JPH1037727A

JPH1037727A - 多気筒エンジンの吸・排気弁制御装置及びその制御方法

Info

Publication number: JPH1037727A
Application number: JP8194972A
Authority: JP
Inventors: Shinji Kamimaru; 慎二神丸
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1996-07-24
Filing date: 1996-07-24
Publication date: 1998-02-10

Abstract

(57)【要約】【課題】多気筒エンジンの各気筒の空燃比及び燃焼室
内圧力を均一のものとして排気エミッションの悪化を防
止し、エンジンのトルク変動を低減する多気筒エンジン
の吸・排気弁制御装置及びその制御方法を得ること。【解決手段】電磁式吸・排気弁付の多気筒エンジン
に、各気筒毎の吸入空気量を検出する気筒別吸入空気量
検出手段と吸・排気弁の弁開閉時期を補正する開閉時期
補正手段とを設ける。そして、各気筒毎に設けられた電
磁式吸・排気弁の開閉時期を各気筒毎の吸入空気量が互
いに等しくなるように補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多気筒エンジンの
吸・排気弁制御装置及びその制御方法、特に各気筒毎に
設けられた電磁式吸・排気弁をエンジン動作状態に応じ
て自動開閉制御する多気筒エンジンの吸・排気弁制御装
置及びその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、多気筒エンジンは、吸気通路
に設けられた一つのメインスロットルバルブによりエン
ジン全体に吸入される吸入空気量を制御しており、吸入
空気はメインスロットルバルブの下流で分流して各燃焼
室に連通するインテークマニホールドにより各気筒に各
々吸入される。また、排気系において、各気筒より排出
される排気ガスは各燃焼室に連通したエキゾーストパイ
プにより一つにまとめられ、排気通路へと排出される。

【０００３】そして、通常、吸入空気はインテークマニ
ホールドにより等分に分流され、各燃焼室には同量の吸
入空気が吸入されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エンジ
ンに接続されるインテークマニホールド及びエキゾース
トパイプは、その長さ及び形状を各気筒毎に異にしてい
る。また、吸、排気系における各部品は各気筒毎に寸法
のばらつきを有している。したがって、各気筒に吸入さ
れる吸入空気は、吸、排気系における圧力波の干渉、す
なわち吸、排気の脈動や、寸法差等の影響を受け、各気
筒毎にその量に多少の差が発生していた。これに起因し
て、各気筒の空燃比及び燃焼室内圧力に相違が生じるこ
ととなり、排気エミッションの悪化やトルク変動による
エンジンの不整振動の発生原因を招来していた。

【０００５】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、多気筒エンジンの各気筒の吸入空
気量を均一に制御して、各気筒の空燃比及び燃焼室内圧
力の相違を排除することにより排気エミッションの悪化
を防止し、エンジンのトルク変動を低減する多気筒エン
ジンの吸・排気弁制御装置及びその制御方法を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来からのカ
ムシャフト等からなる動弁機構に代えて、吸・排気弁の
開閉制御を電磁手段を用いたアクチュエータにより行う
システムを前提としている。すなわち、この電磁式アク
チュエータを用いて開閉される吸・排気弁が、開閉時期
を自由に設定することができることに着目したものであ
る。

【０００７】従来のカムシャフト等を用いた動弁機構で
は、吸・排気弁の開閉動作はエンジンのクランクシャフ
トと連動しており、その開閉時期はエンジンのピストン
の位置に対して常に一定であり、自由に設定することが
できなかった。また、近年、運転条件によってカムシャ
フトの位相をずらして開閉時期を変更したり、リフト量
を変更可能な可変式動弁機構が開発されているが、その
開閉時期の変更は構造上制限があり、しかも各気筒毎に
変更することは困難であった。

【０００８】しかし、電磁式アクチュエータを用いて吸
・排気弁を電気的に駆動することによりその開閉時期を
任意に設定することが容易に可能となった。そこで、本
発明では、多気筒エンジンの動作状態に適合させて任意
に吸・排気弁の開閉タイミングを設定できる電磁式アク
チュエータを用いることとしたものである。

【０００９】本発明の請求項１に係る多気筒エンジンの
吸・排気弁制御装置は、各気筒毎の吸入空気量を検出す
る気筒別吸入空気量検出手段と、該手段により検出した
吸入空気量に基づき各気筒の吸入空気量が互いに等しく
なるように前記各気筒の吸気弁あるいは排気弁の開弁開
始時期又は閉弁完了時期の少なくとも一方の時期を補正
する開閉時期補正手段を設ける。

