(57)【要約】【課題】車両走行中にスロットルバルブの全閉状態の学習を行うことができるエンジンの吸気装置を提供する。【解決手段】エンジン本体１０１の吸気側に連通するチャンバ２１と、チャンバ２１に連通する複数の吸気管１１と、吸気管１１のそれぞれに配置され、吸気管１１内の管路１２の開閉を行う複数のスロットルバルブ５２と、複数のスロットルバルブ５２の一部を全閉にして、全閉状態を学習しつつ、残りのスロットルバルブ５２を開く全閉学習制御を行う制御手段５５とをエンジンの吸気装置に備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン本体の吸気側に連通するチャンバと、
該チャンバに連通する複数の吸気管と、
該吸気管のそれぞれに配置され、該吸気管内の管路の開閉を行う複数のスロットルバルブと、
該複数のスロットルバルブの一部を全閉にして、全閉状態を学習しつつ、残りの該スロットルバルブを開く全閉学習制御を行う制御手段とを備えることを特徴とするエンジンの吸気装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記複数のスロットルバルブの一部を全閉にする前後で、前記複数の吸気管の全開口面積に対する開口度が変わらないように、残りの該スロットルバルブの開度を調整することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの吸気装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記エンジン本体が搭載された車両が、設定された速度域内を一定の速度で走行中に、前記全閉学習制御を行うことを特徴とする請求項１または、請求項２に記載のエンジンの吸気装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
エンジン始動後、前記エンジン本体が所定の温度に達してから、前記全閉学習制御を行うことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のエンジンの吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの吸気装置、特にスロットルバルブの開度を制御する制御手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、スロットルバルブの開度の精度を高めるために、スロットルバルブの全閉状態を学習することが行われている。
例えば、特許文献１には、暖機中か、暖機後かを判断し、エンジン始動後のアイドリング状態におけるスロットルバルブの全閉状態を学習する技術が記載されている。特許文献１では、エンジンの回転数について、２つの判定回転数を備え、２つの判定回転数を、暖機中のファーストアイドル回転数と、このファーストアイドル回転数よりも小さい暖機完了後の通常のアイドル回転数とに設定している。そして、エンジンの回転数から、暖機中か、暖機後かの判断を行い、暖機中におけるスロットルバルブの全閉状態の判定、及び学習を行うとともに、暖機後の通常のアイドル時におけるスロットルバルブの全閉状態の誤学習を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１６３０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、スロットルバルブの全閉状態の学習について、車両走行中におけるスロットルバルブの開度の精度を高めたい等の理由から、車両走行中に行うことが求められている。
しかしながら、特許文献１の構成では、車両走行中にスロットルバルブを全閉にできないため、全閉状態の学習を行うことができない。
【０００５】
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、車両走行中にスロットルバルブの全閉状態の学習を行うことができるエンジンの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】
