JP2009299501A - 内燃機関の吸気制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気制御弁を利用してＥＧＲガスを導入する際に燃焼を安定させる。
【解決手段】吸気管２０４にインパルス弁２２４を備え、当該吸気管２０４がインパルス弁２２４下流の分岐位置において連通管２０６に分岐すると共に、ＥＧＲ通路２２６がインパルス弁２２４下流且つ分岐位置上流に接続されるエンジン２００において、ＥＣＵ１００は、噴射量Ｑがインパルス弁併用ＥＧＲ範囲に該当する場合に、インパルス弁併用ＥＧＲを実行する。この際、インパルス弁開度Ａｉｐは、デフォルト値たる全開相当値から、中間開度に減少制御される。ここで、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲ量の気筒間偏差を抑制すべく、この中間開度を、基本中間開度Ａｉｐｍと開度補正値Ａａｄｊとにより気筒毎に算出し、インパルス弁開度Ａｉｐがこの気筒毎に算出された値となるようにアクチュエータ２２５を介してインパルス弁２２４を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、吸気制御弁の開閉制御による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。

この種の技術分野において、吸気制御弁閉弁中にＥＧＲガスを導入す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排気還流ガス導入制御装置（以下、「第１の従来技術」と称する）によれば、吸気行程初期に吸気制御弁を閉じ、排気還流ガス制御弁のみを開くことにより吸入負圧により吸気制御弁下流にＥＧＲガスを導入し、ＥＧＲガスと吸入空気との成層状態を得ることが可能であるとされている。

尚、慣性過給とは異なる技術分野においては、吸気制御弁の閉弁中に吸気制御弁下流に負圧を形成し、所望のＥＧＲガスを導入する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、パルス過給時の吸気制御弁下流における負圧発生によりＥＧＲガスを導入する場合のＥＧＲ量のバラツキ抑制のため、ＥＧＲ弁の開度を減少させる技術（以下、「第２の従来技術」と称する）も提案されている（例えば、特許文献３参照）。

更には、吸気制御弁上流に圧力調整弁を備える構成において、パルス過給時の気筒毎の吸気量のバラツキを抑制するために吸気制御弁の開閉時期を気筒毎に補正する技術も開示されている（例えば、特許文献４参照）。

特開２００６−２６６１５９号公報 特開２００６−４６２４８号公報 特開２００７−２３１７７３号公報 特許第２７３４６４５号公報

吸気制御弁の開閉は、大なり小なり吸気の脈動を伴う。この脈動の状態は、気筒相互間で必ずしも等しいとは限らないため、吸気制御弁の開閉によって形成された負圧によりＥＧＲガスを吸気系に導入する場合には、気筒間でＥＧＲガスの量（以下、適宜「ＥＧＲ量」と称する）の偏差が生じ易い。この際、吸入空気自体も一種の脈動を生じており、吸気制御弁の開度を、例え吸気行程中に一定開度（無論幾らかなり閉じられた状態に相当する開度である）に維持したところで、この種の気筒間偏差は必ずしも解消されない。翻って第１の従来技術は、ＥＧＲ量の気筒間偏差を抑制する術を有さないため、気筒間でＥＧＲ量にバラツキが生じて、燃焼が不安定となる可能性がある。また、吸気通路が、各気筒で共有且つ共用される部分と、各気筒へ分岐する部分とを有する所謂インマニレス吸気系等においては、例えば気筒毎に吸気通路長が異なる等の理由により、ＥＧＲ量のバラツキがより生じ易い傾向にあり、燃焼がより不安定となり易い。

一方で、第２の従来技術に示されるが如く、ＥＧＲ量のバラツキをＥＧＲ弁の開度補正により抑制しようとしても、ＥＧＲ弁の応答速度は、少なくともＥＧＲ量を迅速且つ正確に制御するには不十分であり、吸気制御弁の開閉に伴う脈動並びに吸気系の構造及び構成等に起因するＥＧＲ量の気筒間偏差を、ＥＧＲ弁の開度制御により減少させることは、少なくとも実践的にみて困難である。

即ち、上述した各種従来の技術には、ＥＧＲガスの導入に際し燃焼が不安定となり易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、吸気制御弁を利用してＥＧＲガスを導入する際に燃焼を安定させることが可能な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、該吸気通路に設置された吸気制御弁、及び排気系からＥＧＲ弁を介して前記吸気制御弁下流に排気の一部をＥＧＲガスとして導入可能なＥＧＲ装置を備え、前記吸気制御弁の開閉を伴う所定種類の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ＥＧＲガスが導入される場合に、前記内燃機関の吸気行程において前記吸気制御弁の開度が減少するように前記吸気制御弁を制御する第１制御手段と、前記複数の気筒相互間における前記ＥＧＲガスの導入量の偏差が減少するように前記複数の気筒の少なくとも一部について前記吸気制御弁の開閉特性を補正する補正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。

特に、本発明において、内燃機関はＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気ガス再循環）装置を備えており、排気系から取り出した排気を、その開度が二値的、段階的又は連続的に可変に制御され得る、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ＥＧＲ弁を介して、ＥＧＲガスとして吸気系に導入可能に構成される。即ち、本発明における「吸気」とは、ＥＧＲガスの導入状態及びその部位に応じて適宜、外界から吸入される空気たる吸入空気、ＥＧＲガス、或いはそれらの混合体等といった各種形態を採り得る。尚、ＥＧＲ装置の構成は、排気系から排気を取り出し、ＥＧＲ弁を介して後述する吸気制御弁下流（尚、「下流」及び「上流」とは、流体の流れる方向を基準とする方向概念であり、この場合、下流とは即ち気筒側である）にフィードすることが可能である限りにおいて何ら限定されず、例えば、比較的排気圧の高い排気マニホールドから排気を取り出す、一種のＨＰＬ（High Pressure Loop）ＥＧＲ装置であってもよいし、比較的排気圧の低い触媒装置下流側から排気を取り出す、一種のＬＰＬ（Low Pressure Loop）ＥＧＲ装置であってもよい。

