JPH1162659A - エンジンの吸気制御装置 - Google Patents
エンジンの吸気制御装置Info
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- JPH1162659A JPH1162659A JP9225316A JP22531697A JPH1162659A JP H1162659 A JPH1162659 A JP H1162659A JP 9225316 A JP9225316 A JP 9225316A JP 22531697 A JP22531697 A JP 22531697A JP H1162659 A JPH1162659 A JP H1162659A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】エンジンの吸入空気量制御精度を向上する。
【解決手段】アクセル開度θaとエンジン回転速度Ne
とを入力し(S1)、これらに基づいて目標吸入空気量
Qaを演算し(S2) 、可変バルブタイミング手段(V
TC) やスワール制御弁(SCV) の基準の制御状態に
応じたスロットル弁の基準開口面積Athを演算し(S
3) 、VTCによるバルブオーバーラップ量(O/L
量) とSCVの開度とを読み込み(S4) 、これらO/
L量量とSCV開度とに応じた補正係数KAVTC, K
ASCVを演算し(S5) 、前記基準開口面積Athを前
記補正係数KAVTC, KASCVで補正して目標開口
面積Athを演算し(S6) 、該目標開口面積Athに基づ
いてスロットル弁開度を制御する(S7) 。
とを入力し(S1)、これらに基づいて目標吸入空気量
Qaを演算し(S2) 、可変バルブタイミング手段(V
TC) やスワール制御弁(SCV) の基準の制御状態に
応じたスロットル弁の基準開口面積Athを演算し(S
3) 、VTCによるバルブオーバーラップ量(O/L
量) とSCVの開度とを読み込み(S4) 、これらO/
L量量とSCV開度とに応じた補正係数KAVTC, K
ASCVを演算し(S5) 、前記基準開口面積Athを前
記補正係数KAVTC, KASCVで補正して目標開口
面積Athを演算し(S6) 、該目標開口面積Athに基づ
いてスロットル弁開度を制御する(S7) 。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの吸気制
御装置に関し、特に、吸入空気量を高精度に目標値に制
御できるようにした技術に関する。
御装置に関し、特に、吸入空気量を高精度に目標値に制
御できるようにした技術に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ドライバの操作量に応じて車両の
駆動力ひいてはエンジンの目標トルクを設定し、該目標
トルクが得られるようにエンジンへの吸入空気量,燃料
供給量をが得られるように制御することにより、ドライ
バの意志に近い運転性能が得られるようにした技術の開
発が盛んである。
駆動力ひいてはエンジンの目標トルクを設定し、該目標
トルクが得られるようにエンジンへの吸入空気量,燃料
供給量をが得られるように制御することにより、ドライ
バの意志に近い運転性能が得られるようにした技術の開
発が盛んである。
【0003】この種のエンジンでは、前記目標トルクに
応じた目標吸入空気量が得られるように一般に電子制御
するスロットル弁を備えている(特開平1-313636号, 特
開平2-291347号等参照) また、アクセル操作に連動する
スロットル弁を備えたものでも、スロットル弁とは別に
バイパス通路に備えた補助空気弁を制御することで、ス
ロットル弁を通過する空気量の不足分を補助空気量で調
整して目標吸入空気量を得ることが可能である。
応じた目標吸入空気量が得られるように一般に電子制御
するスロットル弁を備えている(特開平1-313636号, 特
開平2-291347号等参照) また、アクセル操作に連動する
スロットル弁を備えたものでも、スロットル弁とは別に
バイパス通路に備えた補助空気弁を制御することで、ス
ロットル弁を通過する空気量の不足分を補助空気量で調
整して目標吸入空気量を得ることが可能である。
【0004】一方、近年ではエンジンの運転条件の変化
に応じて、可能な限り良好な燃焼状態が得られるよう
に、吸気の流動状態を可変に制御する手段を備えること
も一般化している。例えば、吸・排気弁の開閉時期を可
変に制御してバルブオーバーラップ等を変えて出力, 燃
費, 排気エミッションの改善を図った可変バルブタイミ
ング制御手段(以下VTCという) や、低速・低負荷時
に燃焼室内のスワールを強化して燃料との混合性を改善
して燃費, 排気エミッションの改善を図ったスワール制
御弁などの手段を備えている。
に応じて、可能な限り良好な燃焼状態が得られるよう
に、吸気の流動状態を可変に制御する手段を備えること
も一般化している。例えば、吸・排気弁の開閉時期を可
変に制御してバルブオーバーラップ等を変えて出力, 燃
費, 排気エミッションの改善を図った可変バルブタイミ
ング制御手段(以下VTCという) や、低速・低負荷時
に燃焼室内のスワールを強化して燃料との混合性を改善
して燃費, 排気エミッションの改善を図ったスワール制
御弁などの手段を備えている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにVTCやスワール制御弁を備え、かつ、電子制御
スロットル弁や補助空気弁を制御して目標吸入空気量を
得ようとするエンジンにおいては、目標吸入空気量に対
応してスロットル弁や補助空気弁の開度を制御しても、
VTCやスワール弁の作動状態によって吸気の流動状態
が異なり、正しく目標吸入空気量を得ることができず、
ひいては目標トルクと目標吸入空気量との関係を良好に
制御することが困難な状態となっていた。
ようにVTCやスワール制御弁を備え、かつ、電子制御
スロットル弁や補助空気弁を制御して目標吸入空気量を