【０００６】
前記の目的を達成するために、本発明に係るエンジンの吸気装置は、エンジン本体の吸気側に連通するチャンバと、該チャンバに連通する複数の吸気管と、該吸気管のそれぞれに配置され、該吸気管内の管路の開閉を行う複数のスロットルバルブと、該複数のスロットルバルブの一部を全閉にして、全閉状態を学習しつつ、残りの該スロットルバルブを開く全閉学習制御を行う制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、一部のスロットルバルブを全閉することに伴って減少する吸入空気量の減少分を、残りのスロットルバルブを開くことで補うことで、車両走行中であっても、運転者がトルク変動等の違和感を感じることなく、スロットルバルブの全閉学習を行うことができる。
また、車両走行中に全閉学習を行うことで、最新の走行状況、エンジン本体の状況の下で学習を行うことができる。
【０００８】
また、前記制御手段は、前記制御手段は、前記複数のスロットルバルブの一部を全閉にする前後で、前記複数の吸気管の全開口面積に対する開口度が変わらないように、残りの該スロットルバルブの開度を調整することが好ましい。
【０００９】
このような構成によれば、複数のスロットルバルブの一部を全閉にする前後で、複数の吸気管の全開口面積に対する開口度が変わらないように、該残りのスロットルバルブの開度を調整することで、一部のスロットルバルブを全閉する前後で、チャンバからエンジン本体に供給される空気量の総量が一定に保たれるため、車両走行中であっても、トルク変動等の違和感を運転者に感じさせずに、スロットルバルブの全閉学習を行うことができる。
【００１０】
また、前記制御手段は、前記エンジン本体が搭載された車両が、設定された速度域内を一定の速度で走行中に、前記全閉学習制御を行うことが好ましい。
【００１１】
このような構成によれば、設定された速度域内を走行中に、全閉学習制御を行うことで、全閉にしなかった残りのスロットルバルブのみで必要な空気量を確保できる。
また、一定の速度で走行中は、アクセル操作が行われず、スロットルバルブの開度が一定となる。これにより、全閉学習制御と平行して、スロットルバルブの開閉制御を行わずに済むため、制御プログラムを簡略化することができるとともに、制御手段に掛かる負荷を軽減することができる。
【００１２】
また、前記制御手段は、エンジン始動後、前記エンジン本体が所定の温度に達してから、前記全閉学習制御を行うことが好ましい。
【００１３】
このような構成によれば、エンジン本体が所定の温度に達してから全閉学習制御を行うことで、温度変化による熱膨張等の形状変化がもたらす全閉状態への影響を排除し、補正（学習）の精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、車両走行中にスロットルバルブの全閉状態の学習を行うことができるエンジンの吸気装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係るエンジンの吸気装置の構成を示す概要図である。
【図２】スロットルバルブの動作を示す説明図である。
【図３】スロットルバルブの動作を示すタイムチャートである。
【図４】全閉学習の制御手順を示すフローチャートである。
【図５】全閉学習におけるスロットルバルブの動作手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態に係るエンジンの吸気装置Ｓは、車両に搭載されたエンジン本体１０１に吸気を供給するものである。なお、本実施形態では、エンジン本体１０１が、Ｖ型６気筒の内燃機関で構成されている。
吸気装置Ｓは、２本の吸気管１１と、これら吸気管１１の出口側に連通するチャンバ２１と、チャンバ２１とエンジン本体１０１の各気筒１０２を連通する吸気マニホールド３１とを備えている。また、２本の吸気管１１は、同径の円管状の管路１２を有し、各入口側が、箱状のエアクリーナ４１に連通されている。また、各吸気管１１の途中には、同一形状のスロットルボディ５１がそれぞれに配置されている。
