(57)【要約】【課題】小型で安価な電磁弁を用いた退避走行を提供する内燃機関用制御装置を得る。【解決手段】故障検出手段１３ｅにより吸気絞り手段であるＥＴＶ３または電動機３ａの故障を検出したときの退避走行時において、各気筒１ａへ供給される吸気量を、気筒１ａ毎に設けられた個別電磁弁１４により個別に制御することができ、気筒１ａ毎の吸気量バラツキをなくすことができる。さらに、気筒１ａ毎の吸気量を制御する個別電磁弁１４は、各気筒１ａ対応で動作すればよく、大型あるいは耐久信頼性が高いものを必要とするものではなく、小型で高速応答の可能な電磁弁を採用することができ、装置全体として安価なものを提供することが可能となる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有する内燃機関の各気筒につながれた独立吸気管と、
前記独立吸気管の各々に設けられた吸気量を調整する絞り部と、
各々の絞り部を連動動作させる吸気絞り手段と、
前記独立吸気管の絞り部をバイパスする個別バイパス通路と、
前記個別バイパス通路を通過する吸気量を調整する個別電磁弁と、
前記独立吸気管の吸気量を検出する吸気量検出手段と、
前記吸気量検出手段の検出結果と設定された目標吸気量とに基づいて各気筒に供給する吸気量を調整する制御手段と、
前記吸気絞り手段または前記絞り部の故障を検出する故障検出手段と
を備えた内燃機関用制御装置であって、
通常時には、前記制御手段は、吸気絞り手段に前記目標吸気量に基づいて独立吸気管に設けられた各絞り部を連動動作させ、
前記故障検出手段により故障が検出されたときには、前記吸気絞り手段への通電を遮断して前記絞り部の開度を機械的に閉状態とし、前記個別電磁弁による制御に切り替えることを特徴とする内燃機関用制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関用制御装置において、
前記制御手段は、前記故障検出手段により故障が検出されたときには、前記目標吸気量の変化に応じて前記個別電磁弁を制御することにより前記個別バイパス通路を通過して各気筒に供給される吸気量を調整して退避運転を行うことを特徴とする内燃機関用制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の内燃機関用制御装置において、
前記個別バイパス通路及び前記個別電磁弁は、内燃機関が搭載される車両が登坂路走行あるいは高速走行を行う高負荷時に必要な空気流量の供給能力を有することを特徴とする内燃機関用制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の内燃機関用制御装置において、
前記内燃機関は、前記各気筒の燃焼行程を検出する気筒識別手段を備え、
前記制御手段は、前記気筒識別手段で検出された前記各気筒の燃焼行程に基づいて前記個別電磁弁による前記個別バイパス通路を通過する吸気量制御を行うことを特徴とする内燃機関用制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関用制御装置において、
前記制御手段は、前記気筒識別手段で検出された前記各気筒の燃焼行程に基づいて各吸気弁の閉期間を検出し、前記個別電磁弁による前記個別バイパス通路を通過する吸気量制御を検出された前記各吸気弁の閉期間に同期して行うことを特徴とする内燃機関用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の吸気量の制御に関する制御装置であり、特に制御装置の一部の機能が不全に至ったときに退避走行を行うための内燃機関用制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術としては、内燃機関への吸気量を電子的に制御する電子制御スロットルバルブ（以下ＥＴＶと称す）が知られているが、この種のＥＴＶに走行中何らかの不具合が生じたときには、最寄りの修理工場まで退避運転を行う、いわゆるリンプホームなる機構が設けられている。例えば、複数気筒を有する内燃機関の吸気集合部に設けられたＥＴＶの電子制御に不具合が生じたときには、モータへの通電を遮断し、ＥＴＶの回動するバタフライ弁の回動軸に付勢される二つのスプリングにより、中間開度へ復帰されるように構成されている。中間開度が設定されている理由は、市街地での通常走行を可能とするためである。
