(57)【要約】【課題】内燃機関の中高負荷での定常運転中、駆動系のがたつきに起因する機関回転変動が発生したとき、その機関回転変動が助長されて車両にサージが発生することを抑制できるようにする。【解決手段】アクセル操作量及びエンジン回転速度に基づき目標負荷率が算出され、その目標負荷率が実現されるようエンジン１の負荷率を調整する吸気調整機構が目標負荷率の算出後に所定のディレー時間を経て作動開始される。エンジン１の中高負荷での定常運転中、自動車の駆動系に起因する周期的なエンジン回転変動を生じさせるとともに同エンジン回転変動に基づくエンジン１の実際の負荷率の周期的な変動が上記エンジン回転変動と共振する共振領域に、現在のエンジン回転速度が存在しているときには、上記ディレー時間が通常の値から変更される。更に、そのディレー時間の変更に合わせて燃料噴射弁４の燃料噴射タイミングも変更される。【選択図】図１
2011106343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される内燃機関の吸気バルブが閉弁したときの筒内空気量を調整する吸気調整機構と、内燃機関の吸気通路に燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、定められた周期毎にアクセル操作量及び機関回転速度に基づき目標筒内空気量を算出する算出手段と、その算出された目標筒内空気量に対応した量の燃料を燃料噴射弁から噴射させる噴射制御手段と、前記目標筒内空気量が算出されてからディレー時間が経過した後に同目標筒内空気量に基づき前記吸気調整機構を動作させて前記筒内空気量を前記目標筒内空気量に調整する吸気制御手段とを備え、前記ディレー時間は、前記目標筒内空気量が算出された後に前記燃料噴射弁から噴射された燃料が内燃機関の筒内に到達したとき、前記吸気制御手段による前記吸気調整機構の動作に基づいて前記筒内空気量が前記目標筒内空気量に調整された状態となる値に設定されている内燃機関の制御装置において、
内燃機関の中高負荷での定常運転中であり、且つ、車両の駆動系に起因する周期的な機関回転変動を生じさせるとともに同機関回転変動に基づく前記筒内空気量の周期的な変動が前記機関回転変動と共振する共振領域に現在の機関回転速度が存在するとき、前記ディレー時間の変更を行う変更手段を備え、
前記噴射制御手段は、前記変更手段による前記ディレー時間の変更がなされているとき、その変更後での前記筒内空気量が前記目標筒内空気量となるタイミングにて、前記燃料噴射弁から噴射された燃料が内燃機関の筒内に到達するよう、前記燃料噴射弁の燃料噴射タイミングを変更する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記変更手段は、前記ディレー時間の変更を行うに当たり、その変更の幅を前記機関回転変動の一周期の１／４から３／４の範囲内の値とする
請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記ディレー時間は、前記目標筒内空気量の算出完了から前記燃料噴射弁での燃料噴射までを最速で行い、且つ前記燃料噴射弁からの噴射燃料の内燃機関の筒内への到達が最遅状態となる機関運転状況に適合した値に予め設定され、その設定された値からの変更が前記変更手段を通じて行われるものであり、
前記噴射制御手段は、前記燃料噴射弁から噴射された燃料の前記筒内への到達が最遅状態よりも速くなる機関運転状況のとき、前記燃料の前記筒内への到達を前記筒内空気量が前記目標筒内空気量となった状態で行えるよう、前記機関運転状況に合わせて前記燃料噴射弁の燃料噴射タイミングを遅角側に調整するものである
請求項１又は２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記変更手段は、前記設定されたディレー時間を変更するに当たり、その変更をディレー時間を増大させるように行うものであり、
前記噴射制御手段は、前記変更手段による前記ディレー時間の増大側への変更がなされているとき、それに合わせて前記燃料噴射弁の燃料噴射タイミングを遅角側に変更する
請求項３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記変更手段は、前記設定されたディレー時間を変更するに当たり、その変更をディレー時間を減少させるように行うものであり、
前記噴射制御手段は、前記目標筒内空気量に基づき噴射量指令値を算出し、その噴射量指令値に対応した量の燃料を前記燃料噴射弁から噴射させるものであって、前記変更手段による前記ディレー時間の減少側への変更がなされているとき、前記噴射量指令値として前回値を用いることにより通常よりも早期の燃料噴射を実現可能とし、その状態で前記ディレー時間の減少側への変更に合わせて前記燃料噴射弁の燃料噴射タイミングを進角側に変更する
請求項３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、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両に搭載される内燃機関は、吸気バルブが閉弁したときの筒内空気量を調整する吸気調整機構と、同機関の吸気通路に燃料を噴射供給する燃料噴射弁とを備えている。こうした内燃機関においては、アクセル操作量に基づき吸気調整機構が動作されて吸気バルブが閉弁したときの筒内空気量が調整されるとともに、その筒内空気量に対応した量の燃料が燃料噴射弁から噴射されて吸気通路を通じて内燃機関の筒内に供給され、その筒内で空気と燃料とからなる混合気を燃焼させることにより駆動される。従って、自動車の運転者によるアクセル操作がなされると、そのときのアクセル操作量に応じて内燃機関の筒内で燃焼される混合気の量が調整され、機関出力が上記アクセル操作による出力要求に対応した値に調整される。なお、上記吸気調整機構としては、内燃機関の吸気通路に設けられるスロットルバルブを用いたり、特許文献１に示されるように吸気バルブのバルブタイミング、最大リフト量、及び作動角といった開閉特性を可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関にあっては同可変動弁機構を用いたりすることが可能である。