得ようとするエンジンにおいては、目標吸入空気量に対
応してスロットル弁や補助空気弁の開度を制御しても、
VTCやスワール弁の作動状態によって吸気の流動状態
が異なり、正しく目標吸入空気量を得ることができず、
ひいては目標トルクと目標吸入空気量との関係を良好に
制御することが困難な状態となっていた。
【0006】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、VTCやスワール制御弁などの作動
状態に影響されることなく、吸入空気量を高精度に目標
値に制御することができるようにしたエンジンの吸気制
御装置を提供することを目的とする。
てなされたもので、VTCやスワール制御弁などの作動
状態に影響されることなく、吸入空気量を高精度に目標
値に制御することができるようにしたエンジンの吸気制
御装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1に係
る発明は図1に示すように、吸気系に、空気導入用の開
口面積を制御乃至調整するように制御される空気量計量
弁と、吸気の流動状態を可変とするように制御される流
動状態制御手段とを備えたエンジンの吸気制御装置にお
いて、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
と、エンジンの運転状態に基づいて、目標吸入空気量を
演算する目標吸入空気量演算手段と、前記目標吸入空気
量に基づいて、前記流動状態制御手段の基準制御状態に
応じた吸気系の基準開口面積を演算する基準開口面積演
算手段と、前記流動状態制御手段の制御状態に応じた吸
気系開口面積に対する流動状態補正係数を演算する流動
状態補正係数演算手段と、前記基準開口面積を前記流動
状態補正係数により補正して吸気系の目標開口面積を演
算する目標開口面積演算手段と、前記目標開口面積に基
づいて、前記空気量計量弁の開度を制御する空気量計量
弁制御手段と、を含んで構成したことを特徴とする。
る発明は図1に示すように、吸気系に、空気導入用の開
口面積を制御乃至調整するように制御される空気量計量
弁と、吸気の流動状態を可変とするように制御される流
動状態制御手段とを備えたエンジンの吸気制御装置にお
いて、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
と、エンジンの運転状態に基づいて、目標吸入空気量を
演算する目標吸入空気量演算手段と、前記目標吸入空気
量に基づいて、前記流動状態制御手段の基準制御状態に
応じた吸気系の基準開口面積を演算する基準開口面積演
算手段と、前記流動状態制御手段の制御状態に応じた吸
気系開口面積に対する流動状態補正係数を演算する流動
状態補正係数演算手段と、前記基準開口面積を前記流動
状態補正係数により補正して吸気系の目標開口面積を演
算する目標開口面積演算手段と、前記目標開口面積に基
づいて、前記空気量計量弁の開度を制御する空気量計量
弁制御手段と、を含んで構成したことを特徴とする。
【0008】このようにすれば、まず、流動状態制御手
段の基準の制御状態に応じて目標吸入空気量が得られる
吸気系の基準開口面積が演算され、該基準開口面積に対
して、流動状態制御手段の制御状態が変化したときに、
該変化に応じた流動状態補正係数が演算される。そし
て、該流動状態補正係数を用いて基準開口面積を補正す
ることにより、目標開口面積に補正され、該目標開口面
積に応じて空気量計量弁の開度を制御することにより、
流動状態制御手段の制御状態が変化しても、当初設定し
た目標吸入空気量を得ることができる。
段の基準の制御状態に応じて目標吸入空気量が得られる
吸気系の基準開口面積が演算され、該基準開口面積に対
して、流動状態制御手段の制御状態が変化したときに、
該変化に応じた流動状態補正係数が演算される。そし
て、該流動状態補正係数を用いて基準開口面積を補正す
ることにより、目標開口面積に補正され、該目標開口面
積に応じて空気量計量弁の開度を制御することにより、
流動状態制御手段の制御状態が変化しても、当初設定し
た目標吸入空気量を得ることができる。
【0009】また、請求項2に係る発明は、前記流動状
態制御手段は、吸・排気弁の開閉時期を可変に制御する
可変バルブタイミング制御手段を含んでいることを特徴
とする。可変バルブタイミング制御手段で吸・排気弁の
開閉時期を可変に制御すると、吸・排気弁のバルブオー
バーラップ量が変化し、これにより、シリンダ内の残留
排気量が変化して充填効率が変化し、吸気の流動状態が
変化する。
態制御手段は、吸・排気弁の開閉時期を可変に制御する
可変バルブタイミング制御手段を含んでいることを特徴
とする。可変バルブタイミング制御手段で吸・排気弁の
開閉時期を可変に制御すると、吸・排気弁のバルブオー
バーラップ量が変化し、これにより、シリンダ内の残留
排気量が変化して充填効率が変化し、吸気の流動状態が
変化する。
【0010】したがって、該吸気の流動状態の変化によ
る充填効率に対して吸気系の開口面積を補正することに
より、目標吸入空気量を維持することができる。また、
請求項3に係る発明は、前記流動状態制御手段は、燃焼
室内に生じるスワール力を制御するスワール制御弁を含
んでいることを特徴とする。
る充填効率に対して吸気系の開口面積を補正することに
より、目標吸入空気量を維持することができる。また、
請求項3に係る発明は、前記流動状態制御手段は、燃焼
室内に生じるスワール力を制御するスワール制御弁を含
んでいることを特徴とする。
【0011】スワール制御弁の開度を変化すると前後圧
力が変化して吸気の流動状態が変化する。例えば、開度
を減少すると流動抵抗が増大するので、吸気系のスロッ
トル弁等の開口面積を増大補正するなどして、目標吸入
空気量を維持することができる。また、請求項4に係る
発明は、前記空気量計量弁は、吸気系に主通路に介装さ
れる電子制御式のスロットル弁であることを特徴とす
る。
力が変化して吸気の流動状態が変化する。例えば、開度
を減少すると流動抵抗が増大するので、吸気系のスロッ
