JP2008286149A - 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気筒に供給する。
【解決手段】エンジン２００に要求されたトルクを発生可能なように、制御装置１００は、ＡＢＶ３０１の開閉動作を制御する。これにより、要求トルクに応じた吸気量で空気が気筒２０１に供給されることになり、例えばアイドリング状態から車両を急加速させる場合のように低空気量状態から車両を急加速させる場合であっても、アクセル２２６の踏み込み量に対して応答性良くエンジン２００にトルクを発生させることが可能になる。したがって、車両の加速応答性を高めることができ、運転者が感じる車両の乗り心地を向上させることが可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、スロットル弁と、可変動弁機構によって開閉される吸気弁とによって各気筒に対する空気の吸気量が調節される内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置であって、アイドリング状態におい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を制御するため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。内燃機関が備える気筒に吸入される吸気量は、スロットル弁の開度と、吸気弁の作用角及びリフト量とによって調節される。このような内燃機関の制御装置は、アクセルの踏み込みに応じて内燃機関に要求される要求トルクを出力可能なように、当該要求トルクに応じた吸気圧で所定量の空気を気筒に供給する技術（例えば、特許文献１参照。）、或いは、スロットル弁と共に可変動弁機構によって吸気量を制御する技術（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。

また、この種の内燃機関の制御装置では、複数の気筒相互においてリフト量のばらつきが高リフト量領域に比べて低リフト量領域で相対的に大きくなり、吸気弁のみによって吸気量を調節した場合には、各気筒間相互において吸気量にばらつきが生じてしまう。したがって、低リフト量領域では、スロットル弁の開度に応じて吸気量が調節される。

特開２００５−１６３１６号公報 特開２００４−１００６４２号公報

しかしながら、低リフト量領域では、気筒に空気を供給する吸気通路部のうちスロットル弁から気筒までの間を占める通路部分内における圧力が低く、例えば、アイドリング状態等のように各気筒に供給される吸気量が少ない状態から車両を加速させる場合、アクセルの踏み込み量に対する加速応答性が低くなってしまう技術的問題点がある。

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の加速応答性を高めることが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。

本発明の第１の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、気筒に空気を供給するための吸気通路部の途中に設けられたスロットル弁と、前記気筒に供給される空気の吸気量を調節可能な吸気弁を開閉する可変動弁機構とを備え、且つ車両に搭載された内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置であって、前記吸気通路部のうち前記スロットル弁の上流側に位置する第１通路部分、及び前記吸気通路部のうち前記スロットル弁の下流側に位置する第２通路部分を相互に繋ぐエアーバイパスと、前記エアーバイパスを流れる空気の流量を調節可能な流量調節手段と、前記スロットル弁によって前記吸気量が調節されている状態において、前記内燃機関に要求された要求トルクに応じて前記スロットル弁が開く際に、前記第２通路部分内の圧力が高まるように前記流量調節手段を制御する制御手段とを備える。

本発明の第１の発明に係る内燃機関の制御装置によれば、エアーバイパスは、吸気通路部のうちスロットル弁の上流側に位置する第１通路部分、及び吸気通路部のうちスロットル弁の下流側に位置する第２通路部分を相互に繋いでいる。即ち、エアーバイパスは、第１通路部分に空気を第２通路部分に供給可能になるように第１通路部分及び第２通路部分を相互に接続している。

流量調節手段は、前記エアーバイパスを流れる空気の流量を調節可能に構成されている。したがって、本発明の第１の発明に係る内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の外部から気筒に空気を供給する経路が、吸気通路及びエアーバイパスの２系統設けられていることになる。流量調節手段は、例えば、機械的、或いは電磁的に駆動されるバルブ機構を有しており、後述する制御手段の制御下でその開閉動作が制御される。

制御手段は、スロットル弁によって吸気量が調節されている状態において、内燃機関に要求された要求トルクに応じてスロットル弁が開く際に、第２通路部分内の圧力が高まるように流量調節手段を制御する。

ここで、「スロットル弁によって吸気量を調節している状態」とは、吸気量が少ない低吸気量状態をいう。このような低吸気量状態としては、例えば、車両がアイドリング運転されている状態、或いは、車両が一定の速度で走行している状態であって気筒に供給される吸気量の変動が小さく、且つ車両を加速させる際に比べて相対的に吸気量が少なくて済む状態が挙げられる。アイドリング運転されている場合には、各気筒の吸気弁の開閉動作による吸気量のばらつきが低減された状態でスロットル弁を絞ることによって実質的に各気筒に供給される吸気量が調節されている。

「要求トルクに応じてスロットル弁が開く際に」とは、運転者が車両のアクセルを踏み込むことによって内燃機関に要求されたトルクに応じて、気筒に供給されるべき吸気量が急激に増大するタイミングをいい、より具体的は、例えば、アイドリング状態から車両を急加速させるタイミングをいう。

