(57)【要約】【課題】各気筒の吸気通路に吸気制御弁を備えたＥＧＲ装置付きの内燃機関において、インパルス過給時の吸気効率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。【解決手段】並列４気筒内燃機関の各気筒にそれぞれ連通する第１〜第４吸気通路には、第１〜第４吸気制御弁がそれぞれ設けられている。第１，第４吸気制御弁と第２，第３吸気制御弁は、それぞれ共通の駆動アクチュエータによって操作される。ＥＧＲ導入通路は、各吸気制御弁の下流側のＥＧＲ導入部に順に連通している。ＥＧＲ導入通路の途中には第１及び第２吸気通路に連通する側と第３及び第４吸気通路に連通する側との連通を遮断するための遮断弁が設けられている。そして、制御装置は、吸気制御弁を用いたインパルス過給を実行している場合であってＥＧＲ導入動作を実行していない場合に、遮断弁を閉じるように構成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に配置された第１気筒、第２気筒、第３気筒及び第４気筒へとそれぞれ連通する第１吸気通路、第２吸気通路、第３吸気通路及び第４吸気通路と、
前記第１吸気通路、前記第２吸気通路、前記第３吸気通路及び前記第４吸気通路のそれぞれを開閉する第１吸気制御弁、第２吸気制御弁、第３吸気制御弁及び第４吸気制御弁と、
前記第１吸気制御弁及び前記第４吸気制御弁を同時に駆動させる第１駆動アクチュエータと、
前記第２吸気制御弁及び前記第３吸気制御弁を同時に駆動させる第２駆動アクチュエータと、
前記第１吸気通路、前記第２吸気通路、前記第３吸気通路及び前記第４吸気通路における各吸気制御弁の下流側にそれぞれ設けられたＥＧＲ導入部と、
一端側が排気通路に連通し、途中にＥＧＲ弁が設けられ、他端側が前記ＥＧＲ導入部のそれぞれに連通するＥＧＲ導入通路と、を備え、
各気筒の吸気行程において、前記第１駆動アクチュエータ及び前記第２駆動アクチュエータを操作して、前記各気筒に対応する各吸気制御弁を閉弁した状態で吸気バルブを開弁した後前記各吸気制御弁を開弁するインパルス過給と、前記ＥＧＲ弁を開弁して前記ＥＧＲ導入通路から各吸気通路へとＥＧＲガスを導入するＥＧＲ導入動作と、を実行する内燃機関の制御装置において、
前記ＥＧＲ導入通路の途中に設けられ、前記第１吸気通路及び前記第２吸気通路に連通する側と前記第３吸気通路及び前記第４吸気通路に連通する側との連通を遮断するための遮断弁を備え、
前記制御装置は、前記インパルス過給を実行している場合であって前記ＥＧＲ導入動作を実行していない場合に、前記遮断弁を閉じ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関のサージタンクから各気筒の吸気弁へと延びる独立通路の途中に設けられた吸気制御弁の制御に関する技術が開示されている。吸気行程において吸気制御弁を閉弁させた状態で気筒内の負圧を高めておき、圧縮行程に移行する前に速やかに吸気制御弁を開弁すると、吸気通路内に吸気圧力波が発生する。特許文献１の装置では、この吸気圧力波を利用して慣性過給効果を高めるいわゆるインパルス過給が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１９１７４６号公報
【特許文献２】特開２００９−１８５７０３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１６９０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の装置では、内燃機関の＃１、＃４気筒、及び＃２、＃３気筒に設けられた吸気制御弁がそれぞれ共通の弁軸によって駆動されるように構成されている。このような構成によれば、複数の吸気制御弁を１つのアクチュエータによって駆動することができるので、使用するアクチュエータの数を減らすことができる。
【０００５】
しかしながら、上記吸気制御弁及びアクチュエータの構成を備える内燃機関において、吸気制御弁の下流の吸気通路へそれぞれ排気ガスを還流させるＥＧＲ装置を更に備えることとすると、吸気制御弁の下流側において、ＥＧＲ導入通路を介して各吸気通路同士が連通してしまう。このため、例えば＃１気筒のインパルス過給を行う場合において、＃１、＃４気筒の吸気制御弁が同時に開弁されると、＃１気筒の負圧がＥＧＲ導入通路を介して＃４気筒の吸気通路上流へと抜けてしまい吸気効率が悪化してしまう。
