JP4706957B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明はエンジンの制御装置に係り、特に、吸気通路に設けられた吸気制御弁により慣性過給を行い、吸気量を増加可能なエンジンの制御装置に関する。

この種のエンジンにおいて、エンジンに吸入される空気量の目標値である目標空気量をエンジン運転状態に応じて決定し、この目標空気量に基づいて実際の吸入空気量が一致するよう実際の吸入空気量を制御し、この実際の吸入空気量に応じた量の燃料噴射を行う燃料噴射制御がある。

特公平５−６２２１０号公報

しかしながら、吸気制御弁の作動時と非作動時とでは、望ましい吸入空気量の値が異なり、その作動状態を考慮しないで一律に制御を行うと、吸気制御弁の作動状態が切り替わったときにトルクショックが発生するという問題がある。
そこで本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、吸気制御弁の作動状態が切り替わったときのトルクショックを防止することのできるエンジンの制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の一形態に係るエンジンの制御装置は、吸気弁の上流側の吸気通路に設けられ、該吸気通路内を閉止可能で且つ前記吸気弁の開閉と同期して開閉可能な吸気制御弁と、エンジンに吸入される空気量の目標値である目標空気量を前記吸気制御弁の作動状態に応じて切り替える目標空気量切替手段とを備えたことを特徴とする。

この本発明の一形態によれば、吸気制御弁の作動状態に応じて目標空気量が切り替えられるので、吸気制御弁の作動状態が切り替わったときに同一トルクとなるような目標空気量を設定しておくことで、吸気制御弁の作動状態が切り替わったときのトルクショックを防止することができる。

好ましくは、前記目標空気量が、エンジンに要求されるトルクである目標トルクに応じて定まる値であることを特徴とする。

好ましくは、前記目標空気量切替手段が、少なくとも前記目標トルクと前記目標空気量との関係を予め定めたマップを前記吸気制御弁の作動状態に応じて切り替えることにより前記目標空気量を切り替えることを特徴とする。

前記目標空気量と前記目標トルクとの関係は、所定の非ノック域とノック域とで逆転してもよい。

この場合、前記目標空気量と前記目標トルクとの関係が、前記非ノック域では、同一の目標空気量について前記吸気制御弁の作動時の目標トルクの方が前記吸気制御弁の非作動時の目標トルクより大きく、また、前記ノック域では、同一の目標空気量について前記吸気制御弁の非作動時の目標トルクの方が前記吸気制御弁の作動時の目標トルクより大きいのが好ましい。

好ましくは、前記吸気制御弁の作動状態に応じて制御値を切り替える制御値切替手段をさらに備えたことを特徴とする。ここで制御値は、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、及び点火時期のガード値の少なくとも一つであってよい。

前記制御値は前記空気量に応じて定まる値であってもよい。

好ましくは、前記制御値切替手段が、前記吸気制御弁の作動状態が切り替わったときに所定の切替比率に基づいて前記制御値を切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、吸気制御弁の作動状態が切り替わったときのトルクショックを防止することができるという、優れた効果が発揮される。

以下、本発明の好適一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
図１に、本実施形態に係るエンジンの制御装置の構成を概略的に示す。本実施形態において、エンジン１は車両用多気筒ガソリンエンジンであり（図では１気筒のみ示す）、ガソリンからなる燃料をインジェクタ１０から吸気通路１１内に噴射し、これによって形成された混合気をシリンダ１２内の燃焼室１３で点火プラグ１４によって着火させ、排気ガスを排気通路１７を通じて排出する構造となっている。なお、本発明はガソリンエンジンに限らずディーゼルエンジン等の他の型式のエンジンにも適用可能であり、燃料としてアルコールやＬＰＧ等の液化天然ガスなど代替燃料を用いるエンジンにも適用可能である。

