(57)【要約】【課題】  吸気制御弁の動作制御の切り替えに伴う排気の吹き返し又は無駄な吸気制御弁の動作によるエネルギー損失を抑制できる内燃機関の吸気制御装置を提供する。【解決手段】  本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関１の吸気弁１２よりも上流側の吸気通路１０に設けられた吸気制御弁１４を有し、吸気弁１２の開弁中に吸気制御弁１４を開弁し、吸気弁１２が閉弁した後に吸気制御弁１４を閉弁する制御パターンＰＴＮ１と、吸気弁１２が開弁する前に吸気制御弁１４を開弁し、吸気弁１２の開弁中に吸気制御弁１４を閉弁する制御パターンＰＴＮ２とを切り替えることができる。そして、制御パターンＰＴＮ２から制御パターンＰＴＮ１に切り替える過程で、切り替え前の最後に行われる制御パターンＰＴＮ２における吸気制御弁１４の閉弁から、切り替え後の最初に行われる制御パターンＰＴＮ１における吸気制御弁１４の開弁までの間に、吸気制御弁１４を少なくとも一回開閉制御する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気弁よりも上流側の吸気通路に設けられた吸気制御弁と、前記吸気弁の開弁中に前記吸気制御弁を開弁し、前記吸気弁が閉弁した後に前記吸気制御弁を閉弁する第１の吸気制御と、前記吸気弁が開弁する前に前記吸気制御弁を開弁し、前記吸気弁の開弁中に前記吸気制御弁を閉弁する第２の吸気制御とを切り替える切り替え制御手段と、前記切り替え制御手段が前記第２の吸気制御から前記第１の吸気制御へ切り替える過程で、前記吸気通路、前記吸気弁、及び前記吸気制御弁で囲まれた空間内の圧力が上昇するように前記吸気制御弁を制御する圧力上昇制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
【請求項２】
前記圧力上昇制御手段は、前記切り替え制御手段が前記第２の吸気制御から前記第１の吸気制御へ切り替える過程で、切り替え前の最後に行われる前記第２の吸気制御における吸気制御弁の閉弁から、切り替え後の最初に行われる前記第１の吸気制御における吸気制御弁の開弁までの間に、前記吸気制御弁を少なくとも一回開閉制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関は吸気行程において下死点を過ぎてから前記吸気弁が閉弁するように構成され、
前記圧力上昇制御手段は、前記切り替え制御手段が前記第２の吸気制御から前記第１の吸気制御へ切り替える過程で、切り替え前の最後に行われる前記第２の吸気制御における吸気制御弁の閉弁完了時期が前記第２の吸気制御から前記第１の吸気制御へ切り替わるときの内燃機関の運転状態に応じた閉弁完了時期よりも遅くなるように前記吸気制御弁を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項４】
前記圧力上昇制御手段は、前記切り替え前の最後に行われる前記第２の吸気制御における吸気制御弁の閉弁完了時の前記内燃機関のピストン位置が前記吸気弁が閉弁した時のピストン位置よりも低くなるように、前記吸気制御弁を制御することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項５】
前記圧力上昇制御手段は、前記切り替え前の最後に行われる前記第２の吸気制御における吸気制御弁の閉弁完了時から前記下死点までの期間が前記下死点から前記吸気弁が閉弁するまでの期間よりも短くなるように、前記吸気制御弁を制御することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項６】
前記切り替え制御手段が前記第１の吸気制御から前記第２の吸気制御へ切り替える過程で、切り替え前の最後に行われる前記第１の吸気制御における吸気制御弁の開弁から、切り替え後の最初に行われる前記第２の吸気制御における吸気制御弁の閉弁までの間、前記吸気制御弁が開弁状態に維持されるように、前記吸気制御弁の開閉動作を制限する開閉動作制限手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項７】
