JPS6282230A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

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装置に関し、特に、吸気系共鳴
周波数を制御する技術に関する。

〈従来の技術〉 吸気充填効率のピーク値を移動して常に高い吸入効率を
得ることを目的とした吸気系共鳴周波数制御技術として
、従来特開昭６０−７９１１８号公報に示すようなもの
が知られている。

このものは、機関回転数の変化に関して予測制御を行う
ことにより、機関回転数の変化する過渡状態において、
常に共鳴吸気管長を最適に制御するようにしたものであ
る。

これを第６図及び第７図に基づいて説明する。

即ち、この従来例のものは、第６図の機能ブロック図に
示されるように、機関回転数を検出する回転数検出手段
１と、機関の過渡状態を検出する過渡状態検出手段２と
、吸気系共鳴周波数を可変制御する吸気系共鳴周波数可
変制御手段としての吸気管長可変制御手段３と、前記回
転数検出手段１が検出した実際機関回転数に基づいて予
測機関回転数を求める回転数予測手段４と、前記回転数
検出手段ｌ、回転数予測手段４及び過渡状態検出手段２
の各出力を受けて前記吸気管長可変制御手段３を駆動制
御する駆動制御手段５と、を備えて構成される。

第７図はハードウェア構成図であり、７は内燃機関、８
は前記回転数検出手段１としてのクランク角センサ、９
は前記吸気管長可変制御手段４４をを備えた可変吸気マ
ニホルド、１０はスロットル弁、１１はエアクリーナ、
１２は排気マニホルド、１３は触媒、１４は制御回路で
ある。

吸気管長可変制御手段３は、可変吸気マニホルド９の固
定側排気管９ａに対してスライド自由に組み付けた可動
側排気管９ｂ外周にラック部１５を形成し、該ランク部
１５にステッピングモータ１６のビニオン１７を噛合さ
せた構成になっている。

かかる構成において、クランク角センサ８の出力信号を
回転数に変換すると同時に、その回転数の変化に基づい
て過渡状態を検出する。そして、通常時は、実際回転数
に基づいて吸気管長可変制御手段３を制御する。過渡時
には、回転数予測手段４によって予測された回転数に基
づいて吸気管長可変制御手段３を制御する。

〈発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の吸気系共鳴周波数制御
構造では、予測制御のパラメータとして回転数しか用い
ておらず、機関負荷の変化に関する予測制御が実行され
ていない構成であるため、回転数だけでなく負荷にも影
響される共鳴吸気管長を最適に制御することができない
という問題点があった。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みなされたもので
、機関負荷の変化に関する予測制御を実行するようにし
た構成により、上記問題点を解消することを目的とする
。

く問題点を解決するための手段〉 このため本発明は、第１図に示す構成図のように、機関
回転数を検出する機関回転数検出手段Ａと、機関負荷を
検出する機関負荷検出手段Ｂと、機関の過渡状態を検出
する過渡状態検出手段Ｃと、吸気系共鳴周波数を可変制
御する吸気系共鳴周波数可変制御手段りと、前記機関回
転数検出手段Ａが検出した実際機関回転数に基づいて予
測機関回転数を求める機関回転数予測手段Ｅと、前記機
関負荷検出手段Ｂが検出した実際機関負荷に基づいて予
測機関負荷を求める機関負荷予測手段Ｆと、前記機関回
転数検出手段Ａ、機関負荷検出手段Ｂ、機関回転数予測
手段Ｅ及び過渡状態検出手段Ｃの各出力を受けて前記吸
気系共鳴周波数可変制御手段りを駆動制御する駆動制御
手段Ｇと、を備えて構成した。

〈作用〉 そして、上記の構成により、予測制御のパラメータとし
て回転数と共に機関負荷が用いられ、機関負荷の変化に
関する予測制御も実行されることになるため、回転数だ
けでなく負荷にも影響される吸気系共鳴周波数を最適に
制御することができることとなる。