【００１８】
スロットルボディ５１は、吸気管１１の管路１２の開閉を行うもので、スロットルバルブ５２と、駆動モータ５３と、開度センサ５４と、制御手段５５とを備えた電子制御スロットルである。そして、本実施形態のスロットルボディ５１は、運転者によるアクセル操作が、ワイヤーハーネス（図示せず）を介して電気信号で伝えられる、ドライブ・バイ・ワイヤ（drive by wire）を構成している。
スロットルバルブ５２は、管路１２を閉止可能な、管路１２の断面とほぼ同じ直径の円盤からなる弁体５２ａと、弁体５２ａの直径を通る回動軸５２ｂとからなるバタフライバルブで構成されている。回動軸５２ｂは、管路１２の流れ方向に直交しつつ、管路１２の直径を貫通する。スロットルバルブ５２は、弁体５２ａが回転して、開口度（弁体５２ａによる、その時の管路１２の開口面積と、管路１２の全開口面積との割合）を調整することで、吸気の流量を調整する。
【００１９】
駆動モータ５３は、スロットルバルブ５２の開閉を行うもので、回動軸５２ｂに歯車（図示せず）等で連係されている。駆動モータ５３は、制御手段５５からの制御信号に従って、回動軸５２ｂを回動して、弁体５２ａを回転させ、管路１２を開閉する。
開度センサ５４は、回動軸５２ｂの回転角度からスロットルバルブ５２の開度を計測する。
制御手段５５は、駆動モータ５３を介して、スロットルバルブ５２の開度を個別に制御するものである。制御手段５５は、エンジン本体１０１からの情報や、車両の走行状況等を考慮しつつ、運転者によるアクセル操作に応じて、駆動モータ５３へ制御信号を出力する。また、制御手段５５は、通常の走行状態では、２つのスロットルバルブ５２の開度が同じになるように制御している。
【００２０】
チャンバ２１は、２本の吸気管１１を通じて供給される吸気を１箇所にまとめるとともに、吸気マニホールド３１を介して、エンジン本体１０１の各気筒１０２に供給するものである。
吸気マニホールド３１は、多岐管状に形成され、チャンバ２１内の吸気を各気筒１０２に均等に分配するものである。
このような吸気装置Ｓに取り込まれた外気は、エアクリーナ４１を通過する際に、エアクリーナ４１に内蔵されたフィルタ（図示せず）によって、塵埃が取除かれる。そして、エアクリーナ４１を通過した外気は、吸気として吸気管１１、チャンバ２１を通過し、吸気マニホールド３１を通じて、エンジン本体１０１の各気筒１０２に供給される。
また、エアクリーナ４１とスロットルバルブ５２との間には、吸気管１１内を流通する吸気の流速を計測するエアフローメータ４２が配置されている。
【００２１】
次に、制御手段５５によるスロットルバルブ５２の開度制御について説明する。図２、図３に示すように、本実施形態におけるエンジンの吸気装置Ｓでは、制御手段５５が、通常の走行状態では、２つのスロットルバルブ５２の開度（開口度）が同じになるように制御する。そして、走行中に諸々の条件が整ったタイミングで、複数のスロットルバルブ５２の一部としての一方のスロットルバルブ５２Ａを全閉にし、全閉状態の学習を行う。また、一方のスロットルバルブ５２Ａを全閉にすることで、走行中に運転者が違和感を感じないよう、エンジン本体１０１の軸トルクが一定となるように、残りのスロットルバルブ５２としての他方のスロットルバルブ５２Ｂを開く。そして、全閉学習後は、両スロットルバルブ５２Ａ、５２Ｂを学習開始前の開度に戻す。
【００２２】
なお、全閉状態の学習を行う際に、エンジン本体１０１の軸トルクが変化しないようにするには、一方のスロットルバルブ５２Ａを全閉にする前後で、チャンバ２１に供給される吸気の空気量が変化しないように、他方のスロットルバルブ５２Ｂの開度を調整すればよい。つまり、制御手段５５は、一方のスロットルバルブ５２Ａが全閉になることで、減少する管路１２の開口面積分を補うように、他方のスロットルバルブ５２Ｂを余分に開く制御を行う。これは、エンジン本体１０１の軸トルクは、エンジン本体１０１の軸出力に比例していること、エンジン本体１０１の軸出力は、燃料の熱量の一部を変換したものであるため、燃料消費量に比例していること、燃料と吸気の混合割合は、理論空燃比となるように制御されるため、常にほぼ一定であることから、導き出される。
