(57)【要約】【課題】ドライバに違和感を与えることなく圧縮空気を回収する。【解決手段】所定の運転状態のおける圧縮行程において内燃機関の筒内で生成された圧縮空気を外部に取り出す圧縮空気制御装置と、上記圧縮空気制御装置により取り出された圧縮空気を回収し貯蔵する圧縮空気貯蔵タンクと、上記圧縮空気貯蔵タンク内の圧力を検知する圧縮空気貯蔵タンク内圧力検知手段と、運転状態に基づいて上記内燃機関の筒内圧力を検知する筒内圧力検知手段と、内燃機関の筒内圧力と上記圧縮空気貯蔵タンク内の圧力との圧力差を制御する差圧制御装置と、を有し、上記圧縮空気制装置は、上記圧力差が所定値以下となった時点から上記圧縮空気貯蔵タンクへの圧縮空気の回収が開始されるよう制御されている。【選択図】図３
2009121429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の運転状態のおける圧縮行程において内燃機関の筒内で生成された圧縮空気を外部に取り出す圧縮空気取り出し機構と、
上記圧縮空気取り出し機構により取り出された圧縮空気を回収し貯蔵する圧縮空気貯蔵タンクと、
上記圧縮空気貯蔵タンク内の圧力を検知する圧縮空気貯蔵タンク内圧力検知手段と、
運転状態に基づいて上記内燃機関の筒内圧力を検知する筒内圧力検知手段と、
内燃機関の筒内圧力と上記圧縮空気貯蔵タンク内の圧力との圧力差を制御する差圧制御手段と、を有し、
上記圧縮空気取り出し機構は、上記圧力差が所定値以下となった時点から上記圧縮空気貯蔵タンクへの圧縮空気の回収が開始されるよう制御されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
上記差圧制御手段は、上記圧縮空気貯蔵タンクに圧縮空気を回収している際に、上記圧力差が略一定となるよう制御されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
上記差圧制御手段は、上記圧縮空気貯蔵タンクに圧縮空気を回収している際に、上記圧力差が上記圧縮空気貯蔵タンクへの圧縮空気の回収開始からの時間に応じて大きくなるよう制御されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
内燃機関の運転状態に基づいて、内燃機関のポンプロスを検知するポンプロス検知手段を有し、
上記差圧制御手段は、上記圧縮空気貯蔵タンクに圧縮空気を回収している際に、上記圧力差が吸入負圧による吸気行程のポンプロスと上記圧縮空気貯蔵タンクへの圧縮空気の回収よる膨張行程のポンプロスとの和が略一定となるように制御されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
上記圧縮空気取り出し機構は、圧縮行程の所定期間の間だけ排気弁を開弁させる排気弁圧縮行程時開閉手段と、上記圧縮吸気貯蔵タンクと排気通路と接続する接続通路と、上記排気通路と上記接続通路との接続位置よりも排気下流側の上記排気通路内に配置された排気制御弁と、上記排気制御弁を圧縮行程時の所定期間の間だけ閉弁させる排気制御弁開閉手段と、を有し、
圧縮行程時に排気弁が開く際には、上記排気制御弁を閉弁させることで排気通路を閉塞し、上記接続通路を介して上記圧縮吸気貯蔵タンクに圧縮空気が回収されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
上記圧縮空気取り出し機構は、内燃機関の燃焼室と上記圧縮空気貯蔵タンクとを接続する接続通路と、上記接続通路と上記燃焼室との接続部分に配置された圧縮空気制御弁と、上記圧縮空気制御弁を圧縮行程時の所定期間の間だけ開弁させる圧縮空気制御弁開閉手段と、を有し、
圧縮行程時に圧縮空気制御弁が開く際に、上記接続通路を介して上記圧縮吸気貯蔵タンクに圧縮空気が回収されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
上記差圧制御手段は、吸気通路に配置されて内燃機関の筒内に吸入される空気量を調整するスロットル弁を有し、該スロットル弁の弁開度を変更することで筒内圧力を変更し、上記圧力差を制御していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
上記差圧制御手段は、吸気弁の閉時期を変更可能な吸気弁閉時期変更手段を有し、吸気弁閉時期を変更することで上記圧力差を制御していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
上記差圧制御手段は、ピストンの上死点位置を変更可能なピストン上死点位置可変手段を有し、ピストン上死点位置を変更することで上記圧力差を制御していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
上記差圧制御手段は、ピストンの上死点位置を変更可能なピストン上死点位置可変手段と、吸気弁の閉時期を変更可能な吸気弁閉時期変更手段とを有し、ピストン上死点位置及び吸気弁閉時期を変更することで上記圧力差を制御していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
上記圧縮空気貯蔵タンクに接続され、該圧縮空気貯蔵タンクに内燃機関の筒内で生成された圧縮空気を導く接続通路を有し、
