JPH10252481A - 内燃機関の可変吸気制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸気切り換え禁止による高地走行時の機関性
能低下を防止する。 【解決手段】 電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０からの
指令に基づいて吸気制御弁２５を開閉することにより機
関１の吸気状態を変化させる。ＥＣＵは機関回転数の変
化速度が大きい場合には吸気制御弁の開閉動作を禁止し
て吸気制御弁の頻繁な開閉による耐久性の低下を防止す
る。更に、本発明ではＥＣＵは大気圧を検出し、大気圧
が低く機関性能が低下している状態では上記開閉動作の
禁止を行わず、通常通りの開閉制御を行うようにして開
閉動作の禁止により更に出力が低下することを防止す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の可変吸
気制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】運転領域に応じて機関の吸気状態を切り
換えることにより機関の吸気充填効率を向上させる可変
吸気制御装置が知られている。一般に機関の吸気状態の
切換は、例えば機関の有効吸気管長や有効吸気管断面積
を変化させること、或いは気筒の吸排気弁のオーバラッ
プを変化させること等により行われる。

【０００３】例えば、特開平４−３０３１２３号公報
は、機関運転状態に応じて機関の有効吸気管長を変化さ
せることにより、機関吸気充填効率を変化させる可変吸
気制御装置を開示している。機関吸気系は、その有効長
さや断面積で定まる気柱振動の共鳴周波数を有してい
る。この共鳴周波数近傍で機関が運転された場合には共
鳴過給効果により各気筒への吸気充填効率が向上し機関
出力が増大する。上記公報の装置は機関吸気通路に設け
た吸気制御弁を開閉することにより、吸気通路の有効長
さを変化させて（すなわち、機関の吸気状態を切り換え
て）共鳴周波数を変更可能としたものである。

【０００４】例えば、上記公報の装置では機関回転数が
所定値以上の領域では吸気制御弁を開弁し吸気有効管長
が短くなるようにする。これにより、吸気系の共鳴周波
数は高速側に移行し機関の高回転時に共鳴過給効果が得
られるようになる。また、上記公報の装置では機関回転
数が所定値より低い運転領域では吸気制御弁を閉弁した
ままで運転する。これにより、吸気系の共鳴周波数は比
較的低速側になり、機関の低速回転時に共鳴過給効果が
得られるようになる。すなわち、上記公報の装置では機
関回転数が所定値以上の領域で吸気状態を切り換えるよ
うにしたことにより、機関低速運転領域から高速運転領
域まで高い吸気充填効率を得るようにしたものである。

【０００５】一方、例えば自動変速機を備えた自動車用
機関などでは急加速中等に自動変速機がシフトアップさ
れると機関回転数が一時的に低下する。このため、加速
中の機関回転数上昇により一旦吸気制御弁が開弁した場
合でもシフトアップにより回転数が低下すると吸気制御
弁が閉弁され、シフトアップ後に回転数が上昇すると吸
気制御弁が再度開弁されることになり、加速中に短い時
間で吸気制御弁が開弁と閉弁とを繰り返すようになる。
このように短時間で吸気制御弁が開閉を繰り返すと、バ
キュームチャンバ内の負圧で負圧アクチュエータを駆動
するような場合には負圧の低下による吸気制御弁の作動
不良が生じたり、吸気制御弁の作動頻度の増大により作
動部品の耐久性が低下したりする問題が生じる。

【０００６】そこで、上記公報の装置では機関負荷が大
きい場合には、吸気状態の切り換えを禁止（すなわち回
転数が所定値以下の領域でも吸気制御弁を開弁して共鳴
周波数を高速側に固定）することにより、加速中のシフ
トアップ時に吸気制御弁の開閉が繰り返されることを防
止している。これにより、加速時に短時間に吸気制御弁
の開閉が繰り返されることが防止されるため、バキュー
ムチャンバ内の負圧低下や作動部品の耐久性低下が生じ
ることが防止される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平４−３０３
１２３号公報の装置では、機関負荷の大きい急加速時等
に吸気状態の切り換えを禁止して、吸気制御弁の作動頻
度を低減することによりバキュームチャンバ内の負圧低
下や作動部品の耐久性低下が生じることを防止してい
る。しかし、上記公報の装置では、吸気状態の切り換え
禁止により共鳴周波数が高速側に固定されるため機関加
速時には通常運転時に較べて機関の低回転領域で吸気充
填効率が低下することになる。すなわち、上記公報の装
置では作動部品の耐久性を向上させるために機関出力ト
ルクを犠牲にした運転が行われる場合が生じる。

【０００８】機関が標準の運転状態で運転されているよ
うな場合には機関最大出力にも余裕があり、特に機関回
転数上昇速度が速い場合には上記公報の装置のように短
時間機関出力トルクが低下しても大きな問題は生じな
い。ところが、機関の運転状態によっては機関最大出力
が標準状態より低下する場合がある。例えば、機関が高
地で運転されるような場合には大気圧の低下（空気密度
の低下）のために機関最大出力は低下することになる
が、このような状態で上記のように吸気状態の切り換え
を禁止すると、大気圧の低下による機関出力低下に吸気
充填効率の低下による機関出力低下が加わり、機関出力
が大きく低下することになる。このため、このような場
合には機関の出力不足による加速性能の悪化等の問題が
生じてしまう。

