(57)【要約】  吸気ポペットバルブと能動的タペットとを有するレシプロピストンガソリンエンジンのアイドリングを制御する方法が提供される。この方法は、効率的な燃焼を維持しつつ、アイドリング速度を上限値と下限値との間で維持できるように吸気量を変更させることができる。能動的タペットは電子油圧式であってもよい。
2016536509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レシプロピストン内燃エンジンのアイドリングを最適化する方法であって、
レシプロピストン内燃エンジンは、シリンダの吸気口に設けたポペットバルブと、吸気マニホールドと、吸気マニホールド内に設けたスロットルバルブとを備え、さらにバルブ開口を要求に応じて変更できる吸気バルブのための能動的タペットを備え、
この方法は、
エンジン速度が低下していることを検出するステップと、
吸気バルブが動作するごとに取り込まれる空気の容量を増大させるように能動的タペットに指令するステップと、
エンジン速度が上昇していることを検出するステップと、
吸気バルブが動作するごとに取り込まれる空気の容量を低減させるように能動的タペットに指令するステップと、
エンジンがアイドリングしている間、前記ステップを反復するステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
マルチシリンダエンジンに適用され、
マルチシリンダエンジンは、各シリンダの吸気バルブのための能動的タペットを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各能動的タペットが、エンジンの電子制御ユニットにより独立的に指令され、各シリンダに取り込まれる空気の量を、該シリンダ内の連続的な燃焼事象ごとに変更することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
能動的タペットは、吸気バルブリフト、吸気バルブ開口期間、吸気バルブ開口タイミング、吸気バルブ閉口タイミング、シリンダの吸気バルブ開口と排気バルブの開口との重複時間のうちの１つのまたはそれ以上を変更するように指令されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の方法。
【請求項５】
エンジンは、スパーク点火エンジンであり、
スパーク点火のタイミングは、吸気ポペットバルブを介して取り込まれる空気の容量の変化に応じて変更されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の方法。
【請求項６】
スパーク点火のタイミングは、最適な燃焼効率を実現するように選択されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
取り込まれる空気の容量が増大するとき、スパーク点火のタイミングを遅らせることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
取り込まれる空気の容量が低減するとき、スパーク点火のタイミングを進めることを特徴とする請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
能動的タペットは、先のバルブ開口の後にエンジン速度の変化が特定されると、直後のバルブ開口の変更を可能にすることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１に記載の方法。
【請求項１０】
エンジン速度は、所定の上限値と下限値との間で維持されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１に記載の方法。
【請求項１１】
能動的タペットは、油圧チャンバであって、電気的に指令されて、油圧チャンバの瞬間的な容量を変動させるバルブを含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１に記載の方法。
【請求項１２】
油圧チャンバには、実質的に閉塞されない液体油の流入フローが供給され、油圧チャンバからの流出フローを変動させるためのソレノイド制御式ブリードバルブが設けられたことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
カム駆動ポペット吸気バルブに適用されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１に記載の方法を実施するための制御システムであって、
制御システムは、プロセッサを有する電子制御ユニットを備え、
プロセッサは、そのメモリ内に含まれるアイドリング速度制御パラメータに基づいて能動的タペットに電子的に指令することを特徴とする制御システム。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか１に記載の方法を実施するように構成されたレシプロピストンガソリンエンジンであって、
複数のシリンダと、各シリンダのための吸気バルブと、各吸気バルブのための能動的タペットとを有するレシプロピストンガソリンエンジン。
【請求項１６】
請求項１５に記載のレシプロピストンガソリンエンジンと、方法を実施するための電子制御システムとを備えた車両。
