JPH03100321A

JPH03100321A - 内燃機関の吸気制御装置

Info

Publication number: JPH03100321A
Application number: JP1234926A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Takeda; 英之武田; Yuuichi Iriya; 祐一入矢; Satoru Takeyama; 武山　哲
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-09-11
Filing date: 1989-09-11
Publication date: 1991-04-25

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、内燃機関の吸気制御装置に係り、詳しくは、
吸気流速を直接検出して吸気を制御する装置に関する。

（従来の技術）一般に、４サイクルエンジン等の内２１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
きく影客すること、また、該体積効率が吸・排気管の長
さを初めとする吸・排気系の構成とエンジンの回転数に
影舌されることが知られている。

そのために吸・排気を制御１１する装置が開発されてお
り、従来のこの種の内燃機関の吸気制御装置としては、
例えば特開昭６２−４５９２８号公報に記載の排気管長
可変装置がある。この装置では、燃焼室内の圧力を圧力
センサによって検出し、その検出結果に基づいて排気管
長を制御することにより、内燃機関の体積効率の予測的
な検出を可能にし、排気管長の可変制御を高精度に行っ
て、結果的に吸気の効率を高めるようにしている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このような従来の内燃機関の吸気制御装
置にあっては、筒内の圧力を圧力センサにより検出し、
その検出結果から排気管長を制御しているが、筒内の圧
力はその燃焼状態やノッキング等により変化が大きく、
体積効率を正確に予測するのは困難であることから、特
に、吸気流速が急に変化する機関別・減速時のショック
を低減することはできず、運転性を高めることができな
いという問題点があった。

これは、後述の第６図に吸気流速の勾配とトルクの関係
を示すように、加速時には流速が急激に大となり、その
ために短時間に大きなトルクが発生するからである。一
方、減速時には流速が急激に小となって、トルクが急激
に減少するからである。

（発明の目的）そこで本発明は、吸気流速を直接検出して、この情報を
基に吸気流速の変化率をある一定値以内に納めることに
より、機関別・減速時のショックを低減して、運転性を
高めることのできる内燃機関の吸気制御装置を提供する
ことを目的としている。

（課題を解決するだめの手段）本発明による内燃機関の吸気制御装置は上記目的達成の
ため、その基本概念図を第１図に示すように、吸気の流
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の出力に基づいて吸気の流速を算出する
流速算出手段すと、吸気流速の変化率を算出する変化率
演算手段Ｃと、吸気流速の変化率が所定値を超えるとき
、吸気流速の変化率を所定値以内に納める制御値を演算
する制御手段ｄと、制御手段ｄの出力に基づいて吸気エ
ネルギを操作する吸気エネルギ操作手段ｅと、を備えて
いる。

（作用）本発明では、吸気流速が直接検出され、吸気流速の変化
率がある一定値以内に納まるように吸気エネルギが制御
される。

したがって、機関別・減速時の急激な流速変化が抑制さ
れて、ショックが低減する。

（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吸気制御装置の一
実施例を示す図であり、本発明を４バルブエンジンに適
用した例である。第２図において、１１はエンジンであ
り、複数気筒のうち、例えば＃１、＃２で表される気筒
を有している。＃１気筒は２つずつの吸気弁１２および
排気弁１３を備えており、これは＃２気筒についても同
様で、吸気弁１４および排気弁１５を備えている。各気
筒には吸気マニホールド１６．１７および排気マニホー
ルド１８．１９がそれぞれ接続されており、そのうち吸
気マニホールド１６．１７は途中で２又に分岐し、通路
１６ａ。

１６ｂ、１７ａ、１７ｂにそれぞれ別れている。吸気マ
ニホールド１６．１７にはそれぞれ個別に物理量検出手
段２０．２１が配設されており、各吸気マニホールド１
６．１７における吸気流速に関連する物理量（本実施例
では吸気の静圧および全圧）を検出するようになってい
る。

ここで、物理量検出手段２０は第３図に示すように吸気
マニホールド１６に取り付けられた全圧ピックアップ２
２および静圧ピックアップ２３により構成されている。

これらはいわゆるピトー管の原理を応用して吸気マニホ
ールド１６内における吸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圧
電素子２２ａ、２３ａを設け、この圧電素子２２ａ、２
３ａにより吸気の静圧Ｐ１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
の物理量検出手段２１についても構造は物理量検出手段
２０と同様であり、全圧ピックアップ２４および静圧ピ
ックアップ２５を有している。

一方、通路１６　ａ　、　１７　ａの内部には可変バル
ブ２６゜２７がそれぞれ設けられており、可変バルブ２
６．２７はステップモータ２８．２９によってそれぞれ
駆動され、通路１６　ａ　、　１７　ａの通路面積を絞
ることができるようになっている。ステップモータ２８
．２９は後述のコントロールユニット３０からの制御信
号Ｓ。ｌ。

ＳＣＺに基づいて可変バルブ２６．２７をそれぞれ駆動
する。上記可変バルブ２６．２７およびステップモータ
２８．２９は吸気エネルギ（本実施例では吸気流速）を
操作する吸気エネルギ操作手段３１を構成する。

物理量検出手段２０．２１からの信号はコントロールユ
ニット３０に入力されており、コントロールユニット３
０は流速算出手段、変化率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れているプログラムに従っ
て容気ｔＪ＃１．＃２（７）吸気流速を算出するととも
に、この吸気流速を制御する制御値を演算して制御信号
ＳＣＩ＋　　ＳＣＺをステップモータ２８．２９にそれ
ぞれ出力する。