このようなタイミングにおいて、制御手段は、第２通路部分内の圧力が高まるように流量調節手段を制御する。より具体的には、例えば、流量調節手段は、制御手段の制御下で開閉動作が制御されるバルブ機構であり、当該バルブ機構は、要求トルクに応じてスロットル弁が開く際に、ＥＣＵ（Engine Control Unit）等の制御手段の制御下で開く。吸気通路部に吸入された空気は、第１通路部分から直接第２通路部分に供給されるだけでなく、エアーバイパスを介して第１通路部分から第２通路部分に供給される。

したがって、本発明の第１の発明に係る内燃機関の制御装置によれば、第２通路部分に対して第１通路部分及びエアーバイパスの夫々を介して空気が供給されることになり、第１通路部分のみを介して第２通路部分に空気を供給する場合に比べて、相対的に多くの空気を第２通路部分に供給でき、第２通路部分内の圧力を高めることが可能である。

これにより、内燃機関に要求されたトルクを発生可能なように、当該トルクに応じた吸気量が吸気弁の開閉動作によって気筒に供給されることになり、例えばアイドリング状態から車両を急加速させる場合であっても、アクセルの踏み込み量に対して応答性良くトルクを発生させることが可能になる。

したがって、本発明の第１の発明に係る内燃機関の制御装置によれば、アイドリング状態から運転者によるアクセル踏み込み量に対して応答性良くトルクを発生させることができ、車両の加速性能を高めることが可能である。

本発明の第１の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、前記吸気通路部において前記スロットル弁を通過する空気の流量が所定値を超えた際に、前記エアーバイパスを流れる空気の流れが遮断されるように前記流量調節手段を制御してもよい。

この態様によれば、エアーバイパスを介して第２通路部分に空気が供給された後、吸気通路部においてスロットル弁を通過する空気の流量が所定値を超えた際に、エアーバイパスを流れる空気の流れが遮断される。「所定値」とは、エアーバイパスを介して空気を第２通路部分に供給しなくても、内燃機関に要求されたトルクに応じた吸気量を吸気弁の開閉動作によって気筒に吸気できる基準となる、スロットル弁を通過する空気の流量をいう。

スロットル弁を通過する空気の流量は、例えば、スロットル弁の開度を示すスロットル開度に基づいてスロットル弁を通過する空気の流量を推定した推定値を用いてもよい。尚、スロットル開度から直接スロットル弁を通過する空気の流量を特定した場合には、空気の流量に関する推定値を用いる場合に比べて、エアーバイパスを流れる空気の流れをより適切なタイミングで遮断できる。

この態様では、前記制御手段は、前記エアーバイパスを流れる空気の流量の推定値に基づいて、前記スロットル弁を通過する空気の流量として測定された測定流量を補正し、該補正された測定流量に基づいて前記エアーバイパスを流れる空気の流れが遮断されるように前記流量調節手段を制御してもよい。

この態様によれば、制御手段は、例えば、内燃機関の動作状態を示す各種パラメータについてエアーバイパスを流れる空気の流量を特定したマップに基づいてエアーバイパスを流れる空気の流量を推定する。スロットル弁を通過する空気の流量は、例えば、吸気通路のうちスロットル弁の上流側に配置されたエアフローメータ等の測定手段によって測定される。制御手段は、測定流量に基づいてエアーバイパスを流れる空気の流れが遮断されるように流量調節手段を制御する。より具体的には、制御手段は、エアーバイパスを流れる空気の流量の推定値に基づいて補正された補正済みの測定流量が所定値を超えた場合に、エアーバイパスを流れる空気の流れを遮断するように流量調節手段を制御する。

この態様によれば、内燃機関に要求された要求トルクに応じてスロットル弁が開いた時点から、内燃機関に要求されたトルクを発生させる状態に内燃機関の動作状態が移行するまでの間の過渡的な状態において、気筒に供給される空気を補償することが可能である。

本発明の第１の発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記エアーバイパスに設けられており、前記エアーバイパスを流れる空気の流量を測定するエアフローメータを更に備え、前記制御手段は、前記エアーバイパスを流れる空気の流量の測定値に基づいて、前記スロットル弁を通過する空気の流量として測定された測定流量を補正し、該補正された測定流量に基づいて前記エアーバイパスを流れる空気の流れが遮断されるように前記流量調節手段を制御してもよい。

この態様によれば、上述したように、エアーバイパスを流れる空気の流量の推定値を用いて測定流量を補正する場合に比べて、スロットル弁を通過する空気の流量を正確に特定でき、内燃機関に要求された要求トルクに応じてスロットル弁が開いた時点から、内燃機関に要求されたトルクを発生させる状態に内燃機関の動作状態が移行するまでの間の過渡的な状態において、気筒に供給される空気を正確に補償することが可能である。

本発明の第１の発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記スロットル弁が開くと同時に、前記エアーバイパスに空気が流れるように前記流量調節手段を制御してもよい。

この態様によれば、スロットル弁が開くと同時にエアーバイパスを介して第２通路部分に空気が供給されるため、吸気弁を開くことのみによって気筒に供給される吸気量の時間に対する変化に沿うように、気筒に対して供給される吸気の吸気量を増やすことが可能である。したがって、スロットル弁が開く時点から遅れてエアーバイパスから空気を第２通路部分に供給する場合に比べて、例えば、流量調節手段として用いられるバルブ機構のサイズを小型化できる。