【０００３】
また近年では、内燃機関の燃費改善や排気エミッション改善等の要望に対応すべく、吸気調整機構及び燃料噴射弁を次のように制御することが提案されている。
すなわち、所定の周期毎にアクセル操作量及び機関回転速度に基づき、そのときに内燃機関に要求される出力に対応した上記筒内空気量を目標筒内空気量として算出する。そして、吸気バルブが閉弁するときの筒内空気量が上記目標筒内空気量となるよう、同目標筒内空気量に基づき吸気調整機構を内燃機関の燃費が最良となる態様で動作させる。また、上記目標筒内空気量に対応した量の燃料を燃料噴射弁から噴射させるべく、同目標筒内空気量に基づき噴射量指令値を算出し、その噴射量指令値に対応した量の燃料を燃料噴射弁から噴射させる。なお、上記目標筒内空気量に基づく吸気調整機構の動作開始タイミング、及び上記噴射量指令値に基づく燃料噴射弁からの燃料噴射における燃料噴射タイミングに関しては、燃料噴射弁からの噴射燃料が内燃機関の筒内に到達したとき、筒内空気量が目標筒内空気量となった状態となるよう調整される。
【０００４】
ここで、燃料噴射弁からの噴射燃料が内燃機関の筒内に到達するためには、目標筒内空気量の算出後において、その目標筒内空気量に基づく噴射量指令値の算出を行い、更に同噴射量指令値に基づき燃料を噴射し、その噴射された燃料が筒内に到達するまでという比較的長い時間が必要となる。このため、上記目標筒内空気量に基づく吸気調整機構の動作は、その目標筒内空気量が算出されてから所定のディレー時間が経過した後に開始される。そして、上記ディレー時間としては、上記噴射量指令値に基づき燃料噴射弁から噴射された燃料が内燃機関の筒内に到達したとき、前記目標筒内空気量に基づく吸気調整機構の動作に基づいて上記筒内空気量が目標筒内空気量に調整された状態となる値に設定される。このように、上記目標筒内空気量に基づく吸気調整機構の動作を同目標筒内空気量が算出されてから上記ディレー時間が経過した後に開始することで、上記噴射量指令値に基づき燃料噴射弁から噴射された燃料が内燃機関の筒内に到達したとき、筒内空気量が目標筒内空気量に調整された状態になる。
【０００５】
以上のように吸気調整機構及び燃料噴射弁を制御することにより、吸気調整機構が内燃機関の燃費を最良とするように動作して燃費改善が可能になるとともに、吸気バルブが閉弁したときの筒内の混合気の空燃比を内燃機関の排気エミッション改善に適した値とすることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１３８２３３公報（段落［０００２］、［００１１］〜［００１３］、図３、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、内燃機関における中高負荷での定常運転中には、自動車の駆動系でのがたつきと内燃機関の比較的高い出力とに起因して、図９（ａ）に実線で示されるような周期的な機関回転変動が生じることがある。また、上記のような周期的な機関回転変動が生じると、機関回転速度及びアクセル操作量に基づき算出される目標筒内空気量も図９（ｂ）に二点鎖線で示されるように上記機関回転変動に応じて周期的に変動する。すなわち、機関回転速度が高くなってゆくときにはそれを抑制すべく目標筒内空気量が少なくなってゆき、機関回転速度が低くなってゆくときにはそれを抑制すべく目標筒内空気量が多くなってゆく。
【０００８】
こうした機関回転変動に合わせた目標筒内空気量の算出が行われると、その目標筒内空気量に基づき吸気調整機構が制御され、吸気バルブが閉弁するときの実際の筒内空気量が目標筒内空気量に調整される。ただし、実際の筒内空気量は、上述したディレー時間や吸気調整機構の動作に対する吸気の応答遅れなどに起因して、目標筒内空気量の推移（図９（ｂ）の二点鎖線）に対し、図９（ｂ）に実線で示されるように多少の遅れをもって推移することとなる。このように実際の筒内空気量の推移が目標筒内空気量の推移に対し遅れるとしても、実際の筒内空気量の変動が機関回転変動（図９（ａ）の実線）に対し真逆となった状態から同機関回転変動の周期の１／４ずれた状態までにとどまるならば、周期的な機関回転変動を効果的に抑制することができる。
【０００９】
しかし、上記機関回転変動の周期に関しては、その変動の生じている機関回転速度領域によって変わってくる。そして、機関回転変動の周期が変わると、そのときの機関回転速度に基づき算出される目標筒内空気量の変動の周期も変わり、ひいては実際の筒内空気量の変動の周期も変わってくる。従って、現在の機関回転速度が存在する機関回転速度領域によっては、図１０（ｂ）に実線で示されるように、実際の筒内空気量の変動が機関回転変動（図１０（ａ）の実線）とほぼ重なった状態になり、それら変動の共振が生じて機関回転変動が図中破線で示されるように助長され、自動車に前後方向についての振動（サージ）が発生するおそれがある。
【００１０】
なお、特許文献１には、吸気バルブのバルブタイミング制御に用いられる油圧制御弁の駆動パルスと電源電圧の低下を招く点火・噴射タイミングとが共振する機関回転速度領域では、油圧制御弁の駆動周波数を切り替えてバルブタイミング制御を行い、上記共振を回避する技術が開示されている。しかし、こうした技術により上述したサージの発生という問題を解消することはできない。
