JPH11311135A - エンジンの吸気制御装置 - Google Patents
エンジンの吸気制御装置Info
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- JPH11311135A JPH11311135A JP10117021A JP11702198A JPH11311135A JP H11311135 A JPH11311135 A JP H11311135A JP 10117021 A JP10117021 A JP 10117021A JP 11702198 A JP11702198 A JP 11702198A JP H11311135 A JPH11311135 A JP H11311135A
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Abstract
確保しつつ、燃費性能に優れた吸入空気量制御を行う。 【解決手段】アクセル開度APOにスロットル弁開度の
アイドル回転速度制御分ISCを加算してスロットル弁
のアクセル開度分TAPOを算出し(S1〜S2) 、該
TAPOとエンジン回転速度とに基づいて吸気負圧を所
定値に維持するスロットル弁の基本開度BAPを算出し
(S3) 、該基本開度BAPとアクセル開度分TAPO
との大きい方を選択し(S4) 、該選択された開度にス
ロットル弁の詰まり分等の学習値TASを加算してスロ
ットル弁の目標開度TTPOを算出し(S5,S6) 、
アクセル開度分TAPOとエンジン回転速度とに基づい
て吸気弁の閉時期IVCを算出し(S7) 、TTPO及
びIVCを出力してスロットル弁開度及び吸気弁閉時期
を制御する(S8) 。
Description
御装置に関し、詳しくは、スロットル弁の開度と吸気弁
の閉時期とを制御して吸気制御を行う技術に関する。
するエンジンでは、スロットル弁の絞り損失を伴い、こ
れにより、燃費を悪化させている。これを改善するた
め、スロットル弁を無くし、吸気弁の閉時期を制御して
吸気を大気圧状態で取り入れつつ吸入空気量を制御する
ようにしたエンジンが提案されている(特開平8−24
6823号公報参照) 。
来例のようにスロットル弁を無くして吸気弁の閉時期で
吸入空気量を制御する方式では吸気負圧が発生しないた
め、EGR,キャニスタからの蒸発燃料のパージ,クラ
ンクケース内からのブローバイガスのパージなどを吸気
負圧によって吸気系に吸引処理することが困難となる。
てなされたもので、吸気弁の閉時期とスロットル弁の開
度とを適切に制御することにより、吸入空気量を制御し
つつ、所定の低負荷条件では適度な大きさの吸気負圧を
確保して、該吸気負圧を利用したEGR,蒸発燃料,ブ
ローバイガス等の吸引処理を行えるようにしたエンジン
の吸気制御装置を提供することを目的とする。
る発明は、低負荷条件で、吸気系に介装されたスロット
ル弁の開度を、該スロットル弁の前後差圧又は前後圧力
比を所定値一定に維持するように制御しつつ、吸気弁の
閉時期を制御して吸入空気量を制御するようにしたこと
を特徴とする。
では、スロットル弁の前後差圧又は前後圧力比を所定値
一定に維持するようにスロットル弁の開度が制御される
一方、吸気弁の閉時期を制御することによって吸入空気
量が制御される。このようにすれば、低負荷条件では、
スロットル弁の前後差圧又は前後圧力比が所定値一定に
維持されることにより、吸気負圧を利用したEGR,キ
ャニスタからの蒸発燃料のパージ,クランクケースから
のブローバイガスのパージ等を支障なく実行することが
できる。
ので(吸気負圧の大きさをいうときは負圧の絶対値の大
きさをいうこととする。以下同様) 、スロットル弁の絞