【００１０】したがって、各気筒の吸入空気量を均一化
することができ、各気筒の空燃比及び燃焼室内圧力を均
一のものとすることができる。これにより、各気筒より
排出される排気ガス成分を均一化することができ、触媒
における排ガス浄化率の向上による排気エミッションの
低減を図ることが可能となる。また、各気筒の燃焼状態
が等しくなることから、エンジンのトルク変動を抑制す
ることができ、エンジンの不整振動を減少することがで
きる。

【００１１】請求項２に係る多気筒エンジンの吸・排気
弁制御装置は、各気筒毎に吸入される吸入空気量の１気
筒当たりの平均値を算出し、その平均値と各気筒の吸入
空気量とをそれぞれ比較し、両者の差異の有無を各々判
定する。そして、検出した吸入空気量が平均値よりも多
いと判定された気筒については、当該気筒の吸・排気弁
の少なくとも一方の開弁期間の短縮を行う。したがっ
て、当該気筒に吸入される吸入空気量は減少補正され、
平均値と同量にすることができる。

【００１２】また、検出した吸入空気量が平均値よりも
少ないと判定された気筒については、当該気筒の吸・排
気弁の少なくとも一方の開弁期間の延長を行う。したが
って、当該気筒に吸入される吸入空気量は増加補正さ
れ、平均値と同量にすることができる。これにより、各
気筒に吸入される吸入空気量を平均値に均一化すること
ができる。

【００１３】請求項３に係る多気筒エンジンの吸・排気
弁制御装置は、請求項２における吸気弁の開弁期間の短
縮は、各気筒の吸入空気量の平均値と当該気筒の検出し
た吸入空気量との差に応じて当該気筒の吸気弁の閉弁完
了時期を早めることにより行う。また、吸気弁の開弁期
間の延長は、算出した平均値と当該気筒の吸入空気量と
の差に応じて当該気筒の吸気弁の閉弁完了時期を遅延さ
せることにより行う。したがって、請求項２の作用に加
えて、各気筒に吸入される吸入空気量を迅速かつ適切に
減量あるいは増量補正することができる。

【００１４】請求項４に係る多気筒エンジンの吸・排気
弁制御装置は、各気筒毎の吸・排気弁の開弁期間の補正
により、エンジン全体の吸入空気量が増加した場合は全
気筒の吸・排気弁の少なくとも一方の開弁期間の短縮を
行い、エンジン全体の吸入空気量が減少した場合は全気
筒の吸・排気弁の少なくとも一方の開弁期間の延長を行
う。したがって、エンジン全体の吸入空気量を変化させ
ずに、各気筒の吸入空気量を均一化することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明に係
る多気筒エンジンの吸・排気弁制御装置が用いられる車
両用エンジン、例えば４サイクルの４気筒エンジンの概
略全体構成図、同図（Ａ）は、矢印ｚ方向断面説明図で
ある。図示のように、エンジン本体１０は、気筒１２
ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄから成るシリンダ部１２
と、燃焼室３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを具備する
シリンダヘッド部１４とから構成されている。また、各
燃焼室３２は吸気通路１６及び排気通路１８と連通して
いる。

【００１６】吸気通路１６には、その上流側から順に、
吸気チャンバ２０、空気中の塵埃を除去するエアクリー
ナ２２、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量に応
じて吸入空気量Ｑを制御するスロットルバルブ２６が設
けられている。スロットルバルブ２６は、スロットル開
度θを検出するスロットル開度センサ５４を具備してい
る。

【００１７】そして、吸気通路１６の下流側は、インテ
ークマニホールド１７に接続されている。インテークマ
ニホールド１７は、サージタンク１３から分岐して各気
筒１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄと接続されており、
吸気ポート３０を介して各燃焼室３２と連通している。
また、インテークマニホールド１７には、インジェクタ
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄが設けられており、シ
リンダヘッド部１４の各吸気ポート３０ａ、３０ｂ、３
０ｃ、３０ｄに向けて燃料噴射を行う。そして、インジ
ェクタ２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄの上流側には、
各気筒１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ内に吸入される
吸入空気量Ｑを検出するために、各気筒毎にエアフロー
メータ２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄがそれぞれ設け
られている。

【００１８】一方、排気通路１８の上流側はエキゾース
トパイプ３８に接続され、排気ポート４０ａ、４０ｂ、
４０ｃ、４０ｄを介して各燃焼室３２に連通されてい
る。また、排気通路１８の下流側は車体後部（図示せ
ず）に取付けられたマフラ２４に接続される。また、エ
キゾーストパイプ３８の下流側には三元触媒等の触媒３
９が介装され、触媒３９の上流側には排気ガス中の酸素
濃度を検出することにより空燃比を検出するＯ２センサ
５３が設けられている。

