(57)【要約】【課題】複数の吸気系を有する内燃機関における、吸気量の制御分解能を悪化させない吸気量制御手法を提供する。【解決手段】本発明は、第1の気筒群および第2の気筒群、ならびに第1の吸気系および第2の吸気系を有する内燃機関の吸気量制御装置を提供する。第１の吸気系は、第１の吸気系への吸気量を検出する第1の吸気量検出手段と、第１の吸気系への吸気量を調節する第1の吸気量調節手段と、を備える。第２の吸気系は、第２の吸気系への吸気量を検出する第２の吸気量検出手段と、第２の吸気系への吸気量を調節する第２の吸気量調節手段と、を備える。本発明による吸気量制御装置は、前記第1および第２の吸気量調節手段への制御信号に位相差を設けることにより、単一の吸気系を有する内燃機関における吸気量の制御分解能と同等の制御分解能を実現するよう構成されている。【選択図】図３A
2006070714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1の気筒群および第2の気筒群、ならびに第1の吸気系および第2の吸気系を有する内燃機関の吸気量制御装置であって、
該第１の吸気系は、前記第1の吸気系の吸気量を検出する第1の吸気量検出手段と、前記第1の吸気系の吸気量を調節する第1の吸気量調節手段と、を備え、
該第2の吸気系は、前記第２の吸気系の吸気量を検出する第２の吸気量検出手段と、前記第２の吸気系の吸気量を調節する第２の吸気量調節手段と、を備えており、
前記吸気量制御装置は、前記第1および第２の吸気量調節手段への制御信号に位相差を設けることにより、単一の吸気系を有する内燃機関における吸気量の制御分解能と同等の制御分解能を実現するよう構成されている、内燃機関の吸気量制御装置。
【請求項２】
前記第1の気筒群が前記第1の吸気系と連結され、前記第2の気筒群が前記第2の吸気系と連結されており、
前記第１の気筒群への吸気量は前記第1の吸気系の吸気量であり、前記第２の気筒群への吸気量は前記第２の吸気系の吸気量である、請求項１に記載の内燃機関の吸気量制御装置。
【請求項３】
前記第１の気筒群および前記第２の気筒群が、前記第1の吸気系および前記第２の吸気系を共有し、
前記第１の気筒群および前記第２の気筒群への吸気量は、前記第1の吸気系の吸気量および前記第２の吸気系の吸気量の平均値である、請求項１に記載の内燃機関の吸気量制御装置。
【請求項４】
前記第1の気筒群および前記第２の気筒群はそれぞれ３つの気筒を備え、前記内燃機関はV型６気筒エンジンである、請求項１乃至請求項３に記載の内燃機関の吸気量制御装置。
【請求項５】
前記第1の吸気量調節手段および前記第２の吸気量調節手段は、アクセルペダルの開度に応じて、前記吸気量制御装置を介して吸気量を調整する、請求項１乃至請求項４に記載の内燃機関の吸気量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の気筒群および複数の吸気系を有する内燃機関の吸入空気量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｖ型エンジンや水平対抗型エンジンのように複数の気筒群を有する内燃機関において、加速応答性の向上などを目的として、複数の吸気系を設置する場合がある。このような内燃機関の吸入空気量（以下「吸気量」とする）制御手法は、例えば特許文献１に記載されている。
【０００３】
特許文献１は、内燃機関がアイドル状態にある場合において、ハンチングの発生を防止するための内燃機関の吸入空気量調整装置について開示している。この装置は、内燃機関の回転数と目標回転数との偏差が所定の範囲内となるよう調整した後に、複数の吸気系の各吸気量が均一となるように各吸気系のスロットル弁の開度を制御する。
【特許文献１】特願平１０−１９６４３１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１のような従来手法の場合、複数の吸気系の各吸気量が均一になると、各スロットル弁の動作も同期することになる。このとき、内燃機関への総吸気量の制御分解能は、単一の吸気系の場合に比べて悪化してしまう。例えば２つの吸気系を有する内燃機関において、各吸気系のスロットルが同期する場合、内燃機関の総吸気量の制御分解能は半分に低下する。この制御分解能の問題は、特にアイドル状態の回転数制御など微小な空気流量の制御が必要な場合において、装置の安定性に悪影響を与える。
【０００５】