【請求項１７】
添付図面を参照して、図３〜図６に関して実質的に上記説明された内燃エンジンのアイドリングを最適化する方法。
【請求項１８】
添付図面を参照して、図３〜図６に関して実質的に上記説明された制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃エンジンのアドリングを最適化する方法、最適化されたアドリングを実行する制御システム、およびそのように制御されるエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来式のレシプロピストン内燃エンジンは、シリンダ内への吸気および排気システムへの燃焼ガスの排気を制御するポペットバルブを有する。４ストロークサイクルで効率的な燃焼を実現するように、これらのポペットバルブの開閉のタイミングが注意深く計られており、通常カムシャフトが、クランクシャフトの回転位置に基づいてポペットバルブの開閉を制御する。最適なエンジン性能を実現する上で、とりわけバルブ開閉タイミングの変更および／またはバルブリフト（バルブ上昇量）の変更および／またはバルブ開口時間の変更等、バルブ動作を多少変更させることが有用であることが分かってきた。吸気バルブおよび排気バルブは、独立して制御する必要があるため、個別のインレットカムシャフトおよび排気カムシャフトが一般的である。
【０００３】
バルブ開閉タイミングは、クランク角に対するカムシャフトの相対的な角度位置により変更することができる。典型的には、たとえばノーマルモードおよびスポーツモードの２つのバルブタイミング制御手法を提供するように、死点間の相対的な角度動作が実行される。追加的なタイミング制御手法を提供するために、中間的な角度位置も同様に提案されてきた。カムシャフトの相対的な角度位置は、適当な電子式エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）により特定され、回転式カムアクチュエータの油圧信号の有無により実行されるものであってもよい。
【０００４】
バルブに異なるカムローブを与えるために、カムシャフトの位置をずらすことにより、または同様にアクチュエータを用いてカムシャフトロッカのピボット回転をずらすことにより、バルブリフト（バルブ上昇量）、バルブ開口時間、および吸気バルブと排気バルブとの重複時間を変更することができる。
【０００５】
一般的に言えば、バルブ動作のこうした変更は、マルチシリンダエンジンのすべてのバルブに対して実行されるため、吸気カムシャフトの相対的な動作により、すべてのシリンダに付随して変更可能な吸気バルブを変更することができる。
【０００６】
バルブ動作を変更する既知の手段の１つの特徴は、特に慣性効果および通常の機械式または油圧式の駆動手段に起因して、比較的に応答が遅い点にある。１つのカム制御手法から別のカム制御手法に切り換えるのに３００ミリ秒かかる場合がある。
【０００７】
エンジン動作の円滑さおよび応答性は、基準値からの逸脱を極力抑えるだけでなく、車両乗客が感じる高いレベルの快適性および品質とともにドライバの運転体験を提供する上で望ましい性能である。
【０００８】
エンジン排気ガスは、法定基準値を満たす必要があるが、法定基準値はますます厳しくなっている。エンジン内での燃料の燃焼効率を最適化することにより、こうした排気ガスを低減することができる。
【０００９】
円滑で応答性のよい動作に対する要請と、効率的な燃焼は、必ずしも両立するものではない。
【００１０】
良好な運転性能とドライバの運転体験を提供するために、エンジンが要求トルクの変化に迅速に応答することが好ましい。１つのタイプの要求トルクは、アクセルペダル位置で指示されるが、数多くのタイプの要求トルクが別の車両システムにより指示される。たとえばトルク低減要求は、トランスミッションの速度比をアップシフトする場合、車両車輪が氷上をスピン回転している場合に指示される。逆に、トルク増大要求は、たとえばパワーステアリングまたはエアコンのポンプが作動した場合、すなわち車両エンジンに追加的な負荷が掛かった場合に指示される。トルク変化の複数の要求を優先順位付けするためのシステムが提案されているが、こうした態様は本発明の一部を構成するものではない。
【００１１】
ガソリンエンジンにおいて、トルク変更要求に対する迅速な応答は、吸気マニホールドの空気容量、すなわち通常のスロットルバルブの下流側であってエンジン吸気バルブの上両側にある空気容量に影響される。吸気マニホールド内にすでに存在していた空気が、スロットルバルブの位置の変更後の数回にわたる燃焼事象に対するエンジン出力トルクに影響を与えることになるので、スロットルバルブ位置変更によるトルク変更要求に対する応答は「遅い」ものと特徴付けられる。最終的には、出力トルクが要求トルクに合致するように、スロットルバルブを調整したとき、シリンダ内への取込空気の容量が変化する。しかし、この応答速度は、現時点での要求を満たすほどに十分に迅速なものではない。
【００１２】
迅速に変更できる１つの燃焼要因は、スパークプラグでの点火スパークのタイミングである。その応答速度は、スロットルバルブ位置の変更による効果に比して、少なくとも１桁大きく、エンジンの１つのＴＤＣ（上死点）以内に効果が実現される。
