JPH06336942A - 内燃機関の空気量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸気系間の圧力差補正とアイドル回転数制御
との相互干渉を防止しつつアイドル時における吸入空気
量を調節して、アイドル安定性を向上させる。 【構成】 Ｖ型１２気筒内燃機関１のバンク２Ａ，２Ｂ
において、インテークパイプ８Ａ，８Ｂのバイパス通路
１２Ａ，１２ＢにはＩＳＣ弁１３Ａ，１３Ｂが配設され
ている。ＥＣＵ１８は、アイドル時の機関回転数を目標
アイドル回転数に制御するためのアイドル制御量を算出
し、同制御量にてＩＳＣ弁１３Ａ，１３Ｂの開度を制御
する。又、ＥＣＵ１８は、吸気圧力センサ７Ａ，７Ｂの
検出結果を比較し、高圧力側のＩＳＣ弁１３Ａ，１３Ｂ
の開度を低圧力側のそれよりも小さくするようにアイド
ル制御量を補正する。ＥＣＵ１８のバックアップＲＡＭ
１８ａにはアイドル制御量を補正するための吸気圧補正
項が記憶されており、同吸気圧補正項はアイドル回転数
制御よりも遅い周期で学習される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、独立した複数の吸気
系を有する多気筒内燃機関であって、アイドル時におけ
る吸入空気量を制御するためのアイドル制御弁を複数個
有する内燃機関の空気量制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、複数の異なる吸気系を有する多
気筒内燃機関では、各吸気系（吸気管）毎の吸入空気に
圧力差が生じると、内燃機関の燃焼が不安定になるとい
う問題が生じる。そこで、従来より、アイドル時におけ
る吸入空気量を調節するためのアイドル制御弁を用い
て、吸気管毎の圧力差を補正するようにした装置が開示
されている。例えば、特開平４−４１９６６号公報に開
示されている装置では、各吸気管の吸入空気圧の平均値
と各吸気管の圧力値との差を求めるとともに、その差に
応じてアイドル制御弁の開弁時間を制御し、各吸気管の
圧力差補正を実施していた。つまり、この装置では、ア
イドル制御弁によってアイドル回転数制御と圧力差補正
とが並行して実施されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
装置では、吸入空気圧が急変したり脈動したりする場合
等において、その吸入空気の圧力差補正がアイドル回転
数制御に干渉してしまい、アイドル状態が不安定になる
おそれがあった。その結果、内燃機関にて発生する燃焼
トルクが各気筒毎に相違して回転変動や振動が過大にな
るという事態を招くおそれがあった。

【０００４】この発明は、上記問題に着目してなされた
ものであって、その目的とするところは、吸気系間の圧
力差補正とアイドル回転数制御との相互干渉を防止しつ
つ、アイドル時における吸入空気量を調節して、アイド
ル安定性を向上させることができる内燃機関の空気量制
御装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の内燃機関の空気量制御装置は、図５に示
すように、多気筒内燃機関Ｍ１において、独立した複数
の吸気系Ｍ２，Ｍ２’にそれぞれ設けられ、アイドル時
における吸入空気量を調節するためのアイドル制御弁Ｍ
３，Ｍ３’と、アイドル時における機関回転数を目標ア
イドル回転数に制御するための所定の制御量にて、前記
アイドル制御弁Ｍ３，Ｍ３’を駆動するアイドル制御弁
駆動手段Ｍ４と、前記各吸気系Ｍ２，Ｍ２’毎に設けら
れ、同吸気系Ｍ２，Ｍ２’内の吸入空気の圧力を検出す
る圧力センサＭ５，Ｍ５’と、前記各圧力センサＭ５，
Ｍ５’の検出結果を比較し、高圧力側の吸気系の前記ア
イドル制御弁Ｍ３，Ｍ３’の開度を低圧力側のそれより
も小さくするように前記アイドル制御弁駆動手段Ｍ４の
制御量を補正する制御量補正手段Ｍ６とを備え、さら
に、前記制御量補正手段Ｍ６による制御量の補正周期
を、前記アイドル制御弁駆動手段Ｍ４によるアイドル回
転数の制御周期よりも遅くしたことを要旨とするもので
ある。