従って、複数の吸気系を有する内燃機関における、吸気量の制御分解能を悪化させない吸気量制御手法が提供されることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第1の気筒群および第2の気筒群、ならびに第1の吸気系および第2の吸気系を有する内燃機関の吸気量制御装置を提供する。第１の吸気系は、第１の吸気系への吸気量を検出する第1の吸気量検出手段と、第１の吸気系への吸気量を調節する第1の吸気量調節手段と、を備える。第２の吸気系は、第２の吸気系への吸気量を検出する第２の吸気量検出手段と、第２の吸気系への吸気量を調節する第２の吸気量調節手段と、を備える。本発明による吸気量制御装置は、前記第1および第２の吸気量調節手段への制御信号に位相差を設けることにより、単一の吸気系を有する内燃機関における吸気量の制御分解能と同等の制御分解能を実現するよう構成されている。
【０００７】
本発明の一実施形態において、第１の気筒群への吸気量は前記第1の吸気系の吸気量であり、第２の気筒群への吸気量は前記第２の吸気系の吸気量である。また、本発明の別の実施形態において、第１の気筒群および第２の気筒群への吸気量は、第1の吸気系の吸気量および第２の吸気系の吸気量の平均値である。
【０００８】
本発明の一実施形態において、第1の吸気量調節手段および第２の吸気量調節手段は、アクセルペダルの開度に応じて、吸気量制御装置を介して吸気量を調整する。また、本発明の一実施形態において、内燃機関はＶ型６気筒エンジンであり、第1の気筒群および第２の気筒群はそれぞれ３つの気筒を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。図１Aは、二組の気筒群および吸気系を有する内燃機関（以下、「エンジン」という）の吸気系および制御系を示した概略図である。
【００１０】
本実施形態では、エンジン１はV型６気筒エンジンである。V型エンジンは、二組の直列型気筒群８ａ、８ｂがV型に配置されたエンジンである。本実施形態では、このV型６気筒エンジン１は二組の吸気系９ａ、９ｂを備えている。
【００１１】
吸気系９ａは、吸気管２ａ、エアフローセンサ６ａ、スロットル弁３ａ、スロットル開度センサ４ａ、およびスロットルドライバ５ａを有する。電子制御ユニット（以下ＥＣＵ）７から送られるスロットル要求開度に基づいて、スロットルドライバ５ａはスロットル弁３ａへの制御信号を生成し、スロットル開度センサ４ａの計測値に応じてフィードバック制御を実行してスロットル開度を調整する。これらの操作によって吸気系９ａからの吸気量が決定され、インテークマニホールド（図示せず）を通りエンジン１へと供給される。また、吸気管２ａ内に設置されたエアフローセンサ６ａが吸気量を計測してＥＣＵ７へ計測値が送られる。
【００１２】
吸気系９ｂは、吸気管２ｂ、エアフローセンサ６ｂ、スロットル弁３ｂ、スロットル開度センサ４ｂ、およびスロットルドライバ５ｂを有する。ＥＣＵ７から送られるスロットル要求開度に基づいて、スロットルドライバ５ｂはスロットル弁３ｂへの制御信号を生成し、スロットル開度センサ４ｂの計測値に応じてフィードバック制御を実行してスロットル開度を調整する。これらの操作によって吸気系９ｂからの吸気量が決定され、インテークマニホールド（図示せず）を通りエンジン１へと供給される。また、吸気管２ｂ内に設置されたエアフローセンサ６ｂが吸気量を計測してＥＣＵ７へ計測値が送られる。
【００１３】
電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）７は、車両各部から送られてくるデータを受け入れる入力インタフェース７ａ、車両の各部の制御を行うための演算を実行するＣＰＵ７ｂ、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）および一時記憶用のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を有するメモリ７ｃ、および車両の各部に制御信号を送る出力インタフェース７ｄを備えるコンピュータである。メモリ７ｃのＲＯＭには、車両の各部の制御を行うためのプログラムおよび各種のデータが格納される。この発明に従う吸気量制御を実施するためのプログラム、および該プログラムの実行の際に用いるデータおよびテーブルは、このＲＯＭに格納されている。読取り専用メモリは、ＥＥＰＲＯＭのような書替え可能なＲＯＭであっても良い。ＲＡＭには、ＣＰＵ７ｂによる演算の作業領域が設けられ、車両の各部から送られてくるデータおよび車両の各部に送り出す制御信号が一時的に記憶される。図１に示す本実施形態では、エアフローセンサ６ａ、６ｂの計測値、およびスロットルドライバ５ａ、５ｂからスロットル情報が入力インタフェース７ａへ入力され、出力インタフェース７ｄからスロットルドライバ５ａ、５ｂへスロットル要求開度が出力される。
【００１４】
本実施形態のスロットルは、電制スロットルである。電制スロットルとは、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（アクセル開度）をＥＣＵが検知し、理想的なスロットル制御を行うシステムである。アクセル開度はまずＥＣＵ７へ入力され、アクセル開度およびその他走行情報に基づいたスロットル要求開度が生成される。このスロットル要求開度に基づいてスロットルドライバ５ａ、５ｂがスロットル弁３ａ、３ｂをフィードバック制御する。
