図面 (/)

この項目の情報は公開日時点(2008年12月11日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

内燃機関吸気弁作動角リフト量によって吸気量を制御する装置において、ブレーキ真空倍力装置の負圧源に必要な吸気負圧を確保する。

解決手段

アイドルスイッチONのアクセル開放時に、吸気弁の作動角・リフト量を連続的に変更可能な可変動弁機構により制御される吸気弁の作動角が、通常制御時の下限作動角より減少したときは、電制スロットル弁59の目標スロットル開度を、上限スロットル開度以下に制限し、必要な吸気負圧を確保する。

概要

背景

従来、一般的な内燃機関ガソリンエンジン)では、スロットル弁によって吸入空気量を制御しているが、特許文献1には、スロットル弁による絞り損失を小さくし、燃費向上を図るため、特許文献1には、吸気弁作動角(およびリフト量)を可変制御することによって、吸気量を制御するものが開示してある。

特許文献1では、小吸気量領域でスロットル弁の絞り制御も併用している。
特開平9−25836号公報

概要

内燃機関の吸気弁の作動角・リフト量によって吸気量を制御する装置において、ブレーキ真空倍力装置の負圧源に必要な吸気負圧を確保する。アイドルスイッチONのアクセル開放時に、吸気弁の作動角・リフト量を連続的に変更可能な可変動弁機構により制御される吸気弁の作動角が、通常制御時の下限作動角より減少したときは、電制スロットル弁59の目標スロットル開度を、上限スロットル開度以下に制限し、必要な吸気負圧を確保する。

目的

本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、吸気弁の有効開度が小さくなりすぎても、必要な吸気負圧を確保することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

吸気弁の有効開度を連続的に変更可能な可変動弁機構と、吸気スロットル弁の開度を任意に変更可能なスロットル機構と、これら可変動弁機構およびスロットル機構を制御する制御手段と、を備えた内燃機関吸気制御装置において、前記吸気弁の有効開度が所定開度より減少したときに、前記吸気スロットル弁の開度を、吸気負圧確保用に設定した上限スロットル開度以下とするように制限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

前記所定開度は、通常制御用の下限開度であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関の吸気制御装置。

請求項3

前記吸気スロットル弁の開度を上限スロットル開度以下とする制限は、アクセル開放時に行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関の吸気制御装置。

請求項4

前記上限スロットル開度は、機関運転状態に基づいて吸気スロットル弁下流で吸気弁上流側に所定の吸気負圧を確保する値に設定することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載の内燃機関の吸気制御装置。

請求項5

前記上限スロットル開度を、機関回転速度機関水温とに基づいて設定することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載の内燃機関の吸気制御装置。

請求項6

前記可変動弁機構の異常を診断したときに、吸気弁の有効開度を前記所定開度より低下させることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1つに記載の内燃機関の吸気制御装置。

請求項7

前記可変動弁機構は、吸気弁の作動角リフト量を同時に変更して有効開度を変更可能に構成されていることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1つに記載の内燃機関の吸気制御装置。

技術分野

0001

本発明は、吸気弁の有効開度を連続的に変更可能な可変動弁機構と、吸気スロットル弁の開度を任意に変更可能なスロットル機構と、を備えた内燃機関吸気制御装置に関し、特に、吸気負圧を確保する技術に関する。

背景技術

0002

従来、一般的な内燃機関(ガソリンエンジン)では、スロットル弁によって吸入空気量を制御しているが、特許文献1には、スロットル弁による絞り損失を小さくし、燃費向上を図るため、特許文献1には、吸気弁の作動角(およびリフト量)を可変制御することによって、吸気量を制御するものが開示してある。

0003

特許文献1では、小吸気量領域でスロットル弁の絞り制御も併用している。
特開平9−25836号公報

発明が解決しようとする課題

0004

上記のように、吸気弁の作動角やリフト量で定まる有効開度によって吸気量を制御する装置では、該装置の診断を行ってNGと診断されたときに、吸気弁の有効開度を必要最小限の開度に絞ったり、あるいは、吸気弁の有効開度が所定以下の小開度に固着したようなときは、吸気量が大きく減少されることにより、吸気弁上流の吸気負圧が小さくなって、ブレーキ踏力を軽減する真空倍力装置の負圧源パージガスブローバイガスを吸気系に吸引するための吸気負圧の要求を満たしにくくなる。

