(57)【要約】    【課題】  コレクタ部の容積を制御することで、発進時のトルク応答を改善する。    【解決手段】  コレクタ部の容積を可変にする機構を備え、車両が停止したときに、コレクタ容積を最小に制御する。そして、車両が発進するまでコレクタ容積を最小に保持し、車両が発進すると、スロットル開度（アクセル開度）及び機関回転速度に基づいて設定される目標コレクタ容積に応じて、コレクタ容積を増大変化させる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットル弁下流の吸気通路にコレクタ部を備えた車両用内燃機関の吸気制御装置であって、
前記コレクタ部の容積を可変にするコレクタ容積可変機構を備え、該コレクタ容積可変機構により前記コレクタ部の容積を小さくした状態で車両発進を行わせることを特徴とする車両用内燃機関の吸気制御装置。
【請求項２】
車両の停止状態において前記コレクタ部の容積を最小に保持させ、発進後に前記コレクタ部の容積を増大変化させることを特徴とする請求項１記載の車両用内燃機関の吸気制御装置。
【請求項３】
車両発進後に、機関回転速度が高いときほど速い速度で前記コレクタ部の容積を増大変化させることを特徴とする請求項１又は２記載の車両用内燃機関の吸気制御装置。
【請求項４】
車両発進後の前記コレクタ部の容積を、前記スロットル弁の開度及び機関回転速度に応じて制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両用内燃機関の吸気制御装置。
【請求項５】
アクセルペダルが踏み込まれ、かつ、車速が零でなくなったときを、車両の発進と判断することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両用内燃機関の吸気制御装置。
【請求項６】
車両の発進後に前記コレクタ部の容積を増大変化させるときに、前記スロットル弁の通過空気量を増大補正することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の車両用内燃機関の吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用内燃機関の吸気制御装置に関し、詳しくは、スロットル弁の下流側に設けられるコレクタ部の容積を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スロットル下流のコレクタ容積を制御する技術として、特許文献１に開示されるようなものがあった。
このものは、機関始動或いは機関停止中に、吸気絞り弁の下流側のコレクタ容積を増大させることで、漏洩燃料による過濃混合気を希薄化させ、始動性の悪化を抑制する構成である。
【０００３】
また、前記特許文献１には、低速運転時にはコレクタ容積を増大させ、高速運転時にはコレクタ容積を減少させることで、全運転領域で高い充填効率が得られるようにする構成の開示がある。
【特許文献１】実開平０６−０８７６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のように、コレクタ容積を変化させることで、充填効率の改善を図ることができるが、発進時には、大きなコレクタ容積がシリンダ吸入空気量の応答遅れの要因となり、トルク応答（発進加速性）が低下するという問題があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、コレクタ部の容積を制御することで、発進時のトルク応答を改善できる車両用内燃機関の吸気制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのため、本発明では、コレクタ部の容積を可変にするコレクタ容積可変機構を備え、該コレクタ容積可変機構によりコレクタ部の容積を小さくした状態で車両発進を行わせる構成とした。
【発明の効果】
【０００６】
かかる構成によると、コレクタ容積が小さければ、スロットル弁の開操作に対してコレクタ部に対する空気の充填が速やかに完了し、シリンダ吸入空気量が応答良く増大変化することになるから、車両発進時のトルク応答が改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、実施形態における車両用内燃機関のシステム構成図である。
図１において、内燃機関１には、エアクリーナ２を通過した空気が、吸気ダクト３，スロットル弁４，コレクタ部５，マニホールド６，吸気バルブ７を介して吸入される。
尚、前記スロットル弁４は、図示省略したモータで開閉駆動される電制式スロットル弁である。
【０００８】