り損失を最小限に留めて燃費改善効果も確保することが
できる。また、請求項2に係る発明は、図1に示すよう
に、低負荷条件で、吸気系に介装されたスロットル弁の
開度を、該スロットル弁の前後差圧又は前後圧力比を所
定値一定に維持するように制御するスロットル制御手段
と、目標吸入空気量を得るように吸気弁の閉時期を制御
する吸気弁閉時期設定手段と、を含んで構成したことを
特徴とする。
では、スロットル制御手段により、スロットル弁の前後
差圧又は前後圧力比を所定値一定に維持するようにスロ
ットル弁の開度が制御される一方、吸気弁閉時期制御手
段により、目標吸入空気量が得られるように吸気弁の閉
時期が制御される。
効果が得られる。また、請求項3に係る発明は、低負荷
条件で、前記スロットル弁の開度を所定開度未満に維持
しつつ、前記吸気弁の閉時期を吸入空気量最大となる範
囲まで制御し、高負荷条件で、吸気弁の閉時期を吸入空
気量最大となる時期に維持しつつ、前記スロットル弁の
開度を前記所定開度以上に制御することを特徴とする。
では、スロットル弁の開度を所定開度未満に維持しつ
つ、スロットル弁の前後差圧又は前後圧力比を所定値一
定に維持するようにスロットル弁の開度が制御され、吸
気弁の閉時期は吸入空気量最大となる範囲まで制御され
る。そして、それより吸入空気量を増大する高負荷条件
では、吸気弁の閉時期を吸入空気量最大となる時期(吸
気下死点) に維持し、スロットル弁の開度を前記所定開
度以上に増大させて吸入空気量を制御する。
件とで、吸気弁閉時期制御とスロットル弁開度とを切り
換えることにより、連続的に吸入空気量を制御すること
ができる。また、請求項4に係る発明は、低負荷条件
で、スロットル弁下流の吸気負圧を導入して作動する負
圧アクチュエータにスロットル弁を連係させ、吸気負圧
の増大によってスロットル弁の開度を増大させてスロッ
トル弁の前後差圧を一定に維持する一方、高負荷条件
で、アクセル操作に連動する機構をスロットル弁に連係
させ、前記負圧アクチュエータの動作と無関係にスロッ
トル弁の開度を増大制御することを特徴とする。
では、吸気負圧が増大するとスロットル弁開度を増大す
るように作動する負圧アクチュエータにより、スロット
ル弁の前後差圧を一定に維持するようにスロットル弁開
度が制御される。高負荷条件では、スロットル弁がアク
セル操作に連動して負圧アクチュエータの動作と無関係
に開度が増大制御される。
備えることなく、メカ機構のみでスロットル弁の開度を
所望の特性に制御することができる。また、請求項5に
係る発明は、低負荷条件で、前記スロットル弁の開度を
所定開度未満に維持しつつ、前記吸気弁の閉時期を吸入
空気量最大となる範囲まで制御し、高負荷条件では、ス
ロットル弁を全開に切り換えて維持しつつ、前記吸気弁
の閉時期を前記スロットル弁を全開に切り換えたときに
トルクを一定に維持するように切り換え制御した後、可
変制御して吸入空気量を制御することを特徴とする。
では、前記請求項3に係る発明と同様に、スロットル弁
の開度を所定開度未満に維持しつつ、スロットル弁の前
後差圧又は前後圧力比を所定値一定に維持するようにス
ロットル弁の開度が制御され、吸気弁の閉時期は吸入空
気量最大となる範囲まで制御される。
荷条件では、スロットル弁を全開に切り換えて維持しつ
つ、吸気弁の閉時期は、前記スロットル弁を全開に切り
換えたときにトルクを一定に維持するように吸入空気量
減少方向に切り換え制御した後、吸入空気量の増大に応
じて吸入空気量最大となる範囲まで可変制御される。こ
のようにすれば、制御は若干複雑になるが、高負荷条件
でも吸気弁の閉時期で吸入空気量を制御することによ
り、スロットル弁開度による場合に比較して、吸気圧力
略一定の条件で精度良く、かつ、シリンダ近傍での制御
