JP2008169736A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度で開度制御を実行する吸気流制御弁を提供する。
【解決手段】エンジンＥＣＵは、アイドル状態から負荷状態に移行すると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、エンジン回転数ＮＥや吸入空気量ＧＡを検出するステップ（Ｓ２００、Ｓ３００）と、ＮＥまたはＧＡと開度とのマップに基づいて吸気流制御弁の基準開度αを算出するステップ（Ｓ４００）と、実ポート負圧Ｐｐを検出するステップ（Ｓ５００）と、ＮＥまたはＧＡと目標ポート負圧とのマップに基づいて目標ポート負圧Ｐｘを算出するステップ（Ｓ６００）と、Ｐｐ＜Ｐｘ−Ａであると（Ｓ７００にてＹＥＳ）基準開度αを微増させた開度になるように（Ｓ８００）、Ｐｐ＞Ｐｘ＋Ａであると（Ｓ９００にてＹＥＳ）基準開度αを微減させた開度になるように（Ｓ１０００）、吸気流制御弁の開度を制御するステップ（Ｓ１１００）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図６

Description

本発明は、シリンダに接続された吸気ポートに吸気流制御弁を備えた内燃機関の吸気装置に関し、特に、吸気流制御弁の開度を高い精度で制御することができる吸気装置に関する。

たとえば、火花点火式内燃機関（以下、エンジンと記載する）における希薄混合気の安定した燃焼の実現のためには、タンブル流（縦渦）もしくはスワール流（横渦）といったシリンダ内のガス流動が非常に重要であり、より広い運転領域でガス流動を強化できることが必要である。

特に、エンジンの運転領域において、スロットル開度が小さく、それに応じて吸入空気量も少ない低負荷領域では、一般に混合気をやや濃く設定して燃焼を安定させるようにしているため、燃費やエミッションが悪化する傾向にある。このような燃費やエミッションの改善策としては、シリンダ内の吸気に旋回流を発生させて強い乱流により燃焼を促進することが有効であり、吸気にタンブル流やスワール流を発生させるようにしている。

ここで、スワール流は、吸気をシリンダの周壁に沿って旋回させるもので、吸気を均一化する効果は高いが、乱流生成による燃焼促進の効果は低い。一方、タンブル流は、吸気をシリンダの軸方向に沿って旋回させるもので、圧縮行程の後半にタンブル流が崩壊して強い乱流が発生することから、エンジン低負荷領域での燃焼改善策として有効である。

このようなシリンダ内のガス流動（スワール流、タンブル流）を強化する方法には、吸気ポートの通路断面の一部を遮へいする吸気流制御弁を用いて、吸気ポート内を流れる吸気流を吸気ポートの一方の側に片寄らせる方法がある。たとえば、タンブル流の生成のためには、吸気ポートの下側に吸気流制御弁を配置して、吸気ポートの上側に片寄って吸気が流れることで、シリンダ内のタンブル流が強化されることになる。

