(57)【要約】【課題】吸気の充填効率を、車両の広範な運転条件において効率的且つ効果的に向上させる。【解決手段】エンジン２００は、サージタンク２１１下流において、インパルスチャージ用吸気管２１４、連通管２１５及び共用管２１３からなるインマニレス吸気系と、インテークマニホールド２１２及び共用管２１３からなる吸気系の二系統の吸気系を有し、二値的に制御される切り替え弁２１８の位置に応じて、一方の吸気系が選択される。弁駆動制御において、車両の運転条件が取得され、インパルスチャージ領域に該当する場合には、切り替え弁２１８が第１の切り替え状態に制御され、インマニレス吸気系が選択されると共にインパルスチャージが実行される。一方、それ以外の領域においては、切り替え弁２１８が第２の切り替え状態に制御され、インテークマニホールド２１２を含む各シリンダ独立した吸気系が選択される。【選択図】図３
2009185703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、複数の気筒、該複数の気筒相互間で共有される第１吸気通路、該第１吸気通路に設置され所定種類の開閉制御により吸気の脈動を利用した慣性過給を実現可能な吸気制御弁、前記複数の気筒の各々に対応する相互に独立した複数の第２吸気通路、及び前記吸気の通路を少なくとも前記第１吸気通路と前記第２吸気通路との間で切り替えることが可能な切り替え手段を備えた内燃機関の吸気制御装置であって、
前記車両の運転条件を特定する特定手段と、
前記特定された運転条件に応じて前記吸気の通路が切り替わるように前記切り替え手段を制御する制御手段と
を具備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】
前記特定手段は、前記運転条件として少なくとも前記内燃機関の機関回転速度を特定し、
前記制御手段は、前記特定された機関回転速度が所定の低回転領域に該当する場合に前記吸気の通路が前記第１吸気通路となるように、また前記特定された機関回転速度が所定の高回転領域に該当する場合に前記吸気の通路が前記第２吸気通路となるように夫々前記切り替え手段を制御する
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】
前記制御手段は、前記特定された運転条件が前記開閉制御の実行条件に該当する場合に前記吸気の通路が前記第１吸気通路となるように、また前記特定された運転条件が前記開閉制御の実行条件に該当しない場合に前記吸気の通路が前記第２吸気通路となるように夫々前記切り替え手段を制御する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関は、前記第１吸気通路及び前記第２吸気通路の上流側に前記第１吸気通路及び前記第２吸気通路の各々に連通するサージタンクを備える
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項５】
前記第１吸気通路は、前記複数の気筒相互間で共有される共有通路及び該共有通路に連通可能に構成されると共に前記複数の気筒の各々に連通し且つ相互に独立する複数の気筒連通路を含み、
前記第２吸気通路は、前記複数の気筒連通路及び前記複数の気筒連通路の各々に対しその上流側において連通可能に構成された複数の独立通路を含み、
前記吸気制御弁は、前記共有通路に設置され、
前記切り替え手段は、前記複数の気筒連通路の各々と前記共有通路とを連通させ且つ前記複数の気筒連通路の各々と前記複数の独立通路の各々との連通を遮断する第１の開閉状態と、前記複数の気筒連通路の各々と前記複数の独立通路の各々とを連通させ且つ前記複数の気筒連通路の各々と前記共有通路との連通を遮断する第２の開閉状態との間で開閉状態の切り替えが可能に構成された弁装置であり、
前記制御手段は、前記吸気の通路を前記第１吸気通路に切り替える場合には前記開閉状態が前記第１の開閉状態となるように、また前記吸気の通路を前記第２吸気通路に切り替える場合には前記開閉状態が前記第２の開閉状態となるように夫々前記切り替え手段を制御する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関は、排気の一部をＥＧＲガスとして前記第１吸気通路に循環させるＥＧＲ装置を更に備え、
前記制御手段は、前記特定された運転条件が所定のＥＧＲ領域に該当する場合に、前記吸気の通路が前記第１吸気通路となるように前記切り替え手段を制御する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関は、ブローバイガスを捕集し且つ前記第２吸気通路に循環させるブローバイガス循環装置を更に備える