【０００６】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、各気筒の吸気通路に吸気制御弁を備えたＥＧＲ装置付きの内燃機関において、インパルス過給時の吸気効率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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、並列に配置された第１気筒、第２気筒、第３気筒及び第４気筒へとそれぞれ連通する第１吸気通路、第２吸気通路、第３吸気通路及び第４吸気通路と、第１吸気通路、第２吸気通路、第３吸気通路及び第４吸気通路のそれぞれを開閉する第１吸気制御弁、第２吸気制御弁、第３吸気制御弁及び第４吸気制御弁と、第１吸気制御弁及び第４吸気制御弁を同時に駆動させる第１駆動アクチュエータと、第２吸気制御弁及び第３吸気制御弁を同時に駆動させる第２駆動アクチュエータと、第１吸気通路、第２吸気通路、第３吸気通路及び第４吸気通路における各吸気制御弁の下流側にそれぞれ設けられたＥＧＲ導入部と、一端側が排気通路に連通し、途中にＥＧＲ弁が設けられ、他端側がＥＧＲ導入部のそれぞれに連通するＥＧＲ導入通路と、を備える内燃機関の制御装置を対象としている。この制御装置は、各気筒の吸気行程において、第１駆動アクチュエータ及び第２駆動アクチュエータを操作して、各気筒に対応する各吸気制御弁を閉弁した状態で吸気バルブを開弁した後、各吸気制御弁を開弁するインパルス過給と、ＥＧＲ弁を開弁してＥＧＲ導入通路から各吸気通路へとＥＧＲガスを導入するＥＧＲ導入動作と、を実行する。また、内燃機関は、ＥＧＲ導入通路の途中に設けられ、第１吸気通路及び第２吸気通路に連通する側と第３吸気通路及び第４吸気通路に連通する側との連通を遮断するための遮断弁を備えている。そして、制御装置は、インパルス過給を実行している場合であってＥＧＲ導入動作を実行していない場合に、遮断弁を閉じるように構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の構成によれば、インパルス過給を実行している場合であってＥＧＲ導入動作を実行していない場合に、遮断弁が閉じられる。これにより、第１吸気経路及び第２吸気経路の側と第３吸気経路及び第４吸気経路の側とのＥＧＲ導入通路を介した連通が遮断されるので、第１駆動アクチュエータが操作されることによって第１吸気制御弁及び第４吸気制御弁が同時に開かれた場合、または第２駆動アクチュエータが操作されることによって第２吸気制御弁及び第３吸気制御弁が同時に開かれた場合であっても、吸気制御弁が開かれた吸気経路同士が連通することを回避される。このため、本発明によれば、インパルス過給時の吸気効率の悪化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１のシステムの構成を示す図である。
【図２】インパルス過給が行われる場合のクランク角に対する各気筒のバルブリフト及びインパルス弁の弁開度を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１のシステムが実行するルーチンのフローチャートである。
【図４】エンジンの負荷が時間とともに増大した場合の各種状態量の変化を示すタイムチャートである。
【図５】エンジンの全開性能をシステム毎に比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【００１１】
実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステムの構成を示す図である。図１に示すシステムは、内燃機関（エンジン）１０を備えている。エンジン１０は、本実施の形態における制御対象であり、火花点火式の４気筒４サイクルレシプロエンジンである。エンジン１０の吸気通路１２にはスロットル１４が配置され、その下流側にはサージタンク１６が配置されている。サージタンク１６には各気筒（＃１，＃２，＃３，＃４）に対応して吸気通路１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ（以下、これらを特に区別しない時には「吸気通路１８」と称する）が接続されている。吸気通路１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄは、対応する各気筒の吸気ポートに接続されている。各気筒の吸気ポートには、吸気バルブが設けられている。
【００１２】
吸気通路１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄの途中には、それぞれインパルス弁２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ（以下、これらを特に区別しない時には「インパルス弁２０」と称する）が配置されている。インパルス弁２０は、インパルス過給を行うための吸気制御弁である。４つのインパルス弁２０のうち、インパルス弁２０ａ，２０ｄ、及びインパルス弁２０ｂ，２０ｃは、それぞれ共通の弁軸に固定されている。そして、インパルス弁２０ａ，２０ｄの弁軸には駆動アクチュエータ２２が設けられ、インパルス弁２０ｂ，２０ｃの弁軸には駆動アクチュエータ２４が設けられている。
【００１３】
