JP2009191696A - 内燃機関の吸気制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の総合的な性能低下を抑制する。
【解決手段】吸気管２０４にスロットルバルブ２０５及びインパルス弁２２４を備えるエンジン２００を含むエンジンシステム１０において、ＥＣＵ１００は、弁駆動制御を実行する。当該制御においては、スロットル開度変化量ΔＴｈｒが算出され、基準値ΔＴｈｒｔｈ以下である場合に、インパルス弁同期閉弁処理が実行される。当該処理においては、スロットル弁２０５の閉弁側への開度変化に同期して、インパルス弁２２４も閉弁側へ駆動制御され、吸入空気量の減少応答に係る応答速度が向上せしめられる。一方、インパルス弁２２４は、インパルス弁２２４の上流側と下流側との吸気圧の偏差たるインパルス弁前後差圧ΔＰｉｎが基準値ΔＰｉｎｔｈ未満となった場合に、基準状態としての全開状態に復帰せしめられる。
【選択図】図４

Description

本発明は、スロットル弁の下流側に設置された吸気制御弁の開閉制御により慣性過給が可能に構成された内燃機関の吸気制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、急制動が予測される運転状態を検出した場合に可変吸気バルブを閉じるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されたエンジンの吸気装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、アクセル全閉時にエンジン回転数が切り替え回転数以下である場合に吸気可変バルブを閉じて吸気管容積を減少させることにより、アイドル安定性を向上させることが可能であるとされている。

尚、コレクタの上流側及び下流側に夫々スロットルバルブを設け、アイドル時にはコレクタ容積を実質的に無くし、アクセル踏み込み時にはコレクタ容積を確保するスロットル制御を行うことにより、アイドル回転安定性と内燃機関の出力向上との両立を図るものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、所定負荷以下で吸気制御弁を常時開状態に保持し、スロットル弁の開度制御を組み合わせることにより負荷制御の自由度を高める技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。

更には、スロットル下流側の可変吸気弁が開閉する際、更に下流に備えられる吸気制御弁の閉タイミングを早めて筒内導入空気量を減らしトルク急増を抑える技術も提案されている（例えば、特許文献４参照）。

更には、車両の惰性走行時に、燃焼室への燃料供給を停止すると判定されたとき、遮断弁を閉弁状態に保持する技術も提案されている（例えば、特許文献５参照）。

更には、エンジンの減速運転時に、各気筒に接続される分岐吸気通路に配置されるスロットル弁を閉弁すると共に集合吸気通路に配置されるスロットル弁を閉弁する技術も提案されている（例えば、特許文献６参照）。

特開２００３−７４３９８号公報 特開平５−５４２７号公報 特開２００５−６１２８５号公報 特開平９−２５６８５７号公報 特開２００６−１１２３５６号公報 特開平４−５８０３３号公報

従来の技術では、可変吸気バルブの閉弁タイミングをエンジン回転数に応じて決定しているため、エンジン回転数の低下が遅延すれば必然的に可変吸気バルブの閉弁タイミングも遅延することになり、減速時の吸入空気量の減少応答が必ずしも保証されない。このため、場合によっては減速時のトルク減少応答が遅延してドライバビリティの低下を招きかねない。或いは更に、吸入空気量の変化によりエミッションや燃費等の過渡的な悪化を生じかねない。即ち、従来の技術には、スロットル弁の閉弁側への駆動制御に伴い吸気制御弁を同じく閉弁側へ駆動制御した場合に、車両の総合的な性能低下を招きかねないという技術的な問題点がある。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、車両の総合的な性能低下を抑制し得る内燃機関の吸気制御装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る内燃機関の吸気制御装置は、車両に備わり、複数の気筒、該複数の気筒に連通する吸気通路、前記吸気通路に設置されたスロットル弁及び前記吸気通路における前記スロットル弁下流側に設置された吸気制御弁を備え、該吸気制御弁の開閉を伴う慣性過給制御により吸気の脈動を利用した慣性過給が可能に構成されてなる内燃機関の吸気制御装置であって、前記スロットル弁の開度が閉弁側へ変化する場合に、前記吸気制御弁の開度が閉弁側に変化するように前記吸気制御弁を制御する第１の制御手段と、前記吸気制御弁の上流側と下流側との差圧を特定する特定手段と、該特定された差圧に応じて前記吸気制御弁の開度が開弁側へ変化するように前記吸気制御弁を制御する第２の制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明に係る「内燃機関」とは、複数の気筒を有し、当該気筒の各々における燃焼室において、例えばガソリン、軽油、各種アルコール若しくは各種アルコールとガソリンとの混合燃料等各種の燃料が、又は当該各種燃料を含む混合気等が爆発或いは燃焼した際に生じる力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的な又は機械的な伝達経路を経て駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念である。また、この種の内燃機関に係る「内燃機関の吸気制御装置」とは、気筒内部に対する、吸気（即ち、外界から吸入される空気たる吸入空気を少なくとも概念の一部として含み、当該吸入空気そのもの、或いは例えばＥＧＲ装置等の排気再循環装置が備わる場合等には例えばＥＧＲバルブ等の流量調整手段の開閉状態等に応じてＥＧＲガス（即ち、排気の一部）と当該吸入空気の混合体等の各種形態を採り得る）の供給を制御する、好適な一形態として、物理的、機械的、機構的、電気的又は磁気的に制御する装置である。

本発明に係る内燃機関の吸気制御装置における「吸気通路」とは、即ち、上述した吸気の通路であって、好適な一形態として、例えばエアクリーナ、エアフローメータ、スロットルバルブ（即ち、吸気絞り弁）、サージタンク及び吸気ポート等を相互に且つ適宜に連結又は連通せしめ得る、例えば単一又は複数の管状部材の形態を採り得る。また、好適な一形態として、本発明に係る内燃機関は、この吸気通路に、例えばターボチャージャ等の過給器（無論、タービン等、排気系に備わるべき一部を除外してなる一部であってもよい）が備わっていてもよく、その場合、更にその下流側（尚、「下流」及び「上流」とは、吸気の流れる方向を基準とする方向概念の一であり、この場合、下流側とは即ち気筒側である）に、例えばインタークーラ等の吸気冷却手段を備えていてもよい。尚、吸気冷却手段は、過給器を介して供給される（過給器による過給が実践上有意に行われているか否かとは無関係であってもよい）吸気を冷却可能な物理的、機械的、機構的、電気的、磁気的又は化学的態様を有する手段であって、少なくとも幾らかなり且つ相対的に吸気が冷却されることによって、吸気の密度は相対的に上昇し、吸気の充填効率は向上し得る。

本発明に係る内燃機関は、吸気通路におけるスロットル弁の下流側に、例えば二値的に、段階的に或いは連続的に制御され得る開閉状態に応じて吸気の量たる吸気量を調整可能な、例えば弁体、或いは当該弁体に加え更に当該弁体を駆動する駆動装置等を適宜に含んでなる動弁機構又は動弁装置等の各種形態を採り得る手段としての吸気制御弁を備える。この際、吸気制御弁の設置態様は、例えば吸気通路の構造等に応じて適宜変化し得る。例えば吸気通路が、例えばサージタンク或いはそれに類する手段と各気筒との間の区間等において、例えば各気筒又は複数の気筒のうち少なくとも複数の気筒を含んでなる気筒群に対応して適宜に分岐する構成を有する場合等には、その分岐位置又はその上流側に複数の気筒に共有される形で単一の吸気制御弁が備わっていてもよいし（この場合、好適な一形態として吸気系は、所謂一弁式のインマニレス吸気系を採り得る）、このような吸気通路の構成においても、各気筒に対応する複数の吸気通路（即ち、分岐位置の下流側）に気筒各々に割り当てられる形で複数の吸気制御弁が備わっていてもよい。或いは吸気通路の一部が、所謂吸気マニホールド等、例えばサージタンク下流側において気筒毎に相互に独立した構成とされる場合等には、無論これら独立した管路の各々に（或いは一部に）吸気制御弁が備わっていてもよい。

