JP4273950B2 - 内燃機関の吸気制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関のシリンダ内に吸入される吸入空気量を制御する吸気制御装置に関し、特に、吸気弁のバルブリフト特性の可変制御によって吸入空気量の制御を達成するようにした内燃機関の吸気制御装置に関する。

ガソリン機関においては、一般に吸気通路中に設けたスロットル弁の開度制御によって吸気量を制御しているが、良く知られているように、この種の方式では、特にスロットル弁開度の小さな中低負荷時におけるポンピングロスが大きい、という問題がある。これに対し、吸気弁の開閉時期やリフト量を変化させることで、スロットル弁に依存せずに吸気量を制御しようとする試みが以前からなされており、この技術を利用して、ディーゼル機関と同様に吸気系にスロットル弁を具備しないいわゆるスロットルレスの構成を実現することが提案されている。

特許文献１には、本出願人が先に提案した吸気弁のリフト量および作動角さらにはそのリフトの中心角を連続的に可変制御し得る可変動弁機構が開示されている。この種の可変動弁機構によれば、上述のように、スロットル弁の開度制御に依存せずにシリンダ内に流入する空気量を可変制御することが可能であり、特に負荷の小さな領域において、いわゆるスロットルレス運転ないしはスロットル弁の開度を十分に大きく保った運転を実現でき、ポンピングロスの大幅な低減が図れる。
特開２００１−２６３１０５号公報

特許文献１のように吸気弁のバルブリフト特性の可変制御により吸入空気量を制御するように構成した場合、スロットル弁を具備しない完全なスロットルレスの構成であると、吸気系に負圧が発生しないため、例えば、ブローバイガスやエバポレータからのパージガスなどを吸気系に還流させる既存のシステムが利用できなくなったり、種々のアクチュエータなどの駆動源としても利用されている負圧が容易に得られない、といった新たな課題が派生する。

そのため、いわゆる電子制御スロットル弁と同様の負圧制御弁を設け、その開度制御と組み合わせることで、略一定の負圧を確保しつつ吸気弁のバルブリフト特性による吸入空気量の制御を実現することを本出願人は検討している。

しかしながら、このように負圧制御弁と可変動弁機構とを組み合わせた場合、両者の応答性が異なると、過渡時に吸入負圧を一定に保つことができない。特に負圧制御弁の応答性の方が高い場合、減速時に、可変動弁機構により吸気弁のリフト・作動角を小さくしかつ中心角を進角させてシリンダに吸入される空気量を絞る動作よりも、負圧制御弁の開度の減少の方が早くなるので、吸気弁の上流で空気が絞られる形となり、負圧が過度に発達してしまうという問題点があった。

この発明に係る内燃機関の吸気制御装置は、内燃機関の吸気弁の作動角を連続的に変更可能な第１可変動弁機構と、上記作動角の中心角を連続的に変更可能な第２可変動弁機構と、上記内燃機関の吸気通路に設けられて吸入負圧を制御する負圧制御弁と、を備えている。また、運転状態に応じて上記第１可変動弁機構と上記第２可変動弁機構とを制御する吸気弁制御手段を備えている。つまり、吸気弁の作動角および中心角は、所期の吸入負圧の下で目標の空気量が得られるように制御される。

そして、負圧制御弁については、アクセル開度に応じて定常目標負荷を算出する定常目標負荷算出手段と、シリンダに流入する空気量が減少する減速時には、上記定常目標負荷以上となるように設定される過渡目標負荷を目標負荷とし、上記減速時以外は上記定常目標負荷を目標負荷とする目標負荷補正手段と、内燃機関の回転速度と上記目標負荷に応じて負圧制御弁目標開度を設定する負圧制御弁目標開度設定手段と、を備えている。従って、減速時には、負圧制御弁の開度が定常時よりも大きくなる方向に補正され、過渡的な負圧の発達が抑制される。

上記の過渡目標負荷としては、例えば、上記定常目標負荷の変化に遅れ処理を加えることで容易に求めることができる。

また、上記遅れ処理により求めた過渡目標負荷と上記定常目標負荷とを比較して相対的に大きな値を上記目標負荷とするようにすれば、減速状態であるか否かを格別に検出する必要がなく、減速時には自動的に定常目標負荷よりも大きな過渡目標負荷が選択されることになる。

この発明によれば、シリンダに流入する空気量が減少する減速時に、負圧制御弁の開度が定常時よりも大きくなるように補正するので、第１，第２可変動弁機構が負圧制御弁よりも相対的に応答性が低いことによる過渡的な負圧の発達を回避できる。