〈実施例〉 以下、本発明の一実施例を第２図〜第５図に基づいて説
明する。

第２図及び第３図は、ハードウェア構成図であり、１８
は内燃機関、１９は周波数可変機構を備えた可変吸気マ
ニホルド、２０はディストリビュータ或いはカムシャフ
ト等に連動し、クランクシャフト１度毎のクランク角信
号を発生するクランク角センサで、本発明の機関回転数
検出手段を構成する。

２１は前記可変吸気マニホルド１９の上流に設けられた
スロットルチャンバ、２２はスロットルチャンバ２１に
設けられた機関スロットル弁、２３は機関スロットル弁
開度センサで、本発明の機関負荷検出手段を構成する。

２４は前記クランク角センサ２０及び機関スロットル弁
開度センサ２３からの信号処理を行って後述する吸気系
共鳴周波数可変制御手段としての共鳴吸気管長可変制御
手段のステッピングモータ３０を制御する制御回路であ
る。

前記可変吸気マニホルド１９は、共鳴吸気管長可変制御
手段を備えている。この共鳴吸気管長可変制御手段は、
第２図並びに第３図に示すように、吸気取入口２５及び
複数の吸気ブランチ部２６を有する箱状の本体２７内に
固定隔壁２８を固設し、＃１〜＃３気筒用の吸気ブラン
チ部２６と＃４〜＃６気筒用の吸気ブランチ部２６とを
区画すると共に、気筒列方向と平行に一対の可動仕切Ｆ
ｉ２９．２９を摺動可能に配設し、かつ上記可動仕切板
２９．２９下縁のランク部２９ａ、２９ａにステッピン
グモータ３０のピニオン３１を噛合させた構成となって
いる。

従って、駆動機構となるステッピングモータ３０が回転
すると、可動仕切板２９．２９が本体２７の内壁に配設
された溝に沿って夫々互い違いに摺動し、吸気導入通路
３２の実質的管長ｌが伸縮して、共鳴周波数が変化する
のである。

尚、３３．３４は夫々シール部材を示している。

ここで、本発明の吸気系共鳴周波数制御構造における回
転数並びに機関負荷に関する予測制御について説明して
おく。

即ち、第４図は、機関回転数Ｎ及びスロットル開度θに
対する最適吸気系共鳴等価長さく以後、最適長さと称す
）の特性を示すグラフである。

このグラフにおいて、１１〜２９の線は、等最適長さ線
であり、１１〜１９の順に最適長さは短くなる。

今、運転点のＡ点からスロットルを開き、Ｂ点を経てＣ
点まで運転状態が変化したとする。

この各点における最適長さは、Ａ点で１４とｐ５の間、
Ｂ点で！５、Ｃ点で１５と！！６の間である。

ここで、このＡ　−Ｂ　−Ｃの変化の途中ＯＢの時点で
予測制御を行うとする。

従来の方法では、回転数の変化のみに着目しているので
、Ｂ点はＢ°点と等しく扱われ、Ａ→Ｂ′の回転数の変
化から次の時点ではＣ′点に至ると予測される。スロッ
トル開度に着目せず、回転数だけから最適長さを求める
と、Ｃ゛点ではｊ２６と１７の間の長さなってしまう。

一方、本発明においては、スロットル開度の変化も考慮
しているため、Ａ−＋Ｂの変化から、次の時点ではＣ点
にいたると予測でき、実際の運転点が求められ、実際の
運転点における最適長さを与えることができる。

