(57)【要約】【課題】可変吸気装置を利用して、ターボラグを低減可能な内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関１０は、ターボ過給機６０と、内燃機関の作動状態に応じて吸気容積を変更可能な可変吸気装置４０とを備えている。制御装置８０（ＥＣＵ）は、機関回転速度を加速させるか否かを判定する加速判定手段と、過給圧が予め設定された判定値より低圧であるか否かを判定する過給圧判定手段と、機関回転速度を加速させる場合、過給圧が低圧であるときには、機関回転速度に拘らず、吸気容積が最小となるように、可変吸気弁４４を閉じるよう制御する。スロットル弁３６開度が増大した直後に、共鳴室３７における吸気圧である過給圧を速やかに上昇させることができる。これにより、気筒１２に充填される吸入空気の体積効率を速やかに上昇させる。【選択図】図１
2008133769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ過給機と、内燃機関の作動状態に応じて吸気容積を変更可能な可変吸気装置とを備える内燃機関の制御装置であって、
機関回転速度を加速させるか否かを判定する加速判定手段と、
過給圧が予め設定された判定値より低圧であるか否かを判定する過給圧判定手段と、
機関回転速度を加速させると判定され、且つ、過給圧が低圧であると判定されたときには、内燃機関の作動状態に拘らず、吸気容積が最小となるよう可変吸気装置を制御する可変吸気制御手段と、を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
可変吸気装置は、気筒までの吸気経路を変更可能なものであり、
可変吸気制御手段は、内燃機関の作動状態に拘らず、吸気容積が最小となる吸気経路に設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置であって、
可変吸気装置は、機関回転速度に応じて、低回転速度域用の吸気経路と高回転速度域用の吸気経路のいずれかが選択されるものであり、
可変吸気制御手段は、機関回転速度に拘らず、低回転速度域用の吸気経路に設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の制御装置であって、
可変吸気装置は、吸気マニホールドに設けられ共鳴室と気筒とを連通させる２つの独立したブランチ通路と、一方のブランチ通路の途中に設けられた可変吸気弁とを有するものであり、
可変吸気制御手段は、機関回転速度に拘らず、可変吸気弁を閉弁させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置であって、
大気圧を検出する大気圧検出手段を備え、
前記判定値は、検出された大気圧であることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置であって、
内燃機関は、車両に搭載されるものであり、
加速判定手段は、アクセル操作量に基づいて機関回転速度を加速させるか否かを判定することを特徴とする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、ターボ過給機と可変吸気システムを備える内燃機関の制御に関し、特に、内燃機関の可変吸気システムの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関には、ポンプ損失を低減すると共に高出力化を図るため、ターボ過給機が設けられているものがある。ターボ過給機付き内燃機関にあっては、スロットル弁を開いてから機関回転速度が加速するまでの応答に時間的な遅れ、いわゆるターボラグが生じることが知られている。
【０００３】
