(57)【要約】【課題】  単一のアクチュエータで弁軸に軸支された気流制御弁各々を一律に駆動する構造で、弁軸の捩れに起因して内燃機関の燃焼状態が悪化することを抑制可能な内燃機関の気流生成装置、内燃機関の制御装置、及び気流生成装置の制御装置を提供する。【解決手段】  内燃機関５０の燃焼室５７に連通する吸気ポート５２ａに気筒毎に配設された気流制御弁４１Ａと、気流制御弁４１Ａ各々を軸支する弁軸４２Ａと、弁軸４２Ａを介して気流制御弁４１Ａを駆動するアクチュエータ４３とを有して構成される内燃機関の気流生成装置４０Ａであって、気流制御弁４１Ａ各々の閉弁時の開度が、吸気の力を受けて変位する分に相当する分だけ、吸気が作用していない状態で閉じ側に設定されている。【選択図】  図２
2008128185.tif 000002
【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通路に気筒毎に配設された気流制御弁と、該気流制御弁各々を軸支する弁軸と、該弁軸を介して前記気流制御弁を駆動するアクチュエータとを有して構成される内燃機関の気流生成装置であって、
前記気流制御弁各々の閉弁時の開度が、吸気の力を受けて変位する分に相当する分だけ、吸気が作用していない状態で、吸気が作用している状態で変位する方向に対して逆側に設定されていることを特徴とする内燃機関の気流生成装置。
【請求項２】
内燃機関の燃焼室に連通する吸気通路に気筒毎に配設された気流制御弁と、該気流制御弁各々を軸支する弁軸と、該弁軸を介して前記気流制御弁を駆動するアクチュエータとを有して構成される内燃機関の気流生成装置を備える内燃機関システムの前記内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
吸気の力を受けた際の前記気流制御弁各々の開度変化に応じて、該開度変化が小さい前記気流制御弁に対応する気筒ほど、点火時期を遅角させる特定点火時期遅角手段を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
さらに前記開度変化が小さい前記気流制御弁に対応する気筒ほど、燃料噴射量を増量する第１の特定増量手段を備えることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
内燃機関の燃焼室に連通する吸気通路に気筒毎に配設された気流制御弁と、該気流制御弁各々を軸支する弁軸と、該弁軸を介して前記気流制御弁を駆動するアクチュエータとを有して構成される内燃機関の気流生成装置を備える内燃機関システムの前記内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関で発生する気筒毎のトルクの大きさに応じて、該トルクが小さい気筒ほど、点火時期を進角させる特定点火時期進角手段を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
さらに前記トルクが小さい気筒ほど、燃料噴射量を増量する第２の特定増量手段を備えることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
内燃機関の燃焼室に連通する吸気通路に気筒毎に配設された気流制御弁と、該気流制御弁各々を軸支する弁軸と、該弁軸を介して前記気流制御弁を駆動するアクチュエータとを有して構成される内燃機関の気流生成装置を制御する気流生成装置の制御装置であって、
気筒毎の吸気行程に同期させて、気筒間の燃焼状態のアンバランスを補正するように前記アクチュエータを制御する気筒間補正手段を備えることを特徴とする気流生成装置の制御装置。
【請求項７】
前記気筒間補正手段が、吸気が作用している状態で前記気流制御弁各々の開度が等しくなるように、前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項６記載の気流生成装置の制御装置。
【請求項８】
前記気筒間補正手段が、前記内燃機関で発生する気筒毎のトルクが等しくなるように、前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項６記載の気流生成装置の制御装置。
【請求項９】
前記気筒間補正手段が、空燃比がリッチになるように設定されている気筒よりも、空燃比がリーンになるように設定されている気筒のほうが吸入空気量が多くなるように、前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項６記載の気流生成装置の制御装置。
【請求項１０】
内燃機関の燃焼室に連通する吸気通路に気筒毎に配設された気流制御弁と、該気流制御弁各々を軸支する弁軸と、該弁軸を介して前記気流制御弁を駆動するアクチュエータとを有して構成される内燃機関の気流生成装置を制御する気流生成装置の制御装置であって、
前記気流制御弁の開度を所定の開度にフィードバック制御するためのフィードバック制御量を算出するフィードバック制御量算出手段と、
吸気が作用することによって前記気流制御弁を介して前記弁軸にかかるトルクを推定するトルク推定手段と、
前記トルク推定手段が推定したトルクと逆の方向にトルクを発生させるように、前記アクチュエータを制御するためのフィードフォワード制御量を算出するフィードフォワード制御量算出手段とを備えることを特徴とする気流生成装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一のアクチュエータで弁軸に軸支された気流制御弁各々を一律に駆動する構造を備える内燃機関の気流生成装置、係る構造の内燃機関の気流生成装置を備える内燃機関システムの内燃機関を制御する内燃機関の制御装置、及び係る構造の内燃機関の気流生成装置を制御する気流生成装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃焼室に連通する吸気通路に気流制御弁が配設された内燃機関システムが知られている。例えば特許文献１では以下に示すエンジンの吸気装置が提案されている。このエンジンの吸気装置は制御弁（気流制御弁に相当）を備えており、制御弁には、全閉時に開口部が吸気通路の下部壁面近傍に形成されるように、開口形成部が形成されている。この装置によれば、開口部を介して導入された吸気の一部が制御弁側に回り込んで吸気通路の上部壁面近傍に渦流を形成する。このため、吸気通路の下部壁面近傍から導入された吸気がこの渦流に引き寄せられつつ吸気通路の上部壁面に沿って流れることとなり、これにより吸気が燃焼室の上部壁面から側部壁面に沿って導入され易くなる。また特許文献１では、このとき全閉時における制御弁の弁面の角度を、吸気通路の軸線に直交する面を基準として、開口形成部が下流側に位置する方向に１０°以内、または開口形成部が上流側に位置する方向に２５°以内の範囲内で設定することが好ましいとしている。
【０００３】
特許文献２では以下に示す内燃機関のガス流動強化装置が提案されている。この装置は、弁体の一方の端縁に開口部を設けてなるバタフライバルブ型の吸気流制御弁（気流制御弁に相当）を備え、この吸気流制御弁の開閉によってシリンダ内のガス流動を可変的に制御するものであり、弁体の回転軸を挟んで開口部と反対側の端縁の形状が、弁体の全閉位置において吸気通路内壁面との間で所定の間隙が残存するように形成されており、かつ、全閉位置から所定角度開いた状態で使用される。この装置は一方に開口部を備えた吸気流制御弁を用いてガス流動の強化を図る際に、この吸気流制御弁を全閉状態として開口部のみから吸気流を流すのではなく、開口部と反対側となる吸気流制御弁の端縁側から少量の吸気流を分流させることがガス流動を強化する上で非常に有効である、という知見に基づき提案されたものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１０７７６４号公報