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、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、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。この吸気制御弁は、内燃機関にスロットルバルブ等の所謂吸気絞り弁が備わる場合には、好適な一形態として、この吸気絞り弁の下流側に設置される。尚、吸気制御弁の設置態様は、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と各気筒との間の区間において、例えば各気筒又は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、分岐位置下流側）に各気筒個別に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所定種類の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開閉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、「所定種類の慣性過給制御」とは、この種の慣性過給を実現させるべくなされる、例えば吸気制御弁における、開閉時期、開弁期間及び開度（即ち、開弁の度合いであり、一義的に開閉状態を規定する）等を包括する概念としての開閉特性の制御、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。尚、慣性過給制御は、吸気の充填効率向上を主たる目的とするが、過給の本質から言えば、気筒内に可及的に空気を取り込むことを目的としている。従って、吸気中の空気量を相対的に減少させることになるＥＧＲの実行期間と慣性過給制御の実行期間とは、少なくともその切り替え時期を除けば好適には重複しない。或いは重複したところで問題が生じない程度にＥＧＲ弁の開度が減少せしめられる。

一方、ＥＧＲの実行期間におけるＥＧＲ量は、ＥＧＲ弁の開閉状態（開度或いは開閉時期）の制御により変化する。この際、ＥＧＲ弁は、車両又は内燃機関の運転条件、例えば機関回転速度、要求負荷、実負荷又は燃料噴射量等に応じて適宜設定されるＥＧＲ量或いはＥＧＲ率の目標値等に基づいて、その開閉状態が制御される。

他方、ＥＧＲの実行が内燃機関の燃焼性能に与える影響は小さくなく、例えばＥＧＲ量が、例えば目標値（好適な一形態として、所望のＥＧＲ率となるＥＧＲ量である）に対し大きければ酸素不足によるエミッションの悪化が生じ易く、例えば目標値に対し小さければ燃焼温度の上昇を招いてノッキングを生じ易い、即ち、いずれにせよ燃焼状態の悪化を生じ易い。ところが、ＥＧＲ弁の時間応答は、その物理的、機械的、機構的又は電気的な各種要因により、内燃機関における、例えば吸排気バルブ等の時間応答と較べて緩慢であり、例えば、ＥＧＲ導入初期においてＥＧＲ量は目標値に対し不足し易い。また、排気系と吸気系との差圧又はＥＧＲ弁前後の差圧が相対的に小さい、或いは吸気系が排気系に対し高圧である場合、ＥＧＲガスは、吸気系への導入が阻害され易い。即ち、実践的見地から言えば、単にＥＧＲ弁の開閉状態の制御のみによってＥＧＲ量を最適に維持することは必ずしも容易でない。このため、単にＥＧＲ弁の開閉特性の制御のみによってＥＧＲ量を制御するよりない構成においては、燃焼状態の悪化が回避され難い。

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制御手段が、ＥＧＲガスが導入される場合（即ち、ＥＧＲの実行期間）における内燃機関の吸気行程において吸気制御弁の開度が減少するように（即ち、言い換えれば、吸気制御弁が閉じ側へ駆動されるように）吸気制御弁を制御する。

吸気制御弁の従前の開度が如何なるものであれ（但し、上述したように、ＥＧＲの実行期間は、好適には慣性過給制御の非実行期間であり、吸気制御弁の開度は、基本的に全開又はそれに類する値である）、吸気行程において吸気制御弁の開度が幾らかなり減少せしめられた場合（尚、吸気制御弁が好適には全開である点に鑑みれば、開度を減少させるに際しての許容減少幅は、吸気制御弁の稼動域の中で実質的に自由に選択可能である）、吸気通路における吸気制御弁下流側には負圧が形成される。ＥＧＲガスは、この負圧によって吸気通路への導入が促進された状態となり、元より吸気制御弁の開度が減じられている影響もあって、ＥＧＲ量は少なくとも幾らかなり増大する。また、吸気制御弁の応答速度は、ＥＧＲ弁の応答速度よりも速いことが多く、この種の吸気制御弁の制御による効果は、比較的迅速に顕在化する。

この際、「開度が減少するように」とは、少なくとも一時的に（無論、少なくともＥＧＲ量を有意に増大させ得る程度に、且つ所望の精度でＥＧＲ量を制御可能である期間以上）開度が減少する限りにおいて、如何なる開閉特性の下で実現されてもよい。例えば、吸気制御弁は、吸気行程の全域について予め設定された中間開度（この場合の「中間」とは、全開と全閉との間の広範囲を指す。尚、補足すると、吸気制御弁を吸気行程の全域にわたって全閉すると、吸気はＥＧＲガスのみとなって燃焼が成立しないため、中間開度とされるのが望ましい。）を維持してもよいし、吸気行程の初期、中期又は初期から中期にかけて閉弁側へ駆動され、その後、吸気行程中に全開又はそれに類する開度へ復帰せしめられてもよい。この場合、吸気行程初期又は中期において気筒内に吸入される吸気はＥＧＲガスが支配的となり、所謂成層ＥＧＲの実現が可能となる。尚、このような開閉特性の下では、吸気制御弁を全閉とすることも可能であり、吸気制御弁の開閉駆動の態様は、概念上は先に述べた慣性過給制御におけるそれを含み得る（無論、吸気の脈動が積極的に生成される必要はないから、吸気制御弁の開閉時期の自由度は、慣性過給制御が実行される場合と較べて大きい）。

また、「ＥＧＲガスが導入される場合に」とは、無論ＥＧＲガスを導入すべき期間（以下、適宜「ＥＧＲ導入期間」と称する）の少なくとも一部であって、必ずしもＥＧＲガス導入期間において常にこの種の制御がなされる必要はない。例えば、所定値以上のＥＧＲ量が必要となる場合に限定的にこの種の制御がなされてもよい。或いは予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、ＥＧＲガスの導入が阻害され易い旨に相当する車両又は内燃機関の運転条件が確定されている場合等には、この種の運転条件において係る制御がなされてもよい。

一方、吸気制御弁の開閉には、大なり小なり吸気の脈動が伴う。係る吸気の脈動は無論、慣性過給制御の実行時における脈動と較べれば規模が小さいとしても、気筒各々に対応する吸気通路の形状等に応じて気筒間で必ずしも一律ではなく、負圧により吸気通路に導かれるＥＧＲガスの量に影響を与えないとは言い切れず、厳密には、気筒相互間でＥＧＲ量に偏差が生じ易い。また、吸気制御弁が中間開度に保持されるにせよ、吸入空気自体脈動波である点に鑑みれば、この種の気筒間偏差がゼロである保証はない。即ち、慣性過給制御の非実行時であっても、単にＥＧＲガスの導入の要否に応じて吸気制御弁を各気筒一律の開閉特性に従って閉弁側へ駆動したのでは、ＥＧＲ量に気筒間偏差が生じて、結局は上述した燃焼状態の悪化が生じ易い。とりわけ、吸気系の構成として、一弁式であるにせよ多弁式であるにせよインマニレス吸気系が採用される場合には、吸気通路長が気筒間で異なるため、例え吸気通路における定常的なＥＧＲ量が安定していたところで吸気行程という限られた時間の中で、気筒内部に吸入されるＥＧＲガスの量には気筒間偏差が生じ易い。

