内燃機関の制御装置
【課題】低コスト化、小型化の要求を満たしながら、内燃機関の製造ばらつきや経時変化の影響を受けずに確実に充填効率を向上させる。
【解決手段】エンジン１１の吸気管１２には、吸入空気量の変化に応じて出力が応答良く変化する高応答型のエアフローメータ１４を設置し、吸気脈動や逆流も検出可能となっている。各気筒の吸気行程と吸気脈動タイミングとの関係を考慮して決められた所定期間、具体的には、吸気バルブ３１側からの吸気脈動の反射派（逆流）が吸気開閉弁１８に到達する期間に吸気開閉弁１８を閉止し、他の期間に該吸気開閉弁１８を開放するように制御する“間欠閉止制御”を実行する。そして、この間欠閉止制御の実行中に、エアフローメータ１４の出力から検出される吸気脈動が小さくなるように吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤ（及び／又は閉止期間）をフィードバック制御する。
【解決手段】エンジン１１の吸気管１２には、吸入空気量の変化に応じて出力が応答良く変化する高応答型のエアフローメータ１４を設置し、吸気脈動や逆流も検出可能となっている。各気筒の吸気行程と吸気脈動タイミングとの関係を考慮して決められた所定期間、具体的には、吸気バルブ３１側からの吸気脈動の反射派（逆流）が吸気開閉弁１８に到達する期間に吸気開閉弁１８を閉止し、他の期間に該吸気開閉弁１８を開放するように制御する“間欠閉止制御”を実行する。そして、この間欠閉止制御の実行中に、エアフローメータ１４の出力から検出される吸気脈動が小さくなるように吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤ（及び／又は閉止期間）をフィードバック制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（エンジン）の充填効率を向上させる制御を実行する内燃機関の制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンの充填効率を向上させる技術として、エンジン回転速度に応じて吸気管長を変化させることで、共鳴過給や慣性過給効果を利用して充填効率を向上させる可変吸気システムが知られている（例えば特許文献１，２参照）。
【０００３】
また、近年では、吸気のバルブタイミングやリフト量を変化させる可変吸気バルブ装置を搭載したエンジンが増加しているが、この可変吸気バルブ装置は、スロットル全開時に筒内充填空気量が最大となるように制御される。
【特許文献１】特開２００８−３８７５９号公報
【特許文献２】特開２００７−２９７９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の可変吸気システムは、構成が複雑で、装置全体が大型化して、低コスト化、小型化の要求を満たすことができない。
【０００５】
しかも、従来の可変吸気システムや可変吸気バルブ装置の制御方法は、予め標準的なエンジンを用いて適合したマップを用いて、エンジン回転速度や負荷等のパラメータに応じて見込み制御するだけであるため、エンジンの製造ばらつきや経時変化の存在を考えると、必ずしも最大の充填効率が得られるとは限らない。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、低コスト化、小型化の要求を満たしながら、内燃機関の製造ばらつきや経時変化の影響を受けずに確実に充填効率を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の吸気脈動を検出可能なエアフローメータを備えた内燃機関の制御装置において、内燃機関のスロットルバルブよりも下流側の吸気通路に、該吸気通路を開閉する吸気開閉弁を設けると共に、前記エアフローメータの出力から検出される吸気脈動が小さくなるように前記吸気開閉弁の開閉動作を制御する制御手段を備えた構成としたものである。
【０００８】
本発明は、吸気脈動領域において、吸気開閉弁の上流側への脈動の伝達が大きくなるほど可変吸気装置による吸気の過給効果が小さくなるという特性に着目して、スロットルバルブの下流側に設けた吸気開閉弁の開閉動作を吸気脈動が小さくなるように制御するようにしたものであり、これにより、過給効果を最大化して、充填効率を向上させることができる。しかも、エアフローメータの出力から吸気脈動を検出するため、内燃機関の製造ばらつきや経時変化があっても、その影響による吸気脈動のばらつきを吸気開閉弁の開閉動作の制御に反映させて確実に充填効率を向上させることができる。更に、吸気脈動検出可能なエアフローメータと吸気開閉弁を設けるだけの比較的簡単な構成であるため、従来の可変吸気システムと比較して、構成が簡単で、装置全体を小型化することができ、低コスト化の要求も満たすことができる。
【０００９】
この場合、請求項２のように、吸気通路のうちの各気筒の吸気マニホールドよりも上流側の集合吸気管に吸気開閉弁を設け、各気筒の吸気行程と吸気脈動タイミングとの関係を考慮して決められた所定期間［具体的には吸気バルブ側からの吸気脈動の反射派（逆流）が吸気開閉弁に到達する期間］に吸気開閉弁を閉止し、他の期間に該吸気開閉弁を開放するように制御するようにすると良い。このように、吸気バルブ側からの吸気脈動の反射派（逆流）が吸気開閉弁に到達する期間に吸気開閉弁を閉止するように制御すれば、吸気脈動の反射派を吸気開閉弁によって他の吸気行程気筒の吸気マニホールド側に反射させることができて、吸気脈動の反射派を有効に利用して充填効率を更に向上させることができる。
【００１０】
この場合、請求項３のように、エアフローメータの出力から検出される吸気脈動が小さくなるように吸気開閉弁の閉止タイミング及び／又は閉止期間をフィードバック制御するようにすると良い。このようにすれば、フィードバック制御により充填効率をより確実に向上させることができる。
【００１１】
更に、請求項４のように、内燃機関の運転領域毎に制御手段の制御データを学習してその学習値を書き換え可能な不揮発性の記憶手段に記憶する学習手段を備え、吸気開閉弁の開閉動作の制御を開始する際に、前記学習手段により学習済みの運転領域では、前記学習値を初期値として吸気開閉弁の開閉動作の制御を開始するようにしても良い。このようにすれば、学習済みの運転領域では、吸気開閉弁の開閉動作の制御開始当初から吸気開閉弁の閉止タイミング及び／又は閉止期間を最適値付近に制御して充填効率を向上させることができる。
【００１２】
また、吸気通路内で吸入空気の逆流が発生すると、筒内に向かう吸入空気の順方向の流れが妨げられて、充填効率が低下する。この点を考慮して、請求項５のように、吸気バルブの開閉特性（バルブタイミング、リフト量等）を変化させる可変吸気バルブ装置を備えた内燃機関の制御装置において、内燃機関の吸入空気の逆流を検出可能なエアフローメータと、前記エアフローメータの出力に基づいて逆流が発生しないように前記吸気バルブの開閉特性を制御する制御手段とを備えた構成としても良い。このように、逆流を検出可能なエアフローメータを用いて、当該エアフローメータで逆流が検出されないように吸気バルブの開閉特性を制御すれば、内燃機関の製造ばらつきや経時変化があっても、充填効率を低下させる要因となる吸入空気の逆流を確実に防止できて、充填効率を向上させることができる。
【００１３】
この場合、請求項６のように、エアフローメータは、内燃機関の吸気脈動も検出可能であり、前記エアフローメータの出力に基づいて逆流が発生しない範囲内で吸気脈動が大きくなるように吸気バルブの開閉特性を制御するようにしても良い。このようにすれば、充填効率を低下させる要因となる吸入空気の逆流を防止しながら、吸気脈動を有効に利用して充填効率を更に向上させることができる。
【００１４】
