(57)【要約】【課題】  各シリンダ（気筒）毎に要求される空気量を正確に供給し、燃料量を各シリンダ（気筒）毎に制御することで、各シリンダ毎の出力トルクを正確に制御し、各シリンダ（気筒）毎のトルクむらが、内燃機関全体の出力トルクを低下させリーンバーン制御，超リーンバーン制御，筒内燃料噴射制御等の燃費向上あるいはエミッション改善を図る。【解決手段】  主吸気管から分岐した各分岐管にアクセルの操作量に応じて、開閉制御されるスロットル弁を設け、各シリンダ（気筒）の吸気ポートにアクセルの操作量に応じて吸入空気量を制御する吸気弁を設置することにより各シリンダ毎の吸入空気量を制御する。【選択図】図２４
2007138954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセル装置、
アクセルの操作量を検出するアクセルセンサ、
アクセルセンサの出力に応じて制御信号を発生する制御回路、
内燃機関の各シリンダの吸気ポートに設けられた吸気弁、
前記制御回路から出力される制御信号に応じて前記吸気弁の開閉タイミングおよび／またはストロークを制御するアクチュエータ、
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】
アクセルの操作量に応じてエンジンの吸排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングおよび／またはストロークを制御することを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項３】
内燃機関の各シリンダ毎に要求される要求空気量を求めるステップ、求められた要求空気量に応じて吸気弁の開閉タイミングおよび／またはストロークを制御するステップ、
とを有する内燃機関の制御方法。
【請求項４】
シリンダの吸気ポートを開閉制御する吸気弁を備えた内燃機関において、前記吸気弁の開閉状態がアクセル操作量の関数として定義されている内燃機関。
【請求項５】
アクセル開度に応じて機関の出力トルクを制御するものにおいて、
前記出力トルクが前記機関の吸気弁の開閉状態に応じて制御されることを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項６】
請求項５において、
さらに吸気量を検出するセンサを設け、このセンサの出力信号で前記吸気弁の開閉状態をフィードバック制御するようにした内燃機関の制御方法。
【請求項７】
請求項５において、
さらにシリンダ内圧力を検出する筒内圧センサを設け、このセンサの出力信号で前記吸気弁の開閉状態をフィードバック制御するようにした内燃機関の制御方法。
【請求項８】
さらに機関の回転トルクを検出するトルクセンサを設け、このセンサの出力信号で前記吸気弁の開閉状態をフィードバック制御するようにした内燃機関の制御方法。
【請求項９】
シリンダの吸気ポートを開閉制御する吸気弁とシリンダに吸入される空気量を検出する空気量センサとを備えた内燃機関において、
前記吸気弁の開閉状態がアクセルの操作量と前記空気量センサの出力信号との関数として定義されている内燃機関。
【請求項１０】
シリンダの吸気ポートから空気を吸入して駆動される内燃機関の制御装置において、
アクセルの操作量に応じて各シリンダに吸入される空気量を制御するための空気量制御弁が各分岐通路および／または各吸気ポートに設けられたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
機関のシリンダ毎の出力トルクを制御するものにおいて、前記シリンダ毎の吸入空気量を制御して前記シリンダ毎の出力トルクを制御することを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項１２】
各シリンダの吸気ポートを開閉する吸気弁、
この吸気弁を電気的に駆動する電動アクチュエータ、
この電動アクチュエータの制御信号を発生する制御回路を有するものにおいて、
前記制御回路は、アクセルの操作量に応じて前記電動アクチュエータの制御信号を出力することを特徴とする内燃機関の可変吸気弁機構。
【請求項１３】
各シリンダの吸気ポートに接続され各シリンダに空気を給送する分岐管、
この分岐管の上流に接続され、これら分岐管に、空気を導く主吸気管、
