(57)【要約】【課題】吸気通路を分岐するように設けられた２つの通路を備え、これらをＥＧＲガスの導入時と停止時とで選択的に切り替える内燃機関において、内燃機関の燃焼状態及び排気エミッションを悪化させることなく通路を切り替え可能な内燃機関の吸気制御装置を提供する。【解決手段】低圧ＥＧＲ通路２０の接続位置より下流において吸気通路３を分岐するように設けられた第１分岐通路９及び第２分岐通路１０を備えた内燃機関１に適用され、ＥＧＲガスの導入時は第１分岐通路９を介して吸気を気筒２に導き、ＥＧＲガスの停止時は第２分岐通路１０を介して吸気を気筒２に導く吸気制御装置において、吸気の流れを第１分岐通路９から第２分岐通路１０に切り替える際、第１メイン調整弁１１及び第２メイン調整弁１３をそれぞれ全開位置から全閉位置に徐々に閉弁させ、第１新気調整弁１４及び第２新気調整弁１６をそれぞれ全閉位置から全開位置に徐々に開弁させる。【選択図】図１
2009013872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路から吸気通路に排気の一部をＥＧＲガスとして導くＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路から前記吸気通路に導かれるＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲ弁と、前記ＥＧＲ通路の接続位置より下流において前記吸気通路を分岐するように設けられた第１通路及び第２通路と、を備えた内燃機関に適用され、
前記第１通路の入口及び出口がそれぞれ開けられるとともに前記第２通路の入口及び出口がそれぞれ閉じられる第１状態と前記第１通路の入口及び出口がそれぞれ閉じられるとともに前記第２通路の入口及び出口がそれぞれ開けられる第２状態とに切り替え可能な弁手段と、前記ＥＧＲ弁が開いている場合は前記弁手段が前記第１状態に切り替えられ、前記ＥＧＲ弁が閉じている場合は前記弁手段が前記第２状態に切り替えられるように前記弁手段の動作を制御する制御手段と、を備えた内燃機関の吸気制御装置において、
前記制御手段は、前記弁手段の状態を前記第１状態及び前記第２状態のうちの一方の状態から他方の状態に切り替える際、前記一方の状態において入口及び出口がそれぞれ閉じられていた通路を介して前記内燃機関の気筒に導かれる吸気の流量が漸次増加するとともに前記一方の状態において入口及び出口がそれぞれ開けられていた通路を介して前記内燃機関の気筒に導かれる吸気の流量が漸次減少するように前記弁手段の動作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ＥＧＲ通路の接続位置より下流、かつ前記吸気通路が前記第１通路及び前記第２通路に分岐する分岐点より上流の吸気通路にはターボ過給機のコンプレッサが設けられ、
前記弁手段が前記第２状態のときの前記コンプレッサより下流の吸気通路の圧力を検出可能なように設けられる圧力検出手段と、前記弁手段の状態が前記第２状態から前記第１状態に切り替えられるときに前記圧力検出手段が検出した圧力を記憶する記憶手段と、をさらに備え、
前記制御手段は、前記弁手段を前記第１状態から前記第２状態に切り替える所定の状態切替条件が成立した場合、前回前記弁手段を前記第２状態から前記第１状態に切り替えたときに前記記憶手段に記憶された圧力が高いほど前記弁手段を前記第１状態から前記第２状態に切り替える際における前記第２通路を介して前記内燃機関に導かれる吸気の流量の単位時間当たりの増加量及び前記第１通路を介して前記内燃機関に導かれる吸気の流量の単位時間当たりの減少量がそれぞれ小さくなるように前記弁手段の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項３】
前記第１通路内の圧力と前記第２通路内の圧力とを検出し、それら検出した圧力の差である圧力差を取得する圧力差取得手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記所定の状態切替条件が成立した場合、前記圧力差取得手段により取得された圧力差が大きいほど前記弁手段を前記第１状態から前記第２状態に切り替える際における前記第２通路を介して前記内燃機関に導かれる吸気の流量の単位時間当たりの増加量及び前記第１通路を介して前記内燃機関に導かれる吸気の流量の単位時間当たりの減少量がそれぞれさらに小さくなるように前記弁手段の動作を制御することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項４】
