JP2000274253A

JP2000274253A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2000274253A
Application number: JP11076121A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Takahashi; 淳高橋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2000-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】内燃機関における吸気制御弁の作動に必要な負
圧が得られずに同弁が不作動になったとき、それに伴い
内燃機関の燃費や運転性が悪化するのを防止することの
できる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】エンジンの吸気通路３２に生じる負圧がバ
キュームタンク５７内に蓄圧され、同タンク５７内の負
圧を作動源とする第１及び第２のアクチュエータ４６，
４９によって開閉弁４５及びタンブルコントロールバル
ブ（ＴＣＶ）４８が作動される。そして、それら開閉弁
４５及びＴＣＶ４８の作動要求に応じて、エンジンを運
転制御する際に用いる機関制御量を算出するためのマッ
プが切り換えられる。また、バキュームタンク５７内の
負圧が開閉弁４５及びＴＣＶ４８を作動させるうえで不
足しているときには、機関制御量を算出するためのマッ
プとして、それら開閉弁４５及びＴＣＶ４８の不作動時
に対応したマップが選択されて用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸気通路に生じる
負圧に基づき作動される吸気制御弁を備えた内燃機関の
制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車用の内燃機関においては、
燃費を向上させること及び十分な機関出力を得ることの
両立を図るために、機関運転状態に応じて燃焼方式を切
り換えるタイプの内燃機関が提案され、実用化されてい
る。

【０００３】こうしたタイプの内燃機関は、高出力が要
求される高回転高負荷時等の所定機関運転時には、空気
に対して燃料が均等に混合された均質混合気を燃焼させ
る「均質燃焼」を実行し、十分な機関出力を得るように
している。この「均質燃焼」は、内燃機関の吸気行程に
て噴射された燃料が空気に均等に混ぜ合わされ、燃焼室
内で上記空気及び燃料からなる混合気に点火プラグによ
り点火がなされることによって実行される。

【０００４】また、あまり高出力が要求されない低回転
低負荷時には、点火プラグ周りの燃料濃度を高めて着火
性を向上させるとともに、混合気の平均空燃比を理論空
燃比よりも大きくすることで燃費を向上させることが可
能な「成層燃焼」を実行する。この「成層燃焼」は、内
燃機関の圧縮行程にて燃焼室内に噴射供給された燃料が
ピストン頭部の窪みに当たって点火プラグ周りに集めら
れ、その集められた燃料と燃焼室内の空気とからなる混
合気に点火プラグにより点火がなされることによって実
行される。こうした「成層燃焼」においては、混合気の
平均空燃比を理論空燃比よりも大きくすべく、内燃機関
のスロットルバルブを「均質燃焼」の場合に比べて開き
側に制御するため、ポンピングロスが低減されるように
なる。

【０００５】上記のように内燃機関の燃焼方式を、機関
運転状態に応じて「均質燃焼」と「成層燃焼」との間で
切り換えることにより、燃費を向上させることができる
とともに十分な機関出力が得られるようになる。

【０００６】ところで、内燃機関の吸気系には、燃焼室
にてスワールやタンブルなどの空気の渦を適宜の強さで
発生させるよう制御される制御弁や、理論上の吸気管長
を機関運転状態に応じて可変とすべく制御される制御弁
が設けられる。これらの制御弁を機関運転状態に応じて
制御することにより、内燃機関において機関性能の向上
が図られるようになる。また、上記制御弁の制御による
内燃機関の吸気制御に応じて同機関の吸気状態が変化す
ることから、同機関の運転制御のために機関運転状態に
応じて設定される燃料噴射量や点火時期など機関制御量
も、その設定の際に上記制御弁による吸気制御が加味さ
れることとなる。

【０００７】なお、上記制御弁は、例えば負圧式のアク
チュエータの作動によって制御される。こうしたアクチ
ュエータによって作動される制御弁としては、特開平１
０−２６６８６４号公報に記載されたものがあげられ
る。

【０００８】同公報に記載された制御弁は、バキューム
ポンプの駆動によって生じた負圧をバキュームタンクに
蓄圧し、同バキュームタンク内の負圧を作動源としたア
クチュエータにより制御される。しかし、アクチュエー
タの作動に必要な負圧をバキュームポンプによって確保
する場合、内燃機関にバキュームポンプを設けなければ
ならない分だけコスト高になる。そこで、バキュームポ
ンプを設ける代わりに、内燃機関の吸気通路に生じる負
圧をバキュームタンクに蓄圧することが考えられる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように内燃機関
の吸気通路に生じる負圧を利用して制御弁を制御するた
めのアクチュエータを作動させることで、バキュームポ
ンプの設置に伴う内燃機関のコスト高を抑制することが
できるようにはなる。

【００１０】しかし、こうした制御弁及びアクチュエー
タを上記燃焼方式が切り換えられる内燃機関に適用した
場合、スロットルバルブが開き側に制御される「成層燃
焼」時に、バキュームタンク内の負圧が制御弁（アクチ
ュエータ）を作動させる上で不足するおそれがある。そ
して、バキュームタンク内の負圧が不足することによ
り、機関運転状態が上記制御弁を作動させるべき機関運
転領域にあるにも係わらず、同制御弁が作動しないとい
う事態が生じることとなる。

【００１１】この場合、機関運転状態が上記制御弁を作
動させるべき機関運転領域にあることから、機関運転状
態に基づき設定される機関制御量は同制御弁が作動した
ときに対応した値になる。このように機関制御量が設定
されて同制御量に基づき内燃機関が運転制御されると、
上記制御弁が負圧不足によって不作動であるために上記
機関制御量が実際の吸気制御に対応したものでなくな
り、内燃機関の燃費の悪化や運転性の悪化が生じること
となる。

【００１２】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、内燃機関における吸気制御
弁の作動に必要な負圧が得られずに同弁が不作動になっ
たとき、それに伴い内燃機関の燃費や運転性が悪化する
のを防止することのできる内燃機関の制御装置を提供す
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段及びその作用効果について記載する。上記
目的を達成するため、請求項１記載の発明では、内燃機
関の吸気通路に生じる負圧が蓄圧されるバキュームタン
クと、このバキュームタンク内の負圧によって作動され
る吸気制御弁とを備え、前記吸気制御弁による内燃機関
の吸気制御を加味して同機関の運転制御に用いられる機
関制御量を設定する内燃機関の制御装置において、前記
バキュームタンク内の負圧を検出する検出手段と、前記
検出手段により検出される前記バキュームタンク内の負
圧が、前記吸気制御弁を作動させるうえで不足している
か否かを判断する判断手段と、前記判断手段によって前
記バキュームタンク内の負圧が不足している旨判断され
たとき、前記機関制御量を前記吸気制御弁の不作動時に
対応した値へと変更する変更手段とを備えた。

【００１４】同構成によれば、バキュームタンク内の負
圧が不足して吸気制御弁が不作動であっても、内燃機関
の運転制御に用いられる機関制御量が吸気制御弁の不作
動時に対応した値に変更されるため、同機関制御量が吸
気制御弁による吸気制御に対応したものでなくなるのを
防止することができる。従って、バキュームタンク内の
負圧不足に伴い吸気制御弁が不作動になるとき、機関制
御量が吸気制御に対応したものでなくなって燃焼状態が
悪化するのを防止することができる。

【００１５】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、前記吸気制御弁は、前記バキュームタン
ク内の負圧を作動源としたアクチュエータにより作動さ
れるものであって、前記判断手段は、前記検出手段によ
って検出される前記バキュームタンク内の負圧と、前記
アクチュエータの温度に基づき設定される判断値とを比
較することにより、前記負圧が不足しているか否かを判
断するものとした。

【００１６】負圧を作動源としたアクチュエータは、作
動に必要なバキュームタンク内の負圧がアクチュエータ
自身の温度に応じて変化する。同構成によれば、バキュ
ームタンク内の負圧とアクチュエータの温度に基づき設
定される判断値とを比較することにより、負圧が不足し
ているか否かを判断するため、その判断をアクチュエー
タの温度に係わらず正確に行うことができる。

【００１７】請求項３記載の発明では、請求項１又は２
記載の発明において、前記判断手段によって前記負圧が
不足している旨判断されたとき、機関運転状態が前記吸
気制御弁を作動させる機関運転領域にあっても同吸気制
御弁を不作動とする制御手段を更に備えた。

【００１８】バキュームタンク内の負圧が不足した状態
で吸気制御弁を作動させようとすると、吸気制御弁が完
全に作動しきらずに作動状態と不作動状態との中間の状
態になる。また、何らかの原因によりバキュームタンク
内の負圧が不足しているか否かの判断に誤りが生じるこ
ともある。これらの場合においても、負圧不足である旨
判断されたとき、機関運転状態に係わらず吸気制御弁を
不作動とする同構成によれば、上記負圧不足である旨の
判断に基づき変更される機関制御量が実際の吸気制御に
対応しなくなって燃焼状態が悪化するのを防止すること
ができる。