この主吸気管に配設され、各分岐管を逆流して来る逆流空気の量も含め各分岐管毎に流れる空気量を計測可能な逆流検知型空気流量センサ、
及び、機関の出力トルクを測定するトルク測定装置、
アクセルの操作量に応じて、前記各分岐管毎に当該分岐管を通って流れる空気量を制御する空気量制御弁、を有し、
前記トルク測定装置の出力の変動に応じて前記空気量制御弁の開度を補正して分岐管を流れる空気量を調整する空気量制御弁開度補正装置、とからなることを特徴とする内燃機関のトルク制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアクセルの操作量に応じてシリンダへ供給される空気の量が調整可能な内燃機関の制御装置及び制御方法に関する。
【０００２】
また、本発明は内燃機関そのものにも関する。
【背景技術】
【０００３】
この様な内燃機関においては従来、スロットル弁と呼ばれる空気量制御弁が、主吸気管に配設され、このスロットル弁を例えばアクセルの踏み込み量に応じて開閉制御し、その下流で各シリンダ（気筒）に接続された分岐管に分流していた。
【０００４】
特開平１−２７１６３４号公報等で知られる内燃機関の制御装置では、上記に加えて、クランク角センサで検出した気筒毎の出力トルクの差を除去するように燃料噴射量を調節し、かつ筒内圧力センサで検出された圧力の変動に応じて燃料噴射量を補正している。
【０００５】
上記の従来技術では、スロットル弁から各シリンダ（気筒）までの空気通路長が長くて、スロットル弁の制御による空気量の変化に遅れが生じ、各シリンダ（気筒）毎に最適な空気量が得られないという問題があった。また各シリンダ（気筒）に接続される分岐管の夫々の長さが異なったり、形状が異なったりして、各シリンダ（気筒）に均一に空気を分配できないという問題もあった。
【０００６】
そして、この様に各シリンダ（気筒）毎に要求される空気量を正確に供給できないため、燃料量を各シリンダ（気筒）毎に制御しても、各シリンダ毎の出力トルクを正確には制御できなかった。
【０００７】
その結果、各シリンダ（気筒）毎のトルクむらが、内燃機関全体の出力トルクを低下させリーンバーン制御，超リーンバーン制御，筒内燃料噴射制御等の燃費向上策あるいはエミッション改善策に限界を与えていた。
【０００８】
【特許文献１】特開平１−２７１６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、この様な課題を解決するために提案されたもので、第１の目的は、内燃機関の各シリンダ（気筒）毎に、吸入空気量を制御できる様にする点にある。
【００１０】
第２の目的は、内燃機関の各シリンダ（気筒）毎の出力トルクを制御できるようにする点にある。
【００１１】
第３の目的は、空気量制御弁と各シリンダ（気筒）間のポンピングロスを低減する点、および／または各分岐管形状の相異に伴う空気の分配の不均一さを解消する点にある。
【００１２】
第４の目的は、アクセルの操作量（例えば踏み込み量）に応じて各シリンダへの供給空気量がより正確に制御できる様にする点にある。
【００１３】
第５の目的は、排気ガス還流システム（ＥＧＲシステム）を備えた内燃機関のＥＧＲ制御量を正確に制御できる様にする点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記第１の目的は、主吸気管から分岐した各分岐管若しくは、各シリンダ（気筒）の吸気ポートにアクセルの操作量に応じて吸入空気量を制御する空気量制御弁を設置することにより達成される。
【００１５】
第２の目的は、各シリンダに対応して吸入空気量を制御する空気制御弁を設け、この空気制御弁の開度を各シリンダ毎の要求出力トルクに応じて補正することによって達成される。
【００１６】
第３の目的は、各シリンダの吸気ポートを開閉する吸気弁の開閉タイミングあるいはストロークを制御して、各シリンダ毎の吸入空気量を制御することにより達成される。
【００１７】
第４の目的は、アクセルの操作量に応じて、開閉制御されるスロットル弁を各分岐管あるいは吸気ポートに設置することにより達成される。
【００１８】