【００２３】
また、全閉状態の学習（全閉学習）とは、所謂ゼロ点調整のことで、スロットルバルブ５２を全閉の状態にし、このときの開度センサ５４の出力値を制御手段５５が、開度ゼロとして記憶、学習（校正）し、以降のスロットルバルブ５２の開閉に反映させることである。
【００２４】
次に、上記全閉学習の制御方法について、図４に示すフローチャートＦ１に沿って説明する。
本制御は、エンジン本体１０１の始動が完了したところで、全閉学習制御を開始する。
まず、ステップＳ１１で、制御手段５５は、水温センサ１０３の出力信号を元に、エンジン本体１０１の冷却水温度ＴＷを確認する。冷却水温度ＴＷが６０℃に達していれば、エンジン本体１０１の暖機が終了していると判断して、ステップＳ１２へ進み、冷却水温度ＴＷが６０℃以下ならば、暖機が終了しておらず、エンジン本体１０１の温度が安定していないため、温度変化による熱膨張等の形状変化がもたらす全閉状態への影響を排除できないと判断し、全閉学習制御を終了する。
ステップＳ１２では、車速センサ１０４の出力信号を元に、車両の速度を確認する。走行中であれば、ステップＳ１３へ進み、停車中であれば、走行中の全閉学習ができないため、全閉学習制御を終了する。
ステップＳ１３では、車両が所定の速度域（たとえば４０〜６０ｋｍ／ｈ）で走行していれば、ステップＳ１３へ進み、４０ｋｍ／ｈより遅ければ、速度が安定しないと判断して全閉学習制御を終了し、６０ｋｍ／ｈよりも速ければ、片方の吸気管１１では、必要な吸気を供給できないため、全閉学習制御を終了する。
【００２５】
ステップＳ１４では、車体側に設けられたアクセル開度センサ１０５の出力から、アクセル操作がされているかを確認する。アクセル操作がされず、アクセル開度が一定ならば、運転者は一定の車速で走行しようと考えていると判断して、全閉学習制御を続け、ステップＳ１５へ進む。アクセル操作がされていれば、運転者が加速、または減速しようとしていると判断し、このような状況では制御が難しくなるため、全閉学習制御を終了する。
ステップＳ１５では、一方のスロットルバルブ５２Ａについて、全閉学習が既に完了しているかを確認する。全閉学習が完了していれば、ステップＳ１７へ進み、完了していなければ、ステップＳ１６へ進む。
ステップＳ１６では、一方のスロットルバルブ５２Ａの全閉学習を行い、全閉学習終了後、ステップＳ１７へ進む。全閉学習の詳細については、後述する。
ステップＳ１７では、他方のスロットルバルブ５２Ｂについて、全閉学習が既に完了しているかを確認する。全閉学習が完了していれば、全閉学習制御を終了し、完了していなければ、ステップＳ１８へ進む。
ステップＳ１８では、他方のスロットルバルブ５２Ｂの全閉学習を行い、全閉学習終了後、全閉学習制御を終了する。全閉学習の詳細については、後述する。
【００２６】
次に、図４のステップＳ１６で行われる、一方のスロットルバルブ５２Ａの全閉学習について、図５に示すフローチャートＦ２に沿って説明する。
まず、ステップＳ３１では、そのときの走行状態における、一方のスロットルバルブ５２Ａを通過する空気流量を算出する。なお、空気流量は、一方のスロットルバルブ５２Ａの開度から弁体５２ａ部分の管路１２の開口面積と、エアフローメータ４２からの流速と、車体側に設けられた気圧計１０６からの気圧とから算出される。
ステップＳ３２では、そのときの一方のスロットルバルブ５２Ａを通過する空気流量から、他方のスロットルバルブ５２Ｂの開度変化量を算出する。
ステップＳ３３では、一方のスロットルバルブ５２Ａを全閉に閉じつつ、他方のスロットルバルブ５２Ｂを開き、一方のスロットルバルブ５２Ａの全閉状態を学習（開度ゼロを校正）する。そして、学習が完了したところで、両スロットルバルブ５２を元のバルブ開度に戻す。
ステップＳ３４では、一方のスロットルバルブ５２Ａについて、全閉学習が既に完了しているかを確認する。全閉学習が完了していれば、本フローチャートＦ２の制御を終了して、図４に示す前述のフローチャートＦ１のステップＳ１７へ進み、完了していなければ、ステップＳ３３を繰り返す。