上記差圧制御手段は、上記接続通路に介装され、該接続通路を開閉制御可能な流量制御弁を有し、該流量制御弁の弁開度を制御することで上記圧力差を制御していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の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】
内燃機関に圧縮空気を貯蔵するタンクを設置し、車両減速時のエネルギ等を利用して圧縮空気を作成、貯蔵するシステムが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、減速中に内燃機関で生成した圧縮空気をタンクへ回収しておき、エンジンへ高トルクが要求された場合に圧縮空気を燃焼室内に直接導入（過給）することでトルク増大を狙った技術が開示されている。この特許文献１では、その実現手段として吸気弁、排気弁以外に燃焼室に設置した第３弁を油圧アクチュエータにより駆動する可変動弁機構を用いている。
【０００４】
また、特許文献２には、走行中や減速中に内燃機関で生成した圧縮空気をタンクへ回収し、エンジン効率の低い運転領域を回避した走行を行うことで燃費の向上を狙った技術が開示されている。この特許文献２では、その実現手段として吸気弁、排気弁及び圧力容器に接続されたガス流制御弁を油圧アクチュエータにより駆動する可変動弁機構を用いている。
【特許文献１】実公平２−３２８２３号公報
【特許文献２】特表２００７−５０２３８９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、内燃機関を用いて圧縮空気を作成、貯蔵する際には内燃機関を駆動するための駆動トルクが必要となる。そのため内燃機関で圧縮空気を作成、貯蔵していない状態から圧縮空気を作成、貯蔵する状態に切り換えた場合に内燃機関を駆動するために必要なトルクに大きな変化が生じ、それが車両に伝達することでドライバが違和感を覚える可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明は、所定の運転状態のおける圧縮行程において内燃機関の筒内で生成された圧縮空気を外部に取り出す圧縮空気取り出し機構と、上記圧縮空気取り出し機構により取り出された圧縮空気を回収し貯蔵する圧縮空気貯蔵タンクと、上記圧縮空気貯蔵タンク内の圧力を検知する圧縮空気貯蔵タンク内圧力検知手段と、運転状態に基づいて上記内燃機関の筒内圧力を検知する筒内圧力検知手段と、内燃機関の筒内圧力と上記圧縮空気貯蔵タンク内の圧力との圧力差を制御する差圧制御手段と、を有し、上記圧縮空気取り出し機構は、上記圧力差が所定値以下となった時点から上記圧縮空気貯蔵タンクへの圧縮空気の回収が開始されるよう制御されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、圧縮空気の圧縮空気貯蔵タンクへの回収開始時には、筒内圧力と圧縮空気貯蔵タンク内の圧力との圧力差は小さくなるよう制御される。その結果、例えば内燃機関の筒内から圧縮空気貯蔵タンク内に急激な圧縮空気の移動が発生してしまうことはないため、ポンプロスも増加することはなく、トルクの大幅な減少の発生を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態の概略を模式的に示した説明図であって、通常のエンジンに、圧縮空気を貯蔵する圧縮空気貯蔵タンクと、圧縮空気を圧縮空気貯蔵タンクに取り出す圧縮空気取り出し機構としての圧縮空気制御装置及び圧縮空気貯蔵タンクの内部圧力と内燃機関の筒内（燃焼室）の圧力との圧力差を制御する差圧制御手段である差圧制御装置と、が付加された構成となっている。
【００１０】
図２及び図３は、本発明の一実施形態のシステムブロック図を示しており、図２は全体概要を示すシステムブロック図であり、図３は圧縮空気制御装置及び差圧制御装置に関する詳細なシステムブロック図である。図２に示すように、エンジン回転速度、車速、アクセル開度、スロットル開度、吸入空気量、圧縮空気貯蔵タンクのタンク圧、クランク角度等を、それぞれ対応するセンサ出力より求めてＥＣＭ（エンジンコントロールモジュール）に入力し、これらの情報を用いて差圧の制御、圧縮空気を取り出すか否かを制御する。
【００１１】
図３に示すように、圧縮空気制御装置の制御指令圧である圧縮空気制御信号は、クランク角度、エンジン回転速度、車速及びアクセル開度を用いて空気回収条件演算装置で演算されている。
【００１２】
また、差圧制御装置の制御指令値である差圧制御信号は、内燃機関の筒内圧力であるシリンダ内圧及び圧縮空気貯蔵タンクのタンク圧を用いて差圧制御量演算装置で演算されている。シリンダ内圧は、吸気圧力（吸入負圧）、クランク角度及びそのときの圧縮比もしくは吸気弁閉時期を用いてシリンダ内圧演算装置で演算されている。吸気圧力（吸入負圧）は、スロットル開度及びエンジン回転速度を用いて吸気圧力演算装置で演算されている。
【００１３】
尚、図３中の空気回収条件演算装置、吸気圧力演算装置、シリンダ内圧演算装置、差圧制御量演算装置は、それぞれＥＣＭ内で行われる一連の演算処理に相当するものであり、それぞれＥＣＭに含まれるものである。
【００１４】
図４は、本発明の第１実施形態におけるエンジン１の概略構成を示す説明図であって、火花点火式ガソリン機関からなるエンジン１は、吸気弁２と排気弁３とを有し、その吸気弁２側の動弁機構は、吸気カムシャフト４の吸気カム４ａにより吸気弁２を駆動する直動型のものであり、そのバルブリフト特性は、常に一定である。排気弁３側の動弁機構は、排気カムシャフト５の排気カム５ａにより排気弁３を駆動する直動型のものであり、そのバルブリフト特性は、常に一定である。