そこで、本発明に係る内燃機関の制御装置においては、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得る補正手段が、複数の気筒相互間におけるＥＧＲ量の偏差が減少するように複数の気筒の少なくとも一部について吸気制御弁の開閉特性を補正する。

吸気制御弁は、本来慣性過給を実現するための開閉弁であり、各気筒で共有されるにせよ、各気筒で個別に備わるにせよ、吸気行程中に、或いはそれに相前後する行程の一部において、繰り返し開閉動作が要求される。従って、ＥＧＲ弁と較べて高い応答速度を有しており、開閉特性の補正も、ＥＧＲ弁と較べて早期に且つ正確に実現可能である。このため、吸気制御弁の開閉特性を補正することにより、ＥＧＲ量を迅速に増大し、且つ気筒間偏差を確実に抑制することが可能となる。即ち、本発明によれば、吸気制御弁を利用してＥＧＲガスを導入する際に燃焼を安定させることが可能となるのである。尚、開閉特性とは、先に述べたように開閉時期、開弁期間及び開度等多様な形態を採り得る概念であり、補正手段の補正対象もまた各種の態様を採り得るが、開閉特性がＥＧＲ量に相関することは明らかであり、開閉特性の補正によりＥＧＲ量の気筒間偏差が抑制される点に変わりはない。

尚、補足すると、「補正」とは、基準となる制御量（ここでは、開閉特性を規定する指標値、物理量又は制御量）を結果的に増減又は大小に変化させることを包括する概念であって、その補正過程は特に限定されない。即ち、基準となる制御量が算出、取得、導出又は同定された上で、然るべき補正量、補正係数又は補正演算に基づいて補正がなされてもよいし、予めこの種の補正の概念を盛り込んだ形で制御量が算出、取得、導出又は同定されてもよい趣旨である。即ち、本発明の本質は、ＥＧＲ量の増大を導く吸気制御弁の開閉特性が、ＥＧＲ量の気筒間偏差が抑制されるように決定される点にあり、補正対象となる開閉特性はさておき、補正そのものの実践的態様（上述したような、補正の順序等）は、本発明の本質に影響を与えない。

本発明に係る内燃機関の吸気制御装置の一の態様では、前記補正手段は、前記開閉特性として前記吸気制御弁の開閉時期を補正する。

開閉時期とは、開弁時期及び閉弁時期の少なくとも一方を指すが、吸気制御弁が閉弁側へ駆動されることによりＥＧＲ量の増大効果が奏される点に鑑みれば、開閉時期の補正により、ＥＧＲ量の気筒間偏差は好適に抑制される。

本発明に係る内燃機関の吸気制御装置の他の態様では、前記補正手段は、前記開閉特性として前記吸気制御弁の開度を補正する。

この態様によれば、吸気制御弁の開度が補正されるため、吸気通路に形成される負圧の絶対値を調整することができ、ＥＧＲ量を好適に制御することが可能となる。

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ＥＧＲガスの導入期間において前記慣性過給制御の実行が要求された場合に、前記ＥＧＲ弁が所定の閉弁状態に移行するように前記ＥＧＲ装置を制御する第２制御手段を更に具備し、前記第１制御手段は、前記ＥＧＲ弁が前記閉弁状態に移行した後に前記慣性過給制御が実行されるように前記慣性過給制御の開始時期を制御する。

慣性過給制御の要否は、好適な一形態として、例えば内燃機関の負荷（負荷に対応する各種の指標値等を含み得る）を少なくとも含む車両の運転条件に基づいて判別される。この際、当該車両の運転条件と慣性過給制御の実行の要否とは、如何なる対応付けがなされていてもよいが、好適な一形態として、慣性過給制御は、例えば機関回転速度が低く（例えば、機関回転速度が、吸気制御弁の動作速度が追従し得る領域としての、或いは吸気が元々有する脈動と吸気制御弁の開閉制御により生成される脈動との間に有意な効果の差が現れ難い領域としての高回転領域を除く領域としての低回転領域に属する場合）、且つ負荷が、例えば元々過給を必要としない旨の低負荷領域を除いてなる高負荷領域に属する場合等に行われてもよい。そのような点に鑑みれば、慣性過給制御の要否判別に際しては更に機関回転速度（機関回転速度に対応する各種の指標値等を含み得る）が参照されてもよい。

このように慣性過給制御の実行が要求された場合、ＥＧＲ弁が開弁状態を保ったままでは、慣性過給による吸気の脈動により相応にＥＧＲ量も増大して、吸気量自体が増加したところで、吸気に対する空気の割合（一義的に、ＥＧＲ率と相関する）が増加し難い。慣性過給は過給の一種であり、実負荷を要求負荷に到達せしめるべくなされるものである点に鑑みれば即ち、慣性過給制御の実行時には、ＥＧＲ弁は、少なくとも実負荷の上昇を妨げない程度に閉弁、望ましくは全閉状態とされる必要がある。

ところが、ＥＧＲ弁の応答速度は総じて遅いから、慣性過給制御の実行時に何らの対策も講じられることがなければ、ＥＧＲ弁の応答遅れ期間において、過渡的に大量のＥＧＲガスが気筒内に取り込まれ、燃焼が過度に悪化する可能性がある。

この態様によれば、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得る第２制御手段が、ＥＧＲ弁が閉弁状態（即ち、上述したような、実負荷応答を阻害しない状態）に移行した後に慣性過給制御が開始されるように、慣性過給制御の開始時期を制御する（第２制御手段が慣性過給制御の実行主体であれば、吸気制御弁自体を制御してもよいし、慣性過給制御の実行主体となる制御手段を上位に制御してもよい）ため、慣性過給制御の開始時点における燃焼の悪化が抑制され、エミッションの悪化を抑制し得る点において顕著に効果的である。

本発明に係る内燃機関の吸気制御装置の他の態様では、前記吸気通路は、前記複数の気筒で共用される第１通路と、該第１通路と連通し且つ所定の分岐位置において該第１通路から前記複数の気筒の各々へ分岐する第２通路とを含み、前記ＥＧＲガスは、前記吸気制御弁下流且つ前記分岐位置上流に導入される。