また、図４に示すフローチャートＦ１のステップＳ１８で行われる、他方のスロットルバルブ５２Ｂの全閉学習は、本フローチャートＦ２の一方のスロットルバルブ５２Ａと他方のスロットルバルブ５２Ｂを置き換えたものと同じ手順となっている。
【００２７】
なお、本実施例のフローチャートＦ１では、全閉学習の条件が全て揃わなければ、全閉学習を中断するようになっている。これは、制御手段５５が、各ステップの判定を無駄に繰返すことを防ぎ、制御手段５５に掛かる負荷を低減している。
各ステップについて、条件を満たさなかった場合の理由として、たとえば、ステップＳ１１で、冷却水温度が低い場合には、エンジン本体１０１が冷えた状態からの始動であるため、暖機が終了し、冷却水温度が上昇するまでには、ある程度の時間が掛かる。また、ステップＳ１３で、所定の速度域を超えている場合には、高速走行をしているので、高速道路等での長距離の移動が考えられ、所定の速度域に減速するまでには、ある程度の時間が掛かる。
上記のように、各ステップの条件を満たさなかった場合、その直後に再度ステップＳ１１に戻って判定を繰り返しても、条件を満たすことは少ないと考えられる。そこで、所定の時間が経過するまで、あるいは別の条件を満たすまでは、全閉学習制御を再度行わないことで、制御手段５５が各ステップの判定を無駄に繰り返すことを防ぎ、制御手段５５に掛かる負荷を低減している。
したがって、制御手段５５の負荷軽減を考慮しなければ、諸々の条件が整わなかった時点で、再度ステップＳ１１に戻り、両方のスロットルバルブ５２の全閉学習が完了するまで繰り返す制御を行っても良い。
また、図４に示すフローチャートＦ１では、一方のスロットルバルブ５２Ａの全閉学習だけが完了し、他方のスロットルバルブ５２Ｂの全閉学習が完了していない場合には、他方のスロットルバルブ５２Ｂの全閉学習のみを完了するまで繰り返す手法を用いている。この点においても、制御手段５５の負荷軽減を考慮している。
【００２８】
本実施形態に係るエンジンの吸気装置Ｓは、基本的に以上のように構成されるものであり、次に、エンジンの吸気装置Ｓの作用効果について説明する。
【００２９】
一方のスロットルバルブ５２Ａを全閉することに伴って減少する吸入空気量の減少分を、他方のスロットルバルブ５２Ｂを開いて補うことで、車両走行中であっても、一方のスロットルバルブ５２Ａの全閉学習を行うことができる。
また、一方のスロットルバルブ５２Ａと他方のスロットルバルブ５２Ｂを交替することで、車両走行中に、他方のスロットルバルブ５２Ｂの全閉学習も行うことができる。
そして、車両走行中に全閉学習制御を行うことで、最新の走行状況、エンジン本体の状況の下で全閉学習を行うことができる。
【００３０】
一方のスロットルバルブ５２Ａを全閉にする前後で、両吸気管１１の全開口面積に対する開口度が変わらないように、他方のスロットルバルブ５２Ｂの開度を調整することで、一方のスロットルバルブ５２Ａを全閉する前後で、チャンバ２１からエンジン本体１０１に供給される空気量の総量が一定に保たれるため、車両走行中であっても、トルク変動等の違和感を運転者に感じさせずに、スロットルバルブ５２の全閉学習を行うことができる。
【００３１】
設定された速度域内を走行中に、全閉学習制御を行うことで、全閉にしなかった残りのスロットルバルブ５２のみで必要な空気量を確保できる。
また、一定の速度で走行中は、アクセル操作が行われず、スロットルバルブ５２の開度が一定となる。これにより、全閉学習制御と平行して、スロットルバルブ５２の開閉制御を行わずに済むため、制御プログラムを簡略化することができるとともに、制御手段５５に掛かる負荷を軽減することができる。
【００３２】
エンジン本体１０１の温度が安定したところで、全閉学習制御を行うことで、温度変化による熱膨張等の形状変化がもたらす全閉状態への影響を排除し、補正（学習）の精度を向上させることができる。
【００３３】
