(57)【要約】【課題】  エンジンの燃焼室内で吸気旋回流を選択的に発生させる場合において、吸気制御弁の開閉時における失火、ノッキング或いはトルクショックをより効果的に抑制すること。【解決手段】  エンジンの吸気通路に設けられた電動式のスロットル弁と、エンジンの燃焼室内に吸気旋回流を発生させるか否かを切り替える吸気制御弁と、を備えた吸気制御装置において、吸気制御弁の開閉動作時の場合には、他の場合よりもスロットル弁の開度の変化を抑制する。【選択図】  図４
2006037815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気通路に設けられた電動式のスロットル弁と、
前記スロットル弁よりも下流側の前記吸気通路に設けられ、前記エンジンの燃焼室内に吸気旋回流を発生させるか否かを切り替える吸気制御弁と、
前記スロットル弁の開度を制御する制御手段と、
を備えたエンジンの吸気制御装置において、
前記制御手段は、
前記吸気制御弁の開閉動作時の場合には、他の場合よりも前記スロットル弁の開度の変化を抑制することを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
【請求項２】
前記吸気制御弁が電動式の制御弁であり、
更に、
前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段を備え、
前記制御手段は、前記運転状態検出手段の検出結果により前記吸気制御弁の開閉を制御すると共に前記吸気制御弁の作動速度に応じて、前記スロットル弁の開度の変化を抑制する期間を定めることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの吸気制御装置。
【請求項３】
前記吸気制御弁が、当該吸気制御弁を作動させるアクチュエータに供給される電源電圧によって作動速度が変化する制御弁であり、
更に、
前記電源電圧を検出する電圧検出手段を備え、
前記制御手段は、前記電圧検出手段の検出結果に基づいて前記期間を定めることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの吸気制御装置。
【請求項４】
更に、
アクセルペダルの開度を検出する開度検出手段を備え、
前記スロットル弁の開度の目標値が、前記検出手段の検出結果に基づいて定められ、
前記制御手段は、
前記期間の経過後には、前記スロットル弁の開度を直ちに前記目標値に達するように制御せず、徐々に変化させて前記目標値に達するように制御することを特徴とする請求項２又は３に記載のエンジンの吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの吸気制御技術に関し、特に、エンジンの燃焼室内で吸気旋回流を選択的に発生させる場合の吸気制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの燃焼室内における燃焼を安定させるために、燃焼室内の吸気旋回流を選択的に発生させる技術が知られている。一般に吸気旋回流は吸気通路内に吸気制御弁を配設し、その開閉により吸気通路を部分的に閉鎖して燃焼室内に流れ込む空気の方向を変化させることにより発生し、主として、エンジンの低回転時、低負荷時には燃焼室内に吸気旋回流が生じるように制御される。一方、吸気制御弁の開閉時には燃焼室内の燃焼状態が変化するため、失火、ノッキング或いはトルクショックを生じる場合がある。このため、例えば、特許文献１には吸気制御弁の開閉時に生じ得るノッキングやトルクショックを防止するために、燃焼室の点火時期を段階的に変化させることが記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−４２１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、燃焼室内の空気の充填量は、吸気通路の上流側に配設されるスロットル弁の開度に影響される。従って、点火時期を変化させたとしても、吸気制御弁の開閉時におけるスロットル開度の変化によって、燃焼室内の燃焼状態が変化し、失火、ノッキング或いはトルクショックを生じる場合がある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、吸気制御弁の開閉時における失火、ノッキング或いはトルクショックをより効果的に抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、エンジンの吸気通路に設けられた電動式のスロットル弁と、前記スロットル弁よりも下流側の前記吸気通路に設けられ、前記エンジンの燃焼室内に吸気旋回流を発生させるか否かを切り替える吸気制御弁と、前記スロットル弁の開度を制御する制御手段と、を備えたエンジンの吸気制御装置において、前記制御手段は、前記吸気制御弁の開閉動作時の場合には、他の場合よりも前記スロットル弁の開度の変化を抑制することを特徴とするエンジンの吸気制御装置が提供される。