本発明の第１の発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記車両が減速する際に、前記スロットル弁が閉じてから前記気筒に対する燃料の供給が停止されるまでの期間において前記エアーバイパスを流れる空気の流量が増えるように前記流量調節手段を制御してもよい。

この態様によれば、スロットル弁を閉じてから気筒に対する燃料の供給が停止（即ち、フューエルカット）されるまでの期間において、第２通路部分より下流側の圧力、より具体的には第２通路部分及び気筒内の燃焼室の圧力が負圧側に増大した場合でも、燃焼室において燃料の濃度が増大することを低減できる。したがって、燃料の供給を停止することによって内燃機関に生じる衝撃、燃料の消費量、及びオイル消費量を低減できる。

本発明の第２の発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、気筒に空気を供給するための吸気通路部の途中に設けられたスロットル弁と、前記気筒に供給される空気の吸気量を調節可能な吸気弁を開閉する可変動弁機構とを備え、且つ車両に搭載された内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置であって、前記スロットル弁によって前記吸気量が調節されている状態において、前記内燃機関に要求された要求トルクに応じて前記スロットル弁が開くように前記スロットル弁の開閉動作を制御する制御手段と、前記吸気通路部のうち前記スロットル弁の下流側に位置する通路部分に空気を取り込むために設けられた空気取り込み口部に設けられており、前記要求トルクが前記内燃機関に要求された際に前記通路部分内の圧力及び大気圧の圧力差に応じて外部から前記通路部分に空気を取り込む空気取り込み手段とを備える。

本発明の第２の発明に係る内燃機関の制御装置によれば、制御手段は、スロットル弁によって吸気量が調節されている状態において、内燃機関に要求された要求トルクに応じてスロットル弁が開くようにスロットル弁の開閉動作を制御する。ここで、「スロットル弁によって吸気量を調節している状態」は、上述した本発明の第１の発明に係る内燃機関の制御装置と同様の内容を意味する。

空気取り込み手段は、例えば、空気の入口側及び出口側の夫々の側の圧力の差に応じて開閉動作が可能であるフィルタである。このようなフィルタは、吸気通路部のうちスロットル弁の下流側に位置する通路部分に空気を取り込むために設けられた空気取り込み口部に設けられており、要求トルクが内燃機関に要求された際に通路部分内の圧力及び大気圧の圧力差に応じて外部から通路部分に空気を取り込む。

したがって、本発明の第２の発明に係る内燃機関の制御装置によれば、空気取り込み手段の動作を制御手段によって制御しなくても、吸気通路部及び外部の夫々の圧力の差に応じて空気取り込み口を介して吸気通路部内に空気を取り込むことが可能である。したがって、本発明の第１の発明に係る内燃機関の制御装置と同様に、アイドリング状態から運転者によるアクセル踏み込み量に対して応答性良くトルクを発生させることができ、車両の加速性能を高めることが可能である。

本発明の第２の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、前記吸気通路部において前記スロットル弁を通過する空気の流量が所定値を超えた際に、前記空気取り込み口部を介して前記通路部分に空気が取り込まれないように前記空気取り込み手段を制御してもよい。

この態様によれば、吸気通路部の空気の入り口側からのみ取り込まれた空気によって応答性良く内燃機関にトルクを出力させることが可能である。

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、本発明の第１及び第２の発明に係る内燃機関の制御装置の各実施形態を説明する。

＜第１実施形態＞
先ず、図１を参照しながら、本発明の第１の発明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）の制御装置が適用された内燃機関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は、吸気通路部２３０を構成する吸気管２０６及び２３４、気筒２０１、排気管２１０、ターボ過給機を構成するコンプレッサ４１及びタービン４２、可変動弁機構１１０、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、吸気弁２０３及び圧力センサ２２５、エアーバイパス３００、本発明の「流量調節手段」の一例であるエアバイパスバルブ（以下、ＡＢＶと称す。）３０１、エアフローメータ（以下、ＡＦＭと称す。）３０２及び３０３を備えている。制御装置１００、エアバイパスバルブ３００、ＡＢＶ３０１、及びＡＦＭ３０２が、本発明の「内燃機関の制御装置」の一例を構成しており、車両に搭載されている。

尚、図１では、説明の便宜上、エンジン２００の気筒を一つのみ図示しているが、エンジン２００は、４つの気筒を含む直列４気筒のエンジンである。これら複数の気筒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１１０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の外部から空気を気筒２０１に供給するための吸気通路部２３０を構成しており、エンジン２００の動作時に、外部からエアクリーナ３０４を介して空気をエンジン２００内に取り入れる。

吸気通路部２３０は、吸気通路部２３０のうちスロットル弁２１４の上流側に位置する第１通路部分２３０ａ、及び吸気通路部２３０のうちスロットル弁２１４の下流側に位置する第２通路部分２３０ｂから構成されている。

エアーバイパス３００は、第１通路部分２３０ａ及び第２通路部分２３０ｂを相互に繋いでいる。即ち、エアーバイパス３００は、第１通路部分２３０ａを介して空気を第２通路部分２３０ｂに供給可能になるように吸気通路部２３０を迂回するように吸気通路部２３０に接続されている。

