(57)【要約】【課題】  空気流量検出手段が気筒から離れた位置に配置されている場合でも、気筒群間での吸入空気量の差を精度良く補正できる内燃機関の吸気制御装置を提供する。【解決手段】  複数の気筒群それぞれに、吸入空気量を検出する空気流量検出手段４Ｌ，４Ｒと空気量調整手段１１Ｌ，１１Ｒとを備える共に、前記空気流量検出手段の出力に基づいて空気量調整手段１１Ｌ，１１Ｒを制御して前記気筒群間での吸入空気量の差を縮小するように補正する空気流量制御手段１２を備えた内燃機関の吸気制御装置２０であって、前記空気流量制御手段１２が吸気量応答遅れ時間に応じて前記空気量調整手段の駆動タイミングを変更する。【選択図】    図２
2007002753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒群それぞれに、吸入空気量を検出する空気流量検出手段と空気量調整手段とを備える共に、前記空気流量検出手段の出力に基づいて前記空気量調整手段を制御して前記気筒群間での吸入空気量の差を縮小するように補正する空気流量制御手段を備えた内燃機関の吸気制御装置であって、
前記空気流量制御手段が吸気量応答遅れ時間に応じて、前記空気量調整手段の駆動タイミングを変更することを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
【請求項２】
前記空気流量制御手段は、前記空気流量検出手段が検出する前記吸入空気量の変動が予め定めた所定範囲となるまで待機することにより、前記吸気量応答遅れ時間を計測することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項３】
前記空気流量制御手段は、前記空気流量検出手段が検出する前記吸入空気量の差が前記気筒群間で所定値以上であるときに、前記空気量調整手段を一定量駆動してから前記吸気量応答遅れ時間を計測することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項４】
前記空気流量制御手段は、吸入空気量の多い気筒群側の前記空気量調整手段の開度を一定量絞ると共に、吸入空気量の少ない気筒群側の前記空気量調整手段の開度を同量開ける、ことを特徴とする請求項３に記載の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、独立した複数の気筒群を備えた内燃機関のアイドル時における吸入空気量を制御する内燃機関の吸気制御装置に関する。より詳細には、気筒群のそれぞれにアイドル制御弁（Idle  speed  Control  Valve、以下、ＩＳＣ弁と称する）などの空気量調整装置を配置して、アイドル時の安定化を図る吸気制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｖ型のエンジンなどでは左右バンクそれぞれに複数の気筒が配置され、気筒群が形成されている。各バンクの気筒群には個別の吸気管（吸気系）が設けられ、各吸気管を介して空気が供給されるようになっている。ここで、左右バンク間において吸入空気量（或いは、吸入空気圧）の差が生じると、内燃機関の燃焼が不安定となり、トルク変動が発生して回転数（ＮＥ）が不安定となる。
【０００３】
そこで、従来からアイドル時において気筒群間での吸入空気量の差を縮小するように補正する吸気制御装置が複数提案されている。例えば、特許文献１の吸気制御装置は、独立した複数の吸気系のそれぞれに吸入空気量を調節するＩＳＣ弁、吸入空気の圧力を検出する圧力センサ、ＩＳＣ弁を駆動制御する手段等を備えており、圧力センサの検出結果を比較して高圧力側吸気系のＩＳＣ弁の開度を低圧力側よりも小さくすることで気筒群間での差を補正する。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３３６９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の吸気制御装置は、吸入空気の圧力を検出する圧力センサの出力を比較して圧力差を解消するようにＩＳＣ弁を駆動するものである。