【０００９】本発明は上記問題に鑑み、機関最大出力が
低下するような運転条件では、吸気状態の切り換え禁止
により、更に機関性能が低下することを防止する手段を
提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、内燃機関の運転状態に応じて、各運転状態にお
いて最大の吸気充填効率を得るように機関吸気状態を切
り換える吸気可変手段と、機関運転状態の変化が予め定
めた禁止条件に一致する場合に、前記吸気可変手段によ
る機関吸気状態の切り換えを禁止する切り換え禁止手段
と、大気圧を検出するとともに、検出した大気圧が予め
定めた範囲にあるときに、前記禁止手段の作動を停止さ
せ前記吸気可変手段による吸気状態の切り換えを許容す
る切り換え許容手段と、を備えた内燃機関の可変吸気制
御装置が提供される。

【００１１】すなわち、請求項１の可変吸気制御装置で
は、大気圧が予め定めた範囲にある場合、例えば高地で
の運転時等大気圧が低下して機関出力に余裕がなくなっ
たような場合には禁止手段の作動が停止される。このた
め、大気圧低下時には常に吸気可変手段により機関運転
状態に応じた吸気状態の切り換えが行われるようになる
ため、各運転状態で最大の吸気充填効率が得られる。従
って、機関出力に余裕がない場合にも加速性能の低下等
の問題が生じない。

【００１２】また、請求項２に記載の発明によれば、内
燃機関の運転状態に応じて、各運転状態において最大の
吸気充填効率を得るように機関吸気状態を切り換える吸
気可変手段と、機関運転状態の変化が予め定めた禁止条
件に一致する場合に、前記吸気可変手段による機関吸気
状態の切り換えを禁止する切り換え禁止手段と、大気圧
を検出するとともに、検出した大気圧に応じて前記禁止
条件を変更する禁止制御手段と、を備えた内燃機関の可
変吸気制御装置が提供される。

【００１３】すなわち、請求項２の可変吸気制御装置で
は、禁止制御手段は大気圧に応じて吸気切り換え禁止の
条件を変化させ、例えば大気圧が低下するほど切り換え
禁止が行われにくくなるようにする。これにより、大気
圧の変化による機関性能の低下に応じて切り換え禁止条
件が変更され、機関出力の余裕が減少するにつれて切り
換え禁止が行われにくくなる。このため、機関出力に余
裕がない場合にも加速性能の低下等の問題が生じない。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。図１は、本発明の可変吸
気制御装置を自動車用６気筒機関に適用した場合の装置
概略構成を示す図である。図１において、符号１でその
全体を示すのは自動車用６気筒内燃機関、Ｃ１からＣ６
はそれぞれ２つの吸気弁５０ａ、５０ｂと２つの排気弁
６０ａ、６０ｂとを備えた、機関１の６つの気筒を示し
ている。機関１は、エアクリーナ（図示せず）に接続さ
れる共通の吸気通路２と、吸気通路２上に配置されたス
ロットル弁６とを備えている。スロットル弁６下流側で
は、吸気通路は２つの分岐通路２１ａ、２１ｂに分岐
し、サージタンク３に接続されている。

【００１５】本実施形態では、サージタンク３内部は隔
壁３ｃにより２つの独立した区画３ａと３ｂとに分割さ
れており、隔壁３ｃ上に設けられた吸気制御弁２５を開
弁することにより必要に応じて区画３ａと３ｂとを連通
させることが可能となっている。また、本実施形態では
気筒Ｃ１からＣ６は互いに点火順序の連続しない３つの
気筒ずつの２つの気筒群に分割され、それぞれの気筒の
吸気枝管は気筒群毎にサージタンク３の同じ区画に接続
されている。すなわち、図１の例では、気筒Ｃ１からＣ
６は、互いに点火順序の連続しないＣ１、Ｃ２、Ｃ３の
気筒からなる気筒群とＣ４、Ｃ５、Ｃ６の気筒からなる
気筒群とに分割されており、気筒Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の吸
気枝管４１、４２、４３はサージタンク３の区画３ａ
に、気筒Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６の吸気枝管４４、４５、４６
はサージタンク３の区画３ｂに、それぞれ接続されてい
る。

