(57)【要約】【課題】デポジットによる吸気制御弁の固着を防止する。【解決手段】エンジン２００は、吸気管２０４にインパルス弁２２４を備える。インパルス弁２２４は、吸気管２０４内部で回動可能に構成されており、その回動範囲に、インパルス弁２２４を挟む上下流の連通を遮断可能な全閉範囲を含む構成を採る。ＥＣＵ１００は、インパルス弁駆動制御において、適宜初期化処理を実行し、インパルス弁２２４を、全開位置ＯＰからその時点で設定されている全閉位置ＣＬまで回動させる。この際、ＥＣＵ１００は、全閉範囲の基点位置である全閉位置ＣＬｌｍ１から全閉位置ＣＬまでの区間における、ＩＰＶＥＤＵ２２５の平均駆動電流Ｉｄａｖを算出し、基準値Ａと比較する。平均駆動電流Ｉｄａｖが基準値Ａよりも大きい場合、ＥＣＵ１００は、インパルス弁２２４が固着する可能性があるものとして、全閉位置ＣＬを再設定する。【選択図】図３
2010169023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に備わり、複数の気筒、該複数の気筒に連通する吸気通路、該吸気通路に設置され、所定の回動範囲内で回動可能且つ回動状態に応じて吸気の流量を制御可能に構成されると共に、該回動範囲の一部をなす全閉範囲内で設定される全閉位置において上流側と下流側との連通を遮断可能な吸気制御弁、及び該吸気制御弁に対し前記回動状態の変化を促す駆動力を付与可能な駆動手段を備え、前記吸気の脈動を利用した慣性過給が可能に構成されてなる内燃機関の制御装置であって、
前記全閉位置が前記全閉範囲内の一の前記全閉位置に設定されている状態において、前記吸気制御弁及び前記吸気通路における前記全閉範囲に対応する部位のうち少なくとも一方におけるデポジットの堆積の度合いを特定する特定手段と、
該特定された堆積の度合いに応じて前記全閉位置を前記全閉範囲内において前記一の全閉位置と異なる他の前記全閉位置に再設定する設定手段と、
前記吸気制御弁が開閉されるに際して前記再設定された全閉位置が前記全閉位置として使用されるように前記駆動手段を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記特定手段は、前記車両の運転条件に基づいた所定の初期化要求が生じた場合に前記デポジットの堆積状態を特定する
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】
前記特定手段は、前記吸気制御弁を回動させた際の前記駆動手段の制御情報に基づいて前記デポジットの堆積の度合いを特定する
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】
前記設定手段は、前記一の全閉位置と比較して、前記吸気制御弁を前記全閉位置まで回動させる際に通過する前記全閉範囲内の領域が減少するように、前記全閉位置を再設定する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記駆動手段は、前記吸気制御弁に対し駆動電流に応じた駆動力を前記駆動力として付与可能に構成されており、
前記特定手段は、前記駆動電流に基づいて前記デポジットの堆積状態を特定する
ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記設定手段は、前記特定された駆動電流が基準値以上である場合に前記全閉位置を再設定する
ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気制御弁の開閉制御による慣性過給が可能な内燃機関の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の慣性過給に係るものとして、例えば、特許文献１に開示されたエンジンの制御装置がある。このエンジンの制御装置によれば、エンジンにおいて、吸気制御弁の開弁を燃焼室の吸気弁の開弁よりも遅くすることにより過給を実行させると共に、吸気制御弁の開閉を行うアクチュエータの動作タイミングを補正することにより、気筒間における過給空気量の不均衡を抑制できるとされている。
【０００３】
また、吸気早閉じ制御において、吸気制御弁がバキュームタンク及び吸気通路における吸気制御弁の下流側の部分を遮断する開度に制御されることによって、負圧の確保と燃費の向上の両立が実現できる内燃機関の制御装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
更には、スロットル近傍へのデポジット付着に際して生じる吸入空気量の変化を、デポジットの付着量学習により補償する内燃機関のスロットルか開度制御装置も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ２００６−１０４２７１号公報
【特許文献２】特開２００６−７７６５３号公報
【特許文献３】特開２００４−２８５８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
慣性過給は、吸気制御弁上下流の圧力差を利用して気筒内に吸気を押し込む構成を採るため、吸気制御弁は、例えばスロットルバルブ等の吸気絞り弁等と較べて、より負圧を得られ易い燃焼室側に設置される。このため、吸気制御弁、或いはその回動範囲に当たる吸気通路内壁等には、燃料、オイル、水或いは各種粉塵等を要素とする所謂デポジットが付着し易い。この種のデポジットの付着は、吸気制御弁が全閉位置にて固着する原因となるが、上記エンジンの制御装置を始めとする従来の装置には、この種のデポジットの付着による吸気制御弁の固着に関して具体的な記述はなく、吸気制御弁の固着を回避することが難しい。
【０００７】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、デポジットによる吸気制御弁の固着を回避し得る内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本発明に係る内燃機関の制御装置は、車両に備わり、複数の気筒、該複数の気筒に連通する吸気通路、該吸気通路に設置され、所定の回動範囲内で回動可能且つ回動状態に応じて吸気の流量を制御可能に構成されると共に、該回動範囲の一部をなす全閉範囲内で設定される全閉位置において上流側と下流側との連通を遮断可能な吸気制御弁、及び該吸気制御弁に対し前記回動状態の変化を促す駆動力を付与可能な駆動手段を備え、前記吸気の脈動を利用した慣性過給が可能に構成されてなる内燃機関の制御装置であって、前記全閉位置が前記全閉範囲内の一の前記全閉位置に設定されている状態において、前記吸気制御弁及び前記吸気通路における前記全閉範囲に対応する部位のうち少なくとも一方におけるデポジットの堆積の度合いを特定する特定手段と、該特定された堆積の度合いに応じて前記全閉位置を前記全閉範囲内において前記一の全閉位置と異なる他の前記全閉位置に再設定する設定手段と、前記吸気制御弁が開閉されるに際して前記再設定された全閉位置が前記全閉位置として使用されるように前記駆動手段を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る「内燃機関」とは、複数の気筒を有し、当該気筒の各々における燃焼室において、例えばガソリン、軽油、各種アルコール若しくは各種アルコールとガソリンとの混合燃料等各種の燃料が、又は当該各種燃料を含む混合気等が爆発或いは燃焼した際に生じる力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的な又は機械的な伝達経路を経て駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念である。
【００１０】
本発明に係る内燃機関の制御装置における「吸気通路」とは、即ち、吸気（外界から吸入される吸入空気、或いは該吸入空気に一定又は不定の割合で排気（例えばＥＧＲ装置等を介して導かれるＥＧＲガスや気筒内部からの吹き返しにより導かれた筒内ガス等を含む）が混入したもの等を包括する）の通路であって、好適な一形態として、例えばエアクリーナ、エアフローメータ、スロットルバルブ（即ち、吸気絞り弁）、サージタンク及び吸気ポート等を相互に且つ適宜に連結又は連通せしめ得る、例えば単一の、又は相互に連結された複数の管状部材の形態を採り得る。