トル弁等の開口面積を増大補正するなどして、目標吸入
空気量を維持することができる。また、請求項4に係る
発明は、前記空気量計量弁は、吸気系に主通路に介装さ
れる電子制御式のスロットル弁であることを特徴とす
る。
【0012】例えば、目標トルクを決定し、該目標トル
クに対応する目標吸入空気量を得るように開度制御され
る電子制御式のスロットル弁を備える場合には、該スロ
ットル弁を、空気量の全量を制御する空気量計量弁とし
ての機能を有する。また、請求項5に係る発明は、前記
空気量計量弁は、吸気系の主通路をバイパスする通路に
介装される補助空気弁であり、主通路に介装されたスロ
ットル弁の開度に対して補助空気弁の開度を調整して目
標吸入空気量が得られるようにしたことを特徴とする。
クに対応する目標吸入空気量を得るように開度制御され
る電子制御式のスロットル弁を備える場合には、該スロ
ットル弁を、空気量の全量を制御する空気量計量弁とし
ての機能を有する。また、請求項5に係る発明は、前記
空気量計量弁は、吸気系の主通路をバイパスする通路に
介装される補助空気弁であり、主通路に介装されたスロ
ットル弁の開度に対して補助空気弁の開度を調整して目
標吸入空気量が得られるようにしたことを特徴とする。
【0013】スロットル弁をアクセル操作に連動する方
式のものでも、一般にアイドル回転速度制御用に、バイ
パス通路に補助空気制御弁を備えており、該補助空気弁
をスロットル弁からの新気量の不足分を調整する空気量
計量弁として機能させることができる。また、請求項6
に係る発明は、アクセル開度を検出するアクセル開度検
出手段を含んで構成され、前記目標吸入空気量演算手段
は、前記検出されたアクセル開度と、前記運転状態制御
手段によって検出されたエンジン回転速度とに基づいて
目標吸入空気量を演算することを特徴とする。
式のものでも、一般にアイドル回転速度制御用に、バイ
パス通路に補助空気制御弁を備えており、該補助空気弁
をスロットル弁からの新気量の不足分を調整する空気量
計量弁として機能させることができる。また、請求項6
に係る発明は、アクセル開度を検出するアクセル開度検
出手段を含んで構成され、前記目標吸入空気量演算手段
は、前記検出されたアクセル開度と、前記運転状態制御
手段によって検出されたエンジン回転速度とに基づいて
目標吸入空気量を演算することを特徴とする。
【0014】アクセル開度とエンジン回転速度とに基づ
いて、例えば、目標トルクに対応した目標吸入空気量を
算出することにより、高いエンジン運転性能を得ること
ができる。
いて、例えば、目標トルクに対応した目標吸入空気量を
算出することにより、高いエンジン運転性能を得ること
ができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。図2は、本発明の一実施形態のシステ
ム構成を示す。アクセル開度センサ1は、ドライバによ
って操作されるアクセルペダルの開度を検出する。
づいて説明する。図2は、本発明の一実施形態のシステ
ム構成を示す。アクセル開度センサ1は、ドライバによ
って操作されるアクセルペダルの開度を検出する。
【0016】運転状態検出手段の1つであるクランク角
センサ2は、単位クランク角毎のポジション信号及び気
筒行程位相差毎の基準信号を発生し、前記ポジション信
号の単位時間当りの発生数を計測することにより、ある
いは前記基準信号発生周期を計測することにより、エン
ジン回転速度を検出できる。同じく運転状態検出手段の
1つであるエアフローメータ3は、エンジン4への吸入
空気量 (単位時間当りの吸入空気量) を検出する。
センサ2は、単位クランク角毎のポジション信号及び気
筒行程位相差毎の基準信号を発生し、前記ポジション信
号の単位時間当りの発生数を計測することにより、ある
いは前記基準信号発生周期を計測することにより、エン
ジン回転速度を検出できる。同じく運転状態検出手段の
1つであるエアフローメータ3は、エンジン4への吸入
空気量 (単位時間当りの吸入空気量) を検出する。
【0017】同じく運転状態検出手段の1つである水温
センサ5は、エンジンの冷却水温度を検出する。エンジ
ン4には、燃料噴射信号によって駆動し、燃料を直接燃
焼室内に噴射供給する燃料噴射弁6、燃焼室に装着され
て点火を行う点火栓7が設けられる。該燃焼室内への直
接噴射方式により、層状燃焼によるリーン化が可能とな
り、空燃比を広範囲に可変制御することができる。ま
た、エンジン4の吸気通路8には、スロットル弁9が介
装され、該スロットル弁9の開度をDCモータ等により
電子制御するスロットル弁制御装置10が備えられてい
る。なお、スロットル弁9は、新気量を制御する新気量
計量弁を構成する。
センサ5は、エンジンの冷却水温度を検出する。エンジ
ン4には、燃料噴射信号によって駆動し、燃料を直接燃
焼室内に噴射供給する燃料噴射弁6、燃焼室に装着され
て点火を行う点火栓7が設けられる。該燃焼室内への直
接噴射方式により、層状燃焼によるリーン化が可能とな
り、空燃比を広範囲に可変制御することができる。ま
た、エンジン4の吸気通路8には、スロットル弁9が介
装され、該スロットル弁9の開度をDCモータ等により
電子制御するスロットル弁制御装置10が備えられてい
る。なお、スロットル弁9は、新気量を制御する新気量
計量弁を構成する。
【0018】前記各種センサ類からの検出信号は、コン
トロールユニット11へ入力され、該コントロールユニッ
ト11は、前記センサ類からの信号に基づいて検出される
運転状態に応じて前記スロットル弁制御装置10を介して
スロットル弁9の開度を制御し、前記燃料噴射弁6を駆
動して燃料噴射量 (燃料供給量) を制御し、点火時期を
設定して該点火時期で前記点火栓7を点火させる制御を
行う。
トロールユニット11へ入力され、該コントロールユニッ
ト11は、前記センサ類からの信号に基づいて検出される
運転状態に応じて前記スロットル弁制御装置10を介して
スロットル弁9の開度を制御し、前記燃料噴射弁6を駆