前記所定の状態切替条件の成立時に前記圧力差取得手段により検出された前記第２通路内の圧力が前記第１通路内の圧力より低い場合、前記制御手段による前記弁手段の前記第２状態への切り替えを禁止する禁止手段をさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関の気筒に流入する吸気量を取得する吸気量取得手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記弁手段の状態を前記第１状態及び前記第２状態のうちの一方の状態から他方の状態に切り替える場合、前記吸気量取得手段により取得された吸気量に基づいて前記一方の状態において入口及び出口がそれぞれ閉じられていた通路を介して前記内燃機関の気筒に導かれる吸気の流量及び前記一方の状態において入口及び出口がそれぞれ開けられていた通路を介して前記内燃機関の気筒に導かれる吸気の流量がそれぞれの目標流量に調整されるように前記弁手段の動作を補正するフィードバック補正手段を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項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、排気通路から吸気通路に排気の一部をＥＧＲガスとして導くＥＧＲ通路と、そのＥＧＲ通路の接続位置より下流において吸気通路を分岐するように設けられた第１通路及び第２通路と、を備えた内燃機関の吸気制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気通路に、インタークーラと、そのインタークーラをバイパスし、かつインタークーラが設けられた吸気管より短いバイパス通路とを設け、内燃機関に加速が要求されてＥＧＲ弁が閉弁されたときにはインタークーラへの吸気の流入を抑制し、バイパス通路を介して気筒に吸気を導くことにより新気の導入遅れを抑制する排気還流装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４６９１９号公報
【特許文献２】特開平０７−２７９７７８号公報
【特許文献３】特開２００４−２５１２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の内燃機関のように吸気通路に互いに並列な２つの分岐通路が設けられ、これらの通路をＥＧＲガスの導入時と停止時とで選択的に切り替える内燃機関では、使用しない通路の出入口をそれぞれ全閉にするものがある。このように通路の出入口を全閉にすると、その通路を使用していたときにその通路内を流れていた吸気が出入口を全閉にした際に通路内に閉じ込められるため、次にその通路を使用すべく出入口を急に全開にすると通路内に閉じ込められていた吸気が一度に気筒内に流入し、内燃機関の燃焼状態や排気エミッションを悪化させるおそれがある。例えば、通路内に閉じ込められていた吸気が大量にＥＧＲガスを含む吸気であり、それまで気筒に導かれていた吸気がＥＧＲガスを含まない吸気（以下、新気と称することがある。）であった場合、気筒に急に大量のＥＧＲガスを含む吸気が導入され、これにより内燃機関の燃焼状態が悪化したり、気筒内に供給する燃料量の調整が間に合わずにスモークなどが発生して排気エミッションが悪化したりするおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、吸気通路を分岐するように設けられた２つの通路を備え、これらをＥＧＲガスの導入時と停止時とで選択的に切り替える内燃機関において、内燃機関の燃焼状態及び排気エミッションを悪化させることなく通路の切り替えを行う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目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内燃機関の吸気制御装置は、排気通路から吸気通路に排気の一部をＥＧＲガスとして導くＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路から前記吸気通路に導かれるＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲ弁と、前記ＥＧＲ通路の接続位置より下流において前記吸気通路を分岐するように設けられた第１通路及び第２通路と、を備えた内燃機関に適用され、前記第１通路の入口及び出口がそれぞれ開けられるとともに前記第２通路の入口及び出口がそれぞれ閉じられる第１状態と前記第１通路の入口及び出口がそれぞれ閉じられるとともに前記第２通路の入口及び出口がそれぞれ開けられる第２状態とに切り替え可能な弁手段と、前記ＥＧＲ弁が開いている場合は前記弁手段が前記第１状態に切り替えられ、前記ＥＧＲ弁が閉じている場合は前記弁手段が前記第２状態に切り替えられるように前記弁手段の動作を制御する制御手段と、を備えた内燃機関の吸気制御装置において、前記制御手段は、前記弁手段の状態を前記第１状態及び前記第２状態のうちの一方の状態から他方の状態に切り替える際、前記一方の状態において入口及び出口がそれぞれ閉じられていた通路を介して前記内燃機関の気筒に導かれる吸気の流量が漸次増加するとともに前記一方の状態において入口及び出口がそれぞれ開けられていた通路を介して前記内燃機関の気筒に導かれる吸気の流量が漸次減少するように前記弁手段の動作を制御することにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