内燃機関の吸気弁よりも上流側の吸気通路に設けられた吸気制御弁と、前記吸気弁の開弁中に前記吸気制御弁を開弁し、前記吸気弁が閉弁した後に前記吸気制御弁を閉弁する第１の吸気制御と、前記吸気弁が開弁する前に前記吸気制御弁を開弁し、前記吸気弁の開弁中に前記吸気制御弁を閉弁する第２の吸気制御とを切り替える切り替え制御手段と、前記切り替え制御手段が前記第１の吸気制御から前記第２の吸気制御へ切り替える過程で、切り替え前の最後に行われる前記第１の吸気制御における吸気制御弁の開弁から、切り替え後の最初に行われる前記第２の吸気制御における吸気制御弁の閉弁までの間、前記吸気制御弁が開弁状態に維持されるように、前記吸気制御弁の開閉動作を制限する開閉動作制限手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気弁よりも上流側の吸気通路に設けられた吸気制御弁の動作を制御する内燃機関の吸気制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸気制御装置として、吸気弁の開弁中に吸気制御弁を開弁し、吸気弁が閉弁してから吸気制御弁を閉じるものがある（特許文献１）。また、吸気弁の開弁前に吸気制御弁を開弁し、吸気弁の開弁中に吸気制御弁を閉弁するものがある（特許文献２）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献３及び４が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２８８０５５号公報
【特許文献２】特開平４−２９２５２８号公報
【特許文献３】特開２００３−１６１１８９号公報
【特許文献４】特開平４−３３０３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの制御にはそれぞれ一長一短があるので、これらの制御を状況に応じて切り替えて使い分けることが望ましい。しかしながら、吸気弁が開弁する前に吸気制御弁を開弁し、吸気弁の開弁中に吸気制御弁を閉弁する制御から、吸気弁の開弁中に吸気制御弁を開弁し、吸気弁が閉弁した後に吸気制御弁を閉弁する制御へ切り替えるときには、切り替え前の最後に行われる吸気制御弁の閉弁によって、吸気通路、吸気弁、及び吸気制御弁で囲まれた空間（デッドボリューム）内が負圧になり次の吸気弁の開弁時に排気の吹き返しが生じていわゆる内部ＥＧＲ量が不必要に増大する場合がある。これとは逆に、吸気弁の開弁中に吸気制御弁を開弁し、吸気弁が閉弁した後に吸気制御弁を閉弁する制御から、吸気弁が開弁する前に吸気制御弁を開弁し、吸気弁の開弁中に吸気制御弁を閉弁する制御へ切り替えるときには、切り替え前の最後の吸気制御弁の閉弁動作と切り替え後の最初の吸気制御弁の開弁動作が無駄になり無用なエネルギーが消費されるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、吸気制御弁の動作制御の切り替えに伴う排気の吹き返し又は無駄な吸気制御弁の動作によるエネルギー損失を抑制できる内燃機関の吸気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】
【０００６】
本発明の内燃機関の吸気制御装置は、内燃機関の吸気弁よりも上流側の吸気通路に設けられた吸気制御弁と、前記吸気弁の開弁中に前記吸気制御弁を開弁し、前記吸気弁が閉弁した後に前記吸気制御弁を閉弁する第１の吸気制御と、前記吸気弁が開弁する前に前記吸気制御弁を開弁し、前記吸気弁の開弁中に前記吸気制御弁を閉弁する第２の吸気制御とを切り替える切り替え制御手段と、前記切り替え制御手段が前記第２の吸気制御から前記第１の吸気制御へ切り替える過程で、前記吸気通路、前記吸気弁、及び前記吸気制御弁で囲まれた空間内の圧力が上昇するように前記吸気制御弁を制御する圧力上昇制御手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
この吸気制御装置によれば、第２の吸気制御から第１の吸気制御に切り替える過程で、吸気通路、吸気弁、及び吸気制御弁で囲まれた空間（デッドボリューム）内の圧力が圧力上昇制御手段によって高められて排気の引き返しが抑制される。なお、本発明においては、吸気制御の切り替えの過程で圧力上昇制御手段によって圧力が上昇すれば足り、必ずしもデッドボリューム内の圧力が大気圧まで回復する必要はない。
【０００８】
本発明の内燃機関の吸気制御装置において、前記圧力上昇制御手段は、前記切り替え制御手段が前記第２の吸気制御から前記第１の吸気制御へ切り替える過程で、切り替え前の最後に行われる前記第２の吸気制御における吸気制御弁の閉弁から、切り替え後の最初に行われる前記第１の吸気制御における吸気制御弁の開弁までの間に、前記吸気制御弁を少なくとも一回開閉制御してもよい（請求項２）。この態様によれば、切り替え前の最後に行われる吸気弁の閉弁により低下したデッドボリューム内の圧力を、吸気制御弁の開閉動作によって吸気制御弁上流の圧力を利用して高めることができる。また、圧力を上昇させるために内燃機関の燃焼と直接関係しない吸気制御弁上流の圧力を利用しているので、内燃機関の燃焼に悪影響を及ぼすことなく第２の吸気制御から第１の吸気制御へ切り替えることができる。なお、切り替えの過程で実行される吸気制御弁の開閉動作の態様は特に制限がなく、吸気制御弁の開閉動作の回数、開弁動作から閉弁動作までの期間、開弁動作の開始時期等の動作条件はデッドボリューム内の圧力が上昇する限度で適宜に設定できる。
