(57)【要約】【課題】内燃機関に対する負荷が小さな過給機の非作動運転領域にて吸気通路内の吸気負圧を減圧タンクに取り込む一方、ノッキングの発生を抑制するために過給機の作動運転領域における吸気行程の途中で開閉弁の開閉を行うようにした吸気制御装置においては、開閉弁の開閉操作の繰り返しに伴って減圧タンクの圧力が次第に上昇し、目的とする効果が得られなくなってしまう。【解決手段】過給機が組み込まれた本発明による内燃機関の吸気制御装置は、過給機のコンプレッサ２２よりも下流側の吸気通路２４に一端が連通する分岐通路４１と、この分岐通路４１の他端に連通する減圧タンク４３と、分岐通路４１を開閉するための開閉弁４５と、この開閉弁４５の開閉動作を吸気弁１７の開閉動作に連動させて制御するためのＥＣＵ３３と、開閉弁４５とは別に吸気通路２４内を流れる吸気の圧力よりも低圧に減圧タンク４３内を保持するための減圧手段とを具える。【選択図】図１
2010133269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機が組み込まれた内燃機関の吸気制御装置であって、
前記過給機のコンプレッサよりも下流側の吸気通路に一端が連通する分岐通路と、
この分岐通路の他端に連通する減圧タンクと、
前記分岐通路を開閉するための開閉弁と、
この開閉弁の開閉動作を吸気弁の開閉動作に連動させて制御するための制御手段と、
前記開閉弁とは別に前記吸気通路内を流れる吸気の圧力よりも前記減圧タンク内を低圧に保持するための減圧手段と
を具えたことを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
【請求項２】
前記吸気通路内の圧力を検出するための吸気圧センサーと、
前記減圧タンク内の圧力を検出するための減圧タンク用圧力センサーと
をさらに具え、前記制御手段は、これら吸気圧センサーおよび減圧タンク用圧力センサーからの検出情報に基づき、前記開閉弁を開閉することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項３】
前記減圧手段は、前記分岐通路との連通部分よりも上流側で前記吸気通路に一端が連通する第２の分岐通路と、
この第２の分岐通路の他端に連通するチャンバーと、
前記第２の分岐通路を開閉するための第２の開閉弁と、
この第２の開閉弁と前記チャンバーとの間の前記第２の分岐通路と前記減圧タンクとを連通する連通路と、
この連通路に設けられて前記減圧タンク側から前記第２の分岐通路側へのみ気体の流動を許容する逆止め弁と、
前記チャンバー内を大気開放し得る大気開放弁と
を有することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項４】
前記チャンバー内の圧力を検出するためのチャンバー用圧力センサーをさらに具え、前記制御手段は、このチャンバー用圧力センサーおよび前記吸気圧センサーからの検出情報に基づき、前記第２の開閉弁および前記大気開放弁の開閉動作を制御することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記吸気通路内の圧力が前記チャンバー内の圧力よりも高い場合、前記第２の開閉弁を開閉することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記チャンバー内の圧力が予め設定した圧力よりも高い場合、前記大気開放弁を開閉することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項７】
前記減圧手段は、前記減圧タンク内を大気開放し得る大気開放弁を有し、前記制御装置は、前記減圧タンク用圧力センサーからの検出情報に基づき、前記大気開放弁の開閉動作を制御することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記減圧タンク内の圧力が予め設定した圧力よりも高い場合、前記大気開放弁を開閉することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機が組み込まれた内燃機関の吸気制御装置に関し、特に吸気温の上昇に伴うノッキングの発生を抑制し得るものである。
【背景技術】
【０００２】
過給機が組み込まれた内燃機関においては、過給運転状態の継続に伴い、吸気温度が次第に上昇して吸気の密度が低下するため、吸気の充填効率が次第に悪化する傾向にある。しかも、吸気の温度が高すぎることによって燃焼室内にて混合気の異常燃焼、つまりノッキングが頻発しやすくなる傾向も持つ。
【０００３】
このような不具合を解消するため、特許文献１においては、吸気通路の途中にここからら分岐する分岐通路を介して減圧タンクを連結し、分岐通路の途中に組み込んだ開閉弁を内燃機関の吸気行程に連動させて開閉させる技術を提案している。すなわち、内燃機関に対する負荷の小さな運転領域、より具体的には過給機の非作動領域において、吸気通路内の吸気負圧を減圧タンクに取り込んで減圧タンク内を減圧状態に保持する。そして、ノッキング発生領域、より具体的には過給機の作動運転領域における吸気行程の途中で開閉弁の開閉を行うことにより、燃焼室内に充填される吸気圧を低下させ、これに伴って吸気温の上昇を抑え、ノッキングの発生を抑制している。