【００１９】請求項４記載の発明では、請求項１〜３の
いずれかに記載の発明において、前記内燃機関は、機関
運転状態に応じて燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間
で切り換えるものであって、前記判断手段によって前記
負圧が不足している旨判断されたとき、内燃機関の燃焼
方式を機関運転状態に係わらず均質燃焼へと切り換える
切換手段を更に備えた。

【００２０】同構成によれば、負圧不足である旨判断さ
れると機関運転状態に係わらず均質燃焼が強制的に実行
され、この均質燃焼の実行によりバキュームタンク内に
吸気制御弁の作動に必要な負圧が確保されるようにな
る。そのため、負圧不足によって吸気制御弁による吸気
制御ができなくなるのを回復し、同吸気制御を適切に実
行することができる。

【００２１】請求項５記載の発明では、請求項１〜４の
いずれかに記載の発明において、前記検出手段は、前記
バキュームンク内の負圧を直接検出するものとした。同
構成によれば、バキュームタンク内の負圧を直接検出す
るため、同検出を精度よく行うことができる。

【００２２】請求項６記載の発明では、請求項１〜４の
いずれかに記載の発明において、前記検出手段は、前記
吸気通路内の負圧を検出し、この検出された吸気通路内
の負圧と前記吸気制御弁の制御状態とに基づき前記バキ
ュームタンク内の負圧を予測することで、前記バキュー
ムタンク内の負圧を検出するものとした。

【００２３】同構成によれば、吸気通路内の負圧を検出
するセンサなど、内燃機関に通常設けられるセンサのみ
により同負圧を予測によって検出することができる。そ
のため、バキュームタンク内の負圧を直接検出するセン
サを新たに設ける必要がなく、同センサの分だけコスト
を抑えることができるようになる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を直列４気筒の自動
車用ガソリンエンジンに適用した一実施形態を図１〜図
９に従って説明する。

【００２５】図１に示すように、エンジン１１は、その
シリンダブロック１１ａ内に往復移動可能に設けられた
合計四つのピストン１２（図１には一つのみ図示）を備
えている。これらピストン１２の頭部には、成層燃焼を
実行するのに必要な窪み１２ａが形成されている。ま
た、これらピストン１２は、コンロッド１３を介して出
力軸であるクランクシャフト１４に連結されている。そ
して、ピストン１２の往復移動は、上記コンロッド１３
によってクランクシャフト１４の回転へと変換されるよ
うになっている。

【００２６】クランクシャフト１４にはシグナルロータ
１４ａが取り付けられている。このシグナルロータ１４
ａの外周部には、複数の突起１４ｂがクランクシャフト
１４の軸線を中心とする等角度毎に設けられている。ま
た、シグナルロータ１４ａの側方には、クランクポジシ
ョンセンサ１４ｃが設けられている。そして、クランク
シャフト１４が回転して、シグナルロータ１４ａの各突
起１４ｂが順次クランクポジションセンサ１４ｃの側方
を通過することにより、同センサ１４ｃからはそれら各
突起１４ｂの通過に対応したパルス状の検出信号が出力
されるようになる。

【００２７】シリンダブロック１１ａには、エンジン１
１の冷却水温を検出するための水温センサ１１ｂが設け
られている。また、シリンダブロック１１ａの上端に
は、シリンダヘッド１５が設けられ、シリンダヘッド１
５とピストン１２との間には燃焼室１６が設けられてい
る。この燃焼室１６には、シリンダヘッド１５に設けら
れた一対の吸気ポート１７ａ，１７ｂと、同じく一対の
排気ポート１８ａ、１８ｂとが連通している（図１には
一方の吸気ポート１７ｂ及び排気ポート１８ｂのみ図
示）。上記吸気ポート１７ｂの延びる方向は、吸気ポー
ト１７ａが延びる方向よりもピストン１２の径方向に対
し直角に近い状態とされる。この吸気ポート１７ｂを介
して燃焼室１６に空気が吸入されることにより、同燃焼
室１６内にてタンブルが発生するようになる。そのた
め、吸気ポート１７ｂを通過する空気の量が多くなるほ
ど、燃焼室１６内でのタンブルが強くなる。

【００２８】上記吸気ポート１７ａ，１７ｂ及び排気ポ
ート１８ａ，１８ｂには、それぞれ吸気バルブ１９及び
排気バルブ２０が設けられている。一方、シリンダヘッ
ド１５には、上記吸気バルブ１９及び排気バルブ２０を
開閉駆動するための吸気カムシャフト２１及び排気カム
シャフト２２が回転可能に支持されている。これら吸気
及び排気カムシャフト２１，２２は、タイミングベルト
及びギヤ（共に図示せず）等を介してクランクシャフト
１４に連結され、同ベルト及びギヤ等によりクランクシ
ャフト１４の回転が伝達されるようになる。そして、吸
気カムシャフト２１が回転すると、吸気バルブ１９が開
閉駆動されて、吸気ポート１７ａ，１７ｂと燃焼室１６
とが連通・遮断される。また、排気カムシャフト２２が
回転すると、排気バルブ２０が開閉駆動されて、排気ポ
ート１８ａ、１８ｂと燃焼室１６とが連通・遮断され
る。

【００２９】また、シリンダヘッド１５において、吸気
カムシャフト２１の側方には、同シャフト２１の外周面
に設けられた突起２１ａを検出して検出信号を出力する
カムポジションセンサ２１ｂが設けられている。そし
て、吸気カムシャフト２１が回転すると、同シャフト２
１の突起２１ａがカムポジションセンサ２１ｂの側方を
通過する。この状態にあっては、カムポジションセンサ
２１ｂから上記突起２１ａの通過に対応して所定間隔毎
に検出信号が出力されるようになる。

【００３０】吸気ポート１７ａ，１７ｂ及び排気ポート
１８ａ，１８ｂには、それぞれ吸気管３０及び排気管３
１が接続されている。この吸気管３０内及び吸気ポート
１７ａ，１７ｂ内は吸気通路３２となっており、排気管
３１内及び排気ポート１８ａ，１８ｂ内は排気通路３３
となっている。

【００３１】一方、吸気通路３２の上流部分にはスロッ
トルバルブ２３が設けられている。このスロットルバル
ブ２３は、直流（ＤＣ）モータからなるスロットル用モ
ータ２４の駆動により回動されて開度調節がなされる。
そして、スロットルバルブ２３の開度は、スロットルポ
ジションセンサ４４によって検出される。

【００３２】上記スロットル用モータ２４の駆動は、自
動車の室内に設けられたアクセルペダル２５の踏込量
（アクセル踏込量）に基づき制御される。即ち、自動車
の運転者がアクセルペダル２５を踏込操作すると、アク
セル踏込量がアクセルポジションセンサ２６によって検
出され、同センサ２６の検出信号に基づきスロットル用
モータ２４が駆動制御される。このスロットル用モータ
２４の駆動制御に基づくスロットルバルブ２３の開度調
節により、吸気通路３２の空気流通面積が変化して燃焼
室１６へ吸入される空気の量が調整されるようになる。

【００３３】吸気通路３２においてスロットルバルブ２
３の下流側に位置する部分には、同通路３２内の圧力を
検出するバキュームセンサ３６が設けられている。そし
て、バキュームセンサ３６は検出した吸気通路３２内の
圧力に対応した検出信号を出力する。更に、吸気通路３
２においてスロットルバルブ２３の上流側に位置する部
分には、同通路３２を通過する空気（吸入空気）の温度
を検出する吸気温センサ３７が設けられている。この吸
気温センサ３７は、検出した吸入空気温（吸気温）に対
応した検出信号を出力する。

【００３４】また、シリンダヘッド１５には、燃焼室１
６内に燃料を噴射供給する燃料噴射弁４０と、燃焼室１
６内に充填される燃料と空気とからなる混合気に対して
点火を行う点火プラグ４１とが設けられている。この点
火プラグ４１による上記混合気への点火時期は、点火プ
ラグ４１の上方に設けられたイグナイタ４１ａによって
調整される。

【００３５】そして、燃料噴射弁４０から燃焼室１６内
へ燃料が噴射されると、同燃料が吸気通路３２を介して
燃焼室１６に吸入された空気と混ぜ合わされ、燃焼室１
６内で空気と燃料とからなる混合気が形成される。更
に、燃焼室１６内の混合気は点火プラグ４１によって点
火がなされて燃焼し、燃焼後の混合気は排気として排気
通路３３に送り出される。

