(57)【要約】【課題】本発明は、気筒群毎に独立してスロットル弁の開度を制御可能な多気筒内燃機関のスロットル制御システムにおいて、フェイルセーフ制御により運転停止された気筒群の運転を再開させる時に好適なスロットル制御技術の提供を課題とする。【解決手段】本発明は、気筒群毎に独立して制御される電子制御スロットル弁装置を備えた多気筒内燃機関のスロットル制御システムにおいて、フェイルセーフ制御によって運転停止された気筒群の運転を再開される時に、該気筒群のスロットル弁の開度をオープナ開度より小さな所定開度まで低下させた上で該気筒群の燃料噴射及び点火を再開させるようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒群を具備する多気筒内燃機関のスロットル制御システムにおいて、
気筒群毎に独立してスロットル弁の開度を変更可能な電子制御スロットル弁装置と、
正常な運転状態から逸脱した気筒群の運転を停止させるフェイルセーフ手段と、
前記ファイルセーフ手段によって運転停止された気筒群の運転を再開させる場合に、該気筒群のスロットル弁の開度を所定開度まで閉弁させた後に運転を再開させるスロットル制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関のスロットル制御システム。
【請求項２】
請求項１において、前記電子制御スロットル弁装置は、スロットル弁を開閉駆動するアクチュエータと、アクチュエータの非作動時にスロットル弁の開度を所定のオープナ開度に保持するオープナ機構とを具備し、
前記所定開度は、前記オープナ開度より小さいことを特徴とする内燃機関のスロットル制御システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記電子制御スロットル弁装置は、気筒毎に独立したスロットル弁を具備することを特徴とする内燃機関のスロットル制御システム。
【請求項４】
請求項１〜３において、前記所定開度は、内燃機関がアイドル運転される時のスロットル弁の開度以下に設定されることを特徴とする内燃機関のスロットル制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のスロットル制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の気筒群が相互に独立して運転可能な多気筒内燃機関において、何れかの気筒群の異常が検出された場合に、異常が検出された気筒群の運転を停止させて、正常な気筒群のみで運転を継続するフェイルセーフ制御が知られている（例えば、特許文献１、２を参照）。
【特許文献１】特開平１０−２５９７４４号公報
【特許文献２】実開平０６−１２７４３号公報
【特許文献３】特開２００２−８１３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、異常が検出された気筒群の運転停止中に異常が解消或いは正常性が確認されると、該気筒群の運転が再開される場合がある。そのような場合に、前記気筒群のスロットル弁の開度が不適切であると、内燃機関の発生トルクが急速に上昇する可能性がある。
【０００４】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、気筒群毎に独立してスロットル弁の開度を制御可能な多気筒内燃機関のスロットル制御システムにおいて、フェイルセーフ制御により運転停止された気筒群の運転を再開させる時に好適なスロットル制御技術を提供することになる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記した課題を解決するために、フェイルセーフ制御により運転停止された気筒群の運転が再開される時に、該気筒群のスロットル弁の開度を所定開度まで減少させた上で燃料噴射や点火が再開されるようにした。
【０００６】
詳細には、本発明は、複数の気筒群を具備する多気筒内燃機関のスロットル制御システムにおいて、気筒群毎に独立してスロットル弁の開度を変更可能な電子制御スロットル弁装置と、正常な運転状態から逸脱した気筒群の運転を停止させるフェイルセーフ手段と、前記ファイルセーフ手段によって運転停止された気筒群の運転を再開させる場合に該気筒群のスロットル弁の開度を所定開度まで閉弁させた後に運転を再開させるスロットル制御手段と、を備えるようにした。
【０００７】