本発明に係る内燃機関は、吸気制御弁の開閉を伴う慣性過給制御が実行された場合に、吸気の脈動を利用した慣性過給（パルス過給又はインパルスチャージ等とも称される）が可能に構成されている。ここで、慣性過給とは、好適な一形態として、例えば吸気弁の開弁に相前後して吸気制御弁を閉弁し、例えば吸気弁の開弁後然るべき時間経過（クランク角等により角度概念として規定されてもよい）を経て吸気制御弁を開弁させる（即ち、吸気制御弁の下流側が負圧であり、且つ吸気制御弁の上流側が大気圧以上である状態で開弁させる）こと等によって正圧波を生成し、この正圧波を開放端とみなし得る各気筒の燃焼室入り口近傍で負圧波として反射させると共に、この負圧波が、例えば吸気通路に対し直列又は並列に配置された、例えばサージタンク等の開口部で再び開放端反射されて生じる、言わば二次的な正圧波等の形態を採り得る吸気の脈動を利用して、自然吸気がなされる場合（好適な一形態として、吸気は吸気制御弁の有無にかかわらず基本的に脈動波として気筒内に取り込まれ得るが、吸気制御弁に施される慣性過給制御により生じる脈動とは、好適な一形態として、この種の脈動よりも強い脈動である）と比較して多量の吸気を吸気行程で気筒内に取り込む（即ち、過給する）こと等を指す。

ここで、「慣性過給制御」とは、この種の慣性過給を実現させるべくなされる、例えば吸気制御弁の開閉時期、開弁期間又は開度（即ち、開弁の度合いであり、例えば、角度等により表され、一義的に開閉状態を規定する）の制御、吸気弁の開閉時期又は開弁期間の制御、或いは更に吸気の充填効率の変化に伴う吸気量の変化に応じた燃料噴射量の補正等を包括する概念であって、例えば吸気弁（即ち、好適な一形態として燃焼室と吸気通路との連通状態を制御する弁）の閉弁時期と、吸気の脈動波（正圧波）のピークが吸気弁に到達する時期とを同期させる（必ずしも一致させることのみを表すものではない）旨の制御等を含む趣旨である。

本発明に係る内燃機関の吸気制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成され得る第１の制御手段が、スロットル弁の開度（以下、適宜「スロットル開度」と称する）が閉弁側へ変化する場合に吸気制御弁の開度が閉弁側に変化するように吸気制御弁を制御する。

スロットル開度が閉弁側へ変化する場合、内燃機関の状態としては、それが車速の微調整を含む車速の維持調整のためであれ、車両の減速のためであれ、少なくとも幾らかなりのトルクの減少応答が要求されている。一方、スロットル開度の減少側への変化により、定常的に見れば吸入空気量（即ち、好適には実負荷）は所望の値まで低下し得るものの、スロットル弁下流側に残留する吸入空気については、その気筒内への吸入が阻害される訳ではないから、過渡的にみれば、スロットル弁から各気筒へ至る吸気通路の物理構造によっては、またそのような物理構造によらずとも幾らかなり、吸入空気量の減少応答に時間遅延が生じ得る。

ここで、スロットル開度が閉弁側へ制御される場合に、同じく吸気制御弁の開度が、如何なる形態を伴うにせよ閉弁側に変化せしめられた場合、吸気制御弁がスロットル弁下流側に位置していることに鑑みれば、気筒内に吸入される吸入空気の減少応答をより早めることが可能となる。そのため、スロットル開度の減少側への変化に対するトルクの減少応答を相対的に早めることが可能となり、空走感の発生等、ドライバビリティの低下、エミッションの悪化、或いは燃費の悪化等、各種の問題の発生を防止することが可能である。

ここで特に、このようなスロットル開度の閉弁側への変化に伴う、閉弁側へ向けた吸気制御弁の開度の制御は、上述した実践上の明らかな利益を有するものの、適切に終了する必要がある。例えば、スロットル開度の減少側への変化に伴う吸気制御弁の閉弁側への駆動制御を、何らの指針に基づくことなく終了した場合、場合によっては、吸気制御弁により一時的に絞られていた吸入空気が再び気筒内に流入して吸入空気量が過渡的に乱高下する可能性がある。このような吸入空気量の過渡的な振る舞いは、トルク変動、エミッションの悪化及び燃費の悪化等、車両の総合性能の低下を招き得る。

そこで、本発明に係る内燃機関の吸気制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される特定手段が、吸気制御弁の上流側と下流側との差圧（即ち、吸気管圧力の偏差）を特定する。

尚、本発明における「特定」とは、例えば、特定対象を何らかの検出手段を介して直接的に又は間接的に物理的数値又は物理的数値に対応する電気信号等として検出すること、何らかの検出手段を介して直接的に又は間接的に例えば電気信号等の形で検出された、特定対象と対応関係を有する物理的数値に基づいて予め然るべき記憶手段等に記憶されたマップ等から該当する数値を選択すること、このような物理的数値又は選択された数値等から、予め設定されたアルゴリズムや計算式に従って導出すること、或いはこのように検出、選択又は導出された数値等を、例えば電気信号等の形で単に取得すること等を包括する広い概念であって、特定手段は、係る概念の範囲内において、例えば、吸気通路における吸気制御弁の上流側及び下流側の各々に設置された圧力センサから当該各々における吸気圧の値を取得して差分を演算することにより当該差圧を特定してもよいし、予め吸気通路に当該差圧を検出可能に設置された差圧検出手段から直接当該差圧に相当する指標値を取得することにより当該差圧を特定してもよいし、或いは、予め内燃機関の機関回転速度、負荷及び吸気制御弁の開度等に対応付けられる形で経過時間と当該差圧との関係がマップ等として規定されている場合には、そのようなマップからその時点の各種条件に対応する一の値を選択的に取得することによって当該差圧を特定してもよい。

一方、本発明に係る内燃機関の吸気制御装置によれば、その動作時には、このような差圧の特定を経て、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される第２の制御手段が、特定された差圧に応じて吸気制御弁の開度が開弁側へ変化するように吸気制御弁を制御する。

吸気制御弁の上流側及び下流側の圧力により規定される差圧は、吸気制御弁の開度を開弁側へ変化させた場合の吸入空気の伝達態様に大きな影響を与える。即ち、定性的にみて差圧が大きい場合（尚、吸気制御弁下流側の吸気圧が上流側よりも大きくなる事態は生じ難い）、吸気制御弁の開弁時に吸入空気が一種の脈動波として気筒内部に伝達され得る。従って、吸気量の変動が大きくなって、トルクの増大に伴うドライバビリティの低下、空燃比制御が追従しないことによるエミッションの悪化、燃料噴射量が最適化され難いことによる燃費の悪化が顕在化し得る。

本発明に係る内燃機関の吸気制御装置によれば、特定手段により特定される差圧に応じて（意味合い的に言えば、即ち吸気制御弁の上流側と下流側との差圧を考慮して）吸気制御弁の開度が開弁側に変化せしめられるため、少なくとも吸気制御弁を何らの指針もなく開弁する場合と較べて、開弁時に過渡的に生じるドライバビリティの低下、エミッションの悪化及び燃費の悪化を可及的に抑制することができる。即ち、スロットル開度が閉弁側へ変化した場合に吸気制御弁の開度を閉弁側へ変化させることによるトルクの減少応答に係る応答速度の向上効果を担保しつつ、車両の総合的な性能の低下を抑制することが可能となるのである。