本発明の吸気制御装置によれば、弁手段の状態を切り替える場合、それまで出入口が閉じられていた通路を介して気筒に導かれる吸気の流量を漸次増加させるので、その通路に閉じ込められていた吸気が一度に気筒に流入することを防止できる。また、それまで出入口が開かれていた通路を介して気筒に導かれる吸気の流量を漸次減少させるので、急に吸気が減少することを防止できる。そのため、内燃機関の燃焼状態及び排気エミッションの悪化を防止しつつ通路の切り替えを行うことができる。
【０００８】
本発明の吸気制御装置の一形態においては、前記ＥＧＲ通路の接続位置より下流、かつ前記吸気通路が前記第１通路及び前記第２通路に分岐する分岐点より上流の吸気通路にはターボ過給機のコンプレッサが設けられ、前記弁手段が前記第２状態のときの前記コンプレッサより下流の吸気通路の圧力を検出可能なように設けられる圧力検出手段と、前記弁手段の状態が前記第２状態から前記第１状態に切り替えられるときに前記圧力検出手段が検出した圧力を記憶する記憶手段と、をさらに備え、前記制御手段は、前記弁手段を前記第１状態から前記第２状態に切り替える所定の状態切替条件が成立した場合、前回前記弁手段を前記第２状態から前記第１状態に切り替えたときに前記記憶手段に記憶された圧力が高いほど前記弁手段を前記第１状態から前記第２状態に切り替える際における前記第２通路を介して前記内燃機関に導かれる吸気の流量の単位時間当たりの増加量及び前記第１通路を介して前記内燃機関に導かれる吸気の流量の単位時間当たりの減少量がそれぞれ小さくなるように前記弁手段の動作を制御してもよい（請求項２）。一般にＥＧＲ弁は内燃機関に高い出力が要求された場合に閉じられ、このような場合はターボ過給機の回転数が上昇して吸気通路の圧力が上昇する。このような運転状態においてＥＧＲ弁が開けられると弁手段が第２状態から第１状態に切り替えられるので、第２通路には圧力の高い吸気が閉じ込められることになる。そして、第２通路に閉じ込められている吸気の圧力が高いほど、次に弁の状態を第１状態から第２状態に切り替える際に第２通路から吸気が急に噴出し易くなる。この形態では、前回弁手段を第２状態から第１状態に切り替えたときの圧力を記憶手段に記憶させておき、その圧力が高いほど弁手段の切り替え時における第２通路を介して内燃機関に導かれる吸気の流量の単位時間当たりの増加量を小さくするので、第２通路に閉じ込められていた吸気が一度に気筒に流入することを適切に抑制できる。そのため、気筒に流入する新気量の制御精度を向上させ、この新気量を滑らかに増加させることができる。
【０００９】
この形態においては、前記第１通路内の圧力と前記第２通路内の圧力とを検出し、それら検出した圧力の差である圧力差を取得する圧力差取得手段をさらに備え、前記制御手段は、前記所定の状態切替条件が成立した場合、前記圧力差取得手段により取得された圧力差が大きいほど前記弁手段を前記第１状態から前記第２状態に切り替える際における前記第２通路を介して前記内燃機関に導かれる吸気の流量の単位時間当たりの増加量及び前記第１通路を介して前記内燃機関に導かれる吸気の流量の単位時間当たりの減少量がそれぞれさらに小さくなるように前記弁手段の動作を制御してもよい（請求項３）。このように第２通路内の圧力に加えて第１通路内の圧力を考慮して弁手段の切り替え時における第２通路を介して内燃機関に導かれる吸気の流量の単位時間当たりの増加量を調整することにより、気筒に流入する新気量の制御精度をさらに向上させることができる。
【００１０】
また、前記所定の状態切替条件の成立時に前記圧力差取得手段により検出された前記第２通路内の圧力が前記第１通路内の圧力より低い場合、前記制御手段による前記弁手段の前記第２状態への切り替えを禁止する禁止手段をさらに備えていてもよい（請求項４）。第２通路内の圧力が第１通路内の圧力より低いときに弁手段を第１状態から第２状態に切り替えると吸気はまず第２通路内の圧力が第１通路内の圧力になるまで第２通路に流入し、その後気筒に流入し始める。そのため、吸気が気筒に流入するまでに要する時間が長くなる。この場合、運転者の操作に対して内燃機関の反応が遅れるため、ドライバビリティが悪化するおそれがある。この形態では、所定の状態切替条件の成立時に第２通路内の圧力が第１通路内の圧力より低い場合は弁手段の第２状態への切り替えを禁止するので、ドライバビリティの悪化を防止できる。
【００１１】
