JPH03100314A - 内燃機関の排気系制御装置 - Google Patents
内燃機関の排気系制御装置Info
- Publication number
- JPH03100314A JPH03100314A JP23492789A JP23492789A JPH03100314A JP H03100314 A JPH03100314 A JP H03100314A JP 23492789 A JP23492789 A JP 23492789A JP 23492789 A JP23492789 A JP 23492789A JP H03100314 A JPH03100314 A JP H03100314A
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- Japan
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- exhaust
- mass flow
- physical quantity
- internal combustion
- combustion engine
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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。
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、内燃機関の排気系制御装置に係り、詳しくは
、管長が異なる排気管を有する内燃機関（例えば、Ｖ型
機間）における排気流速を検出して長い排気管側を冷却
することにより、機関安定性の向上を図った排気系制御
装置に関する。
、管長が異なる排気管を有する内燃機関（例えば、Ｖ型
機間）における排気流速を検出して長い排気管側を冷却
することにより、機関安定性の向上を図った排気系制御
装置に関する。
（従来の技術）
一般に、４サイクルエンジン等の内燃機関にあっては、
燃焼室内に吸入される混合気の体積と内燃機関の行程体
積との比、すなわち体積効率がエンジンの出力特性に大
きく影響すること、また、該体積効率が排気管の長さを
初めとする排気系の構成とエンジンの回転数に影響され
ることが知られている。
燃焼室内に吸入される混合気の体積と内燃機関の行程体
積との比、すなわち体積効率がエンジンの出力特性に大
きく影響すること、また、該体積効率が排気管の長さを
初めとする排気系の構成とエンジンの回転数に影響され
ることが知られている。
そのために排気系を制御する装置が開発されており、従
来のこの種の内燃機関の排気系制御装置に近いものとし
ては、例えば特開昭６０−１５３４２４号公輻に記載の
［多気筒エンジンの性能向上方法」という装置がある。
来のこの種の内燃機関の排気系制御装置に近いものとし
ては、例えば特開昭６０−１５３４２４号公輻に記載の
［多気筒エンジンの性能向上方法」という装置がある。
この装置では、長い排気管を有するシリンダのバルブタ
イミングのオーバーランプ角度を、短い排気管を有する
シリンダのバルブタイミングのオーバーランプ角度より
大きく設定することにより、吸排気管等に何等変更を加
えることなく性能の向上を図るように意図としている。
イミングのオーバーランプ角度を、短い排気管を有する
シリンダのバルブタイミングのオーバーランプ角度より
大きく設定することにより、吸排気管等に何等変更を加
えることなく性能の向上を図るように意図としている。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、このような従来の装置にあっては、バル
ブオーバーランプにより管長の差異を均一化する構成と
なっていたため、出力性能を略同−化できるものの、バ
ルブタイミングを操作していることから、出力へのはね
返りが大きく、機関安定度が損なわれ、特にアイドル安
定度が悪化するという問題点があった。
ブオーバーランプにより管長の差異を均一化する構成と
なっていたため、出力性能を略同−化できるものの、バ
ルブタイミングを操作していることから、出力へのはね
返りが大きく、機関安定度が損なわれ、特にアイドル安
定度が悪化するという問題点があった。
なお、アイドル時には原則としてバルブタイミングのオ
ーバーランプ角度は小さい方がよいが、上記従来装置で
はこれに反することになる。上記現象は排気管長が異な
ると、長い排気通路側の気筒の充填効率が低くなり、機
関安定性のみならず、さらに出力も悪化するからである