吸気通路１１は、知られているように、互いに接続された吸気管、サージタンク、吸気マニホールド及び吸気ポート１５によって区画形成される。特にその下流側端部が吸気ポート１５によって区画形成され、吸気ポート１５の出口が吸気弁１６によって開閉される。インジェクタ１０は吸気ポート１５内に臨んで吸気通路１１に設けられ、吸気ポート１５内に向けて燃料を噴射する。排気通路１７は、知られているように、互いに接続された排気ポート１９、排気マニホールド、排気管及び触媒１８によって区画形成される。特にその上流側端部が排気ポート１９によって区画形成され、排気ポート１９の入口が排気弁２０によって開閉される。吸気弁１６及び排気弁２０は、本実施形態では、クランク軸２６によりその２分の１倍の周期で回転駆動されるカムシャフト（図示せず）によって、機械的に一定周期で開閉されるが、アクチュエータ等によりエンジン運転状態に応じて開弁時期及び開弁期間が制御されてもよい。触媒１８は排気管の途中に設けられて排気ガス中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等の有害物質を除去する。なお触媒１８は本実施形態では三元触媒であるが、酸化触媒、ＮＯｘ触媒等であってもよい。触媒１８は複数個設けられてもよい。

吸気通路１１には、上流側から順にエアフローメータ２１、吸気絞り弁２２及び吸気制御弁２３が設けられている。エアフローメータ２１は、これを通過する空気流量に応じた信号を制御手段としての電子制御ユニット（以下ＥＣＵという）１００に出力する。吸気絞り弁２２は本実施形態では電気作動式であり、その開度がＥＣＵ１００によって制御可能であるが、アクセルペダルと連動するようこれと機械的に連結されたものであってもよい。吸気制御弁２３については後に詳述する。このように、吸気通路１１においては、吸気弁１６の上流側に吸気制御弁２３が設けられ、吸気制御弁２３の上流側に吸気絞り弁２２が設けられる。また吸気弁１６と吸気制御弁２３との間にインジェクタ１０が設けられる。

シリンダ１２内にはピストン２４が往復動可能に収容されている。ピストン２４はコンロッド２５を介してクランク軸２６に連結される。エンジン始動のためのスタータ２７も設けられ、これは、エンジンの始動時に、クランク軸２６の端部に設けられたリングギヤに噛み合ってクランク軸２６を駆動する。

かかるエンジンの制御装置の電気的構成について述べる。ＥＣＵ１００には、前述のインジェクタ１０、点火プラグ１４、エアフローメータ２１、吸気絞り弁２２、吸気制御弁２３、スタータ２７のほか、クランク角センサ２８、酸素濃度センサ２９、アクセル開度センサ３０、ブレーキスイッチ３１、車速センサ３２が接続されている。

インジェクタ１０は、ＥＣＵ１００から出力されるオンオフ信号に基づいて開閉され、これによって燃料噴射を実行・停止する。点火プラグ１４は、ＥＣＵ１００から出力される点火信号に基づいて火花を放出する。吸気絞り弁２２はバタフライ弁の形式であり、吸気通路１１内に配設された弁体３７と、弁体３７を駆動するロータリソレノイド等の電動アクチュエータ３８と、弁体３７の開度を検出するセンサ３９とを備える。そしてＥＣＵ１００は、通常、そのセンサ３９の開度値が、アクセル開度センサ３０の検出値に応じた値となるように、電動アクチュエータ３８を制御する。ここでアクセル開度センサ３０は、ドライバによるアクセルペダルの操作量（踏み込み量）に応じた信号をＥＣＵ１００に出力する。スタータ２７はＥＣＵ１００から出力されるオンオフ信号に基づいてオンオフされる。

クランク角センサ２８は、クランク軸２６の所定の位相間隔でパルス信号をＥＣＵ１００に出力する。ＥＣＵ１００はこのパルス信号に基づいて、クランク軸２６即ちエンジンの位相を検出すると共に、クランク軸２６の回転速度即ちエンジン回転速度を算出する。酸素濃度センサ２９は、排気ガス中の酸素濃度に応じた信号をＥＣＵ１００に出力する。ブレーキスイッチ３１は、ドライバによるフットブレーキ操作に応じたオンオフ信号をＥＣＵ１００に出力する。ブレーキ作動時にはオンである。車速センサ３２は、車両の速度（車速）に応じた信号をＥＣＵ１００に出力する。

ＥＣＵ１００は、エンジン運転状態に応じて燃料噴射量、燃料噴射時期及び点火時期を制御する。即ち、ＥＣＵ１００は、主に、クランク角センサ２８の出力信号に基づいて得られるエンジン回転速度と、エアフローメータ２１の出力値に基づいて得られる実際の空気量とから、予め記憶されたマップに基づき、インジェクタ１０における燃料噴射量及び燃料噴射時期と、点火プラグ１４における点火時期とを決定し、これら各値に基づいてインジェクタ１０及び点火プラグ１４を制御する。

