(57)【要約】【課題】  暖機過程における低負荷時における内燃機関の回転の安定性を向上させることができる吸気装置を提供する。【解決手段】  吸気装置（１００）は、多筒型の内燃機関（７）と、内燃機関の各気筒の吸気分岐通路に設けられた第１のバルブ（３）と、第１のバルブよりも上流側であって吸気分岐通路を集合させた集合通路に設けられた第２のバルブ（５）と、第１のバルブおよび第２のバルブの開度を制御する制御手段（１０）とを備え、制御手段は、内燃機関の冷間始動過程において第１のバルブの開度を絞る制御を行うことを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多筒型の内燃機関と、
前記内燃機関の各気筒の吸気分岐通路に設けられた第１のバルブと、
前記第１のバルブよりも上流側であって前記吸気分岐通路を集合させた集合通路に設けられた第２のバルブと、
前記第１のバルブおよび前記第２のバルブの開度を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の冷間始動過程において前記第１のバルブの開度を絞る制御を行うことを特徴とする吸気装置。
【請求項２】
前記内燃機関の冷間始動過程が終了したか否かを判定する第１の判定手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記冷間始動過程が終了したと前記第１の判定手段により判定された場合に、前記内燃機関の回転数が所定の範囲に入るように前記第１のバルブをフィードバック制御することを特徴とする請求項１記載の吸気装置。
【請求項３】
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記内燃機関の冷却水の温度を検出する温度検出手段とをさらに備え、
前記第１の判定手段は、前記内燃機関の回転数が所定の値を超えかつ前記冷却水の温度が所定の値を超えた場合に、前記冷間始動過程が終了した判定することを特徴とする請求項２記載の吸気装置。
【請求項４】
前記内燃機関の冷間アイドリング過程が終了したか否かを判定する第２の判定手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記冷間アイドリング過程が終了したと前記第２の判定手段により判定された場合に、前記内燃機関の回転数が所定の範囲に入るように前記第２のバルブをフィードバック制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の吸気装置。
【請求項５】
多筒型の内燃機関と、
前記内燃機関の各気筒の吸気分岐通路に設けられた第１のバルブと、
前記第１のバルブよりも上流側であって前記吸気分岐通路を集合させた集合通路に設けられた第２のバルブと、
前記第１のバルブおよび前記第２のバルブの開度を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の冷間アイドリング過程において前記内燃機関の回転数が所定の範囲に入るように前記第１のバルブをフィードバック制御することを特徴とする吸気装置。
【請求項６】
前記内燃機関の冷間アイドリング過程が終了したか否かを判定する第３の判定手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記冷間アイドリング過程が終了したと前記第３の判定手段により判定された場合に、前記内燃機関の回転数が所定の範囲に入るように前記第２のバルブをフィードバック制御することを特徴とする請求項５記載の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多気筒型内燃機関においては、分岐前の吸気管にサブスロットルバルブが設けられているとともに、分岐後の各吸気管に独立スロットルバルブが設けられていることがある。独立スロットル型の内燃機関は、アクセル開度に対する応答性が高く、高出力の発生に適している。
【０００３】
この独立スロットル型の内燃機関においては、低負荷時に気筒間の吸入エア量にばらつきが生じることがある。そこで、低負荷時にサブスロットルバルブによって吸入エア量を制御する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、低負荷時の気筒間吸入エア量のばらつきを低減させることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１−２２４４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、内燃機関の暖機過程においては、低負荷ではあってもエンジンフリクションが大きく吸入空気量も大きくなる。したがって、内燃機関の回転数をフィードバック制御するためには、フィードバックゲインを大きく設定する必要がある。ところが、サブスロットルバルブと内燃機関との間の吸気系の容積が比較的大きいことから、サブスロットルバルブの開度変化に対する吸入空気量変化の応答性が低下する。したがって、内燃機関の回転の安定性が低下してしまう。
【０００６】