【０００９】
本発明の内燃機関の吸気制御装置において、前記内燃機関は吸気行程において下死点を過ぎてから前記吸気弁が閉弁するように構成され、前記圧力上昇制御手段は、前記切り替え制御手段が前記第２の吸気制御から前記第１の吸気制御へ切り替える過程で、切り替え前の最後に行われる前記第２の吸気制御における吸気制御弁の閉弁完了時期が前記第２の吸気制御から前記第１の吸気制御へ切り替わるときの内燃機関の運転状態に応じた閉弁完了時期よりも遅くなるように前記吸気制御弁を制御してもよい（請求項３）。第２の吸気制御においては、吸気制御弁の閉弁完了時期が遅くなるほどデッドボリューム内の負圧は小さくなる。この態様によれば、切り替え前の最後に行われる吸気制御弁の閉弁完了時期が第２の吸気制御から第１の吸気制御へ切り替わるときの内燃機関の運転状態に応じた閉弁完了時期よりも遅くなるように吸気制御弁が制御される。つまり、本来予定していた吸気制御弁１４の閉弁完了時期と比べて遅閉じが行われる。このため、第２の吸気制御から第１の吸気制御へ切り替える過程でデットボリューム内の負圧の増大（圧力の低下）が抑えられつつ下死点から吸気弁の閉弁が完了するまでの間にデッドボリューム内の吸気が圧縮される。その結果、デットボリューム内の圧力が高められる。
【００１０】
この態様においては、吸気制御弁の閉弁を遅らせる量を適宜に制御してよいが、例えば、圧力上昇制御手段が、前記切り替え前の最後に行われる前記第２の吸気制御における吸気制御弁の閉弁完了時の前記内燃機関のピストン位置が前記吸気弁が閉弁した時のピストン位置よりも低くなるように、前記吸気制御弁を制御してもよいし（請求項４）、前記切り替え前の最後に行われる前記第２の吸気制御における吸気制御弁の閉弁完了時から前記下死点までの期間が前記下死点から前記吸気弁が閉弁するまでの期間よりも短くなるように、前記吸気制御弁を制御してもよい（請求項５）。これらの場合は、吸気制御弁の閉弁が完了してから吸気弁が閉弁するまでの間に、吸気行程におけるピストンの動作によりデッドボリューム内の吸気が圧縮されるのでデッドボリューム内の圧力を更に高めることができる。
【００１１】
本発明の内燃機関の吸気制御装置において、前記切り替え制御手段が前記第１の吸気制御から前記第２の吸気制御へ切り替える過程で、切り替え前の最後に行われる前記第１の吸気制御における吸気制御弁の開弁から、切り替え後の最初に行われる前記第２の吸気制御における吸気制御弁の閉弁までの間、前記吸気制御弁が開弁状態に維持されるように、前記吸気制御弁の開閉動作を制限する開閉動作制限手段を備えてもよい（請求項６）。第１の吸気制御から第２の吸気制御へ切り替える際には、切り替え前の最後に行われる吸気制御弁の閉弁動作と、切り替え後の最初に行われる吸気制御弁の開弁動作とが無駄になる。この態様によれば、これらの閉弁動作と開弁動作が省略されて開弁状態が維持されるので、無駄なエネルギー消費を抑えることができる。
【００１２】
本発明の内燃機関の吸気制御装置は、内燃機関の吸気弁よりも上流側の吸気通路に設けられた吸気制御弁と、前記吸気弁の開弁中に前記吸気制御弁を開弁し、前記吸気弁が閉弁した後に前記吸気制御弁を閉弁する第１の吸気制御と、前記吸気弁が開弁する前に前記吸気制御弁を開弁し、前記吸気弁の開弁中に前記吸気制御弁を閉弁する第２の吸気制御とを切り替える切り替え制御手段と、前記切り替え制御手段が前記第１の吸気制御から前記第２の吸気制御へ切り替える過程で、切り替え前の最後に行われる前記第１の吸気制御における吸気制御弁の開弁から、切り替え後の最初に行われる前記第２の吸気制御における吸気制御弁の閉弁までの間、前記吸気制御弁が開弁状態に維持されるように、前記吸気制御弁の開閉動作を制限する開閉動作制限手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項７）。
【００１３】
この吸気制御装置によれば、第１の吸気制御から第２の吸気制御へ切り替える際に、切り替え前の最後に行われる吸気制御弁の閉弁動作と、切り替え後の最初に行われる吸気制御弁の開弁動作とがそれぞれ省略されて開弁状態が維持されるので、無駄なエネルギーの消費を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、第２の吸気制御から第１の吸気制御へ切り替える過程でデッドボリューム内の圧力が高められるので、吸気制御弁の動作制御の切り替えに伴う排気の吹き返しを抑制でき、又は第１の吸気制御から第２の吸気制御へ切り替える過程で、吸気制御弁の開弁状態が維持されて吸気制御弁の開閉動作が省略されるので無駄な吸気制御弁の動作によるエネルギー損失を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は本発明の内燃機関の吸気制御装置を搭載した内燃機関の実施形態の要部を示している。