吸気制御弁２３は、吸気通路１１内に配設された弁体３３と、弁体３３を駆動するロータリソレノイド等の電動アクチュエータ３４とを備える。なお弁体３３の開度を検出するセンサをさらに備えてもよい。吸気制御弁２３は、吸気絞り弁２２と異なり、その全閉時に吸気通路１１を気密に閉止し、吸気の通過を遮断する構造となっている。これに対し吸気絞り弁２２は、その全閉時に吸気通路１１を最大に絞るだけで、吸気の通過を許容する。また吸気制御弁２３の電動アクチュエータ３４は、吸気絞り弁２２の電動アクチュエータ３８よりも遥かに高速で作動可能であり、応答性が高く、弁体３３を例えば２〜３msec以内に、クランク角の単位ではエンジン回転が２０００ｒｐｍにおいて１０°ＣＡ程度のオーダーで、開閉可能である。これにより、吸気制御弁２３は吸気弁１６の開閉と同期して開閉可能である。本実施形態では吸気制御弁２３がバタフライ弁形式となっているが、例えばシャッター弁等の他の形式であってもよい。

この吸気制御弁２３は、ＥＣＵ１００から電動アクチュエータ３４に出力される開度信号に応じて、全開から全閉まで、その開度が制御される。またこの吸気制御弁２３は各気筒毎に設けられ、各気筒が複数の吸気通路１１（特に吸気ポート１５）を有する場合、これら吸気通路１１毎に吸気制御弁２３が設けられる。このように複数設けられた吸気制御弁２３は、各気筒毎、各吸気通路１１毎に個別に制御可能である。本実施形態では個々の気筒を単位として吸気制御弁２３が制御される。

本実施形態における吸気制御弁２３は、通常のエンジン運転時にいわゆるインパルス過給を実行するために使用される。このインパルス過給の概要は２００３年フランクフルトモーターショーにて Siemens VDO Automotive AG から９月９日にプレス発表された "Impulses for Greater Driving Fun" に詳述されている。このインパルス過給は、車両の走行中、追い越しなどでエンジンの急加速が必要なときに有効である。

この場合、吸気制御弁２３は、吸気弁１６の開弁よりも遅く開弁するように、例えば吸気弁１６の開弁期間の後期に開弁するように、制御される。この結果、吸気弁１６の開弁開始時期から吸気制御弁２３の開弁開始時期までの間に、吸気制御弁２３と吸気弁１６との間の吸気通路１１（以下これを弁間通路３５という）に負圧が形成され、この後吸気制御弁２３を瞬時に開弁することで、吸気制御弁２３の上流側に位置する吸気通路１１内の吸気が一気に燃焼室１３内に流れ込み、一種の慣性過給効果により多量の吸気を燃焼室１３内に充填することが可能となる。換言すれば、このインパルス過給においては、吸気制御弁２３の上下流側に形成される差圧と、吸気の慣性とを利用して、実質的な過給がなされることとなる。この過給は、前述のような吸気制御弁２３の制御を開始するのと同時に開始され、即ちアクセルペダルを踏み込んだのと同時に開始されるので、タービンの立ち上りを待つターボ過給よりも応答性に優れ、車両の加速遅れを解消するのに好適である。

ところで、この吸気制御弁２３の作動時と非作動時とでは、望ましい吸入空気量の値が異なり、吸気制御弁２３の作動状態が切り替わったときにトルクショックが発生する場合がある。そこで、本実施形態では、吸入空気量の目標値である目標空気量を吸気制御弁２３の作動状態に応じて切り替えるようにしている。以下、このことについて説明する。
図５は、あるエンジン回転速度における目標トルクと目標空気量との関係を示す。目標トルクとは、エンジンに要求されるトルク（要求トルク）のことであり、ドライバによるアクセルペダルの踏み込み量、即ち、アクセル開度センサ３０によって検出されるアクセル開度に基づいて、ＥＣＵ１００により算出される。当然、アクセル開度が大きくなるほど目標トルクは大きくなる。目標空気量とは、エンジンに吸入される空気量（吸入空気量）の目標値である。言い換えれば、図５には、ある要求トルクに対して望ましい空気量が線図として示されており、また、ある空気量に対してエンジンが出力するトルクが線図として示されている。