第５の目的は、各分岐管を通って逆流する空気の量を含めて各分岐管に流れる空気量を検出可能な、逆流検知型空気量センサを設け、このセンサの出力により、各シリンダの吸気ポートに設けた吸気弁の開閉タイミングを制御することにより達成できる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように本発明によれば、各シリンダ（気筒）毎に空気量を正確に制御できるので、リーンバーン，超リーンバーン制御を行っても排気中のエミッションを悪化することがない。
【００２０】
また、各シリンダ（気筒）毎の出力トルクがより正確に制御できるので、エンジンのトータル出力が向上する。
【００２１】
更に、空気量制御弁とシリンダ間の空気通路におけるポンピングロスを低減できる。
【００２２】
さらにエンジンからの内部ＥＧＲを含む逆流を検出する逆流検出空気量センサを設けてその信号に基づき、吸気弁の開閉時期を制御すれば、内部ＥＧＲを精度よく制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１に本発明の構成を示す。空気は空気量検出センサ７，スロットル弁１０，分岐管
１１，吸気弁１６を介して、エンジン１３へ吸入される。空気量はスロットル弁１０の開度，吸気弁１６の開度を変化させることによって制御できる。空気量は空気量検出センサ７によって計量される。必要に応じて、吸気管内圧力センサ３１，筒内圧力センサ４２によって、吸気管，気筒内の圧力をそれぞれ検出する。吸気弁はたとえば電磁ソレノイド
１８，１９へ駆動回路３０より電圧を印加することによって可動部２２が電磁力の作用によって動き、それにつながった吸気弁１６が開閉動作する。排気弁１７についても同様な作用をする。燃料は筒内に直接燃料を噴射できるインジェクタ１より供給される。インジェクタ１は駆動回路３２によって駆動される。スロットル弁１０はモータ９によって開閉動作し、その開度はスロットルセンサ８により検出される。アクセル開度αはアクセル開度センサ７４によって検出され、少なくともアクセル開度センサ信号に基づき、吸排気弁が制御される。制御装置１２は上記センサの信号に基づき、絞弁，吸排気弁などを制御する。分岐管１１は、主吸気管から分岐し、各シリンダの吸気ポートに空気を送る通路である。
【００２５】
図２に示すようにエンジン回転数が低く、エンジントルクが小さい運転域では燃費向上を図るため、空燃比が４０のような超リーンバーン運転をする。エンジンのトルクが大きくなるに従い、空燃比が４０より小さい（例えば２０〜３０）リーンバーンにＥＧＲを加えた制御、さらにエンジントルクが大きくなるとストイキ空燃比にＥＧＲを加わえる。さらに出力が大きくなるに従い、ストイキ及びストイキより濃い空燃比に設定する。ＥＧＲにより、燃焼温度を低下させると共に燃費，ＮＯｘ排出量を低減する。
【００２６】
図３に本発明の基本構成を示す。空気量検出センサ７の信号に基づき、制御装置１２は空気量制御弁（可変吸気弁）機構４０を制御し、エンジンの回転角センサ３３，筒内圧力センサ４２の信号によってエンジンの出力トルクを検出し、フィードバック制御する。
【００２７】
本実施例においては、各分岐管１１に、空気流量を制御する空気制御弁としてのスロットル弁１０を設け、このスロットル弁１０をアクセルの操作量（踏み込み量）に応じて制御する場合、吸気弁１６は機械的カム機構で制御されても良い。
【００２８】
また、吸気弁１６を電磁的に駆動する場合でも、吸気弁１６を単にＯＮ−ＯＦＦ弁として制御し、空気量制御を専ら、スロットル弁１０に任せることができる。
【００２９】
逆に低負荷低速運転領域では、スロットル弁１０をアクセルの操作量に関係なく全開とし、吸気弁１６のストロークおよび／または開閉タイミングをアクセルの操作量の関数として制御しても良い。
【００３０】
更に、吸気弁１６のストロークおよび／または開閉タイミングを機関の全運転領域に亘って制御する場合は、図２５に示すシステムのようにスロットル弁１０はなくても良い。
【００３１】
また、その場合、スロットル弁１０をトラクションコントロール用の制御弁として使用することもできる。即ちアクセルの操作量に応じた空気量制御は吸気弁１６で行い、車輪のスリップ発生時にアクセルの操作量に関係なく、即ち吸気弁１６の制御状態に関係なくスロットル弁１０を閉じて、エンジンの出力トルクを抑制し、車輪の空転を防止する。従ってこの場合はスロットル弁１０は通常時に全開位置をとる絞弁となる。
【００３２】
