内燃機関
【課題】運転状態に応じて適正にノッキングを回避することができる内燃機関を提供する。
【解決手段】燃焼室１８に連通し吸気弁２１により開閉自在な吸気ポート１９を含んで構成されると共にスロットル弁３９が設けられる吸気通路６２と、吸気方向に対してスロットル弁３９より下流の吸気通路６２に設けられ該吸気通路６２を開閉可能な吸気流制御手段６３と、燃焼室１８内のガス温度である筒内ガス温度を検出可能な筒内ガス温度検出手段と、内燃機関回転速度を検出可能な回転速度検出手段５７と、内燃機関負荷を検出可能な負荷検出手段５５と、内燃機関回転速度、内燃機関負荷及び筒内ガス温度に基づいて、吸気流制御手段６３の開度を制御する制御手段５１とを備えることを特徴とする。
【解決手段】燃焼室１８に連通し吸気弁２１により開閉自在な吸気ポート１９を含んで構成されると共にスロットル弁３９が設けられる吸気通路６２と、吸気方向に対してスロットル弁３９より下流の吸気通路６２に設けられ該吸気通路６２を開閉可能な吸気流制御手段６３と、燃焼室１８内のガス温度である筒内ガス温度を検出可能な筒内ガス温度検出手段と、内燃機関回転速度を検出可能な回転速度検出手段５７と、内燃機関負荷を検出可能な負荷検出手段５５と、内燃機関回転速度、内燃機関負荷及び筒内ガス温度に基づいて、吸気流制御手段６３の開度を制御する制御手段５１とを備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関し、特に、吸気通路に吸気流制御弁を備える内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関には、吸気管内に吸気流制御弁を装着した吸気装置を備え、この吸気流制御弁を開閉制御することによって燃焼室へ導入する気流を制御するものがある。このような従来の内燃機関として、例えば、特許文献１に記載されている内燃機関は、機関出力トルクが基準出力トルクよりも高いときは、吸気流制御弁を半開度することで、機関暖機運転時の不要な出力トルクの出力を抑制している。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２８７１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような吸気流制御弁を備えた内燃機関では、例えば、その点火時期を吸気流制御弁の開度に応じた最適な点火時期に設定して運転している。このとき、吸気流制御弁の開度の切り替え時には、当該点火時期を段階的、あるいは、変化幅にリミットを設けて変更し、点火時期を進角側へ変更する際には、ノック発生データをフィードバックし、ノックが発生しない条件で点火時期を変更させている。すなわち、例えば、ノック発生領域において、ノックコントロールシステム（ＫＣＳ）により、点火時期を学習値（更新幅）にしたがって徐々に遅角又は進角させて最適値、いわゆる、ノッキングが発生する限界まで進角させた状態（ノック限界）での点火時期であるトレースノック（Ｔｒａｃｅ Ｋｎｏｃｋ）点火時期に収束させ、ノッキングの発生を抑制している。ただしこの場合、例えば、高い軸トルクを得る為に内燃機関から取り出せるトルクが最大となる点火時期、いわゆるＭＢＴ点火時期（Ｍｉｎｉｍｕｍ ａｄｖａｎｃｅ ｆｏｒ Ｂｅｓｔ Ｔｏｒｑｕｅ：最大トルクを得られる最適点火時期）に対して点火時期が遅角されればされるほど、軸トルクが低下し機関効率が低下するおそれがある。すなわち、ノッキングを回避するがために、機関効率が低下し燃費が悪化するおそれがある。
【０００５】
そこで本発明は、運転状態に応じて適正にノッキングを回避することができる内燃機関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】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による内燃機関は、燃焼室に連通し吸気弁により開閉自在な吸気ポートを含んで構成されると共にスロットル弁が設けられる吸気通路と、吸気方向に対して前記スロットル弁より下流の前記吸気通路に設けられ該吸気通路を開閉可能な吸気流制御手段と、前記燃焼室内のガス温度である筒内ガス温度を検出可能な筒内ガス温度検出手段と、内燃機関回転速度を検出可能な回転速度検出手段と、内燃機関負荷を検出可能な負荷検出手段と、前記内燃機関回転速度、前記内燃機関負荷及び前記筒内ガス温度に基づいて、前記吸気流制御手段の開度を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明による内燃機関では、前記制御手段は、取り出せるトルクが最大となる最適点火時期にて運転するとノッキングが発生しうる運転状態において前記筒内ガス温度が低下するように前記吸気流制御手段の開度を制御することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明による内燃機関では、前記制御手段は、ノッキングが発生しやすい過渡運転状態において、前記筒内ガス温度が低下するように前記吸気流制御手段の開度を制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明による内燃機関では、前記制御手段は、暖機が未完了、かつ、ノッキングが発生しにくい運転状態において、前記筒内ガス温度が上昇するように前記吸気流制御手段の開度を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る内燃機関によれば、制御手段により、筒内ガス温度、内燃機関回転速度及び内燃機関負荷に基づいて吸気流制御手段の開度を制御するので、運転状態に応じて適正にノッキングを回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る内燃機関の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係るエンジンを表す概略構成図、図２は、本発明の実施形態に係るエンジンの燃焼室を含む部分断面図、図３は、本発明の実施形態に係るエンジンのＴＣＶ開度と筒内ガス温度との関係の一例を表す線図、図４は、本発明の実施形態に係るエンジンのＴＣＶ開度と機関効率との関係の一例を表す線図、図５は、本発明の実施形態に係るエンジンのＴＣＶ開度制御を説明するフローチャート、図６は、本発明の実施形態に係るエンジンが備えるＥＣＵのＴＣＶ開度算出部、トルク算出部を含む要部構成の一例を示す概略構成図、図７は、本発明の実施形態に係るエンジンのエンジン回転数、空気量（負荷）及びＩＶＣ時期筒内ガス温度とＴＣＶ開度とのマップの一例を表す概略図、図８は、本発明の実施形態に係るエンジンが備えるＥＣＵの機関効率算出部を含む要部構成の一例を示す概略構成図、図９は、本発明の変形例１に係るエンジンのＴＣＶ開度制御を説明するフローチャート、図１０は、本発明の変形例２に係るエンジンのＴＣＶ開度制御を説明するフローチャート、図１１は、従来エンジンのＴＣＶ開度マップの一例を表す概略図である。
【００１３】
本実施形態に係る内燃機関としてのエンジン１０は、図１、図２に示すように、乗用車、トラックなどの車両に搭載され、シリンダボア１３内に往復運動可能に設けられるピストン１４が２往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行う、いわゆる４サイクルエンジンである。
【００１４】
このエンジン１０は、多気筒式であって、シリンダブロック１１上にシリンダヘッド１２が締結されており、このシリンダブロック１１に形成された複数のシリンダボア１３にピストン１４がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１の下部にクランクケース１５が締結され、このクランクケース１５内にクランクシャフト１６が回転自在に支持されており、各ピストン１４はコネクティングロッド１７を介してこのクランクシャフト１６にそれぞれ連結されている。なお、このクランクケース１５の底部には、エンジン１０の各部に供給されるオイルが貯留されている。
【００１５】
燃焼室１８は、シリンダブロック１１におけるシリンダボア１３の壁面とシリンダヘッド１２の下面とピストン１４の頂面により構成されており、この燃焼室１８は、上部、すなわち、シリンダヘッド１２の下面の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。燃焼室１８は、燃料と空気との混合気が燃焼可能であり、この燃焼室１８の上部に吸気ポート１９及び排気ポート２０が対向して形成されており、この吸気ポート１９及び排気ポート２０に対して吸気弁２１及び排気弁２２の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁２１及び排気弁２２は、シリンダヘッド１２に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート１９及び排気ポート２０を閉止する方向（図１にて上方）に付勢支持されている。また、シリンダヘッド１２には、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転自在に支持されており、吸気カム２５及び排気カム２６が吸気弁２１及び排気弁２２の上端部に接触している。
【００１６】
なお、図示しないが、クランクシャフト１６に固結されたクランクシャフトスプロケットと、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４にそれぞれ固結された各カムシャフトシャフトスプロケットとは、無端のタイミングチェーンが掛け回されており、クランクシャフト１６と吸気カムシャフト２３と排気カムシャフト２４が連動可能となっている。
【００１７】
従って、クランクシャフト１６に同期して吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転すると、吸気カム２５及び排気カム２６が吸気弁２１及び排気弁２２を所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１９及び排気ポート２０を開閉し、吸気ポート１９と燃焼室１８、燃焼室１８と排気ポート２０とをそれぞれ連通することができる。この場合、この吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４は、クランクシャフト１６が２回転（７２０度）する間に１回転（３６０度）するように設定されている。そのため、エンジン１０は、クランクシャフト１６が２回転する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４行程を実行することとなり、このとき、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が１回転することとなる。
【００１８】
また、このエンジン１０の動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁２１及び排気弁２２を最適な開閉タイミングに制御する吸気・排気可変動弁機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing-intelligent）２７，２８となっている。この可変動弁手段としての吸気・排気可変動弁機構２７，２８は、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４の軸端部にＶＶＴコントローラ２９，３０が設けられて構成され、オイルコントロールバルブ３１，３２からの油圧をこのＶＶＴコントローラ２９，３０の図示しない進角室及び遅角室に作用させることによりカムスプロケットに対するカムシャフト２３，２４の位相を変更し、吸気弁２１及び排気弁２２の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、吸気・排気可変動弁機構２７，２８は、吸気弁２１及び排気弁２２の作用角（開放期間）を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ３３，３４が設けられている。
【００１９】
吸気ポート１９には、吸気マニホールド３５を介してサージタンク３６が連結され、このサージタンク３６に吸気管３７が連結されており、この吸気管３７の空気取入口にはエアクリーナ３８が取付けられている。そして、このエアクリーナ３８の空気流動方向下流側にスロットル弁３９を有する負荷調節手段としての電子スロットル装置４０が設けられている。また、シリンダヘッド１２には、吸気ポート１９内に燃料を噴射することが可能な燃料噴射手段としてのインジェクタ（燃料噴射弁）４１が装着されている（図２参照）。インジェクタ４１は、燃料の噴射口が吸気ポート１９内に開口するように設けられる。各気筒に装着されるインジェクタ４１は、デリバリパイプ４２に連結され、このデリバリパイプ４２には高圧燃料供給管４３を介して高圧燃料ポンプ（燃料ポンプ）４４が連結されている。更に、シリンダヘッド１２には、燃焼室１８の上方に位置して混合気に点火する点火手段としての点火プラグ４５が装着されている。
【００２０】