前記マニホールド６には、気筒毎に燃料噴射弁８が設けられ、該燃料噴射弁８から噴射される燃料と前記吸入空気とによって燃焼室内に混合気が形成される。
前記混合気は、点火プラグ９による火花点火によって着火燃焼し、この混合気の燃焼・爆発によってピストン１０を往復動させることで、車両の駆動力を得る。
前記混合気の燃焼排気は、排気バルブ１１，排気マニホールド１２，排気浄化触媒１３，排気ダクト１４を介して大気中に放出される。
【０００９】
エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２１は、マイクロコンピュータを含んで構成され、各種センサからの検出信号を入力し、該検出信号を演算処理することによって、前記燃料噴射弁８による燃料噴射及び点火プラグ９による点火を制御する。
前記各種センサとしては、スロットル弁４の上流側で機関１の吸入空気量Ｑａを計測するエアフローメータ２２，クランク軸の回転角を検出するクランク角センサ２３，機関１の冷却水温度を検出する水温センサ２４，前記スロットル弁４の開度を検出するスロットルセンサ２５，図示省略したフットブレーキの踏み込み時にＯＮとなるブレーキスイッチ２６，車速を検出する車速センサ２７が設けられている。
【００１０】
また、前記コレクタ部５には、図２に示すように、コレクタ部５の容積を連続的に可変とするコレクタ容積可変機構３１が設けられている。
前記コレクタ部５の空間は、吸気ダクト３とマニホールド６とを連通させる最小容積部５ａと、該最小容積部５ａに連続し内周壁が円弧状に形成される可変容積部５ｂとからなり、前記可変容積部５ｂの円弧状内周壁の中心に相当する部分を軸に仕切り弁３２が回転可能に支持される。
【００１１】
前記仕切り弁３２の先端側にはゴム板３３が固定されており、該ゴム板３３が前記円弧状の内周壁に押し付けられた状態を保持して仕切り弁３２が回転するようになっており、該仕切り弁３２を境に可変容積部５ｂ側が閉塞空間となり、逆側が、吸気通路に連通するコレクタ容積部となる。
図２は、最小容積状態を示し、この状態から仕切り弁３２を反時計周りに回動させると、閉塞空間の容積が連続的に減少し、相対的に、コレクタ部５の容積としては連続的に増大することになる。
【００１２】
前記仕切り弁３２は、モータ３４によって回転駆動され、前記モータ３４は前記ＥＣＵ２１によって制御されるようになっている。
図３のフローチャートは、前記ＥＣＵ２１によるコレクタ容積可変機構３１の制御、即ち、コレクタ部５の容積の可変制御を示すものである。
図３のフローチャートにおいて、まず、ステップＳ１では、車両が停止状態であるか否かを判別する。
【００１３】
具体的には、車速が零で、ブレーキスイッチ２６がＯＮで、スロットル開度（アクセル開度）が全閉であるときに、車両が停止状態であると判断する（図４参照）。
車両が停止状態であると判断されると、ステップＳ２へ進み、前記コレクタ容積可変機構３１における目標コレクタ容積を最小容積に設定し、前記仕切り弁３２を図２に示す位置に向けて回転駆動させる。
【００１４】
ステップＳ３では、車両が発進したか否かを判別する。
ここでは、アクセルペダルが踏み込まれ（スロットル弁４が開）、かつ、車速が零でなくなったときに、車両の発進を判断する。
ステップＳ３で車両の発進が判断されるまでの停止状態の継続時には、コレクタ容積を最小値に保持させる。
【００１５】
ステップＳ３で、車両の発進が判断されると、ステップＳ４へ進み、発進後の目標コレクタ容積を、スロットル開度（アクセル開度），機関回転速度に基づいて設定する。
ステップＳ４で設定される目標コレクタ容積は、図５に示すように、低スロットル開度・低回転領域で最小値に設定され、高スロットル開度・高回転側ほどより大きな値に設定され、発進後のスロットル開度・機関回転速度の上昇に応じてコレクタ容積が増大変化するようになっている。
【００１６】
尚、図５では、目標コレクタ容積を３段階に変化させるが、より細かく目標コレクタ容積を設定する構成とすることができる。
更に、目標コレクタ容積の領域区分及び目標コレクタ容積の設定によって、実際のコレクタ容積の変化速度を設定でき、発進直後の低回転域では最小容積からの増大を抑えてトルク応答を確保し、高回転域では速やかに最大容積に到達するようにして、高回転域での最大トルク要求を満たすようにすることが好ましい。
【００１７】
上記のように、本実施形態では、発進前に予めコレクタ容積が最小に設定され、更に、発進直後のスロットル開度・回転速度が低い領域でコレクタ容積が最小に保持されるから、車両の発進が最小コレクタ容積の状態で行われる。
コレクタ容積が小さければ、コレクタ部５に対する空気の充填が速やかに完了して、シリンダ吸入空気量が応答良く増大変化するから、コレクタ容積が大きい場合に比べて発進時のトルク応答が改善される（図６参照）。