内燃機関１は直列４気筒型の火花点火ガソリンエンジンであり、４つ（図１では一つ）の気筒２のそれぞれには、コネクティングロッド５を介してクランク軸４に連結されたピストン３が往復運動自在に設けられている。各気筒２には燃焼室６が形成され、燃焼室６に臨むようにして点火プラグ７が設けられている。内燃機関１の吸気通路１０は気筒２毎に設けられた吸気ポート部１０ａと、各吸気ポート部１０ａに接続される分岐部１０ｂと、各分岐部１０ｂが接続されて吸気通路１０内の脈動を低減するためのサージタンク部１０ｃとを有している。排気通路１１は気筒２毎に設けられた排気ポート部１１ａと、各排気ポート部１１ａに接続される分岐部１１ｂと、を有している。吸気通路１０の吸気ポート部１０ａには吸気弁１２が、排気通路１１の排気ポート部１１ａには排気弁１３が燃焼室６に臨むようにして二つずつ（図１では一つずつ図示した）設けられている。吸気弁１２及び排気弁１３のそれぞれは、クランク軸４の回転を駆動源とした動弁機構（不図示）により所定のタイミングで開閉駆動されて、吸気通路１０及び排気通路１１が開閉される（図２等参照）。
【００１６】
吸気弁１２よりも上流側の吸気通路１０には、図１では分岐部１０ｂ毎に１つずつ合計４つの吸気制御弁１４が設けられている。吸気制御弁１４は円板状の弁体１４ａと弁体１４ａを駆動する電磁駆動装置１４ｂとを備えていて、所定デューティー比の電流が電磁駆動装置１４ｂに供給されることにより全開状態から全閉状態までの間で開度調整可能に構成されている。吸気制御弁１４よりも下流側の分岐部１０ｂには燃料噴射弁１５が設けられ、サージタンク部１０ｃよりも上流側にはスロットル弁１６が設けられている。エアクリーナ（不図示）で濾過された吸入空気はスロットル弁１６で流量が調節された上で燃料噴射弁１５の燃料噴射によって混合気とされ、吸気制御弁１４及び吸気弁１２のそれぞれの開閉動作によって吸入時期等が調整されて燃焼室６に導かれる。燃焼室６に導かれた混合気は点火プラグ７の火花にて着火されて燃焼し、これによってピストン３が押し下げられてクランク軸４が駆動される。混合気の燃焼後には、排気弁１３が開弁されて排気が排気通路１１へ導かれ、三元触媒等の排気浄化装置（不図示）で有害物質が浄化されてから消音器（不図示）を介して大気に排出される。
【００１７】
点火プラグ７、吸気制御弁１４、燃料噴射弁１５、及びスロットル弁１６等の内燃機関１の各部の動作はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０によって制御される。ＥＣＵ２０はマイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺装置を備えた周知のコンピュータであり、各種センサから入力される信号に基づいて内燃機関１の運転状態を取得して点火時期、燃料噴射量等の各種パラメータが適正に制御されるように所定の処理を実行する。ＥＣＵ２０に接続されるセンサとしては、クランク軸４の位置（角度）に応じた信号を出力するクランク角センサ２１、吸入空気量（流量）に対応した信号を出力するエアフローセンサ２２、及び、スロットル弁１６の開度に応じた信号を出力するスロットル開度センサ２３等が設けられている。その他にも各種のセンサが設けられてＥＣＵ２０に接続されているが図示を省略する。
【００１８】
本発明の吸気制御装置は吸気制御弁１４及びＥＣＵ２０にて実現されている。ＥＣＵ２０が吸気制御弁１４に対して行う制御には、制御の態様が互いに相違する少なくとも二種類の制御パターンが含まれていて、ＥＣＵ２０はこれらのパターンを内燃機関１の運転状態に応じて選択的に実行する。図２はＥＣＵ２０が吸気制御弁１４に対して行う制御のパターンを説明する説明図で、吸気制御弁１４の開度変化が横軸をクランク角とした吸気弁１２及び排気弁１３のそれぞれのリフト波形に重ねられて図示されている。図２（ａ）に示す制御パターンＰＴＮ１は、吸気弁１２の開弁中に吸気制御弁１４を開弁し、吸気弁１２が閉弁した後に吸気制御弁１４を閉弁するもので、本発明の第１の吸気制御に相当する。制御パターンＰＴＮ１では、吸気制御弁１４がバルブオーバーラップＯＬを過ぎてから開弁し、吸気弁１２の閉弁後、圧縮行程上死点（圧ＴＤＣ）を過ぎてから閉弁する動作が繰り返される。一方、図２（ｂ）に示す制御パターンＰＴＮ２は、吸気弁１２が開弁する前に吸気制御弁１４を開弁し、吸気弁１２の開弁中に吸気制御弁１４を閉弁するもので、本発明の第２の吸気制御に相当する。制御パターンＰＴＮ２では、吸気制御弁１４が排気弁１３が開弁される前に開弁し、バルブオーバーラップＯＬを過ぎて、かつ吸気弁１２が閉弁する前に閉弁する動作が繰り返される。