図１は、この発明に係る内燃機関の吸気制御装置のシステム構成を示す構成説明図であって、内燃機関１は、吸気弁３と排気弁４とを有し、かつ吸気弁３の動弁機構として、吸気弁３のリフト・作動角を連続的に拡大・縮小させることが可能な第１可変動弁機構（ＶＥＬ）５および作動角の中心角を連続的に遅進させることが可能な第２可変動弁機構（ＶＴＣ）６を備えている。また、吸気通路７には、モータ等のアクチュエータにより開度が制御される負圧制御弁２が設けられている。ここで、上記負圧制御弁２は、吸気通路７内に、ブローバイガスの処理などのために必要な僅かな負圧（例えば−５０ｍｍＨｇ）を発生させるために用いられており、吸入吸気量の調整は、上記第１、第２可変動弁機構５、６により吸気弁３のリフト特性を変更することで行われる。

より詳しくは、図２に示すように、低負荷側の領域（第１の領域）では、吸入負圧（Boost）が一定（図のＪ−Ｋ）となるように負圧制御弁２の開度（目標開度ｔＢＣＶ）が制御される（図のＡ−Ｂ）。そして、この一定の負圧を発生させながらリフト特性の変更で実現できる最大負荷を要求負荷が超える高負荷側の領域（第２の領域）では、その限界となる点のリフト特性に固定され、負荷、例えばアクセル開度ＡＰＯの増加に伴い、負圧制御弁２の開度がさらに増加する（図のＢ−Ｅ）。つまり、負荷（例えばアクセル開度ＡＰＯ）の増加に対し、負圧制御弁２の開度は、基本的に、Ａ−Ｂ−Ｅのように変化し、吸入負圧は、Ｊ−Ｋ−Ｎのように変化する。そして、エンジントルクは、Ｆ−Ｇ−Ｉのように得られる。なお、図の「boost」は、図の上方が大気圧側、下方が真空側となる方向で示してある。

これらの第１、第２可変動弁機構５、６および負圧制御弁２は、コントロールユニット１０によって制御されている。

また、燃料噴射弁８が吸気通路７に配置されており、上記のように吸気弁３もしくは負圧制御弁２により調整された吸入空気量に応じた量の燃料が、この燃料噴射弁８から噴射される。従って、内燃機関１の出力は、第１の領域では、第１、第２可変動弁機構５、６により吸入空気量を調整することによって制御され、第２の領域では、負圧制御弁２により吸入空気量を調整することによって制御される。

上記のコントロールユニット１０は、運転者により操作されるアクセルペダルに設けられたアクセル角度センサ１１からのアクセル開度信号ＡＰＯと、エンジン回転数センサ１２からのエンジン回転数信号Ｎｅと、吸入空気量センサ１３からの吸入空気量信号と、を受け取り、これらの信号に基づいて、燃料噴射量、点火時期、第１可変動弁機構目標角度（作動角目標値）、第２可変動弁機構目標角度（中心角目標値）をそれぞれ演算する。そして、要求の燃料噴射量および点火時期を実現するように燃料噴射弁８および点火プラグ９を制御するとともに、第１可変動弁機構目標角度、第２可変動弁機構目標角度を実現するための制御信号を、第１可変動弁機構５のアクチュエータおよび第２可変動弁機構６のアクチュエータへそれぞれ出力する。なお、上記第１可変動弁機構５および第２可変動弁機構６は、その機械的な構成は公知であり、例えば上述した特許文献１に記載の装置と同様の構成を有している。従って、その詳細な説明は省略する。

図３は、上記実施例の構成において、第１可変動弁機構目標角度ｔＶＥＬ、第２可変動弁機構目標角度ｔＶＴＣおよび負圧制御弁目標開度ｔＢＣＶを算出する処理の概略的なフローチャートである。まず、アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転数Ｎｅから定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓを算出し（ステップ０１）、この定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓとエンジン回転数Ｎｅとから、第１可変動弁機構目標角度ｔＶＥＬ、第２可変動弁機構目標角度ｔＶＴＣおよび負圧制御弁目標開度ｔＢＣＶをそれぞれ算出する（ステップ０２、０３、０４）。

初めに、減速時に負圧制御弁２の開度補正を行わなかった場合の作用を、図４のタイムチャートに基づいて説明する。ここでは、内燃機関１の回転速度がある回転速度で一定に保たれていると仮定して、上述した第１の領域内でアクセルペダルの踏み込み量を減らす減速走行を行った際の、（ａ）負荷、（ｂ）第１可変動弁機構動作角度、（ｃ）第２可変動弁機構動作角度、（ｄ）シリンダ流入空気量、（ｅ）負圧制御弁開度、（ｆ）吸入負圧、の変化を対比して示している。

