JP2015214915A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の始動時において、コンプレッショントルクに起因する振動の発生を抑制する。【解決手段】内燃機関の制御装置（１００）は、複数の気筒（２０１）のうち、圧縮行程にある一の気筒（２０１ａ）の吸気バルブ（２１１）が開いている場合に、一の気筒以外の他の気筒（２０１ｂ）の吸気バルブが閉じられる内燃機関（２００）を制御する。内燃機関の制御装置は、複数の気筒の各々について吸気バルブの開閉状態を判定可能な開閉判定手段（１１０）と、内燃機関の始動時において、複数の気筒のうち、いずれかの気筒の吸気バルブが開いていると判定された場合に、スロットルバルブ（２０８）の開度をアイドル運転に対応する開度より大きい所定開度にする開度制御手段（１５０）とを備える。【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば自動車等の車両に搭載される内燃機関の動作を制御する内燃機関の制御装置の技術分野に関する。

この種の内燃機関では、始動時における振動を抑制するために、コンプレッショントルク（即ち、燃焼室内の空気が圧縮されることで発生するトルク）の低減が図られる。例えば特許文献１では、内燃機関の停止時にクランクシャフトの回転角を制御することで、始動時におけるコンプレッショントルクを所定値以下にするという技術が開示されている。また特許文献２では、内燃機関の停止時にスロットルバルブを閉じて、吸入空気量が過剰になることを防止するという技術が開示されている。特許文献３では、内燃機関の始動時にスロットルバルブを全閉にすると共に、電動機で内燃機関のクランクシャフトを回転させて、インテークマニホールド内を負圧にするという技術が開示されている。

特開２０１２−０９２６５６号公報 特開２００４−１４３９３９号公報 特開２００４−３０８５７０号公報

複数の気筒を有する内燃機関には、所定気筒の吸気バルブが圧縮行程で開いている場合に、所定気筒以外の吸気バルブが閉じるように制御されるものがある。このような内燃機関において、上述した特許文献２及び３に記載されているようなスロットルバルブを閉じる制御を実行すると、圧縮行程の所定気筒からインテークマニホールドに空気が送られ、インテークマニホールド内の圧力が上昇することになる。すると、次に吸気行程を迎える気筒では、インテークマニホールドの圧力上昇によって吸入空気量が増大することになり、コンプレッショントルクが増大する。この結果、コンプレッショントルクに起因する比較的大きな振動が発生してしまうという技術的問題点が生ずる。

本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、内燃機関の始動時において、コンプレッショントルクに起因する振動の発生を抑制することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。

＜１＞
本発明の内燃機関の制御装置は上記課題を解決するために、複数の気筒のうち、圧縮行程にある一の気筒の吸気バルブが開いている場合に、前記一の気筒以外の他の気筒の吸気バルブが閉じられる内燃機関の制御装置であって、前記複数の気筒の各々について吸気バルブの開閉状態を判定可能な開閉判定手段と、前記内燃機関の始動時において、前記複数の気筒のうち、いずれかの気筒の前記吸気バルブが開いていると判定された場合に、スロットルバルブの開度をアイドル運転に対応する開度より大きい所定開度にする開度制御手段とを備える。

本発明の内燃機関の制御装置は、例えば車両の駆動軸に対し動力を供給可能な動力要素として構成された内燃機関を制御する。本発明に係る内燃機関は特に、複数の気筒を有する内燃機関であって、圧縮行程にある一の気筒の吸気バルブが開いている場合に、一の気筒以外の他の気筒の吸気バルブが閉じられる。即ち、本発明に係る内燃機関は、圧縮行程で吸気バルブが開いている状態の気筒と、吸気行程で吸気バルブが開いている気筒とが同時に存在しないような内燃機関である。なお、このような条件を満たす限りにおいて、本発明に係る内燃機関は、燃料種別、燃料の供給態様、燃料の燃焼態様、吸排気系の構成及び気筒配列等を問わない各種の態様を採り得る。

本発明に係る内燃機関の制御装置の動作時には、まず開閉判定手段によって、内燃機関の始動時における各気筒の吸気バルブの開閉状態が判定される。なお、開閉判定手段は、吸気バルブが開いているか、或いは閉じているかを判定できるものであれば足りるが、吸気バルブの開度等を判定可能に構成されてもよい。吸気バルブの開閉状態は、例えば内燃機関のクランク角を用いて検出できる。

