(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒に接続された吸気通路と、前記気筒に設置された吸気弁と、前記吸気通路に設置され、開閉することにより吸気量を調整可能な吸気制御弁と、前記吸気制御弁の上流側の前記吸気通路に設置されたサージタンクと、を備えた内燃機関に適用される内燃機関の吸気制御装置であって、
前記内燃機関の回転数に基づいて、前記吸気制御弁の開きタイミングを制御するとともに、前記吸気制御弁から前記サージタンクの開口端までの距離、前記吸気制御弁から前記吸気弁までの距離、音速、に基づいて、前記吸気制御弁の閉じタイミングを制御する制御手段を備え、
前記吸気通路は、可変長の吸気通路である可変吸気通路であり、
前記制御手段は、前記可変吸気通路の長さの変化に対応させて、前記吸気制御弁の閉じタイミングを制御する
ことを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、吸気温度又は外気温度のうち、どちらか一方に基づいて、前記音速を算出する請求項１に記載の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、例えばインパルス過給等の慣性過給が可能な内燃機関の吸気制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に対する吸気の過給方法としては、吸気弁とサージタンクとの間に設けられた吸気制御弁を開弁させた状態にして、吸気行程におけるピストン下降を利用して気筒内の負圧を高めておき、そして、圧縮行程に移行する前に、速やかにインパルスバルブを開弁して吸気通路内に吸気圧力波を発生させて慣性過給効果を積極的に活用するインパルス過給が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、エンジン回転数とバルブリフト量と吸気管長との組み合わせから吸気弁の閉弁タイミングを決定するエンジンの出力制御装置が記載されている。特許文献２には、一吸気行程中に少なくとも開動作及び閉動作を１回ずつ行うパルス過給制御装置が記載されている。特許文献３には、ロータリーバルブの開弁時期をエンジン速度に応じて変化させるエンジンの吸気装置が記載されている。特許文献４には、圧力伝播経路長を加味して吸気レイアウトの適正化が図られたエンジンの吸気装置が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４１９５６号公報
【特許文献２】特開２００７−２２４７７０号公報
【特許文献３】特開昭６２−５８０１６号公報
【特許文献４】特開２００２−８１３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、エンジン回転数に基づく過給制御を実行しても、加速時や減速時といった、エンジン回転数が変化する過渡時では、吸気制御弁の閉弁するタイミングを最適なタイミングに制御することができずに、十分な過給効果を得られることができなくなる恐れがある。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、エンジン回転数が変化する過渡時においても、十分な過給効果を得られることができ、エンジントルクの向上を図ることが可能な内燃機関の吸気制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの観点では、気筒に接続された吸気通路と、前記気筒に設置された吸気弁と、前記吸気通路に設置され、開閉することにより吸気量を調整可能な吸気制御弁と、前記吸気制御弁の上流側の前記吸気通路に設置されたサージタンクと、を備えた内燃機関に適用される内燃機関の吸気制御装置であって、前記内燃機関の回転数に基づいて、前記吸気制御弁の開きタイミングを制御するとともに、前記吸気制御弁から前記サージタンクの開口端までの距離、前記吸気制御弁から前記吸気弁までの距離、音速、に基づいて、前記吸気制御弁の閉じタイミングを制御する制御手段を備え、前記吸気通路は、可変長の吸気通路である可変吸気通路であり、前記制御手段は、前記可変吸気通路の長さの変化に対応させて、前記吸気制御弁の閉じタイミングを制御する。
【０００８】
上記の内燃機関の吸気制御装置は、気筒に接続された吸気通路と、前記気筒に設置された吸気弁と、前記吸気通路に設置され、開閉することにより吸気量を調整可能な吸気制御弁と、前記吸気制御弁の上流側の前記吸気通路に設置されたサージタンクと、を備えた内燃機関に適用される。上記の内燃機関の吸気制御装置は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）などの制御手段を備える。前記制御手段は、前記内燃機関の回転数に基づいて、前記吸気制御弁の開きタイミングを制御するとともに、前記吸気制御弁から前記サージタンクの開口端までの距離、前記吸気制御弁から前記吸気弁までの距離、音速、に基づいて、前記吸気制御弁の閉じタイミングを制御する。このようにすることで、前記内燃機関の回転数が変化する過渡時においても、前期吸気制御弁の閉弁するタイミングを、十分な過給効果を得るのに最適なタイミングに制御することができ、エンジントルクの向上を図ることができる。
