JPH02199221A - 可変長吸気管の制御装置 - Google Patents

可変長吸気管の制御装置

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JPH02199221A
JPH02199221A JP1017239A JP1723989A JPH02199221A JP H02199221 A JPH02199221 A JP H02199221A JP 1017239 A JP1017239 A JP 1017239A JP 1723989 A JP1723989 A JP 1723989A JP H02199221 A JPH02199221 A JP H02199221A
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JP
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intake pipe
intake
cam
pipe pressure
engine
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JP1017239A
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Yoshinori Nakajima
中島 美典
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Fuji Heavy Industries Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エンジンの低速回転から高速回転まで全運転
状態に応じて吸気管圧力が最大になるよう吸気管長を制
御することにより、全運転領域に亘って最大体積効率を
維持して出力を向上できるようにした可変長吸気管の制
御装置に関する。
〔従来の技術〕
一般に、エンジンの出力向上を図るために、エンジンの
低速回転域では吸気管長を長くし、中・高速回転域では
吸気管長を短かくすることが望ましい。
そこで従来、例えば特開昭60−19914号公報、お
よび特開昭60−132023号公報に示すように、回
転数センサによりエンジンの回転数を検出して吸気管長
を可変にした先行技術が知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、エンジンの体積効率を向上させるために
は、吸気管内の動的効果、すなわち慣性効果を広範囲な
エンジンの運転状態に応じて最適に制御しなければなら
ないが、上述した従来の先行技術では、いずれも運転条
件に対して所定の吸気管長に設定するため、エンジン回
転数によって一義的に吸気管長を制御するだけのもので
あるから、刻々変化するエンジンの運転状態に合わせた
高精度な最適吸気管長に微調整することができず、最適
な吸気管長で運転されているとは限らないなどの不安定
さがあり、しかも応答性が悪いという問題がある。
本発明は、上述した問題点を課題として提案されたもの
で、自動車用エンジンの可変長吸気管装置において、エ
ンジン回転数、吸気管内の圧力変動、吸気カムの開き角
タイミング等に応じて、制御装置で演算処理した後、低
速回転域では吸気カムの閉じ角の際に、中速回転域では
吸気カムの閉じ角または開き角の際に、また高速回転域
では吸気カムの開き角の際に、それぞれ吸気管圧力が最
大となるよう制御装置により吸気管長を制御し、全運転
領域に亘って最大限に慣性効果を活用し、高い体積効率
を得ることにより出力を向上できるようにした可変長吸
気管の制御装置を提供することを目的とするものである
。
〔課題を解映するための手段〕
この目的を達成するために、本発明による可変長吸気管
の制御装置は、エンジンの吸気ポート上流側に連通した
吸気管の上流側をエアチャンバ内に延設すると共に、上
記エアチャンバ内吸気管に可変長吸気管を配設し、駆動
手段を介して吸気管長を制御する可変長吸気管装置にお
いて、エンジン回転数を第1.第2の設定値と比較して
エンジン低速回転域、中速回転域、および高速回転域と
に判別するエンジン回転数域判別手段と、上記エンジン
回転数域判別手段の出力信号に応じ、エンジン低速回転
域のときには吸気カム閉じ角を検出し、中速回転域のと
きには吸気カム閉じ角および開き角を検出し、高速回転
域のときには吸気カム開き角を検出し、上記吸気カム閉
じ角あるいは開き角に同期してトリガ信号を出力する吸
気カム閉じ角・開き角検出手段と、上記吸気カム閉じ角
φ開き角検出手段からのトリガ信号に応じ、吸気バルブ
近傍の吸気管圧力をサンプリングして吸気カム閉じ角あ
るいは吸気カム開き角の際の吸気管圧力を算出する吸気
管圧力算出手段と、上記吸気管圧力算出手段にて算出さ
れた吸気管圧力と記憶手段の記憶値とを比較し最適な吸
気管長を設定すると共に、記憶値を更新する吸気管圧力
更新・比較手段とを具備し、エンジン低速回転域のとき
には吸気カム閉じ角の際に、中速回転域のときには吸気
カム閉じ角あるいは開き角の際に、高速回転域のときに
は吸気カム開き角の際に、それぞれ吸気管圧力が最大と
なるように吸気管長を制御するように構成したものであ
る。
〔作   用〕
このような構成では、エンジンの運転中、吸気ポート内
の吸気バルブ近傍の吸気管圧力と、吸気カムのカム開き
タイミングと、エンジン回転数などの各信号に基づき制
御装置により吸気管長が設定されて、低速回転域では吸
気カムの閉じ角の際に、中速回転域では吸気カムの閉じ
角あるいは開き角の際に、また高速回転域では吸気カム
の開き角の際に吸気管圧力が最大となるよう最適な吸気
管長に制御されるものである。
したがって、エンジンの全運転領域において、最適な吸
気管長に設定された時点における吸気管圧力が最大であ
るから、吸気カムが開いた瞬間に多量の新気が燃焼室に
導入されて高い体積効率を得ることができる。
〔実 施 例〕
以下、本発明の実施例を添付した図面に基づいて詳細に
説明する。
第1図は、本発明による可変長吸気管の制御装置を示す
概略構成図である。図において、符号1はシリンダブロ
ック2.シリンダヘッド3からなるエンジン本体であり
、上記シリンダブロック2の各気筒2aには図示しない
クランク軸によりコネクティングロッド4を介して上下
に摺動するピストン5が設置されている。
また、上記シリンダヘッド3の燃焼室6には吸気ポート
7および排気ポート8が連通されており、上記吸気ポー
ト7と排気ポート8の開口部にはそれぞれ所定のタイミ
ングで開動作する吸気バルブ9と排気バルブ10が設置
されている。
上記吸気ポート7の上流側には、スロットルバルブ29
を有するスロットルボデー11aを介して吸気管11の
一端側が連通されており、この吸気管11の他端側には
、半径R1の曲率を有する弧状に湾曲した湾曲部11.
