(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内に吸気を導く吸気通路を開閉する吸気弁の閉弁の時期を変更可能な可変動弁機構を備えるディーゼルエンジンの吸気行程の下死点より後において前記筒内に存在する前記吸気が前記吸気通路に逆流しない範囲内で前記吸気通路の圧力よりも前記筒内の圧力の方が大きくなるように、前記可変動弁機構による前記吸気弁の閉弁の時期を遅角側に制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記吸気行程において前記吸気通路から前記筒内に流入する単位時間当たりの前記吸気の量である筒内ガス流入量に基づいて、前記筒内ガス流入量が多いほど前記吸気弁の閉弁の時期の遅角量が大きくなるように前記可変動弁機構を制御することを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記筒内の圧力と前記吸気通路の圧力との差圧が所定値になった場合に前記吸気弁が閉弁するように前記可変動弁機構を制御し、
前記差圧の前記所定値は、前記下死点より後において前記筒内に存在する前記吸気が前記吸気通路に逆流しない範囲内で前記筒内ガス流入量が多いほど大きな値になるように設定されている請求項１記載のディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記下死点より後において前記吸気弁の閉弁の時期が前記筒内の圧力が前記吸気通路の圧力に等しくなる時期よりも遅角側になった場合であっても前記筒内に存在する前記吸気が前記吸気通路に逆流しないような前記筒内の圧力と前記吸気通路の圧力との差圧を前記筒内ガス流入量に関連付けて複数規定したマップを記憶する記憶部を備え、
前記マップにおいて、複数の前記差圧は前記筒内ガス流入量が多いほど大きな値になるように規定されており、
前記制御部は、前記筒内ガス流入量を取得するとともに、取得された前記筒内ガス流入量に対応した前記差圧を前記マップから抽出し、抽出された前記差圧を前記吸気通路の圧力に加えることで該吸気通路の圧力を該差圧分だけ嵩上げする補正を行い、前記筒内の圧力が補正後の前記吸気通路の圧力に等しくなった場合に前記吸気弁が閉弁するように前記可変動弁機構を制御する請求項１または２に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関として火花点火式の内燃機関であるガソリンエンジンと圧縮着火式の内燃機関であるディーゼルエンジンとが知られている。ガソリンエンジンの燃費を改善するための技術として、スロットル弁に起因するポンプ損失を低減させる技術が考案されている。例えば特許文献１には、ガソリンエンジンの部分負荷時において吸気弁の開弁時期を遅らせる制御を行うことで、筒内から吸気通路への吸気の逆流を抑制し、以ってスロットル弁に起因するポンプ損失の低減を図る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２６８９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ディーゼルエンジンの燃費の改善を図るにあたり、ディーゼルエンジンの体積効率を向上させることは有効である。しかしながら、特許文献１のようなガソリンエンジンにおける吸気弁の開弁時期を遅らせる技術をディーゼルエンジンに適用しても、ディーゼルエンジンの体積効率を向上させることは困難である。ディーゼルエンジンにおいてはガソリンエンジンのような吸気絞りが行われないため、吸気弁の開弁時期を遅らせる制御を行っても体積効率を向上させる効果が期待できないからである。
【０００５】
本発明は、体積効率を向上させることができるディーゼルエンジン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】
【０００６】
本発明に係るディーゼルエンジンの制御装置は、筒内に吸気を導く吸気通路を開閉する吸気弁の閉弁の時期を変更可能な可変動弁機構を備えるディーゼルエンジンの吸気行程の下死点より後において前記筒内に存在する前記吸気が前記吸気通路に逆流しない範囲内で前記吸気通路の圧力よりも前記筒内の圧力の方が大きくなるように、前記可変動弁機構による前記吸気弁の閉弁の時期を遅角側に制御する制御部を備え、前記制御部は、前記吸気行程において前記吸気通路から前記筒内に流入する単位時間当たりの前記吸気の量である筒内ガス流入量に基づいて、前記筒内ガス流入量が多いほど前記吸気弁の閉弁の時期の遅角量が大きくなるように前記可変動弁機構を制御することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、ディーゼルエンジンの吸気行程における下死点より後において筒内に存在する吸気が吸気通路に逆流することを抑制しつつ、筒内ガス流入量が多いほど吸気弁の閉弁の時期の遅角量を大きくすることができることから、筒内ガス流入量に応じて体積効率を効果的に高めることができる。