【００３６】次に、上記エンジン１１における吸気系の
構造について図２に基づき詳しく説明する。図２に示す
ように、吸気管３０の途中にはサージタンク３４が設け
られ、吸気通路３２はサージタンク３４内を通過してい
る。この吸気通路３２は、サージタンク３４の上流にて
二つに分岐した後、サージタンク３４の下流にてエンジ
ン１１の気筒に対応して四つに分岐している。サージタ
ンク３４内には、吸気通路３２を二つに分岐するための
隔壁３４ａが設けられている。更に、隔壁３４ａには二
つに分岐した吸気通路３２を互いに連通する孔３５と、
この孔３５内にて開閉動作する開閉弁４５とが設けられ
ている。

【００３７】開閉弁４５は、吸気通路３２に生じる負圧
を作動源とする第１のアクチュエータ４６から延びるロ
ッド４７と接続され、同アクチュエータ４６の作動によ
るロッド４７の伸縮によって開閉動作する。こうした開
閉弁４５の開閉動作は、エンジン１１における理論上の
吸気管長を変更してエンジン出力の向上を図る際に行わ
れる。

【００３８】即ち、開閉弁４５を開くとサージタンク３
４内にて二つに分岐した吸気通路３２が孔３５を介して
互いに連通し、エンジン１１における理論上の吸気管長
が燃焼室１６からサージタンク３４までの長さＬ１とな
る。また、開閉弁４５を閉じるとサージタンク３４内で
二つに分岐した吸気通路３２間での空気の行き来が遮断
され、エンジン１１における理論上の吸気管長が燃焼室
１６からサージタンク３４の上流にて吸気通路３２が二
つに分岐する部分までの長さＬ２となる。

【００３９】エンジン１１の運転中には吸気通路３２
に、圧力の高い部分と低い部分とが交互に生じる脈動が
発生することとなる。従って、吸気バルブ１９が開くと
き上記圧力の高い部分が吸気ポート１７ａ，１７ｂに位
置するよう、エンジン１１における理論上の吸気管長を
長さＬ１と長さＬ２との間で変更することで、エンジン
１１の吸気効率が向上してエンジン出力の向上が図られ
る。

【００４０】一方、吸気通路３２における吸気ポート１
７ａに対応する部分には、タンブルコントロールバルブ
（ＴＣＶ）４８が設けられている。このＴＣＶ４８は、
吸気通路３２に生じる負圧を作動源とする第２のアクチ
ュエータ４９から延びるロッド５０と連結され、同アク
チュエータ４９の作動に基づくロッド５０の伸縮によっ
て開閉動作する。こうしたＴＣＶ４８の開閉動作は、燃
焼室１６内に発生するタンブルの強さを調整するために
行われる。

【００４１】即ち、ＴＣＶ４８を開くと吸気ポート１７
ｂを通過する空気の量が少なくなってタンブルが弱くな
り、ＴＣＶ４８を閉じると吸気ポート１７ｂを通過する
空気の量が多くなってタンプルが強くなる。こうしてＴ
ＣＶ４８を開閉させることにより、燃焼室１６ａ内に生
じるタンブルの強さが調整されるようになる。

【００４２】ここで、上記開閉弁４５及びＴＣＶ４８を
開閉動作させるための第１及び第２のアクチュエータ４
６，４９、及びそれらを作動させる構造について詳しく
説明する。

【００４３】第１及び第２のアクチュエータ４６，４９
においては、そのハウジング５１内が弾性を有するダイ
ヤフラム５２によって大気室５３と負圧室５４とに区画
されている。また、それらアクチュエータ４６，４９に
おいて、ダイヤフラム５２にはロッド４７，５０が連結
され、負圧室５４にはロッド４７，５０の伸縮方向につ
いて弾性を有するコイルスプリング５５が設けられてい
る。このコイルスプリング５５により、通常はロッド４
７，５０が伸長して開閉弁４５及びＴＣＶ４８が開いた
状態に保持される。

【００４４】上記第１のアクチュエータ４６において
は、その大気室５３がハウジング５１外と連通してお
り、負圧室５４が第１の負圧通路５６を介してバキュー
ムタンク５７に連通している。一方、第２のアクチュエ
ータ４９においては、その大気室５３がハウジング５１
外と連通しており、負圧室５４が第２の負圧通路５８を
介してバキュームタンク５７に連通している。こうして
第１及び第２の負圧通路５６，５８が繋がるバキューム
タンク５７は、吸引通路５９を介してエンジン１１の吸
気通路３２におけるスロットルバルブ２３の下流側に連
通している。

【００４５】この吸引通路５９には、吸気通路３２から
バキュームタンク５７への吸気の逆流を防止するチェッ
ク弁５９ａが設けられている。チェック弁５９ａは、吸
気通路３２とバキュームタンク５７との圧力差によって
開閉されるものであって、吸気通路３２内の圧力がバキ
ュームタンク５７内の圧力よりも真空側の値になるとき
のみ開かれることとなる。こうしたチェック弁５９ａの
開閉動作により、バキュームタンク５７内の圧力が吸気
通路３２内の圧力よりも真空側の値へと制御される。

【００４６】また、上記第１及び第２の負圧通路５６，
５８には、それぞれ第１及び第２のバキュームスイッチ
ングバルブ（ＶＳＶ）６０，６１が設けられている。こ
れら第１及び第２のＶＳＶ６０，６１は、電磁ソレノイ
ド（図示せず）を備えている。そして、電磁ソレノイド
に対する電圧印加を制御することで、第１及び第２のＶ
ＳＶが開閉して負圧室５４とバキュームタンク５７との
間が連通・遮断されるようになる。

【００４７】従って、エンジン１１の運転中に吸気通路
３２に発生する負圧がバキュームタンク５７内に蓄圧さ
れた状態で、上記第１及び第２のＶＳＶ６０，６１が開
かれて負圧室５４とバキュームタンク５７とが連通する
と、同タンク５７内の負圧に基づき負圧室５４からバキ
ュームタンク５７側に空気が吸引される。このように負
圧室５４から空気が吸引されると、ダイヤフラム５２が
コイルスプリング５５を収縮させる方向に変位する。こ
のダイヤフラム５２の変位により、ロッド４７が収縮し
て開閉弁４５及びＴＣＶ４８が閉じるようになる。

【００４８】次に、本実施形態におけるエンジン１１の
制御装置の電気的構成を図３に基づいて説明する。この
制御装置は、燃料噴射量制御、燃料噴射時期制御、点火
時期制御、及びスロットル開度制御など、エンジン１１
の運転状態を制御するための電子制御ユニット（以下
「ＥＣＵ」という）９２を備えている。このＥＣＵ９２
は、ＲＯＭ９３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５及びバックア
ップＲＡＭ９６等を備える論理演算回路として構成され
ている。

【００４９】ここで、ＲＯＭ９３は各種制御プログラム
や、それら各種制御プログラムを実行する際に参照され
るマップ等が記憶されたメモリであり、ＣＰＵ９４はＲ
ＯＭ９３に記憶された各種制御プログラムやマップに基
づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭ９５はＣＰＵ
９４での演算結果や各センサから入力されたデータ等を
一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ９
６はエンジン１１の停止時に保存すべきデータを記憶す
る不揮発性のメモリである。そして、ＲＯＭ９３、ＣＰ
Ｕ９４、ＲＡＭ９５及びバックアップＲＡＭ９６は、バ
ス９７を介して互いに接続されるとともに、外部入力回
路９８及び外部出力回路９９と接続されている。

【００５０】外部入力回路９８には、水温センサ１１
ｂ、クランクポジションセンサ１４ｃ、カムポジション
センサ２１ｂ、アクセルポジションセンサ２６、バキュ
ームセンサ３６、吸気温センサ３７、及びスロットルポ
ジションセンサ４４等が接続されている。一方、外部出
力回路９９には、スロットル用モータ２４、燃料噴射弁
４０、イグナイタ４１ａ、第１のＶＳＶ６０、及び第２
のＶＳＶ６１等が接続されている。

【００５１】このように構成されたＥＣＵ９２は、クラ
ンクポジションセンサ１４ｃ、バキュームセンサ３６、
及びアクセルポジションセンサ２６からの検出信号に基
づき、エンジン回転数ＮＥ、吸気圧Ｐｍ、及びアクセル
踏込量ＡＣＣＰを求める。そして、吸気圧Ｐｍ若しくは
アクセル踏込量ＡＣＣＰとエンジン回転数ＮＥとに基づ
き、負荷を表す基本燃料噴射量Ｑbse をマップから算出
する。こうして算出される基本燃料噴射量Ｑbse は、
吸気圧Ｐｍ若しくはアクセル踏込量ＡＣＣＰが大きくな
るほど、且つエンジン回転数ＮＥが高くなるほど大きい
値になる。

