(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）内燃機関の吸気通路に開閉自在に設置されたバルブと、
（ｂ）このバルブを支持するシャフトと、
（ｃ）電力の供給を受けてトルクを発生するモータと、
（ｄ）このモータのトルクを前記シャフトに伝達して前記バルブを開閉動作させるトルク伝動機構と、
（ｅ）前記内燃機関の運転状況に基づいて前記モータへの供給電力を可変制御する制御ユニットと
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記トルク伝動機構は、そのトルク伝動経路上に、前記モータのトルクを受けて回転するレバー、および前記シャフトと前記レバーとを弾性的に連結するスプリングを有し、
前記制御ユニットは、前記内燃機関の運転状況に基づいて前記スプリングの目標セットトルクを設定するトルク設定手段を有し、前記目標セットトルクに基づいて前記モータへの供給電力を可変制御して前記モータのトルクを制御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において、
前記制御ユニットは、所定のデューティ比のパルス信号を所定の周期で発生するパルス信号発生手段、
および前記目標セットトルクに基づいて、前記パルス信号のデューティ比を設定するデューティ比設定手段を有してい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において、
前記制御ユニットは、前記内燃機関の運転状況に基づいて、前記バルブの全閉開度に対する前記バルブの目標開度である目標揺動角度を設定する揺動角度設定手段、
あるいは前記内燃機関の運転状況に基づいて、前記バルブおよび前記シャフトに対し、前記バルブを全閉した際に吸入空気の流量によって前記バルブを開く側に作用する流れのトルクを推定する流れトルク推定手段を有し、
前記トルク設定手段は、前記目標揺動角度または前記流れのトルクに基づいて、前記スプリングの目標セットトルクを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において、
前記バルブの実開度に対応した信号を出力するセンサを備え、
前記制御ユニットは、前記センサより出力された信号から前記バルブの実開度である実揺動角度を算出する揺動角度演算手段、
および前記実揺動角度と前記目標揺動角度との偏差が所定量よりも大きい場合、前記実揺動角度と前記目標揺動角度との偏差が前記所定量に納まるように前記パルス信号のデューティ比を所定の補正量分だけ補正するデューティ比補正手段を有してい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４に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御ユニットは、前記パルス信号のデューティ比と前記スプリングの目標セットトルクとの対応関係を所定の形式で表したテーブルを記憶保持するテーブル記憶手段、
および前記実揺動角度と前記目標揺動角度との偏差が所定量以下の場合、前記パルス信号のデューティ比の補正量を全て加算した補正量合計値分だけ、前記テーブルを更新するテーブル補正手段を有してい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に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御ユニットは、前記内燃機関の運転状況に基づいて、前記バルブの全閉開度に対する前記バルブの目標開度である目標揺動角度を設定する揺動角度設定手段、
あるいは前記内燃機関の運転状況に基づいて、前記バルブおよび前記シャフトに対し、前記バルブを全閉した際に吸入空気の流量によって前記バルブを開く側に作用する流れのトルクを推定する流れトルク推定手段を有し、
前記トルク設定手段は、前記目標揺動角度または前記流れのトルクに基づいて、前記スプリングの目標セットトルクを設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御ユニットは、前記目標セットトルクに基づいて、前記レバーの目標角度であるレバーの目標角度を設定するレバー角度設定手段、
所定のデューティ比のパルス信号を所定の周期で発生するパルス信号発生手段、
および前記レバーの目標角度に基づいて、前記パルス信号のデューティ比を設定するデューティ比設定手段を有していることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の内燃機関の制御装置において、
前記バルブの実開度に対応した信号を出力する第１センサと、
前記レバーの実角度に対応した信号を出力する第２センサと
を備え、
前記制御ユニットは、前記第１センサより出力された信号から前記バルブの実開度である実揺動角度を算出する揺動角度演算手段、
前記第２センサより出力された信号から前記レバーの実角度を算出する実角度演算手段、
および前記実揺動角度と前記目標揺動角度との偏差が所定量よりも大きい場合、前記実揺動角度と前記目標揺動角度との偏差が前記所定量に納まるように前記レバーの目標角度を所定の補正量分だけ補正する回転角度補正手段
を有し、
前記デューティ比設定手段は、前記レバーの実角度と前記レバーの目標角度とが一致するように、前記パルス信号のデューティ比をフィードバック制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御ユニットは、前記レバーの目標角度と前記目標セットトルクとの対応関係を所定の形式で表したテーブルを記憶保持するテーブル記憶手段、
および前記実揺動角度と前記目標揺動角度との偏差が所定量以下の場合、前記目標角度の補正量を全て加算した補正量合計値分だけ、前記テーブルを更新するテーブル補正手段を有していることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、  前記トルク伝動機構は、前記バルブの動作可能範囲の一方側の限界位置である全開位置またはその付近のみ、前記シャフトと前記レバーとが直結するように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、
前記バルブとは、前記内燃機関の燃焼室で発生する旋回流を開閉動作により調整する吸気流制御弁の弁体のことであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の吸気通路に排気ガスの一部をＥＧＲガスとして還流させる排気ガス循環装置を備え、
前記排気ガス循環装置は、前記内燃機関の燃焼室に供給する吸入空気の全流量に対するＥＧＲガス量の比率であるＥＧＲ率を制御するＥＧＲ制御弁、およびこのＥＧＲ制御弁の弁体を駆動するアクチュエータを有してい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、内燃機関の吸気通路を流れる吸入空気を制御する吸気制御弁と、内燃機関の排気通路から吸気通路へ戻される排気ガスを制御する排気制御弁とを備えた内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
［従来の技術］
従来より、内燃機関（エンジン）の燃焼室に供給する吸入空気量を制御する空気流量制御弁の弁体として、エンジンの吸気通路を開閉するスロットルバルブ、または排気通路から吸気通路へ排気ガスの一部であるＥＧＲガスを還流させる排気ガス還流路を開閉するＥＧＲバルブを有する内燃機関の吸気制御装置が公知である。
また、エンジンの始動時やアイドル運転時に吸気通路の開口断面積を絞って吸気ポート内に吸気偏流を生じさせ、エンジンの燃焼室内において吸気渦流（タンブル流）を発生させるタンブル制御弁の弁体として、エンジンの吸気通路を開閉するタンブルコントロールバルブ（以下バルブと略す）を有する内燃機関の吸気制御装置が公知である。
【０００３】
タンブル制御弁は、エンジンの燃焼室内においてタンブル流を発生させることで、燃焼室内での燃焼効率を良くし、燃費の改善や有害排気物質の低減を図ることができる。
ここで、タンブル制御弁は、そのバルブと通路壁面との間に形成される開口断面積が小さい程、タンブル比を高く設定できる。つまりタンブルを強化できる。しかし、タンブルを強化すると、エンジンの吸気通路内で吸入空気の圧力損失が増加する。特に吸入空気の流量が多い条件ではポンピングロス（吸気抵抗）が増加するので、燃費の改善効果が少なくなる不具合があった。
【０００４】
そこで、吸入空気の流量に対応して自動でタンブル制御弁の弁体（バルブ）の開度調整を行うことで、ポンピングロスの増加を抑えるようにした内燃機関の吸気制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
タンブル制御弁は、図１４に示したように、エンジンの吸気通路を開閉するバルブ１０１と、このバルブ１０１を回転自在に支持するシャフト１０２と、バルブ１０１の駆動力を発生する電動モータ１０３と、この電動モータ１０３の回転を減速する減速機構１０４と、シャフト１０２をバルブ１０１の全閉位置側で係止する全閉ストッパ１０５と、シャフト１０２をバルブ１０１の全開位置側で係止する全開ストッパ１０６とを備えている。  シャフト１０２は、バルブ１０１の回転角度（開度）を決める２つの第１、第２ガイド１１１、１１２を有している。第１ガイド１１１は、バルブ１０１の全閉時における揺動可能角度の一方側の限界位置を規定している。また、第２ガイド１１２は、バルブ１０１の全閉時における揺動可能角度の他方側の限界位置を規定している。
【０００５】
バルブ１０１とシャフト１０２との間には、バルブ１０１を第１ガイド１１１に押し当てる側の付勢するスプリング１０７が装着されている。
そして、タンブル制御弁は、エンジンの吸気通路内を流れる空気流量に対応して自動でバルブ１０１の開度調整を行うことで、ポンピングロスの増加を抑えることができる。すなわち、１回の吸気工程のなかで、ピストンスピードの速い（＝流量が大きく、圧力損失が大きい）９０°ＡＴＤＣ当たりでスプリング１０７が吸入空気の流れのトルクに負けてバルブ１０１が少し開く。これにより、ポンピングロスや圧力損失を低減できるので、燃費を改善することができる。
なお、吸入空気の流れのトルクとは、新規空気（新気）、ＥＧＲガス等、タンブル制御弁を通過する気体によりバルブ１０１に及ぼされるトルク（バルブ１０１を開く側に回転させるトルク）のことである。
【０００６】
［従来の技術の不具合］
ところが、特許文献１に記載の吸気制御装置においては、バルブ１０１とシャフト１０２とが分離して設置されており、タンブル制御弁のバルブ開度を直接モニタできないので、バルブ１０１の現在位置、バルブ１０１とシャフト１０２との間の接続状態の不具合（結合不良）を検出できないという問題があった。
また、エンジンの運転状況によらず、スプリング１０７の荷重（スプリング力）が固定されているので、図７（ａ）に破線で示したように、エンジンの運転状況（吸入空気の全流量）に対応した最適なバルブ挙動（吸入空気の流れのトルクに対するバルブ１０１の回転方向への揺動量）を選択することができない。
【０００７】