【００１８】
ステップＳ４で、目標コレクタ容積を設定すると、次のステップＳ５では、前記目標コレクタ容積が前回までの値よりも大きく、コレクタ容積を増大させる要求であるか否かを判別する。
コレクタ容積を増大させる要求がある場合には、ステップＳ６へ進んで、実際の制御に用いる目標コレクタ容積を、ステップＳ４で設定された最新値に更新し、次のステップＳ７では、ステップＳ６で更新された目標コレクタ容積になるように、コレクタ容積可変機構３１を制御し、実際のコレクタ容積を最小値から増大変化させる（図４参照）。
【００１９】
尚、目標コレクタ容積がステップ的に変化しても、コレクタ容積は、前記仕切り弁３２の回動に応じて連続的に変化することになるから、実際のコレクタ容積は、連続的に徐々に変化することになる。
ステップＳ７での処理は、例えば、目標コレクタ容積を、前記仕切り弁３２の目標回動位置に変換する一方、前記仕切り弁３２の実際の回動位置をポテンショメータ等で検出し、前記目標回動位置に実際の回動位置が一致するように、仕切り弁３２を駆動するモータをフィードバック制御して行われる。
【００２０】
ステップＳ５で、減少方向の目標コレクタ容積が設定されていると判断された場合には、ステップＳ６，７に進まずにステップＳ４へ戻ることで、発進後に減少方向にコレクタ容積が変更されることを回避する。
即ち、本実施形態では、最小のコレクタ容積で発進した後は、コレクタ容積は増大方向にのみ変化させる。
【００２１】
ステップＳ８では、最大コレクタ容積にまで制御されたか否かを判別し、最大コレクタ容積になっている場合には、そのまま本ルーチンを終了させて、次に車両が停止されるまで、最大コレクタ容積を保持させる。
また、最大コレクタ容積に達していない場合には、ステップＳ４に戻って、再度、スロットル開度，機関回転速度から目標コレクタ容積を検索させる。
【００２２】
尚、発進前にコレクタ容積を最小にするタイミングを、ブレーキスイッチがＯＦＦになったとき（ブレーキペダルから足が離れたとき）としても良く、更に、変速機が走行レンジであってかつブレーキスイッチがＯＦＦになったときにコレクタ容積を最小にする構成とすれば、発進が行われるときにのみコレクタ容積の制御を行わせることができる。
但し、停車中にコレクタ容積を最小にしておけば、停止中の補機負荷の変化に対する空気量補正を応答良く行え、耐エンスト性が高まる。
【００２３】
ところで、車両の発進後にコレクタ容積を増大変化させる方法としては、コレクタ容積の増大速度を設定し、該増大速度で最大容積に近づくようにしても良く、係る構成とした実施形態を、図７のフローチャートに示す。
図７のフローチャートにおいて、ステップＳ１１で車両の停止状態を検出すると、ステップＳ１２へ進み、コレクタ容積を最小に設定する。
【００２４】
ステップＳ１３では、車両が発進したか否かを判別し、発進すると、ステップＳ１４へ進む。
ステップＳ１４では、コレクタ容積を最小値に保持する領域であるか、増大変化させる領域であるかを判別すると共に、増大変化領域では、増大変化速度を設定する。
具体的には、低スロットル開度・低回転域では、コレクタ容積を最小値に保持し、それ以外の中高スロットル開度・中高回転域では、コレクタ容積を所定速度で増大させるものとし、かつ、増大変化させるときの速度を、高スロットル開度・高回転域でより早くする。
【００２５】
即ち、発進直後の低スロットル開度・低回転域では、そのままコレクタ容積を最小値に保持させるが、前記低スロットル開度・低回転域を脱すると、最大容積に向けてコレクタ容積を所定速度で変化させるが、スロットル開度が大きく回転が高くなるほど、増大速度を速めることで、トルク応答の確保と最大トルク要求とを両立させる。
但し、コレクタ容積を増大変化させる速度を切り換えずに一定としても良い。
【００２６】
ステップＳ１５では、ステップＳ１４での設定に基づいてコレクタ容積を制御し、ステップＳ１６では、コレクタ容積が最大値にまで増大したか否かを判別し、最大値になるまでステップＳ１４，１５の処理を繰り返させる。
尚、コレクタ容積可変機構３１の構造は、図２に示したものに限定するものではなく、例えば、コレクタ部５の周壁を蛇腹状に形成して蛇腹の伸縮によってコレクタ容積が連続的に変化させる構成であっても良い。
【００２７】
更に、図８に示すように、コレクタ容積可変機構３１がコレクタ容積を、段階的に変化させる構成であっても良い。
図８に示すコレクタ容積可変機構３１は、最小コレクタ容積部５１に対して仕切り壁５２を介して隣接する第１の付加容積部５３を設け、更に、第１の付加容積部５３に対して仕切り壁５４を介して隣接する第２の付加容積部５５を設け、前記仕切り壁５２及び仕切り壁５４に開閉弁５５，５６を介装してある。