【０００４】
【特許文献１】特願２００８−１７７８８９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された吸気制御装置においては、過給機が機能するノッキング発生領域にて吸気行程の途中で開閉弁の開閉を行う操作を繰り返していると、減圧タンクの圧力が次第に上昇して目的とする効果が次第に薄れてしまう欠点を持つ。減圧タンクの容積には限度があるため、ノッキング発生領域が長時間に亙って継続するような運転状態においては、減圧タンクの圧力が吸気通路の圧力と平衡してしまう。この結果、吸気行程の途中で開閉弁の開閉を行っても何の効果を得ることもできなくなってしまう不具合があった。
【０００６】
本発明の目的は、特許文献１に記載された吸気制御装置をさらに改良することにある。より具体的には、過給機が機能するノッキング発生領域が長時間に亙って継続するような運転状態にあっても、減圧タンク内の圧力上昇を抑制し、これによってノッキングの発生を継続的に阻止し得る吸気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】
【０００７】
過給機が組み込まれた本発明による内燃機関の吸気制御装置は、過給機のコンプレッサよりも下流側の吸気通路に一端が連通する分岐通路と、この分岐通路の他端に連通する減圧タンクと、前記分岐通路を開閉するための開閉弁と、この開閉弁の開閉動作を吸気弁の開閉動作に連動させて制御するための制御手段と、前記開閉弁とは別に前記吸気通路内を流れる吸気の圧力よりも低圧に前記減圧タンク内を保持するための減圧手段とを具えたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明においては、減圧タンク内が減圧手段によって減圧される。なお、内燃機関の運転状態が過給機の非作動領域にない場合、この減圧手段を用いずとも吸気通路内の吸気負圧を利用して減圧タンク内を減圧することも可能である。内燃機関の運転状態が過給機の作動領域にある場合、内燃機関の吸気行程の度にその途中で制御手段により開閉弁の開閉が行われ、これによって内燃機関の燃焼室に流入する吸気の圧力が低下し、これに伴って燃焼室内の吸気温度も低下することとなる。
【０００９】
本発明による内燃機関の吸気制御装置において、吸気通路内の圧力を検出するための吸気圧センサーと、減圧タンク内の圧力を検出するための減圧タンク用圧力センサーとをさらに具え、制御手段は、これら吸気圧センサーおよび減圧タンク用圧力センサーからの検出情報に基づき、開閉弁を開閉するものであってよい。
【００１０】
減圧手段が、分岐通路との連通部分よりも上流側で吸気通路に一端が連通する第２の分岐通路と、この第２の分岐通路の他端に連通するチャンバーと、第２の分岐通路を開閉するための第２の開閉弁と、この第２の開閉弁とチャンバーとの間の第２の分岐通路と減圧タンクとを連通する連通路と、この連通路に設けられて減圧タンク側から第２の分岐通路側へのみ気体の流動を許容する逆止め弁と、チャンバー内を大気開放し得る大気開放弁とを有するものであってよい。この場合、チャンバー内の圧力を検出するためのチャンバー用圧力センサーをさらに具え、制御手段は、このチャンバー用圧力センサーおよび吸気圧センサーからの検出情報に基づき、第２の開閉弁および大気開放弁の開閉動作を制御するものであってよい。例えば、吸気通路内の圧力がチャンバー内の圧力よりも高い場合、制御手段は第２の開閉弁を開閉することが好ましい。また、チャンバー内の圧力が予め設定した圧力よりも高い場合、制御手段は大気開放弁を開閉することが好ましい。
【００１１】
あるいは、減圧手段が減圧タンク内を大気開放し得る大気開放弁を含み、制御装置は、減圧タンク用圧力センサーからの検出情報に基づき、大気開放弁の開閉動作を制御するものであってよい。例えば、減圧タンク内の圧力が予め設定した圧力、例えば大気圧よりも高い場合、制御手段は大気開放弁を開閉することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の内燃機関の吸気制御装置によると、開閉弁とは別に吸気通路内を流れる吸気の圧力よりも減圧タンク内を低圧に保持するための減圧手段を具えているので、減圧タンク内を減圧状態に保持しておくことができる。この結果、内燃機関の運転状態が長時間継続して過給機の作動領域にある場合であっても、吸気行程における燃焼室内の過大な圧力上昇を阻止して吸気温度を低減させ、ノッキングの発生を未然に防止することができる。
【００１３】