ところで、内燃機関（エンジン）の燃焼室より排出される排気ガス中に含まれる有害物質（例えば窒素酸化物：ＮＯｘ）の低減を図るという目的で、排気ガスの一部であるＥＧＲガスを排気通路から吸気通路へ還流させる排気ガス還流管（ＥＧＲガスパイプ）を備えた排気ガス循環装置（ＥＧＲシステム）が公知である。このＥＧＲシステムにおいて、ＥＧＲガスを吸気通路に戻すと、エンジンの出力および運転性の低下を伴うので、ＥＧＲガスパイプの途中にＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲガス流量制御弁が設置されている。  ここで、一般的に、吸入空気の全流量中のＥＧＲ率が高い程、燃焼が不安定になり、図７に示したように、トルク変動限界に到達し易くなるため、高いタンブル比が必要とされる。
【０００８】
そこで、高いタンブル比を確保するという目的で、バルブ１０１の全閉時にバルブ１０１があまり開かないようにスプリング１０７のスプリング力を強くすることが考えられるが、タンブル制御弁を通過する吸入空気の全流量が少ない場合、つまりＥＧＲ率が小さい場合、図７（ａ）に破線で示したように、スプリング１０７のスプリング力が強すぎて、バルブ１０１が全く開かず、圧力損失の低減効果が減少するという問題が生じる。
また、圧力損失の低減効果を確保するという目的で、バルブ１０１の全閉時にバルブ１０１が十分に開くようにスプリング１０７のスプリング力を弱くすることが考えられるが、タンブル制御弁を通過する吸入空気の全流量が多い場合、つまりＥＧＲ率が多い場合、図７（ａ）に破線で示したように、スプリング１０７のスプリング力が不足して、必要なタンブル比を得ることができないという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−３０３８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、内燃機関の運転状況に対応してモータのトルクを制御してスプリングのセットトルクを調整することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。また、バルブの実開度を直接モニタすることのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。さらに、トルク変動等のドライバビリティの悪化を抑制することの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】
【００１１】
請求項１に記載の発明、つまり内燃機関の制御装置は、バルブと、シャフトと、モータと、トルク伝動機構と、制御ユニットとを備えている。
トルク伝動機構は、モータのトルクをシャフトに伝達してバルブを開閉動作させる動力伝達手段である。このトルク伝動機構のトルク伝動経路上には、モータのトルクを受けて回転するレバー、およびシャフトとレバーとを弾性的に連結するスプリング等が設置されている。
そして、トルク伝動機構は、モータのトルクを受けてレバーが回転すると、レバーの回転方向にスプリングが捩じられる。これにより、スプリングは、シャフトに対して、バルブを閉じる側または開く側に（スプリング）トルクを与えるトルク付与手段として機能する。
制御ユニットは、内燃機関の運転状況に基づいてモータへの供給電力を可変制御するモータ制御手段である。この制御ユニットは、内燃機関の運転状況に基づいてスプリングの目標セットトルク（スプリングトルク）を設定するトルク設定手段を有している。そして、制御ユニットは、トルク設定手段にて設定された目標セットトルクに基づいてモータへの供給電力を可変制御してモータのトルクを制御（加減、増減）する。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、制御ユニットが、トルク設定手段にて設定された目標セットトルクに基づいてモータへの供給電力を可変制御してモータのトルクを制御（加減、増減）することにより、内燃機関の運転状況に対応してスプリングトルクを調整（最適化）することが可能となる。これにより、内燃機関の運転状況に対応した最適なバルブ挙動（バルブ保持力）を選択することができる。
ここで、バルブとして、内燃機関の燃焼室で発生する旋回流（タンブル流またはスワール流）を開閉動作により調整するタンブルコントロールバルブ（ＴＣＶ）またはスワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）を採用した場合、スプリングの目標セットトルク（スプリング力）が強すぎて、圧力損失の低減効果が減少する不具合を解消することが可能となる。また、内燃機関の運転状況に基づいてモータのトルクを制御（加減、増減）してスプリングトルクを調整することにより、内燃機関の運転状況の変化に関わらず、常に必要渦流比（タンブル比またはスワール比）を確保することができるので、内燃機関の燃焼状態が安定して、トルク変動等のドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、制御ユニットが、パルス信号発生手段、デューティ比設定手段等により構成されている。
パルス信号のデューティ比は、目標セットトルクから求められる。
なお、デューティ比とは、パルス信号の発生周期における、モータを通電する通電オン期間とモータへの通電を停止する通電オフ期間との比率のことである。制御ユニットは、パルス信号のデューティ比を変更して、モータへの供給電力を可変制御する。
請求項３に記載の発明によれば、制御ユニットが、揺動角度設定手段、流れトルク推定手段、トルク設定手段等により構成されている。
内燃機関の運転状況に基づいて、バルブの全閉開度に対するバルブの目標開度である目標揺動角度が設定される。
内燃機関の運転状況に基づいて、バルブおよびシャフトに対し、バルブを全閉した際に吸入空気の流量によって前記バルブを開く側に作用する流れのトルクが推定される。
そして、スプリングの目標セットトルクは、目標揺動角度または（および）流れのトルク（の推定値）から求められる。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、レバーからスプリングを介してモータのトルクが伝達されるシャフトがバルブを支持（固定）しており、しかもバルブの実開度に対応した信号を出力するセンサを備えている。これにより、バルブの実開度を直接モニタすることが可能となるので、バルブとシャフトとの間の結合不足（接続不良）や破損等の故障検知性能を確保することができる。
また、制御ユニットは、揺動角度演算手段（バルブ開度演算手段）、デューティ比補正手段等により構成されている。また、センサより出力された信号からバルブの実開度である実揺動角度が算出される。
そして、実揺動角度と目標揺動角度との偏差が所定量よりも大きい場合、つまり想定されるバルブ挙動と実挙動との間に差が発生した場合には、実揺動角度と目標揺動角度との偏差が所定量に納まるようにパルス信号のデューティ比を所定の補正量分だけ補正する。  これにより、目標セットトルク、パルス信号のデューティ比を求める際の誤差要因となる製品バラツキ、外乱などによる制御誤差を抑制し、より高精度なバルブの揺動角度制御が可能となる。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、制御ユニットが、テーブル記憶手段、テーブル補正手段等により構成されている。
テーブル記憶手段には、パルス信号のデューティ比とスプリングの目標セットトルクとの対応関係を所定の形式（マップデータまたは演算式等の形式）で表した（書き換え可能なデューティ比−トルク特性）テーブルが記憶保持されている。
想定されるバルブ挙動と実挙動との間に差が発生した後、実揺動角度と目標揺動角度との偏差が所定量以下となった場合には、上記テーブルを、パルス信号のデューティ比の補正量を全て加算した補正量合計値分だけ更新する。
これにより、目標セットトルク、パルス信号のデューティ比を求める際の誤差要因となる製品バラツキ、外乱などによる制御誤差を抑制し、より高精度なバルブの揺動角度制御が可能となる。
【００１６】
ここで、請求項４又は５に記載のセンサより出力される信号とは、アナログ信号またはデジタル信号のことである。
アナログ信号を出力するセンサとして、バルブまたはこのバルブの回転軸（シャフト）に固定された磁石より放出される磁束を検出する非接触式の磁気検出素子（ホール素子や磁気抵抗（ＭＲ）素子）を有するセンサ（ホールＩＣ）を採用しても良い。
デジタル信号を出力するセンサとして、バルブまたはこのバルブの回転軸（シャフト）に固定された磁石より放出される磁束を検出する非接触式の磁気検出素子（ホール素子）を有するＯＮ−ＯＦＦセンサ（ホールＩＣ）、タッチセンサあるいはリミットスイッチ等を採用しても良い。
【００１７】
請求項６に記載の発明によれば、制御ユニットが、揺動角度設定手段、流れトルク推定手段、トルク設定手段等により構成されている。
内燃機関の運転状況に基づいて、バルブの全閉開度に対するバルブの目標開度である目標揺動角度が設定される。
内燃機関の運転状況に基づいて、バルブおよびシャフトに対し、バルブを全閉した際に吸入空気の流量によって前記バルブを開く側に作用する流れのトルクが推定される。
そして、スプリングの目標セットトルクは、目標揺動角度または（および）流れのトルク（の推定値）から求められる。
請求項７に記載の発明によれば、制御ユニットが、レバー角度設定手段、パルス信号発生手段、デューティ比設定手段等により構成されている。
目標セットトルクに基づいて、レバーの目標角度が設定される。
パルス信号のデューティ比は、レバーの目標角度から求められる。
なお、デューティ比とは、パルス信号の発生周期における、モータを通電する通電オン期間とモータへの通電を停止する通電オフ期間との比率のことである。制御ユニットは、パルス信号のデューティ比を変更して、モータへの供給電力を可変制御する。
【００１８】
請求項８に記載の発明によれば、レバーからスプリングを介してモータのトルクが伝達されるシャフトがバルブを支持（固定）しており、しかもバルブの実開度に対応した信号を出力する第１センサと、レバーの実角度に対応した信号を出力する第２センサとを備えている。これにより、バルブの実開度を直接モニタすることが可能となるので、バルブとシャフトとの間の結合不足（接続不良）や破損等の故障検知性能を確保することができる。
また、制御ユニットは、実角度演算手段、揺動角度演算手段、回転角度補正手段、デューティ比設定手段等により構成されている。また、第１センサより出力された信号からバルブの実開度である実揺動角度が算出される。また、第２センサより出力された信号からレバーの実角度が算出される。
そして、実揺動角度と目標揺動角度との偏差が所定量よりも大きい場合、つまり想定されるバルブ挙動と実挙動との間に差が発生した場合には、実揺動角度と目標揺動角度との偏差が前記所定量に納まるようにレバーの目標角度を所定の補正量分だけ補正する。これにより、レバーの目標角度、目標セットトルク、パルス信号のデューティ比を求める際の誤差要因となる製品バラツキ、外乱などによる制御誤差を抑制し、より高精度なバルブの揺動角度制御が可能となる。
また、レバーの実角度とレバーの目標角度とが一致するように、パルス信号のデューティ比を（ＰＩＤまたはＰＩ）フィードバック制御している。
【００１９】
請求項９に記載の発明によれば、制御ユニットが、テーブル記憶手段、テーブル補正手段等により構成されている。
テーブル記憶手段には、レバーの目標角度と目標セットトルクとの対応関係を所定の形式（マップデータまたは演算式等の形式）で表した（書き換え可能なレバー角度−トルク特性）テーブルが記憶保持されている。
そして、実揺動角度と目標揺動角度との偏差が所定量以下の場合には、目標角度の補正量を全て加算した補正量合計値分だけ、テーブルが更新される。
