JP2008202446A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば、車両を加速させる際に当該加速要求に応じた吸気量をシリンダに供給する。
【解決手段】、吸気制御弁制御部１３０は、加速要求に先んじて吸気制御弁２２４を閉じた状態に維持する。サージタンク内圧力は、スロットル弁２１４の開度に応じて取り込まれた空気によって相応に高められており、吸気制御弁２２４を開けている状態のときの圧力ｐ１より高い圧力ｐ２となる。他方、第１部分通路２３０ａの内部の圧力、即ち第１部分通路内圧力は、吸気制御弁２２４が開いている状態と同じ圧力ｐ１に維持されている。したがって、吸気制御弁制御部１３０は、第１部分通路２３０ａの内部の圧力が、サージタンク１１１を含む第２部分通路２３０ｂの内部の圧力より低くなるように、吸気制御弁２２４の開閉を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば作用角及びリフト量を変更可能な可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置であって、運転者によるアクセルの踏み込みに対する車両の加速応答性を高めることができるエンジン等の内燃機関の制御装置の技術分野に関する。

この種の内燃機関の制御装置は、可変動弁機構によってその開閉が制御される吸気弁と、運転者がアクセルを踏み込んだ際のアクセル開度に応じて開閉されるスロットル弁とを有している。内燃機関が備えるシリンダに吸入される吸気量は、スロットル弁の開閉に応じて調整されるサージタンク内の圧力と、吸気弁の作用角及びリフト量とによって特定される。

このような内燃機関の制御装置では、運転者がアクセルを踏み込んだ際のアクセル開度に応じて開閉されるスロットル弁とは別に吸気制御弁が設けられる場合がある。例えば、特許文献１によれば、車両の加速時にシリンダに吸入される吸気量が不足しないように、吸気制御弁の開閉を制御し、サージタンク内の圧力が低下することを抑制する技術を開示している。特許文献２は、吸気弁により吸入空気量を制御し、目標空気量が所定量以下である場合には、吸気弁によって制御される吸気量のズレを低減する技術を開示している。特許文献３は、内燃機関のトルクを低下させる際に、吸気制御弁により吸気圧を低下させることで吸気量を低減する技術を開示している。

特開平９−１５８７５４号公報 特開２００２−２１３２６３号公報 特開平５−２２２９４０号公報

しかしながら、シリンダに吸入される吸気量はサージタンクの圧力と、吸排気弁の作用角、リフト量及び位相とにより制御され、特にサージタンクの圧力と、吸気弁の作用角及びリフト量とに対する感度が大きい。特に、車両を加速する際に、アクセル開度に応じてスロットル弁を開いた場合、サージタンク内の圧力が即座に上昇せず、吸気弁の作用角及びリフト量を制御するだけでは車両の加速要求に応じた吸気量をシリンダに供給することが困難になる。

よって、本発明は上記問題点等に鑑みてなされたものであり、例えば、車両を加速させる際に当該加速要求に応じた吸気量をシリンダに供給できる内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。

本発明に係る内燃機関の制御装置は上記課題を解決するために、車両に搭載された内燃機関の外部から該内燃機関が有するシリンダに空気を吸入するための吸気通路に設けられたスロットル弁と、前記吸気通路に設けられており、可変動弁機構によって開閉可能な吸気弁と、前記吸気通路において前記スロットル弁及び前記吸気弁間に配置され、且つ前記吸気通路の一部を構成するサージタンクと、前記吸気通路において前記サージタンク及び前記吸気弁間に設けられた吸気制御弁と、前記吸気制御弁及び前記吸気弁間において前記吸気通路の一部を構成する第１部分通路内の圧力が前記サージタンク内の圧力より低くなるように前記吸気制御弁の開度を制御すると共に、前記車両が加速する際に前記第１部分通路内の圧力が高まるように前記吸気制御弁の開度を制御する制御手段とを備える。

本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、スロットル弁は、車両に搭載された内燃機関の外部から該内燃機関が有するシリンダに空気を吸入するための吸気通路に設けられておいる。スロットル弁は、例えば、内燃機関の動作時に、車両の運転者によって踏み込まれるアクセルのアクセル開度に応じて開閉され、車両の外部から吸気通路に空気を吸入可能にする。吸気弁は、吸気通路からシリンダに空気を吸入可能となるように可変動弁機構によってその開閉が制御される。