0005

本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、吸気弁の有効開度が小さくなりすぎても、必要な吸気負圧を確保することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

このため本発明は、
可変動弁機構で制御される吸気弁の有効開度が所定開度より減少したときに、制御手段が、スロットル機構によって吸気スロットル弁の開度を、吸気負圧確保用に設定した上限スロットル開度以下とするように制限する構成とした。

発明の効果

0007

吸気弁の有効開度が所定開度より減少して吸気量が通常より大きく減少したときには、吸気スロットル弁の開度が上限スロットル開度以下に制限されるので、該吸気スロットル弁と吸気弁との間に、必要な吸気負圧を確保することができる。

発明を実施するための最良の形態

0008

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。

0009

図1は、エンジン(内燃機関)の構成図である。

0010

エンジン1の各気筒ピストン51により画成される燃焼室52には、点火栓53を囲むように、吸気弁54及び排気弁55を備えている。吸気は吸気通路56を通って吸気弁54から燃焼室52内に吸入され、該吸気通路56の途中にマニホールド部(吸気マニホールド)57が配設されている。燃焼室52内の排気は、排気弁55から排気通路58を通って排出される。

0011

吸気弁54は、バルブ作動特性可変な可変動弁機構により制御される。前記可変動弁機構は、後述するように吸気弁54の作動角及びリフト量を連続的に変更する第1可変動弁機構10と、吸気弁54の作動角の中心位相を連続的に変更する第2可変動弁機構20とで構成される。排気弁55については、本実施形態では弁特性を固定とするが、吸気弁同様に可変動弁機構によって弁特性を可変な構成としてもよい。

0012

吸気通路56には、マニホールド部57の上流に、電制スロットル弁59が設けられている。電制スロットル弁59は、吸気スロットル弁と、これを駆動するアクチュエータからなるスロットル機構で構成される。吸気通路56にはまた、気筒毎の吸気ポート部分に、電磁式燃料噴射弁60が設けられている。

0013

ここにおいて、点火栓53、第1可変動弁機構10、第2可変動弁機構20、電制スロットル弁59および燃料噴射弁60の作動は、コントロールユニット(ECU)61により制御される。すなわち、ECU61は、吸気弁2の有効開度を連続的に変更する可変動弁機構(第1可変動弁機構10)と、吸気スロットル弁の開度を任意に変更可能なスロットル機構(電制スロットル弁59)とを制御する制御手段を構成する。

0014

このECU61には、エンジン回転に同期してクランク角信号を出力することによりクランク角位置θと共にエンジン回転速度Neを検出可能なクランク角センサ62、アクセル開度アクセルペダル踏込み量APOを検出するアクセルペダルセンサ63、アクセル開度所定値以下でアクセル開放アイドル)状態を検出するアイドルスイッチ64、吸気通路56のスロットル弁59上流にてマニホールド部57へ流入する空気流量を計測する熱線式のエアフローメータ65、マニホールド部57内の温度(吸気温度)を検出する吸気温度センサ66、エンジン水温を検出する水温センサ67、後述する吸気弁54の作動角検出する作動角センサ31、吸気弁54の作動角中心位相を検出する中心位相センサ32等からの信号が入力される。

0015

燃料噴射弁60の燃料噴射時期及び燃料噴射量は、エンジン運転条件に基づいて制御するが、燃料噴射量は、後述のごとく制御されるシリンダ吸入空気量に対し、所望の空燃比となるように制御する。

0016

点火栓53による点火時期は、エンジン運転条件に基づいて、MBTトルク上の最適点火時期)又はノック限界に制御する。

図2は、上記第1可変動弁機構10を示している。各気筒には一対の吸気弁54が設けられ、これら吸気弁54の上方には中空状の吸気駆動軸3が気筒列方向に延在している。吸気駆動軸3には、吸気弁54のバルブリフタ54aに当接して吸気弁54を開閉駆動する揺動カム4が相対回転可能に外嵌している。