これにより、レバーの目標角度、目標セットトルク、パルス信号のデューティ比を求める際の誤差要因となる製品バラツキ、外乱などによる制御誤差を抑制し、より高精度なバルブの揺動角度制御が可能となる。
【００２０】
ここで、請求項８又は９に記載の第１、第２センサより出力される信号とは、アナログ信号またはデジタル信号のことである。
アナログ信号を出力する第１、第２センサとして、バルブまたはこのバルブの回転軸（シャフト）およびレバーまたはこのレバーの回転軸に固定された磁石より放出される磁束を検出する非接触式の磁気検出素子（ホール素子や磁気抵抗（ＭＲ）素子）を有するセンサ（ホールＩＣ）を採用しても良い。
デジタル信号を出力する第１、第２センサとして、バルブまたはこのバルブの回転軸（シャフト）およびレバーまたはこのレバーの回転軸に固定された磁石より放出される磁束を検出する非接触式の磁気検出素子（ホール素子）を有するＯＮ−ＯＦＦセンサ（ホールＩＣ）、タッチセンサあるいはリミットスイッチ等を採用しても良い。
【００２１】
請求項１０に記載の発明によれば、トルク伝動機構が、バルブの動作可能範囲の一方側の限界位置である全開位置またはその付近のみ、シャフトとレバーとが直結するように構成されている。例えばバルブまたはシャフトが全開ストッパに突き当たる際、あるいはその直前からバルブまたはシャフトが全開ストッパに突き当たるまでの間のみ、スプリングを介することなく、シャフトとレバーとが直結するように構成されている。この場合には、モータのトルクを受けて回転するレバーがバルブを確実に全開位置に保持することができる。これにより、内燃機関の燃焼室に大量の吸入空気を導入できるので、内燃機関の出力不足または内燃機関のトルク低下等の不具合の発生を防止することができる。
【００２２】
請求項１１に記載の発明によれば、バルブとして、内燃機関の燃焼室で発生する旋回流を開閉動作により調整する吸気流制御弁の弁体を採用しても良い。なお、吸気流制御弁の弁体として、内燃機関の燃焼室で発生するタンブル流を開閉動作により調整するタンブル制御弁の弁体であるタンブルコントロールバルブ（ＴＣＶ）を採用しても良い。また、吸気流制御弁の弁体として、内燃機関の燃焼室で発生するスワール流を開閉動作により調整するスワール制御弁の弁体であるスワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）を採用しても良い。
請求項１２に記載の発明によれば、内燃機関の吸気通路に排気ガスの一部をＥＧＲガスとして還流させる排気ガス循環装置（ＥＧＲ装置）を備えている。この排気ガス循環装置は、ＥＧＲ（ガス量）制御弁、およびこのＥＧＲ制御弁の弁体を駆動するアクチュエータを有している。なお、ＥＧＲ制御弁の弁体として、内燃機関の燃焼室に供給する吸入空気の全流量に対するＥＧＲガス量の比率であるＥＧＲ率を制御するＥＧＲバルブを採用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】エンジン制御システムを示した構成図である（実施例１）。
【図２】ＴＣＶのバルブ全開状態を示した概略図である（実施例１）。
【図３】ＴＣＶのバルブ全閉状態を示した概略図である（実施例１）。
【図４】（ａ）、（ｂ）はＴＣＶのバルブ全開状態、バルブ全閉状態を示した説明図である（実施例１）。
【図５】（ａ）、（ｂ）はＴＣＶのバルブ全閉作動、バルブ全開作動を示した模式図である（実施例１）。
【図６】ＴＣＶ揺動角度の制御方法を示したフローチャートである（実施例１）。
【図７】（ａ）はタンブル比とＥＧＲ率との関係を示した説明図で、（ｂ）はバルブ制御モードを示した説明図である（実施例１）。
【図８】（ａ）は燃料消費率と揺動角度との関係を示した説明図で、（ｂ）は揺動角度とスプリングトルクとの関係を示した説明図で、（ｃ）はＤＵＴＹ比とスプリングトルクとの関係を示した説明図である（実施例１）。
【図９】（ａ）は揺動角度とスプリングトルクの関係を示した説明図で、（ｂ）はＤＵＴＹ比とスプリングトルクとの関係を示した説明図である（実施例１）。
【図１０】（ａ）はＴＣＶの全閉動作を示した模式図で、（ｂ）は（コントロールレバー角度）−（バルブシャフト角度）とスプリング力との関係を示した特性図である（実施例２）。
【図１１】ＴＣＶ揺動角度の制御方法を示したフローチャートである（実施例２）。
【図１２】（ａ）はコントロールレバー角度とスプリングトルクの関係を示した説明図で、（ｂ）はセンサ出力電圧とＴＣＶバルブ開度との関係を示した説明図である（実施例２及び３）。
【図１３】ＴＣＶ揺動角度の制御方法を示したフローチャートである（実施例３）。
【図１４】（ａ）、（ｂ）はバルブの全閉動作、全開動作を示した模式図である（従来の技術）。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
本発明は、エンジンの運転状況に対応してモータのトルクを制御してスプリングのセットトルクを調整（最適化）するという目的を、トルク設定手段にて設定された目標セットトルクに基づいてモータへの供給電力を可変制御してモータのトルクを制御（加減、増減）することで実現した。
また、バルブの実開度を直接モニタするという目的を、レバーからスプリングを介してモータのトルクが伝達されるシャフトがバルブを支持（固定）しており、しかもバルブの実開度に対応した信号を出力する（第１）センサを備えたことで実現した。
さらに、トルク変動等のドライバビリティの悪化を抑制するという目的を、トルク設定手段にて設定された目標セットトルクに基づいてモータへの供給電力を可変制御してモータのトルクを制御（加減、増減）することで実現した。
【実施例１】
【００２５】
［実施例１の構成］
図１ないし図９は本発明の実施例１を示したもので、図１はエンジン制御システムを示した図で、図２および図４（ａ）はＴＣＶのバルブ全開状態を示した図で、図３および図４（ｂ）はＴＣＶのバルブ全閉状態を示した図で、図５（ａ）はＴＣＶのバルブ全閉作動を示した図で、図５（ｂ）はバルブ全開作動を示した図である。
【００２６】
本実施例の内燃機関の制御装置（エンジン制御システム）は、内燃機関（エンジン）の各気筒毎の燃焼室内に供給される新規吸入空気（新気）の流量（新気量）を制御する電子スロットル装置と、エンジンの排気ガスの一部であるＥＧＲガスを吸気通路へ再循環（還流）させる排気ガス循環装置（ＥＧＲシステム）と、エンジンの各気筒毎の燃焼室内において吸気渦流（タンブル流）を発生させる吸気渦流発生装置と、この吸気渦流発生装置を、電子スロットル装置、ＥＧＲシステム、点火装置、燃料噴射装置等の各システムと関連して制御するエンジン制御ユニット（電子制御装置：ＥＣＵ）１とを備え、エンジンの各気筒毎の燃焼室に供給する吸入空気を制御する内燃機関の吸気制御装置として使用されるものである。
【００２７】
電子スロットル装置は、エンジンの各気筒毎の燃焼室に供給する新気の流量（新気量）を開閉動作（共通吸気通路の開口面積を変更すること）により調整する空気量（新気量）制御弁の弁体であるスロットルバルブ２の開度制御を行うスロットルバルブ制御装置である。スロットルバルブ２の回転軸（シャフト）は、電動モータ３によって回転方向に駆動される。
ＥＧＲシステムは、エンジンの排気管から吸気管へ還流するＥＧＲガスの流量（ＥＧＲガス量）を開閉動作（ＥＧＲガス流路の開口面積を変更すること）により調整するＥＧＲガス流量制御弁の弁体であるＥＧＲバルブ４の開度制御を行うＥＧＲバルブ制御装置である。ＥＧＲバルブ４の駆動軸（シャフト）は、アクチュエータによって往復移動方向に駆動される。
吸気渦流発生装置は、エンジンの各気筒毎の燃焼室内で発生する旋回流（タンブル流）を開閉動作（各分岐吸気通路の開口面積を変更すること）により調整する吸気渦流制御弁の弁体である複数のタンブルコントロールバルブ（ＴＣＶ）５の開度制御を行うタンブルコントロールバルブ制御装置（システム）である。ＴＣＶ５の回転軸（バルブシャフト）６は、電動モータ７によって回転方向に駆動される。
【００２８】
ＥＣＵ１は、制御処理や演算処理を行うＣＰＵ、制御プログラムまたは制御ロジックや各種データを保存する記憶装置（ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ等の揮発性メモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ等の不揮発性メモリ）、タイマー等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。このＥＣＵ１は、エアフロメータ１３、クランク角度センサ１４、アクセル開度センサ、スロットル開度センサ１５、バルブ開度センサ（ＴＣＶ開度センサ１６、ＥＧＲＶ開度センサ１８）、吸気温度センサ、冷却水温センサおよび排気ガスセンサ（空燃比センサ、酸素濃度センサ）等の各種センサからのセンサ出力信号が、Ａ／Ｄ変換回路によってＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。
【００２９】
マイクロコンピュータは、エアフロメータ１３より出力される電気信号（ＡＦＭ信号）に基づいて、エンジンの吸気管を流れる新気の流量（新気量）を計測（算出）し、この算出した新気量を各種エンジン制御（例えばＴＣＶ５の揺動角度制御等）に使用する。また、マイクロコンピュータは、ＥＧＲＶ開度センサ１８より出力される電気信号（ＥＧＲＶ開度信号）に基づいて、エンジンの吸気管に還流するＥＧＲガスの流量（ＥＧＲガス量）を計測（算出）し、この算出したＥＧＲガス量を各種エンジン制御（例えばＴＣＶ５の揺動角度制御等）に使用する。
なお、ＥＣＵ１によるＴＣＶ５の揺動角度制御の詳細は後述する。
【００３０】
ここで、エンジンは、複数の気筒を有する多気筒ガソリンエンジンが採用されている。このエンジンは、エアクリーナで濾過された清浄な新気またはＥＧＲガスである吸入空気と燃料との混合気を燃焼室内で燃焼させて得られる熱エネルギーにより出力を発生するものである。
エンジンの各気筒（シリンダ）には、燃焼室内に燃料を直接噴射供給するためのインジェクタ２１、燃焼室内の混合気を点火するためのスパークプラグ２２が取り付けられている。また、各気筒（シリンダ）のシリンダボア内には、連接棒を介してクランクシャフトに連結されたピストン２３が摺動自在に支持されている。また、エンジンには、各気筒毎の吸気ポートを開閉する吸気バルブ２４、および各気筒毎の排気ポートを開閉する排気バルブ２５が取り付けられている。
【００３１】
エンジンの複数（各気筒毎）の吸気ポートには、吸気管が接続されている。この吸気管の内部には、エンジンの各気筒毎の燃焼室に吸入空気を供給するための吸気通路（共通吸気通路３１等）が形成されている。また、吸気管の途中には、エアクリーナ、エアフロメータ１３、スロットルバルブ２、インテークマニホールド２６等が設置されている。インテークマニホールド２６は、内部に分岐吸気通路３２が形成された複数の吸気分岐管を有している。エンジンの複数（各気筒毎）の排気ポートには、排気管が接続されている。この排気管の内部には、エンジンの各気筒毎の燃焼室より流出する排気ガスを排気浄化装置（三元触媒等の触媒）を経由して外部に排出するための排気通路（共通排気通路３３等）が形成されている。また、排気管の途中には、エキゾーストマニホールド、排気ガスセンサ（空燃比センサ、酸素濃度センサ）等が設置されている。エキゾーストマニホールドは、内部に分岐排気通路３４が形成された複数の排気分岐管を有している。
【００３２】