また、このエンジン１０は、吸気通路６２に吸気流制御手段として、吸気通路６２を流動する吸気流を制御しスワール流やタンブル流などの渦流を生じさせる吸気流制御弁、ここでは、タンブルコントロールバルブ（以下、「ＴＣＶ」と略記する。）６３が設けられている。吸気通路６２は、吸気管３７、吸気マニホールド３５及び吸気ポート１９などからなり燃焼室１８に供給される空気が流動する通路である。ＴＣＶ６３は、空気の流動方向、すなわち、吸気方向に対してスロットル弁３９より下流、インジェクタ４１より上流側の吸気通路６２に設けられる。
【００２１】
このＴＣＶ６３は、吸気通路６２を弁体により開閉可能であり、この吸気通路６２を開閉し空気が通過可能な通路断面積、すなわち、開度を変更することにより燃焼室１８へのタンブル流などの渦流の強度を制御する。ＴＣＶ６３は、後述するＥＣＵ５１に接続されており、ＥＣＵ５１は、エンジン１０の運転状態に応じてＴＣＶ６３の駆動、すなわち、ＴＣＶ６３の開度を制御している。なお、本実施形態では、本発明の吸気流制御手段は、ＴＣＶ６３であるものとして説明するが、例えば、燃焼室１８に供給される空気にスワール流などの渦流を生じさせるスワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）であってもよい。
【００２２】
一方、排気ポート２０には、排気マニホールド４６を介して排気管４７が連結されており、この排気管４７には排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどの有害物質を浄化処理する三元触媒４８，４９が装着されている。また、エンジン１０には、クランキングを行うスタータモータ５０が設けられており、エンジン始動時に図示しないピニオンギヤがリングギヤと噛み合った後、回転力がピニオンギヤからリングギヤへと伝わり、クランクシャフト１６を回転することができる。
【００２３】
ところで、車両にはマイクロコンピュータを中心として構成されエンジン１０の各部を制御可能な制御手段としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）５１が搭載されており、このＥＣＵ５１は、インジェクタ４１や点火プラグ４５、ＴＣＶ６３などを制御可能となっている。吸気管３７の空気流動方向上流側にはエアフローセンサ５２及び吸気温センサ５３が装着され、また、サージタンク３６には吸気圧センサ５４が設けられており、計測した吸入空気量、吸気温度、吸気圧（吸気管負圧）をＥＣＵ５１に出力している。また、電子スロットル装置４０には負荷検出手段としてのスロットルポジションセンサ５５が装着されており、現在のスロットル開度をＥＣＵ５１に出力している。ここで、ＥＣＵ５１は、検出されたスロットル開度や吸入空気量に基づいて内燃機関負荷としてのエンジン負荷（負荷率）を算出することができる。アクセルポジションセンサ５６は、現在のアクセル開度をＥＣＵ５１に出力している。更に、エンジン１０のクランク角度を検出する回転速度検出手段としてのクランク角センサ５７は、検出した各気筒のクランク角度をＥＣＵ５１に出力し、このＥＣＵ５１は検出したクランク角度に基づいて各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、内燃機関回転速度としてのエンジン回転数を算出している。なおここで、エンジン回転数は、言い換えれば、クランクシャフト１６の回転速度に対応し、このクランクシャフト１６の回転速度が高くなれば、クランクシャフト１６の回転数、すなわち、エンジン１０のエンジン回転数も高くなる。
【００２４】
また、シリンダブロック１１にはエンジン冷却水温を検出する水温センサ５８が設けられており、検出したエンジン冷却水温をＥＣＵ５１に出力している。また、各インジェクタ４１に連通するデリバリパイプ４２には燃料圧力を検出する燃圧センサ５９が設けられており、検出した燃料圧力をＥＣＵ５１に出力している。一方、排気管４７には、三元触媒４８の排気ガス流動方向上流側にエンジン１０の空燃比を検出するＡ／Ｆセンサ６０、排気ガス流動方向下流側に酸素センサ６１が設けられている。Ａ／Ｆセンサ６０は、三元触媒４８に導入される前の排気ガスの排気ガス空燃比を検出し、検出した空燃比をＥＣＵ５１に出力し、酸素センサ６１は、三元触媒４８から排出された後の排気ガスの酸素濃度を検出し、検出した酸素濃度をＥＣＵ５１に出力している。このＡ／Ｆセンサ６０により検出された空燃比（推定空燃比）は、吸入空気と燃料とからなる混合ガスの空燃比（理論空燃比）をフィードバック制御するために用いられる。すなわち、Ａ／Ｆセンサ６０は、排気ガス中の酸素濃度と未燃ガス濃度から排気空燃比をリッチ域からリーン域までの全域にわたり検出し、これをＥＣＵ５１にフィードバックすることにより燃料噴射量を補正し、燃焼を運転状態に合わせた最適な燃焼状態に制御可能となる。
【００２５】
従って、ＥＣＵ５１は、検出した燃料圧力に基づいてこの燃料圧力が所定圧力となるように高圧燃料ポンプ４４を駆動すると共に、検出した吸入空気量、吸気温度、吸気圧、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、エンジン冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量（燃料噴射期間）、噴射時期、点火時期などを決定し、インジェクタ４１及び点火プラグ４５を駆動して燃料噴射及び点火を実行する。また、ＥＣＵ５１は、検出した排気ガスの酸素濃度をフィードバックして空燃比がストイキ（理論空燃比）となるように燃料噴射量を補正している。
【００２６】
また、ＥＣＵ５１は、エンジン運転状態に基づいて吸気・排気可変動弁機構２７，２８を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁２２の閉止時期と吸気弁２１の開放時期のオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート１９または燃焼室１８に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲ率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁２１の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート１９に吹き返す量を少なくし、体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁２１の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとし、体積効率を向上させる。
【００２７】
上記のように構成されるエンジン１０では、インジェクタ４１から噴射される燃料と吸気ポート１９を介して吸入される空気とが混合して混合気を形成し、ピストン１４がシリンダボア１３内を下降することで、燃焼室１８内にこの混合気が吸入される（吸気行程）。そして、このピストン１４が吸気行程下死点を経てシリンダボア１３内を上昇することで混合気が圧縮され（圧縮行程）、ピストン１４が圧縮行程上死点付近に近づくと点火プラグ４５により混合気に点火され、該混合気が燃焼し、その燃焼圧力によりピストン１４を下降させる（膨張行程）。燃焼後の混合気は、ピストン１４が膨張行程下死点を経て吸気行程上死点に向かって再び上昇することで排気ポート２０を介して排気ガスとして放出される（排気行程）。このピストン１４のシリンダボア１３内での往復運動は、コネクティングロッド１７を介してクランクシャフト１６に伝えられ、ここで回転運動に変換され、出力として取り出されると共に、このピストン１４は、カウンタウェイトと共にクランクシャフト１６が慣性力によりさらに回転することで、このクランクシャフト１６の回転に伴ってシリンダボア１３内を往復する。このクランクシャフト１６が２回転することで、ピストン１４はシリンダボア１３を２往復し、この間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行い、燃焼室１８内で１回の爆発が行われる。
【００２８】
このとき、ＥＣＵ５１は、ＴＣＶ６３の開度を制御し吸気通路６２を開閉することにより燃焼室１８に供給される空気にタンブル流などの渦流を生じさせ、これにより、燃料の燃焼効率を向上させることができる。
【００２９】
ところで、このエンジン１０では、例えば、ノッキングが発生するノック発生領域において、ノックコントロールシステム（ＫＣＳ）により、点火時期を学習値（更新幅）にしたがって徐々に遅角又は進角させて最適値、いわゆる、ノッキングが発生する限界まで進角させた状態（ノック限界）での点火時期であるトレースノック（Ｔｒａｃｅ Ｋｎｏｃｋ）点火時期に収束させノッキングの発生を抑制すると、機関効率が低下するおそれがある。ここで、トレースノック点火時期は、ノッキングが発生する限界の点火時期であり、このトレースノック点火時期よりも進角側で点火されるとノッキングが発生する一方、遅角側で点火されるとノッキングは発生しない。すなわち、例えば、高い軸トルクを得る為にエンジン１０から取り出せるトルクが最大となる点火時期、いわゆるＭＢＴ点火時期（Ｍｉｎｉｍｕｍ ａｄｖａｎｃｅ ｆｏｒ Ｂｅｓｔ Ｔｏｒｑｕｅ：最大トルクを得られる最適点火時期）に対して点火時期が遅角されればされるほど、軸トルクが低下し機関効率が低下するおそれがあり、この結果、ノッキングを回避するがために、機関効率が低下し燃費が悪化するおそれがある。
【００３０】
そこで、本実施形態のエンジン１０は、ＥＣＵ５１により、吸気弁２１の閉弁時期の筒内ガス温度、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいてＴＣＶ６３の開度を制御することで、運転状態に応じて適正にノッキングを回避している。
【００３１】
ここで、吸気弁２１の閉弁時期の筒内ガス温度は、吸気弁２１が閉じたタイミング、いわゆる、インテークバルブクローズド（以下、「ＩＶＣ」と略記する。）時期の筒内ガス温度である。つまり、燃焼室１８、言い換えれば、筒内は、ＩＶＣ時期以降は他の系から閉じた系になる。そして、筒内が他の系から閉じたＩＶＣ時期での筒内ガス温度であるＩＶＣ時期筒内ガス温度が所定温度以上であると、クランク角度が進んで筒内の未燃ガス温度が上昇した際に筒内の未燃燃料が自己着火する温度に到達し、この時点で燃焼室１８内の未燃燃料量がノッキング発生に十分な所定量が残っているとノッキングが発生する。言い換えれば、ＩＶＣ時期筒内ガス温度が十分に低ければ、クランク角度が進んで筒内の未燃ガス温度が上昇しても未燃燃料が自己着火する温度に到達せず、ノッキングは発生しない。さらに言えば、このＩＶＣ時期筒内ガス温度を適正に制御することでノッキングを回避することができる。
【００３２】
そして、このＩＶＣ時期筒内ガス温度は、図３のＴＣＶ開度と筒内ガス温度との関係の一例を表す線図に示すように、吸気通路６２を流動する吸気流を制御するＴＣＶ６３の開度を調節することで制御することができる。すなわち、このエンジン１０は、同量の吸入空気量であっても、ＴＣＶ６３の開度を調節することで、ＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させ、ノッキングを抑制することができる。つまり、本実施形態のＴＣＶ６３を備えるエンジン１０は、ＴＣＶ６３の開度を調節することで、ＴＣＶ６３の開度に応じて筒内ガス温度を調節することができ、運転状態に応じてこの筒内ガス温度を調節することで、図３、図４に示すようにノック特性（ノッキングの発生のしやすさ）を変化させることができ、したがって、ＴＣＶ６３の開度制御によりノック特性を制御することができる。
【００３３】
このため、本実施形態のエンジン１０は、ＥＣＵ５１により、このＩＶＣ時期筒内ガス温度、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいてＴＣＶ６３の開度を制御することで、例えば、取り出せるトルクが最大となるＭＢＴ点火時期（最適点火時期）にて運転するとノッキングが発生しうるような運転状態において、ＩＶＣ時期筒内ガス温度が低下するようにＴＣＶ６３の開度を制御することで、ＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させノッキングを回避すると共に、点火時期をＭＢＴ点火時期から遅角することなく当該ＭＢＴ点火時期に設定することができる。言い換えれば、エンジン１０は、ＴＣＶ６３の開度を制御することでＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させノッキングを回避することができる。そして、エンジン１０は、ＴＣＶ６３の開度を制御することでＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させノッキングを回避することができることにより、図４のＴＣＶ開度と機関効率との関係の一例を表す線図に示すように、ノック発生領域、言い換えれば、ノック限界での点火時期であるトレースノック点火時期を進角側（効率のよい点火時期側）に移動させることができ、点火時期をＭＢＴ点火時期に設定することができる運転領域を増加させることができ、よって、機関効率を向上することができる。つまり、エンジン１０は、ノッキングを回避することができると共に機関効率の低下を抑制し燃費の悪化を抑制することができ、この結果、運転状態に応じて適正にノッキングを回避することができる。