本発明の吸気制御装置の一形態においては、前記内燃機関の気筒に流入する吸気量を取得する吸気量取得手段をさらに備え、前記制御手段は、前記弁手段の状態を前記第１状態及び前記第２状態のうちの一方の状態から他方の状態に切り替える場合、前記吸気量取得手段により取得された吸気量に基づいて前記一方の状態において入口及び出口がそれぞれ閉じられていた通路を介して前記内燃機関の気筒に導かれる吸気の流量及び前記一方の状態において入口及び出口がそれぞれ開けられていた通路を介して前記内燃機関の気筒に導かれる吸気の流量がそれぞれの目標流量に調整されるように前記弁手段の動作を補正するフィードバック補正手段を備えていてもよい（請求項５）。周知のように弁手段は経年劣化などによって開度とその開度において弁手段を通過する流量との対応関係が変化する。この形態では、気筒に流入する吸気量を取得し、その吸気量に基づいて弁手段の動作を補正するので、弁手段の開度と流量との対応関係が変化していても弁手段の状態切替時に各通路を通過させるべき吸気の流量を適切に制御することができる。そのため、内燃機関の燃焼状態及び排気エミッションの悪化をより確実に防止しつつ通路の切り替えを行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上に説明したように、本発明の吸気制御装置によれば、弁手段の状態を切り替える際、それまで出入口が閉じられていた通路を介して気筒に導かれる吸気の流量を漸次増加させるので、内燃機関の燃焼状態及び排気エミッションの悪化を防止しつつ通路の切り替えを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の一形態に係る吸気制御装置が組み込まれた内燃機関の一例を示している。図１に示した内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１は、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（図１では４つ）の気筒２と、各気筒２にそれぞれ接続される吸気通路３及び排気通路４とを備えている。吸気通路３には、吸気濾過用のエアフィルタ５、吸気量に対応した信号を出力するエアフローメータ６、吸入空気量を調整するためのスロットル弁７、ターボ過給機８のコンプレッサ８ａが設けられている。
【００１４】
また、図１に示したように吸気通路３は、コンプレッサ８ａの下流に設定された分岐点３ａにおいて分岐し、分岐点３ａより下流に設定された合流点３ｂで合流する第１通路としての第１分岐通路９及び第２通路としての第２分岐通路１０を備えている。第１分岐通路９には、第１分岐通路９の入口に設けられる第１メイン調整弁１１と、吸気を冷却するための第１インタークーラ１２と、第１分岐通路９の出口に設けられる第２メイン調整弁１３とが設けられている。第２分岐通路１０には、第２分岐通路１０の入口に設けられる第１新気調整弁１４と、吸気を冷却するための第２インタークーラ１５と、第２分岐通路１０の出口に設けられる第２新気調整弁１６とが設けられている。第１メイン調整弁１１、第２メイン調整弁１３、第１新気調整弁１４、及び第２新気調整弁１６としては、これら各弁が設けられた位置の吸気通路を全閉にする全閉位置と吸気通路を全開にする全開位置との間で開度を調整可能な弁が設けられる。
【００１５】
排気通路４には、ターボ過給機８のタービン８ｂ、排気を浄化するための排気浄化触媒１７、及び排気流量を調整するための排気絞り弁１８が設けられている。
【００１６】
排気通路４と吸気通路３とは、低圧ＥＧＲ通路２０及び高圧ＥＧＲ通路２１にて接続されている。図１に示したように低圧ＥＧＲ通路２０は排気浄化触媒１１より下流の排気通路４とコンプレッサ８ａより上流の吸気通路３とを接続している。一方、高圧ＥＧＲ通路２１はタービン８ｂより上流の排気通路４とコンプレッサ８ａより下流の吸気通路３とを接続している。そのため、低圧ＥＧＲ通路２０が本発明のＥＧＲ通路に相当する。低圧ＥＧＲ通路２０には、吸気通路４に導かれる排気、すなわちＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ２２、及び低圧ＥＧＲ通路２０を介して吸気通路３に還流されるＥＧＲガス（以下、第１ＥＧＲガスと称することがある。）の流量を調整するＥＧＲ弁としての低圧ＥＧＲ弁２３が設けられている。高圧ＥＧＲ通路２１には、高圧ＥＧＲ通路２１を介して吸気通路３に還流されるＥＧＲガス（以下、第２ＥＧＲガスと称することがある。）の流量を調整する高圧ＥＧＲ弁２４が設けられている。
【００１７】