【００１９】
これらの制御パターンＰＴＮ１，ＰＴＮ２の使い分けの詳細は後述するが、制御パターンＰＴＮ１は内燃機関１が高回転、高負荷状態の際に実行され、制御パターンＰＴＮ２は低回転、低負荷状態の際に実行される。そして、内燃機関１の運転状態が低回転、低負荷状態から高回転、高負荷状態へ変化する場合には、吸気制御弁１４に対する制御が制御パターンＰＴＮ２から制御パターンＰＴＮ１へ切り替えられる。逆に、高回転、高負荷から低回転、低負荷へ運転状態が変化する場合には、制御パターンＰＴＮ１から制御パターンＰＴＮ２へ切り替えられる。
【００２０】
図３は、ＥＣＵ２０が制御パターンＰＴＮ２から制御パターンＰＴＮ１へ切り替える過程で実行する制御と、その制御に対応して変化するデッドボリュームの内圧Ｐの様子を示した説明図である。このデッドボリュームは吸気通路１０（吸気ポート部１０ａ及び分岐部１０ｂ）、吸気弁１２、及び吸気制御弁１４で囲まれた空間Ｖ（図１）のことである。また、図３においては、比較例の内圧Ｐの変化が一点鎖線で示されている。この図から明らかなように、ＥＣＵ２０は制御パターンＰＴＮ２から制御パターンＰＴＮ１へ切り替える過程で、切り替え前の最後の吸気制御弁１４の閉弁から切り替え後の最初の吸気制御弁１４の開弁までの間に、吸気制御弁１４を一回開閉させている。この開閉制御によって、切り替え前に吸気制御弁１４が閉じられてから低下したデッドボリュームの内圧Ｐがサージタンク部１０ｃ（図１）内の圧力を利用して図３のＡ部に示すように上昇し、内圧Ｐが回復する。その後、内圧Ｐが回復した状態で吸気弁１２が開かれるので、図３のＢ部に示すように、バルブオーバーラップＯＬの間に排気の吹き返しが抑制される。これに対し、開閉制御をしない比較例では、内圧Ｐが低下した状態のまま切り替え後に吸気弁１２が開かれるので、図３のＢ部に示すようにデッドボリュームへの排気の吹き返しが起こる。このように、本実施形態では、開閉制御によってデッドボリュームへの排気の吹き返しが抑制されるため、過度な内部ＥＧＲを防止することができる。更に、吸気制御弁１４の開閉制御は吸気弁１２が閉弁された状態で行われるので、この制御が切り替え前の最後の吸気行程と切り替え後の最初の吸気行程に悪影響を与えることはない。
【００２１】
次に、図３の場合とは反対に、ＥＣＵ２０が制御パターンＰＴＮ１から制御パターンＰＴＮ２へ切り替える過程で実行する制御について説明する。図４は制御パターンＰＴＮ１から制御パターンＰＴＮ２へ切り替える過程で実行する制御内容を示している。この図から明らかなように、制御パターンＰＴＮ１から制御パターンＰＴＮ２へ切り替える場合には、制御パターンＰＴＮ１における切り替え前の最後の閉弁操作ＣＬと、制御パターンＰＴＮ２における切り替え後の最初の開弁操作ＯＰとが、吸気弁１２が閉弁した状態で行われることになるため、これらが無駄な操作となる。そのため、ＥＣＵ２０は、これらの操作ＣＬ、ＯＰが省略されるように、制御パターンＰＴＮ１における切り替え前の最後の開弁から、制御パターンＰＴＮ２における切り替え後の最初の閉弁までの間に吸気制御弁１４を開弁状態に維持する。これによって、吸気制御弁１４の無駄な開閉操作ＣＬ、ＯＰが省略されて無駄なエネルギー消費を抑制できる。
【００２２】
以上説明した吸気制御弁１４に対する制御を実現するための制御ルーチンの一例を図５及び図６に示す。図５及び図６に示したルーチンのプログラムはＥＣＵ２０のＲＯＭに予め記憶されており、適宜に読み出されて所定の間隔で繰り返し実行される。ＥＣＵ２０は、まずステップＳ１において、内燃機関１の運転状態を取得する。具体的にはクランク角センサ２１の出力信号に基づいて、現在のクランク角ｃｒｎｋ及び機関回転数（回転速度）ＮＥをそれぞれ取得するとともに、負荷率ＫＬを取得する。負荷率ＫＬは機関回転数ＮＥ、スロットル弁の開度、吸入空気量等の負荷と相関する物理量に基づいて低負荷側０％から高負荷側１００％までの間で内燃機関の負荷を定義したもので、例えばクランク角センサ２１、スロットル開度センサ２３等の出力信号に基づいて演算できる。なお、負荷率ＫＬをスロットル弁１６の開度で代用することもできる。
【００２３】
次に、ＥＣＵ２０はステップＳ２において、次サイクルで実行すべき制御パターンＰＴＮ１、ＰＴＮ２を決定するタイミングか否かを判断する。この決定タイミングは、図３及び図４に示した切り替え過程における制御が可能な所定時期に設定すればよい。本実施形態では、この所定時期として、図３及び図４に示した制御が可能で、かつ制御パターンＰＴＮ１、ＰＴＮ２の判別が容易な吸気弁１２の閉弁完了時が設定されている。この閉弁完了時に制御パターンを決定すれば、吸気制御弁１４の状態（開弁状態、閉弁状態）を確認するだけで、現在進行中の制御パターンＰＴＮ１、ＰＴＮ２の判別が容易にできる。図２を参照すれば明らかなように、吸気弁１２の閉弁完了時に吸気制御弁１４が開弁状態であれば制御パターンＰＴＮ１の実行中であることが分かり、閉弁状態であれば制御パターンＰＴＮ２の実行中であることが分かる。また、図３及び図４を参照すれば明らかなように、吸気弁１２の閉弁完了時に制御パターンを決定すれば、次のサイクルで制御パターンが切り替わる場合でも、図３又は図４の制御に間に合わせることが可能となる。