【００１３】
パワー増大が要求されることを予想して、速度比の変更時、トルク変化要求に迅速に応答するため、点火タイミングを変更して、燃焼事象時に生成されるパワーを低減することが知られている。空気の容量が増大することを待つことなく、パワー増大は、点火タイミングを効率的な燃焼のために最適化された位置に変更することにより迅速に実現することができる。このタイプの迅速な応答は、シリンダごとに実現することができるため、マルチシリンダエンジンの連続的な燃焼事象の点火スパークは、異なるタイミングで実施される。
【００１４】
すなわち一例として、速度比をシフトアップする（ギア比を大きくする）とき、アイドリングしているマルチシリンダエンジンは、アイドリング速度が所定の最低値より小さくなった場合、常に、切迫してトルク増大が要求されると考えられる。したがってスロットルバルブ位置は、吸気マニホールドおよび吸気バルブを介してシリンダ内に過剰な空気を供給するように設定されている。化学量論的な燃焼を実現するために、燃料供給は、通常、空気の容量に見合ったものとなる。
【００１５】
所望のアイドリング速度での回転摩擦力および乱流（偏流）等を克服するのに必要なトルク以上のトルク出力を防止するために、点火タイミングを遅らせて、燃焼をあまり効率的でないものとすることができるが、生成されるパワーは所望のアイドリング速度を実現するには十分ではない。燃焼があまり効率的でないとき、エンジン冷却システムで吸熱すべき追加的な無駄な熱および不要で有害な排気ガスが生じる。
【００１６】
しかしながら、トルク増大要求を受信すると、たとえばエアコンポンプの接続に起因して、アイドリング速度が低下するため、点火タイミングを迅速に（１回の点火事象以内で）最適なものに変更して、空気および燃料を同等に増大させることなく、即時にパワーおよびトルクを増大させることができる。これにより、アイドリング速度を増大させて、アイドリング速度が上限値に達すると、点火タイミングを遅らせて、アイドリング速度を抑制することができる。トルク増大要求に対して速やかに応答しつつ、点火タイミングおよびスロットルバルブ位置をエンジンの速度および負荷に基づいて連続的に変化させて、所望のアイドリング速度を維持することができる。ただし理解されるように、この速度制御方法は、アイドリング中は実質的に常に、車両エンジンを非効率的に駆動するという課題を有する。
【００１７】
上記説明した非効率的な燃焼方法に依拠することなく、アイドリング速度の増大要求に迅速に応答する手段が求められている。バルブ開閉タイミング、バルブ開口時間、または重複時間、またはバルブリフトを変更することは、この課題に対する解決手段に寄与するが、バルブ動作を変更する既存の方法はあまりにも遅い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明に係る１つの態様によれば、レシプロピストン型の内燃エンジンのアイドリングを最適化する方法が提供され、レシプロピストン内燃エンジンは、シリンダの吸気口に設けたポペットバルブと、吸気マニホールドと、吸気マニホールド内に設けたスロットルバルブと、さらにバルブリフトを要求に応じて変更できる吸気バルブのための能動的タペットとを備える。この方法は、エンジン速度が所定値以下であることを検出するステップと、シリンダ内に取り込まれる空気の容量を増大させるように能動的タペットに指令するステップと、エンジン速度が所定値以上であることを検出するステップと、吸気バルブが動作するごとに取り込まれる空気の容量を低減させるように能動的タペットに指令するステップと、エンジンがアイドリングしている間、前記ステップを反復するステップとを有する。
【００１９】
能動的タペットは、カムシャフトまたは他のバルブ制御駆動機構とは独立して、燃焼事象ごとに、付随するバルブの動作を実質的に瞬間的に変更することができる。こうした能動的タペットは、油圧式であって、そのチャンバの容量は、ブリードバルブ等の電動式バルブにより、エンジンＥＣＵからの指令に呼応して制御される。
【００２０】
１つの実施形態において、エンジン内に流入する空気の容量は、バルブリフト（バルブ上昇量）を変えるように能動的タペットを指令することにより変更される。別の実施形態では、バルブの開口時間を変更することにより、空気容量が変更される。別の実施形態では、バルブの開閉タイミングを変更することにより、空気容量が変更される。これらの実施形態は、協働して、任意の組み合わせにより、所望の空気の容量および流入レートを実現する。
【００２１】
知られているように、アイドリングしているエンジンは、最小の燃料消費および排気ガスに相応する低速で回転している。アイドリング速度は、トルク増大要求に迅速に応答する機能とともに、許容可能な回転の円滑さを実現するように選択される。典型的なアイドリング速度は８００〜１０００ｒｐｍであり、周辺条件に基づいて変わり得る。アイドリング速度は、通常、ＥＣＵにより指令されるが、たとえばエアコン等のアクセサリによりエンジンに追加的に掛かる負荷を含む数多くのファクタにより影響される。
【００２２】