【００１５】
本実施形態において、エンジン１への総吸気量は、吸気系９ａの吸気量および吸気系９ｂの吸気量の総和である。この総吸気量をどのように各気筒へ分配するかは、吸気系と気筒群とを繋ぐインテークマニホールドの構造によって決定される。図１Bは、本実施形態で適用可能なインテークマニホールドの構造であるセパレート構造（図中（ａ））および集合構造（図中（ｂ））を示す。
【００１６】
セパレート構造は、各吸気系からの吸入空気をそれぞれ別の気筒群に導入する構造である。図１Ｂ（ａ）に示すように、気筒群８ａおよび気筒群８ｂはそれぞれ独立した吸気系を有する。吸気系９ａの吸入空気は、インテークマニホールド１０ａを通り気筒群８ａの各気筒へ導入される。吸気系９ｂの吸入空気は、インテークマニホールド１０ｂを通り気筒群８ｂの各気筒へ導入される。
【００１７】
一方、集合構造は、各吸気系からの吸入空気を一旦集合し、各気筒群へ均等に分配する構造である。この場合、各気筒群への吸気量は、吸気系９ａの吸気量および吸気系９ｂの吸気量の平均値となる。図１Ｂ（ｂ）に示すように、気筒群８ａおよび気筒群８ｂは、吸気系９ａおよび９ｂを共有している。吸気系９ａの吸入空気および吸気系９ｂの吸入空気はインテークマニホールド１０ｃで合流し、その後気筒群８ａおよび気筒群８ｂの各気筒へ導入される。
【００１８】
次に、図１A,Bに示した2つの吸気系を備えるエンジンにおける吸気量制御手法について説明する。図２は、2つの吸気系を備えるエンジンにおける、従来の吸気量制御手法である完全同期制御（図中（ａ））、および本実施形態の制御手法である微小オフセット制御（図中（ｂ））の概要を示す図である。両図ともにＥＣＵで求められるエンジンへの吸気量指令値に対する実流量を示すグラフである。
【００１９】
図中（ａ）を参照すると、完全同期制御とは、2つの吸気系への制御指令を同期させる、すなわちスロットル弁３ａ、３ｂの開度を同一にする手法である。符号２１で示すグラフはスロットル３ａおよびスロットル３ｂによる吸気量の挙動を示している。グラフ２１の段差は、スロットルの制御分解能によって決まり、分解能が良いほど段差は小さくなる。このエンジンは2つの吸気系を備えているので、単一の吸気系と同じ制御指令を与えた場合、2倍の吸入空気がエンジンに流れ込むことになる。従って、ＥＣＵ７がスロットルドライバ５ａ、５ｂに指令するスロットル要求開度は、吸気量指令値の半分の流量を実現する値となる。例えば、エンジンで４００[L/min]の吸気量を必要としているときは、ＥＣＵは2つのスロットルドライバに対し同時に２００[L/min]の吸気量を実現するスロットル要求開度を指令することになる。
【００２０】
符号２２で示すグラフは、エンジン１の総吸気量の挙動を示している。つまり、スロットル３ａおよびスロットル３ｂによる吸気量２１の合計である。グラフ２２より、総吸気量の制御分解能は、各スロットルの制御分解能のほぼ半分に低下していることがわかる。これは、スロットル３ａ、３ｂの動作は同期しており、総吸気量の挙動はグラフ２１を単に２倍したものとなるからである。このような制御分解能の悪化は、特にアイドル制御などの微小空気流量制御時の制御能力に悪影響を与えることとなる。
【００２１】
図中（ｂ）を参照すると、微小オフセット制御とは、2つの吸気系への制御指令の間にわずかにオフセットを取る手法である。この手法により、従来の完全同期制御の問題である、制御分解能の悪化が解消される。符号２３で示すグラフはスロットル３ａによる吸気量の挙動を示し、符号２４で示すグラフはスロットル３ｂによる吸気量の挙動を示している。グラフ２３およびグラフ２４に示すように、2つのスロットルによる吸気量の挙動には、半周期ほどのオフセットが取られている。
【００２２】
スロットル３ａによる吸気量２３およびスロットル３ｂによる吸気量２４の総和が、グラフ２５に示す総吸気量の挙動となる。グラフ２５より、総吸気量の制御分解能は、各スロットルの制御分解能と同様であることがわかる。2つのスロットルへの制御指令にオフセットを取ることにより、2つの吸気系の吸気量にも位相差が生じるので、その総和であるエンジン１への総吸気量の分解能を単一の吸気系と同様とすることが可能となる。
【００２３】
このように、本実施形態で適用する微小オフセット制御手法は、２つの吸気系を備えるエンジンの制御において、吸気量の増加および制御分解能の維持という２つの課題を両立することが可能である。
【００２４】
次に、微小オフセット制御の手順を説明する。図３Ａは、微小オフセット制御のフローチャートである。また、図３Ｂは、フローチャートに基づいた、微小オフセット制御手法の模式図である。
【００２５】
ステップＳ１０１において、エンジン１への吸気量指令値が算出される。吸気量指令値は、エンジンの運転状態、エンジン回転数、アクセルペダル踏み込み角度、などから決定される。