このようなターボラグを低減するために、可変動弁機構（例えば、可変バルブタイミング機構）を備えるターボ過給機付き内燃機関においては、吸気弁及び排気弁の開閉時期を最適な値に制御し、気筒内における体積効率を向上させることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また従来から、出力を向上させるために、内燃機関の回転速度に応じて、気筒までの吸気経路や吸気容積を変更可能な装置（以下、可変吸気装置と記す）が設けられた内燃機関が知られている。可変吸気装置には、例えば、内燃機関が低速回転速度域で作動する場合には細く長い吸気通路を流れるように、高速回転速度域で作動する場合には太く短い吸気通路を流れるように、吸気経路を異ならせることで、各回転速度域において気筒に充填される吸入空気の体積効率を改善している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−００３８７１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、ターボ過給機に加え、上述のような可変吸気装置とを備えるような内燃機関においても、ターボラグの低減が求められている。特に、可変動弁機構を備えていない内燃機関においては、可変吸気装置を利用して、ターボラグを低減する新規な制御手法が要望されている。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、可変吸気装置を利用して、ターボラグを低減可能な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】
上記の目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の制御装置は、ターボ過給機と、内燃機関の作動状態に応じて吸気容積を変更可能な可変吸気装置とを備える内燃機関の制御装置であって、機関回転速度を加速させるか否かを判定する加速判定手段と、過給圧が予め設定された判定値より低圧であるか否かを判定する過給圧判定手段と、機関回転速度を加速させると判定され、且つ過給圧が予め設定された判定値より低圧であると判定されたときには、内燃機関の作動状態に拘らず、吸気容積が最小となるよう可変吸気装置を制御する可変吸気制御手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る内燃機関の制御装置において、可変吸気装置は、気筒までの吸気経路を変更可能なものとすることができ、可変吸気制御手段は、内燃機関の作動状態に拘らず、吸気容積が最小となる吸気経路に設定するものとすることができる。
【００１０】
本発明に係る内燃機関の制御装置において、可変吸気装置は、機関回転速度に応じて、低回転速度域用の吸気経路と高回転速度域用の吸気経路のいずれかが選択されるものとすることができ、可変吸気制御手段は、機関回転速度に拘らず、低回転速度域用の吸気経路に設定するものとすることができる。
【００１１】
本発明に係る内燃機関の制御装置において、可変吸気装置は、吸気マニホールドに設けられ共鳴室と気筒とを連通させる２つの独立したブランチ通路と、一方のブランチ通路の途中に設けられた可変吸気弁とを有するものとすることができ、可変吸気制御手段は、機関回転速度に拘らず、可変吸気弁を閉弁させるものとすることができる。
【００１２】
本発明に係る内燃機関の制御装置において、大気圧を検出する手段を備えるものとすることができ、前記判定値は、検出された大気圧であるものとすることができる。
【００１３】
本発明に係る内燃機関の制御装置において、内燃機関は、車両に搭載されるものとすることができ、加速判定手段は、アクセル操作量に基づいて機関回転速度を加速させるか否かを判定するものとすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、機関回転速度を加速させる場合、過給圧が低圧であるときには、内燃機関の作動状態に拘らず、吸気容積が最小となるよう可変吸気装置を制御するものとしたので、過給圧を速やかに上昇させることができる。これにより、気筒に充填される吸入空気の体積効率を速やかに上昇させ、気筒からの排気流によるタービンホイールの回転の加速、すなわち、過給圧のさらなる増大を速やかに行うことができる。この結果、内燃機関の出力トルクの増大を速やかなものとし、ターボラグを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００１６】
まず、本実施例に係る内燃機関の制御装置を含む車両システムの概略構成について図１を用いて説明する。図１は、内燃機関及び車両システムの概略構成を示す模式図である。なお、図１において、内燃機関及び車両システムについては、本発明に関連する要部のみを模式的に示している。
【００１７】