本発明は、ガソリンエンジンがアイドリング速度の所定の制限値内のすべての速度に対して実質的に最適な効率で駆動しつつ、車両エンジンのアイドリング速度を所定の制限値の範囲内で維持する方法を提供する。本発明は、正確な空気の容量を、エンジンの燃焼事象ごとにシリンダ内に取り込み、所与のエンジン速度に対して要求されるトルクを最適な点火タイミングで出力することができる。過剰なトルクが出力されないように、点火タイミングを意図的に遅延させることを回避できる。
【００２３】
最も重要なことは、本発明は、能動的タペットが１サイクルの燃焼事象の時間内で変更要求に応答可能であるので、トルク要求に対して「迅速な」レスポンス（応答）を提供することができる。したがって、カムシャフトまたはスロットルバルブに付随する変更に基づく従来技術に係る「遅い」システムとは対照的に、マルチシリンダエンジンにおいて、シリンダごとの制御手法を適用することができる。
【００２４】
本発明は、最適な燃焼効率を実現するためにスパーク点火タイミング変更するステップを有し、アイドリング中、取り込まれる空気の容量が増大したとき、点火タイミングを遅らせ、取り込まれる空気の容量が低減したとき、点火タイミングを進めることができる。こうした点火タイミングの変更は、通常、点火タイミングのみを変更することによりアイドリング速度を制御するために要求される変更に対抗する。
【００２５】
有利な効果は、本発明によれば、あまり効率的でない燃焼に付随する無駄な熱（廃熱）の発生を回避できる点にある。したがって車両冷却システムを小型化することかできる。さらに本発明によれば、効率的でない燃焼が回避されるので、不要な排気ガスが低減される。
【００２６】
本願の範疇において、上記段落、クレーム、および／または以下の明細書および図面に記載された、さまざまな態様、実施形態、実施例、および択一例、特に個々の特徴物は、独立してまたは組み合わせて採用することができる。たとえば１つの実施形態に関連して説明された特徴物は、その特徴物が矛盾するものでなければ、すべての実施形態に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
単なる具体例として添付図面に図示された実施形態に関する以下の説明から本発明の他の特徴が明らかとなる。
【図１】本発明が適用可能なエンジンの吸気構造の概略図である。
【図２】従来式のアイドリング速度制御方法を示すグラフである。
【図３】本発明に係るアイドリング速度制御方法を示すグラフである。
【図４】燃焼効率に対する点火スパークの遅延効果を示すグラフである。
【図５】従来式の別の具体例によるアイドリング速度制御を示すグラフである。
【図６】図５の具体例に適用された本発明に係る速度制御を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
添付図面を参照すると、内燃エンジン１０は、シリンダ１１を有し、その内部でピストン１２が往復運動（レシプロ運動）する。燃焼チャンバ１３は、ピストンの上方に画定（配置）され、吸気ポート１５から空気を取り込むために開くポペットバルブ１４を含む。吸気ポートは、吸気マニホールド１６に設けられ、その口内にスロットルバルブ１７が設けられる。
【００２９】
ポペットバルブ１４は、ばね（図示せず）により閉じ、従来ではカムシャフト（図示せず）のローブを用いて構成される回転可能なカム１８の動作により開く。カム１８とバルブ１４の間には、タペット１９が設けられる。
【００３０】
図１の全体的な構成はきわめて一般的であり、分かりやすくするために、対応するポペット排気バルブ等の特定の他の構成要素は図示されていない。従来では、タペット１９は中実であり、受動的なものとして特徴付けることができる。
【００３１】
しかしながら、図１のタペットは、能動的であり、本実施形態では油圧チャンバ２０によって特徴付けられ、油圧チャンバ２０の容積は、ブリードバルブ２１を開閉して、矢印２２で示すように流体を流出させることにより決定することができる。油圧チャンバ２０には、加圧された一定量の油が供給され、経時的にブリードバルブの開度を変えることにより、油圧チャンバ内の油の瞬間量を変更して、吸気バルブ動作のリフト（上昇量）、期間、およびタイミングを調整することができる。理解されるように、能動的タペットは、カム１８による作用を強化し、対抗し、または中和することができる。能動的タペットの種類は、燃焼事象ごとにバルブリフト（バルブ上昇量）を高速で変動させることができる点を除き、重要ではない。すなわち必要ならば、マルチシリンダエンジンの各シリンダに対して、バルブが連続的に開口するごとにバルブリフトを変更できるように工夫されている。
【００３２】
１つの具体例の能動的タペットは、欧州特許出願公開第2511504号明細書に記載され、電気油圧式デバイスにより駆動される。能動的タペットへの指令は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２３が行う。
【００３３】
複数の吸気バルブが、１つのシリンダまたは各シリンダに設けられ、１つまたは複数の吸気バルブは、必要に応じて、能動的タペットにより駆動することができる。
【００３４】
使用時、エンジン内への空気の取り込みは、通常、スロットルバルブ１７を用いて制御され、スロットルバルブは、アクセルペダル位置、標高、および空気温度等の従来の制御パラメータに従ってＥＣＵ２３により指令される。理解されるように、スロットルバルブ１７の位置が変わると、空気流入レート（空気流入速度）は変わるが、吸気マニホールド１６および吸気管１５内に含まれる空気の容量に起因して、燃焼チャンバ内に取り込まれる空気の容量が直ちに影響されることはない。
