エンジンの制御装置
【課題】同一の燃焼室に対して設けられた複数の吸気弁の位相を互いに独立して変更可能な動弁装置を備える過給機付きのエンジンで過給を行うにあたり、吸気の流動損失による燃費の悪化を抑制可能なエンジンの制御装置を提供する。
【解決手段】エンジンの制御装置であるＥＣＵ１は同一の燃焼室Ｅに対して設けられた２つの吸気弁５１の位相を互いに独立して変更可能な動弁装置であるカムシャフト６０およびＶＶＴ６５を備える過給機３０付きのエンジン５０に対して設けられている。ＥＣＵ１は過給要求がある場合に複数の吸気弁である吸気弁５１、５２のうち、一部の吸気弁である吸気弁５１と他の吸気弁である吸気弁５２との間の位相差Δθに基づき、過給機３０による過給を行うか否かを判断する。
【解決手段】エンジンの制御装置であるＥＣＵ１は同一の燃焼室Ｅに対して設けられた２つの吸気弁５１の位相を互いに独立して変更可能な動弁装置であるカムシャフト６０およびＶＶＴ６５を備える過給機３０付きのエンジン５０に対して設けられている。ＥＣＵ１は過給要求がある場合に複数の吸気弁である吸気弁５１、５２のうち、一部の吸気弁である吸気弁５１と他の吸気弁である吸気弁５２との間の位相差Δθに基づき、過給機３０による過給を行うか否かを判断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの吸気弁のバルブ特性を可変にする動弁装置として、同一の燃焼室に対して設けられた複数の吸気弁の位相を互いに独立して変更可能な動弁装置が知られている。例えば特許文献１では、相対的な位相を変更可能なアウタカム軸およびインナカム軸を備え、アウタカム軸が有する第１動弁カムによって開閉される第１機関弁と、インナカム軸が有する第２動弁カムによって開閉される第２機関弁とを第１および第２吸気弁とする動弁装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１では、この動弁装置が駆動軸およびアウタカム軸間の相対的な位相を変更可能な第１位相制御機構と、アウタカム軸およびインナカム軸間の相対的な位相を変更可能な第２位相制御機構とを備えることが開示されており、この場合に第１および第２吸気弁の位相を互いに独立して変更することができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４４５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
同一の燃焼室に対して設けられた複数の吸気弁の位相を互いに独立して変更可能な動弁装置では、複数の吸気弁のうち、一部の吸気弁の位相と他の吸気弁の位相とを個別に変更することができる。そしてこれにより、例えば一部の吸気弁の位相よりも他の吸気弁の位相を大幅に遅角させることで、実圧縮比よりも膨張比を大幅に高めた超高膨張比サイクルによる運転を行い、燃費の向上を図ることができる。
【０００６】
ところがこの場合には、一部の吸気弁および他の吸気弁のうち、いずれか一方のみが開弁している期間が存在しており、この期間では双方が開弁している期間よりも実際に開口している開口面積の割合が小さくなることから、吸気の流動損失が大きくなる。そして、この場合に過給機が吸気を過給すると吸気の流量が多くなる分、流動損失がさらに大きくなる。結果、燃費が大幅に悪化する虞がある。以下、この点について具体的に説明する。
【０００７】
図８はクランク角度に応じた各種のパラメータの変化の一例を過給がある場合と過給がない場合とについて比較して示す図である。図９はクランク角度に応じた流動損失の変化の一例を過給がある場合と過給がない場合とについて比較して示す図である。図８（ａ）は各種のパラメータとして一部の吸気弁である吸気弁５１および他の吸気弁である吸気弁５２のリフト量の変化を示す。図８（ｂ）は吸気弁５１の通過流量の変化を示す。図８（ｃ）は吸気弁５２の通過流量の変化を示す。図８（ｄ）はインテークマニホールド内の圧力から筒内圧を引いたこれらの差圧の変化を示す。図８（ａ）から図８（ｄ）および図９の横軸は互いに共通のクランク角度を示す。図８、図９では過給圧が７０ｋＰａの場合の各種のパラメータの変化を示す。図８、図９において、ケースＣ１１は過給がある場合を示し、ケースＣ１２は過給がない場合を示す。
【０００８】
図８（ａ）に示すように、吸気弁５１、５２の位相は吸気弁５１のほうが吸気弁５２よりも相対的に早く開くように設定されている。図８（ｂ）に示すように吸気弁５１の通過流量に関しては、ケースＣ１１の場合にはケースＣ１２の場合よりも、プラス領域での増加で示されるように吸入量が増加する。
【０００９】
図８（ｃ）に示すように吸気弁５２の通過流量に関しては、ケースＣ１１の場合にはケースＣ１２の場合よりも、プラス領域での増加で示されるように吸入量が増加する。また、マイナス領域での減少に示されるように吹き戻し量が増加する。図８（ｄ）に示すように差圧に関しては、ケースＣ１１の場合にはケースＣ１２の場合よりも吸気弁５１開弁時にプラス領域で差圧が大きくなる。また、吸気弁５２が単独で開弁している期間にマイナス領域で低下する差圧の低下が早まる。
【００１０】
一方、吸気の流動損失は次の式（１）で表される。
F＝∫（P／ρ）×Ｑｄθ・・・（１）
ここでFは流動損失、Pはインテークマニホールド内の圧力から筒内圧を引いたこれらの差圧、ρは吸気密度、Ｑは吸気流量、θはクランク角度である。式（１）から流動損失は差圧と吸気流量とに応じて変化することがわかる。このため、ケースＣ１１の場合にはケースＣ１２の場合よりも次に示すように流動損失が増大する。
【００１１】
すなわち、ケースＣ１１の場合には図９に示すように吸気弁５１が単独で開弁している期間Ｔ１に、差圧のプラス領域での増加および吸気弁５１、５２の通過流量のプラス領域での増加（吸入量の増加）に応じて流動損失が増大する。また、吸気弁５２が単独で開弁している期間Ｔ２に、差圧のマイナス領域での減少および吸気弁５２の通過流量のマイナス領域での減少（吹き戻し量の増加）に応じて流動損失が増大する。このため、ケースＣ１１の場合にはケースＣ１２の場合よりも燃費が大幅に悪化する虞がある。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑み、同一の燃焼室に対して設けられた複数の吸気弁の位相を互いに独立して変更可能な動弁装置を備える過給機付きのエンジンで過給を行うにあたって、吸気の流動損失による燃費の悪化を抑制可能なエンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は同一の燃焼室に対して設けられた複数の吸気弁の位相を互いに独立して変更可能な動弁装置を備える過給機付きのエンジンに対して設けられ、過給要求がある場合に前記複数の吸気弁のうち、一部の吸気弁と他の吸気弁との間の位相差に基づき、前記過給機による過給を行うか否かを判断するエンジンの制御装置である。