開閉判定手段による判定の結果、いずれかの気筒の吸気バルブが開いているとされた場合、開度制御手段によりスロットルバルブの開度が制御される。具体的には、開閉判定手段は、スロットルバルブの開度をアイドル運転に対応する開度（以下、適宜「ＩＳＣ開度」と称する）より大きい所定開度にする。なお、スロットルバルブを所定開度にする制御は、内燃機関の始動要求があってからできるだけ早いタイミングで行われることが好ましい。ただし、開いているとされた吸気バルブが閉じるまでにスロットルバルブが所定開度とされるのであれば、後述する本発明に係る効果は相応に発揮される。

いずれかの気筒の吸気バルブが開いている場合にスロットルバルブを所定開度にすることで、吸気バルブが開いている気筒からの吹き返し（即ち、圧縮により気筒内からインテークマニホールド内に戻ってくる空気）によって、インテークマニホールド内の圧力が上昇してしまうことを抑制できる。この結果、次に吸気行程を迎える気筒の吸気バルブが開かれた際に、流入すべき量より多くの空気が流入し、コンプレッショントルクが増大してしまうことを抑制できる。従って、コンプレッショントルクに起因する振動（例えば、内燃機関本体の振動及び駆動系の振動等）の発生を抑制できる。

なお、本発明に係る「所定開度」は、上述したように、吹き返しによるインテークマニホールド内の圧力上昇を抑制できるような開度（具体的には、例えばインテークマニホールド内の正圧化を防止できるような開度）として設定されるものである。ここで、インテークマニホールド内の圧力上昇を抑制することのみを考慮すれば、所定開度はできる限り大きい開度（例えば、全開）であることが好ましい。ただし、所定開度を必要以上に大きくすると、続く吸気行程において不都合が生じてしまうおそれもあるため、所定開度は事前のシミュレーション等により上記不都合を発生させないような値として設定されることが好ましい。

ちなみに、所定開度がＩＳＣ開度よりも大きければ、スロットルバルブがＩＳＣ開度とされ続ける場合と比較して、コンプレッショントルクに起因する振動は多少なりとも抑制されることになる。即ち、所定開度がＩＳＣ開度よりも大きいという条件を満たす限り、上述した本発明に係る効果は相応に発揮される。

以上説明したように、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の始動時における振動の発生を好適に抑制することが可能である。

＜２＞
本発明の内燃機関の制御装置の一態様では、前記開度制御手段は、前記吸気バルブが開いていると判定された気筒の前記吸気バルブが閉じたと判定された場合に、前記所定開度とされた前記スロットルバルブの開度を、前記アイドル運転に対応する開度にする。

この態様によれば、開閉判定手段によって、吸気バルブが開いていると判定された気筒の吸気バルブが閉じたと判定されると、所定開度とされたスロットルバルブの開度がＩＳＣ開度にされる。これにより、吸気バルブが閉じられた後にインテークマニホールド内を素早く負圧化でき、結果として振動の発生を効果的に低減できる。

＜３＞
本発明の内燃機関の制御装置の他の態様では、前記内燃機関の始動時におけるクランク角が、下死点から上死点に向かう方向で上死点に近くなるほど、前記所定の開度を小さくする開度調整手段を備える。

この態様によれば、内燃機関の始動時には、先ず内燃機関のクランク角（即ち、クランクシャフトの停止角度）が検出される。そして、開度調整手段は、検出されたクランク角に応じて所定開度を調整する。具体的には、開度調整手段は、クランク角が下死点から上死点に向かう方向で上死点に近くなるほど、所定の開度を小さい値とする。

ここで仮に、クランク角による所定開度の調整を行わず、常に所定開度を大きい値となるように設定すると、吸気バルブが閉じた後にスロットルバルブをＩＳＣ開度にするように制御しても、次の上死点を乗り越えるまでにスロットルバルブの開度がＩＳＣ開度とならない（即ち、指令を出してから実際に動作が完了するまでの応答遅れによって、スロットルバルブが戻りきらない）おそれがある。このような場合、次に吸気行程に入る気筒の吸入空気量が増え、コンプレッショントルクが増加し、振動悪化につながる。