【０００７】
この吸気制御装置によれば、前記吸気制御弁の開閉動作時に前記スロットル弁の開度の変化が抑制されるので、前記燃焼室内の空気の充填量が大きく変化せず、失火、ノッキング或いはトルクショックを軽減できる。
【０００８】
本発明においては、前記吸気制御弁が電動式の制御弁であり、更に、前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段を備え、前記制御手段は、前記運転状態検出手段の検出結果により前記吸気制御弁の開閉を制御すると共に前記吸気制御弁の作動速度に応じて、前記スロットル弁の開度の変化を抑制する期間を定めることもできる。
【０００９】
この構成によれば、前記吸気制御弁の作動速度に応じて前記スロットル弁の開度の変化を抑制する期間が定められるので、より確実に前記吸気制御弁の開閉時の失火、ノッキング或いはトルクショックを軽減できる。
【００１０】
この場合、前記吸気制御弁が、当該吸気制御弁を作動させるアクチュエータに供給される電源電圧によって作動速度が変化する制御弁であり、更に、前記電源電圧を検出する電圧検出手段を備え、前記制御手段は、前記電圧検出手段の検出結果に基づいて前記期間を定めることもできる。
【００１１】
また、この場合、更に、アクセルペダルの開度を検出する開度検出手段を備え、前記スロットル弁の開度の目標値が、前記検出手段の検出結果に基づいて定められ、前記制御手段は、前記期間の経過後には、前記スロットル弁の開度を直ちに前記目標値に達するように制御せず、徐々に変化させて前記目標値に達するように制御することもできる。この構成によれば、前記期間の経過後に、急激に前記燃焼室内の空気の充填量が変化することを防止でき、トルクショックの発生を防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
以上述べた通り、本発明によれば、吸気制御弁の開閉時における失火、ノッキング或いはトルクショックをより効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明の一実施形態に係る吸気制御装置が適用されるエンジンＸの構成を示す図である。エンジンＸはシリンダヘッド１０とシリンダブロック２０とを備える。シリンダヘッド１０には、燃焼室内を点火する点火プラグ１１と、吸気通路３０の燃焼室への開口を開閉する吸気バルブ１２と、排気通路４０の燃焼室への開口を開閉する排気バルブ１３と、が設けられている。シリンダブロック２０内にはピストン２１が収容されており、また、クランクシャフト２２にはクランクシャフト２２の回転数（エンジン回転数）を検出する回転数センサ２３が設けられている。
【００１４】
吸気通路３０の端部にはエアフィルタ３１が取り付けられ、外気がエアフィルタ３１によりろ過されて吸気通路３０内に導入される。吸気通路３０には吸気量センサ３２が設けられており、吸気通路３０内を通過する空気の量が検出される。吸気通路３０の途中には電動式のスロットル弁３３が配設されており、スロットル弁３３の開度を調節することにより、燃焼室内に充填される空気量が調節される。また、吸気通路３０の途中にはインジェクタ３４が設けられている。インジェクタ３４からはエンジンの運転状態に応じた量の燃料が噴射され、この燃料が空気と混合されて混合気体となって燃焼室内に充填されることになる。
【００１５】
シリンダヘッド１０の内部において吸気通路３０には隔壁３５が設けられており、吸気通路３０を２つの通路３０ａ及び３０ｂに分岐させている。スロットル弁３３の下流側となる、通路３０ｂの入口近傍には吸気制御弁３６が設けられている。吸気制御弁３６は通路３０ｂに対する気体の流通を遮断又は許容するための制御弁であり、負圧式のものも採用できるが、本実施形態では電動式のものを採用する。吸気制御弁３６は、同図の実線位置（気体の流通を遮断）と、破線位置（気体の流通を許容）と、の２つの位置で切り替えられる。以下、実線位置の場合を弁が閉じると、破線位置の場合を弁が開くともいう。