【００１４】
本発明は前記位相差が所定値よりも大きい場合に、前記一部の吸気弁および前記他の吸気弁のうち、相対的に早く開くほうの吸気弁の位相よりも相対的に遅く開くほうの吸気弁の位相を優先して変更することで、前記位相差が小さくなるように前記動弁装置を制御する構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、同一の燃焼室に対して設けられた複数の吸気弁の位相を互いに独立して変更可能な動弁装置を備える過給機付きのエンジンで過給を行うにあたって、吸気の流動損失による燃費の悪化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】エンジンおよびその周辺の全体構成図である。
【図２】エンジンのバルブ配置図である。
【図３】ＥＣＵの制御動作をフローチャートで示す図である。
【図４】クランク角度に応じた各種のパラメータの変化の一例を位相差が互いに異なる場合それぞれについて比較して示す図である。
【図５】位相差に応じた各種のパラメータの変化の一例を示す図である。
【図６】位相差に応じた各種のパラメータの変化の一例を相対的に早く開くほうの吸気弁の位相を優先して変更した場合と相対的に遅く開くほうの吸気弁の位相を優先して変更した場合とについて比較して示す図である。
【図７】エンジンの回転数に応じた各種のパラメータの変化の一例を示す図である。
【図８】クランク角度に応じた各種のパラメータの変化の一例を過給がある場合と過給がない場合とについて比較して示す図である。
【図９】クランク角度に応じた流動損失の変化の一例を過給がある場合と過給がない場合とについて比較して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
【００１８】
図１はエンジン５０およびその周辺の全体構成図である。図２はエンジン５０のバルブ配置図である。図１に示す各構成は車両に搭載されている。図１に示すように、吸気系１０はエアフロメータ１１とインタークーラ１２とインテークマニホールド１３とを備えている。エアフロメータ１１は吸入空気量を計測する。インタークーラ１２は吸気を冷却する。インテークマニホールド１３はエンジン５０の各燃焼室Ｅに吸気を分配する。排気系２０はエキゾーストマニホールド２１と触媒２２とを備えている。エキゾーストマニホールド２１は各燃焼室Ｅからの排気を下流側で一つの排気通路に合流させる。触媒２２は排気を浄化する。
【００１９】
過給機３０はエンジン５０に吸気を過給する。過給機３０は排気駆動式の過給機であり、コンプレッサ部３１とタービン部３２とウェストゲートバルブ（以下、ＷＧＶと称す）３３とを備えている。コンプレッサ部３１は吸気系１０に、タービン部３２は排気系２０にそれぞれ介在するようにして設けられている。ＷＧＶ３３はタービン部３２を迂回する排気通路に設けられている。ＷＧＶ３３は開弁時にタービン部３２を流通しようとする排気を迂回させることで、過給機３０による過給が行われないようにする。
【００２０】
エンジン５０は過給機３０が上述のように設けられた過給機付きのエンジンとなっている。エンジン５０は例えばエンジン５０の出力で駆動する機械式の過給機が設けられることで、過給機付きのエンジンとなっていてもよい。図２に示すように、エンジン５０は吸気弁５１、５２とカムシャフト６０とＶＶＴ６５とを備えている。エンジン５０には同一の燃焼室Ｅに対して２つの吸気ポートＩｎ１、Ｉｎ２が設けられている。そして、エンジン５０では吸気ポートＩｎ１を開閉する吸気弁５１と吸気ポートＩｎ２を開閉する吸気弁５２とが複数の吸気弁として同一の燃焼室Ｅに対して設けられている。
【００２１】
カムシャフト６０は二重構造のカムシャフトであり、外部カムシャフト６１と、内部カムシャフト６２と、第１のカム６３と、第２のカム６４とを備えている。外部カムシャフト６１は中空構造を有している。内部カムシャフト６２は外部カムシャフト６１の内部に相対回転可能に挿入されている。第１のカム６３は外部カムシャフト６１に設けられている。第２のカム６４は内部カムシャフト６２に結合されており、外部カムシャフト６１上を周方向に摺動可能に設けられている。第２のカム６４は例えば外部カムシャフト６１に周方向に沿って設けられた長穴を通じて、内部カムシャフト６２とピンで結合できる。第１のカム６３は吸気弁５１に、第２のカム６４は吸気弁５２にそれぞれ対応させて設けられている。
【００２２】
ＶＶＴ６５は位相可変機構であり、エンジン５０の図示しないクランクシャフトと同期して回転する。ＶＶＴ６５はクランクシャフトに対する外部カムシャフト６１の相対的な位相を変更できるように構成されている。また、外部カムシャフト６１に対する内部カムシャフト６２の相対的な位相を変更できるように構成されている。ＶＶＴ６５は例えば油圧式の位相可変機構である。ＶＶＴ６５は電動式の位相可変機構であってもよい。カムシャフト６０およびＶＶＴ６５は吸気弁５１、５２の位相を互いに独立して変更可能な動弁装置に相当する。動弁装置は例えば吸気弁５１、５２の駆動を電磁駆動化した場合の電磁駆動装置それぞれを有した構成として実現することもできる。
【００２３】
エンジン５０に対してはＥＣＵ１が設けられている。ＥＣＵ１はエンジンの制御装置に相当する電子制御装置であり、図１、図２に示すようにＥＣＵ１にはＷＧＶ３３やＶＶＴ６５が制御対象として電気的に接続されている。またエアフロメータ１１や、エンジン５０に対する加速要求を行うためのアクセル開度センサ８０や、エンジン５０の回転数ＮＥを検出可能なクランク角センサ８１や、外部カムシャフト６１と内部カムシャフト６２との間の位相差Δθを検出可能な位相センサ８２がセンサ・スイッチ類として電気的に接続されている。
【００２４】
ＥＣＵ１ではＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムに基づき、必要に応じてＲＡＭの一時記憶領域を利用しつつ処理を実行することで、各種の機能部が実現される。この点、ＥＣＵ１では例えば以下に示す制御部が機能的に実現される。
【００２５】
制御部は過給要求がある場合に、複数の吸気弁である吸気弁５１、５２のうち、一部の吸気弁である吸気弁５１と他の吸気弁である吸気弁５２との間の位相差Δθに基づき過給機３０による過給を行うか否かを判断する。具体的には制御部は位相差Δθが所定値αよりも小さい場合に過給機３０による過給を行うと判断する。所定値αは回転数ＮＥに応じた可変値となっている。所定値αは具体的には回転数ＮＥが高い場合ほど小さくなるように設定される。