この態様によれば、ＥＧＲガスが、吸気制御弁下流且つ分岐位置上流に導入されるため、各気筒へのＥＧＲガスの分配を可及的に均一に行うことが可能であり、また、ＥＧＲガスの導入を一箇所に集約して行うことができるため、実践上極めて有益である。尚、吸気通路がこのような構成を有する場合、既に述べたように吸気通路長は気筒相互間で異なるが、このような吸気通路長がＥＧＲ量に与える影響は、吸気制御弁の開閉特性の補正により好適に抑制可能である。

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ＥＧＲ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制御手段」及び「補正手段」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、軽油を燃料とする、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列４気筒ディーゼルエンジンである。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行程において燃料を含む混合気が圧縮され、自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。

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。

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。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。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。また、吸気管２０４は、本発明に係る「第１通路」の一例であり、連通管２０６は、本発明に係る「第２通路」の一例である。

燃焼室内部には、高温高圧の気筒２０２内部に直接燃料を噴射するための、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の一部として、インジェクタ２０３の噴射弁が露出しており、燃焼室内部に燃料たる軽油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、気筒内部において、吸気行程に吸入される吸気（吸入空気と、後述するＥＧＲガスとの混合ガスである）と混合され、上述した混合気となる。この混合気は、吸気行程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付近において自発的に着火する（即ち、爆発する）構成となっている。

尚、本実施形態に係るエンジン２００は、ディーゼルエンジンであるが、本発明に係る内燃機関としては、ガソリンを燃料とするガソリンエンジンやガソリンとアルコールとが混合されたアルコール混合燃料を使用可能なバイフューエルエンジン等を使用することもできる。内燃機関がこれらの形態を採る場合、燃料噴射用のインジェクタは、吸気ポートに燃料を噴射可能な所謂ポート噴射型インジェクタであってもよい。

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、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、ＤＰＮＲ（Diesel Particulate NOx Reduction system）２１９が設置されている。ＤＰＮＲ２１９は、ＮＯｘ吸蔵層を設けたＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）の上下流に夫々酸化触媒及びＮＳＲ（NOx Storage Reduction：ＮＯｘ吸蔵還元）触媒を配置した構成を採り、排気中のＣＯ、ＨＣ、ＰＭ及びＮＯｘを連続的に酸化還元することにより排気を浄化可能な、排気浄化手段である。

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、後述する慣性過給制御の実行時において、負圧波の位相を反転させる（即ち、吸気の脈動を生じさせる）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の下流側における分岐位置（符合省略）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、慣性過給の非実行期間においてサージタンク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への分岐位置近傍には、各気筒で共有且つ共用される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Ａｉｐが、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するように構成された、本発明に係る「吸気制御弁」の一例たる回転弁である。尚、これ以降の説明においては適宜、インパルス弁２２４の開度Ａｉｐを０（％）〜１００（％）の範囲で規格化して表現することとし、上記全開開度をＡｉｐ＝１００とし、全閉開度をＡｉｐ＝０と表現することとする。

インパルス弁２２４は、アクチュエータ２２５から供給される駆動力によりその開度が制御される構成となっている。このアクチュエータ２２５は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によりその駆動状態が制御される構成となっている。即ち、インパルス弁２２４の開度は、ＥＣＵ１００により制御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、且つインパルス弁２２４が共有される、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、連通管２０６における個々の吸気ポートに対応する箇所に各気筒個別にインパルス弁２２４が備わる多弁式のインマニレス吸気系であってもよいし、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。

ここで、排気マニホールド２１３には、ＥＧＲ通路２２６の一端部が接続されており、その内部で排気マニホールド２１３に連通している。このＥＧＲ通路２２６の他端部は、吸気管２０４における連通管２０６への分岐位置近傍に設定されたＥＧＲ導入口２２８を介して吸気管２０４と連通する構成となっている。即ち、排気マニホールド２１３に導かれた排気の一部は、ＥＧＲガスとして、吸気系に適宜導入される構成となっている。

一方、ＥＧＲ通路２２６には、ＥＧＲ弁２２７が設置されている。ＥＧＲ弁２２６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、ＥＣＵ１００の制御により内部の弁体の開度が連続的に変化するように構成された電磁制御弁である。ＥＧＲ弁２２７の開度たるＥＧＲ弁開度Ａｅｇｒは、ＥＧＲ通路２２６と吸気管２０４との連通を遮断する全閉開度（尚、インパルス弁開度Ａｉｐと同様に、適宜「０」と表現する）から、ＥＧＲ通路２２６をほぼ全面的に吸気管２０４と連通させる全開開度（これも同様に適宜「１００」と表現する）まで、連続的に可変に制御される。このＥＧＲ通路２２６、ＥＧＲ導入口２２８及びＥＧＲ弁２２７により、本発明に係る「ＥＧＲ装置」の一例が構成されている。

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ＥＧＲ制御の詳細について説明する。ここに、図２は、ＥＧＲ制御のフローチャートである。

図２において、ＥＣＵ１００は、燃料の噴射量Ｑ及び機関回転速度Ｎｅを取得する（ステップＳ１０１）。この際、噴射量Ｑは、要求負荷たるアクセル開度Ｔａと機関回転速度Ｎｅとに基づいて、予め設定された噴射量マップから取得される。また、機関回転速度Ｎｅは、クランクシャフトの回転位相を検出するクランクポジションセンサの値を時間処理することにより算出される。尚、エンジン２００に機関回転速度Ｎｅを検出可能なＮｅセンサ等の検出手段が備わる場合には、当該検出手段から機関回転速度Ｎｅが取得されてもよい。

ＥＣＵ１００は、取得された噴射量Ｑが、下限値Ｑ１より大きく且つ上限値Ｑ２（Ｑ２＞Ｑ１）未満であるか否かを判別する（ステップＳ１０２）。

ここで、下限値Ｑ１及び上限値Ｑ２は、夫々機関回転速度Ｎｅに応じた（連続的でも段階的でもよい）可変な値として予めＲＯＭに格納される値であり、定性的には、インパルス弁２２４を併用したＥＧＲガスの導入（以下、適宜「インパルス弁併用ＥＧＲ」と称する）の要否（即ち、相対的に大量のＥＧＲ量が要求されるか否か）に対応付けられる形で設定されている。

尚、「より大きい」及び「未満」とは、基準値の設定如何により容易に「以上」及び「以下」と置換し得る概念であり、基準値が含まれるか否かは設計事項であって、発明の本質とは無関係である。