【特許文献２】２００１−２４８４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、単一のアクチュエータで弁軸に軸支された気流制御弁各々を一律に駆動する構造の場合、以下に示す課題が存在する。例えば全閉状態の気流制御弁に吸気が衝突すると、気流制御弁を介して弁軸に力が作用する。このとき、弁軸はアクチュエータによって回動が拘束されるため、弁軸には捩り応力が発生する。そして弁軸は、アクチュエータによって回動が拘束される部分（以下、単にシャフト拘束部とも称す）から離れるほど捩られ易くなる。したがって気流制御弁の開度は、軸支されている位置がシャフト拘束部から離れるほど開き側に変位し易くなる。これはシャフト拘束部から離れた位置で軸支されている気流制御弁に対応する気筒（以下、単にシャフト拘束部から離れた気筒とも称す）ほど、筒内に生成される旋回気流の強度が低下してしまうことを意味し、このようにして旋回気流の強度が低下すると、気筒間で燃焼状態のアンバランスが生じるほか、排気エミッションが増大する。そして、係る内燃機関の燃焼状態の悪化は、特に弁軸の一端側から弁軸をアクチュエータで駆動する構造の場合に発生しやすくなり、また気流制御弁が弁軸に片持ち状に軸支されている構造の場合に発生しやすくなる。
【０００６】
またこのように気筒間で燃焼状態のアンバランスが生じた場合、一般には旋回気流の強度が低下した気筒に合わせて、全気筒を同一のパラメータ（例えば点火時期）で制御することなどが行われるが、この場合には点火時期の遅角幅が小さくなる結果、触媒の早期暖機性が低下することになる。
【０００７】
そこで、本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、単一のアクチュエータで弁軸に軸支された気流制御弁各々を一律に駆動する構造で、弁軸の捩れに起因して内燃機関の燃焼状態が悪化することを抑制可能な内燃機関の気流生成装置、内燃機関の制御装置、及び気流生成装置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】
上記課題を解決するために、本発明は内燃機関の燃焼室に連通する吸気通路に気筒毎に配設された気流制御弁と、該気流制御弁各々を軸支する弁軸と、該弁軸を介して前記気流制御弁を駆動するアクチュエータとを有して構成される内燃機関の気流生成装置であって、前記気流制御弁各々の閉弁時の開度が、吸気の力を受けて変位する分に相当する分だけ、吸気が作用していない状態で、吸気が作用している状態で変位する方向に対して逆側に設定されていることを特徴とする。すなわち本発明は、換言すれば吸気が気流制御弁に作用している状態で弁軸が捩られる結果、気流制御弁各々の閉弁時の開口面積が略等しくなるように、気流制御弁各々の開度を予め吸気が作用している状態で変位する方向に対して逆側（以下、単に閉じ側とも称す）に設定しようとするものであり、本発明によれば、筒内に生成される旋回気流の強度を気筒間で略等しくできることから、弁軸の捩れに起因して内燃機関の燃焼状態が悪化することを抑制できる。
【０００９】
なお、閉弁時とは気流制御弁が全閉状態になっているときを意味するが、これは気流制御弁が機械的に設定された可動範囲内で最も閉じた位置に駆動されたような状態だけでなく、制御的に設定された可動範囲内で最も閉じた位置に駆動されたような状態も含むものであり、以下に示す発明においても同様である。また気流制御弁の閉弁時の開度は、具体的には弁軸に軸支されている位置がシャフト拘束部から離れるほど、閉じ側に設定されていることが好ましい。このシャフト拘束部は一般には弁軸の端部となるが、これに限られず適宜の位置であってよい。また、本発明は気流制御弁各々の間で閉弁時の開度の関係を規定している点で、前述した特許文献１または２が提案する技術とは異なるものとなっている。
【００１０】
また本発明は、内燃機関の燃焼室に連通する吸気通路に気筒毎に配設された気流制御弁と、該気流制御弁各々を軸支する弁軸と、該弁軸を介して前記気流制御弁を駆動するアクチュエータとを有して構成される内燃機関の気流生成装置を備える内燃機関システムの前記内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、吸気の力を受けた際の前記気流制御弁各々の開度変化に応じて、該開度変化が小さい前記気流制御弁に対応する気筒ほど、点火時期を遅角させる特定点火時期遅角手段を備えることを特徴とする。本発明によれば、気筒間の燃焼状態が略等しくなるように内燃機関の燃焼状態を安定させることができることから、弁軸の捩れに起因して内燃機関の燃焼状態が悪化することを抑制できる。また本発明によれば、点火時期を遅角させることで燃焼がより排気工程寄りで行われるようになることから、冷間始動後のファーストアイドル時に触媒の早期暖機性を高めることができる。
【００１１】
また本発明は、前記開度変化が小さい前記気流制御弁に対応する気筒ほど、燃料噴射量を増量する第１の特定増量手段を備えてもよい。すなわち、さらに燃料噴射量の増量を合わせて行うことで、点火時期を遅角させた結果、トルクが低下することを抑制するようにすることが好適である。
【００１２】
また本発明は、内燃機関の燃焼室に連通する吸気通路に気筒毎に配設された気流制御弁と、該気流制御弁各々を軸支する弁軸と、該弁軸を介して前記気流制御弁を駆動するアクチュエータとを有して構成される内燃機関の気流生成装置を備える内燃機関システムの前記内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関で発生する気筒毎のトルクの大きさに応じて、該トルクが小さい気筒ほど、点火時期を進角させる特定点火時期進角手段を備えることを特徴とする。本発明によれば、気筒間の燃焼状態が略等しくなるように燃焼状態を安定させることができることから、弁軸の捩れに起因して内燃機関の燃焼状態が悪化することを抑制できる。
【００１３】
また本発明は、さらに前記トルクが小さい気筒ほど、燃料噴射量を増量する第２の特定増量手段を備えてもよい。すなわち、さらに燃料噴射量の増量を合わせて行うことで、気筒間でトルクが略等しくなるようにすることが好適である。
【００１４】
また本発明は、内燃機関の燃焼室に連通する吸気通路に気筒毎に配設された気流制御弁と、該気流制御弁各々を軸支する弁軸と、該弁軸を介して前記気流制御弁を駆動するアクチュエータとを有して構成される内燃機関の気流生成装置を制御する気流生成装置の制御装置であって、気筒毎の吸気行程に同期させて、気筒間の燃焼状態のアンバランスを補正するように前記アクチュエータを制御する気筒間補正手段を備えることを特徴とする。すなわち、本発明は吸気行程に同期させて、気筒毎に気流制御弁の開度を適切に調整しようとするものであり、本発明によれば、気筒間の燃焼状態が略等しくなるように燃焼状態を安定させることができることから、弁軸の捩れに起因して内燃機関の燃焼状態が悪化することを抑制できる。
【００１５】
また本発明は、前記気筒間補正手段が、吸気が作用している状態で前記気流制御弁各々の開度が等しくなるように、前記アクチュエータを制御してもよい。具体的には例えば本発明のように気流制御弁の開度を判断の基準としてアクチュエータを制御することが好適である。
【００１６】
また本発明は、前記気筒間補正手段が、前記内燃機関で発生する気筒毎のトルクが等しくなるように、前記アクチュエータを制御してもよい。また例えば本発明のように気筒毎のトルクを判断の基準としてアクチュエータを制御することが好適である。
【００１７】