【００１１】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、内燃機関の中高負荷での定常運転中、駆動系のがたつきに起因する機関回転変動が発生したとき、その機関回転変動が助長されて車両にサージが発生することを抑制できる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、車両に搭載される内燃機関の吸気バルブが閉弁したときの筒内空気量を調整する吸気調整機構と、内燃機関の吸気通路に燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、定められた周期毎にアクセル操作量及び機関回転速度に基づき目標筒内空気量を算出する算出手段と、その算出された目標筒内空気量に対応した量の燃料を燃料噴射弁から噴射させる噴射制御手段と、前記目標筒内空気量が算出されてからディレー時間が経過した後に同目標筒内空気量に基づき前記吸気調整機構を動作させて前記筒内空気量を前記目標筒内空気量に調整する吸気制御手段とを備え、前記ディレー時間は、前記目標筒内空気量が算出された後に前記燃料噴射弁から噴射された燃料が内燃機関の筒内に到達したとき、前記吸気制御手段による前記吸気調整機構の動作に基づいて前記筒内空気量が前記目標筒内空気量に調整された状態となる値に設定されている内燃機関の制御装置において、内燃機関の中高負荷での定常運転中であり、且つ、車両の駆動系に起因する周期的な機関回転変動を生じさせるとともに同機関回転変動に基づく前記筒内空気量の周期的な変動が前記機関回転変動と共振する共振領域に現在の機関回転速度が存在するとき、前記ディレー時間の変更を行う変更手段を備え、前記噴射制御手段は、前記変更手段による前記ディレー時間の変更がなされているとき、その変更後での前記筒内空気量が前記目標筒内空気量となるタイミングにて、前記燃料噴射弁から噴射された燃料が内燃機関の筒内に到達するよう、前記燃料噴射弁の燃料噴射タイミングを変更することを要旨とした。
【００１３】
上記構成によれば、内燃機関の中高負荷での定常運転中、車両の駆動系に起因する周期的な機関回転変動を生じさせるとともに同機関回転変動に基づく前記筒内空気量の周期的な変動が前記機関回転変動と共振する共振領域に現在の機関回転速度が存在しているときには、変更手段を通じて上記ディレー時間の変更が行われる。更に、こうしたディレー時間の変更が行われると、その変更後での筒内空気量が目標筒内空気量となるタイミングにて、燃料噴射弁から噴射された燃料が内燃機関の筒内に到達するよう、燃料噴射弁の燃料噴射タイミングが変更される。上述したようにディレー時間を変更することにより、算出された目標筒内空気量の推移に対する実際の筒内空気量の推移の遅れ幅が変更され、実際の筒内空気量の変動が機関回転変動と共振することは回避される。これにより、上記共振に起因して機関回転変動が助長されて車両にサージが発生することを抑制できるようになる。
【００１４】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記変更手段は、前記ディレー時間の変更を行うに当たり、その変更の幅を前記機関回転変動の一周期の１／４から３／４の範囲内の値とすることを要旨とした。
【００１５】
内燃機関の中高負荷での定常運転中であって機関回転速度が共振領域に存在し、実際の筒内空気量の変動が機関回転変動と重なって共振するとき、その共振を回避するためには実際の筒内空気量の推移を機関回転変動に対し同機関回転変動の一周期の１／４〜３／４の範囲で進み側もしくは遅れ側にずらせばよい。上記構成によれば、ディレー時間の変更の幅が機関回転変動の一周期の１／４から３／４の範囲内の値とされるため、そのディレー時間の変更により実際の筒内空気量の変動と機関回転変動との共振を的確に回避することができ、ひいては車両でのサージ発生を的確に抑制できるようになる。
【００１６】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の発明において、前記ディレー時間は、前記目標筒内空気量の算出完了から前記燃料噴射弁での燃料噴射までを最速で行い、且つ前記燃料噴射弁からの噴射燃料の内燃機関の筒内への到達が最遅状態となる機関運転状況に適合した値に予め設定され、その設定された値からの変更が前記変更手段を通じて行われるものであり、前記噴射制御手段は、前記燃料噴射弁から噴射された燃料の前記筒内への到達が最遅状態よりも速くなる機関運転状況のとき、前記燃料の前記筒内への到達を前記筒内空気量が前記目標筒内空気量となった状態で行えるよう、前記機関運転状況に合わせて前記燃料噴射弁の燃料噴射タイミングを遅角側に調整するものであることを要旨とした。
【００１７】
ディレー時間を上述したように予め設定した場合、共振領域となるのは機関低回転領域ということになり、ディレー時間の変更を行うべき領域が機関低回転領域に限定される。このようにディレー時間の変更を行うべき領域が機関低回転領域に限定されるため、同ディレー時間の変更が頻繁に行われることを抑制できる。また、燃料噴射弁から噴射された燃料の前記筒内への到達が最遅状態よりも速くなる機関運転状況のときには、その状況に合わせて燃料噴射弁の燃料噴射タイミングが遅角側に調整される。このため、ディレー時間を上述したように予め設定した状態で、燃料噴射弁から噴射された燃料の前記筒内への到達が最遅状態よりも速くなる機関運転状況になったとしても、燃料噴射弁からの噴射燃料の筒内への到達を筒内空気量が目標筒内空気量となった状態で行うことができる。
【００１８】
請求項４記載の発明では、請求項３記載の発明において、前記変更手段は、前記設定されたディレー時間を変更するに当たり、その変更をディレー時間を増大させるように行うものであり、前記噴射制御手段は、前記変更手段による前記ディレー時間の増大側への変更がなされているとき、それに合わせて前記燃料噴射弁の燃料噴射タイミングを遅角側に変更することを要旨とした。
【００１９】
上記構成によれば、内燃機関の中高負荷での定常運転中、現在の機関回転速度が共振領域に存在しているときには、上記ディレー時間が増大側に変更される。言い換えれば、実際の筒内空気量の目標筒内空気量への調整を遅らせる。更に、こうしたディレー時間の増大側への変更が行われると、それに合わせて燃料噴射弁の燃料噴射タイミングが遅角側に変更される。上述したようにディレー時間を増大側に変更することにより、算出された目標筒内空気量の推移に対する実際の筒内空気量の推移の遅れ幅が増大側に変更され、実際の筒内空気量の変動が機関回転変動と共振することが回避される。