ことを特徴とする請求項１から６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、慣性過給を実現するための吸気制御弁を備えた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】
この種のシステムに類するものとして、吸気通路を切り替えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されたエンジンの吸気制御装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、高速回転時に慣性過給効果が得られる高速用通路と低速回転時に慣性過給効果が得られる低速用通路とを切り替えることにより、吸気制御弁を全閉にして運転できる領域を拡大し、燃費率改善効果を得ることが可能であるとされている。
【０００３】
尚、広い回転域にわたって共鳴過給及び慣性過給を行い得る多気筒エンジンの吸気装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、吸気の流路を切り替えることにより、内燃機関の低速、中速及び高速回転域について慣性過給を行う装置も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
更に、パルス過給弁と排気ガス再循環装置とを備える構成において、パルス過給の実施により生じる排気ガス再循環率の変動を抑制するものも提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００６】
更に、排気還流用の排気ガスとブローバイガスとを別々の吸気ポートから導入する装置も提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−５０１５３号公報
【特許文献２】特開平５−８６８６９号公報
【特許文献３】特開平２−２４１９２４号公報
【特許文献４】特開２００７−２３１７７３号公報
【非特許文献１】実開平６−４３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の技術では、高速用通路及び低速用通路の対が気筒毎に設けられており、装置構成の複雑化及び大型化が避け難く、コストの増加を招き得る。また、これらの間で吸気の通路が切り替えられるのみであるから、特に低速領域において吸気の充填効率が低下しかねない。即ち、従来の技術には、内燃機関の広範な動作領域において、吸気量の気筒間偏差を生じさせること無く吸気の充填効率を効率的に向上させることが困難であるという技術的な問題点がある。
【０００９】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、吸気の充填効率を、車両の広範な運転条件において効率的且つ効果的に向上させ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】
【００１０】
上述した課題を解決するため、本発明に係る内燃機関の吸気制御装置は、車両に搭載され、複数の気筒、該複数の気筒相互間で共有される第１吸気通路、該第１吸気通路に設置され所定種類の開閉制御により吸気の脈動を利用した慣性過給を実現可能な吸気制御弁、前記複数の気筒の各々に対応する相互に独立した複数の第２吸気通路、及び前記吸気の通路を少なくとも前記第１吸気通路と前記第２吸気通路との間で切り替えることが可能な切り替え手段を備えた内燃機関の吸気制御装置であって、前記車両の運転条件を特定する特定手段と、前記特定された運転条件に応じて前記吸気の通路が切り替わるように前記切り替え手段を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る「内燃機関」とは、複数の気筒を有し、当該気筒の各々における燃焼室において、例えばガソリン、軽油、各種アルコール若しくは各種アルコールとガソリンとの混合燃料等各種の燃料が、又は当該各種燃料を含む混合気等が爆発或いは燃焼した際に生じる力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的な又は機械的な伝達経路を経て駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念である。また、この種の内燃機関に係る「内燃機関の吸気制御装置」とは、気筒内部に対する、吸気（即ち、外界から吸入される空気たる吸入空気を少なくとも概念の一部として含み、当該吸入空気そのもの、或いは例えばＥＧＲ装置等の排気再循環装置が備わる場合等には例えばＥＧＲバルブ等の流量調整手段の開閉状態等に応じてＥＧＲガス（即ち、排気の一部）と当該吸入空気の混合体等の各種形態を採り得る）の供給を、例えば物理的、機械的、機構的、電気的又は磁気的に制御することが可能な装置を指す。
【００１２】