また本発明は、前記気筒間補正手段が、空燃比がリッチになるように設定されている気筒よりも、空燃比がリーンになるように設定されている気筒のほうが吸入空気量が多くなるように、前記アクチュエータを制御してもよい。ここで内燃機関においては、例えば触媒の早期暖機性を高めるべく、空燃比がリッチになる気筒と、空燃比がリーンになる気筒とが設定される場合がある。係る場合には、例えば本発明のようにアクチュエータを制御して気筒間のトルク差を低減することが好適である。
【００１８】
また本発明は、内燃機関の燃焼室に連通する吸気通路に気筒毎に配設された気流制御弁と、該気流制御弁各々を軸支する弁軸と、該弁軸を介して前記気流制御弁を駆動するアクチュエータとを有して構成される内燃機関の気流生成装置を制御する気流生成装置の制御装置であって、前記気流制御弁の開度を所定の開度にフィードバック制御するためのフィードバック制御量を算出するフィードバック制御量算出手段と、吸気が作用することによって前記気流制御弁を介して前記弁軸にかかるトルクを推定するトルク推定手段と、前記トルク推定手段が推定したトルクと逆の方向にトルクを発生させるように、前記アクチュエータを制御するためのフィードフォワード制御量を算出するフィードフォワード制御量算出手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
ここで、気流制御弁をフィードバック（以下、単にＦ／Ｂと称す）制御している場合には、吸気が脈動的に気流制御弁に作用することに起因して、Ｆ／Ｂ制御が不安定になることがある。これに対して本発明によれば、上記のフィードフォワード（以下、単にＦ／Ｆと称す）制御量によって、Ｆ／Ｂ制御を安定させることができるとともに、気筒間の燃焼状態が略等しくなるように燃焼状態を安定させることができることから、弁軸の捩れに起因して内燃機関の燃焼状態が悪化することを抑制できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、単一のアクチュエータで弁軸に軸支された気流制御弁各々を一律に駆動する構造で、弁軸の捩れに起因して内燃機関の燃焼状態が悪化することを抑制可能な内燃機関の気流生成装置、内燃機関の制御装置、及び気流生成装置の制御装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本実施例に係る内燃機関の気流生成装置（以下、単に気流生成装置と称す）４０Ａを備える内燃機関システム１００ＡをＥＣＵ１Ａとともに模式的に示す図である。内燃機関システム１００Ａは、吸気系１０と、排気系２０と、燃料噴射系３０と、気流生成装置４０Ａと、内燃機関５０とを有して構成されている。吸気系１０は内燃機関５０に空気を導入するための構成であり、吸気を濾過するためのエアクリーナ１１や、空気量を計測するエアフロメータ１２や、吸気の流量を調節するスロットル弁１３や、吸気を一時的に貯蔵するサージタンク１４や、吸気を内燃機関５０の各気筒に分配するインテークマニホールド１５や、これらの間に適宜配設される吸気管などを有して構成されている。
【００２３】
排気系２０は、エキゾーストマニホールド２１と、三元触媒２２と、図示しない消音器と、これらの構成の間に適宜配設される吸気管などを有して構成されている。エキゾーストマニホールド２１は各気筒からの排気を合流させるための構成であり、各気筒に対応させて分岐させた排気通路を、下流側で一つの排気通路に集合させている。三元触媒２２は排気を浄化するための構成であり、炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯの酸化と窒素酸化物ＮＯｘの還元を行う。排気系２０には、排気中の酸素濃度に基づき空燃比をリニアに検出するためのＡ／Ｆセンサ２３が三元触媒２２の上流に、排気中の酸素濃度に基づき空燃比が理論空燃比よりもリッチかリーンかを検出するための酸素センサ２４が三元触媒２２の下流に夫々空燃比センサとして配設されている。
【００２４】
燃料噴射系３０は燃料を供給及び噴射するための構成であり、燃料噴射弁３１や燃料噴射ポンプ３２や燃料タンク３３などを有して構成されている。燃料噴射弁３１は燃料を噴射するための構成であり、ＥＣＵ１Ａの制御のもと、適宜の噴射時期に開弁されて燃料を噴射する。また燃料噴射量は、ＥＣＵ１Ａの制御のもと燃料噴射弁３１が閉弁されるまでの間の開弁期間の長さで調節される。燃料噴射ポンプ３２は燃料を加圧して噴射圧を発生させるための構成であり、ＥＣＵ１Ａの制御のもと噴射圧を適宜の噴射圧に調節する。
【００２５】
内燃機関５０は、シリンダブロック５１と、シリンダヘッド５２と、ピストン５３と、点火プラグ５４と、吸気弁５５と、排気弁５６とを有して構成されている。本実施例に示す内燃機関５０は直列４気筒のガソリンエンジンである。但し内燃機関５０は本発明を実施可能な内燃機関であれば特に限定されず、また他の適宜の気筒配列構造及び気筒数を有していてもよい。また図１では内燃機関５０に関し、各気筒の代表としてシリンダ５１ａについて要部を示しているが本実施例では他の気筒についても同様の構造となっている。シリンダブロック５１には、略円筒状のシリンダ５１ａが形成されている。シリンダ５１ａ内には、ピストン５３が収容されている。シリンダブロック５１の上面にはシリンダヘッド５２が固定されている。燃焼室５７は、シリンダブロック５１、シリンダヘッド５２及びピストン５３に囲まれた空間として形成されている。
【００２６】
シリンダヘッド５２には燃焼室５７に吸気を導くための吸気ポート５２ａのほか、燃焼したガスを燃焼室５７から排気するための排気ポート５２ｂが形成され、さらにこれら吸排気ポート５２ａ及び５２ｂを開閉するための吸排気弁５５及び５６が配設されている。なお、内燃機関５０の吸排気弁構造は１気筒あたりに適宜の数量の吸排気弁５５及び５６を備えた吸排気弁構造であってよい。点火プラグ５４は、燃焼室５７の上方略中央に電極を突出させた状態でシリンダヘッド５２に配設されている。燃料噴射弁３１は所謂ポート噴射を行えるように、吸気ポート５２ａ内に燃料噴射孔を突出させた状態でシリンダヘッド５２に配設されている。なお、燃料噴射弁３１は例えば筒内に直接燃料を噴射できるように配設されてもよい。そのほか内燃機関５０には、回転数Ｎｅに比例した出力パルスを発生するクランク角センサ７１や、内燃機関５０の水温を検出するための水温センサ７２などの各種のセンサが配設されている。
【００２７】
ＥＣＵ１Ａは、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、入出力回路などを有して構成されている。ＥＣＵ１Ａは主として内燃機関５０を制御するための構成であり、本実施例では具体的には燃料噴射弁３１や燃料噴射ポンプ３２や点火プラグ５４（より具体的には図示しないイグナイタ）のほか、気流生成装置４０Ａ（より具体的にはアクチュエータ４３）なども制御している。ＥＣＵ１Ａにはこれら燃料噴射弁３１などのほか、各種の制御対象が駆動回路（図示省略）を介して接続されている。また、ＥＣＵ１Ａにはエアフロメータ１２や、クランク角センサ７１や、水温センサ７２や、図示しないカムシャフトの回転角を検出するためのカム角センサ７３や、スロットル開度を検知するためのスロットル開度センサ７４などの各種のセンサが接続されている。
【００２８】
ＲＯＭはＣＰＵが実行する種々の処理が記述されたプログラムを格納するための構成であり、本実施例では内燃機関５０制御用プログラムのほか、燃料噴射弁３１を制御するための燃料噴射弁制御用プログラムや、点火時期を制御するための点火時期制御用プログラムや、Ａ／Ｆセンサ２３や酸素センサ２４を利用して空燃比をＦ／Ｂ制御するための空燃比Ｆ／Ｂ制御用プログラムなども格納している。なお、これらのプログラムは内燃機関５０制御用プログラムの一部として構成されていてもよい。本実施例では、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭ（以下、単にＣＰＵ等と称す）とこれらのプログラムとで、各種の検出手段や判定手段や制御手段などが実現されている。