ＡＢＶ３０１は、制御装置１００の制御下で、エアーバイパス３００を流れる空気の流量を調節可能に構成されている。したがって、エンジン２００では、エンジン２００の外部から気筒２０１に空気を供給する経路が、吸気通路部２３０及びエアーバイパス３００の２系統設けられていることになる。ＡＢＶ３０１は、例えば、機械的、或いは電磁的に駆動されるバルブ機構を有しており、制御装置１００の制御下でその開閉動作が制御される。

吸気管２０６は、エンジン２００の動作時に、吸気弁２０３の開閉によって気筒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を介して気筒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。エンジン２００を搭載した車両に加速要求がされたか否かは、アクセル開度に基づいて判断される。スロットルバルブモータ２１７は、アクセル２２６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部の一部として各気筒に共用されており、各気筒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のスロットル開度を検出する。

気筒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、気筒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、気筒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、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１１０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１１０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気筒に共通の駆動部１１によって、エンジン２００を構成する複数の気筒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。

ＡＦＭ３０２は、エアーバイパス３００に設けられており、エアーバイパス３００を流れる空気の流量を測定する。

制御装置１００は、エンジン２００の動作全体を制御する。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。

次に、図１乃至図８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、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の主要な処理ルーチンを順に示したフローチャートである。図３は、図２に示したステップＳ１２０の詳細な処理ルーチンを順に示したフローチャートである。図４は、要求吸気量、吸気弁のリフト量、スロットル弁の開度、及びＡＢＶの開度の夫々の時間経過に対する変化を概念的に示した概念図である。図５は、吸気量及び空気の供給量の夫々の時間経過に対する変化を概念的に示した概念図である。尚、図５では、説明の便宜上、時間経過に対する吸気量の変化及び空気の供給量の変化を重ねて図示している。

図１及び図２に示すように、制御装置１００は、エンジン２００が、スロットル弁２１４によって気筒２０１に対する吸気量が調節されている状態（即ち、低空気量状態）にあるか否かを判断する（ステップＳ１００）。ここで、「低空気量状態」とは、例えば、車両がアイドリング運転されている状態、或いは、車両が一定の速度で走行している状態であって気筒に供給される吸気量の変動が小さく、且つ車両を加速させる際に比べて相対的に吸気量が少なくて済む状態をいう。車両がアイドリング運転されている場合には、各気筒の吸気弁２０３の開閉動作による吸気量のばらつきが低減された状態でスロットル弁２１４を絞ることによって実質的に各気筒に供給される吸気量が調節されている。

次に、制御装置１００は、スロットル弁２１４が開いているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。スロットル弁２１４が閉じている状態、言い換えれば、アクセル２２６に対する踏み込みに応じて車両に加速要求がなされていないと判定された場合には、本実施形態に係る内燃機関の制御方法を終了する。

スロットル弁２１４が開いている状態、言い換えれば、アクセル２２６が踏み込みこまれることによって車両に加速要求がなされていると判定された場合には、制御装置１００は、第２通路部分２３０ｂ内の圧力Ｐｉｍが所定の圧力Ｐ０より低いか否かを判定する（ステップＳ１２０）。第２通路部分２３０ｂ内の圧力は、エンジン２００の動作状態を規定するパターメータに基づいて制御装置１００によって推定された推定値を用いる。

より具体的には、図３に示すように、制御装置１００は、当該制御装置１００が有するメモリ等の記憶部に記憶された空気量マップを読み出し（ステップＳ１２１）、ＡＢＶ３０１を開くことによってエアーバイパス３００に流れる空気の流量を推定する（ステップＳ１２２）。次に、制御装置１００は、スロットル弁２１４を通過する空気の流量、即ち第１通路部分２３０ａから直接第２通路部分２３０ｂに供給される空気の流量と、エアーバイパス３００を流れる空気の流量とに基づいて第２通路部分２３０ｂに流れる空気の流量を推定する（ステップＳ１２３）ことによって、第２通路部分２３０ｂ内の圧力Ｐｉｍが推定される。尚、圧力センサ２２５を用いて測定された第２通路部分２３０ｂ内の圧力Ｐｉｍを用いてもよい。

次に、制御装置１００は、圧力Ｐｉｍが圧力Ｐ０より低いと判定された場合には、エンジン２００に要求された要求トルクに応じてスロットル弁２１４が開く際に、第２通路部分２３０ｂ内の圧力が高まるようにＡＢＶ３０１を開く（ステップＳ１３０）。

ここで、「要求トルクに応じてスロットル弁が開く際に」は、運転者が車両のアクセル２２６を踏み込むことによってエンジン２００に要求されたトルクに応じて、気筒２０１に供給されるべき吸気量が急激に増大するタイミングであり、より具体的には、例えば、アイドリング状態から車両を急加速させるタイミングである。

吸気通路部２３０に吸入された空気は、ＡＢＶ３０１が開くことによって、第１通路部分２３０ａから直接第２通路部分２３０ｂに供給されるだけでなく、エアーバイパス３００を介して第１通路部分２３０ａから第２通路部分２３０ｂに供給される。

