(57)【要約】【課題】  独立吸気管に気筒別吸気量制御手段を配した吸気系において、アクセル操作中においても空燃比の変動がなく、内燃機関の応答性を良好にすることが可能な内燃機関制御装置を得る。【解決手段】  複数の気筒１ａ〜１ｄに対して気筒別に吸気を供給する独立吸気管５ａ〜５ｄと、独立吸気管５ａ〜５ｄに設けられ気筒毎の有効吸気通路断面積を個別に制御する個別吸気量制御手段９ａ〜９ｄ、および、各気筒に燃料を供給する燃料噴射弁７ａ〜７ｄと、複数の気筒に対する吸気量を気筒別に演算して個別吸気量制御手段９ａ〜９ｄを制御すると共に、各気筒に対する燃料供給量を個別に演算して燃料噴射弁７ａ〜７ｄを制御する制御手段１４とを備え、制御手段１４が、アクセル操作が行われた内燃機関の過渡運転時において、燃料供給量の補正が不可能になる所定の期間は有効吸気通路断面積の変更を制限するようにしたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒に対して気筒別に吸気を供給する独立吸気管、前記独立吸気管に設けられ気筒毎の有効吸気通路断面積を個別に制御する個別吸気量制御手段、前記独立吸気管に設けられ気筒別に燃料を供給する燃料噴射弁、複数の気筒に対する吸気量を気筒別に演算して前記個別吸気量制御手段を制御すると共に、各気筒に対する燃料供給量を個別に演算して前記燃料噴射弁を制御する制御手段を備え、前記制御手段が、アクセル操作が行われた内燃機関の過渡運転時において、燃料供給量の補正が不可能になる所定の期間は有効吸気通路断面積の変更を制限することを特徴とする内燃機関制御装置。
【請求項２】
前記所定の期間が、燃料供給量の演算が終了してからその気筒における吸気バルブが略閉じるまでの間であり、吸気バルブが略閉じる時点で有効吸気通路断面積の変更制限が解除されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関制御装置。
【請求項３】
前記所定の期間が、前記燃料噴射弁による燃料噴射の開始からその気筒における吸気バルブが略閉じるまでの間であり、吸気バルブが略閉じる時点で有効吸気通路断面積の変更制限が解除されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関のポンピングロスと燃料消費量との低減を行いながら、排気ガスの浄化と運転性能の向上とを行い得る内燃機関制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用内燃機関の吸入空気量を制御するものとして、運転者が操作するアクセルペダルの操作量をアクセルセンサにより検出し、アクセルセンサの出力に基づきスロットル開度を電気的に操作して吸気量制御を行う電子スロットル制御（以下ＥＴＶと称す）が用いられている。例えば、車両の加速時などにおいて、運転者がアクセルペダルの操作量を増加したとき、機械的な吸気量制御手段では内燃機関の吸気行程とは非同期な吸気量変動となって空燃比が変動することになるが、ＥＴＶではスロットル開度を吸気量制御手段により電子的に制御して吸気通路の断面積を変化させるので、内燃機関の行程と同期をとって吸気量を制御することができ、空燃比の変動を改善することができると共に、必要空気量を演算して吸気通路の断面積を制御するので空気量を精度良く制御できるものである。
【０００３】
また、このようなＥＴＶにおいて、内燃機関の加速時や減速時などの過渡状態における吸気量を精度良く制御する手法として、特許文献１に開示された技術がある。この公報に開示された技術は、アクセル操作量に基づきスロットル開度の指令値を設定し、この指令値の出力タイミングを所定の時間遅延させると共に、遅延前の開度指令値に基づいてスロットル開度の変化量を予測演算し、この予測値を現在のスロットル開度に加算して予測スロットル開度を求めることにより、吸気行程中に吸入される吸気量を予測するもので、これにより正確な空燃比制御が行えるものとされている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２０１９９８号公報（第８〜１４頁、第２〜１９図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、運転者によるアクセル操作、すなわち車速変更の要求は画一的なものでなく、運転条件により様々な要求が生ずるものである。例えば、車速変更の要求は、所定の車速からスロットル開度の加速側、または、減速側への操作が一定時間継続するような状態だけではなく、加減速の状態、または、加減速自体の変化が短時間内に様々に変化するような操作も行われる。このような場合、運転者の意志の予測は困難であり、空燃比を正確に予測制御することはできない。すなわち、運転者が操作するアクセルペダルの操作量のみが情報として入力され、この情報に基づきＥＴＶの制御がなされるので、例えば、アクセルの操作に対してＥＴＶの操作を遅らせることにより空燃比の変動を抑制せざるを得ず、応答性も遅れることになる。