【０００８】
上記構成において、前記制御部は、前記筒内の圧力と前記吸気通路の圧力との差圧が所定値になった場合に前記吸気弁が閉弁するように前記可変動弁機構を制御し、前記差圧の前記所定値は、前記下死点より後において前記筒内に存在する前記吸気が前記吸気通路に逆流しない範囲内で前記筒内ガス流入量が多いほど大きな値になるように設定されていてもよい。
【０００９】
上記構成は、前記下死点より後において前記吸気弁の閉弁の時期が前記筒内の圧力が前記吸気通路の圧力に等しくなる時期よりも遅角側になった場合であっても前記筒内に存在する前記吸気が前記吸気通路に逆流しないような前記筒内の圧力と前記吸気通路の圧力との差圧を前記筒内ガス流入量に関連付けて複数規定したマップを記憶する記憶部を備え、前記マップにおいて、複数の前記差圧は前記筒内ガス流入量が多いほど大きな値になるように規定されており、前記制御部は、前記筒内ガス流入量を取得するとともに、取得された前記筒内ガス流入量に対応した前記差圧を前記マップから抽出し、抽出された前記差圧を前記吸気通路の圧力に加えることで該吸気通路の圧力を該差圧分だけ嵩上げする補正を行い、前記筒内の圧力が補正後の前記吸気通路の圧力に等しくなった場合に前記吸気弁が閉弁するように前記可変動弁機構を制御してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、体積効率を向上させることができるディーゼルエンジンの制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は実施例１に係るディーゼルエンジンシステムを示す模式図である。
【図２】図２は、ディーゼルエンジンの体積効率と筒内圧と吸気圧との関係を説明するための模式図である。
【図３】図３は実施例１に係る制御装置のフローチャートの一例を示す図である。
【図４】図４は実施例２に係る差圧αのマップの一例を示す模式図である。
【図５】図５は実施例２に係る制御装置のフローチャートの一例を示す図である。
【図６】図６（ａ）は実施例３に係るディーゼルエンジンシステムを示す模式図である。図６（ｂ）は、実施例３に係る吸気弁の閉弁時期の変更前後における吸気弁のバルブリフト特性の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【実施例１】
【００１７】
本発明の実施例１に係るディーゼルエンジンの制御装置１００について説明する。まず、制御装置１００と制御装置１００が適用されるディーゼルエンジン１０とを備えるディーゼルエンジンシステム５の全体構成について説明し、次いで制御装置１００の詳細について説明する。図１はディーゼルエンジンシステム５を示す模式図である。ディーゼルエンジン１０は、シリンダブロック１１と、シリンダヘッド１２と、ピストン１３と、吸気通路１４と、排気通路１５と、吸気弁１６と、排気弁１７と、可変動弁機構２０と、各種センサとを備えている。
【００１８】
シリンダブロック１１には気筒１８が形成されている。本実施例において、気筒１８の数は一つである。但しディーゼルエンジン１０は複数の気筒１８を有していてもよい。シリンダヘッド１２はシリンダブロック１１の上方に配置されている。ピストン１３は、気筒１８に配置されている。シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２とピストン１３とによって囲まれた領域に、燃焼室１９が形成されている。燃焼室１９は、燃料と空気とが混合した混合気が燃焼するための空間である。以下、気筒１８の内部のうち燃焼室１９の内部を筒内と称する。ピストン１３は、クランク軸にコンロッドを介して接続されている。ピストン１３が気筒１８内を上下動することで、クランク軸は回転する。なお、本実施例において上方および下方は、必ずしも重力方向における上方および下方と一致している必要はない。例えば、本実施例における上方および下方は水平方向であってもよい。
【００１９】
