(57)【要約】【課題】急加速時において吸気流動制御弁に加えられる負荷を小さく抑えて吸気流動制御弁の信頼性を高めることのできるエンジンの吸気制御装置を提供する。【解決手段】吸気流動制御弁４０が閉弁状態に制御されるとともに吸気バルブ１９の閉タイミングが吸気の吹き返しのある時期に制御される第３運転領域Ａ３から、吸気流動制御弁４０が開弁状態に制御される第２運転領域Ａ２への急加速時において、この加速が終了するまでの間、スロットル弁５０の開弁速度を緩加速時に比べて遅くする制御と、スロットル弁５０の開弁開始時期を緩加速時に比べて遅くする制御との少なくとも一方を実施する。あるいは、吸気流動制御弁４０の開弁速度を緩加速時に比べて速くする制御と、吸気流動制御弁４０の開弁開始時期を前記緩加速時に比べて速くする制御の少なくとも一方を実施する。【選択図】  図５
2011169288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダおよび当該シリンダ内に吸気を導入するための２つの吸気ポートが形成されたエンジン本体と、前記シリンダ内に流入する吸気量を変更可能なスロットル弁と、当該スロットル弁の下流に設けられて前記各吸気ポートとそれぞれ連通する吸気通路のうちの一方の吸気通路を開閉して前記一方の吸気ポートに流入する吸気の量を変更可能な吸気流動制御弁と、当該吸気流動制御弁の下流に設けられて前記２つの吸気ポートをそれぞれ開閉可能な吸気バルブとを備えたエンジンの吸気制御装置であって、
前記スロットル弁を駆動するスロットル弁駆動手段と、
前記吸気流動制御弁を駆動する吸気流動制御弁駆動手段と、
前記吸気バルブを駆動する吸気バルブ駆動手段と、
前記スロットル弁駆動手段、前記吸気流動制御弁駆動手段および前記吸気バルブ駆動手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、
前記吸気流動制御弁が第１運転領域において閉弁する一方、前記第１運転領域よりもエンジン回転数が高い側に設定された第２運転領域において開弁するように、前記吸気流動制御弁駆動手段を制御し、
前記第１運転領域内の第３運転領域において、前記各吸気バルブが、前記エンジンの吸気行程で開弁した後、当該エンジンの圧縮行程であって前記シリンダ内のガスが前記吸気ポート側に吹き返す時期に閉弁するように、前記吸気バルブ駆動手段を制御し、
前記スロットル弁がエンジン回転数とエンジンに対する要求トルクとに応じて予め設定された基本目標スロットル開度となるように、前記スロットル弁駆動手段を制御するとともに、
前記第３運転領域から前記第２運転領域への加速時であってエンジンに対する要求トルクの変化率が予め設定された第１基準変化率よりも大きい急加速時は、加速が終了するまでの間、スロットル弁加速制御モードと吸気流動制御弁加速制御モードの少なくとも一方を実施し、
前記スロットル弁加速制御モードでは、前記基本目標スロットル開度の変化率に対する前記スロットル弁の開弁速度を、前記第３運転領域から前記第２運転領域への加速時であってエンジンに対する要求トルクの変化率が前記第１基準変化率よりも小さい緩加速時に比べて遅くする制御と、スロットル弁の開弁開始時期を前記緩加速時に比べて遅くする制御との少なくとも一方を実施し、
前記吸気流動制御弁加速制御モードでは、前記吸気流動制御弁の開弁速度を前記緩加速時に比べて速くする制御と、前記吸気流動制御弁の開弁開始時期を前記緩加速時に比べて速くする制御との少なくとも一方を実施することを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの吸気制御装置であって、
前記制御手段は、前記吸気流動制御弁加速制御モードにおいて、エンジンに対する要求トルクの変化率が前記第１基準変化率よりも小さい緩加速時は、前記吸気流動制御弁が前記シリンダに流入する吸気量の変化に応じて開弁されるように前記吸気流動制御弁駆動手段を制御する一方、エンジンに対する要求トルクの変化率が前記第１基準変化率よりも大きい急加速時は、当該加速開始と同時に前記吸気流動制御弁が開弁されるように前記吸気流動制御弁駆動手段を制御することを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエンジンの吸気制御装置であって、
前記スロットル弁駆動手段は、電動式であることを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの吸気制御装置であって、
前記制御手段は、前記第１運転領域のうちの前記第３運転領域よりも高負荷側に設定された第４運転領域において、前記各吸気バルブが、前記吸気行程にて開弁した後、前記シリンダ内のガスが前記吸気ポート側に吹き返す時期より進角側に設定された時期に閉弁するように、前記吸気バルブ駆動手段を制御するとともに、
前記第３運転領域から前記第４運転領域への加速時であってエンジンに対する要求トルクの変化率が予め設定された第２基準変化率よりも大きい急加速時は、当該加速開始後、前記吸気流動制御弁が所定期間開弁するように前記吸気流動制御弁駆動手段を制御することを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載のエンジンの吸気制御装置であって、
前記制御手段は、前記第３運転領域から前記第４運転領域への加速時であって前記エンジンに対する要求トルクの変化率が前記第２基準変化率よりも大きい急加速時は、当該加速開始後、前記吸気バルブの閉弁時期が前記シリンダ内のガスが前記吸気ポート側に吹き返す時期より進角側に設定された時期に到達するまでの間、前記吸気流動制御弁が開弁するように前記吸気流動制御弁駆動手段を制御することを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載のエンジンの吸気制御装置であって、
前記第４運転領域は、前記第３運転領域からエンジンに対する要求トルクが最大となる全負荷域にわたることを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの吸気制御装置であって、
前記第１運転領域は、エンジン回転数が低い領域においてエンジンに対する要求トルクの全ての範囲にわたっており、前記第３運転領域はこの第１運転領域の全体にわたっており、
