JPH10252482A

JPH10252482A - 内燃機関の可変吸気制御装置

Info

Publication number: JPH10252482A
Application number: JP9060824A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Yoshioka; 衛吉岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 1998-09-22
Anticipated expiration: 2017-03-14
Also published as: JP3760549B2

Abstract

(57)【要約】【課題】真に必要な場合にのみ吸気状態の切り換えを
禁止し、作動部品の耐久性を向上させながら不必要な機
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は冷却水温度セン
サ３７で検出した機関冷却水温度が所定値より低く吸気
制御弁の各作動部品の磨耗が生じやすくなっている時に
は、機関回転数の変化速度が所定の判定値より大きい領
域で吸気制御弁の開閉動作を禁止する。これにより、磨
耗が生じやすい状態でのみ吸気制御弁の開閉操作が禁止
されるため、作動部品の耐久信頼性の向上と、不必要な
吸気制御弁の開閉操作禁止による機関性能の低下との両
方が防止される。

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お
り、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）共鳴周波数を変更することを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低
速側に移行し、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、吸
気制御弁の作動頻度の増大により作動部品の磨耗が増大
して耐久信頼性が低下する問題が生じる。

【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
転数が上記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、加速時に短時間の間に吸
気制御弁の開閉が繰り返されることが防止されるため、
作動部品の耐久信頼性低下が生じない。

【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、作動部品の耐久信頼性を向上
させるために、機関負荷の大きい急加速時等に一律に吸
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
下させている。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。また、機関冷
間運転時等では各作動部品の摩擦が大きく頻繁な作動は
部品の磨耗を招くおそれがあるが、機関暖機が進み機関
温度が十分に高くなった状態では潤滑も良好になり摩擦
が低下する。従って、機関温度が十分に高い状態ではあ
る程度頻繁な吸気状態の切り換えがあっても作動部品の
磨耗は生じない。

【０００８】このため、上記公報の装置のように機関温
度（潤滑状態）にかかわらず、急加速時等に一律に吸気
状態の切り換えを禁止していると、本来必要のない状態
でも切り換え禁止が行われてしまい、不必要に機関の出
力を低下させる問題がある。本発明は上記問題に鑑み、
真に必要な状態でのみ吸気状態の切り換え禁止を行うこ
とにより、作動部品の耐久信頼性を向上させながら機関
出力の不必要な低下を防止することが可能な内燃機関の
可変吸気制御装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【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、機関温度を検出するとともに、検出した機関温度が
予め定めた温度以下である場合に前記切り換え禁止手段
による吸気状態の切り換え禁止動作を許可する禁止制御
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。

【００１０】すなわち、請求項１の可変吸気制御装置で
は、禁止制御手段は機関温度が予め定めた温度以下の低
温時にのみ切り換え禁止手段の切り換え禁止動作を許可
する。このため、機関温度が低く作動部品の摩擦が大き
い時には吸気状態切り換えが行われる頻度が低減され作
動部品の耐久信頼性が向上する。また、機関温度が十分
に高く作動部品の摩擦が小さい時には切換禁止は行われ
ないため、最大機関性能を得られるように吸気状態が切
り換えられる。

【００１１】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、機関温度を検
出するとともに、検出した機関温度に応じて前記禁止条
件を設定する禁止条件設定手段と、を備えた内燃機関の
可変吸気制御装置が提供される。

【００１２】すなわち、請求項２の可変吸気制御装置で
は、禁止条件設定手段は機関温度に応じて吸気切り換え
禁止の条件を変化させ、例えば機関温度が低いほど切り
換え禁止が行われやすくなるようにする。このため、機
関温度が低く作動部品の摩擦が大きくなるほど吸気状態
切り換えの頻度が低下し、作動部品の耐久信頼性が向上
する。また、機関温度が高く作動部品の摩擦が小さい状
態では切り換え禁止が行われにくくなるため機関温度が
十分に高い状態では常に機関の最大機関性能を得られる
ように吸気状態が切り換えられる。