しかるに本態様では、上述したように、クランク角が上死点に近くなるほど所定開度が小さくされる。よって、クランク角が上死点に近い状態であるほど、スロットルバルブの制御量は小さくなる。従って、スロットルバルブの開度を所定開度に制御したが故に、コンプレッショントルクに起因する振動が増大してしまうことを防止できる。なお、所定開度の調整は、インテークマニホールド内の圧力上昇を抑制でき、且つＩＳＣ開度への制御が適切に行えることを条件として作成されたマップ等を用いて行われればよい。

＜４＞
本発明の内燃機関の制御装置の他の態様では、前記開度制御手段は、前記内燃機関の始動時における前記インテークマニホールド内の圧力が大気圧以上である場合に、前記スロットルバルブの開度を前記所定開度にする。

この態様によれば、スロットルバルブの開度を調整する前に、インテークマニホールド内の圧力が大気圧以上であるか否かが判定される。そして、インテークマニホールド内の圧力が大気圧以上であると判定された場合に、スロットルバルブの開度を所定開度とする制御が実行される。言い換えれば、インテークマニホールド内の圧力が大気圧に満たない場合には、スロットルバルブの開度を所定開度とする制御は行われない。

上述したように制御すれば、スロットルバルブを所定開度にすることによって、逆にコンプレッショントルクが増大してしまう状況を回避できる。例えば、内燃機関の停止制御の終了直後には、インテークマニホールド内の圧力が大気圧まで戻っていない（即ち、大気圧未満である）状況が起こり得る。このような状況においてスロットルバルブを所定開度にすると（即ち、ＩＳＣ開度より大きくすると）、インテークマニホールド内の圧力は増加することになり、コンプレッショントルクも増大してしまう。よって、インテークマニホールド内の圧力が大気圧以上でない場合には、スロットルバルブを所定開度にしない（即ち、開度制御手段による制御を一時的に禁止する）ことで、より好適に振動の発生を抑制することが可能である。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。

実施形態に係るエンジンの構成を示す概略構成図である。 実施形態に係るエンジンにおける各行程を気筒毎に示す行程状態図である。 実施形態に係るＥＣＵの構成を示すブロック図である。 実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作を示すフローチャートである。 スロットルバルブの目標開度の算出に用いられるマップである。 実施形態に係る内燃機関の制御装置の制御による各部の動作を示すタイミングチャートである。 振動の発生度合いを比較するためのマップである。

以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。

＜エンジンの構成＞
先ず、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エンジンの構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、実施形態に係るエンジンの構成を示す概略構成図である。

図１において、エンジン２００は、「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、車両（ハイブリッド車両を含む）の主たる動力源として機能するように構成されている。なお、「内燃機関」とは、複数の気筒を有し、当該気筒内部の燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する力を、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又は機械的な伝達手段を適宜介し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。

本実施形態に係るエンジン２００は、紙面と垂直な方向に複数の気筒２０１が直列に配されてなるエンジンであるが、個々の気筒２０１の構成は相互に等しいため、以下では一の気筒２０１についてのみ説明を行うこととする。

エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介して、クランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。

クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。このクランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００（不図示）と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００では、このクランクポジションセンサ２０６から出力されるクランク角信号に基づいて、エンジン２００の機関回転数ＮＥが算出される構成となっている。

エンジン２００において、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、インテークマニホールド２１０を介して吸気バルブ２１１の開弁時に気筒２０１内部へ導かれる。インテークマニホールド２１０には、図示せぬ圧力センサが設けられている。また、インテークマニホールド２１０には、インジェクタ２１２の燃料噴射弁が露出しており、インテークマニホールド２１０に対し燃料を噴射することが可能な構成となっている。インジェクタ２１２から噴射された燃料は、吸気バルブ２１１の開弁時期に前後して吸入空気と混合され、上述した混合気となる。

燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介してインジェクタ２１２に供給される構成となっている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり、吸気バルブ２１１の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１３の開弁時にエキゾーストマニホールド２１４を介して排気管２１５に導かれる。