【００１６】図１に２５ａで示すのは、吸気制御弁２５
を開閉駆動するアクチュエータである。アクチュエータ
２５ａは、負圧アクチュエータ、ソレノイドアクチュエ
ータ等の適宜な形式のアクチュエータとされ、後述する
ＥＣＵ３０からの切り換え信号に応じて吸気制御弁２５
を開弁し、サージタンク３内の区画３ａと３ｂとを連通
させる。ＥＣＵ（電子制御ユニット）３０はＲＡＭ、Ｒ
ＯＭ、ＣＰＵ、入出力ポートを双方向性バスで相互に接
続した公知の構成のディジタルコンピュータであり、メ
インスイッチをオフにした場合でも記憶内容を保持可能
なバックアップＲＡＭを備えている。ＥＣＵ３０は、機
関１の点火時期制御や燃料噴射制御等の基本制御を行う
他、本実施形態では運転条件に応じて吸気制御弁２５を
開閉し、機関１の吸気状態を予め定めたパターンに従っ
て切り換える可変吸気制御を行っている。この可変吸気
制御のため、本実施形態ではＥＣＵ３０には機関クラン
ク軸（図示せず）に配置されたクランク軸回転角センサ
３５から機関回転数ＮＥに比例した周波数のパルス信号
が入力されている他、スロットル弁６に配置されたスロ
ットル開度センサ３６からスロットル弁６の開度ＴＡに
比例した電圧信号が、また吸気通路２に配置されたエア
フローメータ（図示せず）から吸入空気流量Ｑに応じた
電圧信号が、それぞれ図示しないＡＤコンバータを介し
て入力されている。ＥＣＵ３０は、クランク軸回転角セ
ンサ３５からのパルス信号周波数に基づいて機関１の回
転数ＮＥを算出し、回転数ＮＥに基づいて吸気制御弁２
５を開閉する可変吸気制御を行う。※また後述するよう
に、ＥＣＵ３０は機関回転数ＮＥの変化速度に応じて吸
気制御弁２５の切り換え動作を禁止する制御と、大気圧
に応じてこの切り換え禁止を中止する制御とを行う。

【００１７】次に、吸気制御弁２５の開閉による機関１
の吸気状態の切り換えについて図２を用いて説明する。
図２(A) は、吸気制御弁２５を開弁した状態を示す。吸
気制御弁２５が開弁した状態ではサージタンク３の区画
３ａ、３ｂが連通して１つの大きな容積部が形成され
る。このため、サージタンク３（区画３ａ、３ｂ）には
気柱振動の腹が形成されるようになり、サージタンク３
が吸気通路の開放端と同様に機能するようになる。この
ため、吸気制御弁２５開弁時の各気筒の有効吸気管長
は、それぞれ各気筒からサージタンク３までの吸気枝管
４１から４６の長さＬ１（図２(A) ）に等しくなる。

【００１８】一方、吸気制御弁２５閉弁時にはサージタ
ンク３は隔壁３ｃにより分割され、区画３ａ、３ｂはそ
れぞれが独立した小さな容積部として機能することにな
り、区画３ａ、３ｂには気柱振動の腹は形成されなくな
る。このため、図２(B) に示すように、吸気制御弁２５
閉弁時には分岐通路２１ａ、２１ｂの合流部が吸気通路
の開放端として機能するようになり、各気筒の有効吸気
管長はＬ２に等しくなる。

【００１９】すなわち、本実施形態では吸気制御弁２５
を開弁すると有効吸気管長は閉弁時より短くなる（図２
(A) ）。気柱振動の共鳴周波数は有効吸気管長が短いほ
ど高くなるため、吸気制御弁２５を開弁すると本実施形
態では共鳴過給により吸気充填効率の増大が得られる機
関回転数領域が高回転側に移行し、機関高速運転時の機
関出力トルクが増大する。また、逆に吸気制御弁２５閉
弁時には各気筒の有効吸気管長が長くなり（図２(B)
）、共鳴過給による吸気充填効率の増大が得られる領
域は低回転側に移行するため、機関低速運転時の出力ト
ルクが増大する。

【００２０】なお、上述のように本実施形態では有効吸
気管長を切り換えることにより気柱振動の共鳴周波数を
変化させて機関吸気充填効率を変えているが、有効吸気
管断面積を変化させることによっても共鳴周波数を変化
させることができる。また、吸気弁と排気弁との少なく
とも一方の開閉タイミングを変化させることのできる可
変バルブタイミング装置を備えた機関では、吸気弁と排
気弁とのバルブオーバラップ量や吸気弁の閉弁時期を変
化させることによっても吸気充填効率を変化させること
ができる。以下の実施形態では、上記のように機関有効
吸気管長を変化させることにより吸気充填効率を変化さ
せる場合を例にとって本発明を説明しているが、本発明
は有効吸気管断面積やバルブタイミングを変化させるこ
とにより機関吸気充填効率を変化させる場合や、他の方
法により機関吸気充填効率を変化させる場合についても
同様に適用可能である。

【００２１】次に、本実施形態における可変吸気制御に
ついて説明する。図３は吸気制御弁２５開閉に伴う機関
出力トルク特性の変化を示す。図３において、横軸は回
転数ＮＥ、縦軸は機関最大出力トルクを表しており、図
３のカーブＡ（破線）は吸気制御弁２５開弁時の最大出
力トルクを、カーブＢ（一点鎖線）は吸気制御弁２５閉
弁時の最大出力トルクをそれぞれ示している。