更に、請求項７のように、内燃機関の運転領域毎に前記制御手段の制御データを学習してその学習値を書き換え可能な不揮発性の記憶手段に記憶する学習手段を備え、吸気バルブの開閉特性の制御を開始する際に、前記学習手段により学習済みの運転領域では、前記学習値を初期値として吸気バルブの開閉特性の制御を開始するようにしても良い。このようにすれば、学習済みの運転領域では、吸気バルブの開閉特性の制御開始当初から吸気バルブの開閉特性を最適値付近に制御して充填効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した２つの実施例１，２を説明する。
【実施例１】
【００１６】
本発明の実施例１を図１乃至図５に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側には、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４は、吸入空気量の変化に応じて出力が応答良く変化する高応答型のエアフローメータであり、吸気脈動や逆流も検出可能となっている。逆流発生時には、エアフローメータ１４の出力がマイナス値となる。
【００１７】
エアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。図１及び図２に示すように、このスロットルバルブ１６の下流側の集合吸気管１２ａ（吸気通路）には、該集合吸気管１２ａ内の通路を開閉する吸気開閉弁１８が設けられ、この吸気開閉弁１８の開閉動作がモータ１９等のアクチュエータによって駆動される。
【００１８】
吸気開閉弁１８の下流側には、サージタンク１２ｂが設けられ、該サージタンク１２ｂには、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。この場合、各気筒の吸気バルブ３１から吸気開閉弁１８までの吸気通路の長さが同一となるように各気筒の吸気マニホールド２０の長さが同一となるように構成されている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００１９】
一方、エンジン１１の排気管２３には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、この排出ガスセンサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２５が設けられている。
【００２０】
また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６が取り付けられている。また、エンジン１１のクランク軸２７の外周側には、クランク軸２７が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２８が取り付けられ、このクランク角センサ２８の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【００２１】
これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３０に入力される。このＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶されたエンジン制御用の各ルーチン（図示せず）を実行することで、各気筒の燃料噴射弁２１の燃料噴射量や点火プラグ２２の点火時期を制御する。
【００２２】
更に、ＥＣＵ３０は、後述する図４及び図５の吸気開閉弁間欠閉止制御ルーチンを実行することで、エアフローメータ１４の出力から検出される吸気脈動が小さくなるように吸気開閉弁１８の開閉動作を制御する。
【００２３】
ここで、図３（４気筒エンジンの例）を用いて、各気筒（＃１〜＃４）の吸気行程と吸気脈動の波形と吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤ及び閉止期間との関係を説明する。各気筒の吸気行程毎に吸入空気量が増減する吸気脈動が発生し、エアフローメータ１４の部分で検出する吸気脈動が大きくなるほど、吸気開閉弁１８による過給効果が減少して、充填効率が低下するという特性がある。
【００２４】
そこで、各気筒の吸気行程と吸気脈動タイミングとの関係を考慮して決められた所定期間、具体的には、吸気バルブ３１側からの吸気脈動の反射派（逆流）が吸気開閉弁１８に到達する期間（吸気脈動波形の極小点付近の期間）に吸気開閉弁１８を閉止し、他の期間に該吸気開閉弁１８を開放するように制御する“間欠閉止制御”を実行する。そして、この間欠閉止制御の実行中に、エアフローメータ１４の出力から検出される吸気脈動が小さくなるように吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤ（及び／又は閉止期間）をフィードバック制御する。
【００２５】
更に、エンジン運転領域毎に吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤを学習してその学習値を書き換え可能な不揮発性の記憶手段であるバックアップＲＡＭ等のメモリに記憶しておき、吸気開閉弁１８の間欠閉止制御を開始する際に、学習済みのエンジン運転領域では、前記学習値を吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤの初期値にセットして吸気開閉弁１８の間欠閉止制御を開始する。このようにすれば、学習済みのエンジン運転領域では、吸気開閉弁１８の間欠閉止制御開始当初から吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤを最適値付近に制御して充填効率を向上させることができる。
【００２６】
以上説明した本実施例１の吸気開閉弁１８の間欠閉止制御は、ＥＣＵ３０によって図４及び図５の吸気開閉弁間欠閉止制御ルーチンに従って次のように実行される。本ルーチンは、エンジン運転中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、エアフローメータ１４の出力、エンジン回転速度、エンジン負荷（筒内充填空気量、スロットル開度、アクセル開度等）を入力する入力処理を実行する。
【００２７】
この後、ステップ１０２に進み、エンジン回転速度、エンジン負荷（筒内充填空気量、スロットル開度、アクセル開度等）に基づいて吸気脈動発生領域であるか否かを判定する。一般に、吸気脈動は、スロットル全開付近で発生しやすい。尚、エアフローメータ１４の出力から検出される吸気脈動幅［つまり吸気脈動波形の極大点（ピーク点）と極小点（ボトム点）との差分値］が所定値以上であるか否かで、吸気脈動発生領域であるか否かを判定するようにしても良い。
【００２８】
上記ステップ１０２で、吸気脈動発生領域ではないと判定されれば、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。これに対して、上記ステップ１０２で、吸気脈動発生領域であると判定されれば、ステップ１０３に進み、エンジン回転速度等に応じて吸気開閉弁１８の閉止期間をマップ等により算出する。尚、吸気脈動幅に応じて吸気開閉弁１８の閉止期間をマップ等により算出するようにしても良い。
【００２９】
この後、ステップ１０４に進み、現在のエンジン運転領域における吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤを学習済みであるか否かを判定し、学習済みであれば、ステップ１０５に進み、現在のエンジン運転領域に対応する吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤの学習値をメモリから読み出して、この学習値を吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤの初期値とする。
【００３０】
これに対して、上記ステップ１０４で、現在のエンジン運転領域における吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤが学習されていないと判定されれば、ステップ１０６に進み、エンジン回転速度等に応じて吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤの初期値をマップ等により算出する。尚、吸気脈動幅に応じて吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤの初期値をマップ等により算出するようにしても良い。
