WO2010073353A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2010073353A1
WO2010073353A1 PCT/JP2008/073682 JP2008073682W WO2010073353A1 WO 2010073353 A1 WO2010073353 A1 WO 2010073353A1 JP 2008073682 W JP2008073682 W JP 2008073682W WO 2010073353 A1 WO2010073353 A1 WO 2010073353A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
exhaust
valve
opening
control
overlap period
Prior art date
Application number
PCT/JP2008/073682
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
孝 小川
知由 小郷
一康 岩田
勝広 伊藤
Original Assignee
トヨタ自動車株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by トヨタ自動車株式会社 filed Critical トヨタ自動車株式会社
Priority to PCT/JP2008/073682 priority Critical patent/WO2010073353A1/ja
Publication of WO2010073353A1 publication Critical patent/WO2010073353A1/ja

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0261Controlling the valve overlap
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/14Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using reverse-flow scavenging, e.g. with both outlet and inlet ports arranged near bottom of piston stroke
    • F02B25/145Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using reverse-flow scavenging, e.g. with both outlet and inlet ports arranged near bottom of piston stroke with intake and exhaust valves exclusively in the cylinder head
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B27/00Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues
    • F02B27/04Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues in exhaust systems only, e.g. for sucking-off combustion gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/22Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203Variable control of intake and exhaust valves
    • F02D13/0215Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only
    • F02D13/0219Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only by shifting the phase, i.e. the opening periods of the valves are constant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • F02D41/0007Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/10Introducing corrections for particular operating conditions for acceleration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/09Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine
    • F02M26/10Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine having means to increase the pressure difference between the exhaust and intake system, e.g. venturis, variable geometry turbines, check valves using pressure pulsations or throttles in the air intake or exhaust system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23Layout, e.g. schematics
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

バルブオーバーラップ期間を変更可能とする可変動弁機構と、可変ノズル型のターボ過給機とを備える内燃機関において、排気圧力脈動を高める要求が出された場合に、体積効率の悪化を抑制しつつ排気圧力脈動を早期に生成し、かつ、トルク段差を緩和させつつ掃気効果を有効利用し得る内燃機関の制御装置を提供する。 排気圧力脈動を高める要求(加速要求)が検知された場合には、可変ノズル22cの開度を全閉とし、バルブオーバーラップ期間がゼロとし、更に、切替弁33を閉じる。その後、排気圧力脈動が高められたと判断された後に、可変ノズル22cの開度をターボ効率の良い開度にまで開く。そして、この可変ノズル22cの開度制御が行われた後に、ターボ効率が向上してきた段階で、排気圧力脈動が谷となるタイミングと重なるようにバルブオーバーラップ期間を設定するとともに、切替弁44を数サイクルに渡って一時的に開く。 