サージタンクは、吸気通路においてスロットル弁及び吸気弁間に配置され、且つ吸気通路の一部を構成している。サージタンクは、例えば、サージタンクの上流側及び下流側に接続される吸気管の容積より大きい容積を有しており、空気を吸入する際に生じる吸気の脈動を抑制する。吸気制御弁は、吸気通路においてサージタンク及び吸気弁間に設けられており、後述する制御手段によって開閉可能に構成されている。

制御手段は、例えば、電子制御装置（Engine Control Unit：ECU）の一部として構成されており、内燃機関の動作時に、吸気制御弁及び吸気弁間において吸気通路の一部を構成する第１部分通路内の圧力がサージタンク内の圧力より低くなるように吸気制御弁の開度を制御すると共に、車両が加速する際に、言い換えれば運転者によるアクセルの踏み込みに応じて車両に対して加速要求がなされた際に、第１部分通路内の圧力が高まるように吸気制御弁の開度を制御する。

ここで、吸気制御弁によって第１部分通路内及びサージタンク内の夫々の圧力に差を設けない場合には、スロットル弁の開閉に応じて吸気通路に空気を取り込んだとしても、吸気通路に取りこなれた空気の圧力はサージタンクの容量によって概ね規定されてしまうため、吸気弁の開閉に応じた吸気量をシリンダに吸入することが困難になる。特に、サージタンクの容量が大きくなるほど吸気圧の応答性は低くなり、吸気弁によって吸気量を正確に調整することが困難になる。

そこで、制御手段によれば、吸気通路内の取り込まれた空気を吸気弁の開閉によって直接シリンダに吸入する場合に比べて、スロットル弁及び吸気制御弁間の吸気通路における空気の圧力、言い換えれば吸気圧の応答遅れを抑制できる。制御手段によれば、第１部分通路から見て上流側、即ちサージタンク側における吸気通路に取り込まれた空気の圧力より第１部分通路内の空気の圧力が低くなるように吸気制御弁の開度を制御しておき、車両に対して加速要求がなされた際に、吸気制御弁の開度が大きくなるように当該吸気制御弁を制御することによって第１部分通路内の圧力を高めることができる。

したがって、車両が加速する際に第１部分通路内の空気の圧力が高められるため、吸気弁の開閉に応じて即座に、即ち応答性良く第１部分通路内の空気がシリンダに吸入される。加えて、第１部分通路内の圧力よりサージタンク内の圧力が高く設定されていたため、吸気制御弁を開くことによってサージタンクから第１部分通路内に流れ込む空気が、吸気弁の開閉に応じてシリンダに吸入される。

よって、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、車両に加速要求がなされた際に生じる吸気圧の応答遅れを低減でき、即座に吸気弁の開閉に応じた吸気量でシリンダに空気を吸入可能である。

本発明に係る内燃機関の制御装置の一の態様では、前記制御手段は、前記第１部分通路内の容積に応じて規定される所定の加速度を基準にして、前記吸気制御弁の開度を特定してもよい。

この態様によれば、車両に対して加速要求がなされた際には、当該加速要求に応じた吸気量をシリンダに吸入する必要が生じる。吸気弁を開くことによって即座にシリンダに吸入可能な吸気量は、吸気通路のうち吸気弁に最も近い第１部分通路内の容積によって制限されてしまう。より具体的には、例えば、吸気制御弁を閉じたままで、或いは吸気制御弁の開度を変更しないままの状態で吸気弁を介してシリンダに吸入可能な吸気量は、第１部分通路内の容積に応じた規定されてしまう。

したがって、第１部分通路内の容積以上の吸気量が必要とされる加速度が要求された場合、制御手段は、第１部分通路内の容積に応じて規定される所定の加速度を基準にして吸気制御弁の開度を特定し、加速要求に応じた加速度を実現可能にするために必要となる吸気量がシリンダに吸入可能となる。

本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記車両が加速する際に前記第１部分通路内の圧力を検出する圧力検出手段を更に備え、前記吸気弁の作用角及びリフト量は、前記圧力検出手段によって検出された前記第１部分通路内の圧力に基づいて調整されてもよい。

この態様によれば、吸気弁の開閉に応じて即座にシリンダに吸入可能な吸気量は、第１部分通路内の空気の圧力に依存するため、第１部分通路内の圧力に基づいて所望の吸気量をシリンダに吸入可能となるように作用角及びリフト量が調整される。