また、前記吸気通路は、可変長の吸気通路である可変吸気通路であり、前記制御手段は、前記可変吸気通路の長さの変化に応じて、前記吸気制御弁の閉じタイミングを制御する。このようにすることで、可変長の吸気通路を有するエンジンであっても、前記吸気制御弁の閉弁するタイミングを、最適なタイミングに制御することができる。
【０００９】
上記の内燃機関の吸気制御装置の他の一態様は、吸気温度又は外気温度のうち、どちらか一方に基づいて、前記音速を算出する。これにより、前記吸気制御弁の閉弁するタイミングを、より正確に、最適なタイミングに制御することができる。例えば、冷間時や高温時等のように、吸気温度や外気温度が大きく変化する場合であっても、前記吸気制御弁の閉弁するタイミングを、最適なタイミングに制御することができ、内燃機関の回転数が変化する過渡時においても、エンジントルクの向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１２】
［全体構成］
図１は、本発明の各実施形態に係る内燃機関の構成を示す構成図である。図１では、実線矢印がガスの流れを示し、破線矢印が信号の流れを示している。
【００１３】
内燃機関（エンジン）は、自動車などの車両に走行用動力源として搭載されるディーゼルエンジンであり、複数の気筒１２と、各気筒１２にそれぞれ接続される吸気通路１３及び排気通路１４と、吸気通路１３及び排気通路１４に直列に配列されたターボ過給機１８とを備えている。また、排気通路１４には、排気通路１４から排気ガスの一部を吸気通路１３に還流させるためのＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）通路１７が設けられている。以下では、ＥＧＲ通路１７によって還流される排気ガスの一部をＥＧＲガスと称する。ＥＧＲ通路１７には、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ２３と、ＥＧＲガスの量を調整するためのＥＧＲバルブ３３と、が設けられている。ＥＧＲバルブ３３は、エンジンＥＣＵ５０ａからの駆動信号Ｓ３３によって制御される。
【００１４】
吸気通路（吸気管）１３には、エアクリーナ２１と、外部から吸入された空気（吸入空気）の量を検出するエアフローメータ（Ａ／Ｆセンサ）４１と、ターボ過給機１８のコンプレッサ１８ａと、インタークーラ２２と、吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ３４と、吸気ガス（ＥＧＲガスと吸入空気の混合ガス）を貯蔵可能なサージタンク１６と、吸気ガスの量（吸気量）を調整するための吸気制御弁３１と、が設けられている。Ａ／Ｆセンサ４１は、吸入空気量を検出して、検出された吸入空気量に対応する検出信号Ｓ４１をエンジンＥＣＵ５０ａへ送信する。スロットルバルブ３４は、エンジンＥＣＵ５０ａからの駆動信号Ｓ３４によって制御される。吸気制御弁３１は、インパルスバルブとも呼ばれ、インパルスバルブＥＣＵ５０ｃからの駆動信号Ｓ３１によって制御される。
【００１５】
サージタンク１６には、吸気圧センサ４３と吸気温度センサ４２とが設けられている。吸気温度センサ４２は、吸気ガスの温度（吸気温度）を検出して、検出された吸気温度に対応する検出信号Ｓ４２をエンジンＥＣＵ５０ａへ送信する。吸気圧センサ４３は、吸気ガスの圧力（吸気圧）を検出して、検出された吸気圧に対応する検出信号Ｓ４３をエンジンＥＣＵ５０ａへ送信する。
【００１６】
排気通路１４には、ターボ過給機１８のタービン１８ｂと、触媒２４と、が設けられている。触媒２４は、例えば、排気ガス中のＮＯｘを吸蔵して還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元触媒である。なお、触媒２４の代わりに、排気ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと触媒２４とを組み合わせた排気浄化装置を用いるとしてもよい。
【００１７】
ターボ過給機１８は、コンプレッサ１８ａとタービン１８ｂとが一体回転するように構成されている。ここで、ターボ過給機１８は、図１に示すように、例えば、可変ノズルベーン１９を備えた、過給圧を調整可能な可変容量型のターボ過給機であるとしても良い。可変容量型のターボ過給機では、可変ノズルベーン１９の開度を調整して排気ガス量を制御することにより、過給圧が調整される。なお、過給機としては、ターボ過給機１８を用いる代わりに、スーパーチャージャや電動式過給機等の他の過給機を用いるとしても良いのは言うまでもない。
