(57)【要約】【課題】脈動減衰装置に異常がある旨を診断できる内燃機関の吸気制御装置の提供。【解決手段】エンジン１０の燃焼室１１に連通する吸気管１２内において、燃焼室１１に吸入される空気の脈動を検出するためのエアフロメータ５０と、エンジン１０の運転状態を検出するためのスロットルポジションセンサ３１及びクランクポジションセンサ３３と、吸気管１２内の脈動を減衰する装置であって、共鳴周波数が調整可能なレゾネータ２０と、各センサ３１，３３の出力からに基づいて、レゾネータ２０の共鳴する周波数を制御する機関制御装置４０と、を備える内燃機関の吸気制御装置とする。機関制御装置４０は、レゾネータ２０の共鳴周波数を制御している状態下、エアフロメータ５０によって検出した吸気管１２内の脈動と、エンジン１０の運転状態に応じて設定された基準となる脈動とに基づいて、レゾネータ２０が正常に作動している状態か否かを判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に連通する吸気管内において、前記燃焼室に吸入される空気の脈動を検出する脈動検出手段と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記吸気管に接続されて、前記吸気管内の脈動を共鳴によって減衰するものであって、共鳴する周波数が調整可能な脈動減衰装置と、
前記運転状態検出手段の出力に基づいて、前記脈動減衰装置の共鳴する周波数を制御する制御手段と、
前記制御手段によって前記脈動減衰装置が制御された状態下、前記脈動検出手段の出力による前記吸気管内の脈動と、前記運転状態検出手段の出力に応じて設定された基準となる脈動とに基づいて、前記脈動減衰装置が正常に作動している状態か否かを判定する作動状態判定手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
【請求項２】
前記作動状態判定手段は、
前記脈動検出手段の出力から前記吸気管内における脈動の振幅を取得し、
前記脈動の振幅が、前記基準となる脈動の振幅に基づいて設定された閾値の振幅よりも大きい場合に、前記脈動減衰装置が正常に作動している状態にないと判定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】
前記作動状態判定手段は、
前記脈動検出手段の出力から前記吸気管内における脈動の周波数を取得し、
前記脈動の周波数が、前記基準となる脈動の周波数を含む所定の周波数帯域外である場合に、前記脈動減衰装置が正常に作動している状態にないと判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吸気制御装置。
【請求項４】
前記作動状態判定手段は、
前記脈動検出手段の出力から前記吸気管内における前記脈動の位相を取得し、
前記脈動の位相と、前記基準となる脈動の位相との位相差が、所定の位相差よりも大きい場合に、前記脈動減衰装置が正常に作動している状態にないと判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項５】
前記脈動減衰装置が定常状態であるか否かを判定する定常状態判定手段をさらに備え、
前記作動状態判定手段は、定常状態にあると判定されたことに基づいて、前記脈動減衰装置が正常に作動している状態か否かを判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項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、前記脈動減衰装置の共鳴する周波数が前記運転状態検出手段の出力に基づいて算出した目標共鳴周波数となるよう前記脈動減衰装置を制御し、
前記定常状態判定手段は、前記目標共鳴周波数の所定時間内での変化が予め定められた範囲内で推移した場合に、前記脈動減衰装置が定常状態であると判定することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記運転状態検出手段の出力に基づいて算出した目標共鳴周波数に、前記脈動減衰装置の共鳴する周波数が近似するよう、前記脈動減衰装置をフィードバック制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項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、前記目標共鳴周波数に対応する脈動の波形に関する値と、前記脈動検出手段の出力に基づく前記吸気管の脈動の波形に関する値との差分が減少するよう、前記脈動減衰装置をフィードバック制御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。
【請求項９】
前記脈動検出手段は、前記吸気管内を流れる空気の流量を計測するエアフロメータを有し、前記エアフロメータによって計測された出力に基づいて前記吸気管内の脈動の波形を検出することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項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、燃焼室に連通する吸気管内の脈動を共鳴によって減衰する脈動減衰装置を備える内燃機関の吸気制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の燃焼室への吸気効率を向上させるため、又は内燃機関の吸気に伴った騒音を低減するため、燃焼室に連通する吸気管に接続されて、当該吸気管内の脈動を共鳴により減衰するレゾネータが知られている。このようなレゾネータには、共鳴する周波数が調整可能なものがある。
【０００３】