【０００６】
また、吸気管の集合部にＥＴＶを設けるような従来の一般的な構成では、吸気通路の有効面積の変化（スロットルバルブの開閉）に対してＥＴＶの下流側に存在する吸気通路の容積が大きく、これが一次遅れ成分として作用するため、気筒内に吸入される吸気量の変化は運転者の操作に対して遅れを生じ、スロットル開度の指令値の遅延はさらなる遅れを生じることとなり、これらに伴う内燃機関の出力変化の遅れは運転者に不快感を与えるばかりでなく、安全性にも問題を残すものであった。
【０００７】
一般に、車両の運転状態は自由度が極めて高く、燃料噴射弁が燃料噴射を開始してから燃料噴射期間中にアクセルペダルの踏み込み量が変化することがある。従来のＥＴＶではアクセルペダルの踏み込み量に追随制御されるものであったから、それまでの吸入空気充填量に関わりなくスロットル開度を変化させることになり、空燃比が大幅に悪化することになるが、従来装置ではこれを防止するために、加速時などには非同期噴射を行って補正を行っていた。しかし、このような手法では量的やタイミング的に充分な補正ができない場合があり、また、急激な加減速が燃料噴射完了直後に行われた場合には燃料噴射量の変更が不可能であるために補正ができず、特に低回転速度領域においては空燃比が過濃状態や過希薄状態となって不完全燃焼による排気ガスの悪化とドライバビリティの不良が生じていた。
【０００８】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、各気筒の気筒別に分配された独立吸気管にそれぞれ個別吸気量制御手段（ＥＴＶ）を配し、各ＥＴＶが独立して各気筒の吸気量制御を行うと共に、燃料噴射手段が噴射量の補正ができない期間はアクセル操作に対して吸気量が変化しないようにスロットル開度の変更を制限するようにしたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る内燃機関制御装置は、複数の気筒に対して気筒別に吸気を供給する独立吸気管と、独立吸気管に設けられ気筒毎の有効吸気通路断面積を個別に制御する個別吸気量制御手段と、独立吸気管に設けられ気筒別に燃料を供給する燃料噴射弁と、複数の気筒に対する吸気量を気筒別に演算して個別吸気量制御手段を制御すると共に、各気筒に対する燃料供給量を個別に演算して燃料噴射弁を制御する制御手段とを備え、制御手段が、アクセル操作が行われた内燃機関の過渡運転時において、燃料供給量の補正が不可能になる所定の期間は有効吸気通路断面積の変更を制限するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の内燃機関制御装置によれば、複数の気筒に対して気筒別に吸気を供給する独立吸気管に、気筒毎の有効吸気通路断面積を個別に制御する個別吸気量制御手段を設けたので、ポンピングロスを低下させ、吸気の応答性を高めるものである。また、内燃機関の過渡運転時において、燃料供給量の補正が不可能になる期間中は有効吸気通路断面積の変更を制限するようにしたので、内燃機関の過渡運転時における空燃比の制御性に優れ、排気ガスの浄化性を向上させながらアクセル操作に対する内燃機関の出力応答性を向上させることができ、燃費効率の優れた内燃機関制御装置を得ることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、内燃機関の給排気通路の構成図で、この発明の実施の形態１による内燃機関制御装置の概要構成を示すものであり、図２と図３とは、この発明の実施の形態１による内燃機関制御装置の動作を説明する説明図である。図１において、内燃機関１は例えば四気筒の場合を一例としたもので、四つの気筒１ａないし１ｄを有している。各気筒１ａないし１ｄに吸入空気を供給する吸気管２は、その上流部がエアクリーナ３を有する吸気管集合部４を形成し、各気筒１ａないし１ｄには吸気管集合部４から分配された独立吸気管５ａないし５ｄが気筒毎に設けられ、各気筒１ａないし１ｄと独立吸気管５ａないし５ｄとの接合部の各気筒１ａないし１ｄには吸気バルブ６ａないし６ｄが設けられている。