【００５２】ＥＣＵ９２は、基本燃料噴射量Ｑbse （負
荷）及びエンジン回転数ＮＥに基づきエンジン１１の燃
焼方式を切り換える。例えば、エンジン１１の運転状態
が高回転高負荷領域にあるときに「均質燃焼」が行わ
れ、低回転低負荷領域にあるときには「成層燃焼」が行
われる。このように燃焼方式を変化させるのは、高出力
が要求される高回転高負荷時には混合気の空燃比をリッ
チ側の値にしてエンジン出力を高め、あまり高出力を必
要としない低回転低負荷時には空燃比をリーン側の値に
して燃費の向上を図るためである。

【００５３】エンジン１１の燃焼方式を「均質燃焼」と
した場合、ＥＣＵ９２は、燃料噴射弁４０を駆動制御し
て基本燃料噴射量Ｑbse から求められる最終燃料噴射量
Ｑfin 基づく燃料噴射をエンジン１１の吸気行程中に行
う。こうした燃料噴射に基づき燃焼室１６内に形成され
る混合気においては、燃料が空気に対して均等に混合さ
れるとともに、空燃比が理論空燃比若しくは理論空燃比
よりもリーン側の値になる。

【００５４】また、ＥＣＵ９２は、アクセル踏込量ＡＣ
ＣＰに基づき目標スロットル開度ＴＡt をマップから算
出するとともに、吸気圧Ｐｍ若しくはアクセル踏込量Ａ
ＣＣＰから求められる基本燃料噴射量Ｑbse とエンジン
回転数ＮＥとに基づき目標点火時期ＳＡt 等をマップか
ら算出する。

【００５５】こうして算出される目標スロットル開度Ｔ
Ａt は、アクセル踏込量ＡＣＣＰが大きくなるほど大き
い値になる。ＥＣＵ９２は、スロットルポジションセン
サ４４からの検出信号に基づき求められる実際のスロッ
トル開度ＴＡが目標スロットル開度ＴＡt となるようス
ロットル用モータ２４を制御することで、同実際のスロ
ットル開度ＴＡを「均質燃焼」に適したものとする。

【００５６】更に、上記のように算出される目標点火時
期ＳＡt は、吸気圧Ｐｍ若しくはアクセル踏込量ＡＣＣ
Ｐが大きくなるほど遅角側の値になり、エンジン回転数
ＮＥが高くなるほど進角側の値になる。ＥＣＵ９２は、
イグナイタ４１ａにより点火時期を目標点火時期ＳＡt
へと制御することで、同点火時期を「均質燃焼」に適し
たものとする。

【００５７】一方、エンジン１１の燃焼方式を「成層燃
焼」とした場合、ＥＣＵ９２は、燃料噴射弁４０を駆動
制御して最終燃料噴射量Ｑfin に基づく燃料噴射をエン
ジン１１の圧縮行程中に行う。こうして噴射された燃料
は、ピストン１２の頭部に設けられた窪み１２ａ（図
１）に入り、ピストン１２の移動によって点火プラグ４
１の周りに集められる。そのため、混合気への良好な着
火性を得るべく点火プラグ４１周りの空燃比のみを理論
空燃比付近の値とし、燃焼室１６内の混合気全体の平均
空燃比としては「均質燃焼」時よりも大幅にリーン側の
値にされる。

【００５８】また、ＥＣＵ９２は、アクセル踏込量ＡＣ
ＣＰから求められる基本燃料噴射量Ｑbse に基づき目標
スロットル開度ＴＡt をマップから算出するとともに、
同基本燃料噴射量Ｑbse とエンジン回転数ＮＥとに基づ
き目標点火時期ＳＡt 等をマップから算出する。

【００５９】こうして算出される目標スロットル開度Ｔ
Ａt は、基本燃料噴射量Ｑbse が大きくなるほど大きい
値になる。ＥＣＵ９２は、スロットルポジションセンサ
４４からの検出信号に基づき実際のスロットル開度ＴＡ
が目標スロットル開度ＴＡtとなるようスロットル用モ
ータ２４を制御することで、同実際のスロットル開度Ｔ
Ａを「成層燃焼」に適したものとする。このスロットル
開度制御により、燃焼室１６内の混合気全体の平均空燃
比を「均質燃焼」時より大きくすべくスロットル開度Ｔ
Ａが開き側に制御されて吸入空気量が多くされ、エンジ
ン１１のポンピングロスが「均質燃焼」時に比べて低減
される。

【００６０】更に、上記のように算出される目標点火時
期ＳＡt は、基本燃料噴射量Ｑbseが大きくなるほど遅
角側の値になるとともに、エンジン回転数ＮＥが高くな
るほど進角側の値になる。ＥＣＵ９２は、イグナイタ４
１ａにより点火時期を目標点火時期ＳＡt へと制御する
ことで、同点火時期を「成層燃焼」に適したものとす
る。

【００６１】次に、開閉弁４５及びＴＣＶ４８の開閉に
よるエンジン１１の吸気制御について説明する。ＥＣＵ
９２は、エンジン回転数ＮＥ、及びスロットルポジショ
ンセンサ４４からの検出信号に基づき求められるスロッ
トル開度ＴＡに基づき、第１のＶＳＶ６０を駆動制御し
て開閉弁４５を開閉させる。ＥＣＵ９２は通常、第１の
ＶＳＶ６０を閉じて第１のアクチュエータ４６の負圧室
５４とバキュームタンク５７との間を遮断する。これに
より第１のアクチュエータ４６が不作動になって開閉弁
４５が開いた状態に維持され、エンジン１１における理
論上の吸気管長が長さＬ１とされるようになる。

【００６２】そして、スロットル開度ＴＡ及びエンジン
回転数ＮＥが開閉弁４５を閉じるべき運転領域に位置す
ると、開閉弁４５の閉じ要求がなされることとなる。こ
の開閉弁４５の閉じ要求に基づき、ＥＣＵ９２は、第１
のＶＳＶ６０を開いて第１のアクチュエータ４６の負圧
室５４とバキュームタンク５７とを連通する。これによ
り第１のアクチュエータ４６が作動して開閉弁４５が閉
じられ、エンジン１１における理論上の吸気管長が長さ
Ｌ２とされるようになる。

【００６３】ここで、開閉弁４５の閉じ要求がなされる
エンジン１１の運転領域を図４に示す。この図において
斜線で示す領域にスロットル開度ＴＡ及びエンジン回転
数ＮＥが位置するとき、開閉弁４５の閉じ要求がなされ
ることとなる。

【００６４】また、ＥＣＵ９２は、エンジン回転数Ｎ
Ｅ、スロットル開度ＴＡ、及び水温センサ１１ｂによっ
て検出されるエンジン１１の冷却水温に基づき、第２の
ＶＳＶ６１を駆動制御してＴＣＶ４８を開閉させる。Ｅ
ＣＵ９２は通常、第２のＶＳＶ６１を閉じて第２のアク
チュエータ４９の負圧室５４とバキュームタンク５７と
の間を遮断する。これにより第２のアクチュエータ４９
が不作動になってＴＣＶ４８が開いた状態に維持され、
燃焼室１６内で発生するタンブルが弱くなる。

【００６５】そして、スロットル開度ＴＡ及びエンジン
回転数ＮＥがＴＣＶ４８を閉じるべき運転領域に位置す
ると、ＴＣＶ４８の閉じ要求がなされることとなる。こ
のＴＣＶ４８の閉じ要求に基づき、ＥＣＵ９２は、第２
のＶＳＶ６１を開いて第２のアクチュエータ４９の負圧
室５４をバキュームタンク５７と連通する。これにより
第２のアクチュエータ４９が作動してＴＣＶ４８が閉じ
られ、燃焼室１６内で生じるタンブルが強くなる。

【００６６】ここで、ＴＣＶ４８の閉じ要求がなされる
エンジン１１の運転領域を図５（ａ）及び（ｂ）に示
す。この図５（ａ）は、エンジン１１の冷却水温が低温
（例えば８０℃未満）である場合にＴＣＶ４８の閉じ要
求がなされるエンジン１１の運転領域を示すものであ
る。また、図５（ｂ）は、エンジン１１の冷却水温が高
温（例えば８０℃以上）である場合にＴＣＶ４８の閉じ
要求がなされるエンジン１１の運転領域を示すものであ
る。これらの図において斜線で示す領域にスロットル開
度ＴＡ及びエンジン回転数ＮＥが位置するとき、ＴＣＶ
４８の閉じ要求がなされることとなる。

【００６７】上記のように開閉弁４５やＴＣＶ４８を開
閉させることでエンジン１１の吸気制御が行われ、こう
した吸気制御によるエンジン１１の吸気状態の変化に応
じて、エンジン１１の運転制御に用いられる基本燃料噴
射量Ｑbse や目標点火時期ＳＡt など機関制御量の最適
値も変化する。そのため、ＥＣＵ９２は、開閉弁４５及
びＴＣＶ４８の開閉状態に応じて、それら基本燃料噴射
量Ｑbse 及び目標点火時期ＳＡt を算出するためのマッ
プを切り換える。