特開２００６−２８３６５９号公報（特許文献１）は、車両の運転状態に応じたスワールが燃焼室内に形成できるようにした吸気制御装置を開示する。この吸気制御装置は、吸気通路に設けられ、吸気弁の開閉タイミングに応じて吸気通路を開閉し得る吸気流制御弁と、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出部と、この運転状態検出部からの検出信号に基づいて吸気流制御弁の開閉を制御する制御部とを具えた吸気制御装置であって、制御部は、運転状態検出手段からの検出信号に基づき、エンジンが所定の運転状態にあるか否かを判定する運転状態判定部と、この運転状態判定部にてエンジンが所定の運転状態にあると判断した場合、エンジンの運転状態に応じて燃焼室内にて形成されるべき要求スワール比を導出する要求スワール比導出部と、運転状態検出手段からの検出信号に基づき、実際に燃焼室内に形成される実スワール比を導出する実スワール比導出部と、この実スワール比導出部にて導出された実スワール比が要求スワール比導出部にて導出された要求スワール比と等しくなるように、吸気流制御弁の開閉時期を設定する開閉時期設定部とを有し、この開閉時期設定部にて設定された開閉時期となるように吸気流制御弁の開閉が制御される。さらに、この吸気制御装置は、吸気通路内の吸気圧を検出する吸気圧センサをさらに備え、制御部は、この吸気圧センサからの検出信号に基づき、閉弁状態にある吸気弁と吸気流制御弁との間の吸気通路内に充填される吸気量を導出する初期吸気量導出部と、開閉時期設定部による吸気流制御弁の開閉時期の設定がこの吸気流制御弁の開閉制御を開始してから２回目以降であるか否かを判定する開閉回数判定部と、この開閉回数判定部にて吸気流制御弁の開閉時期の設定がこの吸気流制御弁の開閉制御を開始してから２回目以降であると判定された場合、開閉時期設定部にて設定された吸気流制御弁の開閉時期を初期吸気量導出部にて導出された吸気量に応じて補正する開閉時期補正部とをさらに有する。

この吸気制御装置によると、吸気流制御弁による吸気量の増大と相俟って車両の運転状態に応じた適切なスワールを燃焼室に形成することができ、スモークの発生なども未然に防止することができる。さら、閉弁状態にある吸気弁と吸気流制御弁との間の吸気通路内に充填される吸気量を見込んで開閉時期設定部にて設定された吸気流制御弁の開閉時期をより正確に補正することができ、これによって燃焼室により正確なスワールを形成することができ、スモークの発生などもより確実に防止することができる。
特開２００６−２８３６５９号公報

このような吸気流制御弁においては、吸気流制御弁により流路を絞ることにより発生する圧力損失と渦流の発生増大との関係に基づいて、エンジンの特定の運転条件に対して、吸気流制御弁の最適な開度が設定される。このとき、一定以上の吸入空気量領域においては吸気流制御弁が全開状態となり、吸気流制御弁による渦流の発生を活用させる範囲が狭い。さらに、通常はエンジンの特定の条件を表わすために、エンジン回転数と吸入空気量とが用いられるが、この２つのパラメータで吸気流制御弁の開度を調整するのでは、吸気流制御弁の個体差（寸法精度差）に起因して、開度のバラツキが発生して、所望の渦流を発生させることができない場合がある。

しかしながら、このような問題は、上述した特許文献１において開示されてない。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、高精度で開度制御を実行することができる吸気流制御弁を備えた、内燃機関の吸気装置を提供することである。

第１の発明に係る内燃機関の吸気装置は、内燃機関のシリンダに吸気ポートが接続され、かつ、吸気ポートの下流側の先端において吸気弁が開閉する内燃機関の吸気装置である。この吸気装置は、吸気弁の上流側に設けられ、弁体と弁体に設けられた回転軸とを含み、回転軸が回転されることにより開度が変更される吸気流制御弁と、回転軸を回転するための回転手段と、内燃機関の運転状態を検出するための検出手段と、吸気ポートの圧力を検出するための圧力検出手段と、運転状態に基づいて算出された目標開度および検出された圧力に基づいて、回転手段を制御するための制御手段とを含む。

第１の発明によると、内燃機関の運転状態（負荷や回転数等）に基づいて吸気流制御弁の目標開度を制御することに加えて、さらに、この開度制御に、検出された吸気ポートの圧力を用いた。このため、内燃機関の運転状態に応じた吸気流制御弁の目標開度を用いるので、より広い範囲において吸気流制御弁の開度を制御して、燃焼良好性を向上させて燃費を向上させることができる。さらに、吸気ポートの実際の圧力を利用して吸気流制御弁の開度を制御するため、吸気流制御弁の個体差（寸法精度差）などによる開度誤差要因を極小化でき、吸気流制御弁の開度を高精度で制御することができる。その結果、高精度で開度制御を実行することができる吸気流制御弁を備えた、内燃機関の吸気装置を提供することができる。