例えば特許文献１には、内燃機関の吸気通路途中に設けられた内部の容量が変更可能な構造のレゾネータタンクと、当該タンク容量の変更を制御する制御装置とを備えた内燃機関の吸入空気量制御装置が開示されている。この特許文献１に開示された制御装置は、スロットルセンサやクランク角センサ等によって内燃機関の運転状態を検出し、これらの出力に基づいてレゾネータタンクの容量を変更する。この容量の変更によってレゾネータの共鳴周波数を調整し、吸気管内の脈動の減衰を図っている。
【０００４】
また、例えば特許文献２には、内燃機関の吸気通路を形成する通路部材と、当該通路部材から分岐する容積部を形成するレゾネータを備え、当該容積部の端部を覆う振動部の固有振動数を磁力によって制御する吸気音低減装置が開示されている。この特許文献２に開示の装置では、レゾネータの振動部の固有振動数は、クランクシャフトの回転速度に基づいて変更される。このようにクランクシャフトの回転速度に応じた振動部の固有振動数の変更によってレゾネータの共鳴周波数が調整されるので、吸気管内に生じる脈動は効果的に減衰される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３０７２４８号公報
【特許文献２】特開２００７−１８７０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さて、特許文献１の吸入空気量制御装置、及び特許文献２に開示の吸気音低減装置では、内燃機関の運転状況を検出する各種のセンサの出力に基づいた制御手段の制御によって、レゾネータの共鳴する周波数が調整されている。しかし、調整されたレゾネータによる実際の共鳴周波数が、内燃機関の運転状態おいて吸気管内に生じている吸気脈動の周波数に対応できているか否かは判定していない。故に、レゾネータの故障、経年変化、又は製造時の公差等に起因して、レゾネータの共鳴周波数が吸気管内に生じている脈動の周波数と対応するように調整されなくなっている状態を診断することができなかった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、脈動減衰装置に異常がある旨を診断できる内燃機関の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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、内燃機関の燃焼室に連通する吸気管内において、燃焼室に吸入される空気の脈動を検出する脈動検出手段と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、吸気管に接続されて、吸気管内の脈動を共鳴によって減衰するものであって、共鳴する周波数が調整可能な脈動減衰装置と、運転状態検出手段の出力に基づいて、脈動減衰装置の共鳴する周波数を制御する制御手段と、制御手段によって脈動減衰装置が制御された状態下、脈動検出手段の出力による吸気管内の脈動と、運転状態検出手段の出力に応じて設定された基準となる脈動とに基づいて、脈動減衰装置が正常に作動している状態か否かを判定する作動状態判定手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置とする。
【０００９】
この発明によれば、運転状態検出手段の出力に基づいた制御手段の制御によって、脈動減衰装置は共鳴する周波数が調整される。周波数の調整された脈動減衰装置が接続された吸気管内では、当該脈動減衰装置の減衰作用を受けた吸気の脈動が、脈動検出手段によって検出されて、作動状態判定手段に出力される。作動状態判定手段は、制御手段によって脈動減衰装置が制御された状態下、吸気管内の実際の脈動と、運転状態検出手段の出力に基づいて設定された基準となる脈動とに基づいて、脈動減衰装置による減衰作用が得られているか否か、ひいては脈動減衰装置が正常に作動している状態か否かを判定できる。したがって、吸気制御装置は、脈動減衰装置に異常がある旨を診断することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、作動状態判定手段は、脈動検出手段の出力から吸気管内における脈動の振幅を取得し、脈動の振幅が、基準となる脈動の振幅に基づいて設定された閾値の振幅よりも大きい場合に、脈動減衰装置が正常に作動している状態にないと判定することを特徴とする。
【００１１】
この発明のように、作動状態判定手段は、吸気管内に生じている脈動の振幅と、基準となる脈動の振幅に基づいて設定された閾値の振幅とによって、脈動減衰装置が正常に作動している状態か否かを判定してもよい。この場合、脈動減衰装置が正常に作動している状態にないと判定するための閾値の設定には、基準となる脈動の振幅を用いる。以上によって吸気制御装置は、実際の脈動の振幅が閾値の振幅よりも大きい場合に脈動減衰装置に異常があると診断できる。ここで、脈動減衰装置が正常に作動している場合に脈動検出手段によって検出される脈動を基準となる脈動とし、この脈動の振幅に所定の係数を乗算した値、又は当該振幅に所定の値を加算した値を閾値の振幅として設定することが望ましい。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、作動状態判定手段は、脈動検出手段の出力から吸気管内における脈動の周波数を取得し、脈動の周波数が、基準となる脈動の周波数を含む所定の周波数帯域外である場合に、脈動減衰装置が正常に作動している状態にないと判定することを特徴とする。
【００１３】