【００２２】図３に示すように、機関高回転領域（例え
ば回転数ＮＥ≧４０００ＲＰＭ）では吸気制御弁２５開
弁状態（カーブＡ）のほうが吸気制御弁２５閉弁状態
（カーブＢ）よりも機関最大出力トルクが大きく、機関
低回転領域（ＮＥ≦２０００ＲＰＭ）では逆に吸気制御
弁２５閉弁状態（カーブＢ）の方が開弁状態（カーブ
Ａ）より機関最大出力トルクが大きくなっている。ま
た、本実施形態の機関１の出力特性は図３に示すよう
に、回転数ＮＥが２０００から２４００ＲＰＭの領域で
は吸気制御弁２５を開弁した方が機関最大出力トルクが
増大し、２４００から４０００ＲＰＭの領域では逆に吸
気制御弁２５を閉弁した方が機関最大出力トルクが増大
するようになっている。

【００２３】図４(B) は、本実施形態における通常の吸
気切り換えパターンを示している。本実施形態では、吸
気制御弁２５を機関１の運転状態（機関回転数）に応じ
て開閉し、それぞれの回転数領域でより大きな出力トル
クが得られるように吸気制御弁２５の状態を制御してい
る。すなわち、本実施形態では、回転数ＮＥが、ＮＥ≦
２０００ＲＰＭ及び、２４００ＲＰＭ≦ＮＥ＜４０００
ＲＰＭの２つの回転数領域では吸気制御弁２５を閉弁
し、回転数ＮＥが、ＮＥ≧４０００ＲＰＭ及び、２００
０ＲＰＭ＜ＮＥ＜２４００ＲＰＭの２つの回転数領域で
は吸気制御弁２５を開弁するように回転数ＮＥに応じて
吸気制御弁２５を制御している。図４(B)に示したよう
に吸気制御弁２５を開閉制御することにより、機関１の
最大出力トルクは、図４(A) に実線で示したように変化
するため、機関１の全回転数領域において比較的高い機
関出力トルクを得ることができる。なお、図４(A) のカ
ーブＡ、カーブＢは図３と同様、それぞれ吸気制御弁２
５開弁時と閉弁時の機関出力トルク特性を示している。

【００２４】ところが、図４(B) に示した吸気制御弁の
切り換えパターン（以下図４(B) の切り換えパターンを
「通常パターン」と呼ぶ）で常に吸気制御弁２５を制御
していると問題が生じる場合がある。例えば、急加速時
等で機関回転数の上昇速度が早い場合には、図４(B) の
通常パターンでは吸気制御弁２５はＮＥ≦２０００ＲＰ
Ｍ（以下領域という）では閉弁しており、２０００Ｒ
ＰＭ＜ＮＥ＜２４００ＲＰＭ（以下領域）では開弁、
２４００ＲＰＭ≦ＮＥ＜４０００ＲＰＭ（領域）では
閉弁、ＮＥ≧４０００ＲＰＭ（領域）では開弁する。
すなわち、急加速時等で回転数が短時間で領域から
まで上昇すると、吸気制御弁２５は短時間の間に閉弁
（領域）→開弁（領域）→閉弁（領域）→開弁
（領域）の動作を繰り返すことになり、吸気制御弁２
５の可動部分やアクチュエータ２５ａの耐久性が低下す
る問題が生じる場合がある。また、急減速等により機関
回転数が短時間で低下した場合も同様な問題が生じる。
そこで、本実施形態では機関回転数の変化速度が大きい
場合には、図４(B) の領域における開閉動作を禁止し
て吸気制御弁作動部品の耐久性低下が生じることを防止
している。

【００２５】図５は、機関回転数の変化速度が大きい場
合の吸気制御弁の切り換えパターン図５(B) （以下図５
(B) の切り換えパターンを「禁止パターン」と呼ぶ）
と、このパターンで運転した場合の機関最大出力トルク
（図５(A) 実線）を示している。図５(B) に示すよう
に、禁止パターンでは領域での吸気制御弁２５の開弁
が行われないため、回転数ＮＥが２０００ＲＰＭと２４
００ＲＰＭとにおける吸気制御弁開閉操作が行われなく
なり吸気制御弁作動部品の作動頻度が低減されている。

【００２６】ところが、この場合の機関最大出力トルク
は図５(A) 実線に示したようになるため、領域では最
大の吸気充填効率を得ることができず通常パターンにお
ける機関最大出力トルクより低下することになる。例え
ば、平地における走行時などでは機関の最大出力は通常
必要とされる出力よりかなり余裕があり、急加速時など
にも機関が最大出力で運転されることは少ない。このた
め、図５(B) の禁止パターンで吸気制御弁２５を開閉し
た場合であっても領域における最大出力の低下が加速
性能等に影響を与えることは少ない。ところが、高地走
行等で大気圧の低下に伴う空気密度の減少により機関の
最大出力トルクが低下した状態で図５(B) の禁止パター
ンによる吸気制御弁開閉制御を行うと問題が生じる場合
がある。すなわち、高地走行時には機関最大出力が低下
しているため、急加速時等では最大出力で機関を運転す
る必要が生じる場合がある。このような場合に、更に図
５(B) の禁止パターンで吸気制御弁を開閉すると領域
において機関の最大出力が更に低下してしまい、機関の
最大出力トルクが運転に必要とする出力トルクより小さ
くなる場合が生じ、加速性能の悪化等の問題が生じるの
である。