前記制御手段は、前記第２運転領域のうち、前記第３運転領域と隣接するエンジン回転数が低い側でかつエンジンに対する要求トルクが高い側に設定された領域において、前記各吸気バルブが、前記エンジンの吸気行程で開弁した後、当該エンジンの圧縮行程であって前記エンジンのシリンダ内のガスが前記吸気ポート側に吹き返す時期に閉弁するように、前記吸気バルブ駆動手段を制御することを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの２つの吸気ポートのうち一方の吸気ポートに流入する吸気の量を変更可能な吸気流動制御弁を有するエンジンの吸気制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等のエンジンには、より好ましい燃焼を実現すべくエンジンの２つの吸気ポートのうち一方の吸気ポートに流入する吸気の量を変更する吸気流動制御弁が設けられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、一方の吸気ポートに連通される吸気通路の上下中央に回動可能に固定された吸気流動制御弁が開示されている。この吸気流動制御弁が開弁した状態すなわち吸気通路の上下方向中央において吸気の流れ方向と略平行な方向に広がった状態では、前記吸気通路の流路が開放されて吸気は両方の吸気ポートを通過し、より抵抗の少ない状態でシリンダ内に流入する。一方、前記吸気流動制御弁が閉弁した状態すなわち吸気の流れ方向と略垂直な方向に広がった状態では、前記吸気通路の流路が遮断されて一方の吸気ポートのみからシリンダ内に吸気が導入され、シリンダ内の吸気流動が強化される。
【０００４】
また、自動車等のエンジンにおける制御として、ポンピングロスを低下させるべく、吸気バルブの閉時期を圧縮行程の比較的遅角側の時期に設定して、この圧縮行程時に、シリンダに嵌挿されたピストンの上昇に伴って吸気通路内にシリンダから吸気を吹き返す制御が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−２４７８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
吸気バルブを前記のようにシリンダから吸気通路への吹き返しがあるような時期で閉じた場合において前記吸気流動制御弁が閉弁状態にあると、エンジンの圧縮行程中、吸気通路のうち前記吸気流動制御弁の上流側に多量の吸気が流れ込み、吸気流動制御弁の上流側と下流側との間に差圧が生じて吸気流動制御弁にこの吸気流動制御弁を上流側に押圧するような負荷がかかる。特に、急加速時には、吸気通路に導入される吸気量の増大に伴い吸気の吹き返し量が増大して前記吸気流動制御弁の上流側と下流側との差圧が増大する結果、吸気流動制御弁に比較的大きな負荷がかかるという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み、急加速時において吸気流動制御弁に加えられる負荷を小さく抑えて吸気流動制御弁の信頼性を高めることのできるエンジンの吸気制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は、シリンダおよび当該シリンダ内に吸気を導入するための２つの吸気ポートが形成されたエンジン本体と、前記シリンダ内に流入する吸気量を変更可能なスロットル弁と、当該スロットル弁の下流に設けられて前記各吸気ポートとそれぞれ連通する吸気通路のうちの一方の吸気通路を開閉して前記一方の吸気ポートに流入する吸気の量を変更可能な吸気流動制御弁と、当該吸気流動制御弁の下流に設けられて前記２つの吸気ポートをそれぞれ開閉可能な吸気バルブとを備えたエンジンの吸気制御装置であって、前記スロットル弁を駆動するスロットル弁駆動手段と、前記吸気流動制御弁を駆動する吸気流動制御弁駆動手段と、前記吸気バルブを駆動する吸気バルブ駆動手段と、前記スロットル弁駆動手段、前記吸気流動制御弁駆動手段および前記吸気バルブ駆動手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記吸気流動制御弁が第１運転領域において閉弁する一方、前記第１運転領域よりもエンジン回転数が高い側に設定された第２運転領域において開弁するように、前記吸気流動制御弁駆動手段を制御し、前記第１運転領域内の第３運転領域において、前記各吸気バルブが、前記エンジンの吸気行程で開弁した後、当該エンジンの圧縮行程であって前記シリンダ内のガスが前記吸気ポート側に吹き返す時期に閉弁するように、前記吸気バルブ駆動手段を制御し、前記スロットル弁がエンジン回転数とエンジンに対する要求トルクとに応じて予め設定された基本目標スロットル開度となるように、前記スロットル弁駆動手段を制御するとともに、前記第３運転領域から前記第２運転領域への加速時であってエンジンに対する要求トルクの変化率が予め設定された第１基準変化率よりも大きい急加速時は、加速が終了するまでの間、スロットル弁加速制御モードと吸気流動制御弁加速制御モードの少なくとも一方を実施し、前記スロットル弁加速制御モードでは、前記基本目標スロットル開度の変化率に対する前記スロットル弁の開弁速度を、前記第３運転領域から前記第２運転領域への加速時であってエンジンに対する要求トルクの変化率が前記第１基準変化率よりも小さい緩加速時に比べて遅くする制御と、スロットル弁の開弁開始時期を前記緩加速時に比べて遅くする制御との少なくとも一方を実施し、前記吸気流動制御弁加速制御モードでは、前記吸気流動制御弁の開弁速度を前記緩加速時に比べて速くする制御と、前記吸気流動制御弁の開弁開始時期を前記緩加速時に比べて速くする制御との少なくとも一方を実施することを特徴とするエンジンの吸気制御装置を提供する（請求項１）。
【０００９】
この装置によれば、エンジンの燃費性能を高めつつ急加速時に吸気流動制御弁に加えられる負荷を小さく抑えて吸気流動制御弁の信頼性を高めることができる。
【００１０】
すなわち、この装置では、エンジン回転数が低い第３運転領域では、急加速時以外の定常運転時および緩加速時において、吸気流動制御弁を閉弁状態としてシリンダ内の吸気流動を高めておりシリンダ内の燃焼を安定させることができるとともに、吸気バルブを吸気の吹き返しがある時期で閉じておりポンピングロスを低減することができる。また、エンジン回転数が高い第２運転領域では、急加速時以外の定常運転時および緩加速時において、吸気流動制御弁を開弁状態としており、シリンダに導入される吸気量を確保してエンジン出力を高めることができる。
【００１１】
そして、前記第３運転領域から第２運転領域への急加速時において、前記スロットル弁加速制御モードあるいは吸気流動制御弁加速制御モードが実施されており、急加速時に吸気流動制御弁が閉弁状態で、かつ、吸気の吹き返し量が多いという吸気流動制御弁にかかる負荷が高くなる状況が回避されている。具体的には、前記スロットル弁加速制御モードが実施された場合には、スロットル弁の開弁速度が遅くなる、あるいは、スロットル弁の開弁時期が遅くなり、スロットル弁の開弁に伴いシリンダに導入される吸気量が急増するのが抑えられる。また、前記吸気流動制御弁加速制御モードが実施された場合には、吸気流動制御弁の開弁速度が速くなる、あるいは、吸気流動制御弁の開弁時期が早くなり、吸気流動制御弁が早期に開くことで、吸気の吹き返し量が多い状態で吸気流動制御弁が閉弁状態にあるという状況が回避される。
【００１２】