により応答性の高い吸入空気量制御を行うことができ
る。
基づいて説明する。一実施の形態を示す図2において、
エンジン1には、弁駆動装置2により開閉を電子制御さ
れる吸気弁3及び排気弁4が装着されている。各気筒の
吸気ポート5には、燃料噴射弁6が装着され、燃焼室7
には点火栓8及び点火コイル9が装着されている。
ットル弁11が介装され、該スロットル弁11の開度をDC
モータ等により電子制御するスロットル弁制御装置12が
備えられている。各種センサ類として、ドライバによっ
て操作されるアクセルペダルの開度を検出するアクセル
開度センサ13、単位クランク角毎のポジション信号及び
気筒行程位相差毎の基準信号を発生し、前記ポジション
信号の単位時間当りの発生数を計測することにより、あ
るいは前記基準信号発生周期を計測することにより、エ
ンジン回転速度を検出できるクランク角センサ14、エン
ジン1への吸入空気量を検出するエアフローメータ15、
エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ16、エンジ
ン1の排気通路17に装着されて排気中の特定成分例えば
酸素の濃度を検出して混合気の空燃比を検出する空燃比
センサ18、スロットル弁11の開度を検出するスロットル
センサ19などが設けられる。
ルユニット20に出力され、コントロールユニット20は、
これらの検出信号に基づいて前記燃料噴射弁6に燃料噴
射信号を出力して燃料噴射制御を行い、前記点火コイル
9に点火信号を出力して点火制御を行い、更に、前記弁
駆動装置2に弁駆動信号を出力して吸気弁3及び排気弁
4の開閉を制御すると共に、前記スロットル弁制御装置
12に駆動信号を出力してスロットル弁11の開度を制御す
る。
3において弁駆動装置2は、シリンダヘッド上に設けら
れる非磁性材料製のハウジング21と、吸気弁3(又は排
気弁4、以下吸気弁3で代表する) のステム31に一体に
設けられてハウジング21内に移動自由に収納されるアー
マチュア22と、該アーマチュア22を吸引して吸気弁3を
閉弁作動させる電磁力を発揮可能なようにアーマチュア
22の上面に対向する位置でハウジング21内に固定配置さ
れる閉弁用電磁石23と、該アーマチュア22を吸引して吸
気弁3を開弁作動させる電磁力を発揮可能なようにアー
マチュア22の下面に対向する位置でハウジング21内に固
定配置される開弁用電磁石24と、吸気弁3の閉弁方向に
向けてアーマチュア22を付勢する閉弁側戻しバネ25と、
吸気弁3の開弁方向に向けてアーマチュア22を付勢する
開弁側戻しバネ26と、を備えて構成される。そして、閉
弁用電磁石23と開弁用電磁石24とを共に消磁したとき
に、吸気弁3は全開位置と閉弁位置との間の略中央位置
にあるように、閉弁側戻しバネ25と開弁側戻しバネ26と
のバネ力が設定され、閉弁用電磁石23のみを励磁したと
きに吸気弁3は閉弁し、開弁用電磁石24のみを励磁した
ときに吸気弁3は開弁(全開) するように駆動される。
る前記弁駆動装置2を介しての吸気弁3の閉時期制御及
びスロットル弁制御装置12を介してのスロットル弁11の
開度制御について説明する。図4は、第1の実施の形態
の制御ブロック図を示す。即ち、ブロック1では、アク
セル開度センサ13により検出されるアクセル開度に応じ
たスロットル弁のアクセル開度分TAPOと、クランク
角センサ14からの信号に基づいて検出されるエンジン回
転速度Neとを入力して、スロットル弁11の基本開度B
APを算出する。
クセル開度分TAPOとを入力し、いずれか大きい方を
選択する。そして、該選択された開度を目標開度TTP
Oとしてスロットル弁11の開度を制御する。一方、ブロ
ック3では、エンジン回転速度Neとアクセル開度分T