Description

内燃機関の制御装置
 この発明は、内燃機関の制御装置に関する。
 従来、例えば特許文献1には、吸排気弁の少なくとも一方のバルブタイミングを変更することで、吸気弁開弁期間と排気弁開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間を変更可能とする可変動弁機構を備える内燃機関のバルブタイミング制御装置が開示されている。この従来の制御装置では、排気圧力脈動により生じる負圧波の排気ポート到達時期が吸排気弁のバルブオーバーラップ期間に合致するように、吸排気弁のバルブタイミングを変更するようにしている。このような制御によれば、吸気弁から筒内に新気が流入し易くなるとともに、吸気弁から流入した新気によって筒内の既燃ガスを排気弁へ確実に追い出すことができる。すなわち、掃気効果を発揮させることができる。その結果、残留ガス量が少なくなり、筒内に吸入される新気量を向上することができる。つまり、体積効率を向上することができる。
日本特開平11-022499号公報
 上述した従来の内燃機関が備えるような可変動弁機構とともに、可変ノズル型のターボ過給機を備える内燃機関が知られている。また、例えば車両の加速初期などの吸入空気量が比較的少ない状況下においては、生成される排気圧力脈動は比較的弱いものとなる。そこで、上記のように可変動弁機構とともに可変ノズル型のターボ過給機を備える内燃機関では、強い排気圧力脈動の生成が要求される場合に、可変ノズルの開度を全閉位置などの閉じ側に制御して、吸入空気量を増量することが考えられる。ところが、排気圧力脈動が弱い状況下において可変ノズルを閉じ側に制御する際に、上述した排気圧力脈動の利用を狙ったバルブオーバーラップ期間の調整を行うこととすると、当該可変ノズルの開度制御によって排気圧力の上昇を招くことで掃気効果が得られにくくなるのとともに、バルブオーバーラップ期間が設けられていることで吸気側への排気ガスの吹き返しが生ずることによって、体積効率が悪化してしまう。
 その一方で、排気圧力脈動を十分に生成させたうえで掃気効果を利用しようとする際には、内燃機関に大きなトルク段差が生じないように配慮されていることが望ましい。
 この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、バルブオーバーラップ期間を変更可能とする可変動弁機構と、可変ノズル型のターボ過給機とを備える内燃機関において、排気圧力脈動を高める要求が出された場合に、体積効率の悪化を抑制しつつ排気圧力脈動を早期に生成し、かつ、トルク段差を緩和させつつ掃気効果を有効利用し得る内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
 第1の発明は、内燃機関の制御装置であって、
 吸気弁開弁期間と排気弁開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間を可変とする可変動弁機構と、
 前記可変動弁機構を制御して、前記バルブオーバーラップ期間を制御するオーバーラップ期間制御手段と、
 内燃機関の排気エネルギによって駆動されるタービンと、当該タービンに供給される排気ガスの流量を調整するための可変ノズルとを有するターボ過給機と、
 前記可変ノズルの開度を制御するノズル開度制御手段と、
 排気圧力脈動を高める要求の有無を検知する脈動生成要求検知手段と、
 排気系容積を調整する排気容積調整手段と、
 排気圧力脈動が高められたと判断される判断時点、もしくは排気圧力脈動が高められていると予測される予測時点を取得する脈動生成状態取得手段と、を備え、
 前記ノズル開度制御手段は、
 排気圧力脈動を高める要求を検知した検知時点から前記判断時点もしくは前記予測時点までの間、前記可変ノズルの開度を、前記検知時点の当該可変ノズルの開度よりも閉じ側の第1所定開度に制御するノズル閉じ制御実行手段を含み、
 前記オーバーラップ期間制御手段は、
 前記検知時点から前記判断時点もしくは前記予測時点までの間、バルブオーバーラップ期間を、前記検知時点のバルブオーバーラップ期間よりも短くなるように制御するオーバーラップ期間制限手段と、
 前記判断時点もしくは前記予測時点が経過した後に、排気圧力脈動が谷となるタイミングと重なるようにバルブオーバーラップ期間を設定するオーバーラップ期間設定手段と、を含み、
 前記排気容積調整手段は、前記オーバーラップ期間設定手段によるバルブオーバーラップ期間の設定開始時点を始点もしくは終点とする所定時間、または前記設定開始時点を跨ぐ所定時間に渡って、前記排気系容積を一時的に拡大することを特徴とする。
 また、第2の発明は、第1の発明において、
 前記排気通路と吸気通路とを連通する排気ガス還流通路と、
 前記排気ガス還流通路の途中に配置され、前記排気通路から前記吸気通路への排気ガス再循環量を制御するEGR弁と、を更に備え、
 前記排気容積調整手段は、前記EGR弁よりも前記排気通路側の前記排気ガス還流通路に配置され、前記排気通路と前記排気ガス還流通路とを連通状態および遮断状態との間で切り替える切替弁であることを特徴とする。
 また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
 排気圧力脈動を高める前記要求は、内燃機関の加速要求であり、
 前記脈動生成要求検知手段は、アクセル開度の変化に基づいて、前記要求を検知することを特徴とする。
 また、第4の発明は、第1乃至第3の発明の何れかにおいて、
 前記オーバーラップ期間制限手段は、前記検知時点から前記判断時点もしくは前記予測時点までの間、バルブオーバーラップ期間をゼロもしくは実質的にゼロに制限することを特徴とする。
 また、第5の発明は、第1乃至第4の発明の何れかにおいて、
 前記ノズル開度制御手段は、前記判断時点が経過した後に、前記可変ノズルの開度を前記第1所定開度よりも開き側の第2所定開度に制御するノズル開き制御実行手段を更に含み、
 前記オーバーラップ期間設定手段は、前記ノズル開き制御実行手段によって前記可変ノズルの開度が前記第2所定開度に制御された後に、排気圧力脈動が谷となるタイミングと重なるようにバルブオーバーラップ期間を設定することを特徴とする。
 第1の発明によれば、排気圧力脈動を高める要求が出された場合に、可変ノズルの開度を閉じ側に制御していくことで、吸入空気量の増加を促し、これにより、早期に排気圧力脈動を高めることができる。更に、本発明によれば、当該要求が出された場合に、バルブオーバーラップ期間が短くなるように制御していることで、吸気側への排気ガスの吹き返しを良好に防止することができる。このように、本発明によれば、体積効率の悪化を抑制しつつ、排気圧力脈動を早期に生成することができる。また、本発明では、排気圧力脈動が高められたと判断される判断時点、もしくは排気圧力脈動が高められていると予測される予測時点が経過した後に、排気圧力脈動が谷となるタイミングと重なるようにバルブオーバーラップ期間が設定される際に、バルブオーバーラップ期間の設定開始時点を始点もしくは終点とする所定時間、または当該設定開始時点を跨ぐ所定時間に渡って、排気系容積が一時的に拡大される。これにより、トルク段差を緩和させつつ掃気効果を有効利用することができる。
 第2の発明によれば、排気ガス還流通路の途中に配置されるEGR弁よりも排気通路側の排気ガス還流通路に配置され、排気通路と排気ガス還流通路とを連通状態および遮断状態との間で切り替える切替弁を用いて、排気系容積を良好に調整することが可能となる。
 第3の発明によれば、内燃機関の加速要求が出された場合に、体積効率の悪化を抑制しつつ排気圧力脈動を早期に生成することができる。更に、トルク段差を緩和させつつ掃気効果を有効利用することができる。
 第4の発明によれば、排気圧力脈動を高める要求が出された場合に、吸気側への排気ガスの吹き返しを確実に抑制しつつ、排気圧力脈動を早期に生成することが可能となる。
 第5の発明によれば、排気上死点付近において排気圧力に対して吸気圧力が高くなる領域が確実に確保された後に、バルブオーバーラップ期間を設けることができるようになる。このため、吸気側への排気ガスの吹き返しの発生を回避して、掃気効果を十分に利用できるようになる。
本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。 体積効率向上制御実行中の吸気マニホールド圧力および排気マニホールド圧力とクランク角度との関係を示す図である。 排気圧力脈動の強さが上記体積効率向上制御に与える影響を説明するための図である。 図2を用いて説明した掃気効果に対する可変ノズルの開度の影響を説明するための図である。 本発明の実施の形態1における特徴的な制御を説明するためのタイムチャートである。 図5に示す制御の実行により得られる効果を説明するための概念図である。 図5に示す制御の課題を説明するための図である。 本発明の実施の形態1において実行されるルーチンのフローチャートである。