【００１９】そして、各吸気ポート３０ａ、３０ｂ、３
０ｃ、３０ｄには吸気弁３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４
ｄが所定のタイミングで開閉可能に設けられ、排気ポー
ト４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄには排気弁４２ａ、
４２ｂ、４２ｃ、４２ｄが所定のタイミングで開閉可能
に設けられている。

【００２０】吸気弁３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ及
び排気弁４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄは、燃焼室３
２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄに対して突出する方向に
移動することにより開弁し、戻す方向に移動することに
より閉弁し、燃焼室３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄと
吸気ポート３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ又は排気ポ
ート４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄとの間を連通又は
遮断する。

【００２１】シリンダヘッド部１４には、吸気弁３４
ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ及び排気弁４２ａ、４２
ｂ、４２ｃ、４２ｄ毎にそれぞれ電磁式のアクチュエー
タ４４が設けられている。アクチュエータ４４は、電気
的にＯＮ・ＯＦＦ動作を行うソレノイド方式のものであ
り、動弁駆動部４５からの通電により吸気弁３４ａ、３
４ｂ、３４ｃ、３４ｄ及び排気弁４２ａ、４２ｂ、４２
ｃ、４２ｄを開閉駆動するものである。

【００２２】シリンダ部１２には、ピストン４６の位置
（クランク回転角度位置）及びエンジン回転数Ｎｅを検
出するクランク角センサ５０、及びエンジン１０の冷却
水温を検出する水温センサ５２が設けられている。そし
て、これら各センサからの検出信号を入力し、各制御手
段に制御信号を出力して、エンジン動作を制御する電子
制御装置（以下、単に「ＥＣＵ」という）５６が設けら
れている。

【００２３】図２は、図１に示したＥＣＵ５６の内部構
成を示す構成説明図である。図示のように、ＥＣＵ５６
は、各センサからの検出信号を入力する入力インタフェ
ース５６ａ、各制御手段への制御信号を出力する出力イ
ンタフェース５６ｂ、主演算装置としてのＣＰＵ５６
ｃ、制御プログラムや予め設定された固定データが記憶
されているＲＯＭ５６ｄ、各センサ類からの信号を処理
した後のデータやＣＰＵ５６ｃで演算処理したデータが
格納されるＲＡＭ５６ｅ、さらに学習データなどを格納
するバックアップＲＡＭ５６ｆ、タイマ５６ｇ等をバス
ライン５６ｈで相互に接続してなるマイクロコンピュー
タシステムとして構成されている。

【００２４】図３は、図１（Ａ）に示した排気弁４２
と、それを駆動するアクチュエータ４４の内部構造を機
能的に示した概略構造説明図である。なお、吸気弁３４
も同様の構造であることからその詳細な説明を省略す
る。図示のように、シリンダヘッド部１４に上下方向に
移動可能に設けられた排気弁４２は、弁部４２ａ及びバ
ルブステム部４２ｂより構成されている。

【００２５】弁部４２ａは、排気弁４２が上方に引き上
げられた際にシリンダヘッド部１４に開口する排気ポー
ト４０の開口部周縁４０ａに設けられたバルブシート部
６０と密着可能な形状に形成されている。そして、バル
ブステム部４２ｂの頭頂部には磁性材料からなる可動子
６４が連結されている。この可動子６４は、シリンダヘ
ッド部１４の上部に設けられたアクチュエータ４４のケ
ーシング６２内に納められている。

【００２６】ケーシング６２内には、可動子６４を上下
方向より挟み、かつその間で可動子６４が上下方向に移
動可能な位置に開弁用コイル６６と閉弁用コイル６８が
設けられている。そして、開弁用コイル６６の内方でか
つバルブステム部４２ｂの外周には常に排気弁４２を閉
弁方向（図中、上方向）に付勢する閉弁用スプリング７
０が設けられている。また、可動子６４を挟んで反対側
の閉弁用コイル６８の内方には逆に排気弁４２を開弁方
向（図中、下方向）に付勢する開弁用スプリング７２が
設けられている。

【００２７】図４は、本発明の実施の形態の制御系に係
る機能ブロック図である。図示のように、ＥＣＵ５６
は、その内部にエンジン動作状態判定部７６、吸・排気
弁開閉時期設定部７８、気筒別吸入空気量比較判定部８
０、アクチュエータ制御量算出部８２を具備している。