吸気管２０７における、インテークマニホールド２１０の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節可能なスロットルバルブ２０８が配設されている。このスロットルバルブ２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ２０９によってその駆動状態が制御される構成となっている。尚、ＥＣＵ１００は、基本的には不図示のアクセルペダルの開度に応じたスロットル開度が得られるようにスロットルバルブモータ２０９を制御するが、スロットルバルブモータ２０９の動作制御を介してドライバの意思を介在させることなくスロットル開度を調整することも可能である。即ち、スロットルバルブ２０８は、一種の電子制御式スロットルバルブとして構成されている。

排気管２１５には、三元触媒２１６が設置されている。三元触媒２１６は、エンジン２００から排出される排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を還元すると同時に、排気中のＣＯ（一酸化炭素）及びＨＣ（炭化水素）を酸化可能に構成された触媒装置である。尚、触媒装置の採り得る形態は、このような三元触媒に限定されず、例えば三元触媒に代えて或いは加えて、ＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）或いは酸化触媒の各種触媒が設置されていてもよい。

排気管２１５には、エンジン２００の排気空燃比を検出することが可能に構成された空燃比センサ２１７が設置されている。更に、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータージャケットには、エンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温を検出するための水温センサ２１８が配設されている。これら空燃比センサ２１７及び水温センサ２１８は、夫々ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された空燃比及び冷却水温は、夫々ＥＣＵ１００により一定又は不定の検出周期で把握される構成となっている。

＜エンジン行程＞
次に、本実施形態に係るエンジン２００の動作時の各行程について、図２を参照して説明する。ここに図２は、実施形態に係るエンジンにおける各行程を気筒毎に示す行程状態図である。

図２において、本実施形態に係るエンジン２００は、第１気筒２０１ａ及び第２気筒２０１ｂを有している。第１気筒２０１ａ及び第２気筒２０１ｂは夫々、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４つの行程を繰り返して運転する。また、第１気筒２０１ａ及び第２気筒２０１ｂの各々は、行程が予め設定されたタイミングで変化するように制御される。

具体的には、第１気筒２０１ａが吸気行程の際には、第２気筒２０１ｂは膨張行程となる。第１気筒２０１ａが圧縮行程の際には、第２気筒２０１ｂは排気行程となる。第１気筒２０１ａが膨張行程の際には、第２気筒２０１ｂは吸気行程となる。第１気筒２０１ａが排気行程の際には、第２気筒２０１ｂは圧縮行程となる。

ここで、第１気筒２０１ａ及び第２気筒２０１ｂの吸気バルブ２１１が開くのは、吸気行程から圧縮行程前半までの期間である。よって、本実施形態に係るエンジン２００では、第１気筒２０１ａと第２気筒２０１ｂとで、吸気バルブ２１１が開いている期間が重ならない。このような条件を満たす限りにおいて、本実施形態に係るエンジン２００は、３つ以上の気筒２０１を有するものとして構成されてもよい。

エンジン２００では、図中の網掛け部分で示されるように、第１気筒２０１ａが圧縮行程後半であり、第２気筒２０１ｂが排気行程後半である期間において、全ての気筒２０１の吸気バルブ２１１が閉じられた状態となる。このような状況において、仮にスロットルバルブ２０８が閉じられている（或いは極めて開度が小さい）とすると、気筒２０１内部からインテークマニホールド２１０内に還流した空気の逃げ場がなくなるため、インテークマニホールド２１０内の圧力が上昇することになる。

インテークマニホールド２１０内の圧力が上昇して正圧化すると、次に吸気行程を迎える気筒２０１の吸気バルブ２１１が開かれた際に、流入すべき量より多くの空気が流入し、コンプレッショントルクが増大してしまうおそれがある。コンプレッショントルクは、振動（例えば、エンジン２００本体の振動及び駆動系の振動等）の原因となるため、できる限り小さくされることが好ましい。

本実施形態に係る内燃機関の制御装置は、このようなインテークマニホールド２１０内の圧力上昇に伴う振動の発生を抑制することが可能に構成されている。具体的には、インテークマニホールド２１０内の圧力上昇が懸念される状況下において、スロットルバルブ２０８をＩＳＣ開度よりも大きくなるように制御する。これにより、インテークマニホールド２１０内の圧力上昇を回避でき、振動の発生を抑制することが可能となる。