この発明のように、作動状態判定手段は、吸気管内に生じている脈動波形の周波数と、基準となる脈動の周波数とに基づいて、脈動減衰装置が正常に作動している状態か否かを判定してもよい。この場合、実際の脈動の周波数が基準となる脈動の周波数を含む所定の周波数帯域外である場合に、作動状態判定手段は正常に作動している状態にないと判定することとする。ここで、基準となる脈動の周波数は、脈動減衰装置が正常に作動している場合に脈動検出手段によって検出される脈動の周波数に設定されることが望ましい。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、作動状態判定手段は、脈動検出手段の出力から吸気管内における脈動の位相を取得し、当該脈動の位相と、基準となる脈動の位相との位相差が、所定の位相差よりも大きい場合に、脈動減衰装置が正常に作動している状態にないと判定することを特徴とする。この発明のように、作動状態判定手段は、吸気管内の脈動の位相と、基準となる脈動の位相との位相差に基づいて、脈動減衰装置が正常に作動している状態か否かを判定してもよい。この場合、実際の脈動と基準となる脈動との位相差が、所定の位相差を超えた場合に、作動状態判定手段は正常に作動している状態にないと判定することとする。尚、基準となる脈動の位相は、脈動減衰装置が正常に作動している場合に脈動検出手段によって検出される脈動の位相に設定されることが望ましい。また、予め定められる所定の位相差は、一定であってもよく、内燃機関の運転状態に応じて変更されてもよい。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、脈動減衰装置が定常状態であるか否かを判定する定常状態判定手段をさらに備え、作動状態判定手段は、定常状態にあると判定されたことに基づいて、脈動減衰装置が正常に作動している状態か否かを判定することを特徴とする。この発明のように、脈動減衰装置が定常状態である場合に正常に作動している状態か否かを判定することで、作動状態判定手段による当該判定の正確性を向上できる。したがって、吸気制御装置は、確実に脈動減衰装置の異常を診断できる。
【００１６】
そして、請求項６に記載の発明のように、定常状態判定手段は、脈動減衰装置が定常状態であるか否かの判定に、制御手段により運転状態検出手段の出力に基づいて算出される目標共鳴周波数を用いることが望ましい。この目標共鳴周波数の所定時間内での変化が予め定められた範囲内で推移していれば、共鳴する周波数が当該目標共鳴周波数となるよう制御手段によって制御される脈動減衰装置は、定常状態にあると推定されるからである。
【００１７】
請求項７に記載の発明では、制御手段は、運転状態検出手段の出力に基づいて算出した目標共鳴周波数に、脈動減衰装置の共鳴する周波数が近似するよう、脈動減衰装置をフィードバック制御することを特徴とする。この発明のように、脈動減衰装置が制御手段によってフィードバック制御されることで、当該脈動減衰装置の共鳴する周波数は、運転状態検出手段の出力に基づいて算出した目標共鳴周波数に近似するよう正確に調整される。このように、正常時に正確に周波数の調整がなされる脈動減衰装置に用いられることで、作動状態判定手段は、当該脈動減衰装置の正常でない作動の状態を判定し易くなる。したがって、吸気制御装置は脈動減衰装置に異常がある旨を確実に診断することができる。
【００１８】
そして、請求項８に記載の発明のように、目標共鳴周波数に対応する脈動の波形に関する値と、脈動検出手段の出力に基づく吸気管の脈動の波形に関する値との差分が減少するよう、制御手段は脈動減衰装置をフィードバック制御することが望ましい。このように、フィードバック制御を脈動検出手段の出力に基づいて実施する形態とすることで、脈動減衰装置の異常の診断に用いる構成を利用できる。故に、吸気制御装置を複雑化させない。尚、脈動の波形に関する値としては、当該波形の振幅、周波数（波長）、位相等がある。
【００１９】
請求項９に記載の発明では、脈動検出手段は、吸気管内を流れる空気の流量を計測するエアフロメータを有し、エアフロメータによって計測された出力に基づいて吸気管内の脈動の波形を検出することを特徴とする。この発明によれば、吸気管内の脈動によって、当該吸気管内を流れる吸気の流量が変動する。故に、吸気管内を流れる空気の流量の変動をエアフロメータによって計測することで、当該吸気管内の脈動を検出できる。したがって、一般に既存の構成であるエアフロメータを脈動検出手段として用いることで、脈動減衰装置に異常がある旨を診断できる吸気制御装置を、構成の複雑化を抑制しつつ実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による吸気制御装置を備えるエンジンの制御システム全体の構成を示す図である。
【図２】レゾネータの効果を説明するための図である。
【図３】本発明の第一実施形態において、レゾネータの共鳴する周波数を制御するための制御フローを示すフローチャートである。
【図４】本発明の第一実施形態において、レゾネータの異常を診断するための診断フローを示すフローチャートである。
【図５】本発明の第二実施形態において、レゾネータの共鳴する周波数を制御するための制御フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００２２】
（第一実施形態）
図１は、エンジン１０及び当該エンジン１０の制御システムの全体構成を説明するための図である。エンジン１０は、ピストン、エンジンブロック、クランクシャフト１６、可変バルブタイミング機構１８、吸気管１２、及びレゾネータ２０等の部材又は機構によって構成されている。そしてエンジン１０は、機関制御装置４０によって統合的に制御されている。本発明の第一実施形態による吸気制御装置１００は、レゾネータ２０及び機関制御装置４０等によって構成されている。
【００２３】