これら目標トルクと目標空気量との関係は、上記インパルス過給を実行している吸気制御弁２３の作動時（以下単に作動時といい、図中実線で示す）と、上記インパルス過給を実行していない吸気制御弁２３の非作動時（以下単に非作動時といい、図中破線で示す）とで、異なる。これら作動時と非作動時との関係はある目標トルクＴＫを境に逆転し、その目標トルクＴＫより低トルク側ないし低負荷側がノッキングが生じない非ノック域、その目標トルクＴＫより高トルク側ないし高負荷側がノッキングが生じ易いノック域となる。なおノック域とはノック余裕が少ない領域であるともいえる。非ノック域では、目標空気量をある一定値（例えばＧ１）とした場合、作動時の目標トルクの方が非作動時の目標トルクより大きい。これとは逆に、ノック域では、目標空気量をある一定値（例えばＧ２）とした場合、非作動時の目標トルクの方が作動時の目標トルクより大きい。その理由は、非ノック域では、作動時の方が非作動時に比べ燃焼速度が向上し、燃焼効率が上がるので、トルクが大きくなるからである。また、ノック域では、作動時の方が非作動時に比べ、筒内の空気温度が上昇すると共に筒内空気量にばらつきがあり、これに対応して点火時期を遅角するため、トルクが小さくなるからである。つまり、本来ならば吸気制御弁２３を作動させると筒内の空気量が多くなり、燃料噴射量を増加して高トルクを得られるものの、上述の理由で点火遅角を実施せざるを得ないため、結果的に空気量の増量分に見合うトルクの増大を得ることができない。

このように、同一空気量において吸気制御弁２３が非作動状態から作動状態へ、或いは作動状態から非作動状態へ切り替わると、トルクショックが発生する。そこで、このトルクショックを防止するため、本実施形態では、目標空気量を吸気制御弁２３の作動状態に応じて切り替えるようにしている。

以下、本実施形態の燃料噴射制御を図２のフローチャートに基づいて説明する。図示されるルーチンはＥＣＵ１００によって燃料噴射サイクル毎に実行される。

まずステップＳ１０１において、アクセル開度センサ３０によって検出されるアクセル開度に基づいて目標トルクが算出される。この算出は図示しないマップや数式を用いて行われる。

次にステップＳ１０２において、吸気制御弁２３が作動中か否かが判断される。即ち、ＥＣＵ１００は、図３に示される吸気制御弁２３の作動領域マップに従って吸気制御弁２３の作動状態を切り替える。このマップは、横軸をエンジン回転速度、縦軸を目標トルクとして、これらエンジン回転速度及び目標トルクに対応する吸気制御弁２３の作動状態が入力されている。低回転側且つ中高負荷側のハッチングで示される領域が吸気制御弁２３が作動される領域（作動領域）Ｂであり、それ以外の領域が吸気制御弁２３が作動されない領域（非作動領域）Ａである。作動領域Ｂがそのように設定されている理由は、例えば、エンジン低回転側での車両走行中にドライバがアクセルペダルを踏み込んで大きなトルクを要求した場合、インパルス過給を行って空気量を増加するためである。図５との関連において、ノック域と非ノック域との境界であるノック境界Ｃが示され、ノック境界Ｃの高回転高負荷側がノック域、境界線Ｃの低回転低負荷側が非ノック域である。ＥＣＵ１００は、クランクセンサ２８により検出されるエンジン回転速度と、ステップＳ１０１で算出された目標トルクとをマップと比較して、吸気制御弁２３を作動状態或いは非作動状態とし、且つこれに応じてステップＳ１０２における判断を実行する。なお、このほか吸気制御弁２３を非作動状態とするのは、例えば、エンジンが低温のとき、エンジンが始動直後のとき、バッテリ電圧が所定値に達していないとき等である。

ステップＳ１０２において、吸気制御弁２３が作動中であると判断された場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ステップＳ１０３に進み、吸気制御弁作動時の目標空気量マップを使用して目標空気量を算出する。他方、ステップＳ１０２において、吸気制御弁２３が作動中でないと判断された場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ステップＳ１０６に進み、吸気制御弁非作動時の目標空気量マップを使用して目標空気量を算出する。このように目標空気量及びそのマップは吸気制御弁２３の作動時と非作動時とで切り替え変更される。なお目標空気量は１気筒の１吸気行程当たりの空気量（ｇ／気筒）である。