図４に燃料噴射タイミングと吸気の充填効率を示す。充填効率が大きいほど効率よく空気量を吸入できたことになる。吸気弁を開くタイミングがマイナス５度で、燃料噴射タイミングを変化させると、燃料噴射タイミングが約１５０度で効率が最大になる。これは噴射された燃料により吸入空気が冷却され空気の密度が上がり、多くの空気を吸入できるようになったためである。図５（ａ）に示すように吸気上死点付近で燃料を噴射するとインジェクタ１より噴射された燃料噴霧３がピストンキャビティ３ａに衝突し、ピストン６の上面で蒸発が行われる。このため、燃料の気化熱はピストンを冷却するのに使われる。一方、図５（ｂ）に示すようにピストン６が下がったタイミングで燃料を噴射すると吸気弁から流入する空気６０によって燃料が気化されるため、気化熱は空気の冷却に使われることになる。このため、吸入時の充填効率が向上する。図４に示したように、吸気弁１６を開く時期を遅くすると、吸気弁１６を通る空気の流入も遅くなるので、それに連動して燃料噴射時期を制御することによって充填効率を高く、保つことができる。
【００３３】
図６に吸気弁の開くタイミングと充填効率を高く保つための燃料噴射時期の関係の一例を示す。吸気弁開タイミングを遅くするに従い、燃料噴射時期を遅くすることによって充填効率を高く保てる。
【００３４】
図７に電磁式可変吸気弁の構成の一例を示す。図７（ａ）のようにソレノイド１８，
１９に電圧が印加されない場合、吸気弁１６はアマチュア２２を介して、ばね２４，２３によって、中立状態に支えられている。ソレノイド１８，１９の周囲にはボビン７１，
７３を介して、ヨーク７５，７６に収められる。その周囲はカバー２８によって固定されている。図７（ｂ）のようにソレノイド１９に電圧が加えられるとアマチュア２２は引き上げられ、吸気弁１６が開く。第７図（ｃ）のようにソレノイド１９への電圧の印加を止め、ソレノイド１８に電圧が加えられるとばね４１の力及びソレノイド１８の電磁力によって吸気弁が閉じる。
【００３５】
図８に弁リフト，ソレノイド１８，１９へ加える電圧の制御例を示す。ソレノイド１９に電圧を加え、ソレノイド１８に電圧を加えずに弁を閉動作とさせ、弁を開くときには、ソレノイド１８に電圧を加え、ソレノイド１９への電圧の印加を止める。このようにソレノイドへの電圧の印加を制御することによって弁の開閉を高速に制御することができる。
【００３６】
図９に電圧の他の制御方法を示す。弁を開く場合、ソレノイド１８に電圧を印加すると共にソレノイド１９への電圧を印加しているとは逆に加えてソレノイド１９での電磁力を速くなくすようにする。これによって、弁を開く時間を短縮することができる。一方、バルブを閉じる場合も同様にソレノイド１８に負の電圧を加えて弁が速く閉じるようにする。
【００３７】
図１０（ａ）に弁を速く開くための電圧を加える方法を示す。比較的ソレノイドの電気抵抗を小さくし、ソレノイドに加えるピーク電流Ｉｐ，保持電流Ｉｃを制御する。短時間にピーク電流を大きく与えることによって弁の応答性を向上すると共に、ソレノイドの発熱を抑える。図１０（ｂ）に示すようにソレノイド１８は電磁力を速く小さくするために負の方向に電圧を加え、かつピーク，ホールド制御をする。
【００３８】
図１１に本発明による気筒別トルク制御方法を示す。従来の場合、アクセル開度センサ７４により、吸気管の集合部（通常はサージタンクとエアークリーナとの間の１乃至２本の主吸気管）に取付けられた１つ乃至は２つスロットル弁１０を制御し、エンジン１３に吸入される空気量を制御する。本発明ではアクセル開度センサ信号に基づき、各気筒に配置された吸気弁１６を制御し、エンジンへ吸入される空気量を気筒別に制御する。
【００３９】
図１２に本発明の構成を示す。アクセル開度センサ７４の信号，車速，変速段位置などより目標エンジントルクを演算する。目標エンジントルクに応じて、目標空気量を求め、吸気弁リフト（ストローク），開閉時期（タイミング）を計算する。この吸気弁リフト，開閉時期を目標として、可変吸気弁機構４０を制御し、エンジン１３への気筒別の空気量を制御する。吸気弁位置は吸気弁位置センサ７６によって検出し、目標の吸気弁位置，目標タイミングで開閉制御されているのがフィードバック制御する。エンジン１３に吸入される空気量はエアーフロメータ７によって各気筒毎の空気量を検出し、目標の空気量となっているか比較し、フィードバック制御する。さらにエンジンの出力トルクをクランク角センサ３３又は筒内圧力センサ４２で検出し、目標エンジントルクになっているのか比較し、フィードバック制御する。筒内圧力センサ４２を用いた場合は吸気弁１６が閉じた後の筒内圧力から気筒内の空気量を検出できるので、エアーフロメータを排除することもできる。