【００３１】
以上のようにして、ステップ１０５又は１０６で、吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤの初期値を設定した後、ステップ１０７に進み、閉止タイミングＴＶＩＤのフィードバック補正量ｖｉｄｆｂを所定値ＫＶＩＤＩＮＩに設定して、次のステップ１０８で、吸気開閉弁１８の間欠閉止制御を開始し、吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤの初期値にて吸気開閉弁１８を閉止し、上記ステップ１０３で算出した閉止期間経過後に吸気開閉弁１８を開放する。この後、ステップ１０９に進み、吸気脈動波形の極大点（ピーク点）と極小点（ボトム点）との差分から吸気脈動幅Ｑｗ０を算出する。
【００３２】
この後、図５のステップ１１０に進み、前回の閉止タイミングＴＶＩＤにフィードバック補正量ｖｉｄｆｂを加算して、今回の閉止タイミングＴＶＩＤを求め、次のステップ１１１で、今回の閉止タイミングＴＶＩＤにて吸気開閉弁１８を閉止し、閉止期間経過後に吸気開閉弁１８を開放する。この後、ステップ１１２に進み、吸気脈動波形の極大点（ピーク点）と極小点（ボトム点）との差分から吸気脈動幅Ｑｗを算出する。
【００３３】
この後、ステップ１１３に進み、前回の吸気脈動幅Ｑｗ０から今回の吸気脈動幅Ｑｗを差し引いて吸気脈動幅変化量ＱｗＤＩＦを求める。
ＱｗＤＩＦ＝Ｑｗ０−Ｑｗ
【００３４】
吸気脈動幅変化量ＱｗＤＩＦがプラス値となる場合は、吸気脈動幅が小さくなる方向（つまり充填効率が最大となる閉止タイミングＴＶＩＤに近付く方向）に制御されていることを意味し、一方、吸気脈動幅変化量ＱｗＤＩＦがマイナス値となる場合は、吸気脈動幅が大きくなる方向（つまり充填効率が最大となる閉止タイミングＴＶＩＤから遠ざかる方向）に制御されていることを意味する。
【００３５】
この後、ステップ１１４に進み、吸気脈動幅変化量ＱｗＤＩＦにフィードバックゲインＫＶＩＤＧＡＩＮに乗算した値をフィードバック補正量ｖｉｄｆｂに加算することで、フィードバック補正量ｖｉｄｆｂを吸気脈動幅変化量ＱｗＤＩＦに応じて修正する。
ｖｉｄｆｂ＝ｖｉｄｆｂ＋ＱｗＤＩＦ×ＫＶＩＤＧＡＩＮ
【００３６】
この後、ステップ１１５に進み、次回の演算に備えて、今回の吸気脈動幅Ｑｗを前回値Ｑｗ０として記憶する。
Ｑｗ０＝Ｑｗ
【００３７】
そして、次のステップ１１６で、吸気脈動が発生しない領域に移行したか否かを判定し、まだ吸気脈動発生領域が続いていれば、上記ステップ１１０〜１１５の処理を繰り返す。これにより、吸気脈動発生領域が続いている期間は、吸気脈動幅が小さくなるように吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤをフィードバック補正して、充填効率が最大となる閉止タイミングＴＶＩＤに制御する。
【００３８】
その後、吸気脈動が発生しなくなった時点で、吸気開閉弁１８の間欠閉止制御を終了して吸気開閉弁１８を開放して、ステップ１１７に進み、吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤの最終制御結果を学習値としてバックアップＲＡＭ等のメモリに記憶する。この学習値は、エンジン運転条件毎に学習してメモリに記憶する。このステップ１１７の処理が特許請求の範囲でいう学習手段としての役割を果たす。
【００３９】
以上説明した本実施例１によれば、吸気脈動が大きくなるほど充填効率が低下するという特性に着目して、スロットルバルブ１６の下流側の集合吸気管１２ａに吸気開閉弁１８を設け、吸気脈動波形の極小点付近（ボトム圧付近）のタイミングに合わせて吸気開閉弁１８を間欠的に閉止させる間欠閉止制御を実行すると共に、エアフローメータ１４の出力から検出される吸気脈動が小さくなるように吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤをフィードバック制御するようにしたので、吸気開閉弁１８の間欠閉止制御によって充填効率を向上させることができる。この間欠閉止制御の際に、エアフローメータ１４の出力から検出される吸気脈動が小さくなるように吸気開閉弁１８の閉止期間をフィードバック制御するようにしたり、閉止期間と閉止タイミングＴＶＩＤの両方をフィードバック制御するようにしても良い。
【００４０】
しかも、本実施例１では、エアフローメータ１４の出力から吸気脈動を検出するため、エンジン１１の製造ばらつきや経時変化があっても、その影響による吸気脈動のばらつきを吸気開閉弁１８の間欠閉止制御に反映させて確実に充填効率を向上させることができる。更に、吸気脈動検出可能なエアフローメータ１４と吸気開閉弁１８を設けるだけの比較的簡単な構成であるため、従来の可変吸気システムと比較して、構成が簡単で、装置全体を小型化することができ、低コスト化の要求も満たすことができる。
【００４１】
更に、本実施例１では、吸気バルブ３１側からの吸気脈動の反射派（逆流）が吸気開閉弁１８に到達する期間に吸気開閉弁１８を閉止するようにしたので、吸気脈動の反射派を吸気開閉弁１８によって他の吸気行程気筒の吸気マニホールド２０側に反射させることができて、吸気脈動の反射派を有効に利用して充填効率を効果的に向上させることができる。
【００４２】
尚、図４及び図５の吸気開閉弁間欠閉止制御ルーチンでは、エアフローメータ１４の出力から検出される吸気脈動が小さくなるように吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤをフィードバック制御するようにしたが、吸気開閉弁１８の閉止期間をフィードバック制御したり、閉止タイミングＴＶＩＤと閉止期間の両方をフィードバック制御するようにしても良い。
【実施例２】
【００４３】
図６及び図７に示す本発明の実施例２は、吸気バルブ３１の開閉タイミング（以下「吸気ＶＣＴ」と表記する）を変化させる可変吸気バルブタイミング装置３２（可変吸気バルブ装置）を備えたシステムに適用される実施例である（前記実施例１で必要とした吸気開閉弁１８は、本実施例２では不要である）。その他のシステム構成は、前記実施例１と同じである。
【００４４】
吸気管１２内で吸入空気の逆流が発生すると、筒内に向かう吸入空気の順方向の流れが妨げられて、充填効率が低下する。この点を考慮して、本実施例２では、吸入空気の逆流及び脈動を検出可能なエアフローメータ１４を用い、エアフローメータ１４の出力に基づいて逆流が発生しないように吸気ＶＣＴを制御すると共に、逆流が発生しない範囲内で吸気脈動が大きくなるように目標吸気ＶＣＴを補正する。このようにすれば、エンジン１１の製造ばらつきや経時変化があっても、充填効率を低下させる要因となる吸入空気の逆流を確実に防止しながら、吸気脈動を有効に利用して充填効率を効果的に向上させることができる。
【００４５】
更に、エンジン運転領域毎に目標吸気ＶＣＴ補正量を学習してその学習値を書き換え可能な不揮発性の記憶手段であるバックアップＲＡＭ等のメモリに記憶しておき、吸気ＶＣＴの制御を開始する際に、学習済みのエンジン運転領域では、前記学習値を目標吸気ＶＣＴ補正量の初期値にセットして吸気ＶＣＴの制御を開始する。このようにすれば、学習済みのエンジン運転領域では、吸気ＶＣＴの制御開始当初から吸気ＶＣＴを最適値付近に制御して充填効率を向上させることができる。
【００４６】
以上説明した本実施例２の吸気ＶＣＴの制御は、ＥＣＵ３０によって図７の吸気ＶＣＴ制御ルーチンに従って次のように実行される。本ルーチンは、エンジン運転中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ２０１で、エアフローメータ１４の出力、エンジン回転速度、エンジン負荷、冷却水温等のエンジン運転条件を検出する各種センサ出力等を入力する入力処理を実行する。
【００４７】
