JP5660023B2

JP5660023B2 - 内燃機関の吸気制御装置

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Publication number: JP5660023B2
Application number: JP2011285889A
Authority: JP
Inventors: 永楽　玲; 玲永楽
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: JP2013133785A

Description

本発明は、開弁特性制御デバイスと吸気圧制御デバイスとの協調操作によって筒内への吸気量を制御する内燃機関の吸気制御装置に関し、特に、ターボ過給機付き内燃機関に用いて好適な内燃機関の吸気制御装置に関する。

特開２００４−２４５０８２号公報には、吸気弁或いは排気弁の開弁特性と吸気圧との協調制御によって吸気量を制御する吸気制御装置に関する発明が開示されている。同公報に記載の発明によれば、１制御周期後の目標吸気量を達成するための開弁特性及び吸気圧が仮想目標開弁特性及び仮想目標吸気圧として決定されるとともに、１制御周期内で実現可能な開弁特性及び吸気圧の範囲がそれぞれ決定される。そして、同公報の図９に示すように仮想目標開弁特性Ｓａｋ及び仮想目標吸気圧Ｐｍｋで定まる仮想目標動作点ＫＰが実現可能範囲Ａｘ内にある場合には、仮想目標開弁特性Ｓａｋ及び仮想目標吸気圧Ｓａｋが最終的な目標開弁特性Ｓａｏ及び目標吸気圧Ｐｍｏとして確定される。一方、同公報の図１０及び図１１に示すように仮想目標動作点ＫＰが実現可能範囲Ａｘ内にない場合には、仮想目標動作点ＫＰを通る等吸気量曲線ＥＱの近似直線ＬＱに最も近い実現可能範囲Ａｘ内の開弁特性及び吸気圧が特定され、それらが目標開弁特性Ｓａｏ及び目標吸気圧Ｐｍｏとして決定される。

上記公報に記載の発明によれば、目標開弁特性及び目標吸気圧が適切に設定されるので、制御周期内に実現できる範囲において最適な吸気量となる制御を確実に実施することができる。これにより、目標開弁特性及び目標吸気圧が実現できずに吸気量が意図しない吸気量となってしまうことは防止される。

特開２００４−２４５０８２号公報

上記公報に記載の発明は、同公報に記載の発明の実施形態で適用されている自然吸気型の内燃機関だけでなく、過給機付きの内燃機関にも適用することは可能である。しかしながら、上記公報に記載の発明を過給機、特にターボ過給機付きの内燃機関に適用する場合には、以下に述べる理由により満足のいく吸気量の制御精度を得られない場合がある。

図４は、上記公報に記載の発明をターボ過給機付きの内燃機関に適用した場合の問題を示す説明図である。図４において横軸は吸気弁の作用角Ｓａを表し、縦軸は吸気圧Ｐｍを表している。点ＧＰは現在の作用角及び吸気圧で定まる動作点であり、点ＫＰは現在より１制御周期後の仮想目標動作点である。この仮想目標動作点ＫＰは、目標吸気量を与える等吸気量曲線ＥＱと現在の運転条件における最適動作線ＯＭとの交点である。直線ＬＱは仮想目標動作点ＫＰにおいて等吸気量曲線ＥＱに接する接線であり、等吸気量曲線ＥＱの近似直線としての意味を有している。そして、一点鎖線で示された四角形の範囲Ａｘが、１制御周期内での作用角及び吸気圧の実現可能範囲である。

実現可能範囲Ａｘの吸気圧の上限ＰｍＭＡＸは、スロットル弁の上流の圧力によって決まる。ターボ過給機付き内燃機関の場合、スロットル弁の上流の圧力は過給圧であり、それはターボ過給機の作用によって吸気量に応じて変化する。しかし、ターボ過給機には過給遅れがあるため、目標吸気量が増加してから過給圧が上昇するまでには応答遅れが生じ、結果、吸気圧の上昇にも遅れが生じる。このため、目標吸気量を与える等吸気量曲線ＥＱに対し、実現可能範囲Ａｘの上限吸気圧ＰｍＭＡＸがかなり小さくなる状況が発生しうる。