＜制御装置の構成＞
次に、本実施形態に係る内燃機関の制御装置の主な部分を構成するＥＣＵ１００の具体的な構成について、図４を参照して説明する。ここに図４は、実施形態に係るＥＣＵの構成を示すブロック図である。なお、図４では、ＥＣＵが有する構成要素のうち、本実施形態に関連の深いものだけを示しており、その他の構成要素ついては図示を省略している。

図４において、ＥＣＵ１００は、「内燃機関の制御装置」の一例であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、ハイブリッド車両１の各部の動作を制御可能に構成された電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は、例えばＲＯＭ等に格納された制御プログラムに従って、エンジン２００、更には車両全体における各種制御を実行可能に構成されている。

ＥＣＵ１００は、吸気バルブ開閉判定部１１０と、クランク角検出部１２０と、スロットル開度算出部１３０と、インマニ圧力判定部１４０と、スロットル開度制御部１５０とを備えて構成されている。

吸気バルブ開閉判定部１１０は、「開閉判定手段」の一例であり、複数の気筒２０１における吸気バルブ２１１の開閉状態に応じて、後述するスロットルバルブ２０８の制御を実行すべきか否かを判定する。吸気バルブ開閉判定部１１０の判定結果は、スロットル開度制御部１５０へと出力される。

クランク角検出部１２０は、エンジン２００のクランク角を検出する。クランク角検出部１２０で検出されたクランク角の値は、スロットル開度算出部１３０へと出力される。また、クランク角検出部１２０で検出されたクランク角の値は、吸気バルブ開閉判定部１１０に出力され、吸気バルブ２１１の開閉状態の判定に用いられてもよい。

スロットル開度算出部１３０は、「開度調整手段」の一例であり、クランク角検出部１２０で検出されたクランク角の値に基づいて、スロットルバルブ２０８を制御する際の目標開度（「所定開度」の一例）を算出する。スロットル開度算出部１３０で算出された目標開度は、スロットル開度制御部１５０へと出力される。なお、スロットル開度算出部１３０による目標開度の具体的な算出方法については、後に詳述する。

インマニ圧力判定部１４０は、インテークマニホールド２１０内の圧力に応じて、後述するスロットルバルブ２０８の制御を実行すべきか否かを判定する。インマニ圧力判定部１４０の判定結果は、スロットル開度制御部１５０へと出力される。

スロットル開度制御部１５０は、「開度制御手段」の一例であり、スロットルバルブ２０８の開度を制御する。スロットル開度制御部１５０は特に、吸気バルブ開閉判定部１１０及びインマニ圧力判定部１４０における判定結果に応じて、スロットルバルブ２０８の開度を、スロットル開度算出部１３０で算出された目標開度となるように制御することが可能に構成されている。

上述した各部位を含んで構成されたＥＣＵ１００は、一体的に構成された電子制御ユニットであり、上記各部位に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。ただし、本発明に係る上記部位の物理的、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、例えばこれら各部位は、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。

＜動作説明＞
次に、本実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作について、図４を参照して説明する。ここに図４は、実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作を示すフローチャートである。

図４において、本実施形態に係る内燃機関の制御装置は、停止しているエンジン２００の始動時の動作を制御する。具体的には、停止しているエンジン２００に対して始動指令が出されると（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、吸気バルブ開閉判定部１１０において、いずれかの気筒２０１の吸気バルブ２１１が開いているか否かが判定される（ステップＳ１０２）。ここで、いずれの気筒２０１も吸気バルブ２１１が開いていない（即ち、全ての気筒２０１の吸気バルブ２１１が閉じている）と判定されると（ステップＳ１０２：ＮＯ）、以降の処理は省略される。即ち、気筒２０１からの吹き返しに起因するインテークマニホールド２１０内の圧力上昇が発生しないため、スロットルバルブ２０８の制御は必要ないと判断される。

一方、いずれかの気筒２０１の吸気バルブ２１１が開いていると判定されると（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、インマニ圧力判定部１４０において、インテークマニホールド２１０内の圧力が大気圧以上であるか否かが判定される（ステップＳ１０３）。ここで、インテークマニホールド２１０内の圧力が大気圧以上でないと判定されると（ステップＳ１０３：ＮＯ）、以降の処理は省略される。このようにすれば、スロットルバルブ２０８の開度を制御することによる不都合を回避することができる。