尚、この際、第２の制御手段によりなされる差圧に応じた吸気制御弁の開度の制御形態は、開弁時における車両の総合的な性能の低下を少なくとも実践上問題となる程度に顕在化させない限りにおいて如何様にも限定されない。例えば、吸気制御弁を開弁するタイミングは、当該差圧がゼロとなった時点、当該差圧が概略ゼロとみなし得る程度に小さくなった時点、当該差圧が所定値以下（又は未満）となった時点等、各種の態様で規定されてもよいし、開弁に際しての目標値もまた自由であってよい。

本発明に係る内燃機関の吸気制御装置の一の態様では、前記第２の制御手段は、前記吸気制御弁の開度が全開に相当する開度となるように前記吸気制御弁を制御する。

この態様によれば、差圧に応じて、吸気制御弁の開度は全開に相当する（即ち、実質的に全開とみなし得る程度に開弁している状態を含む）開度（以下、適宜「全開開度」と称する）に制御される。吸気制御弁は、慣性過給の実行時及びトルクの減少応答が要求される期間を除けば、基本的には吸気の流れを阻害しない方がよく、このように全開開度に制御された場合には、実質的には吸気制御弁の前後で吸気が何ら絞られることがないため好適であると共に、引き続く各種の駆動条件にも対応し易くなるため好適である。

本発明に係る内燃機関の吸気制御装置の他の態様では、前記第１の制御手段は、前記スロットル弁の開度の減少量が所定の基準値よりも大きい場合に前記吸気制御弁の開度を閉弁側に変化させる。

この態様によれば、スロットル開度が閉弁側へ変化するに際しての減少量が基準値よりも大きい（基準値の設定如何により容易に「以上」と置換し得る概念である）場合に、吸気制御弁の開度が閉弁側に変化せしめられる。このため、例えば車速を単に維持或いは微調整するための微小なアクセルワークに起因するスロットル開度の変化に吸気制御弁が逐次応答するといったハンチングが防止される。また、明らかな減速要求を除く、吸入空気量の比較的微小な減少要求に対しては、トルク応答の応答速度が要求されない場合も多く、吸気制御弁の開閉に係る位置制御精度によっては、かえって吸入空気量を目標値から乖離させる要因ともなり得る。従って、この態様によれば、トルクの減少応答が明確に要求されている状況において効果的に吸気制御弁の閉弁駆動による利益を享受することが可能となり実践上極めて有益である。

尚、このようにスロットル開度の減少量が基準値よりも大きい場合とは、好適な一形態として車両が減速を行う場合であり、本発明に係るトルクの減少応答に係る応答速度の向上に係る利益が顕著に現れ得るが、本発明に係るこの種の利益は、必ずしもスロットル開度の減少量が大きい場合にのみ享受されるものではない。

例えば、内燃機関において、軽負荷要求である等の理由によりスロットル弁を絞る旨の動作モード（以下、「吸気絞りモード」と称する）が選択される前段階として、アトキンソンサイクル（ミラーサイクルとも称される）による燃焼を行うことによってスロットル弁を絞ること無しに負荷の減少を図る（或いは、燃焼効率の向上を図る）旨の動作モード（以下、「アトキンソンモード」と称する）が実行される場合がある。

アトキンソンモードでは、圧縮比を膨張比よりも小さくするため、例えば圧縮行程中期（例えばＡＢＤＣ７０°〜９０°程度）まで吸気弁の閉弁時期が遅角される（閉弁時期がＢＤＣよりも大幅に進角側で設定される、吸気早閉じがなされてもよい）が、この場合、吸気制御弁上流側が負圧とならないことがあり、アトキンソンモードから吸気絞りモードへの動作モードが切り替わる場合には、過渡的に吸入空気量が増加する（少なくとも目標値に対し相対的に増加する）ことがある。この際、必ずしもスロットル開度の減少量が基準値よりも大きくなるとは限らず、このような場合において、本発明に係る吸気制御弁の絞り制御は顕著に有効に作用し得る。

本発明に係る内燃機関の吸気制御装置の他の態様では、前記第１の制御手段は、前記吸気制御弁の開度が前記スロットル弁の開度に同期して閉弁側に変化するように前記吸気制御弁を制御する。

この態様によれば、スロットル開度が閉弁側へ変化する場合に、吸気制御弁の開度がスロットル開度に同期して閉弁側に変化させられる。即ち、スロットル開度と吸気制御弁の開度との相互同期が図られる。このため、トルクの減少応答に係る応答速度を可及的に高速化することが可能となり実践上有益である。

尚、この態様における「同期」とは、例えば、スロットル弁と吸気制御弁との間で、閉弁側への開度変化のタイミングが時系列上一致している或いは一定の時間間隔を保持している等の態様を含み、また、例えば、スロットル開度の変化量と吸気制御弁の開度の変化量とが一致している或いは一定の関係を保持している等の態様を含む概念であり、実践上は各種の態様を採り得る趣旨である。

本発明に係る内燃機関の吸気制御装置の他の態様では、前記第２の制御手段は、前記特定された差圧が、前記上流側と下流側とが等圧状態にある旨に相当する場合に前記吸気制御弁の開度を開弁側へ変化させる。

この態様によれば、特定された差圧が、吸気制御弁上流側と下流側とが等圧状態にある旨に相当する場合に、吸気制御弁の開度が開弁側へ変化する。ここで、「等圧状態」とは、厳密に等圧である（即ち、上下流で吸気圧が全く等しい）状態を含みつつ、必ずしもそれに限定されず、当該上下流で吸気圧が概略等しい状態を含む概念である。

ここで特に、「概略等しい」とは、相互間の偏差が、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて規定され得る、実践上何らの不具合も顕在化させることのない範囲に、或いは何らかの不具合が生じたとしてそれを許容し得る範囲に収まっている状態を包括する概念である。即ち、「概略」とは、吸入空気量の変動を許容範囲に抑制し得る差圧の値が、実践的にみて、有限且つ一義的に規定され難い範囲を有することに起因する表現であって、あくまで明確な概念に基づいたものであり、発明の明確性を否定するものではない。

尚、概略等しいか否かの判断は、固定値又は可変値として予め与えられる基準値に基づいてなされてもよいし、その都度然るべきアルゴリズムや演算式等に従って個別具体的に判断されてもよい。

従って、第２の制御手段は、例えば当該差圧がゼロとなった時点で上流側と下流側とが等圧状態にある旨の判断を下してもよいし、或いは例えば上述した概念に基づいて車両の各種運転条件（例えば、機関回転速度や負荷を規定する指標値等）に対応付けられる形で予めマップ化されて然るべき記憶手段に格納されてなる、又は全くの固定値としての当該差圧の基準値と特定された差圧とを比較して、当該差圧が基準値以下（或いは未満）である場合等に、上流側と下流側とが等圧状態にある旨の判断を下してもよい。更には、例えば吸気制御弁をスロットル弁の開度の減少側への変化に伴って閉弁側に制御し始めた時点からの経過時間と当該差圧との関係が予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて得られている場合等には、例えば当該経過時間に基づいて、その時点における差圧が、上流側と下流側とが等圧状態にあるか旨に相当するか否かを判断してもよい。この場合、差圧は、当該経過時間を指標値として間接的に特定されてもよい。