APOとを入力して目標吸入空気量に見合った吸気弁3
の目標閉時期IVCを算出し、吸気弁3の閉時期を制御
する。
な制御のフローチャートを示す。ステップ(図ではSと
記す。以下同様) 1では、スロットル開度のアイドル回
転速度制御分ISCを算出する。具体的には、アイドル
運転と判定されるときには、アイドル回転速度が目標値
となるようにフィードバック制御値と補機負荷補正分と
を加算した値とし、非アイドル運転と判定されるときに
は、フィードバック補正値の固定値と補機負荷補正分と
ダッシュポット補正分とを加算した値と、吸気負圧を所
定値以下に保持するように設定されるBCV(ブースト
コントロールバルブ) 分とのいずれか大きい値を選択し
て設定される。
記アイドル回転速度制御分ISCとを加算した値をアク
セル開度分TAPOとして算出する。ステップ3では、
前記アクセル開度分TAPOとエンジン回転速度Neと
に基づいて、図6下段に示すようなマップからの検索等
により、スロットル弁の基本開度BAPを算出する。こ
こで、該基本開度BAPは、吸気負圧が略−50mmHg
に維持されるようなスロットル弁の開度として算出され
る。
クセル開度分TAPOを比較し、いずれか大きい値の方
を選択する。ステップ4で基本開度BAPが選択された
場合はステップ5へ進んで、該基本開度BAPに、スロ
ットルセンサのオフセット,スロットル弁11の詰まり等
の学習値TASを加算した値を最終的なスロットル弁11
の目標開度TTPOとして算出し、ステップ4でアクセ
ル開度分TAPOが選択された場合はステップ6へ進ん
で、該アクセル開度分TAPOに、前記学習値TASを
加算した値を目標開度TTPOとして算出する。
POとエンジン回転速度Neとに基づいて図7に示すよ
うなマップ(吸気下死点前に吸気弁を閉じる早閉じ特性
と吸気下死点後に吸気弁を閉じる遅閉じ特性とを示す)
からの検索等により、吸気弁3の目標閉時期IVCを算
出する。ここで、目標閉時期IVCは、アクセル開度分
TAPOとエンジン回転速度Neとに基づいて決定され
る運転状態に対応した目標トルクに見合った目標吸入空
気量が得られるように算出されるが、前記ステップ4で
基本開度BAPが選択されるときの吸気負圧が略所定値
(−50mmHg) に維持される場合は、スロットル弁11
開度を所定開度未満に維持しながら、目標閉時期IVC
は吸入空気量が最大となる範囲まで変化するように設定
される。一方、ステップ4でアクセル開度分TAPOが
選択されるときの吸気負圧が所定値以下の場合は、目標
閉時期IVCは吸入空気量最大となる時期つまり吸気下
死点に固定され、吸入空気量の増大制御はスロットル弁
11の開度制御によって行う。
標開度TTPO及び吸気弁3の目標閉時期IVCを、そ
れぞれスロットル弁制御装置12及び弁駆動装置2に出力
する。これにより、スロットル弁11の開度が目標開度T
TPOとなり、吸気弁3の閉時期が目標閉時期IVCと
なるように制御される。ここで、本発明におけるスロッ
トル制御手段は、前記スロットル弁制御装置12と上記フ
ローにおけるスロットル弁開度制御機能が相当し、同じ
く吸気弁閉時期制御手段は、前記弁駆動装置2と上記フ
ローにおける吸気弁閉時期制御機能が相当する。
ル開度,エンジン回転速度に対する吸気負圧Boos
t,スロットル弁開度TVO,吸気弁閉時期IVCの特
性を示す。このようにすれば、所定未満の低負荷条件で
は、スロットル弁11の開度を制御して吸気負圧つまりス
ロットル弁11の前後差圧を略所定値に維持することによ
り、吸気負圧を利用したEGR,キャニスタからの蒸発
燃料のパージ,クランクケースからのブローバイガスの
パージ等を支障なく実行することができると共に、低負
荷時でも吸気負圧を所定圧より大きくならないようにし