前記吸気流動制御弁加速制御モードで実施される具体的な制御手順としては、エンジンに対する要求トルクの変化率が前記第１基準変化率より小さい緩加速時は、前記吸気流動制御弁が前記シリンダに流入する吸気量の変化に応じて開弁されるように前記吸気流動制御弁駆動手段を制御する一方、エンジンに対する要求トルクの変化率が前記第１基準変化率よりも大きい急加速時は、当該加速開始と同時に前記吸気流動制御弁が開弁されるように前記吸気流動制御弁駆動手段を制御する手順が挙げられる（請求項２）。
【００１３】
この構成によれば、急加速時以外の定常運転時および緩加速時には、シリンダに流入する吸気量に応じて吸気流動制御弁をより適切な状態に制御することができるとともに、前記第３運転領域から第２運転領域への急加速時には、急加速と同時に吸気流動制御弁が強制的に開弁するため、吸気流動制御弁が閉弁状態でかつ吸気の吹き返し量が多いという状況をより早期に回避することができる。
【００１４】
また、本発明において、前記スロットル弁駆動手段は、電動式であるのが好ましい（請求項３）。
【００１５】
このようにすれば、スロットル弁を容易に制御することができる。
【００１６】
また、前記制御手段は、前記第１運転領域のうちの前記第３運転領域よりも高負荷側に設定された第４運転領域において、前記各吸気バルブが、前記吸気行程にて開弁した後、前記シリンダ内のガスが前記吸気ポート側に吹き返す時期より進角側に設定された時期に閉弁するように、前記吸気バルブ駆動手段を制御するとともに、前記第３運転領域から前記第４運転領域への加速時であってエンジンに対する要求トルクの変化率が前記第２基準変化率よりも大きい急加速時は、当該加速開始後、前記吸気流動制御弁が所定期間開弁するように前記吸気流動制御弁駆動手段を制御するのが好ましい（請求項４）。
【００１７】
このようにすれば、エンジン回転数が低くエンジンに対する要求トルクが高い領域すなわち低速高負荷の第４運転領域において、吸気バルブを吸気の吹き返しがない時期に閉じることでシリンダに流入する吸気量を確保してエンジンの出力を確保しつつ、前記第３運転領域からこの第４運転領域への急加速時において吸気流動制御弁へ付与される負荷を小さく抑えることができる。
【００１８】
すなわち、吸気流動制御弁が閉弁状態であって吸気バルブが吸気の吹き返しがある時期に閉じる第３運転領域から吸気流動制御弁が閉弁状態であって吸気バルブが吸気の吹き返しがない時期に閉じる第４運転領域への急加速時には、吸気バルブの駆動遅れにより吸気バルブが十分に進角せず吸気の吹き返しが十分になくならないうちに吸気量が増大することでＳＣＶに大きな負荷が加えられるおそれがある。これに対して、前記構成によれば、この第３運転領域から第４運転領域への急加速後、吸気流動制御弁を強制的に開弁させており、吸気流動制御弁が閉弁状態でかつ吸気の吹き返し量が多いという状況を回避することができる。
【００１９】
前記構成において、前記制御手段は、前記第３運転領域から前記第４運転領域への加速時であって前記エンジンに対する要求トルクの変化率が前記第２基準変化率よりも大きい急加速時は、当該加速開始後、前記吸気バルブの閉弁時期が前記シリンダ内のガスが前記吸気ポート側に吹き返す時期より進角側に設定された時期に到達するまでの間、前記吸気流動制御弁が開弁するように前記吸気流動制御弁駆動手段を制御するのが好ましい（請求項５）。
【００２０】
このようにすれば、吸気の吹き返しがある期間中、吸気流動制御弁をより確実に開弁させることができ、吸気流動制御弁が閉弁状態でかつ吸気の吹き返し量が多いという状況をより確実に回避することができる。
【００２１】
ここで、前記第４運転領域は、前記第３運転領域からエンジンに対する要求トルクが最大となる全負荷域にわたる領域であるのが好ましい（請求項６）。
【００２２】
このようにすれば、エンジン回転数の低い低速領域の全負荷域を含む高負荷領域全体においてシリンダに流入する吸気量を多くしてエンジンの出力を確保することができる。
【００２３】
また、前記第１運転領域は、エンジン回転数が低い領域においてエンジンに対する要求トルクの全ての範囲にわたっており、前記第３運転領域はこの第１運転領域の全体にわたっており、前記制御手段は、前記第２運転領域のうち、前記第３運転領域と隣接するエンジン回転数が低い側でかつエンジンに対する要求トルクが高い側に設定された領域において、前記各吸気バルブが、前記エンジンの吸気行程で開弁した後、当該エンジンの圧縮行程であって前記エンジンのシリンダ内のガスが前記吸気ポート側に吹き返す時期に閉弁するように、前記吸気バルブ駆動手段を制御するのが好ましい（請求項７）。
【００２４】
この構成では、前記第２運転領域のうちのエンジン回転数が低い側でかつエンジンに対する要求トルクが高い側の領域と前記第３運転領域とからなるエンジン回転数が低い領域の全てのエンジン負荷領域において、吸気バルブの閉時期が吸気の吹き返しのある時期に設定されており、この低速域の全てのエンジン負荷領域において、エンジンの有効圧縮比が低減されてシリンダ内の混合気が早期に自着火するプリイグニッションやノッキングといった異常燃焼をより確実に回避することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明によれば、急加速時に吸気流動制御弁にかかる負荷を小さく抑えて吸気流動制御弁の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンの吸気制御装置を備えたエンジンシステムの全体構成を示した図である。
【図２】図１に示すエンジン本体１の周囲の詳細を示した図である。
【図３】ＳＣＶの構造を説明するための概略断面図である。
【図４】ＳＣＶの構造を説明するための概略断面図である。
【図５】目標基本ＳＣＶ開度のマップを示した図である。
【図６】目標吸気バルブ閉タイミングのマップを示した図である。
【図７】図５と図６とを重ね合わせて、目標基本ＳＣＶ開度と標吸気バルブ閉タイミングの設定値を示した図である。
【図８】第３運転領域Ａ３から第６運転領域Ａ６への急加速時における通常制御および加速制御の制御結果を示した図である。
【図９】スロットル弁およびＳＣＶの制御手順を示すフローチャートである。
【図１０】図９に続くスロットル弁およびＳＣＶの制御手順を示すフローチャートである。
【図１１】第３運転領域Ａ３から第４運転領域Ａ４への急加速時における通常制御および加速制御の制御結果を示した図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る制御の制御結果を示した図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る目標吸気バルブ閉タイミングのマップを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明に係るエンジンの吸気制御装置の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２８】