第２の発明に係る内燃機関の吸気装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、運転状態に基づいて算出された目標開度を、検出された圧力に基づいて補正して、回転手段を制御するための手段を含む。

第２の発明によると、たとえば、検出された吸気ポートの圧力が設定された圧力よりも低過ぎると、吸気ポートの圧力が高まるように目標開度が開く側に補正される。逆に、検出された吸気ポートの圧力が設定された圧力よりも高過ぎると、吸気ポートの圧力が低くなるように目標開度が閉じる側に補正される。このため、吸気流制御弁の開度を高精度で制御することができる。

第３の発明に係る内燃機関の吸気装置においては、第２の発明の構成に加えて、制御手段は、目標開度を、運転状態に基づいて算出された目標圧力と検出された圧力とに基づいて補正して、回転手段を制御するための手段を含む。

第３の発明によると、検出された吸気ポートの圧力が、運転状態に基づいて算出された目標圧力よりも低過ぎると、吸気ポートの圧力が高まるように目標開度が開く側に補正される。逆に、検出された吸気ポートの圧力が、運転状態に基づいて算出された目標圧力よりも高過ぎると、吸気ポートの圧力が低くなるように目標開度が閉じる側に補正される。このため、吸気流制御弁の開度を高精度で制御することができる。

第４の発明に係る内燃機関の吸気装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、運転状態は、内燃機関の回転数および負荷の少なくともいずれかである。

第４の発明によると、内燃機関の回転数や負荷（この負荷には吸入空気量から推定できる負荷を含む）に基づいて、吸気流制御弁の開度を広範囲でかつ高精度で制御することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置について、その吸気装置が適用される内燃機関とともに説明する。なお、以下に示す内燃機関は、火花点火式ガソリンエンジン（以下、エンジンを記載する）として説明する。なお、このエンジンに設けられるインジェクタは、吸気ポートに燃料を噴射するインジェクタであっても、筒内に燃料を直接噴射するインジェクタであってもよい。また、それらの双方のインジェクタを有するエンジンでもよい。

図１は、本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置を、燃料であるガソリンを筒内に直接噴射する火花点火式のエンジンの吸気装置として適用した場合の全体構成を示す。この吸気装置は、ガス流動の一例として、タンブル流の強化を図ったものである。なお、吸気流制御弁を用いてスワール流の強化を図る吸気装置であっても構わない。さらに、図１においては、インジェクタを記載していない。

図１に示すように、シリンダブロック１０に円筒状のシリンダ２０が形成されているとともに、その頂部を覆うシリンダヘッド３０に、べントルーフ型の燃焼室４０が設けられている。この燃焼室４０の２つの傾斜面にそれぞれ開口するように、吸気ポート５０および排気ポート６０が形成されており、吸気ポート５０の先端を吸気弁７０が開閉し、かつ排気ポート６０の先端を排気弁８０が開閉している。ここで、吸気ポート５０は、先端部が二股状に分岐しており、各気筒に一対設けられた吸気弁７０がそれぞれの先端を開閉している。同様に、排気弁８０も各気筒に一対設けられている。そして、これらの４つの弁に囲まれた燃焼室４０中心部に、点火プラグ９０が配置されている。なお、シリンダ２０内に配置されたピストン１００は、本発明の要部ではないので、頂面が平坦な単純形状として図示してあるが、必要に応じて成層燃焼等に適した所望の形状に構成される場合もある。

そして、図１に示すように、本実施の形態においては、インテークマニホールドの一部を構成する吸気ポート５０の、２つの吸気弁７０に向かう吸気管路に枝分かれする箇所よりも上流側に、吸気流制御弁３００が設けられている。スワール流を強化するためには、２つの吸気弁７０に向かう２つの吸気管路のいずれか一方に吸気流制御弁（スワールコントロールバルブ）を設けることが行なわれる。本発明は、このようなスワール流を強化する吸気流制御弁であっても適用が可能である。