【００１５】
シリンダ６には、後述する複リンク式ピストン−クランク機構３１に連結されたピストン７が摺動可能に配置されている。そして、シリンダブロック上面に固定されたシリンダヘッドとピストン７との間に燃焼室８が形成されている。
【００１６】
この燃焼室８天井面中心部に、接続通路９の一端が接続されている。接続通路９は、その他端に圧縮空気貯蔵タンク１０に接続されている。また、接続通路９には、圧縮空気流量制御弁１３が介装されている。圧縮空気貯蔵タンク１０の内部圧力は、図示せぬ圧力センサによって検知されている。
【００１７】
そして、燃焼室８と接続通路１０との接続部分には、クランクシャフトの回転に同期して回転する圧縮空気カムシャフト１２の圧縮空気カム１２ａにより駆動され、そのバルブリフト特性が常に一定となる圧縮空気制御弁１１が配置されている。この圧縮空気制御弁１１は、所定の運転状態における圧縮行程において、内燃機関の筒内であるシリンダ６内で生成された圧縮空気を圧縮空気貯蔵タンク１０へ吐出が可能なものである。
【００１８】
そして、図５に示すように、通常時には圧縮空気制御弁１１は開弁することはなく、所定の運転状態となり圧縮空気を圧縮空気貯蔵タンク１０に回収する条件が成立した際には圧縮行程において圧縮空気制御弁１１が開弁するよう制御されている。尚、圧縮空気制御弁１１が開弁する際には、圧縮空気流量制御弁１３も開弁するよう制御されている。また、圧縮空気制御弁１１が閉弁する際には、圧縮空気流量制御弁１３も閉弁するよう制御されている。
【００１９】
ここで、圧縮空気制御弁１１の駆動機構としては、電磁弁や油圧によるアクチュエータ駆動によりバルブ開閉を制御するものや、カムの位相を変化させてバルブリフトの中心角を変化させるものや、異なるカムプロフィールを持つ複数のカムの使用を切り替えて用いる等のいわゆる可変動弁機構を適用することも可能である。
【００２０】
また、各気筒の吸気ポートに向かって各気筒毎に燃料を噴射供給するように燃料噴射弁１４が配設されている。この吸気ポートには、ブランチ通路１５がそれぞれ接続され、かつこの複数のブランチ通路１５の上流端が、コレクタ１６に接続されている。コレクタ１６の一端には、吸気入口通路１７が接続されており、この吸気入口通路１７に、スロットル弁１８が設けられている。このスロットル弁１８は、電気モータからなるアクチュエータ（図示せず）を備え、ＥＣＭから与えられる制御信号によって、その開度が制御される。また、スロットル弁１８の上流には、エアクリーナ１９が設けられている。
【００２１】
図６を用いて、上述した複リンク式ピストン−クランク機構３１について説明する。
【００２２】
この複リンク式ピストン−クランク機構３１は、シリンダブロック３２のシリンダ６内を摺動するピストン７にピストンピン３３を介して一端が連結されたアッパリンク３４と、このアッパリンク３４の他端に連結ピン３５を介して連結されるとともに、クランクシャフト３６のクランクピン３７に回転可能に連結されたロアリンク３８と、このロアリンク３８の自由度を制限するために該ロアリンク３８にさらに連結ピン３９を介して一端が連結され、かつ他端が内燃機関本体に揺動可能に支持されたコントロールリンク４０と、を備えており、上記コントロールリンク４０の揺動支持位置が制御軸４１の偏心カム部４２によって可変制御される構成となっている。
【００２３】
制御軸４１はクランクシャフト３６と平行に配置され、かつシリンダブロック３２に回転自在に支持されている。そして、この制御軸４１は、歯車機構４３を介して、電動モータからなるアクチュエータ４４によって回転方向に駆動され、その回転位置が制御されるようになっている。
【００２４】
上記構成の複リンク式ピストン−クランク機構３１では、制御軸４１の回転位置つまり偏心カム部４２の位置によってコントロールリンク４０下端の揺動支持位置が変化し、ロアリンク３８の初期の姿勢が変わるため、これに伴ってピストン７の上死点位置、ひいては圧縮比が変化する。
【００２５】
また、上述した実施形態において、吸気弁２の動弁機構や排気弁３の動弁機構に、カムの位相を変化させてバルブリフトの中心角を変化させるものや、異なるカムプロフィールを持つ複数のカムの使用を切り替えて用いる等のいわゆる可変動弁機構を適用することも可能である。
【００２６】
より具体的には、図７に示すような可変動弁機構５０を、吸気弁２の動弁機構や排気弁３の動弁機構に適用可能である。説明の便宜上、吸気弁２の動弁機構に図７に示す可変動弁機構５０が適用された場合について以下に説明する。
【００２７】
上記の吸気弁２側の可変動弁機構５０は、例えば特開２００２−８９３４１号公報等によって公知のものであり、吸気弁２のリフト・作動角を連続的に可変制御するリフト・作動角可変機構５１と、そのリフトの中心角の位相（クランクシャフトに対する位相）を連続的に進角もしくは遅角させる位相可変機構５２と、が組み合わされて構成されている。
【００２８】
このようにリフト・作動角可変機構５１と位相可変機構５２とを組み合わせた可変動弁機構によれば、吸気弁開時期および吸気弁閉時期の双方をそれぞれ独立して任意に制御することが可能であり、また同時に、低負荷域ではリフト量（最大リフト量）を小さくすることで、負荷に応じた吸入空気量に制限することができる。尚、リフト量がある程度大きな領域では、シリンダ内に流入する空気量が主に吸気弁２の開閉時期によって定まるのに対し、リフト量が十分に小さい状態では、主にリフト量によって空気量が定まる。