吸気圧センサーと、減圧タンク用圧力センサーとを具え、これらからの検出情報に基づいて制御手段が開閉弁を開閉する場合、内燃機関の吸気行程にて燃焼室内の過大な圧力上昇を阻止して吸気温度を低減させ、ノッキングの発生を防止することができる。
【００１４】
減圧手段が第２の分岐通路と、チャンバーと、第２の開閉弁と、連通路と、逆止め弁と、大気開放弁とを有する場合、内燃機関が継続的に過給機による過給運転領域にある場合であっても、吸気行程における燃焼室内の過大な圧力上昇を阻止して吸気温度を低減させ、これによってノッキングの発生を確実に防止することができる。
【００１５】
チャンバー用圧力センサーを具え、このチャンバー用圧力センサーおよび吸気圧センサーからの検出情報に基づいて制御手段が第２の開閉弁および大気開放弁の開閉動作を制御する場合、効率よく減圧タンク内を減圧させることができる。
【００１６】
吸気通路内の圧力がチャンバー内の圧力よりも高い場合、制御手段が第２の開閉弁を開閉することにより、吸気通路とチャンバーとの間の第２の分岐通路に振動する圧力波を発生させることができ、これによって減圧タンク内を確実に減圧させることができる。
【００１７】
チャンバー内の圧力が予め設定した圧力、例えば大気圧よりも高い場合、制御手段が大気開放弁を開閉することにより、チャンバー内の圧力を大気圧まで迅速に低下させることができる。
【００１８】
減圧手段が減圧タンク内を大気開放し得る大気開放弁を有し、制御装置が減圧タンク用圧力センサーからの検出情報に基づいて大気開放弁の開閉動作を制御するようにした場合、減圧タンク内の圧力を大気圧まで迅速に低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明による内燃機関の吸気制御装置をターボ過給機が組み込まれた火花点火方式の内燃機関に応用した実施形態について、図１〜図５を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態のみに限らず、機械式過給機が組み込まれた圧縮点火方式の内燃機関など、あらゆる種類の過給機と内燃機関とを組み合わせたものに応用することができることに注意されたい。
【００２０】
本実施形態におけるエンジンシステムを模式的に図１に示し、その制御ブロックを図２に示す。本実施形態におけるエンジン１０は、ガソリンやアルコールまたはこれらの混合物あるいは液化天然ガスなどの燃料を燃料噴射弁１１から燃焼室１２内に直接噴射し、点火プラグ１３によって着火させる火花点火方式のものである。
【００２１】
燃焼室１２にそれぞれ臨む吸気ポート１４および排気ポート１５が形成されたシリンダヘッド１６には、吸気ポート１４を開閉する吸気弁１７および排気ポート１５を開閉する排気弁１８を含む動弁機構が組み込まれている。先の燃料噴射弁１１や、燃焼室１２内の混合気を着火させる点火プラグ１３およびこの点火プラグ１３に火花を発生させるイグニッションコイル１９もこのシリンダヘッド１６に組み込まれている。本実施形態における燃料噴射弁１１は、燃料を燃焼室１２内に直接噴射する直噴形式のものを採用しているが、吸気ポート１４内に噴射するポート噴射形式のものを採用することも可能である。
【００２２】
吸気の充填効率を高めるためのターボ過給機２０は、排気通路２１内を流れる排気の運動エネルギーを利用して燃焼室１２への過給を行うものであり、コンプレッサ２２とこのコンプレッサ２２と一体に回転するタービン２３とで主要部が構成されている。コンプレッサ２２は、吸気ポート１４に連通する吸気通路２４の途中に形成されたサージタンク２５よりも下流側に位置する吸気管２６の途中に組み込まれている。タービン２３は、排気ポート１５に連通するようにシリンダヘッド１６に連結されて排気ポート１５と共に排気通路２１を画成する排気管２７の途中に組み込まれている。なお、排気により高温となるタービン２３側からの伝熱により発熱するコンプレッサ２２によって加熱される吸気温を低減させるため、コンプレッサ２２とサージタンク２５との間の吸気通路２４の途中には、熱交換器（インタークーラー）２８が組み込まれている。
【００２３】
先のサージタンク２５と先の熱交換器２８との間の吸気管２６の途中には、運転者によって操作されるアクセルペダル２９の踏み込み量に基づき、スロットルアクチュエーター３０を介して吸気通路２４の開度を調整するためのスロットル弁３１が組み込まれている。このため、アクセルペダル２９にはその踏み込み量を検出するためのアクセル開度センサー３２が付設され、その検出情報がＥＣＵ（Electronic Control Unit）３３に出力されるようになっている。このように、本実施形態ではアクセルペダル２９の踏み込み動作と、スロットル弁３１の開閉動作とを機械的に切り離し、スロットルアクチュエーター３０を用いてスロットル弁３１の開閉動作を電気的に制御できるようにしている。しかしながら、アクセルペダル２９とスロットル弁３１とを機械的に連結したものであってもよく、この場合にはスロットルアクチュエーター３０を省略することができる。
【００２４】