bが形成され、この湾曲部11bが可変吸気装置12の
エアチャンバ13内に延在している。
上記エアチャンバ13は多気筒エンジンの場合のシリン
ダ列方向に拡張された容積を有し、エアクリーナ14よ
り吸入された空気が吸入管15を介して導入されるよう
になっている。そして、上記エアチャンバ13内の湾曲
した吸気管11の曲率中心部には、第2図に示すように
、シリンダ列方向に平行な駆動軸16がエアチャンバ1
3の側壁13a 、 13aに設けた軸受17を介して
回転自在に軸支されている。
また、上記駆動軸1Bには、駆動軸16を曲率中心とし
て半径R2の曲率を有する弧状に湾曲したエアダクト(
可変長吸気管) 18がステ一部leaを介して設置さ
れており、上記エアダクト18の基端部18aが、上記
吸気管11の湾曲部11bの開口端11dより内部に移
動自在に配設されている。ここで、上記駆動軸16の一
側端には後述する制御装置35からの信号を受けて正逆
回転するステッピングモータ19が設置されており、上
記駆動軸16の回転によってエアダクト18の基端部1
8aが吸気管11の湾曲部itbの内部を移動され、吸
気管11の湾曲部11bの開口端ttdより延長される
エアダクト18の吸気管長j!■が可変にできるように
なっている。
また、上記エアダクト18の先端部18bがベルマウス
状に形成されていてエアチャンバ13内に開口しており
、吸気管長1nが最長(1,wax)時でも、吸気管1
1の湾曲部11.bの開口端1■dより外れないように
図示しないストッパが設けられている。
さらに、上記エアチャンバ13内の側壁13aの所定位
置には、電磁ピックアップなどからなる吸気管長最長検
出センサ20が設置されており、上記吸気管長最長検出
センサ20が駆動軸16に固設した突起21の位置を検
出したとき、上記エアダクト18の吸気管長f1.nが
最長(、! IIax)状態を検出し、この信号が制御
装置35に出力されるようになっている。
一方、上記エンジン1の吸気ポート7より燃焼室6内に
導入される吸気の吸気管圧力を検出するため、各気筒の
吸気ポート7の吸気バルブ9近傍の吸気管圧力を検出す
る吸気管圧力センサ22が各気筒に対応してそれぞれ設
置されており、この吸気管圧力センサ22からの出力信
号が制御装置35に出力される。
また、上記エンジン1のクランクシャフト23に設けら
れたクランクロー夕24にはクランク角を検出するクラ
ンク角検出センサ25が対向して設置されていると共に
、カムシャフト26に固設されたカムロータ27には気
筒判別を行なうためのカム角センサ28が設置されてい
る。さらに、上記スロットルボデー11a内に設置され
たスロットルバルブ29には、スロットル開度を検出す
るスロットルポジションセンサ30と、スロットルバル
ブ29が全閉となるアイドリング位置を検出するアイド
ルスイッチ31とが設けられており、上記吸気管長最長
検出センサ20.吸気管圧力センサ22.クランク角検
出センサ25.カム角センサ28.スロットルポジショ
ンセンサ30.およびアイドルスイッチ31からの出力
信号がそれぞれ制御装置35に入力される。
上記制御装置35は、吸気管圧力センサ22.クランク
角検出センサ25.カム角センサ28.吸気管長最長検
出センサ20.スロットルポジションセンサ30.アイ
ドルスイッチ31.およびイグニッションスイッチ3B
からの出力信号を受けて演算処理し、上記ステッピング
モータ19に正転または逆転の駆動信号を出力するもの
である。
ここで、上記制御装置35は、入出力インターフェイス
の!10ポート35a、I10ポート85aからの信号
を処理するCPU55b、制御プログラムなどが格納さ
れているROMa5e、データを一時記憶するR A 
M 35dなどからなり、所定のプログラムにしたがっ
てステッピングモータ19の駆動のための演算処理を行
ない、その駆動信号を駆動回路85eより出力してステ
ッピングモータ19を正転または逆転するようになって
いる。
一方、上記エンジンlが4気筒のエンジンの場合、第3
図に示すようにクランクロータ24には、#1,12気
筒吸気カム開き角検出用突起(スリットでもよい)24
aと、#3,64気筒吸気カム開き角検出用突起24b
と、$1.#2気筒吸気カム閉じ角検出用突起24eと
、#3.#4気筒吸気カム閉じ角検出用突起24dとが
設けられており、またカムロータ27には、点火順序#
1.#3゜#2.#4にしたがって各気筒を判別する気
筒判別突起(スリットでもよい) 27a(1個) 、
 27b(3個) 、 27c(2個) 、 27d(
4個)が設けられている。
また、上記クランクロータ24の突起24aないし24
dを検出したりうンク角検出センサ25からのクランク
パルス信号、およびカムロータ27の突起27aないし
27dを検出したカム角センサ28からのカムパルス信
号は、第4図のタイミングチャートに示すように設定さ
れており、カムパルス群におけるカムパルス数が対応気
筒番号を表わし、カムパルス群の次に人力されるクラン
クパルスが上記カムパルス数で表わされた対応気筒の吸
気カム開き角χ1 (吸気パル9閉−開)を表わし、そ
の次に人力されるクランクパルスが上記カムパルス数で
表わされた気筒の点火順序で1つ前の気筒における吸気
カム閉じ角χ2 (吸気バルブ9開→閉)を表わすよう
設定されている。
そして、第5図は吸気ポート7内の吸気管圧力の変動と
吸気カム角との関係を示すものであり、エンジン高速回
転域の場合には、クランク角検出センサ25とカム角セ
ンサ2Bから得られた対応気筒の吸気カム開き角χ1に
同期した信号をトリガとして、対応気筒における吸気バ
ルブ9の近傍の吸気ポート7内の吸気管圧力をサンプリ
ングして吸気カム開き角χ1の際の吸気管圧力を算出し
、各気筒における吸気カム開き角χ1の際の吸気管圧力
を平均化処理し、このときの吸気管圧力P1が最大とな
るようにステッピングモータ19を駆動して吸気管長L