吸気通路１４は、筒内に吸気を導く通路である。なお、吸気とは筒内に吸入される空気をいう。吸気通路１４の具体的な構成は特に限定されるものではないが、本実施例に係る吸気通路１４は、シリンダヘッド１２に形成された貫通路である吸気ポートと、吸気ポートに接続した吸気マニホールド（吸気管）とを備えている。排気通路１５は筒内から排出される排気が通過する通路である。すなわち排気通路１５は、筒内から排気を排出する通路である。排気通路１５の具体的な構成は特に限定されるものではないが、本実施例に係る排気通路１５は、シリンダヘッド１２に形成された貫通路である排気ポートと、排気ポートに接続した排気マニホールド（排気管）とを備えている。
【００２０】
吸気弁１６は、吸気通路１４の吸気の流動方向下流側の端部に配置されている。吸気弁１６は、吸気通路１４の燃焼室１９への接続口を開閉することで、吸気通路１４を開閉する。排気弁１７は、排気通路１５の排気の流動方向上流側の端部に配置されている。排気弁１７は、排気通路１５の燃焼室１９への接続口を開閉することで、排気通路１５を開閉する。本実施例に係るディーゼルエンジン１０は、一例として、一つの気筒１８に対して一つの吸気弁１６および一つの排気弁１７を備えている。但し、吸気弁１６および排気弁１７の数はこれに限定されるものではない。例えばディーゼルエンジン１０は、一つの気筒１８に対して複数の吸気弁１６および複数の排気弁１７を備えていてもよい。
【００２１】
可変動弁機構２０は、吸気弁１６の閉弁時期を変更可能な機構である。吸気弁１６の閉弁時期を変更可能な機構であれば、可変動弁機構２０の具体的な機構は特に限定されるものではなく、クランク軸に対してカムシャフトを進角または遅角させる位相変化型の可変動弁機構、複数のカムを切り替えるカム切替型の可変動弁機構、カム切替型の可変動弁機構と位相変化型の可変動弁機構とを組み合わせたカム切替・位相変化型の可変動弁機構、その他の公知の可変動弁機構を用いることができる。
【００２２】
本実施例では可変動弁機構２０として、位相変化型の可変動弁機構を用いる。可変動弁機構２０の動作は、制御装置１００によって制御される。なおディーゼルエンジン１０が一つの気筒１８に対して複数の吸気弁１６を備えている場合には、可変動弁機構２０は、一つの気筒１８に配置された複数の吸気弁１６の位相を同位相に保ちながら、複数の吸気弁１６の閉弁時期を変更する。すなわち、この場合、一つの気筒１８に配置された複数の吸気弁１６は、同時期に開弁し、同時期に閉弁することになる。
【００２３】
各種センサは、制御装置１００の動作に必要な情報を検出するためのセンサである。図１においては各種センサの一例として、クランクポジションセンサ３０、カムポジションセンサ３１、圧力センサ３２ａ、圧力センサ３２ｂおよびエアフロメータ３３が図示されている。クランクポジションセンサ３０は、ディーゼルエンジン１０のクランク軸の位置を検出し、検出結果を制御装置１００に伝える。制御装置１００は、クランクポジションセンサ３０の検出結果に基づいてディーゼルエンジン１０のクランク角を取得する。ここで本実施例に係るディーゼルエンジン１０は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程をこの順に繰り返す４サイクルのディーゼルエンジンである。ディーゼルエンジン１０の各行程は、クランク角を基準単位として設定されている。したがって制御装置１００はクランク角を取得することで、ディーゼルエンジン１０の現在の行程を取得することができる。
【００２４】
カムポジションセンサ３１は、可変動弁機構２０のカムシャフトの位置を検出し、検出結果を制御装置１００に伝える。制御装置１００は、カムポジションセンサ３１の検出結果に基づいて、吸気弁１６の位相を取得する。
【００２５】
圧力センサ３２ａは、筒内の圧力（以下、筒内圧と称する場合がある）を検出し、検出結果を制御装置１００に伝える。すなわち圧力センサ３２ａは、筒内圧を検出する筒内圧センサとしての機能を有している。圧力センサ３２ａの配置箇所は、筒内圧を検出できる箇所であれば特に限定されるものではない。圧力センサ３２ｂは、吸気通路１４の圧力（以下、吸気圧と称する場合がある）を検出し、検出結果を制御装置１００に伝える。すなわち圧力センサ３２ｂは、吸気圧を検出する吸気圧センサとしての機能を有している。本実施例に係る圧力センサ３２ｂは、一例として、吸気通路１４の吸気マニホールドにおける吸気圧を検出している。但しこれに限定されるものではなく、圧力センサ３２ｂは例えば吸気通路１４の吸気ポートにおける吸気圧を検出してもよい。
【００２６】
エアフロメータ３３は、筒内に流入する吸気の量を検出し、検出結果を制御装置１００に伝える。すなわちエアフロメータ３３は、筒内に流入する吸気の量を検出する吸気量検出センサとしての機能を有している。
【００２７】