ターボ過給機２０のコンプレッサ２２よりも上流側の吸気通路２４の途中には、吸気通路２４内を流れる吸気流量を検出してこれをＥＣＵ３３に出力するエアフローメーター３４が取り付けられている。また、スロットル弁３１とターボ過給機２０用の熱交換器２８との間の吸気管２６の途中には、吸気通路２４内の圧力を検出してこれをＥＣＵ３３に出力する吸気圧センサー３５が取り付けられている。
【００２５】
ピストン３６が往復動するシリンダブロック３７には、連接棒３８を介してピストン３６が連結されるクランク軸３９の回転位相、つまりクランク角を検出してこれをＥＣＵ３３に出力するクランク角センサー４０が取り付けられている。
【００２６】
なお、ターボ過給機２０のタービン２３よりも下流側の排気通路２１の途中には、燃焼室１２内での混合気の燃焼により生成する有害物質を無害化するための図示しない触媒装置が組み込まれている。
【００２７】
上述した吸気ポート１４とサージタンク２５との間の吸気管２６の途中には、分岐通路４１を画成する分岐管４２の一端が連結され、この分岐管４２の他端には密閉性を有する減圧タンク４３が連結されている。減圧タンク４３には、その内部の圧力を検出してこれをＥＣＵ３３に出力する減圧タンク用圧力センサー４４が組み込まれている。また、分岐通路４１の途中には、この分岐通路４１を開閉することによって吸気通路２４と減圧タンク４３内とを連通または遮断し得る第１の開閉弁４５と、ＥＣＵ３３からの指令に基づいてこれを開閉駆動するための弁アクチュエーター４６とが設けられている。本実施形態では、減圧タンク用圧力センサー４４を用いて減圧タンク４３内の圧力を検出しているが、スロットル弁３１の開度と、吸気圧センサー３５によって検出される吸気圧と、第１の開閉弁４５の動作履歴とに基づいてこれを推定することも可能である。また、スロットル弁３１の開度に基づき、吸気通路２４内の圧力を推定することも可能であり、この場合には吸気圧センサー３５を省略することが可能である。
【００２８】
前記第１の開閉弁４５は、その開弁に伴って脈動する吸気圧力の極小部分となる負圧波が吸気弁１７の開弁期間内に燃焼室１２内に到達するように、予め定められた条件下で１燃焼サイクル中に吸気弁１７の開閉動作に連動して少なくとも１回開閉することが可能である。このため、第１の開閉弁４５および弁アクチュエーター４６は、吸気弁１７の開弁時期に応じた正確な開閉動作が可能な極めて制御応答性の高いものである必要がある。本実施形態では、第１の開閉弁４５が吸気弁１７の開弁期間中に開閉するように設定しているが、第１の開閉弁４５の開弁時期を吸気弁１７の開弁時期よりも早く設定することが可能である。また、第１の開閉弁４５の閉弁時期を吸気弁１７の閉弁時期よりも遅く設定するようにしてもよい。何れの場合においても、吸気弁１７の開弁期間中に過給によって高圧となった吸気のうち、第１の開閉弁４５の開弁に伴って脈動する吸気圧力の極小部分となる負圧波の全部または少なくとも一部が燃焼室１２に作用し、その圧力を低減させることができる。また、本実施形態では第１の開閉弁４５を１燃焼サイクル中にそれぞれ１回ずつ開弁および閉弁させるようにしているが、２回以上開閉駆動させることも可能である。
【００２９】
分岐通路４１との連通部分よりも上流側の吸気管２６の途中（本実施形態ではスロットル弁３１と吸気圧センサー３５との間の吸気管２６の途中）には、第２の分岐通路４７を画成する第２の分岐管４８の一端が連結され、この第２の分岐管４８の他端には密閉性を有するチャンバー４９が画成されている。また、このチャンバー４９内の圧力を検出してこれをＥＣＵ３３に出力するチャンバー用圧力センサー５０と、ＥＣＵ３３からの指令に基づいてチャンバー４９内を大気開放し得る大気開放弁５１とが設けられている。本実施形態においては、非通電時閉塞型の電磁弁を大気開放弁５１として採用しているが、チャンバー４９を開閉し得る気密性の高い構造のものであれば、任意の形式の弁を採用することができる。第２の分岐管４８の途中には、第２の分岐通路４７を開閉することによって吸気通路２４とチャンバー４９内とを連通または遮断し得る第２の開閉弁５２と、ＥＣＵ３３からの指令に基づいてこれを開閉駆動するための弁アクチュエーター５３とが取り付けられている。さらに、チャンバー４９と第２の開閉弁５２との間の第２の分岐管４８の途中には、連通管５４の一端が連結され、その他端が減圧タンク４３に連結されている。連通管５４は、減圧タンク４３内と第２の分岐通路４７とを接続する連通路５５を画成する。この連通管５４の途中には、減圧タンク４３側から第２の分岐通路４７側へのみ気体の流動を許容する逆止め弁５６が組み込まれている。この逆止め弁５６の存在により、減圧タンク４３内の圧力よりも第２の分岐通路４７側の圧力が低い場合、連通路５５が開放状態となって減圧タンク４３内の圧力を下げることができるようになっている。本実施形態における逆止め弁５６は、弁体としてのボール５７と、連通路５５が塞がれるようにボール５７を付勢するばね５８とを用いたものである。しかしながら、振動や慣性力などによって連通路５５が開放されるような可能性のないものであれば、任意の形式のものを採用することが可能である。