本発明に係る内燃機関は、少なくとも第１吸気通路及び第２吸気通路の二種類の吸気通路を備える。ここで、「吸気通路」とは、即ち、上述した吸気の通路であって、好適な一形態として、例えばエアクリーナ、エアフローメータ、スロットルバルブ（即ち、吸気絞り弁）、サージタンク及び吸気ポート等を相互に且つ適宜に連結又は連通せしめ得る、例えば単一又は複数の管状部材の形態を採り得る。また、好適な一形態として、本発明に係る内燃機関は、この吸気通路に、例えばターボチャージャ等の過給器（無論、タービン等、排気系に備わるべき一部を除外してなる一部であってもよい）が備わっていてもよく、その場合、更にその下流側（尚、「下流」及び「上流」とは、吸気の流れる方向を基準とする方向概念の一であり、この場合、下流側とは即ち気筒側である）に、例えばインタークーラ等の吸気冷却手段を備えていてもよい。
【００１３】
第１吸気通路は、複数の気筒相互間で共有され且つ共用される吸気通路である。この第１吸気通路には、例えば二値的な、段階的な或いは連続的な開閉状態の変化を伴う所定種類の開閉制御により、吸気の脈動を利用した慣性過給（パルス過給又はインパルスチャージ等とも称される）を実現し得る、例えば弁体、或いは当該弁体に加え更に当該弁体を駆動する駆動装置等を適宜に含んでなる動弁機構又は動弁装置等の各種形態を採り得る手段としての吸気制御弁を備える。即ち、第１の吸気通路は、好適な一形態として、所謂一弁式のインマニレス吸気系として構成されていてもよい。
【００１４】
ここで、慣性過給とは、好適な一形態として、例えば吸気弁の開弁に相前後して吸気制御弁を閉弁し、例えば吸気弁の開弁後然るべき時間経過（クランク角等により角度概念として規定されてもよい）を経て吸気制御弁を開弁させる（即ち、吸気制御弁の下流側が負圧であり、且つ吸気制御弁の上流側が大気圧以上である状態で開弁させる）こと等によって正圧波を生成し、この正圧波を開放端とみなし得る各気筒の燃焼室入り口近傍で負圧波として反射させると共に、この負圧波が、例えば吸気通路に対し直列又は並列に配置された、例えばサージタンク等の開口部で再び開放端反射されて生じる、言わば二次的な正圧波等の形態を採り得る吸気の脈動を利用して、自然吸気がなされる場合（好適な一形態として、吸気は吸気制御弁の有無にかかわらず基本的に脈動波として気筒内に取り込まれ得るが、吸気制御弁に施される開閉制御により生じる脈動とは、好適な一形態として、この種の脈動よりも強い脈動である）と比較して多量の吸気を吸気行程で気筒内に取り込む（即ち、過給する）こと等を指す。
【００１５】
また、「所定種類の開閉制御」とは、この種の慣性過給を実現させるべくなされる、例えば吸気制御弁の開閉時期、開弁期間又は開度（即ち、開弁の度合いであり、一義的に開閉状態を規定する）の制御、吸気弁の開閉時期又は開弁期間の制御、或いは更に吸気の充填効率の変化に伴う吸気量の変化に応じた燃料噴射量の補正等を包括する概念であって、例えば吸気弁（即ち、好適な一形態として燃焼室と吸気通路との連通状態を制御する弁）の閉弁時期と、吸気の脈動波（正圧波）のピークが吸気弁に到達する時期とを同期させる（必ずしも一致させることのみを表すものではない）旨の制御等を含む趣旨である。
【００１６】
第２吸気通路は、複数の気筒の各々に対応する相互に独立した複数の通路である。即ち、第２吸気通路とは、好適な一形態として、所謂インテークマニホールド或いはインテークマニホールドを含む吸気通路であってもよい。その場合、個々の通路の物理構造（例えば、管路長、管路径、物理形状或いは三次元的な配置態様等）は、第２吸気通路の各々において、例えばサージタンク等の貯留手段から各々対応する気筒への長さが吸気量の気筒間偏差を少なくとも実践的に看過し得ない不具合を生じさせる程度に顕在化させない範囲で、略等しくなるように予め設計されていてもよい。
【００１７】
本発明に係る内燃機関における吸気通路は、例えば、各種弁装置等の形態を採り得る切り替え手段により、この第２吸気通路と、先に述べた第１吸気通路との間で選択的に切り替えられる構成となっている。尚、切り替え手段の構成は、吸気通路を少なくとも第１吸気通路と第２吸気通路との間で選択的に切り替え可能である限りにおいて如何なる物理的、機械的、機構的、電気的又は磁気的な構成を有していてもよい。
【００１８】
本発明に係る内燃機関の吸気制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成され得る特定手段により、車両の運転条件が特定される。ここで、「車両の運転条件」とは、好適な一形態として、上述した慣性過給の要否或いは吸気量の気筒間偏差の有無又は度合い等、吸気通路の選択に幾らかなり影響を与え得るものとして予め設定されてなる条件であって、例えば、機関回転速度、燃料噴射量又は実負荷、負荷率若しくは要求負荷等の各種負荷状態等を規定する指標値等を好適に含み得る趣旨である。