図１は前記エンジンの吸気制御装置１０を備えたエンジンシステム１００の概略構成図である。このエンジンシステム１００は、シリンダヘッド９およびシリンダブロック１１を有するエンジン本体１と、エンジン制御用のＥＣＵ（制御手段）２と、各種補機類とを備えている。
【００２９】
前記エンジン本体１のシリンダブロック１１とシリンダヘッド９との内部には、ピストン１３がそれぞれ嵌挿された複数のシリンダ１２が形成されている。本実施形態では、４つのシリンダ１２が形成されている。各ピストン１３の上方には、シリンダヘッド９との間でそれぞれ燃焼室１４が区画されている。前記ピストン１３はクランクシャフト３に連結されている。
【００３０】
前記エンジン本体１には、クランクシャフト３の回転角を検出するクランク角センサ８２が設けられており、このクランク角センサ８２から出力される検出信号に基づいてＥＣＵ２にてエンジン回転数ＮＥが算出される。また、エンジン本体１には、冷却水温度を検出する水温センサ８３が設けられている。
【００３１】
各シリンダ１２の燃焼室１４の頂部には、プラグ先端が燃焼室１４内に臨むように点火プラグ１５が設置されている。また、当該燃焼室１４の側方には、燃焼室１４内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１６が設けられている。
【００３２】
各シリンダ１２の上部には、それぞれ燃焼室１４に向かって開口する２つの吸気ポート１７および２つの排気ポート１８が設けられている。吸気ポート１７は、燃焼室１４に吸気を導入するためのものである。排気ポート１８は、燃焼室１４から排気を排出するためのものである。各吸気ポート１７と燃焼室１４との連結部分には、これら吸気ポート１７を開閉して吸気ポート１７と燃焼室１４とを連通あるいは遮断するための吸気バルブ１９が設けられている。各排気ポート１８と燃焼室１４との連結部分には、これら排気ポート１８を開閉してこれら排気ポート１８と燃焼室１４とをから連通あるいは遮断するための排気バルブ２０が設けられている。前記吸気バルブ１９は吸気バルブ駆動機構（吸気バルブ駆動手段）３０により駆動されることで、所定のタイミングで吸気ポート１７を開閉する。また、前記排気バルブ２０は、排気バルブ駆動機構３４により駆動されて、所定のタイミングで排気ポート１８を開閉する。
【００３３】
前記吸気バルブ駆動機構３０は、吸気バルブ１９に連結された吸気カムシャフト３１と吸気ＶＶＴ３２とを有している。吸気カムシャフト３１は、周知のチェーン／スプロケット機構等の動力伝達機構を介してクランクシャフト３に連結されており、クランクシャフト３の回転に伴い回転して、吸気バルブ１９を開閉駆動する。
【００３４】
前記吸気ＶＶＴ３２は、吸気バルブ１９のバルブタイミングを変更するためのものである。この吸気ＶＶＴ３２は、前気カムシャフト３１と同軸に配置されてクランクシャフト３により直接駆動される所定の被駆動軸と吸気カムシャフト３１との間の位相差を変更して、これによりクランクシャフト３と前記吸気カムシャフト３１との間の位相差を変更することで、吸気バルブ１９のバルブタイミングを変更する。吸気ＶＶＴ３２の具体的構成としては、例えば、前記被駆動軸と前記吸気カムシャフト３１との間に周方向に並ぶ複数の液室を有し、これら液室間に圧力差を設けることで前記位相差を変更する液圧式機構や、前記被駆動軸と前記吸気カムシャフト３１との間に設けられた電磁石を有し、前記電磁石に電力を付与することで前記位相差を変更する電磁式機構等が挙げられる。この吸気ＶＶＴ３２は、ＥＣＵ２で算出された吸気バルブ１９の目標バルブタイミングに基づいて、前記位相差を変更する。
【００３５】
吸気カムシャフト３１の位相角すなわち吸気バルブ１９の開閉タイミングは、カム位相センサ８１により検出され、その信号はＥＣＵ２に送信される。
【００３６】
前記排気バルブ駆動機構３４は、前記吸気バルブ駆動機構３０と同様の構造を有している。すなわち、排気バルブ駆動機構３４は、排気バルブ２０およびクランクシャフト３に連結された排気カムシャフト３５と、この排気カムシャフト３５とクランクシャフト３との位相差を変更することで排気バルブ２０のバルブタイミングを変更する排気ＶＶＴ３６とを有している。排気ＶＶＴ３６は、ＥＣＵ２で算出された排気バルブ２０の目標バルブタイミングに基づいて、前記位相差を変更する。そして、排気カムシャフト３５は、この位相差の下でクランクシャフト３の回転に伴って回転して排気バルブ２０を前記目標バルブタイミングで開閉駆動する。
【００３７】
なお、本実施形態では、前記吸気ＶＶＴ３２および排気ＶＶＴ３６は、吸気バルブ１９および排気バルブ２０の開弁期間及びリフト量つまりバルブ・プロファイルをそれぞれ一定に保ったまま、吸気バルブ１９および排気バルブ２０の開タイミング（開弁時期）と閉タイミング（閉弁時期）とをそれぞれ変更する。
【００３８】
前記吸気ポート１７は、その上流側においてインテークマニホールド２１に接続されている。このインテークマニホールド２１は、図２に示すように、４つの分岐管２２を有している。各分岐管２２は、各シリンダ１２に設けられた２つの吸気ポート１７にそれぞれ連通している。各分岐管２２の下流端には、２つの吸気ポート１７にそれぞれ連通する２つのポート分岐通路（吸気通路）２３ａ，２３ｂが形成されている。各分岐管２２において、２つのポート分岐通路２３ａ，２３ｂのうちの一方のポート分岐通路２３ａには、それぞれＳＣＶ（スワールコントロールバルブ、吸気流動制御弁）４０が設けられている。このＳＣＶ４０は、燃焼室１３内にスワール流等を生成させて燃焼室１３内の吸気流動を高めるためのものである。このＳＣＶ４０は、一方のポート分岐通路２３ａを開閉することで、この一方のポート分岐通路２３ａと一方の吸気ポート１７とを連通あるいは遮断してこの吸気ポート１７に流入する吸気の量を変更し、これによりスワール流等を生成する。
【００３９】
前記ＳＣＶ４０は、図３に示すように、その上流端に設けられた軸受け部４１に固定された回動軸４２が回動駆動されるに伴いこの回動軸４２を中心として回動する。前記回動軸４２はポート分岐通路２３ａの底部に取り付けられている。ＳＣＶ４０は、ポート分岐通路２３ａの底部に沿って延びて吸気の流れ方向と略平行な方向に広がる全開位置（図３の実線）と、このポート分岐通路２３ａの底部から起立して吸気の流れ方向と略垂直な方向に広がる全閉位置（図３の破線）との間で回動し、ポート分岐通路２３ａを開閉する。図４に示すように、各ポート分岐通路２３ａに設けられた４つのＳＣＶ４０には、共通の回動軸４２が固定されている。そのため、これら４つのＳＣＶ４０は一体に回動する。なお、ＳＣＶ４０は、前記全開位置においてその上面とポート分岐通路２３ａの底面とが滑らかに連続しており、吸気がポート分岐通路２３ａ内をスムーズに通過するよう構成されている。
【００４０】