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。

＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な各種実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るエンジンシステム１０の構成について一部その動作を交えて説明する。ここに、図１は、エンジンシステム１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。

図１において、エンジンシステム１０は、図示せぬ車両に搭載され、ＥＣＵ１００及びエンジン２００を備える。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、エンジン２００の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「内燃機関の吸気制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する弁駆動制御を実行することが可能に構成されている。

尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「第１の制御手段」、「特定手段」及び「第２の制御手段」の一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。

エンジン２００は、ガソリンを燃料とする、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列４気筒ガソリンエンジンである。エンジン２００の概略について説明すると、エンジン２００は、シリンダブロック２０１に４本の気筒２０２が並列して配置された構成を有している。そして、各気筒内における圧縮工程において燃料を含む混合気が圧縮され、点火装置２０３の点火動作により着火した際に生じる力が、夫々不図示のピストン及びコネクティングロッドを介してクランクシャフト（不図示）の回転運動に変換される構成となっている。このクランクシャフトの回転は、エンジンシステム１０を搭載する車両の駆動輪に伝達され、当該車両の走行が可能となる。

以下に、エンジン２００の要部構成を、その動作の一部と共に説明する。尚、個々の気筒２０２の構成は相互に等しいため、ここでは一の気筒２０２についてのみ説明することとする。但し、各気筒を区別して表す場合には、これら４本の気筒の各々を適宜「第１気筒」、「第２気筒」、「第３気筒」及び「第４気筒」と表現する。尚、補足すると、エンジン２００では、各行程が、第１気筒→第３気筒→第４気筒→第２気筒の順に繰り返し実行される構成となっている。即ち、第１気筒において吸気行程がなされている場合、時系列上第１気筒に相前後して吸気行程を迎える気筒は第３気筒である。

図１において、外界から導かれる空気たる吸入空気は、吸気管２０４に導かれる構成となっている。この吸気管２０４には、吸気管２０４に導かれる吸入空気の量を調節可能なスロットルバルブ２０５が配設されている。このスロットルバルブ２０５は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され且つＥＣＵ１００により上位に制御されるスロットルバルブモータ（不図示）から供給される駆動力により回転可能に構成された、本発明に係る「スロットル弁」の一例たる回転弁であり、スロットルバルブ２０５を境にした吸気管２０４の上流部分と下流部分とをほぼ遮断する全閉位置から、ほぼ全面的に連通させる全開位置まで、その回転位置が連続的に制御される構成となっている。このように、エンジン２００では、スロットルバルブ２０５及びスロットルバルブモータにより、一種の電子制御式スロットル装置が構成されている。尚、スロットルバルブ２０５の開閉状態を規定するスロットル開度Ｔｈｒは、スロットルバルブ２０５近傍に併設されたスロットルポジションセンサ２２８により検出される構成となっている。スロットルポジションセンサ２２８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたスロットル開度Ｔｈｒは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。

吸気管２０４は、スロットルバルブ２０５の下流側において連通管２０６に接続され、その内部において連通管２０６と連通する構成となっている。連通管２０６は、各気筒２０２の吸気ポート（不図示）の各々に連通しており、吸気管２０４に導かれた吸入空気は、連通管２０６を介して、各気筒に対応する吸気ポートに導かれる構成となっている。本実施形態において、吸気ポートは、一の気筒２０２について夫々二個ずつ備わっており、夫々が気筒２０２内部に連通可能に構成されているが、吸気ポートの個数及び形状を含む構造は、各種の態様を採り得る。尚、吸気管２０４及び連通管２０６により、本発明に係る「吸気通路」の一例が構成されている。

吸気ポートには、燃料噴射用の不図示のインジェクタの噴射弁が露出しており、吸気ポートに燃料たるガソリンを噴射可能に構成されている。このインジェクタの駆動系は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００により上位に制御される。即ち、インジェクタは、ＥＣＵ１００によりその動作が制御される構成となっている。インジェクタを介して噴射された燃料は、吸気ポートにおいて吸入空気とある程度混合され、上述した混合気として吸気行程に気筒２０２内部へ吸入される。即ち、この混合気は、本発明に係る「吸気」の一例である。尚、吸入された混合気は、吸気行程及びそれに引き続く圧縮行程において更に混合が促進され、圧縮ＴＤＣ付近においてなされる点火装置２０３の点火制御（尚、ＥＣＵ１００により制御される）により点火及び着火する（即ち、爆発する）構成となっている。

本実施形態では、このようにインジェクタは所謂電子制御式のポートインジェクタであり、燃料は吸気ポートに噴射されるが、燃料の噴射形態は何ら限定されるものではなく、例えば、この種のポートインジェクタに代えて又は加えて、高温高圧の気筒２０２内部に直接燃料を噴射可能な、例えばコモンレールシステムやユニットインジェクタ等からなる筒内直噴システムが採用されてもよい。

吸気ポートと気筒２０２内部との連通状態は、各吸気ポートに設けられた吸気バルブ２０７により制御される。吸気バルブ２０７は、クランクシャフトに連動して回転する吸気カムシャフト２０８に固定された、吸気カムシャフト２０８の伸長方向と垂直な断面が楕円形状をなす吸気カム２０９のカムプロフィール（端的に言えば、形状）に応じてその開閉特性が規定されており、開弁時に吸気ポートと気筒２０２内部とを連通させることが可能に構成されている。

一方、燃焼した混合気或いは一部未燃の混合気は、吸気バルブ２０７の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１０の開弁時に、不図示の排気ポートを介して排気として排気マニホールド２１３に導かれる構成となっている。排気バルブ２１０は、クランクシャフトに連動して回転する排気カムシャフト２１１に固定された、排気カムシャフト２１１の伸長方向と垂直な断面が楕円形状をなす排気カム２１２のカムプロフィール（端的に言えば、形状）に応じてその開閉特性が規定されており、開弁時に排気ポートと気筒２０２内部とを連通させることが可能に構成されている。排気マニホールド２１３に集約された排気は、排気マニホールド２１３に連通する排気管２１４に供給される。

排気管２１４には、タービンハウジング２１５に収容される形でタービン２１６が設置されている。タービン２１６は、排気管２１４に導かれた排気の圧力（即ち、排気圧）により所定の回転軸を中心として回転可能に構成された、セラミック製の回転翼車である。このタービン２１６の回転軸は、コンプレッサハウジング２１７に収容される形で吸気管２０４に設置されたコンプレッサ２１８と共有されており、タービン２１６が排気圧により回転すると、コンプレッサ２１８も当該回転軸を中心として回転する構成となっている。

コンプレッサ２１８は、不図示のエアクリーナを介して外界から吸気管２０４に吸入される吸入空気を、その回転に伴う圧力により下流側へ圧送供給することが可能に構成されており、このコンプレッサ２１８による吸入空気の圧送効果により、所謂過給が実現される構成となっている。即ち、エンジン２００では、タービン２１６とコンプレッサ２１８とにより、一種のターボチャージャが構成されている。尚、これ以降の説明において、タービン２１６及びコンプレッサ２１７を含む包括概念として、適宜「ターボチャージャ」なる言葉を使用することとする。

また、排気管２１４には、三元触媒２１９が設置されている。三元触媒２１９は、排気中のＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）及びＮＯｘ（窒素酸化物）を同時に或いは連続的に浄化することが可能に構成された触媒コンバータである。更に、気筒２０２を収容するシリンダブロック２０１には、水温センサ２２０が配設されている。シリンダブロック２０１内部には、気筒２０２を冷却するための冷却水流路たるウォータジャケットが張り巡らされており、当該ウォータジャケット内部において、冷却水としてのＬＬＣが不図示の循環系の作用により循環供給されている。水温センサ２２０は、このウォータジャケット内部に検出端子の一部が露出した構成を有しており、冷却水の温度を検出することが可能に構成されている。水温センサ２２０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された冷却水温は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。