【０００６】

【作用】上記構成によれば、アイドル制御弁駆動手段Ｍ
４は、アイドル時における機関回転数を目標アイドル回
転数に制御するための所定の制御量にて、アイドル制御
弁Ｍ３，Ｍ３’を駆動する。圧力センサＭ５，Ｍ５’
は、各吸気系Ｍ２，Ｍ２’内の吸入空気の圧力を検出す
る。制御量補正手段Ｍ６は、各圧力センサＭ５，Ｍ５’
の検出結果を比較し、高圧力側の吸気系のアイドル制御
弁Ｍ３，Ｍ３’の開度を低圧力側のそれよりも小さくす
るようにアイドル制御弁駆動手段Ｍ４の制御量を補正す
る。

【０００７】これにより、各吸気系Ｍ２，Ｍ２’に導入
される空気量は、アイドル時における機関回転数と目標
アイドル回転数との偏差に応じて調整されるとともに、
各吸気系Ｍ２，Ｍ２’間の圧力差に応じて調整される。
このとき、制御量補正手段Ｍ６による制御量の補正は、
アイドル制御弁駆動手段Ｍ４によるアイドル回転数の制
御よりも遅い周期で実施される。その結果、各吸気系Ｍ
２，Ｍ２’内の吸入空気圧が急変したり脈動したりする
場合であっても、吸気系Ｍ２，Ｍ２’間の圧力差補正と
アイドル回転数制御との相互干渉が回避され、アイドル
安定性が向上する。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の空気量制御装置を、独立し
た２つの吸気系を有するＶ型１２気筒内燃機関に具体化
した一実施例について図面に従って説明する。

【０００９】図１に示すように、多気筒内燃機関として
のＶ型１２気筒内燃機関（以下、単に内燃機関という）
１は、各々６個の気筒を有する２つのバンク２Ａ，２Ｂ
を備えており、同バンク２Ａ，２Ｂは図示しないクラン
クシャフトを中心にして所定角度（例えば、６０°）で
Ｖ字状に配置されている。バンク２Ａ，２Ｂの各気筒に
は点火プラグ３が配設されている。又、各気筒にはイン
テークマニホールド４が接続され、そのインテークマニ
ホールド４にはそれぞれ燃料噴射弁５が配設されてい
る。

【００１０】各バンク２Ａ，２Ｂのインテークマニホー
ルド４の上流側には、サージタンク６Ａ，６Ｂが接続さ
れており、各サージタンク６Ａ，６Ｂには同タンク６
Ａ，６Ｂ内の吸入空気の圧力を検出するための吸気圧力
センサ７Ａ，７Ｂが配設されている。サージタンク６
Ａ，６Ｂの上流側にはインテークパイプ８Ａ，８Ｂが接
続され、同インテークパイプ８Ａ，８Ｂの最上流部には
エアクリーナ９Ａ，９Ｂが配設されている。又、インテ
ークパイプ８Ａ，８Ｂには、図示しないアクセルベダル
の操作量に連動して開閉するスロットルバルブ１０Ａ，
１０Ｂが配設されている。

【００１１】従って、エアクエリーナ９Ａ，９Ｂを介し
て吸入された空気は、インテークパイプ８Ａ，８Ｂ、サ
ージタンク６Ａ，６Ｂを介してインテークマニホールド
４に導入される。そして、インテークマニホールド４に
て吸入空気と燃料噴射弁５から噴射される燃料とが混合
され、その混合気が各気筒に導入されるとともに点火プ
ラグ３により点火されて燃焼トルクが発生する。