【００４０】
図１３（ａ）に吸気行程の気筒内空気の流入状況を示す。空気６０が吸気弁を通して吸入される。図１３（ｂ）のように圧縮初期まで吸気弁１６が開いていると排気行程で気筒内に残留していた排気が分岐管に逆流し、内部ＥＧＲとして作用する。気筒内の圧力が高い時期に吸気弁１６が開くほど分岐管１１への逆流が多くなり、内部ＥＧＲが多くなる。
【００４１】
図１４に逆流検知エアーフロメータ７の信号を示す。各気筒の吸気行程に同期して気筒内に吸入される空気量及び逆流量が検出される。エンジンに吸入される空気量はＱ１−
Ｑ２として求めることができる。逆流量は内部ＥＧＲ量と相関がある。
【００４２】
図１５に空気量制御のブロック図を示す。逆流検知エアーフロメータ７での空気量信号にセンサの遅れ、吸気管での遅れのモデルで補正し、各気筒に吸入される空気量を演算する。演算結果を目標空気量と比較し、吸気弁リフト又は吸気弁開閉時期を制御する。これによって気筒別に空気量を制御することができる。
【００４３】
図１６に逆流検知エアーフロメータ信号Ｑ２／Ｑ１と内部ＥＧＲ率の関係を示す。Ｑ２／Ｑ１が大きいほど逆流が多く、内部ＥＧＲが多くなる。Ｑ２／Ｑ１に基づき内部ＥＧＲを制御することができる。
【００４４】
図１７にフローチャートの一例を示す。アクセル開度，車速，変速段位置より目標エンジントルクを計算する。さらにエンジン回転数を読み込み、目標エンジントルク，エンジン回転数から目標空燃比のマップ，目標ＥＧＲ量マップを検索する。これらより、目標空気量を求め、吸気弁リフト，開閉時期を計算する。この吸気弁リフト，開閉時期を目標として、可変吸気弁機構４０を制御し、エンジン１３への気筒別の空気量を制御する。吸気弁位置は吸気弁位置センサ７６によって検出し、目標の吸気弁位置，タイミングで開閉制御されているのかフィードバック制御する。エンジンに吸入される空気量はエアーフロメータ７によって各気筒毎の空気量を検出し、目標の空気量となっているか比較し、フィードバック制御する。この空気量より目標空燃比となる燃料量を計算し、燃料噴射パルス幅，燃料噴射時期を計算する。さらに目標ＥＧＲ量を内部ＥＧＲ量，外部ＥＧＲ量を計算する。逆流検出エアーフロセンサ又は筒内圧力センサ信号により内部ＥＧＲ量を検出し、目標ＥＧＲ量と比較し、目標値とずれていれば吸気弁開閉時期を制御する。さらに内部EGRで足らない分について、外部ＥＧＲバルブにより制御することもできる。さらにエンジンの出力トルクをクランク角センサ又は筒内圧力センサで検出し、目標エンジントルクになっているのか比較し、フィードバック制御する。筒内圧力センサ４２を用いた場合は吸気弁１６が閉じた後の筒内圧力から気筒内の空気量を検出できるので、エアーフロメータ７を排除することもできる。
【００４５】
図１８に空気量制御のブロック図の他の例を示す。筒内圧力センサ４２により圧縮行程の２つ以上の時期の圧力を検出し、気筒別の空気量を演算する。演算結果を目標空気量と比較し、吸気弁リフト又は吸気弁開閉時期を制御する。これによって気筒別に空気量を制御することができる。
【００４６】
図１９に排気弁１７閉時の筒内圧力と内部ＥＧＲ率の関係を示す。排気弁１７閉時の筒内圧力、特に吸気弁が開く直前の圧力を検出することによって残留排気を検出することができる。すなわち、筒内の圧力が高いほど、同じ容積に対して、残留排気の量が多くなるが大きいほど逆流が多く、内部ＥＧＲが多くなる。Ｑ２／Ｑ１に基づき内部ＥＧＲを制御することができる。４１は排気機構を示す。
【００４７】
図２０に本発明の効果の一例を示す。従来は吸気管の形状，エンジンの劣化などによって気筒毎の空気量のばらつきが生じることがある。この場合、各気筒の燃料噴射量を調整して、各気筒のエンジントルクが等しくなるようにするので、各気筒毎に空燃比のばらつきが生ずる。図２１に示したように空燃比が変化するとＮＯｘやＨＣ，ＣＯなどの排気成分が多く排出されたりし、さらに三元触媒の浄化効率の高い点からずれてしまい、一層有害排気成分が排出される場合がある。各気筒の空燃比を等しく制御すると、気筒毎のエンジントルクが異なってしまい、運転性が悪化する。本発明では各分岐管に設けたスロットル弁１０および／または可変吸気バルブ１６によって気筒毎の空気量を独立に制御できるので、吸気管形状，エンジンの劣化によらず、各気筒の空気量を等しく制御できる。これによって、各気筒の空燃比を等しくした条件で各気筒のエンジントルクを制御することができるので、排気，運転性を両立することができる。