が、従来はアイドル安定性に反する対策を講じているこ
とになる。
ーバーランプ角度は小さい方がよいが、上記従来装置で
はこれに反することになる。上記現象は排気管長が異な
ると、長い排気通路側の気筒の充填効率が低くなり、機
関安定性のみならず、さらに出力も悪化するからである
が、従来はアイドル安定性に反する対策を講じているこ
とになる。
（発明の目的）
そこで本発明は、排気流速を検出し、この情報を基に長
い排気通路側を冷却することにより、排気質量流量を増
加して機関安定性を向上させることを目的としている。
い排気通路側を冷却することにより、排気質量流量を増
加して機関安定性を向上させることを目的としている。
（課題を解決するための手段）
本発明による内燃機関の排気系制御装置は上記目的達成
のため、管長の異なる複数の排気管を有する内燃機関に
おける排気の流速に関連する物理量を検出する物理量検
出手段ａと、物理量検出手段ａの出力に基づいて排気の
質量流量に対応するパラメータを演算する演算手段すと
、複数の排気管における排気質量流量の差が所定値以下
となるように長い排気管を冷却する制御値を演算する制
御手段Ｃと、制御手段Ｃの出力に基づいて長い排気管を
冷却する冷却手段ｄと、を備えている。
のため、管長の異なる複数の排気管を有する内燃機関に
おける排気の流速に関連する物理量を検出する物理量検
出手段ａと、物理量検出手段ａの出力に基づいて排気の
質量流量に対応するパラメータを演算する演算手段すと
、複数の排気管における排気質量流量の差が所定値以下
となるように長い排気管を冷却する制御値を演算する制
御手段Ｃと、制御手段Ｃの出力に基づいて長い排気管を
冷却する冷却手段ｄと、を備えている。
（作用）
本発明では、排気流速を直接検出して複数の排気管にお
ける排気質量流量に対応するパラメータが演算され、両
者の差が所定値以下となるように長い排気管が冷却され
る。
ける排気質量流量に対応するパラメータが演算され、両
者の差が所定値以下となるように長い排気管が冷却され
る。
したがって、冷却によりその排気管側における気筒の充
填効率が向上して、気筒間の性能が均一化され、機関安
定性が向上する。
填効率が向上して、気筒間の性能が均一化され、機関安
定性が向上する。
（実施例）
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第２〜６図は本発明に係る内燃機関の排気系制御装置の
一実施例を示す図であり、本発明をＶ型６気筒エンジン
に適用した例である。第２図において、ｌはＶ型６気筒
エンジンであり、＃１〜＃６で表される６個の気筒を各
バンク（第１バンクおよび第２バンク）毎にＶ型に配置
している。図中左側の第１パンクの３つの気筒は排気マ
ニホールド２に連結され、右側の第２バンクの３つの気
筒は排気マニホールド３に連結されている。排気マニホ
ールド２．３は途中で合流して１つにまとめられて排気
フロントチューブ４となり、該排気フロントチューブ４
を通して各気筒の排気が外部に排出される。
一実施例を示す図であり、本発明をＶ型６気筒エンジン
に適用した例である。第２図において、ｌはＶ型６気筒
エンジンであり、＃１〜＃６で表される６個の気筒を各
バンク（第１バンクおよび第２バンク）毎にＶ型に配置
している。図中左側の第１パンクの３つの気筒は排気マ
ニホールド２に連結され、右側の第２バンクの３つの気
筒は排気マニホールド３に連結されている。排気マニホ
ールド２．３は途中で合流して１つにまとめられて排気
フロントチューブ４となり、該排気フロントチューブ４
を通して各気筒の排気が外部に排出される。
排気マニホールド２．３は各バンクに対応する管長が異
なっており、第１バンク側の排気マニホールド２の方が
第２バンク側の排気マニホール１３よりも管長が長くな
っている。
なっており、第１バンク側の排気マニホールド２の方が
第２バンク側の排気マニホール１３よりも管長が長くな
っている。
排気マニホールド２，３にはそれぞれ個別に物理量検出
手段５．６が設けられており、各バンクにおける排気流
速に関連する物理量（本実施例では吸気の静圧と全圧）
を検出するようになっている。
手段５．６が設けられており、各バンクにおける排気流
速に関連する物理量（本実施例では吸気の静圧と全圧）
を検出するようになっている。
ここで、物理量検出手段５は第３図に示すように排気マ
ニホールド２に取り付けられた全圧ピ・７クアツプ７お
よび静圧ピックアップ８により構成される。これらはい
わゆるピトー管の原理を応用して排気マニホールド２内
における排気の流速を測定するためのもので、具体的に