本実施例の電子スロットル装置は、スロットル開度センサ１５、スロットルボディ、スロットルバルブ２、電動アクチュエータを備えている。
スロットルボディは、エンジンの吸気管の途中、例えばインテークマニホールド２６のサージタンクの入口部に設置されている。
スロットルバルブ２は、吸気管の内部（吸気通路）を流れる新気量を制御（調整）するバタフライバルブであって、吸気管に回転自在に装着されたシャフト（回転軸）に支持固定されている。また、吸気管（スロットルボディ）には、スロットルバルブ２を支持固定するシャフト（回転軸）を開弁方向または閉弁方向に駆動する電動アクチュエータが搭載されている。この電動アクチュエータは、電力の供給を受けるとスロットルバルブ２を駆動する駆動力（トルク）を発生する電動モータ３を有している。
ここで、スロットルバルブ２を駆動する電動モータ３は、ＥＣＵ１によって電子制御されるモータ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載されたバッテリに電気的に接続されている。
【００３３】
本実施例のＥＧＲシステムは、ＥＧＲＶ開度センサ１８、ＥＧＲガスパイプ、ＥＧＲクーラ３５、ＥＧＲガス流量制御弁を備えている。ＥＧＲシステムは、ＥＧＲガス流量制御弁の弁体であるＥＧＲバルブ４が開弁している間、エンジンの各気筒毎の燃焼室より流出した排気ガス（エンジンの排出ガス）の一部が、ＥＧＲガスパイプを経由し、ＥＧＲガスとして吸気通路（複数の分岐吸気通路３２）へ戻される。
ＥＧＲガスパイプは、排気管から吸気管へＥＧＲガスを戻す排気ガス還流管である。このＥＧＲガスパイプの内部には、ＥＧＲガスを排気通路（複数の分岐排気通路３４）から（複数の分岐吸気通路３２）へ還流させるための排気ガス還流路（ＥＧＲガス流路）３６が形成されている。
【００３４】
ＥＧＲクーラ３５は、ＥＧＲガスを冷却する排気ガス冷却用熱交換器である。
ＥＧＲガス流量制御弁は、エンジンの各気筒毎の燃焼室に供給する吸入空気の全流量に対するＥＧＲガス量の比率であるＥＧＲ率を制御するＥＧＲ制御弁である。このＥＧＲガス流量制御弁は、ＥＧＲガス流路３６の開口面積を変更するＥＧＲバルブ４、およびこのＥＧＲバルブ４を開弁方向または閉弁方向に駆動するアクチュエータを有し、ＥＧＲガス流路３６を介して排気通路（複数の分岐排気通路３４）から吸気通路（複数の分岐吸気通路３２）へ還流されるＥＧＲガス量を可変制御する。
【００３５】
本実施例の吸気渦流発生装置は、ＴＣＶ開度センサ１６、吸気管、吸気渦流制御弁（タンブル制御弁）を備えている。
吸気管、特にインテークマニホールド２６の内部には、エンジンの各気筒毎の吸気ポートに連通する分岐吸気通路３２が形成されている。
また、インテークマニホールド２６は、分岐吸気通路３２の重力方向における下方側、つまり分岐吸気通路３２の重力方向における下面側に、ＴＣＶ５の全開時にＴＣＶ５が分岐吸気通路３２内に突き出さないようにＴＣＶ５を収納（格納）するためのバルブ収納凹部２７を有している。
【００３６】
吸気渦流制御弁は、複数の分岐吸気通路３２の開口面積を変更するＴＣＶ５、およびこのＴＣＶ５のバルブシャフト６を開弁方向または閉弁方向に回転駆動するアクチュエータを有している。
複数のＴＣＶ５は、１本のバルブシャフト６に串刺し状態となるように結合（支持固定）された回転型のバルブである。これらのＴＣＶ５は、各分岐吸気通路３２の開口面積が最大となる全開位置から、各分岐吸気通路３２の開口面積が最小となる全閉位置に至るまでのバルブ作動範囲にて回転角度（バルブ開度）が変更されることで、吸気管（インテークマニホールド２６）に対して相対回転して各分岐吸気通路３２を開閉する。つまり各分岐吸気通路３２の通路断面積を絞る。
【００３７】
複数のＴＣＶ５は、その回転中心を成すバルブシャフト６が、ＴＣＶ５のバルブ中心部よりも、ＴＣＶ５の板厚方向に対して垂直なバルブ面方向の片側（図示下方側）に偏った位置に設置されている。したがって、ＴＣＶ５は、片持ち式のバルブを構成している。
また、本実施例では、複数のＴＣＶ５が全閉位置において停止している状態であっても、各分岐吸気通路３２の上部に隙間（ＴＣＶ５のバルブ上端と吸気通路上側壁面との間に形成される隙間（開口部３７））が形成されるように構成されている。
なお、ＴＣＶ５のバルブ上端面の一部（中央部）、つまりバルブシャフト６側に対して反対側のバルブ上端面を切り欠くことで、エンジンの各気筒毎の燃焼室内においてタンブル流を発生させるための長方形状の開口部（切欠き部、スリット）を形成しても良い。この場合、ＴＣＶ５の全閉時に、ＴＣＶ５のバルブ上端が吸気通路上側壁面に当接するようにしても良い。
【００３８】
ここで、複数のＴＣＶ５は、タンブル実行条件が成立していない場合、図２、図４（ａ）、図５（ｂ）に示したように、電動モータ７のトルク（モータトルク）を利用して全開される。つまりＴＣＶ駆動モードは、複数のＴＣＶ５を全開位置に固定する全開固定モードに設定される。
なお、ＴＣＶ５の全開位置とは、ＴＣＶ５（または分岐吸気通路３２）を全開した全開開度の状態のことである。そして、全開位置は、ＴＣＶ５の作動可能範囲の一方側の限界位置、つまりバルブシャフト６の外周に結合一体化されたストッパレバー１１の全開ストッパ部が全開ストッパ３８に突き当たって、これ以上のＴＣＶ５の全開作動が規制される全開側規制位置である。
【００３９】
また、複数のＴＣＶ５は、タンブル実行条件が成立している場合、図３、図４（ｂ）、図５（ａ）に示したように、モータトルクを利用して全閉される。つまりＴＣＶ駆動モードは、複数のＴＣＶ５を全閉位置に固定する全閉固定モード、あるいは全閉位置から所定の揺動角度分だけ開弁側に揺動するＴＣＶ揺動角度制御モードに設定される。
なお、ＴＣＶ５の全閉位置とは、ＴＣＶ５（または分岐吸気通路３２）を全閉した全閉開度の状態のことである。そして、全閉位置は、ＴＣＶ５の作動可能範囲の他方側の限界位置、つまりストッパレバー１１の全閉ストッパ部が全閉ストッパ３９に突き当たって、これ以上のＴＣＶ５の全閉作動が規制される全閉側規制位置である。
【００４０】
バルブシャフト６は、複数のＴＣＶ５を圧入固定している。このバルブシャフト６は、複数のＴＣＶ５の回転中心部を串刺し状態となるように結合することで、全てのＴＣＶ５を連動可能に連結する１本の駆動軸である。バルブシャフト６の回転軸方向の一端外周には、全開ストッパ３８または全閉ストッパ３９に選択的に係止されるストッパレバー１１が嵌合保持されている。
全開ストッパ３８とは、吸気管、特にインテークマニホールド２６に設置された突条の突出部、あるいは吸気管、特にインテークマニホールド２６に支持固定された全開ストッパスクリューのことである。
全閉ストッパ３９は、吸気管、特にインテークマニホールド２６に設置された突条の突出部、あるいは吸気管、特にインテークマニホールド２６に支持固定された全閉ストッパスクリューのことである。
【００４１】
アクチュエータは、電力の供給を受けるとＴＣＶ５を駆動する駆動力（トルク）を発生する電動モータ７、およびこのモータトルクをバルブシャフト６に伝達するトルク伝動機構を有している。
電動モータ７は、ＥＣＵ１によって電子制御されるモータ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載されたバッテリに電気的に接続されている。
ここで、本実施例のモータ駆動回路は、ＥＣＵ１のマイクロコンピュータより与えられる「ＰＷＭ信号のデューティ比（後述する）」に対応して電動モータ７への供給電力（モータ印加電圧またはモータ駆動電流）を可変制御する。
トルク伝動機構のトルク伝動経路上には、電動モータ７の回転を減速する減速機構８、この減速機構８からモータトルクを受けて回転するコントロールレバー９、このコントロールレバー９からモータトルクを受けてコントロールレバー９の回転方向の全閉側（または全開側）に捩じられることでセットトルク（スプリング力）が調整されるコイル状のスプリング１０、およびバルブシャフト６の回転軸方向の一端外周に支持固定されたストッパレバー１１等が設置されている。
【００４２】
減速機構８は、電動モータ７の出力軸（シャフト）４０の外周に圧入固定されたピニオンギヤ４１、およびこのピニオンギヤ４１と噛み合って回転する最終ギヤ４２等により構成されている。
ピニオンギヤ４１は、最終ギヤ４２と噛み合う複数の凸状歯が周方向全体に形成されている。
最終ギヤ４２は、例えば合成樹脂によって円弧状に一体成形されている。この最終ギヤ４２の外周部には、ピニオンギヤ４１の凸状歯と噛み合う複数の凸状歯４３が形成されている。また、最終ギヤ４２の内周部には、コントロールレバー９がインサート成形されている。
【００４３】
コントロールレバー９は、ＴＣＶ５のバルブシャフト６と同一軸線上に回転中心を有し、この回転中心を中心として放射状に延設された円形状のプレートを主体とする。コントロールレバー９の回転中心線上には、シャフト（回転軸）４４が接続（結合一体化）されている。このシャフト４４は、吸気管、特にインテークマニホールド２６、あるいはアクチュエータを収容するハウジング（アクチュエータケース）に保持される軸受（ベアリング）４５に回転方向に摺動自在に支持されている。
【００４４】
また、コントロールレバー９は、ストッパレバー１１の全開ストッパ部が全開ストッパ３８に突き当たる際、つまりＴＣＶ５の動作可能範囲の一方側の限界位置である全開位置またはその付近のみ、ストッパレバー１１を介してＴＣＶ５のバルブシャフト６とコントロールレバー９とを直結させる軸方向アーム４６を有している。この軸方向アーム４６は、プレートの外周部からコントロールレバー９の回転中心軸線方向のＴＣＶ５側に向けて真っ直ぐに延びている。これにより、ＴＣＶ５の全開時に、スプリング１０を介することなく、モータトルクをコントロールレバー９から直接ＴＣＶ５のバルブシャフト６に伝達することが可能となる。
【００４５】
スプリング１０は、コントロールレバー９の回転中心とストッパレバー１１の回転中心とを結ぶ直線（仮想回転軸線）の周囲を螺旋状に取り囲むように設置されている。このスプリング１０は、コントロールレバー９とストッパレバー１１とを弾性的に、しかも回転方向に連結してコントロールレバー９のＴＣＶ５を閉じる側または開く側への回転動作にストッパレバー１１を追従させることで、モータトルクをＴＣＶ５のバルブシャフト６に伝達する。また、スプリング１０は、コントロールレバー９の回転方向（ＴＣＶ５を閉じる側または開く側への回転方向）に捩じられることで、ＴＣＶ５のバルブシャフト６およびストッパレバー１１に対して、ＴＣＶ５を閉じる側または開く側にスプリングトルクを与えるスプリングトルク付与手段としての機能を有している。
【００４６】
ストッパレバー１１は、ＴＣＶ５のバルブシャフト６と同一軸線上に回転中心を有している。ストッパレバー１１の回転方向の一方側（開弁作動方向）には、全開ストッパ３８に係止される全開ストッパ部が設けられている。これにより、ストッパレバー１１の全開ストッパ部が全開ストッパ３８に突き当たると、ＴＣＶ５のバルブ開度が全開開度の状態（全開位置）となるように規制される。なお、全開ストッパ３８は、ＴＣＶ５の開閉動作をその動作可能範囲の一方側の限界位置である全開位置（ＴＣＶ５の全開位置）にて規制する一方側のストッパである。
【００４７】
ストッパレバー１１の回転方向の他方側（閉弁作動方向）には、全閉ストッパ３９に係止される全閉ストッパ部が設けられている。これにより、ストッパレバー１１の全閉ストッパ部が全閉ストッパ３９に突き当たると、ＴＣＶ５のバルブ開度が全閉開度の状態（全閉位置）となるように規制される。なお、全閉ストッパ３９は、ＴＣＶ５の開閉動作をその動作可能範囲の他方側の限界位置である全閉位置（ＴＣＶ５の全閉位置）にて規制する他方側のストッパである。