ここにおける目標空気量マップは図４に示すとおりである。なお便宜上、図４は吸気制御弁２３の作動時と非作動時とを一つのマップとして描いているが、これらは実機試験等に基づいて個々に作成され、二つのマップとしてＥＣＵ１００に予め記憶されている。目標空気量マップは、横軸をエンジン回転速度、縦軸を目標トルクとし、これらエンジン回転速度及び目標トルクに対応した目標空気量が入力されている。ＧＡ（破線）で示されるのが非作動時の目標空気量、ＧＢ（実線）で示されるのが作動時の目標空気量である。図から分かるように、エンジン回転速度及び目標トルクが大きくなるほど目標空気量は大きくなり、また、作動時の目標空気量ＧＢと非作動時の目標空気量ＧＡとの大小関係はノック境界Ｃで逆転する。これは前述の図５の関係と整合している。即ち、非ノック域では、同一の目標空気量について作動時の目標トルクの方が非作動時の目標トルクより大きい。これとは逆に、ノック域では、同一の目標空気量について非作動時の目標トルクの方が作動時の目標トルクより大きい。

ステップＳ１０３においては、検出・算出されたエンジン回転速度及び目標トルクに基づき、作動時のマップ（実線）を用いて目標空気量を決定する。また、ステップＳ１０６においては、検出・算出されたエンジン回転速度及び目標トルクに基づき、非作動時のマップ（破線）を用いて目標空気量を決定する。

ステップＳ１０３の次はステップＳ１０４に進み、実際の空気量が目標空気量に一致するよう吸気絞り弁２２及び吸気制御弁２３が制御される。即ち、実際の空気量とはエアフローメータ２１で検出される空気量であり、この値が、ステップＳ１０３で求められた目標空気量に一致するよう、吸気絞り弁２２及び吸気制御弁２３が制御される。吸気絞り弁２２の制御は、ＥＣＵ１００からアクチュエータ３８に駆動信号を送って弁体３７の開度を調節することによりなされる。また、吸気制御弁２３の制御は、ＥＣＵ１００からアクチュエータ３４に駆動信号を送り、弁体３３の開弁時期及び開弁期間を調節することによりなされる。なお吸気制御弁２３の開弁及び閉弁は吸気弁１６の開弁及び閉弁と同期してなされる。

他方、ステップＳ１０６の次はステップＳ１０７に進み、実際の空気量が目標空気量に一致するよう吸気絞り弁２２が制御される。即ち、ここでは吸気制御弁２３が非作動状態であり、吸気絞り弁２２のみが制御される。吸気絞り弁２２の制御は前記同様に行われる。

ステップＳ１０４の次はステップＳ１０５に進み、吸気制御弁作動時の制御値が決定される。他方、ステップＳ１０７の次はステップＳ１０８に進み、吸気制御弁非作動時の制御値が決定される。ここで制御値とは、本実施形態の場合、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期及び点火時期のガード値であるが、これらのうちの任意のいくつかであってもよいし、他の制御値であってもよいし、さらに他の制御値を加えてもよい。このように吸気制御弁２３の作動時と非作動時とに応じて制御値も切り替えられる。

本実施形態では、目標空気量同様、これら制御値に対する吸気制御弁作動時と非作動時とのマップが予めＥＣＵ１００にそれぞれ記憶されており、作動時と非作動時とでマップが切り替えられ、それぞれに対応した各制御値を算出するようになっている。いずれのマップも、横軸はエンジン回転速度、縦軸は空気量（１気筒の１吸気行程当たりの空気量）である。代表的に、点火時期及び燃料噴射量のマップを図８及び図９にそれぞれ示す。なお図８〜図１０のマップは前記同様に吸気制御弁の作動時と非作動時との二つのマップを一図に描いたものである。破線が作動時の値、実線が非作動時の値を表す。

図８に見られるように、点火時期については、ノック域及びその近傍において、作動時の点火時期が非作動時の点火時期よりも遅らせられる。その他の領域では両点火時期が同じである。なお、作動時には非作動時よりも低回転側での最大空気量が増加する。

ここで若干説明を補足すると、例えば、吸気制御弁非作動時にエンジン回転速度及び空気量が点Ｈにある状態から吸気制御弁が作動し、その直後、仮に点Ｈが動かないとすると、等点火時期曲線が矢印のように移動する結果、点火時期は遅らせられる。

図９に見られるように、燃料噴射量については、高負荷域において、作動時の燃料噴射量が非作動時の燃料噴射量よりも増量される。その他の領域では両燃料噴射量が同じである。前記同様、作動時には非作動時よりも低回転側での最大空気量が増加する。

