JPS60201031A - 内燃機関の動作制御装置 - 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】 技術分野 本発明は第１吸気通路と吸気制御弁を内部に設けた第２
吸気通路とを各気筒毎に設けて成る内燃機関の動作制御
装置に関する。

従来技術 吸気マニホールドの各気筒１用通路を２つに分け、第１
吸気通路側には何も設けないが第２吸気通路に吸気制御
弁を設け、この吸気制御弁を高回転速度域時あるいは高
負荷域時にのみ開弁することによって最高出力の増加及
び低中速運転時のトルク増大を図る技術については公知
である（特開昭５７−１０５５３４号公報）。

発明の目的 本発明は上述した公知技術を改善し、中速運転域におい
てよ５トルクの増大を図ることのできる動作制御装置を
提供することを目的としている。

本発明の他の目的は、上述の中速運転域において燃料消
費率の向上を図ることのできる動作制御装置を提供する
ことにある。

発明の構成 上述の目的を達成する本発明の構成について第１図を用
いて説明すると、本発明は、第１吸気通路と吸気制御弁
ａを内設する第２吸気通路とを各気筒毎に設けた内燃機
関すの回転速度を検出する手段Ｃと、該機関すのスロッ
トル（８）度が所定開度以下であることを検出する手段
ｄと、前記各第２吸気通路の吸気制御弁ａを開閉駆動す
る手段ｅと、前記検出した回転速度が高速回転域にある
場合は、前記吸気制御弁ａを開弁する信号を前記駆動手
段ｅへ出力する第１制御手段ｆと、前記検出した回転速
度が中速回転域にあシかつスロットル開度がＨ［窓開度
以下と検出した場合は前記吸気制御弁ａを開弁する信号
を前記駆動手段ｅへ出力する第２制御手段ｇとを備えた
ことを特徴としている。

実施例 以下実施例によシ本発明の詳細な説明する。

第２図には本発明の一実施例として、マイクロコンピー
タ制御式の多吸気弁内燃機関が概略的に表わされている
。同図において、１０は機関本体を表わしておシ、１２
は図示しないエアクリーナに連通ずる吸気管である。吸
気管１２の途中には吸入空気流景を検出するエアフロー
センサ１４が設けられておシ、その下流には、図示し、
ないアクセルにダルに連動して吸入全気流量を制御する
スロットル弁１６が取付けられている。スロットル弁１
６を通過した吸入空気は、サージタンク１８を介して吸
気マニホールド２０に導かれる。この吸気マニホールド
２０の各気筒用通路は２分割されておシ、その片側の通
路には吸気制御弁２２が設けられている。本実施例の機
関が４気筒であるとすると、吸気制御弁２２は各気筒毎
に、従って全部で４個設けられている。吸気マニホール
ド２０は、吸気弁２４を介して各気筒の燃焼室２６に接
続烙れており、この燃焼室２６は排気弁２８を介して排
気マニホールド３０に接続されている。本実施例におい
て、吸気弁２４及び排気弁２８は各気筒毎にそれぞれ２
個ずつ設けられている。

吸気マニホールド２０の吸気弁２４の近傍には各気筒毎
に燃料噴射弁３２が取付けられている。

各燃料噴射弁３２は、電子制御ユニッ）　（ＥＣＵ　）
３４内のマイクロコンピュータから入出力（Ｉｌｏ）イ
ンタフェース３４ａを介して送シ込まれる電気的な駆動
・ぐルスに応じて開閉し、図示しない溶料供給系から送
られる加圧燃料を間欠的に噴射する。

各気筒には点火ゾラグ３６が設けられており、ディスト
リビュータ３８を介して点火コイル４０から送られる高
圧電流により点火火花を発生する。

点火コイル４０Ｆｉイグナイタ４２に接続されており、
ＥＣＵ３４内のマイクロコンピュータからＩ１０インタ
フェース３４ａを介してこのイグナイタ４２に送られる
点火信号に応じて点火コイル４０の１次電流が断続制御
され、その結果、点火ｊｌ；制御が行われる。