走行中に時間ｔ１から時間ｔ２までアクセルペダルの踏み込み量を減らすと、アクセル開度ＡＰＯに対応した目標負荷ｔＱＨ０が（ａ）で示す線のように得られ、この目標負荷から、（ｂ）の第1可変動弁機構目標角度が符号Ｂ１で示す特性で算出され、（ｃ）の第２可変動弁機構目標角度が符号Ｃ１で示す特性で算出され、さらに、（ｅ）の負圧制御弁開度が符号Ｅ１で示す特性で算出される。しかし、これらが最終的な目標値として与えられても、実際には、第１，第２可変動弁機構５，６および負圧制御弁２は応答遅れを伴って作動することから、実際の第１可変動弁機構動作角度ＶＥＬ、第２可変動弁機構動作角度ＶＴＣおよび負圧制御弁開度ＢＣＶは、それぞれ、符号Ｂ２、Ｃ２およびＥ２で示す線のように推移する。その結果、シリンダ内に流入する空気量Ｑｃｙｌは（ｄ）で示す線のように得られるが、この空気量Ｑｃｙｌの変化終了時間ｔ３よりも負圧制御弁開度ＢＣＶの変化終了時間ｔ４の方が早く、従って、空気応答に対して負圧制御弁２が絞りすぎているため、（ｆ）に示す吸入負圧が目標の一定値（Ｆ１）に対して、符号Ｆ２の線のように一時的に過度に発達してしまうことになる。

図５は、本発明に係る補正制御の第１実施例を示すフローチャートであって、上記ステップ０４の詳細を示す。この第１実施例は、過渡時に変化する定常目標負荷の加重平均によって過渡目標負荷を求めるようにしたものであって、１サイクル前の目標負荷ｔＱＨ０Ｚを読み込み（ステップ１１）、定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓとの加重平均により、過渡目標負荷つまり遅れ処理後目標負荷ｔＱＨ０Ｄを求める（ステップ１２）。次に、これと定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓとの中で大きい方の値を選択（Ｓｅｌｅｃｔ Ｈｉｇｈ）することにより、目標負荷ｔＱＨ０を算出し（ステップ１３）、この目標負荷ｔＱＨ０を用いて負圧制御弁目標開度ｔＢＣＶを算出する（ステップ１４）。

図６は、この第１実施例の制御の内容を機能ブロック図として示したものである。ここで、ＡＰＯはアクセル開度、Ｎｅはエンジン回転数、であり、これらに基づいて、目標負荷演算部Ｂ１１において、定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓが算出される。そして、点線で囲まれた部分で示された目標負荷補正部Ｂ１５により定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓが減速時に補正され、負圧制御弁２用の過渡補正を付加した目標負荷ｔＱＨ０が算出される。負圧制御弁目標開度演算部Ｂ１４において、この目標負荷ｔＱＨ０とエンジン回転数Ｎｅとを用いて負圧制御弁目標開度ｔＢＣＶを算出することにより、負圧制御弁目標開度ｔＢＣＶが減速時に補正されることになる。また、第１可変動弁機構目標角度ｔＶＥＬおよび第２可変動弁機構目標角度ｔＶＴＣは、それぞれ第１可変動弁機構目標角度演算部Ｂ１２および第２可変動弁機構目標角度演算部Ｂ１３において、定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓとエンジン回転数Ｎｅとを用いて算出される。

目標負荷補正部Ｂ１５での目標負荷の補正としては、１サイクル前の目標負荷ｔＱＨ０Ｚと定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓとで、加重平均演算部Ｂ１６において加重平均を行い、遅れ処理後目標負荷ｔＱＨ０Ｄを算出する。そして、この遅れ処理後目標負荷ｔＱＨ０Ｄと定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓとを「Ｓｅｌｅｃｔ Ｈｉｇｈ」のブロックＢ１７で大小比較して、いずれか大きい方の値を、負圧制御弁２用の目標負荷ｔＱＨ０として出力する。

図７は、上記ブロックＢ１７における「Ｓｅｌｅｃｔ Ｈｉｇｈ」による減速判定の原理を示すタイムチャートである。ここで、黒丸は定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓ、白丸は遅れ処理後目標負荷ｔＱＨ０Ｄである。時間ｔ１から時間ｔ３まではアクセルペダルの踏み込み量を増やして加速し、その後、時間ｔ３から時間ｔ５までアクセルペダルの踏み込み量を減らして減速したとする。加速中は、定常目標負荷は黒丸のａ→ｂ１→ｃ１のように推移する。時間ｔ２における遅れ処理後目標負荷ｔＱＨ０Ｄは、１サイクル前の目標負荷ａと現在の定常目標負荷ｂ１との加重平均によりｂ２のように求められるが、定常目標負荷ｂ１と比較して大きい方を選択（Ｓｅｌｅｃｔ Ｈｉｇｈ）することにより、出力される目標負荷はｂ１となる。時間ｔ３においても同様に、目標負荷は、遅れ処理後目標負荷ｃ２よりも高い定常目標負荷ｃ１の値となる。