【００２９】
リフト・作動角可変機構５１の概要を説明すると、このリフト・作動角可変機構５１は、シリンダヘッドに回転自在に支持され、かつクランクシャフトに連動して回転する中空状の駆動軸５３と、この駆動軸５３に固定された偏心カム５５と、駆動軸５３の上方位置において平行に配置された回転自在な制御軸５６と、この制御軸５６の偏心カム部５７に揺動自在に支持されたロッカアーム５８と、各吸気弁２上端のタペット５９に当接する揺動カム６０と、を備えている。偏心カム５５とロッカアーム５８とはリンクアーム６１によって連係されており、ロッカアーム５８と揺動カム６０とは、リンク部材６２によって連係されている。リンクアーム６１は、その環状部６１ａが偏心カム５５の外周面に回転可能に嵌合している。またリンクアーム６１の延長部６１ｂがロッカアーム５８の一端部に連係しており、該ロッカアーム５８の他端部に、リンク部材６２の上端部が連係している。偏心カム部５７は、制御軸５６の軸心から偏心しており、従って、制御軸５６の角度位置に応じてロッカアーム５８の揺動中心は変化する。
【００３０】
揺動カム６０は、駆動軸５３の外周に嵌合して回転自在に支持されており、側方へ延びた端部に、リンク部材６２の下端部が連係している。この揺動カム６０の下面には、駆動軸５３と同心状の円弧をなす基円面と、該基円面から上記端部へと所定の曲線を描いて延びるカム面と、が連続して形成されている。上記基円面は、リフト量が０となる区間であり、揺動カム６０が揺動して上記カム面がタペット５９に接触すると、徐々にリフトしていくことになる。
【００３１】
制御軸５６は、一端部に設けられた例えば電動モータからなるリフト・作動角制御用アクチュエータ６５によって、その回転位置が制御されている。
【００３２】
このアクチュエータ６５により例えば偏心カム部５７が上方位置にあると、ロッカアーム５８は全体として上方へ位置し、揺動カム６０の上記端部が相対的に上方へ引き上げられた状態となる。つまり、揺動カム６０の初期位置は、そのカム面がタペット５９から離れる方向に傾く。従って、駆動軸５３の回転に伴って揺動カム６０が揺動した際に、上記基円面が長くタペット５９に接触し続け、上記カム面がタペット５９に接触する期間は短い。従って、リフト量が全体として小さくなり、かつその開時期から閉時期までの角度範囲つまり作動角も縮小する。
【００３３】
逆に、偏心カム部５７が下方へ位置しているとすると、ロッカアーム５８は全体として下方へ位置し、揺動カム６０の上記端部が相対的に下方へ押し下げられた状態となる。つまり、揺動カム６０の初期位置は、そのカム面がタペット５９に近付く方向に傾く。従って、駆動軸５３の回転に伴って揺動カム６０が揺動した際に、リフト量が大きく得られ、かつその作動角も拡大する。
【００３４】
上記の偏心カム部５７の初期位置は連続的に変化させ得るので、これに伴って、バルブリフト特性は、図８に示すように、連続的に変化する。つまり、リフトならびに作動角を、両者同時に、連続的に拡大，縮小させることができる。
【００３５】
次に、位相可変機構５２は、駆動軸５３の前端部に設けられたスプロケット７１と、このスプロケット７１と駆動軸５３とを、所定の角度範囲内において相対的に回転させる位相制御用油圧アクチュエータ７２と、から構成されている。スプロケット７１は、図示せぬタイミングチェーンもしくはタイミングベルトを介して、クランクシャフトに連動している。従って、位相制御用油圧アクチュエータ７２への油圧制御によって、スプロケット７１と駆動軸５３とが相対的に回転し、リフト中心角が遅進する。つまり、リフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角する。
【００３６】
図９は、圧縮空気を回収する際の課題を示すタイミングチャートである。時間Ａにてドライバがアクセルから足を離し、一定車速で走行している状態から減速状態に移行した場合を想定する。スロットル弁１８が閉となり、車両は減速を開始する。所定時間後、時間Ｂにてエンジン１への燃料供給が停止され燃料カット状態になると圧縮空気制御弁１１を開くように指示がなされる。すなわち、時間Ｂ〜時間Ｃの間、圧縮空気制御弁フラグは開フラグが成立し、圧縮空気制御弁１１は圧縮行程に開く（開弁する）ように制御される。圧縮空気制御弁１１が開くと圧縮空気が圧縮空気貯蔵タンク１０に蓄えられる。その結果、図１０に示すように、エンジントルクが燃料カット状態のトルクよりもポンプロス分小さくなる。つまり、図１１に示すように、圧縮空気の回収が無い場合のマイナストルクに対して、圧縮空気の回収が有る場合のマイナストルクは膨張行程でのポンプロスの分だけ増大する。
【００３７】
そして、減速時には、トルクコンバータのロックアップクラッチが締結されているのでトルクの変化が直接車両の減速度の変化につながる。そのため、この際のエンジントルク変化がショックとしてドライバに感じられ、ドライバが違和感を覚える可能性がある。
【００３８】
そこで、本実施形態では、例えば圧縮比を圧縮空気貯蔵タンク１０内の圧力に応じて変化させ、圧縮空気の回収開始となる時間Ｂにてシリンダ内圧力（筒内圧力）と圧縮空気貯蔵タンク１０内の圧力との圧力差が略０となるように制御する。図１２は、圧縮空気制御弁１１が開となる時点でのシリンダ内圧力が圧縮空気貯蔵タンク１０内の圧力以下になるようにした場合における圧縮空気回収時のタイミングチャートである。