【００２６】
制御部は位相差Δθが所定値αよりも大きい場合（具体的にはここでは所定値α以上である場合）に位相差Δθが小さくなるようにＶＶＴ６５を制御する。このとき、制御部は吸気弁５１、５２のうち、相対的に早く開くほうの吸気弁５１の位相よりも相対的に遅く開く方の吸気弁５２の位相を優先して変更することで、位相差Δθが小さくなるようにＶＶＴ６５を制御する。この点、制御部は吸気弁５１の位相よりも吸気弁５２の位相を大幅に遅角させるようにＶＶＴ６５を制御することで、実圧縮比よりも膨張比を大幅に高めた超高膨張比サイクルによる運転を機関運転状態に応じて行うようになっている。
【００２７】
制御部は過給要求がない場合にはＷＧＶ３３を開弁する。そしてこれにより、過給機３０による過給が行われないようにする。また、過給要求があり、且つ過給機３０による過給を行うと判断した場合にＷＧＶ３３を閉弁する。そしてこれにより、過給要求があり、且つ過給機３０による過給を行うと判断した場合に過給機３０による過給を可能にする。
【００２８】
次にＥＣＵ１の制御動作を図３に示すフローチャートを用いて説明する。ＥＣＵ１は過給要求があるか否かを判定する（ステップＳ１）。過給要求があるか否かは例えばアクセル開度センサ８０の出力に基づき判定できる。否定判定であればＥＣＵ１はＷＧＶ３３を開弁し（ステップＳ５）、ＶＶＴ６５を通常制御する（ステップＳ６）。ステップＳ６では例えば機関運転状態に応じてＶＶＴ６５を制御することができる。ステップＳ６の後には本フローチャートを一旦終了する。
【００２９】
ステップＳ１で肯定判定であれば、ＥＣＵ１は位相差Δθが所定値αよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２で肯定判定であれば、ＥＣＵ１は過給機３０による過給を行うと判断する。このためこの場合には、ＷＧＶ３３を閉弁する（ステップＳ３）。そしてこれにより、過給機３０による過給を可能にする。ステップＳ３の後には本フローチャートを一旦終了する。
【００３０】
ステップＳ２で否定判定であれば、ＥＣＵ１は過給機３０による過給を行わないと判断する。この場合、ＥＣＵ１は位相差Δθが小さくなるようにＶＶＴ６５を制御する（ステップＳ４）。ステップＳ４では、具体的には吸気弁５２の位相を優先的に変更することで、位相差Δθが小さくなるようにＶＶＴ６５を制御する。ステップＳ４の後には本フローチャートを一旦終了する。この場合、引き続き過給要求があれば、その後のルーチンにおいてステップＳ２で肯定判定されるまでの間、ステップＳ４で位相差Δθが小さくなるようにＶＶＴ６５が制御される。そして、ステップＳ２で肯定判定された場合にステップＳ３で過給機３０による過給が可能にされる。
【００３１】
次にＥＣＵ１の作用効果について説明する。図４はクランク角度に応じた各種のパラメータの変化の一例を位相差Δθが互いに異なる場合それぞれについて示す図である。図４（ａ）は各種のパラメータとして吸気弁５１、５２のリフト量の変化を示す。図４（ｂ）は筒内容積変化を示す。図４（ｃ）は吸気弁５１の通過流量の変化を示す。図４（ｄ）は吸気弁５２の通過流量の変化を示す。図４（ｅ）はインテークマニホールド１３内の圧力から筒内圧を引いたこれらの差圧の変化を示す。図４（ｆ）は吸気の流動損失の変化を示す。図４（ａ）から図４（ｆ）の横軸は互いに共通のクランク角度を示す。図４では過給圧が７０ｋＰａの場合の各種のパラメータの変化を示す。ケースＣ２１は位相差Δθを縮小している場合を示し、ケースＣ２２は位相差Δθを縮小していない場合を示す。
【００３２】
まずケースＣ２２の場合について説明する。ケースＣ２２の場合には図４（ｂ）に示す筒内容積変化との関係上、図４（ｃ）に示すように吸気弁５１の通過流量に関しては、筒内容積変化の大きさが大きい場合に対応して吸入量が大きくなっている。また、図４（ｄ）に示すように吸気弁５２の通過流量に関しては、筒内容積変化の大きさが大きい場合に対応して吹き戻し量が大きくなっている。この点、このように吹き戻し量が大きくなっているのは、ケースＣ２２の場合には超高膨張比サイクルによる運転で筒内容積変化が最小となる位相を超えて吸気弁５２の位相が遅角されているためである。
【００３３】
これに対し、ケースＣ２１の場合には図４（ａ）に示すように、ケースＣ２２の場合よりも吸気弁５２の位相が進角される結果、吸気弁５１、５２の位相が同相に近づいている。結果、図４（ｃ）に示すように吸気弁５１の通過流量に関しては、吸気弁５１、５２の位相が同相の場合に近づくようにして吸入量が減少する。また、図４（ｄ）に示すように吸気弁５２の通過流量に関しては、吸気弁５１、５２の位相が同相の場合に近づくようにして吸入量が増大するとともに吹き戻し量が減少する。そしてこれにより、筒内に残留する空気が増加することで出力が増大する。図４（ｅ）に示すように、ケースＣ２１の場合にはケースＣ２２の場合よりも早い段階で筒内圧が高まることで、マイナス領域での差圧の低下が早まる。
【００３４】
これらの結果、図４（ｆ）に示すようにケースＣ２１の場合にはケースＣ２２の場合よりも吸入量としての吸気弁５１、５２の通過流量が吸気弁５１、５２の位相が同相の場合に近づくようにして変化することで、流動損失が減少する。また、ケースＣ２１の場合にはケースＣ２２の場合よりも吹き戻し量としての吸気弁５２の通過流量が吸気弁５１、５２の位相が同相の場合に近づくようにして減少することで、流動損失が減少する。そしてこれにより、流動損失による燃費悪化の抑制（熱効率の向上）が図られる。次にこの点について説明する。
【００３５】
図５は位相差Δθに応じた各種のパラメータの変化の一例を示す図である。図５（ａ）は各種のパラメータとしてエンジン５０の出力の変化を示す。図５（ｂ）は吸気の流動損失の変化を示す。図５（ｃ）は出力に対する流動損失の割合の変化を示す。図５（ａ）から図５（ｃ）の横軸は互いに共通の位相差Δθを示す。図５では過給圧が７０ｋＰａ、回転数ＮＥが２０００ｒｐｍの場合の各種のパラメータの変化を示す。
【００３６】
図５（ａ）に示すように出力は位相差Δθが縮小するほど高くなる。図５（ｂ）に示すように流動損失は位相差Δθが縮小するほど小さくなる。すなわち、これらから位相差Δθが縮小するほど出力は高まり、流動損失は小さくなることがわかる。結果、図５（ｃ）に示すように出力に対する流動損失の割合は位相差Δθが縮小するほど小さくなる。したがって、熱効率は位相差Δθが縮小するほど高まることになる。
【００３７】