制御装置１００は、各種センサの検出結果に基づいて吸気弁１６を制御する制御部を備えている。具体的には制御部は、可変動弁機構２０を制御することで、吸気弁１６を制御している。より具体的には制御部は、可変動弁機構２０を制御することで、吸気弁１６の閉弁時期を制御している。
【００２８】
また本実施例において制御部は、筒内圧および吸気圧を取得する圧力取得部としての機能も備えている。具体的には制御部は、圧力センサ３２ａの検出結果に基づいて筒内圧を取得し、圧力センサ３２ｂの検出結果に基づいて吸気圧を取得する。すなわち本実施例に係る制御部は、筒内圧および吸気圧の計測値を取得している。
【００２９】
但し、制御部による筒内圧および吸気圧の取得手法は、これに限定されるものではない。例えば制御部は筒内圧を推定することで取得してもよい。制御部による筒内圧の推定の具体的手法は特に限定されないが、例えば制御部は、ディーゼルエンジン１０の負荷（吸気量、燃料噴射量等）、回転数、吸気圧等に基づいて筒内圧を推定してもよい。また制御部は、吸気圧も推定によって取得してもよい。例えば制御部は、ディーゼルエンジン１０の周囲の気圧（大気圧）に基づいて吸気圧を推定してもよい。あるいはディーゼルエンジン１０が過給機を備えている場合には、制御部は過給機の運転状態に基づいて吸気圧を推定してもよい。但し、制御部が筒内圧および吸気圧の計測値を取得する方が、筒内圧および吸気圧の推定値を取得する場合に比較して、取得された筒内圧および吸気圧の実際の値との誤差を少なくできる点で好ましい。
【００３０】
また、制御装置１００は、制御部の動作に必要なデータ等を記憶する記憶部を備えている。制御装置１００として、電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）を用いることができる。本実施例においては、制御装置１００の一例として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０２およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０３を備える電子制御装置を用いる。制御部の機能は、ＣＰＵ１０１によって実現される。記憶部の機能は、ＲＯＭ１０２およびＲＡＭ１０３によって実現される。
【００３１】
続いて制御装置１００による吸気弁１６の制御の詳細について説明する。制御装置１００の制御部は、ディーゼルエンジン１０の体積効率の向上を目的として、吸気弁１６の閉弁時期を最適制御している。まず、ディーゼルエンジン１０の体積効率と筒内圧と吸気圧との関係について説明する。図２は、ディーゼルエンジン１０の体積効率と筒内圧と吸気圧との関係を説明するための模式図である。縦軸は圧力（Ｐａ）を示している。横軸は、クランク角（°）を示している。具体的には横軸は吸気行程におけるクランク角を示している。図２には、筒内圧Ｐｃを示す曲線と吸気圧Ｐｉを示す直線とが図示されている。
【００３２】
まず、本実施例に係る吸気弁１６は、吸気行程においてピストン１３が上死点に位置したときに開弁する。筒内圧Ｐｃは下に凸の曲線を描いている。具体的には筒内圧Ｐｃは、上死点からのクランク角の増加（すなわち時間の経過）とともに減少して、上死点と下死点との間で極小となる。筒内圧Ｐｃは極小となった後、クランク角の増加とともに増加していく。なお本実施例において吸気圧Ｐｉは、クランク角が変化しても変化せずに一定値を維持している。
【００３３】
上死点から下死点までの間、筒内圧Ｐｃは吸気圧Ｐｉよりも低くなっている。この場合、吸気通路１４から筒内に吸気が流入される。またこの場合、筒内に存在する吸気が吸気通路１４に逆流することは阻止されている。
【００３４】
筒内圧Ｐｃは、ピストン１３が下死点を過ぎた場合でも、クランク角がＸ°になるまでの間は、吸気圧Ｐｉよりも低くなっている。この下死点からクランク角Ｘ°になるまでの間の期間においても、吸気弁１６が開になっている場合、吸気通路１４から筒内への吸気の流入は継続される。また、筒内から吸気通路１４への吸気の逆流は阻止される。
【００３５】
クランク角がＸ°になった場合、筒内圧Ｐｃは吸気圧Ｐｉに等しくなる。すなわち筒内圧Ｐｃと吸気圧Ｐｉとの差圧はゼロになる。クランク角がＸ°を超えた場合、筒内圧Ｐｃは吸気圧Ｐｉよりも大きくなる。筒内圧Ｐｃが吸気圧Ｐｉよりも大きくなった場合に、直ちに筒内の吸気が吸気通路１４に逆流するわけではない。筒内圧Ｐｃが吸気圧Ｐｉよりも大きくなっても、所定期間の間、吸気通路１４の吸気は慣性によって筒内に流入し続けることができる。これを慣性効果と称する。図２においては、クランク角がＹ°になるまでの間、慣性効果によって吸気通路１４の吸気は筒内に流入することができる。クランク角がＹ°になったときの筒内圧Ｐｃと吸気圧Ｐｉとの差圧は、αで図示されている。