第１メイン調整弁１１、第２メイン調整弁１３、第１新気調整弁１４、第２新気調整弁１６、及び各ＥＧＲ弁２３、２４の動作は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）３０にてそれぞれ制御される。ＥＣＵ３０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、エンジン１に設けられた各種センサからの出力信号に基づいてエンジン１の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ＥＣＵ３０は、例えば吸気通路３にＥＧＲガスを導入する場合、エンジン１の回転数及び負荷に応じて低圧ＥＧＲ通路２０及び高圧ＥＧＲ通路２１のいずれを介して吸気通路３に排気を導入するか判定し、エンジン１の運転状態に応じて設定された所定流量のＥＧＲガスが吸気通路３に導入されるように各ＥＧＲ弁２３、２４の開度をそれぞれ制御する。このような制御を行う際に参照するセンサとしてＥＣＵ３０には、例えばクランク角に対応する信号を出力するクランク角センサ３１、第１分岐通路９内の圧力に対応する信号を出力する第１圧力センサ３２、第２分岐通路１０内の圧力に対応する信号を出力する圧力検出手段としての第２圧力センサ３３、及びエアフローメータ６、などが接続されている。この他にもＥＣＵ３０には、排気浄化触媒１０の前後の差圧に対応する信号を出力する差圧センサ３４、アクセル開度に対応する信号を出力するアクセル開度センサ３５などが接続される。
【００１８】
ＥＣＵ３０は、第１分岐通路９にはＥＧＲガスを含んだ吸気のみが流れ、第２分岐通路１０には新気のみが流れるように第１メイン調整弁１１、第２メイン調整弁１３、第１新気調整弁１４、及び第２新気調整弁１６のそれぞれの動作を制御する。例えば、低圧ＥＧＲ弁２３が開弁され、吸気通路３に第１ＥＧＲガスが導かれている場合は第１メイン調整弁１１及び第２メイン調整弁１３をそれぞれ全開位置に切り替えるとともに第１新気調整弁１４及び第２新気調整弁１６をそれぞれ全閉位置に切り替える。このように各弁１１、１３、１４、１６を制御することにより、吸気の全量が第１分岐通路９を介して気筒２に導かれる。以降、このように各弁１１、１３、１４、１６の状態を切り替えて吸気を気筒２に導入する吸気導入状態を第１状態と称することがある。一方、低圧ＥＧＲ弁２３が全閉に制御され、吸気通路３への第１ＥＧＲガスの導入が停止された場合は、第１メイン調整弁１１及び第２メイン調整弁１３をそれぞれ全閉位置に切り替えるとともに第１新気調整弁１４及び第２新気調整弁１６をそれぞれ全開位置に切り替える。この場合は、吸気の全量が第２分岐通路１０を介して気筒２に導かれる。以降、この吸気導入状態を第２状態と称することがある。このように吸気導入状態を切り替えることにより、第１メイン調整弁１１、第２メイン調整弁１３、第１新気調整弁１４、及び第２新気調整弁１６が本発明の弁手段に相当する。
【００１９】
図２は、ＥＣＵ３０がエンジン１の運転状態に応じて吸気導入状態を第１状態又は第２状態に切り替えるべくエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行する吸気導入状態制御ルーチンを示している。この制御ルーチンを実行することにより、ＥＣＵ３０が本発明の制御手段として機能する。
【００２０】
図２の制御ルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ１１でエンジン１の運転状態を取得する。次のステップＳ１２でＥＣＵ３０は、吸気導入状態を第１状態から第２状態に切り替える新気導入条件が成立したか否か判断する。この新気導入条件は、例えばアクセル開度が開けられてエンジン１に加速が要求され、吸気通路３へのＥＧＲガスの導入を停止させるべく各ＥＧＲ弁２３、２４を開弁状態から全閉状態に切り替える場合などに成立したと判断される。新気導入条件が成立したと判断した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ３０は吸気導入状態を第１状態から第２状態に切り替える、すなわち第１メイン調整弁１１及び第２メイン調整弁１３をそれぞれ全開位置から全閉位置に切り替えるとともに第１新気調整弁１４及び第２新気調整弁１６をそれぞれ全閉位置から全開位置に切り替える新気導入制御を実行する。なお、既に吸気導入状態が第２状態に切り替えられていた場合はその吸気導入状態が維持される。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２１】
図３及び図４を参照して新気導入制御について説明する。図３はエンジン１の各部のうち新気導入制御に関係する部分のみを示したエンジン１の概略図である。なお、図３において図１と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。また、図３では図示の便宜のためにコンプレッサ８ａとタービン８ｂとを分離して示した。図３に示したように各気筒２にはピストン４０が挿入されるとともに気筒２内に燃料を噴射するインジェクタ４１が設けられる。また、気筒２に対して吸気通路３を開閉する吸気弁４２及び気筒２に対して排気通路４を開閉する排気弁４３が設けられる。図４は、上から順に新気導入制御にて吸気導入状態を第１状態から第２状態に切り替えた際のアクセル開度、気筒２内に流入する吸気の流量、低圧ＥＧＲ弁２３の開度、第１新気調整弁１４の開度、第２新気調整弁１６の開度、第１メイン調整弁１１の開度、及び第２メイン調整弁１３の開度のそれぞれの時間変化の一例を示している。図４の時刻Ｔ１においてアクセル開度が開けられると低圧ＥＧＲ弁２３が開弁状態から全閉状態に切り替えられ、新気導入条件が成立されたと判断される。これにより新気導入制御が開始され、図４に示したように時刻Ｔ１から時刻Ｔ２にかけて第１メイン調整弁１１及び第２メイン調整弁１３がそれぞれ全開位置から全閉位置に徐々に閉弁されるとともに、第１新気調整弁１４及び第２新気調整弁１６がそれぞれ全閉位置から全開位置に徐々に開弁される。このように各弁１１、１３、１４、１６の開度を調整することにより、第１分岐通路９を介して気筒２に導かれる吸気の流量を漸次減少させるとともに第２分岐通路１０を介して気筒２に導かれる吸気の流量を漸次増加させることができる。