この後、ステップ２０２に進み、現在のエンジン運転条件に基づいて吸気ＶＣＴ制御実行条件が成立しているか否かを判定し、吸気ＶＣＴ制御実行条件が成立していなければ、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
【００４８】
これに対して、上記ステップ２０２で、吸気ＶＣＴ制御実行条件が成立していると判定されれば、ステップ２０３に進み、現在のエンジン運転領域における目標吸気ＶＣＴ補正量を学習済みであるか否かを判定し、学習済みであれば、ステップ１０５に進み、現在のエンジン運転領域に対応する目標吸気ＶＣＴ補正量の学習値をメモリから読み出して、この学習値を初期値とする。
【００４９】
一方、上記ステップ２０３で、現在のエンジン運転領域における目標吸気ＶＣＴ補正量が学習されていないと判定されれば、ステップ２０５に進み、目標吸気ＶＣＴ補正量を初期値（例えば０）にセットする。
【００５０】
この後、ステップ２０６に進み、吸気ＶＣＴ制御を実行して、実吸気ＶＣＴを目標吸気ＶＣＴに一致させるように可変吸気バルブタイミング装置３２の駆動油圧をフィードバック制御する。この後、ステップ２０７に進み、エアフローメータ１４の出力がマイナス値であるか否かで逆流が発生しているか否かを判定し、逆流が発生していると判定されれば、ステップ２０８に進み、目標吸気ＶＣＴを遅角補正する。この際、目標吸気ＶＣＴの遅角補正量は、予め設定された一定値でも良いが、エンジン運転条件毎にマップ等で設定しても良い。
【００５１】
これに対して、上記ステップ２０７で、逆流が発生していないと判定されれば、ステップ２０９に進み、逆流が発生しない範囲内で吸気脈動が最大となるように目標吸気ＶＣＴを進角補正する。この際、目標吸気ＶＣＴの進角補正量は、エンジン運転条件毎にマップ等で設定しても良いし、予め決められた一定値ずつ目標吸気ＶＣＴの進角補正する処理を繰り返して、逆流が発生しない範囲内で吸気脈動が最大となる目標吸気ＶＣＴの進角補正量を探索するようにしても良い。
【００５２】
この後、ステップ２１０に進み、吸気ＶＣＴ制御実行条件が不成立であるか否かを判定し、まだ吸気ＶＣＴ制御実行条件が成立した状態が続いていれば、上述したステップ２０６〜２０９の処理を繰り返して、逆流が発生しない範囲内で吸気脈動が最大となるように目標吸気ＶＣＴを補正する。
【００５３】
その後、吸気ＶＣＴ制御実行条件が不成立になった時点で、ステップ２１０で「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ２１１に進み、最終的な目標吸気ＶＣＴ補正量を学習値としてバックアップＲＡＭ等のメモリに記憶する。この学習値は、エンジン運転条件毎に学習してメモリに記憶する。このステップ２１１の処理が特許請求の範囲でいう学習手段としての役割を果たす。
【００５４】
以上説明した本実施例２によれば、吸気管１２内で吸入空気の逆流が発生すると、筒内に向かう吸入空気の順方向の流れが妨げられて、充填効率が低下する点を考慮して、エアフローメータ１４の出力に基づいて逆流が発生しないように吸気ＶＣＴを制御する構成としたので、エンジン１１の製造ばらつきや経時変化があっても、充填効率を低下させる要因となる吸入空気の逆流を確実に防止できて、充填効率を向上させることができる。
【００５５】
しかも、本実施例２では、エアフローメータ１４の出力に基づいて逆流が発生しない範囲内で吸気脈動が大きくなるように吸気ＶＣＴを制御する構成としたので、充填効率を低下させる要因となる吸入空気の逆流を防止しながら、吸気脈動を有効に利用して充填効率を更に向上させることができる。
【００５６】
尚、本実施例２では、逆流が発生しないように吸気ＶＣＴを制御する構成としたが、吸気バルブ３１の他の開閉特性（リフト量、作用角等）を制御する構成としても良い。
【００５７】
その他、本発明は、吸気ポート噴射エンジンに限定されず、筒内噴射エンジンや、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁と筒内噴射用の燃料噴射弁の両方を備えたデュアル噴射エンジンにも適用して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施例１におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。
【図２】実施例１のエンジンの吸気系の構成を概略的に示す図である。
【図３】実施例１のエンジンの各気筒（＃１〜＃４）の吸気行程と吸気脈動の波形と吸気開閉弁の閉止タイミングＴＶＩＤ及び閉止期間との関係を説明するタイムチャートである。
【図４】実施例１の吸気開閉弁間欠閉止制御ルーチンの前半部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】実施例１の吸気開閉弁間欠閉止制御ルーチンの後半部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】実施例２におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。
【図７】実施例２の吸気ＶＣＴ制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１２ａ…集合吸気管（吸気通路）、１２ｂ…サージタンク、１４…エアフローメータ、１６…スロットルバルブ、１７…スロットル開度センサ、１８…吸気開閉弁、１９…モータ、２０…吸気マニホールド、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…排気管、２４…排出ガスセンサ、２８…クランク角センサ、３０…ＥＣＵ（制御手段，学習手段）、３１…吸気バルブ、３２…可変吸気バルブタイミング装置（可変吸気バルブ装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（エンジン）の充填効率を向上させる制御を実行する内燃機関の制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンの充填効率を向上させる技術として、エンジン回転速度に応じて吸気管長を変化させることで、共鳴過給や慣性過給効果を利用して充填効率を向上させる可変吸気システムが知られている（例えば特許文献１，２参照）。
【０００３】
また、近年では、吸気のバルブタイミングやリフト量を変化させる可変吸気バルブ装置を搭載したエンジンが増加しているが、この可変吸気バルブ装置は、スロットル全開時に筒内充填空気量が最大となるように制御される。
【特許文献１】特開２００８−３８７５９号公報
【特許文献２】特開２００７−２９７９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の可変吸気システムは、構成が複雑で、装置全体が大型化して、低コスト化、小型化の要求を満たすことができない。
【０００５】
しかも、従来の可変吸気システムや可変吸気バルブ装置の制御方法は、予め標準的なエンジンを用いて適合したマップを用いて、エンジン回転速度や負荷等のパラメータに応じて見込み制御するだけであるため、エンジンの製造ばらつきや経時変化の存在を考えると、必ずしも最大の充填効率が得られるとは限らない。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、低コスト化、小型化の要求を満たしながら、内燃機関の製造ばらつきや経時変化の影響を受けずに確実に充填効率を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の吸気脈動を検出可能なエアフローメータを備えた内燃機関の制御装置において、内燃機関のスロットルバルブよりも下流側の吸気通路に、該吸気通路を開閉する吸気開閉弁を設けると共に、前記エアフローメータの出力から検出される吸気脈動が小さくなるように前記吸気開閉弁の開閉動作を制御する制御手段を備えた構成としたものである。
【０００８】