【００２０】
請求項５記載の発明では、請求項３記載の発明において、前記変更手段は、前記設定されたディレー時間を変更するに当たり、その変更をディレー時間を減少させるように行うものであり、前記噴射制御手段は、前記目標筒内空気量に基づき噴射量指令値を算出し、その噴射量指令値に対応した量の燃料を前記燃料噴射弁から噴射させるものであって、前記変更手段による前記ディレー時間の減少側への変更がなされているとき、前記噴射量指令値として前回値を用いることにより通常よりも早期の燃料噴射を実現可能とし、その状態で前記ディレー時間の減少側への変更に合わせて前記燃料噴射弁の燃料噴射タイミングを進角側に変更することを要旨とした。
【００２１】
上記構成によれば、内燃機関の中高負荷での定常運転中、現在の機関回転速度が共振領域に存在しているときには、上記ディレー時間が減少側に変更される。言い換えれば、実際の筒内空気量の目標筒内空気量への調整を早める。更に、こうしたディレー時間の減少側への変更が行われると、それに合わせて燃料噴射弁の燃料噴射タイミングが進角側に変更される。詳しくは、噴射量指令値を目標筒内空気量に基づき算出する代わりに、噴射量指令値として前回値をそのまま用いることにより、その噴射量指令値の算出に要する時間を省略して通常よりも早期の燃料噴射を実現可能とし、その状態で上記ディレー時間の減少側への変更に合わせて燃料噴射弁の燃料噴射タイミングを進角側に変更する。上述したようにディレー時間を減少側に変更することにより、算出された目標筒内空気量の推移に対する実際の筒内空気量の推移の遅れ幅が減少側に変更され、実際の筒内空気量の変動が機関回転変動と共振することが回避される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態の制御装置が適用されるエンジン全体を示す略図。
【図２】クランク角の変化に対する吸気バルブ及び排気バルブのリフト量の推移（バルブ開閉特性）を示すタイミングチャート。
【図３】クランク角の変化に対する吸気バルブ及び排気バルブのリフト量の推移（バルブ開閉特性）を示すタイミングチャート。
【図４】クランク角の変化に対する吸気バルブ及び排気バルブのリフト量の推移（バルブ開閉特性）を示すタイミングチャート。
【図５】吸気バルブの作動角及びバルブタイミングといった開閉特性の燃費最適動作線を示すグラフ。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、機関回転速度及び負荷率の推移を示すタイムチャート。
【図７】ディレー時間及び燃料噴射タイミングの変更手順を示すフローチャート。
【図８】ディレー時間及び燃料噴射タイミングの変更手順の別の例を示すフローチャート。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、機関回転速度及び筒内空気量の推移を示すタイムチャート。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、機関回転速度及び筒内空気量の推移を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を自動車用エンジンの制御装置に具体化した一実施形態を図１〜図７に従って説明する。
図１に示されるエンジン１においては、その燃焼室２（筒内）に繋がる吸気通路３にスロットルバルブ１３が開閉可能に設けられており、同吸気通路３を通じて筒内に空気が吸入されるとともに、燃料噴射弁４から噴射された燃料が吸気通路３を通じて筒内に供給される。この空気と燃料とからなる混合気に対し点火プラグ５による点火が行われると、同混合気が燃焼してピストン６が往復移動し、エンジン１の出力軸であるクランクシャフト７が回転する。一方、筒内にて燃焼した後の混合気は、排気として筒内から排気通路８に送り出される。
【００２４】
エンジン１において、燃焼室２と吸気通路３との間は吸気バルブ９の開閉動作によって連通・遮断され、燃焼室２と排気通路８との間は排気バルブ１０の開閉動作によって連通・遮断される。これら吸気バルブ９及び排気バルブ１０に関しては、クランクシャフト７の回転が伝達される吸気カムシャフト１１及び排気カムシャフト１２の回転に伴い開閉動作する。
【００２５】
エンジン１は、吸気バルブ９の開閉特性を可変とする可変動弁機構として、吸気カムシャフト１１に設けられた吸気側バルブタイミング可変機構１６と、吸気カムシャフト１１の吸気バルブ９との間に設けられたバルブリフト可変機構１４とを備えている。上記バルブリフト可変機構１４は、電動モータ１５の所定回転角範囲内での回転駆動を通じて、吸気バルブ９の最大リフト量及び作動角を図２に示されるように互いに同期して変化させるものである。また、吸気側バルブタイミング可変機構１６（図１）は、油圧回路を通じて同機構１６に作用する油圧を制御することにより駆動され、クランクシャフト７に対する吸気カムシャフト１１の相対回転位相（バルブタイミング）を変更するものである。こうした吸気側バルブタイミング可変機構１６の駆動を通じて、図３に示されるように吸気バルブ９の開弁期間（作動角）を一定に保持した状態で同バルブ９の開弁時期及び閉弁時期が共に進角又は遅角される。
【００２６】
また、図１に示されるエンジン１は、排気バルブ１０の開閉特性を可変とする可変動弁機構として、排気カムシャフト１２に設けられてクランクシャフト７に対する同排気カムシャフト１２の相対回転位相（バルブタイミング）を可変とする排気側バルブタイミング可変機構１７も備えている。この排気側バルブタイミング可変機構１７は、油圧回路を通じて同機構１７に作用する油圧を制御することにより駆動される。こうした排気側バルブタイミング可変機構１７の駆動を通じて、図４に示されるように排気バルブ１０の開弁期間（作動角）を一定に保持した状態で同バルブ１０の開弁時期及び閉弁時期が共に進角又は遅角される。
【００２７】
次に、本実施形態におけるエンジン１の制御装置の電気的構成について、図１を参照して説明する。
