
空気および燃料の供給量が増大せしめられるため、これ
らの気筒では発生トルクが増大する。従って、異常気筒
で燃焼が実行されないことによるトルクの低下分を、正
常気筒の発生トルクの増大分で補うことができるため、
トルクショックを低減することができる。

【００２６】図８には、例えば第４吸気制御弁３０に作
動異常が発生し、閉弁状態で作動不能となった場合を示
す。第１〜第３吸気制御弁２７〜２９の実線は正常時に
おける制御を示しており、第４吸気制御弁３０に作動異
常が発生した場合には、第１〜第３吸気制御弁２７〜２
９は点線で示されるように開弁期間が増大せしめられる
。これによって第１〜第３気筒１〜３に吸入される空気
量が増大せしめられる。

【００２７】図９には吸気制御弁２７〜３０のいずれか
に作動異常が発生したか否か判定するルーチンを示す。 このルーチンは一定クランク角毎の割込みによって実行
される。

【００２８】図９を参照すると、まずステップ９０で吸
気制御弁２７〜３０のいずれかの開弁時期および閉弁時
期か否か判定される。否定判定されると何も実行せず本
ルーチンを終了する。肯定判定されると、ステップ９１
に進み、開弁時期または閉弁時期にあると判定された吸
気制御弁に開弁信号または閉弁信号が出力される。ステ
ップ９２では、開弁信号または閉弁信号が出力されたと
きから吸気制御弁の応答遅れ時間より少しだけ長い時間
が経過したときに、開弁信号または閉弁信号が出力され
た吸気制御弁に対応する回転角センサの出力が変化した
か否か、すなわち吸気制御弁が作動せしめられたか否か
判定される。肯定判定された場合、すなわち開弁信号ま
たは閉弁信号に応じて吸気制御弁が作動した場合には、
吸気制御弁は正常に作動すると判定され何も実行せず本
ルーチンを終了する。

【００２９】一方、ステップ９２で否定判定された場合
、すなわち、開弁信号または閉弁信号が出力されている
にもかかわらず吸気制御弁が作動しない場合には、作動
異常が発生したと判定されステップ９３に進む。ステッ
プ９３では異常フラグＦが１にセットされる。異常フラ
グＦは通常は０にリセットされており、吸気制御弁２７
〜３０のうちいずれか１つでも作動異常と判定されると
異常フラグＦは１にセットされる。なお、異常フラグＦ
のリセットは、吸気制御弁の作動異常が正常状態に修理
された後マニュアル操作によって実行される。次いで、
ステップ９４では警報ランプ７８が点灯される。

【００３０】図１０には吸気制御弁の閉弁時期θ２　お
よび燃料噴射時間ＴＡＵを計算するためのルーチンを示
す。 このルーチンは一定クランク角毎の割込みによって実行
される。

【００３１】図１０を参照すると、まずステップ１００
　で吸気制御弁の閉弁時期θ２（図７参照）が、図１１
に示す機関回転数Ｎｅ　とアクセル開度θＡに基づく２
次元マップから求められる。図１１に示されるようにθ
２　はＮｅ　およびθＡの増大に応じて増大する。

【００３２】ステップ１０１　では燃料噴射弁の基本燃
料噴射時間ＴＰが次式により計算される。 ＴＰ＝Ｋ・Ｑ／Ｎｅ ここでＫは係数、Ｑはエアフローメータ７９によって検
出された吸入空気量である。ステップ１０２　では異常
フラグＦが１にセットされているか否か判定される。異
常フラグＦがリセットされていると判定されたとき、す
なわち、いずれの吸気制御弁にも作動異常が生じていな
いと判定された場合、ステップ１０３　に進み燃料噴射
時間ＴＡＵが次式から計算される。 ＴＡＵ＝ＴＰ・ＦＡＦ ここで、ＦＡＦはＯ２　センサ７４の出力信号に基づい
て求められるフィードバック補正係数である。すなわち
、燃料噴射時間ＴＡＵはＯ２　センサ７４の出力信号に
基づいて目標空燃比となるようにフィードバック制御さ
れることになる。なおこの場合には、ステップ１００　
で求められたθ２　は補正されることなくそのまま使用
される。

【００３３】一方、ステップ１０２　で異常フラグＦが
１にセットされていると判定されたとき、すなわち、い
ずれかの吸気制御弁に作動異常が生じていると判定され
た場合、ステップ１０４　に進み、回転角センサの出力
信号に基づいて、作動異常と判定された吸気制御弁が閉
弁状態か否か判定される。作動異常の吸気制御弁が閉弁
状態であればステップ１０５　に進み、異常気筒に対応
する燃料噴射時間ＴＡＵを０とする。すなわち異常気筒
に対応する燃料噴射弁の燃料噴射を禁止せしめる。ステ
ップ１０６　では正常吸気制御弁の閉弁時期を遅延せし
めて正常吸気制御弁の開弁時間を増大せしめ、これによ
って正常気筒内に吸入される空気量を増大せしめる。正
常吸気制御弁の閉弁時期の遅延量は、単一の正常気筒内
に吸入される空気量が、異常気筒が発生していない通常
時において単一気筒に要求される空気量のｎａ　／（ｎ
ａ　−ｎｆ　）　倍となるように制御される。ここで、
ｎａ　は全気筒数であり、ｎｆ　は異常気筒の数である
。すなわち、吸気制御弁に作動異常が発生した場合にお
いて全ての正常気筒に吸入される空気量の総和が、通常
時の全気筒に吸入される空気量の総和に等しくなるよう
にしている。