前記回動軸４２は、その端部に設けられたＳＣＶアクチュエータ（吸気流動制御弁駆動手段）４６により回動駆動される。このＳＣＶアクチュエータ４６は、ＥＣＵ２で算出された目標ＳＣＶ開度に応じて、前記回動軸４２を回動させてＳＣＶ４０を全閉あるいは全開位置に駆動する。本実施形態では、負圧式のＳＣＶアクチュエータ４６が用いられている。ＳＣＶ４０は、スプリングにより開き側に付勢されており、負圧式のＳＣＶアクチュエータ４６によりこの付勢力に抗する力が加えられることで、閉じ側に回動駆動される。
【００４１】
前記４つの分岐管２２は、その上流側において１つの吸気管２６に接続されている。この吸気管２６には、スロットル弁５０が設けられている。このスロットル弁５０は、吸気管２６の開口面積を変更して、外部からこの吸気管２６および前記分岐管２２等を通って各シリンダ１２に流入する吸気量を変更する。このスロットル弁５０は、スロットルアクチュエータ（スロットル弁駆動手段）５６により駆動される。このスロットルアクチュエータ５６は、前記スロットル弁５０の開度がＥＣＵ２で算出された目標スロットル開度となるようにこのスロットル弁５０を駆動する。前記吸気管２６には、吸気量を検出する吸気量センサ８６が設けられている。
【００４２】
前記ＥＣＵ２は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行するためのＣＰＵと、ＲＡＭやＲＯＭからなりプログラム及びデータを格納するメモリと、各種信号の入出力を行なうＩ／Ｏバスとを備えている。このＥＣＵ２は、前記Ｉ／Ｏバスを介して前記カム位相センサ８１、クランク角センサ８２、水温センサ８３、吸気量センサ８６、および運転者のアクセルペダルの操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセルセンサ８５等の各センサからの検出信号を受け、この検出信号に基づき種々の演算を行なう。ここで、ＥＣＵ２では、前記クランク角センサ８２からの検出信号に基づきエンジン回転数ＮＥを算出する。また、前記吸気量センサ８６からの検出信号に基づきエンジンの吸気充填効率Ｃｅを算出する。
【００４３】
ＥＣＵ２は、運転条件に応じた燃料噴射量および噴射時期や点火時期を演算して、前記燃料噴射弁１６や点火装置２７にその演算結果に応じた信号を出力してこれら燃料噴射弁１６等を駆動する。また、スロットル弁５０の目標開度、ＳＣＶ４０の目標開度、吸気バルブ１９の目標タイミングを演算して、スロットル弁５０の開度、ＳＣＶ４０の開度、吸気バルブ１９のバルブタイミングがこれら目標値になるように、スロットルアクチュエータ５６、ＳＣＶアクチュエータ４６、吸気ＶＶＴ３２を駆動する。
【００４４】
なお、前記エンジンの吸気制御装置１０は、少なくとも、前記吸気ポート１７等が設けられたエンジン本体１および、このエンジン本体１に設けられた前記スロットル弁５０、前記吸気バルブ１９、前記ＳＣＶ４０、前記スロットルアクチュエータ５６、前記ＳＣＶアクチュエータ４６、前記吸気バルブ駆動機構３０と、前記ＥＣＵ２とを有するものである。
【００４５】
前記ＥＣＵ２におけるスロットル弁５０の目標開度、ＳＣＶ４０の目標開度、吸気バルブ１９の目標タイミングの演算手順すなわちＳＣＶ４０、スロットル弁５０、吸気バルブ１９の制御手順について、次に説明する。本エンジンシステム１００では、ＳＣＶ４０およびスロットル弁５０の制御として、後述する所定の急加速時には加速制御を実施し、その他の運転条件すなわち定常走行時、緩加速および減速時には通常制御を実施する。
【００４６】
ＥＣＵ２には、ＳＣＶ４０の基本目標開度である基本目標ＳＣＶ開度のマップ、スロットル弁５０の基本目標開度である基本目標スロットル開度のマップ、および吸気バルブ１９の閉弁タイミングの目標値である目標吸気バルブ閉タイミングのマップがそれぞれ記憶されている。基本目標ＳＣＶ開度と目標吸気バルブ閉タイミングとは、エンジン回転数ＮＥと吸気充填効率Ｃｅとに応じて予め設定されており、基本目標スロットル開度はエンジン回転数ＮＥとアクセル開度とに応じて予め設定されている。
【００４７】
本実施形態では、図５に示すように、基本目標ＳＣＶ開度は、エンジン回転数ＮＥが低い第１運転領域Ａ１では全閉に設定されており、この第１運転領域よりも高回転側の第２運転領域Ａ２では全開に設定されている。
【００４８】
また、図６に示すように、目標吸気バルブ閉タイミングは、吸気充填効率Ｃｅ、すなわち、エンジン１に対する要求トルクであるエンジン負荷が低く、エンジン回転数ＮＥが低い低速低負荷の領域では遅閉じタイミングに設定されており、その他の領域では通常タイミングに設定されている。通常タイミングとは、シリンダ１２内の空気が吸気ポート１９側に吹き返さない時期であり、例えば、ＡＢＤＣ３５℃Ａに設定されている。一方、遅閉じタイミングとは、吸気下死点よりも十分に遅角側であって、シリンダ１２内のガスが前記吸気ポート１７側への吹き返すような時期である。例えば、この遅閉じタイミングはＡＢＤＣ１１０℃Ａに設定されている。なお、吸気バルブ１９の開タイミングは、全ての運転領域において吸気下死点よりも進角側の吸気行程に設定されている。
【００４９】
図７に、図５に示す基本目標ＳＣＶ開度のマップと図６に示す目標吸気バルブ閉タイミングのマップとを重ね合わせた図を示す。目標吸気バルブ閉タイミングが前記遅閉じタイミングに設定されている領域は前記第１運転領域Ａ１と低速低負荷側で重複しており、この重複した低速低負荷の第３運転領域Ａ３では、基本目標ＳＣＶ開度は全閉に設定されているとともに吸気バルブ１９の目標閉タイミングは遅閉じタイミングに設定されている。一方、前記第１運転領域Ａ１のうち前記第３運転領域Ａ３より高負荷側すなわち低速高負荷の第４運転領域Ａ４では、基本目標ＳＣＶ開度は全閉に設定されているとともに吸気バルブ１９の目標閉タイミングは通常タイミングに設定されている。
【００５０】
また、目標吸気バルブ閉タイミングが前記遅閉じタイミングに設定されている領域は前記第２運転領域Ａ２とも重複しており、第２運転領域Ａ２内のうち低速低負荷側の第５運転領域Ａ５では、基本目標ＳＣＶ開度は全開に設定されているとともに吸気バルブ１９の目標閉タイミングは遅閉じタイミングに設定されている。一方、第２運転領域Ａ２のうち前記第５運転領域Ａ５を除く高回転高負荷側の第６運転領域Ａ６では、基本目標ＳＣＶ開度は全開に設定されているとともに吸気バルブ１９の目標閉タイミングは通常タイミングに設定されている。
【００５１】
吸気バルブ１９は、前記通常制御と加速制御のいずれにおいても、その閉タイミングが、前記のように設定された目標吸気バルブ閉タイミングとなるように制御される。すなわち、前記目標吸気バルブ閉タイミングのマップからエンジン回転数ＮＥと吸気充填効率Ｃｅとに基づいて吸気バルブ１９の目標閉タイミングが抽出され、吸気バルブ１９がこの抽出された値で閉弁するように吸気ＶＶＴ３２が駆動される。
【００５２】