0017

吸気駆動軸3と揺動カム4との間に、吸気弁54の作動角及びリフト量を連続的に変更する電動式の第1可変動弁機構10が設けられる。本実施形態では、吸気弁54の作動角およびリフト量によって、吸気弁開期間における平均的な開度に相当する有効開度が定まる。なお、上記のように作動角とリフト量とが同時に変更され、一方を検出して制御することで、他方も同時に制御されるから、以下では、作動角のみの制御で説明する。有効開度を可変な可変動弁機構としては、作動角とリフト量のいずれか一方を連続的に変更するものであってもよい。

0018

吸気駆動軸3の一端部には、図外のクランクシャフトに対する吸気駆動軸3の位相を変化させることにより、上記吸気作動角の中心位相である吸気中心位相を連続的に変更する第2可変動弁機構20が配設されている。

0019

第1可変動弁機構10は、図2及び図3に示すように、吸気駆動軸3に偏心して固定的に設けられる円形駆動カム11と、この駆動カム11に相対回転可能に外嵌するリングリンク12と、吸気駆動軸3と略平行に気筒列方向へ延びる制御軸13と、この制御軸13に偏心して固定的に設けられた円形の制御カム14と、この制御カム14に相対回転可能に外嵌するとともに、一端がリング状リンク12の先端に連結されたロッカアーム15と、このロッカアーム15の他端と揺動カム4とに連結されたロッド状リンク16と、を有している。制御軸13は、電動アクチュエータ17によりギヤ列18を介して所定の制御範囲内回転駆動される。

0020

上記の構成により、クランクシャフトに連動して吸気駆動軸3が回転すると、駆動カム11を介してリング状リンク12がほぼ並進移動するとともに、ロッカアーム15が制御カム14の軸心周り揺動し、ロッド状リンク16を介して揺動カム4が揺動して吸気弁2が開閉駆動される。

0021

また、制御軸13の回転角度を変化させることにより、ロッカアーム15の揺動中心となる制御カム14の軸心位置が変化して揺動カム4の姿勢が変化する。これにより、吸気中心位相が略一定のままで、吸気作動角及びバルブリフト量が連続的に変化する。

0022

前記制御軸13の回転角を検出することによって、吸気弁54の作動角を検出する作動角センサ31が設けられる。

0023

吸気弁54の作動角中心位相を変更する第2可変動弁機構20については、詳細な説明を省略するが、油圧式摩擦制動式、電磁制動式等の周知の機構を用いればよい。なお、図2に示すように、吸気駆動軸3の回転位相を検出することによって、吸気弁54の作動角中心位相(バルブタイミング)を検出する中心位相センサ33が設けられる。

図4は、上記ECU61においてなされる可変動弁機構10と電制スロットル弁59の制御ブロック図を示す。

0024

目標シリンダ空気量算出部は、アクセルペダルセンサ63によって検出されるアクセル開度APO、クランク角センサ62によって検出されるエンジン回転速度Ne等に基づいて、要求トルクに見合った目標シリンダ空気量を算出する。

0025

目標作動角算出部は、前記目標シリンダ空気量に応じて吸気弁2の目標作動角を算出し、該目標作動角を出力して第1可変動弁機構10を介して吸気弁54の作動角を制御する。

0026

シリンダ実効容積算出部は、機関1の運転状態および前記吸気弁54の作動特性、特に作動角と作動角中心位相で決まる開時期と閉時期とによって、シリンダ吸気行程相当のシリンダ実効容積を算出する。

0027

目標スロットル開度算出部は、前記吸気温度センサ66で検出される吸気温度の検出値も考慮して、前記シリンダ実効容積で目標シリンダ空気量を得るのに必要な目標吸気圧を、目標とする応答規範応答)で得られる目標スロットル開度を算出し、電制スロットル弁59の開度を制御する。

0028

上記各部によって吸気弁54および電制スロットル59の基本的な制御を行いつつ、吸気負圧を確保する制御を行うため、以下の構成を備える。

0029

診断・フェールセーフ部は、第1可変動弁機構10の異常の有無を診断し、異常の可能性があると診断された時には、通電遮断し、駆動反力によって吸気弁54を通常制御時の下限作動角を下回る最小作動角に維持させるフェールセーフを行う。