【００２９】
気流生成装置４０Ａは、気流制御弁４１Ａと、弁軸４２と、アクチュエータ４３を有して構成されている。気流制御弁４１Ａは吸気を偏流させて燃焼室５７内にタンブル流を生成するための構成であり、燃焼室５７に連通する吸気ポート５２ａに配設されている。弁軸４２は気流制御弁４１Ａを軸支するための構成であり、気流制御弁４１Ａは弁軸４２に片持ち状に軸支されている。なお、気流制御弁４１Ａは例えばインテークマニホールド１５が形成する吸気通路に配設されていてもよい。また、気流制御弁４１Ａは旋回気流としてタンブル流を生成するものに限られず、逆タンブル流やスワール流やタンブル流とスワール流とを合成して形成される斜めタンブル流を生成するものなどであってもよい。
【００３０】
図２は気流生成装置４０Ａを模式的に示す図である。アクチュエータ４３は、弁軸４２の一端部に連結されている。本実施例ではこの一端部がシャフト拘束部Ｐとなっている。アクチュエータ４３は例えばステップモータで実現できる。気流制御弁４１Ａ各々は１本の弁軸４２に連なるように軸支されており、気流制御弁４１Ａａが＃１気筒、気流制御弁４１Ａｂが＃２気筒、気流制御弁４１Ａｃが＃３気筒、気流制御弁４１Ａｄが＃４気筒に夫々対応している。なお、これら気流制御弁４１Ａ各々は互いに略同一の形状となっている。このように気流生成装置４０Ａは、単一のアクチュエータ４３で弁軸４２に軸支された気流制御弁４１Ａ各々を一律に駆動する構造になっている。
【００３１】
本実施例では、吸気が作用していない状態で（以下、単に設計上と称す）気流制御弁４１Ａ各々の閉弁時の開度が、吸気の力を受けて変位する分に相当する分だけ、閉じ側に設定されている。具体的には図２（ｂ）に示すように、気流制御弁４１Ａ各々の閉弁時の開度は、シャフト拘束部Ｐから最も離れた位置で弁軸４２に軸支されている気流制御弁４１Ａｄが最も閉じ側に設定されており、続いて気流制御弁４１Ａｃ、４１Ａｂ、４１Ａａの順に閉じ側に設定されている。すなわち気流制御弁４１Ａ各々の閉弁時の開度は、弁軸４２に軸支されている位置がシャフト拘束部Ｐから離れるほど、閉じ側に設定されている。このため、内燃機関５０運転時に吸気が作用している状態では、逆に弁軸４２が捩られることによって気流制御弁４１Ａ各々の閉弁時の開度が互いに略等しくなる。なお、上記設計上の気流制御弁４１Ａ各々のより具体的な閉弁時の開度は、台上試験などで求めることができる。これにより、筒内に生成されるタンブル流の強度も気筒間で略等しくなることから、弁軸４２の捩れに起因して内燃機関５０の燃焼状態が悪化することを抑制できる。以上により、単一のアクチュエータ４３で弁軸４２に軸支された気流制御弁４１Ａ各々を一律に駆動する構造で、弁軸４２の捩れに起因して内燃機関５０の燃焼状態が悪化することを抑制可能な気流生成装置４０Ａを実現できる。
【実施例２】
【００３２】
本実施例に示す内燃機関システム１００Ｂは、気流生成装置４０Ａの代わりに、気流生成装置４０Ｂを備えている点と、ＥＣＵ１Ａの代わりにＥＣＵ１Ｂを備えている以外、実施例１に係る内燃機関システム１００Ａと同一のものとなっている。また気流生成装置４０Ｂは、気流制御弁４１Ａの代わりに気流制御弁４１Ｂを備えている以外、気流生成装置４０Ａと同一のものとなっている。この気流制御弁４１Ｂは、気流制御弁４１Ｂ各々の閉弁時の開度が、設計上互いに略等しくなるように設定されている点以外、気流制御弁４１Ａと同一のものとなっている。
【００３３】
ＥＣＵ１Ｂは、さらに回転数ＮＥ及び負荷率に応じて定義された気流制御弁４１Ｂ各々の閉弁時の推定開度のマップデータ（以下、単に推定開度マップと称す）と、回転数ＮＥ及び負荷率に応じて定義された点火時期のマップデータ（以下、単に点火時期マップと称す）と、回転数ＮＥ及び負荷率に基づき、気筒毎に推定開度マップを参照することで、気流制御弁４１Ｂ各々の閉弁時の開度（または開度変化）を推定するための開度推定用プログラムと、閉弁時の開度（または開度変化）が小さい気流制御弁４１Ｂに対応する気筒ほど、点火時期を遅角させる特定点火時期遅角用プログラムとをＲＯＭに格納している点以外、実施例１に係るＥＣＵ１Ａと同一のものとなっている。なお、特定点火時期遅角用プログラムは、点火時期制御用プログラムの一部として構成されていてもよい。
【００３４】
特定点火時期遅角用プログラムは、具体的には推定された開度（または開度変化）に応じて、対応する気筒毎に点火時期マップを全体的に補正した上で、この点火時期マップを参照して気筒毎に点火時期を求めるように作成されている。そして特定点火時期遅角用プログラムは、閉弁時の開度（または開度変化）が小さい気流制御弁４１Ｂに対応する気筒ほど、点火時期マップを全体的により大きく遅角補正するように作成されている。本実施例ではＥＣＵ１Ｂで内燃機関の制御装置が実現されており、ＣＰＵ等と特定点火時期遅角用プログラムとで特定点火時期遅角手段が実現されている。
【００３５】
次にＥＣＵ１Ｂで行われる処理を図３に示すデータフロー図を用いて詳述する。ＣＰＵは気筒番号、回転数ＮＥ及び負荷率を検出するとともに、これらを利用して推定開度マップを参照する。ここで気筒番号としては、例えば吸気行程が行わる気筒の気筒番号が検出される。また回転数ＮＥはクランク角センサ７１、負荷率はスロットル開度センサ７４に基づき夫々検出される。
【００３６】
図４は推定開度マップで開度を推定する過程を模式的に示す図である。例えば＃１気筒に対応する気流制御弁４１Ｂａは、シャフト拘束部Ｐに最も近い位置で弁軸４２に軸支されていることから、弁軸４２の捩れによる開度変化が他の気流制御弁４１Ｂｂ、４１Ｂｃ、４１Ｂｄと比較して少なくなる。このため気流制御弁４１Ｂａに対応する（以下、単に＃１気筒に対応するとも称す）推定開度マップは他の気筒に対応する推定開度マップと比較して全体的に小さく設定されている。なお、開度は閉じ側であるほど小さく設定されている。
【００３７】
逆に＃４気筒に対応する気流制御弁４１Ｂｄは、シャフト拘束部Ｐから最も離れた位置で弁軸４２に軸支されていることから、弁軸４２の捩れによる開度変化が大きい。このため＃４気筒に対応する推定開度マップは他の気筒に対応する推定開度マップと比較して全体的に大きく設定されている。＃２気筒及び＃４気筒についても同様にして対応する推定開度マップが設定され、この結果、本実施例では同一回転数ＮＥ及び負荷率で＃４気筒、＃３気筒、＃２気筒、＃１気筒の順に開度が大きく推定される。なお、これらの気筒間では、対応する推定開度が小さいほど開度変化も小さいことになる。そして開度変化はアクチュエータ４３の制御開度と推定開度との差で求めることができる。
【００３８】
続いて図３に示すように、ＣＰＵは気筒毎の点火時期を読み取るべく、回転数ＮＥ及び負荷率と、上記のようにして算出した推定開度とを利用して点火時期マップを参照する。図５は点火時期マップで気筒毎に点火時期を得る過程を模式的に示す図である。図５に示すように、点火時期マップは対応する推定開度が小さい気筒ほど、参照される際に全体的に遅角補正される。具体的には例えば最も大きい推定開度との差の大きさに応じた度合いで、気筒毎に点火時期マップを全体的に遅角補正することができる。このため、同一の回転数ＮＥ及び負荷率では、点火時期マップを参照した結果、対応する推定開度が小さい気筒ほど点火時期が遅角されることになる。
【００３９】