具体的には、インテークマニホールド２１０内の圧力が大気圧未満である場合において、スロットルバルブ２０８の開度をＩＳＣ開度より大きくすると、インテークマニホールド２１０内の圧力は増加することになり、コンプレッショントルクも増大してしまう。よって、インテークマニホールド２１０内の圧力が大気圧以上でない場合には、あえてスロットルバルブ２０８を制御しないことで、振動の発生を抑制できる。

他方、インテークマニホールド２１０内の圧力が大気圧以上であると判定されると（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、クランク角検出部１２０においてエンジン２００のクランク角の値が検出され（ステップＳ１０４）、スロットル開度算出部１３０においてスロットルバルブ２０８の目標開度が算出される（ステップＳ１０５）。

以下では、スロットルバルブ２０８の目標開度の算出方法について、図５を参照して具体的に説明する。ここに図５は、スロットルバルブの目標開度の算出に用いられるマップである。

図５に示すように、スロットル開度算出部１３０は、エンジン２００の始動時におけるクランク角の値が、ＢＤＣ（下死点）からＴＤＣ（上死点）に向かう方向で、ＴＤＣに近くなるほど、目標開度を小さい値として算出する。具体的には、クランク角がＴＤＣからＢＤＣに向かう−１８０度から０度の間では、目標開度は比較的大きい一定の値として算出される。一方で、クランク角がＢＤＣからＴＤＣに向かう０度から１８００度の間では、目標開度はＴＤＣに近づくほど小さい値と算出され、クランク角が約１００度を超えると、目標開度はゼロ（即ち、制御を行わない値）として算出される。

ここで仮に、クランク角によって目標開度を算出せず、常に目標開度を比較的大きい一定の値とすると、吸気バルブ２１１が閉じた後にスロットルバルブ２０８をＩＳＣ開度にするように制御しても（即ち、スロットルバルブ２０８の開度を目標開度に制御した後に、制御前の開度に戻そうとしても）、次のＴＤＣを乗り越えるまでにスロットルバルブ２０８の開度がＩＳＣ開度とならない（即ち、指令を出してから実際に動作が完了するまでの応答遅れによって、スロットルバルブ２０８が戻りきらない）おそれがある。このような場合、次に吸気行程に入る気筒２０１の吸入空気量が増え、コンプレッショントルクが増加し、振動悪化につながる。

これに対し本実施形態では、上述したように、クランク角がＴＤＣに近くなるほど目標開度が小さくされる。よって、クランク角がＴＤＣに近い状態であるほど、スロットルバルブ２０８の制御量は小さくなる。この結果、スロットルバルブ２０８の開度を制御してしまったが故に、かえってコンプレッショントルクに起因する振動が増大してしまうことを防止できる。

なお、図５に示すマップは一例であり、インテークマニホールド２１０内の圧力上昇を抑制でき、且つＩＳＣ開度への制御が適切に行えることを条件として作成されたマップを利用するのであれば、上述した効果は発揮される。また、目標開度の算出には、必ずしもマップを利用せずともよく、他の方法で算出されるようにしてもよい。

図４に戻り、目標開度が算出されると、スロットル開度制御部１５０により、スロットルバルブ２０８の開度が目標開度となるように制御される（ステップＳ１０６）。これにより、インテークマニホールド２１０内の圧力上昇を回避でき、結果として振動の発生を抑制することが可能となる。

その後、吸気バルブ２１１開いていると判定されていた気筒２０１について、吸気バルブ２１１が閉じたと判定されると（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、スロットル開度制御部１５０により、スロットルバルブ２０８が閉じるように（具体的には、制御前のＩＳＣ開度に戻るように）制御される（ステップＳ１０８）。これにより、吸気バルブ２１１が閉じられた後にインテークマニホールド２１０内を素早く負圧化することができる。

＜具体的な制御例＞
次に、本実施形態に係る内燃機関の制御装置による具体的な制御例について、図６を参照して説明する。ここに図６は、実施形態に係る内燃機関の制御装置の制御による各部の動作を示すタイミングチャートである。なお、図６では、比較例に係る制御時（即ち、本実施形態に係るスロットルバルブ２０８の制御を行わない場合）の各パラメータが実線で示されており、本実施形態に係る制御時の各パラメータが破線で示されている。