上記公報に記載の発明によれば、仮想目標動作点ＫＰが実現可能範囲Ａｘ内にない場合、等吸気量曲線ＥＱの近似直線ＬＱに最も近い実現可能範囲Ａｘ内の動作点が目標動作点として決定される。この場合、吸気量の制御精度の観点からは、上限吸気圧ＰｍＭＡＸの線上において吸気量を最大にする動作点（図４中に星印で示す点）に最も近い実現可能範囲Ａｘ内の動作点（図４中に白丸で示す点）が目標動作点として決定されることが望ましい。ところが、等吸気量曲線ＥＱと実現可能範囲Ａｘとの乖離が大きい場合は、近似直線ＬＱに最も近くなる実現可能範囲Ａｘ内の動作点（図４中に二重丸で示す点）、すなわち、目標動作点ＯＰは、白丸で示す望ましい動作点とは現在の動作点ＧＰから見て逆方向に算出されることになる。

上限吸気圧ＰｍＭＡＸは過給圧が高まるに連れて徐々に上昇していく。それに伴い、上述のように算出される目標動作点ＯＰは、図４中に太線で示す軌跡を描きながら、最終的な目標動作点である仮想目標動作点ＫＰへと近づいていく。しかし、目標動作点ＯＰの軌跡と等吸気量曲線との関係から分かるように、現在の動作点ＧＰから仮想目標動作点ＫＰへ至るまでの目標動作点ＯＰの変化は、吸気量の制御精度の観点から望まれる目標動作点の変化とはかけ離れたものになってしまう。つまり、図４に示すような軌跡を描いて目標動作点ＯＰが変化するのでは、精度良く且つ速やかに目標吸気量を達成することができない。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、開弁特性制御デバイスと吸気圧制御デバイスとの協調操作によって筒内への吸気量を制御する内燃機関の吸気制御装置において、目標空気量を与える動作点と現在の動作点との間に距離がある場合であっても、吸気量が適切に制御されるようにすることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の吸気制御装置は、以下の動作を行うように構成される。

本発明の１つの形態によれば、本吸気制御装置は、現在より所定時間経過後、例えば１制御周期後の目標吸気量を決定し、予め定められた規則に従って目標吸気量を達成するための開弁特性及び吸気圧を算出する。こうして得られた開弁特性及び吸気圧は、仮想目標開弁特性及び仮想目標吸気圧として決定される。また、本吸気制御装置は、開弁特性制御デバイスによって前記所定時間内に実現可能な開弁特性の範囲を決定するとともに、吸気圧制御デバイスによって同時間内に実現可能な吸気圧の範囲を決定する。

仮想目標開弁特性及び仮想目標吸気圧が共に各々の実現可能範囲内にある場合、本吸気制御装置は、仮想目標開弁特性及び仮想目標吸気圧を最終的な目標開弁特性及び目標吸気圧として確定する。

一方、仮想目標開弁特性及び仮想目標吸気圧が共に各々の前記実現可能範囲内にない場合、本吸気制御装置は、開弁特性と吸気圧とを軸とする二次元直交座標系において、現在の開弁特性及び吸気圧で定まる動作点を通る等吸気量曲線或いはその近似直線を特定する。そして、特定した等吸気量曲線或いはその近似直線を仮想目標開弁特性及び仮想目標吸気圧で定まる仮想目標動作点に平行移動し、それにより得られる曲線或いは直線に最も近い実現可能範囲内の開弁特性及び吸気圧を目標開弁特性及び目標吸気圧として決定する。

このような動作を行うことで、目標吸気量を与える仮想目標動作点と現在の動作点との間に距離がある場合であっても、前記所定時間内での実現可能範囲において吸気量の制御精度の観点から最適な動作点に現在の動作点を移行させ、仮想目標動作点に向けて現在の動作点を確実に近づけていくことができる。