【００２２】
図４の時刻Ｔ１から各弁１１、１３、１４、１６の開度が変更されると、気筒２にはまず合流点３ｂから気筒２の入口までの間の吸気通路（以下、下流部と称することがある。）Ｃの吸気が流入する。この下流部Ｃの吸気はＥＧＲガスを含んだ吸気であるため、図４の上から２番目の図に示したように気筒２には空気とＥＧＲガスとが流入する。気筒２には次に分岐点３ａから合流点３ｂまでの間の吸気通路（以下、中間部と称することがある。）Ｂの吸気が流入する。この中間部Ｂには、第１分岐通路９と第２分岐通路１０とがあるが、上述したように第１メイン調整弁１１及び第２メイン調整弁１３がそれぞれ全開位置から全閉位置に徐々に閉弁されるとともに第１新気調整弁１４及び第２新気調整弁１６がそれぞれ全閉位置から全開位置に徐々に開弁されるため、第１分岐通路９からＥＧＲガスを含んだ吸気がその量を漸次減少しつつ気筒２に導かれるとともに第２分岐通路１０から新気がその量を漸次増加しつつ気筒２に導かれる。そのため、図４の時刻Ｔ３〜Ｔ２に示したように気筒２に流入する吸気中のＥＧＲガスの量を徐々に減少させるとともに吸気中の空気量を徐々に増加させることができる。その後、気筒２には低圧ＥＧＲ通路２０の接続位置から分岐点３ａまでの間の吸気通路（以下、上流部と称することがある。）Ａの吸気が導入される。この時点ではすでに低圧ＥＧＲ弁２３が全閉状態に切り替えられているため、アクセル開度の増加に伴うスロットル弁７の開き側の制御によって増加した新気、すなわち空気のみが気筒２に導入される。
【００２３】
図２に戻って吸気導入状態制御ルーチンの説明を続ける。ステップＳ１２において新気導入条件が不成立と判断された場合はステップＳ１４に進み、ＥＣＵ３０は吸気導入状態を第２状態から第１状態に切り替えるＥＧＲガス導入条件が成立したか否か判断する。このＥＧＲガス導入条件は、例えばエンジン１に減速が要求され、吸気通路３にＥＧＲガスを導入すべく各ＥＧＲ弁２３、２４を全閉状態から開弁状態に切り替える場合などに成立したと判断される。ＥＧＲガス導入条件が不成立と判断した場合は今回の制御ルーチンを終了する。一方、ＥＧＲガス導入条件が成立したと判断した場合はステップＳ１５に進み、ＥＣＵ３０は吸気導入状態を第２状態から第１状態に切り替える、すなわち第１メイン調整弁１１及び第２メイン調整弁１３をそれぞれ全閉位置から全開位置に切り替えるとともに第１新気調整弁１４及び第２新気調整弁１６をそれぞれ全開位置から全閉位置に切り替えるＥＧＲガス導入制御を実行する。なお、既に吸気導入状態が第１状態に切り替えられていた場合はその吸気導入状態が維持される。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２４】
ＥＧＲガス導入制御においては、第１メイン調整弁１１及び第２メイン調整弁１３をそれぞれ全閉位置から全開位置に徐々に開弁するとともに第１新気調整弁１４及び第２新気調整弁１６をそれぞれ全開位置から全閉位置に徐々に閉弁する。なお、第２状態においては上流部Ａ、下流部Ｃのいずれの部分の吸気も新気であり、ＥＧＲガスは中間部Ｂの第１分岐通路９内に閉じ込められていた分のみであるため、第１メイン調整弁１１及び第２メイン調整弁１３をそれぞれ全閉位置から全開位置に急に開弁しても気筒２に流入するＥＧＲガスの量は少なく、エンジン１の運転状態に殆ど影響を与えないと考えられる。そこで、ＥＧＲガス導入制御においては、第１メイン調整弁１１及び第２メイン調整弁１３をそれぞれ全閉位置から全開位置に急に開弁させるとともに第１新気調整弁１４及び第２新気調整弁１６をそれぞれ全開位置から全閉位置に急に閉弁させてもよい。
【００２５】