【００１６】
吸気制御弁３６を閉じると、吸気通路３０内を通過する気体は通路３０ａのみを通って燃焼室内に導入され、吸気制御弁３６を開くと、吸気通路３０内を通過する気体は通路３０ａ及び３０ｂの双方を通って燃焼室内に導入される。そして、隔壁３５は、吸気制御弁３６が閉じられ、吸気通路３０内を通過する気体が通路３０ａのみを通って燃焼室内に導入される場合に燃焼室内で吸気旋回流を発生するように設定されている。つまり、吸気制御弁３６はエンジンＸの燃焼室内に吸気旋回流を発生させるか否かを切り替える弁として機能する。
【００１７】
次に、上記のエンジンＸの吸気制御を行う吸気制御装置について説明する。図２は本発明の一実施形態に係る吸気制御装置Ａのブロック図である。ＣＰＵ１０１は吸気制御装置Ａ全体の制御を司り、特に後述する処理を実行する。ＥＥＰＲＯＭ１０２は、後述する処理のプログラム等の固定的なプログラム、データを記憶する。ＲＡＭ１０３はＣＰＵ１０１のワークエリアとして機能し、可変データを記憶する。本実施形態では、ＥＥＰＲＯＭ１０２及びＲＡＭ１０３を例示しているが、上記プログラムやデータ等を記憶する手段としてはこれに限られず種々の記憶手段を採用できる。
【００１８】
インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０４には、ＣＰＵ１０１と以下に述べる各デバイスとのインターフェースとして機能し、ＣＰＵ１０１はインターフェース１０４を介して制御指示を出力したり、或いは、センサの検出結果を取得する。駆動回路１０５は電動式のスロットル弁３３を作動させるモータ等のアクチュエータの駆動回路である。ＣＰＵ１０１は駆動回路１０５に対してスロットル弁３３の開度の指令を出力し、駆動回路１０５はその指令に応じてスロットル弁３３のアクチュエータを作動させる。
【００１９】
駆動回路１０６は電動式の吸気制御弁３６を作動させるモータ等のアクチュエータの駆動回路である。ＣＰＵ１０１は駆動回路１０６に対して吸気制御弁３６を開くか閉じるかのいずれかの指令を出力し、駆動回路１０６はその指令に応じて吸気制御弁３６を開閉させる。本実施形態では吸気制御弁３６を作動させるアクチュエータが、車輌に搭載されたバッテリの電圧により駆動される場合を想定しており、駆動回路１０６はその電圧の方向（アクチュエータを流れる電流の向き）の切替えと通電の有無とを切り替える場合を想定する。例えば、吸気制御弁３６のアクチュエータとしてモータを想定した場合、駆動回路１０６はＣＰＵ１０１から吸気制御弁３６を開く指示を受けた場合、当該モータを一方の方向に所定量回転させる。また、吸気制御弁３６を閉じる指示を受けた場合、当該モータを他方の方向に所定量回転させる。この構成の場合、吸気制御弁３６の開閉の作動速度はバッテリの電圧に依存する。
【００２０】
バッテリの電圧が高い場合、モータに印加される電圧も高くなり、作動速度は速くなるが、バッテリの電圧が低い場合、モータに印加される電圧も低くなり、作動速度は遅くなる。つまり、吸気制御弁３６の開閉開始から開閉終了までの時間がバッテリの電圧によって短くなったり、長くなったりする。このように本実施形態では、吸気制御弁３６がこれに供給されるバッテリ電圧によって作動速度が変化する制御弁である場合を想定している。
【００２１】
バッテリ電圧検出センサ１０７は車輌に搭載されたバッテリの電圧を検出するセンサである。アクセルペダル開度検出センサ１０８は車輌のアクセルペダルに対するドライバの操作量を検出するセンサである。回転数センサ２３は上述した通りエンジンＸの回転数を検出するセンサであり、吸気量センサ３２は上述した通り吸気通路３０を通過する空気の量を検出する。
【００２２】
次に、係る構成からなる吸気制御装置Ａによるスロットル弁３３の開度の制御について説明する。本実施形態では吸気制御装置Ａにより吸気制御弁３６の開閉も制御する。図３（ａ）はＣＰＵ１０１が実行する制御処理のフローチャートである。Ｓ１ではエンジンＸの運転状態を検出する。本実施形態では、運転状態としてエンジンＸの回転数と吸気通路３０を通過する空気の吸気量とをパラメータとし、これらを回転数センサ２３と吸気量センサ３２とでそれぞれ検出する。