【００４８】
図２２に加速時の空気量の制御例を示す。アクセルを踏むと、気筒別の空気量を制御していない場合、全気筒の空気量が増加し、車体の加速度が大きくなりすぎ、駆動軸のねじれ振動により、振動が生ずる。これは運転者に不快感を与える。例えば点火時期を制御してエンジンの出力を制御する方法があるが、排気，燃費が悪化したりする。気筒別に空気量を制御した場合はエンジンの車体加速度変動が小さくなるように気筒毎の空気量および燃料量を制御することにエンジンの出力を制御できる。主吸気管に設けたスロットル弁での空気量制御に比べて、主吸気管での空気給送遅れがなく、可変吸気弁によって気筒内の空気量，筒内噴射インジェクタによって燃料量を制御できるので、気筒別，気筒毎の制御が可能である。
【００４９】
図２３にブロック図を示す。エンジンの回転数をクランク角センサで検出し、気筒別のトルクを演算する。この値が目標トルクとなっているか比較し、吸気弁リフト，吸気弁開閉時期を制御する。過渡条件では目標トルクを種々設定することによってドライバの好みに応じた加速感も実現できる。
【００５０】
図２４に本発明を一体型吸気系に適用した例を示す。本実施例の一体型吸気系１１はエアークリーナ６１，エアーフロセンサ７，スロットル弁１０，スロットル弁制御用モータ１０Ａをサージタンク６３に一体化したものである。本発明の可変吸気弁１６，スロットル弁１０を付加することによって、従来の主吸気管部のスロットル弁がなくなり、各気筒独立に空気量を制御できるので、吸気管形状を調整して空気量を等分配する必要がなくなり、吸気系の設計の自由度が高まり、吸気系のコンパクト化が容易になる。尚、６２は吸気長制御弁で、エンジンの運転状態に応じて破線の如く切換え、吸気長を長くしたり短くしたり制御する。
【００５１】
従来はスロットル弁が各分岐管の集合部の上流の主吸気管に配置され、エンジンに吸入される空気量を制御している。しかし、軽量化のため、吸気管を小さくすることによる吸気管形状の制約やエンジンの劣化により、各シリンダ（気筒）毎に要求される空気量が異なる問題が生ずる。
【００５２】
本発明の実施例では、各分岐管に設けた空気量制御弁（スロットル弁１０か、各吸気ポートに設けた吸気弁１６のいずれかあるいは双方）をアクセルの操作量（例えば、踏み込み量）に応じて制御することにより、シリンダ毎に吸入空気量を正確に調整できる。また空気量を制御する弁体とシリンダとの間の距離が短くできるので、吸気通路形状の相違による空気量のばらつきやポンプロスを少なくできる。
【００５３】
従来のシリンダ毎トルク制御では燃料噴射量によって各シリンダの出力トルク差を補正しているので、シリンダ（気筒）毎の空燃比にばらつきが生ずる。このため、エンジンから排出される排気が悪化し、また触媒効率の低い点で使用することになり、排気が十分に浄化できない。このため、各気筒毎の空気量を等しくするため、吸気管形状に制約が生じ、小型化の妨げとなっている。
【００５４】
また、燃費向上のために筒内噴射エンジンによって超リーンバーン運転することが有効である。このようなエンジンではスロットル弁をできる限り開くことによってポンピング損失を低下させている。しかし、リーンバーンでは三元触媒が使えないため、リーン運転時でのＮＯｘの低減が必要となる。ＮＯｘの低減には触媒の開発と共にＥＧＲが有効である。特に筒内噴射では多くのＥＧＲを付加することが可能であること及びスロットル弁を開いた運転のため、吸気管内の圧力が大気圧力に近づき、排気と吸気との差圧が小さくなることのために、ＥＧＲのための排気管と吸気管をつなぐ配管やＥＧＲの制御弁が大きくなるという問題がある。このため、吸排気弁の開閉弁時期を調整し、内部ＥＧＲを制御し、ＮＯｘを低減する手法が検討されている。しかし、開閉時期をマップ制御し、内部EGR量を制御しているので、精度のよい内部ＥＧＲ制御が難しい。
【００５５】
本発明の実施例によれば気筒毎の空気量，燃料量を独立に制御しているので、排気のエミッションを悪化することなく気筒別にエンジントルクを制御することが可能となる。また内部ＥＧＲ量の制御精度を向上することができる。