図６に示す例では、停止されていたエンジン２００に対して、時刻ｔ１において始動指令が出され、エンジンモードが停止モードから始動モードへと遷移している。なお、時刻ｔ１においては、第１気筒２０１ａの吸気バルブ２１１が開いた状態となっている。

エンジン２００に対して始動指令が出されると、図４のステップＳ１０２からＳ１０６の各種処理が実行され、スロットルバルブ２０８の開度が目標開度となるよう制御される。よって、本実施形態に係る制御では、時刻ｔ１の直後にスロットル開度が大きくされている。一方、比較例に係る制御では、時刻ｔ１以降もスロットル開度は変化していない。

その後、時刻ｔ２になると、第１気筒２０１ａの吸気バルブ２１１が閉じられる。このため、本実施例に係る制御では、時刻ｔ２の直後にスロットル開度がＩＳＣ開度に戻されている（即ち、それまでの目標開度より小さくなるよう制御されている）。

ここで特に、比較例に係る制御では、第１気筒２０１ａの吸気バルブ２１１が閉じられた時刻２直後において、インテークマニホールド２１０内の圧力が上昇している。これは、第１気筒２０１ａから還流された空気が、スロットルバルブ２０８が閉じられていたために逃げ場を失ったからである。一方で、本実施形態に係る制御では、スロットバルブ２０８の開度が大きくなるように制御されていたため、第１気筒２０１ａの吸気バルブ２１１が閉じられた時刻２直後においても、インテークマニホールド２１０内の圧力が上昇していない。

この結果、比較例に係る制御では、時刻ｔ２以降に比較的大きい振動が発生している。一方で、本実施形態に係る制御では、比較例に係る制御と比べて、振動が抑制されている。

図６では多少分かり難いため、比較例に係る制御時の振動及び本実施形態に係る制御時の振動について、図７を参照して比較する。ここに図７は、振動の発生度合いを比較するためのマップである。

図７を見ると、比較例に係る制御と、本実施形態に係る制御とでは、フロア前後振動及びフロア上下振動ともに明確な差が生じていることが分かる。即ち、本実施形態に係る制御によれば、フロア前後振動及びフロア上下振動のいずれも、比較例に係る制御時より小さくなっている。本願発明者の研究するところによれば、本実施形態に係る制御を実行することにより、フロア前後振動及びフロア上下振動を２０％程度低減できることが判明している。

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れば、エンジン２００の始動時においてスロットルバルブ２０８の開度を制御することで、コンプレッショントルクに起因する振動の発生を効果的に抑制することが可能である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許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。

１００ ＥＣＵ
１１０ 吸気バルブ開閉判定部
１２０ クランク角検出部
１３０ スロットル開度算出部
１４０ インマニ圧力判定部
１５０ スロットル開度制御部
２００ エンジン
２０１ 気筒
２０３ ピストン
２０５ クランクシャフト
２０６ クランクポジションセンサ
２０８ スロットルバルブ
２０９ スロットルモータ
２１０ インテークマニホールド
２１１ 吸気バルブ
２１２ インジェクタ
２１３ 排気バルブ
２１４ エキゾーストマニホールド

Claims (4)

1. 複数の気筒のうち、圧縮行程にある一の気筒の吸気バルブが開いている場合に、前記一の気筒以外の他の気筒の吸気バルブが閉じられる内燃機関の制御装置であって、
   前記複数の気筒の各々について吸気バルブの開閉状態を判定可能な開閉判定手段と、
   前記内燃機関の始動時において、前記複数の気筒のうち、いずれかの気筒の前記吸気バルブが開いていると判定された場合に、スロットルバルブの開度をアイドル運転に対応する開度より大きい所定開度にする開度制御手段と
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記開度制御手段は、前記吸気バルブが開いていると判定された気筒の前記吸気バルブが閉じたと判定された場合に、前記所定開度とされた前記スロットルバルブの開度を、前記アイドル運転に対応する開度に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. 前記内燃機関の始動時におけるクランク角が、下死点から上死点に向かう方向で上死点に近くなるほど、前記所定の開度を小さくする開度調整手段を備え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. 前記開度制御手段は、前記内燃機関の始動時における前記インテークマニホールド内の圧力が大気圧以上である場合に、前記スロットルバルブの開度を前記所定開度に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制御装置。

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