これにより、気筒間の燃焼状態が略等しくなるように内燃機関５０の燃焼状態を安定させることができることから、弁軸４２の捩れに起因して内燃機関５０の燃焼状態が悪化することを抑制できる。また、点火時期を遅角させることで燃焼がより排気工程寄りで行われるようになることから、冷間始動後のファーストアイドル時に触媒の早期暖機性を高めることができる。なお、推定開度マップを気筒毎に複数備える代わりに、推定開度マップをシャフト拘束部Ｐから離れている気筒ほど、参照される際に全体的に大きく補正するようにしてもよい。以上により、単一のアクチュエータ４３で弁軸４２に軸支された気流制御弁４１Ｂ各々を一律に駆動する構造で、弁軸４２の捩れに起因して内燃機関５０の燃焼状態が悪化することを抑制可能なＥＣＵ１Ｂを実現できる。
【実施例３】
【００４０】
本実施例に示す内燃機関システム１００Ｃは、ＥＣＵ１Ｂの代わりにＥＣＵ１Ｃを備えている点以外、実施例２に係る内燃機関システム１００Ｂと同一のものとなっている。なお、気流生成装置４０Ｃは気流生成装置４０Ｂと同一のものとなっている。すなわち、気流制御弁４１Ｃ各々は気流制御弁４１Ｂ各々と同一のものとなっている。ＥＣＵ１Ｃは、さらに基準点火時期として設定されたある気筒（例えば＃３気筒）の点火時期からの遅角量に応じて定義された第１の増量補正係数のマップデータ（以下、単に第１の増量補正係数マップと称す）と、閉弁時の開度（または開度変化）が小さい気流制御弁４１Ｃに対応する気筒ほど、燃料噴射量を増量するための第１の特定増量用プログラムをＲＯＭに格納している以外、実施例２に係るＥＣＵ１Ｂと同一のものとなっている。
【００４１】
第１の特定増量用プログラムは、具体的には第１の増量補正係数マップを参照する際に、実施例２で前述したようにして算出した気筒毎の点火時期夫々について、基準点火時期からの遅角量を気筒毎に算出するように作成されている。また第１の特定増量用プログラムは、第１の増量補正係数マップを参照して、算出した遅角量に応じた第１の増量補正係数を気筒毎に求めるように作成されている。本実施例ではＥＣＵ１Ｃで内燃機関の制御装置が実現されており、ＣＰＵ等と第１の特定増量用プログラムとで第１の特定増量手段が実現されている。
【００４２】
次にＥＣＵ１Ｃで行われる処理を図６に示すデータフロー図を用いて詳述する。ＣＰＵは、回転数ＮＥ及び負荷率と実施例２の図５で前述したようにして算出した気筒毎の点火時期とを利用して第１の増量補正係数マップを参照する。図７は第１の増量補正係数マップを模式的に示す図である。この第１の増量補正係数マップでは、基準点火時期からの遅角量に応じて第１の増量補正係数を設定している。またこの第１の増量補正係数マップでは、遅角量が大きい気筒ほど、第１の増量補正係数を大きく設定している。なお、この第１の増量補正係数マップは回転数ＮＥ及び負荷率に応じて設定されており、例えば回転数ＮＥ及び負荷率で定義された所定領域毎に複数設定することができる。
【００４３】
ここで遅角量が大きいということは、換言すれば対応する気流制御弁４１Ｃの開度変化が小さいということであり、このため、第１の増量補正係数マップを参照することで、開度変化が小さい気流制御弁４１Ｃに対応する気筒ほど第１の増量補正係数が大きくなることから、燃料噴射量が増量される。したがって、点火時期を遅角させた結果、弁軸４２の捩れに起因して内燃機関５０の燃焼状態が悪化することを抑制できるとともに、合わせてトルクの低下も抑制できる。以上により、単一のアクチュエータ４３で弁軸４２に軸支された気流制御弁４１Ｃ各々を一律に駆動する構造で、弁軸４２の捩れに起因して内燃機関５０の燃焼状態が悪化することを抑制可能なＥＣＵ１Ｃを実現できる。
【実施例４】
【００４４】
本実施例に示す内燃機関システム１００Ｄは、ＥＣＵ１Ａの代わりにＥＣＵ１Ｄを備えている点と、気流制御装置４０Ａの代わりに気流生成装置４０Ｄを備えている以外、実施例１に係る内燃機関システム１００Ａと同一のものとなっている。なお、気流生成装置４０Ｄは気流生成装置４０Ｂと同一のものとなっている。すなわち、気流制御弁４１Ｄ各々は気流制御弁４１Ｂ各々と同一のものとなっている。ＥＣＵ１Ｄは、さらに以下に示すマップデータとプログラムをＲＯＭに格納している以外、ＥＣＵ１Ａと同一のものとなっている。ＥＣＵ１Ｄは、実施例２で前述した推定開度マップ及び点火時期マップと、推定開度を気流制御弁４１が連通する流路の面積（以下、単に開口面積と称す）Ｓに変換する開度、開口面積変換テーブルと、回転数ＮＥ及び負荷率に応じて定義された気筒単位のトルクのマップデータ（以下、単にトルク推定マップと称す）と、回転数ＮＥ及び負荷率に応じて定義された点火時期の補正値のマップデータ（以下、単に最終点火時期マップと称す）をＲＯＭに格納している。なお、この補正値は大きくなるほど、点火時期が進角するように定義されている。
【００４５】
またＥＣＵ１Ｄは、気筒毎の負荷率を算出するための気筒別負荷率算出用プログラムと、気筒毎の点火時期を算出するための気筒別点火時期算出用プログラムと、気筒毎のトルクを推定するための気筒別トルク算出用プログラムと、気筒毎の推定トルクのうち、最大の推定トルクと、各気筒の推定トルクとのトルク差を気筒毎に算出するトルク差算出用プログラムと、気筒毎の推定トルクが小さい気筒ほど、換言すればトルク差が大きい気筒ほど、点火時期を進角させる特定点火時期進角用プログラムをＲＯＭに格納している。
【００４６】
特定点火時期進角用プログラムは、具体的には気筒毎の推定トルク同士のトルク差が最大で所定値以上ある場合に、推定トルクが小さい気筒ほど、点火時期を進角させるように作成されている。また特定点火時期進角用プログラムは、具体的には対応する気筒毎に最終点火時期マップを全体的に補正した上で、最終点火時期マップを参照して、気筒毎に最終的な点火時期を求めるように作成されている。そして特定点火時期進角用プログラムは、トルク差が大きい気筒ほど、換言すれば気筒毎の推定トルクが小さい気筒ほど、最終点火時期マップを全体的により大きく補正するように作成されている。本実施例ではＥＣＵ１Ｄで内燃機関の制御装置が実現されており、ＣＰＵ等と特定点火時期進角用プログラムとで特定点火時期進角手段が実現されている。
【００４７】
次にＥＣＵ１Ｄで行われる処理を図８、図９に示すデータフロー図を用いて詳述する。ＣＰＵは、気筒番号と回転数ＮＥ及び負荷率とを利用して推定開度マップを参照する。なお、ここでの負荷率は気筒別負荷率とは異なり全気筒平均の負荷率となっている。また、推定開度マップで開度を推定する過程は、実施例２の図４で前述した過程と同様である。次にＣＰＵは推定開度を利用して開度、開口面積変換テーブルを参照する。図１０は開度、開口面積変換テーブルを模式的に示す図である。気流制御弁４１Ｄの開度と開口面積の関係は図１０（ａ）に示すグラフのような関係となっており、図１０（ｂ）に示す開度、開口面積変換テーブルはこのグラフをもとに作成されている。
【００４８】
続いて図８に示すようにＣＰＵは気筒別負荷率を算出する。気筒別負荷率を算出するにあたっては、ＣＰＵはまず全気筒平均の負荷率に気筒数を乗じて、全気筒の負荷率和Ｌｔを算出する。またＣＰＵは開口面積夫々に気筒数を乗じて、全気筒の開口面積和Ｓｔを算出する。続いてＣＰＵは式（Ｌｔ／Ｓｔ×気筒毎の開口面積Ｓ）を演算する。これにより気筒別負荷率が算出される。続いてＣＰＵは推定開度と回転数ＮＥ及び気筒別負荷率とを利用して点火時期マップを参照する。点火時期マップで気筒毎に点火時期を得る過程は、実施例２の図５で前述した過程と同様である。但し、本実施例では気筒別負荷率に基づき点火時期を参照するので、気筒毎の点火時期をより好適に得ることができる。
【００４９】