符号の説明
10 ディーゼル機関
18 排気マニホールド
20 排気通路
22 可変ノズル型ターボ過給機
22a タービン
22b コンプレッサ
22c 可変ノズル
26 吸気通路
32 吸気マニホールド
38 EGR通路
42 EGR弁
44 切替弁
46 吸気可変動弁機構
48 排気可変動弁機構
50 吸気カム角センサ
52 排気カム角センサ
54 アクセル開度センサ
56 吸気圧センサ
58 排気圧センサ
60 ECU(Electronic Control Unit)
62 クランク角センサ
実施の形態1.
[実施の形態1のシステム構成]
 図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すシステムは、4サイクルのディーゼル機関(圧縮着火内燃機関)10を備えている。ディーゼル機関10は、車両に搭載され、その動力源とされているものとする。本実施形態のディーゼル機関10は、直列4気筒型であるが、本発明におけるディーゼル機関の気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。
 ディーゼル機関10の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射するインジェクタ12が設置されている。各気筒のインジェクタ12は、共通のコモンレール14に接続されている。コモンレール14内には、サプライポンプ16によって加圧された高圧の燃料が貯留されている。そして、このコモンレール14から各気筒のインジェクタ12へ燃料が供給される。各気筒から排出される排気ガスは、排気マニホールド18によって集合され、排気通路20に流入する。
 ディーゼル機関10は、可変ノズル型のターボ過給機22を備えている。ターボ過給機22は、排気ガスの排気エネルギによって作動するタービン22aと、タービン22aと一体的に連結され、タービン22aに入力される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動されるコンプレッサ22bとを有している。更に、ターボ過給機22は、タービン22aに供給される排気ガスの流量を調整するための可変ノズル(VN)22cを有している。
 可変ノズル22cは、図示省略するアクチュエータ(例えば、電動モータ)によって開閉動作可能になっている。可変ノズル22cの開度を小さくすると、タービン22aの入口面積が小さくなり、タービン22aに吹き付けられる排気ガスの流速を速くすることができる。その結果、コンプレッサ22bおよびタービン22aの回転数(以下、「ターボ回転数」と称する)が上昇するので、過給圧を上昇させることができる。逆に、可変ノズル22cの開度を大きくすると、タービン22aの入口面積が大きくなり、タービン22aに吹き付けられる排気ガスの流速が遅くなる。その結果、ターボ回転数が降下するので、過給圧を低下させることができる。
 ターボ過給機22のタービン22aは、排気通路20の途中に配置されている。タービン22aよりも下流側の排気通路20には、排気ガス中のPM(Particulate Matter:粒子状物質)を捕捉するためのDPF24が設置されている。なお、排気通路20には、DPF24のほかに、排気ガス中の有害成分を浄化する触媒が設置されていてもよい。あるいは、DPF24に触媒成分が担持されていてもよい。
 ディーゼル機関10の吸気通路26の入口付近には、エアクリーナ28が設けられている。エアクリーナ28を通って吸入された空気は、ターボ過給機22のコンプレッサ22bで圧縮された後、インタークーラ30で冷却される。インタークーラ30を通過した吸入空気は、吸気マニホールド32により分配されて、各気筒に流入する。
 吸気通路26におけるインタークーラ30と吸気マニホールド32との間には、吸気絞り弁34が設置されている。また、吸気通路26におけるエアクリーナ28の下流近傍には、吸入空気量を検出するエアフローメータ36が設置されている。
 吸気マニホールド32の近傍には、EGR通路38の一端が接続されている。EGR通路38の他端は、排気通路20の排気マニホールド18に接続されている。本システムでは、このEGR通路38を通して、排気ガス(既燃ガス)の一部を吸気通路26に還流させること、つまり外部EGR(Exhaust Gas Recirculation)を行うことができる。
 EGR通路38の途中には、EGR通路38を通る排気ガス(EGRガス)を冷却するためのEGRクーラ40が設けられている。EGR通路38におけるEGRクーラ40の下流には、EGR弁42が設けられている。このEGR弁42の開度を変えることにより、EGR通路38を通る排気ガス量、すなわち外部EGRガス量を調整することができる。
 更に、排気マニホールド18とEGR通路38との接続部位には、排気系容積(より具体的には、タービン22aよりも上流側の排気系容積)を調整するための切替弁44が設置されている。この切替弁44は、EGR弁42更にはEGRクーラ40の上流側(排気マニホールド18側)においてEGR通路38を遮断可能に構成されている。
 このような切替弁44によって排気マニホールド18とEGR通路38とを遮断した状態では、EGR通路38やEGRクーラ40の容積が排気系容積に加わらなくなるので、開弁時と比べ、EGR通路38とEGRクーラ40とを合わせた容積の分だけ、排気系容積を小さくすることができる。このように、切替弁44によれば、排気系容積を可変とすることができる。
 また、ディーゼル機関10は、吸気弁(図示省略)の開弁特性を可変とする吸気可変動弁機構46と、排気弁(図示省略)の開弁特性を可変とする排気可変動弁機構48とを備えている。吸気可変動弁機構46および排気可変動弁機構48の具体的な構成は、特に限定されるものではなく、カムシャフトの位相を変化させることによって開閉時期を連続的に可変とする位相可変機構のほか、カムを電気モータで駆動する機構、電磁駆動弁、油圧駆動弁などを用いることもできる。吸気可変動弁機構46や排気可変動弁機構48によれば、排気弁の開弁期間と吸気弁の開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間(以下、単に「バルブオーバーラップ期間」という)の長さを変化させることができる。
 また、吸気カム軸および排気カム軸の近傍には、それぞれのカム軸の回転角度、すなわち、吸気カム角および排気カム角を検出するための吸気カム角センサ50および排気カム角センサ52がそれぞれ配置されている。
 また、本実施形態のシステムは、ディーゼル機関10が搭載された車両のアクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ54と、吸気マニホールド圧力(吸気圧力)を検出する吸気圧センサ56と、排気マニホールド圧力(排気圧力)を検出する排気圧センサ58と、ECU(Electronic Control Unit)60とを更に備えている。また、ECU60には、上述した各種のセンサおよびアクチュエータとともに、クランク角を検出するクランク角センサ62が接続されている。ECU60は、クランク角センサ62の検出信号に基づいて、エンジン回転数を算出することもできる。更に、ECU60は、上記カム角センサ50、52の検出信号に基づいて、吸気弁および排気弁の開閉時期の進角量を算出することができる。ECU60は、各センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを作動させることにより、ディーゼル機関10の運転状態を制御する。
[排気圧力脈動を利用した体積効率向上制御]
 本実施形態のシステムは、上述した吸気可変動弁機構46および排気可変動弁機構48を備えることによって、バルブオーバーラップ期間を任意に調整することができる。これにより、本実施形態のシステムでは、所定の運転領域(例えば低回転高負荷領域)において、排気マニホールド圧力の脈動を利用してディーゼル機関10の体積効率ηV(筒内空気量)を向上させる体積効率向上制御が実行可能になっている。図2は、体積効率向上制御実行中の吸気マニホールド圧力および排気マニホールド圧力とクランク角度との関係を示す図である。