【００１８】
気筒１２の燃焼室１２ｂには、吸気通路１３と排気通路１４とが接続されているとともに、燃焼室１２ｂ内に燃料を噴射するための燃料噴射弁５が設けられている。燃料噴射弁５は、インジェクタＥＣＵ５０ｂからの駆動信号Ｓ５によって制御される。また、気筒１２には、吸気弁３と排気弁４とが設けられている。吸気弁３は、開閉することによって、吸気通路１３と燃焼室１２ｂとの導通／遮断を制御する。排気弁４は、開閉することによって、排気通路１４と燃焼室１２ｂとの導通／遮断を制御する。気筒１２において、ピストン１２ｃが下死点まで押し下げられる力が、コンロッド１２ｄを介してクランク軸１５に伝達され、クランク軸１５が回転する。ここで、クランク軸１５近傍には、クランク角センサ４４が設けられている。クランク角センサ４４は、クランク軸１５の回転角（クランク角）を検出して、検出されたクランク角に対応する検出信号Ｓ４４をエンジンＥＣＵ５０ａへ送信する。
【００１９】
ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）５０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイスなどを有し、各種センサからの検出信号に基づいてエンジンの運転状態を検出し、検出された運転状態に基づいてエンジンの制御を行う。ＥＣＵ５０は、エンジンＥＣＵ５０ａ、インジェクタＥＣＵ５０ｂ、インパルスバルブＥＣＵ５０ｃ、より構成される。エンジンＥＣＵ５０ａは、Ａ／Ｆセンサ４１、吸気温度センサ４２、吸気圧センサ４３、クランク各センサ４４、からの検出信号を受信する。また、エンジンＥＣＵ５０ａは、アクセルペダル４５より、ペダル開度に応じた検出信号を受信し、外気温度センサ４６より、エンジンの外部の温度である外気温度に応じた検出信号を受信する。エンジンＥＣＵ５０ａは、これらの各種センサからの検出信号に基づいてエンジンの運転状態を検出する。エンジンＥＣＵ５０ａは、検出されたエンジンの運転状態に基づいて、ＥＧＲバルブ３３、スロットルバルブ３４、に駆動信号を送信するとともに、インジェクタＥＣＵ５０ｂ、インパルスバルブＥＣＵ５０ｃ、に制御信号を送信する。インジェクタＥＣＵ５０ｂは、エンジンＥＣＵ５０ａからの制御信号に基づいて、燃料噴射弁５の制御を行い、インパルスバルブＥＣＵ５０ｃは、エンジンＥＣＵ５０ａからの制御信号に基づいて、吸気制御弁３１の制御を行う。ＥＣＵ５０は、本発明における内燃機関の吸気制御装置に相当し、具体的には、制御手段として機能する。
【００２０】
［第１実施形態］
第１実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法について説明する。まず、インパルス過給の原理について図２を用いて説明する。図２は、インパルス過給の実施時における、吸気弁及び吸気制御弁の動作、気筒の筒内圧、の夫々についてのクランク角に対する変化を示すグラフである。なお、図２において、ＴＤＣはピストンの上死点を示し、ＢＤＣはピストンの下死点を示している。
【００２１】
インパルス過給では、まず、吸気弁３とサージタンク１６との間に設けられた吸気制御弁３１を閉じた状態で、吸気弁３が開かれ始める。そのため、吸気行程の進行に伴い、ピストン１２ｃが下降するため、筒内圧、正確には、気筒１２内と吸気制御弁３１から吸気弁３までの間の吸気通路１３内とにおける圧力は、吸気圧の平均値よりも減圧される。ここでいう吸気圧の平均値とは、例えば、吸気圧センサ４３によって検出される吸気圧である。そして、矢印１５１に示すように、ピストン１２ｃが下降するに従い、その減圧された圧力の谷は徐々に大きくなる。吸気行程の途中の時期（クランク角）θｏｐで吸気制御弁３１を速やかに開弁すると、減圧された圧力が開放されて吸気通路１３内に吸気圧力波が発生する。その吸気圧力波は吸気通路１３内をサージタンク１６へ向けて伝播する。吸気通路１３内を伝播する吸気圧力波は、サージタンク１６の開口端で反射することにより位相が反転して、吸気通路１３内を吸気弁３へ向けて伝播する。この位相が反転した吸気圧力波を捉えるようにして、時期（クランク角）θｃｌで吸気制御弁３１は速やかに閉弁される。この時期θｃｌはピストンが下死点となるときのクランク角に近い値となる。このようにすることで、矢印１５２に示すように、気筒１２内の筒内圧は吸気圧の平均値よりも大きくなり、気筒１２内における吸気ガスの充填効率が上昇する。これにより、過給効果を得ることができ、エンジントルクの向上を図ることができる。
【００２２】