【００１２】このように、本実施例では、エアクリーナ
９Ａ，インテークパイプ８Ａ，スロットルバルブ１０
Ａ，サージタンク６Ａ，インテークマニホールド４にて
バンク２Ａ側の吸気系が構成され、エアクリーナ９Ｂ，
インテークパイプ８Ｂ，スロットルバルブ１０Ｂ，サー
ジタンク６Ｂ，インテークマニホールド４にてバンク２
Ｂ側の吸気系が構成されている。なお、図１において
は、説明の便宜上、吸気系の構成を省略している。

【００１３】さらに、インテークパイプ８Ａ，８Ｂに
は、スロットルバルブ１０Ａ，１０Ｂを迂回し、且つス
ロットルバルブ１０Ａ，１０Ｂの上流側と同下流側とを
連通するバイパス通路１２Ａ，１２Ｂが設けられてい
る。このバイパス通路１２Ａ，１２Ｂの途中には、アイ
ドル時における吸入空気量を調節するためのアイドル回
転数制御弁（以下、ＩＳＣ弁という）１３Ａ，１３Ｂが
配設されている。ＩＳＣ弁１３Ａ，１３Ｂにおいて、弁
体１４Ａ，１４Ｂは図示しないスプリングにより常にシ
ート部１５Ａ，１５Ｂを閉じる方向に付勢されている
が、コイル１６Ａ，１６Ｂを励磁することによりシート
部１５Ａ，１５Ｂを開く方向に移動することができる。
従って、ＩＳＣ弁１３Ａ，１３Ｂのコイル１６Ａ，１６
Ｂの励磁によりバイパス通路１２Ａ，１２Ｂが開き、コ
イル１６Ａ，１６Ｂの消磁によりバイパス通路１２Ａ，
１２Ｂが閉じる。このＩＳＣ弁１３Ａ，１３Ｂの開度
は、後述する電子制御装置（以下、ＥＣＵという）１８
によるデューティ比制御により調節される。

【００１４】一方、スロットルバルブ１０Ａ，１０Ｂの
図示しないリンク機構には、同バルブ１０Ａ，１０Ｂが
全閉状態、即ちアイドル状態であることを検出するため
のアイドルスイッチ１１が設けられている。又、内燃機
関１の図示しないクランクシャフトには同内燃機関１の
機関回転数を検出するためのクランク角センサ１７が配
設されている。

【００１５】ＥＣＵ１８は、周知のＣＰＵ，ＲＯＭ，Ｒ
ＡＭ，入出力ポート等からなる論理演算回路であって、
ＥＣＵ１８には吸気圧力センサ７Ａ，７Ｂ、アイドルス
イッチ１１、及びクランク角センサ１７からの検出信号
が入力される。そして、ＥＣＵ１８は、各種センサの検
出信号に基づいて点火プラグ３による点火時期制御、及
び燃料噴射弁５による燃料噴射量制御を実施する。さら
に、ＥＣＵ１８は、内燃機関１のアイドル時における機
関回転数Ｎｅを目標アイドル回転数ＮＴに制御するため
のアイドル制御量ＣＩＯＰＡ（バンク２Ａ側用），ＣＩ
ＯＰＢ（バンク２Ｂ側用）を算出し、同制御量ＣＩＯＰ
Ａ，ＣＩＯＰＢにてＩＳＣ弁１３Ａ，１３Ｂの開度を制
御する。

【００１６】又、ＥＣＵ１８は、不揮発性メモリからな
るバックアップＲＡＭ１８ａを備えている。同バックア
ップＲＡＭ１８ａには、前記アイドル制御量ＣＩＯＰ
Ａ，ＣＩＯＰＢを各バンク２Ａ，２Ｂ側の吸入空気の圧
力差等により補正するための吸気圧補正項ＣＩＧＤＡ
（バンク２Ａ側用），ＣＩＧＤＢ（バンク２Ｂ側用）が
記憶されている。なお、本実施例では、ＥＣＵ１８によ
りアイドル制御弁駆動手段及び制御量補正手段が構成さ
れている。

【００１７】次いで、上記ように構成された空気量制御
装置の作用について説明する。図２は、アイドル制御量
ＣＩＯＰＡ，ＣＩＯＰＢを算出するためのルーチンを示
したフローチャートであり、これはＥＣＵ１８により６
４ｍｓ毎に実行される。