nを制御し、エンジン中速回転域の場合には、対応気筒
の吸気カム開き角χ1あるいは閉じ角χ2に同期した信
号をトリガとして、対応気筒における吸気管圧力センサ
22からの出力信号をサンプリングして吸気カム開き角
χ1あるいは閉じ角χ2の際の吸気管圧力を算出し、各
気筒における吸気カム開き角χ1あるいは閉じ角χ2の
際の吸気管圧力を平均化処理し、このときの吸気管圧力
P1あるいはP2が最大となるように吸気管長1nを制
御すると共に、エンジン低速回転域の場合には、吸気カ
ム閉じ角χ2の際の吸気管圧力P2が最大となるように
吸気管長Lnを制御する。
さらに上記制御装置35の機能構成は、第6図のブロッ
ク図に示すように始動判定手段50.吸気管長最長判定
手段51.アイドル判定手段52.エンジン回転数算出
手段53.エンジン低速回転数域判別手段54.スロッ
トル開度変化率算出手段55.加速判定手段56.エン
ジン中速・高速回転数域判別手段57.気筒判別手段5
8.吸気カム閉じ角・開き角検出手段59.吸気管圧力
算出手段80.記憶手段61゜吸気管圧力更新・比較手
段62.およびステッピングモータ駆動手段63からな
る。
以下、このように構成された制御装置35の機能を第6
図に示すブロック図に基づいて説明する。
まず、始動判定手段50は、イグニッションスイッチ3
Bからの信号で制御装置35がONされると始動と判定
し、ステッピングモータ駆動手段63を介してステッピ
ングモータ■9へ正転駆動信号を出力してステッピング
モータ19を正転させ、駆動軸18を介してエアダクト
18を第1図の時計回り方向に回転させ、吸気管長最長
方向に駆動する。なお、始動判定手段50によりステッ
ピングモータ19の駆動は始動時のみ行ない、以後は始
動判定手段50によりステッピングモータ19の駆動を
中止すると共に、アイドル判定手段52に対し判定指令
信号を出力する。
吸気管長最長判定手段51は、吸気管長最長検出センサ
20に駆動軸16の突起21が対向すると吸気管長最長
検出センサ20からの出力が入力されることにより吸気
管長最長と判定してステッピングモータ駆動手段63へ
正転方向駆動中止信号を出力し、ステッピングモータI
9の駆動を中止させる。
アイドル判定手段52は、上記始動判定手段50からエ
ンジン始動後に判定指令信号が人力されると、アイドル
スイッチ31(スロットルバルブ全閉でONする)がO
Nか否かを判定し、アイドルスイッチ31がONの場合
すなわちアイドリング時には、ステッピングモータ駆動
手段63を介してステッピングモータ19へ正転駆動信
号を与えて吸気管長最長方向へ駆動させる。一方、アイ
ドルスイッチ31がOFFの場合には、エンジン低速回
転数域判別手段54に対して判定指令信号を与える。
エンジン回転数算出手段53は、クランク角検出センサ
25からのクランクパルス信号に基づきエンジン回転数
Nを算出する。
エンジン低速回転数域判別手段54は、アイドル判定手
段52からアイドルスイッチ31がOFFのときの判定
指令信号が与えられると、上記エンジン回転数算出手段
53にて算出されたエンジン回転数Nを読込み、エンジ
ン回転数Nと低速回転判定用設定値(第1の設定値)N
O(例えば2000rpm)とを比較し、N<NQの場
合にはエンジン低速回転域と判定して、スロットル開度
変化率算出手段55に対して演算指令信号を与え、また
、N≧Noの場合にはエンジン中速・高速回転数域判別
手段57へ判定開始信号を与える。
スロットル開度変化率算出手段55は、エンジン低速回
転数域判別手段54からエンジン低速回転域のときの演
算指令信号が入力されるとスロットルポジションセンサ
30からの出力信号を読込み、単位時間当りのスロット
ル開度変化量、すなわちスロットル開度変化率dθ/d
tを算出して加速判定手段56へ信号を出力する。
加速判定手段5Bは、上記スロットル開度変化率算出手
段55で算出されたスロットル開度変化率dθ/dtを
読込み、スロットル開度変化率dθ/dtと基準設定値
Aとを比較し、dθ/d t >Aの場合にエンジン低
速回転・加速運転と判定して、エンジン低速回転・加速
信号を吸気カム閉じ角・開き角検出手段59および吸気
管圧力更新・比較手段62へ出力し、dθ/dt≦Aの
場合にはエンジン低速回転・定常運転状態と判定して、
低速回転・定常信号を吸気カム閉じ角・開き角検出手段
59および吸気管圧力更新・比較手段62へ出力する。
エンジン中速・高速回転数域判別手段57は、上記エン
ジン低速回転数域判別手段54から判定開始信号が入力
されると、エンジン回転数算出手段53にて算出された
エンジン回転数Nを読込み、エンジン回転数Nと中速・
高速回転判定用設定値(第2の設定値)N1 (例えば
4500rpm)とを比較し、N<N1  (すなわち
No≦N<N1)の場合にエンジン中速回転状態と判定
して、エンジン中速回転信号を吸気カム阻じ角・開き角
検出手段59およびおよび吸気管圧力更新・比較手段6
2へ出力し、N2H4の場合にはエンジン高速回転運転
状態と判定して、エンジン高速回転信号を吸気カム閉じ
角・開き角検出手段59および吸気管圧力更新・比較手
段62へ出力する。
気筒判別手段58は、クランク角検出センサ25からの
クランクパルス信号およびカム角センサ28からのカム
パルス信号を読込んで気筒判別を行ない、判別した気筒
信号を吸気カム閉じ角・開き角検出手段59へ出力する
。
ここで、クランク角検出センサ25のクランクパルス、
およびカム角センサ28のカムパルスは、第4図のタイ
ミングチャートに示すように設定されており、カムパル
ス群におけるカムパルス数が対応気筒番号を表わし、カ
ムパルス群の次に入力される1つ目のクランクパルスが
、上記カムパルス数で表わされた対応気筒の吸気カム開
き角χ1を表わし、2つ目のクランクパルスが上記カム
パルス数で表されれた気筒の点火順序で1つ前の気筒の
吸気カム閉じ角χ2を表わすよう設定されている。