ストッパレバー１１の回転中心線上には、上述したように、バルブシャフト（ＴＣＶ５、ストッパレバー１１の回転軸）６が接続（結合一体化）されている。このバルブシャフト６は、吸気管、特にインテークマニホールド２６、あるいはアクチュエータを収容するハウジング（アクチュエータケース）に保持される軸受（ベアリング）４７に回転方向に摺動自在に支持されている。
【００４８】
次に、本実施例のＥＣＵ１によるＴＣＶ５の揺動角度制御を図１ないし図９に基づいて説明する。
ＥＣＵ１には、上述したように、エアフロメータ１３、クランク角度センサ１４、アクセル開度センサ、スロットル開度センサ１５、バルブ開度センサ（ＴＣＶ開度センサ１６、ＥＧＲＶ開度センサ１８）、吸気温度センサ、冷却水温センサおよび排気ガスセンサ（空燃比センサ、酸素濃度センサ）等が接続されている。
エアフロメータ１３は、エンジンの各気筒の燃焼室に吸い込まれる新気量を検出する空気量検出手段である。
【００４９】
クランク角度センサ１４は、エンジンのクランクシャフトの回転角度を検出する回転角度検出手段である。このクランク角度センサ１４は、エンジンのクランクシャフトの回転角度を電気信号に変換するピックアップコイルよりなり、例えば３０°ＣＡ（クランク角度）毎にＮＥパルス信号が出力される。
また、ＥＣＵ１は、クランク角度センサ１４より出力されたＮＥパルス信号の間隔時間を計測することによってエンジン回転速度（エンジン回転数：ＮＥ）を検出するための回転速度検出手段として機能する。
アクセル開度センサは、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するエンジン負荷検出手段である。
【００５０】
スロットル開度センサ１５は、アクセル開度センサより出力される電気信号（アクセル開度信号）に基づいて変更されるスロットルバルブ２のバルブ開度に相当するスロットル開度を検出するスロットル開度検出手段（エンジン負荷検出手段）である。
ＴＣＶ開度センサ１６は、ＴＣＶ５のバルブ開度に相当するバルブシャフト６の回転角度を検出するＴＣＶ開度検出手段である。このＴＣＶ開度センサ１６は、ＴＣＶ５のバルブシャフト６に固定された磁石（マグネット）より放出される磁束を検出する非接触式の磁気検出素子を有するホールＩＣを主体として構成されている。このホールＩＣより出力される電気信号は、ホール素子の感磁面を鎖交する磁束密度に対応した電圧信号（アナログ信号）である。
ＥＧＲＶ開度センサ１８は、ＥＧＲバルブ４のバルブ開度を検出するＥＧＲＶ開度検出手段である。
【００５１】
［実施例１の制御方法］
次に、本実施例のエンジン制御システムの制御方法を図１ないし図９に基づいて簡単に説明する。ここで、図６はＴＣＶ揺動角度の制御方法を示したフローチャートである。この図６の制御ルーチンは、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）された後に、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
【００５２】
先ず、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）されると、エアフロメータ１３、クランク角度センサ１４、アクセル開度センサ、スロットル開度センサ１５、バルブ開度センサ（ＴＣＶ開度センサ１６、ＥＧＲＶ開度センサ１８）、吸気温度センサ、冷却水温センサおよび排気ガスセンサ（空燃比センサ、酸素濃度センサ）等の各種センサからのセンサ信号が、例えば所定のサンプリング周期毎に繰り返し読み込まれる。
そして、ＥＣＵ１は、エンジンの運転状況に基づいてバルブ駆動モードを決定する。この決定されたバルブ駆動モードからタンブル実行条件が成立しているか否かを判断する。  ここで、マイクロコンピュータのメモリは、要求タンブル比と推定圧力損失との対応関係を所定の形式（演算式またはマップデータ（特性線）等の形式：図７（ｂ）参照）で表したバルブ駆動モード設定用テーブルを記憶保持するテーブル記憶手段としての機能を有している。
なお、図７（ｂ）に示したマップデータを格納するバルブ駆動モード設定用テーブルを、更新（マップデータの書き換え）が可能なテーブルとしても良い。
【００５３】
そして、タンブル実行条件が成立しているか否かを判断するタイミングになると、現在のエンジンの運転状況から要求タンブル比を求め、要求タンブル比が所定値以上の場合に、タンブル実行条件を満足していると判断する。
なお、要求タンブル比は、エンジン回転速度、ＥＧＲ率（＝「ＥＧＲガス量」／（「新気量」＋「ＥＧＲガス量」）、新気量等から算出する。
そして、要求タンブル比が所定値以上の場合には、ＴＣＶ５を全閉するＴＣＶ全閉指令を出す。つまりタンブルフラグ（ＦＬＡＧ）を立てる（オン）する（ＦＬＡＧ＝ＯＮ）。  また、要求タンブル比が所定値未満の場合には、ＴＣＶ５を全開するＴＣＶ全開指令を出す。つまりタンブルフラグ（ＦＬＡＧ）を倒す（オフ）する（ＦＬＡＧ＝ＯＦＦ）。
【００５４】
次に、ＦＬＡＧ＝ＯＦＦの場合には、次の制御周期まで待機する。
また、ＦＬＡＧ＝ＯＮの場合には、駆動モード設定用テーブル（図７（ｂ）参照）に基づいてＴＣＶ駆動モードを決定する。
すなわち、「推定圧力損失」が所定値（所定の演算式で求められる可変値）未満の場合には、ＴＣＶ５を全閉位置に固定する全閉固定モードを実施し、あるいは「推定圧力損失」が所定値以上の場合には、ＴＣＶ５を全閉位置から全開側に揺動可能とするＴＣＶ揺動角度制御モードを実施するようにＴＣＶ駆動モードを決定する。
なお、「推定圧力損失」は、吸入空気量（「新気量」＋「ＥＧＲガス量」）等から推定する。また、「新気量」は、エアフロメータ１３のセンサ出力信号（ＡＦＭ信号）、つまりＥＧＲバルブ４のバルブ開度から推定されるＥＧＲガス量等から算出する。また、「ＥＧＲガス量」は、ＥＧＲＶ開度センサ１８のセンサ出力信号（ＥＧＲＶ開度信号）、つまりＥＧＲバルブ４のバルブ開度から推定されるＥＧＲガス量等から算出する。
【００５５】
次に、ＴＣＶ駆動モードが全閉固定モードの場合には、ＴＣＶ５の電動モータ７に印加するモータ印加電圧または駆動デューティ比（ＤＵＴＹ比）を最大値（例えばＤＵＴＹ比１００％）に設定する。そして、ＥＣＵ１は、モータ駆動回路に与えるＰＷＭ信号のデューティ比を１００％に設定する。そして、ＥＣＵ１は、算出されたＤＵＴＹ比に対応したパルス信号（ＰＷＭ信号：パルス幅変調信号）を、モータ駆動回路に与える（パルス信号発生手段）。そして、次の制御周期まで待機する。
【００５６】
また、ＴＣＶ駆動モードがＴＣＶ揺動角度制御モードの場合には、図６の制御ルーチンが起動する。
図６の制御ルーチンが起動すると、先ず、ステップＳ１の処理が実行される。
ここで、マイクロコンピュータのメモリは、目標揺動角度および流れのトルクとスプリング１０の目標セットトルクとの対応関係を所定の形式（図８（ｂ）参照）で表した書き換え可能な「揺動角度−トルク特性テーブル」を記憶保持するテーブル記憶手段、およびＰＷＭ信号のデューティ比とスプリング１０の目標セットトルクとの対応関係を所定の形式（図８（ｃ）参照）で表した書き換え可能な「ＤＵＴＹ（デューティ比）−トルク特性テーブル」を記憶保持するテーブル記憶手段としての機能を有している。
なお、図８（ｂ）に示した、ＴＣＶ５の揺動角度とスプリング１０のセットトルクとの対応関係を表す「揺動角度−トルク特性線」、および図８（ｃ）に示した、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ（デューティ比）とスプリング１０のセットトルクとの対応関係を表す「ＤＵＴＹ−トルク特性線」は、図９（ａ）、（ｂ）に示したように、更新（書き換え）が可能な特性線（特性直線）である。
【００５７】
先ず、図６の制御ルーチンのステップＳ１では、エンジンの運転状況に基づいて、ＴＣＶ５の全閉開度に対するＴＣＶ５の目標バルブ開度である「目標揺動角度」を設定する揺動角度決定処理が実行される（揺動角度設定手段）。
具体的には、例えばエンジン回転速度およびエンジン負荷（アクセル開度またはスロットル開度）に基づいて、「目標揺動角度」を設定（決定）し、メモリに格納する。
なお、図８（ａ）に示した、燃料消費率とＴＣＶ５の揺動角度との対応関係を表す「燃料消費率−揺動角度特性線」に基づいて、「目標揺動角度」を設定（決定）し、メモリに格納しても良い。
【００５８】
ここで、図８（ａ）の「燃料消費率−揺動角度特性線」は、燃料消費率と揺動角度との対応関係を実験等により予め測定して作成した特性曲線であって、マイクロコンピュータのメモリに記憶保持されている。なお、揺動角度が第１所定値以下であると燃料消費率（燃費）が大きくなる傾向にあるが、これは揺動角度が第１所定値よりも小さくなると吸入空気量に対してスプリング１０のスプング力が強すぎて吸入空気の圧力損失が増加し、燃費が悪化することを示している。また、揺動角度が第１所定値よりも大きい第２所定値以上であると燃料消費率（燃費）が大きくなる傾向にあるが、これは揺動角度が第２所定値よりも大きくなると吸入空気量に対してスプリング１０のスプング力が弱すぎてタンブル比が低下し、このタンブル比の低下に伴ってＥＧＲ限界が低下し、燃費およびエミッション（排気ガス中のＮＯｘ低減効果）が悪化することを示している。
【００５９】
次に、エンジンの運転状況に基づいて、ＴＣＶ５のバルブシャフト６に対し、ＴＣＶ５を全閉した際に吸入空気の流量によってＴＣＶ５を開く側（開弁する側）に作用する「流れのトルク」を推定するトルク推定処理が実行される（流れトルク推定手段）。
具体的には、例えば吸入空気の全流量（「新気量」＋「ＥＧＲガス量」）に基づいて、「流れのトルク」を推定し、メモリに格納する。
次に、揺動角度決定処理で設定された「目標揺動角度」およびトルク推定処理で設定された「流れのトルク」に基づいて、スプリング１０の「目標セットトルク」を設定するスプリングトルク決定処理が実行される（スプリングトルク設定手段）。
具体的には、図８（ｂ）で表した「揺動角度−トルク特性テーブル」内の「揺動角度−トルク特性線」に基づいて、「目標セットトルク」を設定（決定）し、マイクロコンピュータのメモリに格納する。
ここで、図８（ｂ）の「揺動角度−トルク特性線」は、「目標揺動角度」と「流れのトルク」と「目標セットトルク」との対応関係を実験等により予め測定して作成した特性線であって、途中に遷移点（目標セットトルクに対応している）を有している。なお、１「目標揺動角度」、２「流れのトルク」、３「目標セットトルク」の処理順に設定処理を実施しているが、「目標揺動角度」、「流れのトルク」の処理順は、逆にしても良い。
【００６０】
次に、スプリングトルク決定処理で設定されたトルク決定処理「目標セットトルク」に基づいて、「ＰＷＭ信号のデューティ比」を設定（決定）するデューティ比決定処理が実行される（デューティ比設定手段）。
具体的には、図８（ｃ）で表した「ＤＵＴＹ−トルク特性テーブル」に基づいて、ＰＷＭ信号のデューティ比を設定し、マイクロコンピュータのメモリに格納する。
次に、設定されたＤＵＴＹ比に対応したパルス信号（ＰＷＭ信号：パルス幅変調信号）を、電動モータ７を駆動するモータ駆動回路に与える（パルス信号発生手段）。