噴射量Ｑが、下限値Ｑ１以下であるか、或いは上限値Ｑ２以上である場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、インパルス弁併用ＥＧＲの実行要否を規定するインパルス弁併用ＥＧＲフラグＦｇ＿ｉｐｅｇｒを、インパルス弁併用ＥＧＲが不要である旨を表す「０」に設定し（ステップＳ１０６）、ＥＧＲ弁２２７のみを使用した通常のＥＧＲ導入（以下、適宜「通常ＥＧＲ」と称する）を実行する（ステップＳ１０７）。

尚、ステップＳ１０２に係る処理においては、ＥＧＲ自体の実行要否が判別される訳ではない。即ち、ステップＳ１０７に係る通常ＥＧＲの実行に際しては、別途定められる目標ＥＧＲ率が得られるように、実負荷に応じてＥＧＲ弁２２７の開度制御が実行される。この際、目標ＥＧＲ率がゼロ（例えば、始動時や軽負荷時等）であれば、無論ＥＧＲ弁２２７の開度たるＥＧＲ弁開度Ａｅｇｒは全閉、即ち０（％）に制御される。このように通常ＥＧＲが実行される期間において、インパルス弁２２４の開度Ａｉｐは全開、即ち１００（％）に制御される。

一方、ステップＳ１０２において、噴射量ＱがＱ１より大きく且つＱ２未満の範囲（この範囲を適宜「インパルス弁併用ＥＧＲ実行範囲」と称する）にある場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、インパルス弁併用ＥＧＲフラグＦｇ＿ｉｐｅｇｒを、インパルス弁併用ＥＧＲの実行が必要とされる旨を表す「１」に設定し（ステップＳ１０３）、インパルス弁開度Ａｉｐの補正に供すべき開度補正値Ａａｄｊ（ｊ）を算出する（ステップＳ１０４）。尚、インパルス弁開度Ａｉｐの補正については後述する。

尚、開度補正値Ａａｄｊ（ｊ）の「ｊ」とは、気筒番号に相当し、各気筒個別に開度補正値Ａａｄｊが決定されることを意味する。開度補正値Ａａｄｊは、予めＲＯＭに気筒毎の固定値として格納されており、ＥＣＵ１００により気筒毎に参照され設定される（このような態様もまた「算出」の範疇であるとする）。

開度補正値Ａａｄｊ（ｊ）が算出されると、ＥＣＵ１００は、インパルス弁併用ＥＧＲを実行する（ステップＳ１０５）。この際、インパルス弁開度Ａｉｐは、基本中間開度Ａｉｐｍ（０＜Ａｉｐｍ＜１００）に対しステップＳ１０４で設定された開度補正値Ａａｄｊを加算する形で、最終的には中間開度Ａｉｐｍ＋Ａａｄｊに制御される。即ち、インパルス弁２２４は閉弁側へ駆動される。尚、開度補正値Ａａｄｊは正負いずれの値も採り、中間開度Ａｉｐｍ＋Ａａｄｊは、基本中間開度Ａｉｐｍに対し大小いずれの領域でも設定される。ステップＳ１０５又はステップＳ１０７が実行されると、処理は、ステップＳ１０１に戻され、一連の処理が繰り返される。

ここで、図３を参照し、インパルス弁開度Ａｉｐの補正について説明する。ここに、図３は、インパルス弁開度Ａｉｐの補正前後におけるインパルス弁２２４の駆動状態の一例を模式的に表してなるタイミングチャートである。

図３において、上段には、上述したインパルス弁併用ＥＧＲフラグＦｇ＿ｉｐｅｇｒの状態が示され、下段には、インパルス弁開度Ａｉｐの状態が示される。また、図３において、図示時刻Ｔ０からＴ１までの期間が第１気筒の吸気行程（図示「ＩＶＯ１」参照）に相当し、図示時刻Ｔ１からＴ２までの期間が第３気筒の吸気行程（図示「ＩＶＯ３」参照）に相当し、図示時刻Ｔ２からＴ３までの期間が第４気筒の吸気行程（図示「ＩＶＯ４」参照）に相当し、図示時刻Ｔ３からＴ４までの期間が第２気筒の吸気行程（図示「ＩＶＯ２」参照）に相当し、図示時刻Ｔ４からＴ５までの期間が第１気筒の吸気行程（図示「ＩＶＯ１」参照）に相当するものとする。

ここで、ＩＶＯ３の開始時点たる時刻Ｔ１において、インパルス弁併用ＥＧＲフラグＦｇ＿ｉｐｅｇｒが「１」となり、インパルス弁併用ＥＧＲが開始されると、インパルス弁開度Ａｉｐは、上記補正を施された中間開度（即ち、全開でも全閉でもない開度）に制御され、第３気筒及び第２気筒については、Ａｉｐ２（Ａｉｐｍ＞Ａｉｐ２）に、また第１気筒及び第４気筒についてはＡｉｐ１（Ａｉｐ１＞Ａｉｐｍ）に維持される。

ここで更に、図４を参照し、インパルス弁併用ＥＧＲの効果について説明する。ここに、図４は、インパルス弁併用ＥＧＲの効果の一例を模式的に表すタイミングチャートである。尚、同図において、図３と重複する箇所には、同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。

図４において、上段から順に、インパルス弁併用ＥＧＲフラグＦｇ＿ｉｐｅｇｒ、インパルス弁開度Ａｉｐ、ＥＧＲ弁開度Ａｅｇｒ及びＥＧＲ率Ｒｅｇｒの時間応答が表されている。

ここで、時刻Ｔ１０において、インパルス弁併用ＥＧＲフラグＦｇ＿ｉｐｅｇｒが「１」となり、インパルス弁開度Ａｉｐが基本中間開度Ａｉｍに制御されるとする。

一方で、時刻Ｔ１０においてＥＧＲ弁２２７の開度制御により、ＥＧＲ弁開度Ａｅｇｒが従前のＡｅｇｒ０からＡｅｇｒ１（Ａｅｇｒ１＞Ａｅｇｒ０）まで増加（即ち、開弁側に駆動）されたとする。この際、インパルス弁開度Ａｉｐの閉弁側への駆動を伴わない通常ＥＧＲであっても、ＥＧＲ弁開度Ａｅｇｒの増加に伴って、ＥＧＲ量は幾らかなり増加し得るから、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒもまた幾らかなり増加し得るが、あくまでその速度はＥＧＲ弁開度Ａｅｇｒの応答速度に準じた緩慢なものとなる。