しかしながら、一般的なインパルス過給の方法では、吸気制御弁３１の閉弁するタイミングはエンジン回転数に基づいて制御されていたため、加速時や減速時といった、エンジン回転数が変化する過渡時では、吸気制御弁３１の閉弁するタイミングを最適なタイミングに制御することができずに、十分な過給効果を得られることができなくなる恐れがあった。そのため、エンジン回転数が変化する過渡時には、エンジントルクの向上を図ることができなくなる恐れがあった。
【００２３】
そこで、第１実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法では、ＥＣＵ５０は、吸気制御弁３１の開弁するタイミングについては、エンジン回転数に基づいて制御するものの、吸気制御弁３１の閉弁するタイミングについては、吸気制御弁３１からサージタンク１６の開口端までの距離、吸気制御弁３１から吸気弁３までの距離、音速、に基づいて、制御することとする。
【００２４】
具体的には、ＥＣＵ５０は、吸気制御弁３１が開弁されてから閉弁されるまでの時間をＴｃｌとして、十分な過給効果を得られることが可能な時間Ｔｃｌを以下の式（１）を用いて算出する。ここで、音速Ｖｓとしては、例えば、吸気温度が０℃となるときの音速である３３１．４５［ｍ／ｓｅｃ］が代入される。なお、Ｌ１、Ｌ２、Ｖｓの値は、予め、ＥＣＵ５０のＲＯＭなどに記録されている。そして、ＥＣＵ５０は、吸気制御弁３１を開弁してから、式（１）で算出された時間Ｔｃｌが経過した、と判定したときに、吸気制御弁３１を閉弁することとする。
【００２５】
【数１】
0004905370.tif 000002
上述の式（１）は、次のようにして求められたものである。即ち、図１より、吸気制御弁３１が開弁すると、吸気圧力波は、吸気制御弁３１からサージタンク１６の開口端までの距離Ｌ１を伝播する。そして、吸気圧力波は、サージタンク１６の開口端で反射することにより位相が反転して、再度、サージタンク１６の開口端から吸気制御弁３１までの距離Ｌ１を伝播する。その後、吸気圧力波は、吸気制御弁３１から吸気弁３までの距離Ｌ２を伝播する。つまり、吸気圧力波は、吸気制御弁３１が開弁してから、２×Ｌ１＋Ｌ２の距離を伝播した後、吸気弁３に到達する。ここで、吸気圧力波の伝播速度を音速Ｖｓに等しいとすると、吸気制御弁３１が開弁してから吸気圧力波が吸気弁３に到達するまでの時間は、２×Ｌ１＋Ｌ２の距離を音速Ｖｓで割ることにより求められる。このようにして、上述の式（１）は求められる。
【００２６】
上述の式（１）を見ても分かるように、吸気制御弁３１の閉弁するタイミングは、エンジン回転数に依存していない。従って、第１実施形態に係る内燃期間の吸気制御方法によれば、エンジン回転数が変化する過渡時においても、吸気制御弁３１の閉弁するタイミングを、十分な過給効果を得るのに最適なタイミングに制御することができる。言い換えると、第１実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法によれば、エンジン回転数が変化する過渡時においても、インパルス過給の過渡応答性を向上させることができ、エンジントルクの向上を図ることができる。
【００２７】
（第１実施形態の制御処理）
次に、第１実施形態に係る内燃機関の制御処理について、図３〜図６を用いて説明する。図３は、第１実施形態に係る内燃機関の制御処理を示すフローチャートである。第１実施形態に係る内燃機関の制御処理では、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数に基づいて、吸気制御弁３１の開弁するタイミングを算出した後、吸気制御弁３１からサージタンク１６の開口端までの距離、吸気制御弁３１から吸気弁３までの距離、音速、に基づいて、吸気制御弁３１の閉弁するタイミングを算出する。なお、第１実施形態に係る制御処理では、クランク角センサ４４は、一例として、クランク角が３０°ＣＡ変化する毎にＥＣＵ５０に検出信号を送信するものとする。従って、ＥＣＵ５０は、クランク角センサ４４より検出信号を受信する毎にクランクカウンタをカウントアップする、即ち、クランク角が３０°ＣＡ変化する毎に、クランクカウンタをカウントアップする。
【００２８】
まず、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ５０は、アクセルペダル４５からの検出信号に基づいて、アクセル開度ａｃｃを取得し、ステップＳ１０２において、ＥＣＵ５０は、クランク角センサ４４からの検出信号に基づいて、エンジン回転数Ｎｅを取得する。