なお、図１０にディーゼルエンジンの場合の燃料噴射量マップを示す。見られるように、作動時の燃料噴射量は非作動時の燃料噴射量よりもほとんどの領域で減量される。低回転側に向かうほど減量の度合いは大きくなり、逆に、高回転側に向かうほど減量の度合いは小さくなる。そして作動時と非作動時との等燃料噴射量曲線は高回転側で一致する。前記同様、作動時には非作動時よりも低回転側での最大空気量が増加する。

図示しないが、燃料噴射時期については、作動時の燃料噴射時期の方が非作動時の燃料噴射時期よりも遅らせられる。ディーゼルエンジンの場合も同様である。

ステップＳ１０５では、実際のエンジン回転速度及び空気量に基づき、作動時の制御値マップに従って、各制御値（燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期及び点火時期のガード値）が決定される。他方、ステップＳ１０８においては、実際のエンジン回転速度及び空気量に基づき、非作動時の制御値マップに従って、各制御値が決定される。

ここで、点火時期のガード値とはその最大進角値をいう。即ち、マップで得られた基本の点火時期に水温、吸気温、大気圧等に応じて補正を行っていくと、ノッキングが生じるレベルまで点火時期が進角されてしまう場合がある。このガード値は、そのようなノッキングを避けるため、点火時期の進角を一定以内に抑えるためのものである。

こうして各制御値が求まったならば、ステップＳ１０９において、各制御値に基づいた点火及び燃料噴射が実行される。以上で本制御が終了する。

以上のように、本制御によれば、吸気制御弁２３の作動時と非作動時とで同一の目標トルクに対する異なる目標空気量が設定され、吸気制御弁２３の作動状態に応じて目標空気量が切り替えられるので、吸気制御弁２３の作動状態が切り替わったときでも、目標空気量ひいては実際の空気量が切り替えられ、その切り替え時のトルクショックが防止できる。実際上は、例えば、アクセルペダルの踏み込み量を一定に保ったまま吸気制御弁２３の作動状態が切り替わっても、吸入空気量が自動的に切り替えられ、エンジンから出力されるトルクは一定に保たれる。

なお図６は、図５に代わるディーゼルエンジンの場合の目標トルクと目標空気量との関係を示す。ディーゼルエンジンには一般的にノッキングという概念がないといえるので、ガソリンエンジンのようなノック域及び非ノック域という領域分けもなく、同一の目標空気量に対し、作動時の目標トルクの方が非作動時の目標トルクより常に大きい。即ち、ノッキングが生じなければ、筒内の空気量が増えた分だけトルクを増大することができる。

図７は、図４に代わるディーゼルエンジンの場合の目標空気量マップを示す。ここでもノック域及び非ノック域という領域分けはなく、目標空気量を同一とした場合に作動時の目標トルクＢの方が非作動時の目標トルクＡより常に大きい。

ここで例えば、吸気制御弁非作動時にエンジン回転速度及び目標トルクが点Ｈ‘にある状態から吸気制御弁が作動し、その直後、仮に点Ｈ’が動かないとすると、等目標空気量曲線が矢印のように移動する結果、目標空気量は減量される。これは前述の図１０の場合と整合する。つまり、かかる場合には目標空気量と燃料噴射量とがともに減量され、トルクショックが防止されることとなる。このようにディーゼルエンジンの場合においてもガソリンエンジンの場合と同様の作用効果を果たせる。

ところで、吸気制御弁２３の作動状態が切り替わった場合、実際の燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期及び点火時期のガード値は即座に切り替え可能であるのに対し、実際の空気量の切り替えは遅れる。よって実際の空気量が切り替わる過程で実際の燃料噴射量等を切り替え後の値に一気に切り替えてしまうと、やはりトルクショックが生じることとなる。そこで、これを防止するため、本実施形態ではかかる空気量の切り替え遅れを考慮して徐々に燃料噴射量等を切り替えるようにしている。

図１１は、このような制御値の切替制御に関するフローチャートである。図示されるルーチンはＥＣＵ１００によって燃料噴射サイクル毎に実行される。なお、ここでは一例として、吸気制御弁２３が非作動状態から作動状態に切り替わった場合であって、その切替直後の１サイクルのみかかる切替制御を実行する場合を示す。しかしながら、同様のロジックを採用することにより、吸気制御弁２３が作動状態から非作動状態に切り替わった場合でも、また切替直後の複数サイクルに渡り、かかる切替制御を実行することができる。また、例えば燃料噴射量だけといった一部の制御値に対してのみ切替制御を実行することも、全ての制御値に対して切替制御を実行することも可能である。