本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記内燃機関は、前記シリンダとは別の他のシリンダを更に備え、前記吸気通路のうち前記吸気制御弁より上流側に位置し、且つ前記サージタンクを含む第２部分通路は、前記シリンダ及び前記他のシリンダの夫々に空気を吸入するために前記シリンダ及び前記他のシリンダによって共用されていてもよい。

この態様によれば、シリンダ及び当該シリンダと異なる他のシリンダの夫々によって第２部分通路が共用されているため、例えば、他のシリンダに対する吸入量によって第２部分通路、より具体的には、サージタンク内の圧力が変動してしまう。したがって、第１部分通路を介して供給される空気をシリンダに吸入するための吸気弁の開閉を制御したとしても、当該シリンダに吸入される吸気量を正確に制御できない。即ち、複数のシリンダを備えた多気筒型の内燃機関においては、複数のシリンダの夫々に対する吸気量は、他のシリンダの吸気量によって影響を受けるため、吸気弁の制御だけでは吸気量を正確に制御できない。加えて、可変動弁機構によって、複数の吸気弁を動作させた場合、これら吸気弁の作用角及びリフト量が狙いの設定値よりずれてしまうことがあるため、各シリンダに吸入される空気の吸気量はより一層ばらついてしまう。

そこで、この態様によれば、吸気通路のうちサージタンクを含む上流側の第２部分通路の圧力に比べて第１部分通路の圧力を低くしておくことができるため、例えば、他のシリンダに吸気されることによって当該シリンダに対する吸気量が変動してしまうことを低減でき、吸気弁によって吸気量を調整することが可能になる。したがって、この態様によれば、吸気制御弁によって他のシリンダの影響を低減でき、シリンダに対する吸気量を吸気弁によって制御できる。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施形態を説明する。

先ず、図１を参照しながら、本実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成を説明する。ここに、図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関（即ち、エンジン）の制御装置の模式的な平面図である。

図１において、本発明に係る「内燃機関」の一例としてのエンジン２００には、吸気管２０６及び２３４、シリンダ２０１、排気管２１０、ターボ過給機（即ち、コンプレッサ４１及びタービン４２）、可変動弁機構１０、本発明の「制御手段」の一例である制御装置１００、スロットル弁２１４、サージタンク１１１、吸気制御弁２２４、吸気弁２０３及び圧力センサ２２５等が備られている。制御装置１００、スロットル弁２１４、サージタンク１１１、吸気制御弁２２４、吸気弁２０３及び圧力センサ２２５が、本発明に係る「内燃機関の制御装置」の一例を構成している。

尚、図１では、説明の便宜上、エンジン２００のシリンダを一つのみ図示しているが、エンジン２００は、４つのシリンダを含む直列４気筒のエンジンである。これら複数のシリンダの夫々に対応して設けられた複数の吸気弁２０３及び複数の排気弁２０４は、共通の可変動弁機構１０によってリフト量及び作用角（即ち、リフト期間）を変更可能に構成されている。

吸気管２３４、サージタンク１１１、及び吸気管２０６は、エンジン２００の動作時に、エンジン２００の外部から空気をシリンダ２０１に供給するための吸気通路２３０を構成している。吸気通路２３０のうち吸気制御弁２２４の上流側が第２部分通路２３０ｂであり、吸気制御弁２２４から吸気弁２０３に至る下流側の通路部分が第１部分通路２３０ａである。

吸気管２０６は、エンジン２００の動作時に、吸気弁２０３の開閉によってシリンダ２０１内部との連通状態が制御されている。即ち、吸気管２０６において、外部から吸入された空気（即ち、吸入空気）と、燃料噴射装置であるインジェクタ２１１から噴射された燃料とが混合され（即ち、混合気を形成し）、吸気弁２０３を介してシリンダ２０１に供給される。アクセルポジションセンサ２１６は、運転者によるアクセルペダル２２６の踏み込み量、即ちアクセル開度を検出する。このアクセル開度に基づいて、エンジン２００を搭載した車両に加速要求がされたか否かが判断される。スロットルバルブモータ２１７は、その踏み込み量に基づいてスロットル弁２１４を開閉駆動する。スロットル弁２１４は、吸気管２３４からサージタンク１１１へ送り込む空気の供給量を調節する。

サージタンク１１１は、空気を供給する吸気通路の一部として各シリンダに共用されており、各シリンダへ送り込む空気を分配する他、分配される空気の圧力変動、即ち脈動を抑制する。スロットルポジションセンサ２１５は、スロットル弁２１４の開度を検出する。