【００１８】さて、図２のルーチンがスタートすると、
ＥＣＵ１８は、先ずステップ１００でアイドルスイッチ
１１の検出信号から現在、内燃機関１がアイドル状態で
あるか否かを判別する。そして、ＥＣＵ１８は、非アイ
ドル状態であればルーチンを終了し、アイドル状態であ
ればステップ１１０に移行する。

【００１９】ＥＣＵ１８は、ステップ１１０でクランク
角センサ１７の検出信号から算出した現在の機関回転数
Ｎｅと、ＲＯＭ内に予め設定されている目標アイドル回
転数ＮＴとを比較する。そして、Ｎｅ＞ＮＴであれば、
ＥＣＵ１８はステップ１２０に移行し、フィードバック
項ＣＩＦＢを所定値αだけ減算する。このフィードバッ
ク項ＣＩＦＢは機関回転数Ｎｅと目標アイドル回転数Ｎ
Ｔとの偏差に応じた値であって初期値は「０」である。
一方、ステップ１１０でＮｅ≦ＮＴであれば、ＥＣＵ１
８はステップ１３０に移行し、フィードバック項ＣＩＦ
Ｂを所定値αだけ加算する。つまり、機関回転数Ｎｅが
目標アイドル回転数ＮＴを越えていればＩＳＣ弁１３
Ａ，１３Ｂの開度を小さくすべくフィードバック項ＣＩ
ＦＢを小さくし、逆の場合はフィードバック項ＣＩＦＢ
を大きくする。

【００２０】その後、ＥＣＵ１８は、ステップ１４０で
ステップ１２０（又は、ステップ１３０）のフィードバ
ック項ＣＩＦＢと、バックアップＲＡＭ１８ａ内の吸気
圧補正項ＣＩＧＤＡ，ＣＩＧＤＢと、水温変化や過渡状
態等に対応した過渡状態補正項ＣＸとを加算して、アイ
ドル制御量ＣＩＯＰＡ，ＣＩＯＰＢを算出する。このア
イドル制御量ＣＩＯＰＡ，ＣＩＯＰＢが大きい程ＩＳＣ
弁１３Ａ，１３Ｂの開度が大きくなり、吸入空気量が多
くなるとともにアイドル時の機関回転数Ｎｅが上昇す
る。

【００２１】又、図３，図４は、バックアップＲＡＭ１
８ａ内の吸気圧補正項ＣＩＧＤＡ，ＣＩＧＤＢの学習
（書き換え）ルーチンを示したフローチャートであり、
図３のルーチンはＥＣＵ１８により５１２ｍｓ周期で実
行され、図４のルーチンはＥＣＵ１８により１０２４ｍ
ｓ周期で実行される。

【００２２】図３において、ＥＣＵ１８はステップ２０
０でフィードバック項ＣＩＦＢが「０」より大きいか否
かを判別する。そして、ＣＩＦＢ＞０であれば、ＥＣＵ
１８はステップ２１０に移行し、先回の吸気圧補正項Ｃ
ＩＧＤＡ，ＣＩＧＤＢに各々所定値βを加算した値を新
たな吸気圧補正項ＣＩＧＤＡ，ＣＩＧＤＢとしてバック
アップＲＡＭ１８ａに記憶する。一方、ＣＩＦＢ≦０で
あれば、ＥＣＵ１８はステップ２２０に移行し、先回の
吸気圧補正項ＣＩＧＤＡ，ＣＩＧＤＢに各々所定値βを
減算した値を新たな吸気圧補正項ＣＩＧＤＡ，ＣＩＧＤ
ＢとしてバックアップＲＡＭ１８ａに記憶する。