ところで、圧力センサ及びＩＳＣ弁は、気筒の近くに配置できれば応答性良く気筒群間に生じた吸入空気量差を解消する補正を行える。しかし、内燃機関には構造的な制限があるので圧力センサやＩＳＣ弁を気筒の極近に配置することは困難である。また、ＩＳＣ弁と圧力センサとを同じ箇所に設けることについても、構造的制約から困難である場合が多い。そのため、特許文献１の吸気制御装置の場合も、圧力センサは気筒から距離を持って配置され、また圧力センサとＩＳＣ弁とは異なる位置に配備されている。
【０００６】
ところが、上記のように圧力センサが気筒から離れた位置に配置されていると、その間に存在している容積（ボリューム）による影響を避けられない。換言すると、圧力センサより下流側に存在していた容積が、左右バンク間の吸入空気量差を補正するときに悪い影響を与える。例えば、圧力センサの出力に基づいてＩＳＣ弁を駆動すると、実際の吸入空気量差よりも大きな差があると判定してＩＳＣ弁を多めに駆動して過補正となる場合がある。よって、高精度の圧力センサで吸入空気量の検出を行い、これに基づいて吸入空気量を解消するようにしても、圧力センサと気筒との間に存在する容積、すなわち圧力センサより下流にあるボリュームによる影響を受ける。また、圧力センサとＩＳＣ弁とが異なる位置に配置されている場合には、その間の容積も影響する。
【０００７】
特許文献１の吸気制御装置は、圧力センサより下流の容積による影響を全く考慮していないので、圧力センサに基づいてＩＳＣ弁を駆動しても、吸入空気量差を解消するための駆動タイミングがずれる。本明細書では、このようにずれを含んだ状態でＩＳＣ弁を駆動することを吸気量応答遅れがある、と称している。特許文献１の吸気制御装置には、吸気量応答遅れがあるので内燃機関に影響が無い程度にまで吸入空気量差を縮小することが困難である。その結果、特許文献１の吸気制御装置では先に指摘した気筒群間での吸入空気量の差によって生じるトルク変動を完全に解消できない。
【０００８】
本発明の目的は、気筒群間での吸入空気量の差を精度良く補正できる内燃機関の吸気制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、複数の気筒群それぞれに、吸入空気量を検出する空気流量検出手段と空気量調整手段とを備える共に、前記空気流量検出手段の出力に基づいて前記空気量調整手段を制御して前記気筒群間での吸入空気量の差を縮小するように補正する空気流量制御手段を備えた内燃機関の吸気制御装置であって、前記空気流量制御手段が吸気量応答遅れ時間に応じて、前記空気量調整手段の駆動タイミングを変更する内燃機関の吸気制御装置によって達成できる。
【００１０】
本発明によると、空気流量制御手段が、空気流量検出手段より下流側に存在する容積などが原因で発生する吸気量応答遅れ時間に応じて、空気量調整手段の駆動タイミングを変更するので、気筒群間での吸入空気量の差を精度良く補正できる。なお、空気流量制御手段は、空気流量検出手段と空気量調整手段とが異なる位置に配置されている影響も含めて空気量調整手段の駆動タイミングを変更するので吸入空気量の差を精度良く補正できる。
【００１１】
そして、前記空気流量制御手段は、前記空気流量検出手段が検出する前記吸入空気量の変動が予め定めた所定範囲となるまで待機することにより、前記吸気量応答遅れ時間を計測することができる。
【００１２】
また、前記空気流量制御手段は、前記空気流量検出手段が検出する前記吸入空気量の差が前記気筒群間で所定値以上であるときに、前記空気量調整手段を一定量駆動してから前記吸気量応答遅れ時間を計測することとしてもよい。
【００１３】