【００１３】請求項３に記載の発明によれば、更に、大
気温度を検出するとともに検出した大気温度に応じて前
記禁止条件設定手段により設定された禁止条件を補正す
る補正手段を備え、前記切り換え禁止手段は補正手段に
より補正された後の禁止条件に基づいて機関吸気状態の
切り換えを行う請求項２に記載の内燃機関の可変吸気制
御装置が提供される。

【００１４】すなわち、請求項３の可変吸気制御装置で
は、大気温度に応じて補正された禁止条件に基づいて吸
気状態の切り換え禁止が行われる。このため、機関温度
がある程度高くなっているが大気温度が低いために作動
部品の実際の温度が十分に上昇していないような場合に
は、吸気状態の切り換え禁止が行われやすくなる。この
ため、作動部品の実際の温度に応じた切り換え禁止が行
われるようになり、作動部品の耐久信頼性が一層向上す
る。

【００１５】

【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。

【００１６】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。

【００１７】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る。Ｅ
ＣＵ３０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ＥＣＵ３
０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、また機関冷却水
通路に配置された冷却水温度センサ３７から機関冷却水
温度ＴＨＷに応じた電圧信号と、吸気通路２に配置され
た吸気温度センサ３９から吸気温度ＴＡＩ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２５を
開閉する可変吸気制御を行う。また後述するように、Ｅ
ＣＵ３０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、機関冷却水温
度ＴＨＷに応じてこの切り換え禁止を許可する制御とを
行う。なお、本実施形態では、後述するように上記吸気
温度センサ３９で検出した吸気温度ＴＡＩを大気温度と
して使用して後述の制御を行うが、別途大気温度を計測
可能なセンサを車両外部等に設けてもよい。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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る。機関温度が低
く潤滑油粘度が高いような場合には、吸気制御弁２５の
可動部分やアクチュエータ２５ａの潤滑も不十分であり
各部品間の摩擦が増大している。このような状態で上述
のように短時間で吸気制御弁の開閉操作を繰り返すと、
吸気制御弁２５の可動部分やアクチュエータ２５ａ等の
作動部品の磨耗が生じやすくなり、これらの部品の耐久
信頼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信頼性低下
が生じることを防止している。

【００２６】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。

【００２７】ところが、図５(B) の禁止パターンで吸気
制御弁２５を制御した場合には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。このた
め、禁止パターンでは図５領域での加速性能の悪化等
の問題が生じる。一方、機関暖機が進み吸気制御弁作動
部品の温度が十分に高くなると、潤滑油粘度も低下して
これらの部品の作動時の摩擦が低下する。このため、機
関温度が高い場合には比較的短時間で吸気制御弁２５の
開閉が繰り返された場合であっても必ずしも作動部品の
磨耗は生じず、これらの部品の耐久信頼性が低下するこ
とはない。

【００２８】そこで、本実施形態では機関冷却水温度Ｔ
ＨＷを検出し、冷却水温度が所定値より低く、作動部品
の摩擦増大が耐久信頼性に影響を与えるような場合にの
み図５(B) の禁止パターンによる吸気制御弁の開閉制御
を許可するようにし、機関冷却水温度ＴＨＷが所定値よ
り高い場合には回転数変化速度にかかわらず図４(B)の
通常パターンで吸気制御弁の開閉制御を行うようにして
いる。これにより、部品の耐久信頼性向上のために真に
必要な場合にのみ図５(B) の禁止パターンによる制御が
許可されるため、不必要に機関性能が低下する問題が生
じない。

【００２９】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では別途算出された機関回転数ＮＥが読み
込まれ、更にスロットル開度ＴＡと機関冷却水温度ＴＨ
Ｗとがそれぞれ対応するセンサから読み込まれる。

【００３０】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している。

【００３１】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。

【００３２】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、及びこの禁止制御を冷却水温度ＴＨＷが低
い場合にのみ許可する制御を行う。すなわち、ステップ
６０９ではステップ６０１で読み込んだ機関冷却水温度
ＴＨＷの値が予め定めた一定値ＴＨＷ₀より低いか否か
を判定する。そして、現在の冷却水温度が低く作動部の
摩擦が増大していると考えられる場合（ステップ６０９
でＴＨＷ＜ＴＨＷ₀の場合）には、ステップ６１１、６
１３で図５(B) の禁止パターンを選ぶか否かを判断す
る。