コンプレッサ２１８の上流側には、吸入空気の質量流量を検出可能なホットワイヤ式のエアフローメータ２２１が設置されている。エアフローメータ２２１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された吸入空気量は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。尚、本実施形態において、検出された吸入空気量は、気筒２０２に吸入される吸気の量（即ち、吸気量）と一義的な関係を有しており、エンジン２００の実負荷を規定する指標値として扱われる。

また、吸気管２０４において、コンプレッサ２１８の下流側、且つスロットルバルブ２０５の上流側には、インタークーラ２２２が設置されている。インタークーラ２２２は、その内部に熱交換壁を有しており、過給された吸入空気が（コンプレッサ２１８が実質的にみて有意に作用しない低回転領域においても同様である）通過する際に、係る熱交換壁を介した熱交換により吸入空気を冷却することが可能に構成されている。エンジン２００は、このインタークーラ２２２による冷却によって吸入空気の密度を増大させることが可能となるため、コンプレッサ２１８を介した過給がより効率的になされ得る構成となっている。

ここで、吸気管２０４における、スロットルバルブ２０５の下流側には、サージタンク２２３が設置されている。サージタンク２２３は、上述したターボチャージャの過給作用を適宜受けつつ供給される吸入空気の不規則な脈動を抑制し、且つ下流側（即ち、気筒２０２側）に安定して吸入空気を供給すると共に、後述する慣性過給の実行時において、負圧波の位相を反転させることが可能に構成された貯留手段であり、上述した連通管２０６は、このサージタンク２２３の下流側において吸気管２０４に接続されている。但し、吸入空気は基本的に大なり小なり脈動しつつ気筒２０２側へ供給されるため、サージタンク２２３を通過する吸入空気もまた、一種の脈動波である。

吸気管２０４に設置されたサージタンク２２３の下流側における、連通管２０６との接続部位近傍には、単一のインパルス弁２２４が設けられている。インパルス弁２２４は、弁体の位置により規定される開度を、吸気管２０４と連通管２０６との連通を遮断する全閉開度と、吸気管２０４と連通管２０６とをほぼ全面的に連通させる全開開度との間で連続的に変化させることが可能に構成された、本発明に係る「吸気制御弁」の一例たる回転弁である。

インパルス弁２２４の近傍には、インパルス弁２２４に対し、上述した開度の変化に供される駆動力を付与可能な電動アクチュエータ２２５が設置されている。電動アクチュエータ２２５は、駆動モータ、モータ駆動回路及び回転角センサ（いずれも不図示）を備える。

駆動モータは、インパルス弁２２４の弁体の回転軸に連結され且つ永久磁石が付設されてなる、回転子たる不図示のロータと、固定子であるステータとを備えるＤＣブラシレスモータであり、駆動回路を介したステータへの通電により駆動モータ内に形成される回転磁界の作用によってロータが回転することにより、その回転方向に駆動力を発生する構成となっている。

モータ駆動回路は、ステータへの通電を介して駆動モータ内部に形成される磁界の状態を制御することが可能に構成された、インバータを含む電流制御回路である。モータ駆動回路は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によりその動作が上位に制御される構成となっている。駆動モータは、ＤＣブラシレスモータであり、その駆動電圧は、直流電圧たる駆動電圧Ｖｄｃであるが、その駆動電流は、モータ駆動回路内のインバータにより生成される、ｕ相、ｖ相及びｗ相に対応する三相交流電流として制御される構成となっている。

回転角センサは、駆動モータにおけるロータの２相コイルから出力される電圧の位相が変化することを利用してロータの回転角を検出することが可能に構成された、所謂レゾルバである。既に述べたように、ロータはインパルス弁２２４の弁体の回転軸と連結されており、回転角センサにより検出されるロータ回転角は、インパルス弁２２４の開度と一義的な関係にある。回転角センサは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたロータ回転角は、インパルス弁２２４の開度を表す指標値として、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。尚、補足すると、ロータ回転角が０°である場合がインパルス弁２２４の全閉位置（全閉開度）に対応し、ロータ回転角が９０°である場合がインパルス弁２２４の全開位置（全開開度）に対応する構成となっている。尚、インパルス弁２２４の開度を検出する手段は、レゾルバに限定されず、例えば、ホールセンサやロータリエンコーダ等であってもよい。

吸気管２０４における、サージタンク２２３とインパルス弁２２４との間の区間（即ち、インパルス弁２２４の上流側）には、吸気管２０４内部の圧力たる上流側吸気圧Ｐｉｎ１を検出することが可能な上流側吸気圧センサ２２６が設置されている。上流側吸気圧センサ２２６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された上流側吸気圧Ｐｉｎ１は、一定又は不定の周期でＥＣＵ１００により把握される構成となっている。

吸気管２０４における、インパルス弁２２４と吸気ポートとの間の区間（即ち、インパルス弁２２４の下流側）には、連通管２０６内部の圧力たる下流側吸気圧Ｐｉｎ２を検出することが可能な下流側吸気圧センサ２２７が設置されている。下流側吸気圧センサ２２７は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された下流側吸気圧Ｐｉｎ２は、一定又は不定の周期でＥＣＵ１００により把握される構成となっている。

尚、エンジン２００では、連通管２０６が、個々の気筒２０２（より具体的には吸気ポート）に対応する部分の上流側において集約され、所謂一弁式のインマニレス吸気系が実現されているが、吸気系の構成はこれに限定されるものではなく、例えばサージタンク２２３から個々の気筒２０２に対し吸気マニホールドが分岐する構成を有していてもよい。この場合、個々の吸気マニホールドに、インパルス弁２２４が夫々独立して制御可能に設置されていてもよい。

尚、本実施形態に係るエンジンシステム１０では、本発明に係る「内燃機関」の一例として、ガソリンエンジンたるエンジン２００が採用されているが、本発明に係る内燃機関とはガソリンエンジンのみを指すものではなく、無論ディーゼルエンジンや、アルコール混合燃料を使用するエンジン等であってもよい。また、説明の煩雑化を防ぐ目的から、本実施形態に係るエンジン２００には、ＥＧＲ装置等の排気再循環装置が装着されないが、無論好適な一形態としてエンジン２００に排気再循環装置が装着されていてもよい。ここで、排気再循環装置が装着されない構成に鑑みれば、本実施形態におけるエンジン２００において、各気筒２０２に吸気ポートを介して吸入される吸気は、インジェクタによる噴射燃料を除けば、吸気管２０４を介して導かれる吸入空気のみにより構成される。

尚、エンジン２００の要求負荷は、不図示のアクセルペダルの操作量（即ち、ドライバによる操作量）たるアクセル開度Ｔａに応じて決定される。アクセル開度Ｔａは、アクセル開度センサ１１により検出され、アクセル開度センサ１１と電気的に接続されたＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。総体的には、アクセル開度が小さい程要求負荷は小さく、アクセル開度が大きい程要求負荷は大きくなる。要求負荷の大小とは、要求出力の大小と相関するから、エンジンシステム１０において、エンジン要求出力は、アクセル開度Ｔａに応じて変化する。

＜実施形態の動作＞
次に、図２を参照し、本実施形態の動作として、ＥＣＵ１００により実行される弁駆動制御の詳細について説明する。ここに、図２は、弁駆動制御のフローチャートである。