ここで、図４及び図５を参照しながら、ＡＢＶ３０１を開くことによってエアーバイパス３００から第２通路部分２３０ｂに空気が供給される場合と、空気が供給されない場合との夫々において気筒２０１に供給される空気の吸気量の違いについて説明する。

図４（ａ）に示すように、アクセル２２６を踏み込むことによって時刻Ｔ０にエンジン２００にトルクの要求があった場合には、エンジン２００に要求された要求トルクを気筒２０１内における燃料の燃焼によって出力するために、要求吸気量が吸気量Ｑ１からＱ２に急激に増大する。図４（ｂ）に示すように、吸気弁２０３は、時刻Ｔ０から僅かに遅れる時刻Ｔ１に開き始め、そのリフト量は、リフト量ＬＦ０からＬＦ１に増大する。時刻Ｔ０及びＴ１間における遅延時間Δｔは、約３２ｍｓｅｃであり、要求吸気量に対して適切なリフト量、並びに、後述するスロットル開度及びＡＢＶ開度を設定するための設定時間として用いられる。

ここで、図５に示すように、第２通路部分２３０ｂ内の圧力が高く、吸気弁２０３のリフト量に対して応答性良く空気が気筒２０１に吸気される場合には、気筒２０１に供給される吸気量は、変化線Ｌ１で示すように理想的な変化を示す。しかしながら、第２通路部分２３０ｂ内の圧力Ｐｉｍが圧力Ｐ０より低い場合には、吸気通路部２３０のうち吸気弁２０３の直前に位置する第２吸気通路部２３０ｂ内に十分な空気が充填されておらず、アクセル２２６の踏み込み量に対して応答性良く空気が気筒２０１に供給されないことなり、エンジン２００は、アクセル２２６の踏み込みに対して応答性良くトルクを発生させることが難しい。

そこで、本実施形態では、図４（ｃ）に示すように、アクセル２２６の踏み込みに対してスロットル２１４が開くスロットル開度が増大するのと並行して、制御装置１００の制御下で図４（ｄ）に示すようにＡＢＶ３０１を開く。

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２通路部分２３０ｂに対して第１通路部分２３０ａ及びエアーバイパス３００の夫々を介して空気が供給されることになり、第１通路部分２３０ａのみを介して第２通路部分２３０ｂに空気を供給する場合に比べて、相対的に多くの空気を第２通路部２３０ｂ分に供給でき、第２通路部分２３０ｂ内の圧力Ｐｉｍを高めることが可能である。

より具体的には、図５に示すように、気筒２０１に供給される空気の吸気量は、ＡＢＶによる空気の供給量（図中、変化線Ｌ３）と、スロットル弁２１４による空気の供給量（図中、変化線Ｌ４）とを相互に加えることによって形成された補正後の吸気量変化線Ｌ２で示されるように変化する。変化線Ｌ２は、エアーバイパス３００を介して第２通路部分２３０ｂに空気を供給しない場合に比べて、理想的な吸気量の変化線Ｌ１に近づけられている。

したがって、本実施形態に係る内燃機関の制御装置によって実行可能な内燃機関の制御方法によれば、エンジン２００に要求されたトルクを発生可能なように、要求トルクに応じた吸気量で空気が気筒２０１に供給されることになり、例えばアイドリング状態から車両を急加速させる場合のように低空気量状態から車両を急加速させる場合であっても、アクセル２２６の踏み込み量に対して応答性良くエンジン２００にトルクを発生させることが可能になる。

よって、本実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、アイドリング状態から運転者によるアクセル踏み込み量に対して応答性良くトルクを発生させることができ、車両の加速性能を高めることが可能である。

また、本実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、制御装置１００は、エアーバイパス３００を流れる空気の流量の推定値に基づいて、スロットル弁２１４を通過する空気の流量として測定された測定流量を補正し、補正された測定流量に基づいてエアーバイパス３００を流れる空気の流れが遮断されるようにＡＢＶ３０１を制御してもよい。

より具体的には、制御装置１００は、エンジン２００の動作状態を示す各種パラメータについてエアーバイパス３００を流れる空気の流量を特定したマップに基づいてエアーバイパス３００を流れる空気の流量を推定する。このようなマップは、制御装置１００が備えるメモリ等の記憶部に記憶され、適時読み出される。

スロットル弁２１４を通過する空気の流量は、例えば、吸気通路部２３０のうちスロットル弁２１４の上流側に配置されたＡＦＭ３０３によって測定される。制御装置１００は、ＡＦＭ３０３によって測定された測定流量に基づいてエアーバイパス３００を流れる空気の流れが遮断されるようにＡＢＶ３０１２の開閉動作を制御する。より具体的には、制御装置１００は、エアーバイパス３００を流れる空気の流量の推定値に基づいて補正された補正済みの測定流量が所定値を超えた場合に、エアーバイパス３００を流れる空気の流れを遮断するようにＡＢＶ３０１を閉じる。