【００１２】
独立吸気管５ａないし５ｄのそれぞれには下流側より、気筒毎に燃料を供給する燃料噴射弁７ａないし７ｄと、気筒毎に吸気量を検出する吸気圧センサ８ａないし８ｄと、図示しないアクセルペダルの操作量に基づき気筒毎にスロットル開度が制御されるＥＴＶ９ａないし９ｄとが設けられている。このＥＴＶ９ａないし９ｄは個別吸気量制御手段として有効吸気通路断面積を気筒毎に個別に制御するものである。また、各気筒１ａないし１ｄは排気バルブ１０ａないし１０ｄを介して排気管１１が接続されており、排気管１１の集合部には内燃機関１の空燃比を検出する空燃比センサ１２が設けられている。そして、内燃機関１には各気筒の吸気行程などを判別すると共に内燃機関１の回転速度を検出する気筒識別センサ１３が設けられている。
【００１３】
制御手段１４は、気筒識別センサ１３から内燃機関１の回転速度などを入力して点火時期を演算し、図示しない点火系を制御すると共に、図示しないアクセルペダルの操作量や吸気圧センサ８ａないし８ｄの出力に基づき気筒別に吸気量を演算し、この演算された気筒別の吸気量と気筒識別センサ１３が出力する気筒判別信号とによりＥＴＶ９ａないし９ｄのスロットル開度を制御する。さらに制御手段１４は、この気筒別の吸気量と気筒識別センサ１３の出力とから各気筒１ａないし１ｄに対する適切な燃料供給量を演算し、燃料噴射弁７ａないし７ｄを制御する。
【００１４】
エアクリーナ３を経由して独立吸気管５ａないし５ｄに分配された吸気はＥＴＶ９ａないし９ｄにより制御され、各気筒１ａないし１ｄに供給される吸気の空気圧はＥＴＶ９ａないし９ｄのスロットル開度と回転速度とにより変化するため、各気筒１ａないし１ｄの吸気量は吸気圧センサ８ａないし８ｄが検知する吸気圧と回転速度とから検出することができる。制御手段１４による吸気量と燃料噴射量との制御は、排気管１１の集合部に設けられた空燃比センサ１２の出力を受けたフィードバック制御であり、これにより高精度に空燃比が制御される。また、制御手段１４による図示しない点火系の制御は、内燃機関１の環境に応じたＭＢＴまたはＭＢＴ近傍にて点火を行うように制御される。
【００１５】
このように構成され、動作する内燃機関制御装置においてアクセル操作がなされ、内燃機関１が加速または減速の過渡状態で運転されたとき、アクセル操作によるスロットル開度の変化、すなわち、吸気量の変化に対して時間的に制御手段１４による燃料供給量の制御が行えない気筒が出現する。例えば、燃料噴射量の演算完了直後にアクセル操作がなされたような場合には次回の燃料噴射量の演算までは吸気量の変化に対する適正な燃料噴射量の補正が不可能になり、空燃比が悪化することになる。このような場合、制御手段１４は燃料供給量の補正が行えない期間中においてはＥＴＶ９ａないし９ｄを制御してスロットル開度の変化を禁止し、燃料供給量の制御が可能な期間になってからスロットル開度の制御を行うことにより、空燃比の変化による排出ガスの悪化を防止する。
【００１６】
この制御の内容を示したのが図２と図３の動作説明図であり、以下にこの発明の特徴である制御内容を説明する。まず図２は、減速時におけるアクセルペダルの動きと、第一気筒および第三気筒の吸気系の動作とを抽出して示したものであり、減速時におけるＥＴＶの制御動作を示したものである。第一気筒を例にとって説明すると、図に示すように燃料噴射は独立吸気管における吸気バルブの上流側で行われるが、この燃料噴射は吸気バルブが開路している期間において行われる。例えば、アクセルペダルの操作量が減少する方向に操作された場合、アクセルセンサの出力によりＥＴＶのスロットル開度は減少し、吸気流量は減少してゆくが、燃料噴射が開始されると共にＥＴＶのスロットル開度は変化を停止し、吸気流量を一定に保つ。
【００１７】