図２において、ＥＣＵ１００は、スロットル開度変化量ΔＴｈｒを算出する（ステップＳ１０１）。ここで、スロットル開度変化量ΔＴｈｒとは、時系列上相前後するサンプリング時刻における、スロットルポジションセンサ２２８から取得されるスロットル開度Ｔｈｒの差分値であり、ＥＣＵ１００は、最新のスロットル開度Ｔｈｒから、ＲＡＭやフラッシュメモリに格納される一サンプリング時刻前のスロットル開度Ｔｈｒを減算することにより、スロットル開度変化量ΔＴｈｒを算出する。尚、ここに例示されるスロットル開度変化量ΔＴｈｒの算出方法は一例に過ぎず、他の手法が採用されてもよい。

スロットル開度変化量ΔＴｈｒが算出されると、ＥＣＵ１００は、算出されたスロットル開度変化量ΔＴｈｒが基準値ΔＴｈｒｔｈ（ΔＴｈｒｔｈ＜０）以上であるか否かを判別する（ステップＳ１０２）。ここで、基準値ΔＴｈｒｔｈは負値であり、車両のドライバが減速意思を有する旨の判断を下し得る値として設定されている。

スロットル開度変化量ΔＴｈｒが基準値ΔＴｈｒｔｈ以上である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、即ち、スロットル開度Ｔｈｒが増加側に変化する加速時か、或いはスロットル開度Ｔｈｒが、積極的な減速がなされているとは判断され難い程度の微減状態である場合、ＥＣＵ１００は、後述するインパルス弁同期閉弁処理の実行要否を規定する同期フラグＦＧ＿１が、インパルス弁同期閉弁処理が不要である旨を表すオフ状態であるか否かを判別する（ステップＳ１０３）。同期フラグＦＧ＿１がオフ状態である場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、基本駆動処理を実行する（ステップＳ２００）。また、同期フラグＦＧ＿１が、インパルス弁同期閉弁処理が必要である旨を表すオン状態である場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０５に処理を移行させる。

ここで、図３を参照し、基本駆動処理の詳細について説明する。ここに、図３は、基本駆動処理のフローチャートである。

図３において、ＥＣＵ１００は、車両の運転条件を取得する（ステップＳ２０１）。尚、本実施形態では、係る運転条件として機関回転速度Ｎｅ及びアクセル開度Ｔａが取得される。機関回転速度Ｎｅ及びアクセル開度Ｔａが取得されると、取得された運転条件が慣性過給領域に該当するか否かが判別される（ステップＳ２０２）。

ここで、図４を参照し、慣性過給領域について説明する。ここに、図４は、慣性過給領域の模式図である。

図４において、慣性過給領域は、縦軸及び横軸に夫々アクセル開度Ｔａ及び機関回転速度Ｎｅを配してなる二次元座標系において、図示ハッチング領域に相当する領域である。より具体的には、エンジン２００の採り得る機関回転速度の範囲を、最低回転速度ＮｅＬ（自立回転可能な最低回転速度である）以上、且つ最高回転速度ＮｅＨ（所謂レブリミットである）以下であるとし、アクセル開度Ｔａが０％（即ち、全閉）から１００％（即ち、全開）まで変化するとした場合、慣性過給領域は、ＮｅＬ≦Ｎｅ≦Ｎｅｔｈ（Ｎｅｔｈ＜ＮｅＨ）、且つＴａｔｈ≦Ｔａ≦１００となる領域であり、定性的に言えば低回転高負荷領域となる。

尚、最低回転速度ＮｅＬは、例えば８００ｒｐｍ程度の値であり、Ｎｅｔｈは判断基準値であり概ね２０００ｒｐｍ程度の値である。また、Ｔａｔｈはアクセル開度の基準値であり、要求負荷の点から慣性過給が必要である旨の判断を下し得る値である。別言すれば、基準値Ｔａｔｈ未満の低負荷領域においては、元より吸気の充填量を増大させる必要がないため、慣性過給制御の実行が必要とされないのである。

図３に戻り、取得した運転条件が慣性過給領域に該当しない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、インパルス弁２２４を基準位置たる全開位置に位置制御する（ステップＳ２０４）。尚、インパルス弁２２４を全開位置に固定するに際してのインパルス弁２２４の駆動態様は特に限定されず、例えば、電動アクチュエータ２２５の非通電時におけるインパルス弁２２４の位置が、インパルス弁２２４の全開位置に対応している場合には、単に電動アクチュエータ２２５への通電を停止することによりインパルス弁２２４を全開位置に固定してもよいし、電動アクチュエータ２２５の非通電時におけるインパルス弁２２４の位置が全開位置と異なる場合には、インパルス弁２２４が全開位置で維持固定されるように電動アクチュエータ２２５に対し然るべき通電を行ってもよい。

一方、運転条件が慣性過給領域に該当する場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、慣性過給制御を実行する（ステップＳ２０３）。ここで、慣性過給制御とは、インパルス弁２２４を開閉させることにより吸気の脈動を生成し、吸気の充填効率を向上させる一連の制御を指し、その概要は概ね以下のようになる。

即ち、一の気筒２０２（例えば、第１気筒）について、吸気行程の開始前に（即ち、好適には他気筒（例えば、第２気筒）の吸気行程終期において）、或いは吸気行程初期においてインパルス弁２２４を閉弁すると、インパルス弁２２４が閉弁しているため、当該気筒２０２のピストンの下降に従って、連通管２０６の管内圧は負圧となり、大気圧又は過給により大気圧以上に維持される吸気管２０４の管内圧との圧力差が拡大する。このように十分に連通管２０６内部に負圧が形成された状態においてインパルス弁２２４を開弁する（即ち、吸気バルブ２０７の開弁タイミング以降の開弁期間において開弁する）と、吸気管２０４と該当する気筒２０２（即ち、ここでは、第１気筒）の内部とが連通し、インパルス弁２２４を介して吸入空気が吸気として一気に気筒２０２内部の燃焼室に流入することとなる。

一方、燃焼室との連通部位において連通管２０６は所謂開放端となっており、燃焼室への吸入空気の流入に惹起された正圧波は、燃焼室で反射することによって、位相が反転した負圧波となる。この負圧波は、連通管２０６及びインパルス弁２２４を順次介してサージタンク２２３に到達し、開放端となる連通孔において開放端反射して位相が反転した正圧波として再び燃焼室に到達する。この正圧波のピークが燃焼室に（或いは吸気バルブ２０７に）到達した時点で（必ずしも、当該時点のみに限定されるものではなく、吸気の充填効率を幾らかなり向上させ得る限りにおいて当該時点を含む一定又は不定の期間であってよい）吸気バルブ２０７を閉弁することにより、或いは、吸気バルブ２０７が閉弁するタイミングで、この正圧波が燃焼室に到達するようにインパルス弁２２４の開弁時期を制御することにより、燃焼室内の圧力は上昇し、吸気の充填効率が向上する。インパルス弁２２４を利用した慣性過給は、このように実行される。ステップＳ２０３に係る処理又はステップＳ２０４に係る処理が実行されると、基本駆動処理は終了する。

図２に戻り、スロットル開度変化量ΔＴｈｒが基準値ΔＴｈｒｔｈ未満である場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、即ち、スロットル開度Ｔｈｒが減少側に変化し、且つその変化量の絶対値が、積極的な減速要求に相当する程度に大きい場合（尚、これは本発明に係る「スロットル弁の開度の減少量が所定の基準値よりも大きい場合」の一例である）、ＥＣＵ１００は、同期フラグＦＧ＿１をオン状態に制御し（ステップＳ１０４）、処理をステップＳ１０５に移行させる。