動して燃料噴射量 (燃料供給量) を制御し、点火時期を
設定して該点火時期で前記点火栓7を点火させる制御を
行う。
【0019】また、エンジン4の吸気弁12を開閉するカ
ム13の回転角位相を可変に制御して吸気弁12の開閉時期
を可変に制御するVTC14が備えられると共に、吸気通
路8の吸気ポート部分に燃焼室内のスワール力を制御す
るように開閉制御されるスワール制御弁15が備えられて
いる。そして、前記コントロールユニット11により、後
述するようにして、アクセル開度θaとエンジン回転速
度Neとに基づいて目標吸入空気量を演算し、該目標吸
入空気量が得られるように前記スロットル弁制御装置10
に駆動信号を出力してスロットル弁9の開度を制御する
と共に、運転条件に応じた吸気弁の開閉時期が得られる
ようにVTC14を制御し、かつ、スワール制御弁15の開
閉を制御する。
ム13の回転角位相を可変に制御して吸気弁12の開閉時期
を可変に制御するVTC14が備えられると共に、吸気通
路8の吸気ポート部分に燃焼室内のスワール力を制御す
るように開閉制御されるスワール制御弁15が備えられて
いる。そして、前記コントロールユニット11により、後
述するようにして、アクセル開度θaとエンジン回転速
度Neとに基づいて目標吸入空気量を演算し、該目標吸
入空気量が得られるように前記スロットル弁制御装置10
に駆動信号を出力してスロットル弁9の開度を制御する
と共に、運転条件に応じた吸気弁の開閉時期が得られる
ようにVTC14を制御し、かつ、スワール制御弁15の開
閉を制御する。
【0020】前記排気通路16には、排気中の特定成分例
えば酸素の濃度を検出して混合気の空燃比を検出する空
燃比センサ17が設けられる。図3は、本実施形態におけ
る吸気量制御(スロットル弁開度制御) ルーチンのフロ
ーチャートを示す。ステップ1では、前記各センサによ
って検出されたアクセル操作量θa,エンジン回転速度
Neを入力する。
えば酸素の濃度を検出して混合気の空燃比を検出する空
燃比センサ17が設けられる。図3は、本実施形態におけ
る吸気量制御(スロットル弁開度制御) ルーチンのフロ
ーチャートを示す。ステップ1では、前記各センサによ
って検出されたアクセル操作量θa,エンジン回転速度
Neを入力する。
【0021】ステップ2では、前記各検出値θa, Ne
に基づいて目標吸入空気量Qaを演算する。ステップ3
では、前記目標吸入空気量Qaに応じたスロットル弁9
の基準開口面積Ath0 を演算する。ここで、前記目標吸
入空気量Qaに対応するスロットル弁9の基準開口面積
Ath0 は、前記VTC14が吸・排気弁のバルブオーバー
ラップ量(以下O/L量という) を基準値(例えば0)
とした場合で、かつ、スワール制御弁15が開かれている
ときを基準とした場合の開口面積として求められる。具
体的には、目標吸入空気量Qaに対するスロットル弁9
の基準開口面積Ath0の関係を予め実験で求め、該デー
タから作成したマップからの検索により求めてもよい。
に基づいて目標吸入空気量Qaを演算する。ステップ3
では、前記目標吸入空気量Qaに応じたスロットル弁9
の基準開口面積Ath0 を演算する。ここで、前記目標吸
入空気量Qaに対応するスロットル弁9の基準開口面積
Ath0 は、前記VTC14が吸・排気弁のバルブオーバー
ラップ量(以下O/L量という) を基準値(例えば0)
とした場合で、かつ、スワール制御弁15が開かれている
ときを基準とした場合の開口面積として求められる。具
体的には、目標吸入空気量Qaに対するスロットル弁9
の基準開口面積Ath0の関係を予め実験で求め、該デー
タから作成したマップからの検索により求めてもよい。
【0022】ステップ4では、実際のVTC14によるO
/L量と、スワール制御弁15の開度ASVを読み込む。こ
れらの値は、VTCやスワール制御弁の制御ルーチンか
らの制御値を読み込めばよい。ステップ5では、前記O
/L量とスワール弁の開閉状態とに基づいて、VTC14
による前記基準開口面積Ath0 に対する補正係数KAT
VCと、スワール制御弁15による基準開口面積Ath0 に
対する補正係数KASVとを演算する。該補正係数の演
算については後に詳述する。
/L量と、スワール制御弁15の開度ASVを読み込む。こ
れらの値は、VTCやスワール制御弁の制御ルーチンか
らの制御値を読み込めばよい。ステップ5では、前記O
/L量とスワール弁の開閉状態とに基づいて、VTC14
による前記基準開口面積Ath0 に対する補正係数KAT
VCと、スワール制御弁15による基準開口面積Ath0 に
対する補正係数KASVとを演算する。該補正係数の演
算については後に詳述する。
【0023】ステップ6では、基準開口面積Ath0 にV
TCによる補正係数KATVCとスワール制御弁による
補正係数KASVとを乗じて、スロットル弁9の目標開
口面積ATHを算出する。ステップ7では、前記スロット
ル弁の目標開口面積Athに応じてスロットル弁制御装置
10によりスロットル弁9の開度を制御する。
TCによる補正係数KATVCとスワール制御弁による
補正係数KASVとを乗じて、スロットル弁9の目標開
口面積ATHを算出する。ステップ7では、前記スロット
ル弁の目標開口面積Athに応じてスロットル弁制御装置
10によりスロットル弁9の開度を制御する。
【0024】次に、スロットル弁をアクセル操作に機械
的に連動させる非電子制御式のものに適用した第2の実
施形態について説明する。図4は、該実施形態のシステ
ム構成を示す。基本的な構成は前記第1の実施形態と同
様であり、異なる部分を説明すると、スロットル弁9’
がアクセル操作に連動し、該スロットル弁9’の開度を
検出するスロットル開度センサ21が設けられ、その検出
信号がコントロールユニット11に入力される。また、ス
ロットル弁9’をバイパスして吸気通路8に接続される
補助空気通路22と、該補助空気通路22内に介装された補
助空気弁23とを備える。該補助空気弁23は、コントロー
ルユニット11からの駆動信号を入力する補助空気弁制御