【００３５】
図２は、従来技術に係るアイドリング速度制御方法を示し、吸気バルブリフト（吸気バルブ上昇量）は、一定の長さを有するタペット（すなわち受動的タペット）により操作されている。４−シリンダエンジンの連続的な点火事象を軌跡（トレース）Ｆで示し、時間ｔ２までに（各シリンダに対して３回の燃焼サイクルの）１２回の燃焼事象が生じる。
【００３６】
図２のパラメータは、経時的に比較して図示するために、ｙ軸の上方に離間して図示されているが、比例的な値を示すものではない。
【００３７】
アイドリング速度Ｎは、低下する時刻ｔ１まで一定であり、時刻ｔ２で修正処理が施されて、時刻ｔ３で元のレベルまで上昇する。理解されるように、アイドリング速度の変動は、実際には、より曲がりくねった（湾曲した）軌跡を有するが、この具体例では、制御方法を図示し説明するためには、単純な増加および低減で十分である。
【００３８】
吸気バルブリフト（吸気バルブ上昇量）Ｌが一定であるため、エンジンに流入する空気フロー（Ｑ）も同様に一定である。しかしながら、空気フローは、所望するアイドリング速度を実現するために必要なトルクを生成するのに必要なものより多いが、生成されるトルクは、点火タイミングＩを遅らせることにより抑制される。すなわち時刻ｔ１前の期間において、点火タイミングは遅角である。
【００３９】
エンジン速度は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間、点火タイミングＩは進められる。燃焼がより効率的になるため、点火タイミングＩは最適値となり、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間、エンジン速度は上がる。点火タイミングは、きわめて迅速に変化させることができるので、トルク増大要求に対するエンジンの応答は、（１回の上死点の時間内の）瞬間的なものである。点火タイミングを遅らせることにより、さらにアイドリング速度が上限値を超えないようにすることができる。累積的な排気ガスは、トレース（軌跡）Ｅで表され、図示された期間内において安定的に増大する。
【００４０】
理解されるように、簡略的な上記説明では、特定の制御態様が完全に考慮されるわけではない。たとえば、エンジン速度は、説明したように正確に制御できると仮定しているが、実際には、エンジン速度は、上限値および下限値の間でわずかにかつ連続的に変動し得る。点火タイミングは、通常、シリンダごとに変動されてトルク増大要求に迅速に応答する。図２のグラフは、主として、本発明に係るエンジンを同一の駆動条件で駆動したときの効果を示す図３のグラフと比較するためのものである。
【００４１】
図３は、図２のエンジン速度と同一の変動を示すものである。点火スパーク事象は、より明確とするために省略されているが、図２と同様である。能動的タペットを用いることにより、バルブリフト（Ｌ）が図２と比較して実質的に低減されて、空気フローＱが時刻ｔ１より前の期間において低減され、シリンダ内に取り込まれる空気の容量が低減され、その空気の容量は、完全燃焼効率した場合に十分なトルクを生成する容量に相当するものである。点火タイミングは、効率的な燃焼を実現するのに十分に進められ（十分な進角を有し）、図２に示すものより実質的に進んでいる。
【００４２】
他のすべての事項を考慮しなければ、空気フローが低減し、燃料消費がより小さくなり、そして燃焼効率が大きくなったことにより、累積的な排気ガス（Ｅ）が増大するレート（割合）は小さくなる。
【００４３】
能動的タペットの長さを調整することにより、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間におけるエンジン速度は、バルブリフト（Ｌ）の増大とは逆に低減する。こうした調整は、きわめて迅速であり、その応答速度は、点火タイミング変更の応答速度と同等のものである。応答時間は、要求された仕様に十分に合致するほど短く、従来技術に係るバルブ動作の調整方法またはスロットルバルブの調整の場合に比して、ほぼ１桁短い。
【００４４】
バルブリフトが増大したことにより、エンジン内に取り込まれる空気（Ｑ）の量は増大するため、より大きなトルクが燃焼の結果として得られる。点火タイミング（Ｉ）は、空気フローが増大するとき、最適な燃焼を維持するように多少調整される。円滑で迅速にトルクを増大させるために、一連の吸気バルブの動作を独立的に変更してもよい。
【００４５】
時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間において、エンジン速度を継続的に大きくすると、バルブリフトおよび点火タイミングが元のレベルまで漸進的に逆戻りするため、アイドリング速度が所望値まで回復する。累積的な排気ガス（Ｅ）が実質的に低減される。
【００４６】
マルチシリンダエンジンに適用される本発明に係る実施形態では、能動的タペットは、各シリンダの吸気バルブ上に設けられ、独立して駆動される。したがって、シリンダごとの調整が可能であるため、アイドリング速度を５０ｒｐｍ（回転／分）以下の狭小な帯域を追随させることができる。既知のヒステリシス制御方法に従い、吸気バルブの連続的な開口のリフト（上昇量）は、本発明に係る効果を増大または低減させることとは異なるものであってもよい。