【００３４】
次に、図５のフローチャートを参照して、本実施形態に係るエンジン１０のＴＣＶ開度制御を説明する。
【００３５】
まず、ＥＣＵ５１は、上記各種センサから吸入空気量、吸気温度、吸気圧、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、バルブタイミング、バルブリフト量、エンジン冷却水温、油温、空燃比、燃料噴射量（燃料噴射期間）、噴射時期、点火時期などの現在のエンジン１０の運転条件に関する種々のパラメータを取得する（Ｓ１００）。次に、ＥＣＵ５１は、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度や車速などに基づいて駆動軸に出力すべき要求トルクＴｄ（ドライバ要求トルク＋補機負荷要求トルク＋フリクション＋・・・）を算出し（Ｓ１０２）、この要求トルクＴｄに基づいて目標トルクＴｐを設定する（Ｓ１０４）。例えば、ＥＣＵ５１は、現在の運転条件での発生可能トルクを算出し、実現可能な目標トルクＴｐを設定する。ＥＣＵ５１は、発生可能トルクが要求トルクＴｄを下回る場合には発生可能な最大のトルクを目標トルクＴｐに設定する。
【００３６】
次に、ＥＣＵ５１は、目標トルクＴｐを実現するためのエンジン１０各部の目標操作値（スロットル開度、燃料噴射量（燃料噴射期間）、噴射時期、点火時期、空燃比、吸気弁２１及び排気弁２２の開閉時期の進角、遅角など）を算出し、この運転条件で点火時期をＫＣＳにより通常どおり遅角させた際の機関効率である通常機関効率ηｔを算出する（Ｓ１０６）。ＥＣＵ５１は、例えば、スロットル開度等から吸入空気量を予測して、この吸入空気量と点火時期などに基づいてインジェクタ４１の燃料噴射量、Ａ／Ｆ等を推定して軸トルクを算出し、この軸トルクを燃料噴射量で割ることで通常機関効率ηｔを算出する。
【００３７】
次に、ＥＣＵ５１は、Ｓ１０６で算出された目標操作値に応じた目標運転条件において、ノッキングが発生する限界のトレースノック点火時期Ｓｔｋ［ｄｅｇ．ＢＴＤＣ］が目標運転条件におけるＭＢＴ点火時期Ｓｍｂｔ［ｄｅｇ．ＢＴＤＣ］より遅角されているか否かを判定する（Ｓ１０８）。目標運転条件において、トレースノック点火時期ＳｔｋがＭＢＴ点火時期Ｓｍｂｔより遅角されていない場合（Ｓ１０８：Ｎｏ）、つまり、ＭＢＴ点火時期Ｓｍｂｔがノッキング発生領域外にある場合、通常どおり点火時期をＭＢＴ点火時期Ｓｍｂｔに設定することができることから、ＥＣＵ５１は、次の制御周期に移行する。
【００３８】
ＥＣＵ５１は、目標運転条件において、トレースノック点火時期ＳｔｋがＭＢＴ点火時期Ｓｍｂｔより遅角されている場合（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、つまり、目標運転条件において、ＭＢＴ点火時期Ｓｍｂｔがノッキング発生領域内にある場合、点火時期がＭＢＴ点火時期Ｓｍｂｔより遅角側に設定されることで機関効率が低下する可能性があることから、ＥＣＵ５１は、ノッキングを回避するためにＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させるようにＴＣＶ６３の開度を制御した場合の最大トルクであるノック回避時最大トルクＴｋを算出し、このときの機関効率であるノック回避時機関効率ηｋを算出する（Ｓ１１０）。
【００３９】
図６は、ＥＣＵ５１のＴＣＶ開度算出部、トルク算出部を含む要部構成の一例を示す概略構成図である。ＥＣＵ５１は、具体的には、ノック回避時最大トルクＴｋを算出するための構成として、ここでは、筒内ガス温度検出手段としての筒内ガス温度算出部７１と、空気量（負荷）算出部７２と、ＴＣＶ開度算出部７３と、トルク算出部７４とを備える。
【００４０】
筒内ガス温度算出部７１は、燃焼室１８内のガス温度である筒内ガス温度を検出可能なものである。ここでは、筒内ガス温度算出部７１は、運転条件に応じて予め実験等により作成された筒内ガス温度マップを記憶しており、Ｓ１０４で算出された目標トルクＴｐやエンジン回転数ＮＥなどの種々の目標運転条件が入力され、筒内ガス温度マップに基づいてＩＶＣ時期筒内ガス温度Ｔｉｖｃを算出し出力する。筒内ガス温度算出部７１の出力であるＩＶＣ時期筒内ガス温度Ｔｉｖｃは、空気量算出部７２、ＴＣＶ開度算出部７３に入力される。なお、ここでは、筒内ガス温度検出手段は、予め実験等により作成された筒内ガス温度マップに基づいて筒内ガス温度を算出する筒内ガス温度算出部７１であるものとして説明するが、例えば、筒内ガス温度を直接的に検出可能な、あるいは、間接的に推定可能なセンサであってもよい。
【００４１】
空気量算出部７２は、エンジン負荷に応じた値として、燃焼室１８に吸気される空気量を算出可能なものである。ここでは、空気量算出部７２は、運転条件に応じて予め実験等により作成された空気量算出マップを記憶しており、Ｓ１０４で算出された目標トルクＴｐやエンジン回転数ＮＥ、筒内ガス温度算出部７１で算出されたＩＶＣ時期筒内ガス温度Ｔｉｖｃなどの種々の目標運転条件が入力され、空気量算出マップに基づいて目標空気量ＫＬｔを算出し出力する。空気量算出部７２の出力である目標空気量ＫＬｔは、ＴＣＶ開度算出部７３に入力される。
【００４２】
ＴＣＶ開度算出部７３は、ＴＣＶ６３のＴＣＶ開度を算出可能なものである。ここでは、ＴＣＶ開度算出部７３は、運転条件に応じて予め実験等により作成されたＴＣＶ開度マップを記憶しており、エンジン回転数ＮＥ、筒内ガス温度算出部７１で算出されたＩＶＣ時期筒内ガス温度Ｔｉｖｃ、空気量算出部７２で算出された目標空気量ＫＬｔなどの種々の目標運転条件が入力され、ＴＣＶ開度マップに基づいてＴＣＶ開度指示値Ａを算出し出力する。また、ここでは、ＴＣＶ開度算出部７３は、要求されるＩＶＣ時期筒内ガス温度Ｔｉｖｃを実現可能な最大の空気量（負荷）である最大空気量（負荷）ＫＬｍａｘもマップ等に基づいて算出し出力する。ＴＣＶ開度算出部７３の出力であるＴＣＶ開度指示値Ａ、最大空気量（負荷）ＫＬｍａｘは、トルク算出部７４に入力される。
【００４３】
ここで、図７は、本実施形態に係るエンジン１０のエンジン回転数、空気量（負荷）及びＩＶＣ時期筒内ガス温度とＴＣＶ開度とのマップの一例を表す概略図である。一方、図１１は、従来のエンジンのＴＣＶ開度マップの一例を表す概略図である。ここで、図１１に示す従来のエンジンのＴＣＶ開度は、空気量（負荷）ＫＬとエンジン回転数ＮＥとに基づいて定められており、体積効率が低下しない範囲でできる限り閉じるように設定されていたため、筒内ガス温度に応じてＴＣＶ開度を制御しＴＣＶ開度に応じて筒内ガス温度を制御することができず、すなわち、ＴＣＶ開度を制御して適正にＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させることができなかった。一方、本実施形態のエンジン１０のＴＣＶ開度は、図７に示すように、エンジン回転数ＮＥ、空気量（負荷）ＫＬ及びＩＶＣ時期筒内ガス温度Ｔｉｖｃに基づいて定められており、筒内ガス温度に応じてＴＣＶ開度を制御しＴＣＶ開度に応じて筒内ガス温度を制御することができ、すなわち、ＴＣＶ開度を制御して適正にＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させることができる。ＴＣＶ開度算出部７３は、図７に示したようなエンジン回転数ＮＥ、空気量（負荷）ＫＬ及びＩＶＣ時期筒内ガス温度Ｔｉｖｃに基づいた３次元ＴＣＶ開度マップを用いてＴＣＶ開度指示値Ａを算出し出力する。
【００４４】
なお、図７の下段には、ＩＶＣ時期筒内ガス温度Ｔｉｖｃが４００Ｋである場合のＴＣＶ開度マップを例示している。ＴＣＶ６３は、開度を小さくし絞りが大きくなるほどタンブル流が強くなり筒内ガス温度が低下しノッキングしにくくなる傾向にあるが、一方で、開度が小さくなりすぎると、このＴＣＶ６３における吸気流の圧力損失が増加することで筒内ガス温度が上昇しノッキングしやすくなる傾向にある。したがって、本実施形態のエンジン回転数ＮＥ、空気量（負荷）ＫＬ及びＩＶＣ時期筒内ガス温度Ｔｉｖｃに基づいたＴＣＶ開度マップは、運転条件に応じて予め実験等により作成される際にはこれらの傾向を踏まえて作成するとよい。
【００４５】
また、ＴＣＶ開度算出部７３は、ＴＣＶ開度マップを用いて算出したＴＣＶ開度指示値ＡをさらにＶＶＴ２７，２８による吸気弁２１及び排気弁２２の開閉タイミングの遅角量又は進角量（ｉｎ／ｅｘＶＶＴ）やバルブリフト量（ＶＬ）などの種々の目標運転条件に応じて補正式を用いて補正してもよい。この場合、より適正なＴＣＶ開度指示値Ａを算出することができる。
【００４６】
図６に戻って、トルク算出部７４は、エンジン１０のトルクを算出可能なものである。ここでは、トルク算出部７４は、運転条件に応じて予め実験等により作成されたトルクマップを記憶しており、ＴＣＶ開度算出部７３で算出されたＴＣＶ開度指示値Ａ、最大空気量（負荷）ＫＬｍａｘなどの種々の目標運転条件が入力され、トルクマップに基づいて上述したノック回避時最大トルクＴｋを算出し出力する。
【００４７】
図８は、ＥＣＵ５１の機関効率算出部７６を含む要部構成の一例を示す概略構成図である。ＥＣＵ５１は、具体的には、ノック回避時機関効率ηｋを算出するための構成として、ここでは、トルク算出部７５と、機関効率算出部７６とを備える。
【００４８】
トルク算出部７５は、エンジン１０のトルクを算出可能なものであり、上述したトルク算出部７４と兼用してもよい。ここでは、トルク算出部７５は、運転条件に応じて予め実験等により作成されたトルクマップを記憶しており、目標空気量ＫＬｔや空燃比（Ａ／Ｆ）などの種々の目標運転条件が入力され、トルクマップに基づいて推定トルクＴｋ’を算出し出力する。トルク算出部７５の出力である推定トルクＴｋ’は、機関効率算出部７６に入力される。
【００４９】
機関効率算出部７６は、エンジン１０の機関効率を算出可能なものである。ここでは、機関効率算出部７６は、例えば、［機関効率＝推定トルク／消費燃料量］及び［消費燃料量＝空気量（ＫＬ）／空燃比（Ａ／Ｆ）］により機関効率を算出することができる。機関効率算出部７６は、目標空気量ＫＬｔ、空燃比（Ａ／Ｆ）、トルク算出部７５で算出された推定トルクＴｋ’などの種々の目標運転条件が入力され、ノック回避時機関効率ηｋを算出し出力する。
【００５０】
図５に戻って、ＥＣＵ５１は、Ｓ１１０にて算出されたノック回避時最大トルクＴｋが目標トルクＴｐ以上であるか否かを判定する（Ｓ１１２）。ノック回避時最大トルクＴｋが目標トルクＴｐより小さいと判定された場合（Ｓ１１２：Ｎｏ）、ノッキングを回避するためにＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させるようにＴＣＶ６３の開度を制御した場合の最大トルクであるノック回避時最大トルクＴｋでも目標トルクＴｐに到達しないことから、ＴＣＶ６３の開度制御を実行せず、ＥＣＵ５１は、次の制御周期に移行する。
【００５１】
ノック回避時最大トルクＴｋが目標トルクＴｐ以上であると判定された場合（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）、つまり、ノッキングを回避するためにＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させるようにＴＣＶ６３の開度を制御した場合でも目標トルクＴｐに到達することができる場合、ＥＣＵ５１は、Ｓ１１０にて算出されたノック回避時機関効率ηｋが通常機関効率ηｔより高いか否かを判定する（Ｓ１１４）。ノック回避時機関効率ηｋが通常機関効率ηｔ以下である場合（Ｓ１１４：Ｎｏ）、ノッキングを回避するためにＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させるようにＴＣＶ６３の開度を制御した場合のノック回避時機関効率ηｋが点火時期をＫＣＳにより通常どおり遅角させた際の機関効率である通常機関効率ηｔより低いことから、ＴＣＶ６３の開度制御を実行せず、ＥＣＵ５１は、次の制御周期に移行する。
【００５２】
ノック回避時機関効率ηｋが通常機関効率ηｔより高いと判定された場合（Ｓ１１４：Ｙｅｓ）、つまり、ノッキングを回避するためにＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させるようにＴＣＶ６３の開度を制御した場合に、点火時期をＫＣＳにより通常どおり遅角させた際の通常機関効率ηｔより機関効率を向上させることができる場合、ＥＣＵ５１は、ノック回避運転として、Ｓ１１０にて算出されたＴＣＶ開度指示値Ａに基づいてＴＣＶ６３の開度制御を実行する（Ｓ１１６）。したがって、ＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させるようにＴＣＶ６３の開度を制御することで、ＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させた上で点火時期をＭＢＴ点火時期Ｓｍｂｔに設定することができ、この結果、目標トルクＴｐ（要求トルクＴｄ）を実現した上で、通常どおり点火時期を遅角させた場合より機関効率が低下することを防止することができ、かつ、ノッキングを適正に回避することができる。