なお、当業者には明らかなように、吸気ポート５０や吸気流等についての「上」「下」とは、シリンダ２０の上下を基準とするものであり、空間上の絶対的な上下の意味ではない。また、「吸気ポート」という用語も、必ずしもシリンダヘッド３０内部の部分のみを意味するのではなく、その上流側の一部が、シリンダヘッド３０外部の他の部材、たとえば吸気マニホールドの一部として構成される場合も含む。つまり、シリンダヘッド３０とは別の吸気マニホールド等から構成される部分を含めて「吸気ポート」と呼ぶものとする。

吸気流制御弁３００は、一端を支持されて回動する平板から構成される。吸気流制御弁３００は、回転軸３６０に連結され、回転軸３６０は、吸気流制御弁３００が回動自在になるように、回転軸支持部３５０により支持されている。回転軸３６０は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）６００により制御されるモータ５００の回転軸に連結され、このモータ５００により吸気流制御弁３００が回動される。

また、吸気流制御弁３００を収納するための収納部４００が吸気ポート５０の下側に設けられている。

モータ５００は、エンジンＥＣＵ６００からの指令により正転（図１において吸気流制御弁３００が時計回りに回動する方向）して、Ｘ位置からＹ位置（さらにはＺ位置）まで回動する。エンジンＥＣＵ６００は、モータ５００に、正転側の回転指令信号を出力するだけで、Ｘ位置からＹ位置まで吸気流制御弁３００を回動させることができる。なお、以下においては、吸気流制御弁３００は、Ｘ位置（タンブル流強化なし状態）とＹ位置（タンブル流強化あり状態）との間で回動するものとして説明する。本発明の適用は、吸気流制御弁３００がＸ位置とＹ位置との間で回動する場合のみならず、Ｘ位置とＺ位置との間で回動する場合、Ｙ位置とＺ位置との間で回動する場合のいずれであっても構わない。吸気流制御弁３００がＺ位置にあるときを全閉状態と、吸気流制御弁３００がＸ位置にあるときを全開状態という場合もある。

また、モータ５００は、エンジンＥＣＵ６００からの指令により逆転（図１において吸気流制御弁３００が反時計回りに回動する方向）して、Ｙ位置からＸ位置まで回動する。Ｘ位置においては、吸気流制御弁３００が収納部４００に収納された状態になる。エンジンＥＣＵ６００は、モータ５００に、逆転指令信号を出力するだけで、Ｙ位置からＸ位置まで吸気流制御弁３００を回動させることができる。

なお、Ｘ位置、Ｙ位置で吸気流制御弁３００が停止するように、それぞれの位置にストッパーを設けるようにしても構わない。また、吸気流制御弁３００を回動させるモータ５００の種類は限定されるものではない。

エンジンＥＣＵ６００には、エアーフローメータで検出された吸入空気量ＧＡを表わす信号、エンジン回転数センサで検出されたエンジン回転数ＮＥを表わす信号、吸気ポート負圧センサ５１０で検出された吸気ポート５０の実際の負圧である実ポート負圧（絶対圧）Ｐｐ（＞０）を表わす信号が入力される。さらに、エンジンＥＣＵ６００には、吸気流制御弁３００の開度を表わす開度センサ信号が入力されるようにしても構わない。エンジンＥＣＵ６００により、この吸気流制御弁３００の開度が目標開度になるようにフィードバック制御されて、モータ５００に開度指令信号が出力される。なお、吸気ポート５０の実際の負圧である実ポート負圧（絶対圧）Ｐｐは、吸気ポート負圧センサ５１０により検出することに限定されないで、シリンダ内の圧力に基づいて推定するようにしても構わない。

図２を参照して、吸気流制御弁３００の開度とタンブル強度または燃焼良好性との関係を説明する。図２に示すように、吸気流制御弁３００の開度が閉じ側になるほどタンブル強度は強く（乱流が強く）燃焼良好性が向上する。逆に、吸気流制御弁３００の開度が開き側になるほどタンブル強度は弱く（乱流が弱く）燃焼良好性が低下する。