【００１１】
本発明に係る内燃機関は、この吸気通路内において回動可能に設置され（尚、「回動」とは、回転を伴って動作することを指し、「回動可能」とは、即ち「回転可能」なる概念を含む趣旨である）、例えば二値的に、段階的に或いは連続的に制御され得る回動状態に応じて、吸気の量たる吸気量を制御可能な、例えばバタフライ弁等の吸気制御弁を備える。この吸気制御弁は、内燃機関にスロットルバルブ等の吸気絞り弁が備わる場合には、好適な一形態として、この吸気絞り弁の下流側（尚、「下流」及び「上流」とは、吸気の流れる方向を基準とする方向概念の一であり、この場合、下流側とは即ち気筒側である）に設置される。尚、吸気制御弁の設置態様は、吸気通路の構造等に応じて適宜変化し得る。例えば、吸気通路が、例えばサージタンクと各気筒との間の区間において、例えば各気筒又は気筒群に対応して適宜に分岐する構成を有する場合等には、その分岐位置又はその上流側に複数の気筒に共有される形で単一の吸気制御弁が備わっていてもよいし（この場合、好適な一形態として吸気系は、所謂一弁式のインマニレス吸気系であってもよい）、このような吸気通路の構成においても、各気筒に対応する複数の吸気通路（即ち、分岐位置下流側）に各気筒個別に複数の吸気制御弁が備わっていてもよい。或いは吸気通路の一部が、例えば、所謂吸気マニホールド等、サージタンク下流側において気筒毎に独立した構成とされる場合等には、無論これら独立した管路の各々に（或いは一部に）吸気制御弁が備わっていてもよい。
【００１２】
本発明に係る内燃機関は、吸気制御弁の回動状態に応じて、吸気の脈動を利用した慣性過給（パルス過給又はインパルスチャージ等とも称される）が可能である。ここで、「慣性過給」とは、吸気制御弁の上下流に圧力差を生じさせることにより吸気の脈動波を生成し（尚、吸気は吸気制御弁の有無にかかわらず大小なり脈動を伴い得るが、吸気制御弁の開閉制御により生じる脈動とは、好適な一形態として、この種の脈動よりも強い脈動である）、この脈動波の位相と吸気弁の閉弁時期（閉弁位相）とを協調させる等して、自然吸気がなされる場合と較べて多量の空気を気筒内に送り込むことを指す。
【００１３】
好適な一形態として、慣性過給とは、例えば吸気弁の開弁に相前後して吸気制御弁を全閉位置に位置制御し、例えば吸気弁の開弁後然るべき時間経過（クランク角等により角度概念として規定されてもよい）を経て吸気制御弁を全開位置まで開弁させる（好適には、吸気制御弁の下流側が負圧であり、且つ吸気制御弁の上流側が大気圧以上である状態で開弁させる）こと等によって正圧波を生成し、この正圧波を開放端とみなし得る各気筒の燃焼室入り口近傍で負圧波として反射させると共に、更にこの反射波を、例えば吸気通路に対し直列又は並列に配置された、例えばサージタンク等の開口部で再び開放端反射させた際に生じる二次的な又は多次的な正圧波を脈動波として利用するものであってもよい。
【００１４】
この種の慣性過給を実現すべくなされる吸気制御弁の回動状態の制御は、例えば、吸気制御弁の開閉時期、開弁期間又は開度（即ち、開弁の度合いであり、一義的に開閉状態を規定する）の制御、吸気弁の開閉時期又は開弁期間の制御、或いは更に吸気の充填効率の変化に伴う吸気量の変化に応じた燃料噴射量の補正等を適宜に含み得、各種態様を採り得る。この際、例えば燃焼室と吸気通路との連通状態を制御する吸気弁の閉弁時期と、吸気の脈動波（正圧波）のピークが吸気弁に到達する時期とを同期させる（必ずしも一致させることのみを表すものではない）旨の制御等を含んでもよい。
【００１５】
ここで、本発明に係る吸気制御弁は、全閉位置において吸気制御弁の上流側と下流側との連通を遮断する構成を採る（好適には吸気通路を閉塞することを意味するが、吸気制御弁の上流側に吸気絞り弁が備わる場合等には、吸気通路の完全なる遮断は、係る吸気絞り弁にて賄ってもよく、上記脈動波を実践上十分に生じさせ得る限りにおいて、吸気制御弁の全閉位置において、必ずしも完全に上下流の連通が遮断される必要はない。即ち、ここで言う遮断とは、この種の吸気の流通が著しく阻害されるといった状態を含む概念である）が、この全閉位置は、吸気制御弁の回動範囲内で規定される全閉範囲内で自由に（少なくとも一義的でない、という意味である）設定可能である。即ち、全閉範囲とは、回動範囲のうち吸気制御弁の位置が上記全閉位置となる範囲であり、この全閉範囲で停止している限りにおいて、吸気制御弁は少なくとも実践上問題なく上下流の連通を遮断することができる。
【００１６】
このような、全閉位置を可変とする旨の効果は、吸気制御弁の構成により導かれるものであっても、吸気通路の構成により導かれるものであってもよいが、後者である場合、例えば、吸気制御弁が回動するに際して吸気制御弁の両端部分が描く円弧に沿うように、吸気通路の内壁部の曲率（好適には半径の逆数である）が定められていてもよい。
【００１７】
一方、吸気制御弁が、吸気通路内で回動可能な且つ全閉位置において上下流の連通を遮断可能な構造を採ることに起因して、吸気制御弁が係る全閉範囲に位置する場合に吸気制御弁と吸気通路内壁部との間に形成される間隙は非常に小さいものとなる（尚、上記遮断の概念を適用すれば、この間隙の大きさは、必ずしもゼロ或いはゼロとみなし得る程度に小さくなくてもよい）。
【００１８】
このため、この間隙或いはその近傍の領域に、燃料、オイル、水分（特に氷結した場合）又は吹き返しガス等を要因とする各種のデポジットが付着又は堆積すると、或いは吸気制御弁において係る間隙を形成する端部近傍にこの種のデポジットが付着又は堆積すると、吸気制御弁が、全閉範囲外の位置から全閉位置へ向けて回動するにあたって、或いは、全閉位置から全閉範囲外の目標位置（好適には、全開位置である）へ向けて回動するにあたって、吸気制御弁が、この付着又は堆積したデポジットを噛み込んで全閉範囲内の不定の位置（いずれにせよ、全閉位置である）において固着する可能性がある。特に、内燃機関が、ディーゼルエンジン等の圧縮自着火式内燃機関として構成される場合や、ＥＧＲ装置等排気を吸気系に再循環させる装置や、ＰＣＶ等ブローバイガスを吸気系に循環させる装置を有する場合等には、排気中のＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）、或いはブローバイガス中のＨＣ等の影響によりこの種のデポジットが生成され易く、必然的に、吸気制御弁がこの種の固着状態に陥る可能性は相対的に高くなる。
【００１９】
吸気制御弁が全閉位置で固着すると、吸気制御弁下流には十分な吸気が供給されなくなり、固着状態にある吸気制御弁に対応する気筒の出力が極端に減少する。特に、上記一弁式のインマニレス吸気系のように、全気筒又は複数の気筒で吸気制御弁が共有される場合には、出力の減少が顕著である。また、吸気脈動を生じさせ得る程度に上下流の連通を遮断する必要性に鑑みれば、吸気制御弁と吸気通路内壁部との間隙が如何なるものであれ、この種の全閉位置での固着が生じる可能性は排除されない。
【００２０】
本発明に係る内燃機関の制御装置では、以下の如くにしてこの種のデポジットによる吸気制御弁の固着が好適に回避される。即ち、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成され得る特定手段により、吸気制御弁の全閉位置が全閉範囲内の一の全閉位置に設定された状態において、吸気制御弁及び吸気通路において全閉範囲に対応する部位のうち少なくとも一方における、デポジットの堆積の度合いが、例えば二値的、段階的又は連続的な各種の指標値、制御量或いは物理量等として直接的に又は間接的に特定される。
【００２１】
尚、本発明に係る「特定」とは、検出、推定、算出、導出、同定及び取得等を包括する概念であり、特定対象（この場合、デポジットの堆積の度合い又はそれと一対一、一対多、多対一若しくは多対多に対応する各種の指標値、物理量または制御量）を、制御上参照し得る情報として後述する制御手段に把握させ得る限りにおいて、そのプロセスは、各種態様を有してよい趣旨である。