本発明は、吸気脈動領域において、吸気開閉弁の上流側への脈動の伝達が大きくなるほど可変吸気装置による吸気の過給効果が小さくなるという特性に着目して、スロットルバルブの下流側に設けた吸気開閉弁の開閉動作を吸気脈動が小さくなるように制御するようにしたものであり、これにより、過給効果を最大化して、充填効率を向上させることができる。しかも、エアフローメータの出力から吸気脈動を検出するため、内燃機関の製造ばらつきや経時変化があっても、その影響による吸気脈動のばらつきを吸気開閉弁の開閉動作の制御に反映させて確実に充填効率を向上させることができる。更に、吸気脈動検出可能なエアフローメータと吸気開閉弁を設けるだけの比較的簡単な構成であるため、従来の可変吸気システムと比較して、構成が簡単で、装置全体を小型化することができ、低コスト化の要求も満たすことができる。
【０００９】
この場合、請求項２のように、吸気通路のうちの各気筒の吸気マニホールドよりも上流側の集合吸気管に吸気開閉弁を設け、各気筒の吸気行程と吸気脈動タイミングとの関係を考慮して決められた所定期間［具体的には吸気バルブ側からの吸気脈動の反射派（逆流）が吸気開閉弁に到達する期間］に吸気開閉弁を閉止し、他の期間に該吸気開閉弁を開放するように制御するようにすると良い。このように、吸気バルブ側からの吸気脈動の反射派（逆流）が吸気開閉弁に到達する期間に吸気開閉弁を閉止するように制御すれば、吸気脈動の反射派を吸気開閉弁によって他の吸気行程気筒の吸気マニホールド側に反射させることができて、吸気脈動の反射派を有効に利用して充填効率を更に向上させることができる。
【００１０】
この場合、請求項３のように、エアフローメータの出力から検出される吸気脈動が小さくなるように吸気開閉弁の閉止タイミング及び／又は閉止期間をフィードバック制御するようにすると良い。このようにすれば、フィードバック制御により充填効率をより確実に向上させることができる。
【００１１】
更に、請求項４のように、内燃機関の運転領域毎に制御手段の制御データを学習してその学習値を書き換え可能な不揮発性の記憶手段に記憶する学習手段を備え、吸気開閉弁の開閉動作の制御を開始する際に、前記学習手段により学習済みの運転領域では、前記学習値を初期値として吸気開閉弁の開閉動作の制御を開始するようにしても良い。このようにすれば、学習済みの運転領域では、吸気開閉弁の開閉動作の制御開始当初から吸気開閉弁の閉止タイミング及び／又は閉止期間を最適値付近に制御して充填効率を向上させることができる。
【００１２】
また、吸気通路内で吸入空気の逆流が発生すると、筒内に向かう吸入空気の順方向の流れが妨げられて、充填効率が低下する。この点を考慮して、請求項５のように、吸気バルブの開閉特性（バルブタイミング、リフト量等）を変化させる可変吸気バルブ装置を備えた内燃機関の制御装置において、内燃機関の吸入空気の逆流を検出可能なエアフローメータと、前記エアフローメータの出力に基づいて逆流が発生しないように前記吸気バルブの開閉特性を制御する制御手段とを備えた構成としても良い。このように、逆流を検出可能なエアフローメータを用いて、当該エアフローメータで逆流が検出されないように吸気バルブの開閉特性を制御すれば、内燃機関の製造ばらつきや経時変化があっても、充填効率を低下させる要因となる吸入空気の逆流を確実に防止できて、充填効率を向上させることができる。
【００１３】
この場合、請求項６のように、エアフローメータは、内燃機関の吸気脈動も検出可能であり、前記エアフローメータの出力に基づいて逆流が発生しない範囲内で吸気脈動が大きくなるように吸気バルブの開閉特性を制御するようにしても良い。このようにすれば、充填効率を低下させる要因となる吸入空気の逆流を防止しながら、吸気脈動を有効に利用して充填効率を更に向上させることができる。
【００１４】
更に、請求項７のように、内燃機関の運転領域毎に前記制御手段の制御データを学習してその学習値を書き換え可能な不揮発性の記憶手段に記憶する学習手段を備え、吸気バルブの開閉特性の制御を開始する際に、前記学習手段により学習済みの運転領域では、前記学習値を初期値として吸気バルブの開閉特性の制御を開始するようにしても良い。このようにすれば、学習済みの運転領域では、吸気バルブの開閉特性の制御開始当初から吸気バルブの開閉特性を最適値付近に制御して充填効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した２つの実施例１，２を説明する。
【実施例１】
【００１６】
本発明の実施例１を図１乃至図５に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側には、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４は、吸入空気量の変化に応じて出力が応答良く変化する高応答型のエアフローメータであり、吸気脈動や逆流も検出可能となっている。逆流発生時には、エアフローメータ１４の出力がマイナス値となる。
【００１７】
エアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。図１及び図２に示すように、このスロットルバルブ１６の下流側の集合吸気管１２ａ（吸気通路）には、該集合吸気管１２ａ内の通路を開閉する吸気開閉弁１８が設けられ、この吸気開閉弁１８の開閉動作がモータ１９等のアクチュエータによって駆動される。
【００１８】
吸気開閉弁１８の下流側には、サージタンク１２ｂが設けられ、該サージタンク１２ｂには、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。この場合、各気筒の吸気バルブ３１から吸気開閉弁１８までの吸気通路の長さが同一となるように各気筒の吸気マニホールド２０の長さが同一となるように構成されている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００１９】
一方、エンジン１１の排気管２３には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、この排出ガスセンサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２５が設けられている。
【００２０】
また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６が取り付けられている。また、エンジン１１のクランク軸２７の外周側には、クランク軸２７が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２８が取り付けられ、このクランク角センサ２８の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【００２１】
これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３０に入力される。このＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶されたエンジン制御用の各ルーチン（図示せず）を実行することで、各気筒の燃料噴射弁２１の燃料噴射量や点火プラグ２２の点火時期を制御する。
【００２２】
更に、ＥＣＵ３０は、後述する図４及び図５の吸気開閉弁間欠閉止制御ルーチンを実行することで、エアフローメータ１４の出力から検出される吸気脈動が小さくなるように吸気開閉弁１８の開閉動作を制御する。
【００２３】
ここで、図３（４気筒エンジンの例）を用いて、各気筒（＃１〜＃４）の吸気行程と吸気脈動の波形と吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤ及び閉止期間との関係を説明する。各気筒の吸気行程毎に吸入空気量が増減する吸気脈動が発生し、エアフローメータ１４の部分で検出する吸気脈動が大きくなるほど、吸気開閉弁１８による過給効果が減少して、充填効率が低下するという特性がある。
【００２４】