【０００３】
また上記中間開度に復帰する方式のＥＴＶでは、通常使用状態において、中間開度の境界で付勢されるスプリング力が異なるため、スプリング力に抗して作用しバタフライを回動する電動機の制御ゲインが一定しない。このため、故障時にはバタフライが全閉となるように単一のスプリングで付勢し、退避運転に必要な空気はバタフライをバイパスする個別バイパス通路から供給する方式も知られている。
【０００４】
さらに、複数の気筒を有する内燃機関への吸気量を制御する吸気絞り手段を各気筒の独立吸気管に配した方が、吸気管の集合部に配したときよりも、吸気応答性が優れるのみならず機関のポンピングロスが低下し、燃費の改善が図られることが知られている。また、独立吸気管に吸気絞り手段を設けた場合には、バルブの低開度での吸気量制御ゲインが大きくなり、安定した吸気量制御が困難となるため、各独立した吸気管を連通する連通管を設け、連通管を介して吸気量のバランスを得ることが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２５２９６９２号公報（第２頁、第３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術には次のような問題点がある。上記中間開度に復帰する方式のＥＴＶでは、この中間開度で規制される吸気量に応じて内燃機関は出力を行うため、例えば退避運転中の減速または停車はブレーキ力に依存する。そのためブレーキに多大の負荷がかかるとブレーキの過熱による不具合が生じる。このような結果として車両の制御が不能となることを回避するため、市街地での退避走行を可能とする程度の吸気量とする中間開度が設定されている。
【０００７】
ところが例えば高速走行中の故障あるいは登坂路走行中の故障等、設定されている中間開度では吸気量不足により十分な内燃機関出力が得られない場合が生じる。その結果、退避運転において、道路走行中の他車との相対速度が確保できないといった状況が発生する可能性がある。一方、個別バイパス通路から供給する方式においても、例えばリニヤ電磁弁またはＯＮ／ＯＦＦのデューティ電磁弁等で退避運転時の吸気量を制御する事が考えられるが、複数の気筒への吸気を一括して制御するため、多量の吸気の制御を行うための大きな電磁弁が必要であり、高価なリンプホーム機構とならざるを得なかった。
【０００８】
さらにデューティ電磁弁は単一の電磁弁により吸気量を制御しており、内燃機関の回転数に同期しない周期でＯＮ／ＯＦＦを行うと、各気筒への吸気量が異なり、燃焼斑またはトルク変動が生じることとなり、安定した退避走行が難しくなる。回転同期でバイパス吸気量制御を行うために、あるいは回転に非同期でありながら各気筒への吸気バラツキを低減するためには、高周波数でのＯＮ／ＯＦＦ制御が必要であり、耐久信頼性の高い、高価なリンプホーム機構とならざるを得なかった。また、連通管を設けた装置においても連通管からの吸気量は単一の電磁弁で制御されるものであり、大型で、耐久信頼性の高い電磁弁を用いる必要がある。
【０００９】
本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、小型で安価な電磁弁を用いた退避走行を提供する内燃機関用制御装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る内燃機関用制御装置は、複数の気筒を有する内燃機関の各気筒につながれた独立吸気管と、前記独立吸気管の各々に設けられた吸気量を調整する絞り部と、各々の絞り部を連動動作させる吸気絞り手段と、前記独立吸気管の絞り部をバイパスする個別バイパス通路と、前記個別バイパス通路を通過する吸気量を調整する個別電磁弁と、前記独立吸気管の吸気量を検出する吸気量検出手段と、前記吸気量検出手段の検出結果と設定された目標吸気量とに基づいて各気筒に供給する吸気量を調整する制御手段と、前記吸気絞り手段または前記絞り部の故障を検出する故障検出手段とを備えた内燃機関用制御装置であって、通常時には、前記制御手段は、吸気絞り手段に前記目標吸気量に基づいて独立吸気管に設けられた各絞り部を連動動作させ、前記故障検出手段により故障が検出されたときには、前記吸気絞り手段への通電を遮断して前記絞り部の開度を機械的に閉状態とし、前記個別電磁弁による制御に切り替えるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る内燃機関用制御装置の構成図であり、４気筒の場合を示している。内燃機関１は複数の気筒１ａを有し、複数の気筒１ａに対応して、それぞれ独立吸気管２及び独立排気管７がつながれている。独立吸気管２はそれぞれ吸気弁１ｂを有し、独立排気管７はそれぞれ排気弁１ｃを有している。