したがって、気筒判別手段58では、クランクパルスが
入力された後、次のクランクパルスが入力されるまでの
間に入力されたカムパルス群におけるカムパルス数をカ
ウントすることで対応気筒を判別する。
吸気カム閉じ角・開き角検出手段59は、上記加速判定
手段5B、エンジン中速・高速回転数域判別手段57か
らの信号を読込み、エンジン高速回転信号が入力された
場合にはカムパルスの次に入力されるクランクパルス(
吸気カム開き角χ1に対応)に同期して、気筒判別手段
58において判別された対応気筒のトリガ信号として吸
気管圧力算出手段60へ出力する。また低速回転・加速
あるいは低速回転・定常信号が入力された場合には、カ
ムパルスが入力されてから2つ目のクランクパルス(吸
気カム閉じ角χ2に対応)に同期して、気筒判別手段5
8において判別された気筒の点火順序で1つ前の気筒の
トリが信号として吸気管圧力算出手段60へ出力する。
さらにエンジン中速回転信号が入力された場合には、カ
ムパルスの次に人力されるクランクパルス(吸気カム開
き角χ1に対応)に同期して、気筒判別手段58におい
て判別された対応気筒のトリガ信号、およびカムパルス
が人力されてから2つ目のクランクパルス(吸気カム閉
じ角χ2に対応)に同期して、気筒判別手段58におい
て判別された気筒の点火順序で1つ前の気筒のトリガ信
号として吸気管圧力算出手段60へ出力する。
吸気管圧力算出手段60は、上記吸気カム閉じ角・開き
角検出手段59からのトリガ信号に同期して、対応気筒
における吸気管圧力センサ22からの出力信号を読込み
、1サイクル(クランクシャフトが720m回転する際
)の各気筒における吸気カム開き角χ1.あるいは吸気
カム閉じ角χ2の際のの吸気管圧力を平均化処理して、
吸気カム開き角χ1の際の吸気管圧力P1.あるいは吸
気カム閉じ角χ2の際の吸気管圧力P2を算出する。
吸気管圧力更新・比較手段62は、加速判定手段5B、
エンジン中速・高速回転数域判別手段57からの信号を
読込み、加速判定手段5Bからエンジン低速回転・定常
信号が入力された場合には、吸気管圧力算出手段60に
て算出された吸気カム閉じ角χ2の際の吸気管圧力P2
を読込み、これを前回の吸気管圧力データP2o+、o
として記憶手段61にメモリし、その後、ステッピング
モータ駆動手段63を介してステッピングモータ19へ
1ステップ分の正転駆動信号を与え、ステッピングモー
タ19を第1図の時計回り方向に回転させ、吸気管長J
!、nを1ピッチ長くし、その後、新たに吸気管圧力算
出手段60からの吸気カム閉じ角χ2の際の吸気管圧力
P2を読込み、吸気管長j!nを1ピッチ長くする前の
上記吸気管圧力P20LDと、吸気管長Lnを1ピッチ
長くした後の吸気管圧力P2とを比較し、P20LD≦
P2になるまで吸気管長jLnを1ピツチずつ長くし、
P20LD≦P2になった場合には吸気管長1nを2ピ
ッチ短くして、その後、新たに加速判定手段56.エン
ジン中速・高速回転数域判別手段57からの出力信号を
読込む。
また加速判定手段5Bからエンジン低速回転・加速信号
が入力された場合には、吸気管圧力更新・比較手段62
は、吸気管圧力算出手段60にて算出された吸気カム閉
じ角χ2の際の吸気管圧力P2を読込み、これを前回の
吸気管圧力データP20LDとして記憶手段61にメモ
リし、その後、ステッピングモータ駆動手段63を介し
てステッピングモータ19へ1ステップ分の逆転駆動信
号を与え、吸気管長1nを1ピッチ短くし、その後1.
新たに吸気管圧力算出手段80からの吸気カム閉じ角χ
2の際の吸気管圧力P2を読込み、吸気管長Anを1ピ
ッチ短くする前の上記吸気管圧力P20LDと吸気管長
Jlnを1ピッチ短くした後の吸気管圧力P2とを比較
し、P2oLo≦P2になるまで吸気管長1nを1ピツ
チずつ短くし、P2oto≦P2になった場合には吸気
管長1nを2ピッチ長くして、その後、新たに加速判定
手段56.エンジン中速・高速回転数域判別手段57か
らの出力信号を読込む。
さらに、エンジン中速・高速回転数域判別手段57から
エンジン中速回転信号が入力された場合には、吸気管圧
力更新・比較手段62は、吸気管圧力算出手段60から
吸気カム開き角χ1および吸気カム閉し角χ2の際の吸
気管圧力p1.p2を読込み、これを前回の吸気管圧力
データP10LDIP20LDとして記憶手段61にメ
モリし、その後、ステッピングモータ駆動手段63を介
してステッピングモータ19へ1ステップ分の逆転駆動
信号を与え、吸気管長lnを1ピッチ短くし、その後、
新たに吸気管圧力算出手段60からの吸気カム開き角χ
1の際の吸気管圧力P1を読込み、吸気管長11nを1
ピッチ短くする前の吸気カム開き角χ1の際の上記吸気
管圧力データP1o+、oと、吸気管長Jlnを1ピッ
チ短くした後の吸気カム開き角χ1の際の吸気管圧力P
1とを比較し、Pio+、0≦P1の場合には吸気管長
Inを2ピッチ長くし、Pl 0LD >PI Pl 
0LD >Plの場合には吸気管長1nを1ピッチ短く
する前の吸気カム閉じ角χ2の際の吸気管圧力データP
2゜CDと、吸気管長λnを1ピッチ短くした後の吸気
カム閉じ角χ2の際の吸気管圧力P2とを比較し、P1
0LD≦P1あるいはP20LD≦P2になるまで吸気
管長f!、nを1ピツチずつ短くし、P20LD≦P2
になった場合にはPlot、o≦P1の場合と同様に吸
気管長1nを2ピッチ長くして、その後、新たに加速判
定手段5B、エンジン中速・高速回転数域判別手段57
からの出力信号を読込む。
またエンジン中速・高速回転数域判別手段57からエン
ジン高速回転信号が人力された場合には、吸気管圧力更
新・比較手段62は、吸気管圧力算出手段60にて算出
された吸気カム開き角χ1の際の吸気管圧力P1を読込
み、これを前回の吸気管圧力データP1oc。として記
憶手段61にメモリし、その後、ステッピングモータ駆
動手段63を介してステッピングモータ19へ1ステッ