【００２８】エンジン動作状態判定部７６は、スロット
ル開度センサ５４、クランク角センサ５０により検出し
たスロットルバルブ２６のスロットル開度θ、エンジン
回転数Ｎｅを入力し、現在のエンジン動作状態を検出
し、検出結果を吸・排気弁開閉時期設定部７８へ出力す
る。

【００２９】また、気筒別吸入空気量比較判定部８０
は、Ｎｏ．１〜ＮＯ．４気筒に設けられた気筒別吸入空
気量検出手段であるエアフローメータ２９ａ、２９ｂ、
２９ｃ、２９ｄにより検出した各気筒の吸入空気量Ｑ
ａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄを入力し、１気筒当たりの平均吸
入空気量Ｑａｖｅを算出する。そして、各気筒の吸入空
気量Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄと平均吸入空気量Ｑａｖｅ
との比較判定をそれぞれ行い、判定結果を開閉時期補正
手段である吸・排気弁開閉時期設定部７８に出力する。

【００３０】吸・排気弁開閉時期設定部７８は、エンジ
ン動作状態判定部７６から入力したエンジン動作状態に
応じてＲＯＭ５６ｄに予め設定されている吸・排気弁の
開閉時期から、現在のエンジン動作状態に対応する吸・
排気弁の開閉時期である目標開閉時期を設定する。そし
て、気筒別吸入空気量比較判定部８０より入力した判定
結果に基づいて各気筒の吸・排気弁の目標開閉時期を各
気筒毎に補正し、アクチュエータ制御量算出部８２に出
力する。

【００３１】アクチュエータ制御量算出部８２は、吸・
排気弁開閉時期設定部７８からの出力信号に基づき、吸
・排気弁毎に設けられている各アクチュエータ４４の制
御量を算出し、動弁駆動部４５に制御信号ｆを出力す
る。動弁駆動部４５は、制御信号ｆに基づき各アクチュ
エータ４４に対して通電制御を行う。

【００３２】次に、本発明の基本的な構成部品である電
磁式吸・排気弁のアクチュエータ４４の動作について図
５を用いて説明する。図５は、アクチュエータ４４に対
して通電が行われた際の排気弁４２の状態を概略的に示
した要部説明図であり、同図（Ａ）は排気弁４２の開弁
状態を示す説明図、同図（Ｂ）は閉弁状態を示す説明図
である。なお、吸気弁３４については排気弁４２と同様
の構成であるのでその詳細な説明は省略する。

【００３３】同図（Ａ）は、ＥＣＵ５６からの制御信号
ｆに基づき動弁駆動部４５（図４参照）が開弁用コイル
６６に通電を行った場合を示している。図示のように、
可動子６４は開弁用コイル６６の励磁力により閉弁用ス
プリング７０の付勢力に抗して開弁用コイル６６に吸引
される。したがって、排気弁４２は燃焼室３２内に突出
し、弁部４２ａとバルブシート部６０との間は開弁し、
燃焼室３２と排気ポート４０の間は連通する。

【００３４】また、同図（Ｂ）は閉弁用コイル６８に通
電を行った場合を示しており、図示のように、可動子６
４は閉弁用コイル６８の励磁力により開弁用スプリング
７２の付勢力に抗して閉弁用コイル６８側に吸引され、
排気弁４２は上方に引き上げられる。したがって、弁部
４２ａとバルブシート部６０との間は閉弁し、燃焼室３
２と排気ポート４０の間は遮断する。

【００３５】以上のように、アクチュエータ４４は、開
弁用コイル６６及び閉弁用コイル６８に対して動弁駆動
部４５により通電が行われると吸気弁３４及び排気弁４
２を開閉制御する。

【００３６】次に、上記構成の多気筒エンジンの吸・排
気弁制御装置を用いた本発明の第１の実施の形態につい
て、図６を用いて以下に説明する。

【００３７】図６は、各気筒へ吸入される吸入空気量を
互いに等しくする均一化補正制御方法を示すフローチャ
ートである。図示したように、まず、ステップ（以下、
単に「Ｓ」という）１０１において、現在のエンジン動
作状態を検出する。ここでは、クランク角センサ５０及
びスロットル開度センサ５４により検出したエンジン回
転数Ｎｅとスロットル開度θからエンジン動作状態を検
出する。そして、Ｓ１０２では吸・排気弁の開閉時期の
基準となる目標開閉時期を設定する。ここで、目標開閉
時期は、Ｓ１０１にて検出したエンジン動作状態を用い
てＥＣＵ５６のＲＯＭ５６ｄ内に予め設けられているマ
ップにより設定する。