スロットル弁がアクチュエータにより開閉駆動される電子制御スロットル弁装置は、アクチュエータの非作動時にスロットル弁を特定開度（オープナ開度）に保持或いは規制するオープナ機構を具備している。
【０００８】
このような電子制御スロットル弁装置においては、アクチュエータがスロットル弁の開閉駆動に要する駆動力は、オープナ開度を境に変化する。このため、吸入空気量の精緻な調整が要求されるアイドル運転時や低負荷運転時にスロットル弁がオープナ開度を通過すると、実際の吸入空気量と目標吸入空気量との差が大きくなる虞がある。よって、オープナ開度は、アイドル運転時や低負荷時にスロットル弁が取り得る開度より大きな開度に設定されることが好適である。
【０００９】
ところで、フェイルセーフ制御によって運転停止された気筒群の運転が再開される時に
スロットル弁がオープナ開度に保持されていると、気筒群の吸入空気量が比較的多くなる。その結果、前記気筒群の運転再開時の吸入空気量が過多となり、内燃機関の発生トルクが急速に増加する可能性がある。
【００１０】
これに対し、本発明にかかる内燃機関のスロットル制御システムは、フェイルセーフ制御によって運転停止された気筒群の運転が再開される時に、該気筒群のスロットル弁の開度を所定開度まで減少させた上で運転を再開させる。
【００１１】
かかる発明によれば、フェイルセーフ制御によって運転停止された気筒群の運転が再開される時に、内燃機関の発生トルクが急速に増加することがなくなる。その際、所定開度がアイドル運転時のスロットル弁の開度と同等以下に設定されると、発生トルクの増加を最小限に抑えることもできる。
【００１２】
上記したような発明は、気筒毎に独立したスロットル弁を具備する内燃機関にも好適である。これは、気筒毎に独立したスロットル弁を備えた内燃機関では、スロットル弁の開度変化に対する吸入空気量の変化の感度が高くなるとともに、気筒当たりの吸入空気量が多くなり易いためである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、気筒群毎に独立してスロットル弁の開度を制御可能な多気筒内燃機関のスロットル制御システムにおいて、フェイルセーフ制御により運転停止された気筒群の運転を再開させる時に好適なスロットル制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明にかかる内燃機関のスロットル制御システムの概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、８つの気筒を有するＶ型内燃機関である。この内燃機関１は、第１バンク２と第２バンク３を備えている。第１バンク２と第２バンク３は、本発明にかかる気筒群に相当する。
【００１６】
第１バンク２には、４つの気筒２０が配置されている。以下、第１バンク２の気筒２０を第１気筒２０と称する。各第１気筒２０には、点火プラグ２１（以下、「第１点火プラグ２１」と称する）が取り付けられている。
【００１７】
また、各第１気筒２０は、４つの枝管を具備する第１インテークマニフォルド２２を介してサージタンク４と連通している。第１インテークマニフォルド２２の各枝管には、燃料噴射弁２３（以下、「第１燃料噴射弁２３」と称する）が取り付けられている。第１インテークマニフォルド２２の各枝管において、第１燃料噴射弁２３より上流の部位にはスロットル弁２４（以下、「第１スロットル弁２４」と称する）が取り付けられている。これら４つの第１スロットル弁２４は、第１アクチュエータ２５によって一斉に開閉駆動される。
【００１８】
尚、第１スロットル弁２４と第１アクチュエータ２５は、本発明にかかる電子制御スロットル弁装置に相当する。以下では、第１スロットル弁２４と第１アクチュエータ２５を第１電子制御スロットル弁装置と総称することもある。
【００１９】
一方、第２バンク３には、４つの気筒３０が配置されている。以下、第２バンク３の気筒３０を第２気筒３０と記す。各第２気筒３０には、点火プラグ３１（以下、「第２点火プラグ３１」と称する）が取り付けられている。
【００２０】
また、各第２気筒３０は、４つの枝管を具備する第２インテークマニフォルド３２を介してサージタンク４と連通している。第２インテークマニフォルド３２の各枝管には、燃料噴射弁３３（以下、「第２燃料噴射弁３３」と称する）が取り付けられている。第２インテークマニフォルド３２の各枝管において、第２燃料噴射弁３３より上流の部位にはスロットル弁３４（以下、「第２スロットル弁３４」と称する）が取り付けられている。これら４つの第２スロットル弁３４は、第２アクチュエータ３５によって一斉に開閉駆動される。