【００３６】
クランク角がＹ°を超えた後において、仮に吸気弁１６が開弁している場合、筒内の吸気が吸気通路１４に逆流する現象が生じるおそれがある。この逆流現象が生じた場合、ディーゼルエンジン１０の体積効率は低下してしまう。図２において、最も体積効率が高くなる吸気弁１６の閉弁時期は、筒内圧Ｐｃと吸気圧Ｐｉとの差圧がαになるクランク角Ｙ°の時期である。
【００３７】
本実施例に係る制御装置１００の制御部は、吸気行程の下死点より後において筒内に存在する吸気が吸気通路１４に逆流しない時期に、吸気弁１６が閉弁するように可変動弁機構２０を制御する。この吸気弁１６の制御の具体的手法として、本実施例に係る制御部は、吸気行程において筒内圧が吸気圧に等しくなった場合（図２においてはクランク角Ｘ°の時期）に吸気弁１６が閉弁するように可変動弁機構２０を制御する。
【００３８】
図２において説明したように、吸気行程の上死点から下死点までの間および下死点から所定期間経過するまでの間（クランク角Ｘ°になるまでの間）、筒内圧は吸気圧よりも低くなっており、下死点から所定期間経過したときに筒内圧は吸気圧に等しくなることから、吸気行程において筒内圧が吸気圧に等しくなるのは、吸気行程の下死点よりも所定期間経過したときである。また、吸気行程において筒内圧が吸気圧に等しくなるまでの間、筒内に存在する吸気の吸気通路１４への逆流は生じない。したがって、制御部が吸気行程において筒内圧が吸気圧に等しくなった場合に吸気弁１６が閉弁するように可変動弁機構２０を制御することによって、吸気行程における下死点よりも後において筒内に存在する吸気が吸気通路１４に逆流しない時期に吸気弁を閉弁させることができる。
【００３９】
図３は制御装置１００のフローチャートの一例を示す図である。制御装置１００は、図３のフローチャートを所定の周期で繰り返し実行する。なお図３のフローチャートは吸気行程において実行される。また図３のフローチャートのスタート時点において、吸気弁１６は開弁しているものとする。まず制御装置１００の制御部は、筒内圧（Ｐｃ）および吸気圧（Ｐｉ）を取得する（ステップＳ１０）。
【００４０】
次いで制御部は、ステップＳ１０で取得した筒内圧が吸気圧に等しくなったか否かを判定する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０において筒内圧が吸気圧に等しくなったと判定された場合、制御部は吸気弁１６が閉弁するように可変動弁機構２０を制御する（ステップＳ３０）。次いで制御部はフローチャートの実行を終了する。ステップＳ２０において筒内圧が吸気圧に等しくなったと判定されなかった場合、制御部はフローチャートの実行を終了する。
【００４１】
以上のように本実施例に係る制御装置１００によれば、吸気行程における下死点より後において筒内に存在する吸気が吸気通路１４に逆流しない時期に吸気弁１６を閉弁させることができる。その結果、吸気行程において筒内に存在する吸気の吸気通路１４への逆流を抑制して、より多くの吸気を筒内へ流入させることができる。それにより、ディーゼルエンジン１０の体積効率を向上させることができる。その結果、ディーゼルエンジン１０の燃費を向上させることができる。
【００４２】
なお本実施例において、吸気行程における下死点より後において筒内に存在する吸気が吸気通路１４に逆流しない時期として、筒内圧が吸気圧に等しくなる時期を用いているが、これに限定されるものではない。例えば吸気行程における下死点より後において筒内に存在する吸気が吸気通路１４に逆流しない時期として、吸気行程における下死点と、筒内圧が吸気圧に等しくなる時期（図２のクランク角Ｘ°）と、の間の時期を用いてもよい。但し、本実施例のように吸気行程における下死点より後において筒内に存在する吸気が吸気通路１４に逆流しない時期として筒内圧が吸気圧に等しくなる時期を用いる場合の方が、吸気行程において筒内に存在する吸気の吸気通路１４への逆流を抑制しつつ、より多くの吸気を筒内へ流入させることができることから、ディーゼルエンジン１０の体積効率をより向上させることができる。
【実施例２】
【００４３】
続いて、本発明の実施例２に係る制御装置（以下、制御装置１００ａと称する）について説明する。本実施例に係る説明において、他の実施例に係る部材と同じ部材には同じ符号を付すことで、重複する説明を省略する（この重複説明の省略は、実施例２以降の実施例についても同様である）。
【００４４】