そこで、各気筒の吸気行程と吸気脈動タイミングとの関係を考慮して決められた所定期間、具体的には、吸気バルブ３１側からの吸気脈動の反射派（逆流）が吸気開閉弁１８に到達する期間（吸気脈動波形の極小点付近の期間）に吸気開閉弁１８を閉止し、他の期間に該吸気開閉弁１８を開放するように制御する“間欠閉止制御”を実行する。そして、この間欠閉止制御の実行中に、エアフローメータ１４の出力から検出される吸気脈動が小さくなるように吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤ（及び／又は閉止期間）をフィードバック制御する。
【００２５】
更に、エンジン運転領域毎に吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤを学習してその学習値を書き換え可能な不揮発性の記憶手段であるバックアップＲＡＭ等のメモリに記憶しておき、吸気開閉弁１８の間欠閉止制御を開始する際に、学習済みのエンジン運転領域では、前記学習値を吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤの初期値にセットして吸気開閉弁１８の間欠閉止制御を開始する。このようにすれば、学習済みのエンジン運転領域では、吸気開閉弁１８の間欠閉止制御開始当初から吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤを最適値付近に制御して充填効率を向上させることができる。
【００２６】
以上説明した本実施例１の吸気開閉弁１８の間欠閉止制御は、ＥＣＵ３０によって図４及び図５の吸気開閉弁間欠閉止制御ルーチンに従って次のように実行される。本ルーチンは、エンジン運転中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、エアフローメータ１４の出力、エンジン回転速度、エンジン負荷（筒内充填空気量、スロットル開度、アクセル開度等）を入力する入力処理を実行する。
【００２７】
この後、ステップ１０２に進み、エンジン回転速度、エンジン負荷（筒内充填空気量、スロットル開度、アクセル開度等）に基づいて吸気脈動発生領域であるか否かを判定する。一般に、吸気脈動は、スロットル全開付近で発生しやすい。尚、エアフローメータ１４の出力から検出される吸気脈動幅［つまり吸気脈動波形の極大点（ピーク点）と極小点（ボトム点）との差分値］が所定値以上であるか否かで、吸気脈動発生領域であるか否かを判定するようにしても良い。
【００２８】
上記ステップ１０２で、吸気脈動発生領域ではないと判定されれば、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。これに対して、上記ステップ１０２で、吸気脈動発生領域であると判定されれば、ステップ１０３に進み、エンジン回転速度等に応じて吸気開閉弁１８の閉止期間をマップ等により算出する。尚、吸気脈動幅に応じて吸気開閉弁１８の閉止期間をマップ等により算出するようにしても良い。
【００２９】
この後、ステップ１０４に進み、現在のエンジン運転領域における吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤを学習済みであるか否かを判定し、学習済みであれば、ステップ１０５に進み、現在のエンジン運転領域に対応する吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤの学習値をメモリから読み出して、この学習値を吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤの初期値とする。
【００３０】
これに対して、上記ステップ１０４で、現在のエンジン運転領域における吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤが学習されていないと判定されれば、ステップ１０６に進み、エンジン回転速度等に応じて吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤの初期値をマップ等により算出する。尚、吸気脈動幅に応じて吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤの初期値をマップ等により算出するようにしても良い。
【００３１】
以上のようにして、ステップ１０５又は１０６で、吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤの初期値を設定した後、ステップ１０７に進み、閉止タイミングＴＶＩＤのフィードバック補正量ｖｉｄｆｂを所定値ＫＶＩＤＩＮＩに設定して、次のステップ１０８で、吸気開閉弁１８の間欠閉止制御を開始し、吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤの初期値にて吸気開閉弁１８を閉止し、上記ステップ１０３で算出した閉止期間経過後に吸気開閉弁１８を開放する。この後、ステップ１０９に進み、吸気脈動波形の極大点（ピーク点）と極小点（ボトム点）との差分から吸気脈動幅Ｑｗ０を算出する。
【００３２】
この後、図５のステップ１１０に進み、前回の閉止タイミングＴＶＩＤにフィードバック補正量ｖｉｄｆｂを加算して、今回の閉止タイミングＴＶＩＤを求め、次のステップ１１１で、今回の閉止タイミングＴＶＩＤにて吸気開閉弁１８を閉止し、閉止期間経過後に吸気開閉弁１８を開放する。この後、ステップ１１２に進み、吸気脈動波形の極大点（ピーク点）と極小点（ボトム点）との差分から吸気脈動幅Ｑｗを算出する。
【００３３】
この後、ステップ１１３に進み、前回の吸気脈動幅Ｑｗ０から今回の吸気脈動幅Ｑｗを差し引いて吸気脈動幅変化量ＱｗＤＩＦを求める。
ＱｗＤＩＦ＝Ｑｗ０−Ｑｗ
【００３４】
吸気脈動幅変化量ＱｗＤＩＦがプラス値となる場合は、吸気脈動幅が小さくなる方向（つまり充填効率が最大となる閉止タイミングＴＶＩＤに近付く方向）に制御されていることを意味し、一方、吸気脈動幅変化量ＱｗＤＩＦがマイナス値となる場合は、吸気脈動幅が大きくなる方向（つまり充填効率が最大となる閉止タイミングＴＶＩＤから遠ざかる方向）に制御されていることを意味する。
【００３５】
この後、ステップ１１４に進み、吸気脈動幅変化量ＱｗＤＩＦにフィードバックゲインＫＶＩＤＧＡＩＮに乗算した値をフィードバック補正量ｖｉｄｆｂに加算することで、フィードバック補正量ｖｉｄｆｂを吸気脈動幅変化量ＱｗＤＩＦに応じて修正する。
ｖｉｄｆｂ＝ｖｉｄｆｂ＋ＱｗＤＩＦ×ＫＶＩＤＧＡＩＮ
【００３６】
この後、ステップ１１５に進み、次回の演算に備えて、今回の吸気脈動幅Ｑｗを前回値Ｑｗ０として記憶する。
Ｑｗ０＝Ｑｗ
【００３７】
そして、次のステップ１１６で、吸気脈動が発生しない領域に移行したか否かを判定し、まだ吸気脈動発生領域が続いていれば、上記ステップ１１０〜１１５の処理を繰り返す。これにより、吸気脈動発生領域が続いている期間は、吸気脈動幅が小さくなるように吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤをフィードバック補正して、充填効率が最大となる閉止タイミングＴＶＩＤに制御する。
【００３８】
その後、吸気脈動が発生しなくなった時点で、吸気開閉弁１８の間欠閉止制御を終了して吸気開閉弁１８を開放して、ステップ１１７に進み、吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤの最終制御結果を学習値としてバックアップＲＡＭ等のメモリに記憶する。この学習値は、エンジン運転条件毎に学習してメモリに記憶する。このステップ１１７の処理が特許請求の範囲でいう学習手段としての役割を果たす。
【００３９】