それに対し、インパルス弁２２４の閉弁側への駆動を伴うインパルス弁併用ＥＧＲの場合、インパルス弁開度Ａｉｐの減少に伴い吸入空気が絞られるため、ＥＧＲ弁開度Ａｅｇｒが例え不変であっても、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒは、インパルス弁２２４の閉弁応答に連動して比較的早く変化し始める。図４では特に、ＥＧＲ弁開度Ａｅｇｒも増加制御されており、双方の相乗効果により、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒは、時刻Ｔ１０のＲｅｇｒ０から時刻Ｔ１１においてＥＧＲ弁開度ＡｅｇｒがＡｅｇｒ１に収束するまで上昇し、最終的にＲｅｇｒ１で安定する。

また、時刻Ｔ１２においてインパルス弁併用ＥＧＲフラグＦｇ＿ｉｐｅｇｒが再び「０」となり、インパルス弁開度Ａｉｐが１００（％）、即ちインパルス弁２２４が全開状態に復帰すると、Ｒｅｇｒ０を目標とするＥＧＲ弁開度Ｒｅｇｒの駆動が終了する過程で、インパルス弁２２４の時間応答に追従するようにＥＧＲ率Ｒｅｇｒは迅速に変化する（無論、ＥＧＲ弁開度が収束するまで変化は継続する）。

このように、インパルス弁併用ＥＧＲによれば、ＥＧＲ弁２２７よりも明らかに応答速度が速く、且つ吸入空気量の調整機能を有するインパルス弁２２４の閉弁側への駆動により、連通管２０６に負圧が形成され、この負圧によって連通管２０６へのＥＧＲガスの導入が促進されることにより、ＥＧＲ率を所望の値へ迅速に変化させることが可能となる。また、インパルス弁開度Ａｉｐの閉弁側への駆動を伴わない通常ＥＧＲでは、例えばＥＧＲ弁２２７前後の圧力差が小さい場合等には、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒが図示Ｒｅｇｒ１に到達しない可能性も有り、インパルス弁併用ＥＧＲは、ＥＧＲガスの導入に係る応答速度のみならず、ＥＧＲ量の向上に顕著に効果的である。

尚、スロットルバルブ２０５も吸入空気量を調整可能であるが、スロットルバルブ２０５の開度変化が、下流側に離れた連通管２０６における吸入空気量の変化として顕在化するまでの時間は、インパルス弁２２４によりこの種の吸気絞りがなされた場合と較べて遥かにに長くなり、図４に例示する如き顕著な効果は望めない。即ち、スロットルバルブ２０５は、本発明に係る「吸気制御弁」の概念の範囲外であるか否かは別として少なくとも吸気制御弁の好適な一形態ではない。但し、逆に、インパルス弁２２４にスロットルバルブ２０５の機能を併有させることは可能である。

一方、連通管２０６の構成上、ＥＧＲ導入口２２８から各気筒の吸気バルブまでの距離は異なっており、インパルス弁併用ＥＧＲにおけるインパルス弁２２４の駆動態様が各気筒一律である場合には、例えＥＧＲ導入口２２８におけるＥＧＲ量に差はなくても、各気筒に流入する吸気ベースでみれば、ＥＧＲ率に変化が生じ易い。即ち、ＥＧＲ量の気筒間偏差が生じ易い。

ここで、図４のＥＧＲ弁開度Ａｅｇｒの応答速度からも明らかなように、ＥＧＲ弁２２７の開度制御によりこの種の気筒間偏差の解消を図ることは実践上困難である。一方で、インパルス弁開度Ａｉｐの閉弁側への変化量（即ち、減少量）が大きい程、連通管２０６に形成される負圧の絶対値が大きくなって、ＥＧＲ量の増大が見込めることも明らかである。そこで、本実施形態では、上記開度補正値Ａａｄｊによる補正を経たインパルス弁開度ＡｉｐによりＥＧＲ量の気筒間偏差の抑制が図られるのである。

図３では、第１気筒と第４気筒とでインパルス弁開度Ａｉｐは等しく（Ａｉｐ＝Ａｉｐ１）、第２気筒と第３気筒とでインパルス弁開度Ａｉｐが等しく（Ａｉｐ＝Ａｉｐ２）なっている。これは、第１気筒及び第４気筒と、第２気筒及び第３気筒との間で、同一のＥＧＲ弁開度におけるＥＧＲ率（別段、ＥＧＲ量であってもよい）を比較した場合に、後者の方が小さいことに由来しており、ＥＧＲ量の気筒間偏差（この場合、言わば気筒群間偏差）が生じ易いことを意味している。このため、本実施形態では、第２気筒及び第３気筒について、インパルス弁２２４がより閉弁側へ駆動され吸入空気量が絞られ、ＥＧＲガスの導入が促進されているのである。

尚、ここで補足すると、上述した開度補正値Ａａｄｊは、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、目標ＥＧＲ率に応じて、ＥＧＲ量の気筒間偏差が実践上有意な範囲で（即ち、燃焼性能にさしたる変化が生じない程度であれば、係る気筒間偏差を抑制する必然性は低くなる）可及的に抑制され得るように決定された適合値である。

尚、ここで例示するＥＧＲ量の気筒間偏差は一例に過ぎず、ＥＧＲ量の気筒間偏差は、エンジン２００の構造、顕著には吸気系の構造等に応じて本来多種多様である。然るに、ＥＧＲ量の気筒間偏差が如何なる態様を採ったところで、インパルス弁開度ＡｉｐとＥＧＲ量との関係が、少なくとも定性的に規定されている限り、インパルス弁開度Ａｉｐの補正によりＥＧＲ量の気筒間偏差を抑制することは実践上十分に可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、インパルス弁併用ＥＧＲにより、ＥＧＲの応答速度を向上させ、且つＥＧＲ量を増大させることが可能であると共に、インパルス弁開度Ａｉｐの補正により、ＥＧＲ量の気筒間偏差を抑制することができる。このため、各気筒で燃焼状態の均一化を図ることが可能となるのである。