 図2に示すように、吸気マニホールド圧力は、クランク角度に関わらずにほぼ一定となる。これに対し、排気マニホールド圧力は、各気筒の排気弁から排気ガスが間欠的に排出されるのに伴って、脈動(周期的に変動)する。より具体的には、排気弁の開き時期が遅くなるにつれ、排気ガスが排気マニホールド18内へ放出されるタイミングが遅くなり、排気マニホールド圧力脈動の波形が、図2中における右側にシフトする。つまり、排気マニホールド圧力脈動の波形は、排気弁の開き時期を変化させることによって、図2中の左右に移動する。また、排気マニホールド圧力脈動の波形は、エンジン回転数の変化に伴って排気マニホールド内を流れる排気ガスの流速が変化することによっても、変化する。
 図2に示す波形は、排気上死点(TDC)近傍に存在するバルブオーバーラップ期間(O/L期間)に、排気マニホールド圧力脈動の谷の部分が一致するように、エンジン回転数との関係を考慮しつつ排気弁の開き時期が制御された状態を示している。また、図2に示す波形は、ターボ効率が良い状態で過給がなされることにより、排気圧力に対して吸気圧力(過給圧)が高められた状態を示している。このような状態においては、図2中にハッチングを付して表された領域が、すなわち、バルブオーバーラップ期間において排気圧力よりも吸気圧力の方が高くなる領域が、十分に確保されるようになる。その結果、新気が筒内に流入し易くなるとともに、流入した新気によって筒内の既燃ガスを速やかに排気ポートへ追い出す効果(いわゆる、掃気効果)が十分に得られるようになる。
 上記のような掃気効果は、図2中にハッチングを付して示す領域が大きくなるほど、大きくなる。従って、当該領域が大きく確保されるように、吸気可変動弁機構46を用いた吸気弁の開き時期の調整や排気可変動弁機構48を用いた排気弁の閉じ時期の調整に基づくバルブオーバーラップ期間の調節を行うこととすれば、掃気効果を十分に得ることができるようになる。このようにして、掃気効果を利用する体積効率向上制御を実行することにより、残留ガス量を十分に少なくし、その分、筒内に充填される新気の量を増やすことができる。つまり、体積効率ηVを増大させることができる。その結果、ディーゼル機関10のトルクを良好に向上させることができる。
[可変ノズル型のターボ過給機を備えるシステムに対して体積効率向上制御を適用する際の課題]
 図3は、排気圧力脈動の強さが上記体積効率向上制御に与える影響を説明するための図である。
 図3には、加速初期などの吸入空気量が少なく(言い換えれば、機関負荷が低く)、十分な強さの排気圧力脈動が生成されないケースが示されている。また、図3には、吸入空気量が多くなり(言い換えれば、機関負荷が高くなり)、十分な強さの排気圧力脈動が生成されているとともに、ターボ過給機22がターボ効率の良い状態で使用されていることで、排気圧力に対して吸気圧力が良好に高められているケースが示されている。より具体的には、図3中の下側に示された波形のように加速初期などの排気圧力脈動の弱い運転条件下から、高負荷側に移行する要求が出されたことで過給を伴ってディーゼル機関10の負荷が高められていくと、図3中の上側に示された波形のように、排気圧力脈動が強くなっていくとともに、吸気圧力(過給圧)が排気圧力に対して良好に高められていく。
 図3中の下側の波形で示されたように、排気圧力脈動が弱い(脈動の振幅が小さい)条件下においては、バルブオーバーラップ期間が設けられている排気上死点付近において、排気圧力よりも吸気圧力が高くなる領域が小さくなる。このため、この場合には、掃気効果が小さくなり、上記体積効率向上制御による効果を満足に得られなくなる。
 本実施形態のシステムは、既述したように、可変ノズル型のターボ過給機22を備えている。このようなターボ過給機を備えた従来の内燃機関においては、加速時に内燃機関のトルクを迅速に高めるべく、可変ノズルの開度を全閉付近に制御することで過給圧を高めるようにし、これにより、吸入空気量を増やすという制御が行われていた。しかしながら、本実施形態のシステムは、そのような可変ノズル型のターボ過給機22に加えて、バルブオーバーラップ期間を調整可能とする可変動弁機構46、48を備えている。
 上記のような構成を有する本実施形態のシステムにおいて、加速時に可変ノズル22cの開度が全閉付近に制御された状態で、バルブオーバーラップ期間を設けることとすると、加速初期においては、排気圧力脈動が弱いので、上述したように十分な掃気効果を得られなくなる。
 また、加速時において、可変ノズル22cの開度が全閉付近に制御された状態でバルブオーバーラップ期間を設けることとすると、可変ノズル22cの開度が全閉付近に制御されていることで、加速中に排気圧力の上昇を招き、掃気効果が得られにくくなるのとともに、バルブオーバーラップ期間が設けられていることで吸気ポート側への排気ガスの吹き返しが生ずることになる。その結果、加速時に可変ノズルの開度を全閉付近に制御しつつバルブオーバーラップ期間が設けられていない場合と比較して、体積効率ηVが悪化してしまう。このような問題点について、以下、図4を参照して更に詳述する。
 図4は、上記図2を用いて説明した掃気効果に対する可変ノズル22cの開度の影響を説明するための図である。尚、図4における体積効率ηVの向上代とは、バルブオーバーラップ期間が設けられていない場合を基準(ゼロ)として、バルブオーバーラップ期間が設けられている場合の体積効率ηVの向上代を意味している。
 可変ノズル22cの開度(VN開度)が全閉に近づくにつれ、排気圧力が上昇することになるので、図4に示すように、差圧(排気圧-吸気圧)が大きくなるのが判る。このように、VN開度が閉じ側に制御されていくと、排気圧力が上がり過ぎることでターボ効率が悪化する。ターボ効率が悪いと、排気圧力に対して吸気圧力が良好に上がってこなくなってしまうので、十分な掃気効果を得にくくなり、吸気圧力が排気圧力よりも高くなる領域が小さくなってしまう。その結果、VN開度が閉じ側に制御されていくと、上述した掃気効果がなくなってしまい、バルブオーバーラップ期間が設けられていない場合と比べて、体積効率ηVが下がってしまう。
 これに対し、VN開度が開き側に制御されていくと、ターボ効率が良くなっていくことで、排気圧力に対して吸気圧力が良好に高められることになり、上述した掃気効果を十分に得ることができるようになる。このため、図4からも判るように、VN開度が開き側に制御されていくと、バルブオーバーラップ期間が設けられていない場合と比べて、体積効率ηVを良好に高められるようになる。ただし、吸入空気量の少ない加速初期段階において、可変ノズル22cの開度を開き側の開度に制御するようにすると、排気圧力脈動が強くなるまでに要する時間が長くなってしまう。
[実施の形態1の特徴部分]
 図5は、本発明の実施の形態1における特徴的な制御を説明するためのタイムチャートである。
 本実施形態のシステムでは、可変ノズル型のターボ過給機22と、バルブオーバーラップ期間を調整可能とする可変動弁機構46、48とを備える構成において、強い排気圧力脈動を必要とする要求が出されることとなる加速開始時に、上述した各種の課題を解消できるようにすべく、以下のような制御を行うようにした。
 すなわち、本実施形態では、運転者からの加速要求を検知した時点t0において、図5(A)に示すように、VN開度が全閉となるように可変ノズル22cを制御するとともに、図5(B)に示すように、バルブオーバーラップ期間がゼロとなるように可変動弁機構46、48を制御するようにした。尚、図5に示す制御例では、加速要求の検知時点t0において、既に上記のようにVN開度およびバルブオーバーラップ期間が制御されている例を、説明の便宜上用いるようにしている。
 本実施形態では、排気圧力脈動が強くなったと判断できる時点t1に達するまでの間、すなわち、加速初期段階においては、上記のように、VN開度を全閉とし、バルブオーバーラップ期間をゼロとする制御が継続される。その結果、ディーゼル機関10のトルクは、図5(C)に示すように、次第に上昇し始めるようになる。
 その後、排気圧力脈動が強くなったと判断できる上記時点t1に達した場合には、VN開度が所定の中間開度(より具体的には、ターボ効率の良い開度)に向けて、開かれていく。一方のバルブオーバーラップ期間については、この時点t1では未だゼロのままとされる。バルブオーバーラップ期間の調整は、その後の時間経過に伴ってターボ効率が向上してきたことで排気圧力に対して吸気圧力が高くなる条件に達したと判断できる時点t2に達した時に開始される。より具体的には、排気圧力脈動が谷となるタイミングと重なるように、バルブオーバーラップ期間が拡大されていく。