【００２３】一方、図４において、ＥＣＵ１８は、ステ
ップ３００で吸気圧力センサ７Ａ，７Ｂの検出信号によ
り各バンク２Ａ，２Ｂ側の吸気圧力ＰＭＴＰＡ，ＰＭＴ
ＰＢを算出するとともに、ＰＭＴＰＡ＞ＰＭＴＰＢであ
るか否かを判別する。そして、ＰＭＴＰＡ＞ＰＭＴＰＢ
であれば、ＥＣＵ１８はステップ３１０に移行し、バン
ク２Ａ側の吸気圧補正項ＣＩＧＤＡから所定値γを減算
すると同時に、バンク２Ｂ側の吸気圧補正項ＣＩＧＤＢ
に所定値γを加算し、それらを新たな吸気圧補正項ＣＩ
ＧＤＡ，ＣＩＧＤＢとしてバックアップＲＡＭ１８ａに
記憶する。つまり、バンク２Ａ側の吸気圧力が大きい場
合には、該バンク２Ａ側のＩＳＣ弁１３Ａの開度がバン
ク２Ｂ側のＩＳＣ弁１３Ｂの開度に対して閉じ側に制御
されることになり、これにより吸気圧力ＰＭＴＰＡ，Ｐ
ＭＴＰＢが均等化される。なお、上記の所定値γは、図
３のルーチンの所定値βと同等若しくはそれよりも小さ
い値であって（γ≦β）、圧力差による補正の場合には
その補正による影響を小さくしている。

【００２４】一方、ステップ３００でＰＭＴＰＡ≦ＰＭ
ＴＰＢであれば、ＥＣＵ１８はステップ３２０に移行
し、バンク２Ａ側の吸気圧補正項ＣＩＧＤＡに所定値γ
を加算すると同時に、バンク２Ｂ側の吸気圧補正項ＣＩ
ＧＤＢから所定値γを減算し、それらを新たな吸気圧補
正項ＣＩＧＤＡ，ＣＩＧＤＢとしてバックアップＲＡＭ
１８ａに記憶する。つまり、バンク２Ｂ側の吸気圧力が
大きい場合には、該バンク２Ｂ側のＩＳＣ弁１３Ｂの開
度がバンク２Ａ側のＩＳＣ弁１３Ａの開度に対して閉じ
側に制御されることになる。

【００２５】以上詳述したように、本実施例の空気量制
御装置では、Ｖ型１２気筒内燃機関１のバンク２Ａ，２
Ｂの独立した２つの吸気系にそれぞれＩＳＣ弁１３Ａ，
１３Ｂを設けるとともに、吸気圧力センサ７Ａ，７Ｂを
設けた。そして、各吸気圧力センサ７Ａ，７Ｂの検出結
果を比較し、高圧力側の吸気系のＩＳＣ弁１３Ａ，１３
Ｂの開度を低圧力側のそれよりも小さくするようにアイ
ドル制御量ＣＩＧＤＡ，ＣＩＧＤＢを補正するようにし
た。

【００２６】これにより、各吸気系に導入される空気量
は、アイドル時における機関回転数Ｎｅと目標アイドル
回転数ＮＴとの偏差に応じて調整されるとともに、各吸
気系間の圧力差に応じて調整される。その結果、各バン
ク２Ａ，２Ｂにおける燃焼バランスが良くなり、回転変
動や振動が抑制されるとともにアイドル安定性が向上す
る。又、本実施例では、圧力差補正による両バンク２
Ａ，２Ｂの開度補正を同時に実施するとともに、その補
正量を正負逆の同値（所定値γ）とした。これにより、
全体としての回転数域を補正前と同一に保持でき、アイ
ドル時における機関回転数Ｎｅの変動が低減できる。