【００２９】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ５０は、アクセル開度ａｃｃとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて、インパルス過給を行うか否かについて判定する。具体的には、ＥＣＵ５０は、アクセル開度ａｃｃとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて、エンジンの状態が高負荷、低回転数の状態にあるか否か、について判定し、エンジンの状態が高負荷、低回転数の状態にあると判定した場合には、インパルス過給を許可することとする。例えば、ＥＣＵ５０は、図４に示すような、アクセル開度ａｃｃ及びエンジン回転数Ｎｅとインパルス過給の許可との関係を示すマップを予め保持しておき、当該マップを用いて、アクセル開度ａｃｃが所定値ａｃｃ１以上で、かつ、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ１以下となっていると判定した場合には、インパルス過給を許可するものとして、吸気制御弁３１を閉じる（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）。一方、ＥＣＵ５０は、アクセル開度ａｃｃが所定値ａｃｃ１よりも小さくなっている、又は、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ１よりも大きくなっていると判定した場合には、インパルス過給を禁止するものとして、吸気制御弁３１を開弁することとし（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、本制御処理をリターンする。
【００３０】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ５０は、吸気制御弁３１の開く時期θｏｐを算出する。具体的には、ＥＣＵ５０は、図５に示すような、エンジン回転数Ｎｅとクランク角θｏｐとの関係を示すマップを予め保持しておき、当該マップを用いて、エンジン回転数Ｎｅに対応する吸気制御弁３１を開く時期θｏｐを算出する。例えば、ＥＣＵ５０は、図５に示すように、エンジン回転数Ｎｅが所定値ＮｅＡとなっている場合には、所定値ＮｅＡに対応するクランク角θＡを、吸気制御弁３１を開く時期θｏｐとして算出する。
【００３１】
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ５０は、吸気制御弁３１の開き割り込みカウンタｃｎｔｏｐを算出する。先にも述べたように、クランク角センサ４４はクランク角が３０°ＣＡ変化する毎に検出信号をＥＣＵ５０に送信するので、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０４で算出されたクランク角θｏｐを３０°で割ることにより、吸気制御弁３１の開き割り込みカウンタｃｎｔｏｐ（＝θｏｐ／３０°）を算出することができる。
【００３２】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ５０は、開きタイミングタイマー予約時間ｔｏｐを算出する。開きタイミング予約タイマー時間とは、ステップＳ１０４において、クランク角θｏｐを３０°で割ったときの余りの分のクランク角を時間に換算した値である。従って、開きタイミングタイマー予約時間ｔｏｐは、例えば、ｔｏｐ［ｓｅｃ］＝（θｏｐ−３０°×ｃｎｔｏｐ）／（Ｎｅ［ｒｐｍ］／６０）×（１／３６０°）の式で算出される。この式では、エンジン回転数Ｎｅ［ｒｐｍ］を６０で割ることにより、１秒間におけるエンジン回転数を求めている。
【００３３】
ステップＳ１０７において、ＥＣＵ５０は、吸気制御弁３１からサージタンク１６の開口端までの距離Ｌ１、吸気制御弁３１から吸気弁３までの距離Ｌ２、音速Ｖｓ、に基づいて、先に述べた式（１）を用いて、吸気制御弁３１が開弁されてから閉弁されるまでの時間Ｔｃｌを算出する。なお、ここで、Ｌ１、Ｌ２、Ｖｓの値は、予め、ＥＣＵ５０のＲＯＭなどに記録されている。これにより、十分な過給効果を得るのに最適な、吸気制御弁３１の閉弁するタイミングを求めることができる。
【００３４】
ステップＳ１０８において、ＥＣＵ５０は、クランクカウンタの値を取得し、続くステップＳ１０９において、ＥＣＵ５０は、クランクカウンタの値が開き割り込みカウンタｃｎｔｏｐと一致しているか否かについて判定する。ＥＣＵ５０は、クランクカウンタの値が開き割り込みカウンタｃｎｔｏｐと一致していないと判定した場合には（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、ステップＳ１０８の処理へ戻る。一方、ＥＣＵ５０は、クランクカウンタの値が開き割り込みカウンタｃｎｔｏｐと一致していると判定した場合には（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０の処理へ進む。
【００３５】