このとき、目標セットトルクに基づいて制御された所定のデューティ比のＰＷＭ信号を所定の周期で発生する（パルス信号発生手段）。なお、モータ駆動回路に与える「ＰＷＭ信号のデューティ比」とは、スプリング１０のスプリング力が目標セットトルクになるように、ＰＷＭ信号の発生周期（以下ＰＷＭ周期と言う）における、電動モータ７を通電する通電オン（ＯＮ）期間と電動モータ７への通電を停止する通電オフ（ＯＦＦ）期間との比率（ＯＮ／ＯＦＦ比）のことである。
また、マイクロコンピュータからモータ駆動回路に出力されるＰＷＭ信号のデューティ比が増加する程、電動モータ７を流れるモータ駆動電流も増加する。これにより、ＴＣＶ５の電動モータ７に「ＰＷＭ信号のデューティ比」に対応したモータ印加電圧が印加され、電動モータ７に閉弁作動方向（正方向）のモータ駆動電流が流れる。
【００６１】
以上のステップＳ１の処理を実行した後には、ステップＳ２の処理が実行される。
このステップＳ２では、先ず、ＴＣＶ開度センサ１６のセンサ出力信号（ＴＣＶ開度信号）からＴＣＶ５の実バルブ開度である「実揺動角度」を演算（算出、測定）する揺動角度演算処理が実行される（揺動角度演算手段）。
次に、揺動角度演算処理で測定された「実揺動角度」と揺動角度決定処理で設定された「目標揺動角度」との偏差が、予め設定された「所定量」以下であるか否かを判定する揺動角度偏差判定処理が実行される（揺動角度偏差判定手段）。
【００６２】
以上のステップＳ２の判定結果がＮＯの場合、つまり「実揺動角度」と「目標揺動角度」との偏差が「所定量」よりも大きい場合には、ステップＳ３の処理が実行される。
このステップＳ３では、「実揺動角度」と「目標揺動角度」との偏差が「所定量」中に納まるように、「ＰＷＭ信号のデューティ比」を予め設定された「所定の補正量」分だけ補正（増加または減少）するデューティ比補正処理が実行される（デューティ比補正手段）。
以上のステップＳ３の処理を実行した後には、上述したステップＳ２の処理が実行される。
【００６３】
一方、ステップＳ２の判定結果がＹＥＳの場合、つまり「実揺動角度」と「目標揺動角度」との偏差が「所定量」以下の場合には、ステップＳ４の処理が実行される。
このステップＳ４では、「ＰＷＭ信号のデューティ比」の補正量を全て加算した「補正量合計値」分だけ、図８（ｂ）で表した「揺動角度−トルク特性テーブル」を更新すると共に、図８（ｃ）で表した「ＤＵＴＹ−トルク特性テーブル」を更新するテーブル補正処理が実行される（テーブル補正手段）。
【００６４】
ここで、図８（ｂ）で表した「揺動角度−トルク特性テーブル」の更新処理は、図９（ａ）で表した「揺動角度−トルク特性テーブル」内の「揺動角度−トルク特性線」の書き換え処理によって実施される。なお、図９（ａ）のマップデータ（「揺動角度−トルク特性テーブル」）は、図８（ｂ）のＤＵＴＹ（デューティ比）補正前の「揺動角度−トルク特性線」（図示二点鎖線）に、ＤＵＴＹ（デューティ比）補正後の「揺動角度−トルク特性線」（図示実線）を追加して表記したものである。
図９（ａ）のマップデータからも確認できるように、「実揺動角度」と「目標揺動角度」との偏差に基づいて、「目標揺動角度」が、そのときのエンジンの運転状況（特に吸入空気の全流量）に対応した「実揺動角度」と一致するように、ＤＵＴＹ（デューティ比）補正前の目標セットトルクに相当する「実セットトルク」から、「補正量合計値」分に相当する「補正トルクΔｔ」分だけトルク増大側に移行したＤＵＴＹ（デューティ比）補正後の目標セットトルクを遷移点とする「揺動角度−トルク特性線」に書き換える。
なお、「揺動角度−トルク特性線」を、ＴＣＶ５の揺動角度に対するスプリングトルク特性を示す所定の形式（演算式）に従う特性線としても良い。また、学習前の「揺動角度−トルク特性線」を学習後の「揺動角度−トルク特性線」（「補正量合計値」を含んだ「揺動角度−トルク特性線」）に書き換える際に、図示右方向に平行移動するだけでなく、「揺動角度−トルク特性線」の傾きを変更するようにしても良い。
【００６５】
また、図８（ｃ）で表した「ＤＵＴＹ−トルク特性テーブル」の更新処理は、図９（ｂ）で表した「ＤＵＴＹ−トルク特性テーブル」内の「ＤＵＴＹ−トルク特性線」の書き換え処理によって実施される。なお、図９（ｂ）のマップデータ（「ＤＵＴＹ−トルク特性テーブル」）は、図８（ｃ）のテーブル更新前（図示実線））の「ＤＵＴＹ−トルク特性線」（図示実線）に、テーブル更新（学習）後の「ＤＵＴＹ−トルク特性線」（図示二点鎖線）を追加して表記したものである。
図９（ｂ）のマップデータからも確認できるように、ＤＵＴＹ補正前（学習前）の目標セットトルクである「実セットトルク」とＤＵＴＹ補正後（学習後）の目標セットトルクである「目標セットトルク」とのトルク偏差である「補正トルクΔｔ」から所定の形式（演算式）を用いて算出される「ＤＵＴＹ補正量」分だけＤＵＴＹ（デューティ比）増加側に移行した「ＤＵＴＹ−トルク特性線」に書き換える。
以上のステップＳ４の処理を実行した後には、図６の制御ルーチンを抜ける。
なお、「ＤＵＴＹ−トルク特性線」を、デューティ比（ＤＵＴＹ）に対するスプリングトルク特性を示す所定の形式（演算式）に従う特性線としても良い。また、学習前の「ＤＵＴＹ−トルク特性線」を学習後の「ＤＵＴＹ−トルク特性線」（「ＤＵＴＹ補正量」を含んだ「ＤＵＴＹ−トルク特性線」）に書き換える際に、図示左方向に平行移動するだけでなく、「ＤＵＴＹ−トルク特性線」の傾きを変更するようにしても良い。
【００６６】
［実施例１の効果］
以上のように、本実施例の内燃機関の制御装置（エンジン制御システム）においては、ＥＣＵ１によって、「目標セットトルク」に基づいて電動モータ７への供給電力（モータ印加電圧または駆動デューティ比）を可変制御してモータトルクを制御（増減）することで、エンジンの運転状況に対応してスプリングトルクを調整（最適化）している。
すなわち、ＥＣＵ１は、エンジンの運転状況（例えばエンジン回転速度およびエンジン負荷）から「目標揺動角度」を決定するように構成されている。そして、ＥＣＵ１は、エンジンの運転状況（例えば吸入空気の全流量（「新気量」＋「ＥＧＲガス量」）から「流れのトルク」を推定し、「目標揺動角度」および「流れのトルク」からスプリング１０の「目標セットトルク」を決定するように構成されている。さらに、ＥＣＵ１は、「目標セットトルク」に基づいて電動モータ７を駆動するモータ駆動回路に与える「ＰＷＭ信号のデューティ比」を可変制御するように構成されている。これにより、「目標セットトルク」に基づいてモータトルクが制御（増減）されるため、スプリングトルクが調整（最適化）される。
これによって、エンジンの運転状況に対応してスプリング１０の「目標セットトルク」、つまりスプリング力を調整（最適化）することが可能となる。したがって、エンジンの運転状況に対応した最適なバルブ挙動（バルブ保持力）を選択することができる。すなわち、エンジンの運転状況に対応して想定されるバルブ挙動に実挙動を近づけることができる。
【００６７】
ここで、本実施例のエンジン制御システムにおいては、バルブとして、エンジンの各気筒毎の燃焼室で発生する旋回流（タンブル流）を開閉動作により調整するＴＣＶ５を採用している。このため、スプリング１０の目標セットトルク（スプリング力）が強すぎて、圧力損失の低減効果が減少する不具合を解消することが可能となる。
また、エンジンの運転状況に基づいて、モータトルクを制御（加減、増減）してスプリング１０の「目標セットトルク」、つまりスプリング力を調整することにより、図７（ａ）に実線で示したように、エンジンの運転状況の変化に関わらず、常に必要タンブル比を確保することができるので、エンジンの燃焼状態が安定して、トルク変動等のドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００６８】
また、本実施例のエンジン制御システムにおいては、予め実験等により測定して作成した「揺動角度−トルク特性テーブル」および「ＤＵＴＹ−トルク特性テーブル」に従って、「目標セットトルク」、「ＰＷＭ信号のデューティ比」を設定している。そして、想定されるバルブ挙動と実挙動との間に差が発生した場合には、「ＰＷＭ信号のデューティ比」を補正すると同時に、「揺動角度−トルク特性テーブル」および「ＤＵＴＹ−トルク特性テーブル」を補正量合計値分だけ更新するように構成されている。
これにより、「目標セットトルク」、「ＰＷＭ信号のデューティ比」を求める際の誤差要因となる製品バラツキ、外乱などによる制御誤差を抑制できるので、より高精度なＴＣＶ５の揺動角度制御を実施することができる。したがって、エンジンの運転状況に対応した最適なバルブ挙動を実現できるので、エンジンの燃焼が不安定になることによるトルク変動等のドライバビリティの悪化を抑制することができ、且つ燃費の向上を図ることができる。
なお、実施例１の誤差要因としては、モータトルク誤差（温度特性、モータ印加電圧、経年劣化等）、スプリング特性誤差、流れトルク推定誤差などが挙げられる。
【００６９】
また、本実施例のエンジン制御システムにおいては、排気ガスの一部であるＥＧＲガスを排気管内の排気通路（例えば共通排気通路３３）から吸気管内の吸気通路（例えば共通吸気通路３１）へ還流させるＥＧＲガスパイプを備えたＥＧＲシステムを備えている。そして、ＥＧＲガスパイプの途中には、ＥＧＲ率を制御するＥＧＲガス流量制御弁の弁体であるＥＧＲバルブ４が設置されている。
ここで、ＥＧＲガスパイプおよびＥＧＲバルブ４等により構成されるＥＧＲシステムと、ＴＣＶ５およびアクチュエータ等により構成される吸気渦流発生装置を備えたエンジン制御システムにおいては、一般的に、吸入空気の全流量中のＥＧＲ率（＝「ＥＧＲガス流量」／（「新気量」＋「ＥＧＲガス流量」））が高い程、燃焼状態が不安定になり、図７に示したように、トルク変動限界に到達し易くなるため、高いタンブル比が必要とされる。
そこで、高いタンブル比を確保するという目的で、特許文献１に記載のタンブル制御弁の場合、バルブ１０１の全閉時にバルブ１０１があまり開かないようにスプリング１０７のスプリング力を強くすることが考えられるが、タンブル制御弁を通過する吸入空気の全流量が少ない場合、つまりＥＧＲ率が小さい場合、図７（ａ）に破線で示したように、スプリング１０７のスプリング力が強すぎて、バルブ１０１が全く開かず、圧力損失の低減効果が減少するという問題が生じる。
【００７０】
また、圧力損失の低減効果を確保するという目的で、バルブ１０１の全閉時にバルブ１０１が十分に開くようにスプリング１０７のスプリング力を弱くすることが考えられるが、タンブル制御弁を通過する吸入空気の全流量が多い場合、例えば「新気量」を一定のもと、ＥＧＲ率を単純に高くした場合、排気還流量（ＥＧＲガス量）の増加に伴ってエンジンの各気筒毎の燃焼室に供給される吸入空気の全流量が増加することにより、特許文献１に記載のタンブル制御弁の場合、図７（ａ）に破線で示したように、スプリング１０７が吸入空気の流れのトルクに負けて、つまりスプリング力が不足して、バルブ１０１が大きく全開側に開いてしまう。これにより、タンブル制御弁のバルブ１０１と通路壁面との間に形成される開口断面積が大きくなるので、必要なタンブル比を得ることができないという問題が生じる。
したがって、特許文献１に記載のタンブル制御弁の場合には、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に供給される吸入空気量の増加およびタンブル比の低下に伴って、トルク変動等のドライバビリティが悪化するという問題があった。
【００７１】