【００３３】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。｜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６１
９に進み吸気制御弁を閉弁してルーチンを終了する。こ
の場合には機関回転数が２０００ＲＰＭ＜ＮＥ＜４００
０ＲＰＭ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、低温時の頻繁な
吸気制御弁開閉動作が防止され吸気制御弁作動部品の耐
久信頼性が向上する。

【００３４】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大きくない場合
にはステップ６１５に進み、ＮＥ＜２４００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。

【００３５】一方、ステップ６０９でＴＨＷ≧ＴＨＷ₀
であった場合、すなわち機関温度が十分に高く、作動部
の摩擦が十分に低くなっ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、機関暖機完了後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
悪化等の問題が防止される。

【００３６】なお、上記機関冷却水温度ＴＨＷの判定値
ＴＨＷ₀（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頻繁な作動による作動部品
の耐久信頼性低下が許容できなくなるような冷却水温度
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低温時に吸気制御弁の作動部
品の耐久信頼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。ＴＨＷ₀、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。

【００３７】次に、図７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、機関冷却水温度ＴＨＷが所定値より低い場合
には一律に吸気制御弁の切り換え禁止を許可していたの
に対して、本実施形態では冷却水温度ＴＨＷ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。

【００３８】前述のように、作動部品温度が低い場合に
は部品の摩擦が増大するため磨耗などが生じやすくな
る。しかし、作動部品の摩擦は温度の低下につれて徐々
に増大するものである。また、本来切り換え禁止を必要
とする作動頻度（回転数変化速度）は作動部品の摩擦に
応じて異なってくる。例えば、冷却水温度ＴＨＷが極め
て低いような場合は摩擦もかなり大きくなっているた
め、作動による磨耗が極めて生じやすくなっており、作
動頻度が少なくても部品の耐久信頼性が低下しやすい。
しかし、冷却水温度が高くなるにつれて摩擦は減少し磨
耗が生じにくくなるため、許容できる作動頻度は徐々に
増大する。従って、実際には吸気制御弁の切り換えを禁
止すべき作動頻度（回転数変化速度）は冷却水温度ＴＨ
Ｗに応じて変化する。

【００３９】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）の値を機関
冷却水温度が低いほど小さくなるように設定している。
これにより、冷却水温度が低くなるほど小さな回転数変
化速度でも切り換え禁止が行われるようになり、温度が
低いほど切り換え禁止が行われやすくなる。このため、
冷却水温度が低いほど吸気制御弁の作動頻度が低下する
ようになり機関温度に応じて最適な切り換え禁止制御を
行うことが可能となる。

【００４０】図７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７において、ステップ７０１から７０７は図６ス
テップ６０１から６０７と、ステップ７１５から７１９
はステップ６１５から６１９とそれぞれ同一のステップ
である。

【００４１】すなわち、図７のルーチンでは、ステップ
７０９でステップ７０１で読み込んだ冷却水温度ＴＨＷ
の値に基づいて図８に示した関係から判定値ＲＢを設定
する。そして、ステップ７１１で回転数変化速度ΔＮＥ
を算出するとともに、ステップ７１３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
７１９に進み吸気制御弁の切り換えを禁止し、｜ΔＮＥ
｜＜ＲＢであった場合（回転数変動が小さい場合）には
ステップ７１５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。

【００４２】図８は、ステップ７０９で判定値ＲＢの設
定に用いる、ＲＢと機関冷却水温度ＴＨＷとの関係を示
す図である。図８に示すように、判定値ＲＢは冷却水温
度ＴＨＷが低くなるほど小さな値に設定され、冷却水温
度ＴＨＷが低いほど、より小さな回転数変化速度であっ
ても吸気制御弁の禁止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やすくなる。

【００４３】次に、図９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、冷却水温度が低い場合
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。

【００４４】図９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９
のフローチャートは、ステップ９１１、９１３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９においてルーチンがスタートすると、ス
テップ９０１からステップ９０７では、図６ステップ６
０１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。

【００４５】また、図９ステップ９１１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Ｓ
Ｐ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９１３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９１９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９１５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９０９で機関冷却水温度ＴＨＷが判定値ＴＨＷ₀
以上の場合には、ステップ９０９から直接ステップ９１
５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。