【００２１】
尚、第２スロットル弁３４と第２アクチュエータ３５は、本発明にかかる電子制御スロットル弁装置に相当する。以下では、第２スロットル弁３４と第２アクチュエータ３５を第２電子制御スロットル弁装置と総称することもある。
【００２２】
このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ５が併設されている。ＥＣＵ５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等から構成される電子制御ユニットである。ＥＣＵ５は、アクセルポジションセンサ６、クランクポジションセンサ７、水温センサ８、スロットルポジションセンサ９等の各種センサと電気的に接続されている。
【００２３】
尚、スロットルポジションセンサ９は、第１スロットル弁２４の開度と第２スロットル弁３４の開度を個別に検出可能である。
【００２４】
また、ＥＣＵ５は、第１点火プラグ２１、第１燃料噴射弁２３、第１アクチュエータ２５、第２点火プラグ３１、第２燃料噴射弁３３、第２アクチュエータ３５等とも電気的に接続されている。
【００２５】
ＥＣＵ５は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、第１点火プラグ２１、第１燃料噴射弁２３、第１アクチュエータ２５、第２点火プラグ３１、第２燃料噴射弁３３、及び第２アクチュエータ３５を制御する。
【００２６】
例えば、ＥＣＵ５は、第１及び第２電子制御スロットル弁装置のフェイルセーフ制御を実行する。フェイルセーフ制御では、ＥＣＵ５は、第１又は第２電子制御スロットル弁装置の状態が正常な状態から逸脱した時に、第１又は第２電子制御スロットル弁装置が配置されているバンクの運転を停止させるとともに、残りのバンクの運転を継続させる。
【００２７】
更に、ＥＣＵ５は、運転停止中のバンクの電子制御スロットル弁装置が正常な状態に復帰したか否かを判別する処理を実行する。そのような処理において前記電子制御スロットル弁装置が正常な状態に復帰したと判定されると、ＥＣＵ５は、運転停止中のバンクの運転を再開させる。
【００２８】
ところで、フェイルセーフ制御によって運転停止されたバンクの運転が再開される時に、該バンクのスロットル弁の開度がオープナ開度に保持されていると、内燃機関１の発生トルクが急速に増加する虞がある。
【００２９】
図２は、第１電子制御スロットル弁装置の構成を模式化した図である。尚、第２電子制御スロットル弁装置の構成も第１電子制御スロットル弁装置と同様である。
【００３０】
図２において、第１スロットル弁２４は、第１インテークマニフォルド２２の枝管に回転自在に支持された回転シャフト２４０と、該回転シャフトに固定された弁体２４１とを備えている。回転シャフト２４０は、第１アクチュエータ２５と連結されている。
【００３１】
このように構成された第１電子制御スロットル弁装置では、第１アクチュエータ２５が回転シャフト２４０を回転駆動すると、該回転シャフト２４０に固定された弁体２４１も回転する。その結果、枝管の通路断面積が変化する。
【００３２】
また、第１電子制御スロットル弁装置は、第１アクチュエータ２５の故障時等において内燃機関１の運転を継続可能にするためのオープナ機構２４２を搭載している。オープナ機構２４２は、第１アクチュエータ２５の非作動時に弁体２４１を全閉より大きな特定開度（オープナ開度）に保持する機構であり、スプリング等の付勢手段から構成される。
【００３３】
オープナ機構２４２を備えた第１電子制御スロットル弁装置においては、第１アクチュエータ２５が第１スロットル弁２４を開閉駆動する際に必要となる駆動力は、オープナ開度を境にして変化する。
【００３４】
このため、吸入空気量の精緻な調整が要求されるアイドル運転時や低負荷運転時に第１スロットル弁２４がオープナ開度を通過すると、実際の吸入空気量と目標吸入空気量との差が大きくなる虞がある。よって、オープナ開度は、アイドル運転時や低負荷時にスロットル弁２４が取り得る開度より大きな開度に設定される。
【００３５】