これに対し、ＥＣＵ１は過給要求がある場合に位相差Δθに基づき過給機３０による過給を行うか否かを判断する。このため、ＥＣＵ１は過給を行うにあたって吸気の流動損失による燃費の悪化を抑制できる。具体的にはＥＣＵ１は位相差Δθが所定値αよりも小さい場合に過給機３０による過給を行うと判断し、これにより過給要求があり、且つ過給機３０による過給を行うと判断した場合に過給機３０による過給を可能にすることで、過給を行うにあたって吸気の流動損失による燃費の悪化を抑制できる。
【００３８】
ＥＣＵ１は位相差Δθが所定値αよりも大きい場合に次に示すようにして位相差Δθを小さくすることで、位相差Δθが所定値αよりも小さくなった場合に吸気の流動損失による燃費の悪化を好適に抑制しつつ、過給機３０による過給を可能にすることもできる。
【００３９】
図６は位相差Δθに応じた各種のパラメータの変化の一例を吸気弁５１の位相を優先して変更した場合と吸気弁５２の位相を優先して変更した場合とについて比較して示す図である。図６（ａ）は各種のパラメータとしてエンジン５０の出力の変化を示す。図６（ｂ）は吸気の流動損失の変化を示す。図６（ｃ）は出力に対する流動損失の割合の変化を示す。図６（ａ）から図６（ｃ）の横軸は互いに共通の位相差Δθを示す。
【００４０】
図６（ａ）に示すように、吸気弁５１優先の場合には位相差Δθが縮小しても出力はほとんど変化しない。一方、吸気弁５２優先の場合には位相差Δθが縮小するほど出力が高まる。図６（ｂ）に示すように、吸気弁５１優先の場合には位相差Δθが縮小しても流動損失はほとんど減少せず、その後増大に転じる。これは、吸気弁５１優先の場合には吸気行程開始時の開口面積が小さくなる結果、差圧が高まるためである。一方、吸気弁５２優先の場合には位相差Δθが縮小するほど流動損失が減少する。
【００４１】
これらの結果、図６（ｃ）に示すように吸気弁５１優先の場合には位相差Δθが縮小しても出力に対する流動損失の割合はほとんど減少せず、その後増大に転じる。一方、吸気弁５２優先の場合には位相差Δθが縮小するほど出力に対する流動損失の割合が減少する。したがって、吸気弁５１優先の場合よりも吸気弁５２優先の場合のほうが、熱効率の向上に対する影響が大きい分、効果的であることがわかる。これは、吸気の吹き戻しが発生する吸気弁５２の場合には位相差θの縮小が出力と流動損失の両方に影響するためである。
【００４２】
これに対し、ＥＣＵ１は位相差Δθが所定値αよりも大きい場合に吸気弁５１、５２のうち、吸気弁５１の位相よりも吸気弁５２の位相を優先して変更することで、位相差Δθが小さくなるようにＶＶＴ６５を制御する。そしてこれにより、位相差Δθが所定値αよりも小さくなった場合に吸気の流動損失による燃費の悪化を好適に抑制しつつ、過給機３０による過給を可能にすることもできる。
【００４３】
このようにＶＶＴ６５を制御するＥＣＵ１はＶＶＴ６５が油圧式の位相可変機構である場合には以下の点でも好適である。すなわち、ＶＶＴ６５が油圧式の位相可変機構である場合には吸気弁５１、５２の位相をともに変更しようとすると、油量の減少により位相可変動作が遅くなる。これに対し、ＥＣＵ１はこのようにＶＶＴ６５を制御することで、吸気弁５１、５２の位相をともに変更する場合と比較して過給機３０による過給を素早く可能にすることもできる。
【００４４】
ＥＣＵ１は次のようにして吸気の流動損失による燃費の悪化を好適に抑制することもできる。図７は回転数ＮＥに応じた各種のパラメータの変化の一例を示す図である。図７（ａ）はエンジン５０の出力の変化を示す。図７（ｂ）は吸気の流動損失の変化を示す。図７（ｃ）は出力に対する流動損失の割合の変化を示す。図７（ａ）から図７（ｃ）の横軸は互いに共通の回転数ＮＥを示す。図７では過給圧が７０ｋＰａの場合の各種のパラメータの変化を位相差ΔθがΔθ１からΔθ５の場合（Δθ１＜Δθ２＜Δθ３＜Δθ４＜Δθ５）それぞれについて示す。
【００４５】
図７（ａ）に示すように、出力は各場合ともに回転数ＮＥが上昇しても大幅には増加しない。図７（ｂ）に示すように、流動損失は各場合ともに回転数ＮＥが上昇するほど大きくなる。結果、図７（ｃ）に示すように、出力に対する流動損失の割合は各場合ともに回転数ＮＥが上昇するほど大きくなる。これに対し、ＥＣＵ１は所定値αを回転数ＮＥに応じた可変値とすることで、出力に対する流動損失の割合を回転数ＮＥによらず同等にすることもできる。
【００４６】
この点、ＥＣＵ１は具体的には例えば図７（ｃ）に示す破線Ｌに対応させるようにして（すなわち、出力に対する流動損失の割合につき、所定の割合に対応させて）、回転数ＮＥが高い場合ほど値が小さくなるように所定値αを設定することで、出力に対する流動損失の割合を回転数ＮＥによらず同等にすることができる。
【００４７】
所定値αは例えば位相差Δθを小さくすることで、吸気弁５２が単独で開弁している間に発生する流動損失が飽和し始める（流動損失の変化がフラットになる）値に設定されてもよい。この場合には、位相差θを必要以上に縮小することなく、流動損失による燃費の悪化を抑制できる点で、吸気の流動損失による燃費の悪化を好適に抑制できる。かかる値は例えば３０°ＣＡ以下であり、マップデータで予め準備しておくことができる。
【００４８】
過給を行うにあたって流動損失による燃費の悪化が生じる事態は具体的には例えば吸気弁５１の位相よりも吸気弁５２の位相を遅角させるようにＶＶＴ６５を制御することで、実圧縮比よりも膨張比を高める運転を行う結果、位相差θが設けられる場合に発生する。このため、ＥＣＵ１はエンジン５０が具体的にはかかる運転を行うエンジンである場合に好適である。この点、かかる運転で筒内容積変化が最小となる位相を超えて吸気弁５２の位相が遅角される場合には、流動損失による燃費の悪化が特に大きく発生することになる。このため、ＥＣＵ１はかかる場合に特に好適である。
【００４９】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば一部の吸気弁は位相が互いに同様に設定される複数の吸気弁であってもよい。これは他の吸気弁についても同様である。
【符号の説明】
【００５０】
ＥＣＵ １
吸気系 １０
排気系 ２０
過給機 ３０
エンジン ５０
吸気弁 ５１、５２
カムシャフト ６０
ＶＶＴ ６５