【００２７】そこで、本実施形態では大気圧を検出し、
大気圧の低下により機関最大出力が低下しているような
場合には、図５(B) の禁止パターンによる吸気制御弁２
５の制御を中止して、機関回転数の変化速度にかかわら
ず図４(B) の通常パターンによる吸気制御弁開閉制御を
行うようにする。これにより、図４、図５の領域にお
ける機関最大出力の低下が防止されるため、加速運転時
に機関出力が不足して加速性能が悪化する事態が防止さ
れる。

【００２８】図６は上述の本実施形態における可変吸気
制御動作を示すフローチャートである。本制御動作はＥ
ＣＵ３０により一定時間毎に実行されるルーチンにより
行われる。図６においてルーチンがスタートすると、ス
テップ６０１では機関回転数ＮＥとスロットル開度ＴＡ
とがそれぞれ対応するセンサから読み込まれ、大気圧補
正係数ＫＰＡがＥＣＵ３０のバックアップＲＡＭから読
み込まれる。大気圧補正係数ＫＰＡは後述する図７のル
ーチンで大気圧に応じて設定される係数であり、大気圧
が低いほどＫＰＡは小さな値に設定される。

【００２９】次いで、ステップ６０３では現在のスロッ
トル開度ＴＡが所定値αより大きいか否かが判断され
る。ここで、αは機関が中程度以上の負荷で運転されて
いるか否かの判定値であり、αは本実施形態では例えば
４０度程度のスロットル開度に設定されている。ステッ
プ６０３でＴＡ≦αであった場合、すなわち現在機関が
中負荷以下の負荷で運転されている場合には、ルーチン
はステップ６１７に進み吸気制御弁２５を開弁した後終
了する。すなわち、本実施形態では機関が軽負荷または
中負荷で運転されている場合には吸気制御弁を全回転数
領域で開弁状態に保持し可変吸気制御は行わない。軽中
負荷運転では機関の大出力は要求されないため吸気制御
弁を固定して運転しても運転上の問題は生じない。この
ため、本実施形態では、軽中負荷運転時には吸気制御弁
を固定して運転を行い吸気制御弁の開閉操作による作動
部品の寿命低下を防止するようにしたものである。

【００３０】ステップ６０３でＴＡ＞αであった場合に
は、次にステップ６０５で機関回転数ＮＥが２０００Ｒ
ＰＭより大きいか否か、そしてステップ６０７で機関回
転数ＮＥが４０００ＲＰＭより小さいか否かが判断され
る。ステップ６０５でＮＥ≦２０００ＲＰＭであった場
合にはステップ６１９で吸気制御弁を閉弁してルーチン
を終了する。また、ステップ６０７でＮＥ≧４０００Ｒ
ＰＭであった場合にはステップ６１７で吸気制御弁を開
弁してルーチンを終了する。すなわち、本実施形態では
図４(B) 、図５(B) に示すように通常パターン、禁止パ
ターンともＮＥ≦２０００ＲＰＭの領域では吸気制御弁
は常に閉弁され、ＮＥ≧４０００ＲＰＭの領域では吸気
制御弁は常に開弁される。このため、これらの領域では
機関の回転数変化速度を考慮することなく回転数領域に
応じて吸気制御弁の開閉が行われる。

【００３１】ステップ６０５と６０７との両方の条件が
成立した場合、すなわち２０００ＲＰＭ＜ＮＥ＜４００
０ＲＰＭの場合、ルーチンはステップ６０９から６１５
を実行し、機関回転数の変化速度が大きい場合の切り換
え禁止制御、及び大気圧が低い場合の切り換え禁止の中
止制御を行う。すなわち、ステップ６０９ではステップ
６０１で読み込んだ大気圧補正係数ＫＰＡの値が予め定
めた一定値ＫＰＡ₀ より大きいか否か、すなわち現在の
大気圧が予め定めた所定値より大きいか否かを判定す
る。そして、現在の大気圧が十分に大きい場合（ステッ
プ６０９でＫＰＡ＞ＫＰＡ₀ の場合）には、ステップ６
１１、６１３で図５(B) の禁止パターンを選ぶか否かを
判断する。

【００３２】すなわち、ステップ６１１では機関回転数
の変化速度ΔＮＥが算出され、次いでステップ６１３で
は、この回転数の変化速度の絶対値｜ΔＮＥ｜が所定値
ＲＡ（ＲＡは正の一定値）より小さいか否かが判断され
る。ここで、ΔＮＥは例えば、今回ルーチン実行時のＮ
Ｅの値と前回ルーチン実行時のＮＥの値との差として算
出される。ステップ６１３で｜ΔＮＥ｜≧ＲＡであった
場合、すなわち回転数変化速度が大きい場合にはルーチ
ンはステップ６１９に進み吸気制御弁を閉弁してルーチ
ンを終了する。すなわち、この場合には機関回転数が２
０００ＲＰＭ＜ＮＥ＜４０００ＲＰＭの範囲では常に吸
気制御弁が閉弁状態に保持され、吸気制御弁は図５(B)
に示した禁止パターンに応じて制御されるようになる。
これにより、吸気制御弁の頻繁な開閉動作が防止され吸
気制御弁作動部品の耐久性が向上する。