エンジン１０の排気ポートには排気通路３０が接続されている。排気通路３０の途中には、排気浄化触媒３２が設けられている。実施の形態１のシステムは、排気浄化触媒３２の下流側の排気ガスを吸気通路１８ｄ，１８ｃ，１８ｂ，１８ａにおける各インパルス弁２０ｄ，２０ｃ，２０ｂ，２０ａの下流側に導入するためのＥＧＲ装置を備えている。より詳しくは、排気通路３０における排気浄化触媒３２の下流側には、ＥＧＲ導入通路３４の一端が接続されている。ＥＧＲ導入通路３４の途中には、ＥＧＲクーラ３６及びＥＧＲ弁３８が下流側に向かってこの順に設けられている。吸気通路１８ｄ，１８ｃ，１８ｂ，１８ａにおける各インパルス弁２０ｄ，２０ｃ，２０ｂ，２０ａの下流側には、それぞれＥＧＲ導入部３５ｄ，３５ｃ，３５ｂ，３５ａが設けられている。ＥＧＲ導入通路３４におけるＥＧＲ弁３８の下流側は、順にＥＧＲ導入部３５ｄ，３５ｃ，３５ｂ，３５ａに連通している。ＥＧＲ導入通路３４におけるＥＧＲ導入部３５ｃとＥＧＲ導入部３５ｂの間には、ＥＧＲ導入通路３４の連通を遮断するための遮断弁４０が設けられている。
【００１４】
さらに、実施の形態１のシステムは、エンジン１０の制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０は、少なくとも入出力インタフェースとメモリとＣＰＵ（プロセッサ）とを備えている。入出力インタフェースは、内燃機関に取り付けられた各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、内燃機関が備えるアクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられている。ＥＣＵ５０が信号を取り込むセンサには、クランク角センサやアクセルポジションセンサ等、内燃機関の制御に必要な各種のセンサが含まれる。ＥＣＵ５０が操作信号を出すアクチュエータには、上述したスロットル１４、駆動アクチュエータ２２，２４、遮断弁４０等の各種アクチュエータが含まれる。メモリには、内燃機関を制御するための各種の制御プログラム、マップ等が記憶されている。ＣＰＵ（プロセッサ）は、制御プログラム等をメモリから読み出して実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて操作信号を生成する。
【００１５】
［実施の形態１のシステム動作］
実施の形態１のシステムでは、スロットル１４の開度（以下、スロットル開度）を全開とする全開領域においてインパルス過給が行なわれる。図２は、インパルス過給が行われる場合のクランク角に対する各気筒のバルブリフト及びインパルス弁の弁開度を示す図である。この図に示すように、インパルス過給では、各気筒の吸気行程において、インパルス弁２０が閉じた状態で吸気バルブが開弁され、筒内の負圧が高められた後にインパルス弁２０が開弁される。これにより、慣性過給効果を高めることができるので、全開領域での吸気性能を向上させることができる。なお、インパルス過給が行なわれていない場合には、インパルス弁２０は常時全開に開弁されている。
【００１６】
ここで、実施の形態１のシステムでは、駆動アクチュエータ２２によってインパルス弁２０ａ，２０ｄが操作され、駆動アクチュエータ２４によってインパルス弁２０ｂ，２０ｃが操作されている。このため、図２に示すように、例えば＃２気筒のインパルス過給のためにインパルス弁２０ｂが開弁されたときには、インパルス弁２０ｃも同時に開弁されてしまう。この場合、＃２気筒がＥＧＲ導入通路３４を介してインパルス弁２０ｃの上流側とも連通してしまうため、インパルス過給による全開領域での吸気性能が低下してしまう。
【００１７】
そこで、実施の形態１のシステムでは、スロットル１４の開度が全開であってＥＧＲ弁３８を開弁するＥＧＲ導入動作を実行していない場合に、遮断弁４０を閉弁することとしている。このような制御によれば、インパルス過給が行われている場合に、ＥＧＲ導入通路３４を介して吸気通路１８ａ，１８ｂの側と吸気通路１８ｃ，１８ｄの側とが連通することが回避されるので、共通の駆動アクチュエータによって開かれる吸気通路同士がインパルス弁２０の下流側で連通することを防ぐことができる。これにより、各気筒におけるインパルス過給の負圧生成効果を維持することができるので、全開領域での吸気性能の低下が抑制される。
【００１８】
［実施の形態１のシステムの具体的処理］
次に、実施の形態１のシステムにおいて実行される具体的処理について説明する。図３は、本発明の実施の形態１のシステムが実行するルーチンのフローチャートである。なお、図３に示すルーチンは、エンジン１０の運転中にＥＣＵ５０によって所定の制御周期で繰り返し実行される。
【００１９】
図３に示すルーチンでは、先ずエンジン回転速度、エンジン負荷等の運転状態に関する情報が取得される（ステップＳ２）。次に、スロットル開度が全開か否かが判定される（ステップＳ４）。その結果、スロットル開度が全開ではないと判定された場合には、インパルス過給は実施されていないと判断されて、次のステップに移行して、遮断弁４０のバルブ開度が全開に制御される（ステップＳ６）。
【００２０】
一方、上記ステップＳ４において、スロットル開度が全開であると判定された場合には、インパルス過給が実施されていると判断されて、次のステップに移行して、ＥＧＲ弁３８のバルブ開度が全閉か否かが判定される（ステップＳ８）。その結果、ＥＧＲ弁３８のバルブ開度が全閉ではないと判定された場合には、ＥＧＲ導入動作の実行中であるため、遮断弁４０を全閉にすることはできないと判断されて、ステップＳ６へと移行する。一方、ＥＧＲ弁３８のバルブ開度が全閉であると判定された場合には、ＥＧＲ導入動作が行なわれていないため、次のステップに移行して、遮断弁４０のバルブ開度が全閉に制御される（ステップＳ１０）。