「所定値」とは、エアーバイパス３００を介して空気を第２通路部分２３０ｂに供給しなくても、エンジン２００に要求されたトルクに応じた吸気量を吸気弁２０３の開閉動作によって気筒２０１に吸気できる基準となる、スロットル弁２１４を通過する空気の流量をいう。

尚、スロットル弁２１４を通過する空気の流量としては、ＡＦＭ３０３によって直接測定された測定値が用いられる場合だけに限定されず、エンジン２００の動作状態を規定する各種パラメータに基づいて推定された推定値が用いられてもよい。勿論、ＡＦＭ３０３によって空気の流量を直接測定したほうが、空気の補償を正確に実行することが可能であるが、推定値を用いた場合には、ＡＦＭ３０３を吸気通路部２３０に設けなくてもよいため、内燃機関の制御装置の小型化が可能になる。

また、スロットル弁２１４を通過する空気の流量は、例えば、スロットル弁２１４の開度を示すスロットル開度に基づいてスロットル弁２１４を通過する空気の流量を推定した推定値を用いてもよい。スロットル開度から直接スロットル弁２１４を通過する空気の流量を特定した場合には、空気の流量に関する推定値を用いる場合に比べて、エアーバイパス３００を流れる空気の流れをより適切なタイミングで遮断できる。

このようにＡＢＶ３０１の開閉動作が制御されることによって、エンジン２００に要求された要求トルクに応じてスロットル弁２１４が開いた時点から、エンジン２００に要求されたトルクを発生させる状態にエンジン２００の動作状態が移行するまでの間の過渡的な状態において、十分な空気が第２通路部分２３０ｂに供給された状態でＡＢＶ３０１を閉じることによって、気筒２０１に供給される空気を補償しつつ、その後のエンジン２００の動作を安定して行なうことが可能である。

（変形例１）
次に、図６及び図７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よって実行可能な内燃機関の制御方法の変形例を説明する。図６は、本例に係る内燃機関の制御方法を実行した場合における、要求吸気量、スロットル開度及びＡＢＶ開度の夫々の時間経過に対する変化を概念的に示した概念図である。図７は、吸気量及び空気の供給量の夫々の時間経過に対する変化を概念的に示した概念図である。尚、以下で説明する各変形例は、上述した内燃機関の制御装置と共通の構成を有する内燃機関の制御装置によって実行可能であるため、その詳細な構成の図示を省略する。

図６（ａ）乃至（ｃ）に示すように、制御装置１００は、時刻Ｔ０に車両に加速要求がなされた場合、即ちエンジン２００に要求される吸気量が、要求吸気量Ｑ０からＱ１に急激に増大した場合、スロットル開度ＳＤ０からＳＤ１に急激に高めると共に、ＡＢＶ３０１の開度を開度ＡＤ０から開度ＡＤ１に高める。言い換えれば、制御装置１００は、上述した遅延時間Δｔを設けることなく、スロットル弁２１４が開くタイミングにＡＢＶ３０１を開き、エアーバイパス３００を介して第２通路部分２３０ｂに空気を一気に供給する。

このようにＡＢＶ３０１を開くことによって、スロットル弁２１４が開くと同時にエアーバイパス３００を介して第２通路部分２３０ｂに空気が供給されるため、吸気弁２０３を開くことのみによって、気筒２０１に供給される吸気量の時間に対する変化に沿うように気筒２０１に対して供給される吸気の吸気量を増やすことが可能である。

より具体的には、図７に示すように、車両に加速要求がなされた時刻Ｔ０から即座に、理想的な吸気量変化線Ｌ１、即ち加速要求に応じた吸気量の変化を示す変化線に補正後の吸気量変化線Ｌ２を近づけることができる。このような補正後の変化線Ｌ２は、スロットル弁による空気の供給量変化線Ｌ４及びＡＢＶ３０１による空気の供給量の変化線Ｌ３によって規定され、加速要求に応じて応答性良く当該加速要求に応じたトルクがエンジン２００から出力される。したがって、スロットル弁２１４が開く時点から遅れてエアーバイパス３００から空気を第２通路部分２３０ｂに供給する場合に比べて、加速要求に対するエンジン２００の応答性を高めることが可能である。

（変形例２）
次に、図８及び図９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よって実行可能な内燃機関の制御方法の他の例を説明する。図８は、本例に係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。図９は、本例に係る内燃機関の制御方法を実行した場合における、スロットル開度、吸気通路部内の圧力、燃料噴射量、及びＡＢＶの開閉状態の夫々の時間経過に対する変化を概念的に示した概念図である。尚、
以下で説明する内燃機関の制御方法は、上述した内燃機関の制御方法に相前後して連続した手順で実行される。

図８に示すように、制御装置１００は、エンジン２００が、スロットル弁２１４によって気筒２０１に対する吸気量が調節されている状態（即ち、低空気量状態）にあるか否かを判定する（ステップＳ２００）。エンジン２００が低空気量状態ではないと判定された場合には、本例に係る内燃機関の制御方法を終了する。エンジン２００が、低空気量状態であると判定された場合には、制御装置１００は、スロットル弁２１４が閉まっているか否かを判定する（ステップＳ２１０）。即ち、制御装置１００は、エンジン２００を搭載する車両に加速要求がなされたか否かを判定する。スロットル弁２１４が開いている場合、即ち、車両に減速要求がなされていない場合には、本例に係る内燃機関の制御方法を終了する。