ステップＳ１１０において、ＥＣＵ５０は、吸気制御弁３１を駆動させるための駆動信号を予約タイマーセットする。具体的には、ＥＣＵ５０は、図６に示すように、パルス信号の立ち上がる始期として、予約時間ｔｏｐを設定し、パルス信号の立ち上げ時間として、式（１）を用いて算出された時間Ｔｃｌを設定する。このパルス信号が立ち上がっている間、吸気制御弁３１は開弁することとなる。ステップＳ１１１において、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１１０での設定に従い、吸気制御弁３１の作動を実行した後、本制御処理をリターンする。このとき、吸気制御弁３１は、十分な過給効果を得るのに最適なタイミングで閉弁する。
【００３６】
以上に述べたようにすることで、エンジン回転数が変化する過渡時においても、吸気制御弁３１の閉弁するタイミングを、十分な過給効果を得るのに最適なタイミングに制御することができ、エンジントルクの向上を図ることができる。
【００３７】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法について説明する。先に述べた第１実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法では、ＥＣＵ５０は、吸気制御弁３１からサージタンク１６の開口端までの距離Ｌ１、吸気制御弁３１から吸気弁３までの距離Ｌ２、音速Ｖｓ、に基づいて、吸気制御弁３１の閉弁するタイミングを制御することとしていた。
【００３８】
ここで、音速は音が伝わる媒質の温度（ここでは吸気温度）によって変化する。そのため、第１実施形態で述べたように、式（１）において、音速Ｖｓを、例えば、吸気温度が０℃のときの音速の値である３３１．４５［ｍ／ｓｅｃ］に固定すると、吸気温度が高温等の場合には、吸気制御弁３１が開弁されてから閉弁されるまでの時間Ｔｃｌ、即ち、吸気制御弁３１を閉弁する最適なタイミング、を正確に求めることが難しくなる恐れがある。
【００３９】
そこで、第２実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法では、ＥＣＵ５０は、吸気温度に基づいて、式（１）における音速Ｖｓを算出することとする。一般に、音速Ｖｓは、媒質の温度（ここでは吸気温度）が０℃のときの音速Ｖｓ０（例えば３３１．４５［ｍ／ｓｅｃ］）に対し、媒質の温度が１℃上昇する毎に所定の速度分Ｋ（例えば０．６０７［ｍ／ｓｅｃ］、以下ではＫを温度係数と称する）だけ上昇するという性質がある。従って、ＥＣＵ５０は、以下の式（２）を用いて、吸気制御弁３１が開弁されてから閉弁されるまでの時間Ｔｃｌを求めることとする。式（２）では、音速Ｖｓを吸気温度Ｔ１の関数として求めている。ここで、ＥＣＵ５０は、吸気温度センサ４２からの検出信号に基づいて、吸気温度Ｔ１を求めることができる。
【００４０】
【数２】
0004905370.tif 000003
このようにすることで、第１実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法を用いた場合と比較して、吸気制御弁３１の閉弁するタイミングを、より正確に、最適なタイミングに制御することができる。例えば、冷間時や高温時等のように、吸気温度が大きく変化する場合であっても、この内燃機関の吸気制御方法によれば、吸気制御弁３１の閉弁するタイミングを最適なタイミングに制御することができ、エンジン回転数が変化する過渡時においても、エンジントルクの向上を図ることができる。
【００４１】
また、音速Ｖｓを吸気温度Ｔ１の関数として求める代わりに、以下の式（３）で示すように、音速Ｖｓを外気温度Ｔ２の関数として求めるとしてもよい。ここで、ＥＣＵ５０は、外気温度センサ４６からの検出信号に基づいて、外気温度Ｔ２を求めることができる。
【００４２】
【数３】
0004905370.tif 000004
このようにしても、第１実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法を用いた場合と比較して、吸気制御弁３１の閉弁するタイミングを、より正確に、最適なタイミングに制御することができる。例えば、冷間時や高温時等のように、外気温度が大きく変化する場合であっても、この内燃機関の吸気制御方法によれば、吸気制御弁３１の閉弁するタイミングを最適なタイミングに制御することができ、エンジン回転数が変化する過渡時においても、エンジントルクの向上を図ることができる。
【００４３】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法について説明する。第２実施形態では、ＥＣＵ５０は、吸気温度センサ４２からの検出信号に基づいて吸気温度Ｔ１を求め、吸気温度Ｔ１に基づいて音速Ｖｓを求め、吸気温度Ｔ１の関数として音速Ｖｓを求めていた。しかしながら、例えば、低コストなエンジンなどのように、エンジンによっては、吸気温度センサ４２を有していない場合もある。