一方、減速時は、定常目標負荷はｃ１→ｄ１→ｅ１のように推移する。時間ｔ４における遅れ処理後目標負荷は、１サイクル前の目標負荷ｃ１と現在の定常目標負荷ｄ１との加重平均によりｄ２のように求められ、定常目標負荷ｄ１と比較して大きい方を選択（Ｓｅｌｅｃｔ Ｈｉｇｈ）することにより、出力される目標負荷はｄ２となる。時間ｔ５においても同様に、１サイクル前の目標負荷ｄ２と現在の定常目標負荷ｅ１との加重平均により算出された遅れ処理後目標負荷はｅ２となり、定常目標負荷ｅ１と比較して大きい方を選択（Ｓｅｌｅｃｔ Ｈｉｇｈ）することにより、出力される目標負荷はｅ２となる。この結果、目標負荷は、実線で示すように、ａ→ｂ１→ｃ１→ｄ２→ｅ２となる。このように、減速時にのみ、定常目標負荷に加重平均による補正を行うことができる。

図８は、上記第１実施例による過渡（減速）時の作用を示すタイムチャートである。図（Ａ）は、内燃機関１の回転速度がある回転速度で一定に保たれていると仮定して、第１の領域内で、アクセルペダルの踏み込み量を減らす減速走行を行った際の作用を示す。図（Ｂ）は、内燃機関１の回転速度がある回転速度で一定に保たれていると仮定して、第２の領域から第１の領域にかけて、アクセルペダルの踏み込み量を減らす減速走行を行った際の作用を示す。それぞれ（ａ）負荷、（ｂ）第１可変動弁機構動作角度、（ｃ）第２可変動弁機構動作角度、（ｄ）シリンダ流入空気量、（ｅ）負圧制御弁開度、（ｆ）吸入負圧、の変化を対比して示している。

走行中に時間ｔ１から時間ｔ２までアクセルペダルの踏み込み量を減らすと、アクセル開度に対応した目標負荷ｔＱＨ０が（ａ）の符号Ａ１１で示す線のように得られる。仮にこれがそのまま最終的な目標値として与えられると、図４で説明したように、（Ａ）、（Ｂ）いずれの場合も、（ｂ）第1可変動弁機構目標角度が符号Ｂ１のように、（ｃ）第２可変動弁機構目標角度が符号Ｃ１のように、（ｅ）負圧制御弁開度が符号Ｅ１１のように、それぞれ算出され、負圧が（ｆ）の符号Ｆ２１に示す点線のように所定の一定値（Ｆ１）よりも発達してしまう。

本実施例では、上述したように定常目標負荷に対して加重平均処理を行って過渡目標負荷を算出し、これを用いて負圧制御弁目標開度を算出する。つまり、（Ａ）のケースでは、符号Ａ１２で示す線のように、定常目標負荷が遅れる方向に補正されて過渡目標負荷が算出され、これにより、負圧制御弁目標開度が（ｅ）の符号Ｅ１２で示す線のように算出される。そして、負圧制御弁２の実開度は、この目標開度よりも遅れた符号Ｅ２で示す線のように変化する。この結果、この符号Ｅ２で示す負圧制御弁実開度の変化の位相が、（ｄ）で示すシリンダに流入する空気の応答の位相と近くなり、負圧が符号Ｆ１で示す所定の一定値とほぼ同じように一定となる（（ｆ）の符号Ｆ２２）。

同様に（Ｂ）のケースでも、加重平均により過渡目標負荷が符号Ａ１２で示す線のように得られ、負圧制御弁目標開度が符号Ｅ１２で示す線のように算出される。その結果、負圧制御弁実開度（符号Ｅ２で示す）の変化は時間ｔ４付近で終了し、（ｄ）に示す空気応答の終了と近くなって、負圧は、Ｆ２２で示す線のように、Ｆ１で示す所定値より発達することはない。

次に、図９〜図１１に基づいて本発明に係る補正制御の第２実施例を説明する。

図９は、第２実施例の制御を示すフローチャートであり、上記ステップ０４の詳細を示す。この第２実施例は、定常目標負荷が第１の領域内にあるときだけ、定常目標負荷の加重平均によって過渡目標負荷を求めるようにしたものであって、エンジン回転数Ｎｅに基づき、第１の領域の最大負荷つまり負圧一定領域最大負荷ＱＨ０ＭＡＸを所定のテーブルから検索する（ステップ２１）とともに、これと定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓとを比較し（ステップ２２）、ｔＱＨ０Ｓ≦ＱＨ０ＭＡＸであれば、第１の領域内であると判定してステップ２３へ進む。そして、第１実施例と同様に、１サイクル前の目標負荷ｔＱＨ０Ｚを読み込み（ステップ２３）、定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓとの加重平均により遅れ処理後目標負荷ｔＱＨ０Ｄを求める（ステップ２４）。次に、この遅れ処理後目標負荷ｔＱＨ０Ｄと定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓとの中で相対的に大きな値を目標負荷ｔＱＨ０として求め（ステップ２５）、この目標負荷ｔＱＨ０を用いて負圧制御弁目標開度ｔＢＣＶを算出する（ステップ２７）。