吸気管１２は、エンジン１０に複数形成されている燃焼室１１のそれぞれに連通している。この吸気管１２には、エアクリーナ１２ａ、レゾネータ２０、エアフロメータ５０、スロットルボディ１４、及びサージタンク１２ｂ等が、燃焼室１１とは反対側となる上流側からこの順で設けられている。エアクリーナ１２ａは、燃焼室１１に吸入される空気中の異物を除去するための構成であって、紙又は繊維等によって形成されるフィルタ、及び当該フィルタを吸気管１２に固定するためのクリーナボックスを有している。
【００２４】
レゾネータ２０は、エアクリーナ１２ａの下流側で吸気管１２に連通されており、吸気管１２内の脈動を共鳴によって減衰する装置である。このレゾネータ２０は、容器体２１、接続管２３、可動蓋体２５、アクチュエータ２７、及びアクチュエータ支持部２８等によって構成されている。容器体２１は、可動蓋体２５とともに共鳴室２１ａを形成している有底容器である。この容器体２１の底部は、所定の内径及び長さを有する管状の接続管２３を介して吸気管１２と接続されている。これにより共鳴室２１ａと吸気管１２内の空間とは、接続管２３を介して連通されている。可動蓋体２５は、容器体２１内部に収容されて、当該容器体２１の内周壁に沿って摺動自在である。アクチュエータ２７は、機関制御装置４０と電気的に接続されたＤＣモータであって、機関制御装置４０からの制御によって回転する回転軸２７ａを具備している。この回転軸２７ａには、雄ねじ部が設けられており、可動蓋体２５に設けられた雌ねじ部と螺合している。またアクチュエータ２７は、アクチュエータ支持部２８を介して容器体２１に支持されている。以上の構成により、アクチュエータ２７は、機関制御装置４０の制御によって回転軸２７ａを回転させ、可動蓋体２５を容器体２１内で所望の位置に移動させる。この可動蓋体２５の移動により、共鳴室２１ａの容積が変化することとなる。
【００２５】
エアフロメータ５０は、レゾネータ２０の下流側に設けられて、吸気管１２内を流れる空気の流量を計測するセンサである。エアフロメータ５０は、機関制御装置４０と電気的に接続されており、検出結果を機関制御装置４０へ出力する。加えて、第一実施形態におけるエアフロメータ５０は、吸気脈動の周波数に対して充分に高いサンプリング周波数を有する高応答型のものであって、当該吸気脈動の波形を検出することができる。
【００２６】
スロットルボディ１４は、エアフロメータ５０の下流側に設けられて、燃焼室１１に吸入される空気量を調整する装置である。スロットルボディ１４は、運転者によるアクセルペダルの操作量をアクセルポジションセンサで検出し、検出結果に応じて開閉するスロットルバルブ１４ａ、スロットルモータ１５、及びスロットルポジションセンサ３１を有している。スロットルモータ１５は、例えばＤＣモータであって、機関制御装置４０と電気的に接続されて、アクセルポジションセンサで検出に基づいて作動を制御されている。スロットルモータ１５は、機関制御装置４０の制御によってスロットルバルブ１４ａを駆動し、当該スロットルバルブ１４ａを所望の開度まで開かせる。スロットルポジションセンサ３１は、機関制御装置４０と電気的に接続されており、スロットルバルブ１４ａの開度を検出して機関制御装置４０に出力する。
【００２７】
サージタンク１２ｂは、スロットルボディ１４の下流側に設けられて、複数の燃焼室１１のそれぞれと連通している。このサージタンク１２ｂは、複数の燃焼室１１のそれぞれに吸入される空気量を均一化させるための構成である。
【００２８】
機関制御装置４０は、マイクロコンピュータを主体として構成されており、内蔵されている例えばＲＯＭ又はフラッシュメモリ等の記憶媒体に、各種の制御に用いられる値を算出するためのマップ及び数式、並びにこれらの値を算出する際に実行されるプログラム等を格納している。これら制御プログラム及び制御マップには、後述するレゾネータ２０の制御及び異常の診断に用いられるものが含まれている。
【００２９】
また機関制御装置４０は、上述したスロットルポジションセンサ３１及びエアフロメータ５０とともに、エンジン１０の運転状態を検出するための水温センサ３６、ノックセンサ３７、排気ガスセンサ３８、及びクランクポジションセンサ３３等と接続されている。クランクポジションセンサ３３は、電磁ピックアップ式センサであって、複数の径方向の突起を有し、クランクシャフト１６と一体で回転するタイミングロータによって引き起こされる磁束の増減を計測することで、クランクシャフト１６の位相を検出する。さらに、機関制御装置４０は、スロットルモータ１５及びアクチュエータ２７とともに、可変バルブタイミング機構１８と電気的に接続されており、これらを制御する。可変バルブタイミング機構１８は、吸気側のカムシャフト（図示しない）とクランクシャフト１６との相対位相を可変とする機構であって、当該カムシャフトにより駆動される吸気バルブ１９の開閉時期（以下、バルブタイミング）を調整できる。機関制御装置４０は、可変バルブタイミング機構１８を制御することで、例えばエンジン１０の回転速度及びスロットルバルブ１４ａの開度に応じて、上述した相対位相を変化させてバルブタミングを調整する。
【００３０】
さらに機関制御装置４０は、エアフロメータ５０によって検出された出力を処理するためのバンドパスフィルタ及び高速フーリエ変換の機能を有している。バンドパスフィルタは、特定の周波数帯域外の振動成分を排除又は減衰させる。エアフロメータ５０によって検出された出力をバンドパスフィルタに通すことで、当該出力に含まれる吸気脈動以外の振動の成分を、排除又は低減できる。故に、バンドパスフィルタを通過した出力によって、吸気脈動の振幅及び位相が機関制御装置４０によって正確に取得される。また機関制御装置４０は、高速フーリエ変換の機能によって、エアフロメータ５０によって検出された出力をから吸気脈動の周波数を取得することができる。