このスロットル開度の変化停止期間はその気筒の吸気バルブが閉路するまで継続し、吸気バルブの閉路後は変化停止が解除され、次回の燃料噴射開始まではアクセルペダルの操作量に基づき吸気量が変化するように制御される。この制御は他の気筒においても同様である。この制御により、燃料噴射の開始から吸気バルブの閉路までの期間における吸気流量は一定値を保つことになり、制御手段１４は吸気圧センサ８ａないし８ｄの内、その気筒に該当する吸気圧センサが検出する対象気筒の吸気圧と、気筒識別センサ１３が検出する回転速度とから対象気筒に対する吸入空気充填量を燃料噴射期間までに演算し、この吸入空気充填量に基づき燃料噴射量を決定して燃料噴射を行う。
【００１８】
次に、燃料噴射期間中にアクセル操作が変化した場合における動作について説明する。図３は、内燃機関１が減速状態から急加速するようなアクセル操作が燃料噴射期間中になされた場合におけるＥＴＶの制御動作を説明するものであり、便宜上、第一気筒と第三気筒と第四気筒とを図示している。図に示すように、第三気筒の燃料噴射期間にアクセル操作が変化した場合、アクセル操作の過渡時には燃料噴射の開始から吸気バルブが閉路するまでの期間はＥＴＶのスロットル開度の変化が禁止されるので、第三気筒に対する吸気量は燃料噴射開始の直前までの値が継続されることになる。
【００１９】
内燃機関１の点火順序が図３のように第一気筒、第三気筒、第四気筒、第二気筒の順であるとすると、第三気筒の次期吸気行程となる第四気筒はアクセル操作に遅れることなくアクセル操作に追随してスロットル開度は変化し、続く第二気筒（図示せず）と第一気筒もアクセル操作に追随してスロットル開度を変化させる。当然のことながら吸気バルブが閉路した後は第三気筒もアクセル操作に追随してスロットル開度は変化する。そして吸気量が増加するように制御された気筒に対しては吸気量の増加に対応して燃料噴射量も変化する。従って、アクセル操作に対する加減速の応答性は充分に確保される。
【００２０】
上記したスロットル開度変更禁止期間は吸気弁のオーバーラップ期間を含め、各気筒に充填される吸気量に変化を生じさせないことが必要であり、スロットル開度変更禁止期間はこのように設定される。また、スロットル開度変更禁止期間の解除を吸気バルブが略閉路する時期としたのはアクセルペダルの操作に対して追随応答性を高めるためのものである。さらに、スロットル開度変更禁止期間の開始は制御手段１４による燃料噴射量演算直後とすることもできる。
【００２１】
このように、内燃機関の独立吸気管にＥＴＶを設けた場合、各気筒間における吸気の干渉がなくなるため、低負荷領域においてはポンピングロスの低下が図られ、燃費が向上すると共に、スロットルバルブ下流の容積が減少するため吸気の応答性が向上することが知られているが、この発明においてはこれに加えて独立吸気管に設けたＥＴＶを個々に制御できるようにし、アクセル操作の速度が変化したときには既に燃料噴射が完了した気筒に対しては吸気通路面積をアクセル操作に追随して変化させ、燃料噴射中の気筒に対しては吸気が完了するまで燃料噴射前の吸気量を維持するようにしたので、適正な燃焼を行って排気ガスの悪化を防止すると共に、運転者の操作に対して応答性の良好な内燃機関の出力が得られるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
この発明による内燃機関制御装置は、電気点火方式の車両用内燃機関および船舶用内燃機関などに適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態１による内燃機関制御装置を説明する概要構成である。
【図２】この発明の実施の形態１による内燃機関制御装置の動作を説明する説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１による内燃機関制御装置の動作を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  内燃機関、１ａ〜１ｄ  気筒、２  吸気管、３  エアクリーナ、
４  吸気管集合部、５ａ〜５ｄ  独立吸気管、６ａ〜６ｄ  吸気バルブ、
７ａ〜７ｄ  燃料噴射弁、８ａ〜８ｄ  吸気圧センサ、
９ａ〜９ｄ  ＥＴＶ（個別吸気量制御手段）、
１０ａ〜１０ｄ  排気バルブ、１１  排気管、１２  空燃比センサ、
１３気筒識別センサ、１４  制御手段。
【図１】
2005139970.tif 000003
【図２】
2005139970.tif 000004
【図３】
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