【００２２】
ここで、「全閉範囲に対応する部位」とは、吸気通路において全閉範囲を規定する面部分（全閉範囲にある吸気制御弁の端部と対向する面部分）等を意味し、吸気通路において、デポジットが付着又は堆積した際に吸気制御弁の回動を妨げ得る部位を包括する概念である。このため、特定手段により特定されるデポジットの堆積の度合いは、必ずしもリニアではないにせよ全閉位置での吸気制御弁の固着が生じる可能性を規定する指標として有効となる。即ち、吸気制御弁であれ吸気通路の対応部位であれ、デポジットが相応に堆積していれば、吸気制御弁と吸気通路との間隙が小さくなる全閉範囲において吸気制御弁がデポジットを噛み込む可能性が高くなると言えるのである。この際、吸気制御弁においてデポジットの噛み込みを生じる可能性が低い部分にデポジットが堆積しているにせよ、そのような状況では吸気通路の対応部位にも相応のデポジットが堆積していると考えるのが妥当であり、結局は、特定手段により特定される堆積の度合いは、吸気制御弁の固着の可能性と相関する。
【００２３】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成され得る設定手段が、この特定されたデポジットの堆積の度合いに応じて、吸気制御弁の全閉位置を、全閉範囲内において当該一の全閉位置とは異なる他の全閉位置に再設定する（即ち、変更される）。また、この全閉位置の再設定を受けて、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成され得る制御手段は、例えば慣性過給がなされる場合等、吸気制御弁が開閉されるに際して、この再設定された全閉位置が新たな全閉位置として使用されるように、吸気制御弁に対し上記回動状態の変化を促す駆動力を付与可能に構成されてなる、例えばモータやアクチュエータ等を含み得る本発明に係る駆動手段を制御する。
【００２４】
このように、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、特定された堆積の度合いに応じて、例えば、係る度合いが予め設定された基準値を超える場合等に、デポジットの堆積により吸気制御弁が固着しかねないとの判断の下、吸気制御弁の全閉位置が従前の位置から変更される。このため、吸気制御弁が、回動する際に全閉範囲内においてデポジットを噛み込んで固着する等といった、吸気制御弁がそれ以降、回動不能となる事態の発生を未然に防ぐことが可能となるのである。
【００２５】
補足すると、本発明は、吸気制御弁の回動を可能とする構成上、吸気通路における全閉範囲に対応する部位にデポジットが堆積し易く、またこの種のデポジットの堆積が、吸気制御弁の全閉位置が固定されていることにより吸気流束の状態が変化し難い場合に顕著に生じ得る点に着目し、吸気制御弁の全閉位置を、全閉範囲内で自由に（何らかの制約があるにせよ、全閉位置が一義的である場合と較べれば明らかに自由である）設定することが可能である点を利用して、吸気制御弁の効能を維持したまま吸気制御弁の固着を確実に回避するといった、実践上極めて有益な効果を提供するものである。
【００２６】
本発明に係る内燃機関の制御装置の一の態様では、前記特定手段は、前記車両の運転条件に基づいた所定の初期化要求が生じた場合に前記デポジットの堆積状態を特定する。
【００２７】
この態様によれば、例えば機関回転速度、負荷を規定する各種制御量、燃料噴射量、外気温、湿度或いは前回係る判別がなされた時点からの経過時間等、車両の各種運転条件に基づいて適宜に（例えば、運転条件が、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいてデポジットが生成され易い又は付着若しくは堆積し易い条件であると推定された条件を満たす場合に、慣性過給が実行されない場合（好適には、吸気制御弁は全開位置で固定される）に、減速フューエルカット時に、又は停止アイドル時等に）生じ得る、或いはこのように言わば自動的に生じるものとは別に、ドライバによる然るべき操作手段の操作等により人為的に生じ得る各種の初期化要求に応じて、デポジットの堆積状態が特定される。
【００２８】
このため、特定手段がデポジットの堆積状態を特定するにあたって平常時と異なる吸気制御弁の何らかの駆動制御が伴い得るとしても、駆動手段の駆動エネルギの浪費や特定手段の負荷の増大等といった、特定手段が、何らの指針に基づくことなく、実行することに格別合理的な理由が存在しない特定を繰り返した場合等に生じる不利益を回避することが可能となる。
【００２９】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記特定手段は、前記吸気制御弁を回動させた際の前記駆動手段の制御情報に基づいて前記デポジットの堆積の度合いを特定する。
【００３０】
この態様によれば、吸気制御弁を回動させた際の駆動手段の制御情報に基づいて、デポジットの堆積の度合いが特定されるため、比較的簡便に且つ正確にデポジットの堆積の度合いを特定することが可能となる。
【００３１】
補足すれば、この種の制御情報とは、駆動手段が吸気制御弁を回動させるにあたって、デポジットの堆積の度合いと一対一、一対多、多対一又は多対多に対応し得る情報であり、例えば、駆動手段がモータ等を含む電動アクチュエータ等である場合における、駆動電圧、駆動電流又は駆動電力等であってもよいし、ＰＩＤ制御等の各種フィードバック制御又はフィードフォワード制御等により吸気制御弁が目標位置に収束又は到達するのに要する時間値等であってもよい。
【００３２】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記設定手段は、前記一の全閉位置と比較して、前記吸気制御弁を前記全閉位置まで回動させる際に通過する前記全閉範囲内の領域が減少するように、前記全閉位置を再設定する。
【００３３】
この態様によれば、吸気制御弁を開閉するにあたっての全閉範囲の通過量が従前の全閉位置よりも少なくなるように全閉位置が再設定されるため、固着が生じる可能性をより効果的に低減することが可能となる。
【００３４】
駆動手段の制御情報に基づいてデポジットの堆積の度合いが特定される本発明に係る内燃機関の制御装置の一の態様では、前記駆動手段は、前記吸気制御弁に対し駆動電流に応じた駆動力を前記駆動力として付与可能に構成されており、前記特定手段は、前記駆動電流に基づいて前記デポジットの堆積状態を特定する。
【００３５】
この態様によれば、駆動手段は、例えばモータ等を適宜に含み得る電動アクチュエータ等の電気駆動型の駆動手段であり、駆動電流に応じて駆動力を付与可能に構成されるため、制御性、設置性、メンテナンス性及びコストにおいて有利である。また、制御情報としての駆動電流は、デポジットの堆積により吸気制御弁の回動が妨げられている状況（例えば、吸気制御弁自体に或いは吸気制御弁と吸気通路との間隙部分等にデポジットが相応に付着している状況）においては、その妨害の度合いに応じて比較的リニアに増減し得る。従って、この種の制御情報として利用するのに適している。
【００３６】
尚、「駆動電流」とは駆動手段の物理的、機械的、電気的又は磁気的な構成等に応じて、或いはその制御態様に応じて各種の態様を採り得る。例えば、所謂ベクトル制御がなされる場合、駆動電流とは、駆動手段を構成するモータにおけるロータの磁極対の方向にｄ軸を、またその直角方向にｑ軸を設定してなるｄ−ｑ軸モデル上で設定されるｄ軸電流又はｑ軸電流であってもよい。或いは、それらをステータの固定座標変換を介してｕ相、ｖ相及びｗ相の三相電流に変換したものであってもよい。
【００３７】
尚、この態様では、前記設定手段は、前記特定された駆動電流が基準値以上である場合に前記全閉位置を再設定してもよい。
【００３８】
このように駆動電流の値が基準値以上である（尚、「以上」とは基準値の設定如何により容易に「より大きい」と置換し得る概念であり、基準値がいずれの領域に属するかは発明の本質に影響を与えない）場合に全閉位置が再設定される場合、固着回避に係る実践上の利益を簡便に且つ効率良く享受することが可能となる。