次に、制御回路２４の機能を第５図のフローチャートに
基づいて説明する。

制御回路２４内のタイマ等を用いて、予め定められた間
隔で次のルーチンを実行する。

まず、Ｓｌで、クランク角センサ３の信号を処理し、現
在の機関回転数を求め、Ｎ１として読込み、Ｓ２に進む
。Ｓ２では、スロットル弁開度センサ１８の信号を処理
し、現在の機関スロットル弁開度を求め、θｌとして読
み込み、Ｎ３に進んで、Ｎ１と前回のこのルーチンを実
行した時の機関回転数Ｎ２との差Ｎ１−Ｎ２を求め、こ
れをΔＮとする。Ｓ４においては、ΔＮの絶対値を求め
、予め与えられた過渡状態判定基準機関回転数変化最新
された場合には、Ｓ５で予測機関回転数ＮＰに現在の機
関回転数Ｎ１を代入し、Ｓ７に進み、６で現在の機関回
転数Ｎｌ及びΔＮから即ち、Ｎ１＋αΔＮを演算して予
測機関回転数ＮＰを求めて、Ｓ７に進む。Ｓ７では、Ｎ
２に現在の機関回転数Ｎ１を代入し、次のルーチン実行
に備える。Ｓ８では、θ１と前回のこのルーチンを実行
した時の機関スロットル弁開度θ２との差θ１−０２を
求め、これをΔθとする。Ｓ９においては、Δθの絶対
値を求め、予め与えられた過渡状態判定基準機関スロッ
トル弁開度変化量ΔθＴと比較する。

場合には、Ｓ１０で予測機関スロットル弁開度θＰに現
在の機関スロットル弁開度θ１を代入し、Ｓ判断された
場合には、Ｓｌｌで現在の機関スロ・７トル弁開度θ１
及びΔθから即ち、θ１＋βΔθを演算して予測機関ス
ロットル弁開度θＰを求めて、Ｓ１２に進む。Ｓ１２で
は、θ２に現在の機関回転数θｌを代入し、次のルーチ
ン実行に備える。そして、３１３では、Ｓ５又はＳ６．
ＳＩＯ又はＳｌｌによって求めたＮＰ　、　　θＰをも
とに、予め与えられている第　図に示すような機関回転
数Ｎ及びスロットル開度θに対する最適吸気系共鳴等価
長さの特性から、次の時点において最適となる吸気系共
鳴等価長さｌを求め、Ｓ１４でこのｌを与えるように前
記ステッピングモータ１２に出力する。　かかる構成に
よれば、吸気系共鳴周波数の制御を行う場合に、機関回
転数の変化に着目するのみならずスロットル弁開度即ち
、機関負荷の変化に着目して、最適長さを求めるように
したから、負荷が変化する過渡状態においても、実際の
運転点における最適長さを得ることができる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、吸気系共鳴周波
数の制御を行う場合に、予測制御のパラメータとして回
転数と共に機関負荷を用い、機関負荷の変化に関する予
測制御をも実行するようにしだから、回転数だけでなく
負荷にも影響される吸気系共鳴周波数を最適に制御する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図は本発明の一実施例を
示すハードウェア構成図、第３図は第２図中ｎ−ｕ断面
図、第４図は機関回転数と機関スロットル弁開度に対す
る最適吸気系共鳴等価長さを表すグラフ、第５図は本発
明における制御フローチャート、第６図は従来例の機能
ブロック図、第７図は同上の従来例のハードウェア構成
図である。 １８・・・内燃機関　　１９・・・可変吸気マニホルド
２０・・・クランク角センサ　　２３・・・機関スロッ
トル弁２４・・・制御回路　　２６・・・吸気ブランチ
部　　２７・・・本体　　２８・・・固定隔壁　　２９
・・・可動仕切板２９ａ・・・ラック部　　３０・・・
ステッピングモータ３１・・・ピニオン 特許出願人　　　　日産自動車株式会社代　理　人　　
弁理士　笹　島　富二雄第４図 浸関回転孜　Ｎ 第５図　その２

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、機
   関負荷を検出する機関負荷検出手段と、機関の過渡状態
   を検出する過渡状態検出手段と、吸気系共鳴周波数を可
   変制御する吸気系共鳴周波数可変制御手段と、前記機関
   回転数検出手段が検出した実際機関回転数に基づいて予
   測機関回転数を求める機関回転数予測手段と、前記機関
   負荷検出手段が検出した実際機関負荷に基づいて予測機
   関負荷を求める機関負荷予測手段と、前記機関回転数検
   出手段、機関負荷検出手段、機関回転数予測手段及び過
   渡状態検出手段の各出力を受けて前記吸気系共鳴周波数
   可変制御手段を駆動制御する駆動制御手段と、を備えて
   構成されたことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. （２）機関負荷検出手段は機関スロットル弁開度検出手
   段であり、機関負荷予測手段は機関スロットル弁開度予
   測手段である特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の吸
   気装置。