【００１２】
さらに独立吸気管２には各気筒１ａの吸気量を電子的に制御する電子制御スロットルバルブ３（以下ＥＴＶ３と称す）が設けられている。電動機３ａはＥＴＶ３の吸気絞り弁を連動して動かすことにより吸気量の制御を行う。ここで、ＥＴＶ３は絞り部に相当し、電動機３ａは吸気絞り手段に相当する。ＥＴＶ３は電動機３ａが無通電時には（図示しない）リターンスプリングにより機械的に全閉開度に戻るよう付勢されている。
【００１３】
ＥＴＶ３の下流には、各吸気弁へ向けて燃料を噴射する噴射弁４が設けられている。また、各独立吸気管２の吸気集合部５の上流にはエアークリーナ６が設けられている。さらに独立排気管７の排気集合部８には内燃機関１の空燃比を検出する空燃比センサ９が設けられている。また、内燃機関１には各気筒１ａの燃焼行程と内燃機関１の回転速度を判定する気筒識別センサ１０が気筒識別手段として設けられている。
【００１４】
さらにＥＴＶ３の各吸気絞り弁をバイパスして吸気集合部５からバイパス空気を流入させる個別バイパス通路１１が設けられ、個別バイパス通路１１には空気流量を制御するアクチュエータとして個別電磁弁１４がそれぞれ配置されている。個別電磁弁１４を通過する空気流量は車両が登坂路走行あるいは高速走行などの高負荷時に足る一気筒分の吸気流量の供給能力を有するように設定する。また吸気量検出手段である吸気圧センサ１２は、各独立吸気管２に設置しているが、各気筒１ａの行程毎に切り替えて計測してもよい。
【００１５】
制御手段１３は内燃機関１への吸気量、燃料量及び点火時期を演算制御する制御手段であり、以下に説明するＥＴＶ制御手段１３ａ、燃料量制御手段１３ｂ、電磁弁制御手段１３ｃ及び吸気量制御手段１３ｄの各制御手段を含んでいる。ここで吸気量制御手段１３ｄは運転者が操作するアクセルペダル（図示しない）の指示により設定される目標吸気量に基づき、各気筒１ａへの充填空気量を演算する。また、吸気量制御手段１３ｄは、ＥＴＶ制御手段１３ａを介してＥＴＶ３の制御を行い、電磁弁制御手段１３ｃを介して個別電磁弁１４の制御を行う。
【００１６】
さらに吸気量制御手段１３ｄは故障検出手段１３ｅを備えており、故障検出手段１３ｅはＥＴＶ３、電動機３ａ、及びＥＴＶ制御手段１３ａの故障を検出する。故障検出手段１３ｅがＥＴＶ３を含んだ故障を検出したときには、ＥＴＶ制御手段１３ａは電動機３ａへの通電を停止するとともに、電磁弁制御手段１３ｃは個別電磁弁１４を制御することにより個別バイパス通路１１を介して各気筒１ａへの吸気を行う。
【００１７】
通常はエアークリーナ６を通過した空気が、ＥＴＶ３あるいは個別電磁弁１４で制限された空気量として各独立吸気管２へ供給され、供給される空気の吸気圧は吸気圧センサ１２により検出される。燃料量制御手段１３ｂは、吸気圧センサ１２及び気筒識別センサ１０の検出結果に基づいて各気筒への適切な燃料量を演算し、噴射弁４の制御を行う。
【００１８】
また燃料量制御手段１３ｂは排気集合部８に設けられた空燃比センサ９の出力を受け、フィードバック制御を行う事により精密に燃料量の調整を行うようにしている。さらに燃料量制御手段１３ｂは点火制御手段（図示しない）を有し、予め定められた内燃機関の環境に応じたＭＢＴ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｓｐａｒｋ  Ａｄｖａｎｃｅ  ｆｏｒ  Ｂｅｓｔ
Ｔｏｒｑｕｅ）またはＭＢＴ近傍で点火制御を行う。
【００１９】
故障検出手段１３ｅによりＥＴＶ３を含んだ故障が検出された場合だけではなく、アイドル等低負荷時の吸気量制御にも個別バイパス通路１１と個別電磁弁１４による制御が有効となる。すなわち、アイドル等低負荷時の吸気量制御は、ＥＴＶ３で行うことによる吸気バラツキを補償するように、独立吸気管２に対応して個別に設けられた個別電磁弁１４で行う。個別に設けられた吸気圧センサ１２の出力値をフィードバックすることにより、独立吸気管２ごとに個別の制御を行うことができる。さらに排気集合部８に設けた空燃比センサ９の出力をフィードバックすることにより、より精度よく空燃比と内燃機関１の出力の制御が行われる。