装置24を介して駆動される。
的に連動させる非電子制御式のものに適用した第2の実
施形態について説明する。図4は、該実施形態のシステ
ム構成を示す。基本的な構成は前記第1の実施形態と同
様であり、異なる部分を説明すると、スロットル弁9’
がアクセル操作に連動し、該スロットル弁9’の開度を
検出するスロットル開度センサ21が設けられ、その検出
信号がコントロールユニット11に入力される。また、ス
ロットル弁9’をバイパスして吸気通路8に接続される
補助空気通路22と、該補助空気通路22内に介装された補
助空気弁23とを備える。該補助空気弁23は、コントロー
ルユニット11からの駆動信号を入力する補助空気弁制御
装置24を介して駆動される。
【0025】そして、アイドル運転時に該補助空気弁23
を駆動して補助空気通路22を流れる空気量を制御するこ
とにより、エンジン回転速度を目標回転速度にフィード
バック制御する通常のアイドル回転速度制御を行なうと
共に、本実施の形態では、スロットル弁開度(アクセル
開度) TVOとエンジン回転速度Neとに基づいて目標
吸入空気量Qaを設定し、スロットル弁9’を流れる主
吸入空気量の目標吸入空気量に対する不足分を、補助空
気量で調整することにより、吸入空気量を目標値に制御
できるようになっている。
を駆動して補助空気通路22を流れる空気量を制御するこ
とにより、エンジン回転速度を目標回転速度にフィード
バック制御する通常のアイドル回転速度制御を行なうと
共に、本実施の形態では、スロットル弁開度(アクセル
開度) TVOとエンジン回転速度Neとに基づいて目標
吸入空気量Qaを設定し、スロットル弁9’を流れる主
吸入空気量の目標吸入空気量に対する不足分を、補助空
気量で調整することにより、吸入空気量を目標値に制御
できるようになっている。
【0026】図5は、本実施形態における吸気量制御
(補助空気弁開度制御) のメインルーチンのフローチャ
ートを示す。ステップ11では、スロットル弁開度TVO
とエンジン回転速度Neを入力する。ステップ12では、
前記各検出値TVO, Neに基づいて目標吸入空気量Q
aを演算する。
(補助空気弁開度制御) のメインルーチンのフローチャ
ートを示す。ステップ11では、スロットル弁開度TVO
とエンジン回転速度Neを入力する。ステップ12では、
前記各検出値TVO, Neに基づいて目標吸入空気量Q
aを演算する。
【0027】ステップ13では、前記目標吸入空気量Qa
に基づいて、吸気系における空気導入用の基準開口面積
Aa0 を演算する。ステップ14, ステップ15では第1の
実施の形態と同様、実際のVTC14によるO/L量と、
スワール制御弁15の開度ASVを読み込み、これらO/L
量とスワール弁の開閉状態とに基づいて、VTC14によ
る前記基準開口面積Ath0 に対する補正係数KATVC
と、スワール制御弁15による基準開口面積Aa0 に対す
る補正係数KASVとを演算する。
に基づいて、吸気系における空気導入用の基準開口面積
Aa0 を演算する。ステップ14, ステップ15では第1の
実施の形態と同様、実際のVTC14によるO/L量と、
スワール制御弁15の開度ASVを読み込み、これらO/L
量とスワール弁の開閉状態とに基づいて、VTC14によ
る前記基準開口面積Ath0 に対する補正係数KATVC
と、スワール制御弁15による基準開口面積Aa0 に対す
る補正係数KASVとを演算する。
【0028】ステップ16では、基準開口面積Aa0 にV
TCによる補正係数KATVCとスワール制御弁による
補正係数KASVとを乗じて、空気導入用の目標開口面
積Aaを算出する。ステップ17では、前記空気導入用の
目標開口面積Aa から前記スロットル弁開度TVOに対
応するスロットル開口面積Athを差し引いて補助空気弁
23の開口面積Abpを算出する。
TCによる補正係数KATVCとスワール制御弁による
補正係数KASVとを乗じて、空気導入用の目標開口面
積Aaを算出する。ステップ17では、前記空気導入用の
目標開口面積Aa から前記スロットル弁開度TVOに対
応するスロットル開口面積Athを差し引いて補助空気弁
23の開口面積Abpを算出する。
【0029】ステップ18では、補助空気弁23の開口面積
Abpa に応じて補助空気弁制御装置24により補助空気弁
23の開度を制御する。次に、前記各実施の形態において
使用した前記基準開口面積Ath0 に対するVTC14によ
る補正係数KATVCと、スワール制御弁15による補正
係数KASVの演算について説明する。
Abpa に応じて補助空気弁制御装置24により補助空気弁
23の開度を制御する。次に、前記各実施の形態において
使用した前記基準開口面積Ath0 に対するVTC14によ
る補正係数KATVCと、スワール制御弁15による補正
係数KASVの演算について説明する。
【0030】図6は、エンジン各部のガス状態量を示
す。いまVTCによる吸・排気弁のO/L量が基準O/
L量(例えば0) であるときの空気導入用の基準開口面
積Aa0(補助空気弁を備えない電子制御スロットル弁の
場合は、スロットル弁の開口面積Ath0)に対して、O/
L量が変化しても吸入空気量Qa一定にするために必要
な空気導入用の開口面積Aa1(又はAth1)は、 Qa=Aa0・ρa0・Va0=Aa1・ρa1・Va1 ここで、ρa0, Va0は基準O/L量(例えば0) 時のス
ロットル弁通過空気の密度及び流速, ρa1, Va1は変化
したO/L量時のスロットル弁通過空気の密度及び流速
である。
す。いまVTCによる吸・排気弁のO/L量が基準O/
L量(例えば0) であるときの空気導入用の基準開口面
積Aa0(補助空気弁を備えない電子制御スロットル弁の
場合は、スロットル弁の開口面積Ath0)に対して、O/
L量が変化しても吸入空気量Qa一定にするために必要
な空気導入用の開口面積Aa1(又はAth1)は、 Qa=Aa0・ρa0・Va0=Aa1・ρa1・Va1 ここで、ρa0, Va0は基準O/L量(例えば0) 時のス
