JPH0364644A - 内燃機関の吸気制御装置 - Google Patents

内燃機関の吸気制御装置

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JPH0364644A
JPH0364644A JP20099289A JP20099289A JPH0364644A JP H0364644 A JPH0364644 A JP H0364644A JP 20099289 A JP20099289 A JP 20099289A JP 20099289 A JP20099289 A JP 20099289A JP H0364644 A JPH0364644 A JP H0364644A
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JP
Japan
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intake
flow velocity
rate
flow rate
intake air
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Pending
Application number
JP20099289A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideyuki Takeda
英之 武田
Yuuichi Iriya
祐一 入矢
Satoru Takeyama
武山 哲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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  • Characterised By The Charging Evacuation (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

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
影響されることが知られている。
そのために吸気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
することによリ、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ン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り、出力向上と
いう制御の実効が全域で十分でないという問題点があっ
た。
(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
基に吸気弁閉時の吸気流速を最適にして全域で体積効率
を高め、出力向上を図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。
(課題を解決するための手段) 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、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、吸気弁閉時における吸
気流速の変化率を算出する変化率演算手段Cと、吸気弁
閉時の吸気の流速率および吸気流速に基づき流速変化率
が正のときは吸気流速を増加させる方向の制御値を演算
し、流速変化率が負のときはそのときの吸気流速の最小
流速値に対するずれを求め、該ずれに応じて吸気流速を
制御す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、吸気弁閉時における排気流速の変化率が正
のときは、吸気流速を増加させる方向に吸気エネルギ(
例えば吸気流速)が制御され、流速変化率が負のときは
、そのときの吸気流速の最小流速値に対するずれが求め
られ、該ずれに応じて吸気エネルギが制御される。
したがって、吸気閉時の吸気流速が最適化され、全域で
充填効率が高められて出力が向上する。
(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#l、#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、1
5b、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16
.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、23a
により全圧(総圧)Pgおよび吸気の静圧P、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、全圧ピンクアップ24および静圧ピック
アップ25を有している。
一方、通路16a、17a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26.27
はステップモータ28.29によってそれぞれ駆動され
、通路16a、17a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scI、Sc、
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およびステンプモ−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にはさらにクランク角センサ32からのエンジンクラ
ンク角度信号が入力され、コントロールユニソ)30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吸
気流速を算出するとともに、各気筒#l、#2の吸気流
速を制御する制御値を演算して制御信号SC+5SC2
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S2で静圧ピックアップ23の出力から
吸気マニホールド16における静圧Plを読み込むとと
もに、全圧ピックアップ22の出力から全圧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”  ” P t   P 1 但し、ρ:排気の密度 さらに、これから吸気の流速A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S2でエンジン回転数より吸気弁14
の閉弁時期を算出する。これは、エンジン回転数に応じ
て閉弁時期が変化するからであり、高回転程、吸気弁1
4の閉弁時期(第6図参照)が短くなる。次いで、ステ
ップS3で吸気弁14閉弁時における吸気流速Aの変化
率ΔAを求める。変化率ΔAは単位時間当たりの吸気流
速Aの変化を演算して求められ、Aの勾配に相当する。
ステップS4では吸気弁14の閉弁時における吸気流速
Aの値をB(以下、閉時流速という)とおき、ステップ
S5で変化率ΔAの正、負を判断する。ΔA≧0のとき
は吸気の流速Aが高くなり出しているか若しくは一番高
くなる手前で吸気弁14が閉じられてしまうから充填効
率が低いと判断し、ステップS6で可変バルブ26を所
定開度だけ開(。この所定開度の大きさは、例えば実験
等を通して予め最適値を定めておき、内部のメモリにス
トアしておけばよい。これにより、通路16aの面積が
大きくなって流速Aが変化し、第6図に示すように実線
(可変前)から破線(可変後)の状態に移行し、吸気弁
14の閉時に流速Aが最も高くなり吸気をより多く吸入
することができ、充填効率を高めることができる。
一方、ΔAgoのときは吸気流速Aが低くなり出してい
るか、若しくは一番低くなる手前で吸気弁14を閉じる
から、充填効率が高いと判断し、ステップS2で閉時流
速Bの絶対値IBIを最小流速値K(第6図参照)と比
較し、Kに対しどれだけずれているかを判断する。IB
I<Kのときは、ずれが殆どないと判断し、今回のルー
チンを終了する。この場合は充填効率が最も高い状態に
維持される。IBI≧にのときはずれが大幅であるから
、流速制御の必要性があると判断し、ステップS8で吸
気流速Bの正、負を判別してずれの方向を判断する。B
2Oのときは吸気が未だ流入中であるから、より多く吸
気するためにステップS。
で可変バルブ26を所定開度だけ開く。一方、B〈0の
ときは吸気が流入し終って今度はシリンダ側からの逆流
があると判断し、ステップS2゜で可変バルブ26を所
定開度だけ閉じる。この状態は第6図(b)のように示
される。
したがって、本実施例では吸気弁14閉時の吸気流速を
最適に制御して全域で体積効率(すなわち、標準状態で
は充填効率)を高めることができ、出力を向上させるこ
とができる。
なお、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。
また、物理量検出手段はピトー管に限らず、例えばレー
ザー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吸
気弁閉時の吸気流速を最適に制御しているので、全域で
充填効率を高めることができ、出力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
アンプ、23.25・・・・・・静圧ピックアップ、2
6.27・・・・・・可変バルブ、 2B、29・・・・・・ステップモータ、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、32・・・・
・・クランク角度センサ。 特 許 出 願 人  日産自動車株式会社第2図 32:クランク角度センサ 第 3 図 第 図 第 図 ΔA≧0の場合 ΔA<Qの場合

Claims (1)

  1. 【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速を算出
    する流速算出手段と、 c)吸気弁閉時における吸気流速の変化率を算出する変
    化率演算手段と、 d)吸気弁閉時の吸気の流速率および吸気流速に基づき
    流速変化率が正のときは吸気流速を増加させる方向の制
    御値を演算し、流速変化率が負のときはそのときの吸気
    流速の最小流速値に対するずれを求め、該ずれに応じて
    吸気流速を制御す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内燃機関の吸気制御装置。
JP20099289A 1989-08-02 1989-08-02 内燃機関の吸気制御装置 Pending JPH0364644A (ja)

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