ステップＳ１０５に係る処理では、インパルス弁同期閉弁処理が実行される。インパルス弁同期閉弁処理は、インパルス弁２２４をスロットルバルブ２０５に同期させて閉弁側に駆動する処理である。尚、ステップＳ１０２に係る判別処理が「ＮＯ」側に分岐する直前の状態において、先に述べた慣性過給制御が実行されている場合、慣性過給制御は遅滞無く終了されるが、この際、インパルス弁２２４は、一旦基準位置たる全開位置に戻される。従って、ステップＳ１０５に係るインパルス弁同期閉弁処理の実行タイミングにおいて、インパルス弁２２４は基本的に全開状態である。

ここで、インパルス弁同期閉弁処理の詳細について説明すると、ＥＣＵ１００は、既に取得されているスロットル開度Ｔｈｒを、インパルス弁２２４の開度たるインパルス弁開度の目標値として設定し、インパルス弁開度が係る目標値となるように電動アクチュエータ２２５を介してインパルス弁２２４を駆動制御する。この際、電動アクチュエータ２２５における駆動電流の初期値は予めＲＯＭに格納されており、初期値が設定されて以降の駆動電流は、公知のＰＩＤ制御により上記目標値を制御目標としてフィードバック制御される。尚、「スロットル開度をインパルス弁開度の目標値として設定する」とは、開度が可動範囲に対する割合で規定されるのであればそのまま適用されることを意味する（例えば、スロットル開度Ｔｈｒが５０％であれば、インパルス弁開度もまた５０％であってよい）が、開度が例えば角度値として規定されるのであれば、スロットル弁２０５とインパルス弁２２４との可動範囲の相違に応じて、スロットル開度Ｔｈｒが適宜補正されることを意味する。

尚、このような制御は、スロットル開度Ｔｈｒとインパルス弁開度とを同期させる処理（即ち、本発明に係る「吸気制御弁の開度がスロットル弁の開度に同期するように吸気制御弁を制御する」旨に相当する）一例に過ぎず、例えば、インパルス弁２２４の閉弁側への駆動開始時期のみが、スロットル開度Ｔｈｒの変化に同期していてもよい。この場合、インパルス弁開度の目標値は、例えばＲＯＭ等に格納される一定又は不定の値に設定され、インパルス弁同期閉弁処理においてインパルス弁２２４が、インパルス弁開度が二値的に変化するように制御されてもよい。

インパルス弁同期閉弁処理が実行されると、ＥＣＵ１００は、インパルス弁前後差圧ΔＰｉｎを算出する（ステップＳ１０７）。ここで、インパルス弁前後差圧ΔＰｉｎとは、上流側吸気圧センサ２２６により検出される上流側吸気圧Ｐｉｎ１と、下流側吸気圧センサ２２７により検出される下流側吸気圧Ｐｉｎ２との差分であり、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０７に係る処理において、上流側吸気圧Ｐｉｎ１から下流側吸気圧Ｐｉｎ２を減算することにより、インパルス弁前後差圧ΔＰｉｎを算出する。

インパルス弁前後差圧ΔＰｉｎを算出すると、ＥＣＵ１００は、算出されたインパルス弁前後差圧ΔＰｉｎが、基準値ΔＰｉｎｔｈ未満であるか否かを判別する（ステップＳ１０７）。インパルス弁前後差圧ΔＰｉｎが基準値ΔＰｉｎｔｈ以上である場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０１に戻し一連の処理を繰り返す。この場合、ステップＳ１０２に係る判別処理は、好適には「ＹＥＳ」側に分岐し得るが、その場合ステップＳ１０３に係る判別処理が「ＮＯ」となるため、処理はステップＳ１０５に戻り、インパルス弁同期閉弁処理が繰り返し実行されることとなる。また、ステップＳ１０２に係る判別処理が「ＮＯ」側に分岐しても同様である。即ち、増加側に比較的大きな負荷変化が生じない限り（例えば、減速から加速へと移行する等）インパルス弁前後差圧ΔＰｉｎが基準値ΔＰｉｎｔｈ未満となるまで、インパルス弁同期閉弁処理は繰り返し実行される。

一方、インパルス弁前後差圧ΔＰｉｎが基準値ΔＰｉｎｔｈ未満である場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、同期フラグＦＧ＿１をオフ状態に設定した（ステップＳ１０８）後に、処理をステップＳ１０１に戻し、一連の処理を繰り返す。本実施形態に係る弁駆動制御は、このように実行される。

ここで、同期フラグＦＧ＿１について補足すると、同期フラグＦＧ＿１のオフ状態とは、先に述べたインパルス弁同期閉弁処理が不要である旨に加えて、インパルス弁２２４を基準位置に位置制御する旨を表す。従って、同期フラグＦＧ＿１がオフ状態にあり且つインパルス弁２２４が基準位置になければ、ＥＣＵ１００は、速やかにインパルス弁２２４が基準位置に復帰するように電動アクチュエータ２２５を介してインパルス弁２２４を駆動制御する。本実施形態において、基準位置は全開位置であり、インパルス弁開度としては全開開度である。尚、吸入空気の伝播を実践上問題が生じる程度に阻害しない限りにおいて、基準位置は全開位置に限定されない。また、基準位置への復帰態様は特に限定されない。例えばインパルス弁開度は徐変しつつ基準位置に相当する開度（即ち、全開開度であり、本実施形態では開角９０°に相当する）に復帰せしめられてもよいし、二値的に或いはそれに類する程度に高速に基準位置に相当する開度に復帰せしめられてもよい。

尚、ステップＳ１０７に係る判別処理、及びそれに伴い選択的に実行されるステップＳ１０８に係る処理は、本発明に係る「特定された差圧に応じて吸気制御弁の開度を開弁側に制御する」旨の作用の一例である。

一方、ステップＳ１０７に係る判別処理に供される基準値ΔＰｉｎｔｈとは、インパルス弁２２４の上流側における上流側吸気圧Ｐｉｎ１とインパルス弁２２４の下流側における下流側吸気圧Ｐｉｎ２とが、概略等しい旨に相当する比較的に小さい値に設定されている。

ここで、「概略等しい」とは、上流側吸気圧Ｐｉｎ１と下流側吸気圧Ｐｉｎ２との間に、両者を等しいものと扱ったところで、例えば、トルク変動によるドライバに知覚され得るドライバビリティの低下或いは空燃比のズレによるエミッションの看過し難い悪化又は燃費の看過し難い悪化等を含むものとして実践上規定され得る何らかの不具合が顕在化することのない旨が予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて確定している、或いはそのような実践上の判断を下し得る範囲内で偏差が生じている旨を意味する。

従って、基準値ΔＰｉｎｔｈは、固定値であっても可変値であってもよく、可変値である場合には、例えば機関回転速度や負荷を表す各種指標値に対応付けられる形で決定されてもよい。ステップＳ１０７が「ＹＥＳ」側へ分岐した状態とは、本発明に係る「特定された差圧が、上流側と下流側とが所定種類の等圧状態にある旨に相当する」状態の一例である。

ここで、本実施形態に係る弁駆動制御によれば、スロットル開度Ｔｈｒが減少側（負側）に所定量（即ち、基準値ΔＴｈｒｔｈの絶対値）より大きく変化した場合には、インパルス弁同期閉弁処理により、インパルス弁開度がスロットル開度Ｔｈｒに同期する形で閉弁側に制御される。この際、インパルス弁２２４は、吸気管２０４においてスロットルバルブ２０５よりも下流側に設置されており、本実施形態では特に吸気管２０４よりも大容量のサージタンクよりも下流側に設置されているため、スロットルバルブ２０５を閉弁するのみにより吸入空気量を減少応答させる場合と較べて、気筒２０２内部への吸入空気の流入を迅速に抑制することができる。