【００３１】
以上のような構成において、レゾネータ２０が吸気管１２内を流れる空気の脈動と共鳴し、当該脈動を減衰させる作用、及びこの作用によってエンジン１０が獲得する効果について以下説明する。
【００３２】
レゾネータ２０は、接続管２３の長さ及び内径、並びに共鳴室２１ａの容積によって決定される周波数の振動に対して、共鳴室２１ａ内の空気を共鳴させることができる。この共鳴によって、共鳴室２１ａと吸気管１２内との間を往復する空気が、接続管２３を通過する際に当該接続管２３の内周壁との間に激しい摩擦を生じる。故に、吸気管１２内の脈動は、摩擦によって生じる熱にエネルギを奪われることで減衰することとなる。そして、レゾネータ２０は、共鳴室２１ａの容積を変更させることで共鳴する周波数が調整可能な構成とされている。したがって、エンジン１０の運転状態によって変化する吸気管１２内の吸気脈動の周波数に、レゾネータ２０の共鳴する周波数を一致させる制御を逐次実施することで、エンジン１０の運転状態にかかわらず吸気脈動の減衰が可能になる。ここまで説明したレゾネータ２０の減衰作用により、吸気脈動によって生じる騒音を低減できる。加えて減衰作用により、吸気管１２内における空気の粗密がならされることによって、燃焼室１１へ吸入される空気量の運転状態による変動を解消し得る。
【００３３】
上述したレゾネータ２０の吸気脈動によって生じる騒音の低減効果について、図２に基づいてさらに詳しく説明する。吸気管１２内では、当該吸気管１２の長さ及び内径、並びにエンジン１０の運転状態に応じた特定の周波数で、振幅の大きい脈動が生じる。（図２、実線参照）。この振幅の大きい脈動が、吸気に伴う騒音の主要因となる。そこで、レゾネータ２０の共鳴する周波数を、吸気管１２内で生じている脈動の周波数（図２、目標共鳴周波数参照）に近似するよう調整する。その結果、レゾネータ２０は、共鳴室２１ａ内の空気を吸気管１２内の脈動と共鳴させて、当該脈動を減衰させることができる（図２、破線参照）。このレゾネータ２０の共鳴する周波数が目標共鳴周波数に近似していない場合、当該レゾネータ２０による減衰作用は限定的なものとなる（図２、点線参照）。
【００３４】
＜レゾネータのフィードバック制御＞
以上説明したレゾネータ２０は、共鳴する周波数が機関制御装置４０によってフィードバック制御されている。以下、レゾネータ２０の共鳴する周波数を、エンジン１０の運転状態に応じて機関制御装置４０がフィードバック制御する制御フローについて、図３に基づき、図１を参照しつつ説明する。尚、図３に示す制御フローは、エンジン１０の始動とともに開始され、エンジン１０が停止されるまで繰り返し実行される。
【００３５】
ステップＳ１０１では、機関制御装置４０は、エンジン１０の運転状態を検出する。具体的には、クランクポジションセンサ３３によってクランクシャフト１６の回転速度及び位相を、スロットルポジションセンサ３１によってエンジン１０の負荷状態を示すスロットルボディ１４の開度を、それぞれ検出する。加えて、機関制御装置４０は、可変バルブタイミング機構１８によって調整されているバルブタイミングをあわせて取得する。
【００３６】
ステップＳ１０２では、機関制御装置４０はステップＳ１０１で取得したエンジン１０の運転状態に対応するレゾネータ２０の目標共鳴周波数を算出する。具体的には、機関制御装置４０は、記憶媒体に格納されたマップを用いて、ステップＳ１０１で取得した回転速度、負荷状態、及びバルブタイミングにおける目標共鳴周波数を算出する。尚、これらの運転状態から目標共鳴周波数を算出する数式を記憶媒体に予め格納しておき、当該数式を用いて目標共鳴周波数を機関制御装置４０が算出する処理を実施してもよい。そしてステップＳ１０３では、算出された目標共鳴周波数となるよう、アクチュエータ２７を駆動することで、レゾネータ２０の共鳴周波数を制御する。
【００３７】
ステップＳ１０４では、ステップＳ１０２で算出された目標共鳴周波数にレゾネータ２０の共鳴する周波数が正しく調整された場合に、エアフロメータ５０によって検出される吸気管１２内の脈動に関する値を目標の脈動レベルとして算出する。この脈動レベルとは、例えば脈動波形の振幅、周波数（波長）、位相の少なくとも一つである。第一実施形態では、機関制御装置４０は、レゾネータ２０の共鳴周波数が正しく調整された場合に吸気管１２内で生じる脈動の位相（以下、目標位相）を目標脈動レベルとして算出する。この目標位相は、クランクポジションセンサ３３によって検出されるクランクシャフト１６の角度位置（以下、クランクアングル）と、吸気管１２内の圧力とを対応させてなる位相である。
【００３８】
ステップＳ１０５では、吸気管１２内で生じている実際の脈動の位相（実位相）を検出する。この実位相の波形は、クランクポジションセンサ３３によって検出されたクランクアングルと、エアフロメータ５０によって検出された吸気管１２内の圧力とを対応させることで取得される。
【００３９】
ステップＳ１０６では、ステップＳ１０４及びステップＳ１０５で取得された目標位相及び実位相に基づいて、レゾネータ２０の制御量を算出する。具体的に機関制御装置４０は、目標位相及び実位相間の位相差を差分として算出する。そして、この差分とステップＳ１０１で取得したエンジン１０の運転状態とに対応したレゾネータ２０の制御量を、機関制御装置４０は記憶媒体に予め格納されているマップ又は数式を用いて算出する。そしてステップＳ１０７では、ステップＳ１０６で算出された制御量に基づいて、機関制御装置４０はアクチュエータ２７を駆動し、レゾネータ２０の共鳴する周波数を調整する。この調整によって、目標位相と実位相との差分は減少することとなる。
【００４０】