また、前記空気流量制御手段は、吸入空気量の多い気筒群側の前記空気量調整手段の開度を一定量絞ると共に、吸入空気量の少ない気筒群側の前記空気量調整手段の開度を同量開けるという動作により、制御を開始してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の内燃機関の吸気制御装置によれば、気筒群間での吸入空気量の差を精度良く補正でできる。よって、本発明の吸気制御装置によれば内燃機関のトルクの安定化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る内燃機関の吸気制御装置について説明する。
【００１６】
図１は、実施例の吸気制御装置を適用した内燃機関１について示した図である。内燃機関１はいわゆるＶ型のエンジンであり、左右に独立したバンクＬＢ、ＲＢが形成されている。左バンクＬＢ、右バンクＲＢのそれぞれには気筒８が４個ずつ配置されて気筒群を形成している。各気筒群にはそれぞれ個別の吸気管３（吸気系）が設けられている。
【００１７】
左右バンクは対称的に形成されている。右バンクＲＢの構成を説明する。エアクリーナ２でゴミ等を濾過された大気（空気）は吸気管３によって気筒群側に供給されている。吸気管３の下流端はサージタンク６に接続され、このサージタンク６から各気筒８にインテークマニホールド７が配置されている。エアクリーナ２の下流側近傍には空気流量検出手段となるエアフローメータ４が配置され、吸気管３内を流れる吸入空気の量を検出できるようになっている。なお、空気流量検出手段は例示するエアフローメータ４のように吸入空気の流量を直接に検出するものでもよいし、空気圧を検出する圧力センサでもよい。空気流量検出手段として圧力センサを採用した場合は空気圧から吸入空気流量を換算すればよい。
【００１８】
サージタンク６より上流側の吸気管３にスロットルバルブ５が配置されている。さらに、スロットルバルブ５より上流の吸気管３とサージタンク６とを接続するようにバイパス管１０が設けられている。このバイパス管１０の途中には空気量調整手段としてのアイドル制御弁１１（以下、ＩＳＣ弁１１とする）が配置されている。反対側の左バンクＬＢも同様に形成されている。
【００１９】
図１で示している構造には、内燃機関１のアイドル状態の安定化を図るため吸気制御装置が組込まれている。吸気制御装置は左右エアフローメータ４、４の出力に基づいて左右ＩＳＣ弁１１、１１を制御して気筒群間での吸入空気量の差を縮小するように補正する。図２は、内燃機関１に適用されている吸気制御装置２０に係る部分の構成を示したブロック図である。
【００２０】
吸気制御装置２０は、エアフローメータ４、ＩＳＣ弁１１、及びこのＩＳＣ弁１１の駆動を制御する電子制御装置（Electronic  Control  Unit、以下ＥＣＵ）１２等を備えている。吸入空気量を検出する左右のエアフローメータ４の出力は、ＥＣＵ１２に供給されている。ＥＣＵ１２は、内燃機関１の吸気制御に関する一連のプログラムを格納したＲＯＭ１３及び処理領域を提供するＲＡＭ１４とバス１５を介して接続されている。なお、このＥＣＵ１２は、内燃機関１側のＥＣＵを流用するように設計することで吸気制御装置の構成を簡素化できる。ただし、吸気制御装置用のＥＣＵ１２を準備してもよいし、左右バンク夫々に専用のＥＣＵを設けてもよい。なお、図２では左バンクに属する構成にはＬ、右バンクに属する構成にはＲの符号を付して区別している。
【００２１】
図２において、左右のエアフローメータ４Ｌ，４Ｒは、それぞれ左右の吸気管内を流れる吸入空気量を検出する。ＥＣＵ１２は空気流量制御手段として機能し、エアフローメータ４Ｌ，４Ｒが検出する吸入空気量の変動が予め定めた所定範囲となるまで待機してから、アイドル制御弁１１Ｌ，１１Ｒを駆動して左右バンク（気筒群）間での吸入空気量の差を縮小するように補正する。このようにＥＣＵ１２が待機することで、エアフローメータ４Ｌ，４Ｒの下流側の存在する容積（ボリューム）による影響を排除できる。また、エアフローメータ４Ｌ，４Ｒとアイドル制御弁１１Ｌ，１１Ｒとが異なる位置に配置されていることによる影響も排除できる。
【００２２】