スロットル弁２１４が閉まっていると判定された場合、即ち、車両に減速要求がなされたと判定された場合には、制御装置１００は、第２通路部分２３０ｂ内の圧力Ｐｉｍが所定の圧力Ｐ０より低いか否かを判定する（ステップＳ２２０）。圧力ＰｉｍがＰ０以上であると判定された場合には、本例に係る内燃機関の制御方法を終了する。圧力Ｐｉｍが圧力Ｐ０より低いと判定された場合には、制御装置１００の制御下でＡＢＶ３０１を開く（ステップＳ２３０）。

ここで、図９を参照しながら、ＡＢＶ３０１を開くタイミングについて詳細に説明する。

図９において、スロットル開度が開度ＳＤ１からＳＤ２に切り換わった場合、即ち車両に減速要求がなされた時刻Ｔ２（図９（ａ）参照。）において、吸気通路部２３０内の圧力は急激に低下する（図９（ｂ）参照。）。インジェクタ２１１によって実行される燃料の噴射量は、時刻Ｔ２から遅れた時刻Ｔ３で噴射量Ｆ１からＦ２に低下する（即ち、フューエルカットされる。）。したがって、時刻Ｔ２及びＴ３間では、第２通路部分２３０ｂにおける雰囲気は、図９（ｃ）中においてハッチングで示した範囲で噴射された燃料分だけ燃料が過剰にインジェクタ２１１から噴射された燃料リッチ状態となる。そこで、本例に係る内燃機関の制御方法によれば、制御装置１００は、車両が減速する際に、スロットル弁２１４が閉じてから気筒２０１に対する燃料の供給が停止されるまでの期間においてエアーバイパス３００を流れる空気の流量が増えるようにＡＢＶ３０１を開き、燃料リッチ状態を解消する。

本例に係る内燃機関の制御方法によれば、スロットル弁２１４を閉じてから気筒２０１に対する燃料の供給が停止（即ち、フューエルカット）されるまでの期間において、第２通路部分２３０ｂより下流側の圧力、より具体的には第２通路部分２３０ｂ及び気筒２０１内の燃焼室の圧力が負圧側に増大した場合でも、当該燃焼室において燃料の濃度が増大することを低減できる。したがって、燃料の供給を停止することによってエンジン２００に生じる衝撃、燃料の消費量、及びオイル消費量を低減できる。

＜第２実施形態＞
次に、図１０を参照しながら、本発明の第２の発明に係る内燃機関の制御装置の実施形態を説明する。図１０は、本発明の実施形態に係る内燃機関（即ち、エンジン）の制御装置が適用された内燃機関の模式的な平面図である。尚、以下では、上述した第１実施形態に係る内燃機関の制御装置と共通する部分に共通の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。

図１０において、エンジン２００ａは、第２通路部分２３０ｂに形成された空気取り込み口部３１０、及び本発明の「空気取り込み手段」の一例であるフィルタ３１１、並びに制御装置１００ａを備えている。空気取り込み口部３１０、及びフィルタ３１１、並びに制御装置１００ａが、本発明の第２の発明に係る「内燃機関の制御装置」の一例を構成している。

制御装置１００ａは、スロットル弁２１４によって吸気量が調節されている状態において、エンジン２００ａに要求された要求トルクに応じてスロットル弁２１４が開くようにスロットル弁２１４の開閉動作を制御する。より具体的には、アクセル２２６の踏み込み量に応じてスロットル弁２１４が開くように所定の制御信号をスロットルバルブモータ２１７に送信し、スロットル弁２１４を開く。

フィルタ３１１は、吸気通路部２３０のうちスロットル弁２１４の下流側に位置する第２通路部分２３０ｂに空気を取り込むために設けられた空気取り込み口部３１０に設けられている。フィルタ３１１は、要求トルクがエンジン２００ａに要求された際に第２通路部分２３０ｂ内の圧力及び大気圧の圧力差に応じて吸気通路部２３０の外部から第２通路部分２３０ｂに空気を取り込み可能となるように開く。フィルタ３１１は、吸気通路部２３０内の圧力と、吸気通路部２３０の外部の圧力との圧力差に応じて開閉動作が可能であるフィルタである。このようなフィルタ３１１は、第２通路部分２３０ｂ内の圧力及び大気圧の圧力差に応じて外部から開き、第２通路部分２３０ｂ内に外部から空気を取り込む。

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、フィルタ３１１の開閉動作を制御装置１００ａによって制御しなくても、吸気通路部２３０及び外部の夫々の圧力の差に応じて空気取り込み口部３１０を介して第２通路部分２３０ｂ内に空気を取り込むことが可能である。よって、上述した第１実施形態に係る内燃機関の制御装置と同様に、アイドリング状態から運転者によるアクセル踏み込み量に対して応答性良くトルクを発生させることができ、車両の加速性能を高めることが可能である。