前記スロットル弁５０およびＳＣＶ４０は、通常制御では、前記基本目標スロットル開度および基本目標ＳＣＶ開度となるように制御される。すなわち、基本目標スロットル開度のマップから、エンジン回転数ＮＥとアクセル開度とに応じた値が抽出され、目標スロットル開度がこの抽出された値に設定される。そして、スロットル弁５０の開度がこの目標スロットル開度となるようにスロットルアクチュエータ５６が駆動される。また、基本目標ＳＣＶ開度のマップから、エンジン回転数ＮＥと吸気充填効率Ｃｅとに応じた値が抽出され、目標ＳＣＶ開度がこの抽出された値に設定される。そして、ＳＣＶ４０の開度がこの目標ＳＣＶ開度となるようにＳＣＶアクチュエータ４６が駆動される。
【００５３】
従って、通常制御を実施すれば、低速低負荷の前記第３運転領域Ａ３では、吸気バルブ１９の閉タイミングが遅閉じタイミングとなりシリンダ１２内の吸気が吸気ポート１７側に吹き返すことでポンピングロスが低減するとともに、ＳＣＶ４０が全閉となりシリンダ１２内にスワールが生成されることで燃焼が安定化する結果、燃費の向上を実現することができる。また、低速高負荷の前記第４運転領域Ａ４では、吸気バルブ１９の閉タイミングが通常閉じタイミングとなりシリンダ１２内に流入する吸気量が確保される。また、燃焼安定性が高い高速側の前記第２運転領域Ａ２では、ＳＣＶ４０が全開となり吸気がスムーズにシリンダ１２に流入しシリンダ１２内に流入する吸気量が確保される。このように、燃費およびエンジン出力向上等の観点から前記通常制御が実施されるのが好ましい。
【００５４】
しかしながら、急加速時において、スロットル弁５０は前記基本目標スロットル開度に高速で追従する一方、ＳＣＶ４０あるいは吸気バルブ１９は前記基本目標ＳＣＶ開度あるいは目標吸気バルブ閉タイミングに十分に追従しない。特に、本実施形態では、ＳＣＶ４０は負圧式のアクチュエータ４６で駆動されており、電動式のスロットルアクチュエータ５６に比べてその駆動速度が遅い。また、吸気ＶＶＴ３２は吸気カムシャフト３１の位相を変化させねばならず、スロットル弁５０に比べて駆動速度が遅い。そのため、スロットル弁５０の変化とＳＣＶ４０あるいは吸気バルブ１９の変化が対応しない。その結果、基本目標ＳＣＶ開度が全閉でかつ吸気バルブ１９が遅閉じタイミングに設定されている前記第３運転領域Ａ３からの急加速時に前記通常制御を行うと、ＳＣＶ４０が全開となる、あるいは、吸気バルブ１９が通常閉じタイミングとなる前に、スロットル弁５０の開度変化に伴う吸気量の増大に伴いシリンダ１２から吸気ポート１７すなわちＳＣＶ４０側への吸気の吹き返し量が増大する。これにより、ＳＣＶ４０の上流側の圧力は高くなり、ＳＣＶ４０の前後には大きな差圧が生じ、ＳＣＶ４０にはＳＣＶ４０を上流側に押圧する方向に大きな荷重が加えられる。そして、このようにＳＣＶ４０の荷重が増えると、ＳＣＶ４０の前記軸受け部４１および回転軸４２が早期に磨耗するという問題が生じるおそれがある。また、急加速時には吸気量の変動により吸気ポート１７に大きな吸気脈動が生じることによっても定常時等に比べて大きな圧力がＳＣＶ４０に加えられる場合がある。
【００５５】
具体的には、前記第３運転領域Ａ３から前記第２運転領域Ａ２への急加速時（図６における矢印Ｔ１およびＴ２で示す変化）では、基本目標ＳＣＶ開度は閉から開に変化するが、ＳＣＶ４０の挙動が遅いことにより、ＳＣＶ４０が十分に開いていない状態で吸気流が増大し、ＳＣＶ４０に大きな荷重がかかる。ここで、第３運転領域Ａ３から第２運転領域Ａ２のうち吸気バルブ１９の目標閉タイミングが通常閉じタイミングに設定されている前記第６運転領域Ａ６への急加速時（図６における矢印Ｔ１で示すような加速）では、吸気バルブ１９が早期に通常閉じタイミングになれば吸気ポート１７への吸気の吹き返しがなくなることでＳＣＶ４０にはこの吹き返しに伴う上流側への荷重がかからない。しかしながら、前述のように、吸気ＶＶＴ３２の挙動は遅い。そのため、加速初期等において、吸気バルブ１９の閉タイミングが遅閉じタイミングであって吸気ポート１７に吸気の吹き返しがあり、かつ、ＳＣＶ４０が開いていないという状態となり、ＳＣＶ４０に荷重が付与される。
【００５６】
一方、前記第３運転領域Ａ３から前記第４運転領域Ａ４への加速時（図６における矢印Ｔ３で示す変化）では、基本目標ＳＣＶ開度の開度は閉のままで変化しないが、吸気バルブ１９の目標閉タイミングが遅閉じタイミングから通常タイミングに変化しており、吸気ＶＶＴ３２の挙動が遅く吸気バルブ１９の閉タイミングが十分に進角しないことで吸気ポート１７への吸気の吹き返しがなくならないうちに吸気流が増大する結果、ＳＣＶ４０に上流側への大きな荷重が付与される。
【００５７】
前記第３運転領域Ａ３から第６運転領域Ａ６への急加速時に、前記通常制御を行った際の様子を図８において破線に示す。この図８の破線に示されるように、スロットル弁５０は、基本目標スロットル開度に追従して高速で開弁しているが、ＳＣＶ４０および吸気バルブ１９は目標値への追従性が悪くゆっくりと変化している。特に、ＳＣＶ４０および吸気バルブ１９の閉タイミングは、その目標値がエンジン回転数ＮＥと吸気充填効率Ｃｅに基づいて算出されており、スロットル弁５０の開度が変化して吸気充填効率Ｃｅが変化した後に各目標値が変化するため、ＳＣＶ４０が目標の全開となるあるいは吸気バルブ１９の閉タイミングが目標のタイミングとなるまでに長い時間を要している。そして、このように加速開始後、スロットル弁５０の開弁に伴い吸気量が増大する一方、ＳＣＶ４０が開いておらず、かつ、吸気バルブ１９の閉タイミングが遅閉じタイミングであって吸気ポート１７への吸気の吹き返しがあることで、ＳＣＶ４０の前後には高い差圧が生じている。
【００５８】
本エンジンシステム１００では、このようなＳＣＶ４０にかかる荷重を低減するべく、前記第３運転領域Ａ３からの急加速時において、前記通常制御とは異なる前記加速制御を実施する。この加速制御を含めたスロットル弁、ＳＣＶの制御手順を図９および図１０のフローチャートを用いて説明する。
【００５９】
まず、ステップＳ１において、エンジン回転数ＮＥとアクセル開度とに基づき前記基本目標スロットル開度のマップから基本目標スロットル開度を算出する。また、ステップＳ２において、エンジン回転数ＮＥと吸気充填効率Ｃｅとに基づき前記基本目標ＳＣＶ開度のマップから基本目標ＳＣＶ開度を算出するとともに前記目標吸気バルブ閉タイミングのマップから目標吸気バルブ閉タイミングを算出する。
【００６０】
次に、ステップＳ１１にて、現在の運転状態が前記第３運転領域Ａ３から前記第２運転領域Ａ２への急加速状態であるかどうかを判定する。具体的には、現在のエンジン回転数ＮＥと吸気充填効率Ｃｅとにより現在の運転領域が第３運転領域Ａ３かどうかを判定する。また、アクセル開度の変化率が予め設定された基準変化率（第１基準変化率、第２基準変化率）以上であるかどうかを判定する。すなわち、エンジンに対する要求トルクが所定の基準変化率より大きいかどうかを判定する。さらに、現在のエンジン回転数ＮＥとアクセル開度の変化率から、加速後に突入する運転領域が第２運転領域であるかどうかを判定する。
【００６１】