【００２４】
ステップＳ２で、決定タイミングでないと判定した場合には図６のステップＳ１５に進み、決定タイミングであると判定した場合には、ステップＳ３に進み、次のサイクルの制御パターン（次パターン）を決定する。次パターンの決定は、機関回転数ＮＥ及び負荷率ＫＬを変数として制御パターンＰＴＮ１、ＰＴＮ２のいずれかを与えるパターン決定マップｐｔｎ＿ｍａｐ（不図示）をＥＣＵ２０のＲＯＭに予め記憶させておき、この決定マップｐｔｎ＿ｍａｐを参照することによって実現される。決定マップｐｔｎ＿ｍａｐの参照の結果、制御パターンＰＴＮ１が得られたときには「１」を、制御パターンＰＴＮ２が得られたときには「２」を、次パターンを識別する変数ｐｔｎ＿ｎｘｔにそれぞれ代入する。
【００２５】
次にステップＳ４で、変数ｐｔｎ＿ｎｘｔの値を判別し、ｐｔｎ＿ｎｘｔ＝２であればステップＳ５に進み、ｐｔｎ＿ｎｘｔ＝２でないならばステップＳ９に進む。ステップＳ５では、次サイクルで実行予定の制御パターンＰＴＮ２の開弁開始時期候補Ｃｏｐ＿ｎｘｔを算出し、続くステップＳ６では、次サイクルで実行予定の制御パターンＰＴＮ２の閉弁開始時期候補Ｃｃｌ＿ｎｘｔを算出する。これらの候補の算出は、機関回転数ＮＥ及び負荷率ＫＬを変数として、開弁開始時のクランク角を与える開弁開始時期マップＣｏｐ＿ｍａｐ２及び閉弁開始時のクランク角を与える閉弁開始時期マップＣｃｌ＿ｍａｐ２のそれぞれをＥＣＵ２０のＲＯＭに予め記憶させておき、これらのマップを参照することによって実現される。次に、ステップＳ７で、開弁開始時期を特定する変数Ｃｏｐに開弁開始時期候補Ｃｏｐ＿ｎｘｔを代入し、続くステップＳ８で、閉弁開始時期を特定する変数Ｃｃｌに閉弁開始時期候補Ｃｃｌ＿ｎｘｔを代入して開弁開始時期及び閉弁開始時期をそれぞれ決定し、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、実行中の制御パターンを識別する変数ｐｔｎに変数ｐｔｎ＿ｎｘｔの値を代入して制御パターンを更新する。
【００２６】
一方、ステップＳ９では、次サイクルで実行予定の制御パターンＰＴＮ１の開弁開始時期候補Ｃｏｐ＿ｎｘｔを算出し、続くステップＳ１０では、次サイクルで実行予定の制御パターンＰＴＮ１の閉弁開始時期候補Ｃｃｌ＿ｎｘｔを算出する。これらの候補の算出は、ステップＳ５及びステップＳ６と同様に、機関回転数ＮＥ及び負荷率ＫＬを変数として、開弁開始時のクランク角を与える開弁開始時期マップＣｏｐ＿ｍａｐ１及び閉弁時のクランク角を与える閉弁開始時期マップＣｃｌ＿ｍａｐ１のそれぞれをＥＣＵ２０のＲＯＭに予め記憶させておき、これらのマップを参照することによって実現される。
【００２７】
次に、ステップＳ１１では、変数ｐｔｎの値が「２」であるか否かを判定し、「２」であるときはステップＳ１２に進み、「２」でないときはステップＳ１２及びステップＳ１３をそれぞれスキップしてステップＳ１４に進む。変数ｐｔｎの値が「２」のときは、制御パターンＰＴＮ２から制御パターンＰＴＮ１へ切り替える場合に該当する。そこで、ステップＳ１２及びステップＳ１３において、図３に示した開閉制御が実行されるように、当該制御における所定開弁開始時期Ｃｏｐ＿２１としてのクランク角を変数Ｃｏｐに、当該制御における所定閉弁開始時期Ｃｃｌ＿２１としてのクランク角を変数Ｃｃｌに、それぞれ代入し、その後ステップＳ１４に進む。
【００２８】
図６のステップＳ１５〜ステップＳ１７は、吸気制御弁１４の動作状態を判別する処理である。図７に示すように、本実施形態では、吸気制御弁１４の動作状態として、閉弁状態に保持されている状態ＣＬＫＰ、開弁動作中の状態ＯＰＭＶ、開弁状態に保持されている状態ＯＰＫＰ、及び閉弁動作中の状態ＣＬＭＶの４つの状態を定義し、吸気制御弁１４３の各状態に対応する値を変数ｐｏｓ＿ｎｏｗに代入して吸気制御弁１４の動作状態を判別する。ステップＳ１５で状態ＯＰＭＶの場合には、吸気制御弁１４の開弁動作が終了するまで開弁動作を制御し（ステップＳ１８、ステップＳ１９）、開弁動作が終了した場合には、ステップＳ２０で状態ＯＰＫＰに対応する値を変数ｐｏｓ＿ｎｏｗに代入して動作状態を更新し、今回のルーチンを終了する。
【００２９】