図３を参照して、吸気流制御弁の開度とポンプ損失（ポンピングロス）との関係を説明する。図３に示すように、吸気流制御弁３００の開度が閉じ側になるほどポンプ損失は大きく、逆に、吸気流制御弁３００の開度が開き側になるほどポンプ損失は小さくなる。ポンプ損失が大きくなると究極的には燃費が悪化する。

図２および図３から、燃焼良好性を向上させるためには、吸気流制御弁３００の開度は極力小さくすべきであるが、高回転高負荷になるほど、ポンプ損失が増大するので、渦流の発生による燃焼改善効果による燃費向上を見込めなくなる。それゆえに、エンジン負荷に応じた吸気流制御弁３００の最適開度（高負荷であるほど吸気流制御弁３００を開く）が存在する。

図４を参照して、この最適開度について説明する。図４は、エンジン負荷ＫＬ（吸入空気量ＧＡと正の相関関係が成立）またはエンジン回転数ＮＥと、吸気流制御弁の基準開度αとの関係を示している。この図３は、エンジンの運転条件（負荷、回転数）に応じて、吸気流制御弁３００の基準開度αを算出するものである。このようにすると、エンジン負荷ＫＬ（吸入空気量ＧＡ）に応じた吸気流制御弁３００の基準開度αを利用して、より広い範囲において吸気流制御弁３００の開度を制御して、燃焼良好性を向上させて燃費を向上させることができる。

さらに、このように吸気流制御弁３００の開度が制御されている場合において、燃料改善の背圧がポンプ損失であるため、吸気ポート５０の実際の負圧である実ポート負圧（絶対圧）Ｐｐを検出して、その実ポート負圧Ｐｐを用いて吸気流制御弁３００の開度を制御することにより、吸気流制御弁３００の個体差（寸法精度差）などによる開度誤差要因を極小化できる。これにより、吸気流制御弁３００の開度を高精度で制御することができる。

図５に、実ポート負圧Ｐｐを用いて吸気流制御弁３００の開度を制御する場合に用いられる、エンジン負荷ＫＬ（吸入空気量ＧＡと正の相関関係が成立）またはエンジン回転数ＮＥと、目標ポート負圧との関係について説明する。図５においても図４と同様に、エンジン負荷ＫＬ（吸入空気量と正の相関関係が成立）またはエンジン回転数ＮＥから、吸気流制御弁の目標開度が決定されて、かつ、その目標開度に対応する目標ポート負圧（絶対圧）Ｐｘ（＞０）が算出される。

すなわち、エンジンＥＣＵ６００は、図４に示すマップに基づいて、エンジン負荷ＫＬまたはエンジン回転数ＮＥから、吸気流制御弁３００の基準開度αを算出する。エンジンＥＣＵ６００は、吸気流制御弁３００の開度がこの基準開度αになるように、モータ５００を制御する。さらに、エンジンＥＣＵ６００は、図５に示すマップに基づいて、目標開度（基準開度αに対応）であるときの目標ポート負圧Ｐｘを算出して、吸気ポート５０の実際の負圧である実ポート負圧（絶対圧）Ｐｐが、目標ポート負圧Ｐｘになるように、吸気流制御弁３００の開度を調整する。

このような本実施の形態に係る吸気装置を制御する制御部（上述したエンジンＥＣＵ６００に相当）は、デジタル回路やアナログ回路の構成を主体としたハードウェアでも、エンジンＥＣＵに含まれるＣＰＵ（Central Processing Unit)およびメモリとメモリから読み出されてＣＰＵで実行されるプログラムとを主体としたソフトウェアでも実現することが可能である。一般的に、ハードウェアで実現した場合には動作速度の点で有利で、ソフトウェアで実現した場合には設計変更の点で有利であると言われている。以下においては、ソフトウェアとして制御部を実現した場合を説明する。なお、このようなプログラムを記録した記録媒体についても本発明の一態様である。