【００３９】
尚、この際、「基準値」は、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、通常の動作範囲において生じ得る誤差による誤判断を防止しつつ、吸気制御弁の固着を招来しかねない各部へのデポジットの付着については的確に検出し得るように定められていてもよい。また、基準値は、例えば、内燃機関の運転条件等に主として起因するデポジットの生成され易さ、前記運転条件に加え吸気通路の構成や構造にも起因するデポジットの付着又は堆積のし易さ、或いは、仕様又は仕向けに応じて適宜定まるこの種の固着回避の要求度等に応じて設定される固定値又は可変値であってもよい。
【００４０】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】図１のエンジンシステムにおけるインパルス弁付近における吸気管の模式的な断面図である。
【図３】図１のエンジンシステムにおいて実行されるインパルス弁駆動制御のフローチャートである。
【図４】図３の基本制御において参照される慣性過給領域の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００４３】
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態に係るエンジンシステム１０の構成について一部その動作を交えて説明する。ここに、図１は、エンジンシステム１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００４４】
図１において、エンジンシステム１０は、図示せぬ車両に搭載され、ＥＣＵ１００及びエンジン２００を備える。
【００４５】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、エンジン２００の動作全体を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「内燃機関の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する基本制御を実行可能に構成されている。
【００４６】
尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「判別手段」、「設定手段」及び「制御手段」の一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【００４７】
エンジン２００は、ガソリンを燃料とする、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列４気筒ガソリンエンジンである。エンジン２００の概略について説明すると、エンジン２００は、シリンダブロック２０１に４本の気筒２０２が並列して配置された構成を有している。そして、各気筒内における圧縮工程において燃料を含む混合気が圧縮され、点火装置２０３の点火動作により着火した際に生じる力が、夫々不図示のピストン及びコネクティングロッドを介してクランクシャフト（不図示）の回転運動に変換される構成となっている。このクランクシャフトの回転は、トランスミッションや減速装置等の各種パワートレインを経由して、エンジンシステム１０を搭載する車両の駆動輪に伝達され、当該車両の走行が可能となる。
【００４８】
以下に、エンジン２００の要部構成を、その動作の一部と共に説明する。尚、個々の気筒２０２の構成は相互に等しいため、ここでは一の気筒２０２についてのみ説明することとする。但し、各気筒を区別して表す場合には、これら４本の気筒の各々を適宜「第１気筒」、「第２気筒」、「第３気筒」及び「第４気筒」と表現する。尚、補足すると、エンジン２００では、各行程が、第１気筒→第３気筒→第４気筒→第２気筒の順に繰り返し実行される構成となっている。即ち、第１気筒において吸気行程がなされている場合、時系列上相前後して吸気行程を迎える気筒は第３気筒である。
【００４９】
図１において、外界から導かれる空気たる吸入空気は、吸気管２０４に導かれる構成となっている。この吸気管２０４には、吸気管２０４に導かれる吸入空気の量を調節可能なスロットルバルブ２０５が配設されている。このスロットルバルブ２０５は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され且つＥＣＵ１００により上位に制御されるスロットルバルブモータ（不図示）から供給される駆動力により回転可能に構成された回転弁であり、スロットルバルブ２０５を境にした吸気管２０４の上流部分と下流部分とをほぼ遮断する全閉位置から、ほぼ全面的に連通させる全開位置まで、その回転位置が連続的に制御される構成となっている。このように、エンジン２００では、スロットルバルブ２０５及びスロットルバルブモータにより、一種の電子制御式スロットル装置が構成されている。
【００５０】
吸気管２０４は、スロットルバルブ２０５の下流側において連通管２０６に接続され、その内部において連通管２０６と連通する構成となっている。連通管２０６は、各気筒２０２の吸気ポート（不図示）の各々に連通しており、吸気管２０４に導かれた吸入空気は、連通管２０６を介して、各気筒に対応する吸気ポートに導かれる構成となっている。吸気ポートは、一の気筒２０２について夫々二個ずつ備わっており、夫々が気筒２０２内部に連通可能に構成されている。尚、吸気管２０４及び連通管２０６により、本発明に係る「吸気通路」の一例が構成されている。
【００５１】
吸気ポートには、燃料噴射用の不図示のインジェクタの噴射弁が露出しており、吸気ポートに燃料たるガソリンを噴射可能に構成されている。このインジェクタの駆動系は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００により上位に制御される。即ち、インジェクタは、ＥＣＵ１００によりその動作が制御される構成となっている。インジェクタを介して噴射された燃料は、吸気ポートにおいて吸入空気とある程度混合され、上述した混合気として吸気行程に気筒２０２内部へ吸入される。即ち、この混合気は、本発明に係る「吸気」の一例である。尚、吸入された混合気は、吸気行程及びそれに引き続く圧縮行程において更に混合が促進され、圧縮ＴＤＣ付近においてなされる点火装置２０３の点火制御（尚、ＥＣＵ１００により制御される）により点火及び着火する（即ち、爆発する）構成となっている。
【００５２】
本実施形態では、このようにインジェクタは所謂電子制御式のポートインジェクタであり、燃料は吸気ポートに噴射されるが、燃料の噴射形態は何ら限定されるものではなく、例えば、この種のポートインジェクタに代えて又は加えて、高温高圧の気筒２０２内部に直接燃料を噴射可能な、例えばコモンレールシステムやユニットインジェクタ等からなる筒内直噴システムが採用されてもよい。
【００５３】
吸気ポートと気筒２０２内部との連通状態は、各吸気ポートに設けられた吸気バルブ２０７により制御される。吸気バルブ２０７は、クランクシャフトに連動して回転する吸気カムシャフト２０８に固定された、吸気カムシャフト２０８の伸長方向と垂直な断面が楕円形状をなす吸気カム２０９のカムプロフィール（端的に言えば、形状）に応じてその開閉特性が規定されており、開弁時に吸気ポートと気筒２０２内部とを連通させることが可能に構成されている。
【００５４】
一方、燃焼した混合気或いは一部未燃の混合気は、吸気バルブ２０７の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１０の開弁時に、不図示の排気ポートを介して排気として排気マニホールド２１３に導かれる構成となっている。排気バルブ２１０は、クランクシャフトに連動して回転する排気カムシャフト２１１に固定された、排気カムシャフト２１１の伸長方向と垂直な断面が楕円形状をなす排気カム２１２のカムプロフィール（端的に言えば、形状）に応じてその開閉特性が規定されており、開弁時に排気ポートと気筒２０２内部とを連通させることが可能に構成されている。
【００５５】