図３は、ＥＣＵ１２が吸入空気量の差を縮小する制御を実行したときのルーチンの一例を示したフローチャートである。ＥＣＵ１２は、例えば内燃機関１のイグニッションがオンされたことを確認したときにこのルーチンを起動する。
【００２３】
まず、ＥＣＵ１２は左右のエアフローメータ４Ｌ，４Ｒの出力を確認して、左右の吸気管３内に流れている吸入空気量（ＫＬ）を算出し（ステップ１１）、バンク間での吸入空気量の差が所定値（例えば３％）以上であった場合に左右のＩＳＣ弁１１Ｌ，１１Ｒを駆動して差を解消するための補正制御に入る（ステップ１２）。
【００２４】
次のステップ１３では、ＥＣＵ１２は先ず吸入空気量の多い側のバンク（気筒群）のＩＳＣ弁を一定量、絞る方向へ駆動する（例えば、右のＩＳＣ弁１１Ｒの開度を０．１％閉める）。同時にＥＣＵ１２は、吸入空気量の少ない反対側のバンクのＩＳＣ弁を同量、開ける方向へ駆動する（例えば、左のＩＳＣ弁１１Ｌの開度を０．１％開ける）。
【００２５】
ＥＣＵ１２が上記のように左右のＩＳＣ弁１１Ｌ、１１Ｒを対称的に駆動することにより左右のバンクに空気の流れが発生して、吸入空気量差を減少させる。ただし、ここでＩＳＣ弁１１Ｌ、１１Ｒを駆動制御するのは、従来の吸気制御装置で行っていたように吸入空気量差を一気に解消することを意図したものではない。よって、ＩＳＣ弁１１Ｌ、１１Ｒの駆動量は吸入空気量の差に比して小さく設定されている。なお、ステップ１３で示すように左右のＩＳＣ弁１１Ｌ、１１Ｒを反対方向へ同量ずつ駆動することで、内燃機関１に供給されている全体の吸入空気量を一定に維持してトルク変動を抑制している。
【００２６】
ここで、ＥＣＵ１２は左右のエアフローメータ４Ｌ，４Ｒの出力を監視し、出力の変動が一定範囲となるまで待機する。このように待機するのは、エアフローメータ４Ｌ，４Ｒより下流側に存在する容積（ボリューム）の影響を排除するためである。すなわち、容積部分に存在していた空気が先に指摘したように吸気量応答遅れの原因であり、吸入空気量差を解消する際の障害となっている。そこで、本実施例のＥＣＵ１２は、ＩＳＣ弁１１Ｌ、１１Ｒを対称に駆動した後、エアフローメータ４Ｌ，４Ｒの出力が一定範囲に収まるまで待機する。このように待機することで容積部分に存在していた空気が通過するまで待つことで、容積による影響を排除する。この動作はＥＣＵ１２が吸気量応答遅れの時間ＲＴを計測していると見ることができる（ステップ１４）。この点について、次のように理解される。
【００２７】
上記したようにステップ１３のＩＳＣ弁１１Ｌ、１１Ｒの駆動量（ここでは０．１％）は、左右の吸入空気量差（ここでは３％）に比して小さいので、通常、上記ステップ１２からステップ１４の処理は複数回、繰り返されることになる。その結果、ステップ１４での吸気量応答遅れ時間ＲＴの計測の後に、ステップ１２を経てからステップ１３でＩＳＣ弁１１Ｌ、１１Ｒが補正のため駆動されるという順序になる。
【００２８】
吸気制御装置２０のＥＣＵ１２は、吸気量応答遅れ時間ＲＴを計測し、ＩＳＣ弁１１Ｌ、１１Ｒを駆動することになる。よって、ＥＣＵ１２による制御は、応答遅れ時間ＲＴに応じてＩＳＣ弁１１Ｌ、１１Ｒの駆動タイミングを変更することになる。すなわち、上記吸気量応答遅れ時間ＲＴを計測するステップ１４を介することにより、従来において問題となっていた下流側に存在する容積の影響が排除されている。吸気制御装置２０は、上記ステップ１２からステップ１４を繰り返すことにより、前述した容積の影響を排除しながら吸入空気量差を縮小することになる。
【００２９】
以上から明らかなように、ＥＣＵ１２は容積による影響を排除しながら、左右バンクの吸入空気量差を縮小するようにＩＳＣ弁１１Ｌ，１１Ｒを駆動制御する。よって、本実施例の吸気制御装置２０によると、ＩＳＣ弁１１の下流に容積が存在し、またＩＳＣ弁１１とエアフローメータ４とが異なる位置に配設されていても気筒群間での吸入空気量の差を精度良く補正できる。なお、ＥＣＵ１２はステップ１４に続いて、計測した吸気量応答遅れ時間ＲＴが所定時間Ｔ以下であるかを確認する（ステップ１５）。このステップ１５を設けることにより、吸気量応答遅れ時間ＲＴが異常に長いような場合にステップ１２からの処理をやり直すようにしている。