て、スロットル弁の絞り損失を最小限に留めて燃費を向
上することができる。
同様の機能を、メカ機構のみで実現したスロットル弁制
御装置の実施の形態を示す。図2と同一機能を有する構
成要素には同一の符号を付す。本実施の形態では、該ス
ロットル弁制御装置がスロットル制御手段に相当する。
図9において、スロットル弁11の下流側の吸気通路10か
ら負圧ホース31を介して取り出した吸気負圧がダイアフ
ラム式の負圧アクチュエータ32の圧力作動室32aに導か
れる。該圧力作動室32aには、ケース壁とダイアフラム
32bとの間に圧縮スプリング32cが介装され、該ダイア
フラム32bに連結されたロッド32dの端部が、スロット
ル弁11の回転軸に連結されたレバー33の揺動端部に相対
回転自由に軸支される。また、図示しないアクセルペダ
ルにアクセルワイヤ34を介して連結するアクセルドラム
35が、前記スロットル弁11の回転軸に相対回転自由に軸
支される。該アクセルドラム35に形成した係合部35a
が、該アクセルドラム35のスロットル弁11の開き方向と
同一の回転方向の動きによって前記レバー33の端縁部に
固定されたストッパ軸33aと連係自由になっている。
タ32は、スロットル弁11下流の吸気負圧が増大すると前
記圧縮スプリング32cが縮んでロッド32dが引き込ま
れ、スロットル弁11の開度を増大させる。これにより、
吸気負圧が減少するので、負圧アクチュエータ32は、吸
気負圧を略所定値(−50mmHg) 一定に保持する機能
を有する。一方、前記アクセルドラム35は、前記負圧ア
クチュエータ32により吸気負圧が略所定値(−50mmH
g) 一定に保持されるときのスロットル弁11の開度付近
までアクセル開度が増大したときに、前記係合部34aが
ストッパ軸33aと連係し、それ以上アクセル開度が増大
すると、負圧アクチュエータ32のロッド32dを圧縮スプ
リング32cの付勢力に抗して引き込ませつつ、スロット
ル弁11をアクセル開度に連動した開度に強制的に開弁す
る。
の低負荷条件では、スロットル弁11の開度は、吸気負圧
を略所定値一定に保持するように制御され、アクセル開
度が所定開度を超える高負荷条件では、スロットル弁11
の開度が増大制御される。一方、吸気弁3の閉時期は、
アクセル開度が前記所定開度になるところで吸入空気量
最大となる閉時期つまり吸気下死点となるように制御
し、所定開度を超える高負荷条件では該閉時期(吸気下
死点) で固定するように制御する。
設けることなく、簡易な構成で低コストなスロットル弁
制御装置で前記第1の実施の形態と同一の機能を実現す
ることができる。次に、第3の実施の形態について説明
する。この実施の形態では、低負荷条件のみならず高負
荷条件も吸気弁の閉時期で吸入空気量を可変制御するよ
うにしたものである。
図を示す。ブロック1では、アクセル開度分TAPOと
エンジン回転速度Neとに基づいて図6に示すようなマ
ップからの検索等により、スロットル弁11の基本開度B
APを算出する。ブロック4では、前記基本開度BAP
とエンジン回転速度Neとに基づいて、図11に示すよう
なマップからの検索により、吸気負圧を略所定圧(−50
mmHg) に維持する領域と、スロットル弁11を全開つ
まり吸気圧力を大気圧とする領域とを判別する。
判定結果に基づいて、吸気負圧を略所定圧(−50mmH
g) に維持する領域では、スロットル弁11を基本開度B
APとし、スロットル弁全開領域ではスロットル弁11を
全開とする制御信号を前記スロットル弁制御装置12に出
力する。ブロック6では、アクセル開度分TAPOとエ
ンジン回転速度Neとに基づいて図12に点線で示す特性
のマップからの検索等により、前記吸気負圧を略所定圧