この制御装置は、エンジン１に関する各種の制御を実行する電子制御装置２１を備えている。電子制御装置２１は、上記制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えている。
【００２８】
電子制御装置２１の入力ポートには、以下に示す各種センサ等が接続されている。
・自動車の運転者によって踏み込み操作されるアクセルペダル２７の操作量（アクセル操作量）を検出するアクセルポジションセンサ２８。
【００２９】
・吸気通路３に設けられたスロットルバルブ１３の開度（スロットル開度）を検出するスロットルポジションセンサ３０。
・吸気通路３を通じて燃焼室２（筒内）に吸入される空気の量を検出するエアフローメータ３２。
【００３０】
・クランクシャフト７の回転に対応する信号を出力し、エンジン回転速度の算出やクランク角の算出等に用いられるクランクポジションセンサ３４。
・電動モータ１５の上記所定回転角範囲内の値となる回転角を検出し、吸気バルブ９の作動角及び最大リフト量を求めるために用いられる位置センサ３５。
【００３１】
・吸気カムシャフト１１の回転に基づき同シャフト１１の回転位置に対応した信号を出力し、クランクシャフト７に対する吸気カムシャフト１１の相対回転位相（吸気バルブ９のバルブタイミング）を求めるために用いられる吸気カムポジションセンサ３６。
【００３２】
・排気カムシャフト１２の回転に基づき同シャフト１２の回転位置に対応した信号を出力し、クランクシャフト７に対する排気カムシャフト１２の相対回転位相（排気バルブ１０のバルブタイミング）を求めるために用いられる排気カムポジションセンサ３７。
【００３３】
電子制御装置２１の出力ポートには、燃料噴射弁４、スロットルバルブ１３、バルブリフト可変機構１４（電動モータ１５）、吸気側バルブタイミング可変機構１６、及び排気側バルブタイミング可変機構１７等の駆動回路等が接続されている。
【００３４】
そして、電子制御装置２１は、上記各種センサから入力した検出信号に基づきエンジン運転状態を把握し、その把握したエンジン運転状態に応じて上記出力ポートに接続された各種駆動回路に指令信号を出力する。こうしてエンジン１における吸気制御、及び燃料噴射量制御といったエンジン１の各種運転制御が電子制御装置２１を通じて実施されるようになる。
【００３５】
エンジン１においては、吸気バルブ９が閉弁したときのエンジン１の筒内空気量（燃焼室２内の空気量）を調整する吸気調整機構として、スロットルバルブ１３、吸気側バルブタイミング可変機構１６、及びバルブリフト可変機構１４が用いられる。そして、エンジン１においては、アクセル操作量に基づき吸気量調整機構が動作されて上記筒内空気量が調整されるとともに、その筒内空気量に対応した量の燃料が燃料噴射弁４から噴射されて吸気通路３を通じてエンジン１の筒内に供給され、同筒内にて空気と燃料とからなる混合気を燃焼させることにより駆動される。従って、自動車の運転者によるアクセル操作がなされると、そのときのアクセル操作量に応じてエンジン１の筒内で燃焼される混合気の量が調整され、エンジン出力が上記アクセル操作による出力要求に対応した値に調整される。なお、この実施形態では、吸気バルブ９が閉弁したときの筒内空気量を表すパラメータとして、エンジン１の全負荷状態を基準としたエンジン１の負荷割合であって０〜１００％という範囲の値となる負荷率が用いられる。ちなみに、エンジン１の負荷とは、エンジン１の１サイクル当たりに筒内に吸入される空気の量のことであり、吸気バルブ９が閉弁したときの筒内空気量と同じ意味の値である。
【００３６】
次に、エンジン１における吸気調整機構及び燃料噴射弁４の制御について詳しく説明する。
近年では、エンジン１の更なる燃費改善や排気エミッション改善等の要望がなされており、こうした要望に対応することを意図して吸気調整機構及び燃料噴射弁４が次のように制御される。
【００３７】
すなわち、所定の周期毎にアクセル操作量及びエンジン回転速度に基づき、そのときにエンジン１に要求される出力に対応した負荷率を目標負荷率ＫＬとして算出する。そして、エンジン１の実際の負荷率が上記目標負荷率ＫＬとなるよう、同目標負荷率ＫＬに基づき吸気調整機構をエンジン１の燃費が最良となる態様で動作させる。具体的には、バルブリフト可変機構１４及び吸気側バルブタイミング可変機構１６といった可変動弁機構の駆動による吸気バルブ９の開閉特性、すなわち最大リフト量及び作動角、並びにバルブタイミングの可変により、エンジン１の負荷率の上記目標負荷率ＫＬへの調整を行う。この場合、スロットルバルブ１３の開度調整のみにより上記負荷率の調整を行う場合に比べ、同バルブ１３の開度を開き側の値に調整することが可能になり、そうしたスロットルバルブ１３の開度調整が行われてエンジン１のポンプロスの低減、ひいては同エンジン１の燃費改善が図られる。
【００３８】
更に、エンジン１の実際の負荷率が上記目標負荷率ＫＬとなるよう、同目標負荷率ＫＬに基づきバルブリフト可変機構１４及び吸気側バルブタイミング可変機構１６といった可変動弁機構を動作させる際、それを次のように行うことでもエンジン１の燃費改善が図られる。すなわち、エンジン出力がアクセル操作量に対応した値となる負荷率を得ることができ、且つエンジン１の燃費がポンプロス低減等により最良となる吸気バルブ９の開閉特性を実現するよう、目標負荷率ＫＬに基づきバルブリフト可変機構１４及び吸気側バルブタイミング可変機構１６を動作させる。
【００３９】
ここで、アクセル操作量を徐々に変化させるなど、エンジン１の定常状態を維持しつつアクセル操作量を変化させると、それに合わせて上記目標負荷率ＫＬが変化し、ひいては吸気バルブ９の開閉特性（最大リフト量及び作動角、並びにバルブタイミング）も変化するようになる。そして、このように変化する吸気バルブ９の作動角及びバルブタイミングの推移を表す曲線は、エンジン１の燃費をポンプロス低減等により最良にし得る吸気バルブ９の作動角（最大リフト量）及びバルブタイミングの推移を表す燃費最適動作線となる。ちなみに、この燃費最適動作線は、例えば図５に実線で示されるようなものとなる。そして、アクセル操作量に基づき負荷率を調整してエンジン出力を運転者のエンジン１に対する出力要求に対応した値へと調整するときには、吸気バルブ９の作動角及びバルブタイミングが上記燃費最適動作線上で推移し、それによってエンジン１の燃費が最良の状態とされる。