ステップＳ１６で状態ＣＬＭＶの場合には、吸気制御弁１４の閉弁動作が終了するまで閉弁動作を制御し（ステップＳ２１、ステップＳ２２）、閉弁動作が終了した場合には、ステップＳ２３で状態ＣＬＫＰに対応する値を変数ｐｏｓ＿ｎｏｗに代入して動作状態を更新する。次に、ステップＳ２４で、開弁開始時期を特定する変数ＣｏｐにステップＳ５又はステップＳ９で算出した開弁開始時期候補Ｃｏｐ＿ｎｘｔを代入し、続くステップＳ２５で閉弁開始時期を特定する変数ＣｃｌにステップＳ６又はステップＳ１０で算出した閉弁開始時期候補Ｃｃｌ＿ｎｘｔを代入して、開弁開始時期及び閉弁開始時期をそれぞれ決定する。
【００３０】
ステップＳ１７で状態ＣＬＫＰの場合には、ステップＳ２６に進み現在のクランク角ｃｒｎｋが開弁開始時期Ｃｏｐであるか否かを判定し、開弁開始時期Ｃｏｐでないときは今回のルーチンを一旦終了し、開弁開始時期ＣｏｐのときはステップＳ２７で吸気制御弁１４の開弁動作を開始させ、ステップＳ２８で状態ＯＰＭＶに対応する値を変数ｐｏｓ＿ｎｏｗに代入して動作状態を更新し、その後今回のルーチンを終了する。
【００３１】
ステップＳ１５〜ステップＳ１７において全て否定判定された場合は、状態ＯＰＫＰの場合に該当するので、ステップＳ２９に進んで現在のクランク角ｃｒｎｋが閉弁開始時期Ｃｃｌであるか否かを判定し、閉弁開始時期Ｃｃｌでないときは今回のルーチンを一旦終了する。閉弁開始時期ＣｃｌのときはステップＳ３０で吸気制御弁１４の閉弁動作を開始させ、ステップＳ３１で状態ＣＬＭＶに対応する値を変数ｐｏｓ＿ｎｏｗに代入して動作状態を更新し、その後今回のルーチンを終了する。
【００３２】
以上、図５及び図６の制御を繰り返し実行することにより、図３及び図４に示した制御が実現される。即ち、制御パターンＰＴＮ２から制御パターンＰＴＮ１へ切り替える過程では、ステップＳ９及びステップＳ１０で、制御パターンＰＴＮ１における開弁開始時期候補Ｃｏｐ＿ｎｘｔ及び閉弁開始時期候補Ｃｃｌ＿ｎｘｔがそれぞれ決定されるとともに、ステップＳ１２及びステップＳ１３で開閉制御の開弁開始時期Ｃｏｐ及び閉弁開始時期Ｃｃｌがそれぞれ決定される。そして、次回以降のルーチンにおいて、ステップＳ２６で開弁開始時期Ｃｏｐの到来が判定されたときにステップＳ２７で開弁動作の制御が開始される。その後、ステップＳ１８及びステップＳ１９において、開弁動作が終了するまで開弁動作の制御が行われる。開弁動作が終了した後は、ステップＳ２９で閉弁開始時期Ｃｃｌの到来を判定したときに、ステップＳ３０で閉弁動作の制御が開始され、閉弁動作が終了するまで閉弁動作の制御が継続される（ステップＳ２２、ステップＳ２３）。ここまでで、図３に示した開閉制御が完了する。更に、開閉制御の完了後には、ステップＳ２４及びステップＳ２５で、開弁開始時期候補Ｃｏｐ＿ｎｘｔが変数Ｃｏｐに、閉弁開始時期候補Ｃｃｌ＿ｎｘｔが変数Ｃｃｌにそれぞれ代入されて制御パターンＰＴＮ１における開弁開始時期及び閉弁開始時期がそれぞれ決定される。これにより、制御パターンＰＴＮ２から制御パターンＰＴＮ１への制御パターンの切り替えが完了する。
【００３３】
一方、制御パターンＰＴＮ１から制御パターンＰＴＮ２へ切り替える過程では、切り替え前の制御パターンＰＴＮ１における閉弁動作の制御が開始される前に、閉弁開始時期を特定する変数ＣｃｌへステップＳ６で算出した制御パターンＰＴＮ２における閉弁開始時期候補Ｃｃｌ＿ｎｘｔが代入されて閉弁開始時期が決定される（ステップＳ８）。このため、制御パターンＰＴＮ１における最後の閉弁動作が省略されて、切り替え後の最初の制御パターンＰＴＮ２における閉弁動作までの間、吸気制御弁１４が開弁状態に維持される（ステップＳ２９）。これにより、図４に示した制御が実現される。
【００３４】
以上説明した本実施形態においては、ＥＣＵ２０が図５及び図６の制御ルーチンを実行することにより、本発明の切り替え制御手段、圧力上昇制御手段、及び開閉動作制御手段としてそれぞれ機能する。
【００３５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、制御パターンＰＴＮ２から制御パターンＰＴＮ１へ切り替える過程で実行する制御の形態が第１の実施形態と相違する。他の点は第１の実施形態と同様であるので重複する説明は省略する。
【００３６】