【００４７】
図２および図３には図示されていないが、燃焼中に相当の無駄な熱量（廃熱）が生じる。非効率に燃焼させると、液体冷却剤および冷却剤／空気ラジエータに通常依存するエンジン冷却システムに対して、さらに無駄な熱が不可避的に生じる。アイドリング中、通常、車両は静止しており、ラジエータを介して流れる空気フローは、ファンを介して力を与える必要があり、熱を遮断するラジエータの機能を判断する上での規制条件である。一方、移動中においては、通常、大気に対するラジエータの相対的な移動に起因して、冷却機能はファンを用いることなく十分なものとなる。
【００４８】
図３に示すように効率的に燃焼させると、無駄な熱量を低減できるので、アイドリングのための冷却剤の容量を比較的に低減し、空気冷却剤ラジエータを比較的に小型化することができる。
【００４９】
単に、内燃エンジンの各シリンダの１つまたはそれ以上の吸気バルブ上の能動的な吸気バルブタペットを用いて、アイドリング中のトルク増大要求およびトルク低減要求に対して迅速に応答することができる。ただし、スパークを最適化し、点火を効率よくするために点火タイミングをさらに調整することも同様に有用な技術である。
【００５０】
図４は、燃焼効率が、スパーク遅延に伴って線形に低減しないことを示す。燃焼効率（η）が、点火タイミングＩでプロットされ、このときゼロ点は、最適な燃焼のためのスパークタイミングを示し、ゼロ点の左側では、点火タイミングを遅らせ（−）、右側では点火タイミングは進められる（＋）。
【００５１】
図面から明らかなように、点火タイミングの当初の遅延は、燃焼効率に比較的にほとんど影響を与えないので、点火タイミングの調整、および能動的タペットを使用の組み合わせは、狭い帯域内におけるアイドリング速度を制御するために適用することができる。
【００５２】
シリンダへの燃料の取込は、上記説明していないが、既知の方法を用いて、取込燃料と充填空気とを同等の容量として、実質的に化学量論的な燃焼を実現してもよい。たとえば電子制御ユニット（ＥＣＵ）２３は、ブリードバルブ２１を用いて指令された充填空気と同等の燃料の注入を指令してもよい。
【００５３】
図３に示す上記具体例は、吸気バルブ１４を介して吸い込まれる空気の容量、およびカム１８のプロファイル（形状）により決定されるバルブ開口時間を変更するために、バルブリフト（バルブの上昇量）を調整することを記載するものである。
【００５４】
ただし理解されるように、ブリードバルブを用いて、たとえばバルブ開閉のタイミング遅らせることにより、カムの動作に対抗することができる。１つの具体例では、カムの上昇作用に正確に対抗するために、チャンバから流体が流出できるようにしてもよい。
【００５５】
すなわち理解されように、シリンダ内に取り込まれる空気の容量は、追加的または択一的に、バルブ開口時間を変更すること、および／またはバルブ開閉のタイミングを変更することによって調整することができる。
【００５６】
図５および図６には、別の比較例が図示されており、共通のパラメータが図表に示されている。
【００５７】
エンジン速度Ｎの低下に対する従来技術に係る応答性は、図５に示されているが、時刻ｔ４より以前の期間において、点火を意図的に遅らせた場合のものである。時刻ｔ４と時刻ｔ５の間でエンジン速度Ｎが低下すると、４−シリンダエンジンの一連の点火シリンダに対して、時刻ｔ４および時刻ｔ５における一連の点火スパーク事象の間で直ちに点火タイミングが進められる。
【００５８】
時刻ｔ６と時刻ｔ７の点火パルス間における一連の点火パルスを直ちに遅らせた結果、エンジン速度は、時刻ｔ６と時刻ｔ７の間で急激に増大する。
【００５９】
この期間、バルブリフトＬおよび空気フローＱは、図２の具体例と同様、一定である。
【００６０】
図６は、バルブリフトＬを変更したことに伴う本発明に係る比較応答性を示す。上述のように、各シリンダ内に取り込まれる空気の量を能動的タペットを用いて変更することができ、能動的タペットはバルブリフト、バルブ開口時間、およびバルブ開閉タイミングを変更できるが、この実施例ではバルブリフトのみを変更して、空気容量Ｑを変更させる。
【００６１】
すなわち時刻ｔ４より以前において、吸気容量Ｑは、図５と比較して低減され、点火タイミングＩは、効率的な完全燃焼を実現するように進められている。時刻ｔ４と時刻ｔ５の間でエンジン速度の低下が検出されると、たとえばバルブ２１を部分的に閉じることにより、バルブリフト（バルブ上昇量）を直ちに増大させる。図示のように、１回の燃焼事象の時間内で、一連のバルブの開口を変更することができる。
【００６２】
空気フローＱが増量されたため、点火タイミングを遅らせて、効率的な燃焼を継続することができる。
【００６３】
エンジン速度が増大するにつれ、後続の燃焼事象でバルブリフトが低減され、アイドリングは所望の値に制御される。空気フローが低減すると、点火タイミングが再び進められる。
【００６４】
累積排気ガスＥを比較すると、図５の従来技術に係る装置と本発明に係る装置との間において、顕著な低減が示されている。
【００６５】