ロットル弁通過空気の密度及び流速, ρa1, Va1は変化
したO/L量時のスロットル弁通過空気の密度及び流速
である。
【0031】したがって、前記基準開口面積Aa0に対す
るO/L量変化時の補正係数KAVTCは、次式で表さ
れる。
るO/L量変化時の補正係数KAVTCは、次式で表さ
れる。
【0032】
【数1】 ここで、Pa0はスロットル弁上流の圧力(≒大気圧) ,
Pm0, Pm1はスロットル弁下流の基準O/L量時におけ
る吸気圧力及び実際のO/L量時の吸気圧力,κaは空
気の比熱比(≒1.4)、であり、吸気圧力Pm は状態方程
式から次式のように求められる。
Pm0, Pm1はスロットル弁下流の基準O/L量時におけ
る吸気圧力及び実際のO/L量時の吸気圧力,κaは空
気の比熱比(≒1.4)、であり、吸気圧力Pm は状態方程
式から次式のように求められる。
【0033】
【数2】 したがって、圧力比Pm0/Pa0及びPm1/Pa0は、それ
ぞれ、 Pm0/Pa0=Tp/(Tp100 ・ηn 0) ・・・ Pm1/Pa0=Tp/(Tp100 ・ηnc1) ・・・ ここで、Tpはエアフロメータで検出された吸入空気量
Qに基づいて算出されるシリンダ吸入空気量(=k・Q
/Ne;kは定数) 、Tp100 は充填効率100%とした
ときのシリンダ吸入空気量であり、したがってTp/T
p100 は実際の充填効率ηc を表す。また、ηn 0 は前
記基準開口面積Aa0で目標吸入空気量Qaが得られると
きの新気割合, ηnc1 はO/L量変化時に対応する開口
面積Aa1で目標吸入空気量Qaが得られるときの新気割
合を示し、具体的には各O/L量毎にエンジン回転速度
Neと目標吸入空気量Qaとに基づいて設定したマップ
からの検索等で求めることができる。この場合、VTC
がO/L量を基準値と単一の変化時O/L量との2段階
に切り換える場合は、ηnのマップは2つあればよく、
また、リニアに可変制御する場合でも基準値と最大値と
の2つのマップを用意し、或いはそれに中間値を加えた
3つ程度のマップを用意して、補間演算により求めるこ
とができる。
ぞれ、 Pm0/Pa0=Tp/(Tp100 ・ηn 0) ・・・ Pm1/Pa0=Tp/(Tp100 ・ηnc1) ・・・ ここで、Tpはエアフロメータで検出された吸入空気量
Qに基づいて算出されるシリンダ吸入空気量(=k・Q
/Ne;kは定数) 、Tp100 は充填効率100%とした
ときのシリンダ吸入空気量であり、したがってTp/T
p100 は実際の充填効率ηc を表す。また、ηn 0 は前
記基準開口面積Aa0で目標吸入空気量Qaが得られると
きの新気割合, ηnc1 はO/L量変化時に対応する開口
面積Aa1で目標吸入空気量Qaが得られるときの新気割
合を示し、具体的には各O/L量毎にエンジン回転速度
Neと目標吸入空気量Qaとに基づいて設定したマップ
からの検索等で求めることができる。この場合、VTC
がO/L量を基準値と単一の変化時O/L量との2段階
に切り換える場合は、ηnのマップは2つあればよく、
また、リニアに可変制御する場合でも基準値と最大値と
の2つのマップを用意し、或いはそれに中間値を加えた
3つ程度のマップを用意して、補間演算により求めるこ
とができる。
【0034】このようにして、求められたスロットル弁
前後の圧力比Pm0/Pa0及びPm1/Pa0を前記式に代
入してO/L量変化時の補正係数KAVTCを算出する
ことができる。次に、スワール制御弁15について説明す
る。該スワール制御弁が開閉しても吸入空気量Qa一定
とするために必要な導入空気用の開口面積Aaは、スワ
ール制御弁開時を基準としたときの基準開口面積をAa
1, スワール制御弁閉時の開口面積をAa2とすると、 Qa=Aa1・ρa1・Va1=Aa2・ρa2・Va2 ここで、ρa1, Va1はスワール制御弁開時のスワール制
御弁通過空気の密度及び流速, ρa2, Va2はスワール制
御弁閉時のスワール制御弁通過空気の密度及び流速であ
る。
前後の圧力比Pm0/Pa0及びPm1/Pa0を前記式に代
入してO/L量変化時の補正係数KAVTCを算出する
ことができる。次に、スワール制御弁15について説明す
る。該スワール制御弁が開閉しても吸入空気量Qa一定
とするために必要な導入空気用の開口面積Aaは、スワ
ール制御弁開時を基準としたときの基準開口面積をAa
1, スワール制御弁閉時の開口面積をAa2とすると、 Qa=Aa1・ρa1・Va1=Aa2・ρa2・Va2 ここで、ρa1, Va1はスワール制御弁開時のスワール制
御弁通過空気の密度及び流速, ρa2, Va2はスワール制
御弁閉時のスワール制御弁通過空気の密度及び流速であ
る。
【0035】したがって、前記スワール制御弁開時の基
準開口面積Aa1に対するスワール制御弁閉時の補正係数
KASVは、VTCによる補正係数KAVTCを求める
のと同様にして算出でき、次式で表される。
準開口面積Aa1に対するスワール制御弁閉時の補正係数
KASVは、VTCによる補正係数KAVTCを求める
のと同様にして算出でき、次式で表される。
【0036】
【数3】 ここで、Pa0はスロットル弁上流の圧力(≒大気圧) ,
Pm1, Pm2はスワール制御弁開時及び閉時のスワール制
御弁下流の吸気圧力である。圧力比Pm1/Pa0は、スワ
ール制御弁開時のスワール制御弁下流の圧力は前記スロ
ットル弁下流の圧力と等しくPm1であるため、で求め
た値をそのまま用いればよい。
Pm1, Pm2はスワール制御弁開時及び閉時のスワール制
御弁下流の吸気圧力である。圧力比Pm1/Pa0は、スワ
ール制御弁開時のスワール制御弁下流の圧力は前記スロ
ットル弁下流の圧力と等しくPm1であるため、で求め
た値をそのまま用いればよい。
【0037】一方、スワール制御弁閉時のスワール制御
弁の前後圧力比は、スワール制御弁下流の吸気ポート圧
力Ppがスワール制御弁開時の吸気圧力Pm1と等しいの
で、圧力比=Pm2/Pm1となり、この値は、スワール制