シリンダ２０１は、その内部において、吸気管２０６から送られてきた混合気を、点火プラグ２０２により燃焼させることが可能に構成されている。この燃焼により、ピストン２０５は、シリンダ２０１内で上下に往復運動する。この往復運動がクランクシャフト２１９の回転運動に変換され、エンジン２００が搭載された車両は、エンジン２００から出力された回転運動に基づく駆動力によって駆動可能に構成されている。クランクポジションセンサ２１８は、クランクシャフト２１９の回転角（即ち、クランク角）を検出する。

排気管２１０は、シリンダ２０１内部で発生する排気ガスを、排気弁２０４を介して排気することが可能に構成されている。空燃費センサ２２１は、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆ２を検出して、制御装置１００へ伝達可能に構成されている。こうして検出された空燃比Ａ／Ｆ２は、例えばインジェクタ２１１によって噴射される燃焼量のフィードバック補正に利用される。

ターボ過給機は、コンプレッサ４１及びタービン４２を備えてなる。タービン４２は、排気管２１０に配設されており、排気ガスの運動エネルギを受けて回転させられ、このタービン４２の回転トルクをコンプレッサ４１の回転に変換可能に構成されている。コンプレッサ４１は、吸気管２３４に配設されており、その回転によって吸気を圧縮させる（過給する）ことが可能である。

可変動弁機構１０は、例えば可変動バルブ機構（ＶＶＴ）であり、制御装置１００の制御下で、吸気弁２０３及び排気弁２０４の動弁特性を変更可能に構成されている。加えて、可変動弁機構１０は、アクチュエータによって駆動されるカムバイワイヤ（ＣａｍｂｙＷｉｒｅ）、或いは電磁駆動弁等の各シリンダに共通の駆動部１１によって、エンジン２００を構成する複数のシリンダの夫々に対応して設けられた複数の吸気弁２０３及び複数の排気弁２０４のリフト量及び作用角を変更可能に構成されている。

制御装置１００は、吸気弁制御部１１０、排気弁制御部１２０、及び吸気制御弁制御部１３０を備えて構成されており、エンジン２００の動作全体を制御する。吸気弁制御部１１０、排気弁制御部１２０及び吸気制御弁制御部１３０は、周知の電子制御ユニット（Electronic Control Unit：ＥＣＵ）、中央処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）、制御プログラムを格納した読み出し専用メモリ（Read Only Memory：ＲＯＭ）、各種データを格納する随時書き込み読み出しメモリ（Random Access Memory：ＲＡＭ）等を中心とした論理演算回路として構成されている。

吸気弁制御部１１０、排気弁制御部１２０及び吸気制御弁制御部１３０は、各種センサからの入力信号（例えば、アクセル開度、スロットル開度、エンジン２００の回転数Ｎｅ、クランク角ＣＡ、空燃費Ａ／Ｆ２、吸気管内の吸気圧等）を受ける入力ポート及び、各種アクチュエータ（例えば、可変動弁機構１０、スロットルバルブモータ２１７等）に制御信号を送る出力ポートに対して、バスを介して電気的に接続されている。

吸気弁制御部１１０は、エンジン２００を搭載した車両に対して運転者から加速要求が行なわれた際に、後に説明するように可変動弁機構１０に対して所定の制御処理を行なう。排気弁制御部１２０は、可変動弁機構１０の動作を制御することによって各シリンダに対応した設けられた排気弁２０４の開閉動作を調整する。吸気制御弁制御部１３０は、各シリンダ２０１の吸気通路２３０においてサージタンク１１１及び吸気弁２０３間に設けられた吸気制御弁２２４の開閉動作を制御する。

次に、図１乃至図４を参照しながら、本実施形態に係る内燃機関の制御装置の基本的な動作を説明する。図２は、スロットル弁２１４のスロットル開度、吸気弁２０３の作用角及びリフト量、サージタンク１１１内の圧力、第１部分通路２３０ａ内の圧力、吸気制御弁２２４の開度、及びシリンダ２０１に吸入される吸気量の夫々のクランク角度に対する変化を概念的に示した概念図の一例である。尚、図２では、本実施形態に係る内燃機関の制御装置によってエンジン２００が制御された場合のスロットル開度等の各種パラメータの変化を実線で示し、その比較例を破線で示している。加えて、図２では、エンジン２００を搭載した車両に加速要求がなされた際のクランク角をＣ１として図示している。
図３は、第１部分通路内２３０ａの圧力に対するサージタンク１１１内の圧力の変化を概念的に示した概念図である。図４は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置によって制御される内燃機関に含まれる複数のシリンダをこれらシリンダに空気を供給するための吸気通路と共に図式的に示した模式図である。