図８は、ＥＣＵ２０が制御パターンＰＴＮ２から制御パターンＰＴＮ１へ切り替える過程で実行する制御と、その制御に対応して変化するデッドボリュームの内圧Ｐの様子を示した説明図である。また、この図において、比較例の吸気制御弁１４の閉弁動作及び内圧Ｐの変化がそれぞれ一点鎖線で示されている。この比較例における吸気制御弁１４の閉弁完了時期は、制御パターンＰＴＮ２から制御パターンＰＴＮ１に切り替わるときの内燃機関１の運転状態に応じて算出されたものであり、例えば図５のステップＳ６で使用する閉弁開始時期マップＣｃｌ＿ｍａｐ２を利用して算出される。図８から明らかなように、ＥＣＵ２０は、制御パターンＰＴＮ２から制御パターンＰＴＮ１へ切り替える過程で、切り替え前の最後の吸気制御弁１４の閉弁完了時期が制御パターンＰＴＮ２から制御パターンＰＴＮ１へ切り替わるときの運転状態に応じた閉弁完了時期よりも遅くなるように、吸気制御弁１４を制御している。つまり、本来予定していた吸気制御弁１４の閉弁完了時期と比べて遅閉じが行われる。図示の例では、ＥＣＵ２０が切り替え前の最後の吸気制御弁１４の閉弁完了時ｔ１のピストン位置が、吸気弁１２が閉弁した時ｔ２のピストン位置よりも低くなるように、吸気制御弁１４を制御している。換言すれば、切り替え前の最後に行われる吸気制御弁の閉弁完了時ｔ１から下死点（ＢＤＣ）までの期間Ｔ１が、ＢＤＣから吸気弁１２が閉弁する時ｔ２までの期間Ｔ２よりも短くなるように、吸気制御弁１４がＥＣＵ２０にて制御される。なお、本実施形態においては、吸気制御弁１４の閉弁開始から完了までの期間が略一定であるから、閉弁開始時期を他の時期よりも遅くすれば、閉弁完了時期も遅くなる。
【００３７】
図８に示した制御は、図５及び図６の制御ルーチンを適宜修正することで実現できる。即ち、図５のステップＳ２のパターンの決定タイミングを、図８の制御及び図４の制御のそれぞれが実行可能な時期、例えば吸気制御弁１４の開弁完了時に変更するとともに、ステップＳ１３の所定閉弁開始時期Ｃｃｌ＿２１としてのクランク角を、図８の制御が実現可能で、かつステップＳ６で算出される値よりも大きい所定値に設定すればよい。この所定値は不変であってもよいし、内燃機関１の運転状態に応じて変化させてもよい。このように修正した制御ルーチンをＥＣＵ２０が実行することにより、ＥＣＵ２０が本発明の切り替え制御手段、圧力上昇制御手段、及び開閉動作制御手段としてそれぞれ機能する。
【００３８】
本実施形態によれば、図８に示すように、制御パターンＰＴＮ２から制御パターンＰＴＮ１へ切り替える過程でデットボリューム内の負圧の増大（圧力の低下）が抑えられつつ下死点（ＢＤＣ）から吸気弁１２の閉弁が完了するまでの間にデッドボリューム内の吸気が圧縮される結果、Ａ部に示すように、デットボリューム内の圧力が高められる。そのため、Ｂ部に示すように、デッドボリュームへの排気の吹き返しが抑制されて過度な内部ＥＧＲを防止することができる。
【００３９】
本発明は以上の実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の形態で実施してもよい。以上の実施形態では、制御パターンＰＴＮ２から制御パターンＰＴＮ１へ切り替える過程で実行する制御（図３及び図８）と、制御パターンＰＴＮ１から制御パターンＰＴＮ２へ切り替える過程で実行する制御（図４）とを同時に実行する形態を例示したが、これらの制御をそれぞれ単独で実施しても構わない。また、本発明は、制御パターンＰＴＮ１、ＰＴＮ２の他に、これらと相違する制御パターン、例えば吸気弁の開弁後に吸気制御弁を開弁し、吸気弁の閉弁前に吸気制御弁を閉弁するパターン等の実行が可能な制御装置への適用を妨げるものではない。また、図３の制御は、制御パターンの切り替えの過程で、吸気制御弁１４を一回開閉するものであるが、複数回開閉させてもよい。また、開弁開始時期、閉弁開始時期は適宜に設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の内燃機関の吸気制御装置を搭載した内燃機関の実施形態の要部を示した図。
【図２】吸気制御弁に対して行う制御のパターンを説明する説明図で、（ａ）は制御パターンＰＴＮ１を、（ｂ）は制御パターンＰＴＮ２をそれぞれ示している。
【図３】制御パターンＰＴＮ２から制御パターンＰＴＮ１へ切り替える過程で実行する制御を説明する説明図。
【図４】制御パターンＰＴＮ１から制御パターンＰＴＮ２へ切り替える過程で実行する制御を説明する説明図。
【図５】第１の実施形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図６】図５の続きのフローチャート。
【図７】吸気制御弁の各状態を説明する説明図。
【図８】制御パターンＰＴＮ２から制御パターンＰＴＮ１へ切り替える過程で実行する第２の実施形態に係る制御を説明する説明図。
【符号の説明】
【００４１】
１  内燃機関
１０  吸気通路
１２  吸気弁
１４  吸気制御弁
２０  ＥＣＵ（切り替え制御手段、圧力上昇制御手段、開閉動作制限手段）
ＰＴＮ１、ＰＴＮ２  制御パターン（第１の吸気制御、第２の吸気制御）
【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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