【００６８】即ち、ＥＣＵ９２は、開閉弁４５の閉じ要
求がなされたときに開閉弁閉フラグＦ１として「１」を
ＲＡＭ９５の所定領域に記憶し、同閉じ要求がなされて
いないときには開閉弁閉フラグＦ１として「０」をＲＡ
Ｍ９５の所定領域に記憶する。また、ＥＣＵ９２は、Ｔ
ＣＶ４８の閉じ要求がなされたときにＴＣＶ閉フラグＦ
２として「１」をＲＡＭ９５の所定領域に記憶し、同閉
じ要求がなされていないときにはＴＣＶ閉フラグＦ２と
して「０」をＲＡＭ９５の所定領域に記憶する。上記フ
ラグＦ１，Ｆ２は、開閉弁４５及びＴＣＶ４８の開閉状
態を知るためのものである。

【００６９】ＥＣＵ９２は、こうして設定されるフラグ
Ｆ１，Ｆ２に応じて、基本燃料噴射量Ｑbse 及び目標点
火時期ＳＡt を算出するためのマップとして、予め設定
された四種類のマップの内のいずれかを選択して用い
る。これらのマップはそれぞれ、上記フラグＦ１，Ｆ２
が「１」，「１」のとき、「１」，「０」のとき、
「０」，「１」のとき、及び「０」，「０」のときに対
応して設定される。従って、上記フラグＦ１，Ｆ２に応
じて、基本燃料噴射量Ｑbse 及び目標点火時期ＳＡtを
算出するためのマップを切り換えることで、開閉弁４５
及びＴＣＶ４８による吸気制御に係わらず、エンジン１
１を好適に運転制御することができる。

【００７０】また、上記フラグＦ１，Ｆ２に応じたマッ
プの切り換えは、フラグＦ１，Ｆ２の変化に対して所定
の遅れをもたせた状態で行われる。このようにマップの
切り換えを遅らせるのは、実際に開閉弁４５及びＴＣＶ
４８の開閉状態が変化してから、同変化に基づきエンジ
ン１１の吸気状態が変化するのに応答遅れが生じるため
である。このように開閉弁４５及びＴＣＶ４８の開閉状
態の変化に対し吸気状態変化に応答遅れが生じても、上
記マップ切換の遅延によって同マップから算出される基
本燃料噴射量Ｑbse 及び目標点火時期ＳＡt がエンジン
１１の吸気状態に応じて適切な値になる。

【００７１】ところで、開閉弁４５及びＴＣＶ４８を開
閉させる第１及び第２のアクチュエータ４６，４９は、
バキュームタンク５７内の負圧を作動源としているが、
「成層燃焼」時には第１及び第２のアクチュエータ４
６，４９の作動に必要な負圧が不足するおそれがある。
これは、「成層燃焼」時にはスロットル開度が開き側に
制御されことから、吸気通路３２内の圧力が高くなって
バキュームタンク５７内に負圧を蓄圧することが困難に
なることが原因である。

【００７２】こうした負圧不足の状態にあって、開閉弁
４５の閉じ要求やＴＣＶ４８の閉じ要求がなされると、
その要求に応じてフラグＦ１，Ｆ２が設定されて同フラ
グＦ１，Ｆ２に応じて上記マップの切り換えが行われ
る。しかし、上記閉じ要求に応じて開閉弁４５やＴＣＶ
４８を閉じるべく第１及び第２のアクチュエータ４６，
４９を作動させようとしても、バキュームタンク５７内
の負圧不足から開閉弁４５及びＴＣＶ４８が作動しない
という事態が生じる。

【００７３】この場合、上記マップから算出される基本
燃料噴射量Ｑbse や目標点火時期ＳＡt は、開閉弁４５
及びＴＣＶ４８が閉じたときに適した値になるが、それ
ら開閉弁４５及びＴＣＶ４８は負圧不足での不作動によ
り開いた状態になる。その結果、基本燃料噴射量Ｑbse
及び目標点火時期ＳＡt といった機関制御量が、開閉弁
４５及びＴＣＶ４８による実際の吸気制御に対応したも
のでなくなり、エンジン１１の燃費の悪化や運転性の悪
化が生じることとなる。

【００７４】そこで本実施形態では、バキュームタンク
５７内の負圧を検出し、同負圧が第１及び第２のアクチ
ュエータ４６，４９を作動させるうえで不足しているか
否かを判断する。そして、負圧が不足している旨判断さ
れた場合、開閉弁４５やＴＣＶ４８の閉じ要求がなされ
ても、基本燃料噴射量Ｑbse 及び目標点火時期ＳＡtを
算出するためのマップとして、開閉弁４５やＴＣＶ４８
が開いた状態のときに対応したマップを用いる。

【００７５】このマップを用いることにより、基本燃料
噴射量Ｑbse 及び目標点火時期ＳＡt といった機関制御
量が、開閉弁４５及びＴＣＶ４８による実際の吸気制御
に対応したものになる。その結果、機関制御量が吸気制
御に対応していないことに伴うエンジン１１の燃焼状態
の悪化により、エンジン１１の燃費が悪化したり運転性
が悪化したりするのを防止することができるようにな
る。

【００７６】次に、エンジン１１の吸気制御手順につい
て図６及び図７を参照して説明する。図６及び図７は、
バキュームタンク５７内の負圧検出、開閉弁４５及びＴ
ＣＶ４８の開閉、並びに開閉弁閉フラグＦ１及びＴＣＶ
閉フラグＦ２の設定を行うための吸気制御ルーチンを示
すフローチャートである。この吸気制御ルーチンは、Ｅ
ＣＵ９２を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて
実行される。

【００７７】吸気制御ルーチンにおいてＥＣＵ９２は、
ステップＳ１０１（図６）の処理として、吸気圧Ｐｍを
徐変処理して得られる徐変値Ｐｍｓｍと、エンジン１１
の始動時におけるバキュームセンサ３６からの検出信号
に基づき求められる大気圧Ｐａとを用いて吸気通路３２
内の負圧ＭＶを算出する。即ち、ＥＣＵ９２は、上記大
気圧Ｐａから徐変値Ｐｍｓｍを減算することにより吸気
通路３２内の負圧ＭＶを算出する。

【００７８】ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０２の処理と
して、吸気通路３２内の負圧ＭＶが後述するバキューム
タンク５７内の負圧ＶＴよりも真空側の値か否か、即ち
チェック弁５９ａが開いているか否かを判断する。な
お、上記バキュームタンク５７内の負圧ＶＴは、吸気通
路３２内の負圧ＭＶ等に基づき予測され、その予測によ
って検出される値である。

【００７９】ステップＳ１０２の処理において、吸気通
路３２内の負圧ＭＶがバキュームタンク５７内の負圧Ｖ
Ｔよりも真空側の値であってチェック弁５９ａが開いて
いる旨判断されると、ステップＳ１０３に進む。ＥＣＵ
９２は、ステップＳ１０３の処理として、チェック弁５
９ａが開いて吸気通路３２とバキュームタンク５７とが
連通していることから、現在の吸気通路３２内の負圧Ｍ
Ｖをバキュームタンク５７内の負圧ＶＴとする。

【００８０】続いてＥＣＵ９２は、ステップＳ１０４の
処理として、チェック弁５９ａが閉じてからの経過時間
を表すカウンタＣを「０」にした後、ステップＳ１０５
に進む。また、上記ステップＳ１０２の処理において、
吸気通路３２内の負圧ＭＶがバキュームタンク５７内の
負圧ＶＴよりも真空側の値でなくチェック弁５９ａが閉
じている旨判断された場合にも、ステップＳ１０５に進
む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０５の処理として、カ
ウンタＣに「１」を加算する。従って、カウンタＣは、
チェック弁５９ａが開いている間はステップＳ１０４の
処理によって「０」とされる。

【００８１】ＥＣＵ９２は、続くステップＳ１０６の処
理として、バキュームタンク５７内への空気漏れによる
チェック弁５９ａの閉弁時点からの圧力の上昇量ＶＣを
カウンタＣに基づき算出する。即ち、予め実験等によっ
て求められた単位時間当たりの上記空気漏れによる圧力
の上昇量に、上記カウンタＣから求められるチェック弁
５９ａの閉弁時点からの経過時間を乗算することで、上
記圧力の上昇量ＶＣが算出される。なお、チェック弁５
９ａが開いている間は、ステップＳ１０４の処理でカウ
ンタＣが「０」とされることから、上記空気漏れに伴う
圧力の上昇量ＶＣも「０」とされる。