図１に示すように、内燃機関１０には、気筒１２から排出される排気ガスの運動エネルギにより吸入された空気を圧縮するターボ過給機６０と、内燃機関１０の作動状態に応じて、気筒１２への吸気経路を異ならせる可変吸気装置４０とを備えている。この内燃機関１０は、自動車等の車両に搭載されるものであり、車両システム１には、主に内燃機関１０を制御するための電子制御装置８０（以下、ＥＣＵと記す）が設けられている。
【００１８】
内燃機関１０には、内部に気筒１２が形成される本体系部品として、図示しないシリンダブロック及びピストンと、クランク軸１８と、シリンダヘッド２０が設けられている。シリンダブロックには、図示しないシリンダボアが形成されており、このシリンダボアをピストンが往復運動する。また、シリンダブロックには、ピストンに対向してシリンダボアを囲うようにシリンダヘッド２０が結合される。これらシリンダボア、シリンダヘッド２０、及びピストンにより囲まれて、気筒１２は形成される。なお、本実施例において、内燃機関１０は、複数の気筒１２を有しているが、１つの気筒１２についてのみ説明し、他の気筒１２については説明を省略する。
【００１９】
シリンダヘッド２０には、気筒１２に対応して吸気ポート２２，２３及び排気ポート２４が形成されている。吸気ポート２２，２３及び排気ポート２４に対応して図示しない吸気弁と排気弁が設けられており、吸気弁及び排気弁は、クランク軸１８の回転角位置に応じて開閉する。
【００２０】
クランク軸１８が回転するとピストンが上下動し、気筒１２には空気が吸入される。さらに、気筒１２には図示しない燃料噴射装置により燃料が供給されて、空気と燃料の混合気が形成される。このように形成される混合気を、以下、筒内混合気と記す。筒内混合気の着火・燃焼により生じるピストンの往復運動は、回転運動に変換されてクランク軸１８から出力される。内燃機関１０には、クランク軸１８の回転角位置を検出するクランク角センサ１９が設けられており、検出した回転角位置に係る信号をＥＣＵ８０に送出している。
【００２１】
また、内燃機関１０には、外気から気筒１２に空気を導く吸気系部品として、空気を導入するエアダクト３２と、吸入した空気から塵芥を除去するエアクリーナ３３と、ターボ過給機６０により圧縮された空気を冷却するインタークーラ３５と、吸入空気量を調整するスロットル弁３６と、吸入した空気を各気筒１２に分配する吸気マニホールド３８が設けられている。スロットル弁３６は、ＥＣＵ８０により制御され、気筒１２に流入する吸入空気量を調整可能となっている。
【００２２】
エアダクト３２から導入された空気は、エアクリーナ３３を通過し、ターボ過給機６０のコンプレッサ６２で圧縮される。圧縮されて高温となった空気は、インタークーラ３５で冷却されてスロットル弁３６に流れる。スロットル弁３６で流量を調整された空気は、吸気マニホールド３８の共鳴室３７（サージタンクともいう）に流入する。共鳴室３７には、共鳴室３７内における吸気圧（以下、過給圧と記す）を検出する吸気圧センサ３９が設けられており、検出した過給圧に係る信号をＥＣＵ８０に送出している。
【００２３】
吸気マニホールド３８には、気筒１２ごとに、２つの独立したブランチ通路（４１，４２）が形成されている。第１及び第２ブランチ通路４１，４２は、気筒１２ごとに形成されている吸気ポート２２，２３に、それぞれ接続されており、共鳴室３７と気筒１２とを連通させている。このようにして、共鳴室３７と気筒１２は、２つの独立したブランチ通路４１，４２と、これに対応する吸気ポート２２，２３で連通している。
【００２４】
さらに、吸気マニホールド３８には、内燃機関１０の作動状態に応じて共鳴室３７から気筒１２までの吸気経路を異ならせる可変吸気装置４０が設けられている。可変吸気装置４０は、前述の第１及び第２ブランチ通路４１，４２と、第２ブランチ通路４２の途中に設けられる可変吸気弁４４と、可変吸気弁４４を駆動するアクチュエータ４６から構成されている。アクチュエータ４６の駆動は、ＥＣＵ８０により制御される。
【００２５】
可変吸気弁４４が開くと第２ブランチ通路４２は、空気が流通可能となり、共鳴室３７からの吸入空気は、第１ブランチ通路４１と第２ブランチ通路４２の双方を流れて気筒１２に流入する。一方、可変吸気弁４４を閉じると第２ブランチ通路４２は、空気が流通できなくなり、共鳴室３７からの吸入空気は、第１ブランチ通路４１のみを流れて気筒１２に流入する。可変吸気弁４４の開閉、すなわち吸気経路が第２ブランチ通路４２を通るか否かは、アクチュエータ４６を介してＥＣＵ８０により制御可能となっている。