図１及び図２において、吸気制御弁制御部１３０は、クランク角Ｃ１より前に、吸気制御弁２２４を閉じる（全閉）。スロットル弁２１４は、エンジン２００の動作時に、車両の運転者によって踏み込まれるアクセルのアクセル開度に応じて開閉され、車両の外部から吸気通路２３０に空気を吸入可能にする。

ここで、吸気制御弁２２４によって第１部分通路内２３０ａ及びサージタンク１１１内の夫々の圧力に差を設けない場合には、スロットル弁２１４の開閉に応じて吸気通路２３０に空気を取り込んだとしても、吸気通路２３０に取り込まれた空気の圧力はサージタンク１１１の容量によって概ね規定されてしまうため、吸気弁２０３の開閉に応じた吸気量をシリンダ２０１に吸入することが困難になる。特に、サージタンク１１１の容量が大きくなるほど吸気圧の応答性は低くなり、吸気弁２０３によって吸気量を正確に調整することが困難になる。

より具体的には、図３に示すように、サージタンク１１１内の圧力は、破線で示すように一定であるべきところ、所望の吸気量で空気をシリンダ２０１に吸入可能となるように第１部分通路２３０ａ内の圧力を変化させた場合、吸気制御弁２２４の全閉、半開及び全開の夫々の開度に応じて増大或いは減少する。このため、単に吸気制御弁２２４の開閉を制御するだけでなく、吸気量に直接影響する第１部分通路２３０ａ内の圧力と、サージタンク１１１を含む第２部分通路２３０ｂ内の圧力との組み合わせが調整されることによって、以下で説明するように、加速要求に応じて応答性良く所望の吸気量をシリンダ２０１に吸入可能になる。

吸気制御弁制御部１３０は、加速要求に先んじて吸気制御弁２２４を閉じた状態に維持する。サージタンク内圧力は、スロットル弁２１４の開度に応じて取り込まれた空気によって相応に高められており、吸気制御弁２２４を開けている状態のときの圧力ｐ１より高い圧力ｐ２となる。他方、第１部分通路２３０ａの内部の圧力、即ち第１部分通路内圧力は、吸気制御弁２２４が開いている状態と同じ圧力ｐ１に維持されている。したがって、吸気制御弁制御部１３０は、第１部分通路２３０ａの内部の圧力が、サージタンク１１１を含む第２部分通路２３０ｂの内部の圧力より低くなるように、吸気制御弁２２４の開閉を制御する。

加速要求がなされる（クランク角Ｃ１の時点）と、加速要求に応じてスロットル開度が増大し、クランク角Ｃ３で加速要求が終了する。吸気制御弁制御部１３０は、第１部分通路２３０ａ内の圧力がクランク角Ｃ１からＣ３に亘って増大するように吸気制御弁２２４の開度を制御する。より具体的には、吸気制御弁制御部１３０は、クランク角Ｃ１の後に到来するクランク角Ｃ２の時点で、吸気制御弁２２４の開度を全閉から全開に変更する。吸気制御弁２２４の開度が全閉から全開に変更されると、サージタンク１１１から第１部分通路２３０ａに空気が流れ込むため、第１部分通路２３０ａ内の圧力は高まる。したがって、第１部分通路２３０ａ内の圧力が高まった状態で吸気弁２０３の作用角及びリフト量を増大させることによって、シリンダ２０１に吸入される吸気量は、吸気制御弁２２４による圧力制御を施さない場合に比べて増大する。即ち、加速要求がなされた際に、吸気弁２０３を開くだけでは十分な空気をシリンダ２０１に吸入できなかった状態から、加速要求がなされた後の非常に短い期間に、より多くの空気を吸入できる状態になり、加速要求に対する応答性を高めることができる。

このように、吸気制御弁制御部１３０によって開度が制御される吸気制御弁２２４によれば、吸気通路２３０内に取り込まれた空気を吸気弁２０３の開閉によって直接シリンダに吸入する場合に比べて、スロットル弁２１４及び吸気制御弁２２４間の第２部分通路２３０ｂにおける空気の圧力、言い換えれば吸気圧の応答遅れを抑制できる。したがって、本実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、第１部分通路２３０ａから見て上流側、即ちサージタンク１１１側における吸気通路に取り込まれた空気の圧力より第１部分通路２３０ａ内の空気の圧力が低くなるように吸気制御弁２２４の開度を制御しておき、車両に対して加速要求がなされた際に、吸気制御弁２２４の開度が大きくなるように当該吸気制御弁２２４を制御することによって第１部分通路２３０ａ内の圧力を高めることができる。この状態で吸気弁２０３の作用角及びリフト量を制御することにより、吸気圧の応答性が良好な状態で所望の吸気量をシリンダ２０１に吸入可能になる。