【００８２】続いてＥＣＵ９２は、ステップＳ１０７の
処理として、現在のバキュームタンク５７内の負圧ＶＴ
から上記上昇量ＶＣを減算し、その減算後の値を新たな
負圧ＶＴとする。このステップＳ１０７の処理を実行し
た後の負圧ＶＴは、チェック弁５９ａの閉弁時点から時
間が経過するほど大気圧側の値になる。こうして負圧Ｖ
Ｔを算出した後、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ
１０８〜Ｓ１１３の処理は、開閉弁４５の作動に伴う上
記負圧ＶＴの変化予測、及び開閉弁４５の閉じ要求や負
圧ＶＴに基づく開閉弁閉フラグＦ１の設定のためのもの
である。

【００８３】ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０８の処理と
して、エンジン１１の運転状態が開閉弁４５を閉じるべ
き運転領域にあって同開閉弁４５の閉じ要求がなされた
か否かを判断する。ＥＣＵ９２は、この閉じ要求がなさ
れているときには第１のＶＳＶ６０を開いて第１のアク
チュエータ４６を作動させて開閉弁４５を閉じ、同閉じ
要求がなされていないときには第１のＶＳＶ６０を閉じ
て第１のアクチュエータ４６を不作動として開閉弁４５
を開いた状態に維持する。

【００８４】そして、ステップＳ１０８の処理におい
て、上記のような開閉弁４５の閉じ要求がなされていな
い旨判断されると、ステップＳ１１３に進む。ＥＣＵ９
２は、ステップＳ１１３の処理で、開閉弁閉フラグＦ１
として「０」をＲＡＭ９５の所定領域に記憶した後、ス
テップＳ１１４（図７）に進む。

【００８５】また、上記ステップＳ１０８の処理として
開閉弁４５の閉じ要求がなされた旨判断されると、ステ
ップＳ１０９に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０９
の処理として、バキュームタンク５７内の負圧ＶＴが所
定値ａよりも真空側の値であるか否かを判断する。この
所定値ａは、第１のアクチュエータ４６を作動させて開
閉弁４５を閉じるとともに、その閉じ状態を維持するの
に最低限必要なバキュームタンク５７内の負圧に対応し
た値である。

【００８６】上記所定値ａは、第１のアクチュエータ４
６におけるダイヤフラム５２の温度に基づき図８に示す
マップを参照して算出される。このマップから明らかな
ように、所定値ａは、ダイヤフラム５２が低温になるほ
ど真空側の値とされる。これは、ダイヤフラム５２は低
温になるほど弾性が低下することから、第１のアクチュ
エータ４６の作動により開閉弁４５を閉じるのに必要な
バキュームタンク５７内の負圧は、上記ダイヤフラム５
２が低温になるほど真空側の値になるためである。な
お、上記ダイヤフラム５２の温度としては、例えば吸気
温センサ３７からの検出信号に基づき求められる吸気温
が用いられる。

【００８７】そして、ステップＳ１０９の処理におい
て、負圧ＶＴが所定値ａよりも真空側の値であって第１
のアクチュエータ４６の作動が可能である旨判断される
と、ステップＳ１１０に進む。ＥＣＵ９２は、Ｓ１１０
の処理で開閉弁閉フラグＦ１として「１」をＲＡＭ９５
の所定領域に記憶する。続いてＥＣＵ９２は、ステップ
Ｓ１１１の処理として、現在のバキュームタンク５７内
の負圧ＶＴから、開閉弁４５を閉じる際の第１のアクチ
ュエータ４６の作動によるバキュームタンク５７内の圧
力上昇量である消費圧ａ１を減算した値を新たな負圧Ｖ
Ｔとする。その後、ステップＳ１１４（図７）に進む。

【００８８】一方、上記ステップＳ１０９の処理におい
て、負圧ＶＴが所定値ａよりも真空側の値でなく第１の
アクチュエータ４６の作動が不可能である旨判断される
と、ステップＳ１１２に進む。ＥＣＵ９２は、ステップ
Ｓ１１２の処理として、開閉弁４５の閉じ要求がなされ
ていても、第１のＶＳＶ６０を閉じた状態にして第１の
アクチュエータ４６を不作動とし、開閉弁４５を開いた
状態に維持する。続いてＥＣＵ９２は、ステップＳ１１
３の処理を実行して開閉弁閉フラグＦ１を「０」にす
る。その後、ステップＳ１１４（図７）に進む。

【００８９】上記のように開閉弁４５の閉じ要求がなさ
れても、負圧ＶＴが所定値ａよりも真空側の値でなく第
１のアクチュエータ４６を作動させて開閉弁４５を閉じ
ることが不可能である場合には、ステップＳ１１３の処
理により開閉弁閉フラグＦ１が「０（開）」に設定され
る。従って、負圧ＶＴが所定値ａに達していないことに
基づき開閉弁４５が不作動（開状態）であるときに、開
閉弁閉フラグＦ１が「１（閉）」に設定されることが防
止される。

【００９０】また、負圧ＶＴが所定値ａよりも真空側の
値でない場合には、ステップＳ１１２の処理により、第
１のＶＳＶ６０が閉じた状態にされて開閉弁４５が強制
的に開いた状態に維持される。これにより、負圧ＶＴが
所定値ａに達していない状態で第１のＶＳＶ６０を開い
て第１のアクチュエータ４６を作動させようとし、開閉
弁４５が完全に閉じきらずに開状態と閉状態との中間の
状態になることは防止される。

【００９１】更に、ステップＳ１０９の処理で、負圧Ｖ
Ｔが所定値ａよりも真空側の値でない旨判断された場合
には、ステップＳ１１３の処理で開閉弁閉フラグＦ１が
「０（開）」に設定される前に、ステップＳ１１２の処
理で開閉弁４５が強制的に開いた状態（不作動状態）に
される。このことは、バキュームタンク５７内の負圧が
開閉弁４５（第１のアクチュエータ４６）を作動させる
ことが可能な値に達しているにも係わらす、何らかの原
因で上記ステップＳ１０９の処理でＮＯと誤判断される
場合に有効である。仮にステップＳ１１２の処理が行わ
れないと、上記誤判断が生じたときに開閉弁４５が開い
た状態で開閉弁閉フラグＦ１が「０（閉）」に設定さ
れ、実際の開閉弁４５の開閉状態と開閉弁閉フラグＦ１
の設定値とが食い違う。こうした食い違いは、上記ステ
ップＳ１１２の処理により防止されるようになる。

【００９２】さて、上記ステップＳ１１１とステップＳ
１１３とのいずれかの処理を実行した後、ステップＳ１
１４（図７）に進む。ステップＳ１１４〜Ｓ１１９の処
理は、ＴＣＶ４８の作動に伴う上記負圧ＶＴの変化予
測、及びＴＣＶ４８の閉じ要求や負圧ＶＴに基づくＴＣ
Ｖ閉フラグＦ２の設定のためのものである。

【００９３】ＥＣＵ９２は、ステップＳ１１４の処理と
して、エンジン１１の運転状態がＴＣＶ４８を閉じるべ
き運転領域にあって同ＴＣＶ４８の閉じ要求がなされた
か否かを判断する。ＥＣＵ９２は、この閉じ要求がなさ
れているときには第２のＶＳＶ６１を開いて第２のアク
チュエータ４９を作動させてＴＣＶ４８を閉じ、同閉じ
要求がなされていないときには第２のＶＳＶ６１を閉じ
て第２のアクチュエータ４９を不作動としてＴＣＶ４８
を開いた状態に維持する。

【００９４】そして、ステップＳ１１４の処理におい
て、上記のようなＴＣＶ４８の閉じ要求がなされていな
い旨判断されると、ステップＳ１１９に進む。ＥＣＵ９
２は、ステップＳ１１９の処理で、ＴＣＶ閉フラグＦ２
として「０」をＲＡＭ９５の所定領域に記憶した後、ス
テップＳ１２０に進む。

【００９５】また、上記ステップＳ１１４の処理として
ＴＣＶ４８の閉じ要求がなされた旨判断されると、ステ
ップＳ１１５に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ１１５
の処理として、バキュームタンク５７内の負圧ＶＴが所
定値ｂよりも真空側の値であるか否かを判断する。この
所定値ｂは、第２のアクチュエータ４９を作動させてＴ
ＣＶ４８を閉じるとともに、その閉じ状態を維持するの
に最低限必要なバキュームタンク５７内の負圧に対応し
た値である。

【００９６】上記所定値ｂは、第２のアクチュエータ４
９におけるダイヤフラム５２の温度に基づき図９に示す
マップを参照して算出される。このマップから明らかな
ように、所定値ｂは、ダイヤフラム５２が低温になるほ
ど真空側の値とされる。これは、ダイヤフラム５２は低
温になるほど弾性が低下することから、第２のアクチュ
エータ４９の作動によりＴＣＶ４８を閉じるのに必要な
バキュームタンク５７内の負圧は、上記ダイヤフラム５
２が低温になるほど真空側の値になるためである。