フェイルセーフ制御によって運転停止されたバンクの運転が再開される時にスロットル弁の開度が上記したようなオープナ開度に保持されていると、バンクの吸入空気量及び燃料噴射量が多くなる。その結果、前記バンクの運転が再開された時に内燃機関１の発生トルクが急増し、運転者に違和感を与える虞がある。
【００３６】
そこで、本実施例の内燃機関のスロットル制御システムは、フェイルセーフ制御によって運転停止されたバンクの運転を再開する際に、該バンクのスロットル弁の開度をオープナ開度より小さな所定開度ＴＡｂａｓｅまで減少させた上で燃料噴射弁及び点火プラグの作動を再開させるようにした。その際、前記したバンクが運転再開時に発生するトルクは極力小さい方が望ましいため、前記した所定開度ＴＡｂａｓｅは内燃機関１がアイドル運転状態にある時のスロットル弁の開度と同等に設定されてもよい。
【００３７】
以下、フェイルセーフ制御の実行時における第１電子制御スロットル弁装置及び第２電子制御スロットル弁装置の制御手順について図３のフローチャートに沿って説明する。図３は、フェイルセーフ制御の実行時におけるスロットル制御ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンは、予めＥＣＵ５のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ５によって周期的に実行される。
【００３８】
スロットル制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ５は、先ずＳ１０１において第１又は第２電子制御スロットル弁装置が正常な状態にあるか否かを判別する。第１又は第２電子制御スロットル弁装置が正常な状態から逸脱している場合は、ＥＣＵ５は、第１又は第２電子制御スロットル弁装置が異常であると仮判定（仮異常判定）する。この場合、ＥＣＵ５は、Ｓ１０２へ進む。
【００３９】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ５は、仮異常フラグに“１”をセットする。仮異常フラグは、ＥＣＵ５のＲＡＭ或いはバックアップＲＡＭに予め設定された記憶領域である。この記憶領域には、仮異常判定がなされた時に“１”がセットされ、仮異常判定後に正常性の確認がなされた時に“０”がリセットされる。
【００４０】
Ｓ１０３では、ＥＣＵ５は、仮異常判定された電子制御スロットル弁装置が属するバンク（第１バンク２或いは第２バンク３）の運転を停止させる。すなわち、ＥＣＵ５は、仮異常判定された電子制御スロットル弁装置の作動、及び該電子制御スロットル弁装置が配
備されたバンク（第１バンク２或いは第２バンク３）の点火プラグ（第１点火プラグ２１或いは第２点火プラグ３１）、及び燃料噴射弁（第１燃料噴射弁２３或いは第２燃料噴射弁３３）の作動を停止させる。この場合、内燃機関１は、残りのバンクのみで運転（片バンク運転）を継続する。
【００４１】
また、前記Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ５は、Ｓ１０４へ進む。Ｓ１０４では、ＥＣＵ５は、仮異常フラグに“１”がセットされている否かを判別する。
【００４２】
Ｓ１０４において否定判定された場合（仮異常フラグ≠１）は、ＥＣＵ５は、Ｓ１１１へ進む。Ｓ１１１では、ＥＣＵ５は、第１及び第２電子制御スロットル弁装置を通常通りに制御する。
【００４３】
前記Ｓ１０４において肯定判定された場合（仮異常フラグ＝１）は、第１或いは第２電子制御スロットル弁装置が一旦仮異常判定された後に、該電子制御スロットル弁装置の正常性が確認されたことになる。このため、仮異常判定により運転停止されたバンク（以下、「運転停止バンク」と称する）の運転を再開させる必要がある。但し、本ルーチンの前回以前の実行時に運転停止バンクの運転再開処理が既に実施されている場合も考えられる。
【００４４】
そこで、ＥＣＵ５は、Ｓ１０５において、運転停止バンクの運転再開処理が既に実施されているか否か、言い換えれば、運転停止バンクが運転再開前の状態（運転停止状態）にあるか否かを判別する。
【００４５】
前記Ｓ１０５において肯定判定された場合は、ＥＣＵ５は、Ｓ１０６以降において運転停止バンクの運転を再開させる。
【００４６】
具体的には、ＥＣＵ５は、先ずＳ１０６において運転停止バンクのスロットル弁（第１スロットル弁２４或いは第２スロットル弁３４）の開度ＴＡが所定開度ＴＡｂａｓｅまで閉弁するように第１或いは第２電子制御スロットル弁装置のアクチュエータ（第１アクチュエータ２５或いは第２アクチュエータ３５）を制御する。