 図6は、上記図5に示す制御の実行により得られる効果を説明するための概念図である。尚、図6において、実線で表された波形は、上述した本実施形態の制御に対応している。また、破線で表された波形は、バルブオーバーラップ期間の調整機構を有しない内燃機関において、加速時にVN開度が全閉に維持された場合の制御に対応している。更に、一点鎖線で表された波形は、加速当初から、VN開度が全閉に維持され、かつ、バルブオーバーラップ期間が設けられている場合の制御に対応している。更にまた、二点鎖線で表された波形は、加速当初から、VN開度が一定量開かれ、かつ、バルブオーバーラップ期間が設けられている場合の制御に対応している。
 本実施形態の制御は、図6に示す他の制御パターンに対して、以下に示すような優れた効果を奏することができる。
 先ず、本実施形態の制御(実線)と破線で表された制御とを比較する。図6に示すように、加速初期段階においては、破線で表された制御は、本実施形態の制御と同じとなるので、両者に差はない。しかしながら、本実施形態の制御では、排気圧力脈動が強くなったと判断された時点t1において、VN開度が開かれ、かつ、その後にバルブオーバーラップ期間が設定されるのに対し、破線で表された制御では、上記時点t1以降においても、バルブオーバーラップ期間が設けられないままとされる。このため、破線で表された制御では、強くなった排気圧力脈動を利用した掃気効果を利用できない分だけ、本実施形態の制御に対し、トルクの立ち上がりに時間を要する結果となる。
 次に、本実施形態の制御(実線)と一点鎖線で表された制御とを比較する。一点鎖線で表された制御では、排気圧力脈動が弱いという理由で排気圧力に対して吸気圧力が高くならない加速初期段階において、バルブオーバーラップ期間が設定されているので、吸気側への排気ガスの吹き返しによって体積効率ηVが悪化してしまう。また、一点鎖線で表された制御では、排気圧力脈動が強くなってくる加速中期以降においても、VN開度が全閉に維持されていることで、ターボ効率の悪化を招き、排気圧力に対して吸気圧力を十分に上げられなくなるので、掃気効果が得られにくくなるのとともに、吸気側への排気ガスの吹き返しによって、体積効率ηVが悪化してしまう。このため、一点鎖線で表された制御についても、本実施形態の制御に対し、トルクの立ち上がりに時間を要するとともに、トルクの大きさ自体も十分に上げられない結果となる。
 次に、本実施形態の制御(実線)と二点鎖線で表された制御とを比較する。二点鎖線で表された制御では、加速初期段階において、VN開度が一定量開かれていることで、本実施形態の制御に対し、排気圧力脈動が強くなるまでに要する時間が長くなってしまう。このため、二点鎖線で表された制御は、そのような排気圧力脈動の生成遅れ時間分だけ、本実施形態の制御に対し、トルクの立ち上がりに時間を要する結果となる。
 以上説明したように、本実施形態の制御によれば、加速初期段階においては、VN開度を全閉となるように絞ることで吸入空気量の増加を促し、これにより、早期に排気圧力脈動を高めることができ、早期に掃気効果を利用できるようになる。更に、加速初期段階においてバルブオーバーラップ期間をゼロとしていることで、吸気側への排気ガスの吹き返しに起因する体積効率ηVの悪化を良好に防止することができる。
 また、本実施形態の制御によれば、排気圧力脈動が強くなってきた加速中期以降においては、ターボ効率の良くなる開度にまでVN22cを開いていくことで、吸気圧力(過給圧)に対して排気圧力を下げることができ、掃気効果を十分に利用できるようになる。また、そのような掃気効果の実現とターボ効率の確保との両立を図ることができる。
 更に、本実施形態の制御によれば、加速中期においてバルブオーバーラップ期間を設定するタイミングを、VN開度の開き動作後としていることで、排気上死点付近において排気圧力に対して吸気圧力が高くなる領域が確実に確保された後に、バルブオーバーラップ期間を設けることができるようになる。このため、吸気側への排気ガスの吹き返しの発生を回避して、掃気効果を十分に利用できるようになる。
[掃気効果利用開始時のトルク段差を緩和させるための手法]
 図7は、上記図5に示す制御の課題を説明するための図である。
 以上説明した本実施形態の制御によれば、掃気効果を利用して、加速時にディーゼル機関10のトルクを大きく高めることが可能となる。しかしながら、そのような掃気効果を有効利用できるようになるのは、排気圧力脈動が十分に強くなったのを受けてバルブオーバーラップ期間を設定した後の加速中期以降の期間である。言い換えれば、掃気効果を利用すべくバルブオーバーラップ期間の設定を開始したタイミングにおいて、トルクが大きく増加するようになる。その結果、図7(A)中において細線で表されるように、バルブオーバーラップ期間の設定開始に伴って、トルク段差が生じてしまうことが懸念される。
 そこで、本実施形態では、掃気効果の利用開始時のトルク段差を緩和させるべく、加速時に、切替弁44を利用して排気系容積を調整するようにした。より具体的には、図7(B)に示すように、先ず、加速初期において排気圧力脈動を高める要求が検知された場合に、切替弁44を閉じて排気系容積を減らすようにした。これにより、排気圧力脈動を効果的に高めることができるようになる。
 そのうえで、本実施形態では、図7(B)に示すように、掃気効果利用のためにバルブオーバーラップ期間を設定するタイミングにおいて、切替弁44をディーゼル機関10の数サイクルに渡って(所定時間に渡って)、一時的に開くようにした。そして、当該数サイクルの経過後に、再び切替弁44を閉じることで、その後の加速期間において掃気効果を最大限に利用するようにした。
 以上の制御によれば、バルブオーバーラップ期間の上記設定タイミングにおいて切替弁44を一時的に開くことで、排気圧力脈動が一時的に弱められるようになる。これにより、バルブオーバーラップ期間の設定当初において掃気効果を一時的に小さくすることができる。このため、図7(A)中において太線で示すように、トルク段差を緩和させつつ、その後の加速(トルク上昇)を良好なものとすることができる。更に付け加えると、このような切替弁44の制御によれば、排気圧力脈動を事前に十分に高めておいたうえで一時的に排気系容積を減らして排気圧力脈動を小さくするようにしているので、切替弁44を再び閉じた後に即座に強い排気圧力脈動を利用できるようになる。このため、掃気効果の利用開始時にトルク段差を緩和させつつ、加速時における最終的なトルクの到達レベルを十分に高く維持することが可能となる。
 また、上記の切替弁44の制御を用いた手法とは異なり、切替弁44を閉じたままで燃料噴射量を下げることにより、バルブオーバーラップ期間の設定開始時のトルク段差を緩和させることも可能である。しかしながら、このような手法よりも上記の切替弁44の制御を用いた手法の方が、次のような理由で燃費面においてメリットを有している。すなわち、切替弁44を閉じたままで燃料噴射量を下げる手法を用いた状態では、上記の切替弁44の制御を行っている状態よりも、排気圧力が高い状態(つまり、ポンプ損失が大きい状態)となる。従って、燃料噴射量を下げる手法を用いた場合には、上記の切替弁44の制御を用いた手法の場合と比べ、同じトルクを出すために多くの燃料噴射量を必要とする。このため、上記の切替弁44の制御を用いた手法の場合の方が燃費面においてメリットを有することになる。
[実施の形態1における具体的処理]
 図8は、以上説明した本実施形態の制御を実現するために、ECU60が実行するルーチンのフローチャートである。
 図8に示すルーチンでは、先ず、アクセル開度センサ54の出力に基づき、運転者からの車両の加速要求があるか否かが判別される(ステップ100)。その結果、加速要求があったと判定された場合には、次いで、可変ノズル(VN)22cの開度が現時点での開度から全閉となるように制御される(ステップ102)とともに、バルブオーバーラップ期間が現時点での期間からゼロとなるように制御される(ステップ104)。更に、この場合には、排気系容積を縮小すべく、切替弁44が閉弁される(ステップ106)。
 次に、吸気圧センサ56の出力に基づき、吸気圧力(吸気マニホールド圧力)が取得される(ステップ108)とともに、排気圧センサ58の出力に基づき、排気圧力(排気マニホールド圧力)が取得される(ステップ110)。
 次に、排気圧力と吸気圧力の差圧が所定の判定値以下の値となったか否かが判別される(ステップ112)。この判定値は、排気圧力脈動が十分に強くなったか否かを判断するための値として予め設定された値である。その結果、当該ステップ112の判定が不成立である間は、VN開度を全閉とする制御、バルブオーバーラップ期間をゼロとする制御、および切替弁44を閉じる制御がそれぞれ継続されることになる。