【００４０】
一方、所定の周期毎にアクセル操作量及びエンジン回転速度に基づき目標負荷率ＫＬが算出されると、その目標負荷率ＫＬに対応した量の燃料を燃料噴射弁４から噴射させるべく、同目標負荷率ＫＬに基づき噴射量指令値を算出し、更に噴射量指令値に対応した量の燃料を燃料噴射弁４から噴射させる。
【００４１】
なお、上記目標負荷率ＫＬに基づく吸気調整機構の動作開始タイミング、及び上記噴射量指令値に基づく燃料噴射弁４からの燃料噴射における燃料噴射タイミングに関しては、燃料噴射弁４からの噴射燃料がエンジン１の筒内に到達したとき、エンジン１の実際の負荷率が目標負荷率ＫＬとなった状態となるよう調整される。
【００４２】
燃料噴射弁４からの噴射燃料がエンジン１の筒内に到達するためには、目標負荷率ＫＬの算出後において、その目標負荷率ＫＬに基づく噴射量指令値の算出を行い、更に同噴射量指令値に基づき燃料を噴射し、その噴射された燃料が筒内に到達するまでという比較的長い時間が必要となる。このため、上記目標負荷率ＫＬに基づく吸気調整機構の動作は、その目標負荷率ＫＬが算出されてから所定のディレー時間が経過した後に開始される。そして、上記ディレー時間としては、上記噴射量指令値に基づき燃料噴射弁４から噴射された燃料がエンジン１の筒内に到達したとき、上記目標負荷率ＫＬに基づく吸気調整機構の動作によりエンジン１の負荷率が目標負荷率ＫＬに調整された状態となる値に設定される。このように、上記目標負荷率ＫＬに基づく吸気調整機構の動作を同目標負荷率ＫＬが算出されてから上記ディレー時間が経過した後に開始することで、上記噴射量指令値に基づき燃料噴射弁４から噴射された燃料がエンジン１の筒内に到達したとき、実際の負荷率が目標負荷率ＫＬに調整された状態になる。
【００４３】
以上のように吸気調整機構及び燃料噴射弁４を制御することにより、吸気調整機構がエンジン１の燃費を最良とするように動作して燃費改善が可能になるとともに、吸気バルブ９が閉弁したときの筒内の混合気の空燃比がエンジン１の排気エミッションを改善するうえで適切な値となるようにすることが可能となる。
【００４４】
次に、目標負荷率ＫＬに基づく吸気調整機構の動作開始タイミングに関係する上記ディレー時間の設定の仕方、及び噴射量指令値に基づく燃料噴射弁４からの燃料噴射における燃料噴射タイミングの調整の仕方について、更に具体的に説明する。
【００４５】
上記ディレー時間は、目標負荷率ＫＬの算出完了から燃料噴射弁４での燃料噴射までを最速で行い、且つ燃料噴射弁４からの噴射燃料のエンジン１の筒内への到達が最遅状態となるエンジン運転状況に適合した値（例えば３２ｍｓ）に予め設定される。一方、燃料噴射弁４の燃料噴射タイミングは、燃料噴射弁４からの噴射燃料のエンジン１の筒内への到達が最遅状態となるエンジン運転状況にあって最速のタイミング（可能な限り進角側のタイミング）とされる。また、燃料噴射弁４からの噴射燃料のエンジン１の筒内への到達が最遅状態よりも速くなるエンジン運転状態にあっては、上記噴射燃料の筒内への到達をエンジン１の実際の負荷率が目標負荷率ＫＬとなった状態で行えるよう、上記エンジン運転状況に合わせて燃料噴射弁４の燃料噴射タイミングが遅角側に調整されるようになる。
【００４６】
ところで、エンジン１における中高負荷での定常運転中には、自動車の駆動系でのがたつきとエンジン１の比較的高い出力とに起因して、図６（ａ）に実線で示されるような周期的なエンジン回転変動が生じることがある。このような周期的なエンジン回転変動が生じると、エンジン回転速度等に基づき算出される目標負荷率ＫＬも周期的に変動し、同目標負荷率ＫＬに基づき吸気調整機構を制御することで、エンジン１の実際の負荷率が上記エンジン回転変動を抑制する意図のもと目標負荷率ＫＬに追従して変動するようになる。なお、このときの実際の負荷率は、目標負荷率ＫＬの推移に対し、上述したディレー時間や吸気調整機構の動作に対する吸気の応答遅れなどに対応する分の遅れをもって推移することとなる。
【００４７】
通常は、このように実際の負荷率の推移が目標負荷率ＫＬの推移に対し遅れるとしても、実際の負荷率の変動がエンジン回転変動（図６（ａ）の実線）に対し真逆となった状態から同エンジン回転変動の周期の１／４ずれた状態までにとどまり、上記周期的なエンジン回転変動を効果的に抑制することが可能になる。ただし、上記エンジン回転変動の周期に関しては、その変動の生じているエンジン回転速度領域によって変わってくるため、エンジン回転変動の生じているエンジン回転速度領域によっては、実際の負荷率の変動が図６（ｂ）に実線で示されるようにエンジン回転変動（図６（ａ）の実線）とほぼ重なった状態になる。このように実際の負荷率の変動がエンジン回転変動とほぼ重なった状態になると、それら変動の共振が生じてエンジン回転変動が図６（ａ）に破線で示されるように助長され、自動車に前後方向についての振動（サージ）が発生するおそれがある。
【００４８】
なお、上記実際の負荷率の変動がエンジン回転変動とほぼ重なった状態になるエンジン回転速度領域（以下、共振領域という）は、上述したディレー時間と関係しており、この例ではディレー時間が上述した値（３２ｍｓ）に予め設定されていることから、例えば９００〜１１００ｒｐｍといったエンジン低回転領域になる。ちなみに、この共振領域における上記エンジン回転速度変動の一周期は１３０ｍｓ程度（例えば１２８ｍｓ）となり、こうした周期での同エンジン回転速度変動が生じたとき、上述した実際の負荷率の変動とエンジン回転変動との共振が生じる。
【００４９】
次に、上述した原因による自動車でのサージ発生という問題に関する本実施形態の対策について図７を参照して説明する。同図は、上述したディレー時間の変更を行うとともに、その変更に合わせて燃料噴射タイミングを変更するための変更処理ルーチンを示すフローチャートである。この変更処理ルーチンは、電子制御装置２１を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。