【００２１】
本実施の形態のシステムの遮断弁の開閉制御による効果について、タイムチャートを参照して説明する。図４は、エンジンの負荷が時間とともに増大した場合の各種状態量の変化を示すタイムチャートである。なお、この図において１段目のチャートはスロットル開度の変化を、２段目のチャートはＥＧＲ弁３８の開度の変化を、３段目のチャートはインパルス過給の実行有無の変化を、そして４段目のチャートは遮断弁４０の開度の変化を、それぞれ示している。なお、この図における点線のチャートは遮断弁４０を備えていない従来のシステムの例（従来例）を示し、実線のチャートは遮断弁４０を備えた実施の形態１のシステムの例（実施例）を示している。
【００２２】
この図に示すように、点線で示す従来例では、スロットル開度が全開まで開弁される負荷KL1のタイミングにおいてインパルス過給が実行される。また、これと並行して、ＥＧＲ弁３８の開度は負荷の上昇とともに開側に制御され、負荷KL1のタイミングにおいて全開に制御されている。その後負荷が上昇して負荷KL2に達すると、負荷の上昇に対応してＥＧＲ弁３８の開度が全閉へと向かって操作される。ここで、従来例では、ＥＧＲ弁が全閉となる負荷KL3において、ＥＧＲ導入通路３４を通じた吸気の流入によって負圧の生成効果が低下してしまうため、これ以上に全開負荷を高めることができない。これに対して、実施例では、ＥＧＲ弁３８が全閉とされる負荷KL3のタイミングにおいて遮断弁４０が全閉へと向かって操作される。遮断弁４０が閉側に操作されると、負圧の生成効果の低下が抑制されるので、全開負荷を負荷KL4まで高めることが可能となる。
【００２３】
図５は、エンジンの全開性能をシステム毎に比較した図である。なお、（Ａ）のシステムはインパルス弁２０の構成を備えていないエンジンのシステムを、（Ｂ）のシステムは（Ａ）のシステムに対してインパルス弁２０の構成を追加したエンジンのシステムを、（Ｃ）のシステムは（Ｂ）のシステムに対して更にＥＧＲ導入通路３４を含むＥＧＲ装置の構成を追加したエンジンのシステムを、そして、（Ｄ）のシステムは（Ｃ）のシステムに対して更に遮断弁４０の構成を追加したエンジンのシステムを、それぞれ示している。
【００２４】
この図に示すように、（Ｂ）のシステムでは、インパルス過給の効果によって（Ａ）のシステムよりも全開負荷性能が向上している。また、（Ｃ）のシステムでは、上述したようにＥＧＲ導入通路３４を通じて負圧の生成効果が低下してしまうため、その分（Ｂ）のシステムよりも全開負荷性能が低下している。これに対して、実施の形態１のシステムに対応する（Ｄ）のシステムでは、遮断弁４０の構成によって負圧の生成効果の低下が抑制されるため、ＥＧＲ装置を備えていない（Ｂ）のシステムと同等の全開負荷性能を発揮することができる。
【００２５】
なお、上述した実施の形態１のシステムでは、吸気通路１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄが本発明の第１吸気通路、第２吸気通路、第３吸気通路及び第４吸気通路にそれぞれ相当し、インパルス弁２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが本発明の第１吸気制御弁、第２吸気制御弁、第３吸気制御弁及び第４吸気制御弁にそれぞれ相当し、駆動アクチュエータ２２が本発明の第１駆動アクチュエータに相当し、駆動アクチュエータ２４が本発明の第２駆動アクチュエータに相当し、ＥＧＲ導入部３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄが本発明のＥＧＲ導入部に相当し、ＥＧＲ導入通路３４が本発明のＥＧＲ導入通路に相当し、遮断弁４０が本発明の遮断弁に相当し、ＥＣＵ５０が本発明の制御装置に相当している。
【符号の説明】
【００２６】
１０  内燃機関（エンジン）
１２  吸気通路
１４  スロットル
１６  サージタンク
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ  吸気通路
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ            インパルス弁
２２，２４  駆動アクチュエータ
３０  排気通路
３２  排気浄化触媒
３４  ＥＧＲ導入通路
３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ  ＥＧＲ導入部
３６  ＥＧＲクーラ
３８  ＥＧＲ弁
４０  遮断弁
５０  ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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