(−50mmHg) に維持する領域での吸気弁3の閉時期
IVCを算出する。
とエンジン回転速度Neとに基づいて図12に実線で示す
特性のマップからの検索等により、前記スロットル弁を
全開にする領域での吸気弁3の閉時期IVCを算出す
る。ブロック8では、前記ブロック4での領域判定結果
に基づいて、吸気負圧を略所定圧(−50mmHg) に維
持する領域と、スロットル弁を全開にする領域とでそれ
ぞれに対応して設定された吸気弁の閉時期IVCの制御
信号を、前記弁駆動装置2に出力する。
ル開度,エンジン回転速度に対する吸気負圧Boos
t,スロットル弁開度TVO,吸気弁閉時期IVCの特
性を示す。このようにすれば、前記第1の実施の形態と
同様、所定未満の低負荷条件で吸気負圧を略所定値に維
持することにより、吸気負圧を利用したEGR,キャニ
スタからの蒸発燃料のパージ,クランクケースからのブ
ローバイガスのパージ等を支障なく実行することができ
ると共に、低負荷時でも吸気負圧を所定圧より大きくな
らないようにして、スロットル弁の絞り損失を最小限に
留めて燃費を向上することができる。
態に比較して制御が若干複雑になるが、高負荷条件でも
吸気弁の閉時期で吸入空気量を制御することにより、ス
ロットル弁開度による場合に比較して、吸気圧力略一定
の条件で精度良く、かつ、シリンダ近傍での制御により
応答性の高い吸入空気量制御を行うことができる。
す断面図。
ローチャート。
本開度特性などを示す図。
性を示す図。
置を示す図。
プ。
性を示す図。
Claims (5)
- 【請求項1】低負荷条件で、吸気系に介装されたスロッ
トル弁の開度を、該スロットル弁の前後差圧又は前後圧
力比を所定値一定に維持するように制御しつつ、吸気弁
の閉時期を制御して吸入空気量を制御するようにしたこ
とを特徴とするエンジンの吸気制御装置。 - 【請求項2】低負荷条件で、吸気系に介装されたスロッ
トル弁の開度を、該スロットル弁の前後差圧又は前後圧
力比を所定値一定に維持するように制御するスロットル
制御手段と、 目標吸入空気量を得るように吸気弁の閉時期を制御する
吸気弁閉時期設定手段と、 を含んで構成したことを特徴とするエンジンの吸気制御
装置。 - 【請求項3】低負荷条件で、前記スロットル弁の開度を
所定開度未満に維持しつつ、前記吸気弁の閉時期を吸入
空気量最大となる範囲まで制御し、高負荷条件で、前記
吸気弁の閉時期を吸入空気量最大となる時期に維持しつ
つ、前記スロットル弁の開度を前記所定開度以上に制御
することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエ
ンジンの吸気制御装置。 - 【請求項4】低負荷条件で、スロットル弁下流の吸気負
圧を導入して作動する負圧アクチュエータにスロットル
弁を連係させ、吸気負圧の増大によってスロットル弁の
開度を増大させてスロットル弁の前後差圧を一定に維持
する一方、高負荷条件で、アクセル操作に連動する機構
をスロットル弁に連係させ、前記負圧アクチュエータの
動作と無関係にスロットル弁の開度を増大制御すること
を特徴とする請求項3に記載のエンジンの吸気制御装
置。 - 【請求項5】低負荷条件で、前記スロットル弁の開度を
所定開度未満に維持しつつ、前記吸気弁の閉時期を吸入
空気量最大となる範囲まで制御し、高負荷条件では、ス
ロットル弁を全開に切り換えて維持しつつ、前記吸気弁
の閉時期を前記スロットル弁を全開に切り換えたときに
トルクを一定に維持するように切り換え制御した後、可
変制御して吸入空気量を制御することを特徴とする請求
項1又は請求項2に記載のエンジンの吸気制御装置。
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