【００４４】
そこで、第３実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法では、ＥＣＵ５０は、外気温度と、ターボ過給機１８の仕事（以下では、「過給機仕事」と称する）による温度上昇と、に基づいて、音速Ｖｓを算出することとする。
【００４５】
まず、エンジンがインタークーラ２２を有していない場合について説明する。この場合、ＥＣＵ５０は、以下の式（４）を用いて、吸気制御弁３１が開弁されてから閉弁されるまでの時間Ｔｃｌを求めることとする。式（４）では、音速Ｖｓを、外気温度Ｔ２と過給機仕事による温度上昇Δｔｕｐの関数として求めている。
【００４６】
【数４】
0004905370.tif 000005
式（４）を見ると分かるように、ＥＣＵ５０は、外気温度Ｔ２と過給機仕事による温度上昇Δｔｕｐの和を吸気温度（温度Ｔ３）として推測している。ここで、過給機仕事による温度上昇Δｔｕｐを求める方法としては、例えば、ＥＣＵ５０は、図７に示すような、エンジン負荷及びエンジン回転数Ｎｅと過給機仕事による温度上昇Δｔｕｐとの関係を示すマップを予め保持しておくことが考えられる。図７に示すマップでは、ハッチングがされた領域毎に夫々、予めΔｔｕｐの大きさ（Δｔｕｐ１〜Δｔｕｐ５）が設定されている。ＥＣＵ５０は、エンジン負荷とエンジン回転数Ｎｅとに基づいて決まる動作点が図７に示すマップ上のどの領域に位置するかを判定することにより、ΔｔｕｐがΔｔｕｐ１〜Δｔｕｐ５の何れかになるかを決定することができる。なお、他の方法として、ＥＣＵ５０は、物理モデルを用いて、過給機仕事による温度上昇Δｔｕｐを求めることとしてもよい。
【００４７】
以上に述べたようにすることにより、吸気温度センサ４２を有していないエンジンであっても、吸気通路１３中における音速を推定することができ、第１実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法を用いた場合と比較して、吸気制御弁３１の閉弁するタイミングを、より正確に、最適なタイミングに制御することができる。
【００４８】
次に、エンジンがインタークーラ２２を有している場合について説明する。エンジンがインタークーラ２２を有している場合には、ＥＣＵ５０は、外気温度、過給機仕事による温度上昇、に加えて、インタークーラ２２による温度下降、にも基づいて、音速Ｖｓを算出することとする。具体的には、ＥＣＵ５０は、以下の式（５）を用いて、吸気制御弁３１が開弁されてから閉弁されるまでの時間Ｔｃｌを求めることとする。式（５）では、音速Ｖｓを、外気温度Ｔ２、過給機仕事による温度上昇Δｔｕｐ、インタークーラ２２による温度下降Δｔｄｏｗｎ、の関数として求めている。
【００４９】
【数５】
0004905370.tif 000006
式（５）を見ると分かるように、ＥＣＵ５０は、外気温度Ｔ２と過給機仕事による温度上昇Δｔｕｐとの和からインタークーラ２２による温度下降Δｔｄｏｗｎを引いた値を吸気温度（温度Ｔ４）として推測している。ここで、インタークーラ２２による温度下降Δｔｄｏｗｎは、例えば、以下に示すインタークーラ効率の式（６）から求めることができる。
【００５０】
【数６】
0004905370.tif 000007
具体的には、ＥＣＵ５０は、インタークーラ効率ηを予め実験などで求めておき、上述の式（６）において、インタークーラ入口温度Ｔｉｎを外気温度Ｔ２とし、インタークーラ入口温度Ｔｉｎとインタークーラ出口温度Ｔｏｕｔとの差分Ｔｉｎ−ＴｏｕｔをΔｔｄｏｗｎとすることにより、インタークーラ２２による温度下降Δｔｄｏｗｎを求めることができる。なお、他の方法として、ＥＣＵ５０は、物理モデルを用いて、インタークーラ２２による温度下降Δｔｄｏｗｎを求めることとしてもよい。
【００５１】
以上に述べたようにすることにより、吸気温度センサ４２を有しておらず、かつ、インタークーラ２２が設けられたエンジンであっても、吸気通路１３中における音速を推定することができ、第１実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法を用いた場合と比較して、吸気制御弁３１の閉弁するタイミングを、より正確に、最適なタイミングに制御することができる。
【００５２】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法について説明する。第４実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法は、第１実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法とは異なり、吸気通路１３が可変長の吸気通路（可変吸気通路）であるとした場合の吸気制御方法である。具体的には、第４実施形態では、吸気通路１３を、例えば、吸気制御弁３１からサージタンク１６の開口端までの距離Ｌ１が可変する可変吸気通路であるとし、距離Ｌ１の長さの変化に対応させて、吸気制御弁３１の閉じタイミングを制御することとする。