【００２６】
すなわち、本実施例に係る内燃機関１０において、共鳴室３７から気筒１２までの吸気経路が、第１ブランチ通路４１と第２ブランチ通路４２の双方を通るか、第１ブランチ通路４１のみを通るかは、ＥＣＵ８０により内燃機関１０の作動状態に応じて、選択制御される。なお、「吸気経路」とは、前述の吸気系部品等により形成され、エアダクト３２から導入された空気が気筒１２に流入するまでに通過する経路を意味している。
【００２７】
また、内燃機関１０には、気筒１２からの排気ガスを外気に排出する排気系部品として、気筒１２からの排気ガスをターボ過給機６０に導く排気マニホールド５０と、ターボ過給機６０からの排気ガスを外気に導く排気管５３を有している。排気マニホールド５０には、排気通路５１が形成されており、内燃機関１０の各気筒１２から排出された排気ガスを合流させてターボ過給機６０に導く。
【００２８】
ターボ過給機６０は、吸気経路中に設けられたコンプレッサ６２と、排気通路５１の直下流に設けられたタービン６４とを有しており、コンプレッサホイール６２ｃとタービンホイール６４ｃは一体に結合されている。ターボ過給機６０は、排気通路５１からタービンハウジング６４ａ内に流入する排気ガスの運動エネルギによりタービンホイール６４ｃ及びコンプレッサホイール６２ｃが回転駆動され、コンプレッサハウジング６２ａ内にある空気を圧縮してインタークーラ３５に給送する。タービンハウジング６４ａ内の排気ガスは、排気管５３内を下流側に流れ、図示しない排気浄化触媒で排気ガス中の有害成分が低減された後、外気に放出される。
【００２９】
また、内燃機関１０には、気筒１２ごとに図示しない燃料噴射装置と、点火装置が設けられている。燃料噴射装置は、吸気ポート又は気筒１２内に直接燃料を噴射して、気筒１２に混合気を形成する。気筒１２に形成された混合気（以下、筒内混合気と記す）は、点火装置により着火されて燃焼する。これら燃料噴射装置及び点火装置は、ＥＣＵ８０により制御される。
【００３０】
また、車両システム１には、大気圧を検出する大気圧センサ８４が設けられており、大気圧に係る信号をＥＣＵ８０に送出している。また、車両システム１には、車両運転者のアクセル操作量を検出するアクセルポジションセンサ８２が設けられており、アクセル操作量に係る信号をＥＣＵ８０に送出している。
【００３１】
また、車両システム１において、ＥＣＵ８０は、クランク角センサ１９からのクランク軸１８の回転角位置に係る信号と、吸気圧センサ３９からの過給圧に係る信号と、アクセルポジションセンサ８２からのアクセル操作量に係る信号と、大気圧センサ８４からの大気圧に係る信号とを受けている。これら信号に基づいて、ＥＣＵ８０は、クランク軸１８の回転角位置（以下、クランク角と記す）と、内燃機関１０のクランク軸１８の回転速度（以下、機関回転速度と記す）と、共鳴室３７における吸気圧である過給圧と、気筒１２に吸入される吸入空気量と、内燃機関１０に要求される出力トルク等を算出する。これら算出された制御変数に基づいて、ＥＣＵ８０は、スロットル弁３６と、可変吸気弁４４と、図示しない燃料噴射装置と点火装置とを制御することが可能となっている。
【００３２】
以上のように構成された車両システム１において、ＥＣＵ８０は、内燃機関１０の作動状態に応じて、共鳴室３７から気筒１２までの吸気経路を変更することが可能となっている。具体的には、第１ブランチ通路４１と第２ブランチ通路４２の双方を通る吸気経路とするか、第１ブランチ通路４１のみを通る吸気経路とするかを選択して設定することが可能となっている。
【００３３】
本実施例において、車両の定常走行時など機関回転速度を加速させない場合、ＥＣＵ８０は、機関回転速度に応じて可変吸気弁４４の開閉を制御している。この定常時の制御を「通常の可変吸気制御」と記し、以下に、図２及び図３を用いて詳細を説明する。図２は、図１におけるブランチ通路周辺の拡大図であり、可変吸気弁を閉じた状態における吸気経路と吸気容積を示す図である。図３は、図１におけるブランチ通路周辺の拡大図であり、可変吸気弁を開いた状態における吸気経路と吸気容積を説明する図である。
【００３４】