【００２０】
特に本発明では、気筒識別センサ１０を活用することにより、個別バイパス通路１１から流入する空気が内燃機関１の回転、言い換えれば内燃機関１の各行程に同期して供給されるように制御されうるため、内燃機関１の各気筒１ａへ実際に吸入される吸気量のバラツキが少なく、かつ前記吸気圧センサ１２による計測の精度も向上する。さらに個別バイパス通路１１を介しての吸気量を極力吸気弁１ｂが閉じている間に供給すると内燃機関１のポンピングロスが低下するため、個別バイパス通路１１からの供給能力が大きいほど燃費効率のよい吸気が可能となる。
【００２１】
上記の動作を行う本発明の構成において、車両が走行しているときに前記故障検出手段１３ｅがＥＴＶ３を含んだ故障を検出すると、電動機３ａへの通電を停止し、スプリングの付勢力により、ＥＴＶ３を全閉状態とするとともに、個別バイパス通路１１の流量のみで内燃機関１の出力制御を行うことになる。しかし、個別電磁弁１４は気筒識別センサ１０の検出結果に基づいて回転に同期してデューティ制御を行っているため、バイパス流量の設定範囲で高負荷から低負荷まで各気筒１ａへの充填吸気量を安定に制御できる。
【００２２】
さらに、上述のように高負荷から低負荷までの範囲を安定に制御できるため、退避走行においても運転者の意思を示すアクセル開度に応じたスムースな退避走行が可能となる。個別バイパス通路１１は気筒１ａ毎に設けられているため、それぞれに対応する個別電磁弁１４は一括でバイパス流量を制御する場合に必要となる電磁弁よりも小型で対応でき、高速応答も可能となるため高速運転時または登坂路運転時等での突然の故障時にも気筒毎の吸気量バラツキを抑えた退避走行が可能となる。
【００２３】
本実施の形態によれば、退避走行時であっても各気筒へ供給される吸気量を、気筒毎に設けられた電磁弁により個別に制御することができ、気筒毎の吸気量バラツキをなくすことができる。さらに、気筒毎の吸気量を制御する電磁弁も、各気筒対応で動作すればよく、大型あるいは耐久信頼性が高いものを必要とするものではなく、小型で高速応答の可能な電磁弁を採用することができ、装置全体として安価なものを提供することが可能となる。
【００２４】
さらに、個別バイパス通路から各気筒へ供給される吸気量の最大値を登坂路走行または高速走行が可能な量に設定することにより、退避運転中の機関要求出力に応じて吸気量を制御でき、アイドル状態から登坂路走行あるいは高速走行までの広範囲に渡って出力制御を行うことができる。これにより退避走行中であっても、減速あるいは停止をブレーキに頼ることなく行え、ブレーキの過熱による不具合を防ぐことができる。
【００２５】
さらに、個別バイパス通路を介して供給する吸気量の制御を内燃機関の回転に同期して行えるため、内燃機関の各気筒へ実際に吸入される吸気量のバラツキを少なくすることができ、かつ吸気圧センサによる計測の精度も向上する。特に吸気弁が閉じている間に空気を供給することで、ポンプピングロスを低減でき、燃費効率のよい吸気が可能となる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、独立吸気管の絞り部をバイパスする個別バイパス通路を設けて個別電磁弁による吸気量制御を行うことにより、小型で安価な電磁弁を用いた退避走行を提供する内燃機関用制御装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関用制御装置の構成図である。
【符号の説明】１  内燃機関、１ａ  気筒、１ｂ  吸気弁、１ｃ  排気弁、２  独立吸気管、３  ＥＴＶ、３ａ  電動機、４  噴射弁、５  吸気集合部、６  エアークリーナ、７  独立排気管、８  排気集合部、９  空燃比センサ、１０  気筒識別センサ、１１  個別バイパス通路、１２  吸気圧センサ、１３  制御手段、１３ａ  ＥＴＶ制御手段、１３ｂ  燃料量制御手段、１３ｃ  電磁弁制御手段、１３ｄ  吸気量制御手段、１３ｅ  故障検出手段、１４  個別電磁弁。
【図１】
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