以上の処理によって、制御フローは終了する。このように、レゾネータ２０が機関制御装置４０によってフィードバック制御されることで、レゾネータ２０の共鳴する周波数はエンジン１０の運転状態に対応して、吸気管１２内の脈動を効果的に減衰するよう正確に調整される。
【００４１】
＜レゾネータの異常診断＞
次に、ここまで説明したレゾネータ２０の異常を吸気制御装置１００が診断する診断フローについて、図４に基づき、図１を参照しつつ説明する。尚、本診断フローは、上述したレゾネータ２０の制御フローと同様にエンジン１０の始動とともに開始され、当該エンジン１０が停止されるまで繰り返し実行される。この診断フローは、レゾネータ２０の共鳴周波数がフィードバック制御により調整された状態下であっても目標周波数に近似しない場合に、当該レゾネータ２０が正常な作業状態にないことを判定する。具体的には、レゾネータ２０において、可動蓋体２５の容器体２１への固着やアクチュエータ２７の作動不良等が発生したような場合に、レゾネータ２０が異常であると診断する。
【００４２】
ステップＳ１１１では、機関制御装置４０は、エンジン１０の運転状態を検出する。ステップＳ１１２では、機関制御装置４０は、ステップＳ１１１で検出した運転状態に応じたレゾネータ２０の目標共鳴周波数をまず算出する。そして、算出された目標共鳴周波数の所定の時間内の推移を記録する。ここで、これらステップＳ１１１及びステップＳ１１２には、フィードバック制御において実施されるステップＳ１０１及びステップＳ１０２と同様の処理が含まれている。故に機関制御装置４０は、ステップＳ１１１の処理を省略するとともに、ステップＳ１０２で算出した目標共鳴周波数を用いてステップＳ１１２の処理を実施してもよい。
【００４３】
ステップＳ１１３では、レゾネータ２０が定常状態であるか否かを判定する。ステップＳ１１２で記録された目標共鳴周波数の所定時間内での変化が予め定められた範囲内で推移していた場合には、機関制御装置４０は、レゾネータ２０が定常状態であるという判定を行う。この場合、診断フローはステップＳ１１４に移行する。一方、この目標共鳴周波数の変化が所定の範囲からを外れていた場合には、診断フローは終了する。
【００４４】
ステップＳ１１４では、レゾネータ２０が正常に作動している状態か否かを判定するための閾値となる異常判定レベルが、機関制御装置４０によって算出される。ここで、第一実施形態では、吸気脈動の振幅に基づいて判定を実施する。機関制御装置４０は、記憶媒体に予め格納されているマップ又は数式を用いて、エンジン１０の運転状態に対応する脈動の振幅の異常判定レベルを算出する。この振幅の異常判定レベルは、レゾネータ２０の正常作動時において、エアフロメータ５０によって検出される脈動を基準の脈動とし、当該基準の脈動の振幅に基づいて定められる。具体的には、基準となる脈動の振幅に、所定の値を加算した値又は所定の係数を乗算した値が、振幅の異常判定のレベルとして設定されている（図２参照）。尚、これらの所定の値や所定の定数は、適宜設定されてよい。
【００４５】
ステップＳ１１５では、エアフロメータ５０によって計測された吸気管１２内の脈動の出力から当該脈動の振幅を検出し、吸気脈動レベルとして取得する。そして、ステップＳ１１６では、ステップＳ１１５で検出した吸気脈動レベルと、ステップＳ１１４で算出した異常判定レベルとに基づいて判定が行われる。ステップＳ１１６において、吸気脈動レベルが異常判定レベルよりも大きい場合、即ち実際の脈動の振幅が基準となる脈動に基づいて設定された閾値となる振幅よりも大きい場合、診断フローはステップＳ１１７へ移行する。一方、ステップＳ１１６において、吸気脈動レベルが異常判定レベル以下である場合、診断フローは終了する。
【００４６】
ステップＳ１１７では、レゾネータ２０が正常に作動している状態で無い（異常）と診断される。この診断に基づいて、機関制御装置４０は、例えば運転者の前方に設置されている表示装置等に、吸気制御装置１００の異常を示すインジケータを表示させる。
【００４７】
ここまで説明した第一実施形態によれば、レゾネータ２０よる減衰作用を受けた吸気の脈動が、エアフロメータ５０によって検出されて機関制御装置４０に出力される。これにより機関制御装置４０は、吸気管１２内の実際の脈動を取得できる。加えて機関制御装置４０は、エンジン１０の運転状態を取得し、当該運転状態に応じて予め設定されている基準となる脈動を取得する。以上によって機関制御装置４０は、実際の脈動と基準となる脈動とに基づいて、レゾネータ２０による減衰作用が得られているか否か、ひいてはレゾネータ２０が正常に作動している状態か否かを判定することができる。
【００４８】
加えて第一実施形態では、レゾネータ２０が正常に作動している場合の吸気管１２内の脈動を基準の脈動とし、当該脈動の振幅に所定の値を加算した値を異常判定レベルとして設定している。このように、レゾネータ２０の正常動作時の脈動を基準の脈動とし、異常判定レベルの設定に用いることで、レゾネータ２０が正常に作動している状態か否かの判定の正確性を向上することができる。
【００４９】
また第一実施形態では、機関制御装置４０は、レゾネータ２０が定常状態にあるか否かを判定し、定常状態と判定された場合に当該レゾネータ２０の作動状態を判定する。そして、レゾネータ２０が定常状態であるか否かの判定には、機関制御装置４０によって算出される目標共鳴周波数を用いることが望ましい。この目標共鳴周波数の変化が予め定められた範囲内で推移していれば、当該目標共鳴周波数と近似するよう周波数が制御されるレゾネータ２０は、定常状態にあると推定できるからである。以上のように、レゾネータ２０が定常状態であり場合に限り、当該レゾネータ２０が正常に作動している状態か否かの判定を実施することで、当該判定の正確性をさらに向上させることができる。
【００５０】