本発明は、暖機過程の低負荷時における内燃機関の回転の安定性を向上させることができる吸気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】
【０００７】
本発明に係る吸気装置は、多筒型の内燃機関と、内燃機関の各気筒の吸気分岐通路に設けられた第１のバルブと、第１のバルブよりも上流側であって吸気分岐通路を集合させた集合通路に設けられた第２のバルブと、第１のバルブおよび第２のバルブの開度を制御する制御手段とを備え、制御手段は、内燃機関の冷間始動過程において第１のバルブの開度を絞る制御を行うことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明に係る吸気装置においては、冷間始動過程において第２のバルブの開度が絞られる。この場合、内燃機関の各気筒における燃焼に用いられるエアは、主として、第２のバルブと内燃機関の各気筒との間の容積分のエアである。それにより、内燃機関の始動直後の燃焼に用いられるエア量を抑制することができる。したがって、内燃機関の各気筒へのエアの過剰供給を防止することができる。その結果、暖機過程の低負荷時における内燃機関の回転の安定性を向上させることができる。
【０００９】
内燃機関の冷間始動過程が終了したか否かを判定する第１の判定手段をさらに備え、制御手段は、冷間始動過程が終了したと第１の判定手段により判定された場合に、内燃機関の回転数が所定の範囲に入るように第１のバルブをフィードバック制御してもよい。この場合、第２のバルブと内燃機関の各気筒との間の容積に比較して第１のバルブと内燃機関の各気筒との間の容積が小さいことから、内燃機関の回転数のフィードバック制御の応答性が向上する。したがって、内燃機関におけるハンチングを抑制することができる。
【００１０】
内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、内燃機関の冷却水の温度を検出する温度検出手段とをさらに備え、第１の判定手段は、内燃機関の回転数が所定の値を超えかつ冷却水の温度が所定の値を超えた場合に、冷間始動過程が終了した判定してもよい。
【００１１】
内燃機関の冷間アイドリング過程が終了したか否かを判定する第２の判定手段をさらに備え、制御手段は、冷間アイドリング過程が終了したと第２の判定手段により判定された場合に、内燃機関の回転数が所定の範囲に入るように第２のバルブをフィードバック制御してもよい。この場合、各気筒における燃焼に必要な燃料およびエア量は少なくなる。しかしながら、第１のバルブと各気筒との間の容積に比較して第２のバルブと各気筒との容積が大きいことから、流動エアを各気筒に均等に分配することができる。したがって、各気筒に供給されるエア量のばらつきを低減させることができる。
【００１２】
本発明に係る他の吸気装置は、多筒型の内燃機関と、内燃機関の各気筒の吸気分岐通路に設けられた第１のバルブと、第１のバルブよりも上流側であって吸気分岐通路を集合させた集合通路に設けられた第２のバルブと、第１のバルブおよび第２のバルブの開度を制御する制御手段とを備え、制御手段は、内燃機関の冷間アイドリング過程において内燃機関の回転数が所定の範囲に入るように第１のバルブをフィードバック制御することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明に係る他の吸気装置においては、第２のバルブと内燃機関の各気筒との間の容積に比較して第１のバルブと内燃機関の各気筒との間の容積が小さいことから、内燃機関の回転数のフィードバック制御の応答性が向上する。したがって、内燃機関におけるハンチングを抑制することができる。
【００１４】
内燃機関の冷間アイドリング過程が終了したか否かを判定する第３の判定手段をさらに備え、制御手段は、冷間アイドリング過程が終了したと第３の判定手段により判定された場合に、内燃機関の回転数が所定の範囲に入るように第２のバルブをフィードバック制御してもよい。この場合、各気筒における燃焼に必要な燃料およびエア量は少なくなる。しかしながら、第１のバルブと各気筒との間の容積に比較して第２のバルブと各気筒との容積が大きいことから、流動エアを各気筒に均等に分配することができる。したがって、各気筒に供給されるエア量のばらつきを低減させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、暖機過程の低負荷時における内燃機関の回転の安定性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の第１実施例に係る吸気装置１００の全体構成を示す模式図である。図１に示すように、吸気装置１００は、エアクリーナ１、エアフローメータ２、サブスロットルバルブ３、サージタンク４、複数の独立スロットルバルブ５、複数のインジェクタ６、内燃機関７、回転数センサ８、温度センサ９および制御部１０を含む。
【００１８】
エアクリーナ１は、内部の吸気通路を横断するエアクリーナエレメントを含む。エアクリーナ１の一端は外気に通じ、エアクリーナ１の他端は配管２１を介してサージタンク４に通じている。エアフローメータ２およびサブスロットルバルブ３は、配管２１に介挿されている。エアフローメータ２は、サブスロットルバルブ３よりもエアクリーナ１側に配置されている。サブスロットルバルブ３は、例えば、バタフライバルブからなる。