【００４６】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パターンを選択する
ことにより、実際の機関回転数変化速度を検出すること
なく前述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。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７の実施形態では、機関冷
却水温度に応じて回転数変化速度の判定値ＲＢの値を設
定することにより、作動部品の摩擦（温度）状態に応じ
た切り換え禁止制御を行っていた。ところが、実際には
作動部品の温度は機関冷却水温度以外の要因によっても
影響される。例えば、大気温度が低い場合には作動部品
の温度上昇は冷却水温度上昇より遅れるため、必ずしも
冷却水温度と作動部品温度とが正確に対応しない場合が
ある。そこで、本実施形態では、機関冷却水温度ＴＨＷ
に基づいて設定された上記判定値ＲＢを大気温度ＴＡＩ
に応じて補正することにより、より正確に作動部品温度
に応じた切り換え制御を行うようにしている。

【００４７】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７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１００１でＮＥ、Ｔ
Ａ、ＴＨＷに加えて吸気温度ＴＡＩが吸気温度センサ３
９から読み込まれる点、及びステップ１００９と１０１
１（図７ステップ７０９、７１１に想到する）との間に
ステップ１００９ａ、１００９ｂが追加されている点が
のみが図７のフローチャートと相違しており、ステップ
１００３から１００９及びステップ１０１１から１０１
９は、それぞれ図７ステップ７０３から７０９及びステ
ップ７１１から７１９と同一の操作を表している。

【００４８】すなわち、本実施形態では、ステップ１０
０９ａで吸気温度（大気温度）ＴＡＩに基づいて図１１
に示す関係から大気温度補正係数ＫＴＡＩを設定し、こ
の補正係数ＫＴＡＩをステップ１００９で求めた判定値
ＲＢに乗ずることにより補正するとともに、ステップ１
０１１では補正後の判定値（ＲＢ×ＫＴＡＩ）に応じて
切り換え禁止を行うか否かを判定する。

【００４９】図１１は、大気温度補正係数ＫＴＡＩと大
気温度ＴＡＩとの関係を示している。図１１に示すよう
に大気温度補正係数ＫＴＡＩは大気温度ＴＡＩが低くな
るにつれて小さな値に設定される。このため、ステップ
１０１１で使用する判定値（ＲＢ×ＫＴＡＩ）は冷却水
温度ＴＨＷが同一であっても大気温度ＴＡＩが低いほど
小さな値となる。すなわち、本実施形態では冷却水温度
ＴＨＷが同一であっても、大気温度ＴＡＩが低く作動部
品の温度が低くなっているほど回転数変化速度の判定値
が小さくなり、吸気制御弁の切り換え禁止が行われやす
くなる。

【００５０】このため、本実施形態では、作動部品の摩
擦（温度）状態により正確に対応した切り換え禁止制御
が行われる。

【００５１】

【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、真に必
要な場合にのみ吸気状態の切り換えを禁止することによ
り作動部品の耐久信頼性を向上させながら、不必要な機
関性能の低下を防止することができ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】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８】図７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９】図１の装置の図６、図７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１０】図１の装置の図６から図９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１１】図１０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。

【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…ＥＣＵ３７…冷却水温度センサ３９…吸気温度センサ４１〜４６…吸気枝管Ｃ１〜Ｃ６…気筒

Claims

【特許請求の範囲】

【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、機関温度を検出するとともに、検出した機関温度が予め
定めた温度以下である場合に前記切り換え禁止手段によ
る吸気状態の切り換え禁止動作を許可する禁止制御手段
と、を備えた内燃機関の可変吸気制御装置。
【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、機関温度を検出するとともに、検出した機関温度に応じ
て前記禁止条件を設定する禁止条件設定手段と、を備え
た内燃機関の可変吸気制御装置。
【請求項３】更に、大気温度を検出するとともに検出
した大気温度に応じて前記禁止条件設定手段により設定
された禁止条件を補正する補正手段を備え、前記切り換
え禁止手段は補正手段により補正された後の禁止条件に
基づいて機関吸気状態の切り換えを行う請求項２に記載
の内燃機関の可変吸気制御装置。