各吸気制御弁２２は、ダイアフラム型アクチュエータ４
４によって開閉駆動される。アクチュエータ４４のダイ
アフラム室には、電磁弁４６を介して負圧タンク４８が
接続されている。この負圧タンク４８は図示しないチェ
ック弁を介［７てサージタンク１８に接続されている。

ＥＣＵ３４のマイクロコンピュータよＪ　Ｉ１０インタ
フェース３４ａを介して駆動信号が送られ、電磁弁４６
が開弁すると、負圧がアクチュエータ４４に伝えられて
吸気制御弁２２は閉弁する。逆に、電磁弁４６が閉弁す
ると、アクチュエータ４４は内蔵するバネの力によシそ
のダイアフラムを押上げ、これにより制御弁２２が開弁
する。

スロットル弁１６の回動軸にはスロットルスイッチ５０
が増刊けられている１、このスロットルスイッチ５０け
スロットル弁１６の開度がルｒ定開度以下のときオフと
なシ、これを越えたときオンとなる。この所定開度とは
、スロットル弁１６全開に近い開度に選ばれる。スロッ
トルスイッチ５０の出力信号は、Ｉ１０インタフェース
３４ａを介しテマイクロコンピュータに送り込まレル。

エアフローセンサ１４からは吸入空気流ｉ°Ｑに応じた
電圧が出力され、この出力電圧はＥＣＵ３４内のアナロ
グ・デジタル（Ａ／１）　）変換器３４ｂに送９込まれ
て２通信号に変換された後マイクロコンピータ内に取込
捷れる。

ディストリビュータ３８には、クランク角センサ５２及
び５４が取付けられている。これらのクランク角センサ
５２．５４からは、クランク軸が３６’、ｘｓＣ回転す
る毎にそれぞれ・七ルス信号が出力されてＥＣＵ３４に
送られ、Ｉ１０インタフェース３４ａを介してマイクロ
コンピュータに取込まれる。クランク角３♂毎の・ぐル
ス信号からは機関の回転速度ＮＥを知ることができ、ま
たクランク角１ｓＣｆ毎のパルス信号によって上死点位
置判別及び気筒判別が行われる。

マイクロコンピュータは、前述のＩ１０インタ７フエー
ス３４ａ及び〜Φ変換器３４ｂの他に、中央処理装置（
ＣＰＵ　）　３４　ｅ　％　ランダムアクセスメモリ（
ＲＡＭ）３４ｄ、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）３４ｅ
及び図示しない制御回路、クロック発生器等を備えてい
る。

第３図は各気筒の吸気通路及び排気通路を気筒の上方か
らみた断面図である。２４は吸気弁、２６は排気弁、３
０は排気マニホールドである。前述したように吸気マニ
ホールドの各気筒用通路は第１吸気通路５６と第２吸気
通路５８とに２分割されており、第２吸気通路５８の途
中に前述した吸気制御弁２２が設けられている。吸気制
御弁２２が開いていれば同図の実線で示す如く吸入空気
は第１及び第２吸気通路５６及び５８の両方を通って燃
焼室に送られる。吸気制御弁２２が閉じていると第２吸
気通路５８は閉鎖され、同図破線に示す如く、吸入空気
は第１吸気通路５６のみを通って燃焼室に導かれる。

次に前述したマイクロコンピュータの動作を説明する。

クランク角３０’毎のパルス信号によって割込みが生じ
、これによって機関の回転速度ＮＥがめられる。これは
、クランク角３σの各側込み毎のフリーランカウンタの
値の差をとれば、その逆数がＮＥに対応することになシ
、容易にめることができる請求めＩＥはＲＡＭ　３４　
ｄの所定位置に格納される。また、吸入空気流量ＱのＮ
勺変換後の値もその都度ＲＡＭ　３４　ｄの所定位置に
格納される。