一方、ステップ２２でｔＱＨ０＞ＱＨ０ＭＡＸの場合は、第２の領域内であると判定して補正を行わずに定常目標負荷をそのまま目標負荷ｔＱＨ０とし（ステップ２６）、負圧制御弁目標開度ｔＢＣＶを算出する。

図１０は、この第２実施例の制御の内容を機能ブロック図として示したものである。ここで、ＡＰＯはアクセル開度、Ｎｅはエンジン回転数、であり、これらに基づいて、目標負荷演算部Ｂ１１において、定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓが算出される。そして、点線で囲まれた部分で示された目標負荷補正部Ｂ１５により定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓが減速時に補正され、負圧制御弁２用の過渡補正を付加した目標負荷ｔＱＨ０が算出される。負圧制御弁目標開度演算部Ｂ１４において、この目標負荷ｔＱＨ０とエンジン回転数Ｎｅとを用いて負圧制御弁目標開度ｔＢＣＶを算出することにより、負圧制御弁目標開度ｔＢＣＶが減速時に補正されることになる。また、第１可変動弁機構目標角度ｔＶＥＬおよび第２可変動弁機構目標角度ｔＶＴＣは、それぞれ第１可変動弁機構目標角度演算部Ｂ１２および第２可変動弁機構目標角度演算部Ｂ１３において、定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓとエンジン回転数Ｎｅとを用いて算出される。

目標負荷補正部Ｂ１５での目標負荷の補正としては、１サイクル前の目標負荷ｔＱＨ０Ｚと定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓとで、加重平均演算部Ｂ１６において加重平均を行い、遅れ処理後目標負荷ｔＱＨ０Ｄを算出する。そして、この遅れ処理後目標負荷ｔＱＨ０Ｄと定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓとを「Ｓｅｌｅｃｔ Ｈｉｇｈ」のブロックＢ１７で大小比較して、いずれか大きい方の値を、選択する。

一方、領域判定のために、ブロックＢ２１における所定のテーブルから検索した負圧一定領域最大負荷ＱＨ０ＭＡＸと定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓとをブロック２２で比較し、第１の領域と判定したときには、フラグＢ２３の切換を介して、上記ブロックＢ１７の出力を最終的な目標負荷ｔＱＨ０として出力する。また第２の領域と判定したときには、定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓをそのまま出力する。

図１１は、上記第２実施例による過渡（減速）時の作用を示すタイムチャートである。図（Ａ）は、内燃機関１の回転速度がある回転速度で一定に保たれていると仮定して、第１の領域内で、アクセルペダルの踏み込み量を減らす減速走行を行った際の作用を示す。図（Ｂ）は、内燃機関１の回転速度がある回転速度で一定に保たれていると仮定して、第２の領域から第１の領域にかけて、アクセルペダルの踏み込み量を減らす減速走行を行った際の作用を示す。それぞれ（ａ）負荷、（ｂ）第１可変動弁機構動作角度、（ｃ）第２可変動弁機構動作角度、（ｄ）シリンダ流入空気量、（ｅ）負圧制御弁開度、（ｆ）吸入負圧、の変化を対比して示している。

走行中に時間ｔ１から時間ｔ２までアクセルペダルの踏み込み量を減らすと、アクセル開度に対応した目標負荷ｔＱＨ０が（ａ）の符号Ａ１１で示す線のように得られる。仮にこれがそのまま最終的な目標値として与えられると、図４で説明したように、（Ａ）、（Ｂ）いずれの場合も、（ｂ）第1可変動弁機構目標角度が符号Ｂ１のように、（ｃ）第２可変動弁機構目標角度が符号Ｃ１のように、（ｅ）負圧制御弁開度が符号Ｅ１１のように、それぞれ算出され、負圧が（ｆ）の符号Ｆ２１に示す点線のように所定の一定値（Ｆ１）よりも発達してしまう。

本実施例では、定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓが第１の領域内にあると判定されたときのみ、減速時に定常目標負荷に対して加重平均処理を行って過渡目標負荷を算出し、これを用いて負圧制御弁目標開度を算出する。つまり、（Ａ）のケースでは、前述した第１実施例と変わりがなく、符号Ａ１２で示す線のように、定常目標負荷が遅れる方向に補正されて過渡目標負荷が算出され、これにより、負圧制御弁目標開度が（ｅ）の符号Ｅ１２で示す線のように算出される。そして、負圧制御弁２の実開度は、この目標開度よりも遅れた符号Ｅ２で示す線のように変化する。この結果、この符号Ｅ２で示す負圧制御弁実開度の変化の位相が、（ｄ）で示すシリンダに流入する空気の応答の位相と近くなり、負圧が符号Ｆ１で示す所定の一定値とほぼ同じように一定となる（（ｆ）の符号Ｆ２２）。