制御装置１００ａの制御部は、慣性効果を考慮して可変動弁機構２０を制御することで、吸気弁１６の閉弁時期を最適制御している点において、実施例１に係る制御装置１００の制御部と異なっている。なお、制御装置１００ａのハードウエア構成および制御装置１００ａが適用されるディーゼルエンジン１０の構成は実施例１と同様である。
【００４５】
ここで、慣性効果は、筒内に流入する単位時間当たりの吸気の量（以下、筒内ガス流入量と称する）と相関を有している。具体的には、筒内ガス流入量が多いほど吸気の慣性は大きくなるため、より大きな慣性効果が得られる。したがって、筒内ガス流入量が多いほど、筒内に存在する吸気の吸気通路１４への逆流が発生しないような筒内圧と吸気圧との差圧（図２の差圧α）は、より大きな値を採ることができる。その結果、図２のクランク角Ｙ°は、筒内ガス流入量が多いほど、より大きい値を採ることができる。すなわち、筒内ガス流入量が多いほど、より遅い時期に吸気弁１６を閉弁させても筒内に存在する吸気の吸気通路１４への逆流を抑制できる。そして、より遅い時期に吸気弁１６を閉弁することで、体積効率をより向上させることができる。
【００４６】
そこで制御装置１００ａの制御部は、筒内ガス流入量に応じて、吸気行程の下死点より後において筒内に存在する吸気が吸気通路１４に逆流しない範囲内で、吸気弁１６の閉弁時期が筒内圧が吸気圧に等しくなる時期（例えば図２のクランク角Ｘ°）よりも遅角側になるように可変動弁機構２０を制御する。
【００４７】
この可変動弁機構２０の制御は、具体的には以下のように実行される。まず、制御装置１００ａの制御部は、圧力取得部としての機能に加えて、エアフロメータ３３の検出結果に基づいて筒内ガス流入量を取得する筒内ガス流入量取得部としての機能を有している。また、制御装置１００ａの記憶部は、吸気行程の下死点より後において吸気弁１６の閉弁時期が筒内圧が吸気圧に等しくなる時期よりも遅角側になった場合であっても（つまり、筒内圧が吸気圧よりも高くなった場合であっても）筒内に存在する吸気が吸気通路１４に逆流しないような筒内圧と吸気圧との差圧（以下、差圧αと称する）を筒内ガス流入量に関連付けて複数規定したマップを記憶しておく。
【００４８】
図４は、差圧αのマップの一例を示す模式図である。縦軸は差圧αの値を示し、横軸は筒内ガス流入量（ｇ／ｓ）を示している。図４において、直線２００が複数の差圧αを示している。直線２００は右肩上がりに傾斜している。すなわち複数の差圧αは、筒内ガス流入量が多いほど、大きな値になるように規定されている。なお複数の差圧αは、いずれもゼロよりも大きい値である。
【００４９】
制御装置１００ａの制御部は、筒内ガス流入量、筒内圧および吸気圧を取得するとともに、取得された筒内ガス流入量に対応した差圧αを図４のマップから抽出し、抽出された差圧αを取得された吸気圧に加えることで、取得された吸気圧を差圧α分だけ嵩上げする補正を行う。次いで制御部は、取得された筒内圧が補正後の吸気圧に等しくなった場合に、吸気弁１６が閉弁するように可変動弁機構２０を制御する。この制御が行われた場合、筒内ガス流入量に応じて、吸気行程の下死点より後において筒内に存在する吸気が吸気通路１４に逆流しない範囲内で、吸気弁１６の閉弁の時期を筒内圧が吸気圧に等しくなる時期よりも遅角側にすることができる。具体的には、この場合、図２のクランク角Ｙ°（なおクランク角Ｙ°は筒内ガス流入量に応じて遅角側に移動する）において吸気弁１６を閉弁させることができる。
【００５０】
図５は制御装置１００ａのフローチャートの一例を示す図である。制御装置１００ａは、図５のフローチャートを所定の周期で繰り返し実行する。なお、図５のフローチャートは吸気行程において実行される。また図５のフローチャートのスタート時点において、吸気弁１６は開弁しているものとする。図５のフローチャートは、ステップＳ１０に代えてステップＳ１０ａを備えている点と、ステップＳ２０に代えてステップＳ２０ａを備えている点と、ステップＳ１０ａとステップＳ２０ａとの間にステップＳ１２およびステップＳ１４をさらに備えている点とにおいて、実施例１に係る図３のフローチャートと異なっている。
【００５１】
まず制御装置１００ａの制御部は、筒内圧（Ｐｃ）、吸気圧（Ｐｉ）および筒内ガス流入量（Ｆ）を取得する（ステップＳ１０ａ）。次いで制御部は、ステップＳ１０ａで取得された筒内ガス流入量（Ｆ）に対応した差圧αを図４のマップから取得する（ステップＳ１２）。次いで制御部は、ステップＳ１０ａで取得された吸気圧（Ｐｉ）にステップＳ１２で取得された差圧αを加えることで、ステップＳ１０ａで取得された吸気圧（Ｐｉ）を差圧α分だけ嵩上げする補正を行う（ステップＳ１４）。その結果、補正後の吸気圧（Ｐｉ+α）が取得される。次いで制御部は、ステップＳ１０で取得された筒内圧（Ｐｃ）がステップＳ１４で取得された補正後の吸気圧（Ｐｉ+α）になったか否かを判定する（ステップＳ２０ａ）。