本発明のより好ましい形態によれば、本吸気制御装置は、仮想目標開弁特性及び仮想目標吸気圧が共に各々の実現可能範囲内にはない場合、それらが各々の実現可能範囲よりも広く設定されている判定範囲内にあるかどうか判定する。そして、判定範囲内にない場合には、本吸気制御装置は、上述のとおり平行移動曲線或いはその近似直線に最も近い実現可能範囲内の開弁特性及び吸気圧を目標開弁特性及び目標吸気圧として決定する。しかし、仮想目標開弁特性及び仮想目標吸気圧が判定範囲内にある場合には、開弁特性と吸気圧とを軸とする二次元直交座標系において、仮想目標動作点を通る等吸気量曲線或いはその近似直線に最も近い実現可能範囲内の開弁特性及び吸気圧を目標開弁特性及び目標吸気圧として決定する。

このような動作を行うことで、目標吸気量を与える仮想目標動作点に現在の動作点を正確に到達させることができる。

本発明によれば、所定時間内で実現できる範囲において最適な吸気量となるように吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開弁特性と吸気圧とを制御することができるので、結果として吸気量をより適切に制御することができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態の吸気制御装置が適用されたエンジンシステムの概略図である。本発明の実施の形態の吸気制御装置における吸気量制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。本発明の実施の形態の吸気制御装置における吸気量制御の内容をグラフで表した説明図である。従来の吸気制御装置の課題について示した説明図である。

以下、本発明の実施の形態の一例について図を用いて説明する。

図１は、本実施の形態の吸気制御装置が適用されたエンジンシステムの概略図である。本実施の形態の吸気制御装置の適用対象となる内燃機関は、自動車用のターボ過給機付き内燃機関（以下、ターボエンジンと表記する）１０である。本実施の形態では、ターボエンジン１０は、電子制御式のスロットル弁１２、及び、吸気弁用の可変動弁機構１４を含む種々のアクチュエータを備えている。また、ターボエンジン１０には、吸気弁の現在の開弁特性を計測する開弁特性センサ１６、エンジン回転数を計測する回転数センサ１８、吸気圧を計測する吸気圧センサ２０、吸気通路に吸入された空気の流量を計測するエアフローメータ２２、及び、冷却水の温度を計測する冷却水温センサ２４を含む種々のセンサが取り付けられている。

本実施の形態の吸気制御装置は、ターボエンジン１０を制御するＥＣＵ２の一機能として実現される。詳しくは、メモリに記憶されたプログラムがＣＰＵによって実行されることで、ＥＣＵ２は吸気制御装置として機能する。ＥＣＵ２が吸気制御装置として機能する場合、ＥＣＵ２は、プログラムされている吸気量制御ロジックに従ってスロットル弁１２と可変動弁機構１４の動作を制御する。スロットル弁１２は、吸気圧を制御することができる吸気圧制御デバイスである。また、可変動弁機構１４は、吸気弁の開弁特性、すなわち、バルブリフト量及び作用角並びにバルブタイミングを制御することができる開弁特性制御デバイスである。なお、可変動弁機構１４の具体的な仕組みには限定はなく、特開２００４−２４５０８２号公報に記載されているようなカム移動装置及び開閉タイミングシフト装置を可変動弁機構１４として用いてもよい。吸気制御装置としてのＥＣＵ２によれば、スロットル弁１２と可変動弁機構１４の操作による開弁特性と吸気圧との協調制御によって筒内に吸入される空気量、すなわち、吸気量が制御される。以下では、その具体的な方法について図２のフローチャートを参照しつつ説明する。

図２は、本実施形態の吸気制御装置における吸気量制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはＥＣＵ２により１制御周期Ｔｓ毎の割込みによって実施される。