【００１９】
サージタンク４と内燃機関７の各気筒とは、複数の吸気管２２によって接続されている。独立スロットルバルブ５およびインジェクタ６は、各吸気管２２に１つずつ介挿されている。独立スロットルバルブ５は、インジェクタ６よりもサージタンク４側に配置されている。独立スロットルバルブ５は、例えば、バタフライバルブからなる。回転数センサ８は、内燃機関７の回転数を検出するためのセンサである。温度センサ９は、内燃機関７を冷却する冷却水の温度を検出するためのセンサである。
【００２０】
制御部１０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等から構成される。制御部１０は、エアフローメータ２、回転数センサ８および温度センサ９の検出結果に基づいて、サブスロットルバルブ３、独立スロットルバルブ５およびインジェクタ６を制御する。詳細は、後述する。
【００２１】
続いて、吸気装置１００の動作の概略について説明する。まず、エアクリーナ１に吸気されたエアは、エアクリーナエレメントによって浄化され、配管２１に供給される。エアフローメータ２は、配管２１を流動するエア量を検出し、その検出結果を制御部１０に与える。サブスロットルバルブ３は、制御部１０の指示に従って、開度を変化させる。それにより、配管２１を流動するエア量を調整することができる。サブスロットルバルブ３を通過したエアは、サージタンク４において一時的に蓄えられた後に、複数の吸気管２２に供給される。
【００２２】
独立スロットルバルブ５は、制御部１０の指示に従って、開度を変化させる。それにより、各吸気管２２を流動するエア量を調整することができる。独立スロットルバルブ５を通過したエアは、内燃機関７の各気筒に供給される。また、インジェクタ６は、制御部１０の指示に従って、各気筒における燃焼に必要な量の燃料を内燃機関７の各気筒に供給する。回転数センサ８は、内燃機関７の回転数を検出して、その検出結果を制御部１０に与える。温度センサ９は、内燃機関７の冷却水の温度を検出して、その検出結果を制御部１０に与える。
【００２３】
以下、内燃機関７の始動後の制御部１０による制御の詳細について説明する。ここで、内燃機関７は、暖機過程を経て通常のアイドリングを行う。内燃機関７の暖機過程は、冷間始動過程および冷間アイドリング過程からなる。冷間始動過程とは、内燃機関７における燃焼が開始し、内燃機関７の回転数が所定の値に至る過程のことである。冷間アイドリング過程とは、所定の値以上の回転数を維持したまま内燃機関７の温度が所定の温度以上まで上昇する過程のことである。
【００２４】
冷間始動過程においては、制御部１０は、開度が小さくなるように独立スロットルバルブ５を制御する。この場合の開度は、３°〜４°程度であることが好ましい。この場合、内燃機関７の各気筒における燃焼に用いられるエアは、主として、独立スロットルバルブ５と内燃機関７の各気筒との間の容積分のエアである。それにより、内燃機関７の始動直後の燃焼に用いられるエア量を抑制することができる。したがって、内燃機関７の各気筒へのエアの過剰供給を防止することができる。その結果、内燃機関７の回転数のオーバーシュートを低減させることができる。
【００２５】
図２は、上記のオーバーシュートの低減化について説明するための図である。図２の縦軸は内燃機関７の回転数を示し、図２の横軸は時間を示す。図２に示すように、内燃機関７の回転数は、点火後に急激に上昇する。この場合、図２の点線に示すように、燃焼に用いられるエア量が多い場合には、回転数がオーバーシュートする。しかしながら、独立スロットルバルブ５の開度を小さくして燃焼用エア量を低減させることによって、図２の実線に示すように回転数のオーバーシュートを低減させることができる。
【００２６】
次に、制御部１０は、冷間始動過程が終了したか否かを判定する。ここで、独立スロットルバルブ５と内燃機関７の各気筒との間の空間に残存していたエアが各気筒における燃焼において消費された場合に、冷間始動が終了したと判定することができる。本実施例においては、制御部１０は、冷却水の温度が所定温度（例えば、６０℃）を超えかつ内燃機関７の回転数が所定値（例えば、６００ｒｐｍ）を越えた場合に、冷間始動過程が終了したと判定する。この回転数は、独立スロットルバルブ５と各気筒との間の容積に基づいて決定される。
【００２７】
冷間始動過程が終了すると、内燃機関７においては冷間アイドリングが行われる。冷間アイドリング過程においては、制御部１０は、独立スロットルバルブ５を用いて内燃機関７の回転数のフィードバック制御を行う。まず、制御部１０は、開度が全開になるようにサブスロットルバルブ３を制御する。また、制御部１０は、内燃機関７の回転数が所定の回転数範囲になるように、独立スロットルバルブ５およびインジェクタ６を制御する。
【００２８】