尚、吸気制御弁２２４の開度は、クランク角Ｃ２の後に到来する所定のタイミングで半開に変更される。吸気弁２０３の作用角及びリフト量は、可変動弁機構１０に精度良く変更可能であるため、シリンダ２０１に吸入されるべき吸気量に応じて調整される。したがって、作用角及びリフト量は、クランク角Ｃ１及びＣ２間で単調増加するが、クランク角Ｃ２及びＣ３間では、単調増加からずれた状態で増大する。このような作用角及びリフト量の変更は、可変動弁機構１０によれば十分に制御可能である。

ここで、本実施形態に係る内燃機関の制御装置では、吸気弁２０３の開閉に応じて即座にシリンダ２０１に吸入可能な吸気量は、第１部分通路２３０ａ内の空気の圧力及び容積に依存する。したがって、制御装置１００は、圧力センサ２２５によって検出された第１部分通路２３０ａ内の圧力に基づいて、吸気弁２０３の作用角及びリフト量を調整することも可能である。また、制御装置１００は、第１部分通路２３０ａ内の空気の圧力をスロットル弁２１４及び吸気制御弁２２４の開度から推定し、当該推定された圧力に基づいて作用角及びリフト量を、シリンダ２０１に吸入されるべき空気の吸気量に応じて設定することも可能である。

尚、本実施形態では、吸気制御弁２２４の開度は、加速要求に応じて、より具体的には、スロットル弁２１４の開度に応じて応答性良く所望の吸気量でシリンダ２０１に空気が吸入可能になればよいため、吸気制御弁２２４の開度として全閉、全開及び半開の３通りの開度を組み合わせによって第１部分通路２３０ａ及び第２部分通路２３０ｂの夫々における圧力を制御する場合に限定されるものではなく、吸気通路を構成する各部における空気の圧力、及びシリンダ２０１に吸入されるべき吸気量に応じて適時吸気制御弁２２４の開度の組み合わせは選定される。

次に、図４を参照しながら、本実施形態に係る内燃機関の制御装置について更に詳細に説明する。尚、図４では、便宜上、制御装置１００を図示していないが、各気筒に対応する吸気制御弁２２４−１、２２４−２、２２４−３及び２２４−４、吸気弁２０３−１、２０３−２、２０３−３及び２０３−４、並びに、排気弁２０４−１、２０４−２、２０４−３及び２０４−４の夫々は、吸気制御弁制御部１３０、吸気弁制御部１１０、排気弁制御部１２０の夫々によってその動作が制御されている。

図４において、エンジン２００は、第１気筒♯１、第２気筒♯２、第３気筒♯３及び第４気筒♯４を備えた直列４気筒型エンジンである。エンジン２００には、吸気通路２３０のうち吸気弁２０３−１、２０３−２、２０３−３及び２０３−４の直前に位置し、且つ各気筒に対応する第１部分通路２３０ａ−１、２３０ａ−２、２３０ａ−３、及び２３０ａ−４が設けられている。第２部分通路２３０ｂは、シリンダ２０１−１、２０１−２、２０１−３及び２０１−４の夫々に空気を供給する吸気通路２３０のうち各気筒で共用される通路部分である。

エンジン２００によれば、各気筒は、第１気筒♯１、第３気筒♯３、第４気筒♯４及び第２気筒♯２の順で駆動されため、各シリンダに供給される空気はサージタンク１１１を含む第２部分通路２３０ｂを介して各シリンダに対応する第１部分通路２３０ａに供給される。