【００４７】
Ｓ１０７では、ＥＣＵ５は、スロットルポジションセンサ９の出力信号を読み込み、運転停止バンクのスロットル弁（第１スロットル弁２４或いは第２スロットル弁３４）の実際の開度が所定開度ＴＡｂａｓｅまで閉弁されたか否かを判別する。
【００４８】
前記Ｓ１０７において否定判定された場合（ＴＡ≠ＴＡｂａｓｅ）は、ＥＣＵ５は本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、前記Ｓ１０７において肯定判定された場合（ＴＡ＝ＴＡｂａｓｅ）は、ＥＣＵ５はＳ１０８へ進む。
【００４９】
Ｓ１０８では、ＥＣＵ５は、運転停止バンクの運転再開処理を実行する。すなわち、ＥＣＵ５は、運転停止バンクの点火プラグ（第１点火プラグ２１或いは第２点火プラグ３１）と燃料噴射弁（第１燃料噴射弁２３或いは第２燃料噴射弁３３）の作動を再開させる。
【００５０】
この場合、運転停止バンクは、スロットル弁の開度が所定開度ＴＡｂａｓｅまで閉弁された状態で運転が再開されることになる。このため、運転停止バンクの吸入空気量が過多になることはなくなる。その結果、運転停止バンクの運転再開時に内燃機関１の発生トルクが急増することもない。
【００５１】
また、前記Ｓ１０５において否定判定された場合は、ＥＣＵ５は、運転停止バンクの運転再開処理が既に開始されているとみなしてＳ１０９へ進む。Ｓ１０９では、ＥＣＵ５は
、運転停止バンクの運転が正常に再開されたか否かを判別する。この判別方法としては、（１）運転再開後の非アイドル運転時においてスロットル弁の実際の開度が目標スロットル開度と一致した回数が一定回数以上である、或いは（２）運転再開後の非アイドル運転時においてスロットル弁の実際の開度と目標スロットル開度との差が所定値以下となる時間が一定時間以上である、等の条件が成立した時に、運転停止バンクの運転が正常に再開されたとみなす方法を例示することができる。
【００５２】
前記Ｓ１０９において否定判定された場合は、ＥＣＵ５は、本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、前記Ｓ１０９において肯定判定された場合は、ＥＣＵ５は、Ｓ１１０へ進む。Ｓ１１０では、ＥＣＵ５は、仮異常フラグの値を“０”にリセットして本ルーチンの実行を終了する。
【００５３】
上記したようにＥＣＵ５がスロットル制御ルーチンを実行することにより、フェイルセーフ制御によって運転停止されたバンクの運転が再開される時には、内燃機関１の発生トルクが急増しなくなる。
【００５４】
従って、本実施例の内燃機関のスロットル制御システムによれば、バンク毎に独立してスロットル弁の開度を制御可能な内燃機関において、フェイルセーフ制御により運転停止されたバンクの運転を再開させる時に好適なスロットル制御を実現することができる。
【００５５】
尚、本実施例では、Ｖ型８気筒の内燃機関を例示したが、気筒の配列及び気筒数がこれに限られないことは勿論である。要は、複数の気筒群を有するとともに、気筒群毎に独立して制御可能なスロットル弁を有している内燃機関であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】内燃機関のスロットル制御システムの概略構成を示す図である。
【図２】電子制御スロットル弁装置の構成を模式化した図である。
【図３】フェイルセーフ制御実行時におけるスロットル制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１・・・・・内燃機関
２・・・・・第１バンク
３・・・・・第２バンク
４・・・・・サージタンク
５・・・・・ＥＣＵ
６・・・・・アクセルポジションセンサ
７・・・・・クランクポジションセンサ
８・・・・・水温センサ
９・・・・・スロットルポジションセンサ
２０・・・・第１気筒
２１・・・・第１点火プラグ
２２・・・・第１インテークマニフォルド
２３・・・・第１燃料噴射弁
２４・・・・第１スロットル弁
２５・・・・第１アクチュエータ
３０・・・・第２気筒
３１・・・・第２点火プラグ
３２・・・・第２インテークマニフォルド
３３・・・・第２燃料噴射弁
３４・・・・第２スロットル弁
３５・・・・第２アクチュエータ
【図１】
2008267154.tif 000003
【図２】
2008267154.tif 000004
【図３】
2008267154.tif 000005