【００３８】次に、Ｓ１０３では、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４
気筒の吸入空気量の検出が行われる。ここで、各気筒１
２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの吸入空気量Ｑａ、Ｑ
ｂ、Ｑｃ、Ｑｄは、各気筒毎に設けられたエアフローメ
ータ２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄにより検出され、
ＥＣＵ５６のＲＡＭ５６ｅ内に格納される。Ｓ１０４で
は、Ｓ１０３の検出結果を用いて１気筒当たりの平均の
吸入空気量である平均吸入空気量Ｑａｖｅが算出され
る。

【００３９】Ｓ１０５では、吸入空気量Ｑａ、Ｑｂ、Ｑ
ｃ、Ｑｄが平均吸入空気量Ｑａｖｅと差異を生じている
か否かを判断する。これにより、吸入空気量Ｑａ、Ｑ
ｂ、Ｑｃ、Ｑｄが互いに等量であるか否かを判断する。
ここで、吸入空気量Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄが平均吸入
空気量Ｑａｖｅと同じである（ＮＯ）場合は（Ｑａ、Ｑ
ｂ、Ｑｃ、Ｑｄ＝Ｑａｖｅ）、各気筒の吸入空気量の補
正を行う必要がないとして本ルーチンを終了する（エン
ド）。

【００４０】しかし、各気筒のいずれかに差異がある
（ＹＥＳ）場合には、当該気筒の吸入空気量を補正すべ
く、Ｓ１０６へ移行する。Ｓ１０６では、当該気筒の吸
入空気量を補正して各気筒の吸入空気量を平均吸入空気
量Ｑａｖｅに調整する制御が行われる。図７は、Ｓ１０
６の制御、すなわち各気筒に吸入される吸入空気量を平
均吸入空気量Ｑａｖｅに調整するサブルーチンである。
ここでは、当該気筒の吸入空気量を補正するために、吸
気弁の閉弁完了時期の変更が行われる。

【００４１】図示のように、まず最初に、Ｓ２０１にて
吸入空気量の補正制御の対象となる気筒が決定される。
ここで、例えば、Ｎｏ．１気筒が補正の対象気筒として
決定されたとする。そして、Ｓ２０２において、吸入空
気量Ｑａと平均吸入空気量Ｑａｖｅとの比較が行われ、
吸入空気量Ｑａが平均吸入空気量Ｑａｖｅに対して多い
か否かが判定される。

【００４２】ここで、吸入空気量Ｑａの方が多い（Ｑａ
ｖｅ＜Ｑａ）場合には（ＹＥＳ）、吸入空気量Ｑａを減
少させるべくＳ２０３へ移行する。また、吸入空気量Ｑ
ａの方が少ない（Ｑａｖｅ＞Ｑａ）場合には（ＮＯ）、
吸入空気量Ｑａを増加させるべくＳ２０４へ移行する。

【００４３】Ｓ２０３では、Ｎｏ．１気筒の吸気弁３４
ａの閉弁完了時期（以下、単にＩＶＣという）を早める
補正が行われる。ＥＣＵ５６は、動弁駆動部４５に対し
て吸入空気量Ｑａと平均吸入空気量Ｑａｖｅとの吸入空
気量差Ｑｓａｂ（＝｜Ｑａ−Ｑａｖｅ｜）に応じてＮ
ｏ．１気筒のＩＶＣを早める制御信号ｆを出力する。

【００４４】制御信号ｆを入力した動弁駆動部４５は、
Ｎｏ．１気筒の吸気弁３４ａを駆動するアクチュエータ
４４に通電制御を行い、吸気弁３４ａの開弁期間Ｌｉを
吸入空気量差Ｑｓａｂに応じた期間だけ短縮して駆動す
る。したがって、吸入空気量Ｑａは減少補正され平均吸
入空気量Ｑａｖｅと等しくなる（Ｑａ＝Ｑａｖｅ）。

【００４５】Ｓ２０４では、Ｎｏ．１気筒の吸気弁３４
ａのＩＶＣを遅延させる補正が行われる。ＥＣＵ５６
は、動弁駆動部４５に対して吸入空気量差Ｑｓａｂ（＝
｜Ｑａ−Ｑａｖｅ｜）に応じてＮｏ．１気筒のＩＶＣを
遅延させる制御信号ｆを出力する。動弁駆動部４５は、
吸気弁３４ａの開弁期間Ｌｉを吸入空気量差Ｑｓａｂに
応じた期間だけ延長して駆動する。したがって、吸入空
気量Ｑａは、増加補正され平均吸入空気量Ｑａｖｅと等
しくなる（Ｑａ＝Ｑａｖｅ）。以上の制御を行った後に
本ルーチンを抜ける（リターン）。