前記ステップＳ１１にてＹＥＳと判定されて、現在の運転状態が第３運転領域Ａ３から第２運転領域Ａ２への急加速状態であると判定されると、ステップＳ１２にて加速フラグを１に設定する。そして、ステップＳ１３およびステップＳ１４を実施する。
【００６２】
ステップＳ１３では、ＳＣＶ４０の最終的な目標開度である最終目標ＳＣＶ開度を、ステップＳ２で算出された基本目標ＳＣＶ開度ではなく全開とする。
【００６３】
ステップＳ１４では、スロットル弁５０の最終的な目標開度の最終目標スロットル開度を、ステップＳ１で算出された基本目標スロットル開度の変化よりも緩やかな変化となる値に設定する。本実施形態では、ステップＳ２で算出された基本目標スロットル開度をいわゆるなまし処理することで基本目標スロットル開度の変化を緩やかな変化に補正して、このなまし処理後の値を最終目標スロットル開度とする。
【００６４】
その後、ステップＳ５に進み、前記最終目標スロットル開度、目標吸気バルブ閉タイミング、最終目標ＳＣＶ開度に基づき、スロットルアクチュエータ５６、吸気ＶＶＴ３２、ＳＣＶアクチュエータ４６を駆動させる。
【００６５】
前記ステップＳ１２からステップＳ１４までのステップは、第３運転領域Ａ３から第２運転領域Ａ２への急加速開始後、アクセル開度の変化率が０以下となり加速が終了するまで行われる。すなわち、ステップＳ１１にてＮＯと判定された場合に進むステップＳ１６では、前記ステップＳ１２にて第３運転領域Ａ３から第２運転領域Ａ２への急加速開始に伴い１に設定された前記加速フラグが１であり、かつ、アクセル開度の変化率が０以上かどうかが判定される。そして、この判定がＹＥＳの場合には、急加速後の加速が続いているとしてステップＳ１２に進みステップＳ１４までを実施する。一方、ステップＳ１１にてＮＯと判定され、かつ、ステップＳ１６にてＮＯと判定される、すなわち、第３運転領域Ａ３から第２運転領域Ａ２への急加速およびそれに続く加速状態ではないと判定されるとステップＳ２１に進む。
【００６６】
この第３運転領域Ａ３から第２運転領域Ａ２への急加速時に実施される前記ステップＳ１２からステップＳ１４の加速制御の制御結果を図８において実線で示す。この図８の実線に示されように、急加速開始とともに最終目標ＳＣＶ開度が全開とされることで、ＳＣＶ４０は、急加速開始と同時に強制的に開き側に移行して、破線で示される通常制御時に比べて早期に開弁する。すなわち、ＳＣＶ４０の開弁時期は、通常制御が実施される緩加速時に比べて早くなる。そして、最終目標スロットル開度が基本目標スロットル開度のなまし処理後の値とされることで、スロットル弁５０は、破線で示される通常制御時に比べて緩やかに開弁していく。すなわち、スロットル弁５０の開弁速度が、通常制御が実施される緩加速時に比べて遅くなる。これにより、吸気量の急増が抑制される。このようにして、この第３運転領域Ａ３から第２運転領域Ａ２への急加速時には、ＳＣＶ４０が早期に開弁するとともに吸気量の急増が抑制されて、ＳＣＶ４０の前後差圧（ＳＣＶ４０の上流側と下流側との差圧）ひいてはＳＣＶ４０にかかる負荷が小さく抑えられる。なお、図８に示したＳＣＶの前後差圧のグラフは、エンジンの吸気・圧縮行程中に発生するＳＣＶ４０の前後差圧の最大値をプロットしたものである。すなわち、ＳＣＶ４０が閉弁状態にある場合において、エンジンの吸気・圧縮行程中には、吸気通路内に吸気が導入されることによりＳＣＶ４０の上流側の圧力がＳＣＶ４０の下流側の圧力よりも高くなりＳＣＶ４０の前後に差圧が生じるが、この図８では、この吸気行程におけるＳＣＶ４０の前後差圧は省略している。
【００６７】
図８は、第３運転領域Ａ３から第２運転領域Ａ２のうちの前記第６運転領域Ａ６への急加速時の様子を示しているが、第３運転領域Ａ３から第２運転領域Ａ２のうちの前記第５運転領域への急加速時においても、この第６運転領域Ａ６への急加速時と同様に、ＳＣＶ４０が早期に開弁するとともにスロットル弁５０の開度変化が緩慢となって吸気量の急増が抑制されることで、ＳＣＶ４０にかかる負荷は小さく抑えられる。
【００６８】
なお、前記ステップＳ１３が請求項における吸気流動制御弁加速制御モードであり、ステップＳ１４が請求項におけるスロットル弁加速制御モードである。
【００６９】
図９および図１０のフローチャートに戻り、前記ステップＳ２１では、現在の運転状態が前記第３運転領域Ａ３から前記第４運転領域Ａ４への急加速状態であるかどうかを判定する。前記ステップＳ１１と同様に、現在のエンジン回転数ＮＥと吸気充填効率Ｃｅとにより現在の運転領域が第３運転領域Ａ３かどうかを判定する。そして、アクセル開度の変化率およびエンジン回転数ＮＥから、第４運転領域Ａ４への急加速状態であるかどうかを判定する。
【００７０】
前記ステップＳ２１にてＹＥＳと判定されて、現在の運転状態が第３運転領域Ａ３から第４運転領域Ａ４への急加速状態であると判定されると、ステップＳ２２にて加速フラグを２に設定する。そして、ステップＳ２３およびステップＳ２４を実施する。
【００７１】
ステップＳ２３では、前記ステップＳ１３と同様に、最終目標ＳＣＶ開度を全開とする。一方、ステップＳ２４では、スロットル開度の最終目標スロットル開度を基本目標スロットル開度として、通常制御時と同様に制御する。その後、前記ステップＳ５に進み、各アクチュエータを駆動させる。
【００７２】
前記ステップＳ２２からステップＳ２４までのステップは、第３運転領域Ａ３から第４運転領域Ａ４への急加速開始後、アクセル開度の変化率が０以下となり加速が終了するまで、あるいは、吸気バルブ１９が目標吸気バルブ閉タイミングに到達するまで行われる。すなわち、ステップＳ２１にてＮＯと判定された場合に進むステップＳ２６では、前記加速フラグが２であり、かつ、アクセル開度の変化率が０以上かどうかが判定される。この判定がＹＥＳの場合には、急加速後の加速が続いているとしてステップＳ２７に進む。そして、ステップＳ２７では、前記カム位相センサ８１の検出値に基づいて算出された吸気バルブ１９の実際の閉タイミングがステップＳ２で算出された目標吸気バルブ閉タイミングに未到達であるかどうかが判定され、この判定がＹＥＳの場合には、ステップＳ２２に進みステップＳ２４までを実施する。一方、ステップＳ２１にてＮＯと判定され、かつ、ステップＳ２６あるいはステップＳ２７にてＮＯと判定される、すなわち、第３運転領域Ａ３から第４運転領域Ａ４への急加速状態およびそれに続く加速状態ではない、あるいは、この急加速状態あるいはそれに続く加速状態ではあるが吸気バルブ１９の閉タイミングが目標吸気バルブ閉タイミングに到達したと判定されるとステップＳ３１に進む。
【００７３】
前記ステップＳ３１では、通常制御が実施される。すなわち、前記加速フラグが０とされ、その後に進むステップＳ３２において、最終目標ＳＣＶ開度が前記基本目標ＳＣＶ開度に設定されるとともに、最終目標スロットル開度が前記基本目標スロットル開度に設定され、その後前記ステップＳ５にて各アクチュエータが駆動される。