【００５３】
以上で説明した本発明の実施形態に係るエンジン１０によれば、燃焼室１８に連通し吸気弁２１により開閉自在な吸気ポート１９を含んで構成されると共にスロットル弁３９が設けられる吸気通路６２と、吸気方向に対してスロットル弁３９より下流の吸気通路６２に設けられこの吸気通路６２を開閉可能なＴＣＶ６３と、燃焼室１８内のガス温度である筒内ガス温度を検出可能なＥＣＵ５１の筒内ガス温度算出部７１と、エンジン回転数を検出可能なクランク角センサ５７と、エンジン負荷を検出可能なスロットルポジションセンサ５５と、エンジン回転数、エンジン負荷及び吸気弁２１の閉弁時期の筒内ガス温度に基づいて、ＴＣＶ６３の開度を制御するＥＣＵ５１とを備える。
【００５４】
したがって、ＥＣＵ５１により、エンジン回転数、エンジン負荷及び吸気弁２１の閉弁時期の筒内ガス温度に基づいてＴＣＶ６３の開度を制御することで、機関効率の低下等を抑制すると共に、ＴＣＶ６３の開度を調節することで吸気弁２１の閉弁時期の筒内ガス温度を調節することができるので、運転状態に応じて適正にノッキングを回避することができる。
【００５５】
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係るエンジン１０によれば、ＥＣＵ５１は、取り出せるトルクが最大となる最適点火時期にて運転するとノッキングが発生しうる運転状態において筒内ガス温度が低下するようにＴＣＶ６３の開度を制御するとよい。この場合、ＭＢＴ点火時期（最適点火時期）にて運転するとノッキングが発生しうるような運転状態において、ＩＶＣ時期筒内ガス温度が低下するようにＴＣＶ６３の開度を制御することで、ＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させノッキングを回避することができると共に、ノック発生領域、言い換えれば、ノック限界での点火時期であるトレースノック点火時期を進角側（効率のよい点火時期側）に移動させることができ、点火時期をＭＢＴ点火時期から遅角することなく当該ＭＢＴ点火時期に設定することができる。
【００５６】
なお、上述した本発明の実施形態に係る内燃機関は、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。以上の説明では、制御手段は、取り出せるトルクが最大となる最適点火時期にて運転するとノッキングが発生しうる運転状態において筒内ガス温度が低下するように吸気流制御手段の開度を制御するとよいと説明したが、これに限らず、ノックコントロールシステム（ＫＣＳ）による点火時期の学習値（更新幅）が予め設定される所定値以上である場合や運転状態が過渡運転状態である場合などのノッキングが発生しやすい運転状態において筒内ガス温度が低下するように吸気流制御手段の開度を制御するようにしてもよい。この場合も運転状態に応じて適正にノッキングを回避することができる。ノックコントロールシステム（ＫＣＳ）による点火時期の学習値（更新幅）が予め設定される所定値以上となる場合としては、例えば、吸気温度や湿度が比較的高くなった場合や経年変化による各種センサの検出値にずれが生じた場合、あるいは、吸気弁２１・排気弁２２などに付着するデポジットが増加した場合などがある。運転状態が過渡運転状態である場合としては、例えば、加速時（回転数変動による空気脈動の変動）や空燃比の変動、燃料性状の変化（燃料の気化特性の変動）、筒内温度の変動などによりノック特性が変化する場合などがある。
【００５７】
つまり、制御手段としてのＥＣＵ５１は、例えば、ノッキングが発生しやすい過渡運転状態において、筒内ガス温度が低下するように吸気流制御手段としてのＴＣＶ６３の開度を制御するようにしてもよい。
【００５８】
この場合、エンジン１０のＥＣＵ５１は、例えば図９の本発明の変形例１に係るエンジン１０のＴＣＶ開度制御を説明するフローチャートに示すように、まず、現在のエンジン１０の運転条件に関する種々のパラメータを取得し（Ｓ２００）、種々の公知の判定方法により、現在の運転状態が過渡運転状態（加速時（回転数変動による空気脈動の変動）や空燃比の変動、燃料性状の変化（燃料の気化特性の変動）、筒内温度の変動などによりノック特性が変化する状態）であるか否かを判定する（Ｓ２０２）。現在の運転状態が過渡運転状態でないと判定された場合（Ｓ２０２：Ｎｏ）、ＥＣＵ５１は、次の制御周期に移行する。
【００５９】
現在の運転状態が過渡運転状態であると判定された場合（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５１は、要求トルクＴｄを算出し（Ｓ２０４）、この要求トルクＴｄに基づいて目標トルクＴｐを設定する（Ｓ２０６）。そして、目標トルクＴｐやエンジン回転数ＮＥ、空気量（負荷）ＫＬなどの種々の目標運転条件に応じて、エンジン回転数ＮＥ、空気量（負荷）ＫＬ及び筒内ガス温度Ｔに基づいた３次元ＴＣＶ開度マップを用いてＴＣＶ開度指示値Ａを算出し、ノック回避時最大トルクＴｋ２を算出する（Ｓ２０８）。
【００６０】
そして、ノック回避時最大トルクＴｋ２が目標トルクＴｐ以上であるか否かを判定し（Ｓ２１０）、ノック回避時最大トルクＴｋ２が目標トルクＴｐより小さいと判定された場合（Ｓ２１０：Ｎｏ）、ＴＣＶ６３の開度制御を実行せず、ＥＣＵ５１は、次の制御周期に移行する。ノック回避時最大トルクＴｋ２が目標トルクＴｐ以上であると判定された場合（Ｓ２１０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５１は、過渡時ノック回避運転として、Ｓ２０８にて算出されたＴＣＶ開度指示値Ａに基づいてＴＣＶ６３の開度制御を実行する（Ｓ２１２）。したがって、筒内ガス温度を低下させるようにＴＣＶ６３の開度を制御しＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させることで、目標トルクＴｐ（要求トルクＴｄ）を実現した上で、加速時（回転数変動による空気脈動の変動）や空燃比の変動、燃料性状の変化（燃料の気化特性の変動）、筒内温度の変動などの過渡運転時のノック特性の変動に追従してＴＣＶ開度を制御することができ、過渡時のノッキングを適正に回避することができる。また、点火時期をＭＢＴ点火時期に設定することができる運転領域を増加させることができる。なお、ノッキング回避を優先させる場合には、Ｓ２１０にてノック回避時最大トルクＴｋ２を目標トルクＴｐに設定すれば、必ずノッキングを回避することができる。
【００６１】
また、以上の説明では、制御手段は、ノッキングが発生しやすい運転状態において、筒内ガス温度が低下するように吸気流制御手段の開度を制御するものとして説明したが、同量の吸入空気量であっても吸気流制御手段の開度を調節することで、筒内ガス温度を調節できることを利用して、ノッキングを回避しながら内燃機関の暖機を促進することもできる。
【００６２】
つまり、制御手段としてのＥＣＵ５１は、例えば、暖機が未完了、かつ、ノッキングが発生しにくい運転状態において、筒内ガス温度が上昇するように吸気流制御手段としてのＴＣＶ６３の開度を制御すようにしてもよい。
【００６３】
この場合、エンジン１０のＥＣＵ５１は、例えば図１０の本発明の変形例２に係るエンジン１０のＴＣＶ開度制御を説明するフローチャートに示すように、まず、現在のエンジン１０の運転条件に関する種々のパラメータを取得し（Ｓ３００）、例えば、エンジン冷却水温が予め設定される所定温度以下であるか否かを判定することで、現在時点で暖機が未完了か否かを判定する（Ｓ３０２）。現在時点で暖機が完了していると判定された場合（Ｓ３０２：Ｎｏ）、ＥＣＵ５１は、次の制御周期に移行する。
【００６４】
現在時点で暖機が未完了であると判定された場合（Ｓ３０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５１は、要求トルクＴｄを算出し（Ｓ３０４）、この要求トルクＴｄに基づいて目標トルクＴｐを設定する（Ｓ３０６）。そして、目標トルクＴｐやエンジン回転数ＮＥ、空気量（負荷）ＫＬなどの種々の目標運転条件に応じて、エンジン回転数ＮＥ、空気量（負荷）ＫＬ及び筒内ガス温度Ｔに基づいた３次元ＴＣＶ開度マップを用いてＴＣＶ開度指示値Ａを算出し、暖機を促進するために筒内ガス温度を上昇させるようにＴＣＶ６３の開度を制御した場合の最大のトルクである暖機運転時最大トルクＴｗを算出する（Ｓ３０８）。
【００６５】
そして、暖機運転時最大トルクＴｗが目標トルクＴｐ以上であるか否かを判定し（Ｓ３１０）、暖機運転時最大トルクＴｗが目標トルクＴｐより小さいと判定された場合（Ｓ３１０：Ｎｏ）、ＴＣＶ６３の開度制御を実行せず、ＥＣＵ５１は、次の制御周期に移行する。暖機運転時最大トルクＴｗが目標トルクＴｐ以上であると判定された場合（Ｓ３１０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５１は、暖機促進運転として、Ｓ３０８にて算出されたＴＣＶ開度指示値Ａに基づいてＴＣＶ６３の開度制御を実行する（Ｓ３１２）。したがって、ノッキングが発生しにくい運転状態において、筒内ガス温度を上昇させるようにＴＣＶ６３の開度を制御し筒内ガス温度を上昇させることで、目標トルクＴｐ（要求トルクＴｄ）を実現しノッキングを適正に回避した上で、シリンダボア１３の壁面などへの伝熱量を増加することができ、エンジン冷却水温を上昇させエンジン１０の暖機を促進することができる。この結果、触媒の暖機性を向上することができ機関始動時のエミッション性を向上することができ、また、オイルの暖機性も向上することができフリクションも低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明に係る内燃機関は、吸気通路に吸気流制御弁を備える種々の内燃機関に用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンを表す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るエンジンの燃焼室を含む部分断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るエンジンのＴＣＶ開度と筒内ガス温度との関係の一例を表す線図である。
【図４】本発明の実施形態に係るエンジンのＴＣＶ開度と機関効率との関係の一例を表す線図である。
【図５】本発明の実施形態に係るエンジンのＴＣＶ開度制御を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態に係るエンジンが備えるＥＣＵのＴＣＶ開度算出部、トルク算出部を含む要部構成の一例を示す概略構成図である。
【図７】本発明の実施形態に係るエンジンのエンジン回転数、空気量（負荷）及びＩＶＣ時期筒内ガス温度とＴＣＶ開度とのマップの一例を表す概略図である。
【図８】本発明の実施形態に係るエンジンが備えるＥＣＵの機関効率算出部を含む要部構成の一例を示す概略構成図である。
【図９】本発明の変形例１に係るエンジンのＴＣＶ開度制御を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の変形例２に係るエンジンのＴＣＶ開度制御を説明するフローチャートである。
【図１１】従来エンジンのＴＣＶ開度マップの一例を表す概略図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０ エンジン（内燃機関）
１４ ピストン
１８ 燃焼室
１９ 吸気ポート
２０ 排気ポート
２１ 吸気弁
２２ 排気弁
３９ スロットル弁
４１ インジェクタ
４５ 点火プラグ
５１ ＥＣＵ（制御手段）
５５ スロットルポジションセンサ（負荷検出手段）
５７ クランク角センサ（回転速度検出手段）
６２ 吸気通路
６３ ＴＣＶ（吸気流制御手段）
７１ 筒内ガス温度算出部（筒内ガス温度検出手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関し、特に、吸気通路に吸気流制御弁を備える内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関には、吸気管内に吸気流制御弁を装着した吸気装置を備え、この吸気流制御弁を開閉制御することによって燃焼室へ導入する気流を制御するものがある。このような従来の内燃機関として、例えば、特許文献１に記載されている内燃機関は、機関出力トルクが基準出力トルクよりも高いときは、吸気流制御弁を半開度することで、機関暖機運転時の不要な出力トルクの出力を抑制している。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２８７１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような吸気流制御弁を備えた内燃機関では、例えば、その点火時期を吸気流制御弁の開度に応じた最適な点火時期に設定して運転している。このとき、吸気流制御弁の開度の切り替え時には、当該点火時期を段階的、あるいは、変化幅にリミットを設けて変更し、点火時期を進角側へ変更する際には、ノック発生データをフィードバックし、ノックが発生しない条件で点火時期を変更させている。すなわち、例えば、ノック発生領域において、ノックコントロールシステム（ＫＣＳ）により、点火時期を学習値（更新幅）にしたがって徐々に遅角又は進角させて最適値、いわゆる、ノッキングが発生する限界まで進角させた状態（ノック限界）での点火時期であるトレースノック（Ｔｒａｃｅ Ｋｎｏｃｋ）点火時期に収束させ、ノッキングの発生を抑制している。ただしこの場合、例えば、高い軸トルクを得る為に内燃機関から取り出せるトルクが最大となる点火時期、いわゆるＭＢＴ点火時期（Ｍｉｎｉｍｕｍ ａｄｖａｎｃｅ ｆｏｒ Ｂｅｓｔ Ｔｏｒｑｕｅ：最大トルクを得られる最適点火時期）に対して点火時期が遅角されればされるほど、軸トルクが低下し機関効率が低下するおそれがある。すなわち、ノッキングを回避するがために、機関効率が低下し燃費が悪化するおそれがある。