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの吸気弁のバルブ特性を可変にする動弁装置として、同一の燃焼室に対して設けられた複数の吸気弁の位相を互いに独立して変更可能な動弁装置が知られている。例えば特許文献１では、相対的な位相を変更可能なアウタカム軸およびインナカム軸を備え、アウタカム軸が有する第１動弁カムによって開閉される第１機関弁と、インナカム軸が有する第２動弁カムによって開閉される第２機関弁とを第１および第２吸気弁とする動弁装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１では、この動弁装置が駆動軸およびアウタカム軸間の相対的な位相を変更可能な第１位相制御機構と、アウタカム軸およびインナカム軸間の相対的な位相を変更可能な第２位相制御機構とを備えることが開示されており、この場合に第１および第２吸気弁の位相を互いに独立して変更することができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４４５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
同一の燃焼室に対して設けられた複数の吸気弁の位相を互いに独立して変更可能な動弁装置では、複数の吸気弁のうち、一部の吸気弁の位相と他の吸気弁の位相とを個別に変更することができる。そしてこれにより、例えば一部の吸気弁の位相よりも他の吸気弁の位相を大幅に遅角させることで、実圧縮比よりも膨張比を大幅に高めた超高膨張比サイクルによる運転を行い、燃費の向上を図ることができる。
【０００６】
ところがこの場合には、一部の吸気弁および他の吸気弁のうち、いずれか一方のみが開弁している期間が存在しており、この期間では双方が開弁している期間よりも実際に開口している開口面積の割合が小さくなることから、吸気の流動損失が大きくなる。そして、この場合に過給機が吸気を過給すると吸気の流量が多くなる分、流動損失がさらに大きくなる。結果、燃費が大幅に悪化する虞がある。以下、この点について具体的に説明する。
【０００７】
図８はクランク角度に応じた各種のパラメータの変化の一例を過給がある場合と過給がない場合とについて比較して示す図である。図９はクランク角度に応じた流動損失の変化の一例を過給がある場合と過給がない場合とについて比較して示す図である。図８（ａ）は各種のパラメータとして一部の吸気弁である吸気弁５１および他の吸気弁である吸気弁５２のリフト量の変化を示す。図８（ｂ）は吸気弁５１の通過流量の変化を示す。図８（ｃ）は吸気弁５２の通過流量の変化を示す。図８（ｄ）はインテークマニホールド内の圧力から筒内圧を引いたこれらの差圧の変化を示す。図８（ａ）から図８（ｄ）および図９の横軸は互いに共通のクランク角度を示す。図８、図９では過給圧が７０ｋＰａの場合の各種のパラメータの変化を示す。図８、図９において、ケースＣ１１は過給がある場合を示し、ケースＣ１２は過給がない場合を示す。
【０００８】
図８（ａ）に示すように、吸気弁５１、５２の位相は吸気弁５１のほうが吸気弁５２よりも相対的に早く開くように設定されている。図８（ｂ）に示すように吸気弁５１の通過流量に関しては、ケースＣ１１の場合にはケースＣ１２の場合よりも、プラス領域での増加で示されるように吸入量が増加する。
【０００９】
図８（ｃ）に示すように吸気弁５２の通過流量に関しては、ケースＣ１１の場合にはケースＣ１２の場合よりも、プラス領域での増加で示されるように吸入量が増加する。また、マイナス領域での減少に示されるように吹き戻し量が増加する。図８（ｄ）に示すように差圧に関しては、ケースＣ１１の場合にはケースＣ１２の場合よりも吸気弁５１開弁時にプラス領域で差圧が大きくなる。また、吸気弁５２が単独で開弁している期間にマイナス領域で低下する差圧の低下が早まる。
【００１０】
一方、吸気の流動損失は次の式（１）で表される。
F＝∫（P／ρ）×Ｑｄθ・・・（１）
ここでFは流動損失、Pはインテークマニホールド内の圧力から筒内圧を引いたこれらの差圧、ρは吸気密度、Ｑは吸気流量、θはクランク角度である。式（１）から流動損失は差圧と吸気流量とに応じて変化することがわかる。このため、ケースＣ１１の場合にはケースＣ１２の場合よりも次に示すように流動損失が増大する。
【００１１】
すなわち、ケースＣ１１の場合には図９に示すように吸気弁５１が単独で開弁している期間Ｔ１に、差圧のプラス領域での増加および吸気弁５１、５２の通過流量のプラス領域での増加（吸入量の増加）に応じて流動損失が増大する。また、吸気弁５２が単独で開弁している期間Ｔ２に、差圧のマイナス領域での減少および吸気弁５２の通過流量のマイナス領域での減少（吹き戻し量の増加）に応じて流動損失が増大する。このため、ケースＣ１１の場合にはケースＣ１２の場合よりも燃費が大幅に悪化する虞がある。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑み、同一の燃焼室に対して設けられた複数の吸気弁の位相を互いに独立して変更可能な動弁装置を備える過給機付きのエンジンで過給を行うにあたって、吸気の流動損失による燃費の悪化を抑制可能なエンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は同一の燃焼室に対して設けられた複数の吸気弁の位相を互いに独立して変更可能な動弁装置を備える過給機付きのエンジンに対して設けられ、過給要求がある場合に前記複数の吸気弁のうち、一部の吸気弁と他の吸気弁との間の位相差に基づき、前記過給機による過給を行うか否かを判断するエンジンの制御装置である。
【００１４】
本発明は前記位相差が所定値よりも大きい場合に、前記一部の吸気弁および前記他の吸気弁のうち、相対的に早く開くほうの吸気弁の位相よりも相対的に遅く開くほうの吸気弁の位相を優先して変更することで、前記位相差が小さくなるように前記動弁装置を制御する構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、同一の燃焼室に対して設けられた複数の吸気弁の位相を互いに独立して変更可能な動弁装置を備える過給機付きのエンジンで過給を行うにあたって、吸気の流動損失による燃費の悪化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】エンジンおよびその周辺の全体構成図である。
【図２】エンジンのバルブ配置図である。
【図３】ＥＣＵの制御動作をフローチャートで示す図である。
【図４】クランク角度に応じた各種のパラメータの変化の一例を位相差が互いに異なる場合それぞれについて比較して示す図である。
【図５】位相差に応じた各種のパラメータの変化の一例を示す図である。
【図６】位相差に応じた各種のパラメータの変化の一例を相対的に早く開くほうの吸気弁の位相を優先して変更した場合と相対的に遅く開くほうの吸気弁の位相を優先して変更した場合とについて比較して示す図である。
【図７】エンジンの回転数に応じた各種のパラメータの変化の一例を示す図である。