これに対し、（Ｂ）のケースでは、定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓが第２の領域内にある時間ｔ２までは、補正を行わない。そして、定常目標負荷が第１の領域内にあると判定される時間ｔ２以降に、加重平均により過渡目標負荷が符号Ａ１２で示す線のように得られ、負圧制御弁目標開度が符号Ｅ１２で示す線のように算出される。その結果、Ｅ２で示す負圧制御弁実開度の変化は時間ｔ４付近で終了し、（ｄ）に示す空気応答の終了と近くなって、負圧変化はＦ２２で示す線のようになる。これにより、第１実施例と同様に、一時的な負圧の発達を抑制できる。

ここで、第１実施例による図８（Ｂ）の負圧特性（Ｆ２２）と第２実施例による図１１（Ｂ）の負圧特性（Ｆ２２）とを対比すると、時間ｔ２付近での特性が僅かに異なるものとなる。すなわち、第１実施例の場合は、時間ｔ２以前に、負圧発達の遅れが僅かに発生し、時間ｔ２において所定の負圧Ｆ１まで収束しない。（Ｂ）のケースでは、時間ｔ２以前は第２の領域内であり、この領域では、第１，第２可変動弁機構５，６は固定で、負圧制御弁２のみで吸入空気量を調整するため、図８のＦ２２のように負圧が遅れると、吸入空気量への影響が生じる。これに対し、第２実施例によれば、図１１に明らかなように、時間ｔ２以前の第２の領域での負圧発達がより理想的な特性となる。

次に、図１２〜図１４に基づいて本発明に係る補正制御の第３実施例を説明する。

図１２は、第３実施例の制御を示すフローチャートであり、上記ステップ０４の詳細を示す。この第３実施例は、定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓが第２の領域内にあるときは、補正を行わず、定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓが第１の領域内にあり、かつ負圧制御弁実開度から算出した実負荷相当値が第２の領域内にあるときは、目標負荷を前述した負圧一定領域最大負荷で一定にし、実負荷相当値も第１の領域内にあるときには、加重平均処理により過渡目標負荷を求めるようにしたものである。

すなわち、エンジン回転数Ｎｅに基づき、負圧一定領域最大負荷ＱＨ０ＭＡＸを所定のテーブルから検索する（ステップ３０１）とともに、これと定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓとを比較し（ステップ３０２）、ｔＱＨ０Ｓ≦ＱＨ０ＭＡＸであれば、第１の領域内であると判定してステップ３０３へ進む。そして、そのときの負圧制御弁実開度ｒＢＣＶを読み込み（ステップ３０３）、これから実負荷相当値ｒＱＨ０を求める（ステップ３０４）。次に、この実負荷相当値ｒＱＨ０を、上記の負圧一定領域最大負荷ＱＨ０ＭＡＸに所定値αを加えた値と比較し（ステップ３０５）、ｒＱＨ０≦ＱＨ０ＭＡＸ＋αであれば、定常目標負荷も実負荷相当値も第１の領域内にあると判定してステップ３０６へ進む。なお、所定値αは、検出の遅れ等を考慮した微小値である。

ステップ３０６以降は、第１、第２実施例と同様であり、１サイクル前の目標負荷ｔＱＨ０Ｚを読み込み（ステップ３０６）、定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓとの加重平均により遅れ処理後目標負荷ｔＱＨ０Ｄを求める（ステップ３０７）。次に、この遅れ処理後目標負荷ｔＱＨ０Ｄと定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓとを比較して相対的に大きな値を選択し、目標負荷ｔＱＨ０とする（ステップ３０８）。そして、この目標負荷ｔＱＨ０を用いて負圧制御弁目標開度ｔＢＣＶを算出する（ステップ３１１）。

一方、ステップ３０２でｔＱＨ０Ｓ＞ＱＨ０ＭＡＸの場合は、補正を行わずに定常目標負荷をそのまま目標負荷ｔＱＨ０とする（ステップ３１０）。また、ステップ３０５でｒＱＨ０＞ＱＨ０ＭＡＸ＋αの場合は、負圧一定領域最大負荷ＱＨ０ＭＡＸを目標負荷ｔＱＨ０とし（ステップ３０９）、これを用いて負圧制御弁目標開度ｔＢＣＶを算出する（ステップ３１１）。