続いて図９に示すようにＣＰＵは、上記のようにして算出した点火時期と、回転数ＮＥ及び気筒別負荷率とを利用してトルク推定マップを参照する。図１１は、トルク推定マップで気筒毎に推定トルクを得る過程を模式的に示す図である。図１１に示すように、トルク推定マップは点火時期が遅角した気筒ほど、参照される際に全体的に小さく補正される。具体的には例えば遅角量の大きさに応じた度合いで、気筒毎に点火時期マップを全体的に小さく補正することができる。このため、同一の回転数ＮＥ及び負荷率では、点火時期が遅角する気筒ほど参照される推定トルクが小さくなる。続いて図９に示すようにＣＰＵは、最終点火時期マップを参照する。最終点火時期マップを参照するにあたって、ＣＰＵはまず各気筒の推定トルクのうち、最大の推定トルクを識別し、最大推定トルクとのトルク差を気筒毎に算出する。ＣＰＵはこの算出したトルク差と、回転数ＮＥ及び気筒別負荷率とを利用して最終点火時期マップを参照する。なお、気筒毎のトルク同士の差が最大で所定値未満であれば、この最終点火時期マップは参照されない。
【００５０】
図１２は、最終点火時期マップで気筒毎に点火時期を得る過程を模式的に示す図である。最終点火時期マップはトルク差が大きい気筒ほど、すなわち気筒毎の推定トルクが小さい気筒ほど参照される際に全体的に大きく補正される。具体的には例えばトルク差の大きさに応じた度合いで、気筒毎に最終点火時期マップを全体的に大きく補正することができる。またこの補正値は大きくなるほど、点火時期が進角するように定義されている。このため、同一の回転数ＮＥ及び負荷率では、トルク差が大きい気筒ほど参照される点火時期が進角される。なお、最大推定トルクに対応する気筒ではトルク差が０（ゼロ）になり、この場合には点火時期が最終的に補正されないことになる。これにより、気筒毎のトルクが小さい気筒ほど点火時期が進角されることから、気筒間の燃焼状態が略等しくなるように内燃機関５０の燃焼状態を安定させることができる。したがって、弁軸４２の捩れに起因して内燃機関５０の燃焼状態が悪化することを抑制できる。以上により、単一のアクチュエータ４３で弁軸４２に軸支された気流制御弁４１Ｄ各々を一律に駆動する構造で、弁軸４２の捩れに起因して内燃機関５０の燃焼状態が悪化することを抑制可能なＥＣＵ１Ｄを実現できる。
【実施例５】
【００５１】
本実施例に示す内燃機関システム１００Ｅは、ＥＣＵ１Ｄの代わりにＥＣＵ１Ｅを備えている点以外、実施例４に係る内燃機関システム１００Ｄと同一のものとなっている。なお、気流生成装置４０Ｅは気流生成装置４０Ｂと同一のものとなっている。すなわち、気流制御弁４１Ｅ各々は気流制御弁４１Ｂ各々と同一のものとなっている。ＥＣＵ１Ｅは、さらに回転数ＮＥ及び負荷率に応じて定義された第２の増量補正係数のマップデータ（以下、単に第２の増量補正係数マップと称す）と、気筒毎のトルクが小さい気筒ほど、燃料噴射量を増量する第２の特定増量用プログラムをＲＯＭに格納している点以外、ＥＣＵ１Ｄと同一のものになっている。
【００５２】
第２の特定増量用プログラムは、具体的には気筒毎の推定トルク同士の差が最大で所定値以上ある場合に、気筒毎の推定トルクが小さい気筒ほど、燃料噴射量を増量するように作成されている。また第２の特定増量用プログラムは、対応する気筒毎に第２の増量補正係数マップを全体的に補正した上で、第２の増量補正係数マップを参照して、気筒毎に第２の増量補正係数を求めるように作成されている。そして第２の特定増量用プログラムは、トルク差が大きい気筒ほど、換言すれば気筒毎の推定トルクが小さい気筒ほど、第２の増量補正係数マップを全体的により大きく補正するように作成されている。本実施例ではＥＣＵ１Ｅで内燃機関の制御装置が実現されており、ＣＰＵ等と特定燃料噴射量増量用プログラムとで第２の特定増量手段が実現されている。
【００５３】
次にＥＣＵ１Ｅで行われる処理を図１３に示すデータフロー図を用いて詳述する。トルク推定マップを参照して気筒毎のトルクを推定する過程は、実施例４で前述した図１１に示す過程と同様である。また、第２の増量補正係数マップを参照するにあたって、気筒毎の推定トルク同士のトルク差を算出する方法も、実施例４で前述した方法と同様である。ＣＰＵは算出したトルク差と、回転数ＮＥ及び気筒別負荷率とを利用して第２の増量補正係数マップを参照する。
【００５４】
図１４は、第２の増量補正係数マップで気筒毎に第２の増量補正係数を得る過程を模式的に示す図である。第２の増量補正係数マップはトルク差が大きい気筒ほど、換言すれば気筒毎の推定トルクが小さい気筒ほど、参照される際に全体的に大きく補正される。具体的には例えばトルク差の大きさに応じた度合いで、気筒毎に第２の増量補正係数マップを全体的に大きく補正することができる。このため、同一の回転数ＮＥ及び負荷率では、トルク差が大きい気筒ほど参照される第２の増量補正係数が大きくなる。なお、最大推定トルクに対応する気筒ではトルク差が０（ゼロ）になり、この場合には第２の増量補正係数が０（ゼロ）となって燃料噴射量が増量されないことになる。これにより、気筒毎の推定トルクが小さい気筒ほど燃料噴射量が増量されることから、気筒間の燃焼状態が略等しくなるように内燃機関５０の燃焼状態を安定させることができる。したがって、弁軸４２の捩れに起因して内燃機関５０の燃焼状態が悪化することを抑制できる。以上により、単一のアクチュエータ４３で弁軸４２に軸支された気流制御弁４１Ｅ各々を一律に駆動する構造で、弁軸４２の捩れに起因して内燃機関５０の燃焼状態が悪化することを抑制可能なＥＣＵ１Ｅを実現できる。
【実施例６】
【００５５】
本実施例に示す内燃機関システム１００Ｆは、ＥＣＵ１Ａの代わりにＥＣＵ１Ｆを備えている点と、気流制御装置４０Ａの代わりに気流生成装置４０Ｆを備えている以外、実施例１に係る内燃機関システム１００Ａと同一のものとなっている。なお、気流生成装置４０Ｆは気流生成装置４０Ｂと同一のものとなっている。すなわち、気流制御弁４１Ｆ各々は気流制御弁４１Ｂ各々と同一のものとなっている。ＥＣＵ１Ｆは、さらに以下に示すマップデータとプログラムをＲＯＭに格納している以外、実施例１に係るＥＣＵ１Ａと同一のものとなっている。ＥＣＵ１Ｆは、クランク角度に応じて定義された各気筒の吸気行程のマップデータ（以下、単に吸気気筒テーブルと称す）と、回転数ＮＥ及び負荷率に応じて定義された気流制御弁４１Ｆ閉弁時の制御開度のマップデータ（以下、単に閉弁時制御開度マップと称す）をＲＯＭに格納している。
【００５６】
またＥＣＵ１Ｆは、気筒毎の吸気行程に同期させて、気筒間の燃焼状態のアンバランスを補正するようにアクチュエータ４３を制御する気筒間補正用プログラムをＲＯＭに格納している。この気筒間補正用プログラムは、本実施例では吸気が作用している状態で気流制御弁４１Ｆ各々の開度が等しくなるように、アクチュエータ４３を制御するように作成されている。また気筒間補正用プログラムは、具体的には対応する気筒毎に閉弁時制御開度マップを全体的に補正した上で、閉弁時制御開度マップを参照して、気筒毎に制御開度を求めるように作成されている。そして第２の特定増量用プログラムは、シャフト拘束部Ｐから離れている気筒ほど、閉弁時制御開度マップを全体的により小さく補正するように作成されている。なお、開度は閉じ側であるほど小さく設定されている。本実施例ではＥＣＵ１Ｆで気流生成装置の制御装置が実現されており、ＣＰＵ等と気筒間補正用プログラムとで気筒間補正手段が実現されている。
【００５７】
次にＥＣＵ１Ｆで行われる処理を図１５に示すデータフロー図を用いて詳述する。ＣＰＵは気筒番号を検出するにあたって、クランク角度を検出及び利用して吸気気筒テーブルを参照する。図１６は吸気気筒テーブルを模式的に示す図である。この吸気気筒テーブルによって、例えば検出したクランク角度が０度から１８０度までの間にあるときには、吸気行程が行われている気筒の気筒番号が＃４であると検出できるようになる。続いてＣＰＵは上記のようにして検出した気筒番号と、回転数ＮＥ及び負荷率を利用して閉弁時制御開度マップを参照する。
【００５８】