この場合、サブスロットルバルブ３と内燃機関７の各気筒との間の容積に比較して独立スロットルバルブ５と内燃機関７の各気筒との間の容積が小さいことから、内燃機関７の回転数のフィードバック制御の応答性が向上する。したがって、内燃機関７におけるハンチングを抑制することができる。なお、暖機後のアイドリング過程に比較して冷間アイドリング過程においては、各気筒における燃焼に必要な燃料およびエアの量が多くなる。効率よく暖機するためである。したがって、独立スロットルバルブ５によって各気筒への供給エア量を制御しても、各気筒間におけるエア量のばらつきは低減される。
【００２９】
次いで、制御部１０は、内燃機関７の暖機が終了したか否かを判定する。本実施例においては、制御部１０は、内燃機関７の冷却水の温度が所定温度（例えば、８０℃）を越えた場合に内燃機関７の暖機が終了したと判定する。暖機後のアイドリング過程においては、制御部１０は、サブスロットルバルブ３を用いて内燃機関７の回転数のフィードバック制御を行う。まず、制御部１０は、開度が全開になるように独立スロットルバルブ５を制御する。また、制御部１０は、内燃機関７の回転数が所定の回転数範囲になるように、サブスロットルバルブ３およびインジェクタ６を制御する。
【００３０】
この場合、各気筒における燃焼に必要な燃料量およびエア量は少なくなる。しかしながら、独立スロットルバルブ５と各気筒との間の容積に比較してサブスロットルバルブ３と各気筒との容積が大きいことから、流動エアを各気筒に均等に分配することができる。したがって、各気筒に供給されるエア量のばらつきを低減させることができる。
【００３１】
図３は、内燃機関７の始動後に制御部１０が各部を制御する際のフローチャートの一例である。制御部１０は、所定の周期（例えば、８ｍｓｅｃに一回）で以下のフローチャートを実行する。まず、制御部１０は、回転数センサ８および温度センサ９の検出結果を取得する（ステップＳ１）。
【００３２】
次に、制御部１０は、冷却水の温度が所定の温度Ｔ１（例えば、６０℃）以下、かつ、内燃機関７の回転数が所定の回転数（例えば、６００ｒｐｍ）以下であるか否かを判定する（ステップＳ２）。この場合、制御部１０は、内燃機関７の冷間始動過程が終了したか否かを判定することができる。
【００３３】
ステップＳ２において冷却水の温度が温度Ｔ１以下かつ内燃機関７の回転数が所定の回転数以下であると判定された場合、制御部１０は、開度が小さくなるように独立スロットルバルブ５を制御する（ステップＳ３）。この場合の開度は、例えば、３°〜４°である。その後、制御部１０は、動作を終了する。
【００３４】
ステップＳ２において冷却水の温度が温度Ｔ１以下かつ内燃機関７の回転数が所定の回転数以下であると判定されなかった場合、制御部１０は、内燃機関７の冷却水の温度が所定の温度Ｔ２（例えば、８０℃）以下であるか否かを判定する（ステップＳ４）。この場合、制御部１０は、内燃機関７の冷間アイドリング過程が終了したか否かを判定することができる。
【００３５】
ステップＳ４において内燃機関７の冷却水の温度が温度Ｔ２以下であると判定された場合、制御部１０は、開度が全開になるようにサブスロットルバルブ３を制御するとともに、独立スロットルバルブ５およびインジェクタ６によって内燃機関７の回転数のフィードバック制御を行う（ステップＳ５）。その後、制御部１０は、動作を終了する。
【００３６】
ステップＳ４において内燃機関７の冷却水の温度が温度Ｔ２以下であると判定されなかった場合、制御部１０は、開度が全開になるように独立スロットルバルブ５を制御するとともに、サブスロットルバルブ３およびインジェクタ６によって内燃機関７の回転数のフィードバック制御を行う（ステップＳ６）。その後、制御部１０は、動作を終了する。
【００３７】
以上のことから、図３のフローチャートに従うことによって、冷間始動過程における回転数のオーバーシュートを低減することができる。また、冷間アイドリング過程におけるハンチングを抑制することができる。さらに、暖機後のアイドリング過程における各気筒間のエア量のばらつきを低減させることができる。
【００３８】
本実施例においては、サブスロットルバルブ３が第１のバルブに相当し、独立スロットルバルブ５が第２のバルブに相当し、制御部１０が制御手段、第１の判定手段、第２の判定手段および第３の判定手段に相当し、回転数センサ８が回転数検出手段に相当し、温度センサ９が温度検出手段に相当し、配管２１が集合通路に相当し、吸気管２２が吸気分岐通路に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施例に係る吸気装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】内燃機関の回転数のオーバーシュートの低減化について説明するための図である。
【図３】内燃機関の始動後に制御部が各部を制御する際のフローチャートの一例である。
【符号の説明】
【００４０】
３  サブスロットルバルブ
５  独立スロットルバルブ
７  内燃機関
８  回転数センサ
９  温度センサ
１０  制御部
１００  吸気装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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