【００５６】
本実施例ではエンジンの気筒別のトルク検出手段と気筒別のトルクを制御するための空気量，燃料量制御手段を有し、各シリンダに吸入される空気量を各シリンダ毎に制御するための空気量制御弁を各吸気ポート上流に設け、アクセル開度に応じてこの空気量制御弁を変化させ、空気量を制御することによって、エンジンの出力トルクを制御する。さらにシリンダ毎の吸入空気量を逆流検知空気流量センサで検出し、その出力信号で空気量制御弁の開閉状態をフィードバック制御することによって空気量制御弁による空気量制御精度を向上することができる。
【００５７】
またエンジンからの内部ＥＧＲを含む逆流を検出する逆流検出空気量センサの信号に基づき、吸気弁の開閉時期を制御することによってより正確なＥＧＲ制御が達成される。内燃機関において燃費が向上しない要因の１つは低中負荷域で依然としてポンピング損失が残っていることであり、２つ目は高負荷時に空燃比を理論空燃比より過濃に設定するためである。本実施例では低中負荷時のポンピング損失を大幅に低減しつつ、高負荷時に空燃比をリーンに設定してもノッキングの発生を抑制することができる。
【００５８】
以上のように本実施例によれば、各シリンダ（気筒）毎に空気量を正確に制御できるので、リーンバーン，超リーンバーン制御を行っても排気中のエミッションを悪化することがない。
【００５９】
また、各シリンダ（気筒）毎の出力トルクがより正確に制御できるので、エンジンのトータル出力が向上する。
【００６０】
更に、空気量制御弁とシリンダ間の空気通路におけるポンピングロスを低減できる。
【００６１】
さらにエンジンからの内部ＥＧＲを含む逆流を検出する逆流検出空気量センサを設けてその信号に基づき、吸気弁の開閉時期を制御すれば、内部ＥＧＲを精度よく制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明のシステム図。
【図２】内燃機関の空燃比マップ。
【図３】本発明の原理を説明する為のブロック図。
【図４】燃料噴射時期，吸気弁開時期と充填効率との関係を示す図面。
【図５】充填効率向上の動作を説明する為の図面。
【図６】充填効率を最大にするための吸気バルブ開タイミングと燃料噴射タイミングとの関係を示すグラフ。
【図７】可変バルブの構成とその動作を説明する為の図面。
【図８】可変バルブの駆動方法を説明する為のタイムチャート。
【図９】可変バルブの別の駆動方法を説明する為の図面。
【図１０】可変バルブの更に別の駆動方法を説明する為の図面。
【図１１】本発明と従来技術を比較説明する為の図面。
【図１２】本発明の一実施例のブロック図。
【図１３】本発明の一実施例の動作を説明する為の図面。
【図１４】逆流検知型エアーフロメータの信号波形を示す図面。
【図１５】本発明の別の実施例のブロック図。
【図１６】エアーフロメータの信号と内部ＥＧＲ率との関係を説明する為の図面。
【図１７】本発明の一実施例のフローチャート。
【図１８】本発明の更に別の実施例のブロック図。
【図１９】シリンダ内圧力信号と内部ＥＧＲ率との関係を説明する為の図面。
【図２０】本発明と従来例の気筒毎の空気量，空燃比の状態を説明する為の図面。
【図２１】本発明を用いた場合の排気組成を説明する為の図面。
【図２２】本発明を過渡制御に用いた時の効果を説明する為の図面。
【図２３】本発明の更に他の実施例を示すブロック図。
【図２４】本発明を一体型吸気系へ適用した実施例を説明する為の図面。
【図２５】本発明の別の実施例を示すシステム図である。
【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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【図２５】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年3月20日(2007.3.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダに直接燃料を噴射する内燃機関の吸入空気量制御方法であって、アクセルの操作量に応じてシリンダ毎に空気量を制御するものにおいて、
前記各シリンダに流入する空気量が、当該各シリンダに至る各分岐管に設けたモータ駆動式のスロットルバルブと、前記各シリンダの入口に設けた吸気バルブを前記アクセルの操作量に応じて制御することで制御され、