本制御ルーチンがスタートすると、まずステップＳ２において、１制御周期Ｔｓに相当する時間経過後に実現すべき目標吸気量Ｑａｏが決定される。この目標吸気量Ｑａｏは、ターボエンジン１０の運転状態、より詳細には現在のエンジン回転数及びアクセル踏込み量から求められる要求トルクに基づいて、１制御周期Ｔｓに相当する時間経過後に供給する燃料量と共に決定される。

ステップＳ２で目標吸気量Ｑａｏが決定されると、続くステップＳ４において、吸気弁２の仮想目標作用角Ｓａｋが決定される。より詳細には、仮想目標作用角Ｓａｋは、機関回転数ＮＥ、目標吸気量Ｑａｏ、吸気弁２のバルブタイミングに対して、燃費、エミッション、トルク変動等の条件が複合的に最適となる作用角Ｓａが得られるように作成されたマップに基づいて決定される。なお、可変動弁機構１４によれば、吸気弁の作用角の変更に連動してリフト量も変更される。

ステップＳ４で仮想目標作用角Ｓａｋが決定されると、続くステップＳ６において、仮想目標作用角Ｓａｋとの組合せによって目標吸気量Ｑａｏを実現できる仮想目標吸気圧Ｐｍｋが決定される。より詳細には、仮想目標吸気圧Ｐｍｋは、目標吸気量Ｑａｏを実現する吸気圧Ｐｍをエンジン回転数、作用角Ｓａ、目標吸気量Ｑａｏ等に関連付けたマップに基づいて求められる。

以上説明したステップＳ４及びステップＳ６における工程は、予め定めた方法によって目標吸気量Ｑａｏを実現する開弁特性及び吸気圧を推定するプロセスである。続くステップＳ８及びＳ１０においては、１制御周期Ｔｓ内に実現が可能な作用角Ｓａ及び吸気圧Ｐｍの範囲が決定される。

まず、ステップＳ８においては１制御周期Ｔｓ内に実現可能な作用角Ｓａの範囲Ａｓが決定される。ただし、本明細書においては、１制御周期Ｔｓ内に実現可能な作用角Ｓａの範囲Ａｓとは、可変動弁機構１４の作動性能上、１制御周期Ｔｓ内に到達可能な作用角Ｓａの上限値及び下限値のみではなく、可変動弁機構１４の機構上の作用角Ｓａの上限値及び下限値をも考慮した範囲を意味する。

ステップＳ８において１制御周期Ｔｓ内に実現可能な作用角Ｓａの範囲Ａｓが決定されると、続くステップＳ１０において１制御周期Ｔｓ内に実現が可能な吸気圧Ｐｍの範囲Ａｐが決定される。ただし、本明細書においては、１制御周期Ｔｓ内に実現可能な吸気圧Ｐｍの範囲Ａｐは、スロットル弁１２の作動性能上の吸気圧Ｐｍの上限値及び下限値のみではなく、機構上もしくは物理的な吸気圧Ｐｍの上限値及び下限値をも考慮した範囲を意味するものとする。なお、本実施の形態の吸気制御装置が適用されているターボエンジン１０では、吸気圧Ｐｍの上限値ＰｍＭＡＸは過給状態によって変化する。ターボ過給機の過給遅れによって過給圧が立ち上がっていない状態では吸気圧上限値ＰｍＭＡＸは低く、過給圧が上昇するに連れて吸気圧上限値ＰｍＭＡＸも上昇していく。

ステップＳ１０において１制御周期Ｔｓ内に実現可能な吸気圧Ｐｍの範囲Ａｐが決定されると、続くステップＳ１２において、ステップＳ４で決定された仮想目標作用角ＳａｋとステップＳ６で決定された仮想目標吸気圧Ｐｍｋとで定まる仮想目標動作点ＫＰ（Ｓａｋ，Ｐｍｋ）が、ステップＳ８で決定された範囲ＡｓとステップＳ１２で決定された範囲Ａｐとで定まる実現可能範囲Ａｘ（Ａｓ，Ａｐ）内に含まれるか否かが判定される。