排気マニホールド２１３に集約された排気は、排気マニホールド２１３に連通する排気管２１４に供給される。排気管２１４には、タービンハウジング２１５に収容される形でタービン２１６が設置されている。タービン２１６は、排気管２１４に導かれた排気の圧力（即ち、排気圧）により所定の回転軸を中心として回転可能に構成された、セラミック製の回転翼車である。このタービン２１６の回転軸は、コンプレッサハウジング２１７に収容される形で吸気管２０４に設置されたコンプレッサ２１８と共有されており、タービン２１６が排気圧により回転すると、コンプレッサ２１８も当該回転軸を中心として回転する構成となっている。
【００５６】
コンプレッサ２１８は、不図示のエアクリーナを介して外界から吸気管２０４に吸入される吸入空気を、その回転に伴う圧力により下流側へ圧送供給可能に構成されており、このコンプレッサ２１８による吸入空気の圧送効果により、所謂過給が実現される構成となっている。即ち、エンジン２００では、タービン２１６とコンプレッサ２１８とにより、一種のターボチャージャが構成されている。
【００５７】
また、排気管２１４には、三元触媒２１９が設置されている。三元触媒２１９は、エンジン２００の排気中に含まれるＮＯｘを還元し、ＮＯｘの還元により生じた酸素を一時的に吸蔵すると共に、吸蔵した酸素により排気中に含まれるＨＣ及びＣＯを酸化することによって排気を浄化可能に構成された排気浄化装置である。
【００５８】
更に、気筒２０２を収容するシリンダブロック２０１には、水温センサ２２０が配設されている。シリンダブロック２０１内部には、気筒２０２を冷却するための冷却水流路たるウォータジャケットが張り巡らされており、当該ウォータジャケット内部において、冷却水たるＬＬＣが不図示の循環系の作用により循環供給されている。水温センサ２２０は、このウォータジャケット内部に検出端子の一部が露出した構成を有しており、冷却水の温度を検出可能に構成されている。水温センサ２２０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された冷却水温は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。
【００５９】
コンプレッサ２１８の上流側には、吸入空気の質量流量を検出可能なホットワイヤ式のエアフローメータ２２１が設置されている。エアフローメータ２２１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された吸入空気量は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。尚、本実施形態において、検出された吸入空気量は、気筒２０２に吸入される吸気の量（即ち、吸気量）と一義的な関係を有しており、エンジン２００の実負荷を規定する指標値の一部として扱われる。
【００６０】
また、吸気管２０４において、コンプレッサ２１８の下流側、且つスロットルバルブ２０５の上流側には、インタークーラ２２２が設置されている。インタークーラ２２２は、その内部に熱交換壁を有しており、過給された吸入空気が（コンプレッサ２１８が実質的にみて有意に作用しない低回転領域においても同様である）通過する際に、係る熱交換壁を介した熱交換により吸入空気を冷却可能に構成されている。エンジン２００は、このインタークーラ２２２による冷却によって吸入空気の密度を増大させることが可能となるため、コンプレッサ２１８を介した過給がより効率的になされ得る構成となっている。
【００６１】
ここで、吸気管２０４における、スロットルバルブ２０５の下流側には、サージタンク２２３が設置されている。サージタンク２２３は、上述したターボチャージャの過給作用を適宜受けつつ供給される吸入空気の不規則な脈動を抑制し、下流側（即ち、気筒２０２側）に安定して吸入空気を供給すると共に、後述する慣性過給制御の実行時において負圧波の位相を反転させる、所謂反転ボリュームとして機能するように構成されたタンクであり、上述した連通管２０６は、このサージタンク２２３の下流側において吸気管２０４に接続されている。但し、吸入空気は基本的に大なり小なり脈動しつつ気筒２０２側へ供給されるため、サージタンク２２３を通過する吸入空気もまた、一種の脈動波である。
【００６２】
吸気管２０４に設置されたサージタンク２２３の下流側における、連通管２０６との接続部位近傍には、インパルス弁２２４が設けられている。インパルス弁２２４は、吸気管２０４内部で弁体が回動することによって、インパルス弁２２４を挟む上流側と下流側との連通面積を変化させることが可能に構成された、本発明に係る「吸気制御弁」の一例である。尚、インパルス弁２２４の詳細について後述する。
【００６３】
ＩＰＶＥＤＵ（Impulse Valve-Electric Drive Unit：インパルスバルブ用電気駆動ユニット ）２２５は、インパルス弁２２４に対しその回動状態の変化を促す駆動力を付与することによって、インパルス弁２２４を回動させることが可能な、本発明に係る「駆動手段」の一例たる電気駆動式のアクチュエータである。ＩＰＶＥＤＵ２２５は、駆動モータ、モータ駆動回路及び回転角センサ（いずれも不図示、且つ符号は省略）を備える。尚、ＩＰＶＥＤＵ２２５には、不図示のオルタネータから供給される直流電圧を所定の高電圧に昇圧する昇圧手段としての不図示のＤＣ／ＤＣコンバータを介して、概ね４０Ｖ程度の直流駆動電圧Ｖｄｃが供給されている。
【００６４】
駆動モータは、インパルス弁２２４の回転軸に連結され且つ永久磁石が付設されてなる、回転子たる不図示のロータと、固定子であるステータとを備えるＤＣブラシレスモータであり、モータ駆動回路を介したステータへの通電により駆動モータ内に形成される回転磁界の作用によってロータが回転することにより、その回転方向に駆動力を発生する構成となっている。
【００６５】
モータ駆動回路は、ステータへの通電を介して駆動モータ内部に形成される磁界の状態を制御可能に構成された、インバータを含む電流制御回路である。モータ駆動回路は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によりその動作が上位に制御される構成となっている。駆動モータは、ＤＣブラシレスモータであり、その駆動電圧は、直流電圧たる駆動電圧Ｖｄｃであるが、ステータへの通電に供される電流は、モータ駆動回路内のインバータにより生成される、ｕ相、ｖ相及びｗ相に対応する三相交流電流となっている。
【００６６】
回転角センサは、駆動モータにおけるロータの２相コイルから出力される電圧の位相が変化することを利用してロータ回転角ζを検出可能に構成されたレゾルバである。既に述べたように、駆動モータのロータはインパルス弁２２４の回転軸に連結されており、回転角センサにより検出されるロータ回転角ζは、インパルス弁の回動状態と一義的な関係にある。回転角センサは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたロータ回転角ζは、インパルス弁２２４の回動状態を制御するにあたっての参照値として、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。尚、ロータ回転角ζを検出する手段は、レゾルバに限定されず、例えば、ホールセンサやロータリエンコーダ等であってもよい。
【００６７】
ＥＧＲ通路２２６は、排気マニホールド２１３にその一端部が接続され、また吸気管２０４におけるインパルス弁２２４の下流側にその他端部が接続された、中空且つ金属製の管状部材である。このＥＧＲ通路２２６によって、エンジンシステム１０では、排気マニホールド２１３内の排気の一部をＥＧＲガスとして吸気管２０４に再循環させる、所謂ＥＧＲの実行が可能となっている。
【００６８】
このＥＧＲ通路２２６には、ＥＧＲクーラ２２７及びＥＧＲ弁２２８が設置されている。
【００６９】