【００３９】
その結果、圧縮空気制御弁フラグが閉フラグから開フラグに切り替わった時点で急激な圧縮空気の圧縮空気貯蔵タンク１０への移動が発生しないため、ポンプロスも増加せず、トルクの大幅な減少の発生が抑えられる。
【００４０】
しかし、この状態のままではシリンダ内圧力と圧縮空気貯蔵タンク１０内の圧力との圧力差が無く、圧縮空気の回収が出来ない。そこで、圧力差（差圧）を発生させつつ、吸気行程でのポンプロスを低減させ、エンジントルクが大幅に変化することなく、圧縮空気の回収を目指すため、図１２に示すように、時間Ｂのタイミングからスロットル弁１８を徐々に開けていき、吸入負圧を小さくし、ポンプロスを低減させつつ、シリンダ６に吸入される空気を増加させることでシリンダ内圧力を高くして、シリンダ内圧力と圧縮空気貯蔵タンク１０内の圧力との圧力差を大きくする。
【００４１】
その結果、エンジンとしての駆動トルクはほぼ同一のまま、圧縮空気の回収を実施できる。つまり、図１３に示すように、圧縮空気の回収が無い場合のマイナストルクと、圧縮空気の回収が有る場合のマイナストルクとを略同一とすることができる。
【００４２】
また、圧縮空気の回収を終了する場合には、圧縮空気の回収中に拡大したスロットル開度を元に戻す後処理を完了させてた後に、圧縮空気制御弁フラグを開フラグから閉フラグに切り替える。
【００４３】
図１４は本実施形態で用いる各種パラメータの特性線図である。圧縮空気の回収開始時の圧縮比は、シリンダ内圧力と圧縮空気貯蔵タンク１０内の圧力との圧力差を小さくするため、圧縮空気貯蔵タンク１０のタンク圧に応じて高く設定する（図１４ａ）。圧縮空気回収中の吸入負圧は圧縮空気貯蔵タンク１０への回収量に応じて小さくなるように設定する（図１４ｂ）。
【００４４】
図１５は、上述した本実施形態における制御の流れを示すフローチャートである。
【００４５】
Ｓ１０１では、アクセル開度、エンジン回転速度、車速を読み込む。
【００４６】
Ｓ１０２では、アクセル開度、エンジン回転速度、車速を用いてエンジンの燃料供給を停止可能か（燃料カット可能か）を判断し、燃料カット可能であればＳ１０３へ進み、そうでない場合はＳ１０６へ進む。Ｓ１０２における燃料カット条件として一例を挙げれば、アクセル開度が所定値（ｅｘ．０．５ｄｅｇ）以下、エンジン回転速度が所定値（ｅｘ．１０００ｒｐｍ）以上、車速が所定値（ｅｘ．１５ｋｍ／ｈ）以上の場合に燃料カット可能と判断する。
【００４７】
Ｓ１０３では、燃料カット条件が成立後、内部の残留ガスが排出されるのを待つべく、所定サイクル（ｅｘ．２サイクル）もしくは所定時間（ｅｘ．１００ｍｓ）経過が経過した場合には、シリンダ内圧力と圧縮空気貯蔵タンク１０内の圧力との圧力差が略０となるようにした後、圧縮空気の回収条件が成立したと判定してＳ１０４へ進み、圧縮空気の回収条件が不成立となった場合には、Ｓ１０５へ進む。
【００４８】
ここで、圧縮空気の回収条件は、燃料カット条件が不成立となるよりも先に、または同時に不成立になるように設定されており、回収条件成立後に、例えばアクセル開度が所定値（ｅｘ．０．５ｄｅｇ）以上、エンジン回転速度が所定値（ｅｘ．１２００ｒｐｍ）以上、車速が所定値（ｅｘ．２０ｋｍ／ｈ）以上の少なくとも一つが当てはまるような場合に不成立となる。
【００４９】
Ｓ１０４では、スロットル開度を調整し、吸入負圧によるポンプロスと、空気回収によるポンプロスの和が略同等になるようにしながら、圧縮行程時に圧縮空気制御弁１１を開き、圧縮空気を圧縮空気貯蔵タンク１０に回収する（後述の図１６を参照）。
【００５０】
Ｓ１０５では、シリンダ内圧力と圧縮空気貯蔵タンク１０内の圧力との圧力差を大きくするために大きくしたスロットル開度を元に戻す後処理が終了したか否かを判定し、終了している場合には後処理中フラグをＯＦＦとしてＳ１０４へ進み、終了していない場合には後処理中フラグをＯＮとしてＳ１０６へ進む。
【００５１】
Ｓ１０６では、圧縮空気制御弁フラグを開フラグから閉フラグに切り換え、圧縮行程における圧縮空気の回収を終了する。
【００５２】
ここで、本実施形態においては、シリンダ内圧力と圧縮空気貯蔵タンク１０内の圧力との圧力差を略０にする際に、シリンダ内圧力を以下のように推定している。尚、本実施形態においては、圧縮空気貯蔵タンク１０内の圧力は、上述したように図示せぬ圧力センサで直接検知している。
【００５３】
以下、シリンダ内圧力の推定方法について説明する。
【００５４】
まず、エンジン回転速度とスロットル開度から吸気圧力Ｐｍを推定する（図１４ｂ参照）。
【００５５】
次に、吸気弁２が閉となるタイミング（ＩＶＣ）でのシリンダ内容積Ｖｃを演算する。具体的には、クランク角度からピストン位置を求め、ピストンボア面積、燃焼室容積を用いて算出する。簡易的にはクランク角との関係をあらかじめテーブルに設定しておいてもよい。
【００５６】
そして、圧縮空気制御弁１１が開となるタイミングでのシリンダ内容積Ｖｏを演算する。具体的には、クランク角度からピストン位置を求め、ピストンボア面積、燃焼室容積を用いて算出する。簡易的にはクランク角との関係をあらかじめテーブルに設定しておいてもよい（図１４ｃを参照）。
【００５７】
最後に、上記の結果を用いて、シリンダ内圧力Ｐｃを推定する。具体的には、空気の断熱圧縮と仮定して、次式（１）より演算する。
［数１］
Ｐｃ＝Ｐｍ×（Ｖｃ／Ｖｏ）k      …（１）