そこで、本実施例のエンジン制御システムにおいては、上述したように、エンジンの運転状況に基づいて、モータトルクを制御（加減、増減）してスプリング１０の「目標セットトルク」、つまりスプリング力を調整することにより、エンジンの運転状況に対応した最適なバルブ挙動（バルブ保持力）を選択することができる。これにより、スプリング力が強すぎて、圧力損失の低減効果が減少するという不具合を解消することができる。また、スプリング１０のスプリング力が不足して、ＴＣＶ５が大きく全開側に開いてしまい、必要なタンブル比を得ることができないという不具合を解消することができる。
また、エンジンの運転状況（例えばＥＧＲ率、エンジン回転速度、吸入空気量等から算出される要求タンブル比）に基づいてモータトルクを制御（加減、増減）してスプリング力を調整しているので、図７（ａ）に実線で示したように、エンジンの運転状況の変化（例えば「新気量」を一定のもとＥＧＲ率を高くする等）に関わらず、常に要求タンブル比を確保することができるので、エンジンの燃焼状態が安定して、トルク変動等のドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００７２】
ここで、特許文献１に記載のタンブル制御弁は、４気筒エンジンの各気筒の燃焼室に連通する複数の吸気通路にそれぞれバルブ１０１およびスプリング１０７が配設され、１本のシャフト１０２によって複数のバルブ１０１が一括制御されるように構成されている。このため、各スプリング１０７のセット荷重にバラツキがあると、４気筒エンジンの気筒間の燃焼状態にバラツキが発生するので、トルク変動等のドライバビリティが悪化するという問題があった。また、エンジンの各気筒毎、つまり各バルブ毎に１つずつスプリング１０７が必要となるので、部品点数および組付工数が多くコストが上昇するという問題があった。
【００７３】
そこで、本実施例のエンジン制御システムにおいては、上述したように、バルブシャフト６が、エンジンの各気筒毎の燃焼室に連通する複数の分岐吸気通路３２にそれぞれ開閉自在に設置された複数のＴＣＶ５の開度を一括変更することが可能な１本の駆動軸とされている。そして、複数のＴＣＶ５のバルブシャフト６に対して、１個のコントロールレバー９から１本のスプリング１０を介して１個のモータトルクを伝達するように構成されているので、特許文献１に記載のタンブル制御弁と比べて、スプリング機構が１つで済む。これにより、部品点数および組付工数が少なくなり、製品コストの上昇を抑制することができる。
また、スプリング１０の「目標セットトルク」、つまりスプリング力がエンジンの各気筒毎にバラツクことはないので、エンジンの気筒間の燃焼状態にバラツキが発生することはなく、トルク変動等のドライバビリティを抑制することができる。
【００７４】
したがって、電動モータ７を駆動するモータ駆動回路に与える「ＰＷＭ信号のデューティ比」を可変制御することで、複数のＴＣＶ５を全閉作動させると、共通吸気通路３１から分岐吸気通路３２に流入した吸気流が、殆どＴＣＶ５のバルブ上端面と吸気通路壁面との間の隙間（開口部３７）を通過して、吸気ポートの上層部に導入され、吸気ポートの上層部の天壁面に沿って流れる。そして、吸気ポートの上層部の天壁面に沿って流れる吸気流は、吸気ポートの吸気弁口（ポート開口部）から燃焼室内に供給される。このとき、エンジンの各気筒毎の燃焼室内において縦方向の吸気渦流（タンブル流）が発生するため、エンジン始動時またはアイドル運転時における燃焼室内での燃焼効率が向上し、燃費やエミッション（例えばＨＣ低減効果）等が改善される。
【００７５】
また、電動モータ７を駆動するモータ駆動回路に与える「ＰＷＭ信号のデューティ比」を可変制御することで、複数のＴＣＶ５を全開作動させると、共通吸気通路３１から各分岐吸気通路３２に流入した吸気流が、各分岐吸気通路３２をストレートに通過して、吸気ポート内に導入される。そして、吸気ポートを通過した吸気流は、吸気ポートの吸気弁口（ポート開口部）から燃焼室内に供給される。このとき、エンジンの各気筒毎の燃焼室内においてタンブル流は発生しない。また、複数のＴＣＶ５の全閉時には、分岐吸気通路３２の通路断面積を狭める方向に突出するように複数のＴＣＶ５が存在することはないので、分岐吸気通路３２内で吸入空気の圧力損失が増加することはない。これにより、スロットルバルブ２の全開時にポンピングロス（吸気抵抗）を増加させる要因がなくなるので、スロットルバルブ２の全開時に必要な吸入空気量を達成（確保）することができる。したがって、エンジン出力の低下を防止することができる。
【００７６】
本実施例のエンジン制御システムにおいては、上述したように、複数のＴＣＶ５の全閉作動時に、モータトルクを、スプリング１０およびストッパレバー１１を介してＴＣＶ５のバルブシャフト６に伝達するコントロールレバー９を備えている。このコントロールレバー９には、ストッパレバー１１の全開ストッパ部が全開ストッパ３８に突き当たる際、つまりＴＣＶ５の動作可能範囲の一方側の限界位置である全開位置またはその付近のみ、ストッパレバー１１を介してＴＣＶ５のバルブシャフト６とコントロールレバー９とを直結させる軸方向アーム４６が設けられている。
これによって、ＴＣＶ５の全開時に、スプリング１０を介することなく、モータトルクをコントロールレバー９から直接ＴＣＶ５のバルブシャフト６に伝達することが可能となるので、モータトルクを受けて回転するコントロールレバー９がＴＣＶ５を確実に全開位置に保持することができる。これにより、エンジンの各気筒毎の燃焼室に大量の吸入空気を導入できるので、エンジンの出力不足またはエンジンのトルク低下等の不具合の発生を防止することができる。
【実施例２】
【００７７】
［実施例２の構成］
図１０ないし図１２（ａ）は本発明の実施例２を示したもので、図１０（ａ）はＴＣＶの全閉動作を示した模式図で、図１０（ｂ）は（コントロールレバー角度）−（バルブシャフト角度）に対するスプリング力を示した図である。
【００７８】
本実施例のエンジン制御システム、特に吸気渦流発生装置においては、図１０（ａ）に示したように、ＴＣＶ５のバルブ開度に相当するバルブシャフト６の回転角度を検出するＴＣＶ開度検出手段であるＴＣＶ開度センサ１６と、電動モータ７の回転角度に相当するコントロールレバー９の回転角度を検出するレバー角度検出手段であるコントロールレバー角度センサ１７とを備えている。
ＴＣＶ開度センサ１６は、実施例１と同様なものである。
コントロールレバー角度センサ１７は、コントロールレバー９に固定された磁石（マグネット）より放出される磁束を検出する非接触式の磁気検出素子を有するホールＩＣを主体として構成されている。このホールＩＣより出力される電気信号は、ホール素子の感磁面を鎖交する磁束密度に対応した電圧信号（アナログ信号）である。なお、磁石を、モータトルクを受けて回転する減速機構８のピニオンギヤ４１や最終ギヤ４２に装着しても良い。
【００７９】
［実施例２の制御方法］
次に、本実施例のエンジン制御システムの制御方法を図１０ないし図１２（ａ）に基づいて簡単に説明する。ここで、図１１はＴＣＶ揺動角度の制御方法を示したフローチャートである。この図１１の制御ルーチンは、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）された後に、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
【００８０】
実施例１と同様に、ＴＣＶ駆動モードがＴＣＶ揺動角度制御モードの場合には、図１１の制御ルーチンが起動する。
図１１の制御ルーチンが起動すると、先ず、ステップＳ１１の処理が実行される。
先ず、ステップＳ１１では、実施例１と同様に、エンジンの運転状況に基づいて、「目標揺動角度」を設定する揺動角度決定処理が実行される（揺動角度設定手段）。
次に、実施例１と同様に、エンジンの運転状況に基づいて、「流れのトルク」を推定するトルク推定処理が実行される（流れトルク推定手段）。
【００８１】
次に、実施例１と同様に、「目標揺動角度」および「流れのトルク」に基づいて、「目標セットトルク」を設定するスプリングトルク決定処理が実行される（スプリングトルク設定手段）。
ここで、図１０（ｂ）で表したマップデータ内の特性線は、「（コントロールレバー角度）−（バルブシャフト角度）」と「スプリング力（スプリングトルク」との対応関係を実験等により予め測定して作成した特性直線である。なお、図１０（ｂ）中の目標スプリング力とは、「目標セットトルク」に相当する。
【００８２】
次に、「目標セットトルク」に基づいて、コントロールレバー９の目標角度である「目標レバー角度」を設定するコントロールレバー角度決定処理が実行される（コントロールレバー角度設定手段）。
具体的には、図１２（ａ）で表した「コントロールレバー角度−トルク特性テーブル」内の「コントロールレバー角度−トルク特性線」に基づいて、「目標レバー角度」を設定（決定）し、マイクロコンピュータのメモリに格納する。
ここで、図１２（ａ）の「コントロールレバー角度−トルク特性線」は、「コントロールレバー角度」と「セットトルク」との対応関係を実験等により予め測定して作成した特性直線である。
【００８３】
以上のステップＳ１１の処理を実行した後には、ステップＳ１２の処理が実行される。  このステップＳ１２では、コントロールレバー角度決定処理で設定された「目標レバー角度」に基づいて、「ＰＷＭ信号のデューティ比」を設定（決定）するデューティ比決定処理が実行される（デューティ比設定手段）。
次に、設定されたＤＵＴＹ比に対応したパルス信号（ＰＷＭ信号：パルス幅変調信号）を、電動モータ７を駆動するモータ駆動回路に与える（パルス信号発生手段）。
【００８４】
ここで、本実施例のデューティ比設定手段では、ＰＩＤフィードバック制御によって「ＰＷＭ信号のデューティ比」を設定（決定）している。
具体的には、先ず、コントロールレバー角度センサ１７のセンサ出力信号（コントロールレバー角度信号）からコントロールレバー９の実角度である「コントロールレバー角度」を演算（算出、測定）する実角度演算処理が実行される（実角度演算手段）。
次に、実角度演算処理で測定された「コントロールレバー角度」とコントロールレバー角度決定処理で設定された「目標レバー角度」とが一致するように、「コントロールレバー角度」と「目標レバー角度」との偏差に基づいて、「ＰＷＭ信号のデューティ比」をＰＩＤフィードバック制御するフィードバック制御処理が実行される（デューティ比設定手段）。これにより、レバーの目標角度に対するコントロールレバー角度の応答性（収束性）を向上することができる。
【００８５】
以上のステップＳ１２の処理を実行した後には、ステップＳ１３の処理が実行される。  このステップＳ１３では、先ず、実施例１と同様に、「実揺動角度」を演算する揺動角度演算処理が実行される（揺動角度演算手段）。
次に、実施例１と同様に、「実揺動角度」と「目標揺動角度」との偏差が、予め設定された「所定量」以下であるか否かを判定する揺動角度偏差判定処理が実行される（揺動角度偏差判定手段）。
【００８６】
以上のステップＳ１３の判定結果がＮＯの場合、つまり「実揺動角度」と「目標揺動角度」との偏差が「所定量」よりも大きい場合には、ステップＳ１４の処理が実行される。  このステップＳ１４では、「実揺動角度」と「目標揺動角度」との偏差が「所定量」中に納まるように、「目標レバー角度」を予め設定された「所定の補正量」分だけ補正（増加または減少）する回転角度補正処理が実行される（回転角度補正手段）。
以上のステップＳ１４の処理を実行した後には、上述したステップＳ１３の処理が実行される。
【００８７】
一方、ステップＳ１３の判定結果がＹＥＳの場合、つまり「実揺動角度」と「目標揺動角度」との偏差が「所定量」以下の場合には、ステップＳ１５の処理が実行される。