【００１９】
尚、本発明における「特定」とは、例えば、特定対象を何らかの検出手段を介して直接的に又は間接的に物理的数値又は物理的数値に対応する電気信号等として検出すること、何らかの検出手段を介して直接的に又は間接的に例えば電気信号等の形で検出された、特定対象と対応関係を有する物理的数値に基づいて予め然るべき記憶手段等に記憶されたマップ等から該当する数値を選択すること、このような物理的数値又は選択された数値等から、予め設定されたアルゴリズムや計算式に従って導出すること、或いはこのように検出、選択又は導出された数値等を、例えば電気信号等の形で単に取得すること等を包括する広い概念であって、特定手段は、係る概念の範囲内において、例えば、クランクポジションセンサ、回転速度センサ、車速センサ或いはアクセル開度センサ等の各種検出手段から、必要な指標値を一定又は不定のタイミングで適宜取得することにより、係る特定を行ってもよい。
【００２０】
また、本発明に係る内燃機関の吸気制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成され得る制御手段により、上記特定された運転条件に応じて吸気通路が切り替わるように上述した切り替え手段が制御される。
【００２１】
ここで特に、本発明に係る内燃機関では、第１吸気通路が選択された（切り替え手段により吸気通路が第１吸気通路に切り替えられたことを意味する）状態において、上述した開閉制御による慣性過給がなされれば、吸気の充填効率を向上させる（少なくとも、自然吸気がなされる場合又はそれに準じる場合と較べて向上させる）ことが可能であり、特に、第１吸気通路が複数の気筒で共有されることに鑑みれば、効率的且つ効果的にこの種の利益が享受される。
【００２２】
一方、吸気制御弁が各気筒について共有される場合、コストの増加、装置構成の複雑化及び制御コストの増加等を抑制し得る反面、吸気制御弁の動作領域が制限され易くなる。例えば、機関回転速度が相応に高い領域では、一行程に要する時間が短くなるため、吸気制御弁の動作が機関動作に追従し難くなり易い。
【００２３】
そのような場合、吸気制御弁を開弁状態（例えば、全開状態）で固定する等の措置を講じれば、各気筒に対する吸気の供給が阻害されることは防止され得るものの、慣性過給を停止すると、第１吸気通路における各気筒に対応する部分の長さに気筒間偏差が生じることにより、吸気量の気筒間偏差が実践上看過し得ない程度に顕在化し易い。
【００２４】
他方、第２吸気通路は、各気筒について独立した通路であって、例えば、上述したように、個々の通路の物理構造（例えば、管路長、管路径、物理形状或いは三次元的な配置態様等）によっては、吸気量の気筒間偏差を、少なくとも実践的に看過し得ない不具合を生じさせない程度に抑制することが可能である。従って、車両の運転条件によっては、第１の吸気通路を選択するよりも吸気の充填効率を向上させることが可能である。また、第１吸気通路と較べ幾らかなり吸気干渉が抑制される点においても、吸気の充填効率向上に係る効果が助長される。即ち、第１吸気通路と第２吸気通路とのいずれが吸気の充填効率を向上させ得るかは、車両の運転条件により適宜に変化し得る。
【００２５】
本発明によれば、制御手段により、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて吸気の充填効率を可及的に向上させ得るように設定されてなる判断基準等に従って、車両の運転条件に応じて吸気通路の切り替えがなされる。このため、車両の運転領域の広範囲にわたって吸気の充填高効率を効率的且つ効果的に向上させることが可能となるのである。
【００２６】
本発明に係る内燃機関の吸気制御装置の一の態様では、前記特定手段は、前記運転条件として少なくとも前記内燃機関の機関回転速度を特定し、前記制御手段は、前記特定された機関回転速度が所定の低回転領域に該当する場合に前記吸気の通路が前記第１吸気通路となるように、また前記特定された機関回転速度が所定の高回転領域に該当する場合に前記吸気の通路が前記第２吸気通路となるように夫々前記切り替え手段を制御する。
【００２７】
この態様によれば、機関回転速度が所定の低回転領域に該当する場合には第１吸気通路が、また高回転領域に該当する場合には第２吸気通路が夫々吸気通路として選択される。このため、吸気の充填効率を最適化することが簡便にして可能となる。
【００２８】
尚、「低回転領域」及び「高回転領域」を規定する基準値は、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、吸気の充填効率に鑑みて決定される適合値であってよく、必ずしも一義に規定されない。
【００２９】