ステップＳ１２において、仮想目標動作点ＫＰが実現可能範囲Ａｘ内に含まれると判定された場合には、ステップＳ１４に進み仮想目標動作点ＫＰが最終的な目標動作点ＯＰとして確定される。すなわち、仮想目標作用角Ｓａｋが目標作用角Ｓａｏとされると共に仮想目標吸気圧Ｐｍｋが目標吸気圧Ｐｍｏとされる。そして、ステップＳ１６において、作用角Ｓａ及び吸気圧Ｐｍが目標作用角Ｓａｏ及び目標吸気圧Ｐｍｏになるように可変動弁機構１４及びスロットル弁１２が操作されて制御ルーチンが終了する。

一方、ステップＳ１２において、仮想目標動作点ＫＰが実現可能範囲Ａｘ内に含まれていないと判定された場合には、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８においては、実現可能範囲Ａｘよりも広い範囲に設定された判定範囲Ｂｘ内に仮想目標動作点ＫＰが存在するか否かが判定される。判定範囲Ｂｘの位置及び大きさは、実現可能範囲Ａｘの位置及び大きさに応じて変更される。

ここで、図３は、本実施形態の吸気制御装置における吸気量制御の内容をグラフで表した説明図である。図３において横軸は吸気弁の作用角Ｓａを表し、縦軸は吸気圧Ｐｍを表している。点ＧＰは現在の作用角及び吸気圧で定まる動作点であり、点ＫＰは現在より１制御周期Ｔｓ後の仮想目標動作点である。この仮想目標動作点ＫＰは、目標吸気量を与える等吸気量曲線ＥＱと現在の運転条件における最適動作線ＯＭとの交点である。直線ＬＱは仮想目標動作点ＫＰにおいて等吸気量曲線ＥＱに接する接線であり、等吸気量曲線ＥＱの近似直線としての意味を有している。一方、仮想目標動作点ＫＰを通る曲線ＦＱは、現在の動作点ＧＰを通る等吸気量曲線を仮想目標動作点ＫＰに平行移動して得られた曲線である。直線ＭＱは仮想目標動作点ＫＰにおいて曲線ＦＱに接する接線であり、曲線ＦＱの近似直線としての意味を有している。そして、一点鎖線で示された四角形の範囲Ａｘが、１制御周期Ｔｓ内での作用角及び吸気圧の実現可能範囲であり、実現可能範囲Ａｘを囲む二点鎖線で示された四角形の範囲Ｂｘが判定範囲である。

ステップＳ１８において、仮想目標動作点ＫＰが判定範囲Ｂｘ内に入っていない場合には、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６においては、実現可能範囲Ａｘ内において直線ＭＱに最も近い動作点（或いは曲線ＦＱに最も近い動作点）を与える作用角Ｓａと吸気圧Ｐｍとの組合せが選択され、最終的な目標動作点ＯＰ（Ｓａｏ，Ｐｍｏ）とされる。その後、制御はステップＳ１６へと進み作用角Ｓａ及び吸気圧Ｐｍが目標作用角Ｓａｏ及び目標吸気圧Ｐｍｏになるように可変動弁機構１４及びスロットル弁１２が操作されて制御ルーチンが終了する。

図３には、制御ルーチンがステップＳ１８からステップＳ２６へ進む場合の制御の一例が示されている。この場合、実現可能範囲Ａｘ内において、曲線ＦＱ或いはその近似直線ＭＱに最も近い動作点を与える作用角Ｓａと吸気圧Ｐｍとの組合せが選択され、最終的な目標動作点ＯＰ（Ｓａｏ，Ｐｍｏ）とされる。図３に示した例では、実現可能範囲Ａｘの周縁部を表す上限吸気圧ＰｍＭＡＸの線上において吸気量を最大にする動作点（図３中に星印で示す点）に最も近い実現可能範囲Ａｘ内の動作点（図３中に白丸で示す点）が目標動作点ＯＰとして設定される。つまり、図４を用いて説明した従来の吸気制御装置の場合とは異なり、近似直線ＬＱに最も近くなる実現可能範囲Ａｘ内の動作点（図３中に二重丸で示す点）が選択されてしまうことはない。このように目標動作点ＯＰの設定がなされると、図３中に矢印で示したように、動作点ＧＰの状態にあった作用角Ｓａと吸気圧Ｐｍが目標動作点ＯＰの状態になるように可変動弁機構１４及びスロットル弁１２が操作され、１制御周期Ｔｓ内に実現可能な範囲において目標吸気量Ｑａｏに最も近い吸気量が実現されて制御ルーチンが終了する。