【図８】クランク角度に応じた各種のパラメータの変化の一例を過給がある場合と過給がない場合とについて比較して示す図である。
【図９】クランク角度に応じた流動損失の変化の一例を過給がある場合と過給がない場合とについて比較して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
【００１８】
図１はエンジン５０およびその周辺の全体構成図である。図２はエンジン５０のバルブ配置図である。図１に示す各構成は車両に搭載されている。図１に示すように、吸気系１０はエアフロメータ１１とインタークーラ１２とインテークマニホールド１３とを備えている。エアフロメータ１１は吸入空気量を計測する。インタークーラ１２は吸気を冷却する。インテークマニホールド１３はエンジン５０の各燃焼室Ｅに吸気を分配する。排気系２０はエキゾーストマニホールド２１と触媒２２とを備えている。エキゾーストマニホールド２１は各燃焼室Ｅからの排気を下流側で一つの排気通路に合流させる。触媒２２は排気を浄化する。
【００１９】
過給機３０はエンジン５０に吸気を過給する。過給機３０は排気駆動式の過給機であり、コンプレッサ部３１とタービン部３２とウェストゲートバルブ（以下、ＷＧＶと称す）３３とを備えている。コンプレッサ部３１は吸気系１０に、タービン部３２は排気系２０にそれぞれ介在するようにして設けられている。ＷＧＶ３３はタービン部３２を迂回する排気通路に設けられている。ＷＧＶ３３は開弁時にタービン部３２を流通しようとする排気を迂回させることで、過給機３０による過給が行われないようにする。
【００２０】
エンジン５０は過給機３０が上述のように設けられた過給機付きのエンジンとなっている。エンジン５０は例えばエンジン５０の出力で駆動する機械式の過給機が設けられることで、過給機付きのエンジンとなっていてもよい。図２に示すように、エンジン５０は吸気弁５１、５２とカムシャフト６０とＶＶＴ６５とを備えている。エンジン５０には同一の燃焼室Ｅに対して２つの吸気ポートＩｎ１、Ｉｎ２が設けられている。そして、エンジン５０では吸気ポートＩｎ１を開閉する吸気弁５１と吸気ポートＩｎ２を開閉する吸気弁５２とが複数の吸気弁として同一の燃焼室Ｅに対して設けられている。
【００２１】
カムシャフト６０は二重構造のカムシャフトであり、外部カムシャフト６１と、内部カムシャフト６２と、第１のカム６３と、第２のカム６４とを備えている。外部カムシャフト６１は中空構造を有している。内部カムシャフト６２は外部カムシャフト６１の内部に相対回転可能に挿入されている。第１のカム６３は外部カムシャフト６１に設けられている。第２のカム６４は内部カムシャフト６２に結合されており、外部カムシャフト６１上を周方向に摺動可能に設けられている。第２のカム６４は例えば外部カムシャフト６１に周方向に沿って設けられた長穴を通じて、内部カムシャフト６２とピンで結合できる。第１のカム６３は吸気弁５１に、第２のカム６４は吸気弁５２にそれぞれ対応させて設けられている。
【００２２】
ＶＶＴ６５は位相可変機構であり、エンジン５０の図示しないクランクシャフトと同期して回転する。ＶＶＴ６５はクランクシャフトに対する外部カムシャフト６１の相対的な位相を変更できるように構成されている。また、外部カムシャフト６１に対する内部カムシャフト６２の相対的な位相を変更できるように構成されている。ＶＶＴ６５は例えば油圧式の位相可変機構である。ＶＶＴ６５は電動式の位相可変機構であってもよい。カムシャフト６０およびＶＶＴ６５は吸気弁５１、５２の位相を互いに独立して変更可能な動弁装置に相当する。動弁装置は例えば吸気弁５１、５２の駆動を電磁駆動化した場合の電磁駆動装置それぞれを有した構成として実現することもできる。
【００２３】
エンジン５０に対してはＥＣＵ１が設けられている。ＥＣＵ１はエンジンの制御装置に相当する電子制御装置であり、図１、図２に示すようにＥＣＵ１にはＷＧＶ３３やＶＶＴ６５が制御対象として電気的に接続されている。またエアフロメータ１１や、エンジン５０に対する加速要求を行うためのアクセル開度センサ８０や、エンジン５０の回転数ＮＥを検出可能なクランク角センサ８１や、外部カムシャフト６１と内部カムシャフト６２との間の位相差Δθを検出可能な位相センサ８２がセンサ・スイッチ類として電気的に接続されている。
【００２４】
ＥＣＵ１ではＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムに基づき、必要に応じてＲＡＭの一時記憶領域を利用しつつ処理を実行することで、各種の機能部が実現される。この点、ＥＣＵ１では例えば以下に示す制御部が機能的に実現される。
【００２５】
制御部は過給要求がある場合に、複数の吸気弁である吸気弁５１、５２のうち、一部の吸気弁である吸気弁５１と他の吸気弁である吸気弁５２との間の位相差Δθに基づき過給機３０による過給を行うか否かを判断する。具体的には制御部は位相差Δθが所定値αよりも小さい場合に過給機３０による過給を行うと判断する。所定値αは回転数ＮＥに応じた可変値となっている。所定値αは具体的には回転数ＮＥが高い場合ほど小さくなるように設定される。
【００２６】
制御部は位相差Δθが所定値αよりも大きい場合（具体的にはここでは所定値α以上である場合）に位相差Δθが小さくなるようにＶＶＴ６５を制御する。このとき、制御部は吸気弁５１、５２のうち、相対的に早く開くほうの吸気弁５１の位相よりも相対的に遅く開く方の吸気弁５２の位相を優先して変更することで、位相差Δθが小さくなるようにＶＶＴ６５を制御する。この点、制御部は吸気弁５１の位相よりも吸気弁５２の位相を大幅に遅角させるようにＶＶＴ６５を制御することで、実圧縮比よりも膨張比を大幅に高めた超高膨張比サイクルによる運転を機関運転状態に応じて行うようになっている。
【００２７】
制御部は過給要求がない場合にはＷＧＶ３３を開弁する。そしてこれにより、過給機３０による過給が行われないようにする。また、過給要求があり、且つ過給機３０による過給を行うと判断した場合にＷＧＶ３３を閉弁する。そしてこれにより、過給要求があり、且つ過給機３０による過給を行うと判断した場合に過給機３０による過給を可能にする。
【００２８】
次にＥＣＵ１の制御動作を図３に示すフローチャートを用いて説明する。ＥＣＵ１は過給要求があるか否かを判定する（ステップＳ１）。過給要求があるか否かは例えばアクセル開度センサ８０の出力に基づき判定できる。否定判定であればＥＣＵ１はＷＧＶ３３を開弁し（ステップＳ５）、ＶＶＴ６５を通常制御する（ステップＳ６）。ステップＳ６では例えば機関運転状態に応じてＶＶＴ６５を制御することができる。ステップＳ６の後には本フローチャートを一旦終了する。
【００２９】