ここで理解を容易にするため、図１２に吸気制御弁２３の作動状態切替時における目標空気量の推移を示す。図中、各サイクルにおける作動時と非作動時との目標空気量ＧＢ，ＧＡが丸で示され、そのうち黒丸が採用される値である。

まず、ステップＳ２０１において、図２のステップＳ１０１と同様に目標トルクが算出される。そしてステップＳ２０２において、図２のステップＳ１０２と同様に吸気制御弁２３が作動中か否かが判断される。

吸気制御弁２３が作動中であると判断された場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、ステップＳ２０３に進み、図２のステップＳ１０３，Ｓ１０４と同様に、今回サイクルの実際のエンジン回転速度と吸気絞り弁２２と吸気制御弁２３の動作とに基づき、吸気制御弁作動時の目標空気量ＧＢ１が、対応するマップから算出され、吸気絞り弁２２及び吸気制御弁２３が制御される。

次にステップＳ２０４では、前回のサイクルで作動フラグがオフか否かが判断される。この作動フラグとは吸気制御弁２３が作動中か否かを示すフラグであり、作動時にオン（ステップＳ２０８参照）、非作動時にオフ（ステップＳ２１３参照）とされる。

作動フラグがオフの場合（即ち、前回サイクルで吸気制御弁非作動の場合）、ステップＳ２０５に進み、今回サイクルの実際のエンジン回転速度と吸気絞り弁２２の開度とに基づき、非作動時の目標空気量ＧＡ１が、対応するマップから算出される。即ち、今回作動時であるにも拘わらず非作動時の目標空気量ＧＡ１が算出される。

次に、ステップＳ２０６において、エアフローメータ２１の検出値から実際の吸入空気量Ｇが取得される。

そして、次のステップＳ２０７では、切替比率αが決定される。この切替比率αは次式により算出される。
α＝（Ｇ−ＧＡ１）／（ＧＢ１−ＧＡ１）

即ち、この切替比率αとは、実際の空気量Ｇが切替後の目標空気量ＧＢ１にどれぐらい近づいたかを示す値である。その接近度合いが大きくなるほど切替比率αは大きくなる。なお切替比率αは負の値になったり１を超える値となることもあり得る。こうして切替比率αが求まったならばステップＳ２０８に進み、作動フラグがオンされ、ステップＳ２０９に移行する。

他方、ステップＳ２０４で前回サイクルにおいて作動フラグがオフでないと判断されたとき（即ち、前回サイクルで吸気制御弁作動の場合）、ステップＳ２１１で切替比率α＝１とされてステップＳ２０８に移行する。

また、ステップＳ２０２で吸気制御弁２３が作動中でないと判断された場合、ステップＳ２１２に進み、図２のステップＳ１０６，Ｓ１０７と同様、吸気制御弁非作動時の目標空気量が算出され、吸気絞り弁２２が制御される。そしてステップＳ２１３で作動フラグがオフされ、ステップＳ２１４で切替比率α＝０とされてステップＳ２０９に移行する。
ステップＳ２０９では、今回サイクルの実際のエンジン回転速度と空気量とに基づき、吸気制御弁２３の作動時と非作動時との制御値ＸＢ、ＸＡが、それぞれ対応するマップから算出される。

そして、ステップＳ２１０で、次式に基づき、最終制御値Ｘが算出される。
Ｘ＝α×ＸＢ＋（１−α）×ＸＡ

即ち、ここで得られる最終制御値Ｘは、前述したような実際の空気量の目標空気量への接近度合いを反映した値となる。ここで、ステップＳ２１１でα＝１とされたときは、Ｘ＝ＸＢとなり、制御値は切替後の値そのものとなる。また、ステップＳ２１４でα＝０とされたときは、Ｘ＝ＸＡとなり、制御値は非作動時の値となる。こうして本制御が終了する。

このように、かかる切替制御によれば、吸気制御弁２３の作動状態が切り替わったときの空気量の切り替え遅れを考慮して徐々に燃料噴射量等の制御値（より詳細にはその目標値）を切り替えることができるので、切替時のトルクショックをより確実に防止することが出来る。