以上説明した本実施例１によれば、吸気脈動が大きくなるほど充填効率が低下するという特性に着目して、スロットルバルブ１６の下流側の集合吸気管１２ａに吸気開閉弁１８を設け、吸気脈動波形の極小点付近（ボトム圧付近）のタイミングに合わせて吸気開閉弁１８を間欠的に閉止させる間欠閉止制御を実行すると共に、エアフローメータ１４の出力から検出される吸気脈動が小さくなるように吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤをフィードバック制御するようにしたので、吸気開閉弁１８の間欠閉止制御によって充填効率を向上させることができる。この間欠閉止制御の際に、エアフローメータ１４の出力から検出される吸気脈動が小さくなるように吸気開閉弁１８の閉止期間をフィードバック制御するようにしたり、閉止期間と閉止タイミングＴＶＩＤの両方をフィードバック制御するようにしても良い。
【００４０】
しかも、本実施例１では、エアフローメータ１４の出力から吸気脈動を検出するため、エンジン１１の製造ばらつきや経時変化があっても、その影響による吸気脈動のばらつきを吸気開閉弁１８の間欠閉止制御に反映させて確実に充填効率を向上させることができる。更に、吸気脈動検出可能なエアフローメータ１４と吸気開閉弁１８を設けるだけの比較的簡単な構成であるため、従来の可変吸気システムと比較して、構成が簡単で、装置全体を小型化することができ、低コスト化の要求も満たすことができる。
【００４１】
更に、本実施例１では、吸気バルブ３１側からの吸気脈動の反射派（逆流）が吸気開閉弁１８に到達する期間に吸気開閉弁１８を閉止するようにしたので、吸気脈動の反射派を吸気開閉弁１８によって他の吸気行程気筒の吸気マニホールド２０側に反射させることができて、吸気脈動の反射派を有効に利用して充填効率を効果的に向上させることができる。
【００４２】
尚、図４及び図５の吸気開閉弁間欠閉止制御ルーチンでは、エアフローメータ１４の出力から検出される吸気脈動が小さくなるように吸気開閉弁１８の閉止タイミングＴＶＩＤをフィードバック制御するようにしたが、吸気開閉弁１８の閉止期間をフィードバック制御したり、閉止タイミングＴＶＩＤと閉止期間の両方をフィードバック制御するようにしても良い。
【実施例２】
【００４３】
図６及び図７に示す本発明の実施例２は、吸気バルブ３１の開閉タイミング（以下「吸気ＶＣＴ」と表記する）を変化させる可変吸気バルブタイミング装置３２（可変吸気バルブ装置）を備えたシステムに適用される実施例である（前記実施例１で必要とした吸気開閉弁１８は、本実施例２では不要である）。その他のシステム構成は、前記実施例１と同じである。
【００４４】
吸気管１２内で吸入空気の逆流が発生すると、筒内に向かう吸入空気の順方向の流れが妨げられて、充填効率が低下する。この点を考慮して、本実施例２では、吸入空気の逆流及び脈動を検出可能なエアフローメータ１４を用い、エアフローメータ１４の出力に基づいて逆流が発生しないように吸気ＶＣＴを制御すると共に、逆流が発生しない範囲内で吸気脈動が大きくなるように目標吸気ＶＣＴを補正する。このようにすれば、エンジン１１の製造ばらつきや経時変化があっても、充填効率を低下させる要因となる吸入空気の逆流を確実に防止しながら、吸気脈動を有効に利用して充填効率を効果的に向上させることができる。
【００４５】
更に、エンジン運転領域毎に目標吸気ＶＣＴ補正量を学習してその学習値を書き換え可能な不揮発性の記憶手段であるバックアップＲＡＭ等のメモリに記憶しておき、吸気ＶＣＴの制御を開始する際に、学習済みのエンジン運転領域では、前記学習値を目標吸気ＶＣＴ補正量の初期値にセットして吸気ＶＣＴの制御を開始する。このようにすれば、学習済みのエンジン運転領域では、吸気ＶＣＴの制御開始当初から吸気ＶＣＴを最適値付近に制御して充填効率を向上させることができる。
【００４６】
以上説明した本実施例２の吸気ＶＣＴの制御は、ＥＣＵ３０によって図７の吸気ＶＣＴ制御ルーチンに従って次のように実行される。本ルーチンは、エンジン運転中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ２０１で、エアフローメータ１４の出力、エンジン回転速度、エンジン負荷、冷却水温等のエンジン運転条件を検出する各種センサ出力等を入力する入力処理を実行する。
【００４７】
この後、ステップ２０２に進み、現在のエンジン運転条件に基づいて吸気ＶＣＴ制御実行条件が成立しているか否かを判定し、吸気ＶＣＴ制御実行条件が成立していなければ、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
【００４８】
これに対して、上記ステップ２０２で、吸気ＶＣＴ制御実行条件が成立していると判定されれば、ステップ２０３に進み、現在のエンジン運転領域における目標吸気ＶＣＴ補正量を学習済みであるか否かを判定し、学習済みであれば、ステップ１０５に進み、現在のエンジン運転領域に対応する目標吸気ＶＣＴ補正量の学習値をメモリから読み出して、この学習値を初期値とする。
【００４９】
一方、上記ステップ２０３で、現在のエンジン運転領域における目標吸気ＶＣＴ補正量が学習されていないと判定されれば、ステップ２０５に進み、目標吸気ＶＣＴ補正量を初期値（例えば０）にセットする。
【００５０】
この後、ステップ２０６に進み、吸気ＶＣＴ制御を実行して、実吸気ＶＣＴを目標吸気ＶＣＴに一致させるように可変吸気バルブタイミング装置３２の駆動油圧をフィードバック制御する。この後、ステップ２０７に進み、エアフローメータ１４の出力がマイナス値であるか否かで逆流が発生しているか否かを判定し、逆流が発生していると判定されれば、ステップ２０８に進み、目標吸気ＶＣＴを遅角補正する。この際、目標吸気ＶＣＴの遅角補正量は、予め設定された一定値でも良いが、エンジン運転条件毎にマップ等で設定しても良い。
【００５１】
これに対して、上記ステップ２０７で、逆流が発生していないと判定されれば、ステップ２０９に進み、逆流が発生しない範囲内で吸気脈動が最大となるように目標吸気ＶＣＴを進角補正する。この際、目標吸気ＶＣＴの進角補正量は、エンジン運転条件毎にマップ等で設定しても良いし、予め決められた一定値ずつ目標吸気ＶＣＴの進角補正する処理を繰り返して、逆流が発生しない範囲内で吸気脈動が最大となる目標吸気ＶＣＴの進角補正量を探索するようにしても良い。
【００５２】
この後、ステップ２１０に進み、吸気ＶＣＴ制御実行条件が不成立であるか否かを判定し、まだ吸気ＶＣＴ制御実行条件が成立した状態が続いていれば、上述したステップ２０６〜２０９の処理を繰り返して、逆流が発生しない範囲内で吸気脈動が最大となるように目標吸気ＶＣＴを補正する。
【００５３】
その後、吸気ＶＣＴ制御実行条件が不成立になった時点で、ステップ２１０で「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ２１１に進み、最終的な目標吸気ＶＣＴ補正量を学習値としてバックアップＲＡＭ等のメモリに記憶する。この学習値は、エンジン運転条件毎に学習してメモリに記憶する。このステップ２１１の処理が特許請求の範囲でいう学習手段としての役割を果たす。
【００５４】
以上説明した本実施例２によれば、吸気管１２内で吸入空気の逆流が発生すると、筒内に向かう吸入空気の順方向の流れが妨げられて、充填効率が低下する点を考慮して、エアフローメータ１４の出力に基づいて逆流が発生しないように吸気ＶＣＴを制御する構成としたので、エンジン１１の製造ばらつきや経時変化があっても、充填効率を低下させる要因となる吸入空気の逆流を確実に防止できて、充填効率を向上させることができる。
【００５５】
しかも、本実施例２では、エアフローメータ１４の出力に基づいて逆流が発生しない範囲内で吸気脈動が大きくなるように吸気ＶＣＴを制御する構成としたので、充填効率を低下させる要因となる吸入空気の逆流を防止しながら、吸気脈動を有効に利用して充填効率を更に向上させることができる。
【００５６】
尚、本実施例２では、逆流が発生しないように吸気ＶＣＴを制御する構成としたが、吸気バルブ３１の他の開閉特性（リフト量、作用角等）を制御する構成としても良い。
【００５７】
その他、本発明は、吸気ポート噴射エンジンに限定されず、筒内噴射エンジンや、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁と筒内噴射用の燃料噴射弁の両方を備えたデュアル噴射エンジンにも適用して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施例１におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。