したがって、サージタンク１１１から各シリンダに空気が供給されることによって、各シリンダ相互において空気の圧力が相互に影響しあうことになる。より具体的には、例えば、シリンダ２０１−１及び２０１−３の夫々によって第２部分通路２３０ｂが共用されているため、シリンダ２０１−３に対する空気の吸入量によって第２部分通路２３０ｂを構成するサージタンク１１１内の圧力が変動してしまう。よって、第１部分通路２３０ｂを介して供給される空気について、シリンダ２０１−１に吸入するための吸気弁の開閉を制御したとしても、シリンダ２０１−１に吸入される吸気量を正確に制御できない場合が生じる。即ち、複数のシリンダ２０１を備えた多気筒型のエンジン２００においては、複数のシリンダ２０１の夫々に対する吸気量は、他のシリンダの吸気量によって影響を受け、吸気弁２０３の制御だけでは吸気量を正確に制御できない。加えて、可変動弁機構１０によって、複数の吸気弁２０３−１、２０３−２、２０３−３及び２０３−４の夫々を動作させた場合、これら吸気弁２０３の作用角及びリフト量が狙いの設定値よりずれてしまうことがあるため、各シリンダ２０１に吸入される空気の吸気量はより一層ばらついてしまう。

そこで、本実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、気筒毎に吸気制御弁２２４が設けられているため、吸気通路２３０のうちサージタンク１１１を含む上流側の第２部分通路２３０ｂの圧力に比べて第１部分通路２３０ａ−１、２３０ａ−２、２３０ａ−３及び２３０ａ−４の夫々の圧力を個別に低くしておくことができ、他のシリンダに対する吸気によって影響を受けることなく、吸気弁２０３−１、２０３−２、２０３−３及び２０３−４の夫々によって個別に精度良く吸気量を調整することが可能になる。尚、図１乃至図３を参照しながら各部の動作によって吸気量の調整を行なえば気筒毎に所望の吸気量で空気を供給可能である。

このように本実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、上述したように車両に加速要求がなされた際に生じる吸気圧の応答遅れを低減でき、即座に吸気弁２０３の開閉に応じた吸気量の空気をシリンダに吸入可能である。

次に、図５を参照しながら、エンジン２００の動作時に、エンジン２０を搭載した車両に対して運転者から加速要求がなされた場合に、制御装置１００がエンジン２００に対して実行する内燃機関の制御方法を説明する。図５は、制御装置１００によって実行される内燃機関の制御方法の主要な処理ルーチンを示したフローチャートである。尚、以下では、説明では、説明の便宜上一つの気筒に対して空気を供給する場合を例に挙げる。

図５において、吸気弁制御部１３０は、エンジン２００の動作時において、吸気制御弁２２４の開度を検知する不図示の開度センサを介して取得された吸気制御弁２２４の開度を参照し、吸気制御弁２２４が全開になっているか否かを判定する（ステップＳ１００）。次に、制御装置１００は、エンジン２００を搭載した車両に対する加速要求、即ちアクセル開度に応じて要求される加速度が加速度Ａ１以上であるか加速度Ａ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。次に、制御装置１００は、加速要求が加速度Ａ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。

ここで、加速度Ａ１及びＡ２の夫々について詳細に説明する。車両に対して加速要求がなされた際には、当該要求された加速度に応じた吸気量でシリンダ２０１に空気を吸入する必要が生じる。吸気弁２０３を開くことによって即座にシリンダ２０１に吸入可能な吸気量は、吸気通路２３０のうち吸気弁２０３に最も近い第１部分通路２３０ａ内の容積及び当該通路における空気の圧力によって制限されてしまう。より具体的には、例えば、吸気制御弁２２４を閉じたままで、或いは吸気制御弁２２４の開度を変更しないままの状態で吸気弁２０３を介してシリンダ２０１に吸入可能な吸気量は、第１部分通路２３０ａ内の容積及び圧力に応じて規制されてしまう。

そこで、第１部分通路２３０ａ内の容積に対応した吸気量によって出力可能な加速度が要求された場合、吸気制御弁制御部１３０は、第１部分通路２３０ａ内の容積に応じて規定される加速度Ａ２を基準にして吸気制御弁２２４の開度を特定する。要求された加速度が加速度Ａ２以上であると判定された場合、吸気制御弁２２４は、吸気制御弁を全開に維持する（ステップＳ１３０）。

次に、制御装置１００は、吸気管２０６内圧力、即ち第１部分通路２３０ａ内の圧力を算出し（ステップＳ１４０）、吸気弁２０３の目標とすべき作用角及びリフト量を算出する（Ｓ１５０）。尚、第１部分通路２３０ａ内の圧力は、圧力センサ２２５を介して検出されてもよい。その後、吸気弁制御部１１０の制御下で吸気弁２０３の作用角及びリフト量が制御され、加速要求に応じた吸気量で空気がシリンダ２０１に吸入可能になる。