マイクロコンピュータは、これらＮＥ　、　Ｑの入力デ
ータから、燃料噴射制御用の基本噴射パルス幅ＴＰ１点
火制御用の基本進角θ１１８Ｋをそれぞれ周知の方法で
９出し、さらに、冷却水温、吸気温、排気ガスの特定成
分濃度、その他の運転状態パラメータに応じてこれらを
補正し、最終的な噴射パルス信号、点火信号をめる請求
めた信号は、燃料噴射弁３２、イグナイタ４２に所定の
タイミングでそれぞれ送られ、これによって燃料噴射制
御及び点火制御が行われる。このような燃料噴射制御及
び点火制御の内容については周知であるため詳しい説明
を省略する。

第４図は吸気制御弁２２の開閉を制御するブロー　ダラ
ム例を示しておシ、以下同図を用いて吸気制御弁制御に
ついて説明する。

メインルーチンの途中でＣＰＵ　３４　ｃ同図の処理を
実行する・まずステップ１０１において、回転速度ＮＥ
が５００　Ｏｒｐｍ以上であるか否かの判別を行う。Ｎ
Ｅ≧５００　Ｏｒｐｍの場合は、無条件でステップ１０
２に進み、吸気制御弁２２を開弁ずべく、電磁弁４６ｔ
ｌ−閉弁する如き駆動信号を発生する。このような高回
転速度域においては吸気制御弁２２を開き、第１及び第
２吸気通路５６及び５８の両方を開口させて吸入突気抵
抗を減少芒せ、これによって高い出力がＶｌｌｉ保烙れ
る。

ステップ１０１においてＮ　Ｅ＜　５００　Ｏｒｐｍと
判別した場合は、次のステップ１０３においてＮＥが４
００　Ｏｒｐｍ以下であるか否かを判別する。

ＮＥ≦４００Ｏｒｐｍ＋７）場合は、ステップ１０４へ
進み、吸気制御弁２２を閉弁すべく、電磁弁４６を開弁
する如き駆動信号を発生する。即ち、ＮＥ≦４００　Ｏ
ｒｐｍの如き低回転速度域では吸気制御弁２２を閉じ第
１吸気通路５６のみを開口させる。

これによシ、吸気慣性効果による吸入効率が向上し、ト
ルク増加が図れると共に、カムシャフトのオーバーラツ
プによる吹き返しが減少するから内部用Ｒ量が減＃）炉
焼が安定する。また、溶焼室内にスワールが生じてｌ効
率が向上する。

ステップ１０３において、ＮＥ）４０００　ｒｐｍと判
別した場合、即ち、回転速度ＮＥが４００゜ｒｐｍ　（
Ｎ　Ｅ　（５０００ｒｐｍという中回転速度域にある場
合、プログラムはステラｆ１０５に進み、スロットルス
イッチ５０がオンであるかオフであるかを判別する。ス
ロットルスイッチ５０がオフの場合、即ち、スロットル
弁１１度が所定開度以下の場合はステラ７”１０２へ進
み、吸気制御弁２２を開弁する。逆にスロットルスイッ
チ５０がオンの場合、即ち、スロットル開度が所定開度
を越える場合（はぼ全開の場合）は、ステラ７’１０４
へ進み吸気制御弁２２を閉弁する。

４０００ｒｐｍ＜ＮＥ＜５００Ｏｒｐｍという中回転速
度域で上述の如く、スロットル弁１６がほぼ全開である
か否かによシ吸気制御弁２２の開閉を制御することによ
ってよυ大きな軸トルクを得ることができるのである。