図１３は、この第３実施例の制御の内容を機能ブロック図として示したものである。ここで、ＡＰＯはアクセル開度、Ｎｅはエンジン回転数、であり、これらに基づいて、目標負荷演算部Ｂ１１において、定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓが算出される。そして、点線で囲まれた部分で示された目標負荷補正部Ｂ１５により定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓが減速時に補正され、負圧制御弁２用の過渡補正を付加した目標負荷ｔＱＨ０が算出される。負圧制御弁目標開度演算部Ｂ１４において、この目標負荷ｔＱＨ０とエンジン回転数Ｎｅとを用いて負圧制御弁目標開度ｔＢＣＶを算出することにより、負圧制御弁目標開度ｔＢＣＶが減速時に補正されることになる。また、第１可変動弁機構目標角度ｔＶＥＬおよび第２可変動弁機構目標角度ｔＶＴＣは、それぞれ第１可変動弁機構目標角度演算部Ｂ１２および第２可変動弁機構目標角度演算部Ｂ１３において、定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓとエンジン回転数Ｎｅとを用いて算出される。

目標負荷補正部Ｂ１５での目標負荷の補正としては、１サイクル前の目標負荷ｔＱＨ０Ｚと定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓとで、加重平均演算部Ｂ１６において加重平均を行い、遅れ処理後目標負荷ｔＱＨ０Ｄを算出する。そして、この遅れ処理後目標負荷ｔＱＨ０Ｄと定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓとを「Ｓｅｌｅｃｔ Ｈｉｇｈ」のブロックＢ１７で大小比較して、いずれか大きい方の値を、選択する。

また、第２実施例と同じく、領域判定のために、ブロックＢ２１における所定のテーブルから検索した負圧一定領域最大負荷ＱＨ０ＭＡＸと定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓとをブロック２２で比較し、第１の領域にあるか第２の領域にあるかを判定して、フラグＢ２３の切換を行う。

一方、図示せぬセンサの検出信号に基づく負圧制御弁実開度ｒＢＣＶとエンジン回転数Ｎｅとに基づき、実負荷相当値演算部Ｂ３１において実負荷相当値ｒＱＨ０を算出する。ブロックＢ３２で、この実負荷相当値ｒＱＨ０と負圧一定領域最大負荷ＱＨ０ＭＡＸ（詳しくはＱＨ０ＭＡＸ＋α）とを比較し、その判定によりフラグＢ３３の切換を行う。

図１４は、上記第３実施例による過渡（減速）時の作用を示すタイムチャートである。図（Ａ）は、内燃機関１の回転速度がある回転速度で一定に保たれていると仮定して、第１の領域内で、アクセルペダルの踏み込み量を減らす減速走行を行った際の作用を示す。図（Ｂ）は、内燃機関１の回転速度がある回転速度で一定に保たれていると仮定して、第２の領域から第１の領域にかけて、アクセルペダルの踏み込み量を減らす減速走行を行った際の作用を示す。それぞれ（ａ）負荷、（ｂ）第１可変動弁機構動作角度、（ｃ）第２可変動弁機構動作角度、（ｄ）シリンダ流入空気量、（ｅ）負圧制御弁開度、（ｆ）吸入負圧、の変化を対比して示している。

走行中に時間ｔ１から時間ｔ２までアクセルペダルの踏み込み量を減らすと、アクセル開度に対応した目標負荷ｔＱＨ０が（ａ）の符号Ａ１１で示す線のように得られる。仮にこれがそのまま最終的な目標値として与えられると、図４で説明したように、（Ａ）、（Ｂ）いずれの場合も、（ｂ）第1可変動弁機構目標角度が符号Ｂ１のように、（ｃ）第２可変動弁機構目標角度が符号Ｃ１のように、（ｅ）負圧制御弁開度が符号Ｅ１１のように、それぞれ算出され、負圧が（ｆ）の符号Ｆ２１に示す点線のように所定の一定値（Ｆ１）よりも発達してしまう。

本実施例では、定常目標負荷ｔＱＨ０Ｓが第１の領域内にあると判定されたときのみ、減速時に定常目標負荷に対して加重平均処理を行って過渡目標負荷を算出し、これを用いて負圧制御弁目標開度を算出する。つまり、（Ａ）のケースでは、前述した第１実施例と変わりがなく、符号Ａ１２で示す線のように、定常目標負荷が遅れる方向に補正されて過渡目標負荷が算出され、これにより、負圧制御弁目標開度が（ｅ）の符号Ｅ１２で示す線のように算出される。そして、負圧制御弁２の実開度は、この目標開度よりも遅れた符号Ｅ２で示す線のように変化する。この結果、この符号Ｅ２で示す負圧制御弁実開度の変化の位相が、（ｄ）で示すシリンダに流入する空気の応答の位相と近くなり、負圧が符号Ｆ１で示す所定の一定値とほぼ同じように一定となる（（ｆ）の符号Ｆ２２）。