但し、少なくとも低回転領域を規定する基準値は、吸気制御弁の上述した動作速度に起因する動作限界点を考慮して（例えば、開閉制御における開閉動作を実践上無理なく行い得る領域として）決定されていてもよい。或いは、第１吸気通路を選択することによる、例えば吸気の気筒間偏差等が、実践上何らかの不具合（例えば、トルク段差等の動力性能の低下、エミッションの悪化等環境性能の低下、燃費の悪化等経済性能の低下或いはドライバビリティの悪化等快適性能の低下等）を顕在化させることのないように決定されていてもよい。
【００３０】
また、必ずしも低回転領域と高回転領域とにより機関回転速度の採り得る全域がカバーされておらずともよい。即ち、いずれの吸気通路を選択してもよい旨の中間領域が設定され、例えば制御上のハンチング防止等に利用されてもよい。
【００３１】
本発明に係る内燃機関の吸気制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記特定された運転条件が前記開閉制御の実行条件に該当する場合に前記吸気の通路が前記第１吸気通路となるように、また前記特定された運転条件が前記開閉制御の実行条件に該当しない場合に前記吸気の通路が前記第２吸気通路となるように夫々前記切り替え手段を制御する。
【００３２】
この態様によれば、車両の運転条件が開閉制御の実行条件（即ち、慣性過給を必要とする旨の条件又は慣性過給を行うべきものとして予め設定された条件）に該当する場合に第１吸気通路が選択される。例えば、比較的低回転の領域であっても、例えば低負荷領域等、元より過給の必要とされない領域も存在する。
【００３３】
この場合、少なくとも第１吸気通路を選択するメリットは生じ難く、第２吸気通路を選択することにより吸気量の気筒間偏差を低減した方がよい場合がある。この態様によれば、慣性過給が必要とされる場合に限って吸気通路が第１吸気通路に切り替えられるため、吸気の充填効率をより最適化し得る。
【００３４】
本発明に係る内燃機関の吸気制御装置の他の態様では、前記内燃機関は、前記第１吸気通路及び前記第２吸気通路の上流側に前記第１吸気通路及び前記第２吸気通路の各々に連通するサージタンクを備える。
【００３５】
この態様によれば、第１吸気通路及び第２吸気通路が、サージタンク下流側で設定されるため、内燃機関の吸気通路の一部を共通化することが可能となり、装置構成を簡素化し得る。言い換えれば、本発明に係る第１吸気通路及び第２吸気通路は、相互に全く独立した吸気系であってもよい。
【００３６】
本発明に係る内燃機関の吸気制御装置の他の態様では、前記第１吸気通路は、前記複数の気筒相互間で共有される共有通路及び該共有通路に連通可能に構成されると共に前記複数の気筒の各々に連通し且つ相互に独立する複数の気筒連通路を含み、前記第２吸気通路は、前記複数の気筒連通路及び前記複数の気筒連通路の各々に対しその上流側において連通可能に構成された複数の独立通路を含み、前記吸気制御弁は、前記共有通路に設置され、前記切り替え手段は、前記複数の気筒連通路の各々と前記共有通路とを連通させ且つ前記複数の気筒連通路の各々と前記複数の独立通路の各々との連通を遮断する第１の開閉状態と、前記複数の気筒連通路の各々と前記複数の独立通路の各々とを連通させ且つ前記複数の気筒連通路の各々と前記共有通路との連通を遮断する第２の開閉状態との間で開閉状態の切り替えが可能に構成された弁装置であり、前記制御手段は、前記吸気の通路を前記第１吸気通路に切り替える場合には前記開閉状態が前記第１の開閉状態となるように、また前記吸気の通路を前記第２吸気通路に切り替える場合には前記開閉状態が前記第２の開閉状態となるように夫々前記切り替え手段を制御する。
【００３７】
この態様によれば、弁装置たる切り替え手段の開閉状態の切り替えにより、効率的且つ効果的に、更には簡便に、吸気の充填効率の最適化を図り得る。
【００３８】
本発明に係る内燃機関の吸気制御装置の他の態様では、前記内燃機関は、排気の一部をＥＧＲガスとして前記第１吸気通路に循環させるＥＧＲ装置を更に備え、前記制御手段は、前記特定された運転条件が所定のＥＧＲ領域に該当する場合に、前記吸気の通路が前記第１吸気通路となるように前記切り替え手段を制御する。
【００３９】
この態様によれば、車両の運転条件がＥＧＲ領域に該当する場合に、ＥＧＲガスが第１吸気通路に導入される。このため、気筒間におけるＥＧＲガスの導入量の偏差、新気（好適には吸入空気）との混合不良及びＥＧＲガスの導入に際しての時間応答の遅延等が効果的に抑制される。
【００４０】
本発明に係る内燃機関の吸気制御装置の他の態様では、前記内燃機関は、ブローバイガスを捕集し且つ前記第２吸気通路に循環させるブローバイガス循環装置を更に備える。
【００４１】