【００５０】
同ルーチンにおいては、エンジン１が定常運転であると判断できるほどアクセル操作量の変化が小さいか否かの判断（Ｓ１０１）や、エンジン１が中高負荷での運転中であるか否か（Ｓ１０２）といった判断が行われる。なお、Ｓ１０２においては、例えばエンジン１の負荷率が３０％以上であるとき、エンジン１が中高負荷での運転中である旨判断される。また、無段変速機（ＣＶＴ）を搭載した自動車の場合には、エンジン１の負荷率が過度に高くなることのないようＣＶＴが制御されるため、上記Ｓ１０２において例えばエンジンの負荷率が３０〜７０％の範囲にあるときにエンジン１が中高負荷での運転中である旨判断するようにしてもよい。
【００５１】
Ｓ１０１とＳ１０２とのいずれかで否定判定がなされた場合、すなわちエンジン１の中高負荷での定常運転ではない場合には、上記ディレー時間が通常の値（この例では３２ｍｓ）とされる（Ｓ１０４）。この場合、通常の燃料噴射タイミングでの燃料噴射弁４からの燃料噴射が行われる（Ｓ１０５）。
【００５２】
具体的には、燃料噴射弁４からの噴射燃料のエンジン１の筒内への到達が最遅状態となるエンジン運転状況においては、目標負荷率ＫＬの算出完了から燃料噴射弁４での燃料噴射までが最速で行われるよう、燃料噴射弁４からの燃料噴射が最速のタイミング（可能な限り進角側のタイミング）で行われる。なお、燃料噴射弁４からの噴射燃料のエンジン１の筒内への到達が最遅状態となるエンジン運転状況としては、エンジン回転速度が低いとき、例えばエンジン回転速度が上記共振領域の上限値未満となる程度に低いときといった状況があげられる。
【００５３】
また、燃料噴射弁４からの噴射燃料のエンジン１の筒内への到達が最遅状態よりも速くなるエンジン運転状況においては、上記噴射燃料の筒内への到達をエンジン１の実際の負荷率が目標負荷率ＫＬとなった状態で行えるよう、上記エンジン運転状況に合わせて燃料噴射弁４の燃料噴射タイミングが遅角側に調整される。なお、燃料噴射弁４からの噴射燃料のエンジン１の筒内への到達が最遅状態よりも速くなるエンジン運転状況としては、エンジン回転速度が高いとき、例えばエンジン回転速度が上記共振領域の上限値以上となる程度に高いときといった状況があげられる。
【００５４】
一方、上記Ｓ１０１と上記Ｓ１０２との両方で肯定判定がなされた場合、すなわちエンジン１の中高負荷での定常運転中である場合には、現在のエンジン回転速度が上記共振領域にあるか否かが判断され（Ｓ１０３）、ここで否定判定であれば上述したＳ１０４、Ｓ１０５の処理が実行される。一方、Ｓ１０３の処理で肯定判定がなされると、上記ディレー時間が通常の値（３２ｍｓ）から増大側に変更される（Ｓ１０６）。このときのディレー時間の変更の幅は、共振領域内でのエンジン回転変動の一周期（この例では１２８ｍｓ）の１／４〜３／４の範囲内の値、例えば上記一周期の１／４の値（３２ｍｓ）とされる。このため、上記Ｓ１０６の処理においては、ディレー時間が通常の値（３２ｍｓ）から３２ｍｓだけ増大側に変更され、６４ｍｓとされるようになる。
【００５５】
このようにディレー時間の増大側への変更が行われた後、その変更後でのエンジン１の実際の負荷率が目標負荷率ＫＬとなるタイミングにて、燃料噴射弁４から噴射された燃料がエンジン１の筒内に到達するよう、燃料噴射弁４の燃料噴射タイミングが上記ディレー時間の増大側への変更に対応した分だけ遅角側に変更される（Ｓ１０７）。
【００５６】
上記Ｓ１０６及び上記Ｓ１０７の処理でディレー時間を変更するとともに同変更に合わせて燃料噴射タイミングを変更することにより、エンジン１の実際の負荷率の変動がエンジン回転変動からずれ、それら変動が重なることはなくなる。従って、エンジン１の実際の負荷率の変動が図６（ｂ）に実線で示されるようにエンジン回転変動（図６（ａ）の実線）と共振することが回避される。その結果、エンジン回転変動が図６（ａ）に破線で示されるように助長されることが回避され、ひいては自動車でのサージ発生が回避されるようになる。
【００５７】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）エンジン１の中高負荷での定常運転中、自動車の駆動系のがたつきに起因する周期的なエンジン回転変動を生じさせるとともに同エンジン回転変動に基づくエンジン１の実際の負荷率の周期的な変動が上記エンジン回転変動と共振する共振領域に、現在のエンジン回転速度が存在しているときには、上記ディレー時間の増大側への変更が行われる。言い換えれば、エンジン１の実際の負荷率の目標負荷率ＫＬへの調整を遅らせる。更に、こうしたディレー時間の増大側への変更が行われると、その変更後でのエンジン１の実際の負荷率が目標負荷率ＫＬとなるタイミングにて、燃料噴射弁４から噴射された燃料がエンジン１の筒内に到達するよう、上記ディレー時間の増大側への変更に合わせて燃料噴射弁４の燃料噴射タイミングが遅角側に変更される。上述したようにディレー時間を増大側に変更することにより、算出された目標負荷率ＫＬの推移に対する実際の負荷率の推移の遅れ幅が増大側に変更され、実際の負荷率の変動がエンジン回転変動と共振することは回避される。これにより、上記共振に起因してエンジン回転変動が助長されて自動車にサージが発生することを抑制できるようになる。
【００５８】
（２）エンジン１の中高負荷での定常運転中であってエンジン回転速度が共振領域に存在し、エンジン１の実際の負荷率の変動がエンジン回転変動と重なって共振するとき、その共振を回避するためには実際の負荷率の推移をエンジン回転変動に対し同エンジン回転変動の一周期の１／４〜３／４の範囲で進み側もしくは遅れ側にずらせばよい。ここで、上記ディレー時間の変更に関しては、その変更の幅がエンジン回転変動の一周期の１／４から３／４の範囲内の値、より具体的にはエンジン回転変動の一周期の１／４の値とされる。このため、上記ディレー時間の変更により実際の負荷率の変動とエンジン回転変動との共振を的確に回避することができ、ひいては自動車でのサージ発生を的確に抑制できるようになる。