尚、本実施形態では、本発明に係る「開閉特性」の一例として、インパルス弁開度Ａｉｐが補正されているが、開閉特性の補正態様は、これに限定されない。例えば、噴射量Ｑがインパルス弁併用ＥＧＲ実行範囲にある場合に、インパルス弁２２４が吸気行程中に開閉駆動される場合（後述する慣性過給制御のように、全開と全閉との間で繰り返される必要は必ずしもないが、別段、閉じ側の開度が全閉に相当する開度であってもよい）、インパルス弁２２４が閉弁側へ駆動される時期、開弁側へ駆動される時期又はその両方を、ＥＧＲ量の気筒間偏差が抑制されるように補正してもよい。この場合、インパルス弁開度Ａｉｐは、全開に相当する１００（％）と例えば基本中間開度Ａｉｐｍとの間で二値的に制御されてもよい。

このように、吸気行程中でインパルス弁２２４の開閉駆動がなされる場合、とりわけ吸気行程初期又は中期等においてインパルス弁２２４が閉弁側へ駆動される場合、吸気行程において気筒内に取り込まれる吸気は、吸気行程初期又は中期においてＥＧＲガスが支配的となり、インパルス弁２２４の開弁後には吸入空気が支配的となる。即ち、気筒２０２内部では、下層にＥＧＲガスが、上層に空気が夫々偏在し易く、所謂成層ＥＧＲが実現される。成層ＥＧＲが実現された場合、リッチスパイクによるＤＰＮＲ２１９（とりわけＮＳＲ触媒）のＮＯｘ還元時或いはＳ被毒再生時に効果的である。またガソリンエンジンであっても、ＥＧＲ量が比較的大きい場合にストイキ燃焼に与える影響が小さくなるため好適である。

尚、本実施形態では、吸気系が、吸気管２０４と連通管２０６とによる一弁式のインマニレス吸気系として構成されており、吸気通路長は気筒間で明らかに異なっている。そのため、主としてこの吸気通路長に起因するＥＧＲ量の気筒間偏差の抑制に主眼が置かれており、これは、多弁式のインマニレス吸気系（即ち、連通管２０６における各気筒に対応する通路各々にインパルス弁を有する構成）においても同様である。一方で、例えばサージタンクと各気筒とが、個々の吸気マニホールドにより連通する構成では、吸気通路長といった観点では必ずしも気筒間偏差が生じるとは限らないが、吸入空気が基本的に大なり小なり脈動波である点に鑑みれば、この種の脈動に基づいた気筒間偏差の生じる可能性は少なくとも実践上無視し得る程には小さくない。特に、上述したように、成層ＥＧＲ等を目的として、吸気行程初期又は中期等においてインパルス弁２２４の開閉駆動がなされる場合、上記実施形態の如く、インパルス弁開度Ａｉｐが中間開度に維持される場合と較べて吸気の脈動は大きくなり易く、ＥＧＲ量の気筒間偏差は相対的に生じ易くなる。即ち、本実施形態において例示したインパルス弁併用ＥＧＲ及びそれに類する制御は、広範な吸気系において効果を発揮する。

また、本質的な部分で考えれば、この種のＥＧＲ量の気筒間偏差を補正する術を有さぬならば、原因は何であれＥＧＲ量の気筒間偏差が生じた場合にシステム上講じ得る対処方法は限定されるが、インパルス弁開度Ａｉｐの補正であれ、開閉時期の補正であれ、更には他の補正であれ、インパルス弁２２４をこの種の気筒間偏差の補正に利用し得る点に着眼した本発明は、これらに対し明らかに有利であり、本発明によりもたらされる実践上の利益は計り知れない程大きいものとなる。
＜第２実施形態＞
エンジンシステム１０では、慣性過給（インパルスチャージ）を実現するための慣性過給制御が実行される。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。

ここで、第１実施形態に係るインパルス弁併用ＥＧＲの実行時、或いは通常ＥＧＲの実行時に、慣性過給制御の実行が要求された場合、ＥＧＲ弁２２７が開弁したままでは、ＥＧＲ弁２２７を介して大量のＥＧＲガスが連通管２０６に流入し、各気筒において燃焼が不安定になりかねない。このため、ＥＧＲ弁２２７は、この種の慣性過給制御の要求時には迅速に閉弁されるべきであるが、既に述べたように、ＥＧＲ弁２２７の時間応答は、インパルス弁２２４よりも遅く、何らの対策も講じられることがなければ、各種ＥＧＲが終了するまでの過渡期間において、燃焼状態の悪化が避け難い。

ここで、図５を参照し、本発明の第２実施形態として、この種の過渡期間における燃焼状態の悪化を抑制し得るインパルス弁駆動制御実行判断処理について説明する。ここに、図５は、インパルス弁駆動制御実行判断処理のフローチャートである。

図５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６を参照し、慣性過給領域について説明する。ここに、図６は、慣性過給領域の模式図である。

図６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、インパルス弁２２４の動作限界に基づいて規定される判断基準値であり、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５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、インパルスチャージの実行要否を規定するフラグＦｇ＿ｉｐ１を、インパルスチャージが必要とされない旨を表す「０」に設定し（ステップＳ２０６）、インパルスチャージの実行有無を規定するフラグＦｇ＿ｉｐ３を、インパルスチャージを実行しない旨を表す「０」に設定して（ステップＳ２０７）、インパルス弁駆動制御実行判断処理を終了する。

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、先に述べたフラグＦｇ＿ｉｐ１を、インパルスチャージが必要とされる旨を表す「１」に設定し（ステップＳ２０３）、更にインパルスチャージの実行可否を規定するフラグＦｇ＿ｉｐ２が、インパルスチャージの実行が許可される旨を表す「０」であるか否かを判別する（ステップＳ２０４）。尚、フラグＦｇ＿ｉｐ２は、インパルスチャージの実行が禁止される場合には「１」に設定されるフラグであり、後述するように、その設定自体もＥＣＵ１００により実行される。

フラグＦｇ＿ｉｐ２が「０」である場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、先に述べたフラグＦｇ＿ｉｐ３を、インパルスチャージを実行する旨を表す「１」に設定して（ステップＳ２０５）、インパルス弁駆動制御実行判断処理を終了する。一方、フラグＦｇ＿ｉｐ２が、インパルスチャージが禁止される旨を表す「１」である場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ２０７に移行させて、インパルス弁駆動制御実行判断処理を終了する。

ＥＣＵ１００は、インパルス弁駆動制御実行判断処理を、所定周期で繰り返し実行しており、フラグＦｇ＿ｉｐ３が「１」であれば慣性過給制御を実行し、フラグＦｇ＿ｉｐ３が「０」であれば、慣性過給制御を実行することなく、インパルス弁２２４を基本的に全開に維持する（但し、この期間において、上述したインパルス弁併用ＥＧＲの実行がなされる場合は除く）。