【００９７】そして、ステップＳ１１５の処理におい
て、負圧ＶＴが所定値ｂよりも真空側の値であって第２
のアクチュエータ４９の作動が可能である旨判断される
と、ステップＳ１１６に進む。ＥＣＵ９２は、Ｓ１１６
の処理でＴＣＶ閉フラグＦ２として「１」をＲＡＭ９５
の所定領域に記憶する。続いてＥＣＵ９２は、ステップ
Ｓ１１７の処理として、現在のバキュームタンク５７内
の負圧ＶＴに、ＴＣＶ４８を閉じる際の第２のアクチュ
エータ４９の作動によるバキュームタンク５７内の圧力
上昇量である消費圧ｂ１を減算した値を新たな負圧ＶＴ
とする。その後、ステップＳ１２０に進む。

【００９８】一方、上記ステップＳ１１６の処理におい
て、負圧ＶＴが所定値ｂよりも真空側の値でなく第２の
アクチュエータ４９の作動が不可能である旨判断される
と、ステップＳ１１８に進む。ＥＣＵ９２は、ステップ
Ｓ１１８の処理として、ＴＣＶ４８の閉じ要求がなされ
ていても、第２のＶＳＶ６１を閉じた状態にして第２の
アクチュエータ４９を不作動とし、ＴＣＶ４８を開いた
状態に維持する。続いてＥＣＵ９２は、ステップＳ１１
９の処理を実行してＴＣＶ閉フラグＦ２を「０」にす
る。その後、ステップＳ１２０に進む。

【００９９】上記のようにＴＣＶ４８の閉じ要求がなさ
れても、負圧ＶＴが所定値ｂよりも真空側の値でなく第
２のアクチュエータ４９を作動させてＴＣＶ４８を閉じ
ることが不可能である場合には、ステップＳ１１９の処
理によりＴＣＶ閉フラグＦ２が「０（開）」に設定され
る。従って、負圧ＶＴが所定値ｂに達していないことに
基づきＴＣＶ４８が不作動（開状態）であるときに、Ｔ
ＣＶ閉フラグＦ２が「１（閉）」に設定されることが防
止される。

【０１００】また、負圧ＶＴが所定値ｂよりも真空側の
値でない場合には、ステップＳ１１８の処理により、第
２のＶＳＶ６１が閉じた状態にされてＴＣＶ４８が強制
的に開いた状態に維持される。これにより、負圧ＶＴが
所定値ｂに達していない状態で第２のＶＳＶ６１を開い
て第２のアクチュエータ４９を作動させようとし、ＴＣ
Ｖ４８が完全に閉じきらずに開状態と閉状態との中間の
状態になることは防止される。

【０１０１】更に、ステップＳ１１５の処理で、負圧Ｖ
Ｔが所定値ｂよりも真空側の値でない旨判断された場合
には、ステップＳ１１９の処理でＴＣＶ閉フラグＦ２が
「０（開）」に設定される前に、ステップＳ１１８の処
理でＴＣＶ４８が強制的に開いた状態（不作動状態）に
される。このことは、バキュームタンク５７内の負圧が
ＴＣＶ４８（第２のアクチュエータ４９）を作動させる
ことが可能な値に達しているにも係わらす、何らかの原
因で上記ステップＳ１１５の処理でＮＯと誤判断される
場合に有効である。仮にステップＳ１１８の処理が行わ
れないと、上記誤判断が生じたときにＴＣＶ４８が開い
た状態でＴＣＶ閉フラグＦ２が「０（閉）」に設定さ
れ、実際のＴＣＶ４８の開閉状態とＴＣＶ閉フラグＦ２
の設定値とが食い違う。こうした食い違いは、上記ステ
ップＳ１１８の処理により防止されるようになる。

【０１０２】さて、上記ステップＳ１１７とステップＳ
１１９とのいずれかの処理を実行した後、ステップＳ１
２０に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ１２０の処理と
して、バキュームタンク５７内の負圧ＶＴが所定値ｃよ
りも大気圧側の値であるか否かを判断する。この所定値
ｃは、開閉弁４５及びＴＣＶ４８を各々一回ずつ閉じる
とともに、その閉じ状態を維持するのに最低必要なバキ
ュームタンク５７内の負圧に対応した値であって、上記
所定値ａ，ｂに基づき求められる。

【０１０３】そして、ステップＳ１２０の処理におい
て、負圧ＶＴが所定値ｃよりも真空側の値である旨判断
されると当該吸気制御ルーチンを一旦終了し、負圧ＶＴ
が所定値ｃよりも大気圧側の値である旨判断されるとス
テップＳ１２１に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ１２
１の処理として、機関運転状態に係わらず「均質燃焼」
の実行を指示した後、この吸気制御ルーチンを一旦終了
する。この「均質燃焼」の実行指示に基づき「均質燃
焼」を強制的に行うことでスロットルバルブ２３が閉じ
側に制御され、バキュームタンク５７内に開閉弁４５及
びＴＣＶ４８（第１及び第２のアクチュエータ４６，４
９）の作動に必要な負圧が確保される。

【０１０４】上記吸気制御ルーチンによって開閉弁閉フ
ラグＦ１及びＴＣＶ閉フラグＦ２が設定されると、それ
らフラグＦ１，Ｆ２に応じて基本燃料噴射量Ｑbse 及び
目標点火時期ＳＡt を算出するためのマップの選択を行
う。即ち、上記フラグＦ１，Ｆ２が「１」，「１」のと
き、「１」，「０」のとき、「０」，「１」のとき、及
び「０」，「０」に対応する四種類のマップの内から、
同フラグＦ１，Ｆ２に対応した一つのマップを選択して
上記基本燃料噴射量Ｑbse 及び目標点火時期ＳＡt の算
出の際に用いる。

【０１０５】上記開閉弁閉フラグＦ１やＴＣＶ閉フラグ
Ｆ２は、バキュームタンク５７内の負圧ＶＴが開閉弁４
５やＴＣＶ４８を作動させる（開く）のに必要な値に達
していない場合、それら開閉弁４５やＴＣＶ４８の閉じ
要求がなされていても「０（開）」に設定される。その
ため、上記閉じ要求時に負圧ＶＴの不足に伴い開閉弁４
５やＴＣＶ４８が不作動となるとき、上記フラグＦ１，
Ｆ２が「１（閉）」に設定されて、上記選択されるマッ
プが開閉弁４５及びＴＣＶ４８によるエンジン１１の吸
気制御に対応しなくなることは防止される。

【０１０６】また、バキュームタンク５７の負圧ＶＴ
は、ステップＳ１０３，Ｓ１０７、Ｓ１１１，Ｓ１１７
の処理により、吸気通路３２内の負圧ＭＶと開閉弁４５
及びＴＣＶ４８の開閉状態に基づき予測され、その予測
によって検出が行われる。この予測による負圧ＶＴの検
出においては、通常エンジン１１に設けられるバキュー
ムセンサ３６からの検出信号のみが用いられる。そのた
め、バキュームタンク５７内の圧力を直接検出するセン
サを新たに設ける必要がなく、同センサの分だけコスト
が抑えられる。

【０１０７】以上詳述した処理が行われる本実施形態に
よれば、以下に示す効果が得られるようになる。（１）バキュームタンク５７内の負圧ＶＴが開閉弁４５
やＴＣＶ４８を作動させる（開く）のに必要な値に達し
ていない場合、それら開閉弁４５やＴＣＶ４８の閉じ要
求がなされていても、開閉弁閉フラグＦ１及びＴＣＶ閉
フラグＦ２が「０（開）」に設定される。そのため、そ
れらフラグＦ１，Ｆ２に応じて選択される基本燃料噴射
量Ｑbse 及び目標点火時期ＳＡt を算出するためのマッ
プは、開閉弁４５及びＴＣＶ４８における実際の開閉状
態に対応したものになる。従って、負圧ＶＴが開閉弁４
５やＴＣＶ４８を作動させるのに必要な値に達していな
い場合でも、上記選択されたマップから求められる基本
燃料噴射量Ｑbse 及び目標点火時期ＳＡt 等の機関制御
量を、開閉弁４５及びＴＣＶ４８による実際の吸気制御
に対応したものとすることができる。そして、機関制御
量が実際の吸気制御に対応しなくなることに伴いエンジ
ン１１の燃焼状態が悪化し、燃費の悪化や運転性の悪化
に繋がるのを防止することができる。

【０１０８】（２）第１及び第２のアクチュエータ４
６，４９を作動させて開閉弁４５及びＴＣＶ４８を作動
させる（開く）ことが可能なバキュームタンク５７内の
負圧は、それらアクチュエータ４６，４９におけるダイ
ヤフラム５２の温度に基づき変化する。そのため、バキ
ュームタンク５７内の負圧ＶＴが開閉弁４５及びＴＣＶ
４８（第１及び第２のアクチュエータ４６，４９）を作
動させることが可能な値であるか否かを判断するための
所定値ａ，ｂは、ダイヤフラム５２の温度に基づき可変
とされる。従って、上記判断をダイヤフラム５２の温度
に係わらず正確に行うことができる。