図５は、比較例として吸気導入状態を第１状態から第２状態に切り替える際に第１メイン調整弁１１及び第２メイン調整弁１３をそれぞれ全開位置から全閉位置に急に閉弁するとともに第１新気調整弁１４及び第２新気調整弁１６をそれぞれ全閉位置から全開位置に急に開弁した場合のアクセル開度、気筒２内に流入する吸気の流量、低圧ＥＧＲ弁２３の開度、第１新気調整弁１４の開度、第２新気調整弁１６の開度、第１メイン調整弁１１の開度、及び第２メイン調整弁１３の開度のそれぞれの時間変化の一例を示している。なお、図５において図４と共通の部分には共通の符号を付して説明を省略する。このように各弁１１、１３、１４、１６の開度変更を急に行うと、図５に示したように下流部Ｃの吸気の流入が終了して中間部Ｂの吸気が流入し始める時刻Ｔ１１からは第２分岐通路１０に閉じ込められていた新気が導入されるため、吸気中のＥＧＲガスの割合が０になる。その後、中間部Ｂの吸気の導入が終了する時刻Ｔ１２からはＥＧＲガスを含む上流部Ａの吸気が導入されるため、気筒２に流入する吸気中のＥＧＲガスの割合が急増する。そして、上流部Ａの吸気の導入が終了する時刻Ｔ１３から新気のみの導入が開始される。このように気筒２に流入する吸気中のＥＧＲガスの割合が短時間で急変すると気筒２内に供給される燃料量の制御が追い付かずエンジン１の燃焼状態が不安定になるおそれがある。そのため、排気エミッションが悪化するおそれがある。また、この場合は時刻Ｔ１１〜Ｔ１２の期間に気筒２に新気が導入されてエンジン１の出力が一旦上昇するが、その後時刻Ｔ１２〜Ｔ１３においてＥＧＲガスが再度導入されてエンジン１の出力が低下するため、ドライバビリティが悪化するおそれがある。
【００２６】
以上に説明したように、図２の制御ルーチンを実行して吸気導入状態を第１状態から第２状態に切り替える際は第１メイン調整弁１１及び第２メイン調整弁１３をそれぞれ全開位置から全閉位置に徐々に閉弁させるとともに第１新気調整弁１４及び第２新気調整弁１６をそれぞれ全閉位置から全開位置に徐々に開弁させることにより、図４の上から２番目の図に示したように吸気中の空気量の割合を滑らかに増加させることができる。そのため、エンジン１の燃焼状態及び排気エミッションの悪化を防止しつつ吸気を通過させる通路を切り替えることができる。
【００２７】
吸気導入制御時における各弁１１、１３、１４、１６の制御方法は、上述した方法に限定されない。例えば、吸気導入状態を第２状態から第１状態に切り替えたときの第２分岐通路１０内の圧力を第２圧力センサ３２に検出してＥＣＵ３０のＲＡＭなどに記憶させておき、次に吸気導入状態を第１状態から第２状態に切り替える際にこの記憶させた圧力が高いほど第１メイン調整弁１１及び第２メイン調整弁１３をそれぞれ全開位置から全閉位置に徐々に閉弁させる際の単位時間当たりの開度変更量を小さくするとともに、第１新気調整弁１４及び第２新気調整弁１６をそれぞれ全閉位置から全開位置に徐々に開弁する際の単位時間当たりの開度変更量を小さくしてもよい。このように開度変更量を調整することにより、記憶させた圧力が高いほど第２分岐通路１０を介してエンジン１に導かれる吸気の流量の単位時間当たりの増加量を小さくするとともに第１分岐通路９を介してエンジン１に導かれる吸気の流量の単位時間当たりの減少量を小さくできる。
【００２８】
第２分岐通路１０内に閉じ込められている吸気の圧力が高いほど、第１新気調整弁１４及び第２新気調整弁１６を開弁したときに第２分岐通路１０内から吸気が噴出し易くなる。そのため、このように各弁１１、１３、１４、１６の開度変更量を調整することにより、第２分岐通路１０に閉じ込められていた吸気が一度に気筒２に流入することを適切に抑制できる。そのため、気筒２に流入する空気量の制御精度を向上させることができる。なお、このように圧力を記憶させることにより、ＥＣＵ３０が本発明の記憶手段として機能する。
【００２９】
また、第１分岐通路９内の圧力と第２分岐通路１０内の圧力の差である圧力差をＥＣＵ３０にて算出し、その算出した圧力差が大きいほど第１メイン調整弁１１及び第２メイン調整弁１３をそれぞれ全開位置から全閉位置に徐々に閉弁させる際の単位時間当たりの開度変更量をさらに小さく補正するとともに、第１新気調整弁１４及び第２新気調整弁１６をそれぞれ全閉位置から全開位置に徐々に開弁する際の単位時間当たりの開度変更量をさらに小さく補正してもよい。この補正により、吸気導入状態を第１状態から第２状態に切り替える際における第２分岐通路１０を介してエンジン１に導かれる吸気の流量の単位時間当たりの増加量をさらに小さくできるとともに第１分岐通路９を介してエンジン１に導かれる吸気の流量の単位時間当たりの減少量をさらに小さくできる。
【００３０】
第１新気調整弁１４及び第２新気調整弁１６を開弁したときに第２分岐通路１０内からの噴出する吸気の量は第１分岐通路９の影響も受け、圧力差が大きいほど噴出する吸気の量が増加する。そこで、このように第１分岐通路９内の圧力を考慮することにより、気筒２に流入する空気量の制御精度をさらに向上させることができる。なお、このように圧力差を算出することにより、ＥＣＵ３０が本発明の圧力差取得手段として機能する。
【００３１】
吸気導入状態を第１状態から第２状態に切り替える際、第２分岐通路１０の圧力が第１分岐通路９の圧力よりも低い場合は、吸気導入状態の第２状態への切り替えを禁止してもよい。第２分岐通路１０内の圧力が第１分岐通路９内の圧力より低い場合は、第１新気調整弁１４及び第２新気調整弁１６をそれぞれ開弁させた際、吸気がまず第２分岐通路１０内に吸い込まれ、その後第２分岐通路１０内の圧力が第１分岐通路９内の圧力に変化してから気筒２に吸気が流入し始める。そのため、吸気が気筒２に流入するまでに要する時間が長くなり、ドライバビリティが悪化するおそれがある。そこで、このような場合は、吸気導入状態の第２状態への切り替えを禁止する。これにより、ドライバビリティの悪化を防止できる。このように切り替えを禁止することにより、ＥＣＵ３０が本発明の禁止手段として機能する。