ここで、図７を参照し、慣性過給制御の実行可否を規定するフラグＦｇ＿ｉｐ２の設定態様について説明する。ここに、図７は、先に述べた通常ＥＧＲの実行期間から慣性過給制御の実行期間への切り替わり前後における各種フラグ及び各弁の状態の一例を表す模式的なタイミングチャートである。尚、同図において、図３と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。

図７において、上段から順にフラグＦｇ＿ｉｐ１、フラグＦｇ＿ｉｐ２、フラグＦｇ＿ｉｐ３、インパルス弁開度Ａｉｐ及びＥＧＲ弁開度Ａｅｇｒの状態が示される。

図７において、フラグＦｇ＿ｉｐ１が「１」となり、慣性過給制御の実行が要求される時刻Ｔ２０の時点では、ＥＧＲ弁開度Ａｅｇｒが未だＡｅｇｒ１である。この状態で慣性過給制御を開始すると、インパルス弁２２４の時間応答の方がＥＧＲ弁２２７よりも速いため、慣性過給効果がＥＧＲにも影響して、ＥＧＲ量の増大を招く。慣性過給制御は、実負荷を要求負荷に可及的速やかに追従させるべく、ターボチャージャによる過給圧上昇を補助する意味合いもあり、ＥＧＲ量はゼロ又はそれに類する程度に、即ち、実負荷の上昇を阻害しない程度に小さいのが望ましい。このため、ＥＣＵ１００は、時刻Ｔ２０において、フラグＦｇ＿ｉｐ２を「１」に設定し、慣性過給制御の実行を禁止する。

一方、ＥＣＵ１００は、Ｆｇ＿ｉｐ１が「１」に設定された時点で、ＥＧＲガスの導入を終了すべく、ＥＧＲ弁２２７の目標開度をゼロに設定し、ＥＧＲ弁２２７を駆動制御する。即ち、本実施形態において、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「所定の閉弁状態に移行するようにＥＧＲ装置を制御する」旨の動作の一例を実行する、本発明に係る「第２制御手段」の一例としても機能するように構成されている。その結果、ＥＧＲ弁開度Ａｅｇｒは、時刻Ｔ２０を境に減少を開始する。ところが、ＥＧＲ弁２２７の時間応答は遅いため、第３気筒の吸気行程たるＩＶＯ３が開始される時刻Ｔ２１において、ＥＧＲ弁２２７は未だ開弁中である。このため、時刻Ｔ２１においてもフラグＦｇ＿ｉｐ２は「１」のまま維持される。

更に時間が経過して、第４気筒の吸気行程たるＩＶＯ４の開始時刻Ｔ２３以前の時刻Ｔ２２になると、ＥＧＲ弁開度Ａｅｇｒはゼロとなる。ＥＧＲ弁開度Ａｅｇｒがゼロとなったことにより、ＥＧＲガスの導入は物理的に停止するから、ＥＣＵ１００は、時刻Ｔ２２において、フラグＦｇ＿ｉｐ２を「０」に設定する。その結果、先に述べたインパルス弁駆動制御実行判断処理によりフラグＦｇ＿ｉｐ３が「１」となり、慣性過給制御が開始される。即ち、時刻Ｔ２２以降最初に吸気行程を迎える第４気筒から、慣性過給制御が開始される。

以上説明したように、本実施形態によれば、インパルス弁駆動制御実行判断処理によって、ＥＧＲ弁２２７の開弁期間中における慣性過給制御は禁止される。このため、インパルス弁２２４の本来の使用目的であるインパルスチャージの実行に際して燃焼の悪化を招く事態が防止され、第１実施形態に係る各種ＥＧＲ制御と、慣性過給制御とを相互に協調的に実行し、互いの利益を好適に享受することが可能となるのである。

尚、図７は、通常ＥＧＲの実行期間において慣性過給制御を開始する際の一例であるが、インパルス弁併用ＥＧＲの実行期間においても、インパルス弁開度Ａｉｐが異なる（例えば、第１実施形態を参照するならばインパルス弁開度Ａｉｐは、Ａｉｐ１或いはＡｉｐ２である）のみで基本的に同様である。

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ＥＧＲ制御のフローチャートである。 インパルス弁開度Ａｉｐの補正前後におけるインパルス弁２２４の駆動状態の一例を模式的に表してなるタイミングチャートである。 インパルス弁併用ＥＧＲの効果の一例を模式的に表すタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態に係るインパルス弁駆動制御実行判断処理のフローチャートである。 図５の制御において参照される慣性過給領域の模式図である。 通常ＥＧＲの実行期間から慣性過給制御の実行期間への切り替わり前後における各種フラグ及び各弁の状態の一例を表す模式的なタイミングチャートである。

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…アクチュエータ、２２６…ＥＧＲ通路、２２７…ＥＧＲバルブ、２２８…ＥＧＲ導入口。

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、該吸気通路に設置された吸気制御弁、及び排気系からＥＧＲ弁を介して前記吸気制御弁下流に排気の一部をＥＧＲガスとして導入可能なＥＧＲ装置を備え、前記吸気制御弁の開閉を伴う所定種類の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ＥＧＲガスが導入される場合に、前記内燃機関の吸気行程において前記吸気制御弁の開度が減少するように前記吸気制御弁を制御する第１制御手段と、
   前記複数の気筒相互間における前記ＥＧＲガスの導入量の偏差が減少するように前記複数の気筒の少なくとも一部について前記吸気制御弁の開閉特性を補正する補正手段と
   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. 前記補正手段は、前記開閉特性として前記吸気制御弁の開閉時期を補正する
   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. 前記補正手段は、前記開閉特性として前記吸気制御弁の開度を補正する
   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ＥＧＲガスの導入期間において前記慣性過給制御の実行が要求された場合に、前記ＥＧＲ弁が所定の閉弁状態に移行するように前記ＥＧＲ装置を制御する第２制御手段を更に具備し、
   前記第１制御手段は、前記ＥＧＲ弁が前記閉弁状態に移行した後に前記慣性過給制御が実行されるように前記慣性過給制御の開始時期を制御する
   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. 前記吸気通路は、前記複数の気筒で共用される第１通路と、該第１通路と連通し且つ所定の分岐位置において該第１通路から前記複数の気筒の各々へ分岐する第２通路とを含み、前記ＥＧＲガスは、前記吸気制御弁下流且つ前記分岐位置上流に導入される
   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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