【００３３】ステップ６１３で｜ΔＮＥ｜＜ＲＡであっ
た場合には、すなわち回転数変化速度が小さい場合には
ステップ６１５に進み、回転数ＮＥが２４００ＲＰＭよ
り小さいか否かが判断され、ＮＥ＜２４００ＲＰＭであ
ればステップ６１７に進み吸気制御弁が開弁され、ＮＥ
≧２４００ＲＰＭであればステップ６１９に進み吸気制
御弁が閉弁される。すなわち、この場合には図４(B) に
示した通常パターンが選択されることとなる。

【００３４】一方、ステップ６０９でＫＰＡ≦ＫＰＡ₀
であった場合、すなわち高地走行等で現在の大気圧が低
く機関の最大出力が低下していると考えられる場合に
は、ステップ６０９から直接ステップ６１５に進む。こ
れにより、現在の大気圧が低い場合には回転数変化速度
にかかわらず図４(B) に示した通常パターンで吸気制御
弁が開閉されるようになるため、機関最大出力低下時に
も加速性能の悪化等の問題が生じることが防止される。

【００３５】なお、上記大気圧補正係数ＫＰＡの判定値
ＫＰＡ₀ （ステップ６０９）は禁止パターンに基づいて
吸気制御弁を制御していると加速性能が許容できなくな
るほど悪化するようになる大気圧に対応する値であり、
｜ΔＮＥ｜の判定値ＲＡ（ステップ６１３）は、頻繁な
開閉操作が生じ吸気制御弁の作動部品の耐久性の低下を
生じる可能性のある回転数変動速度の大きさである。Ｋ
ＰＡ₀ 、ＲＡの値は機関の種類、吸気系の構成等に応じ
て最適値が異なってくるため、実際の機関を用いて実験
などにより適宜設定することが好ましい。

【００３６】次に、図７を用いて大気圧補正係数ＫＰＡ
の算出について説明する。大気圧補正係数ＫＰＡは、エ
アフローメータで検出した吸入空気量Ｑ（体積流量）を
吸気温度と大気圧とで補正して重量流量に換算する際に
使用される補正係数であり、ＫＰＡ＝〔現在の大気圧〕
／〔標準大気圧（１気圧）〕として表される。

【００３７】ＫＰＡの値は、機関に大気圧センサを設け
て現在の大気圧を直接計測することによっても求めるこ
とができるが、本実施形態では図７に示す算出ルーチン
により、運転条件から計算される標準状態における吸入
空気重量流量ＧＮＴＡとエアフローメータの検出値から
算出した実際の機関１回転当たりの吸入空気重量流量Ｇ
Ｎとに基づいて算出される。図７のルーチンは制御回路
３０により一定時間毎に実行される。

【００３８】図７においてルーチンがスタートすると、
ステップ７０１では、機関１回転当たりの吸入空気重量
ＧＮ、機関回転数ＮＥ、スロットル弁開度ＴＡの最新の
値及び現在使用している大気圧補正係数ＫＰＡの値が読
み出される。次いで、ステップ７０３では、現在のスロ
ットル弁開度ＴＡが所定値βより大きいか否かを判定す
る。本実施形態では、後述するようにスロットル弁開度
ＴＡと機関回転数ＮＥと吸気切り換え状態とに基づいて
算出した吸入空気量ＧＮＴＡに基づいて大気圧補正係数
ＫＰＡを算出するため、スロットル弁開度ＴＡがある程
度大きく吸入空気量が多い場合の方がＫＰＡの算出が正
確になる。このため、ステップ７０３でスロットル弁開
度ＴＡがＴＡ≦βの場合には、ステップ７０５以下のＫ
ＰＡ算出を行わずにそのままルーチンを終了する。

【００３９】一方、ステップ７０３でＴＡ＞βであった
場合には、ステップ７０５に進み、ステップ７０１で読
み込んだスロットル弁開度ＴＡ、回転数ＮＥ及びＴＡ、
ＮＥ、ＫＰＡに基づいて図６のルーチンで制御される吸
気状態（吸気制御弁２５の開閉状態）に基づいて標準状
態における吸入空気量ＧＮＴＡを算出する。標準状態に
おける吸入空気量ＧＮＴＡは、機関が標準大気状態（１
気圧）で運転されているときの機関１回転当たりの吸入
空気重量であり、機関回転数ＮＥ、スロットル弁開度Ｔ
Ａ、吸気制御弁の開閉状態に基づく数値マップとして予
めＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されている。

【００４０】次いで、ステップ７０７では現在の大気圧
補正係数ＫＰＡの値を上記により算出した吸入空気量Ｇ
ＮＴＡに乗じた値と、ステップ７０１で読み込んだ実際
の吸入空気量ＧＮとを比較する。本来、標準状態におけ
る吸入空気量ＧＮＴＡに大気圧補正係数ＫＰＡを乗じた
値は、実際の吸入空気量ＧＮに等しくなるはずであり、
両者が等しくならない場合には現在使用している大気圧
補正係数ＫＰＡの値が実際の大気圧に対応していないこ
とを意味している。