ＥＧＲクーラ２２７は、ＥＧＲガスの冷却装置である。ＥＧＲクーラ２２７は、外周部にエンジン２００の冷却水配管の一部が張り巡らされた構成を有し、ＥＧＲ通路２２６に導かれたＥＧＲガスは、この冷却水との熱交換により冷却され、下流側（即ち、吸気管２０４側）へ導かれる構成となっている。ＥＧＲクーラ２２７には、夫々が上述したウォータジャケットに連通するインレットパイプ及びアウトレットパイプ（いずれも不図示）が接続されており、冷却水は、当該インレットパイプから当該冷却水配管に流入し、当該アウトレットパイプを介して当該冷却水配管の外に排出される。排出された冷却水は、エンジン２００の冷却水循環系に還流され、所定の経路を経て再びインレットパイプから供給される。尚、ＥＧＲ通路２２６には、ＥＧＲクーラ２２７の上流側及び下流側を連通させるバイパス通路（符合省略）が形成され、ＥＧＲガスの過冷却が適宜防止可能に構成されていてもよい。
【００７０】
ＥＧＲ弁２２８は、ＥＧＲクーラ２２７の下流側においてＥＧＲ通路２１８に設置され、弁体の開閉状態の制御によりＥＧＲガスの流量（即ち、ＥＧＲ量）を変化させることが可能に構成された電磁開閉弁である。ＥＧＲ弁２２８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その駆動状態はＥＣＵ１００により上位に制御される構成となっている。補足すると、ＥＧＲ通路２２６に導かれたＥＧＲガスは、吸気管２０４と排気マニホールド２１３との圧力差及びこのＥＧＲ弁２２８の開度（例えば、全開を１００（％）、全閉を０（％）等として規格化された数値として表され得る）に応じた流量で、吸気管２０４に還流される。即ち、ＥＧＲガスが吸気管２０４に供給される場合、上述した混合気と、この供給されるＥＧＲガスとにより、本発明に係る「吸気」の一例が構成される。
【００７１】
尚、エンジン２００では、連通管２０６が、個々の気筒２０２（より具体的には吸気ポート）に対応する部分の上流側において集約され、また、この集約部分に単一のインパルス弁２２４が配置された、所謂一弁式のインマニレス吸気系が採用されているが、吸気系の構成はこれに限定されない。例えば、吸気系は、連通管２０６における、各気筒に個別に対応する部位（例えば、各吸気ポートに連通する枝管部分等）に、気筒毎に或いは吸気ポート毎に複数のインパルス弁が設置された、所謂多弁式のインマニレス吸気系であってもよい。或いは、例えばサージタンク２２３から個々の気筒２０２に対し吸気マニホールドが分岐する構成を有し、個々の吸気マニホールドに、インパルス弁２２４が夫々独立して制御可能に設置されていてもよい。
【００７２】
尚、本実施形態に係るエンジンシステム１０では、本発明に係る「内燃機関」の一例として、ガソリンエンジンたるエンジン２００が採用されているが、本発明に係る内燃機関とはガソリンエンジンのみを指すものではなく、無論ディーゼルエンジンや、アルコール混合燃料を使用するエンジン等であってもよい。
【００７３】
尚、エンジン２００の要求負荷は、不図示のアクセルペダルの操作量（即ち、ドライバによる操作量）たるアクセル開度Ｔａに応じて決定される。アクセル開度Ｔａは、アクセル開度センサ１１により検出され、アクセル開度センサ１１と電気的に接続されたＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。総体的には、アクセル開度が小さい程要求負荷は小さく、アクセル開度が大きい程要求負荷は大きくなる。要求負荷の大小とは、要求出力の大小と相関するから、エンジンシステム１０において、エンジン要求出力は、アクセル開度Ｔａに応じて変化する。
【００７４】
ここで、図２を参照し、インパルス弁２２４の詳細について説明する。ここに、図２は、インパルス弁２２４付近における、吸気の流れる方向に沿った吸気管２０４の模式的な断面図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００７５】
図２において、インパルス弁２２４は、吸気管２２４内で回動可能に構成されている。尚、図示白抜き矢線は、吸入空気の流れ方向を示している。
【００７６】
インパルス弁２２４の回動状態は、インパルス弁２２４の開閉の度合いを示すインパルス弁開度Ａｉｐによって表される。インパルス弁開度Ａｉｐは、インパルス弁２２４が、開角０°に相当する図示全開位置ＯＰ（即ち、上流側と下流側とを最大限に連通させる位置であり、図示破線で示されたインパルス弁２２４の位置である）にある場合に１００（％）と定義され、またインパルス弁２２４が後述する全閉位置ＣＬ（即ち、本発明に係る「全閉位置」の一例であって、上流側と下流側との連通を遮断する位置である）にある場合に０（％）と定義される規格化された指標値である。尚、後述する慣性過給がなされないエンジン２００の動作期間において、インパルス弁２２４は、基本的に基準位置に停止するように制御される。本実施形態に係るインパルス弁２２４の基準位置は、開角０°に相当する全開位置ＯＰ（即ち、Ａｉｐ＝１００）である。
【００７７】
ここで特に、エンジン２００においてインパルス弁２２４の全閉位置ＣＬは固定位置ではなく、図示の通り、開角９０°に対応する図示全閉位置ＣＬ０を中心とする開角±α（°）の範囲（即ち、図示「全閉範囲」参照）内の位置は、全て全閉位置ＣＬに相当する。即ち、開角９０−α（°）に相当するインパルス弁２２４の位置を全閉位置ＣＬｌｍ１とし、開角９０＋α（°）に相当するインパルス弁２２４の位置を全閉位置ＣＬｌｍ２とすると、エンジン２００におけるインパルス弁２２４の全閉位置は、全閉位置ＣＬｌｍ１からＣＬｌｍ２に至る図示全閉範囲で自由に設定可能である。本実施形態において、インパルス弁２２４は、全開位置ＯＰと全閉位置ＣＬとの間で、閉弁時には時計回り方向に、開弁時には反時計回り方向に夫々回動する構成となっている。尚、インパルス弁２２４は、図示面内で時計回りの一方向に回動するように構成又は駆動制御されてもよいし、反時計回りの一方向に回動するように構成又は駆動制御されてもよい。
【００７８】
このような可変な全閉位置は、吸気管２０４において係る全閉範囲に対応する面部分（即ち、全閉範囲においてインパルス弁２２４の両端部に対向し得る面部分）形状によって実現されている。即ち、当該面部分の曲率は、インパルス弁２２４の両端部が図示面内で回動する際に描く円弧の曲率（半径の逆数）と略等しく設定されており、全閉範囲内でインパルス弁２２４がどれだけ回動したとしても、当該両端部と当該面部分との間隙は、実践的にみて殆ど吸入空気の流通が遮断される程度に狭く維持されるのである。
【００７９】
＜実施形態の動作＞
上述したように、吸気管２０４において全閉範囲に対応する面部分は、インパルス弁２２４の両端部と当該面部分との間隙が、吸入空気の流通が殆ど遮断される微小な値に維持されるように一定の曲率を有している。従って、この面部分においては、インパルス弁２２４の位置に関係なくエンジン２００において生成される各種のデポジットが付着又は堆積し易い。また、この吸気管２０４へのデポジット堆積とは別に、インパルス弁２２４自体にも、特に上流側の端部近傍においてデポジットが堆積し易い。このような傾向は、エンジン２００のように、排気を吸気系に戻し得るＥＧＲ装置を備えたエンジン構成においては顕著となる。また、ＨＣを多く含むブローバイガスが適宜吸気系に導かれるエンジン構成、燃料が筒内噴射されるエンジン構成或いはディーゼルエンジン等においても同様に顕著である。
【００８０】
一方、このようにインパルス弁２２４又は吸気管２０４にデポジットが堆積した状態では、その堆積の度合いよっては、インパルス弁２２４が回動した際に、インパルス弁２２４が、全閉範囲において上記間隙にデポジットを噛み込んで回動不能な状態及び回動が著しく妨げられた状態としての固着状態に陥る可能性がある。とりわけ、後述する慣性過給の実行時においては、インパルス弁２２４を全開位置ＯＰと全閉位置ＣＬとの間で高速に回動させる必要があり（特に、一弁式インマニレス吸気系の場合、各気筒で同様の慣性過給効果を得るためには、インパルス弁２２４は、各気筒の一吸気行程に相当する短期間で開閉する必要がある）、また本実施形態では、インパルス弁２２４の回動方向が開弁時と閉弁時とで反転することも手伝って、この種の固着が生じる可能性が高くなる。インパルス弁２２４が全閉位置で固着すると、インパルス弁２２４の下流側には吸入空気が供給されない。そのため、対応する気筒が実質的に休止状態に陥ることとなって、エンジン出力が極端に減少する。特に、エンジン２００のように、単一のインパルス弁２２４を全気筒で共有する構成においては、エンジン２００全体が実質的に停止してしまう。他方で、インパルス弁２２４を駆動する駆動モータの仕様は、該してこのようなデポジット等の阻害要因の影響が考慮されておらず、またある程度考慮されているにせよ、固着状態のインパルス弁２２４を、確実にその固着状態を打ち破って回動させることには実践上の困難が伴う。