なお、上記は＃１．＃２気筒についての構成であるが、
他の気筒についても同様であり、したがって、本実施例
では各気筒毎に吸気流速制御が行われるようになってい
る。

次に、作用を説明する。

第５図は加速時の吸気流速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。説明の都合上、＃１気筒を例にとるが、他の
気筒についても同様である。

まず、ステップＳ１でタイマのカウント値（以下、タイ
マ値という）ｔが所定期間Δｔと等しいか否かを判別す
る。なお、タイマはコントロールユニット３０のマイク
ロコンピュータ内部に有しているものである。Ｌ−Δｔ
のときはステンブＳ２に進み、Ｌ≠Δものときはステッ
プＳ３でタイマをカウントアツプして（ｔ４−ｔ＋１）
、ステップＳ７にジャンプする。これは、Δｔなる間は
流速制御を行わず、制御の間隔が細かすぎるのを避ける
ためである。ステップＳ２ではタイマをリセットしくｔ
←０）、ステップＳ４で吸気マニホールド１６における
静圧Ｐ、を読み込むとともに、全圧Ｐ２を読み込み、さ
らに全圧Ｐ２と静圧Ｐ、の差から動圧を次式に従って求
め、 ■ ρＡ、”＝Ｐ２−Ｐ。

但し、ρ：排気の密度さらに、これから吸気の流速Ａ１を、として算出する。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。

次いで、ステップＳ、で吸気流速の変化率へＡを次式に
従って求め、 ΔＡ　＝Ａ　ＩＡ　。

但し、Ａｏ　：前回のルーチンの値ステップＳ、で今回の値Ａ、を前回の値Ａ０とお（。次
いで、ステップＳ、で流速変化率ΔＡを加速時判定値Ｋ
Ｉと比較する。なお、Ｋ１の値は、加速時ショックを惑
するような大きさとして、例えば実験等を通して予めそ
の値を求めておき、内部のメモリにストアしておく。

ΔＡ＞Ｋｌ　のときはステ７１５日で可変バルブ２６を
所定時間だけ閉じる。なお、可変バルブ２６のイニシャ
ルの状態は半開きであり、この半開き状態の吸気全面積
は通常の開口全面積に合わせるような構成となっている
。ステップＳ８の処理により第６図（ａ）に破線で示す
ように従来（実線）に比較して吸気流速が小さくなって
加速時における吸気流速の立上り勾配が緩やかになり、
第６図（ｂ）に示すようにトルクの急激な変化が抑制さ
れ、加速時ショフクを低減することができる。その結果
、運転性を向上させることができる。次いで、ステップ
Ｓ、では今回の流速変化率ΔＡをリセット（ΔＡ←０）
してルーチンを終了する。

一方、機関減速時にも同様のプログラムが実行されるが
、その場合はステップＳ７でΔＡが減速時判定値に２と
比較され、ΔＡ＜Ｋ、の場合は、加速の状態とは逆に可
変バルブを開いて、吸気流速の急激なおちこみを防止す
る。したがって、減速時においても第６図（ｃ）（ｄ）
に示すようにトルクの２、激な減少を抑制して減速時シ
ョックを低減し、運転性を向上させることができる。

また、本実施例では吸気の急激な流速変化を抑制するこ
とにより、特にシリンダ内の失火防止および機関安定性
向上をも図ることもできる。

なお、吸気の流速変化の抑制制御に加えて、例えば噴射
量補正を行うようにしてもよく、そのようにすれば、上
記各結果をより一層高めることができる。

また、吸気エネルギを操作して流速を制御する手段は上
記実施例に限るものではなく、例えば吸入損失が増加し
ない範囲を考慮して他の手段（例えば、バイパス通路の
開閉あるいはレゾネータとの連通）を用いてもよい。

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。

（効果）本発明によれば、吸気に対して直接的に流速を検出して
機関加・減速時の吸気流速を適切に制御しているので、
機関加・減速時のショックを低減することができ、運転
性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図、第２〜６図は本発明に係
る内燃機関の吸気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図はその吸気流速制御のプログラムを示す
フローチャート、第６図はその作用を説明する図である
。１１・・・・・・エンジン、１２、１４・・・・・・吸気弁、１３、１５・・・・・・排気弁、１６、１７・・・・・・吸気マニホールド、１８、１９
・・・・・・排気マニホールド、２０、２１・・・・・
・物理量検出手段、２２、２４・・・・・・全圧ピック
アップ、２３、２５・・・・・・静圧ビックアンプ、２
６、２７・・・・・・可変バルブ、２８、２９・・・・・・ステンプモータ、３０・・・・
・・コントロールユニット（流速算出手段、変化率演算
手段、制御手段）、３１・・・・・・吸気エネルギ操作手段。

Claims

【特許請求の範囲】ａ）吸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吸気の流量速を算
出する流速算出手段と、ｃ）吸気流速の変化率を算出する変化率演算手段と、ｄ）吸気流速の変化率が所定値を超えるとき、吸気流速
の変化率を所定値以内に納める制御値を演算する制御手
段と、ｅ）制御手段の出力に基づいて吸気エネルギを操作する
吸気エネルギ操作手段と、を備えたことを特徴とする。