機関回転速度が低回転速度域（例えば、４０００ｒｐｍ以下）にある場合、ＥＣＵ８０は、図２に示すように、可変吸気弁４４を閉じるよう制御し、共鳴室３７から気筒１２までの吸気経路Ｐａは、第１ブランチ通路４１のみを通る。このように吸気経路Ｐａを設定して共鳴室３７から気筒１２までの流路断面積を小さくすることで、高回転速度域に比べて低流量である吸入空気の流速を増大させている。これにより、低回転速度域において気筒１２に充填される吸入空気の体積効率を極力良好なものにしている。
【００３５】
なお、可変吸気弁４４を閉じている場合、すなわち低回転速度域用の吸気経路Ｐａを用いている場合、スロットル弁３６の直下流から気筒１２の直上流までにおける吸入空気が流れる流路容積（以下、吸気容積と記す）には、図に二点鎖線Ｖａで示すように、第１ブランチ通路４１が含まれているが、第２ブランチ通路４２とこれに連通する吸気ポート２３は除かれたものとなっている。このため、内燃機関１０において、低回転速度域用の吸気経路Ｐａを用いている場合、吸気容積Ｖａは、最も小さい状態となっている。
【００３６】
一方、機関回転速度が高回転速度域（例えば、４０００ｒｐｍ超）にある場合、ＥＣＵ８０は、図３に示すように、可変吸気弁４４を開くよう制御し、共鳴室３７から気筒１２までの吸気経路Ｐｂは、第１ブランチ通路と第２ブランチ通路４２の双方を通る。このように吸気経路Ｐｂを設定して共鳴室３７から気筒１２までの流路断面積を大きくすることで、共鳴室３７と気筒１２の間における通気抵抗を減少させている。これにより、高回転速度域において気筒１２に充填される吸入空気の体積効率を極力良好なものにしている。
【００３７】
なお、可変吸気弁４４を開いている場合、すなわち高回転速度域用の吸気経路Ｐｂを用いている場合、吸気容積には、図に二点鎖線Ｖｂで示すように、第１ブランチ通路と第２ブランチ通路４２の双方が含まれている。このときの吸気容積Ｖｂは、低回転速度域用の吸気経路Ｐａを用いているときの吸気容積Ｖａに比べて大きなものとなっている。
【００３８】
以上に説明したように、車両の定常走行時、すなわち機関回転速度をほとんど加速させない場合において、ＥＣＵ８０は、機関回転速度に応じて、低回転速度域用の吸気経路Ｐａと高回転速度域用の吸気経路Ｐｂとを使い分ける「通常の可変吸気制御」を行っている。これにより、低回転速度域と高回転速度域の双方において、気筒１２に充填される吸入空気の体積効率を良好なものにしている。
【００３９】
ところで、上述のように構成されたターボ過給機付きの内燃機関１０においては、スロットル弁３６が開いてから、過給圧が上昇し、気筒に充填される空気の体積効率が上昇して、機関回転速度が加速するまでに時間的な遅れ（以下、ターボラグと記す）が生じてしまうという問題がある。スロットル弁３６を開くことで吸入空気量を増大させても、気筒１２からの排気流が増大し、タービンホイール６４ｃの回転が加速して過給圧が増大するまでには、時間がかかるためである。
【００４０】
特に、本実施例のように内燃機関１０が車両に搭載されて車両システム１を構成している場合、内燃機関１０が部分負荷状態で運転されている時に、運転者が、車両の加速を行おうとしてアクセル操作量を急速に増大させても、上述のターボラグにより、過給圧が増大して内燃機関１０の出力トルクが増大し、車両が加速するまでには時間がかかることとなり、運転者にとって満足な加速応答性が得られないという問題がある。
【００４１】
そこで、本実施例に係る内燃機関１０の制御装置（ＥＣＵ８０）においては、機関回転速度を加速させる過渡時において、過給圧が低圧であるときには、内燃機関１０の作動状態に拘らず、吸気容積が最小となるよう可変吸気装置を制御することで、気筒１２に充填される吸入空気の体積効率の向上を図っている。以下に、本実施例に係る内燃機関１０の制御装置（ＥＣＵ８０）が実行する可変吸気制御について、図１、図２、及び図４を用いて説明する。図４は、ＥＣＵ８０が実行する可変吸気制御のフローチャートである。
【００４２】
図１及び図４に示すように、まず、ＥＣＵ８０は、前述の各種センサからの信号を受けて、内燃機関１０の可変吸気制御に係る制御変数を算出する（Ｓ１００）。算出される制御変数には、機関回転速度、アクセル操作量、過給圧、及び大気圧等がある。また、ＥＣＵ８０は、アクセル操作量から、アクセル操作量の変化率を算出することができる。
【００４３】