【００２３】
Ｓ２では、Ｓ１の検出結果に基づいて吸気制御弁３６を開から閉へ又は閉から開へ切り替えるか否かを判定する。つまり、エンジンＸの燃焼室内に吸気旋回流を発生させるか否かを判定する。図４（ａ）は吸気制御弁３６の切替条件を示す図である。同図では２種類の閾値を示す線Ｌ１及びＬ２が示されている。エンジンＸの回転数が低速側から高速側へ変化する場合には線Ｌ１の閾値を用い、線Ｌ１よりも低回転数・低負荷側（線Ｌ１の左側の領域）では吸気旋回流を発生させ（つまり吸気制御弁３６を閉じる）、線Ｌ１よりも高回転数・高負荷側（線Ｌ１の右側の領域）では吸気旋回流を発生させない（つまり吸気制御弁３６を開く）。
【００２４】
同様に、エンジンＸの回転数が高速側から低速側へ変化する場合には線Ｌ２の閾値を用い、線Ｌ２よりも低回転数・低負荷側（線Ｌ２の左側の領域）では吸気旋回流を発生させ（つまり吸気制御弁３６を閉じる）、線Ｌ２よりも高回転数・高負荷側（線Ｌ２の右側の領域）では吸気旋回流を発生させない（つまり吸気制御弁３６を開く）。なお、ここで言う負荷とは、吸気充填効率（吸気量／回転数×定数）を意味する。また、図４（ａ）に示す閾値（線Ｌ１及びＬ２）は、ルックアップテーブル又は演算式等の形式でＥＥＰＲＯＭ１０２に格納しておくことができる。
【００２５】
Ｓ２で吸気制御弁３６の開閉を切り替えると判断した場合はＳ４へ進み、そうでない場合はＳ３へ進む。Ｓ３ではスロットル弁３３の開度の制御について通常の制御を行う。図３（ｂ）はＳ３のスロットル弁通常制御の処理を示すフローチャートである。Ｓ１１ではアクセルペダル開度検出センサ１０８によりアクセルペダルの開度を検出する。Ｓ１２ではＳ１１で検出したアクセルペダルの開度に基づいてスロットル弁３３の開度の目標値を設定し、スロットル弁３３の開度がこの目標値に達するようにスロットル弁３３の開度指令を駆動回路１０５へ出力する。以上により一単位の処理が終了する。
【００２６】
次に、図３（ａ）に戻り、Ｓ４では吸気制御弁３６の開閉切替指令を駆動回路１０６へ出力する。これにより吸気制御弁３６が開から閉へ又は閉から開へ切り替えられる。続くＳ５ではスロットル弁３３の開度の制御について上述した通常制御よりもスロットル弁３３の開度の変化を抑制する抑制制御を行う。図３（ｃ）はＳ５のスロットル弁抑制制御の処理を示すフローチャートである。このスロットル弁抑制制御により、吸気制御弁３６の開閉動作時にはスロットル弁３３の開度の変化が抑制されることになる。
【００２７】
Ｓ１３ではバッテリ電圧検出センサ１０７によりバッテリ電圧を検出する。Ｓ１４はＳ１３の検出結果に基づいてスロットル弁３３の開度の変化を抑制する期間（以下、抑制期間）を設定する。上述した通り、本実施形態では吸気制御弁３６の作動速度はバッテリの電圧に依存する。そこで、作動速度に応じて抑制期間を設定すべく、バッテリの電圧に基づいて抑制期間を設定する。これにより、吸気制御弁３６の作動速度に応じてスロットル弁３３の開度の変化を抑制する抑制期間が定められるので、より確実に吸気制御弁３６の開閉時の失火、ノッキング或いはトルクショックを軽減できる。
【００２８】
バッテリの電圧と抑制期間との関係は予め設定しておき、ルックアップテーブル又は演算式等の形式でＥＥＰＲＯＭ１０２に格納される。図４（ｂ）はバッテリ電圧と抑制期間との関係の例を示す図である。バッテリ電圧が高い方が抑制期間が短く設定され、バッテリ電圧が低い方が抑制期間は長く設定される。抑制期間は、吸気制御弁３６の性能によるが、例えば、１００ｍｓｅｃ〜４５０ｍｓｅｃの範囲である。
【００２９】
図３（ｃ）に戻り、Ｓ１５では現在のスロットル弁３３の開度を維持するように駆動回路１０５へ指令を出力する。つまり、本実施形態ではスロットル弁３３の開度の変化の抑制として、当該開度を全く変化させないようにする。これにより吸気制御弁３６の開閉動作時にスロットル弁３３の開度の変化がないので、燃焼室内の空気の充填量が大きく変化せず、失火、ノッキング或いはトルクショックを軽減できる。Ｓ１６では抑制期間が終了したか否かを判定する。終了した場合はＳ１７へ進み、そうでない場合はＳ１５へ戻る。つまり、抑制期間の間、アクセルペダルの開度の変化に関わらず、スロットル弁３３の開度は変化しないことになる。
【００３０】