図６を参照して、本実施の形態に係る吸気装置を制御するエンジンＥＣＵ６００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、予め定められたサイクルタイム（たとえば、数ｍｓｅｃ〜数十ｍｓｅｃ）で繰返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、エンジンＥＣＵ６００は、エンジンがアイドル状態（無負荷状態）から負荷状態に移行したか否かを判断する。エンジンがアイドル状態から負荷状態に移行すると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ２００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ６００は、エンジン回転数ＮＥを検出する。このとき、エンジンＥＣＵ６００は、エンジン回転数センサで検出され、エンジンＥＣＵ６００に入力されたエンジン回転数ＮＥを表わす信号に基づいて、エンジン回転数ＮＥを検出する。

Ｓ３００にて、エンジンＥＣＵ６００は、エンジンへ吸入されている空気量である吸入空気量ＧＡを検出する。このとき、エンジンＥＣＵ６００は、エアーフローメータで検出され、エンジンＥＣＵ６００に入力された吸入空気量ＧＡを表わす信号に基づいて、吸入空気量ＧＡを検出する。なお、上述したように、エンジン負荷ＫＬは、吸入空気量ＧＡと正の相関関係が成立する。

Ｓ４００にて、エンジンＥＣＵ６００は、一例として図４に示した、エンジン負荷ＫＬ（吸入空気量ＧＡと正の相関関係が成立するので、Ｓ３００にて検出した吸入空気量ＧＡに基づいてエンジン負荷ＫＬを算出可能）またはエンジン回転数ＮＥと、吸気流制御弁の基準開度αとの関係を示すマップに基づいて、吸気流制御弁３００の基準開度αを算出する。

Ｓ５００にて、エンジンＥＣＵ６００は、実ポート負圧Ｐｐ（絶対圧で正値）を検出する。このとき、エンジンＥＣＵ６００は、吸気ポート負圧センサ５１０で検出され、エンジンＥＣＵ６００に入力された吸気ポート５０の実際の負圧を表わす信号に基づいて、実ポート負圧Ｐｐを検出する。

Ｓ６００にて、エンジンＥＣＵ６００は、一例として図５に示した、エンジン負荷ＫＬ（吸入空気量ＧＡと正の相関関係が成立するので、Ｓ３００にて検出した吸入空気量ＧＡに基づいてエンジン負荷ＫＬを算出可能）またはエンジン回転数ＮＥと、目標ポート負圧Ｐｘとの関係を示すマップに基づいて、吸気ポート５０の目標負圧である、目標ポート負圧Ｐｘを算出する。

Ｓ７００にて、エンジンＥＣＵ６００は、実ポート負圧Ｐｐ（＞０）が、目標ポート負圧Ｐｘ（＞０）から不感帯分のＡ（Ａ≧０）を減算した値よりも小さいか否かを判断する。この不感帯分のＡ値は、吸気流制御弁３００の開度制御におけるハンチングの発生を回避するために用いられる。なお、Ａ値に０を設定することにより、不感帯域を設定しないようにもできる。実ポート負圧Ｐｐ＜（Ｐｘ−Ａ）であると（Ｓ７００にてＹＥＳ）、処理はＳ８００へ移される。もしそうでないと（Ｓ７００にてＮＯ）、処理はＳ９００へ移される。

Ｓ８００にて、エンジンＥＣＵ６００は、吸気流制御弁３００の基準開度αに微小開度（＞０）を加算した開度を、新たな（目標）開度として設定する。この結果、吸気流制御弁３００が閉じ側になっていて実ポート負圧Ｐｐが低過ぎた時に、吸気流制御弁３００の開度を微増させて、低過ぎた実ポート負圧Ｐｐを上昇させることになる。この後、処理はＳ１１００へ移される。