このステップＳ１５では、「目標レバー角度」の補正量を全て加算した「補正量合計値」分だけ、図１２（ａ）で表した「コントロールレバー角度−トルク特性テーブル」を更新するテーブル補正処理が実行される（テーブル補正手段）。
ここで、図１２（ａ）で表した「コントロールレバー角度−トルク特性テーブル」の更新処理は、「コントロールレバー角度−トルク特性線」の書き換え処理によって実施される。
以上のステップＳ１４の処理を実行した後には、図１１の制御ルーチンを抜ける。
なお、「コントロールレバー角度−トルク特性線」を、コントロールレバー角度に対するスプリングトルク特性を示す所定の形式（演算式）に従う特性線としても良い。また、「コントロールレバー角度−トルク特性線」を学習値（「所定の補正量」）に書き換える際に、「コントロールレバー角度−トルク特性線」の傾きを学習補正するようにしても良い。
【００８８】
［実施例２の効果］
以上のように、本実施例の内燃機関の制御装置（エンジン制御システム）においては、ＥＣＵ１によって、「目標セットトルク」に対応して設定された「目標レバー角度」に基づいて電動モータ７への供給電力（モータ印加電圧または駆動デューティ比）を可変制御してモータトルクを制御（増減）することで、エンジンの運転状況に対応してスプリングトルクを調整（最適化）している。また、実施例１に対し、コントロールレバー角度センサ１７を追加することにより、スプリング力を高精度に制御している。
すなわち、ＥＣＵ１は、実施例１と同様にしてスプリング１０の「目標セットトルク」を決定した後に、「目標セットトルク」に基づいて「目標レバー角度」を決定するように構成されている。さらに、ＥＣＵ１は、コントロールレバー角度センサ１７のセンサ出力信号（コントロールレバー角度信号）から測定された「コントロールレバー角度」と、設定された「目標レバー角度」との偏差がなくなるように、電動モータ７を駆動するモータ駆動回路に与える「ＰＷＭ信号のデューティ比」に対して、ＰＩＤ制御（比例積分微分制御）によるフィードバック制御を行うように構成されている。これにより、「目標レバー角度」に基づいてモータトルクが制御（増減）されるため、スプリングトルクが調整（最適化）される。
これによって、エンジンの運転状況に対応してスプリング１０の「目標セットトルク」、つまりスプリング力を調整（最適化）することが可能となる。したがって、エンジンの運転状況に対応した最適なバルブ挙動（バルブ保持力）を選択することができる。
【００８９】
また、本実施例のエンジン制御システムにおいては、予め実験等により測定して作成した「揺動角度−トルク特性テーブル」および「コントロールレバー角度−トルク特性テーブル」に従って、「目標セットトルク」、「目標レバー角度」、「ＰＷＭ信号のデューティ比」を設定している。そして、想定されるバルブ挙動と実挙動との間に差が発生した場合には、「ＰＷＭ信号のデューティ比」を補正すると同時に、「コントロールレバー角度−トルク特性テーブル」を補正量合計値分だけ更新するように構成されている。
これにより、「目標セットトルク」、「目標レバー角度」、「ＰＷＭ信号のデューティ比」を求める際の誤差要因となる製品バラツキ、外乱などによる制御誤差を抑制できるので、より高精度なＴＣＶ５の揺動角度制御を実施することができる。したがって、エンジンの運転状況に対応した最適なバルブ挙動を実現できるので、エンジンの燃焼不安定によるトルク変動等のドライバビリティの悪化を抑制することができ、且つ燃費の向上を図ることができる。
なお、実施例２の誤差要因としては、スプリング特性誤差、流れトルク推定誤差などが挙げられる。
すなわち、実施例１よりも実施例２の方が誤差要因が少なく、より高精度な揺動角度制御が可能となる。但し、実施例１よりも実施例２の方がセンサ１個分高コストとなる。
【実施例３】
【００９０】
［実施例３の構成］
図１２（ｂ）および図１３は本発明の実施例３を示したもので、図１２（ｂ）はセンサ出力電圧とＴＣＶバルブ開度との関係を示した図で、図１３はＴＣＶ揺動角度の制御方法を示したフローチャートである。
【００９１】
本実施例のエンジン制御システム、特に吸気渦流発生装置においては、ＴＣＶ５のバルブ開度に相当するバルブシャフト６の回転角度を検出するＴＣＶ開度検出手段であるＴＣＶ開度センサ１６を備えている。
このＴＣＶ開度センサ１６は、実施例１及び２のセンサがアナログ信号を出力する高価なものであったのに対し、デジタル信号を出力するＯＮ−ＯＦＦタイプのものである。ＴＣＶ開度センサ１６は、図１２（ｂ）に示したように、ＴＣＶ５のバルブ開度がＴＣＶ５の動作可能範囲の一方側（全閉位置側）でオン信号を出力し、また、ＴＣＶ５の動作可能範囲の他方側（全開位置側）でオフ信号を出力するように構成されている。
【００９２】
［実施例３の制御方法］
次に、本実施例のエンジン制御システムの制御方法を図１２（ｂ）および図１３に基づいて簡単に説明する。ここで、図１３はＴＣＶ揺動角度の制御方法を示したフローチャートである。この図１３の制御ルーチンは、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）された後に、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
【００９３】
実施例１と同様に、ＴＣＶ駆動モードがＴＣＶ揺動角度制御モードの場合には、図１３の制御ルーチンが起動する。
図１３の制御ルーチンが起動すると、先ず、ステップＳ１の処理が実行される。
先ず、ステップＳ１では、実施例１と同様に、「目標揺動角度」、「流れのトルク」、「目標セットトルク」、「ＰＷＭ信号のデューティ比」が設定される。
次に、設定されたＤＵＴＹ比に対応したパルス信号（ＰＷＭ信号：パルス幅変調信号）を、電動モータ７を駆動するモータ駆動回路に与える（パルス信号発生手段）。
【００９４】
以上のステップＳ１の処理を実行した後には、ステップＳ５の処理が実行される。
このステップＳ５では、先ず、ＴＣＶ開度センサ１６のセンサ出力に変動が有るか否かを判定するセンサ出力変動判定処理が実行される（センサ出力変動判定手段）。
以上のステップＳ５の判定結果がＮＯの場合、つまりＴＣＶ開度センサ１６のセンサ出力に変動がない場合には、ステップＳ６の処理が実行される。
このステップＳ６では、「ＰＷＭ信号のデューティ比」を予め設定された「所定の補正量」分だけ下げるデューティ比補正処理が実行される（デューティ比補正手段）。
以上のステップＳ６の処理を実行した後には、上述したステップＳ５の処理が実行される。
【００９５】
一方、ステップＳ５の判定結果がＹＥＳの場合、つまりＴＣＶ開度センサ１６のセンサ出力に変動が有る場合には、ステップＳ７の処理が実行される。
このステップＳ７では、「ＰＷＭ信号のデューティ比」の補正量を全て加算した「補正量合計値」分だけ、「ＤＵＴＹ−トルク特性テーブル」を更新するテーブル補正処理が実行される（テーブル補正手段）。
「ＤＵＴＹ−トルク特性テーブル」の更新処理は、実施例１と同様に、「ＤＵＴＹ−トルク特性テーブル」内の「ＤＵＴＹ−トルク特性線」の書き換え処理によって実施される。
以上のステップＳ７の処理を実行した後には、図１３の制御ルーチンを抜ける。
ここで、バルブ駆動モードが全閉固定モード（非揺動モード）の時、ＴＣＶ開度センサ１６の出力変動を検出した場合には、ＴＣＶ開度センサ１６の出力変動が収まるまで、「ＰＷＭ信号のデューティ比」を上げることが望ましい。
【００９６】
［実施例３の効果］
以上のように、本実施例の内燃機関の制御装置（エンジン制御システム）においては、実施例１及び２と比べて低コストで、エンジンの運転状況に対応してスプリング１０の「目標セットトルク」、つまりスプリング力を調整（最適化）することが可能となる。したがって、エンジンの運転状況に対応した最適なバルブ挙動（バルブ保持力）を選択することができる。
なお、実施例３よりも実施例１及び２の方が、より高精度な揺動角度制御を実施できる。
【００９７】
［変形例］
本実施例では、本発明の内燃機関の制御装置を、吸気渦流発生装置を備えた内燃機関の吸気制御装置に適用しているが、本発明の内燃機関の制御装置を、内燃機関の吸気通路を開閉して吸入空気の流量を制御する内燃機関の電子スロットル制御装置、内燃機関の吸気通路を開閉して吸気通路の通路長や通路断面積を変更する内燃機関の可変吸気制御装置に適用しても良い。
また、本発明の内燃機関の制御装置を、内燃機関の燃焼室に連通する排気通路に開閉自在に設置されて、内燃機関の燃焼室より流出する排気ガスを制御する排気ガス制御バルブを備えた内燃機関の排気制御装置に適用しても良い。
また、本発明の内燃機関の制御装置を、内燃機関の燃焼室に連通する流体流路（排気通路と吸気通路とを結ぶ排気ガス還流路）に開閉自在に設置されて、内燃機関の燃焼室より流出した排気ガスを吸気系統に還流させる排気ガス還流量（ＥＧＲ量）を制御するＥＧＲ制御バルブを備えた内燃機関のＥＧＲ制御装置に適用しても良い。
【００９８】
本実施例では、吸気渦流発生装置を、エンジンの各気筒毎の燃焼室内にて混合気の燃焼を促進させるための縦方向の吸気渦流（タンブル流）の生成が可能となるように構成したが、吸気渦流発生装置を、エンジンの各気筒毎の燃焼室内にて混合気の燃焼を促進させるための横方向の吸気渦流（スワール流）の生成が可能となるように構成しても良い。また、吸気渦流発生装置を、エンジンの燃焼を促進させるためのスキッシュ渦の生成が可能となるように構成しても良い。
本実施例では、タンブル制御弁の弁体であるＴＣＶ５のバルブシャフト６にモータトルクを伝達するコイル状のスプリング１０のスプリング力を内燃機関（エンジン）の運転状況に対応して調整可能とすることを課題（目的）としているが、スワール制御弁の弁体であるスワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）のバルブシャフトにモータトルクを伝達するコイル状のスプリングのスプリング力を内燃機関の運転状況に対応して調整可能とするとことを課題（目的）としても良い。
また、吸気制御バルブは、多連一体型の吸気制御バルブに限定されず、内燃機関の吸気通路に設置されるバルブであれば、１個の吸気制御バルブであっても良い。
本実施例では、ＥＧＲバルブ４を駆動するアクチュエータを、電動モータ３とトルク伝動機構とを備えたアクチュエータによって構成したが、ＥＧＲバルブ４を駆動するアクチュエータを、電磁式または電動式負圧制御弁を備えた負圧作動式アクチュエータや、コイルを含む電磁石を備えた電磁アクチュエータによって構成しても良い。
【符号の説明】
【００９９】
１  ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）
５  ＴＣＶ（タンブルコントロールバルブ）
６  バルブシャフト
７  電動モータ
８  減速機構
９  コントロールレバー
１０  スプリング
１１  ストッパレバー
１６  ＴＣＶ開度センサ（第１センサ）
１７  コントロールレバー角度センサ（第２センサ）
１８  ＥＧＲＶ開度センサ
【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】
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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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