【０００５】
そこで本発明は、運転状態に応じて適正にノッキングを回避することができる内燃機関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】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による内燃機関は、燃焼室に連通し吸気弁により開閉自在な吸気ポートを含んで構成されると共にスロットル弁が設けられる吸気通路と、吸気方向に対して前記スロットル弁より下流の前記吸気通路に設けられ該吸気通路を開閉可能な吸気流制御手段と、前記燃焼室内のガス温度である筒内ガス温度を検出可能な筒内ガス温度検出手段と、内燃機関回転速度を検出可能な回転速度検出手段と、内燃機関負荷を検出可能な負荷検出手段と、前記内燃機関回転速度、前記内燃機関負荷及び前記筒内ガス温度に基づいて、前記吸気流制御手段の開度を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明による内燃機関では、前記制御手段は、取り出せるトルクが最大となる最適点火時期にて運転するとノッキングが発生しうる運転状態において前記筒内ガス温度が低下するように前記吸気流制御手段の開度を制御することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明による内燃機関では、前記制御手段は、ノッキングが発生しやすい過渡運転状態において、前記筒内ガス温度が低下するように前記吸気流制御手段の開度を制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明による内燃機関では、前記制御手段は、暖機が未完了、かつ、ノッキングが発生しにくい運転状態において、前記筒内ガス温度が上昇するように前記吸気流制御手段の開度を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る内燃機関によれば、制御手段により、筒内ガス温度、内燃機関回転速度及び内燃機関負荷に基づいて吸気流制御手段の開度を制御するので、運転状態に応じて適正にノッキングを回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る内燃機関の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係るエンジンを表す概略構成図、図２は、本発明の実施形態に係るエンジンの燃焼室を含む部分断面図、図３は、本発明の実施形態に係るエンジンのＴＣＶ開度と筒内ガス温度との関係の一例を表す線図、図４は、本発明の実施形態に係るエンジンのＴＣＶ開度と機関効率との関係の一例を表す線図、図５は、本発明の実施形態に係るエンジンのＴＣＶ開度制御を説明するフローチャート、図６は、本発明の実施形態に係るエンジンが備えるＥＣＵのＴＣＶ開度算出部、トルク算出部を含む要部構成の一例を示す概略構成図、図７は、本発明の実施形態に係るエンジンのエンジン回転数、空気量（負荷）及びＩＶＣ時期筒内ガス温度とＴＣＶ開度とのマップの一例を表す概略図、図８は、本発明の実施形態に係るエンジンが備えるＥＣＵの機関効率算出部を含む要部構成の一例を示す概略構成図、図９は、本発明の変形例１に係るエンジンのＴＣＶ開度制御を説明するフローチャート、図１０は、本発明の変形例２に係るエンジンのＴＣＶ開度制御を説明するフローチャート、図１１は、従来エンジンのＴＣＶ開度マップの一例を表す概略図である。
【００１３】
本実施形態に係る内燃機関としてのエンジン１０は、図１、図２に示すように、乗用車、トラックなどの車両に搭載され、シリンダボア１３内に往復運動可能に設けられるピストン１４が２往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行う、いわゆる４サイクルエンジンである。
【００１４】
このエンジン１０は、多気筒式であって、シリンダブロック１１上にシリンダヘッド１２が締結されており、このシリンダブロック１１に形成された複数のシリンダボア１３にピストン１４がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１の下部にクランクケース１５が締結され、このクランクケース１５内にクランクシャフト１６が回転自在に支持されており、各ピストン１４はコネクティングロッド１７を介してこのクランクシャフト１６にそれぞれ連結されている。なお、このクランクケース１５の底部には、エンジン１０の各部に供給されるオイルが貯留されている。
【００１５】
燃焼室１８は、シリンダブロック１１におけるシリンダボア１３の壁面とシリンダヘッド１２の下面とピストン１４の頂面により構成されており、この燃焼室１８は、上部、すなわち、シリンダヘッド１２の下面の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。燃焼室１８は、燃料と空気との混合気が燃焼可能であり、この燃焼室１８の上部に吸気ポート１９及び排気ポート２０が対向して形成されており、この吸気ポート１９及び排気ポート２０に対して吸気弁２１及び排気弁２２の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁２１及び排気弁２２は、シリンダヘッド１２に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート１９及び排気ポート２０を閉止する方向（図１にて上方）に付勢支持されている。また、シリンダヘッド１２には、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転自在に支持されており、吸気カム２５及び排気カム２６が吸気弁２１及び排気弁２２の上端部に接触している。
【００１６】
なお、図示しないが、クランクシャフト１６に固結されたクランクシャフトスプロケットと、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４にそれぞれ固結された各カムシャフトシャフトスプロケットとは、無端のタイミングチェーンが掛け回されており、クランクシャフト１６と吸気カムシャフト２３と排気カムシャフト２４が連動可能となっている。
【００１７】
従って、クランクシャフト１６に同期して吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転すると、吸気カム２５及び排気カム２６が吸気弁２１及び排気弁２２を所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１９及び排気ポート２０を開閉し、吸気ポート１９と燃焼室１８、燃焼室１８と排気ポート２０とをそれぞれ連通することができる。この場合、この吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４は、クランクシャフト１６が２回転（７２０度）する間に１回転（３６０度）するように設定されている。そのため、エンジン１０は、クランクシャフト１６が２回転する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４行程を実行することとなり、このとき、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が１回転することとなる。
【００１８】
また、このエンジン１０の動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁２１及び排気弁２２を最適な開閉タイミングに制御する吸気・排気可変動弁機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing-intelligent）２７，２８となっている。この可変動弁手段としての吸気・排気可変動弁機構２７，２８は、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４の軸端部にＶＶＴコントローラ２９，３０が設けられて構成され、オイルコントロールバルブ３１，３２からの油圧をこのＶＶＴコントローラ２９，３０の図示しない進角室及び遅角室に作用させることによりカムスプロケットに対するカムシャフト２３，２４の位相を変更し、吸気弁２１及び排気弁２２の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、吸気・排気可変動弁機構２７，２８は、吸気弁２１及び排気弁２２の作用角（開放期間）を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ３３，３４が設けられている。
【００１９】
吸気ポート１９には、吸気マニホールド３５を介してサージタンク３６が連結され、このサージタンク３６に吸気管３７が連結されており、この吸気管３７の空気取入口にはエアクリーナ３８が取付けられている。そして、このエアクリーナ３８の空気流動方向下流側にスロットル弁３９を有する負荷調節手段としての電子スロットル装置４０が設けられている。また、シリンダヘッド１２には、吸気ポート１９内に燃料を噴射することが可能な燃料噴射手段としてのインジェクタ（燃料噴射弁）４１が装着されている（図２参照）。インジェクタ４１は、燃料の噴射口が吸気ポート１９内に開口するように設けられる。各気筒に装着されるインジェクタ４１は、デリバリパイプ４２に連結され、このデリバリパイプ４２には高圧燃料供給管４３を介して高圧燃料ポンプ（燃料ポンプ）４４が連結されている。更に、シリンダヘッド１２には、燃焼室１８の上方に位置して混合気に点火する点火手段としての点火プラグ４５が装着されている。
【００２０】
また、このエンジン１０は、吸気通路６２に吸気流制御手段として、吸気通路６２を流動する吸気流を制御しスワール流やタンブル流などの渦流を生じさせる吸気流制御弁、ここでは、タンブルコントロールバルブ（以下、「ＴＣＶ」と略記する。）６３が設けられている。吸気通路６２は、吸気管３７、吸気マニホールド３５及び吸気ポート１９などからなり燃焼室１８に供給される空気が流動する通路である。ＴＣＶ６３は、空気の流動方向、すなわち、吸気方向に対してスロットル弁３９より下流、インジェクタ４１より上流側の吸気通路６２に設けられる。
【００２１】
このＴＣＶ６３は、吸気通路６２を弁体により開閉可能であり、この吸気通路６２を開閉し空気が通過可能な通路断面積、すなわち、開度を変更することにより燃焼室１８へのタンブル流などの渦流の強度を制御する。ＴＣＶ６３は、後述するＥＣＵ５１に接続されており、ＥＣＵ５１は、エンジン１０の運転状態に応じてＴＣＶ６３の駆動、すなわち、ＴＣＶ６３の開度を制御している。なお、本実施形態では、本発明の吸気流制御手段は、ＴＣＶ６３であるものとして説明するが、例えば、燃焼室１８に供給される空気にスワール流などの渦流を生じさせるスワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）であってもよい。
【００２２】
一方、排気ポート２０には、排気マニホールド４６を介して排気管４７が連結されており、この排気管４７には排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどの有害物質を浄化処理する三元触媒４８，４９が装着されている。また、エンジン１０には、クランキングを行うスタータモータ５０が設けられており、エンジン始動時に図示しないピニオンギヤがリングギヤと噛み合った後、回転力がピニオンギヤからリングギヤへと伝わり、クランクシャフト１６を回転することができる。
【００２３】