は、例えば第４図に示すように先端部に電圧素子７ａ、
８ａを設け、この電圧素子７ａ、８ａにより排気の静圧
Ｐおよび全圧（総圧）Ｐ２を測定し、電気信号に変換し
て外部に取り出す。なお、他方の物理ｆｆ１Ｊｉ２出手
段６についても構造は物理量検出手段５と同様であり、
全圧ピンクアップおよび静圧ピソクア。
ニホールド２に取り付けられた全圧ピ・７クアツプ７お
よび静圧ピックアップ８により構成される。これらはい
わゆるピトー管の原理を応用して排気マニホールド２内
における排気の流速を測定するためのもので、具体的に
は、例えば第４図に示すように先端部に電圧素子７ａ、
８ａを設け、この電圧素子７ａ、８ａにより排気の静圧
Ｐおよび全圧（総圧）Ｐ２を測定し、電気信号に変換し
て外部に取り出す。なお、他方の物理ｆｆ１Ｊｉ２出手
段６についても構造は物理量検出手段５と同様であり、
全圧ピンクアップおよび静圧ピソクア。
ブ１１により構成され、全圧Ｐ４および静圧Ｐ３をそれ
ぞれ検出する。
ぞれ検出する。
物理量検出手段５．６からの信号はコントロールユニッ
ト１１に入力されており、コントロールユニット１１は
演算手段および制御手段としての機能を有し、主にマイ
クロコンピュータにより構成され、内部のメモリに格納
さているプログラムに従って物理量検出手段５，６の出
力に基づき排気の質量流量に対応するパラメータを演算
するとともに、各バンクの排気マニホールド２．３にお
ける排気質量流量の差が所定値以下となるような排気系
制御の制御値を演算して制御信号Ｓ、を電動ファン（冷
却手段に相当）１２に出力する。電動ファン１２は制御
信号Ｓ、に基づいて回転し、管長の長い排気マニホール
ド２に風を送って冷却する。
ト１１に入力されており、コントロールユニット１１は
演算手段および制御手段としての機能を有し、主にマイ
クロコンピュータにより構成され、内部のメモリに格納
さているプログラムに従って物理量検出手段５，６の出
力に基づき排気の質量流量に対応するパラメータを演算
するとともに、各バンクの排気マニホールド２．３にお
ける排気質量流量の差が所定値以下となるような排気系
制御の制御値を演算して制御信号Ｓ、を電動ファン（冷
却手段に相当）１２に出力する。電動ファン１２は制御
信号Ｓ、に基づいて回転し、管長の長い排気マニホール
ド２に風を送って冷却する。
次に、作用を説明する。
第５図は排気系制御のプログラムを示すフローチャート
であり、本プログラムは所定時間毎に一度実行される。
であり、本プログラムは所定時間毎に一度実行される。
まず、ステップＳ１で第１バンク側の静圧Ｐｌ、全圧Ｐ
２および第２バンク側の静圧Ｐ３、全圧Ｐ４を読み込み
、ステップＳ２でこれらの全圧Ｐ、 、Ｐ、と静圧Ｐ、
、Ｐ、の差から各バンクの動圧を次式に従って求める。
２および第２バンク側の静圧Ｐ３、全圧Ｐ４を読み込み
、ステップＳ２でこれらの全圧Ｐ、 、Ｐ、と静圧Ｐ、
、Ｐ、の差から各バンクの動圧を次式に従って求める。
ρｕ＋”＝ｐｚ Ｔ）＋
■
ρｕｚ””ｐ４−ｐ３
但し、ρ ：排気の密度
ｕＩ ：第１バンクの排気流速
ｕ２ ：第２バンクの排気流速
なお、以上の式はベルヌーイの定理に基づくものであり
、圧力から速度を求めることができるのは周知である。
、圧力から速度を求めることができるのは周知である。
次いで、ステップＳ３で各バンクの動圧の平均値を演算
し、これらをＡ、およびＡ２とする。平均値は通常の算
術平均で求める。なお、Ａ、およびＡ２は排気の質量流
量に対応するパラメータに相当する。次いで、ステップ
Ｓ４でＡ２とＡ、の差を次式に従って求め、 ΔＡ＝Ａ２−Ａ。
し、これらをＡ、およびＡ２とする。平均値は通常の算
術平均で求める。なお、Ａ、およびＡ２は排気の質量流
量に対応するパラメータに相当する。次いで、ステップ
Ｓ４でＡ２とＡ、の差を次式に従って求め、 ΔＡ＝Ａ２−Ａ。
ステップＳ５でΔＡを所定値にと比較する。ΔＡは両バ
ンクの動圧平均の差であり、これを所定値に以下に制御
するために上記比較を行う。ΔＡ〉Ｋのときはステップ
Ｓ６で電動ファン１２を駆動（ファンＯＮ）して排気マ
ニホールド２を風によって冷却する。一方、ΔＡ≦にの
ときはステップＳｔで電動ファンＩ２の駆動を停止（フ
ァン０ＦＦ）してルーチンを終了する。
ンクの動圧平均の差であり、これを所定値に以下に制御
するために上記比較を行う。ΔＡ〉Ｋのときはステップ
Ｓ６で電動ファン１２を駆動（ファンＯＮ）して排気マ
ニホールド２を風によって冷却する。一方、ΔＡ≦にの
ときはステップＳｔで電動ファンＩ２の駆動を停止（フ
ァン０ＦＦ）してルーチンを終了する。