【００４６】したがって、図６及び図７に示した制御を
行うことにより、各気筒１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２
ｄの吸入空気量Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄを平均吸入空気
量Ｑａｖｅに均一化することができる。

【００４７】図８は、各気筒の吸気弁３４及び排気弁４
２の開弁期間をエンジン１０の行程順序に沿って示した
図であり、説明上４つの吸気弁３４ａ〜３４ｄと排気弁
４２ａ〜４２ｄを１サイクル中にまとめて記したもので
ある。ここで、ＩＮは吸気弁３４の開弁期間Ｌｉを、Ｅ
Ｘは排気弁４２の開弁期間Ｌｅを示す。

【００４８】図８（Ａ）は、通常時における吸排気弁の
開弁期間（前記Ｓ１０２で設定される目標開閉時期）を
示している。図示のように、排気弁４２は燃焼室３２内
にて混合気の爆発後にピストン４６が下死点（以下、単
にＢＤＣという）（１８０゜）に到達するよりも手前
（図中ａ点）で開弁し、ピストン４６が上死点（以下、
単にＴＤＣという）（３６０゜）に到達し若干過ぎたと
ころで（図中ｃ点）閉弁する。

【００４９】また、吸気弁３４は、ピストン４６が排気
行程Ｈ終了前のＴＤＣ（３６０゜）に到達する少し手前
（図中ｂ点）で開弁し、ピストン３８がＢＤＣ（５４０
゜）に到達し若干過ぎたところで（図中ｄ点）閉弁す
る。吸・排気弁は、通常時において上記の開閉タイミン
グにより開閉制御される。

【００５０】図８（Ｂ）は、上述の均一化補正制御時に
おけるＩＶＣの変更状態を示したものである。図示のよ
うに、Ｎｏ．１気筒の吸入空気量Ｑａが平均吸入空気量
Ｑａｖｅと差異を生じていた（Ｓ１０５にてＹＥＳ）場
合は、その差異に応じてＮｏ．１気筒のＩＶＣを早め
（Ｓ２０３）、あるいは遅延させる（Ｓ２０４）。

【００５１】例えば、Ｎｏ．１気筒の吸入空気量Ｑａが
平均吸入空気量Ｑａｖｅよりも多い場合はＮｏ．１気筒
のＩＶＣをＢＤＣ（５４０゜）側に早めて（図中、ｄ１
点）、吸気弁３４ａの開弁期間Ｌｉを短縮することによ
り吸入空気量Ｑａを減少させ、少ない場合はＮｏ．１気
筒のＩＶＣをＴＤＣ（７２０゜）側に遅延させて（図
中、ｄ２点）、開弁期間Ｌｉを延長することにより吸入
空気量Ｑａを増加させている。

【００５２】次に、本発明の第２の実施の形態について
以下に説明する。第２の実施の形態は、エンジン１０全
体の吸入空気量（以下、単に「総吸入空気量」という）
Ｑｓを変化させずに、第１の実施の形態における各気筒
の吸入空気量の均一化補正制御を行うものである。

【００５３】例えば、上述の均一化補正制御は、各気筒
の吸入空気量Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄを平均吸入空気量
Ｑａｖｅに補正する。しかし、均一化補正制御の前後で
総吸入空気量Ｑｓが異なり、これに起因してエンジン出
力等に影響を及ぼす場合がある。そこで、上記均一化補
正制御による総吸入空気量Ｑｓの変化を防止して、エン
ジン出力等への影響を防ぐために第１の実施の形態に加
えて更に以下の制御を行う。

【００５４】図９は、各気筒へ吸入される吸入空気量を
均一化し、かつエンジン１０全体の吸入空気量の変化を
防止する吸入空気量の補正方法を示すフローチャートで
ある。なお、Ｓ３０１からＳ３０６までの制御は、図６
のＳ１０１からＳ１０６と同様であるので、その詳細な
説明を省略する。

【００５５】Ｓ３０７にて、現在の、すなわちＳ３０６
までの制御による各気筒毎の均一化補正制御後の各気筒
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの吸入空気量Ｑａ′、
Ｑｂ′、Ｑｃ′、Ｑｄ′を検出し、平均吸入空気量Ｑａ
ｖｅ′を算出する。次に、Ｓ３０７にて算出した平均吸
入空気量Ｑａｖｅ′とＳ３０４にて算出した均一化補正
制御前の平均吸入空気量Ｑａｖｅとの比較を行う。これ
により、均一化補正制御前後で総吸入空気量Ｑｓが変化
しているか否かを判断することができる。