 一方、上記ステップ112における判定が成立することで、排気圧力脈動が十分に強くなったと判断できる場合には、次いで、ターボ効率の優れる中間開度となるように、VN開度が開かれる(ステップ114)。ECU50は、エンジン回転数や吸入空気量などのディーゼル機関10の運転条件との関係でターボ効率が良いVN開度を定めたマップ(図示省略)を記憶している。本ステップ114では、そのようなマップを参照して、加速要求後の運転条件においてターボ効率の良い開度となるように、VN開度が開かれていく。
 次に、現時点での吸気圧力および排気圧力が取得される(ステップ116、118)。次いで、排気圧力が所定の判定値よりも低下したか否かが判別される(ステップ120)。上記ステップ114においてVN開度がターボ効率の良い開度に開かれる制御が実行されたことで、排気圧力は低下し始める。本ステップ120における判定値は、上記図2を用いて説明した掃気効果が十分に得られるような条件にまで排気圧力が低下したか否かを判断するための値として予め設定された値である。
 その結果、当該ステップ120の判定が成立すると判定された場合、すなわち、十分な掃気効果が得られるような圧力条件が満たされたと判断できる場合には、排気圧力脈動が谷となるタイミングと重なるように、正のバルブオーバーラップ期間が設定される(ステップ122)。より具体的には、本ステップ122では、上記ステップ116および118により検出された吸気圧力および排気圧力のそれぞれの圧力波形を利用して、排気上死点の付近に生じた排気圧力脈動の谷での排気圧力と吸気圧力との2つの交点(図3中に示した交点P1、P2参照)でのクランク角度を取得する。そして、吸気弁の開き時期が上記交点P1となり、かつ、排気弁の閉じ時期が上記交点P2となるように、可変動弁機構46、48を用いてバルブオーバーラップ期間が調整される。
 より詳細に説明すると、これらの交点P1、P2の位置(クランク角度)は、上記ステップ114におけるVN開度の変化に応じて変化する。これは、VN開度が変化することで、排気圧力に対する吸気圧力の関係が変化するためである。本ステップ122の処理によれば、VN開度の変化に起因する交点P1、P2の位置の変化に応じて、バルブオーバーラップ期間が徐々に変更されていく。具体的には、本ステップ122の処理によれば、VN開度が開かれていくにつれ、排気上死点付近に生じた排気圧力脈動の谷において排気圧力よりも吸気圧力が高くなる領域が徐々に拡大していき(言い換えれば、図3中における交点P1と交点P2の距離が徐々に離れていき)、それに伴い、バルブオーバーラップ期間が徐々に拡大していく。尚、本ステップ122では、実際の排気圧力および吸気圧力のそれぞれの検出値に基づいて、吸気弁の開き時期および排気弁の閉じ時期とすべきクランク角度である上記交点P1、P2を取得するようにしている。しかしながら、これらの交点P1、P2の取得手法は、このような手法に限定されるものではなく、例えば、エンジン回転数、VN開度、吸入空気量、機関負荷(トルク≒燃料噴射量)、および排気弁の開きタイミングとの関係で当該交点P1、P2を予め実験等により定めておく。そして、当該関係をマップとしてECU60に記憶させておき、実機上でエンジン回転数、VN開度、吸入空気量、機関負荷、および排気弁の開きタイミングとの関係でそのようなマップを参照することで、当該交点P1、P2を取得するようにしてもよい。
 また、上記ステップ120の判定が成立すると判定された場合(すなわち、十分な掃気効果が得られるような圧力条件が満たされたと判断できる)場合には、更に、切替弁44が数サイクル(所定時間)に渡って一時的に開弁される(ステップ124)。
 以上説明した図8に示すルーチンによれば、排気圧力脈動を高める要求の一例である加速要求が出された場合には、先ず、加速初期段階においては、VN開度が全閉に制御されるとともにバルブオーバーラップ期間がゼロに制御される。また、この場合には、切替弁44が閉じられる。その後、排気圧力脈動が強くなったと判断できる時点において、ターボ効率の良い開度となるようにVN開度が開かれる。そして、そのようなVN22cの開き動作が行われた後に、十分な掃気効果が得られるような圧力条件になったと判断できる時点において、VN開度に応じたバルブオーバーラップ期間が設定される。更に、このバルブオーバーラップ期間の設定と同時に切替弁44が一時的に開かれるようになる。以上の処理によれば、掃気効果利用開始時のトルク段差を緩和させつつ、加速要求時に掃気効果を有効利用することが可能となる。
 ところで、上述した実施の形態1においては、掃気効果を利用する際のバルブオーバーラップ期間の設定開始時点を始点とした所定時間(数サイクル)に渡って、掃気効果利用開始時のトルク段差を緩和させるべく切替弁44を一時的に開くようにしている。しかしながら、本発明における排気容積調整手段によって排気系容積が一時的に拡大される所定時間は、このような設定に限定されず、例えば、バルブオーバーラップ期間の設定開始時点を終点として設定されるものであってもよい。更には、当該所定時間は、バルブオーバーラップ期間の設定開始時点を跨ぐようにして設定されるものであってもよい。
 ただし、上記変形例の手法によってバルブオーバーラップ期間の設定開始時点よりも前で排気系容積の一時的な拡大を開始させるためには、排気圧力脈動を高める要求が検知された後に排気圧力脈動が十分に高くなる時点を予測することが必要となる。そのような予測は、例えば、以下の手法で行うことができる。すなわち、例えば、VN開度、エンジン回転数、および燃料噴射量との関係で将来の排気圧力脈動の強さを定めたマップ(図示省略)を予め取得しておき、そのようなマップを参照して、排気圧力脈動が将来十分に高くなる時点を予測してもよい。或いは、排気圧力および吸気圧力のそれぞれを計測または推定する手段を備えたうえで、現在および過去の所定サイクル分の排気圧力および吸気圧力のそれぞれの計測値(もしくは推定値)に基づいて、将来の排気圧力および吸気圧力の値を外挿によりそれぞれ予測するようにする。そして、それらの圧力差に基づいて、排気圧力脈動が将来十分に高くなる時点を予測してもよい。
 また、上述した実施の形態1においては、加速中期においてVN開度の調整に伴いバルブオーバーラップ期間を設定する際には、実際の排気圧力および吸気圧力のそれぞれの検出値に基づいて、吸気弁の開き時期および排気弁の閉じ時期とすべきクランク角度である上記交点P1、P2を取得するようにし、VN開度の変化に起因する当該交点P1、P2の位置の変化に合わせて、バルブオーバーラップ期間を徐々に変更するようにしている。しかしながら、加速中期においてVN開度の調整に伴って行うバルブオーバーラップ期間の具体的な設定手法は、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、バルブオーバーラップ期間を設定する際には、吸気弁の開き時期の進角量と排気弁の閉じ時期の遅角量とを同時かつ同量に制御されるようにしたうえで、VN22cが開かれていくに従って、徐々にバルブオーバーラップ期間を拡大していくという簡便な手法を用いるようにしてもよい。
 尚、上述した実施の形態1においては、ECU60が、吸気可変動弁機構46および排気可変動弁機構48を用いてバルブオーバーラップ期間を制御することにより前記第1の発明における「オーバーラップ期間制御手段」が、図示省略するアクチュエータに指令を与えて可変ノズル22cの開度を制御することにより前記第1の発明における「ノズル開度制御手段」が、上記ステップ100の処理を実行することにより前記第1の発明における「脈動生成要求検知手段」が、上記ステップ106および124の処理を実行することにより前記第1の発明における「排気容積調整手段」が、上記ステップ112の処理を実行することにより前記第1の発明における「脈動生成状態取得手段」が、上記ステップ102の処理を実行することにより前記第1の発明における「ノズル閉じ制御実行手段」が、上記ステップ104の処理を実行することにより前記第1の発明における「オーバーラップ期間制限手段」が、そして、上記ステップ122の処理を実行することにより前記第1の発明における「オーバーラップ期間設定手段」が、それぞれ実現されている。また、可変ノズル22cの全閉開度が前記第1の発明における「第1所定開度」に相当している。
 また、ターボ効率が良い開度が前記第5の発明における「第2所定開度」に相当している。また、ECU60が、上記ステップ114の処理を実行することにより前記第5の発明における「ノズル開き制御実行手段」が実現されている。