図３において、上限吸気圧ＰｍＭＡＸは過給圧が高まるに連れて徐々に上昇していく。それに伴い、ステップＳ２６で設定される目標動作点ＯＰは、図３中に太線で示す軌跡を描きながら、最終的な目標動作点である仮想目標動作点ＫＰへと確実に近づいていく。図４に示す従来の吸気制御装置における目標動作点ＯＰの軌跡との比較から明らかなように、本吸気制御装置によって目標動作点ＯＰが描く軌跡は、吸気量の制御精度の観点からは望ましい軌跡となっている。つまり、ステップＳ２６で行う目標動作点ＯＰの設定によれば、目標吸気量Ｑａｏを与える仮想目標動作点ＫＰと現在の動作点ＧＰとの間に距離がある場合であっても、吸気量の制御精度の観点から最適な動作点を確実に目標動作点ＯＰとして選択することができる。

そして、ステップＳ１８において、仮想目標動作点ＫＰが判定範囲Ｂｘ内に入った場合には、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０に進んだ場合の処理は、特開２００４−２４５０８２号公報に記載の吸気制御装置による処理と同様である。すなわち、ステップＳ２０では、実現可能領域Ａｘ内において目標吸気量Ｑａｏを実現することが可能か否か、すなわち実現可能領域Ａｘ内に目標吸気量Ｑａｏを実現することができる作用角Ｓａと吸気圧Ｐｍとの組合せが存在するか否かが判定される。

そして、ステップＳ２０において実現可能範囲Ａｘ内に目標吸気量Ｑａｏを実現することができる作用角Ｓａと吸気圧Ｐｍとの組合せが存在すると判定された場合には、ステップＳ２２に進むことになる。ステップＳ２２においては、実現可能範囲Ａｘ内において目標吸気量Ｑａｏを実現する作用角Ｓａと吸気圧Ｐｍとの組合せのうち最も仮想目標動作点ＫＰに近い組合せが選択され、最終的な目標動作点ＯＰ（Ｓａｏ，Ｐｍｏ）とされる。次いで、制御はステップＳ１６へと進み作用角Ｓａ及び吸気圧Ｐｍが目標作用角Ｓａｏ及び目標吸気圧Ｐｍｏになるように可変動弁機構１４及びスロットル弁１２が操作されて制御ルーチンが終了する。

一方、ステップＳ２０において、仮想目標動作点ＫＰが実現可能範囲Ａｘ内に含まれていないと判定された場合には、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２４においては、実現可能領域Ａｘ内において等吸気量曲線ＥＱ或いはその近似直線ＬＱに最も近い動作点を与える作用角Ｓａと吸気圧Ｐｍとの組合せが選択され、最終的な目標動作点ＯＰ（Ｓａｏ，Ｐｍｏ）とされる。その後、制御はステップＳ１６へと進み作用角Ｓａ及び吸気圧Ｐｍが目標作用角Ｓａｏ及び目標吸気圧Ｐｍｏになるように可変動弁機構１４及びスロットル弁１２が操作されて制御ルーチンが終了する。

このように、仮想目標動作点ＫＰが判定範囲Ｂｘ内に入り、実現可能範囲Ａｘが仮想目標動作点ＫＰに近づいたら目標動作点ＯＰの計算方法を特開２００４−２４５０８２号公報に記載の方法に切り替えることで、目標吸気量Ｑａｏを与える仮想目標動作点ＫＰに目標動作点ＯＰを正確に到達させ、ひいては、現在の動作点を正確に到達させることができる。