一方、（Ｂ）のケースでは、定常目標負荷が第２の領域内にある時間ｔ２までは、第２実施例と同様に補正を行わず、定常目標負荷が第１の領域内にあると判定される時間ｔ２以降に補正を行う。まず、時間ｔ２から時間ｔ５の間は、符号Ａ２で示す実負荷相当値ｒＱＨ０が負圧一定領域最大負荷ＱＨ０ＭＡＸに所定値αを加えた値よりも大きく、従って目標負荷は負圧一定領域最大負荷ＱＨ０ＭＡＸで一定となる。時間ｔ２以降、符号Ａ２で示す実負荷相当値が負圧一定領域最大負荷ＱＨ０ＭＡＸに所定値αを加えた値以下になった場合は、目標負荷は加重平均により求められる。その結果、目標負荷は符号Ａ１２で示す線のように得られ、負圧制御弁目標開度ｔＢＣＶは符号Ｅ１２で示す線のように求まる。そして、負圧制御弁実開度ｒＢＣＶは符号Ｅ２で示す線のように推移する。従って、負圧は、符号Ｆ２２で示す線のように得られ、時間ｔ２後の負圧の発達が回避される。

特に、この第３実施例では、（Ｂ）のケースにおいて、第１実施例に比較して、第２実施例と同様に時間ｔ２以前の負圧発達の遅れを回避できる。さらに、第２実施例に比較して、時間ｔ２後の負圧が所定の負圧Ｆ１により精度よく維持される。

本発明に係る内燃機関の吸気制御装置のシステム構成を示す構成説明図。 アクセル開度を増加させていったときの各パラメータの変化を概略的に示した特性図。 吸気制御の全体を示すフローチャート。 補正を加えない場合の減速時の問題点を示すタイムチャート。 負圧制御弁目標開度算出の第１実施例を示すフローチャート。 同じく第１実施例を示す機能ブロック図。 ブロックＢ１７の作用を説明するタイムチャート。 この第１実施例による減速時の補正を示すタイムチャート。 負圧制御弁目標開度算出の第２実施例を示すフローチャート。 同じく第２実施例を示す機能ブロック図。 この第２実施例による減速時の補正を示すタイムチャート。 負圧制御弁目標開度算出の第３実施例を示すフローチャート。 同じく第３実施例を示す機能ブロック図。 この第３実施例による減速時の補正を示すタイムチャート。

符号の説明

２…負圧制御弁
５…第１可変動弁機構
６…第２可変動弁機構
１０…コントロールユニット
１１…アクセル開度センサ

Claims (5)

1. 内燃機関の吸気弁の作動角を連続的に変更可能な第１可変動弁機構と、
   上記作動角の中心角を連続的に変更可能な第２可変動弁機構と、
   上記内燃機関の吸気通路に設けられて吸入負圧を制御する負圧制御弁と、
   を備え、
   上記負圧制御弁により上記吸入負圧を所定の一定値に保って、上記第１，第２可変動弁機構による吸気弁のリフト特性によって吸入空気量を制御するようにした内燃機関の吸気制御装置において、
   運転状態に応じて上記第１可変動弁機構と上記第２可変動弁機構とを制御する吸気弁制御手段と、
   アクセル開度に応じて定常目標負荷を算出する定常目標負荷算出手段と、
   シリンダに流入する空気量が減少する減速時には、上記定常目標負荷以上となるように設定される過渡目標負荷を目標負荷とし、上記減速時以外は上記定常目標負荷を目標負荷とする目標負荷補正手段と、
   内燃機関の回転速度と上記目標負荷に応じて負圧制御弁目標開度を設定する負圧制御弁目標開度設定手段と、
   を有することを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
2. 上記定常目標負荷の変化に遅れ処理を加えて上記過渡目標負荷を求め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. 上記目標負荷補正手段は、上記遅れ処理により求めた過渡目標負荷と上記定常目標負荷とを比較して相対的に大きな値を上記目標負荷とすることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気制御装置。
4. 上記目標負荷補正手段は、
   上記定常目標負荷が吸入負圧を所定の一定値に保って実現できる負荷よりも大きい第２の負荷領域にある場合は、常に上記定常目標負荷を目標負荷とし、
   上記定常目標負荷が吸入負圧を所定の一定値に保って実現できる第１の負荷領域にある場合は、上記減速時に、上記の補正を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の吸気制御装置。
5. 上記目標負荷補正手段は、
   上記定常目標負荷が吸入負圧を所定の一定値に保って実現できる負荷よりも大きい第２の負荷領域にある場合は、常に上記定常目標負荷を目標負荷とし、
   上記定常目標負荷が吸入負圧を所定の一定値に保って実現できる第１の負荷領域にあるとき、現在の負圧制御弁開度から算出した実負荷相当値が所定値以下になるまでは、この第１の負荷領域の最大負荷を目標負荷とし、上記実負荷相当値が所定値以下になると遅れ処理により求めた過渡目標負荷を目標負荷とすることを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の吸気制御装置。

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