【０１０９】（３）バキュームタンク５７内の負圧ＶＴ
が開閉弁４５及びＴＣＶ４８の作動に必要な値に達して
いないとき、必要な負圧ＶＴを確保するために「均質燃
焼」が実行されることとなる。こうした「均質燃焼」の
実行により、負圧ＶＴにおける不足分が確保され、同不
足によって開閉弁４５及びＴＣＶ４８によるエンジン１
１の吸気制御ができなくなるのを回復することができ
る。

【０１１０】（４）上記「均質燃焼」の実行を指示する
か否かは、同タンク５７内の負圧ＶＴが所定値ｃよりも
大気圧側の値であるか否かに基づき判断される。この所
定値ｃは、上記ダイヤフラム５２の温度に応じて変化す
る所定値ａ，ｂに基づき算出されるため、上記「均質燃
焼」の実行指示をダイヤフラム５２の温度に係わらず的
確に行うことができる。そして、頻繁に上記「均質燃
焼」が実行されることによるエンジン１１の燃費の悪化
を防止することができる。

【０１１１】（５）バキュームタンク５７内の負圧ＶＴ
が開閉弁４５及びＴＣＶ４８の作動に必要な値に達して
いない旨判断されたときには、それら開閉弁４５及びＴ
ＣＶ４８が強制的に開状態（不作動状態）に維持され
る。そのため、上記負圧ＶＴが必要な値に達していない
状態で開閉弁４５及びＴＣＶ４８を作動させようとし
て、それら開閉弁４５及びＴＣＶ４８が開状態と閉状態
との中間の状態になるのを防止することができる。ま
た、上記判断に誤りが生じたとき、開閉弁４５及びＴＣ
Ｖ４８が開いた状態でフラグＦ１，Ｆ２が「０（閉）」
になり、それら開閉弁４５及びＴＣＶ４８による吸気制
御と、フラグＦ１，Ｆ２に応じて選択されたマップに基
づき求められる機関制御量とが対応しなくなるのを防止
することができる。そして、上記吸気制御と機関制御量
との不対応に伴うエンジン１１の燃焼状態の悪化を防止
することができる。

【０１１２】（６）上記バキュームタンク５７の負圧Ｖ
Ｔは、吸気通路３２内の負圧ＭＶと開閉弁４５及びＴＣ
Ｖ４８の開閉状態に基づき予測され、その予測によって
検出が行われる。この予測による負圧ＶＴの検出におい
ては、通常エンジン１１に設けられるバキュームセンサ
３６からの検出信号のみが用いられる。そのため、バキ
ュームタンク５７内の圧力を直接検出するセンサを新た
に設ける必要がなく、同センサの分だけコストが抑えら
れる。

【０１１３】なお、本実施形態は、例えば以下のように
変更することもできる。・本実施形態では、吸気制御弁として燃焼室１６内に生
じるタンブルの強さを調整するＴＣＶ４８を例示した
が、タンブルではなくスワールを生じさせるエンジンに
おいては、同スワールの強さを調整するスワールコント
ロールバルブ（ＳＣＶ）に対し吸気制御弁として本発明
を適用してもよい。

【０１１４】・本実施形態では、バキュームタンク５７
内の負圧ＶＴを吸気通路３２内の負圧ＭＶと開閉弁４５
及びＴＣＶ４８の開閉状態とに基づき予測し、その予測
によって検出を行うようにしたが、これに代えてバキュ
ームタンク５７内の圧力を直接検出するセンサを設け、
同センサからの検出信号に基づきバキュームタンク５７
内の圧力を求めてもよい。この場合、バキュームタンク
５７内の圧力が直接検出されるため、同圧力を精度よく
検出することができる。

【０１１５】・バキュームタンク５７内の負圧ＶＴが開
閉弁４５及びＴＣＶ４８の作動に必要な値に達していな
いとき、必ずしも「均質燃焼」を実行する必要はない。・バキュームタンク５７内の負圧ＶＴが開閉弁４５及び
ＴＣＶ４８の作動に必要な値に達していないとき、必ず
しも開閉弁４５及びＴＣＶ４８を強制的に不作動状態
（開状態）に維持する必要はない。

【０１１６】・本実施形態では、上記負圧ＶＴが不足状
態であるか否かを判断するための所定値ａ，ｂを、ダイ
ヤフラム５２の温度に応じて無段階に可変となるように
したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ダイヤ
フラム５２の温度が所定基準値以上か否かに応じて、上
記所定値ａ，ｂを二段階に可変となるようにしてもよ
い。

【０１１７】・必ずしも上記所定値ａ，ｂをダイヤフラ
ム５２の温度に応じて可変とする必要はない。・吸気圧Ｐｍが所定の値よりも大気圧側の値である間は
「１」ずつカウントダウンされるとともに上記所定値よ
りも真空側の値になると所定値がセットされ、開閉弁４
５やＴＣＶ４８の作動時には同作動による負圧ＶＴの下
降量に対応した所定量だけカウントダウンされるカウン
タＣ１を設ける。この場合、カウンタＣ１がバキューム
タンク５７の負圧ＶＴに対応したものになる。そして、
同カウンタＣ１が所定の判断値よりも大きいか否かに基
づき、上記負圧ＶＴが開閉弁４５及びＴＣＶ４８の作動
に必要な値に達しているか否かを判断してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の制御装置が適用されたエンジン全
体を示す断面図。

【図２】同エンジンの吸気系を示す概略図。

【図３】上記制御装置の電気的構成を示すブロック図。

【図４】開閉弁の閉じ要求がなされるエンジンの運転領
域を示す図。

【図５】ＴＣＶの閉じ要求がなされるエンジンの運転領
域を示す図。

【図６】上記制御装置による吸気制御手順を示すフロー
チャート。

【図７】上記制御装置による吸気制御手順を示すフロー
チャート。

【図８】所定値ａを算出する際に参照されるマップ。

【図９】所定値ｂを算出する際に参照されるマップ。

【符号の説明】

１１…エンジン、１４ｃ…クランクポジションセンサ、
２６…アクセルポジションセンサ、３２…吸気通路、３
６…バキュームセンサ、４５…開閉弁、４６…第１のア
クチュエータ、４８…タンブルコントロールバルブ（Ｔ
ＣＶ）、４９…第２のアクチュエータ、５７…バキュー
ムタンク、６０…第１のバキュームスイッチングバルブ
（ＶＳＶ）、６１…第２のバキュームスイッチングバル
ブ（ＶＳＶ）、９２…ＥＣＵ。

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の吸気通路に生じる負圧が蓄圧さ
れるバキュームタンクと、このバキュームタンク内の負
圧によって作動される吸気制御弁とを備え、前記吸気制
御弁による内燃機関の吸気制御を加味して同機関の運転
制御に用いられる機関制御量を設定する内燃機関の制御
装置において、前記バキュームタンク内の負圧を検出する検出手段と、前記検出手段により検出される前記バキュームタンク内
の負圧が、前記吸気制御弁を作動させるうえで不足して
いるか否かを判断する判断手段と、前記判断手段によって前記バキュームタンク内の負圧が
不足している旨判断されたとき、前記機関制御量を前記
吸気制御弁の不作動時に対応した値へと変更する変更手
段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】前記吸気制御弁は、前記バキュームタンク
内の負圧を作動源としたアクチュエータにより作動され
るものであって、前記判断手段は、前記検出手段によって検出される前記
バキュームタンク内の負圧と、前記アクチュエータの温
度に基づき設定される判断値とを比較することにより、
前記負圧が不足しているか否かを判断する請求項１記載
の内燃機関の制御装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の内燃機関の制御装置
において、前記判断手段によって前記負圧が不足している旨判断さ
れたとき、機関運転状態が前記吸気制御弁を作動させる
機関運転領域にあっても同吸気制御弁を不作動とする制
御手段を更に備えることを特徴とする内燃機関の制御装
置。
【請求項４】前記内燃機関は、機関運転状態に応じて燃
焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切り換えるもので
あって、前記判断手段によって前記負圧が不足している旨判断さ
れたとき、内燃機関の燃焼方式を機関運転状態に係わら
ず均質燃焼へと切り換える切換手段を更に備える請求項
１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】前記検出手段は、前記バキュームンク内の
負圧を直接検出するものである請求項１〜４のいずれか
に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】前記検出手段は、前記吸気通路内の負圧を
検出し、この検出された吸気通路内の負圧と前記吸気制
御弁の制御状態とに基づき前記バキュームタンク内の負
圧を予測することで、前記バキュームタンク内の負圧を
検出する請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制
御装置。