Ｓ９００にて、エンジンＥＣＵ６００は、実ポート負圧Ｐｐ（＞０）が、目標ポート負圧Ｐｘ（＞０）に不感帯分のＡ（Ａ≧０）を加算した値よりも大きいか否かを判断する。この不感帯分のＡ値も、上述したＳ７００における処理と同様に、吸気流制御弁３００の開度制御におけるハンチングの発生を回避するために用いられる。なお、Ａ値に０を設定することにより、不感帯域を設定しないようにもできる。さらに、Ｓ７００におけるＡ値とＳ９００におけるＡ値とを異なる値に設定することもできる。実ポート負圧Ｐｐ＞（Ｐｘ＋Ａ）であると（Ｓ９００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０００へ移される。もしそうでないと（Ｓ９００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１０００にて、エンジンＥＣＵ６００は、吸気流制御弁３００の基準開度αから微小開度（＞０）を減算した開度を、新たな（目標）開度として設定する。この結果、吸気流制御弁３００が開き側になっていて実ポート負圧Ｐｐが高過ぎた時に、吸気流制御弁３００の開度を微減させて、高過ぎた実ポート負圧Ｐｐを低下させることになる。この後、処理はＳ１１００へ移される。

Ｓ１１００にて、エンジンＥＣＵ６００は、（目標）開度αになるように、モータ５００に制御信号が出力される。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る吸気装置を制御するエンジンＥＣＵによる吸気流制御弁３００の開度制御動作について、図７を参照して、説明する。なお、図７においては、不感帯は±Ａに設定している。

エンジンがアイドル状態から負荷状態に移行すると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、エンジン回転数ＮＥや吸入空気量ＧＡが検出される（Ｓ２００、Ｓ３００）。図４に示すマップに基づいて、エンジン回転数ＮＥや吸入空気量ＧＡ（吸入空気量ＧＡからエンジン負荷ＫＬが推定される）から、吸気流制御弁３００の基準開度αが算出される（Ｓ４００）。

吸気ポート５０の実際の負圧である実ポート負圧（絶対圧で正値）Ｐｐが検出される（Ｓ５００）。図５に示すマップに基づいて、エンジン回転数ＮＥや吸入空気量ＧＡ（吸入空気量ＧＡからエンジン負荷ＫＬが推定される）から、吸気ポート５０の目標ポート負圧Ｐｘ（絶対圧で正値）が算出される（Ｓ６００）。

[吸気流制御弁が閉じ過ぎてＰｐ＜Ｐｘ−Ａ］
吸気流制御弁３００が閉じ過ぎていると、実ポート負圧Ｐｐ（＞０）が、目標ポート負圧Ｐｘ（＞０）から不感帯分のＡ（Ａ≧０）を減算した値よりも小さくなる（Ｓ７００にてＹＥＳ）。この状態が図７の時刻ｔ（１）〜時刻ｔ（２）の間である。

このような場合には、吸気流制御弁３００の（目標）開度αが、吸気流制御弁３００の基準開度αに微小開度（＞０）を加算した開度として補正される（Ｓ８００）。

この補正された、新たな（目標）開度αになるように、吸気流制御弁３００の開度がエンジンＥＣＵ６００により制御される。このため、図７の時刻ｔ（１）〜時刻ｔ（２）の間、吸気流制御弁３００の開度が微増（開き側）されて、時刻ｔ（２）において実ポート負圧Ｐｐが目標ポート負圧Ｐｘまで上昇する。

[Ｐｘ−Ａ≦Ｐｐ≦Ｐｘ＋Ａ］
図７の時刻ｔ（２）〜時刻ｔ（３）においては、実ポート負圧Ｐｐは不感帯域内（目標ポート負圧Ｐｘ±Ａ）である（Ｓ７００にてＮＯかつＳ９００にてＮＯ）。このとき、不感帯域が設定されているので、時刻ｔ（３）において、実ポート負圧Ｐｐ（＞０）が、目標ポート負圧Ｐｘ（＞０）に不感帯分のＡ（Ａ≧０）を加算した値よりも大きくなるまで、吸気流制御弁３００の（目標）開度は基準開度に保持される。