【００３０】
第２の分岐管４８は、吸気通路２４内の圧力よりもチャンバー４９内の圧力が低圧の場合、瞬間的に第２の開閉弁５２を開閉することにより、第２の開閉弁５２とチャンバー４９との間の第２の分岐通路４７内で振動する圧力波を発生させるためのものである。この圧力波は、正圧と負圧とが交互に減衰しながら第２の分岐通路４７内を往復するため、減圧タンク４３よりも大きな負圧が連通路５５の一端側を通過する場合、逆止め弁５６が開いて減圧タンク４３内の圧力を低下させることができる。従って、この第２の開閉弁５２およびその弁アクチュエーター５３もまた、先の第１の開閉弁４５およびその弁アクチュエーター４６と同様に極めて制御応答性の高いものを用いる必要がある。
【００３１】
上述した第２の分岐通路４７，チャンバー４９，第２の開閉弁５２，連通路５５，逆止め弁５６などが本発明における減圧手段として機能する。
【００３２】
第２の開閉弁５２の開閉周期は、第２の分岐通路４７内で発生する圧力波の減衰周期に応じて設定することが好ましく、設計条件から理論的に予測することも可能であるが、実験により求めることも有効である。また、第２の開閉弁５２の開閉を繰り返すことにより、チャンバー４９内の圧力が次第に上昇し、吸気通路２４内の圧力とチャンバー４９内の圧力とに差がなくなり、減圧タンク４３内の減圧が困難となってしまう。しかしながら、本実施形態ではこのような場合に大気開放弁５１を開弁し、チャンバー４９内の圧力を大気圧まで下げることにより、吸気通路２４内の圧力よりもチャンバー４９内の圧力を低圧にすることが可能となる。つまり、吸気通路２４内の吸気圧が大気圧よりも高圧の場合には、チャンバー４９内の圧力が大気圧であっても、第２の開閉弁５２を開閉駆動して減圧タンク４３内を減圧させることが可能である。
【００３３】
前記ＥＣＵ３３は、周知のワンチップマイクロプロセッサであり、図示しないデータバスにより相互接続されたＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリおよび入出力インターフェースなどを含む。ＥＣＵ３３は、上述したセンサー３２，３５，４０，４４，５０およびエアフローメーター３４からの検出情報などに基づき、予め設定されたプログラムに従って円滑なエンジン１０の運転がなされるように、燃料噴射弁１１，イグニッションコイル１９，スロットルアクチュエーター３０，弁アクチュエーター４６および５３，大気開放弁５１などの作動を制御する。また、燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量は、アクセル開度センサー３２やエアフローメーター３４の検出値に基づいて算出されるエンジン１０の負荷に対し、所定の割合となるように設定される。
【００３４】
ＥＣＵ３３のＲＯＭには、車両の運転状態を示すパラメータと、第１の開閉弁４５の開弁時期および閉弁時期とを関連付けて記憶させた図示しない開弁時期マップが格納されている。ＥＣＵ３３は、この開弁時期マップに基づいて第１の開閉弁４５の開閉動作を制御する。なお、車両の運転状態を示すパラメータとして、本実施形態ではクランク角センサー４０によって検出されるエンジン回転数と、エンジン１０の負荷とが用いられる。なお、エンジン回転数は、クランク角センサー４０からの検出信号に基づいてＥＣＵ３３内にて算出され、エンジン１０の負荷は、エアフローメーター２５によって検出される吸入空気量から１気筒当たりの吸入空気量としてＥＣＵ３３内にて算出される。
【００３５】
またＥＣＵ３３のＲＯＭには、車両の運転状態を示すパラメータと、点火プラグ１３の点火時期とを関連付けて記憶させた点火時期マップも格納されている。ＥＣＵ３３はこの点火時期マップに基づき、イグニッションコイル１９を介して点火プラグ１３を設定された時期に点火させる。この運転状態を示すパラメータとして、本実施形態では減圧タンク４３内の圧力と、エンジン回転数と、エンジン１０の負荷とが用いられる。
【００３６】
実施形態における第１の開閉弁４５の制御手順を図２に示す。すなわち、Ｓ１１のステップにてエンジン１０が低負荷領域にあるか否かが判定される。エンジン１０が低負荷領域にある、すなわちターボ過給機２０が機能しない非過給運転状態にあると判断した場合には、Ｓ１２のステップに移行して減圧タンク４３内の圧力ＰDが吸気通路２４内の圧力（以下、吸気圧と記述する）ＰIよりも高いか否かが判定される。ここで、減圧タンク４３内の圧力ＰDが吸気圧ＰIよりも高い、すなわち吸気通路２４内の吸気負圧により、減圧タンク４３内の圧力ＰDを減圧する余地があると判断した場合には、Ｓ１３のステップに移行して第１の開閉弁４５を開く。そして、Ｓ１４のステップにて減圧タンク４３内の圧力ＰDが吸気圧ＰI以下であるか否かを判定する。