【００７４】
この第３運転領域Ａ３から第４運転領域Ａ４への急加速時に実施される前記ステップＳ２３からステップＳ２４の加速制御の制御結果を図１１に示す。この図１１において、実線が前記加速制御の制御結果であり、破線が通常制御を行った際の制御結果である。この図１１に示されように、本加速制御では、第３運転領域Ａ３から第４運転領域Ａ４への急加速時には、急加速開始から、吸気バルブ閉タイミングが吸気の吹き返しのある遅閉じタイミングから吸気の吹き返しのない通常タイミングに移行するまでの間、ＳＣＶ４０が強制的に全開とされる。これにより、吸気の吹き返しがあり、かつ、吸気量が増大している状態でＳＣＶ４０が閉弁状態にあるというＳＣＶ４０に大きな荷重がかかる状況が回避される。
【００７５】
以上のように、本エンジンシステム１００によれば、低速低負荷の第３運転領域Ａ３においてＳＣＶ４０を閉弁状態としてスワールを生成することで燃焼を安定化させるとともに吸気バルブ１９の閉タイミングを遅閉じタイミングとしてポンピングロスを低減し燃費を向上させつつ、この第３運転領域Ａ３からの加速時にＳＣＶ４０に加えられる負荷を抑制してＳＣＶ４０の信頼性を高めることができる。
【００７６】
ここで、前記第３運転領域Ａ３から第２運転領域Ａ２への急加速時に実施するステップ１３とステップＳ１４のうちいずれか一方のみを実施してもよい。すなわち、ステップＳ１３のみを実施して、急加速と同時にＳＣＶ４０を強制的に開く一方、アクセル開度を基本目標アクセル開度に応じて早期に開くようにしてもよい。また、ステップＳ１４のみを実施して、ＳＣＶ４０を基本目標ＳＣＶに応じて開駆動させる一方、アクセル開度を基本目標アクセル開度よりも緩やかに駆動させるようにしてもよい。ただし、ステップＳ１３とステップＳ２４とを実施すれば、ＳＣＶ４０に加えられる荷重をより小さく抑えることができる。
【００７７】
また、前記第３運転領域Ａ３から第２運転領域Ａ２への急加速時に実施するステップ１４に代えて、図１２に示すように、スロットル弁５０を急加速開始後、所定期間経過後に開側に駆動させるようにしてもよい。例えば、所定期間前のステップＳ２で算出された基本目標スロットル開度を最終目標スロットル開度とする遅れ処理を実施する。この場合には、ＳＣＶ４０が十分に開いた後にスロットル弁５０が開弁して吸気量が増大していくため、閉弁状態にあるＳＣＶ４０に加えられる荷重が小さく抑えられる。
【００７８】
また、前記実施形態では、前記第３運転領域Ａ３からの急加速時においてＳＣＶ４０を早期に開弁させるための具体的手順として、急加速開始直後にＳＣＶ４０を強制的に開弁させる、すなわち、ＳＣＶ４０の開弁開始時期を早める場合を示したが、この第３運転領域からの急加速時においてＳＣＶ駆動アクチュエータ４６によるＳＣＶ４０の駆動速度を速めるようにしてもよい。
【００７９】
また、前記スロットルアクチュエータ５６は電動式に限らない。ただし、このスロットルアクチュエータ５６を電動式とすれば、前記第３運転領域Ａ３からの急加速時以外の急加速時においてスロットル弁５０を早期に駆動させて加速性を高めつつ前記第３運転領域Ａ３からの急加速時においてスロットル弁５０の挙動を容易に緩慢にすることができる。
【００８０】
また、目標吸気バルブ閉タイミングのマップの具体的構成は、前記に限らない。例えば、図１３に示すように、低速高負荷領域（図７における第４運転領域Ａ４に相当する領域）においても吸気バルブ１９の目標閉タイミングを遅閉じタイミングとして、この領域においてエンジンの有効圧縮比を低下させることでノッキングやプリイグニッション等の異常燃焼をより確実に抑制するようにしてもよい。この場合には、基本目標ＳＣＶ開度が全閉に設定されているとともに吸気バルブ１９の閉タイミングが通常タイミングに設定された前記第４運転領域Ａ４はなくなり、第３運転領域Ａ３からこの第４運転領域Ａ４への加速制御は省略される。
【００８１】
また、前記基本目標吸気バルブ閉タイミングが遅閉じタイミングに設定されている領域のうち特に高負荷の領域では、シリンダ１２内の温度が所定の温度よりも低い場合には吸気の吹き返しがない時期まで進角側に補正してもよい。例えば、前記水温センサ８３で検出されたエンジンの冷却水温度が所定温度よりも低い場合には目標吸気バルブ閉タイミングを通常タイミングに設定し、このエンジンの水温が所定温度よりも高い場合には目標吸気バルブ閉タイミングを遅閉じタイミングに設定する。この場合には、シリンダ１２内の温度が高くノッキングやプリイグニッション等の異常燃焼が生じるおそれのある場合にエンジン１の有効圧縮比が低く抑えられてこの異常燃焼が回避されるとともに、シリンダ１２内の温度が低い場合にシリンダ１２内に導入される吸気量が多く確保されエンジン出力が高く維持される。
【００８２】
また、前記実施形態では、前記第３運転領域Ａ３から前記第２運転領域Ａ２への急加速時であるかどうかすなわち前記ステップＳ１２〜１４の制御を実施するかどうかを判定する判定基準であるアクセル開度の基準変化率（第１基準変化率）と、前記第３運転領域Ａ３から前記第４運転領域Ａ４への急加速時であるかどうかすなわち前記ステップＳ２２〜２４の制御を実施するかどうかを判定する判定基準であるアクセル開度の基準変化率（第２基準変化率）とが同一の場合について説明したが、これら第１基準変化率と第２基準変化率とは異なる値であってもよい。
【００８３】
また、前記実施形態では、吸気バルブの閉タイミングは前記第３運転領域Ａ３からの急加速時においても緩加速時等と同様にエンジン回転数ＮＥと吸気充填効率Ｃｅとに応じて予め設定された目標吸気バルブ閉タイミングに基づいて制御される場合について示したが、前記急加速時において、吸気バルブ１９の閉タイミングを早期に変更するようにしてもよい。例えば、前記急加速時には、アクセル開度の変化に基づいて吸気バルブ１９の閉タイミングを変更し、これにより急加速と同時に吸気バルブ１９の閉タイミングが変更されるようにしてもよい。この場合には、特に、吸気バルブ１９の閉タイミングの目標値が遅閉じタイミングに設定された前記第３運転領域からこの目標値が通常タイミングに設定された前記第４運転領域Ａ４および前記第６運転領域Ａ６への急加速時において、吸気バルブ１９が早期に進角しないことによる吸気の吹き返し量の増大を抑制することができ、より一層ＳＣＶ４０にかかる負荷を小さく抑えることができる。
【符号の説明】
【００８４】
１  エンジン本体
２  ＥＣＵ（制御手段）
１０  エンジンの吸気制御装置
１７  吸気ポート
１９  吸気バルブ
３０  吸気バルブ駆動機構（吸気バルブ駆動手段）
４０  ＳＣＶ（吸気流動制御弁）
４６  ＳＣＶアクチュエータ（吸気流動制御弁駆動手段）
１００  エンジンシステム
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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