御弁を通過する空気量を目標吸入空気量Qaとする次式
より求められる。
弁の前後圧力比は、スワール制御弁下流の吸気ポート圧
力Ppがスワール制御弁開時の吸気圧力Pm1と等しいの
で、圧力比=Pm2/Pm1となり、この値は、スワール制
御弁を通過する空気量を目標吸入空気量Qaとする次式
より求められる。
【数4】 具体的には、目標吸入空気量Qaに対する圧力比Pm2/
Pm1のマップを設定し、検索等で求めればよい。
Pm1のマップを設定し、検索等で求めればよい。
【0038】そして、前記式の中の圧力比Pm2/Pa0
は、 Pm2/Pa0=(Pm1/Pa0) ・(Pm2/Pm1) である。したがって、前記式から求めた圧力比Pm1/
Pa0と、前記式から求めた圧力比Pm2/Pm1から、圧
力比Pm2/Pa0を算出でき、該圧力比Pm2/Pa0を前記
式に代入することにより、スワール制御弁による補正
係数KASVを算出できる。
は、 Pm2/Pa0=(Pm1/Pa0) ・(Pm2/Pm1) である。したがって、前記式から求めた圧力比Pm1/
Pa0と、前記式から求めた圧力比Pm2/Pm1から、圧
力比Pm2/Pa0を算出でき、該圧力比Pm2/Pa0を前記
式に代入することにより、スワール制御弁による補正
係数KASVを算出できる。
【0039】以下、図7のフローチャートに従って、V
TC補正係数KAVTCとスワール制御弁 の補正係数
KASVとを演算する過程を説明する。ステップ21で
は、エンジン回転速度Neと目標吸入空気量Qaとに基
づいてVTCの基準O/L量時の新気割合ηn0をマップ
からの検索等により演算する。ステップ22では、前記新
気割合ηn0を用いて、VTCによる基準O/L量におけ
るスロットル弁前後の圧力比Pm0/Pa0を演算する。
TC補正係数KAVTCとスワール制御弁 の補正係数
KASVとを演算する過程を説明する。ステップ21で
は、エンジン回転速度Neと目標吸入空気量Qaとに基
づいてVTCの基準O/L量時の新気割合ηn0をマップ
からの検索等により演算する。ステップ22では、前記新
気割合ηn0を用いて、VTCによる基準O/L量におけ
るスロットル弁前後の圧力比Pm0/Pa0を演算する。
【0040】ステップ23では、前記圧力比Pm0/Pa0を
用いて、基準O/L量における差圧補正項Kpa0 (式
の分子の値) を、マップからの検索等により算出する。
ステップ24では、VTCによるO/L量変化時の新気割
合ηn1をマップからの検索等により演算する。ステップ
25では、前記新気割合ηn1を用いて、VTCによるスロ
ットル弁前後の圧力比Pm1/Pa0を演算する。
用いて、基準O/L量における差圧補正項Kpa0 (式
の分子の値) を、マップからの検索等により算出する。
ステップ24では、VTCによるO/L量変化時の新気割
合ηn1をマップからの検索等により演算する。ステップ
25では、前記新気割合ηn1を用いて、VTCによるスロ
ットル弁前後の圧力比Pm1/Pa0を演算する。
【0041】ステップ26では、前記圧力比Pm1/Pa0を
用いて、O/L量変化時における差圧補正項Kpa1 (
式の分母の値) を、マップからの検索等により算出す
る。ステップ27では、前記2つの差圧補正項Kpa0,Kpa
1 を用いて、VTC補正係数KAVTC(=Kpa0 /K
pa1)を算出する。ステップ28では、目標吸入空気量Qa
に基づいてマップからの検索等によりスワール制御弁開
度に応じた圧力比Pm2/Pm1を算出する。なお、一般的
なスワール制御弁が全開又は全閉の2段階に切り換えら
れる場合、全開時はPm2=Pm1であり、圧力比Pm2/P
m1=1となり、スワール制御弁補正係数KASV=1と
なりスワール制御弁による補正は行なわれず、全閉時に
対する圧力比Pm2/Pm1のマップを1枚持てばよいが、
スワール制御弁の開度をリニアに変化させる場合は、V
TCの場合と同様2枚乃至3枚程度の開度に応じたマッ
プを用いて補間演算等により求めればよい。
用いて、O/L量変化時における差圧補正項Kpa1 (
式の分母の値) を、マップからの検索等により算出す
る。ステップ27では、前記2つの差圧補正項Kpa0,Kpa
1 を用いて、VTC補正係数KAVTC(=Kpa0 /K
pa1)を算出する。ステップ28では、目標吸入空気量Qa
に基づいてマップからの検索等によりスワール制御弁開
度に応じた圧力比Pm2/Pm1を算出する。なお、一般的
なスワール制御弁が全開又は全閉の2段階に切り換えら
れる場合、全開時はPm2=Pm1であり、圧力比Pm2/P
m1=1となり、スワール制御弁補正係数KASV=1と
なりスワール制御弁による補正は行なわれず、全閉時に
対する圧力比Pm2/Pm1のマップを1枚持てばよいが、
スワール制御弁の開度をリニアに変化させる場合は、V
TCの場合と同様2枚乃至3枚程度の開度に応じたマッ
プを用いて補間演算等により求めればよい。
【0042】ステップ29では、前記圧力比Pm1/Pa0と
Pm2/Pm1とを用いて、圧力比Pm2/Pa0を算出する。
ステップ30では、前記圧力比Pm2/Pa0を用いて、差圧
補正項Kpa2 (前記式の分母の値) をマップからの検
索等により算出する。ステップ31では、前記ステップ26
で求めた差圧補正項Kpa1 と前記ステップ30で求めた差
圧補正項Kpa2 とに基づいて、スワール制御弁補正係数
KASV(=Kpa1 /Kpa2 ) を算出する。
Pm2/Pm1とを用いて、圧力比Pm2/Pa0を算出する。
ステップ30では、前記圧力比Pm2/Pa0を用いて、差圧
補正項Kpa2 (前記式の分母の値) をマップからの検
索等により算出する。ステップ31では、前記ステップ26
で求めた差圧補正項Kpa1 と前記ステップ30で求めた差
圧補正項Kpa2 とに基づいて、スワール制御弁補正係数
KASV(=Kpa1 /Kpa2 ) を算出する。
【0043】以上示したように、VTCやスワール制御
弁等の流動状態制御手段の制御状態に応じて算出した補
正係数を用いて、吸気系の開口面積を補正することによ