ステップＳ１で肯定判定であれば、ＥＣＵ１は位相差Δθが所定値αよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２で肯定判定であれば、ＥＣＵ１は過給機３０による過給を行うと判断する。このためこの場合には、ＷＧＶ３３を閉弁する（ステップＳ３）。そしてこれにより、過給機３０による過給を可能にする。ステップＳ３の後には本フローチャートを一旦終了する。
【００３０】
ステップＳ２で否定判定であれば、ＥＣＵ１は過給機３０による過給を行わないと判断する。この場合、ＥＣＵ１は位相差Δθが小さくなるようにＶＶＴ６５を制御する（ステップＳ４）。ステップＳ４では、具体的には吸気弁５２の位相を優先的に変更することで、位相差Δθが小さくなるようにＶＶＴ６５を制御する。ステップＳ４の後には本フローチャートを一旦終了する。この場合、引き続き過給要求があれば、その後のルーチンにおいてステップＳ２で肯定判定されるまでの間、ステップＳ４で位相差Δθが小さくなるようにＶＶＴ６５が制御される。そして、ステップＳ２で肯定判定された場合にステップＳ３で過給機３０による過給が可能にされる。
【００３１】
次にＥＣＵ１の作用効果について説明する。図４はクランク角度に応じた各種のパラメータの変化の一例を位相差Δθが互いに異なる場合それぞれについて示す図である。図４（ａ）は各種のパラメータとして吸気弁５１、５２のリフト量の変化を示す。図４（ｂ）は筒内容積変化を示す。図４（ｃ）は吸気弁５１の通過流量の変化を示す。図４（ｄ）は吸気弁５２の通過流量の変化を示す。図４（ｅ）はインテークマニホールド１３内の圧力から筒内圧を引いたこれらの差圧の変化を示す。図４（ｆ）は吸気の流動損失の変化を示す。図４（ａ）から図４（ｆ）の横軸は互いに共通のクランク角度を示す。図４では過給圧が７０ｋＰａの場合の各種のパラメータの変化を示す。ケースＣ２１は位相差Δθを縮小している場合を示し、ケースＣ２２は位相差Δθを縮小していない場合を示す。
【００３２】
まずケースＣ２２の場合について説明する。ケースＣ２２の場合には図４（ｂ）に示す筒内容積変化との関係上、図４（ｃ）に示すように吸気弁５１の通過流量に関しては、筒内容積変化の大きさが大きい場合に対応して吸入量が大きくなっている。また、図４（ｄ）に示すように吸気弁５２の通過流量に関しては、筒内容積変化の大きさが大きい場合に対応して吹き戻し量が大きくなっている。この点、このように吹き戻し量が大きくなっているのは、ケースＣ２２の場合には超高膨張比サイクルによる運転で筒内容積変化が最小となる位相を超えて吸気弁５２の位相が遅角されているためである。
【００３３】
これに対し、ケースＣ２１の場合には図４（ａ）に示すように、ケースＣ２２の場合よりも吸気弁５２の位相が進角される結果、吸気弁５１、５２の位相が同相に近づいている。結果、図４（ｃ）に示すように吸気弁５１の通過流量に関しては、吸気弁５１、５２の位相が同相の場合に近づくようにして吸入量が減少する。また、図４（ｄ）に示すように吸気弁５２の通過流量に関しては、吸気弁５１、５２の位相が同相の場合に近づくようにして吸入量が増大するとともに吹き戻し量が減少する。そしてこれにより、筒内に残留する空気が増加することで出力が増大する。図４（ｅ）に示すように、ケースＣ２１の場合にはケースＣ２２の場合よりも早い段階で筒内圧が高まることで、マイナス領域での差圧の低下が早まる。
【００３４】
これらの結果、図４（ｆ）に示すようにケースＣ２１の場合にはケースＣ２２の場合よりも吸入量としての吸気弁５１、５２の通過流量が吸気弁５１、５２の位相が同相の場合に近づくようにして変化することで、流動損失が減少する。また、ケースＣ２１の場合にはケースＣ２２の場合よりも吹き戻し量としての吸気弁５２の通過流量が吸気弁５１、５２の位相が同相の場合に近づくようにして減少することで、流動損失が減少する。そしてこれにより、流動損失による燃費悪化の抑制（熱効率の向上）が図られる。次にこの点について説明する。
【００３５】
図５は位相差Δθに応じた各種のパラメータの変化の一例を示す図である。図５（ａ）は各種のパラメータとしてエンジン５０の出力の変化を示す。図５（ｂ）は吸気の流動損失の変化を示す。図５（ｃ）は出力に対する流動損失の割合の変化を示す。図５（ａ）から図５（ｃ）の横軸は互いに共通の位相差Δθを示す。図５では過給圧が７０ｋＰａ、回転数ＮＥが２０００ｒｐｍの場合の各種のパラメータの変化を示す。
【００３６】
図５（ａ）に示すように出力は位相差Δθが縮小するほど高くなる。図５（ｂ）に示すように流動損失は位相差Δθが縮小するほど小さくなる。すなわち、これらから位相差Δθが縮小するほど出力は高まり、流動損失は小さくなることがわかる。結果、図５（ｃ）に示すように出力に対する流動損失の割合は位相差Δθが縮小するほど小さくなる。したがって、熱効率は位相差Δθが縮小するほど高まることになる。
【００３７】
これに対し、ＥＣＵ１は過給要求がある場合に位相差Δθに基づき過給機３０による過給を行うか否かを判断する。このため、ＥＣＵ１は過給を行うにあたって吸気の流動損失による燃費の悪化を抑制できる。具体的にはＥＣＵ１は位相差Δθが所定値αよりも小さい場合に過給機３０による過給を行うと判断し、これにより過給要求があり、且つ過給機３０による過給を行うと判断した場合に過給機３０による過給を可能にすることで、過給を行うにあたって吸気の流動損失による燃費の悪化を抑制できる。
【００３８】
ＥＣＵ１は位相差Δθが所定値αよりも大きい場合に次に示すようにして位相差Δθを小さくすることで、位相差Δθが所定値αよりも小さくなった場合に吸気の流動損失による燃費の悪化を好適に抑制しつつ、過給機３０による過給を可能にすることもできる。
【００３９】
図６は位相差Δθに応じた各種のパラメータの変化の一例を吸気弁５１の位相を優先して変更した場合と吸気弁５２の位相を優先して変更した場合とについて比較して示す図である。図６（ａ）は各種のパラメータとしてエンジン５０の出力の変化を示す。図６（ｂ）は吸気の流動損失の変化を示す。図６（ｃ）は出力に対する流動損失の割合の変化を示す。図６（ａ）から図６（ｃ）の横軸は互いに共通の位相差Δθを示す。
【００４０】
図６（ａ）に示すように、吸気弁５１優先の場合には位相差Δθが縮小しても出力はほとんど変化しない。一方、吸気弁５２優先の場合には位相差Δθが縮小するほど出力が高まる。図６（ｂ）に示すように、吸気弁５１優先の場合には位相差Δθが縮小しても流動損失はほとんど減少せず、その後増大に転じる。これは、吸気弁５１優先の場合には吸気行程開始時の開口面積が小さくなる結果、差圧が高まるためである。一方、吸気弁５２優先の場合には位相差Δθが縮小するほど流動損失が減少する。