【００５３】
具体的には、ＥＣＵ５０は、式（１）を用いて吸気制御弁３１が開弁されてから閉弁されるまでの時間Ｔｃｌを求める際に、吸気制御弁３１からサージタンク１６の開口端までの距離Ｌ１として、固定値ではなく、代わりに、時間Ｔｃｌを求める際の距離Ｌ１の値を代入することとする。この時間Ｔｃｌを求める際の距離Ｌ１を求める方法としては、吸気管長センサを用いて計測することにより求めるとしても良いし、又は、複数の吸気通路を切り換える方式のエンジンであれば、使用されている吸気通路の設計吸気管長を距離Ｌ１として求めることとしてもよい。更には、ＥＣＵ５０は、図８に示すような、エンジン負荷及びエンジン回転数Ｎｅと距離Ｌ１との関係を示すマップを予め保持しておくとしても良い。図８に示すマップでは、ハッチングがされた領域毎に夫々、予め距離Ｌ１の大きさ（Ｌ１ａ、Ｌ２ａ）が設定されている。なお、図８では、Ｌ１ａ＞Ｌ１ｂの関係が成立している。つまり、エンジン回転数が小さくなるほど、吸気制御弁３１からサージタンク１６の開口端までの距離Ｌ１は長く設定されている。ＥＣＵ５０は、エンジン負荷とエンジン回転数Ｎｅとに基づいて決まる動作点が図８に示すマップ上のどの領域に位置するかを判定することにより、吸気制御弁３１からサージタンク１６の開口端までの距離Ｌ１が、Ｌ１ａ又はＬ１ｂの何れかになるかを決定することができる。
【００５４】
上述の実施例では、吸気制御弁３１からサージタンク１６の開口端までの距離Ｌ１が可変するとしているが、これに限られるものではなく、代わりに、又は、加えて、吸気制御弁３１から吸気弁３までの距離Ｌ２が可変するとしても良い。この場合には、吸気制御弁３１が開弁されてから閉弁されるまでの時間Ｔｃｌを求める際に、吸気制御弁３１から吸気弁３までの距離Ｌ２として、固定値ではなく、代わりに、時間Ｔｃｌを求める際の距離Ｌ２の値を代入することとすれば良い。
【００５５】
以上に述べたようにすることにより、可変長の吸気通路を有するエンジンであっても、吸気制御弁３１の閉弁するタイミングを、最適なタイミングに制御することができる。
【００５６】
なお、第４実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法と、前述した第２〜３実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法とを組み合わせて実行することも可能である。第２〜３実施形態に係る内燃機関の吸気制御方法と組み合わせて実行することにより、吸気制御弁３１の閉弁するタイミングを、より正確に、最適なタイミングに制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の各実施形態に係る内燃機関の構成を示す構成図である。
【図２】インパルス過給の実施時における、吸気弁及び吸気制御弁の動作、気筒の筒内圧、についてのクランク角に対する変化を示すグラフである。
【図３】第１実施形態に係る内燃機関の制御処理を示すフローチャートである。
【図４】アクセル開度及びエンジン回転数とインパルス過給の許可との関係を示すグラフである。
【図５】エンジン回転数とクランク角との関係を示すグラフである。
【図６】クランクカウンタ及び駆動信号の時間に対する変化を示すグラフである。
【図７】エンジン負荷及びエンジン回転数と過給機仕事による温度上昇との関係を示すグラフ。
【図８】エンジン負荷及びエンジン回転数と吸気管長との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
３  吸気弁
４  排気弁
５  燃料噴射弁
１２  気筒
１３  吸気通路
１４  排気通路
１５  クランク軸
１６  サージタンク
１７  ＥＧＲ通路
１８  ターボ過給機
２２  インタークーラ
３１  吸気制御弁
３４  スロットルバルブ
４２  吸気温度センサ
４４  クランク角センサ
４５  アクセルペダル
４６  外気温度センサ
５０  ＥＣＵ
【図１】
0004905370.tif 000008
【図２】
0004905370.tif 000009
【図３】
0004905370.tif 000010
【図４】
0004905370.tif 000011
【図５】
0004905370.tif 000012
【図６】
0004905370.tif 000013
【図７】
0004905370.tif 000014
【図８】
0004905370.tif 000015