そして、ステップＳ１０２において、ＥＣＵ８０は、機関回転速度を加速させるか否かを判定する。すなわち運転者が機関回転速度の加速、すなわち内燃機関１０の出力トルクの増大を意図しているか否かを判定する。この判定は、アクセル操作量の変化率が所定の閾値以上となったか否かで判定することができる。機関回転速度を加速させない場合（Ｎｏ）、ステップＳ１００に戻る。
【００４４】
ステップＳ１０２において、機関回転速度を加速させると判定された場合（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ８０は、この時点における過給圧を取得する（Ｓ１０４）。このとき、ＥＣＵ８０は、スロットル弁３６の開度を増大させている。
【００４５】
そして、ステップＳ１０６において、ＥＣＵ８０は、過給圧が予め設定された判定値より低圧であるか否かを判定する。本実施例において、判定値は、大気圧センサ８４により検出された大気圧に設定されている。ＥＣＵ８０は、吸気圧センサ３９により検出された過給圧が大気圧より低圧か否かを判定する。過給圧が大気圧以上である、すなわち高圧であると判定された場合（Ｎｏ）、ＥＣＵ８０は、上述の「通常の可変吸気制御」を行う。すなわち、ＥＣＵ８０は、機関回転速度に応じて、低回転速度域用の吸気経路Ｐａと高回転速度域用の吸気経路Ｐｂとを使い分けるよう制御する（Ｓ１０８）。
【００４６】
一方、ステップＳ１０６において過給圧が大気圧より低圧であると判定された場合（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ８０は、機関回転速度に拘らず、吸気容積が最も小さくなるように制御する（Ｓ１１０）。具体的には、ＥＣＵ８０は、図２に示すように、可変吸気弁４４が閉じるようアクチュエータ４６を制御することで第２ブランチ通路４２を流通不能とし、吸気経路を低回転速度域用の吸気経路Ｐａに設定する。このように、吸気容積が最も小さくなる低回転速度域用の吸気経路Ｐａに設定することで、共鳴室３７における過給圧を速やかに上昇させる。
【００４７】
そして、ステップＳ１０４に戻り、過給圧が大気圧以上となって高圧であると判定されるまで、ステップ１１０における制御が継続される。過給圧が上昇して大気圧より高くなると、ステップＳ１０８に進み、ＥＣＵ８０は「通常の可変吸気制御」を実行する。そして、ステップＳ１００に戻る。
【００４８】
以上に説明したように、本実施例に係る内燃機関１０の制御装置８０（ＥＣＵ）では、機関回転速度を加速させる場合、過給圧が予め設定された判定値より低圧であるときには、内燃機関１０の作動状態に拘らず、吸気容積が最小となるよう可変吸気装置４０を制御するものとしたので、スロットル弁開度が増大した直後に、過給圧を速やかに上昇させることができる。これにより、気筒１２に充填される吸入空気の体積効率を速やかに上昇させ、気筒１２からの排気流によるタービンホイールの回転の加速、すなわち、過給圧のさらなる増大を速やかに行うことができる。この結果、内燃機関１０の出力トルクの増大を速やかなものとし、ターボラグを低減することができる。
【００４９】
また、本実施例では、可変吸気装置４０は、気筒１２までの吸気経路を変更可能なものとし、ＥＣＵ８０は、内燃機関１０の作動状態に拘らず、吸気容積が最小となる吸気経路Ｐａに設定するものとした。機関回転速度を加速させる場合で、過給圧が低圧であるときに、吸気経路Ｐａに変更するだけで、過給圧を速やかに上昇させることができ、ターボラグを低減することができる。
【００５０】
また、本実施例では、可変吸気装置４０は、機関回転速度に応じて低回転速度域用の吸気経路Ｐａと高回転速度域用の吸気経路Ｐｂのいずれかが選択されるものとし、ＥＣＵ８０は、機関回転速度に拘らず、低回転速度域用の吸気経路Ｐａに設定するものとした。機関回転速度を加速させる場合で、過給圧が低圧であるときに、吸気経路の設定を変更するだけで、過給圧を速やかに上昇させることができ、ターボラグを低減することができる。
【００５１】
また、本実施例では、可変吸気装置４０は、吸気マニホールド３８に設けられ共鳴室３７と気筒１２とを連通させる２つの独立したブランチ通路４１，４２と、一方のブランチ通路４１の途中に設けられた可変吸気弁４４とを有するものとし、ＥＣＵ８０は、機関回転速度に拘らず、可変吸気弁４４を閉弁させるものとした。機関回転速度を加速させる場合、過給圧が低圧であるときに、可変吸気弁４４を閉弁するよう制御するだけで、過給圧を速やかに上昇させることができ、ターボラグを低減することができる。