なお、ここでは切替比率αを、空気量の目標空気量への接近度合いを考慮した値としたが、吸気制御弁の作動状態切替時からの時間の変数としてもよい。例えば、切替比率α＝（切替時からカウントされるサイクル数）×（所定の定数）、（ただしαは１以下）としてもよい。この定数として例えば０．１を採用した場合、１０サイクルで制御値は切替後の値となる。

本発明は他にも様々な実施形態を採ることができる。例えば前記実施形態で示された各マップは数式に置き換えることも出来る。また、エンジンはターボ過給機等を備えた過給式であってもよいし、少なくとも吸気弁の開閉時期を可変にする可変動弁機構を備えたものであってもよい。

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、また、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

本実施形態に係るエンジンの制御装置の構成を概略的に示すシステム図である。 本実施形態の制御を示すフローチャートである。 吸気制御弁の作動領域マップを示す図である。 ガソリンエンジンの場合の目標空気量マップを示す図である。 ガソリンエンジンの場合の目標トルクと目標空気量との関係を示すグラフである。 ディーゼルエンジンの場合の目標トルクと目標空気量との関係を示すグラフである。 ディーゼルエンジンの場合の目標空気量マップを示す図である。 ガソリンエンジンの場合の点火時期マップを示す図である。 ガソリンエンジンの場合の燃料噴射量マップを示す図である。 ディーゼルエンジンの場合の燃料噴射量マップを示す図である。 切替制御のフローチャートである。 吸気制御弁の作動状態切替時の目標空気量の推移を示す図である。

符号の説明

１ エンジン
１０ インジェクタ
１１ 吸気通路
１２ シリンダ
１３ 燃焼室
１５ 吸気ポート
１６ 吸気弁
１７ 排気通路
１８ 触媒
１９ 排気ポート
２０ 排気弁
２２ 吸気絞り弁
２３ 吸気制御弁
２７ スタータ
３３ 弁体
３４ アクチュエータ
３５ 弁間通路
３１ ブレーキスイッチ
３２ 車速センサ
１００ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
Ａ 吸気制御弁非作動領域
Ｂ 吸気制御弁作動領域
Ｃ ノック境界
ＧＡ 吸気制御弁非作動時の目標空気量
ＧＢ 吸気制御弁作動時の目標空気量
α 切替比率

Claims (4)

1. 吸気弁の上流側の吸気通路に設けられ、該吸気通路内を閉止可能で且つ前記吸気弁の開閉と同期して開閉可能な吸気制御弁と、
   エンジンに吸入される空気量の目標値である目標空気量を、作動または非作動といった前記吸気制御弁の作動状態の切り替えに応じて切り替える目標空気量切替手段とを備え、
   前記吸気制御弁の作動状態が、前記エンジン回転速度と前記目標トルクとに応じて切り替えられ、
   前記目標空気量切替手段が、前記エンジン回転速度と前記目標トルクと前記目標空気量との関係を予め定めた吸気制御弁作動時のマップと吸気制御弁非作動時のマップとを、前記吸気制御弁の作動状態の切り替えに応じて切り替え、これにより、前記吸気制御弁の作動状態の切り替えに応じて、前記目標空気量を、予め定めた吸気制御弁作動時の値と吸気制御弁非作動時の値との間で切り替える
   ことを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 前記エンジン回転速度と前記目標空気量とが同一である場合の吸気制御弁作動時の目標トルクと吸気制御弁非作動時の目標トルクとの大小関係が所定の非ノック域とノック域とで逆転し、前記非ノック域では、前記吸気制御弁作動時の目標トルクの方が前記吸気制御弁非作動時の目標トルクより大きく、前記ノック域では、前記吸気制御弁非作動時の目標トルクの方が前記吸気制御弁作動時の目標トルクより大きくなるように、前記吸気制御弁作動時のマップと前記吸気制御弁非作動時のマップとが予め定められていることを特徴とする請求項１記載のエンジンの制御装置。
3. 前記吸気制御弁の作動状態の切り替えに応じて制御値を、予め定めた吸気制御弁作動時の値と吸気制御弁非作動時の値との間で切り替える制御値切替手段をさらに備え、前記制御値が、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期及び点火時期のガード値の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの制御装置。
4. 前記制御値が、エアフローメータにより検出される実際の空気量に応じて定まる値であることを特徴とする請求項３記載のエンジンの制御装置。

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