なお、本実施例のフローチャートＦ２では、全閉学習を行う度に、空気流量を算出し、バルブ開度変化量を算出する手法を採用しているが、このような手法に限らず、様々な手法で全閉学習を行うことができる。
たとえば、バルブの開度と空気流量との関係の実測データから、各バルブ開度（開口度）に対して、２倍の空気流量になるバルブ開度をまとめた開度対応表を制御手段５５に記憶しておき、全閉学習をする度に、対応する開度を呼出す手法を用いても良い。
つまり、一方のスロットルバルブ５２Ａの全閉学習を行う際に、両スロットルバルブ５２がバルブ開度Ａだった場合、開度対応表から、他方のスロットルバルブ５２Ｂの変化後のバルブ開度（空気流量が開度Ａの２倍になる開度）としてのバルブ開度Ｂが導かれる。次に、一方のスロットルバルブ５２Ａを角度Ａから全閉に閉じつつ、他方のスロットルバルブ５２Ｂを角度Ａから角度Ｂに開く制御を行う。そして、一方のスロットルバルブ５２Ａの全閉学習が完了したところで、両スロットルバルブ５２をバルブ開度Ａに戻す。
このような手法を用いた場合には、空気流量の算出が省略されるため、制御手段５５の負荷をさらに軽減することができる。
【００３４】
また、上記実施形態では、スロットルバルブ５２の全閉学習制御を車両走行中に行う場合に限定して説明しているが、本実施形態のエンジンの吸気装置Ｓでは、走行中以外にも全閉学習を行うことは可能である。
たとえば、エンジン始動直後、および車両が停車したアイドリング状態での全閉学習を行うことが可能であるとともに、イグニッションをＯＦＦし、エンジンを停止した直後でも全閉学習を行うことができる。
【００３５】
なお、上記実施形態では、通常の走行状態で、２つのスロットルバルブ５２の開度が同じになるように、制御手段５５が制御しているが、このような制御方法に限定されるものではなく、様々な制御方法を採用することができる。たとえば、以下のような制御方法を採用することができる。
まず、信号待ちなどで、アクセルがＯＦＦされ、２つのスロットルバルブ５２が共に全閉状態になったところで、次の発進時、アクセルが踏み込まれた際に、一方のスロットルバルブ５２Ａのみを開き、他方のスロットルバルブ５２Ｂを全閉のままとする。
そして、さらにアクセルが踏み込まれて、一方のスロットルバルブ５２Ａが全開になったところで、他方のスロットルバルブ５２Ｂを開く。
また、他方のスロットルバルブ５２Ｂを全閉のまま、一方のスロットルバルブ５２Ａのみを開閉している状態で、条件が整ったところで、全閉学習を行う。
次にアクセルがＯＦＦされ、２つのスロットルバルブ５２が共に全閉状態になったところで、先に開閉を行うスロットルバルブと後から開閉を行うスロットルバルブとを交替する。
【００３６】
次の発進時、アクセルが踏み込まれた際に、一方のスロットルバルブ５２Ａを全閉にしたまま、他方のスロットルバルブ５２Ｂを開閉し、条件が揃ったところで、一方のスロットルバルブ５２Ａの全閉学習を行う。
そして、両スロットルバルブ５２の全閉学習完了後、信号待ちなどで、アクセルがＯＦＦされ、２つのスロットルバルブ５２が共に全閉状態になったところで、次の発進時には、一方のスロットルバルブ５２Ａを全閉に固定し、他方のスロットルバルブ５２Ｂを開閉する手法を継続しても良いし、２つのスロットルバルブ５２の開度が同じになるように制御する手法に切り換えても良い。
このような制御方法を採用した場合、全閉学習の条件が整った時点で、既に片方のスロットルバルブ５２が全閉になっているため、学習に要する時間を短縮することができる。
【符号の説明】
【００３７】
Ｓ  エンジンの吸気装置
１１  吸気管
２１  チャンバ
５２  スロットルバルブ
５２Ａ  一方のスロットルバルブ（複数のスロットルバルブの一部）
５２Ｂ  他方のスロットルバルブ（残りのスロットルバルブ）
５５  制御手段
１０１  エンジン本体
【図１】
2017061867.tif 000003
【図２】
2017061867.tif 000004
【図３】
2017061867.tif 000005
【図４】
2017061867.tif 000006
【図５】
2017061867.tif 000007