尚、上記式（１）におけるｋは空気の比熱比であり、ｋ＝１．４である。
【００５８】
次に、Ｓ１０３等で上述した、シリンダ内圧力と圧縮空気貯蔵タンク１０内の圧力との圧力差を略０にする際の具体的な制御方法について詳述する。
【００５９】
一例としては、スロットル開度を調整して、ブランチ通路１５内の圧力を調整することで、シリンダ内圧力と圧縮空気貯蔵タンク１０内の圧力との圧力差を略０に制御することができる。
【００６０】
そして、上述したような可変動弁機構５０が適用されている場合には、この可変動弁機構５０を用いてＩＶＣ（吸気弁閉時期）を調整することで、シリンダ内圧力と圧縮空気貯蔵タンク１０内の圧力との圧力差を略０に制御することも可能である。詳述すると、シリンダ内圧力＞圧縮空気貯蔵タンク内圧力の場合にはＩＶＣ（吸気弁閉時期）をＴＤＣ（上死点）側へ、シリンダ内圧力≦圧縮空気貯蔵タンク内圧力の場合には、ＩＶＣ（吸気弁閉時期）をＢＤＣ（下死点）側へ、それぞれ制御することで、上記圧力差を略０に制御することも可能である。
【００６１】
また、複リンク式ピストン−クランク機構３１を用いて燃焼室容積を調整することで、シリンダ内圧力と圧縮空気貯蔵タンク１０内の圧力との圧力差を略０に制御することも可能である。詳述すると、シリンダ内圧力＞圧縮空気貯蔵タンク内圧力の場合には燃焼室容積を大きく（低圧縮比側）し、シリンダ内圧力≦圧縮空気貯蔵タンク内圧力の場合には、燃焼室容積を小さく（高圧縮比側）することで、上記圧力差を略０に制御することも可能である。
【００６２】
さらに、圧縮空気流量制御弁１３開度を調整することで流量を制御し、シリンダ内圧力と圧縮空気貯蔵タンク１０内の圧力との圧力差が略０の場合と同等な状態（シリンダ６から圧縮空気貯蔵タンク１０に移動する空気流量が少ない）を作ることも可能である。この場合には、圧縮空気流量制御弁１３開度を閉側にすることで、圧縮空気制御弁１１開時に、圧縮空気流量制御弁１３と圧縮空気制御弁１１との間の圧力が圧縮空気貯蔵タンク１０内の圧力よりも早く上昇する。
【００６３】
図１６は、上述した本実施形態における圧縮空気の回収中処理の制御の流れを示すフローチャートであり、上述した図１５のＳ１０４内の制御の流れ示すフローチャートである。また、図１７は、上述した本実施形態における圧縮空気の回収中のＰ−Ｖ線図を示している。
【００６４】
Ｓ２０１では、圧縮空気貯蔵タンク１０内の圧力を読み込み、シリンダ内圧力を演算する。
【００６５】
Ｓ２０２では、スロットル開度、エンジン回転速度から求めた吸入負圧より吸気行程のポンプロスを求める。
【００６６】
また、圧縮空気制御弁１１開時のシリンダ内圧力と圧縮空気貯蔵タンク１０内の圧力とから圧縮空気制御弁１１閉時のシリンダ内圧力を求め、膨張行程のポンプロスを求める。一例としては、圧縮空気制御弁１１開時の圧力と圧縮空気貯蔵タンク１０のタンク圧の関係から圧縮空気回収中の圧力降下代を求めておき（図１８を参照）、得られた圧力降下代より求める。
【００６７】
Ｓ２０３では、上述した後処理中フラグがＯＮであるか否かを判定し、後処理中フラグがＯＮであればＳ２０６へ進み、そうでなければＳ２０４へ進む。
【００６８】
Ｓ２０４では、スロットル開度が所定値より小さいか否かを判定し、スロットル開度が所定値より小さい場合にはＳ２０５へ進み、そうでない場合にはＳ２０７へ進む。
【００６９】
Ｓ２０５では、スロットル開度を徐々に開けていく吸気行程のポンプロスを低減していく。
【００７０】
Ｓ２０６では、Ｓ２０４及びＳ２０５で拡大したスロットル開度を元に戻すべく、スロットル開度を徐々に閉じていく。
【００７１】
このとき、エンジンのマイナストルクを略一定にするため、スロットル全閉時の吸気行程ポンプロスと、吸気行程ポンプロス＋圧縮行程ポンプロスとを略同一にしたい。
【００７２】
そこで、Ｓ２０７〜Ｓ２０９では、スロットル弁全閉時の吸気行程ポンプロスと、吸気行程ポンプロス＋圧縮行程ポンプロスと、の差分に応じて圧縮比を調整することで両者が略一定になるようにする。
【００７３】
尚、Ｓ２０８で、圧縮比を上げると回収弁開時のシリンダ内圧が上がるため圧力降下代が大きくなる。また、Ｓ２０９で圧縮比を下げると回収弁開時のシリンダ内圧が下がるため圧力降下代が小さくなる。
【００７４】
以上説明してきた本実施形態においては、圧縮空気の圧縮空気貯蔵タンク１０への回収開始時には、筒内圧力（シリンダ内圧力）と圧縮空気貯蔵タンク１０内の圧力との圧力差は小さくなるよう制御される。その結果、例えば内燃機関の筒内から圧縮空気貯蔵タンク１０内に急激な圧縮空気の移動が発生してしまうことはないため、ポンプロスも増加することはなく、トルクの大幅な減少の発生を抑えることができる。
【００７５】
以下、本発明の他の実施形態について説明するが、上述した第１実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００７６】
図１９は、本発明の第２実施形態におけるエンジン２１の概略構成を示す説明図である。この第２実施形態におけるエンジン２１は、上述した第１実施形態におけるエンジン１と略同一構成となっているが、排気通路２２に接続通路９が接続され、排気通路２２と接続通路９との接続位置よりも排気下流側の排気通路２２内に排気制御弁２３が配置されている。
【００７７】
排気制御弁２３は、図示せぬアクチュエータにより、排気通路２２内で開閉駆動するものであり、閉弁時には、排気制御弁２３下流側への排気の流れが規制される。