制御装置１００は、ステップＳ１００において吸気制御弁２２４が全開でないと判定された場合、吸気制御弁２２４が半開であるか否かを判定する（ステップＳ１１５）。吸気制御弁２２４が半開であると判定された場合、制御装置１００は、加速要求が加速度Ａ３以上であるか否かを半定する（ステップＳ１２５）。加速要求が加速度Ａ３以上であると判定された場合、ステップＳ１３０乃至ステップＳ１５０の手順を経て所望の吸気量で空気がシリンダ２０１に吸入可能になる。尚、加速度Ａ３は、加速度Ａ２と同様にして特定される。

また、ステップＳ１１５において吸気制御弁２２４が半開でないと判定された場合、或いはステップＳ１２５において加速要求が加速度Ａ３より低いと判定された場合、若しくはステップＳ１１０において加速要求が加速度Ａ１以上或いはＡ２以下ではないと判定された場合には、ステップＳ１４０及びステップＳ１５０の手順が実行され、所望の吸気量でシリンダ２０１に空気が吸入可能になる。

また、ステップＳ１２０において加速要求が加速度Ａ２より低いと判定された場合には、吸気制御弁制御部１３０は、吸気制御弁２２４の開度を半開に制御し、ステップＳ１４０及びＳ１５０の手順が実行されることによって所望の吸気量でシリンダ２０１に空気が吸入可能になる。尚、加速度Ａ１、Ａ２及びＡ３は、図１乃至図４を参照しながら説明した第１部分通路２３０ａ内の圧力及び容積に応じて、個別具体的に設定される。

以上、説明したように、本実施形態に係る内燃機関の制御装置によって実行可能な内燃機関の制御方法によれば、加速要求に応じた所望の吸気量で空気をシリンダに吸入可能となり、アクセル開度に応じた良好な応答性で車両を加速できる。

本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置の模式的な平面図である。 スロットル開度、吸気弁の作用角及びリフト量、サージタンク内の圧力、第１部分通路内の圧力、吸気制御弁の開度、及びシリンダに吸入される吸気量の夫々のクランク角度に対する変化を概念的に示した概念図の一例である。 第１部分通路内の圧力に対するサージタンク内の圧力の変化を概念的に示した概念図である。 本実施形態に係る内燃機関の制御装置によって制御される内燃機関に含まれる複数のシリンダをこれらシリンダに空気を供給するための吸気通路と共に図式的に示した模式図である。 本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置によって実行可能な内燃機関の制御方法の主要な処理ルーチンを示したフローチャートである。

符号の説明

１００・・・制御装置、１１０・・・吸気弁制御部、１１１・・・サージタンク、１２０・・・排気弁制御部、１３０・・・吸気制御弁制御部、２００・・・エンジン、２０１・・・シリンダ、２０３・・・吸気弁、２１４・・・スロットル弁、２２４・・・吸気制御弁

Claims (4)

1. 車両に搭載された内燃機関の外部から該内燃機関が有するシリンダに空気を吸入するための吸気通路に設けられたスロットル弁と、
   前記吸気通路に設けられており、可変動弁機構によって開閉可能な吸気弁と、
   前記吸気通路において前記スロットル弁及び前記吸気弁間に配置され、且つ前記吸気通路の一部を構成するサージタンクと、
   前記吸気通路において前記サージタンク及び前記吸気弁間に設けられた吸気制御弁と、
   前記吸気制御弁及び前記吸気弁間において前記吸気通路の一部を構成する第１部分通路内の圧力が前記サージタンク内の圧力より低くなるように前記吸気制御弁の開度を制御すると共に、前記車両が加速する際に前記第１部分通路内の圧力が高まるように前記吸気制御弁の開度を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記制御手段は、前記第１部分通路内の容積に応じて規定される所定の加速度を基準にして、前記吸気制御弁の開度を特定すること
   を特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記車両が加速する際に前記第１部分通路内の圧力を検出する圧力検出手段を更に備え、
   前記吸気弁の作用角及びリフト量は、前記圧力検出手段によって検出された前記第１部分通路内の圧力に基づいて調整されること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記内燃機関は、前記シリンダとは別の他のシリンダを更に備え、
   前記吸気通路のうち前記吸気制御弁より上流側に位置し、且つ前記サージタンクを含む第２部分通路は、前記シリンダ及び前記他のシリンダの夫々に空気を吸入するために前記シリンダ及び前記他のシリンダによって共用されていること
   を特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。

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