さらに第一実施形態では、フィードバック制御によって正確に周波数の調整がなされるレゾネータ２０について、正常に作動しているか否かの判定を行っている。このように正常時の周波数の調整が正確であれば、レゾネータ２０の正常でない作動の状態を判定し易くなる。故に、機関制御装置４０はレゾネータ２０が正常に作動している状態か否かを精度良く判定することができる。
【００５１】
以上によれば、吸気制御装置１００は、レゾネータ２０に異常がある旨を診断することが可能となるのである。
【００５２】
また加えて第一実施形態では、レゾネータ２０のフィードバック制御をエアフロメータ５０の出力に基づいて実施することで、レゾネータ２０の異常の診断に用いる構成をフィードバック制御にそのまま利用している。故に、フィードバック制御の実施によって吸気制御装置１００を複雑化させることがない。加えて、エアフロメータ５０は、一般のエンジン１０において既存の構成であることから、当該エアフロメータ５０を脈動の検出に用いることで、吸気制御装置１００の複雑化は確実に回避できる。
【００５３】
尚、第一実施形態において、エアフロメータ５０が請求項に記載の「脈動検出手段」に、スロットルポジションセンサ３１及びクランクポジションセンサ３３が請求項に記載の「運転状態検出手段」に、レゾネータ２０が請求項に記載の「脈動減衰装置」に、機関制御装置４０が「制御手段」「作動状態判定手段」、「定常状態判定手段」に、エンジン１０が請求項に記載の「内燃機関」に、それぞれ相当する。
【００５４】
（第二実施形態）
本発明の第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態では、機関制御装置４０は、レゾネータ２０の共鳴する周波数を調整する制御にフィードバック制御を用いない。以下、第二実施形態の機関制御装置４０によるレゾネータ２０の制御フローを図５に基づき、図１を参照しつつ説明する。
【００５５】
ステップＳ２０１では、第一実施形態のステップＳ１０１と同様に、機関制御装置４０は、エンジン１０の回転速度、負荷状態、及びバルブタイミング等の運転状態を検出する。そしてステップＳ２０２では、機関制御装置４０は、ステップＳ２０１で検出したエンジン１０の運転状態に対応するレゾネータ２０の制御量を、記憶媒体に予め格納しているマップ又は数式を用いて算出する。そしてステップＳ２０３では、算出された制御量に基づいて、機関制御装置４０はアクチュエータ２７を駆動し、レゾネータ２０の共鳴する周波数を調整する。以上によって、制御フローは終了する。尚、図５に示す制御フローは、エンジン１０の始動とともに開始され、エンジン１０が停止されるまで繰り返し実行される。
【００５６】
以上説明したような、レゾネータ２０の周波数の制御にフィードバック制御を用いない形態においても、当該レゾネータ２０の異常の診断は、第一実施形態と同様の診断フローによって可能である。したがって、本発明による吸気制御装置は、機関制御装置４０によるレゾネータ２０の制御方法にかかわらず、当該レゾネータ２０に異常がある旨を診断することができるのである。
【００５７】
（第三実施形態）
本発明の第三実施形態は、第一実施形態の別の変形例であって、レゾネータ２０の共鳴周波数は、第一実施形態と同様にフィードバック制御される。第三実施形態では、吸気脈動の振幅及び位相に基づいて、レゾネータ２０が正常に作動しているか否かの判定を行う。以下、図４に基づいて、図１を参照しつつ、第三実施形態の診断フローを説明する。尚、ステップＳ１１１からステップＳ１１３、及びステップＳ１１７は、第一実施形態と同様の処理が実施される。
【００５８】
レゾネータ２０が正常に作動している状態か否かを判定するための閾値が算出されるステップＳ１１４では、機関制御装置４０は、記憶媒体に予め格納されているマップ又は数式を用いて、エンジン１０の運転状態に対応する脈動の振幅及び位相の異常判定レベルを算出する。具体的には、機関制御装置４０は、クランクポジションセンサ３３によって検出されるクランクアングルと、レゾネータ２０の正常動作時における吸気管１２内の圧力変動とを対応させてなる脈動の波形を取得する。この脈動の波形を基準とし、当該脈動の当該脈動波形の振幅に、所定の値を加算した値又は所定の係数を乗算した値を振幅の異常判定レベルとして設定する。加えて、所定の位相差を、位相の異常判定レベルとして設定する。尚、これらの異常判定レベルは、エンジン１０の運転状態に対応して増減する変数であってもよい。
【００５９】
ステップＳ１１５では、吸気管１２内で生じている実際の脈動の波形を検出する。この波形は、クランクポジションセンサ３３によって検出されたクランクアングルと、エアフロメータ５０によって検出された吸気管１２内の圧力とを対応させることで取得される。この実際の脈動の波形の振幅を検出し、振幅についての吸気脈動レベルとして取得する。加えて、実際の脈動の位相を検出し、ステップＳ１１４で取得した基準となる脈動の位相との差分を取る。そして、基準となる脈動波形と実際の脈動波形との位相差を、位相についての吸気脈動レベルとして取得する。そして、ステップＳ１１６では、ステップＳ１１５で取得した振幅及び位相の吸気脈動レベルと、ステップＳ１１４で算出した振幅及び位相の異常判定レベルとに基づいて判定が行われる。振幅及び位相のいずれか一方について吸気脈動レベルが異常判定レベルよりも大きい場合、診断フローはステップＳ１１７へ移行する。一方、ステップＳ１１６において、いずれの吸気脈動レベルとも異常判定レベル以下である場合、診断フローは終了する。
【００６０】
以上説明した第三実施形態では、実際の脈動の振幅及び位相をともに用いて、レゾネータ２０が正常に作動している状態か否かを判定するので、当該判定の正確性を向上できる。したがって、吸気制御装置は、レゾネータ２０に異常がある旨を確実に診断することが可能となるのである。