尚、本実施形態に係る内縁機関の制御装置によれば、制御装置１００ａは、第２吸気通路部２３０ｂにおいて、スロットル弁２１４を通過する空気の流量が所定値を超えた際に、空気取り込み口部３１０を介して第２通路部分２３０ｂに空気が取り込まれないようにフィルタ３１１の開閉動作を制御してもよい。

スロットル弁２１４を通過する空気の流量が所定値を超えた際に、フィルタ３１１が閉じられることによって、第１通路部分２３０ａを介して供給される空気のみによって応答性良くエンジン２００ａにトルクを出力させることが可能である。

本発明の第１の発明に係る内燃機関の制御装置の模式的な平面図である。 第１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順に示したフローチャートである。 図２に示したステップＳ１２０の詳細な処理ルーチンを順に示したフローチャートである。 要求吸気量、吸気弁のリフト量、スロットル弁の開度、及びＡＢＶの開度の夫々の時間経過に対する変化を概念的に示した概念図である。 吸気量及び空気の供給量の夫々の時間経過に対する変化を概念的に示した概念図である。 第１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一例を実行した場合における、要求吸気量、スロットル開度及びＡＢＶ開度の夫々の時間経過に対する変化を概念的に示した概念図である。 吸気量及び空気の供給量の夫々の時間経過に対する変化を概念的に示した概念図である。 第１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他の例の主要な処理ルーチンを示したフローチャートである。 第１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他の例を実行した場合における、スロットル開度、吸気通路部内の圧力、燃料噴射量、及びＡＢＶの開閉状態の夫々の時間経過に対する変化を概念的に示した概念図である。 本発明の第２の発明に係る内燃機関の制御装置の模式的な平面図である。

符号の説明

１００，１００ａ・・・制御装置、１１０・・・可変動弁機構、２３０・・・吸気通路、２３０ａ・・・第１通路部分、２３０ｂ・・・第２通路部分、３０２，３０３・・・エアフローメータ（ＡＦＭ）、３１１・・・フィルタ

Claims (8)

1. 気筒に空気を供給するための吸気通路部の途中に設けられたスロットル弁と、前記気筒に供給される空気の吸気量を調節可能な吸気弁を開閉する可変動弁機構とを備え、且つ車両に搭載された内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置であって、
   前記吸気通路部のうち前記スロットル弁の上流側に位置する第１通路部分、及び前記吸気通路部のうち前記スロットル弁の下流側に位置する第２通路部分を相互に繋ぐエアーバイパスと、
   前記エアーバイパスを流れる空気の流量を調節可能な流量調節手段と、
   前記スロットル弁によって前記吸気量が調節されている状態において、前記内燃機関に要求された要求トルクに応じて前記スロットル弁が開く際に、前記第２通路部分内の圧力が高まるように前記流量調節手段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、前記吸気通路部において前記スロットル弁を通過する空気の流量が所定値を超えた際に、前記エアーバイパスを流れる空気の流れが遮断されるように前記流量調節手段を制御すること
   を特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記制御手段は、前記エアーバイパスを流れる空気の流量の推定値に基づいて、前記スロットル弁を通過する空気の流量として測定された測定流量を補正し、該補正された測定流量に基づいて前記エアーバイパスを流れる空気の流れが遮断されるように前記流量調節手段を制御すること
   を特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記エアーバイパスに設けられており、前記エアーバイパスを流れる空気の流量を測定するエアフローメータを更に備え、
   前記制御手段は、前記エアーバイパスを流れる空気の流量の測定値に基づいて、前記スロットル弁を通過する空気の流量として測定された測定流量を補正し、該補正された測定流量に基づいて前記エアーバイパスを流れる空気の流れが遮断されるように前記流量調節手段を制御すること
   を特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記制御手段は、前記スロットル弁が開くと同時に、前記エアーバイパスに空気が流れるように前記流量調節手段を制御すること
   を特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記制御手段は、前記車両が減速する際に、前記スロットル弁が閉じてから前記気筒に対する燃料の供給が停止されるまでの期間において前記エアーバイパスを流れる空気の流量が増えるように前記流量調節手段を制御すること
   を特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
7. 気筒に空気を供給するための吸気通路部の途中に設けられたスロットル弁と、前記気筒に供給される空気の吸気量を調節可能な吸気弁を開閉する可変動弁機構とを備え、且つ車両に搭載された内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置であって、
   前記スロットル弁によって前記吸気量が調節されている状態において、前記内燃機関に要求された要求トルクに応じて前記スロットル弁が開くように前記スロットル弁の開閉動作を制御する制御手段と、
   前記吸気通路部のうち前記スロットル弁の下流側に位置する通路部分に空気を取り込むために設けられた空気取り込み口部に設けられており、前記要求トルクが前記内燃機関に要求された際に前記通路部分内の圧力及び大気圧の圧力差に応じて外部から前記通路部分に空気を取り込む空気取り込み手段と
   を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
8. 前記制御手段は、前記吸気通路部において、前記スロットル弁を通過する空気の流量が所定値を超えた際に、前記空気取り込み口部を介して前記通路部分に空気が取り込まれないように前記空気取り込み手段を制御すること
   を特徴とする請求項７に記載の内燃機関の制御装置。

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