第５図は回転速度ＮＥに対する軸トルク特性を示してお
’）、　Ａｗｏｔはスロットル弁１６が全開で吸気制御
弁２２が開弁しているとき、ＢＷＯＴはスロットル弁１
６が全開で吸気制御弁２２が閉弁しているとき、ＡＰは
スロットル弁１６が全開ではなく　（Ｑ／ＮＥ＝　ｔ、
ｏ　、メ’７’ｒｅｖで一定）吸気制御弁２２が開弁し
ているとき、ＢＰはスロットル弁１６が全開ではなく　
（Ｑ／ＮＥ＝　１．　Ｏｔ／ｒ　ｅ　ｖで一定）吸気制
御弁２２が閉弁しているときの特性をそれぞれ衣わして
いる。この図からも明らかのように、回転速度ＮＥがＮ
Ｅ≧５００゜ｒｐｍの高回転速度域では、スロットル弁
１６が全開でおるか否かに係わりなく、吸気制御弁２２
が開弁した方が（ＡＷＯＴ　”　Ｐの方が）大きな軸ト
ルクが得られる。従ってこの場合、吸気制御弁２２は常
時開いでいる。またＮＥ≦４００　Ｏｒｐｍの低回転速
度域では、スロットル弁１６が全開であるか否かに係わ
シなく、吸気制御弁２２が閉弁した方が（、１３ｗｏ’
ｒ　’　ＢＰの方が）大きな軸トルクを得ることができ
る。従ってこの場合、吸気制御弁２２は常時閉じている
。４０００　ｒｐｍ（Ｎ　Ｅ（５０００ｒｐｍの中回転
速度域では、スロットル全開時は吸気制御弁２２’ｔ−
閉じた方が（ＢＷＯＴＯ方がＡＷｏＴより）軸トルクが
大きく、またスロットル全開ではないときは、吸気制御
弁２２を開いた方が（ＡＰの方がＢ、より）軸トルクが
大きくなるのである。従ってこの領域ではスロットルス
イッチ５０からの信号によシ吸気制御弁２２の開閉を上
述の如く制御しているのでおる。

第６図１２，４図の制御プログラムに代るプログラム例
を弄わしている。第６図のプログラムにおけるステラｆ
２０１〜２０５は第４図のステップ１０１〜１０５と全
く同じ処理を行うものである。

゛　第６図のプログラムでは、ステップ２０５において
、スロットルスイッチ５０がオフであると判別した場合
、即ち、４０００　ｒｐｍ＜ＮＥ（５０００ｒｐｍの中
回転速度域でスロットル開度が所定開度以下の場合ステ
ップ２０６へ進み、点火時期を所定角度例えば３℃Ａだ
け進角補正する処理を行う。

即ち、θＢ１１Ｋ←θ□つ＋３℃Ａの補正処理を行う。

さらに、ステップ２０６において溶料噴射量を減量補正
する処理を行っても良い。ステップ２０６では具体的に
は、基本噴射パルス幅ＴＰを補正するための補正係数Δ
Ｆを所定値に１だけ小さくする処理を行う。即ちΔＦ←
ΔＦ−Ｋｌの処理を行う。次いでステラ７°２０２へ進
んで吸気制御弁２２を開弁する。

４０００ｒｐｍ＜ＮＥ＜５００Ｏｒｐｍの中回転速度域
でスロットル開度が所定開度以下のとき吸気制御弁２２
を開弁することで前述したようにトルクを増大すること
ができるが、これによυ、ノッキングの発生限界に余裕
ができるため点火時期を進角せしめること（ＭＢＴに近
づけること）ができこれによってさらにトルクを増大さ
せることがてきる。第７ａ図及び第７ｂ図は点火時ルｊ
に対する軸トルク特性を懺わしておシ、第７ａ図はスロ
ットル全開時、第７ｂ図はスロットル一度が全開ではな
く一定（Ｑ／ＮＥ＝　１：ＯＬ／ｒｅｖ　）の時（ｐ％
性である。スロットル全開時は第７ａ図に示すように吸
気制御弁２２を開弁じた方が（ＡＷＯＴの方が）ノッキ
ング発生限界がよシ進角側となシ、基本進角θＢＳＫが
これに合わせて進角芒れるように基本進角ｐ出用テーブ
ルがあらかじめ設定芒れている。