【００７８】
そして、この第２実施形態においては、排気弁３の駆動機構として、上述した可変動弁機構５０が適用されている。
【００７９】
このような第２実施形態いおいても、上述した第１実施形態と同様に、所定の運転状態となり圧縮空気を圧縮空気貯蔵タンク１０に回収する条件が成立した際には、圧縮空気を圧縮空気貯蔵タンク１０に回収する。
【００８０】
すなわち、この第２実施形態においては、図２０に示すように、所定の運転状態となり圧縮空気を圧縮空気貯蔵タンク１０に回収する条件が成立した際には、圧縮行程において、排気制御弁２３が閉弁するよう制御され、圧縮空気流量制御弁１３が開弁するよう制御されている。排気制御弁２３は通常時は開弁しており、圧縮空気流量制御弁１３は通常時は閉弁している。
【００８１】
このような第２実施形態においても、上述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００８２】
尚、上記各実施形態は、いわゆるポート噴射のガソリンエンジンへの適用例であったが、シリンダ内に燃料を直接噴射する直接噴射式のガソリンエンジンに適用することも可能である。
【００８３】
上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。
【００８４】
（１）  内燃機関の制御装置は、所定の運転状態のおける圧縮行程において内燃機関の筒内で生成された圧縮空気を外部に取り出す圧縮空気取り出し機構と、上記圧縮空気取り出し機構により取り出された圧縮空気を回収し貯蔵する圧縮空気貯蔵タンクと、上記圧縮空気貯蔵タンク内の圧力を検知する圧縮空気貯蔵タンク内圧力検知手段と、運転状態に基づいて上記内燃機関の筒内圧力を検知する筒内圧力検知手段と、内燃機関の筒内圧力と上記圧縮空気貯蔵タンク内の圧力との圧力差を制御する差圧制御手段と、を有し、上記圧縮空気取り出し機構は、上記圧力差が所定値以下となった時点から上記圧縮空気貯蔵タンクへの圧縮空気の回収が開始されるよう制御されている。これによって、圧縮空気の圧縮空気貯蔵タンクへの回収開始時には、筒内圧力と圧縮空気貯蔵タンク内の圧力との圧力差は小さくなるよう制御される。その結果、例えば内燃機関の筒内から圧縮空気貯蔵タンク内に急激な圧縮空気の移動が発生してしまうことはないため、ポンプロスも増加することはなく、トルクの大幅な減少の発生を抑えることができる。
【００８５】
（２）  上記（１）に記載の内燃機関の制御装置において、上記差圧制御手段は、上記圧縮空気貯蔵タンクに圧縮空気を回収している際に、上記圧力差が略一定となるよう制御されている。これによって、上記圧縮空気貯蔵タンクへの圧縮空気の回収中、エンジンとしての駆動トルクは、略一定となり、ドライバに違和感を与えることもない。
【００８６】
（３）  上記（１）に記載の内燃機関の制御装置において、上記差圧制御手段は、上記圧縮空気貯蔵タンクに圧縮空気を回収している際に、上記圧力差が上記圧縮空気貯蔵タンクへの圧縮空気の回収開始からの時間に応じて大きくなるよう制御されている。これによって、ドライバに違和感を与えることなく、圧縮空気貯蔵タンクにより多くの圧縮空気を回収することができる。
【００８７】
（４）  上記（１）に記載の内燃機関の制御装置は、内燃機関の運転状態に基づいて、内燃機関のポンプロスを検知するポンプロス検知手段を有し、上記差圧制御手段は、上記圧縮空気貯蔵タンクに圧縮空気を回収している際に、上記圧力差が吸入負圧による吸気行程のポンプロスと上記圧縮空気貯蔵タンクへの圧縮空気の回収よる膨張行程のポンプロスとの和が略一定となるように制御されている。これによって、吸気行程のポンプロスと膨張行程のポンプロスとの和が略一定となるよう制御されるので、マイナス駆動力が略一定となり、ドライバに違和感を与えずに圧縮空気の回収量を多くすることができる。
【００８８】
（５）  上記（１）〜（４）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、上記圧縮空気取り出し機構は、圧縮行程の所定期間の間だけ排気弁を開弁させる排気弁圧縮行程時開閉手段と、上記圧縮吸気貯蔵タンクと排気通路と接続する接続通路と、上記排気通路と上記接続通路との接続位置よりも排気下流側の上記排気通路内に配置された排気制御弁と、上記排気制御弁を圧縮行程時の所定期間の間だけ閉弁させる排気制御弁開閉手段と、を有し、圧縮行程時に排気弁が開く際には、上記排気制御弁を閉弁させることで排気通路を閉塞し、上記接続通路を介して上記圧縮吸気貯蔵タンクに圧縮空気が回収される。これによって、圧縮空気取り出し機構は、従来の一般的な内燃機関の主に排気系を改造することで実現可能であり、コスト的に有利である。
【００８９】
（６）  上記（１）〜（４）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、上記圧縮空気取り出し機構は、内燃機関の燃焼室と上記圧縮空気貯蔵タンクとを接続する接続通路と、上記接続通路と上記燃焼室との接続部分に配置された圧縮空気制御弁と、上記圧縮空気制御弁を圧縮行程時の所定期間の間だけ開弁させる圧縮空気制御弁開閉手段と、を有し、圧縮行程時に圧縮空気制御弁が開く際に、上記接続通路を介して上記圧縮吸気貯蔵タンクに圧縮空気が回収される。これによって、圧縮空気を筒内から直接回収可能なため、圧縮空気の回収効率を向上させることができる。
【００９０】