Claims (5)

  1.  吸気弁開弁期間と排気弁開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間を可変とする可変動弁機構と、
     前記可変動弁機構を制御して、前記バルブオーバーラップ期間を制御するオーバーラップ期間制御手段と、
     内燃機関の排気エネルギによって駆動されるタービンと、当該タービンに供給される排気ガスの流量を調整するための可変ノズルとを有するターボ過給機と、
     前記可変ノズルの開度を制御するノズル開度制御手段と、
     排気圧力脈動を高める要求の有無を検知する脈動生成要求検知手段と、
     排気系容積を調整する排気容積調整手段と、
     排気圧力脈動が高められたと判断される判断時点、もしくは排気圧力脈動が高められていると予測される予測時点を取得する脈動生成状態取得手段と、を備え、
     前記ノズル開度制御手段は、
     排気圧力脈動を高める要求を検知した検知時点から前記判断時点もしくは前記予測時点までの間、前記可変ノズルの開度を、前記検知時点の当該可変ノズルの開度よりも閉じ側の第1所定開度に制御するノズル閉じ制御実行手段を含み、
     前記オーバーラップ期間制御手段は、
     前記検知時点から前記判断時点もしくは前記予測時点までの間、バルブオーバーラップ期間を、前記検知時点のバルブオーバーラップ期間よりも短くなるように制御するオーバーラップ期間制限手段と、
     前記判断時点もしくは前記予測時点が経過した後に、排気圧力脈動が谷となるタイミングと重なるようにバルブオーバーラップ期間を設定するオーバーラップ期間設定手段と、を含み、
     前記排気容積調整手段は、前記オーバーラップ期間設定手段によるバルブオーバーラップ期間の設定開始時点を始点もしくは終点とする所定時間、または前記設定開始時点を跨ぐ所定時間に渡って、前記排気系容積を一時的に拡大することを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2.  前記排気通路と吸気通路とを連通する排気ガス還流通路と、
     前記排気ガス還流通路の途中に配置され、前記排気通路から前記吸気通路への排気ガス再循環量を制御するEGR弁と、を更に備え、
     前記排気容積調整手段は、前記EGR弁よりも前記排気通路側の前記排気ガス還流通路に配置され、前記排気通路と前記排気ガス還流通路とを連通状態および遮断状態との間で切り替える切替弁であることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。
  3.  排気圧力脈動を高める前記要求は、内燃機関の加速要求であり、
     前記脈動生成要求検知手段は、アクセル開度の変化に基づいて、前記要求を検知することを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の制御装置。
  4.  前記オーバーラップ期間制限手段は、前記検知時点から前記判断時点もしくは前記予測時点までの間、バルブオーバーラップ期間をゼロもしくは実質的にゼロに制限することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
  5.  前記ノズル開度制御手段は、前記判断時点が経過した後に、前記可変ノズルの開度を前記第1所定開度よりも開き側の第2所定開度に制御するノズル開き制御実行手段を更に含み、
     前記オーバーラップ期間設定手段は、前記ノズル開き制御実行手段によって前記可変ノズルの開度が前記第2所定開度に制御された後に、排気圧力脈動が谷となるタイミングと重なるようにバルブオーバーラップ期間を設定することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
PCT/JP2008/073682 2008-12-26 2008-12-26 内燃機関の制御装置 WO2010073353A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2008/073682 WO2010073353A1 (ja) 2008-12-26 2008-12-26 内燃機関の制御装置