この態様によれば、ＰＣＶバルブ等を備えたＰＣＶ装置等としてのブローバイガス循環装置が、クランクケースやシリンダヘッド等においてブローバイガスを捕集し、且つ第２吸気通路へ循環供給する。このため、ブローバイガス等に含まれるエンジンオイル等が、第１吸気通路上に設置された吸気制御弁に接触することが防止され、吸気制御弁に対する各種デポジットの付着が抑制される。特に、第１吸気通路へＥＧＲガスが導入される構成においては、ＥＧＲガス中の煤とブローバイガスとの反応等によるデポジットの生成が防止され、吸気系へのデポジットの付着堆積を効果的に抑制することができる。
【００４２】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な各種実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るエンジンシステム１０の構成について一部その動作を交えて説明する。ここに、図１は、エンジンシステム１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００４４】
図１において、エンジンシステム１０は、図示せぬ車両に搭載され、ＥＣＵ１００及びエンジン２００を備える。
【００４５】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、エンジン２００の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「内燃機関の吸気制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する弁駆動制御を実行することが可能に構成されている。
【００４６】
尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「特定手段」及び「制御手段」の一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【００４７】
エンジン２００は、ガソリンを燃料とする、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列４気筒ガソリンエンジンである。エンジン２００の概略について説明すると、エンジン２００は、シリンダブロック２０１に４本のシリンダ２０２が並列して配置された構成を有している。そして、各気筒内における圧縮行程において燃料を含む混合気が圧縮され、点火装置２０６の点火動作により着火した際に生じる力が、夫々不図示のピストン及びコネクティングロッドを介してクランクシャフト（不図示）の回転運動に変換される構成となっている。このクランクシャフトの回転は、エンジンシステム１０を搭載する車両の駆動輪に伝達され、当該車両の走行が可能となる。以下に、エンジン２００の要部構成を、その動作の一部と共に説明する。尚、個々のシリンダ２０２の構成は相互に等しいため、ここでは一のシリンダ２０２についてのみ説明することとする。但し、各シリンダを区別して表す場合には、これら４本のシリンダの各々を適宜「第１シリンダ」、「第２シリンダ」、「第３シリンダ」及び「第４シリンダ」と表現する。
【００４８】
図１において、不図示の吸気ポートに導かれた吸入空気は、吸気ポートに燃料噴射弁の一部が露出してなる不図示のインジェクタから噴射される燃料と吸気ポートにおいて混合され、各吸気ポートに設けられた吸気バルブ２０３の開弁時に各シリンダ内部へ、本発明に係る「吸気」の一例たる混合気として吸入される。吸気バルブ２０３は、クランクシャフトに連動して回転する吸気カムシャフト２０４に固定された、吸気カムシャフト２０４の伸長方向と垂直な断面が楕円形状をなす吸気カム２０５のカムプロフィール（端的に言えば、形状）に応じてその開閉特性が規定されており、開弁時に吸気ポートとシリンダ２０２内部とを連通させることが可能に構成されている。
【００４９】
尚、本実施形態におけるインジェクタは、ＥＣＵ１００によりその駆動状態が制御される、所謂電子制御式のポートインジェクタであり、燃料は吸気ポートに噴射されるが、燃料の噴射形態は何ら限定されるものではなく、例えば、この種のポートインジェクタに代えて又は加えて、高温高圧のシリンダ２０２内部に直接燃料を噴射可能な、例えばコモンレールシステムやユニットインジェクタ等からなる筒内直噴システムが採用されてもよい。
【００５０】
先に述べた点火装置２０６の点火動作を経て燃焼した混合気或いは一部未燃の混合気は、吸気バルブ２０３の開閉に連動して開閉する排気バルブ２０７の開弁時に、不図示の排気ポートを介して排気として排気マニホールド（不図示）に導かれる構成となっている。排気バルブ２０７は、クランクシャフトに連動して回転する排気カムシャフト２０８に固定された、排気カムシャフト２０８の伸長方向と垂直な断面が楕円形状をなす排気カム２０９のカムプロフィール（端的に言えば、形状）に応じてその開閉特性が規定されており、開弁時に排気ポートとシリンダ２０２内部とを連通させることが可能に構成されている。排気マニホールドに集約された排気は、排気マニホールドに連通する排気管（不図示）に供給される。