【００５６】ここで、比較の結果が同一でない（Ｑａｖ
ｅ≠Ｑａｖｅ′）と判断した場合（ＹＥＳ）は、総吸入
空気量Ｑｓが変化しているとして、Ｓ３０９へ移行す
る。また、比較結果が同一である（Ｑａｖｅ＝Ｑａｖ
ｅ′）と判断した場合（ＮＯ）は、総吸入空気量Ｑｓは
変化していないので、本ルーチンを終了する（エン
ド）。

【００５７】Ｓ３０９では、均一化補正制御による平均
吸入空気量Ｑａｖｅの増減を判断する。これにより、総
吸入空気量Ｑｓが増加したか否かを判断することができ
る。ここで、増加していると判断した場合（ＹＥＳ）
は、Ｓ３１０へ移行する。また、減少している場合（Ｎ
Ｏ）は、Ｓ３１１へ移行する。

【００５８】Ｓ３１０では、各気筒１２ａ、１２ｂ、１
２ｃ、１２ｄの吸気弁３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ
の開弁期間Ｌｉの短縮が行われる。この短縮は、吸気弁
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄのＩＶＣを一律に早め
ることにより行う（図８中、点線ｘで示す）。したがっ
て、吸入空気量Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄを互いに等量に
保ちつつ、総吸入空気量Ｑｓを減少することができ、均
一化補正制御前後の総吸入空気量Ｑｓを等しくすること
ができる。

【００５９】また、Ｓ３１１では、各気筒１２ａ、１２
ｂ、１２ｃ、１２ｄの吸気弁３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、
３４ｄの開弁期間Ｌｉの延長が行われる。この延長は、
吸気弁３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄのＩＶＣを一律
に遅延させることにより行う（図８中、点線ｙで示
す）。したがって、吸入空気量Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄ
を互いに等量に保ちつつ、総吸入空気量Ｑｓを増加する
ことができ、均一化補正制御前後の総吸入空気量Ｑｓを
等しくすることができる。これにより、総吸入空気量Ｑ
ｓは均一化補正制御の前後で同量とすることができ、エ
ンジン出力等への影響を防ぐことができる。

【００６０】以上の制御を行うことにより、エンジン１
０の各気筒毎に吸入される吸入空気量Ｑａ、Ｑｂ、Ｑ
ｃ、Ｑｄを全て等しく均一化することができ、更に、補
正制御の前後におけるエンジン１０全体の総吸入空気量
Ｑｓを同量とすることができる。したがって、各気筒の
空燃比及び燃焼室内圧力を均一することができ、排気エ
ミッションの悪化を防止し、エンジンのトルク変動を減
少してエンジンの不整振動を低減することが可能とな
る。

【００６１】また、本発明は、本実施の形態に限定され
るものではなく、種々の変更が可能である。例えば、第
１の実施の形態で、各気筒毎の吸入空気を検出する手段
として、インテークマニホールド各気筒毎にエアフロー
メータを設けたが、エアフローメータの代わりにエキゾ
ーストパイプの各気筒毎に空燃比センサを設けたり、各
気筒に気筒内燃焼圧センサ等の吸入空気量を検出できる
センサを設けてもよい。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る多気
筒エンジンの吸・排気弁制御装置によれば、各気筒の吸
入空気量を互いに等しくすることができる。したがっ
て、空燃比及び燃焼室内圧力を均一のものとすることが
でき、各気筒より排出される排気ガス成分を均一化する
ことができる。これにより、触媒における排気ガス浄化
率の向上による排気エミッションの低減を図ることが可
能となる。また、各気筒の燃焼状態が等しくなることか
ら、エンジンのトルク変動を抑制することができ、エン
ジンの不整振動を減少することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る多気筒エンジンの吸・排気弁制御
装置が用いられる車両用エンジンの概略全体構成図であ
る。