このＳ１４のステップにて減圧タンク４３内の圧力ＰDが吸気圧ＰI以下である、つまり第１の開閉弁４５を開弁状態に保持しておいても、減圧タンク４３内を減圧させることができないと判断した場合には、Ｓ１５のステップに移行して第１の開閉弁４５を閉弁する。しかる後、Ｓ１６のステップに移行してエンジン１０がターボ過給機２０の作動するノッキング発生領域にあるか否かを判定する。ここで、エンジン１０がノッキング発生領域にあると判断した場合には、Ｓ１７のステップに移行して減圧タンク４３内の圧力ＰDが吸気圧ＰIよりも高いか否かを判定する。そして、減圧タンク４３内の圧力ＰDが吸気圧ＰIよりも高い、すなわち、第１の開閉弁４５を開いて燃焼室１２内の圧力を低減させることが可能であると判断した場合には、Ｓ１８のステップに移行する。このＳ１８のステップにおいては、吸気行程の途中で第１の開閉弁４５を開閉動作させ、吸気通路２４を流れる吸気の一部を減圧タンク４３内に導き、これによって燃焼室１２内の圧力を減少させる。この結果、燃焼室１２内での吸気温が低下し、ノッキングの発生を起こりにくくすることができる。
【００３７】
一方、Ｓ１１のステップにて、エンジン１０がターボ過給機２０の作動しない低負荷領域にないと判断した場合には、第１の開閉弁４５の開弁操作による減圧タンク４３内の減圧が不可能であるので、Ｓ１５のステップにて第１の開閉弁４５を閉弁駆動する。これは、第１の開閉弁４５が閉弁状態にあっても、Ｓ１３のステップにおける第１の開閉弁４５の開弁駆動を終了させるためのものであり、しかる後、Ｓ１６のステップに移行する。
【００３８】
Ｓ１２のステップにて減圧タンク４３内の圧力ＰDが吸気圧ＰI以下であると判断した場合には、エンジン１０が低負荷領域にあるので、何もせずにＳ１１のステップに戻る。また、Ｓ１６のステップにてエンジン１０がノッキング発生領域にないと判断した場合には、第１の開閉弁４５を開閉駆動する必要性がないので、何もせずにＳ１１のステップに戻る。同様に、Ｓ１７のステップにて吸気圧ＰIが減圧タンク４３内の圧力ＰD以下であると判断した場合には、第１の開閉弁４５を開閉駆動してもノッキングの発生を抑制することができないので、何もせずにＳ１１のステップに戻る。
【００３９】
Ｓ１４のステップにて減圧タンク４３内の圧力ＰDが吸気圧ＰIよりも高いと判断した場合には、第１の開閉弁４５を開弁状態に保持して減圧タンク４３内の圧力をさらに低減させることができるので、何もせずにＳ１１のステップに戻る。
【００４０】
このように、吸気通路２４内に吸気負圧が発生している運転状態において、減圧タンク４３内の圧力がこの吸気負圧よりも高い場合、第１の開閉弁４５を開弁して減圧タンク４３内を減圧させることができる。また、車両がノッキング発生領域にあって減圧タンク４３内の圧力が吸気圧よりも低い場合、吸気行程中に第１の開閉弁４５を開閉駆動して燃焼室１２内の吸気圧を低下させ、これに伴って吸気温を低下させる。これにより、ノッキングの発生を抑制することが可能となる。
【００４１】
吸気行程中に第１の開閉弁４５を開閉駆動するＳ１８のステップを繰り返していると、減圧タンク４３内の圧力が次第に上昇して吸気圧ＰIが減圧タンク４３内の圧力ＰD以下になってしまう。つまり、第１の開閉弁４５を開いても燃焼室１２内の吸気圧を低減させることができなくなる可能性がある。本発明においてはこのような不具合が起こらないように、先の減圧手段を組み込んでおり、エンジン１０が継続的にノッキング発生領域にあっても、ノッキングの発生を抑制する制御を継続させることが可能である。
【００４２】
本実施形態における減圧手段の第２の開閉弁５２および大気開放弁５１の制御手順を図３に示す。すなわち、Ｓ２１のステップにてチャンバー４９内の圧力ＰCが吸気圧ＰIよりも低いと判断した場合には、Ｓ２２のステップに移行してフラグがセットされているか否かを判定する。最初はフラグがセットされていないので、Ｓ２３のステップに移行して第２の開閉弁５２の開閉駆動を行う。そして、Ｓ２４のステップにてフラグをセットし、Ｓ２５のステップにてカウンタのカウント値Ｃを１にセットした後、Ｓ２６のステップに移行してチャンバー４９内の圧力ＰCが予め設定した閾値ＰRよりも高いか否かが判定される。
【００４３】
Ｓ２３のステップでの第２の開閉弁５２の開閉駆動により、チャンバー４９と第２の開閉弁５２との間に位置する第２の分岐通路４７内で振動する圧力波が発生する。これにより発生する負圧波が減圧タンク４３内の圧力よりも低い場合、逆止め弁５６が開いて連通路５５を介して減圧タンク４３内の減圧が行われる。
【００４４】
Ｓ２３のステップにて第２開閉弁５２の開閉駆動により、チャンバー４９内の圧力が上昇するものの、Ｓ２６のステップにてチャンバー４９内の圧力ＰCがまだ閾値ＰR以下であると判断した場合には、Ｓ２７のステップに移行する。そして、カウンタのカウント値Ｃがカウント終了値ＣRよりも小さいか否かが判定される。最初はカウント値Ｃがカウント終了値ＣRよりも小さいので、このまま最初のＳ２１のステップに戻る。
【００４５】