【００６１】
（第四実施形態）
本発明の第四実施形態は、第一実施形態のさらに別の変形例であって、レゾネータ２０の共鳴周波数は、第一実施形態と同様にフィードバック制御される。第四実施形態では、機関制御装置４０は、吸気管１２内に生じる脈動の周波数に基づいてレゾネータ２０が正常に作動しているか否かの判定を行う。以下、第四実施形態の診断フローを説明する。尚、ステップＳ１１１からステップＳ１１３、及びステップＳ１１７は、第一実施形態と同様の処理が実施される。
【００６２】
レゾネータ２０が正常に作動している状態か否かを判定するための閾値となる異常判定レベルを算出するステップＳ１１４では、機関制御装置４０は、記憶媒体に予め格納されているマップ又は数式を用いて、エンジン１０の運転状態に対応する脈動の周波数の異常判定レベルを算出する。周波数の異常判定レベルは、レゾネータ２０が正常動作時に吸気管１２内で生じる脈動を基準の脈動とし、当該基準となる脈動の周波数を含む周波数帯域の上限値及び下限値が設定される。具体的には、基準となる脈動の周波数に所定の値を加算及び減算した値、又は１以上の所定の係数及び１未満の所定の係数を乗算した値に設定される。尚、これらの異常判定レベルは、エンジン１０の運転状態に対応して変動する変数であってもよい。
【００６３】
ステップＳ１１５では、エアフロメータ５０によって計測された吸気管１２内の脈動の出力から、当該脈動の周波数を検出し、周波数についての吸気脈動レベルとして取得する。そして、ステップＳ１１６に相当する処理では、ステップＳ１１５で検出した吸気脈動レベルと、ステップＳ１１４で算出した異常判定レベルとに基づいて判定が行われる。この処理において、吸気脈動レベルが、異常判定レベルの上限値よりも大きい場合又は異常判定レベルの下限側よりも小さい場合、即ち基準となる脈動の周波数を含む所定の周波数帯域外である場合に、診断フローはステップＳ１１７へ移行する。一方、ステップＳ１１６において、吸気脈動レベルが異常判定レベルの下限値から上限値の間である場合、診断フローは終了する。
【００６４】
以上説明した第四実施形態のように、実際の脈動の周波数を用いることでレゾネータ２０が正常に作動している状態か否かの判定を実施することができる。したがって、吸気制御装置はレゾネータ２０に異常がある旨を診断できる。
【００６５】
（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。
【００６６】
上記実施形態では、機関制御装置４０は、レゾネータ２０の目標共鳴周波数の推移を記録することで当該レゾネータ２０が定常状態であるか否かを判定し、定常状態である場合にのみ当該レゾネータ２０が正常な作動状態であるか否かの判定を行っていた。しかし、定常状態の判定を実施せずにレゾネータ２０が正常な作動状態であるか否かの判定を実施する形態の吸気制御装置であってもよい。また、レゾネータ２０が定常状態であるか否かの判定に、目標共鳴周波数の推移ではなく、エンジン１０の運転状態の推移を記録して用いてもよい。目標共鳴周波数は、エンジン１０の運転状態に基づいて算出されているので、エンジン１０が定常状態で運転されている場合には、レゾネータ２０が定常状態であると推定できるからである。
【００６７】
上記実施形態では、エアフロメータ５０を用いて吸気管１２内に生じている脈動を検出していた。しかし、吸気管１２内の脈動を検出可能なセンサであれば、エアフロメータ５０以外の例えば圧力センサ等を用いてもよい。レゾネータ２０近傍の吸気管１２に機関制御装置４０と電気的に接続された圧力センサ設置することで、当該吸気管１２内の脈動を圧力の変動として検出することができる。
【００６８】
上記第一及び第二実施形態では、吸気管１２内の脈動の振幅からレゾネータ２０が正常な作動状態であるか否かを判定していた。また第三実施形態では吸気管１２内の脈動の振幅と位相から、第四実施形態では吸気管１２内の脈動の周波数から、それぞれレゾネータ２０が正常な作動状態であるか否かを判定していた。このように、レゾネータ２０の作動状態の判定には、脈動の振幅、周波数又は波長、周波数のいずれを用いてもよく、またこれらを適宜組み合わせて用いてもよい。
【００６９】
そして、本発明は、共鳴室２１ａの容積を変更することで共鳴する周波数を調整するレゾネータ２０以外にも、共鳴周波数の調整が可能な種々の脈動減衰装置を備える吸気制御装置に適用されて、当該脈動減衰装置の異常を診断することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０  エンジン（内燃機関）、１１  燃焼室、１２  吸気管、１２ａ  エアクリーナ、１２ｂ  サージタンク、１４  スロットルボディ、１４ａ  スロットルバルブ、１５  スロットルモータ、１６  クランクシャフト、１８  可変バルブタイミング機構、１９  吸気バルブ、２０  レゾネータ（脈動減衰装置）、２１  容器体、２１ａ  共鳴室、２３  接続管、２５  可動蓋体、２７  アクチュエータ、２７ａ  回転軸、２８  アクチュエータ支持部、３１  スロットルポジションセンサ（運転状態検出手段）、３３  クランクポジションセンサ（運転状態検出手段）、３６  水温センサ、３７  ノックセンサ、３８  排気ガスセンサ、４０  機関制御装置（制御手段、作動状態判定手段、定常状態判定手段）、５０  エアフロメータ（脈動検出手段）、１００  吸気制御装置
【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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