【図２】図１に示したＥＣＵ５６の内部構成を示す構成
説明図である。

【図３】排気弁４２と駆動用アクチュエータ４４の内部
構造を機能的に示した概略構造説明図である。

【図４】本発明の実施の形態の制御系に係る機能ブロッ
ク図である。

【図５】アクチュエータ４４に対して通電が行われた際
の排気弁４２の状態を概略的に示した要部説明図であ
る。

【図６】各気筒へ吸入される吸入空気量を互いに等しく
する均一化補正制御方法を示すフローチャートである。

【図７】各気筒へ吸入される吸入空気量を平均吸入空気
量Ｑａｖｅに調整するサブルーチンを示すフローチャー
トである。

【図８】各気筒の吸気弁３４及び排気弁４２の開弁期間
をエンジン１０の行程順序に沿って示した図である。

【図９】各気筒へ吸入される吸入空気量を均一化し、か
つエンジン１０全体の吸入空気量の変化を防止する吸入
空気量の補正方法を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０エンジン１２シリンダ部１４シリンダヘッド部１６吸気通路１８排気通路２０吸気チャンバ２２エアクリーナ２４マフラ２６スロットルバルブ２８インジェクタ２９（２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ）エアフロー
メータ（気筒別吸入空気量検出手段）３０（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）吸気ポート３２（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ）燃焼室３４（３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ）吸気弁３８エキゾーストパイプ３９触媒４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）排気ポート４２（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ）排気弁４４アクチュエータ４５動弁駆動部４６ピストン５０クランク角センサ５２水温センサ５３Ｏ２センサ５４スロットル開度センサ５６電子制御装置７８吸・排気弁開閉時期設定部（開閉時期補正手段）８０気筒別吸入空気量比較判定部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６２Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６２Ｅ３６６３６６Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各気筒毎に設けられた電磁式吸・排気弁
をエンジン動作状態に応じて各々自動開閉制御する多気
筒エンジンの吸・排気弁制御装置において、前記多気筒エンジンの各気筒に吸入される吸入空気量を
各々検出する気筒別吸入空気量検出手段と、前記検出し
た吸入空気量に基づき各気筒の吸入空気量が互いに等し
くなるように前記各気筒の吸気弁あるいは排気弁の開弁
開始時期又は閉弁完了時期の少なくとも一方の時期を補
正する開閉時期補正手段とを有することを特徴とする多
気筒エンジンの吸・排気弁制御装置。
【請求項２】前記検出した各気筒の吸入空気量の平均
値を算出する平均値算出手段と、前記平均値と前記検出
した各気筒毎の吸入空気量とを比較判定する吸入空気量
比較判定手段とを有し、前記開閉時期補正手段は、前記吸入空気量比較判定手段
により前記吸入空気量が前記平均値よりも多いと判定さ
れた気筒については当該気筒の前記吸気弁あるいは排気
弁の少くとも一方の開弁期間を短縮し、前記吸入空気量
が前記平均値よりも少ないと判定された気筒については
当該気筒の前記吸気弁あるいは排気弁の少くとも一方の
開弁期間を延長することを特徴とする請求項１に記載の
多気筒エンジンの吸・排気弁制御装置。
【請求項３】前記吸気弁の開弁期間の短縮は、前記判
定された気筒の吸入空気量と前記平均値との差に応じて
当該気筒の吸気弁の閉弁完了時期を早めることにより行
い、前記吸気弁の開弁期間の延長は、前記判定された気筒の
吸入空気量と前記平均値との差に応じて当該気筒の吸気
弁の閉弁完了時期を遅延させることにより行うことを特
徴とする請求項２に記載の多気筒エンジンの吸・排気弁
制御装置。
【請求項４】前記開閉時期補正手段は、前記各気筒毎
の吸・排気弁の開弁期間の補正により、前記多気筒エン
ジンの全体の吸入空気量が増加した場合には全気筒の前
記吸気弁あるいは排気弁の少くとも一方の開弁期間を短
縮し、前記多気筒エンジンの全体の吸入空気量が減少し
た場合には全気筒の前記吸気弁あるいは排気弁の少くと
も一方の開弁期間を延長することを特徴とする請求項２
又は３に記載の多気筒エンジンの吸・排気弁制御装置。
【請求項５】各気筒毎に設けられた電磁式吸・排気弁
をエンジン動作状態に応じて予め設定されている開閉時
期によって自動開閉制御する多気筒エンジンの吸・排気
弁制御方法において、前記エンジンの各気筒に吸入される吸入空気量を各気筒
毎に検出し、前記検出した各気筒の吸入空気量の平均値を算出し、前記平均値と前記各気筒の吸入空気量を各々比較し、前記検出した吸入空気量が前記平均値よりも多い気筒に
ついては前記吸気弁の予め設定されている開閉時期の閉
弁完了時期を早め、前記検出した吸入空気量が前記平均値よりも少ない気筒
については前記吸気弁の予め設定されている開閉時期の
閉弁完了時期を遅延させることを特徴とする多気筒エン
ジンの吸・排気弁制御方法。