【００５２】
ステップＳ２０ａにおいて筒内圧が補正後の吸気圧になったと判定された場合、制御部は吸気弁１６が閉弁するように可変動弁機構２０を制御する（ステップＳ３０）。次いで制御部は、フローチャートの実行を終了する。ステップＳ２０ａにおいて筒内圧が補正後の吸気圧になったと判定されなかった場合、制御部はフローチャートの実行を終了する。
【００５３】
本実施例に係る制御装置１００ａによれば、筒内に存在する吸気の吸気通路１４への逆流を抑制しつつ、筒内圧（Ｐｃ）が補正後の吸気圧（Ｐｉ+α）に等しくなった場合に吸気弁１６を閉弁させることができる。その結果、筒内圧が吸気圧に等しくなった場合に吸気弁１６を閉弁させる場合に比較して、筒内に存在する吸気の吸気通路１４への逆流を抑制しつつ吸気弁１６の閉弁時期をさらに遅くすることができる。それにより体積効率をより向上させることができる。その結果、ディーゼルエンジン１０の燃費をより向上させることができる。また、筒内ガス流入量が多くなるほど吸気弁１６の閉弁時期をより遅くすることができる。それにより、筒内ガス流入量に応じて体積効率を効果的に高めることができる。
【００５４】
なお制御装置１００ａは、さらに実施例１に係る可変動弁機構２０の制御を実行してもよい。この場合、制御装置１００ａは、例えばディーゼルエンジン１０の運転状態に基づいて、実施例１に係る可変動弁機構２０の制御（図３）および実施例２に係る可変動弁機構２０の制御（図５）を切り替えて実行してもよい。この一例として、制御部は、ディーゼルエンジン１０の運転状態が所定の負荷よりも低い低負荷であるとの条件が満たされた場合には実施例１に係る可変動弁機構２０の制御を実行し、当該条件が満たされない場合には、実施例２に係る可変動弁機構２０の制御を実行してもよい。この場合、低負荷の場合には高負荷の場合に比較して吸気弁１６の閉弁時期が早くなることから、吸気弁１６の開弁している期間（開弁から閉弁するまでの期間）を短くすることができる。逆に高負荷の場合には、吸気弁１６の開弁している期間を長くすることができる。
【００５５】
あるいはディーゼルエンジン１０が過給機を備えている場合には、制御装置１００ａの制御部は、過給機の運転状態に基づいて実施例１に係る可変動弁機構２０の制御および実施例２に係る可変動弁機構２０の制御を切り替えて実行してもよい。この一例として制御部は、過給機が過渡状態の場合との条件が満たされた場合には実施例１に係る可変動弁機構２０の制御を実行し、当該条件が満たされない場合には実施例２に係る可変動弁機構２０の制御を実行してもよい。この場合、過給機が過渡状態の場合には吸気弁１６の開弁している期間を短くし、過給機が過渡状態でなくなった場合には吸気弁１６の開弁している期間を長くすることができる。
【実施例３】
【００５６】
続いて本発明の実施例３に係る制御装置（以下、制御装置１００ｂと称する）について説明する。まず制御装置１００ｂを備えるディーゼルエンジンシステムの全体構成について説明し、次いで制御装置１００ｂについて説明する。図６（ａ）は、本実施例に係るディーゼルエンジンシステム５ｂを示す模式図である。ディーゼルエンジンシステム５ｂは、ディーゼルエンジン１０に代えてディーゼルエンジン１０ｂを備えている点と、制御装置１００ａに代えて制御装置１００ｂを備えている点とにおいて、実施例２に係るディーゼルエンジンシステム５と異なっている。ディーゼルエンジン１０ｂは、可変動弁機構２０に代えて可変動弁機構２０ｂを備えている点において、実施例２に係るディーゼルエンジン１０と異なっている。その他の構成は実施例２と同様である。
【００５７】
可変動弁機構２０ｂは、吸気弁１６のリフト量を変更することなく吸気弁１６の作用角を変更することが可能な可変動弁機構である。可変動弁機構２０ｂの具体的構成は特に限定されるものではないが、一例として特開２００６−３３６６５９号公報に記載されているような、吸気弁を駆動するカムの回転速度を変更することで吸気弁の作用角を変更する可変動弁機構を応用することができる。
【００５８】
具体的には可変動弁機構２０ｂとして、ディーゼルエンジン１０ｂのクランク軸にタイミングチェーンまたはタイミングベルトを介して駆動されることでクランク軸の回転に同期して回転する駆動軸と、駆動軸と同軸上に駆動軸に対して相対回転自在に設けられ且つ吸気弁１６を駆動するカムを外周面に有するカムシャフトと、駆動軸とカムシャフトとを接続するとともに制御装置１００ｂによって制御されることで回転中心を偏心させる偏心部材（例えば環状のディスク）と、を備える可変動弁機構を用いることができる。