【００５１】
一方、エンジン２００において、外界から導かれる空気たる吸入空気は、吸気管２１０に導かれ、吸気管２１０に連通するサージタンク２１１に導かれる構成となっている。サージタンク２１１は、吸入空気の不規則な脈動を抑制し、且つその下流側（即ち、シリンダ２０２側）に安定して吸入空気を供給すると共に、後述するインパルスチャージの実行時において、負圧波の位相を反転させることが可能に構成された貯留手段である。サージタンク２１１には、各シリンダに対応する、相互に独立した４本のインテークマニホールド２１２が接続されており、その内部において、サージタンク２１１と連通する構成となっている。
【００５２】
インテークマニホールド２１２は、サージタンク２１１からの距離がシリンダ相互間で等しくなるように、その形状を含む物理構造が決定された金属製の管状部材であり、本発明に係る「独立通路」の一例である。個々のインテークマニホールド２１２における、サージタンク２１１と異なる側の端部には、個々のシリンダに対応する、相互に独立した４本の共用管２１３が接続されており、その内部において、対応するインテークマニホールド２１２と連通する構成となっている。
【００５３】
共用管２１３は、インテークマニホールド２１２とは異なる側の端部が、上述した各シリンダの吸気ポートに接続され、その内部が吸気ポートに連通してなる、本発明に係る「気筒連通路」の一例である。即ち、エンジン２００においては、各シリンダ２０２に対し、インテークマニホールド２１２及び共用管２１３の対が一つずつ備わっており、各々が相互に独立してなる、本発明に係る「第２吸気通路」の一例を構成している。
【００５４】
一方、サージタンク２１１には、インパルスチャージ用吸気管２１４が接続され、その内部においてサージタンク２１１内部と連通する構成となっている。インパルスチャージ用吸気管２１４における、サージタンク２１１と異なる側の端部は、連通管２１５に接続されている。
【００５５】
連通管２１５は、シリンダ２０２の配列方向に伸長する、インパルスチャージ用吸気管２１４と等しい管径を有する管状部材であり、本実施形態では特に、その下部（即ち、図１における奥行き側）において、上述した共用管２１３と接続され、その内部において共用管２１３と連通する構成となっている。連通管２１５及びインパルスチャージ用吸気管２１４の対は、エンジン２００に一つだけ備わっており、本発明に係る「共有通路」の一例を構成している。更には、連通管２１５、インパルスチャージ用吸気管２１４及び上述した共用管２１４により、本発明に係る「第１吸気通路」の一例が構成されている。尚、連通管２１５と共用管２１３との接続態様については、後に図２を参照する形で詳述する。
【００５６】
インパルスチャージ用吸気管２１４には、単一のインパルス弁２１６が設置されている。インパルス弁２１６は、弁体の位置により規定される開度が、インパルスチャージ用吸気管２１４と連通管２１５との連通を遮断する全閉開度と、インパルスチャージ用吸気管２１４と連通管２１５とをほぼ全面的に連通させる全開開度との間で連続的に変化するように構成された、本発明に係る「吸気制御弁」の一例である。このように、連通管２１５、インパルスチャージ用吸気管２１４及び上述した共用管２１４により構築される吸気系は、所謂一弁式のインマニレス吸気系である。
【００５７】
インパルス弁２１６の近傍には、インパルス弁２１６に対し、上述した開度の変化に供される駆動力を付与可能なＩＰＶＥＤＵ（Impulse Valve-Electric Drive Unit：インパルスバルブ用電気駆動ユニット ）２１７が設置されている。ＩＰＶＥＤＵ２２５は、駆動モータ、モータ駆動回路及び回転角センサ（いずれも不図示）を備える。
【００５８】
駆動モータは、インパルス弁２１６の弁体の回転軸に連結され且つ永久磁石が付設されてなる、回転子たる不図示のロータと、固定子であるステータとを備えるＤＣブラシレスモータであり、駆動回路を介したステータへの通電により駆動モータ内に形成される回転磁界の作用によってロータが回転することにより、その回転方向に駆動力を発生する構成となっている。
【００５９】
モータ駆動回路は、ステータへの通電を介して駆動モータ内部に形成される磁界の状態を制御することが可能に構成された、インバータを含む電流制御回路である。モータ駆動回路は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によりその動作が上位に制御される構成となっている。駆動モータは、ＤＣブラシレスモータであり、その駆動電圧は、直流電圧たる駆動電圧Ｖｄｃであるが、その駆動電流は、モータ駆動回路内のインバータにより生成される、ｕ相、ｖ相及びｗ相に対応する三相交流電流として制御される構成となっている。