以上の処理により両バンクの排気の質量流量の差を小さ
くすることができるが、ここに、質量流量とは、単位時
間当たりの流量の質量のことで質量流量−ｕ×ρ×Ｂ 但し、Ｕ：排気流速 Ｂ：排気通路の面積 という式で表される。これを第１、第２バンクに当ては
めて考えると、 ｔＪ＋ Ｘｌ）＋ ×Ｂ＋ ＝ｕｚ Ｘρ２ ＸＢ
２但し、Ｂ１ ：排気マニホールド２の通路面積Ｂ２
＝排気マニホールド３の通路面積ρ１．ρ２ ：各バン
クの排気の密度 なる弐が成立すれば両バンクの充填効率が等しくなる。
くすることができるが、ここに、質量流量とは、単位時
間当たりの流量の質量のことで質量流量−ｕ×ρ×Ｂ 但し、Ｕ：排気流速 Ｂ：排気通路の面積 という式で表される。これを第１、第２バンクに当ては
めて考えると、 ｔＪ＋ Ｘｌ）＋ ×Ｂ＋ ＝ｕｚ Ｘρ２ ＸＢ
２但し、Ｂ１ ：排気マニホールド２の通路面積Ｂ２
＝排気マニホールド３の通路面積ρ１．ρ２ ：各バン
クの排気の密度 なる弐が成立すれば両バンクの充填効率が等しくなる。
ここに、Ｂ、＝Ｂ２なので
Ｕ、Ｘρｌ ＝＝ｌＪ２Ｘρ２
になればよく、例えばｕ、＜ｕ２のときは電動ファン１
２を駆動して排気マニホールド２を冷却することにより
、第１バンク側の排気の密度ρ１が大きくなってρ１〉
ρ２となる。その結果、ｕＩ × ρＩ ＝ｌ１２
Ｘ ρ２という条件が満たされる。これにより、第１バ
ンク側の排気マニホールド２の排気質量流量が増加して
充填効率が高まり、各バンクの気筒間の性能が均一化さ
れて機関安定性が向上し、加えて出力も向上する。
２を駆動して排気マニホールド２を冷却することにより
、第１バンク側の排気の密度ρ１が大きくなってρ１〉
ρ２となる。その結果、ｕＩ × ρＩ ＝ｌ１２
Ｘ ρ２という条件が満たされる。これにより、第１バ
ンク側の排気マニホールド２の排気質量流量が増加して
充填効率が高まり、各バンクの気筒間の性能が均一化さ
れて機関安定性が向上し、加えて出力も向上する。
第６図は電動ファン１２を０Ｎ１０ＦＦしたときの機関
回転数の変化を示すグラフであり、この図から明らかで
あるように、電動ファン１２をＯＮすれば回転数の変動
が抑制されて機関安定性が向上する。これはアイドル時
について、特にその効果が顕著であり、アイドル安定度
の向上に大きく寄与する。
回転数の変化を示すグラフであり、この図から明らかで
あるように、電動ファン１２をＯＮすれば回転数の変動
が抑制されて機関安定性が向上する。これはアイドル時
について、特にその効果が顕著であり、アイドル安定度
の向上に大きく寄与する。
なお、本発明の適用は上記実施例のような■型６気筒機
関に限るものではなく、管長が異なるものについては他
のタイプでも適用できる。
関に限るものではなく、管長が異なるものについては他
のタイプでも適用できる。
また、冷却は他の適当な手段を用いてもよく、さらに物
理量検出手段はピトー管に限らず、例えばレゾネータを
利用したものを用いるようにしてもよい。
理量検出手段はピトー管に限らず、例えばレゾネータを
利用したものを用いるようにしてもよい。
（効果）
本発明によれば、排気に対して質量流量に対応するパラ
メータを検出して複数の排気管における該パラメータの
差が所定値以下となるように管長の長い排気管を冷却し
ているので、排気質量流量を増加させることができ、機
関安定性を向上させることができる。
メータを検出して複数の排気管における該パラメータの
差が所定値以下となるように管長の長い排気管を冷却し
ているので、排気質量流量を増加させることができ、機
関安定性を向上させることができる。
第１図は本発明の基本概念図、第２〜６図は本発明に係
る内燃機関の排気系制御装置の一実施例を示す図であり
、第２図はその全体構成図、第３図はその物理量検出手
段の配置を示す図、第４図はその物理量検出手段の構成
を示す図、第５図はその排気系制御のプログラムを示す
フローチャート、第６図はその効果を説明するためのグ
ラフである。 Ｉ・・・・・・エンジン、 ２．３・・・・・・排気マニホールド、４・・・・・・
排気フロントチューブ、５．６・・・・・・物理量検出
手段、 ７．９・・・・・・全圧ビックアンプ、８．１０・・・
・・・静圧ピックアップ、１１・・・・・・コントロー
ルユニット（演算手段、制御手段）、 １２・・・・・・電動ファン（冷却手段）。
る内燃機関の排気系制御装置の一実施例を示す図であり
、第２図はその全体構成図、第３図はその物理量検出手
段の配置を示す図、第４図はその物理量検出手段の構成
を示す図、第５図はその排気系制御のプログラムを示す