以上説明したように、本実施形態の吸気制御装置によれば、目標吸気量Ｑａｏを与える仮想目標動作点ＫＰと現在の動作点ＧＰとの間に距離がある場合であっても、１制御周期Ｔｓ内で実現できる範囲Ａｘにおいて最適な吸気量となるように吸気弁の開弁特性と吸気圧とを制御することができるので、結果として吸気量はより適切に制御される。

なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上述の実施の形態で設定している判定範囲Ｂｘは省略することもできる。この場合、図２に示す制御ルーチンにおいてステップＳ１８の工程とステップＳ２６の工程を削除し、ステップＳ２４の工程をステップＳ２６の工程に置き換えればよい。つまり、ステップＳ1２の判定結果が否定であれば、ステップＳ２０の判定を実施し、ステップＳ２０の判定結果が否定であれば、実現可能範囲Ａｘ内において曲線ＦＱ或いは近似直線ＭＱに最も近い動作点を目標動作点ＯＰ（Ｓａｏ，Ｐｍｏ）として選択すればよい。

また、上述の実施の形態では吸気弁に可変動弁機構を設けているが、排気弁に、或いは、吸気弁と排気弁の両方に可変動弁機構を設けてもよい。

また、上述の実施の形態では本発明をターボエンジンに適用しているが、本発明は機械式過給機を備えるエンジンや、過給機を備えない自然吸気型のエンジンにも適用可能である。

２ＥＣＵ
１０過給エンジン
１２スロットル弁
１４可変動弁機構
１６開弁特性センサ
１８回転数センサ
２０吸気圧センサ
２２エアフローメータ

Claims

吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開弁特性を制御する開弁特性制御デバイスと吸気圧を制御する吸気圧制御デバイスとを有し、前記開弁特性制御デバイスと前記吸気圧制御デバイスとの協調操作によって筒内への吸気量を制御する内燃機関の吸気制御装置において、
現在より所定時間経過後の目標吸気量を決定する手段と、
予め定められた規則に従って前記目標吸気量を達成するための開弁特性及び吸気圧を算出し、それらを仮想目標開弁特性及び仮想目標吸気圧として決定する手段と、
前記開弁特性制御デバイスによって前記所定時間内に実現可能な開弁特性の範囲を決定する手段と、
前記吸気圧制御デバイスによって前記所定時間内に実現可能な吸気圧の範囲を決定する手段と、
前記仮想目標開弁特性及び仮想目標吸気圧が共に各々の前記実現可能範囲内にある場合、前記仮想目標開弁特性及び仮想目標吸気圧を目標開弁特性及び目標吸気圧として確定する手段と、
前記仮想目標開弁特性及び仮想目標吸気圧が共に各々の前記実現可能範囲内にない場合、開弁特性と吸気圧とを軸とする二次元直交座標系において現在の開弁特性及び吸気圧で定まる動作点を通る等吸気量曲線或いはその近似直線を前記仮想目標開弁特性及び仮想目標吸気圧で定まる動作点に平行移動して得られる曲線或いは直線を特定し、その曲線或いは直線に最も近い前記実現可能範囲内の開弁特性及び吸気圧を目標開弁特性及び目標吸気圧として決定する手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
前記仮想目標開弁特性及び仮想目標吸気圧が共に各々の前記実現可能範囲内にはないが、各々の前記実現可能範囲よりも広く設定されている判定範囲内にある場合、開弁特性と吸気圧とを軸とする二次元直交座標系において前記仮想目標開弁特性及び仮想目標吸気圧で定まる動作点を通る等吸気量曲線或いはその近似直線に最も近い前記実現可能範囲内の開弁特性及び吸気圧を目標開弁特性及び目標吸気圧として決定する手段、をさらに備え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。