【００５９】
より具体的には、上記偏心部材は、偏心部材の回転中心が偏心した場合にカムの回転速度が変更されるように、駆動軸とカムシャフトとを接続している。具体的には、カムシャフトの端部には、半径方向に沿って係合溝が形成された第１フランジ部が設けられ、駆動軸には、半径方向に沿って係合溝が形成された第２フランジ部が第１フランジ部に対向するように設けられている。偏心部材は、第１フランジ部と第２フランジ部との間に配置されている。偏心部材の一方の端部には、第１フランジ部の係合溝に係合するピンが突設され、他方の端部には第２フランジ部の係合溝に係合するピンが突設されている。偏心部材は、各々のピンが第１フランジ部の係合溝および第２フランジ部の係合溝にそれぞれ係合することで、駆動軸とカムシャフトとを接続している。
【００６０】
上記構成の可変動弁機構２０ｂによれば、駆動軸の回転は第１フランジ部の係合溝および第２フランジ部の係合溝を摺動するピンと偏心部材とを介してカムシャフトに伝達される。また偏心部材の回転中心が駆動軸の回転中心と一致しているときには、駆動軸とカムシャフトとは等速で連動する。制御装置１００ｂが偏心部材の回転中心を駆動軸の回転中心に対して偏心させた場合には、偏心部材は駆動軸に対して不等速に回転する。その結果、カムシャフトも駆動軸に対して不等速に回転する。カムシャフトの回転速度が駆動軸の回転速度に対して変更されることで、カムの回転速度も駆動軸の回転速度に対して変更される。その結果、吸気弁１６のリフト量を変更することなく吸気弁１６の作用角を変更することができる。
【００６１】
本実施例に係る制御装置１００ｂは、可変動弁機構２０に代えて可変動弁機構２０ｂを制御する点において、実施例２に係る制御装置１００ａと異なっている。すなわち、制御装置１００ｂの制御部は、図５のステップＳ３０において、可変動弁機構２０ｂを制御することで吸気弁１６を閉弁させる。
【００６２】
図６（ｂ）は、吸気弁１６の閉弁時期の変更前後における吸気弁１６のバルブリフト特性の一例を示す模式図である。縦軸は吸気弁１６のリフト量を示し、横軸はクランク角を示している。リフト曲線２０１ａは、制御装置１００ｂの制御部が吸気弁１６の閉弁時期を変更する前における吸気弁１６のバルブリフト特性を示している。具体的にはリフト曲線２０１ａは、実施例１に係る閉弁時期に吸気弁１６が閉弁する場合の吸気弁１６のバルブリフト特性を示している。リフト曲線２０１ｂは、制御部が吸気弁１６の閉弁時期をリフト曲線２０１ａよりも遅角側に変更させた場合における吸気弁１６のバルブリフト特性を示している。具体的にはリフト曲線２０１ｂは、本実施例に係る閉弁時期に吸気弁１６が閉弁する場合の吸気弁１６のバルブリフト特性を示している。
【００６３】
図６（ｂ）のリフト曲線２０１ａとリフト曲線２０１ｂとを比較した場合、吸気弁１６のリフト量は変化せずに吸気弁１６の閉弁時期が遅角している。すなわち、可変動弁機構２０ｂは、吸気弁１６のリフト量を変更することなく吸気弁１６の閉弁時期を遅角させている。
【００６４】
本実施例に係る制御装置１００ｂによっても、実施例２と同様の作用効果が得られる。すなわち、筒内に存在する吸気の吸気通路１４への逆流を抑制しつつ吸気弁１６の閉弁時期を遅くすることができる。それにより体積効率をより向上させることができる。また、筒内ガス流入量が多くなるほど吸気弁１６の閉弁時期をより遅くすることができる。それにより、筒内ガス流入量に応じて体積効率を効果的に高めることができる。
【００６５】
また制御装置１００ｂによれば、制御装置１００ｂは可変動弁機構２０ｂを制御することで吸気弁１６の閉弁時期を制御していることから、吸気弁１６の閉弁時期を遅角させる際に吸気弁１６のリフト量も変更される場合に比較して、筒内に吸入される吸気量が変化することを抑制することができる。
【００６６】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００６７】
５  ディーゼルエンジンシステム
１０  ディーゼルエンジン
１４  吸気通路
１６  吸気弁
１８  気筒
１９  燃焼室
２０  可変動弁機構
３０  クランクポジションセンサ
３１  カムポジションセンサ
３２ａ，３２ｂ  圧力センサ
３３  エアフロメータ
１００  制御装置
【図１】
0005585555.tif 000002
【図２】
0005585555.tif 000003
【図３】
0005585555.tif 000004
【図４】
0005585555.tif 000005
【図５】
0005585555.tif 000006
【図６】
0005585555.tif 000007