0030

比較部は、前記作動角センサ31によって検出される吸気弁54の実作動角を、通常制御用の下限作動角と比較し、実作動角が下限作動角を下回るときにONとなる。

0031

AND部は、前記比較部からの出力と、前記アイドルスイッチ64の出力を入力し、前記比較部の出力と、アイドルスイッチ64の出力が共にONのとき、つまり、アクセル開放時に、吸気弁54の作動角が下限作動角を下回る状態が検出されているときにONとなる。

0032

上限TVO算出部は、上記吸気弁54の作動角が前記下限作動角を下回ったときに、前記ブレーキの真空倍力装置などに必要な吸気負圧を確保できる上限スロットル開度(上限TVO)を算出する。なお、診断・フェールセーフ部によってフェールセーフを行うときは、吸気弁54が最小作動角になるので、最小作動角でも必要な吸気負圧を確保するように上限スロットル開度を算出する。

0033

ここで、エンジン回転速度Neが高いときは、同一のスロットル開度でも吸気負圧が増大するため、上限スロットル開度を大きめに設定できる。また、エンジンストールを生じない吸気負圧以下とする必要があるが、エンジン水温が低いときは、エンジンフリクションが大きくエンジンストール発生傾向が大きい。

0034

そこで、エンジン回転速度Neとエンジン水温Twとに基づいて、エンジンストールを抑制しつつ吸気負圧を確保できる上限スロットル開度を、テーブルからの検索等で設定する。

0035

セレクトロー部は、前記目標スロットル開度算出部で算出された目標スロットル開度と、上限スロットル開度設定部で設定された上限スロットル開度とのうち、小さい方を最終的な目標スロットル開度として選択し、出力する。つまり、目標スロットル開度を上限スロットル開度以下とするように制限する。

0036

目標スロットル開度切換部は、前記AND部からの信号に基づいて、AND部がONとなるアクセル開放時に、吸気弁54の作動角が下限作動角を下回る状態が検出されたときは、上記前記セレクトロー部を経た上限スロットル開度以上に制限された目標スロットル開度を選択し、AND部がOFFの通常制御時は、目標スロットル開度算出部で算出された目標スロットル開度をそのまま選択して、電制スロットル弁59に出力する。

このようにすれば、吸気弁54の作動角が所定開度より小さくなって吸気負圧を確保しにくい状況になったときには、目標スロットル開度が上限スロットル開度以下に制限されることにより、ブレーキの真空倍力装置の負圧源として必要な吸気負圧を確保することができ、ブレーキ踏力軽減効果を確保することができ、また、パージガス、ブローバイガスへの吸気系に吸引量を確保することができる。

0037

また、本実施形態では、前記所定開度を通常制御時の下限作動角とすることで、フェールセーフ制御や固着等によって通常制御時の下限作動角より減少したとなったときだけ、上記制御を行い、通常制御に影響を与えずに済む。

0038

さらに、本実施形態では、アクセル開放毎に目標スロットル開度の制限を行って吸気負圧を確保することにより、以下の効果が得られる。

0039

ブレーキ操作アクセル開放操作に伴って行われるから、リアルタイムで必要な吸気負圧を確保できる。

0040

ブレーキ操作毎に真空倍力装置の負圧源から負圧が供給されて負圧源内の負圧が弱められるが、アクセル開放毎に吸気負圧を大きくして負圧源に負圧を供給しておくことで、効率よく負圧源内の負圧を確保できる。

0041

アクセル開放時以外は、目標スロットル開度の制限を行わず、要求トルクに応じた吸気弁54作動角との協調制御を行うことで、燃費も良好に維持できる。

0042

また、上記実施形態のように目標スロットル開度と上限スロットル開度とを比較して小さい方を選択することで、容易に制限することができる。

図面の簡単な説明

0043

本発明の一実施形態に係る内燃機関(エンジン)の構成を示す図である。
同上エンジンに備えられる可変動弁機構を示す斜視図である。
同上可変動弁機構の一部拡大側面図である。
上実施形態の第1可変動弁機構と電制スロットル弁の制御ブロック図である。

符号の説明

0044

1エンジン(内燃機関)
10 第1可変動弁機構
20 第2可変動弁機構
31作動角センサ
54吸気弁
57マニホールド部
59電動スロットル弁
61 ECU
62クランク角センサ
63アクセルペダルセンサ
64アイドルスイッチ
65エアフローメータ
66吸気温度センサ
67 水温センサ

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