プ分の逆転駆動信号を与え、ステッピングモータ19を
第1図の反時計回り方向に回転させて吸気管長Anを1
ピッチ短くし、その後、新たに吸気管圧ツノ算出手段6
0から吸気カム開き角χ1の際の吸気管圧力P1を読込
み、吸気管長fnを1ピッチ短くする前の上記吸気管圧
力P101)と吸気管長1nを1ピッチ短くした後の吸
気管圧力P1とを比較し、Plot、o≦P1になるま
で吸気管長J、nを1ピツチずつ短くし、P1oLD≦
P1になった場合には吸気管長Anを2ピッチ長くして
、その後、新たに加速判定手段5B、エンジン中速・高
速回転数域判別手段57からの出力信号を読込む。
したがって、エンジン低速、中速、高速回転のいずれの
運転状態においても、吸気管長ILnを、その時の最大
体積効率を得るように制御するので、エンジン回転数全
域にわたってエンジン出力を向上できる。
次いで、上記制御装置35による制御手順を第7図ない
し第9図に示したフローチャートに従って説明する。
イグニッションスイッチ36からの信号で制御装置35
がONされると、先ず、ステップS1でステッピングモ
ータ19へ正転駆動信号を与え、ステッピングモータI
9を正転駆動することで駆動軸16を介してエアダクト
18が第1図の時計回り方向に回転され、吸気管長最長
検出センサ20に駆動軸16の突起21が対向すると、
吸気管長夕n最長と判定してステッピングモータ19の
駆動を中止することで、ステッピングモータ19は吸気
管長最長の位置で停止され、これによりエンジン始動の
際には吸気管長1nを最長とする。
次いて、ステップS2に進んでアイドルスイッチ31が
ONか否かを判定し、アイドルスイッチ31がONの場
合はステップS[へ戻り吸気管長lnを最長とする。ま
たアイドルスイッチ31がOFFの場合にはステップS
3へ進み、クランク角検出センサ25の出力信号に基づ
いてエンジン回転数Nを算出する。
次いで、ステップS4で上記ステップS3にて算出した
エンジン回転数Nと低速回転判定用設定値Noとを比較
し、N<N(、の場合にエンジン低速回転域と判定して
ステップS5へ進み、N≧NOの場合にはステップSI
9へ進む。
ステップS5では、スロットルポジションセンサ30の
出力信号を読込み、単位時間当りのスロットル開度変化
量、すなわちスロットル開度変化率dθ/dtを算出し
てステップSOへ進み、スロットル開度変化率dθ/d
tと基準設定値Aとを比較し、dθ/d t >Aの場
合に加速運転と判定してステップ818へ進み、dθ/
dt≦Aの場合には定常運転状態と判定してステップS
7へ進む。
ステップS7へ進むと、割込みにより第8図に示したス
テップ5200へ進む。
ステップ820口ないしステップ8211は、吸気カム
閉じ角χ2の際の吸気管圧力P2サンプリングのフロー
チャートであり、ステップ5200では、カム角センサ
28からのカムパルス信号を読込み、カムパルスが1つ
人力するとカムパルスカウンタCyを+1カウントアツ
プしてステップ8201へ進み、カムパルス信号が人力
された後にクランク角検出センサ25からのクランクパ
ルス信号が入力されたか否かを判定し、クランクパルス
信号が入力されない場合にはステップ5200へ戻り、
さらにカムパルスが1つ入力されるとカムパルスカウン
タCyを+1カウントアツプし、カムパルスが入力され
た後、クランク角検出センサ25からのクランクパルス
が入力されるとステップ5202へ進み気筒判別を行な
う。すなわち、クランクロータ24の突起24aないし
24dを検出したクランク角検出センサ25からのクラ
ンクパルス、カムロータ27の突起27aないし27d
を検出したカム角センサ28からのカムパルスは、第4
図のタイミングチャートに示すように設定されているた
め、カムパルス群におけるカムパルス数が対応気筒番号
を表わし、カムパルス群の次に人力される1つ目のクラ
ンクパルスが、上記カムパルス数で表わされた対応気筒
の吸気カム開き角χ1を表わし、2つ目のクランクパル
スが、上記カムパルス数で表わされた気筒の点火順序で
1つ前の気筒の吸気カム閉じ角χ2を表わすように設定
されている。
このため、ステップ8200.ステップ8201にてク
ランクパルスが入力された後、次のクランクパルスが入
力されるまでの間に入力されたカムパルス群におけるカ
ムパルス数をカウントすることで対応気筒を判別しく例
えばクランクパルスが入力されてから次のクランクパル
スが入力されるまでの間に3つのカムパルスが入力され
たら#3気筒と判別する)、この場合には吸気カム閉じ
角χ2のタイミングを検出するため、ステップ5202
では上記カムパルス数で表わされた気筒の点火順序で一
つ前の気筒を判別する。例えばエンジンが4気筒で、点
火順序が#1→#3→#2→#4気筒の順であれば、こ
れをデータとして予め制御装置35のROM 35cに
格納しておき、カムパルス群におけるカムパルス数によ
って判別された気筒が#3気筒であれば、点火順序で一
つ前の気筒は#1気筒と判別する。そしてステップ52
Q3にてカムパルスが入力された後にクランクパルスが
1つ入力されるとクランクパルスカウンタC「を+1カ
ウントアツプし、ステップ5204にてクランクパルス
カウンタC「のカウント値がnr以上(例えば2以上)
かを判定し、Cr<nrの場合にはステップ5203へ
戻り、さらに、次のクランクパルスが1つ入力されると
クランクパルスカウンタC「が+1カウントアツプされ
る。ステップ5204にてC「≧n「と判定されるとス
テップ5205へ進む。すなわち、カムパルス群におけ
るカムパルスが入力された後にクランクパルスがn「個
(2個)入力されたときが、ステップ5202で判別さ
れた気筒(#1気筒)が吸気カム閉じ角χ2になったと
きであり、これをステップ5204にて判別し、ステッ
プ5205でこれと同期して上記ステップ5202にて
判別された気筒(#1気筒)の吸気管圧力センサ22(