一方、Ｓ２１のステップにてチャンバー４９内の圧力ＰCが吸気圧ＰI以上であると判断した場合には、Ｓ２６のステップに移行してチャンバー４９内の圧力ＰCが予め設定した閾値ＰRよりも高いか否かが判定される。このＳ２６のステップにてチャンバー４９内の圧力ＰCが閾値ＰRよりも高圧であると判断した場合には、第２の開閉弁５２の開閉駆動を行っても、チャンバー４９と第２開閉弁との間の第２の分岐通路４７内で大きな振幅の圧力波を発生させることができない。従って、この場合にはＳ２８のステップに移行してチャンバー４９に設けられた大気開放弁５１を所定時間開弁駆動し、チャンバー４９内の圧力を大気圧まで低下させる。つまり、閾値ＰRは、大気圧と同じかあるいはこれよりも多少高めの圧力に設定されている。この場合、過給運転が行われるノッキング発生領域では吸気圧ＰIが大気圧よりも高圧となるため、この過給運転時に第２の開閉弁５２を開閉駆動して減圧タンク４３内の減圧を行うことが可能となる。つまり、前述したように吸気通路２４内が負圧になる非過給運転時には第１の開閉弁４５の開弁により減圧タンク４３内を減圧し、過給運転時には第２の開閉弁５２の開閉駆動により、減圧タンク４３内をそれぞれ減圧することができる。この結果、過給運転が長時間に亙って継続するような場合であっても、減圧タンク４３内が減圧状態に保たれ、ノッキングの発生を抑制するために吸気行程中に第１の開閉弁４５の開閉駆動を継続して行うことが可能となる。
【００４６】
先のＳ２８のステップにて大気開放弁５１を所定時間開弁駆動した後、Ｓ２９のステップに移行してフラグをリセット、つまりカウンタのカウント値Ｃを０にリセットし、Ｓ２１のステップに戻る。また、Ｓ２７のステップにてカウンタのカウント値Ｃがカウント終了値ＣRに達した、つまりＳ２３のステップでの第２の開閉弁５２の開閉駆動によりチャンバー４９と第１の開閉弁４５との間の第２の分岐通路４７内で発生する圧力波の振動が充分減衰したと判断した場合にも、Ｓ２９のステップに移行してフラグをリセットする。
【００４７】
なお、Ｓ２２のステップにてフラグがセットされている、つまり第２の分岐通路４７内で発圧力波が減衰しながら振動していると判断した場合には、Ｓ３０のステップに移行してカウンタのカウント値Ｃを１つ繰り上げた後、Ｓ２６のステップに移行する。
【００４８】
このように、吸気圧ＰIよりもチャンバー４９内の圧力が低い場合、第２の開閉弁５２の開閉駆動を圧力波の減衰周期に合わせて所定時間毎に行うことにより、減圧タンク４３内を減圧状態に保持することができる。つまり、吸気行程中での第１の開閉弁４５の開閉駆動を継続的に行うことが可能となる。
【００４９】
なお、吸気行程中に第１の開閉弁４５の開閉駆動を行う場合、ＥＣＵ３３は、減圧タンク４３内の圧力ＰDと、エンジン回転数と、１気筒あたりの吸入空気量とに基づき、点火時期マップから点火時期を算出する。より具体的には、減圧タンク４３内の圧力ＰDが低いほど、燃焼室１２内に供給される空気量が減少し、圧縮行程での燃焼室１２内の圧力が低くなるため、これを考慮して点火時期の進角量が増大するような傾向を持たせている。
【００５０】
本発明の減圧手段として、先の実施形態よりもより簡便な減圧手段を採用することも可能である。このような本発明の他の一実施形態のエンジンシステムを図４に模式的に示すが、先の実施形態と同一の機能を有する部材については、同じ参照符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、上述した第２の分岐通路４７，チャンバー４９，第２の開閉弁５２，連通路５５，逆止め弁５６などを省略し、その代わりに本実施形態では大気開放弁５９を減圧手段として減圧タンク４３に組み込んでいる。この大気開放弁５９は非通電時閉塞型の電磁弁であり、減圧タンク４３内が大気圧よりも高圧の予め設定した所定の圧力ＰR以上になった場合、大気開放弁５９を開弁して減圧タンク４３内を大気圧まで低下させるようにしている。
【００５１】
このような実施形態における第１の開閉弁４５および大気開放弁５９の制御手順を図５に示す。すなわち、Ｓ３１のステップにてエンジン１０が低負荷領域にあるか否かが判定される。エンジン１０が低負荷領域にある、すなわちターボ過給機２０が機能していない運転状態にあると判断した場合には、Ｓ３２のステップに移行して減圧タンク４３内の圧力ＰDが吸気圧ＰIよりも高いか否かが判定される。ここで、減圧タンク４３内の圧力ＰDが吸気圧ＰIよりも高い、すなわち吸気通路２４内の吸気負圧により、減圧タンク４３内の圧力ＰDを減圧する余地があると判断した場合には、Ｓ３３のステップに移行して第１の開閉弁４５を開く。そして、Ｓ３４のステップにて減圧タンク４３内の圧力ＰDが吸気圧ＰI以下であるか否かを判定する。このＳ３４のステップにて減圧タンク４３内の圧力ＰDが吸気圧ＰI以下である、つまり第１の開閉弁４５を開弁状態に保持しておいても、減圧タンク４３内を減圧させることができないと判断した場合には、Ｓ３５のステップに移行して第１の開閉弁４５を閉弁する。