図１７は閉弁時制御開度マップで気筒毎にアクチュエータ４３の制御開度を得る過程を模式的に示す図である。閉弁時制御開度マップはシャフト拘束部Ｐから離れている気筒ほど、参照される際に全体的に小さく補正される。具体的には例えば実施例２で前述した開度変化の大きさに応じた度合いで、気筒毎に閉弁時制御開度マップを全体的に小さく補正することができる。このため、同一の回転数ＮＥ及び負荷率では、気筒番号が大きい気筒ほど参照される制御開度が小さくなる。これにより、吸気が作用している状態で気流制御弁４１各々の開度が等しくなるように、アクチュエータ４３を制御できることから、気筒間の燃焼状態が略等しくなるように内燃機関５０の燃焼状態を安定させることができる。したがって、弁軸４２の捩れに起因して内燃機関５０の燃焼状態が悪化することを抑制できる。
【００５９】
なお、シャフト拘束部Ｐから離れている気筒に対応する閉弁時制御開度マップほど全体的に値が小さくなるように、閉弁時制御開度マップを対応する気筒毎に夫々作成してＲＯＭに格納してもよい。この場合には、対応する閉弁時制御開度マップを気筒毎に参照して、気筒毎の制御開度を求めるように気筒間補正用プログラムを作成すればよい。以上により、単一のアクチュエータ４３で弁軸４２に軸支された気流制御弁４１Ｆ各々を一律に駆動する構造で、弁軸４２の捩れに起因して内燃機関５０の燃焼状態が悪化することを抑制可能なＥＣＵ１Ｆを実現できる。
【実施例７】
【００６０】
本実施例に示す内燃機関システム１００Ｇは、ＥＣＵ１Ｆの代わりにＥＣＵ１Ｇを備えている点以外、実施例６に係る内燃機関システム１００Ｆと同一のものとなっている。なお、気流生成装置４０Ｇは気流生成装置４０Ｂと同一のものとなっている。すなわち、気流制御弁４１Ｇ各々は気流制御弁４１Ｂ各々と同一のものとなっている。ＥＣＵ１Ｇは、さらに補正トルクに応じて定義された補正開度のマップデータ（以下、単に補正トルク、補正開度変換テーブルと称す）と、各気筒の推定トルクのうち、最大の推定トルクと、各気筒の推定トルクとの差を補正トルクとして気筒毎に算出する補正トルク算出用プログラムをＲＯＭに格納している以外、実施例６に係るＥＣＵ１Ｆと同一のものとなっている。
【００６１】
また本実施例では実施例６と異なり、気筒間補正用プログラムが気筒毎の推定トルクが等しくなるようにアクチュエータ４３を制御するように作成されている。このため気筒間補正用プログラムは、具体的には補正トルク、補正開度変換テーブルを参照して、気筒毎に補正トルクから補正開度を求めるように作成されている。また気筒間補正用プログラムは、求められた補正開度でアクチュエータ４３の制御開度を気筒毎に補正するように作成されている。本実施例ではＥＣＵ１Ｇで気流生成装置の制御装置が実現されており、ＣＰＵ等とこの気筒間補正用プログラムとで気筒間補正手段が実現されている。
【００６２】
次にＥＣＵ１Ｇで行われる処理を図１８に示すデータフロー図を用いて詳述する。なお、ＣＰＵが吸気気筒テーブルを参照して気筒番号を検出する過程と、ＣＰＵが閉弁時制御開度マップを参照してアクチュエータ４３の制御開度（本実施例ではこの段階で算出される制御開度をベース制御開度と称す）を算出する過程は、実施例６で前述した過程と同様である。また、気筒毎のトルクは、例えば実施例４で前述した図１１に示す過程と同様にして推定することができる。続いてＣＰＵは気筒番号と推定トルクから、気筒毎に補正トルクを算出する。図１９は補正トルクを算出する過程を模式的に示す図である。気筒毎に算出された推定トルクは、吸気気筒テーブルで検出された気筒番号に基づいて選択される。補正トルクは、選択された推定トルクを各気筒の推定トルクのうち、最大の推定トルクから減算して求められる。続いてＣＰＵは上記のようにして算出した補正トルクを利用して補正トルク、補正開度変換テーブルを参照する。
【００６３】
図２０は補正トルク、補正開度変換テーブルを模式的に示す図である。補正開度と補正トルクとの関係は図２０（ａ）に示すグラフのようになっている。図２０（ｂ）に示す補正トルク、補正開度変換テーブルはこのグラフをもとに作成されている。なお、補正開度は気流制御弁４１Ｇを閉じ側に補正するように定義されており、補正開度が大きいほど、気流制御弁４１は閉じ側に大きく補正制御される。続いてＣＰＵは、アクチュエータ４３のベース制御開度を補正開度で補正して、アクチュエータ４３の制御開度を算出する。これにより、内燃機関５０で発生する気筒毎の個別トルクが等しくなるように、アクチュエータ４３を制御できることから、気筒間の燃焼状態が略等しくなるように内燃機関５０の燃焼状態を安定させることができる。したがって、弁軸４２の捩れに起因して内燃機関５０の燃焼状態が悪化することを抑制できる。以上により、単一のアクチュエータ４３で弁軸４２に軸支された気流制御弁４１Ｇ各々を一律に駆動する構造で、弁軸４２の捩れに起因して内燃機関５０の燃焼状態が悪化することを抑制可能なＥＣＵ１Ｇを実現できる。
【実施例８】
【００６４】
本実施例に示す内燃機関システム１００Ｈは、ＥＣＵ１Ｆの代わりにＥＣＵ１Ｈを備えている点以外、実施例６に係る内燃機関システム１００Ｆと同一のものとなっている。なお、気流生成装置４０Ｈは気流生成装置４０Ｂと同一のものとなっている。すなわち、気流制御弁４１Ｈ各々は気流制御弁４１Ｂ各々と同一のものとなっている。本実施例では実施例６と異なり、気筒間補正用プログラムが空燃比がリッチになるように設定されている気筒よりも、空燃比がリーンになるように設定されている気筒のほうが吸入空気量が多くなるように、アクチュエータ４３を制御するように作成されている。
【００６５】
このため気筒間補正用プログラムは、具体的には対応する気筒毎に閉弁時制御開度マップを全体的に補正した上で、閉弁時制御開度マップを参照して、気筒毎に制御開度を求めるように作成されている。そして気筒間補正用プログラムは、空燃比がリッチになるように設定されている気筒の場合よりも、空燃比がリーンになるように設定されている気筒の場合ほうが、閉弁時制御開度マップを全体的により大きく補正するように作成されている。なお、本実施例ではさらに閉弁時制御開度マップがシャフト拘束部Ｐから離れた気筒ほど、参照される際に全体的に小さく補正されるように気筒間補正用プログラムを作成している。本実施例ではＥＣＵ１Ｈで気流生成装置の制御装置が実現されており、ＣＰＵ等とこの気筒間補正用プログラムとで気筒間補正手段が実現されている。
【００６６】
次にＥＣＵ１Ｈで行われる処理を図２１に示すデータフロー図を用いて詳述する。なお、ＣＰＵが吸気気筒テーブルを参照して気筒番号を検出する過程は実施例６で前述した過程と同様である。ＣＰＵは、気筒番号と回転数ＮＥ及び負荷率とを利用して閉弁時制御開度マップを参照する。図２２は閉弁時制御開度マップで制御開度が参照される過程を模式的に示す図である。ここでは＃１及び＃４気筒でリッチ燃焼、＃２及び＃３気筒でリーン燃焼を行っている場合について説明する。この場合、閉弁時制御開度マップは空燃比がリーンな＃２及び＃３気筒のほうが、空燃比がリッチな＃１及び＃４よりも、参照される際に全体的に大きく補正される。このため、同一の回転数ＮＥ及び負荷率では、空燃比がリーンな気筒（＃２及び＃３気筒）ほど参照される制御開度が大きくなる。これにより、空燃比がリッチな気筒よりもリーンな気筒のほうが吸入空気量が多くなるように、アクチュエータ４３を制御できる。
【００６７】
同時に閉弁時制御開度マップはシャフト拘束部Ｐから離れた気筒ほど、参照される際に全体的に小さく補正されるため、さらにシャフト拘束部Ｐから離れた＃４気筒のほうが、＃１気筒よりも制御開度が小さくなり、シャフト拘束部Ｐから離れた＃３気筒のほうが、＃２気筒よりも制御開度が小さくなる。これにより、気筒間の燃焼状態が略等しくなるように内燃機関５０の燃焼状態を安定させることができることから、弁軸４２の捩れに起因して内燃機関５０の燃焼状態が悪化することを抑制できる。