#1吸気管圧カセンサ)の出力信号を読込み、吸気管圧
力P2を算出する。これによって、対応気筒が吸気カム
閉じ角χ2の際の吸気管圧力P2が算出される。
次いで、ステップ320Bへ進んでカムパルスカウンタ
Cyをクリア(Cy←φ)し、ステップ5207でクラ
ンクパルスカウンタC「をクリア(Cr←φ)する。
次いでステップ3208へ進み、1サイクル判別用カウ
ンタC1を+1カウントアツプしてステップ5209へ
進み、1サイクル判別用カウンタC1の値がnl (4
気筒エンジンの場合はrz =4)以上か否かを判別し
、CI<nlの場合はステップ3200に戻り、上記ス
テップ8200〜8208を繰返す。
これによって、1サイクル(クランクシャフト23が7
20°回転する際)の各気筒における吸気カム閉じ角χ
2の際の吸気管圧力P2が算出される。
またC1≧11の場合にはステップ8210に進み、各
気筒における吸気カム閉じ角χ2の際の吸気管圧力P2
を平均化処理し、この平均値v2を吸気カム閉じ角χ2
の際の吸気管圧力P2として設定し、ステップ3211
で1サイクル判別用カウンタC1をクリア(C1−φ)
して吸気管圧力P2のサンプリングが終了し、第7図の
ステップS8へ進む。
ステップS8では、上述の如くサンプリングした吸気カ
ム閉じ角χ2の際の吸気管圧力P2を前回の吸気管圧力
データP20LDとしてRA M 35dにメモリして
更新し、ステップS9に進んでステッピングモータ19
を1ステツプ正転駆動させて吸気管K11nを1ピッチ
長くしてステップ810へ進む。
なお、吸気管長1nが既に最長の場合には、ステップS
9をジャンプして所定時間後にステップs■0へ進む。
ステップ5l(lへ進むと、前述の吸気カム閉じ角χ2
の際の吸気管圧力P2サンプリングのプログラムがスタ
ートし、第8図のステップ5200ないしステップ52
11により新たに吸気管圧力P2をサンプリングしてス
テップ311へ進み、この新たにサンプリングした吸気
管圧力P2と上記ステップS8にてメモリした前回の吸
気管圧力データP20LDとを比較し、P2oto>P
2の場合にはステップS7へ戻り、P20LD≦P2の
場合にはステップs12へ進んでステッピングモータ1
9を2ステツプ逆転駆動させ、吸気管長夕nを2ピッチ
短くしてステップS2へ戻る。
すなわち、エンジン低速回転・定常の場合は、吸気管長
lnを1ピッチ長くする前の吸気カム閉じ角χ2の際の
吸気5管圧力P2QLDと、吸気管長Jnを1ピッチ長
くした後の吸気カム閉じ角χ2の際の吸気管圧力P2と
を比較し、P20LD≦P2になるまで吸気管長1nを
1ピツチずつ長くして、P2oto≦P2になった場合
には吸気管長Inを2ピッチ短くシ、さらに判定によっ
てこれを繰返すことによ)て、吸気管長j!nは、吸気
カム閉じ角χ2の際の吸気管圧力P2が最大となるよう
に制御される。
また、上記ステップS6にてdθ/d t >Aで加速
状態と判定された場合にはステップS13に進み、第8
図のステップS20口ないしステップ8211により吸
気カム閉じ角χ2の際の吸気管圧力P2をサンプリング
し、ステップS14にてこれを前回の吸気管圧力データ
P20LDとしてRA M 35dにメモリして吸気管
圧力データP2ot、oを更新し、ステップS15へ進
んでステッピングモータ19を1ステツプ逆転駆動する
ことにより、吸気管長1nを1ピッチ短くしてステップ
81Bへ進む。ステップ81Bへ進むと、ステップ82
0口ないしステップ8211により新たに吸気カム閉じ
角χ2の際の吸気管圧力P2をサンプリングしてステッ
プ817へ進み、この新たにサンプリングした吸気管圧
力P2と、上記ステップS14にてメモリした前回の吸
気管圧力データP20LDとを比較し、P20LD>P
2の場合にはステップS13へ戻り、P2゜1.≦P2
の場合にはステップ18へ進んでステッピングモータ1
9を2ステツプ正転駆動させて、吸気管長j、nを2ピ
ッチ長くしてステップS2へ戻る。
したがって、エンジン低速回転・加速運転の場合は、吸
気管長Janを1ピッチ短くする前の吸気カム閉じ角χ
2の際の吸気管圧力P2oLoと、吸気管長1口を1ピ
ッチ短くした後の吸気カム閉じ角χ2の際の吸気管圧力
P2とを比較し、P2o+、o≦P2になるまで吸気管
長Jlnを1ピツチずつ短くし、P2oLD≦P2にな
った場合には2ピッチ長くして、さらに判定によってこ
れを繰返すことによって、吸気管長j!nは、吸気カム
閉じ角χ2の際の吸気管圧力P2が最大となるように制
御される。
一方、上記ステップS4においてN≧゛Noと判定され
た場合には、ステップS19へ進み、上記ステツブS3
にて算出したエンジン回転数Nと中速・高速回転判定用
設定値N1  (例えば4500rpm)とを比較し、
N<N1 (No≦N<N1)の場合にエンジン中速回
転と判定してステップS20に進む。ステップS20へ
進むと、割込みにより第9図に示すステップ5100へ
進む。ステップS10口ないしステップ8108は、吸
気カム開き角χ1の際の吸気管圧力P1サンプリングの
フローチャートであり、ステップ5100では、カム角
センサ28からのカムパルス信号を読込み、カムパルス
が1つ人力するとカムパルスカウンタCyを+1カウン
トアツプしてステップ5LOLへ進み、カムパルス信号
が人力された後にクランク角検出センサ25からのクラ
ンクパルス信号が人力されたか否かを判定し、クランク
パルス信号が入力されない場合にはステップ5100へ
戻り、さらにカムパルスが1つ入力されるとカムパルス
カウンタCyを+1カウントアツプし、カムパルスが入
力された後、クランク角検出センサ25からのクランク
パルスが人力されるとステ・ツブ5I02へ進み、カム
パルスカウンタCyのカウント数により気筒判別を行な
う。すなわち、第4図のタイミングチャートに示すよう
に、ステップ5100゜ステップ5IOIにてクランク