り、該流動状態制御手段の制御状態に影響されることな
く、目標吸入空気量を精度良く得るすることができる。
弁等の流動状態制御手段の制御状態に応じて算出した補
正係数を用いて、吸気系の開口面積を補正することによ
り、該流動状態制御手段の制御状態に影響されることな
く、目標吸入空気量を精度良く得るすることができる。
【図1】本発明の構成・機能を示すブロック図。
【図2】本発明の一実施形態のシステム構成を示す図。
【図3】同上実施形態のスロットル弁制御ルーチンを示
すフローチャート。
すフローチャート。
【図4】本発明の別の実施形態のシステム構成を示す
図。
図。
【図5】同上実施形態の補助空気弁制御ルーチンを示す
フローチャート。
フローチャート。
【図6】同上の各実施形態における空気の各部の状態変
化を示す図。
化を示す図。
【図7】同上の各実施形態に使用されるVTC及びスワ
ール制御弁換算係数を算出するルーチンのフローチャー
ト。
ール制御弁換算係数を算出するルーチンのフローチャー
ト。
1 アクセル開度センサ 2 クランク角センサ 3 エアフロメータ 4 エンジン 6 燃料噴射弁 8 吸気通路 9,9’スロットル弁 10 スロットル弁制御装置 11 コントロールユニット 21 スロットルセンサ 22 補助空気通路 23 補助空気弁 24 補助空気弁制御装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02D 41/14 320 F02D 41/14 320A 43/00 301 43/00 301K 301U 301Z 301L (72)発明者 岩野 浩 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内
Claims (6)
- 【請求項1】吸気系に、空気導入用の開口面積を制御乃
至調整するように制御される空気量計量弁と、吸気の流
動状態を可変とするように制御される流動状態制御手段
とを備えたエンジンの吸気制御装置において、 エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、 エンジンの運転状態に基づいて、目標吸入空気量を演算
する目標吸入空気量演算手段と、 前記目標吸入空気量に基づいて、前記流動状態制御手段
の基準制御状態に応じた吸気系の基準開口面積を演算す
る基準開口面積演算手段と、 前記流動状態制御手段の制御状態に応じた吸気系開口面
積に対する流動状態補正係数を演算する流動状態補正係
数演算手段と、 前記基準開口面積を前記流動状態補正係数により補正し
て吸気系の目標開口面積を演算する目標開口面積演算手
段と、 前記目標開口面積に基づいて、前記空気量計量弁の開度
を制御する空気量計量弁制御手段と、 を含んで構成したことを特徴とするエンジンの吸気制御
装置。 - 【請求項2】前記流動状態制御手段は、吸・排気弁の開
閉時期を可変に制御する可変バルブタイミング制御手段
を含んでいる請求項1に記載のエンジンの吸気制御装
置。 - 【請求項3】前記流動状態制御手段は、燃焼室内に生じ
るスワール力を制御するスワール制御弁を含んでいる請
求項1又は請求項2に記載のエンジンの吸気制御装置。 - 【請求項4】前記空気量計量弁は、吸気系に主通路に介
装される電子制御式のスロットル弁であることを特徴と
する請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載のエンジ
ンの吸気制御装置。 - 【請求項5】前記空気量計量弁は、吸気系の主通路をバ
イパスする通路に介装される補助空気弁であり、主通路
に介装されたスロットル弁の開度に対して補助空気弁の
開度を調整して目標吸入空気量が得られるようにしたこ
とを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つに記
載のエンジンの吸気制御装置。 - 【請求項6】アクセル開度を検出するアクセル開度検出
手段を含んで構成され、 前記目標吸入空気量演算手段は、前記検出されたアクセ
ル開度と、前記運転状態制御手段によって検出されたエ
ンジン回転速度とに基づいて目標吸入空気量を演算する
ことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1つに
記載のエンジンの吸気制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9225316A JPH1162659A (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | エンジンの吸気制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9225316A JPH1162659A (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | エンジンの吸気制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1162659A true JPH1162659A (ja) | 1999-03-05 |
Family
ID=16827453
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9225316A Pending JPH1162659A (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | エンジンの吸気制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1162659A (ja) |
-
1997
- 1997-08-21 JP JP9225316A patent/JPH1162659A/ja active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040330 |