ところで、車両にはマイクロコンピュータを中心として構成されエンジン１０の各部を制御可能な制御手段としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）５１が搭載されており、このＥＣＵ５１は、インジェクタ４１や点火プラグ４５、ＴＣＶ６３などを制御可能となっている。吸気管３７の空気流動方向上流側にはエアフローセンサ５２及び吸気温センサ５３が装着され、また、サージタンク３６には吸気圧センサ５４が設けられており、計測した吸入空気量、吸気温度、吸気圧（吸気管負圧）をＥＣＵ５１に出力している。また、電子スロットル装置４０には負荷検出手段としてのスロットルポジションセンサ５５が装着されており、現在のスロットル開度をＥＣＵ５１に出力している。ここで、ＥＣＵ５１は、検出されたスロットル開度や吸入空気量に基づいて内燃機関負荷としてのエンジン負荷（負荷率）を算出することができる。アクセルポジションセンサ５６は、現在のアクセル開度をＥＣＵ５１に出力している。更に、エンジン１０のクランク角度を検出する回転速度検出手段としてのクランク角センサ５７は、検出した各気筒のクランク角度をＥＣＵ５１に出力し、このＥＣＵ５１は検出したクランク角度に基づいて各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、内燃機関回転速度としてのエンジン回転数を算出している。なおここで、エンジン回転数は、言い換えれば、クランクシャフト１６の回転速度に対応し、このクランクシャフト１６の回転速度が高くなれば、クランクシャフト１６の回転数、すなわち、エンジン１０のエンジン回転数も高くなる。
【００２４】
また、シリンダブロック１１にはエンジン冷却水温を検出する水温センサ５８が設けられており、検出したエンジン冷却水温をＥＣＵ５１に出力している。また、各インジェクタ４１に連通するデリバリパイプ４２には燃料圧力を検出する燃圧センサ５９が設けられており、検出した燃料圧力をＥＣＵ５１に出力している。一方、排気管４７には、三元触媒４８の排気ガス流動方向上流側にエンジン１０の空燃比を検出するＡ／Ｆセンサ６０、排気ガス流動方向下流側に酸素センサ６１が設けられている。Ａ／Ｆセンサ６０は、三元触媒４８に導入される前の排気ガスの排気ガス空燃比を検出し、検出した空燃比をＥＣＵ５１に出力し、酸素センサ６１は、三元触媒４８から排出された後の排気ガスの酸素濃度を検出し、検出した酸素濃度をＥＣＵ５１に出力している。このＡ／Ｆセンサ６０により検出された空燃比（推定空燃比）は、吸入空気と燃料とからなる混合ガスの空燃比（理論空燃比）をフィードバック制御するために用いられる。すなわち、Ａ／Ｆセンサ６０は、排気ガス中の酸素濃度と未燃ガス濃度から排気空燃比をリッチ域からリーン域までの全域にわたり検出し、これをＥＣＵ５１にフィードバックすることにより燃料噴射量を補正し、燃焼を運転状態に合わせた最適な燃焼状態に制御可能となる。
【００２５】
従って、ＥＣＵ５１は、検出した燃料圧力に基づいてこの燃料圧力が所定圧力となるように高圧燃料ポンプ４４を駆動すると共に、検出した吸入空気量、吸気温度、吸気圧、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、エンジン冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量（燃料噴射期間）、噴射時期、点火時期などを決定し、インジェクタ４１及び点火プラグ４５を駆動して燃料噴射及び点火を実行する。また、ＥＣＵ５１は、検出した排気ガスの酸素濃度をフィードバックして空燃比がストイキ（理論空燃比）となるように燃料噴射量を補正している。
【００２６】
また、ＥＣＵ５１は、エンジン運転状態に基づいて吸気・排気可変動弁機構２７，２８を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁２２の閉止時期と吸気弁２１の開放時期のオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート１９または燃焼室１８に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲ率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁２１の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート１９に吹き返す量を少なくし、体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁２１の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとし、体積効率を向上させる。
【００２７】
上記のように構成されるエンジン１０では、インジェクタ４１から噴射される燃料と吸気ポート１９を介して吸入される空気とが混合して混合気を形成し、ピストン１４がシリンダボア１３内を下降することで、燃焼室１８内にこの混合気が吸入される（吸気行程）。そして、このピストン１４が吸気行程下死点を経てシリンダボア１３内を上昇することで混合気が圧縮され（圧縮行程）、ピストン１４が圧縮行程上死点付近に近づくと点火プラグ４５により混合気に点火され、該混合気が燃焼し、その燃焼圧力によりピストン１４を下降させる（膨張行程）。燃焼後の混合気は、ピストン１４が膨張行程下死点を経て吸気行程上死点に向かって再び上昇することで排気ポート２０を介して排気ガスとして放出される（排気行程）。このピストン１４のシリンダボア１３内での往復運動は、コネクティングロッド１７を介してクランクシャフト１６に伝えられ、ここで回転運動に変換され、出力として取り出されると共に、このピストン１４は、カウンタウェイトと共にクランクシャフト１６が慣性力によりさらに回転することで、このクランクシャフト１６の回転に伴ってシリンダボア１３内を往復する。このクランクシャフト１６が２回転することで、ピストン１４はシリンダボア１３を２往復し、この間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行い、燃焼室１８内で１回の爆発が行われる。
【００２８】
このとき、ＥＣＵ５１は、ＴＣＶ６３の開度を制御し吸気通路６２を開閉することにより燃焼室１８に供給される空気にタンブル流などの渦流を生じさせ、これにより、燃料の燃焼効率を向上させることができる。
【００２９】
ところで、このエンジン１０では、例えば、ノッキングが発生するノック発生領域において、ノックコントロールシステム（ＫＣＳ）により、点火時期を学習値（更新幅）にしたがって徐々に遅角又は進角させて最適値、いわゆる、ノッキングが発生する限界まで進角させた状態（ノック限界）での点火時期であるトレースノック（Ｔｒａｃｅ Ｋｎｏｃｋ）点火時期に収束させノッキングの発生を抑制すると、機関効率が低下するおそれがある。ここで、トレースノック点火時期は、ノッキングが発生する限界の点火時期であり、このトレースノック点火時期よりも進角側で点火されるとノッキングが発生する一方、遅角側で点火されるとノッキングは発生しない。すなわち、例えば、高い軸トルクを得る為にエンジン１０から取り出せるトルクが最大となる点火時期、いわゆるＭＢＴ点火時期（Ｍｉｎｉｍｕｍ ａｄｖａｎｃｅ ｆｏｒ Ｂｅｓｔ Ｔｏｒｑｕｅ：最大トルクを得られる最適点火時期）に対して点火時期が遅角されればされるほど、軸トルクが低下し機関効率が低下するおそれがあり、この結果、ノッキングを回避するがために、機関効率が低下し燃費が悪化するおそれがある。
【００３０】
そこで、本実施形態のエンジン１０は、ＥＣＵ５１により、吸気弁２１の閉弁時期の筒内ガス温度、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいてＴＣＶ６３の開度を制御することで、運転状態に応じて適正にノッキングを回避している。
【００３１】
ここで、吸気弁２１の閉弁時期の筒内ガス温度は、吸気弁２１が閉じたタイミング、いわゆる、インテークバルブクローズド（以下、「ＩＶＣ」と略記する。）時期の筒内ガス温度である。つまり、燃焼室１８、言い換えれば、筒内は、ＩＶＣ時期以降は他の系から閉じた系になる。そして、筒内が他の系から閉じたＩＶＣ時期での筒内ガス温度であるＩＶＣ時期筒内ガス温度が所定温度以上であると、クランク角度が進んで筒内の未燃ガス温度が上昇した際に筒内の未燃燃料が自己着火する温度に到達し、この時点で燃焼室１８内の未燃燃料量がノッキング発生に十分な所定量が残っているとノッキングが発生する。言い換えれば、ＩＶＣ時期筒内ガス温度が十分に低ければ、クランク角度が進んで筒内の未燃ガス温度が上昇しても未燃燃料が自己着火する温度に到達せず、ノッキングは発生しない。さらに言えば、このＩＶＣ時期筒内ガス温度を適正に制御することでノッキングを回避することができる。
【００３２】
そして、このＩＶＣ時期筒内ガス温度は、図３のＴＣＶ開度と筒内ガス温度との関係の一例を表す線図に示すように、吸気通路６２を流動する吸気流を制御するＴＣＶ６３の開度を調節することで制御することができる。すなわち、このエンジン１０は、同量の吸入空気量であっても、ＴＣＶ６３の開度を調節することで、ＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させ、ノッキングを抑制することができる。つまり、本実施形態のＴＣＶ６３を備えるエンジン１０は、ＴＣＶ６３の開度を調節することで、ＴＣＶ６３の開度に応じて筒内ガス温度を調節することができ、運転状態に応じてこの筒内ガス温度を調節することで、図３、図４に示すようにノック特性（ノッキングの発生のしやすさ）を変化させることができ、したがって、ＴＣＶ６３の開度制御によりノック特性を制御することができる。
【００３３】
このため、本実施形態のエンジン１０は、ＥＣＵ５１により、このＩＶＣ時期筒内ガス温度、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいてＴＣＶ６３の開度を制御することで、例えば、取り出せるトルクが最大となるＭＢＴ点火時期（最適点火時期）にて運転するとノッキングが発生しうるような運転状態において、ＩＶＣ時期筒内ガス温度が低下するようにＴＣＶ６３の開度を制御することで、ＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させノッキングを回避すると共に、点火時期をＭＢＴ点火時期から遅角することなく当該ＭＢＴ点火時期に設定することができる。言い換えれば、エンジン１０は、ＴＣＶ６３の開度を制御することでＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させノッキングを回避することができる。そして、エンジン１０は、ＴＣＶ６３の開度を制御することでＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させノッキングを回避することができることにより、図４のＴＣＶ開度と機関効率との関係の一例を表す線図に示すように、ノック発生領域、言い換えれば、ノック限界での点火時期であるトレースノック点火時期を進角側（効率のよい点火時期側）に移動させることができ、点火時期をＭＢＴ点火時期に設定することができる運転領域を増加させることができ、よって、機関効率を向上することができる。つまり、エンジン１０は、ノッキングを回避することができると共に機関効率の低下を抑制し燃費の悪化を抑制することができ、この結果、運転状態に応じて適正にノッキングを回避することができる。
【００３４】
次に、図５のフローチャートを参照して、本実施形態に係るエンジン１０のＴＣＶ開度制御を説明する。
【００３５】
まず、ＥＣＵ５１は、上記各種センサから吸入空気量、吸気温度、吸気圧、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、バルブタイミング、バルブリフト量、エンジン冷却水温、油温、空燃比、燃料噴射量（燃料噴射期間）、噴射時期、点火時期などの現在のエンジン１０の運転条件に関する種々のパラメータを取得する（Ｓ１００）。次に、ＥＣＵ５１は、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度や車速などに基づいて駆動軸に出力すべき要求トルクＴｄ（ドライバ要求トルク＋補機負荷要求トルク＋フリクション＋・・・）を算出し（Ｓ１０２）、この要求トルクＴｄに基づいて目標トルクＴｐを設定する（Ｓ１０４）。例えば、ＥＣＵ５１は、現在の運転条件での発生可能トルクを算出し、実現可能な目標トルクＴｐを設定する。ＥＣＵ５１は、発生可能トルクが要求トルクＴｄを下回る場合には発生可能な最大のトルクを目標トルクＴｐに設定する。
【００３６】
次に、ＥＣＵ５１は、目標トルクＴｐを実現するためのエンジン１０各部の目標操作値（スロットル開度、燃料噴射量（燃料噴射期間）、噴射時期、点火時期、空燃比、吸気弁２１及び排気弁２２の開閉時期の進角、遅角など）を算出し、この運転条件で点火時期をＫＣＳにより通常どおり遅角させた際の機関効率である通常機関効率ηｔを算出する（Ｓ１０６）。ＥＣＵ５１は、例えば、スロットル開度等から吸入空気量を予測して、この吸入空気量と点火時期などに基づいてインジェクタ４１の燃料噴射量、Ａ／Ｆ等を推定して軸トルクを算出し、この軸トルクを燃料噴射量で割ることで通常機関効率ηｔを算出する。
【００３７】
次に、ＥＣＵ５１は、Ｓ１０６で算出された目標操作値に応じた目標運転条件において、ノッキングが発生する限界のトレースノック点火時期Ｓｔｋ［ｄｅｇ．ＢＴＤＣ］が目標運転条件におけるＭＢＴ点火時期Ｓｍｂｔ［ｄｅｇ．ＢＴＤＣ］より遅角されているか否かを判定する（Ｓ１０８）。目標運転条件において、トレースノック点火時期ＳｔｋがＭＢＴ点火時期Ｓｍｂｔより遅角されていない場合（Ｓ１０８：Ｎｏ）、つまり、ＭＢＴ点火時期Ｓｍｂｔがノッキング発生領域外にある場合、通常どおり点火時期をＭＢＴ点火時期Ｓｍｂｔに設定することができることから、ＥＣＵ５１は、次の制御周期に移行する。