パルスが入力された後、次のクランクパルスが入力され
るまでの間に人力されるカムパルス群におけるカムパル
ス数をカウントすることにより、ステップ5102にて
対応気筒を判別する。そしてカムパルス群におけるカム
パルスが入力された後に1発註のクランクパルスが入力
された時が吸気カム開き角χ1になったときであり、こ
れと同期してステップ8103で、上記ステップ510
2にて判別された気筒の吸気管圧力センサ22の出力信
号を読込み、吸気管圧力P1を算出する。これによって
、対応気筒が吸気カム開き角χ1の際の吸気管圧力P1
が算出される。
次いで、ステップ5104へ進んでカムパルスカウンタ
cyをクリア(Cy−φ)し、ステップ5105へ進ん
で1サイクル判別用カウンタC1を+1カウントアツプ
してステップ310Bへ進み、1サイクル判別用カウン
タC1の値が01 (4気筒エンジンの場合はnl−4
)以上か否かを判別し、CI<nlの場合はステップ5
100に戻り、上記ステップ5too −3105を繰
返す。これによって、1サイクルの各気筒における吸気
カム開き角χ1の際の吸気管圧力P1が算出される。ま
たC1≧01の場合にはステップ8107へ進み、各気
筒における吸気カム開き角χ1の際の吸気管圧力P1を
平均化処理し、この平均値P1を吸気カム開き角χ1の
際の吸気管圧力P1として設定し、ステップ510gで
1サイクル判別用カウンタC1をクリア(C1−φ)し
て吸気管圧力P1のサンプリングが終了して、ステップ
S21へ進む。
ステップS21では、上述の如くサンプリングした吸気
カム開き角χ1の際の吸気管圧力P1を前回の吸気管圧
力データP10LDとしてRA M 35dにメモリし
て更新し、ステップ822へ進む。
ステップS22へ進むと、第8図のステップ5200な
いしステップ3211により吸気カム閉じ角χ2の際の
吸気管圧力P2をサンプリングし、ステップS23にて
これを前回の吸気管圧力データP20LDとしてRA 
M 35dにメモリして、吸気管圧力データP20LD
を更新し、ステップS24へ進んでステッピングモータ
19を1ステツプ逆転駆動することにより吸気管長1n
を1ステップ短くして、ステップS25へ進む。ステッ
プS25では、ステップ10口ないしステップ8108
にて新たに吸気カム開き角χ1の際の吸気管圧力P1を
サンプリングしてステップ326へ進み、この新たにサ
ンプリングした吸気管圧力P1と、上記ステップ821
においてメモリした前回の吸気管圧力データP10LD
とを比較し、P10LD≦P1の場合にはステップ32
9へ進んでステッピングモータ19を2ステツプ正転駆
動させることにより吸気管長Lnを2ステップ長くして
ステップS2へ戻る。
また、上を己ステップ32BにてPloto>Pl と
判定された場合には、ステップS27へ進み、ステップ
5200ないしステップ3211により新たに吸気カム
閉じ角χ2の際の吸気管圧力P2をサンプリングしてス
テップ28へ進み、このサンプリングした吸気管圧力P
2と上記ステップ323にてメモリした前回の吸気管圧
力データP2otoとを比較し、P20LD>P2の場
合はステップS20へ戻り、P20LD≦P2の場合に
はステップS29へ進んでステッピングモータ19を2
ステツプ正転駆動さゼることにより吸気管長10を2ピ
ッチ長くしてステップS2へ戻る。
したがって、エンジン中速回転の場合は、吸気管長jt
nを1ピッチ短くする前の吸気カム開き角χ1の際の吸
気管圧力データP 1 o+、nと吸気管長inを1ピ
ッチ短くした後の吸気カム開き角χ1の際の吸気管圧力
P1とを比較し、P10LD≦P1の場合には吸気管長
1.nを2ピッチ長く1〜、PI O[、D > Pl
の場合には吸気管長j!nを1ピッチ短(する前の吸気
カム閉じ角χ2の際の吸気管圧力データP20LDと、
吸気管長1nを1ピッチ短くした後の吸気カム閉じ角χ
2の際の吸気管圧力データP2とを比較し、PhoLo
≦P1あるいはP2oto≦P2になるまで吸気管長を
1ピツチずつ短くし、P2ot、o5P2になった場合
は、P10LD≦P1の場合と同様に吸気管長1nを2
ピッチ長くシ、さらに判定によってこれを繰返すことに
よって、吸気管長Jlnは、吸気カム開き角χ1の際の
吸気管圧力P1あるいは吸気カム閉じ角χ2の際の吸気
管圧力P2が最大となるように制御される。
さらに、上記ステップS19においてN≧N1であり、
エンジン高速回転と判定された場合にはステップS30
へ進む。ステップ830へ進むと、第9図のステップ5
100ないしステップ5108にて吸気カム開き角χ1
の際の吸気管圧力P1をサンプリングしてステップ3j
へ進み、このサンプリングした吸気カム開き角χ1の際
の吸気管圧力P1を前回の吸気管圧力データP10LD
としてRA M 35dにメモリして更新し、ステップ
S32へ進んでステッピングモータ19を1ステツプ逆
転駆動させることにより吸気管長Jlnを1ピッチ短く
する。
次いでステップ833へ進むと、ステップS10口ない
しステップsiogにC新たに吸気カム開き角χ1の際
の吸気管圧力P1をサンプリングし−ごステップS34
へ進み、この新たにサンプリングした吸気管圧力P1と
上記ステップS31にてメモリした前回の吸気管圧力デ
ータP1゜1.0とを比較し、PloLD>Plの場合
にはステップS30へ戻り、P1oLo≦P1の場合に
はステップS35へ進んでステッピングモータ19を2
ステツプ正転駆動させることにより吸気管長inを2ピ
ッチ長くしてステップS2へ戻る。
従って、エンジン高速回転の場合は、吸気管長f/、n
を1ピッチ短くする前の吸気カム開き角χ1の際の吸気
管圧力PIOLDと吸気管長1nを1ピッチ短くした後
の吸気カム開き角χ1の際の吸気管圧〕JP1 とを比
較し、P1oto≦P1になるまで吸気管長11.nを
1ピツチずつ短くし、Plot。
≦P1になった場合には吸気管長j!nを2ピッチ長く