【００５２】
また、本実施例では、さらに大気圧を検出する大気圧検出手段（大気圧センサ８４，ＥＣＵ８０）を備え、ＥＣＵ８０は、過給圧が大気圧となることをもって、低圧であると判定するものとした。これにより、上述の過給圧の上昇を、内燃機関１０がおかれる環境（大気圧）に応じたものとすることができる。例えば、大気圧が低い高地で内燃機関を作動させる場合において、ターボラグを低減するのに有用である。
【００５３】
また、本実施例では、内燃機関１０は、車両に搭載されるものとし、ＥＣＵ８０は、アクセル操作量に基づき、機関回転速度を加速させるか否かを判定するものとした。内燃機関１０が部分負荷状態で運転されている時に、運転者が、車両の加速を行おうとしてアクセル操作量を急速に増大させたときに、過給圧を速やかに増大させて内燃機関１０の出力トルクを速やかに増大させることができ、車両の加速応答性を向上させることができる。
【００５４】
なお、本実施例において、可変吸気装置４０は、共鳴室３７と気筒１２とを連通させる２つの独立したブランチ通路４１，４２と、ブランチ通路４２の途中に設けられた可変吸気弁４４を備えるものとしたが、可変吸気装置の構成は、これに限定されるものではない。低回転速度域用の吸気経路と高回転速度域用の吸気経路を有し、これを内燃機関の作動状態（例えば、機関回転速度）に応じて変更可能なものであれば良く、例えば、細長い低回転速度域用の吸気通路の途中に、短く太い高回転速度域用の吸気通路が接続され、可変吸気弁により吸気経路を切り替えるような可変吸気装置を備える内燃機関にも本発明を適用することができる。
【００５５】
なお、本実施例において、過給圧が低圧であるか否かの判定値に、大気圧を用いるものとしたが、過給圧が低圧であるか否かの判定手法はこれに限定されるものではない。例えば、予め適合実験等により所定の閾値を求めておき、これを制御定数としてＥＣＵ８０のＲＯＭに記憶しておき、過給圧が低圧であるか否かの判定値として用いることも好適である。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上のように、本実施例に係る内燃機関の制御装置（ＥＣＵ）は、ターボ過給機と可変吸気装置とを備える内燃機関に有用であり、特に、大容量のタービンを有してターボラグが生じ易いターボ過給機を備えた内燃機関に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本実施例に係る内燃機関及び車両システムの概略構成を模式的に示す図である。
【図２】図１におけるブランチ通路周辺の拡大図であり、可変吸気弁が閉じている状態における吸気経路と吸気容積を説明する図である。
【図３】図１におけるブランチ通路周辺の拡大図であり、可変吸気弁が開いている状態における吸気経路と吸気容積を説明する図である。
【図４】本実施例に係る内燃機関の制御装置（ＥＣＵ）が実行する可変吸気制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１  車両システム
１０  内燃機関
１８  クランク軸
１９  クランク角センサ
２０  シリンダヘッド
２２，２３  吸気ポート
２４  排気ポート
３２  エアダクト
３３  エアクリーナ
３５  インタークーラ
３６  スロットル弁
３７  共鳴室
３８  吸気マニホールド
３９  吸気圧センサ（大気圧検出手段）
４０  可変吸気装置
４１，４２  ブランチ通路
４４  可変吸気弁
４６  アクチュエータ
５０  排気マニホールド
５１  排気通路
５３  排気管
６０  ターボ過給機
６２  コンプレッサ
６２ａ  コンプレッサハウジング
６２ｃ  コンプレッサホイール
６４  タービン
６４ａ  タービンハウジング
６４ｃ  タービンホイール
８２  アクセルポジションセンサ
８４  大気圧センサ
８０  内燃機関用の電子制御装置（ＥＣＵ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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