【００３８】
ＥＣＵ５１は、目標運転条件において、トレースノック点火時期ＳｔｋがＭＢＴ点火時期Ｓｍｂｔより遅角されている場合（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、つまり、目標運転条件において、ＭＢＴ点火時期Ｓｍｂｔがノッキング発生領域内にある場合、点火時期がＭＢＴ点火時期Ｓｍｂｔより遅角側に設定されることで機関効率が低下する可能性があることから、ＥＣＵ５１は、ノッキングを回避するためにＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させるようにＴＣＶ６３の開度を制御した場合の最大トルクであるノック回避時最大トルクＴｋを算出し、このときの機関効率であるノック回避時機関効率ηｋを算出する（Ｓ１１０）。
【００３９】
図６は、ＥＣＵ５１のＴＣＶ開度算出部、トルク算出部を含む要部構成の一例を示す概略構成図である。ＥＣＵ５１は、具体的には、ノック回避時最大トルクＴｋを算出するための構成として、ここでは、筒内ガス温度検出手段としての筒内ガス温度算出部７１と、空気量（負荷）算出部７２と、ＴＣＶ開度算出部７３と、トルク算出部７４とを備える。
【００４０】
筒内ガス温度算出部７１は、燃焼室１８内のガス温度である筒内ガス温度を検出可能なものである。ここでは、筒内ガス温度算出部７１は、運転条件に応じて予め実験等により作成された筒内ガス温度マップを記憶しており、Ｓ１０４で算出された目標トルクＴｐやエンジン回転数ＮＥなどの種々の目標運転条件が入力され、筒内ガス温度マップに基づいてＩＶＣ時期筒内ガス温度Ｔｉｖｃを算出し出力する。筒内ガス温度算出部７１の出力であるＩＶＣ時期筒内ガス温度Ｔｉｖｃは、空気量算出部７２、ＴＣＶ開度算出部７３に入力される。なお、ここでは、筒内ガス温度検出手段は、予め実験等により作成された筒内ガス温度マップに基づいて筒内ガス温度を算出する筒内ガス温度算出部７１であるものとして説明するが、例えば、筒内ガス温度を直接的に検出可能な、あるいは、間接的に推定可能なセンサであってもよい。
【００４１】
空気量算出部７２は、エンジン負荷に応じた値として、燃焼室１８に吸気される空気量を算出可能なものである。ここでは、空気量算出部７２は、運転条件に応じて予め実験等により作成された空気量算出マップを記憶しており、Ｓ１０４で算出された目標トルクＴｐやエンジン回転数ＮＥ、筒内ガス温度算出部７１で算出されたＩＶＣ時期筒内ガス温度Ｔｉｖｃなどの種々の目標運転条件が入力され、空気量算出マップに基づいて目標空気量ＫＬｔを算出し出力する。空気量算出部７２の出力である目標空気量ＫＬｔは、ＴＣＶ開度算出部７３に入力される。
【００４２】
ＴＣＶ開度算出部７３は、ＴＣＶ６３のＴＣＶ開度を算出可能なものである。ここでは、ＴＣＶ開度算出部７３は、運転条件に応じて予め実験等により作成されたＴＣＶ開度マップを記憶しており、エンジン回転数ＮＥ、筒内ガス温度算出部７１で算出されたＩＶＣ時期筒内ガス温度Ｔｉｖｃ、空気量算出部７２で算出された目標空気量ＫＬｔなどの種々の目標運転条件が入力され、ＴＣＶ開度マップに基づいてＴＣＶ開度指示値Ａを算出し出力する。また、ここでは、ＴＣＶ開度算出部７３は、要求されるＩＶＣ時期筒内ガス温度Ｔｉｖｃを実現可能な最大の空気量（負荷）である最大空気量（負荷）ＫＬｍａｘもマップ等に基づいて算出し出力する。ＴＣＶ開度算出部７３の出力であるＴＣＶ開度指示値Ａ、最大空気量（負荷）ＫＬｍａｘは、トルク算出部７４に入力される。
【００４３】
ここで、図７は、本実施形態に係るエンジン１０のエンジン回転数、空気量（負荷）及びＩＶＣ時期筒内ガス温度とＴＣＶ開度とのマップの一例を表す概略図である。一方、図１１は、従来のエンジンのＴＣＶ開度マップの一例を表す概略図である。ここで、図１１に示す従来のエンジンのＴＣＶ開度は、空気量（負荷）ＫＬとエンジン回転数ＮＥとに基づいて定められており、体積効率が低下しない範囲でできる限り閉じるように設定されていたため、筒内ガス温度に応じてＴＣＶ開度を制御しＴＣＶ開度に応じて筒内ガス温度を制御することができず、すなわち、ＴＣＶ開度を制御して適正にＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させることができなかった。一方、本実施形態のエンジン１０のＴＣＶ開度は、図７に示すように、エンジン回転数ＮＥ、空気量（負荷）ＫＬ及びＩＶＣ時期筒内ガス温度Ｔｉｖｃに基づいて定められており、筒内ガス温度に応じてＴＣＶ開度を制御しＴＣＶ開度に応じて筒内ガス温度を制御することができ、すなわち、ＴＣＶ開度を制御して適正にＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させることができる。ＴＣＶ開度算出部７３は、図７に示したようなエンジン回転数ＮＥ、空気量（負荷）ＫＬ及びＩＶＣ時期筒内ガス温度Ｔｉｖｃに基づいた３次元ＴＣＶ開度マップを用いてＴＣＶ開度指示値Ａを算出し出力する。
【００４４】
なお、図７の下段には、ＩＶＣ時期筒内ガス温度Ｔｉｖｃが４００Ｋである場合のＴＣＶ開度マップを例示している。ＴＣＶ６３は、開度を小さくし絞りが大きくなるほどタンブル流が強くなり筒内ガス温度が低下しノッキングしにくくなる傾向にあるが、一方で、開度が小さくなりすぎると、このＴＣＶ６３における吸気流の圧力損失が増加することで筒内ガス温度が上昇しノッキングしやすくなる傾向にある。したがって、本実施形態のエンジン回転数ＮＥ、空気量（負荷）ＫＬ及びＩＶＣ時期筒内ガス温度Ｔｉｖｃに基づいたＴＣＶ開度マップは、運転条件に応じて予め実験等により作成される際にはこれらの傾向を踏まえて作成するとよい。
【００４５】
また、ＴＣＶ開度算出部７３は、ＴＣＶ開度マップを用いて算出したＴＣＶ開度指示値ＡをさらにＶＶＴ２７，２８による吸気弁２１及び排気弁２２の開閉タイミングの遅角量又は進角量（ｉｎ／ｅｘＶＶＴ）やバルブリフト量（ＶＬ）などの種々の目標運転条件に応じて補正式を用いて補正してもよい。この場合、より適正なＴＣＶ開度指示値Ａを算出することができる。
【００４６】
図６に戻って、トルク算出部７４は、エンジン１０のトルクを算出可能なものである。ここでは、トルク算出部７４は、運転条件に応じて予め実験等により作成されたトルクマップを記憶しており、ＴＣＶ開度算出部７３で算出されたＴＣＶ開度指示値Ａ、最大空気量（負荷）ＫＬｍａｘなどの種々の目標運転条件が入力され、トルクマップに基づいて上述したノック回避時最大トルクＴｋを算出し出力する。
【００４７】
図８は、ＥＣＵ５１の機関効率算出部７６を含む要部構成の一例を示す概略構成図である。ＥＣＵ５１は、具体的には、ノック回避時機関効率ηｋを算出するための構成として、ここでは、トルク算出部７５と、機関効率算出部７６とを備える。
【００４８】
トルク算出部７５は、エンジン１０のトルクを算出可能なものであり、上述したトルク算出部７４と兼用してもよい。ここでは、トルク算出部７５は、運転条件に応じて予め実験等により作成されたトルクマップを記憶しており、目標空気量ＫＬｔや空燃比（Ａ／Ｆ）などの種々の目標運転条件が入力され、トルクマップに基づいて推定トルクＴｋ’を算出し出力する。トルク算出部７５の出力である推定トルクＴｋ’は、機関効率算出部７６に入力される。
【００４９】
機関効率算出部７６は、エンジン１０の機関効率を算出可能なものである。ここでは、機関効率算出部７６は、例えば、［機関効率＝推定トルク／消費燃料量］及び［消費燃料量＝空気量（ＫＬ）／空燃比（Ａ／Ｆ）］により機関効率を算出することができる。機関効率算出部７６は、目標空気量ＫＬｔ、空燃比（Ａ／Ｆ）、トルク算出部７５で算出された推定トルクＴｋ’などの種々の目標運転条件が入力され、ノック回避時機関効率ηｋを算出し出力する。
【００５０】
図５に戻って、ＥＣＵ５１は、Ｓ１１０にて算出されたノック回避時最大トルクＴｋが目標トルクＴｐ以上であるか否かを判定する（Ｓ１１２）。ノック回避時最大トルクＴｋが目標トルクＴｐより小さいと判定された場合（Ｓ１１２：Ｎｏ）、ノッキングを回避するためにＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させるようにＴＣＶ６３の開度を制御した場合の最大トルクであるノック回避時最大トルクＴｋでも目標トルクＴｐに到達しないことから、ＴＣＶ６３の開度制御を実行せず、ＥＣＵ５１は、次の制御周期に移行する。
【００５１】
ノック回避時最大トルクＴｋが目標トルクＴｐ以上であると判定された場合（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）、つまり、ノッキングを回避するためにＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させるようにＴＣＶ６３の開度を制御した場合でも目標トルクＴｐに到達することができる場合、ＥＣＵ５１は、Ｓ１１０にて算出されたノック回避時機関効率ηｋが通常機関効率ηｔより高いか否かを判定する（Ｓ１１４）。ノック回避時機関効率ηｋが通常機関効率ηｔ以下である場合（Ｓ１１４：Ｎｏ）、ノッキングを回避するためにＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させるようにＴＣＶ６３の開度を制御した場合のノック回避時機関効率ηｋが点火時期をＫＣＳにより通常どおり遅角させた際の機関効率である通常機関効率ηｔより低いことから、ＴＣＶ６３の開度制御を実行せず、ＥＣＵ５１は、次の制御周期に移行する。
【００５２】
ノック回避時機関効率ηｋが通常機関効率ηｔより高いと判定された場合（Ｓ１１４：Ｙｅｓ）、つまり、ノッキングを回避するためにＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させるようにＴＣＶ６３の開度を制御した場合に、点火時期をＫＣＳにより通常どおり遅角させた際の通常機関効率ηｔより機関効率を向上させることができる場合、ＥＣＵ５１は、ノック回避運転として、Ｓ１１０にて算出されたＴＣＶ開度指示値Ａに基づいてＴＣＶ６３の開度制御を実行する（Ｓ１１６）。したがって、ＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させるようにＴＣＶ６３の開度を制御することで、ＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させた上で点火時期をＭＢＴ点火時期Ｓｍｂｔに設定することができ、この結果、目標トルクＴｐ（要求トルクＴｄ）を実現した上で、通常どおり点火時期を遅角させた場合より機関効率が低下することを防止することができ、かつ、ノッキングを適正に回避することができる。
【００５３】
以上で説明した本発明の実施形態に係るエンジン１０によれば、燃焼室１８に連通し吸気弁２１により開閉自在な吸気ポート１９を含んで構成されると共にスロットル弁３９が設けられる吸気通路６２と、吸気方向に対してスロットル弁３９より下流の吸気通路６２に設けられこの吸気通路６２を開閉可能なＴＣＶ６３と、燃焼室１８内のガス温度である筒内ガス温度を検出可能なＥＣＵ５１の筒内ガス温度算出部７１と、エンジン回転数を検出可能なクランク角センサ５７と、エンジン負荷を検出可能なスロットルポジションセンサ５５と、エンジン回転数、エンジン負荷及び吸気弁２１の閉弁時期の筒内ガス温度に基づいて、ＴＣＶ６３の開度を制御するＥＣＵ５１とを備える。
【００５４】
したがって、ＥＣＵ５１により、エンジン回転数、エンジン負荷及び吸気弁２１の閉弁時期の筒内ガス温度に基づいてＴＣＶ６３の開度を制御することで、機関効率の低下等を抑制すると共に、ＴＣＶ６３の開度を調節することで吸気弁２１の閉弁時期の筒内ガス温度を調節することができるので、運転状態に応じて適正にノッキングを回避することができる。
【００５５】
さらに、以上で説明した本発明の実施形態に係るエンジン１０によれば、ＥＣＵ５１は、取り出せるトルクが最大となる最適点火時期にて運転するとノッキングが発生しうる運転状態において筒内ガス温度が低下するようにＴＣＶ６３の開度を制御するとよい。この場合、ＭＢＴ点火時期（最適点火時期）にて運転するとノッキングが発生しうるような運転状態において、ＩＶＣ時期筒内ガス温度が低下するようにＴＣＶ６３の開度を制御することで、ＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させノッキングを回避することができると共に、ノック発生領域、言い換えれば、ノック限界での点火時期であるトレースノック点火時期を進角側（効率のよい点火時期側）に移動させることができ、点火時期をＭＢＴ点火時期から遅角することなく当該ＭＢＴ点火時期に設定することができる。
【００５６】