し、更に判定によってこれを繰返すことによって、吸気
管長inは、吸気カム開き角χ1の際の吸気管圧力P1
が最大となるように制御される。
なお、本実施例では、各気筒の吸気ポート7の吸気バル
ブ直上流の吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ22
を各気筒に対応してそれぞれ配設し、各気筒の吸気カム
閉じ角χ2および吸気カム開き角χ1の際の吸気管圧力
を求めて、これを平均化処理して吸気管圧力p2.p1
を設定するようにしているが、1つの気筒に対してのみ
吸気管圧力センサ22を配設し、この気筒におけるカム
閉じ角χ2.あるいは開き角χ1の際の吸気管圧力を求
め、これを吸気管圧力P2.あるいはPlとして設定す
るようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明の可変長吸気管装置
によれば、エンジン回転数と、吸気ポート内の吸気バル
ブ近傍の吸気管圧力と、吸気カムのカム開きタイミング
などの各信号に基づき制御装置により、低速回転時には
吸気カムの開き角の際に、中速回転時には吸気カムの閉
じ角あるいは開き角の際に、また高速回転時には吸気カ
ムの開き角の際に吸気管圧力が最大となるよう最適な吸
気管長に制御してなるものであり、吸気管圧力が高くな
れば、カム開き時に多量の新気が流れ込み、体積効率を
大幅に向上することができる。
また、エンジン始動時およびアイドリング時は吸気管長
を最長に設定すると共に、低速から高速まで全運転状態
に応じて吸気カムのカム開きタイミングに応じた吸気管
圧力が最大になるように全運転領域における最適な吸気
管長に変更することにより体積効率を高めることができ
るのでエンジンの出力を向上できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による可変長吸気管の制御装置を示す概
略構成図、第2図は第1図の■−■断面図、第3図はク
ランクロータとカムロータとの関係を示す説明図、第4
図はカムパルスとクランクパルスとの関係を示す説明図
、第5図は吸気カム角と吸気管圧力との関係を示す説明
図、第6図は制御装置の機能を示すブロック図、第7図
ないし第9図は本発明による制御装置の制御手順を説明
するフローチャートである。 ■・・・エンジン、3・・・シリンダヘッド、7・・・
吸気ポート、9・・・吸気バルブ、11・・・吸気管、
llb・・・湾曲部、■2・・・可変吸気装置、13・
・・エアチャンバ、16・・・駆動軸、18・・・エア
ダクト、19・・・ステッピングモータ、20・・・吸
気管長最長検出センサ、22・・・吸気管圧力センサ、
25・・・クランク角検出センサ、28・・・カム角セ
ンサ、35・・・制御装置、54・・・エンジン低速回
転数域判別手段、57・・・エンジン中速・高速回転数
域判別手段、59・・・吸気カム閉じ角・開き角検出手
段、BO・・・吸気管圧力算出手段、62・・・吸気管
圧力更新・比較手段。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  エンジンの吸気ポート上流側に連通した吸気管の上流
    側をエアチャンバ内に延設すると共に、上記エアチャン
    バ内吸気管に可変長吸気管を配設し、駆動手段を介して
    吸気管長を制御する可変長吸気管装置において、 エンジン回転数を第1、第2の設定値と比較してエンジ
    ン低速回転域、中速回転域、および高速回転域とに判別
    するエンジン回転数域判別手段と、上記エンジン回転数
    域判別手段の出力信号に応じ、エンジン低速回転域のと
    きには吸気カム閉じ角を検出し、中速回転域のときには
    吸気カム閉じ角および開き角を検出し、高速回転域のと
    きには吸気カム開き角を検出し、上記吸気カム閉じ角あ
    るいは開き角に同期してトリガ信号を出力する吸気カム
    閉じ角・開き角検出手段と、 上記吸気カム閉じ角・開き角検出手段からのトリガ信号
    に応じ、吸気バルブ近傍の吸気管圧力をサンプリングし
    て吸気カム閉じ角あるいは吸気カム開き角の際の吸気管
    圧力を算出する吸気管圧力算出手段と、 上記吸気管圧力算出手段にて算出された吸気管圧力と記
    憶手段の記憶値とを比較し最適な吸気管長を設定すると
    共に、記憶値を更新する吸気管圧力更新・比較手段とを
    具備し、 エンジン低速回転域のときには吸気カム閉じ角の際に、
    中速回転域のときには吸気カム閉じ角あるいは開き角の
    際に、高速回転域のときには吸気カム開き角の際に、そ
    れぞれ吸気管圧力が最大となるように吸気管長を制御す
    るように構成したことを特徴とする可変長吸気管の制御
    装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0790394A3 (en) * 1996-02-16 1998-03-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Variable intake air apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0790394A3 (en) * 1996-02-16 1998-03-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Variable intake air apparatus
US5740770A (en) * 1996-02-16 1998-04-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Variable intake air apparatus

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