【００３４】ステップ１０７　では正常気筒に対応する
基本燃料噴射時間ＴＰをｎａ　／（ｎａ　−ｎｆ　）倍
せしめる。 すなわち、吸気制御弁に作動異常が発生した場合におい
て全ての正常気筒に供給される燃料量の総和が、通常時
の全気筒に供給される燃料量の総和に等しくなるように
している。ステップ１０８　では燃料噴射時間ＴＡＵが
次式により計算され、フィードバック制御が実行される
。 ＴＡＵ＝ＴＰ・ＦＡＦ

【００３５】一方、ステップ１０４　で、作動異常の吸
気制御弁が開弁状態であればステップ１０９　に進み、
異常気筒に対応する燃料噴射時間ＴＡＵを０とする。吸
気制御弁が開弁状態で作動不能になると異常気筒への吸
入空気量が過剰となりトルクが急激に増加するかまたは
失火の発生によりトルクが急激に減少する。このような
制御上の不確定な要素を排除するために異常気筒への燃
料噴射を禁止している。

【００３６】ステップ１１０　では、ステップ１０６　
と同様、正常吸気制御弁の閉弁時期が遅延せしめられる
。ステップ１１１　では正常気筒に対応する異常時燃料
噴射時間ＴＲが図１２に示す機関回転数Ｎｅ　と吸気制
御弁閉弁時期θ２　に基づく２次元マップから求められ
る。作動異常の吸気制御弁が開弁状態の場合には異常気
筒にも吸入空気が流入するためにエアフローメータ７９
の出力信号から燃料噴射時間を求めることができない。 このため、機関回転数Ｎｅ　とθ２　とのマップから求
めることとしている。また、この場合、異常気筒に吸入
された空気はそのまま排気管３１に流出するため、Ｏ２
　センサ７４の出力信号に基づくフィードバック制御は
実行されない。従って、ステップ１１２　でＴＲが燃料
噴射時間ＴＡＵとされる。

【００３７】次に図１３および図１４を参照して第２の
実施例について説明する。図１３に示されるように、第
２の実施例では排気管３１にＯ２　センサは設けられず
、各排気枝管１７〜２０にＯ２　センサ１２０　〜１２
３　が夫々設けられている。各Ｏ２　センサ１２０　〜
１２３　はＡＤ変換器１２４　〜１２７　を介して入力
ポート４５に接続される。他の構成は図２に示される第
２の実施例と同様である。

【００３８】図１４には第２の実施例におけるθ２　お
よびＴＡＵを計算するためのルーチンを示す。このルー
チンは図１０に示すルーチンとほぼ同様であり、ステッ
プ１３０　だけが異なるので、ステップ１３０　につい
て説明する。

【００３９】ステップ１３０　では燃料噴射時間ＴＡＵ
が次式により計算される。 ＴＡＵ＝ＴＲ・ＦＡＦ すなわち、各排気枝管１７〜２０にＯ２　センサ１２０
〜１２３　を夫々設けたので、吸気制御弁が開弁状態で
不作動となっても、正常気筒に夫々対応するＯ２　セン
サの出力信号に基づいて目標空燃比となるようにフィー
ドバック制御することができる。従って、開弁状態で吸
気制御弁が作動異常となっても、空燃比を正確に制御す
ることができる。

【００４０】

【発明の効果】異常気筒で燃焼が実行されないことによ
るトルクの低下分を、異常気筒以外の他の気筒の発生ト
ルクの増大分で補うことができるため、吸気制御弁の作
動異常発生時にトルクショックを低減することができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成図である。

【図２】本発明の第１の実施例の４気筒ガソリン機関の
全体図である。

【図３】吸気制御弁の斜視図である。

【図４】吸気制御弁の弁体の開弁位置と閉弁位置を示す
図である。

【図５】吸気制御弁開弁時におけるアクチュエータを示
す図である。

【図６】吸気制御弁閉弁時におけるアクチュエータを示
す図である。

【図７】正常時における吸気制御弁の制御を示す線図で
ある。

【図８】作動異常発生時における吸気制御弁の制御を示
す線図である。

【図９】吸気制御弁の作動異常を判定するためのフロー
チャートである。

【図１０】第１の実施例の吸気制御弁の閉弁時期θ２　
および燃料噴射時間ＴＡＵを計算するためのフローチャ
ートである。

【図１１】機関回転数Ｎｅ　とアクセル開度θＡに基づ
く吸気制御弁の閉弁時期θ２　の二次元マップを示す線
図である。

【図１２】機関回転数Ｎｅ　と吸気制御弁閉弁時期θ２
　に基づく異常時燃料噴射量ＴＲの二次元マップである
。

【図１３】本発明の第２の実施例の４気筒ガソリン機関
の全体図である。

【図１４】第２の実施例の吸気制御弁の閉弁時期θ２　
および燃料噴射時間ＴＡＵを計算するためのフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１〜４…気筒 ５〜８…吸気弁 １３〜１６…吸気枝管 ２７〜３０…吸気制御弁 ４０…電子制御ユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　各気筒に夫々接続された各吸気枝管を
   夫々開閉可能な各吸気制御弁を前記各吸気枝管に夫々設
   け、吸気弁が開弁している期間内において対応する前記
   吸気制御弁を予め定められた時間だけ開弁せしめること
   によって気筒内に吸入される空気量を制御せしめるよう
   にした多気筒内燃機関において、前記吸気制御弁の作動
   異常を判定する判定手段と、該判定手段が作動異常と判
   定したときに作動異常と判定された吸気制御弁に対応す
   る異常気筒への燃料供給を禁止せしめると共に作動異常
   と判定された吸気制御弁以外の吸気制御弁の開弁時間を
   増大せしめかつ前記異常気筒以外の他の気筒への燃料供
   給量を増大せしめる制御手段とを備えた多気筒内燃機関
   。