Ｓ１７及びＳ１８では抑制期間の経過後、スロットル弁３３の通常制御を行うための繋ぎの制御を行う。抑制期間の経過後には、直ちに上述した通常制御を行うことも可能であるが、本実施形態のように抑制期間の間、スロットル弁３３の開度を変化させない場合、その間におけるアクセルペダルの開度の変化量によっては、抑制期間の経過後にスロットル弁３３の開度が急激に変化し、燃焼室内の空気の充填量が変化し、トルクショックを生じる場合も想定される。そこで、本実施形態では、抑制期間の経過後に復帰期間を設け、スロットル弁３３の開度を直ちにアクセルペダルの開度に基づく目標値に達するように制御せず、徐々に変化させて目標値に達するように制御する。
【００３１】
Ｓ１７ではアクセルペダル開度検出センサ１０８により、アクセルペダルの開度を検出する。Ｓ１８ではＳ１７の検出結果に基づく目標値に達するようにスロットル弁３３の開度を徐々に変化させる復帰処理を行う。以上により一単位の処理が終了する。
【００３２】
図４（ｃ）は吸気制御弁３６が閉から開へ切り替えられる場合のスロットル弁３３の開度の指令（開度の目標値）の変化の例を示すタイミングチャートである。まず、上述したＳ２で吸気制御弁３６を閉から開へ切り替えると判定されると、Ｓ４で図４（ｃ）の「吸気制御弁開閉タイミング」に示すように吸気制御弁３６のアクチュエータへ作動指令が出される。これにより、吸気制御弁３６が「吸気制御弁開閉状態」に示すように閉から開へ作動する。そして、「アクセルペダル開度」が同図に示すように単純増加の場合、これに伴って「スロットル弁開度指令」も単純増加となるが、抑制期間の間は一定に維持される。つまり、スロットル弁３３の開度は変化しない。抑制期間の経過後の復帰期間では直ちにアクセルペダル開度に基づくものにならず、「スロットル弁開度指令」は徐々に変化することになる。
【００３３】
吸気制御弁３６が開から閉へ切り替えられる場合も同様である。図４（ｄ）は吸気制御弁３６が開から閉へ切り替えられる場合のスロットル弁３３の開度の指令の変化の例を示すタイミングチャートである。「アクセルペダル開度」が同図に示すように単純減少の場合、これに伴って「スロットル弁開度指令」も単純減少となるが、抑制期間の間は一定に維持される。抑制期間の経過後の復帰期間では直ちにアクセルペダル開度に基づくものにならず、「スロットル弁開度指令」は徐々に変化することになる。
【００３４】
＜他の実施形態＞
上記実施形態では、抑制期間中、スロットル弁３３の開度を一定に維持したが、スロットル弁通常制御の場合よりもスロットル弁３３の開度の変化を少なくしてもよく、この場合も吸気制御弁３６の開閉時における失火、ノッキング或いはトルクショックの抑制に一定の効果が得られる。また、上記実施形態では吸気制御弁３６として電動式のものを採用したが負圧式のものを採用してもよい。この場合、吸気制御弁の開閉の切替時は別途センサで検出してもよいし、運転状態から判断してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る吸気制御装置が適用されるエンジンの構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る吸気制御装置Ａのブロック図である。
【図３】（ａ）はＣＰＵ１０１が実行する制御処理のフローチャート、（ｂ）はＳ３のスロットル弁通常制御の処理を示すフローチャート、（ｃ）はＳ５のスロットル弁抑制制御の処理を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）は吸気制御弁３６の切替条件を示す図、（ｂ）はバッテリ電圧と抑制期間との関係の例を示す図、（ｃ）は吸気制御弁３６が閉から開へ切り替えられる場合のスロットル弁３３の開度の指令の変化の例を示すタイミングチャート、（ｄ）は吸気制御弁３６が開から閉へ切り替えられる場合のスロットル弁３３の開度の指令の変化の例を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
Ｘ  エンジン
Ａ  吸気制御装置
３０  吸気通路
３３  スロットル弁
３６  吸気制御弁
１０７  バッテリ電圧検出センサ
１０８  アクセルペダル開度検出センサ
【図１】
2006037815.tif 000003
【図２】
2006037815.tif 000004
【図３】
2006037815.tif 000005
【図４】
2006037815.tif 000006