【００２６】
ステップＳ１０２において、ステップＳ１０１で算出された吸気量指令値を半分に割った値が、各吸気系に要求される吸気量であるスロットル吸気量指令値とされる。図３Ｂの符号３１で示される点がスロットル吸気量指令値である。
【００２７】
ステップＳ１０３において、吸気量−スロットル開度テーブルを参照して、スロットルドライバ５ａを介してスロットル３ａに要求される開度であるスロットル要求開度ａがスロットル吸気量指令値から求められる。図３Ｂの実線のグラフ３２が吸気量−スロットル開度テーブルである。スロットル吸気量指令値３１と吸気量−スロットル開度テーブル３２との交点から、スロットル要求開度ａが求められる。スロットル要求開度ａは、図３Ｂの符号３３で示されるスロットル開度である。
【００２８】
ステップＳ１０４において、ステップＳ１０３で求められたスロットル要求開度ａ３３から1ビット分オフセットを取る。つまり最小の制御可能な開度だけスロットル要求開度ａ３３から増分する。この開度は、図３Ｂの符号３４で示される。
【００２９】
ステップＳ１０５において、吸気量−スロットル開度テーブル３２を参照して、スロットル要求開度ａから要求吸気量ａを求める。つまり、スロットル要求開度ａ３３が制御指令として要求されるための最低の吸気量を求める。図３Ｂでは、符号３３で示すスロットル要求開度ａと吸気量−スロットル開度テーブル３２との交点から、符号３５で示す要求吸気量ａが求められる。
【００３０】
ステップＳ１０６おいて、吸気量−スロットル開度テーブル３２を参照して、スロットル要求開度ａから1ビット分オフセットを取った開度３４に基づく要求吸気量ｂを求める。つまり、スロットル要求開度ｂ３４が制御指令として要求されるための最低の吸気量を求める。図３Ｂでは、スロットル開度３４と吸気量−スロットル開度テーブル３２との交点から、符号３６で示す要求吸気量ｂが求められる。
【００３１】
ステップＳ１０７において、要求吸気量ａおよび要求吸気量ｂの中心値を要求吸気量と設定する。要求吸気量は、図３Ｂの符号３７で示される。
【００３２】
ステップＳ１０８において、スロットル吸気量指令値３１と要求吸気量３７との大小関係が確認される。スロットル吸気量指令値が要求吸気量より大きい場合、ステップＳ１０９に進む。スロットル吸気量指令値が要求吸気量より小さい場合、ステップＳ１１０に進む。
【００３３】
ステップＳ１０９において、スロットルドライバ５ｂを介してスロットル３ｂに要求される開度であるスロットル要求開度ｂが、スロットル要求開度ａから1ビットオフセットを取った開度３４に設定される。図３Ｂはこの場合を示している。
【００３４】
ステップＳ１１０において、スロットル要求開度ｂが、スロットル要求開度ａと同じ値に設定される。
【００３５】
以上、説明した制御フローに従えば、スロットル３ａの開度の遷移を示す実線グラフ３２に対して、スロットル３ｂの開度の遷移を示す点線グラフ３８が求められる。これらのテーブルを用いることにより、各吸気系に与えられる吸気量指令値３１が決まると、スロットルドライバ５ａ、５ｂに送られるスロットル要求開度に位相差が生じる。従って、２つの吸気系による吸気量の和であるエンジン１の総吸気量は、スロットル単体の制御分解能と同等の制御分解能を有することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１Ａ】本発明の実施形態における複数の吸気系を有する内燃機関の吸気系および制御系を示した概略図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態で適用可能なインテークマニホールドの構造を示す図である。
【図２】複数の吸気系を有する内燃機関における従来のスロットル制御手法である完全同期制御手法、および本実施形態の微小オフセット制御手法の概要を示す図である。
【図３Ａ】本実施形態で適用する微小オフセット制御のフローチャートである。
【図３Ｂ】図３Ａのフローチャートに基づいた、微小オフセット制御手法の模式図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  エンジン
２ａ、２ｂ  吸気管
３ａ、３ｂ  スロットル弁
４ａ、４ｂ  スロットル開度センサ
５ａ、５ｂ  スロットルドライバ
６ａ、６ｂ  エアフローセンサ
７  ＥＣＵ
８ａ、８ｂ  気筒群
９ａ、９ｂ  吸気系
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  インテークマニホールド
【図１Ａ】
2006070714.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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