なお、上述した本発明の実施形態に係る内燃機関は、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。以上の説明では、制御手段は、取り出せるトルクが最大となる最適点火時期にて運転するとノッキングが発生しうる運転状態において筒内ガス温度が低下するように吸気流制御手段の開度を制御するとよいと説明したが、これに限らず、ノックコントロールシステム（ＫＣＳ）による点火時期の学習値（更新幅）が予め設定される所定値以上である場合や運転状態が過渡運転状態である場合などのノッキングが発生しやすい運転状態において筒内ガス温度が低下するように吸気流制御手段の開度を制御するようにしてもよい。この場合も運転状態に応じて適正にノッキングを回避することができる。ノックコントロールシステム（ＫＣＳ）による点火時期の学習値（更新幅）が予め設定される所定値以上となる場合としては、例えば、吸気温度や湿度が比較的高くなった場合や経年変化による各種センサの検出値にずれが生じた場合、あるいは、吸気弁２１・排気弁２２などに付着するデポジットが増加した場合などがある。運転状態が過渡運転状態である場合としては、例えば、加速時（回転数変動による空気脈動の変動）や空燃比の変動、燃料性状の変化（燃料の気化特性の変動）、筒内温度の変動などによりノック特性が変化する場合などがある。
【００５７】
つまり、制御手段としてのＥＣＵ５１は、例えば、ノッキングが発生しやすい過渡運転状態において、筒内ガス温度が低下するように吸気流制御手段としてのＴＣＶ６３の開度を制御するようにしてもよい。
【００５８】
この場合、エンジン１０のＥＣＵ５１は、例えば図９の本発明の変形例１に係るエンジン１０のＴＣＶ開度制御を説明するフローチャートに示すように、まず、現在のエンジン１０の運転条件に関する種々のパラメータを取得し（Ｓ２００）、種々の公知の判定方法により、現在の運転状態が過渡運転状態（加速時（回転数変動による空気脈動の変動）や空燃比の変動、燃料性状の変化（燃料の気化特性の変動）、筒内温度の変動などによりノック特性が変化する状態）であるか否かを判定する（Ｓ２０２）。現在の運転状態が過渡運転状態でないと判定された場合（Ｓ２０２：Ｎｏ）、ＥＣＵ５１は、次の制御周期に移行する。
【００５９】
現在の運転状態が過渡運転状態であると判定された場合（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５１は、要求トルクＴｄを算出し（Ｓ２０４）、この要求トルクＴｄに基づいて目標トルクＴｐを設定する（Ｓ２０６）。そして、目標トルクＴｐやエンジン回転数ＮＥ、空気量（負荷）ＫＬなどの種々の目標運転条件に応じて、エンジン回転数ＮＥ、空気量（負荷）ＫＬ及び筒内ガス温度Ｔに基づいた３次元ＴＣＶ開度マップを用いてＴＣＶ開度指示値Ａを算出し、ノック回避時最大トルクＴｋ２を算出する（Ｓ２０８）。
【００６０】
そして、ノック回避時最大トルクＴｋ２が目標トルクＴｐ以上であるか否かを判定し（Ｓ２１０）、ノック回避時最大トルクＴｋ２が目標トルクＴｐより小さいと判定された場合（Ｓ２１０：Ｎｏ）、ＴＣＶ６３の開度制御を実行せず、ＥＣＵ５１は、次の制御周期に移行する。ノック回避時最大トルクＴｋ２が目標トルクＴｐ以上であると判定された場合（Ｓ２１０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５１は、過渡時ノック回避運転として、Ｓ２０８にて算出されたＴＣＶ開度指示値Ａに基づいてＴＣＶ６３の開度制御を実行する（Ｓ２１２）。したがって、筒内ガス温度を低下させるようにＴＣＶ６３の開度を制御しＩＶＣ時期筒内ガス温度を低下させることで、目標トルクＴｐ（要求トルクＴｄ）を実現した上で、加速時（回転数変動による空気脈動の変動）や空燃比の変動、燃料性状の変化（燃料の気化特性の変動）、筒内温度の変動などの過渡運転時のノック特性の変動に追従してＴＣＶ開度を制御することができ、過渡時のノッキングを適正に回避することができる。また、点火時期をＭＢＴ点火時期に設定することができる運転領域を増加させることができる。なお、ノッキング回避を優先させる場合には、Ｓ２１０にてノック回避時最大トルクＴｋ２を目標トルクＴｐに設定すれば、必ずノッキングを回避することができる。
【００６１】
また、以上の説明では、制御手段は、ノッキングが発生しやすい運転状態において、筒内ガス温度が低下するように吸気流制御手段の開度を制御するものとして説明したが、同量の吸入空気量であっても吸気流制御手段の開度を調節することで、筒内ガス温度を調節できることを利用して、ノッキングを回避しながら内燃機関の暖機を促進することもできる。
【００６２】
つまり、制御手段としてのＥＣＵ５１は、例えば、暖機が未完了、かつ、ノッキングが発生しにくい運転状態において、筒内ガス温度が上昇するように吸気流制御手段としてのＴＣＶ６３の開度を制御すようにしてもよい。
【００６３】
この場合、エンジン１０のＥＣＵ５１は、例えば図１０の本発明の変形例２に係るエンジン１０のＴＣＶ開度制御を説明するフローチャートに示すように、まず、現在のエンジン１０の運転条件に関する種々のパラメータを取得し（Ｓ３００）、例えば、エンジン冷却水温が予め設定される所定温度以下であるか否かを判定することで、現在時点で暖機が未完了か否かを判定する（Ｓ３０２）。現在時点で暖機が完了していると判定された場合（Ｓ３０２：Ｎｏ）、ＥＣＵ５１は、次の制御周期に移行する。
【００６４】
現在時点で暖機が未完了であると判定された場合（Ｓ３０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５１は、要求トルクＴｄを算出し（Ｓ３０４）、この要求トルクＴｄに基づいて目標トルクＴｐを設定する（Ｓ３０６）。そして、目標トルクＴｐやエンジン回転数ＮＥ、空気量（負荷）ＫＬなどの種々の目標運転条件に応じて、エンジン回転数ＮＥ、空気量（負荷）ＫＬ及び筒内ガス温度Ｔに基づいた３次元ＴＣＶ開度マップを用いてＴＣＶ開度指示値Ａを算出し、暖機を促進するために筒内ガス温度を上昇させるようにＴＣＶ６３の開度を制御した場合の最大のトルクである暖機運転時最大トルクＴｗを算出する（Ｓ３０８）。
【００６５】
そして、暖機運転時最大トルクＴｗが目標トルクＴｐ以上であるか否かを判定し（Ｓ３１０）、暖機運転時最大トルクＴｗが目標トルクＴｐより小さいと判定された場合（Ｓ３１０：Ｎｏ）、ＴＣＶ６３の開度制御を実行せず、ＥＣＵ５１は、次の制御周期に移行する。暖機運転時最大トルクＴｗが目標トルクＴｐ以上であると判定された場合（Ｓ３１０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５１は、暖機促進運転として、Ｓ３０８にて算出されたＴＣＶ開度指示値Ａに基づいてＴＣＶ６３の開度制御を実行する（Ｓ３１２）。したがって、ノッキングが発生しにくい運転状態において、筒内ガス温度を上昇させるようにＴＣＶ６３の開度を制御し筒内ガス温度を上昇させることで、目標トルクＴｐ（要求トルクＴｄ）を実現しノッキングを適正に回避した上で、シリンダボア１３の壁面などへの伝熱量を増加することができ、エンジン冷却水温を上昇させエンジン１０の暖機を促進することができる。この結果、触媒の暖機性を向上することができ機関始動時のエミッション性を向上することができ、また、オイルの暖機性も向上することができフリクションも低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明に係る内燃機関は、吸気通路に吸気流制御弁を備える種々の内燃機関に用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンを表す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るエンジンの燃焼室を含む部分断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るエンジンのＴＣＶ開度と筒内ガス温度との関係の一例を表す線図である。
【図４】本発明の実施形態に係るエンジンのＴＣＶ開度と機関効率との関係の一例を表す線図である。
【図５】本発明の実施形態に係るエンジンのＴＣＶ開度制御を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態に係るエンジンが備えるＥＣＵのＴＣＶ開度算出部、トルク算出部を含む要部構成の一例を示す概略構成図である。
【図７】本発明の実施形態に係るエンジンのエンジン回転数、空気量（負荷）及びＩＶＣ時期筒内ガス温度とＴＣＶ開度とのマップの一例を表す概略図である。
【図８】本発明の実施形態に係るエンジンが備えるＥＣＵの機関効率算出部を含む要部構成の一例を示す概略構成図である。
【図９】本発明の変形例１に係るエンジンのＴＣＶ開度制御を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の変形例２に係るエンジンのＴＣＶ開度制御を説明するフローチャートである。
【図１１】従来エンジンのＴＣＶ開度マップの一例を表す概略図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０ エンジン（内燃機関）
１４ ピストン
１８ 燃焼室
１９ 吸気ポート
２０ 排気ポート
２１ 吸気弁
２２ 排気弁
３９ スロットル弁
４１ インジェクタ
４５ 点火プラグ
５１ ＥＣＵ（制御手段）
５５ スロットルポジションセンサ（負荷検出手段）
５７ クランク角センサ（回転速度検出手段）
６２ 吸気通路
６３ ＴＣＶ（吸気流制御手段）
７１ 筒内ガス温度算出部（筒内ガス温度検出手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に連通し吸気弁により開閉自在な吸気ポートを含んで構成されると共にスロットル弁が設けられる吸気通路と、
吸気方向に対して前記スロットル弁より下流の前記吸気通路に設けられ該吸気通路を開閉可能な吸気流制御手段と、
前記燃焼室内のガス温度である筒内ガス温度を検出可能な筒内ガス温度検出手段と、
内燃機関回転速度を検出可能な回転速度検出手段と、
内燃機関負荷を検出可能な負荷検出手段と、
前記内燃機関回転速度、前記内燃機関負荷及び前記筒内ガス温度に基づいて、前記吸気流制御手段の開度を制御する制御手段とを備えることを特徴とする、
内燃機関。
【請求項２】
前記制御手段は、取り出せるトルクが最大となる最適点火時期にて運転するとノッキングが発生しうる運転状態において前記筒内ガス温度が低下するように前記吸気流制御手段の開度を制御することを特徴とする、
請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記制御手段は、ノッキングが発生しやすい過渡運転状態において、前記筒内ガス温度が低下するように前記吸気流制御手段の開度を制御することを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記制御手段は、暖機が未完了、かつ、ノッキングが発生しにくい運転状態において、前記筒内ガス温度が上昇するように前記吸気流制御手段の開度を制御することを特徴とする、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項１】
燃焼室に連通し吸気弁により開閉自在な吸気ポートを含んで構成されると共にスロットル弁が設けられる吸気通路と、
吸気方向に対して前記スロットル弁より下流の前記吸気通路に設けられ該吸気通路を開閉可能な吸気流制御手段と、
前記燃焼室内のガス温度である筒内ガス温度を検出可能な筒内ガス温度検出手段と、
内燃機関回転速度を検出可能な回転速度検出手段と、
内燃機関負荷を検出可能な負荷検出手段と、
前記内燃機関回転速度、前記内燃機関負荷及び前記筒内ガス温度に基づいて、前記吸気流制御手段の開度を制御する制御手段とを備えることを特徴とする、
内燃機関。
【請求項２】
前記制御手段は、取り出せるトルクが最大となる最適点火時期にて運転するとノッキングが発生しうる運転状態において前記筒内ガス温度が低下するように前記吸気流制御手段の開度を制御することを特徴とする、
請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記制御手段は、ノッキングが発生しやすい過渡運転状態において、前記筒内ガス温度が低下するように前記吸気流制御手段の開度を制御することを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記制御手段は、暖機が未完了、かつ、ノッキングが発生しにくい運転状態において、前記筒内ガス温度が上昇するように前記吸気流制御手段の開度を制御することを特徴とする、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１２７４８５（Ｐ２００９−１２７４８５Ａ）
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０２０３５（Ｐ２００７−３０２０３５）
【出願日】平成１９年１１月２１日（２００７．１１．２１）
【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２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２１日（２００７．１１．２１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]