【００８１】
本実施形態では、ＥＣＵ１００により実行されるインパルス弁駆動制御により、このようなデポジットによるインパルス弁２２４の固着が好適に回避される。ここで、図３を参照し、インパルス弁駆動制御の詳細について説明する。ここに、図３は、インパルス弁駆動制御のフローチャートである。
【００８２】
図３において、ＥＣＵ１００は、初期化要求の有無を判別する（ステップＳ１０１）。初期化要求とは、後述する初期化処理の実行要求である。初期化要求は、前回初期化処理が実行されてからの経過時間が基準値を超えた場合、エンジン２００の吸入空気量の積算値が基準値を超えた場合、ＥＧＲ量の積算値が基準値を超えた場合、高回転高負荷運転時や冷間時等、デポジットが生成され易い運転条件が所定時間継続した場合等、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、ＩＰＶＥＤＵ２２５の駆動エネルギの浪費或いはＥＣＵ１００の負荷増大等を可及的に抑制しつつインパルス弁２２４の固着を確実に防止し得る頻度で初期化処理が実行されるように定められた各種の条件が満たされた場合に発生する。
【００８３】
初期化要求が存在しない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０６に移行する。一方で、初期化要求が生じている場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、現時点の全閉位置ＣＬを取得する（ステップＳ１０２）。尚、全閉位置ＣＬの初期値は、前述した開角９０°に相当する全閉位置ＣＬ０である。即ち、初期状態において、インパルス弁２２４の回動範囲は９０°である。尚、全閉位置ＣＬは、初期化処理が実行される毎に随時初期値ＣＬ０から更新される。
【００８４】
現時点の全閉位置ＣＬを取得すると、ＥＣＵ１００は、初期化処理を実行する（ステップＳ１０３）。ここで、初期化処理とは、全開位置ＯＰと全閉位置ＣＬとの間でインパルス弁２２４を複数回往復回動させる処理を指す。この際、ＥＣＵ１００は、ＩＰＶＥＤＵ２２５の制御情報として、インパルス弁２２４が、全閉範囲における、全閉位置ＣＬｌｍ１から現時点の全閉位置ＣＬに至る区間を回動する際の駆動モータの平均駆動電流Ｉｄａｖ（即ち、本発明に係る「制御情報」及び「駆動電流」の一例である）を算出する。尚、ＥＣＵ１００は、係る区間における駆動モータの駆動電流Ｉｄの平均値である。尚、駆動電流Ｉｄの平均値Ｉｄａｖは、本発明に係る「駆動電流」の一例に過ぎず、実施形態上の態様は、各種存在してよい。
【００８５】
尚、本実施形態に係る駆動電流Ｉｄとは、駆動モータにおけるロータの磁極対の方向にｄ軸を、またその直角方向にｑ軸を設定してなるｄ−ｑ軸モデル上で設定されるｑ軸電流Ｉｑと等価である。尚、ロータの構成によっては、ｄ軸電流が駆動電流として採用されてもよい。尚、本実施形態では、係るｑ軸電流Ｉｑに基づいて、最終的にｕ相、ｖ相及びｗ相に対応する三相電流が算出され、駆動モータのステータに通電される構成となっている。即ち、本実施形態では、所謂ベクトル制御による電流制御が採用されている。尚、電流制御形態は、必ずしもベクトル制御に限定されず、例えば、矩形波電流制御が採用されてもよい。
【００８６】
平均駆動電流Ｉｄａｖを算出すると、ＥＣＵ１００は、この算出された平均駆動電流Ｉｄａｖが基準値Ａよりも大きいか否かを判別する（ステップＳ１０４）。尚、基準値Ａは、固定値であってもよいが、本実施形態では、初期化処理に使用される全閉位置ＣＬに応じて可変な値である。インパルス弁２２４は、全閉位置ＣＬが全閉範囲のどこで設定されても、全開位置ＯＰから全閉位置ＣＬへの、或いは全閉位置ＣＬから全開位置ＯＰへの遷移時間が変化しない方が望ましい。然るに、例えば全閉位置ＣＬｌｍ１と全閉位置ＣＬｌｍ２とでは、開角にして２α（°）の差があり、駆動電流Ｉｄが不変であると、必然的に全閉位置ＣＬが全閉位置ＣＬｌｍ２に設定されている場合の方が遷移時間が長くなる。このような遷移時間のばらつきを抑制するために、ＥＣＵ１００は、全閉位置ＣＬに応じて駆動電流Ｉｄを適宜補正する構成となっている。即ち、全閉位置ＣＬに応じて、リファレンス値となる正常時の駆動電流Ｉｄの値は変化する。このため、平均駆動電流Ｉｄａｖとの比較判別に供される基準値Ａもまた可変となるのである。この基準値Ａは、予め各全閉位置ＣＬに応じた値がマップ化されて格納されている。尚、ＩＰＶＥＤＵ２２５の制御態様によっては、この基準値Ａは全閉位置ＣＬによらず一定であってもよい。
【００８７】
ここで、平均駆動電流Ｉｄａｖは、インパルス弁２２４或いは吸気管２２４の上記区間におけるデポジットの堆積の度合いに相関する。より具体的には、インパルス弁２２４或いは上記区間にデポジットが堆積している場合、上記区間においてインパルス弁２２４と吸気管２２４内壁部との間隙部分にデポジットが挟まる形となり、デポジットの噛み込みによる固着が生じる以前にインパルス弁２２４の回動が妨げられる。このインパルス弁２２４の回動が妨げられる期間においては、ＩＰＶＥＤＵ２２５のフィードバック制御項（ＰＩＤ制御項）の影響により、駆動電流Ｉｄは増量側にシフトする。このため、平均駆動電流Ｉｄａｖも増加する。従って、平均駆動電流Ｉｄａｖによって、デポジットの堆積の度合いを実践上十分な精度で特定することが可能となるのである。本実施形態において、基準値Ａは、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、デポジットの堆積量が、全閉位置でのインパルス弁２２４の固着を招来しかねない程度に増加した旨に相当する平均駆動電流Ｉｄａｖの値として設定される。
【００８８】
平均駆動電流Ｉｄａｖが基準値Ａよりも大きい場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、インパルス弁２２４の全閉位置ＣＬでの固着を回避するために、全閉位置ＣＬを更新する（ステップＳ１０５）。ここで、新たに設定される全閉位置ＣＬは、従前の全閉位置ＣＬと較べて全開位置ＯＰに近付くように（即ち、開角が減少する側であり、本実施形態では、図２における反時計周り方向である）設定される。本実施形態では、全閉位置ＣＬの初期値は、全閉位置ＣＬ０であるから、結局、本実施形態においては、全閉位置ＣＬは、全閉位置ＣＬｌｍ１から全閉位置ＣＬ０の区間で設定されることになる。但し、これは一例に過ぎず、全閉位置ＣＬが再設定される限りにおいて、後述する固着防止に係る効果は担保される。
【００８９】
全閉位置ＣＬが変更されるか、又は平均駆動電流Ｉｄａｖが基準値Ａ以下である場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、車両の運転条件を取得する（ステップＳ１０６）。尚、本実施形態では、係る運転条件として機関回転速度Ｎｅ及びアクセル開度Ｔａが取得される。機関回転速度Ｎｅ及びアクセル開度Ｔａが取得されると、ＥＣＵ１００は、車両の運転条件が慣性過給領域に該当するか否かを判別する（ステップＳ１０７）。
【００９０】
ここで、図４を参照し、慣性過給領域について説明する。ここに、図４は、慣性過給領域の模式図である。
【００９１】
図４において、慣性過給領域は、縦軸及び横軸に夫々アクセル開度Ｔａ及び機関回転速度Ｎｅを配してなる二次元座標系において、図示ハッチング領域に相当する領域である。より具体的には、エンジン２００の採り得る機関回転速度の範囲を、最低回転速度ＮｅＬ（自立回転可能な最低回転速度である）以上、且つ最高回転速度ＮｅＨ（所謂レブリミットである）以下であるとし、アクセル開度Ｔａが０％（即ち、全閉）から１００％（即ち、全開）まで変化するとした場合、慣性過給領域は、ＮｅＬ≦Ｎｅ≦Ｎｅｔｈ（Ｎｅｔｈ＜ＮｅＨ）、且つＴａｔｈ≦Ｔａ≦１００となる領域であり、定性的に言えば低回転高負荷領域となる。