（７）  上記（１）〜（６）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、上記差圧制御手段は、吸気通路に配置されて内燃機関の筒内に吸入される空気量を調整するスロットル弁を有し、該スロットル弁の弁開度を変更することで筒内圧力を変更し、上記圧力差を制御している。これによって、新規の機構等を追加することなく、既存の構成から差圧制御手段が構成されるのでコスト的に有利となる。
【００９１】
（８）  上記（１）〜（６）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、上記差圧制御手段は、吸気弁の閉時期を変更可能な吸気弁閉時期変更手段を有し、吸気弁閉時期を変更することで上記圧力差を制御している。吸気弁閉時期を変更すると、内燃機関の有効圧縮比が変化することになる。つまり、内燃機関の有効圧縮比が変更されることによって、内燃機関の筒内圧力と圧縮空気貯蔵タンクに貯蔵された圧縮空気の圧力との圧力差が制御される。これによって、ヘッドのみの改造で対応可能であり、コスト的に有利となる。
【００９２】
（９）  上記（１）〜（６）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、上記差圧制御手段は、ピストンの上死点位置を変更可能なピストン上死点位置可変手段を有し、ピストン上死点位置を変更することで上記圧力差を制御している。
【００９３】
吸気弁閉時期を変更すると、内燃機関の有効圧縮比が変化することになる。つまり、内燃機関の有効圧縮比が変更されることによって、内燃機関の筒内圧力と圧縮空気貯蔵タンクに貯蔵された圧縮空気の圧力との圧力差が制御される。これによって、全吸気量の制御が可能なため多くの多くの圧縮空気を回収することが可能となる。
【００９４】
（１０）  上記（１）〜（６）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、上記差圧制御手段は、ピストンの上死点位置を変更可能なピストン上死点位置可変手段と、吸気弁の閉時期を変更可能な吸気弁閉時期変更手段とを有し、ピストン上死点位置及び吸気弁閉時期を変更することで上記圧力差を制御している。これによって、圧縮比の制御幅を広くとることができる。
【００９５】
（１１）  上記（１）〜（６）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置は、上記圧縮空気貯蔵タンクに接続され、該圧縮空気貯蔵タンクに内燃機関の筒内で生成された圧縮空気を導く接続通路を有し、上記差圧制御手段は、上記接続通路に介装され、該接続通路を開閉制御可能な流量制御弁を有し、該流量制御弁の弁開度を制御することで上記圧力差を制御している。これによって、簡易に圧力差を調整可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の一実施形態の概略を模式的に示した説明図。
【図２】本発明の一実施形態の全体概要を示すシステムブロック図。
【図３】本発明の一実施形態の圧縮空気制御装置及び差圧制御装置に関する詳細なシステムブロック図。
【図４】本発明の第１実施形態におけるエンジンの概略構成を示す説明図。
【図５】本発明の第１実施形態における吸気弁と排気弁と圧縮空気制御弁のバルブタイミングを模式的に示した説明図。
【図６】複リンク式ピストン−クランク機構の概略構成を示す説明図。
【図７】本発明に適用可能な可変動弁機構の要部を示す説明図。
【図８】可変動弁機構によるリフト・作動角の特性変化を示す特性図。
【図９】圧縮空気を回収する際の課題を示すタイミングチャート。
【図１０】圧縮空気を回収する際の課題が解決されていない場合のＰ−Ｖ線図であり、（ａ）は圧縮空気を回収しない場合のＰ−Ｖ線図、（ｂ）は圧縮空気を回収する場合のＰ−Ｖ線図。
【図１１】圧縮空気を回収する際の課題が解決されていない場合のエンジンのマイナストルクの発生状況を模式的に示した説明図。
【図１２】本発明における圧縮空気回収時のタイミングチャート
【図１３】本発明におけるエンジンのマイナストルクの発生状況を模式的に示した説明図。
【図１４】各種パラメータの特性図であり、（ａ）は圧縮比と圧縮空気貯蔵タンク圧の相関関係を示す特性図、（ｂ）はスロットル開度とエンジン回転速度と吸気圧力との相関関係を示す特性図、（ｃ）はシリンダ内容積とクランク角の相関関係を示す特性図。
【図１５】本発明の第１実施形態における制御の流れを示すフローチャート。
【図１６】圧縮空気の回収中処理の制御の流れを示すフローチャート。
【図１７】本発明の第１実施形態における圧縮空気の回収中のＰ−Ｖ線図。
【図１８】圧縮空気制御弁開時の圧力と圧縮空気貯蔵タンクのタンク圧と圧縮空気回収中の圧力降下代の相関関係を示す特性図。
【図１９】本発明の第２実施形態におけるエンジンの概略構成を示す説明図。
【図２０】本発明の第２実施形態における吸気弁と排気弁と排気制御弁と圧縮空気流量制御弁のバルブタイミングを模式的に示した説明図。
【符号の説明】
【００９７】
１…エンジン
２…吸気弁
３…排気弁
９…接続通路
１０…圧縮空気貯蔵タンク
１１…圧縮空気制御弁
２３…排気制御弁
【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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