【００３０】
また、次のステップ１６では左右それぞれの吸気管内での吸気量変化量（ΔＫＬ）が所定値（例えば、１％以下）となっているかを確認する。このステップ１６は、左右それぞれの気筒群内での空気の状態が安定しているかを確認するものである。各気筒群内での吸入空気量が不安定である場合には、ステップ１４からの処理を繰り返すことにより、判断を行うのに好ましい状態まで安定化させる。
【００３１】
ＥＣＵ１２は、以上で示したステップ１２からステップ１６の処理を繰り返すことにより、左右バンク（気筒群）間での吸入空気量差をゼロに近い一定値未満（ここでは３％未満）にまで補正できる。よって、エアフローメータ４Ｌ，４Ｒが気筒から離れた位置にあり、また、ＩＳＣ弁とエアフローメータとが異なる位置に配置されている場合でも気筒群間での吸入空気量の差を確実に縮小できる。      
【００３２】
図４は、実施例の吸気制御装置による制御の様子を、従来と比較して示したタイムチャートである。図４で上段は左右バンクについて吸入空気量の変化の様子を示し、下段は吸入空気補正量の変化の様子を示している。実施例装置によると左右の吸入空気量が一致するが、従来の場合に下流の容積の影響を受け吸気量応答遅れがあるので、ずれが発生して左右差を解消できていない。すなわち、左右の吸入空気量差を十分に補正できないことが分かる。なお、下段で示すように従来の場合は、圧力センサの出力に基づいて直ちにＩＳＣ弁が駆動されるのでこれを繰り返した場合には一定間隔で減衰するが左右の吸入空気量差が残る。実施例の吸気制御装置では、上記のように応答遅れ時間ＲＴを計測してＩＳＣ弁を駆動するので間隔が変化し、最終的にほぼゼロに近い所（例えば、左右差３％程度）にまで左右差を縮小できる。
【００３３】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。上記実施例ではバイパス管１０の途中に配置したアイドル制御弁１１を空気量調整手段とする場合を説明したが、これに限らず他の形態の空気量調整装置を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施例の吸気制御装置を適用した内燃機関について示した図である。図である。
【図２】吸気制御装置に係る部分の構成を示したブロック図である。
【図３】ＥＣＵ１２が吸入空気量の差を縮小する制御を実行したときのルーチンの一例を示したフローチャートである。
【図４】実施例の吸気制御装置による制御の様子を、従来と比較して示したタイムチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
１                        内燃機関
２                        エアクリーナ
３                        吸気管
４                        エアフローメータ
５                        スロットルバルブ
６                        サージタンク
８                        気筒
１０                      バイパス管
１１                      アイドル制御弁（空気量調整手段）
１５                      ＥＣＵ（空気流量制御手段）
ＬＢ                      左バンク
ＲＢ                      右バンク
【図１】
2007002753.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007002753.tif 000005
【図４】
2007002753.tif 000006