前記内燃機関の低負荷低回転運転時には、前記モータ駆動式のスロットルバルブを全開に制御し、前記吸気バルブの操作量を調整して空気量を制御する内燃機関の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載したものにおいて、
前記内燃機関の車輪がスリップしたと判断されたときは、前記スロットルバルブを閉弁する内燃機関の制御方法。
【請求項３】
請求項１若しくは２のいずれかにおいて、
前記シリンダ毎に要求される要求空気量を前記内燃機関の運転状態に基づいて求めるステップを有し、
当該要求空気量に基づいて前記シリンダ毎の吸気量を制御する
内燃機関の制御方法。
【請求項４】
請求項１に記載の内燃機関の制御方法を実施する内燃機関の制御装置であって、
少なくとも前記アクセルの操作量と、シリンダ毎の吸入空気量を入力信号とし、
前記吸気バルブの開閉タイミングあるいはストロークのいずれか、及び前記モータ駆動式スロットルバルブの開度を制御する制御信号を出力する
内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載したものにおいて、
前記制御回路が、
前記シリンダ毎に要求される要求空気量を求めるステップ、
当該要求空気量に応じて吸気バルブの開閉タイミングあるいはストロークのいずれか、及び前記モータ駆動式スロットルバルブの開度を制御する制御信号を出力するステップ、
を有する内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれかに記載の制御方法を実施する吸気制御装置、若しくは前記請求項４または５のいずれかに記載の制御装置に用いられる吸気制御装置であって、
サージタンク、
一端が当該サージタンクに接続され、他端が内燃機関の各シリンダに接続されると共に、前記サージタンクの周囲を取り巻く独立吸気管を備え、
当該各独立吸気管に前記モータ駆動式のスロットルバルブが取付けられた
内燃機関の吸気制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載のものにおいて、
前記独立吸気管の一端と他端との間に設けられ、前記サージタンクと当該独立吸気管の他端との間の通路長を切替える吸気通路長制御バルブ
を備えた内燃機関の吸気制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載したものにおいて、
前記モータ駆動式のスロットルバルブが前記吸気通路長制御バルブの下流側に設けられている
内燃機関の吸気制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載したのものにおいて、
前記モータ駆動式のスロットルバルブと前記吸気通路長制御バルブとの間に設けられた気筒別空気量測定装置を有する
内燃機関の吸気制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載したのものにおいて、
前記気筒別空気量測定装置が逆流検知空気流量センサで構成されている
内燃機関の吸気制御装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明はアクセルの操作量に応じてシリンダへ供給される空気の量が調整可能な内燃機
関の制御方法及び制御装置、内燃機関の吸気制御装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の上記目的は、各シリンダに流入する空気量が、当該各シリンダに至る各分岐管に設けたモータ駆動式のスロットルバルブと、各シリンダの入口に設けた吸気バルブをアクセルの操作量に応じて制御することで制御され、内燃機関の低負荷低回転運転時には、モータ駆動式のスロットルバルブを全開に制御し、吸気バルブの操作量を調整して空気量を制御することで達成される。
また、これを実施するための吸気制御装置は、サージタンクと、一端が当該サージタンクに接続され、他端が内燃機関の各シリンダに接続されると共に、前記サージタンクの周囲を取り巻く独立吸気管と、当該各独立吸気管に取り付けられたモータ駆動式のスロットルバルブとから構成することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】