【００４１】
これらの結果、図６（ｃ）に示すように吸気弁５１優先の場合には位相差Δθが縮小しても出力に対する流動損失の割合はほとんど減少せず、その後増大に転じる。一方、吸気弁５２優先の場合には位相差Δθが縮小するほど出力に対する流動損失の割合が減少する。したがって、吸気弁５１優先の場合よりも吸気弁５２優先の場合のほうが、熱効率の向上に対する影響が大きい分、効果的であることがわかる。これは、吸気の吹き戻しが発生する吸気弁５２の場合には位相差θの縮小が出力と流動損失の両方に影響するためである。
【００４２】
これに対し、ＥＣＵ１は位相差Δθが所定値αよりも大きい場合に吸気弁５１、５２のうち、吸気弁５１の位相よりも吸気弁５２の位相を優先して変更することで、位相差Δθが小さくなるようにＶＶＴ６５を制御する。そしてこれにより、位相差Δθが所定値αよりも小さくなった場合に吸気の流動損失による燃費の悪化を好適に抑制しつつ、過給機３０による過給を可能にすることもできる。
【００４３】
このようにＶＶＴ６５を制御するＥＣＵ１はＶＶＴ６５が油圧式の位相可変機構である場合には以下の点でも好適である。すなわち、ＶＶＴ６５が油圧式の位相可変機構である場合には吸気弁５１、５２の位相をともに変更しようとすると、油量の減少により位相可変動作が遅くなる。これに対し、ＥＣＵ１はこのようにＶＶＴ６５を制御することで、吸気弁５１、５２の位相をともに変更する場合と比較して過給機３０による過給を素早く可能にすることもできる。
【００４４】
ＥＣＵ１は次のようにして吸気の流動損失による燃費の悪化を好適に抑制することもできる。図７は回転数ＮＥに応じた各種のパラメータの変化の一例を示す図である。図７（ａ）はエンジン５０の出力の変化を示す。図７（ｂ）は吸気の流動損失の変化を示す。図７（ｃ）は出力に対する流動損失の割合の変化を示す。図７（ａ）から図７（ｃ）の横軸は互いに共通の回転数ＮＥを示す。図７では過給圧が７０ｋＰａの場合の各種のパラメータの変化を位相差ΔθがΔθ１からΔθ５の場合（Δθ１＜Δθ２＜Δθ３＜Δθ４＜Δθ５）それぞれについて示す。
【００４５】
図７（ａ）に示すように、出力は各場合ともに回転数ＮＥが上昇しても大幅には増加しない。図７（ｂ）に示すように、流動損失は各場合ともに回転数ＮＥが上昇するほど大きくなる。結果、図７（ｃ）に示すように、出力に対する流動損失の割合は各場合ともに回転数ＮＥが上昇するほど大きくなる。これに対し、ＥＣＵ１は所定値αを回転数ＮＥに応じた可変値とすることで、出力に対する流動損失の割合を回転数ＮＥによらず同等にすることもできる。
【００４６】
この点、ＥＣＵ１は具体的には例えば図７（ｃ）に示す破線Ｌに対応させるようにして（すなわち、出力に対する流動損失の割合につき、所定の割合に対応させて）、回転数ＮＥが高い場合ほど値が小さくなるように所定値αを設定することで、出力に対する流動損失の割合を回転数ＮＥによらず同等にすることができる。
【００４７】
所定値αは例えば位相差Δθを小さくすることで、吸気弁５２が単独で開弁している間に発生する流動損失が飽和し始める（流動損失の変化がフラットになる）値に設定されてもよい。この場合には、位相差θを必要以上に縮小することなく、流動損失による燃費の悪化を抑制できる点で、吸気の流動損失による燃費の悪化を好適に抑制できる。かかる値は例えば３０°ＣＡ以下であり、マップデータで予め準備しておくことができる。
【００４８】
過給を行うにあたって流動損失による燃費の悪化が生じる事態は具体的には例えば吸気弁５１の位相よりも吸気弁５２の位相を遅角させるようにＶＶＴ６５を制御することで、実圧縮比よりも膨張比を高める運転を行う結果、位相差θが設けられる場合に発生する。このため、ＥＣＵ１はエンジン５０が具体的にはかかる運転を行うエンジンである場合に好適である。この点、かかる運転で筒内容積変化が最小となる位相を超えて吸気弁５２の位相が遅角される場合には、流動損失による燃費の悪化が特に大きく発生することになる。このため、ＥＣＵ１はかかる場合に特に好適である。
【００４９】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば一部の吸気弁は位相が互いに同様に設定される複数の吸気弁であってもよい。これは他の吸気弁についても同様である。
【符号の説明】
【００５０】
ＥＣＵ １
吸気系 １０
排気系 ２０
過給機 ３０
エンジン ５０
吸気弁 ５１、５２
カムシャフト ６０
ＶＶＴ ６５
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の燃焼室に対して設けられた複数の吸気弁の位相を互いに独立して変更可能な動弁装置を備える過給機付きのエンジンに対して設けられ、
過給要求がある場合に前記複数の吸気弁のうち、一部の吸気弁と他の吸気弁との間の位相差に基づき、前記過給機による過給を行うか否かを判断するエンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの制御装置であって、
前記位相差が所定値よりも大きい場合に、前記一部の吸気弁および前記他の吸気弁のうち、相対的に早く開くほうの吸気弁の位相よりも相対的に遅く開くほうの吸気弁の位相を優先して変更することで、前記位相差が小さくなるように前記動弁装置を制御するエンジンの制御装置。
【請求項１】
同一の燃焼室に対して設けられた複数の吸気弁の位相を互いに独立して変更可能な動弁装置を備える過給機付きのエンジンに対して設けられ、
過給要求がある場合に前記複数の吸気弁のうち、一部の吸気弁と他の吸気弁との間の位相差に基づき、前記過給機による過給を行うか否かを判断するエンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの制御装置であって、
前記位相差が所定値よりも大きい場合に、前記一部の吸気弁および前記他の吸気弁のうち、相対的に早く開くほうの吸気弁の位相よりも相対的に遅く開くほうの吸気弁の位相を優先して変更することで、前記位相差が小さくなるように前記動弁装置を制御するエンジンの制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１１３２３０（Ｐ２０１３−１１３２３０Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６０９４７（Ｐ２０１１−２６０９４７）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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