本発明は、典型的には、車両用エンジンに用いられるが、車両以外の装置にも同様に適用されることは明らかである。
【００６６】
さらに、実際に車両に搭載する際、点火タイミングの実質的な変動の可能性が留保され、それによってエンジン速度の全範囲にわたる効率的な燃焼を可能にするだけでなく、能動的タペットまたはその制御システムに関する誤作動または不具合が生じた場合の冗長性（バックアップ）を提供することが想定される。
本発明に係る態様が、以下の番号付けされた段落から明らかである。
【００６７】
態様１：
レシプロピストン内燃エンジンのアイドリングを最適化する方法であって、
レシプロピストン内燃エンジンは、シリンダの吸気口に設けたポペットバルブと、吸気マニホールドと、さらにバルブ開口を要求に応じて変更できる吸気バルブのための能動的タペットとを備え、
この方法は、
エンジン速度が低下していることを検出するステップと、
吸気バルブが動作するごとに取り込まれる空気の容量を増大させるように能動的タペットに指令するステップと、
エンジン速度が上昇していることを検出するステップと、
吸気バルブが動作するごとに取り込まれる空気の容量を低減させるように能動的タペットに指令するステップと、
エンジンがアイドリングしている間、前記ステップを反復するステップとを有する、方法。
【００６８】
態様２：
能動的タペットは、吸気バルブリフト、吸気バルブ開口期間、吸気バルブ開口タイミング、吸気バルブ閉口タイミング、シリンダの吸気バルブ開口と排気バルブの開口との重複時間のうちの１つのまたはそれ以上を変更するように指令される、態様１に記載の方法。
【００６９】
態様３：
エンジンは、スパーク点火エンジンであり、
スパーク点火のタイミングは、吸気ポペットバルブを介して取り込まれる空気の容量の変化に応じて変更される、態様１に記載の方法。
【００７０】
態様４：
エンジンは、スパーク点火エンジンであり、
スパーク点火のタイミングは、吸気ポペットバルブを介して取り込まれる空気の容量の変化に応じて変更される、態様２に記載の方法。
【００７１】
態様５：
スパーク点火のタイミングは、最適な燃焼効率を実現するように選択される、態様３に記載の方法。
【００７２】
態様６：
スパーク点火のタイミングは、最適な燃焼効率を実現するように選択される、態様４に記載の方法。
【００７３】
態様７：
取り込まれる空気の容量が増大するとき、スパーク点火のタイミングを遅らせる、態様５に記載の方法。
【００７４】
態様８：
取り込まれる空気の容量が増大するとき、スパーク点火のタイミングを遅らせる、態様６に記載の方法。
【００７５】
態様９：
取り込まれる空気の容量が低減するとき、スパーク点火のタイミングを進める、態様５に記載の方法。
【００７６】
態様１０：
取り込まれる空気の容量が低減するとき、スパーク点火のタイミングを進める、態様７に記載の方法。
【００７７】
態様１１：
能動的タペットは、先のバルブ開口の後にエンジン速度の変化が特定されると、直後のバルブ開口の変更を可能にする、態様１に記載の方法。
【００７８】
態様１２：
エンジン速度は、所定の上限値と下限値との間で維持される、態様１に記載の方法。
【００７９】
態様１３：
能動的タペットは、油圧チャンバであって、電気的に指令されて、油圧チャンバの瞬間的な容量を変動させるバルブを含む、態様１に記載の方法。
【００８０】
態様１４：
油圧チャンバには、実質的に閉塞されない液体油の流入フローが供給され、油圧チャンバからの流出フローを変動させるためのソレノイド制御式ブリードバルブが設けられた、態様１３に記載の方法。
【００８１】
態様１５：
マルチシリンダエンジンに適用され、
マルチシリンダエンジンは、各シリンダの吸気バルブのための能動的タペットを有する、態様１に記載の方法。
【００８２】
態様１６：
各能動的タペットが、エンジンの電子制御ユニットにより独立的に指令され、各シリンダ内での燃焼に利用可能な空気の量を、該シリンダ内の連続的な燃焼事象ごとに変更する、態様１４に記載の方法。
【００８３】
態様１７：
カム駆動ポペット吸気バルブに適用される、態様１に記載の方法。
【００８４】
態様１８：
態様１〜１７のいずれか１に記載の方法を実施するための制御システムであって、
制御システムは、プロセッサを有する電子制御ユニットを備え、
プロセッサは、そのメモリ内に含まれるアイドリング速度制御パラメータに基づいて能動的タペットに電子的に指令する、制御システム。
【００８５】
態様１９：
態様１〜１７のいずれか１に記載の方法を実施するように構成されたレシプロピストンガソリンエンジンであって、
複数のシリンダと、各シリンダのための吸気バルブと、各吸気バルブのための能動的タペットとを有するレシプロピストンガソリンエンジン。
【００８６】
態様２０：
態様１９に記載のレシプロピストンガソリンエンジンと、方法を実施するための電子制御システムとを備えた車両。
【符号の説明】
【００８７】
１０…内燃エンジン、１１…シリンダ、１２…ピストン、１３…燃焼チャンバ、１４…ポペットバルブ、１５…吸気ポート、１６…吸気マニホールド、１７…スロットルバルブ、１８…カム、１９…タペット、２０…油圧チャンバ、２１…ブリードバルブ、２３…電子制御ユニット（ＥＣＵ）。
【図１】