このような不感帯域を設定しないと、図７の点線で示すように、ハンチングが発生する。不感帯域を設定することにより、吸気流制御弁３００の開度制御が不安定になることを回避できる。

[吸気流制御弁が開き過ぎてＰｐ＞Ｐｘ＋Ａ］
吸気流制御弁３００が開き過ぎていると、実ポート負圧Ｐｐ（＞０）が、目標ポート負圧Ｐｘ（＞０）に不感帯分のＡ（Ａ≧０）を加算した値よりも大きくなる（Ｓ９００にてＹＥＳ）。この状態が図７の時刻ｔ（３）以降である。

このような場合には、吸気流制御弁３００の（目標）開度αが、吸気流制御弁３００の基準開度αから微小開度（＞０）を減算した開度として補正される（Ｓ１０００）。

この補正された、新たな（目標）開度αになるように、吸気流制御弁３００の開度がエンジンＥＣＵ６００により制御される。このため、図７の時刻ｔ（３）以降において、吸気流制御弁３００の開度が微減（閉じ側）される。

以上のようにして、本実施の形態に係る吸気装置によると、エンジンの運転条件（負荷や回転数）に基づいて吸気流制御弁の基準開度を制御することに加えて、開度制御に実ポート圧を利用した。このため、エンジンの運転状態に応じて吸気流制御弁の基準開度を利用して、より広い範囲において吸気流制御弁の開度を制御して、燃焼良好性を向上させて燃費を向上させることができる。さらに、実ポート圧を利用するため、吸気流制御弁の個体差（寸法精度差）などによる開度誤差要因を極小化でき、吸気流制御弁の開度を高精度で制御することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る吸気装置を含むエンジンの全体構造を示す断面図である。 吸気流制御弁の開度とタンブル強度または燃焼良好性との関係を示す図である。 吸気流制御弁の開度とポンプ損失との関係を示す図である。 エンジン負荷またはエンジン回転数と吸気流制御弁の基準開度との関係を示す図である。 エンジン負荷またはエンジン回転数と目標ポート負圧との関係を示す図である。 エンジンＥＣＵで実行される吸気流制御弁の開度制御プログラムの処理の内容を示すフローチャートである。 開度制御プログラムが実行された場合の実ポート負圧の変化等を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１０ シリンダブロック、２０ シリンダ、３０ シリンダヘッド、４０ 燃焼室、５０ 吸気ポート、６０ 排気ポート、７０ 吸気弁、８０ 排気弁、９０ 点火プラグ、１００ ピストン、３００ 吸気流制御弁、３５０ 回転軸支持部、３６０ 回転軸、４００ 収納部、５００ モータ、５１０ 吸気ポート負圧センサ、６００ エンジンＥＣＵ。

Claims (4)

1. 内燃機関のシリンダに吸気ポートが接続され、かつ、前記吸気ポートの下流側の先端において吸気弁が開閉する内燃機関の吸気装置であって、
   前記吸気装置は、
   前記吸気弁の上流側に設けられ、弁体と前記弁体に設けられた回転軸とを含み、前記回転軸が回転されることにより開度が変更される吸気流制御弁と、
   前記回転軸を回転するための回転手段と、
   前記内燃機関の運転状態を検出するための検出手段と、
   前記吸気ポートの圧力を検出するための圧力検出手段と、
   前記運転状態に基づいて算出された目標開度および前記検出された圧力に基づいて、前記回転手段を制御するための制御手段とを含む、内燃機関の吸気装置。
2. 前記制御手段は、前記運転状態に基づいて算出された目標開度を、前記検出された圧力に基づいて補正して、前記回転手段を制御するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
3. 前記制御手段は、前記目標開度を、前記運転状態に基づいて算出された目標圧力と前記検出された圧力とに基づいて補正して、前記回転手段を制御するための手段を含む、請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
4. 前記運転状態は、前記内燃機関の回転数および負荷の少なくともいずれかである、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。

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