しかる後、Ｓ３６のステップに移行してエンジン１０がノッキング発生領域にあるか否かを判定する。ここで、エンジン１０がノッキング発生領域にあると判断した場合には、Ｓ３７のステップに移行して減圧タンク４３内の圧力ＰDが大気圧ＰA以下であるか否かを判定する。そして、減圧タンク４３内の圧力ＰDが大気圧ＰA以下であると判断した場合には、Ｓ３８のステップに移行して減圧タンク４３内の圧力ＰDが吸気圧ＰIよりも低いか否かを判定する。そして、減圧タンク４３内の圧力ＰDが吸気圧ＰIよりも低い、すなわち、吸気行程中に第１の開閉弁４５を開閉して燃焼室１２内の吸気圧を低減させることが可能であると判断した場合には、Ｓ３９のステップに移行する。この３９のステップにおいては、吸気行程の途中で第１の開閉弁４５を開閉動作させ、吸気通路２４を流れる吸気の一部を減圧タンク４３内に導き、これによって燃焼室１２内に流れ込む吸気圧を減少させる。この結果、燃焼室１２内での吸気温が低下し、ノッキングの発生を起こりにくくすることができる。
【００５２】
一方、Ｓ３１のステップにて、エンジン１０が低負荷領域にないと判断した場合には、第１の開閉弁４５の開弁操作による減圧タンク４３内の減圧が不可能であるので、Ｓ３５のステップにて第１の開閉弁４５を閉弁駆動した後、Ｓ３６のステップに移行する。これは、第１の開閉弁４５が閉弁状態にあっても、Ｓ３３のステップにおける第１の開閉弁４５の開弁駆動を終了させるためのものである。
【００５３】
Ｓ３２のステップにて減圧タンク４３内の圧力ＰDが吸気圧ＰI以下であると判断した場合には、エンジン１０が低負荷領域にあるので、何もせずにＳ３１のステップに戻る。また、Ｓ３４のステップにて減圧タンク４３内の圧力ＰDが吸気圧ＰIよりも高いと判断した場合には、第１の開閉弁４５を開弁状態に保持して減圧タンク４３内の圧力をさらに低減させることができるので、何もせずにＳ１１のステップに戻る。さらに、Ｓ３６のステップにてエンジン１０がノッキング発生領域にないと判断した場合にも、第１の開閉弁４５を開閉駆動する必要性がないので、何もせずにＳ１１のステップに戻る。
【００５４】
Ｓ３７のステップにて減圧タンク４３内の圧力ＰDが大気圧ＰAよりも高いと判断した場合には、Ｓ４０のステップに移行して大気開放弁５９を開閉駆動し、減圧タンク４３内の圧力ＰDを大気圧ＰAまで下げる。このように大気開放弁５９を開閉駆動して減圧タンク４３内の圧力ＰDを大気圧ＰAまで下げることにより、吸気圧ＰIが大気圧ＰA以上であれば、吸気行程中に第１の開閉弁４５を開閉駆動して燃焼室１２の圧力を低下させることができる。
【００５５】
なお、Ｓ３８のステップにて減圧タンク４３内の圧力ＰDが吸気圧ＰI以上であると判断した場合には、第１の開閉弁４５を開閉駆動しても燃焼室１２内の圧力を低減させることができないので、何もせずにＳ３１のステップに戻る。
【００５６】
なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明をターボ過給機が組み込まれた火花点火方式の内燃機関に応用した一実施形態の概念図である。
【図２】図１に示した実施形態における第１の開閉弁の制御手順を表すフローチャートである。
【図３】減圧手段の制御手順を表すフローチャートである。
【図４】本発明の他の一実施形態の概念図である。
【図５】図４に示した実施形態における第１の開閉弁の制御手順を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１０  エンジン
１１  燃料噴射弁
１２  燃焼室
１３  点火プラグ
１４  吸気ポート
１５  排気ポート
１６  シリンダヘッド
１７  吸気弁
１８  排気弁
１９  イグニッションコイル
２０  ターボ過給機
２１  排気通路
２２  コンプレッサ
２３  タービン
２４  吸気通路
２５  サージタンク
２６  吸気管
２７  排気管
２８  熱交換器（インタークーラー）
２９  アクセルペダル
３０  スロットルアクチュエーター
３１  スロットル弁
３２  アクセル開度センサー
３３  ＥＣＵ
３４  エアフローメーター
３５  吸気圧センサー
３６  ピストン
３７  シリンダブロック
３８  連接棒
３９  クランク軸
４０  クランク角センサー
４１  分岐通路
４２  分岐管
４３  減圧タンク
４４  減圧タンク用圧力センサー
４５  第１の開閉弁
４６  弁アクチュエーター
４７  第２の分岐通路
４８  第２の分岐管
４９  チャンバー
５０  チャンバー用圧力センサー
５１  大気開放弁
５２  第２の開閉弁
５３  弁アクチュエーター
５４  連通管
５５  連通路
５６  逆止め弁
５７  ボール
５８  ばね
５９  大気開放弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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