【００２８】
開閉弁５５，５６を共に閉じている状態では、コレクタ容積は最小であるが、この状態から開閉弁５５を開くと、第１の付加容積部５３の容積分だけコレクタ容積がステップ的に増大して中間容積となり、更に、開閉弁５６を開くと、第２の付加容積部５５の容積分だけコレクタ容積が更にステップ的に増大して最大コレクタ容積になる。
尚、前記開閉弁を備えた仕切り壁によって区分けされる付加容積部の数を増やせば、更に、細かいステップでコレクタ容積を変化させることが可能であり、付加容積部の数を限定するものではない。
【００２９】
図８に示すコレクタ容積可変機構３１を用いたコレクタ容積制御の例を、図９のフローチャートに示す。
図９のフローチャートにおいて、ステップＳ２１では、車両が停止状態であるか否かを判別し、停止状態であれば、ステップＳ２２へ進み、開閉弁５５，５６を共に閉じることで、コレクタ容積を最小に制御する。
【００３０】
ステップＳ２３では、車両が発進したか否かを判別し、発進すると、ステップＳ２４へ進む。
ステップＳ２４では、スロットル開度（アクセル開度）と機関回転速度とから、コレクタ容積を、大中小のいずれに制御するかを決定する。
ステップＳ２５では、ステップＳ２４での決定が、コレクタ容積の増大方向であるか否かを判別し、コレクタ容積を減少させる要求である場合には、開閉弁５５，５６を制御することなくステップＳ２４へ戻り、コレクタ容積を増大させる要求である場合のみステップＳ２６へ進んで、ステップＳ２４での決定に従って開閉弁５５，５６を制御する。
【００３１】
ここで、コレクタ容積を、最小容積から中間容積へ、又は、中間容積から最大容積に増やす場合、ステップ的にコレクタ容積が増大変化することになり、増大したコレクタ容積への空気の充填が行われることで、シリンダ吸入空気量の増大変化が鈍ることになる。
そこで、ステップＳ２６でコレクタ容積をステップ的に増大変化させると、次のステップＳ２７では、スロットル弁４の開度を、前記充填空気量に対応して増大補正する。
【００３２】
ステップＳ２７では、開閉弁５５，５６を共に開制御して最大コレクタ容積に設定されているか否かを判別し、最大コレクタ容積になっている場合には、そのまま本ルーチンを終了させ、最大コレクタ容積になっていない場合には、ステップＳ２４に戻る。
尚、発進後、低スロットル開度・低回転域で最小コレクタ容積に保持させた後、時間経過に伴って中間容積、更に、最大容積へと変化させる構成であっても良い。
【００３３】
また、付加容積部の数を増やして、コレクタ容積のステップ変化量を小さくすれば、ステップＳ２７におけるスロットル開度の増大補正を省略することも可能である。
更に、スロットルをバイパスするバイパス通路を備える場合には、コレクタ容積をステップ的に増大させるときに、スロットル開度の増大補正に代えて、前記バイパス通路の通過空気量を増大補正するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施形態における車両用内燃機関のシステム構成図。
【図２】実施形態におけるコレクタ容積可変機構を示す断面図。
【図３】コレクタ容積の可変制御の第１実施形態を示すフローチャート。
【図４】実施形態における停車・発進判断及び該判断とコレクタ容積との相関を示すタイムチャート。
【図５】前記第１実施形態のコレクタ容積の可変制御における目標コレクタ容積のマップを示す図。
【図６】実施形態におけるコレクタ容積変化と発進加速の特性を示すタイムチャート。
【図７】コレクタ容積の可変制御の第２実施形態を示すフローチャート。
【図８】コレクタ容積可変機構の別の例を示す断面図。
【図９】コレクタ容積の可変制御の第３実施形態を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３５】
１…内燃機関、３…吸気ダクト、４…スロットル弁、５…コレクタ部、２１…エンジンコントロールユニット、２５…スロットルセンサ、２６…ブレーキスイッチ、２７…車速センサ、３１…コレクタ容積可変機構、３２…仕切り弁、３４…モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005163649.tif 000008
【図７】
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【図８】
2005163649.tif 000010
【図９】
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