【００６８】
なお、空燃比がリッチになるように設定されている気筒よりも、空燃比がリーンになるように設定されている気筒のほうが全体的に値が大きくなるように、閉弁時制御開度マップを対応する気筒毎に夫々複数作成してＲＯＭに格納してもよい。また、この閉弁時制御開度マップをさらにシャフト拘束部Ｐから離れている気筒に対応する閉弁時制御開度マップほど全体的に値が小さくなるように作成してもよい。この場合には、対応する閉弁時制御開度マップを気筒毎に参照して、気筒毎の制御開度を求めるように気筒間補正用プログラムを作成すればよい。以上により、単一のアクチュエータ４３で弁軸４２に軸支された気流制御弁４１Ｈ各々を一律に駆動する構造で、弁軸４２の捩れに起因して内燃機関５０の燃焼状態が悪化することを抑制可能なＥＣＵ１Ｈを実現できる。
【実施例９】
【００６９】
本実施例に示す内燃機関システム１００Ｉは、ＥＣＵ１Ａの代わりにＥＣＵ１Ｉを備えている点と、気流生成装置４０Ａの代わりに気流生成装置４０Ｉを備えている点以外、実施例１に係る内燃機関システム１００Ａと同一のものとなっている。なお、気流生成装置４０Ｉは気流生成装置４０Ｂと同一のものとなっている。すなわち、気流制御弁４１Ｉ各々は気流制御弁４１Ｂ各々と同一のものとなっている。ＥＣＵ１Ｉは、さらに以下に示すマップデータとプログラムをＲＯＭに格納している以外、実施例１に係るＥＣＵ１Ａと同一のものとなっている。
【００７０】
ＥＣＵ１Ｉは、さらにクランク角度に応じて定義された閉弁時の第１の駆動補正量のマップデータ（以下、単に第１の駆動補正量マップと称す）と、回転数ＮＥ及び負荷率に応じて定義された閉弁時の第２の駆動補正量のマップデータ（以下、単に第２の駆動補正量マップと称す）とをＲＯＭに格納している。第１の駆動補正量マップでは、吸気が作用することによって気流制御弁４１Ｉを介して弁軸４２にかかるトルクがクランク角度に応じて変化する傾向を、第１の駆動補正量の大きさによって定義している。
【００７１】
またＥＣＵ１Ｉは、さらに気流制御弁４１Ｉの開度を所定の開度にＦ／Ｂ制御するためのＦ／Ｂ制御量を算出するＦ／Ｂ制御量算出用プログラムと、吸気が作用することによって気流制御弁４１Ｉを介して弁軸４２にかかるトルクを推定するトルク推定用プログラムと、推定したトルクと逆の方向にトルクを発生させるように、アクチュエータ４３を制御するためのＦ／Ｆ制御量を算出するＦ／Ｆ制御量算出用プログラムと、Ｆ／Ｂ制御量に加えてＦ／Ｆ制御量に基づき、アクチュエータ４３を制御するＦ／Ｂ制御用プログラムとをＲＯＭに格納している。
【００７２】
トルク推定用プログラムは、具体的には第１の駆動補正量マップを参照して、クランク角度に応じた第１の駆動補正量で、第２の駆動補正量マップを全体的に増減補正するように作成されている。これにより弁軸４２にかかるトルク（より具体的にはここではトルクに相当する駆動補正量）が推定できるようになる。またＦ／Ｆ制御量算出用プログラムは具体的には第１の駆動補正量で補正された第２の駆動補正量マップを参照して、第３の駆動補正量（Ｆ／Ｆ制御量）を求めるように作成されている。本実施例ではＥＣＵ１Ｉで気流生成装置の制御装置が実現されており、ＣＰＵ等とＦ／Ｂ制御量算出用プログラムとでＦ／Ｂ制御量算出手段が、ＣＰＵ等とトルク推定用プログラムとでトルク推定手段が、ＣＰＵ等とＦ／Ｆ制御量算出用プログラムとでＦ／Ｆ制御量算出手段が夫々実現されている。
【００７３】
次にＥＣＵ１Ｉで行われる処理を図２３に示すデータフロー図を用いて詳述する。ＣＰＵは気流制御弁４１Ｉの実開度と目標開度に基づき、ＰＩＤ  Ｆ／Ｂ制御を行うための第４の駆動補正量（Ｆ／Ｂ制御量）を算出する。一方、ＣＰＵはクランク角度と、回転数ＮＥ及び負荷率とを利用して第１及び第２の駆動補正量マップを参照する。図２４は第１及び第２の駆動補正量マップで第３の駆動補正量を得る過程を模式的に示す図である。第１の駆動補正量（例えばＤＵＴＹや電流など）は、第１の駆動補正量マップで図２４（ａ）に示すようにクランク角度に応じて設定されている。図２４（ｂ）に示す第２の駆動補正量マップは第１の駆動補正量に応じて全体的に増減補正され、例えば２７０度のクランク角度を検出した場合には、このとき第１の駆動補正量の大きさに応じて全体的に補正された上で参照される。なお、第１、第２及び第３の駆動補正量はマイナスのときに気流制御弁４１Ｉを閉じる側にトルクを発生させる補正量と定義されている。
【００７４】
続いてＣＰＵは第４の駆動補正量と、第３の駆動補正量とからアクチュエータ４３の駆動信号（例えばＤＵＴＹや電流など）を算出する。これにより、推定したトルクと逆の方向にトルクを発生させるように、アクチュエータ４３を制御できることから、弁軸４２の捩れに起因して内燃機関５０の燃焼状態が悪化することを抑制できる。以上により、単一のアクチュエータ４３で弁軸４２に軸支された気流制御弁４１Ｉ各々を一律に駆動する構造で、弁軸４２の捩れに起因して内燃機関５０の燃焼状態が悪化することを抑制可能なＥＣＵ１Ｉを実現できる。
【００７５】
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】気流生成装置４０Ａを備える内燃機関システム１００ＡをＥＣＵ１Ａとともに模式的に示す図である。
【図２】気流生成装置４０Ａを模式的に示す図である。
【図３】ＥＣＵ１Ｂで行われる処理をデータフロー図で示す図である。
【図４】推定開度マップで開度を推定する過程を模式的に示す図である。
【図５】点火時期マップで気筒毎に点火時期を得る過程を模式的に示す図である。
【図６】ＥＣＵ１Ｃで行われる処理に基づくデータフロー図である。
【図７】第１の増量補正係数マップを模式的に示す図である。
【図８】ＥＣＵ１Ｄで行われる処理に基づくデータフロー図である。
【図９】ＥＣＵ１Ｄで行われる処理に基づくデータフロー図である。
【図１０】開度、開口面積変換テーブルを模式的に示す図である。
【図１１】トルク推定マップで気筒毎に推定トルクを得る過程を模式的に示す図である。
【図１２】最終点火時期マップで気筒毎に点火時期を得る過程を模式的に示す図である。
【図１３】ＥＣＵ１Ｅで行われる処理に基づくデータフロー図である。
【図１４】第２の増量補正係数マップで気筒毎に第２の増量補正係数を得る過程を模式的に示す図である。
【図１５】ＥＣＵ１Ｆで行われる処理に基づくデータフロー図である。
【図１６】吸気気筒テーブルを模式的に示す図である。
【図１７】閉弁時制御開度マップで気筒毎にアクチュエータ４３の制御開度を得る過程を模式的に示す図である。
【図１８】ＥＣＵ１Ｇで行われる処理に基づくデータフロー図である。
【図１９】補正トルクを算出する過程を模式的に示す図である。
【図２０】トルク、開度変換テーブルを模式的に示す図である。
【図２１】ＥＣＵ１Ｈで行われる処理に基づくデータフロー図である。
【図２２】閉弁時制御開度マップで制御開度を得る過程を模式的に示す図である。
【図２３】ＥＣＵ１Ｉで行われる処理に基づくデータフロー図である。
【図２４】第１及び第２の駆動補正量マップで第３の駆動補正量を得る過程を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  ＥＣＵ
１０  吸気系
２０  排気系
３０  燃料噴射系
４０  気流生成装置
４１  気流制御弁
４２  弁軸
４３  アクチュエータ
５０  内燃機関
１００  内燃機関システム
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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