フローチャート、第６図はその効果を説明するためのグ
ラフである。 Ｉ・・・・・・エンジン、 ２．３・・・・・・排気マニホールド、４・・・・・・
排気フロントチューブ、５．６・・・・・・物理量検出
手段、 ７．９・・・・・・全圧ビックアンプ、８．１０・・・
・・・静圧ピックアップ、１１・・・・・・コントロー
ルユニット（演算手段、制御手段）、 １２・・・・・・電動ファン（冷却手段）。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ａ）管長の異なる複数の排気管を有する内燃機関におけ
る排気の流速に関連する物理量を検出する物理量検出手
段と、 ｂ）物理量検出手段の出力に基づいて排気の質量流量に
対応するパラメータを演算する演算手段と、 ｃ）複数の排気管における排気質量流量の差が所定値以
下となるように長い排気管を冷却する制御値を演算する
制御手段と、 ｄ）制御手段の出力に基づいて長い排気管を冷却する冷
却手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の排気系制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23492789A JPH03100314A (ja) | 1989-09-11 | 1989-09-11 | 内燃機関の排気系制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23492789A JPH03100314A (ja) | 1989-09-11 | 1989-09-11 | 内燃機関の排気系制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03100314A true JPH03100314A (ja) | 1991-04-25 |
Family
ID=16978461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23492789A Pending JPH03100314A (ja) | 1989-09-11 | 1989-09-11 | 内燃機関の排気系制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03100314A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2386959A (en) * | 2002-03-28 | 2003-10-01 | Abb Ltd | Flow sensing in multiple conduits |
| US7107761B2 (en) | 2003-07-16 | 2006-09-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust control apparatus of internal combustion engine and exhaust gas flow amount estimating method |
-
1989
- 1989-09-11 JP JP23492789A patent/JPH03100314A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2386959A (en) * | 2002-03-28 | 2003-10-01 | Abb Ltd | Flow sensing in multiple conduits |
| GB2386959B (en) * | 2002-03-28 | 2005-09-07 | Abb Ltd | Flow sensing in multiple conduits |
| US7203605B2 (en) | 2002-03-28 | 2007-04-10 | Abb Limited | Flow sensing in multiple conduits |
| US7107761B2 (en) | 2003-07-16 | 2006-09-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust control apparatus of internal combustion engine and exhaust gas flow amount estimating method |
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