【００９２】
尚、最低回転速度ＮｅＬは、例えば８００ｒｐｍ程度の値であり、Ｎｅｔｈは、概ね２０００ｒｐｍ程度の値である。また、Ｔａｔｈはアクセル開度の基準値であり、要求負荷の点から慣性過給が必要である旨の判断を下し得る値である。別言すれば、基準値Ｔａｔｈ未満の低負荷領域においては、元より吸気の充填量を増大させる必要がないため、慣性過給制御の実行が必要とされないのである。
【００９３】
図３に戻り、取得した運転条件が慣性過給領域に該当しない場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、非慣性過給制御を実行する（ステップＳ１０９）。
【００９４】
ここで、非慣性過給制御とは、インパルス弁２２４の位置を全開位置ＯＰに維持する制御を指す。尚、本実施形態では、インパルス弁２２４の基準位置が全開位置ＯＰであり、インパルス弁２２４の位置を全開位置ＯＰに維持するのに要するＩＰＶＥＤＵ２２５の駆動力は比較的小さくて済むが、インパルス弁２２４の基準位置は、必ずしも全開位置ＯＰでなくともよく、その場合、インパルス弁２２４が全開位置ＯＰで維持固定されるようにＩＰＶＥＤＵ２２５に対し然るべき駆動制御がなされてもよい。
【００９５】
一方、運転条件が慣性過給領域に該当する場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、慣性過給制御を実行する（ステップＳ１０８）。
【００９６】
ここで、慣性過給制御とは、インパルス弁２２４を開閉（即ち、回動）させることにより吸気の脈動を生成し、吸気の充填効率を向上させる一連の制御を指し、その概要は概ね以下のようになる。
【００９７】
即ち、一の気筒２０２（例えば、第１気筒）について、吸気行程の開始前に（即ち、好適には他気筒（例えば、第２気筒）の吸気行程終期において）、或いは吸気行程初期においてインパルス弁２２４を全閉状態とすると、インパルス弁２２４により上下流の連通が遮断されているため、当該気筒２０２のピストンの下降に従って、連通管２０６の管内圧は負圧となり、大気圧又は過給により大気圧以上に維持される吸気管２０４の管内圧との圧力差が拡大する。このように十分に連通管２０６内部に負圧が形成された状態においてインパルス弁２２４を全開する（即ち、吸気バルブ２０７の開弁タイミング以降の開弁期間において開弁する）と、吸気管２０４と該当する気筒２０２（即ち、ここでは、第１気筒）の内部とが連通し、インパルス弁２２４を介して吸入空気が吸気として気筒２０２内部の燃焼室に流入することとなる。
【００９８】
一方、燃焼室との連通部位において連通管２０６は所謂開放端となっており、燃焼室への吸入空気の流入に惹起された正圧波は、燃焼室で反射することによって、位相が反転した負圧波となる。この負圧波は、連通管２０６及びインパルス弁２２４を順次介してサージタンク２２３に到達し、開放端となるサージタンク２２３の連通孔において開放端反射して位相が反転した正圧波として再び燃焼室に到達する。この正圧波のピークが燃焼室に（或いは吸気バルブ２０７に）到達した時点で（必ずしも、当該時点のみに限定されるものではなく、吸気の充填効率を幾らかなり向上させ得る限りにおいて当該時点を含む一定又は不定の期間であってよい）吸気バルブ２０７を閉弁することにより、或いは、吸気バルブ２０７が閉弁するタイミングで、この正圧波が燃焼室に到達するようにインパルス弁２２４の開弁時期を制御することにより、燃焼室内の圧力は上昇し、吸気の充填効率が向上する。インパルス弁２２４を利用した慣性過給は、このように実行される。
【００９９】
ステップＳ１０８に係る慣性過給制御の実行に際しては、ＥＣＵ１００は、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて車両の運転条件毎に吸気の充填効率を可及的に向上させ得るように定められた開閉特性でインパルス弁２２４が開閉するように、ＩＰＶＥＤＵ２２５を制御する。また、この際、気筒２０２内部に取り込まれる吸気の量が変化するため、空燃比を所定値に維持すべく燃料噴射量が補正される。燃料噴射量の補正に際しては、予め上述した車両の運転条件とインパルス弁２２４の開閉時期とに対応付けられてマップ化された燃料噴射量の補正量（慣性過給による吸気の充填効率向上に係る効果が生じることが前提である）が参照され、基準となる燃料噴射量が適宜に増量補正される。このため、慣性過給制御の実行に際し、エミッションの悪化は生じない。ステップＳ１０８又はステップＳ１０９に係る処理が実行されると、処理はステップＳ１０１に戻され、一連の処理が繰り返される。インパルス弁駆動制御は、このようにして実行される。
【０１００】
ここで、ステップＳ１０５に係る処理で決定された全閉位置ＣＬは、ステップＳ１０８に係る慣性過給制御の実行に際して参照される。上述したように、慣性過給制御の実行に際しては、連通管２０６内に負圧を形成する必要が生じるため、インパルス弁２２４は全開位置ＯＰと全閉位置ＣＬとの間で繰り返し往復運動する。このインパルス弁２２４を閉弁させるに際しての全閉位置ＣＬとして、先にステップＳ１０５で適宜再設定される全閉位置ＣＬが（ステップＳ１０５がステップされる場合には、その時点の全閉位置ＣＬが）使用されるのである。
【０１０１】
以上説明した本実施形態に係るインパルス弁駆動制御によれば、インパルス弁２２４或いは全閉範囲に対応する吸気管２０４内壁部分におけるデポジットの堆積の度合いを規定する平均駆動電流Ｉｄａｖに基づいて、インパルス弁２２４が全閉位置ＣＬで固着する可能性があると判断される場合に、全閉位置ＣＬがより全開位置ＯＰに近い側で、言い換えればインパルス弁２２４を開閉する際の回動量が減少する側で再設定される。このため、全閉範囲においてインパルス弁２２４がデポジットを噛み込んで固着する可能性が低減される。特に、全閉位置ＣＬが、全閉範囲の基点となる全閉位置ＣＬｌｍ１に設定された場合、インパルス弁２２４の全閉範囲内での回動量は実質的にゼロに等しくなり、この種の固着が生じる可能性は可及的に低減される。即ち、慣性過給に必要な吸気脈動の生成といったインパルス弁２２４の効能を保持したまま、インパルス弁２２４の固着を防止することが可能となるのである。
【０１０２】
尚、全閉範囲に対応する吸気管２０４内壁へのデポジットの堆積は、全閉位置ＣＬが一義に固定されたまま全開位置ＯＰと全閉位置ＣＬとの間で開閉が繰り替えされた場合には、より生じ易くなる。この点に鑑みれば、全閉位置ＣＬを変更することにより、インパルス弁２２４が開閉を繰り返すにあたっての吸気流束の状態に変化を生じさせることにより、少なからず固着防止の効果を得ることができる。即ち、全閉位置ＣＬを再設定することにより、インパルス弁２２４の固着防止に係る利益は、何ら変わりなく享受される。
【０１０３】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、吸気制御弁の開閉制御による慣性過給が可能な内燃機関を制御する装置の技術分野に利用可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１０…エンジンシステム、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０２…気筒、２０４…吸気管、２０５…スロットルバルブ、２０６…連通管、２０７…吸気バルブ、２１６…タービン、２１８…コンプレッサ、２２２…インタークーラ、２２３…サージタンク、２２４…インパルス弁、２２５…ＩＰＶＥＤＵ。
【図１】
2010169023.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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