元より、スロットル開度Ｔｈｒがこのような挙動を示す場合、トルクの減少応答が求められているのであり、吸入空気量の減少応答速度が重要となる。従って、吸入空気量の減少応答を相対的に幾らかなり向上させることが可能となる点において、本実施形態に係る弁駆動制御は、インパルス弁同期閉弁処理或いはそれに類する処理がなされない場合と較べて明らかに有利である。特に、本実施形態において、エンジン２００の吸気系は一弁式のインマニレス吸気系であり、サージタンクが比較的大容量に構成されている。このため、スロットルバルブ２０４の閉弁駆動がスロットルバルブ２０４下流側の負圧の変化に与える影響は相対的に小さくなっており、本発明に係るインパルス弁の閉弁側への駆動は顕著に有効である。

ここで特に、インパルス弁同期閉弁処理を実行した場合、インパルス弁開度を開弁側に移行させる（本実施形態では、全開開度へ移行或いは復帰させる）タイミングが重要となる。即ち、単にインパルス弁２２４をインパルス弁開度がスロットル開度Ｔｈｒに同期するように閉弁しただけでは、インパルス弁２２４の開弁時に、インパルス弁２２４の上流側から吸入空気が気筒内に流入して、過渡的にトルクの増加、或いはエミッションの悪化及び燃費の悪化を生じ得る。その点、本実施形態に係る弁駆動制御によれば、インパルス弁前後差圧ΔＰｉｎが基準値ΔＰｉｎｔｈ未満となるまでインパルス弁同期閉弁制御が継続され、ΔＰｉｎがΔＰｉｎｔｈ未満となった時点で、即ちインパルス弁２２４の上流側と下流側とが概略等圧となった時点で、インパルス弁２２４の弁体位置が、基準位置としての全開位置に復帰せしめられる。このため、インパルス弁２２４の開弁に際して、気筒２０２内部に流入する吸入空気の量に実質的な変化は生じず、トルク変動によるドライバビリティの悪化、エミッションの悪化及び燃費の悪化といった諸問題の発生を好適に抑制することができるのである。

＜第２実施形態＞
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態に係る弁駆動制御について説明する。ここに、図５は、第２実施形態に係る弁駆動制御のフローチャートである。尚、同図において、図２と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。尚、第２実施形態に係るエンジンシステムの構成は、図１に例示したエンジンシステム１０と等しいものとする。

図５において、スロットル開度変化量ΔＴｈｒが、基準値ΔＴｈｒｔｈ以上である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は更に、エンジン２００の運転条件が、アトキンソンモードから吸気絞りモードへの切り替えタイミングに該当しないか否かを判別する（ステップＳ３００）。

ここで、第２実施形態に係るエンジン２００では、比較的軽負荷の領域、例えば図４において、アクセル開度Ｔａが基準値Ｔａｔｈ未満であり、且つ第２の基準値Ｔａｔｈ’（Ｔａｔｈ’＞０）以上の領域等において、動作モードがアトキンソンモードに切り替えられ、燃焼形態がアトキンソンサイクルに切り替えられる。アトキンソンモードにおいては、吸気バルブ２０７の閉弁時期が通常の閉弁時期に対し大幅に遅角されることにより、膨張比が圧縮比よりも大きくされる。その結果、エンジン２００の熱効率が向上することにより燃費が向上すると共に、スロットルバルブ２０５を絞る必要がないため、吸気絞り損失が軽減される。

一方、アクセル開度Ｔａが第２の基準値Ｔａｔｈ’未満の極軽負荷領域では、吸気絞りモードが選択され、スロットル開度Ｔｈｒが絞り側に制御され、エンジン２００の燃焼形態がアトキンソンサイクルからオットーサイクルに復帰せしめられる。このような、アトキンソンモードから吸気絞りモードへの動作モードの切り替えは、場合によってはスロットル開度変化量ΔＴｈｒが基準値ΔＴｈｒｔｈ未満とならない領域においても生じ得るが、アトキンソンモードでは、圧縮行程において気筒内から吸気の吹き返しが生じるためインパルス弁２２４の上流側が負圧とならない。そのため、吸気絞りモードへの切り替えに際して、本質的には、より吸入空気量の減少応答が要求されているにもかかわらず過渡的に吸入空気量が増大し易い。

そこで、エンジン２００の運転条件が、アトキンソンモードから吸気絞りモードへの動作モードの切り替えタイミングに該当する場合（ステップＳ３００：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、同期フラグＦＧ＿１をオン状態に設定し（ステップＳ１０４）、インパルス弁同期閉弁処理を実行する（ステップＳ１０５）。その結果、吸気絞りモードへの動作モードの切り替えに際し、インパルス弁２２４が、インパルス弁開度がスロットル開度Ｔｈｒと同期するように閉弁側に駆動制御され、吸入空気量を確実に減少応答させることが可能となる。即ち、第２実施形態によれば、ドライバビリティの低下、エミッションの悪化及び燃費の悪化等といった諸問題が、一層効果的に抑制されるのである。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の吸気制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明の第１実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。 図１のエンジンシステムにおいてＥＣＵにより実行される弁駆動制御のフローチャートである。 図２の弁駆動制御から分岐する基本駆動処理のフローチャートである。 慣性過給領域の模式図である。 本発明の第２実施形態に係る弁駆動制御のフローチャートである。

符号の説明

１０…エンジンシステム、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０２…気筒、２０４…吸気管、２０５…スロットルバルブ、２０６…連通管、２０７…吸気バルブ、２１６…タービン、２１８…コンプレッサ、２２２…インタークーラ、２２３…サージタンク、２２４…インパルス弁、２２５…電動アクチュエータ、２２６…上流側吸気圧センサ、２２７…下流側吸気圧センサ、２２８…スロットルポジションセンサ。

Claims (5)

1. 車両に備わり、複数の気筒、該複数の気筒に連通する吸気通路、前記吸気通路に設置されたスロットル弁及び前記吸気通路における前記スロットル弁下流側に設置された吸気制御弁を備え、該吸気制御弁の開閉を伴う慣性過給制御により吸気の脈動を利用した慣性過給が可能に構成されてなる内燃機関の吸気制御装置であって、
   前記スロットル弁の開度が閉弁側へ変化する場合に、前記吸気制御弁の開度が閉弁側に変化するように前記吸気制御弁を制御する第１の制御手段と、
   前記吸気制御弁の上流側と下流側との差圧を特定する特定手段と、
   該特定された差圧に応じて前記吸気制御弁の開度が開弁側へ変化するように前記吸気制御弁を制御する第２の制御手段と
   を具備することを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
2. 前記第２の制御手段は、前記吸気制御弁の開度が全開に相当する開度となるように前記吸気制御弁を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装置。
3. 前記第１の制御手段は、前記スロットル弁の開度の減少量が所定の基準値よりも大きい場合に前記吸気制御弁の開度を閉弁側に変化させる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の吸気制御装置。
4. 前記第１の制御手段は、前記吸気制御弁の開度が前記スロットル弁の開度に同期して閉弁側に変化するように前記吸気制御弁を制御する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気制御装置。
5. 前記第２の制御手段は、前記特定された差圧が、前記上流側と下流側とが等圧状態にある旨に相当する場合に前記吸気制御弁の開度を開弁側へ変化させる
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気制御装置。

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