【００３２】
周知のように、各弁１１、１３、１４、１６の開度とその開度のときに弁を通過する流量との相関関係は経年劣化などにより変化する。そこで、吸気導入状態を第１状態から第２状態に切り替えているときに気筒２に流入する吸気量を取得し、その取得した吸気量に基づいて各弁１１、１３、１４、１６の開度をフィードバック補正してもよい。なお、気筒２に流入する吸気量は、例えば吸気通路３の一部を形成するインテークマニホールド（以下、インマニと略称することがある。）５０にセンサを設けて取得してもよいし、インマニ５０内の圧力、インマニ５０における吸気の温度、及びエアフローメータ６にて検出された吸気量などに基づいて推定する周知の推定方法で推定してもよい。このように吸気量を推定することにより、ＥＣＵ３０が本発明の吸気量取得手段として機能する。このフィードバック補正においては、例えば図４の上から２番目の図で示した吸気中のＥＧＲガスの割合の時間変化及び吸気中の空気の割合の時間変化をそれぞれＥＣＵ３０のＲＯＭにマップとして記憶させておき、吸気中のＥＧＲガスの割合及び吸気中の空気の割合がそれぞれこのマップの時間変化で変化するように各弁１１、１３、１４、１６の動作を補正する。これにより、新気導入制御時に第２分岐通路１０を介してエンジン１に導入される吸気の流量及び第１分岐通路９を介してエンジン１に導入される吸気の流量を吸気中のＥＧＲガスの割合及び吸気中の空気の割合がマップで示した時間変化で変化する目標流量に調整することができる。
【００３３】
このようにフィードバック補正を行うことにより、各弁１１、１３、１４、１６の開度と流量との対応関係が変化していても新気導入制御時における吸気中のＥＧＲガスの割合及び吸気中の空気の割合をそれぞれマップの時間変化で変化させることができるので、エンジン１の燃焼状態及び排気エミッションの悪化をより確実に防止することができる。なお、このようにフィードバック補正を行うことにより、ＥＣＵ３０が本発明のフィードバック補正手段として機能する。
【００３４】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明はディーゼルエンジンに限らず、ガソリンその他の燃料を利用する各種の内燃機関に適用してよい。吸気の流れを第１分岐通路又は第２分岐通路に切り替える弁手段は上述した形態の弁手段に限定されない。例えば三方弁など、吸気の流れを第１分岐通路又は第２分岐通路に選択的に切り替え可能な種々の弁を使用すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一形態に係る吸気制御装置が組み込まれた内燃機関の一例を示す図。
【図２】図１のＥＣＵが実行する吸気導入状態制御ルーチンを示すフローチャート。
【図３】図１のエンジンの各部のうち新気導入制御に関係する部分のみを示したエンジンの概略図。
【図４】新気導入制御にて吸気導入状態を第１状態から第２状態に切り替えた際のアクセル開度、気筒内に流入する吸気の流量、低圧ＥＧＲ弁の開度、第１新気調整弁の開度、第２新気調整弁の開度、第１メイン調整弁の開度、及び第２メイン調整弁の開度のそれぞれの時間変化の一例を示す図。
【図５】吸気導入状態を第１状態から第２状態に切り替える際に第１メイン調整弁及び第２メイン調整弁をそれぞれ全開位置から全閉位置に急に閉弁するとともに第１新気調整弁及び第２新気調整弁をそれぞれ全閉位置から全開位置に急に開弁した場合のアクセル開度、気筒内に流入する吸気の流量、低圧ＥＧＲ弁の開度、第１新気調整弁の開度、第２新気調整弁の開度、第１メイン調整弁の開度、及び第２メイン調整弁の開度のそれぞれの時間変化の一例を示す図。
【符号の説明】
【００３６】
１  内燃機関
２  気筒
３  吸気通路
３ａ  分岐点
４  排気通路
８  ターボ過給機
８ａ  コンプレッサ
９  第１分岐通路
１０  第２分岐通路
１１  第１メイン調整弁（弁手段）
１３  第２メイン調整弁（弁手段）
１４  第１新気調整弁（弁手段）
１６  第２新気調整弁（弁手段）
２０  低圧ＥＧＲ通路（ＥＧＲ通路）
２３  低圧ＥＧＲ弁（ＥＧＲ弁）
３０  エンジンコントロールユニット（制御手段、記憶手段、圧力差取得手段、禁止手段、吸気量取得手段、フィードバック補正手段）
３２  第１圧力センサ
３３  第２圧力センサ（圧力検出手段）
【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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