【図２】実施例１のエンジンの吸気系の構成を概略的に示す図である。
【図３】実施例１のエンジンの各気筒（＃１〜＃４）の吸気行程と吸気脈動の波形と吸気開閉弁の閉止タイミングＴＶＩＤ及び閉止期間との関係を説明するタイムチャートである。
【図４】実施例１の吸気開閉弁間欠閉止制御ルーチンの前半部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】実施例１の吸気開閉弁間欠閉止制御ルーチンの後半部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】実施例２におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。
【図７】実施例２の吸気ＶＣＴ制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１２ａ…集合吸気管（吸気通路）、１２ｂ…サージタンク、１４…エアフローメータ、１６…スロットルバルブ、１７…スロットル開度センサ、１８…吸気開閉弁、１９…モータ、２０…吸気マニホールド、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…排気管、２４…排出ガスセンサ、２８…クランク角センサ、３０…ＥＣＵ（制御手段，学習手段）、３１…吸気バルブ、３２…可変吸気バルブタイミング装置（可変吸気バルブ装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気脈動を検出可能なエアフローメータと、
内燃機関のスロットルバルブよりも下流側の吸気通路に設けられ、該吸気通路を開閉する吸気開閉弁と、
前記エアフローメータの出力から検出される吸気脈動が小さくなるように前記吸気開閉弁の開閉動作を制御する制御手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記吸気開閉弁は、前記吸気通路のうちの各気筒の吸気マニホールドよりも上流側の集合吸気管に設けられ、
前記制御手段は、各気筒の吸気行程と吸気脈動タイミングとの関係を考慮して決められた所定期間に前記吸気開閉弁を閉止し、他の期間に該吸気開閉弁を開放するように制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記エアフローメータの出力から検出される吸気脈動が小さくなるように前記吸気開閉弁の閉止タイミング及び／又は閉止期間をフィードバック制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
内燃機関の運転領域毎に前記制御手段の制御データを学習してその学習値を書き換え可能な不揮発性の記憶手段に記憶する学習手段を備え、
前記制御手段は、前記吸気開閉弁の開閉動作の制御を開始する際に、前記学習手段により学習済みの運転領域では、前記学習値を初期値として前記吸気開閉弁の開閉動作の制御を開始することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
吸気バルブの開閉特性を変化させる可変吸気バルブ装置を備えた内燃機関の制御装置において、
内燃機関の吸入空気の逆流を検出可能なエアフローメータと、
前記エアフローメータの出力に基づいて逆流が発生しないように前記吸気バルブの開閉特性を制御する制御手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記エアフローメータは、内燃機関の吸気脈動も検出可能であり、
前記制御手段は、前記エアフローメータの出力に基づいて逆流が発生しない範囲内で吸気脈動が大きくなるように前記吸気バルブの開閉特性を制御することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
内燃機関の運転領域毎に前記制御手段の制御データを学習してその学習値を書き換え可能な不揮発性の記憶手段に記憶する学習手段を備え、
前記制御手段は、前記吸気バルブの開閉特性の制御を開始する際に、前記学習手段により学習済みの運転領域では、前記学習値を初期値として前記吸気バルブの開閉特性の制御を開始することを特徴とする請求項５又は６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
内燃機関の吸気脈動を検出可能なエアフローメータと、
内燃機関のスロットルバルブよりも下流側の吸気通路に設けられ、該吸気通路を開閉する吸気開閉弁と、
前記エアフローメータの出力から検出される吸気脈動が小さくなるように前記吸気開閉弁の開閉動作を制御する制御手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記吸気開閉弁は、前記吸気通路のうちの各気筒の吸気マニホールドよりも上流側の集合吸気管に設けられ、
前記制御手段は、各気筒の吸気行程と吸気脈動タイミングとの関係を考慮して決められた所定期間に前記吸気開閉弁を閉止し、他の期間に該吸気開閉弁を開放するように制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記エアフローメータの出力から検出される吸気脈動が小さくなるように前記吸気開閉弁の閉止タイミング及び／又は閉止期間をフィードバック制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
内燃機関の運転領域毎に前記制御手段の制御データを学習してその学習値を書き換え可能な不揮発性の記憶手段に記憶する学習手段を備え、
前記制御手段は、前記吸気開閉弁の開閉動作の制御を開始する際に、前記学習手段により学習済みの運転領域では、前記学習値を初期値として前記吸気開閉弁の開閉動作の制御を開始することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
吸気バルブの開閉特性を変化させる可変吸気バルブ装置を備えた内燃機関の制御装置において、
内燃機関の吸入空気の逆流を検出可能なエアフローメータと、
前記エアフローメータの出力に基づいて逆流が発生しないように前記吸気バルブの開閉特性を制御する制御手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記エアフローメータは、内燃機関の吸気脈動も検出可能であり、
前記制御手段は、前記エアフローメータの出力に基づいて逆流が発生しない範囲内で吸気脈動が大きくなるように前記吸気バルブの開閉特性を制御することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
内燃機関の運転領域毎に前記制御手段の制御データを学習してその学習値を書き換え可能な不揮発性の記憶手段に記憶する学習手段を備え、
前記制御手段は、前記吸気バルブの開閉特性の制御を開始する際に、前記学習手段により学習済みの運転領域では、前記学習値を初期値として前記吸気バルブの開閉特性の制御を開始することを特徴とする請求項５又は６に記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２７０４８３（Ｐ２００９−２７０４８３Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２１４３７（Ｐ２００８−１２１４３７）
【出願日】平成２０年５月７日（２００８．５．７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月７日（２００８．５．７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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