2016536509.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年6月20日(2016.6.20)
【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】
レシプロピストン内燃エンジンのアイドリングを最適化する方法であって、
レシプロピストン内燃エンジンは、シリンダの吸気口に設けたポペットバルブと、吸気マニホールドと、吸気マニホールド内に設けたスロットルバルブとを備え、さらにバルブ開口を要求に応じて変更できる吸気バルブのための能動的タペットを備え、
この方法は、
エンジン速度が低下していることを検出するステップと、
吸気バルブが動作するごとに取り込まれる空気の容量を増大させるように能動的タペットに指令するステップと、
エンジン速度が上昇していることを検出するステップと、
吸気バルブが動作するごとに取り込まれる空気の容量を低減させるように能動的タペットに指令するステップと、
エンジンがアイドリングしている間、前記ステップを反復するステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
マルチシリンダエンジンに適用され、
マルチシリンダエンジンは、各シリンダの吸気バルブのための能動的タペットを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各能動的タペットが、エンジンの電子制御ユニットにより独立的に指令され、各シリンダに取り込まれる空気の量を、該シリンダ内の連続的な燃焼事象ごとに変更することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
能動的タペットは、吸気バルブリフト、吸気バルブ開口期間、吸気バルブ開口タイミング、吸気バルブ閉口タイミング、シリンダの吸気バルブ開口と排気バルブの開口との重複時間のうちの１つのまたはそれ以上を変更するように指令されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の方法。
【請求項５】
エンジンは、スパーク点火エンジンであり、
スパーク点火のタイミングは、吸気ポペットバルブを介して取り込まれる空気の容量の変化に応じて変更されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の方法。
【請求項６】
スパーク点火のタイミングは、最適な燃焼効率を実現するように選択されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
取り込まれる空気の容量が増大するとき、スパーク点火のタイミングを遅らせることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
取り込まれる空気の容量が低減するとき、スパーク点火のタイミングを進めることを特徴とする請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
能動的タペットは、先のバルブ開口の後にエンジン速度の変化が特定されると、直後のバルブ開口の変更を可能にすることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１に記載の方法。
【請求項１０】
エンジン速度は、所定の上限値と下限値との間で維持されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１に記載の方法。
【請求項１１】
能動的タペットは、油圧チャンバであって、電気的に指令されて、油圧チャンバの瞬間的な容量を変動させるバルブを含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１に記載の方法。
【請求項１２】
油圧チャンバには、実質的に閉塞されない液体油の流入フローが供給され、油圧チャンバからの流出フローを変動させるためのソレノイド制御式ブリードバルブが設けられたことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
カム駆動ポペット吸気バルブに適用されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１に記載の方法を実施するための制御システムであって、
制御システムは、プロセッサを有する電子制御ユニットを備え、
プロセッサは、そのメモリ内に含まれるアイドリング速度制御パラメータに基づいて能動的タペットに電子的に指令することを特徴とする制御システム。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか１に記載の方法を実施するように構成されたレシプロピストンガソリンエンジンであって、
複数のシリンダと、各シリンダのための吸気バルブと、各吸気バルブのための能動的タペットとを有するレシプロピストンガソリンエンジン。
【請求項１６】
請求項１５に記載のレシプロピストンガソリンエンジンと、請求項１〜１３のいずれか１に記載の方法を実施するための電子制御システムとを備えた車両。
【国際調査報告】
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