【００４１】そこで、ステップ７０７でＧＮＴＡ×ＫＰ
Ａ≦ＧＮであった場合には、ステップ７０９で現在のＫ
ＰＡの値を所定値Ｋ１だけ増大する。また、逆にステッ
プ７０７でＧＮＴＡ×ＫＰＡ＞ＧＮであった場合には、
ステップ７１１で現在のＫＰＡの値を所定値Ｋ１だけ減
少する。この操作を繰り返すことにより、ＫＰＡの値は
徐々に増減され、実際の大気圧に対応した値に収束す
る。

【００４２】なお、ＫＰＡの値は機関停止時には、ＥＣ
Ｕ３０のバックアップＲＡＭに格納され、機関始動時に
はバックアップＲＡＭから前回機関停止時のＫＰＡの値
を読み出し、初期値として使用して上記ルーチンを実行
する。また、吸気管圧力を計測する吸気圧力センサを備
えた機関では、機関始動直前の吸気管圧力を大気圧と仮
定して算出したＫＰＡの値を初期値として上記ルーチン
を実行すれば、ＫＰＡの値は短時間で実際の大気圧に対
応した値に収束するようになる。

【００４３】次に、図８を用いて本発明の可変吸気制御
の上記とは別の実施形態について説明する。図６の実施
形態では、大気圧（ＫＰＡ）が所定値より小さい場合に
は一律に吸気制御弁の切り換え禁止を中止していたのに
対して、本実施形態では大気圧（ＫＰＡ）に応じて切り
換え禁止を行うか否かの回転数変動の判定値ＲＢの値を
変更するようにした点が図６の実施形態と相異してい
る。

【００４４】図６の実施形態では高地運転時には一律に
吸気制御弁の切り換え禁止を中止することにより、いわ
ば作動部品の耐久性よりも加速性能を優先した制御を行
っている。しかし、高地運転時にも回転数変化速度が極
めて速いような場合には作動部品耐久性を優先させて、
多少加速性能が低下しても切り換え禁止を行ったほうが
このましい場合がある。そこで、本実施形態では回転数
変化速度の判定値ＲＢ（図６の判定値ＲＡに相当する）
の値を大気圧が低いほど大きくなるように変化させてい
る。これにより、大気圧が低くなるほど大きな回転数変
化が生じなければ切り換え禁止が行われなくなる。すな
わち、切り換え禁止判定条件が大気圧低下に応じて厳し
く（狭く）なり切り換え禁止が行われにくくなる。しか
し、この場合でも回転数変化が極めて大きいような場合
には大気圧が低い場合であっても切り換え禁止が実行さ
れるため、図６の実施形態に較べて部品耐久性に与える
影響がある程度緩和されるようになる。

【００４５】図８は、本実施形態の可変吸気制御動作を
示すフローチャートである。本制御動作は、ＥＣＵ３０
により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われ
る。図８において、ステップ８０１から８０７は図６ス
テップ６０１から６０７と、ステップ８１５から８１９
はステップ６１５から６１９とそれぞれ同一のステップ
である。

【００４６】すなわち、図８のルーチンでは、ステップ
８０９でステップ８０１で読み込んだ大気圧補正係数Ｋ
ＰＡの値に基づいて図９に示した関係から判定値ＲＢを
設定する。そして、ステップ８１１で回転数変化速度Δ
ＮＥを算出するとともに、ステップ８１３ではこの回転
数変化速度の絶対値（｜ΔＮＥ｜）が上記判定値ＲＢよ
り小さいか否かを判定する。そして、｜ΔＮＥ｜≧ＲＢ
であった場合（回転数変化速度が大きい場合）にはステ
ップ８１９に進み吸気制御弁の切り換えを禁止し、｜Δ
ＮＥ｜＜ＲＢであった場合（回転数変動が小さい場合）
にはステップ８１５に進み、切り換え禁止は行わずに通
常パターンの切り換えを行う。

【００４７】図９は、ステップ８０９で判定値ＲＢの設
定に用いるＲＢと大気圧補正係数ＫＰＡとの関係を示す
図である。図９に示すように、判定値ＲＢは大気圧が低
くなるほど大きな値に設定されるようになるため、大気
圧が低いほど、より大きな回転数変化であっても吸気制
御弁の通常パターンの切り換えが行われるようになり、
切り換え禁止が行われにくくなる。

【００４８】次に、図１０を用いて本発明の別の実施形
態について説明する。前述の図６の実施形態では、機関
回転数の変化速度を実際に算出し、大気圧が高い場合に
はこの変化速度に基づいて切り換え禁止を行うか否かを
決定していた（ステップ６１１、６１３）。しかし、本
実施形態では変速機のギヤシフト位置に応じて切り換え
禁止の判定を行う点が図６の実施形態と相違している。
例えば機関出力軸に接続された変速機が低速ギヤ（例え
ばファーストまたはセカンドギヤ）にシフトされている
場合には、変速比が大きいため機関回転数の変化速度は
大きくなる。また、変速機が高速ギヤ（例えばサードギ
ヤまたはそれ以上のギヤ）にシフトされている場合には
変速比は比較的小さく機関回転数の変化速度は小さくな
る。このため、実際に機関回転数の変化速度を算出する
代わりに変速機のシフト位置に応じて切り換え禁止の判
定を行うことにより、前述の実施形態と同様な制御が可
能となる。