【００２７】さらに、本実施例では、バンク２Ａ，２Ｂ
間の吸気圧力差に応じて吸気圧補正項ＣＩＧＤＡ，ＣＩ
ＧＤＢを学習させるための周期（１０２４ｍｓ）を、フ
ィードバック項ＣＩＦＢによる学習周期（５１２ｍｓ）
やアイドル回転数の制御周期（６４ｍｓ）よりも遅くし
た。これにより、各吸気系内の吸入空気圧が急変したり
脈動したりする場合であっても、圧力差補正とアイドル
回転数制御との相互干渉を回避することができる。つま
り、内燃機関１において、例えば一方のバンクの吸気系
にのみブレーキブースター等が設けられた場合、その一
バンク側で吸気圧力の脈動が発生することがある。しか
し、この場合でも、アイドル目標数制御が吸気圧力の脈
動により受ける影響を低減させることができ、アイドル
安定性の向上を図ることができる。

【００２８】又、吸気圧力差に応じた吸気圧補正項ＣＩ
ＧＤＡ，ＣＩＧＤＢの学習時と、フィードバック項ＣＩ
ＦＢによる吸気圧補正項ＣＩＧＤＡ，ＣＩＧＤＢの学習
時とにおいて、その学習量の関係をβ≧γとした。これ
により、吸気圧力差補正によるアイドル回転数への影響
をさらに小さくすることができる。

【００２９】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、次に示すように本発明の趣旨から逸脱しな
い範囲内において変更することもできる。上記実施例で
は、Ｖ型１２気筒内燃機関に具体化したが、他の気筒数
を有するＶ型内燃機関や水平対向型多気筒内燃機関に具
体化してもよい。

【００３０】又、独立した複数の吸気系を有するもので
あれば直列型多気筒内燃機関（例えば、直列４気筒，直
列６気筒）に具体化してもよい。この場合、各気筒毎に
設けられたＩＳＣ弁によって吸入空気量のバランスがと
られることでアイドル安定性が向上する。

【００３１】さらに、所定値α，β，γを内燃機関１の
運転状態に対応した変数としてもよい。

【００３２】

【発明の効果】この発明によれば、吸気系間の圧力差補
正とアイドル回転数制御との相互干渉を防止しつつ、ア
イドル時における吸入空気量を調節することによって、
アイドル安定性を向上させることができるという優れた
効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をＶ型１２気筒内燃機関に具体化した一
実施例の概要を示す構成図である。

【図２】アイドル制御量の算出ルーチンを示したフロー
チャートである。

【図３】吸気圧補正項の学習ルーチンを示したフローチ
ャートである。

【図４】吸気圧補正項の学習ルーチンを示したフローチ
ャートである。

【図５】クレームに対応したブロック図である。

【符号の説明】

１…多気筒内燃機関としてのＶ型１２気筒内燃機関、４
…吸気系を構成するインテークマニホールド、６Ａ，６
Ｂ…吸気系を構成するサージタンク、７Ａ，７Ｂ…吸気
圧力センサ、８Ａ，８Ｂ…吸気系を構成するインテーク
パイプ、９Ａ，９Ｂ…吸気系を構成するエアクリーナ、
１０Ａ，１０Ｂ…吸気系を構成するスロットルバルブ、
１３Ａ，１３Ｂ…アイドル制御弁としてのＩＳＣ弁（ア
イドル回転数制御弁）、１８…アイドル制御弁駆動手
段，制御量補正手段としてのＥＣＵ（電子制御装置）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多気筒内燃機関において、独立した複数
   の吸気系にそれぞれ設けられ、アイドル時における吸入
   空気量を調節するためのアイドル制御弁と、 アイドル時における機関回転数を目標アイドル回転数に
   制御するための所定の制御量にて、前記アイドル制御弁
   を駆動するアイドル制御弁駆動手段と、 前記各吸気系毎に設けられ、同吸気系内の吸入空気の圧
   力を検出する圧力センサと、 前記各圧力センサの検出結果を比較し、高圧力側の吸気
   系の前記アイドル制御弁の開度を低圧力側のそれよりも
   小さくするように前記アイドル制御弁駆動手段の制御量
   を補正する制御量補正手段とを備え、 さらに、前記制御量補正手段による制御量の補正周期
   を、前記アイドル制御弁駆動手段によるアイドル回転数
   の制御周期よりも遅くしたことを特徴とする内燃機関の
   空気量制御装置。