スロットル弁１６が全開でないときに、第７ｂ図に示す
ように、吸気制御弁２２を開弁した方が（Ａｐの方がＢ
Ｐよシも）ノッキング発生限界が進角側に位ＶＪ−する
。従ってこの場合、前述したように点火時期全進角補正
してよシ大きな軸トルクを得ることが可能となる。この
場合、基本進角力出用テーブルはＢ、に合わせである。

また、点火時期全進角補正することによって損気ガス渦
ｕｔ下げることができるから、従来このために行われて
いた燃料増ｐを挙式くすることができ、その結果溶料消
費率の低減化を図ることができる。

発明の効果 本発明によれは、中速回転域にありかつスロットル開度
が所定開度以下の場合吸気制御弁を開弁するようにして
いるため、この領域における出力トルクを増大せしめる
ことができる。さらに、この領域で点火時期を進角補正
すｆｌは出力トルクをざらに増大式せることかできる。

またさらに点火時期の進角補正と共に燃ネ・）噴ＩＮ量
の低減化をｖｌ気ガス乙度の上昇なしに図ることかでき
、燃料消処・率の向上をも図ることができる。

【図面の簡単な説明】

“第１図は本発明の構成を表わす図、第２図１６本発明
の一実加・例の組部を表わす図、第３図は吸気通路部分
の一部断面図、第４図は制御プログラムの一例のフロー
チャート、第５図は回転速用対軸トルクの特性図、第６
図は制御プログラムの一例のフローチャート、第７ａ図
及び第７ｂ図は点火時期対軸トルクの特性図である。 １０・・・機関本体、１２・・・吸気管、１４・・・エ
ア７０−センザ、１６・・・スロットル−１Ｆ、１８・
・・ラージタンク、２０・・・吸気マニホールド、２２
・・・吸気制御弁、２４・・・吸気弁、３２・・・燃焼
噴射弁、３４・・・ＥＣＵ、３６・・・点火プラグ、３
８・・・ディストリビュータ、４０・・・点火コイル、
４２・・・イグナイタ、４４・・・アクチュエータ、４
６・・・電磁弁、４８・・・負圧タンク、５０・・・ス
ロットルスイッチ、５２゜５４・・・クランク角センザ
、５６・・・第１吸気通路、５８・・・第２吸気通路。 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 特許出願代理人 弁理±　１　木　朗 弁理士西舘和之 弁理士　松　下　操 弁理士　山　口　昭　之 弁理士　西　山　郁　也 第１図 第４図 第５図 ｔＢｗＯＴ　（閉ブ「ｌ＋、′Ｉ） ＮＥ（ｒｐｍ） 第６図 第７Ｑ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１吸気通路と吸気制御弁を内設する第２吸気通路
   とを各気筒毎に設けた内燃機関の回転速度を検出する手
   段と、該機関のスロットル開度が所定開度以下であるこ
   とを検出する手段と、前記各第２吸気通路の吸気制御弁
   を開閉駆動する手段と、前記検出した回転速度が高速回
   転域にある場合は、前記吸気制御弁を開弁する信号を前
   記駆動手段へ出力する第１制御手段と、前記検出した回
   転速度が中速回転域にあシかつスロットル開度が所定開
   度以下と検出した場合は前記吸気制御介立開弁する信号
   を前記駆動手段へ出力する第２制御手段とを備えたこと
   を特徴とする内燃機関の動作制御装置。 ２、前記第２制御手段が、前記検出した回転速度が中速
   回転域にあシかっスロットル開度が所定開度以下である
   と検出した場合に、前記吸気制御弁を開弁する信号を前
   記駆動手段へ出力すると共に機関の点火時期を進角補正
   する手段を含んでいる特許請求の範囲第１項記載の動作
   制御装置。 ３、前記第２制御手段が、前記検出した回転速度が中速
   回転域にあシかつスロットル開度が所定開度以下である
   と検出した場合に、前記吸気制御弁を開弁する信号を前
   記駆動手段へ出力すると共に該機関の点火時期を進角補
   正しさらに該機関への燃料供給量を減少せしめる手段を
   含んでいる特許請求の範囲第１項記載の動作制御装置。