【００５９】
（３）上記ディレー時間は、目標負荷率ＫＬの算出完了から燃料噴射弁４での燃料噴射までを最速で行い、且つ燃料噴射弁４からの噴射燃料のエンジン１の筒内への到達が最遅状態となるエンジン運転状況に適合した値に予め設定される。そして、ディレー時間を上述したように予め設定した場合、共振領域となるのはエンジン低回転領域ということになり、ディレー時間の変更を行うべき領域がエンジン低回転領域に限定される。このようにディレー時間の変更を行うべき領域がエンジン低回転領域に限定されるため、同ディレー時間の変更が頻繁に行われることを抑制できる。また、燃料噴射弁４から噴射された燃料の筒内への到達が最遅状態よりも速くなるエンジン運転状況のときには、その状況に合わせて燃料噴射弁４の燃料噴射タイミングが遅角側に調整される。このため、ディレー時間を上述したように予め設定した状態で、燃料噴射弁４から噴射された燃料の筒内への到達が最遅状態よりも速くなるエンジン運転状況になったとしても、燃料噴射弁４からの噴射燃料の筒内への到達を実際の負荷率が目標負荷率ＫＬとなった状態で行うことができるようになる。
【００６０】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・上記実施形態では、ディレー時間の変更を行うに当たり、その変更をディレー時間を増大させるように行ったが、これに代えてディレー時間を減少させるように上記変更を行ってもよい。この場合、ディレー時間の変更、及びそれに伴う燃料噴射タイミングの変更は、図８の変更処理ルーチンを通じて行われることとなる。この変更処理ルーチンは、図７の変更処理ルーチンのＳ１０６及びＳ１０７に相当する処理（Ｓ２０６、Ｓ２０７）のみが同ルーチンと異なっている。
【００６１】
この例の変更処理ルーチン（図８）では、エンジン１の中高負荷での定常運転中であって（Ｓ２０１、Ｓ２０２で共にＹＥＳ）、現在のエンジン回転速度が共振領域にあるとき（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、上記ディレー時間が通常の値から減少側に変更される（Ｓ２０６）。このときのディレー時間の変更の幅としては、共振領域内でのエンジン回転変動の一周期の１／４〜３／４の範囲内の値、例えば同エンジン回転変動の一周期の１／４の値とされる。その後、噴射量指令値が前回値に設定されるとともに、上記ディレー時間の変更後でのエンジン１の実際の負荷率が目標負荷率ＫＬとなるタイミングにて、燃料噴射弁４から噴射された燃料がエンジン１の筒内に到達するよう、燃料噴射弁４の燃料噴射タイミングが上記ディレー時間の減少側への変更に対応した分だけ進角側に変更される（Ｓ２０７）。
【００６２】
以上のように、この例では、エンジン１の中高負荷での定常運転中、現在のエンジン回転速度が共振領域に存在しているときには、上記ディレー時間が減少側に変更される。言い換えれば、エンジン１の実際の負荷率の目標負荷率ＫＬへの調整を早めるようにされる。更に、こうしたディレー時間の減少側への変更が行われると、それに合わせて燃料噴射弁４の燃料噴射タイミングが進角側に変更される。詳しくは、噴射量指令値を目標負荷率ＫＬに基づき算出する代わりに、噴射量指令値として前回値をそのまま用いることにより、その噴射量指令値の算出に要する時間を省略して通常よりも早期の燃料噴射を実現可能とし、その状態で上記ディレー時間の減少側への変更に合わせて燃料噴射弁４の燃料噴射タイミングを進角側に変更する。上述したようにディレー時間を減少側に変更することにより、算出された目標負荷率ＫＬの推移に対する実際の負荷率の推移の遅れ幅が減少側に変更され、実際の負荷率の変動がエンジン回転変動と共振することが回避される。なお、噴射量指令値として前回値を用いるときには、アクセル操作量がほぼ一定であって噴射量指令値の適正値が前回値のままであることから、そのように噴射量指令値として前回値を用いることがエンジン運転の悪化を招くことはない。
【００６３】
・ディレー時間の変更の幅として、エンジン回転変動の一周期の１／４の値を例示したが、１／４〜３／４の範囲内であって１／４の値以外の値に適宜変更してもよい。ちなみに、ディレー時間の変更後におけるエンジン１の実際の負荷率の変動をエンジン回転変動と真逆とし、それによってエンジン回転変動を速やかに収束させるという観点では、ディレー時間の変更の幅をエンジン回転変動の一周期の１／２の値とすることが好ましい。
【００６４】
・吸気調整機構として、スロットルバルブ１３のみを用いたり、吸気バルブ９側の可変動弁機構（バルブリフト可変機構１４、吸気側バルブタイミング可変機構１６）のみを用いたりしてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１…エンジン、２…燃焼室、３…吸気通路、４…燃料噴射弁、５…点火プラグ、６…ピストン、７…クランクシャフト、８…排気通路、９…吸気バルブ、１０…排気バルブ、１１…吸気カムシャフト、１２…排気カムシャフト、１３…スロットルバルブ、１４…バルブリフト可変機構、１５…電動モータ、１６…吸気側バルブタイミング可変機構、１７…排気側バルブタイミング可変機構、２１…電子制御装置（算出手段、噴射制御手段、吸気制御手段、変更手段）、２７…アクセルペダル、２８…アクセルポジションセンサ、３０…スロットルポジションセンサ、３２…エアフローメータ、３４…クランクポジションセンサ、３５…位置センサ、３６…吸気カムポジションセンサ、３７…排気カムポジションセンサ。
【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】
2011106343.tif 000009
【図８】
2011106343.tif 000010
【図９】
2011106343.tif 000011
【図１０】
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