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2008/073682 WO2010073353A1 (ja) 2008-12-26 2008-12-26 内燃機関の制御装置
US12/674,591 US8099228B2 (en) 2008-12-26 2008-12-26 Control apparatus for internal combustion engine
EP08879149A EP2372131B1 (en) 2008-12-26 2008-12-26 Control device for internal combustion engine
JP2010507562A JP4816811B2 (ja) 2008-12-26 2008-12-26 内燃機関の制御装置
CN2008801025009A CN101828016B (zh) 2008-12-26 2008-12-26 内燃机控制装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010073353A1 true WO2010073353A1 (ja) 2010-07-01

Family

ID=42287021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2008/073682 WO2010073353A1 (ja) 2008-12-26 2008-12-26 内燃機関の制御装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8099228B2 (ja)
EP (1) EP2372131B1 (ja)
JP (1) JP4816811B2 (ja)
CN (1) CN101828016B (ja)
WO (1) WO2010073353A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013099980A1 (ja) * 2011-12-27 2013-07-04 ヤンマー株式会社 エンジン装置
JP2013245624A (ja) * 2012-05-28 2013-12-09 Fuji Heavy Ind Ltd バルブタイミング制御装置
WO2015104772A1 (ja) * 2014-01-08 2015-07-16 株式会社デンソー 内燃機関の制御装置

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2674597A4 (en) * 2011-02-08 2014-08-06 Toyota Motor Co Ltd CONTROL DEVICE FOR A COMBUSTION ENGINE
JP5844227B2 (ja) 2012-07-17 2016-01-13 本田技研工業株式会社 内燃機関の掃気ガス量算出装置および内部egr量算出装置
US10202924B2 (en) * 2012-07-25 2019-02-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus for supercharged engine
EP2884078B1 (en) * 2012-08-07 2016-11-23 Nissan Motor Co., Ltd. Control device for diesel engine
FR3009020B1 (fr) * 2013-07-26 2017-11-03 Valeo Systemes De Controle Moteur Procede et dispositif pour la determination de la concentration des gaz d'echappement recirculant a l'entree du repartiteur d'admission d'un moteur thermique
JP5935817B2 (ja) * 2014-01-17 2016-06-15 株式会社デンソー 内燃機関の過給制御装置
US10457565B2 (en) 2014-09-18 2019-10-29 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Production method for hematite for iron production
CN106640385B (zh) * 2015-10-29 2019-07-26 长城汽车股份有限公司 双燃料发动机加速控制方法、控制装置、发动机及车辆

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06173723A (ja) * 1992-12-14 1994-06-21 Mazda Motor Corp 機械式過給機付エンジンのバルブタイミング可変装置
JPH09505654A (ja) * 1993-11-22 1997-06-03 キュルティル,レミ 空気掃気熱機関の運転を改良する方法とこの方法を実施する熱機関
JPH1122499A (ja) * 1997-07-03 1999-01-26 Toyota Motor Corp 内燃機関のバルブタイミング制御装置
JP2001003757A (ja) * 1999-06-16 2001-01-09 Isuzu Motors Ltd 過給機付きエンジン
JP2004204745A (ja) * 2002-12-25 2004-07-22 Toyota Motor Corp エンジン制御装置およびその方法
JP2008008226A (ja) * 2006-06-29 2008-01-17 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JP2008215327A (ja) * 2007-03-08 2008-09-18 Hitachi Ltd 内燃機関の可変動弁装置及び制御装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4244979B2 (ja) * 2005-09-22 2009-03-25 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の過給圧制御装置
JP2009103084A (ja) * 2007-10-25 2009-05-14 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JP4900333B2 (ja) * 2007-11-13 2012-03-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06173723A (ja) * 1992-12-14 1994-06-21 Mazda Motor Corp 機械式過給機付エンジンのバルブタイミング可変装置
JPH09505654A (ja) * 1993-11-22 1997-06-03 キュルティル,レミ 空気掃気熱機関の運転を改良する方法とこの方法を実施する熱機関
JPH1122499A (ja) * 1997-07-03 1999-01-26 Toyota Motor Corp 内燃機関のバルブタイミング制御装置
JP2001003757A (ja) * 1999-06-16 2001-01-09 Isuzu Motors Ltd 過給機付きエンジン
JP2004204745A (ja) * 2002-12-25 2004-07-22 Toyota Motor Corp エンジン制御装置およびその方法
JP2008008226A (ja) * 2006-06-29 2008-01-17 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JP2008215327A (ja) * 2007-03-08 2008-09-18 Hitachi Ltd 内燃機関の可変動弁装置及び制御装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2372131A4 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013099980A1 (ja) * 2011-12-27 2013-07-04 ヤンマー株式会社 エンジン装置
US9188089B2 (en) 2011-12-27 2015-11-17 Yanmar Co., Ltd. Engine apparatus
JP2013245624A (ja) * 2012-05-28 2013-12-09 Fuji Heavy Ind Ltd バルブタイミング制御装置
WO2015104772A1 (ja) * 2014-01-08 2015-07-16 株式会社デンソー 内燃機関の制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2372131B1 (en) 2013-01-23
US8099228B2 (en) 2012-01-17
CN101828016B (zh) 2012-10-03
EP2372131A1 (en) 2011-10-05
JP4816811B2 (ja) 2011-11-16
JPWO2010073353A1 (ja) 2012-05-31
CN101828016A (zh) 2010-09-08
EP2372131A4 (en) 2012-05-30
US20110040476A1 (en) 2011-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4816811B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP4900333B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP4816812B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP4442659B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP5187123B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP2009191745A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2008303763A (ja) 内燃機関の排気浄化制御装置
JP2009216059A (ja) 内燃機関の制御装置
JP4715644B2 (ja) 内燃機関の制御装置
US20100076668A1 (en) Control apparatus for internal combustion engine
JP2009299623A (ja) 内燃機関の制御装置
JP5212552B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP4941352B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP2009209848A (ja) 内燃機関およびその制御装置
JP2009209780A (ja) 内燃機関の制御装置
JP4982712B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP2012122387A (ja) 内燃機関
JP2010024973A (ja) 過給機付き内燃機関の制御装置
JP5278604B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP2009162108A (ja) 内燃機関の制御装置
WO2011158349A1 (ja) 内燃機関の制御装置
WO2011141998A1 (ja) 内燃機関の制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200880102500.9

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010507562

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12674591

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008879149

Country of ref document: EP

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08879149

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE