(57)【要約】【課題】内燃機関の制御装置において、複数の燃焼室に導入される空気量偏差を低減することで回転変動やトルク変動の発生を抑制可能とする。【解決手段】圧力センサ６１ａ，６１ｂが検出した吸気分岐通路１８ａ，１８ｂの圧力に基づいて各燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄへの吸入空気量を推定し、ウエストゲート弁３０ａ，３０ｂを制御することで、空気量の少ない燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに対応するタービン迂回排気量を増加させ、空気量の多い燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに対応するタービン迂回排気量を減少させる。【選択図】        図１
2010024995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃焼室を有する内燃機関本体と、
前記各燃焼室に連通する複数の吸気分岐通路を有する吸気系と、
前記各燃焼室に連通する複数の排気分岐通路を有すると共に前記各排気分岐通路の一部が集合する第１集合通路と前記各排気分岐通路の他部が集合する第２集合通路とを有する排気系と、
該排気系における前記第１、第２集合通路より下流側に設けられる過給機と、
前記第１、第２集合通路の排気を前記過給機を迂回させる第１、第２迂回通路と、
該第１、第２迂回通路により迂回する排気量を調整する迂回排気量調整手段と、
前記第１、第２集合通路に対応する前記燃焼室へ吸入される空気量を検出または推定する空気量検出推定手段と、
該空気量検出推定手段の検出推定結果に基づいて迂回排気量調整手段を制御することで空気量の少ない燃焼室に対応する前記迂回通路で迂回する排気量を増加させる排気量制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記排気量制御手段は、迂回排気量調整手段を制御して前記第１、第２迂回通路により迂回する排気量を調整するとき、前記過給機に流れる排気量を一定に維持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】
前記空気量検出推定手段は、前記吸気分岐通路の圧力を検出する圧力センサを有し、該圧力センサの検出結果に基づいて前記燃焼室へ吸入される空気量を推定することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記空気量検出推定手段は、前記燃焼室の圧力を検出する圧力センサを有し、該圧力センサの検出結果に基づいて前記燃焼室へ吸入される空気量を推定することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記空気量検出推定手段は、前記内燃機関の運転状態に応じた前記燃焼室への吸入空気量を設定したマップを記憶する記憶部を有し、前記内燃機関の運転状態に応じて前記マップを用いて空気量を推定することを特徴とする請求項１または２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、吸気系が複数の分岐通路を介して各燃焼室に連結される一方、排気系に過給機が装着されると共に、過給機への排気量を調整する迂回通路が設けられる内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な内燃機関にて、吸気管は、基端部にエアクリーナが装着され、先端部がサージタンクに連結され、このサージタンクが吸気マニホールドを介してエンジン本体に連結されることで、吸気マニホールドにおける複数の分岐管が各燃焼室（気筒）に連通している。一方、排気管は、基端部が排気マニホールドを介してエンジン本体に連結されることで、排気マニホールドにおける複数の分岐管が各燃焼室（気筒）に連通し、先端部にターボ過給機が装着されると共に、ウエストゲート弁が装着されている。
【０００３】
ところで、内燃機関における吸気系では、吸気弁の開閉動作やピストンの往復動作などに関連して吸気脈動が発生する。そして、この吸気脈動効果、吸気慣性効果を利用して吸気の充填効率を向上させることで、内燃機関の性能を向上させるようにしている。
【０００４】
なお、吸気脈動効果や吸気慣性効果を利用する内燃機関の制御装置として、下記特許文献１に記載されたものがある。また、排気系が２つに分岐すると共にターボ過給機が設けられた内燃機関にて、排気干渉を解消すると共にトルクの向上を図るものとして、下記特許文献２に記載されたものがある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０９０４３７号公報
【特許文献２】特開２００７−１７０２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、一般に、内燃機関では、複数の燃焼室に空気を導入する吸気系を小型軽量化するために、吸気マニホールドを、基端部側に対して先端部側が複数に分岐して複数の分岐通路をなすように構成し、このような複数の分岐通路を有する吸気マニホールドによりサージタンクとエンジン本体とを連結している。すると、複数の分岐通路の全長が相違してしまい、上述した吸気脈動効果や吸気慣性効果を十分に利用することができず、各燃焼室に導入される空気量に偏差が生じてしまう。特に、内燃機関の高回転・高負荷時には、この各燃焼室に導入される空気量偏差が大きくなり、回転変動やトルク変動が発生してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、複数の燃焼室に導入される空気量偏差を低減することで回転変動やトルク変動の発生を抑制可能とする内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関の制御装置は、複数の燃焼室を有する内燃機関本体と、前記各燃焼室に連通する複数の吸気分岐通路を有する吸気系と、前記各燃焼室に連通する複数の排気分岐通路を有すると共に前記各排気分岐通路の一部が集合する第１集合通路と前記各排気分岐通路の他部が集合する第２集合通路とを有する排気系と、該排気系における前記第１、第２集合通路より下流側に設けられる過給機と、前記第１、第２集合通路の排気を前記過給機を迂回させる第１、第２迂回通路と、該第１、第２迂回通路により迂回する排気量を調整する迂回排気量調整手段と、前記第１、第２集合通路に対応する前記燃焼室へ吸入される空気量を検出または推定する空気量検出推定手段と、該空気量検出推定手段の検出推定結果に基づいて迂回排気量調整手段を制御することで空気量の少ない燃焼室に対応する前記迂回通路で迂回する排気量を増加させる排気量制御手段と、を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の内燃機関の制御装置では、前記排気量制御手段は、迂回排気量調整手段を制御して前記第１、第２迂回通路により迂回する排気量を調整するとき、前記過給機に流れる排気量を一定に維持することを特徴としている。
【００１０】
本発明の内燃機関の制御装置では、前記空気量検出推定手段は、前記吸気分岐通路の圧力を検出する圧力センサを有し、該圧力センサの検出結果に基づいて前記燃焼室へ吸入される空気量を推定することを特徴としている。
【００１１】
本発明の内燃機関の制御装置では、前記空気量検出推定手段は、前記燃焼室の圧力を検出する圧力センサを有し、該圧力センサの検出結果に基づいて前記燃焼室へ吸入される空気量を推定することを特徴としている。
【００１２】
本発明の内燃機関の制御装置では、前記空気量検出推定手段は、前記内燃機関の運転状態に応じた前記燃焼室への吸入空気量を設定したマップを記憶する記憶部を有し、前記内燃機関の運転状態に応じて前記マップを用いて空気量を推定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の内燃機関の制御装置によれば、空気量検出推定手段が排気系の第１、第２集合通路に対応する燃焼室へ吸入される空気量を検出または推定し、排気量制御手段は、この検出推定結果に基づいて空気量の少ない燃焼室に対応する排気系の迂回通路により迂回する排気量を増加させている。従って、空気量の少ない燃焼室に対応する排気系の迂回通路の排気量を増加させると、空気量の少ない燃焼室に対応する集合通路の背圧が減少するため、空気量の少なかった燃焼室への空気量が増加することとなり、複数の燃焼室に導入される空気量偏差が低減し、回転変動やトルク変動の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１５】
図１は、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図、図２は、本実施例の内燃機関の制御装置における排気量制御を表すフローチャート、図３は、回転数と吸入空気効率に対するウエストゲート弁の基準開度を表すグラフ、図４は、吸入空気量と吸気ポート圧力差に対するウエストゲート弁の補正開度を表すグラフ、図５は、各気筒（燃焼室）での背圧及び吸入空気量を表すグラフ、図６は、回転数に対する背圧及びトルクを表すグラフ、図７は、クランク角に対する吸気ポート圧を表すグラフである。
【００１６】
本実施例の内燃機関の制御装置において、図１に示すように、内燃機関本体１１は、図示しないシリンダブロック上にシリンダヘッドが締結されて構成され、複数（本実施例では、４個）のシリンダボアにピストンがそれぞれ上下移動自在に嵌合している。各燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、シリンダブロックにおけるシリンダボアの壁面とシリンダヘッドの下面とピストンの頂面により構成されている。そして、内燃機関本体１１には、各燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの上部に、吸気ポート１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄと排気ポート１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが対向して形成されており、この吸気ポート１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ及び排気ポート１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、図示しない吸気弁及び排気弁により開閉可能となっている。
【００１７】
吸気管１５は、その基端部側の空気取入口にエアクリーナ１６が取付けられており、先端部側にサージタンク１７が連結されている。そして、このサージタンク１７は、吸気マニホールド１８を介して内燃機関本体１１に連結されている。そして、吸気管１５には、エアクリーナ１６の下流側に位置してスロットル弁１９を有する電子スロットル装置２０が設けられている。また、この吸気マニホールド１８は、４つの吸気分岐通路１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄから構成され、この各吸気分岐通路１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄは、基端部がサージタンク１７に連通し、先端部が各吸気ポート１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄにそれぞれ連通している。
【００１８】
本実施例では、吸気管１５、サージタンク１７、吸気マニホールド１８（分岐通路１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ）、吸気ポート１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄにより本発明の吸気系が構成されている。
【００１９】
排気管２１は、その基端部が排気マニホールド２２を介して内燃機関本体１１に連結されており、先端部側に排気ガス中に含まれる有害物質を浄化処理する触媒装置２３が装着されている。この触媒装置２３は、例えば、三元触媒であって、空燃比（排気空燃比）がストイキのときに排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを酸化還元反応により同時に浄化処理することができる。この排気マニホールド２２は、４つの排気分岐通路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２１ｄから構成され、この各排気分岐通路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、基端部が各排気ポート１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに連通している。また、この各排気分岐通路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄにて、排気ポート１４ａ，１４ｄ（燃焼室１２ａ，１２ｄ）に連通する排気分岐通路２２ａ，２２ｄの先端部が集合して第１集合通路２４ａに連結され、排気ポート１４ｂ，１４ｃ（燃焼室１２ｂ，１２ｃ）に連通する排気分岐通路２２ｂ，２２ｃの先端部が集合して第２集合通路２４ｂに連結され、各集合通路２４ａ，２４ｂが集合して排気管２１に連結されている。
【００２０】
この場合、全長の長い吸気分岐通路１８ａ，１８ｄに対応した排気分岐通路２２ａ，２２ｄが第１集合通路２４ａに連結され、全長の短い吸気分岐通路１８ｂ，１８ｃに対応した排気分岐通路２２ｂ，２２ｃが第２集合通路２４ｂに連結される。
【００２１】
本実施例では、排気ポート１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ、排気マニホールド２２（排気分岐通路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ）、集合通路２４ａ，２４ｂ、排気管２１により本発明の排気系が構成されている。
【００２２】
吸気マニホールド１８には、各吸気ポート１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに燃料を噴射するインジェクタ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄが装着されている。また、内燃機関本体１１には、各燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの上方に位置して混合気に着火する点火プラグ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄが装着されている。
【００２３】
また、排気系には、ターボ過給機２７が設けられており、このターボ過給機２７は、ツインスクロール式となっている。このツインスクロールターボは、特に低速時における顕著な排気脈動の干渉を避けることで、過給圧を上昇させるものである。このターボ過給機２７は、吸気管１５に設けられたコンプレッサ２７ａと排気管２１に設けられたタービン２７ｂとが連結軸２７ｃにより一体に連結されて構成されている。この場合、タービン２７ｂは、第１、第２集合通路２４ａ，２４ｂからの排気により駆動可能である。そして、このターボ過給機２７におけるコンプレッサ２７ａの下流側における吸気管１５には、このコンプレッサ２７ａにより圧縮されて温度上昇した吸入空気を冷却するインタークーラ２８が設けられている。
【００２４】
また、第１、第２集合通路２４ａ，２４ｂ及び排気管２１には、ターボ過給機２７のタービン２７ｂを迂回する第１、第２バイパス管（第１、第２迂回通路）２９ａ，２９ｂが設けられ、各バイパス管２９ａ，２９ｂには、ウエストゲート弁（迂回排気量調整手段）３０ａ，３０ｂが装着されている。
【００２５】
従って、燃焼室１２ａ，１２ｄの排気ポート１４ａ，１４ｄから排気分岐通路２２ａ，２２ｄを介して第１集合通路２４ａに排出された排気ガスによりタービン２７ｂが駆動されると共に、燃焼室１２ｂ，１２ｃの排気ポート１４ｂ，１４ｃから排気分岐通路２２ｂ，２２ｃを介して第２集合通路２４ｂに排出された排気ガスによりタービン２７ｂが駆動される。すると、タービン２７ｂの回転が連結軸２７ｃによりコンプレッサ２７ａに伝達され、このコンプレッサ２７ａが駆動することで吸気管１５を流れる空気が圧縮され、この圧縮空気をサージタンク１７から吸気マニホールド１８及び吸気ポート１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを介して各燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに導入することができる。このとき、過給圧に応じてウエストゲート弁３０ａ，３０ｂの開度を調整することで、各集合通路２４ａ，２４ｂの余分な排気をバイパス管２９ａ，２９ｂから排気管２１に排出し、タービン２７ｂの回転を抑えることができる。
【００２６】
車両には、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２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄの燃料噴射タイミング、点火プラグ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄの点火時期などを制御可能となっており、検出した吸入空気量、吸気温度、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温、燃料圧力などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、燃料噴射圧力、噴射時期、点火時期などを決定している。
【００２７】
即ち、吸気管１５の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、計測した吸入空気量及び吸気温度をＥＣＵ５１に出力している。電子スロットル装置２０にはスロットルポジションセンサ５４が設けられ、アクセルペダルにはアクセルポジションセンサ５５が設けられており、現在のスロットル開度及びアクセル開度をＥＣＵ５１に出力している。内燃機関本体１１にはクランクシャフトのクランク角度を検出するクランク角センサ５６が設けられ、検出したクランク角度をＥＣＵ５１に出力し、ＥＣＵ５１は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、内燃機関の回転数を算出する。また、内燃機関本体１１には水温センサ５７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。内燃機関本体１１の各燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄには筒内圧センサ５８が設けられており、検出した筒内圧をＥＣＵ５１に出力している。また、吸気管１５におけるインタークーラ２８の下流側には、過給圧を検出する過給圧センサ５９が設けられており、検出した過給圧をＥＣＵ５１に出力している。
【００２８】
ところで、本実施例の内燃機関にて、吸気マニホールド１８は、４つの吸気分岐通路１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄから構成されており、一方の吸気分岐通路１８ａ，１８ｄと他方の吸気分岐通路１８ｂ，１８ｃの長さが相違しており、一方の吸気分岐通路１８ａ，１８ｄの長さが他方の吸気分岐通路１８ｂ，１８ｃの長さより長くなっている。そのため、吸気弁の開閉動作やピストンの往復動作などに関連して発生する吸気脈動が各吸気分岐通路１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ間でばらつき、吸気脈動効果や吸気慣性効果を十分に利用することができず、各燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに導入される空気量に偏差が生じてしまう。
【００２９】
そこで、本実施例の内燃機関の制御装置では、第１、第２集合通路２４ａ，２４ｂに対応する燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄへ吸入される空気量を検出または推定する空気量検出推定手段と、この空気量検出推定手段の検出推定結果に基づいてウエストゲート弁（迂回排気量調整手段）３０ａ，３０ｂを制御することで空気量の少ない燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに対応する第１、第２バイパス管（第１、第２迂回通路）２９ａ，２９ｂで迂回する排気量を増加させる排気量制御手段とを設けている。
【００３０】
具体的に説明すると、空気量検出推定手段として、吸気分岐通路１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄの圧力を検出する圧力センサ６１ａ，６１ｂを設け、この圧力センサ６１ａ，６１ｂの検出結果に基づいて燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄへ吸入される空気量を推定する。この場合、各吸気分岐通路１８ａ，１８ｄは全長がほぼ同じであり、各分岐通路１９ｂ，１９ｃは全長がほぼ同じであることから、その圧力も同等であると考えられ、全長の長い吸気分岐通路１８ａと全長の短い吸気分岐通路１８ｂに代表して圧力センサ６１ａ，６１ｂを設けている。
【００３１】
そして、排気量制御手段としてのＥＣＵ５１は、ウエストゲート弁３０ａ，３０ｂの開度を調整制御可能であり、圧力センサ６１ａ，６１ｂの検出結果に基づいて空気量の少ない燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを判定し、この空気量の少ない燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに対応する第１、第２バイパス管２９ａ，２９ｂから迂回する排気量が増加するように、ウエストゲート弁３０ａ，３０ｂの開度を調整する。
【００３２】
なお、図７に示すように、クランク角に対して吸気分岐通路１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄの圧力が変動するものであり、全長の長い吸気分岐通路１８ａ，１８ｄと全長の短い吸気分岐通路１９ｂ，１９ｃとでは、例えば、吸気弁の閉弁時期θで圧力差が生じてしまう。そして、吸気弁の開弁時に、ピストンが下降することで吸気ポート１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄから燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ内に空気が吸入される吸気行程にて、その後、ピストンが上昇するとき、吸気弁が開弁しているため、吸気分岐通路１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄの圧力が低いと、燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに吸入された空気が再び吸気ポート１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに戻されやすくなる。このように吸気分岐通路１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄの圧力と燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに導入される空気量とが相関関係にあることから、この相対関係を事前に実験等により把握しておくことで、圧力センサ６１ａ，６１ｂの検出結果に基づいて燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに導入される空気量を推定することができる。
【００３３】
また、本実施例にて、ＥＣＵ５１は、ウエストゲート弁３０ａ，３０ｂを制御して第１、第２バイパス管２９ａ，２９ｂにより迂回する排気量を調整するとき、ターボ過給機２７のタービン２７ｂ流れ込む排気量を一定に維持するようにしている。即ち、ＥＣＵ５１は、空気量の少ない燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに対応する第１、第２バイパス管２９ａ，２９ｂから迂回する排気量が増加するようにウエストゲート弁３０ａ，３０ｂの開度を大きく調整すると共に、空気量の多い燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに対応する第１、第２バイパス管２９ａ，２９ｂから迂回する排気量が減少するようにウエストゲート弁３０ａ，３０ｂの開度を小さく調整する。
【００３４】
ここで、本実施例の内燃機関の制御装置における排気量制御について説明する。
【００３５】
本実施例の内燃機関の制御装置における排気量制御において、図２に示すように、まず、ステップＳ１１にて、内燃機関の運転状態に応じてウエストゲート弁３０ａ，３０ｂの基準開度ＯＷを算出する。ここでは、予め、図３に示すような、回転数ＮＥと吸入空気効率ＫＬに対するウエストゲート弁３０ａ，３０ｂの基準開度ＯＷを表すマップを用意しておき、このマップに基づいてウエストゲート弁３０ａ，３０ｂの基準開度ＯＷを求める。なお、回転数ＮＥは、クランク角センサ５６の検出結果に基づいて算出する。また、吸入空気効率ＫＬは、筒内（燃焼室）容積を１００％としたときの空気量（体積）であり、内燃機関の設計値とエアフローメータ５２が検出した吸入空気量に基づいて算出する。
【００３６】
次に、ステップＳ１２にて、全長の長い吸気分岐通路１８ａ，１８ｄと全長の短い吸気分岐通路１８ｂ，１８ｃとの吸気ポート圧力差ｄＰを算出する。ここでは、圧力センサ６１ａが検出した全長の長い吸気分岐通路１８ａの圧力Ｐａから、圧力センサ６１ｂが検出した全長の短い吸気分岐通路１８ｂの圧力Ｐｂを減算し、偏差から吸気ポート圧力差ｄＰを算出する。
【００３７】
続いて、ステップＳ１３にて、内燃機関の運転状態に応じてウエストゲート弁３０ａ，３０ｂの補正開度を算出する。ここでは、予め、図４に示すような、吸入空気量Ｇａと吸気ポート圧力差ｄＰに対するウエストゲート弁３０ａ，３０ｂの補正開度ｄＯＷを表すマップを用意しておき、このマップに基づいてウエストゲート弁３０ａ，３０ｂの補正開度ｄＯＷを求める。なお、吸入空気量Ｇａは、エアフローメータ５２の検出値である。
【００３８】
そして、ステップＳ１４にて、排気系における第１、第２バイパス管２９ａ，２９における各ウエストゲート弁３０ａ，３０ｂの開度ＯＷａ，ＯＷｂを算出する。そして、吸気分岐通路１８ａ（１８ｄ）の圧力Ｐａから吸気分岐通路１８ｂ（１８ｃ）の圧力Ｐｂを減算して求めた吸気ポート圧力差ｄＰが正であるとき、基準開度ＯＷａから補正開度ｄＯＷを減算して第１バイパス管２９ａにおけるウエストゲート弁３０ａの開度ＯＷａを設定し、基準開度ＯＷｂに補正開度ｄＯＷを加算して第２バイパス管２９ｂにおけるウエストゲート弁３０ｂの開度ＯＷｂを設定する。
【００３９】
即ち、吸気分岐通路１８ａ（１８ｄ）の圧力Ｐａから吸気分岐通路１８ｂ（１８ｃ）の圧力Ｐｂを減算して求めた吸気ポート圧力差ｄＰが正である場合、全長の長い吸気分岐通路１８ａ（１８ｄ）の圧力Ｐａが全長の短い吸気分岐通路１８ｂ（１８ｃ）の圧力Ｐｂより高い、つまり、全長の長い吸気分岐通路１８ａ（１８ｄ）から燃焼室１２ａ，１２ｄへ吸入される空気量が、全長の短い吸気分岐通路１８ｂ（１８ｃ）から燃焼室１２ｂ，１２ｃへ吸入される空気量より多いと判定できる。そのため、空気量の少ない燃焼室１２ｂ，１２ｃに対応する第２バイパス管２９ｂにおけるウエストゲート弁３０ｂの開度ＯＷｂを大きくする。すると、第２集合通路２４ｂから第２バイパス管２９ｂを通してタービン２７ｂを迂回する排気量が多くなり、燃焼室１２ｂ，１２ｃの背圧（排気分岐通路２２ｂ，２２ｃの排気圧力）が低下して排気抵抗が減少し、吸気ポート１３ｂ，１３ｃから燃焼室１２ｂ，１２ｃに吸入される空気量が増加する。
【００４０】
また、このとき、空気量の多い燃焼室１２ａ，１２ｄに対応する第１バイパス管２９ａにおけるウエストゲート弁３０ａの開度ＯＷａを小さくする。すると、第１集合通路２４ａから第１バイパス管２９ａを通してタービン２７ｂを迂回する排気量が少なくなり、燃焼室１２ａ，１２ｄの背圧（排気分岐通路２２ａ，２２ｄの排気圧力）が高くなって排気抵抗が増加し、吸気ポート１３ａ，１３ｄから燃焼室１２ａ，１２ｄに吸入される空気量が減少する。
【００４１】
図５に、各気筒（燃焼室）別の背圧と吸入空気量との関係を表す。この図５からわかるように、従来の内燃機関の制御装置では、所定の内燃機関の運転状態（回転数）で、排気系にて、各気筒間で背圧はほぼ一定であるが、吸気系にて、各気筒間でその長さが異なることから、各燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに吸入される空気量に偏差が生じてしまう。一方、本実施例の内燃機関の制御装置では、所定の内燃機関の運転状態（回転数）で、全長の長い吸気分岐通路１８ａ，１８ｄと全長の短い吸気分岐通路１８ｂ，１８ｃとに対応する排気系にて、ウエストゲート弁３０ａ，３０ｂの開度を増減することから、燃焼室１２ａ，１２ｄの背圧が若干増加し、燃焼室１２ａ，１２ｄの背圧が下降する。そのため、吸気系にて、燃焼室１２ａ，１２ｄの吸入空気量が若干減少し、燃焼室１２ｂ，１２ｄの吸入空気量が増加し、各燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに吸入される吸入空気量がほぼ一定となる。そのため、各燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ全体として吸入空気量がＧａ０からＧａ１に増加することとなる。
【００４２】
その結果、図６に示すように、所定の内燃機関の回転数で、従来に比べて長さの異なる吸気系で背圧を調整するため、トルクが向上する。なお、この図６のグラフにて、回転数ＮＥ１のときの背圧と吸入空気量のデータが前述した図５に表したものである。
【００４３】
また、本実施例では、図２のステップＳ１４にて、基準開度ＯＷａから補正開度ｄＯＷを減算してウエストゲート弁３０ａの開度ＯＷａを設定し、基準開度ＯＷｂに補正開度ｄＯＷを加算してウエストゲート弁３０ｂの開度ＯＷｂを設定している。そのため、第１集合通路２４ａから第１バイパス管２９ａにより迂回する排気量が減少し、第２集合通路２４ｂから第２バイパス管２９ｂにより迂回する排気量が増加する。即ち、第１集合通路２４ａからタービン２７ｂに流れる排気量が増加し、第２集合通路２４ｂからタービン２７ｂに流れる排気量が減少し、結果として、ターボ過給機２７のタービン２７ｂ流れ込む排気量が一定に維持される。そのため、内燃機関のトルクが変動することはなく、一定、つまり、ドライバの要求どおりに維持される。
【００４４】
なお、上述した実施例では、吸気分岐通路１８ａ（１８ｄ）の圧力Ｐａから吸気分岐通路１８ｂ（１８ｃ）の圧力Ｐｂを減算して求めた吸気ポート圧力差ｄＰが正である場合について説明したが、負になるときは、ウエストゲート弁３０ａ，３０ｂにおける開度の増減が逆となる。即ち、吸気分岐通路１８ａ（１８ｄ）の圧力Ｐａから吸気分岐通路１８ｂ（１８ｃ）の圧力Ｐｂを減算して求めた吸気ポート圧力差ｄＰが負である場合、全長の長い吸気分岐通路１８ａ（１８ｄ）の圧力Ｐａが全長の短い吸気分岐通路１８ｂ（１８ｃ）の圧力Ｐｂより低い、つまり、全長の長い吸気分岐通路１８ａ（１８ｄ）から燃焼室１２ａ，１２ｄへ吸入される空気量が、全長の短い吸気分岐通路１８ｂ（１８ｃ）から燃焼室１２ｂ，１２ｃへ吸入される空気量より少ないと判定できる。そのため、空気量の少ない燃焼室１２ａ，１２ｄに対応する第１バイパス管２９ａにおけるウエストゲート弁３０ａの開度ＯＷａを大きくする。すると、第１集合通路２４ａから第１バイパス管２９ａを通してタービン２７ｂを迂回する排気量が多くなり、燃焼室１２ａ，１２ｄの背圧（排気分岐通路２２ａ，２２ｄの排気圧力）が低下して排気抵抗が減少し、吸気ポート１３ａ，１３ｄから燃焼室１２ａ，１２ｄに吸入される空気量が増加する。
【００４５】
このように本実施例の内燃機関の制御装置にあっては、各燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに連通する複数の吸気分岐通路１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを設けると共に、各燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに連通する複数の排気分岐通路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを有して各排気分岐通路２２ａ，２２ｄが集合する第１集合通路２４ａと各排気分岐通路２２ｂ，２２ｃが集合する第２集合通路２４ｂを設け、第１、第２集合通路２４ａ，２４ｂより下流側にターボ過給機２７を設けると共に、ターボ過給機２７を迂回させる第１、第２バイパス管２９ａ，２９ｂ及びウエストゲート弁３０ａ，３０ｂを設けて構成し、吸気分岐通路１８ａ，１８ｂに圧力センサ６１ａ，６１ｂを設け、ＥＣＵ５１は、圧力センサ６１ａ，６１ｂの検出結果から各燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄへの吸入空気量を推定し、ウエストゲート弁３０ａ，３０ｂを制御することで、空気量の少ない燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに対応する迂回排気量を増加させている。
【００４６】
従って、空気量の少ない燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに対応するバイパス管２９ａ，２９ｂの排気量を増加させると、空気量の少ない燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに対応する集合通路２４ａ，２４ｂの背圧が減少するため、空気量の少なかった燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄへの吸入空気量が増加することとなり、複数の燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに導入される空気量偏差が低減し、内燃機関の回転変動やトルク変動の発生を抑制することができる。
【００４７】
また、本実施例の内燃機関の制御装置では、ＥＣＵ５１は、ウエストゲート弁３０ａ，３０ｂを制御して第１、第２バイパス管２９ａ，２９ｂにより迂回する排気量を調整するとき、ターボ過給機２７のタービン２７ｂに流れる排気量を一定に維持するようにしている。従って、ウエストゲート弁３０ａ，３０ｂの開度にかかわらず、内燃機関の回転数やトルクを所定値に維持することができる。
【００４８】
また、本実施例の内燃機関の制御装置では、空気量検出推定手段として、吸気分岐通路１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄの圧力を検出する圧力センサ６１ａ，６１ｂを設け、この圧力センサ６１ａ，６１ｂの検出結果に基づいて燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄへ吸入される空気量を推定している。従って、容易に燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄへの吸入空気量を推定することができ、コストの増加を抑制することができる。
【００４９】
なお、上述した実施例では、空気量検出推定手段として、吸気分岐通路１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄの圧力を検出する圧力センサ６１ａ，６１ｂを設け、この圧力センサ６１ａ，６１ｂの検出結果に基づいて燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄへ吸入される空気量を推定したが、この構成に限定されるものではない。例えば、空気量検出推定手段として、燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの圧力を検出する筒内圧センサ５８を設定し、この筒内圧センサ５８の検出結果に基づいて燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄへ吸入される空気量を推定してもよい。即ち、筒内圧センサ５８が検出した燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの圧力に基づいて平均有効圧を算出し、平均有効圧が高いほど空気量が多いものと判定できる。
【００５０】
また、内燃機関本体１１や吸気系、排気系の形態に変更がなければ、吸気系で発生する脈動を事前に把握することが可能である。そのため、前記空気量検出推定手段として、内燃機関の運転状態に応じた燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄへの吸入空気量を設定したマップを記憶する記憶部を設け、ＥＣＵ５１は、内燃機関の運転状態に応じてこのマップを用いて空気量を推定するようにしてもよい。
【００５１】
更に、前記空気量検出推定手段として、内燃機関本体１１における吸気ポート１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄや燃焼室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに空気量を計測可能な空気量センサを設け、吸入空気量を直接計測してもよい。
【００５２】
また、上述した実施例では、本発明の内燃機関の制御装置を、直列４気筒内燃機関に適用して説明したが、エンジン形態に限定されるものではなく、各気筒ごとに吸気系の長さが相違する内燃機関であれば、いずれの内燃機関に適用しても上述したものと同様の効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置は、燃焼室へ吸入される空気量に基づいて過給機を迂回する排気量を調整することで、複数の燃焼室に導入される空気量偏差を低減し、回転変動やトルク変動の発生を抑制可能とするものであり、いずれの内燃機関にも有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図である。
【図２】本実施例の内燃機関の制御装置における排気量制御を表すフローチャートである。
【図３】回転数と吸入空気効率に対するウエストゲート弁の基準開度を表すグラフである。
【図４】吸入空気量と吸気ポート圧力差に対するウエストゲート弁の補正開度を表すグラフである。
【図５】各気筒（燃焼室）間での背圧及び吸入空気量を表すグラフである。
【図６】回転数に対する背圧及びトルクを表すグラフである。
【図７】クランク角に対する吸気ポート圧を表すグラフである。
【符号の説明】
【００５５】
１１  内燃機関本体
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ  燃焼室
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ  吸気ポート
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ  排気ポート
１５  吸気管
１７  サージタンク
１８  吸気マニホールド
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ  吸気分岐通路
２１  排気管
２２  排気マニホールド
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ  排気分岐通路
２４ａ，２４ｂ  集合通路
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ  インジェクタ
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ  点火プラグ
２７  ターボ過給機
２７ｂ  タービン
２９ａ，２９ｂ  バイパス管（迂回通路）
３０ａ，３０ｂ  ウエストゲート弁（迂回排気量調整手段）
５１  電子制御ユニット、ＥＣＵ（排気量制御手段）
５２  エアフローメータ
５６  クランク角センサ
５８  筒内圧センサ（空気量検出推定手段）
６１ａ，６１ｂ  圧力センサ（空気量検出推定手段）
【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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【図６】
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【図７】
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