【００４９】図１０は、本実施形態の可変吸気制御を示
すフローチャートである。本ルーチンは、図６のルーチ
ンと同様一定時間毎にＥＣＵ３０により実行される。図
１０のフローチャートは、ステップ１０１１、１０１３
のみが図６と相異し、他のステップは図６のものと同一
である。すなわち、図１０においてルーチンがスタート
すると、ステップ１００１からステップ１００７では、
図６ステップ６０１から６０７と同様に、機関負荷と回
転数とに応じて吸気制御弁の開閉が行われる。

【００５０】また、図１０ステップ１０１１では、回転
数変化速度ΔＮＥを算出する代わりに、変速機シフト位
置ＳＰが読み込まれる。本実施形態では、変速機にはシ
フト位置を検出するシフト位置センサ（図示せず）が配
置されており、変速機のシフト位置をＥＣＵ３０に入力
している。そして、ステップ１０１３では現在のシフト
位置がセカンドギヤより高速ギヤか否か（ＳＰ＞２）を
判定し、現在ファーストまたはセカンドギヤで運転が行
われている場合（ＳＰ≦２）には回転数変化速度が大き
いと考えられるためステップ１０１９に進み吸気制御弁
の切り換えを禁止する。また、サードギヤ以上で運転さ
れている場合（ＳＰ＞２）には、回転数変化が小さいた
めステップ１０１５に進み通常パターンの切り換えを行
う。また、本実施形態においても図６の実施形態と同様
に、ステップ１００９で大気圧補正係数ＫＰＡが判定値
ＫＰＡ₀ 以下の場合には、ステップ１００９から直接ス
テップ１０１５に進み、変速機シフト位置にかかわらず
通常パターンでの吸気制御弁の開閉が行われる。

【００５１】上述のように、本実施形態によれば変速機
のシフト位置に応じて吸気切り換え禁止を行うことによ
り、実際の機関回転数変化速度を検出することなく図６
の実施形態と同様の効果を得ることが可能となってい
る。

【００５２】

【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、高地走
行時等の機関最大出力が低下する条件下では吸気制御弁
の切り換え禁止を中止（請求項１）、または大気圧の低
下の度合いに応じて切り換え禁止が行われにくくするこ
と（請求項２）により、大気圧が低い状態において加速
性能の低下が生じることが防止されるという共通の効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を自動車用機関に適用した場合の実施形
態の概略構成を示す図である。

【図２】吸気制御弁の開閉による有効吸気管長の変化を
説明する図である。

【図３】吸気制御弁の開閉による機関出力特性の変化を
示す図である。

【図４】図１の機関の通常の吸気制御弁切り換えパター
ン（通常パターン）を説明する図である。

【図５】図１の機関の吸気制御弁切り換え禁止を行う場
合の切り換えパターン（禁止パターンを説明する図であ
る。

【図６】図１の装置の可変吸気制御動作の一例を説明す
るフローチャートである。

【図７】大気圧補正係数算出ルーチンを説明するフロー
チャートである。

【図８】図１の装置の図６とは別の可変吸気制御動作の
例を説明するフローチャートである。

【図９】図８のフローチャートに使用する判定値の設定
を示すグラフである。

【図１０】図１の装置の図６、図８とは別の可変吸気制
御動作の例を説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１…内燃機関本体 ２…吸気通路 ３…サージタンク ２１ａ、２１ｂ…分岐通路 ２５…吸気制御弁 ３０…ＥＣＵ ４１〜４６…吸気枝管 Ｃ１〜Ｃ６…気筒

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の運転状態に応じて、各運転状
   態において最大の吸気充填効率を得るように機関吸気状
   態を切り換える吸気可変手段と、 機関運転状態の変化が予め定めた禁止条件に一致する場
   合に、前記吸気可変手段による機関吸気状態の切り換え
   を禁止する切り換え禁止手段と、 大気圧を検出するとともに、検出した大気圧が予め定め
   た範囲にあるときに、前記禁止手段の作動を停止させ前
   記吸気可変手段による吸気状態の切り換えを許容する切
   り換え許容手段と、を備えた内燃機関の可変吸気制御装
   置。
2. 【請求項２】 内燃機関の運転状態に応じて、各運転状
   態において最大の吸気充填効率を得るように機関吸気状
   態を切り換える吸気可変手段と、 機関運転状態の変化が予め定めた禁止条件に一致する場
   合に、前記吸気可変手段による機関吸気状態の切り換え
   を禁止する切り換え禁止手段と、 大気圧を検出するとともに、検出した大気圧に応じて前
   記禁止条件を変更する禁止制御手段と、を備えた内燃機
   関の可変吸気制御装置。