【００６０】
回転角センサは、駆動モータにおけるロータの２相コイルから出力される電圧の位相が変化することを利用してロータの回転角を検出することが可能に構成された、所謂レゾルバである。既に述べたように、ロータはインパルス弁２１６の弁体の回転軸と連結されており、回転角センサにより検出されるロータ回転角は、インパルス弁２１６の開度と一義的な関係にある。回転角センサは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたロータ回転角は、インパルス弁２１６の開度を表す指標値として、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。尚、補足すると、ロータ回転角が０°である場合がインパルス弁２１６の全閉位置（全閉開度）に対応し、ロータ回転角が９０°である場合がインパルス弁２１６の全開位置（全開開度）に対応する構成となっている。尚、インパルス弁２１６の開度を検出する手段は、レゾルバに限定されず、例えば、ホールセンサやロータリエンコーダ等であってもよい。
【００６１】
連通管２１５と共用管２１３との接続部位各々には、切り替え弁２１８が配設されている。切り替え弁２１８は、連通管２１５の伸長方向に伸長する回転軸としてのシャフト２１９に固定されており、シャフト２１９の回転に伴いシャフト２１９と一体に回転することが可能に構成された、本発明に係る「切り替え手段」の一例である。
【００６２】
シャフト２１９は、切り替え弁駆動用アクチュエータ２２０に接続されている。切り替え弁駆動用アクチュエータ２２０は、回転軸がシャフト２１９に連結された駆動用モータ及び駆動用モータへの通電状態を制御する駆動回路を含んで構成されており、駆動用モータが回転すると、回転軸に連結されたシャフト２１９が当該回転軸と一体に回転する構成となっている。また、駆動回路は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作状態はＥＣＵ１００により制御される構成となっている。
【００６３】
尚、本実施形態に係るエンジンシステム１０では、本発明に係る「内燃機関」の一例として、ガソリンエンジンたるエンジン２００が採用されているが、本発明に係る内燃機関とはガソリンエンジンのみを指すものではなく、無論ディーゼルエンジンや、アルコール混合燃料を使用するエンジン等であってもよい。また、説明の煩雑化を防ぐ目的から、本実施形態に係るエンジン２００には、ＥＧＲ装置等の排気再循環装置が装着されないが、無論好適な一形態としてエンジン２００に排気再循環装置が装着されていてもよい。ここで、排気再循環装置が装着されない構成に鑑みれば、本実施形態におけるエンジン２００において、各シリンダ２０２に吸気ポートを介して吸入される吸気は、インジェクタによる噴射燃料を除けば、吸気管２０４を介して導かれる吸入空気のみにより構成される。
【００６４】
尚、エンジン２００の要求負荷は、不図示のアクセルペダルの操作量（即ち、ドライバによる操作量）たるアクセル開度Ｔａに応じて決定される。アクセル開度Ｔａは、アクセル開度センサ１１により検出され、アクセル開度センサ１１と電気的に接続されたＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。総体的には、アクセル開度が小さい程要求負荷は小さく、アクセル開度が大きい程要求負荷は大きくなる。要求負荷の大小とは、要求出力の大小と相関するから、エンジンシステム１０において、エンジン要求出力は、アクセル開度Ｔａに応じて変化する。
【００６５】
ここで、図２を参照し、連通管２１５と共用管２１３との位置関係の詳細について説明する。ここに、図２は、図１において吸気系を矢線Ａ方向に見た模式的断面図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００６６】
図２において、インテークマニホールド２１２と共用管２１３とは、少なくとも概観上一体に連結された構成を有している。共用管２１３は、インテークマニホールド２１２との接続部位近傍において上部が開口しており、この開口部分が、連通管２１５（図２における奥行き方向（シリンダ配列方向）に伸長する）の開口部分と重なることにより、共用管２１３と連通管２１５は相互に連通する構成となっている。
【００６７】
一方、切り替え弁２１８は、連通管２１５と共用管２１３との接続部位近傍に配置されており、シャフト２１９が、図２の面内で回転することにより、図示第１位置と図示第２位置との間で二値的に位置制御される構成となっている。図示する通り、切り替え弁２１８の位置が第１位置に制御された状態（以下、適宜「第１の切り替え状態」と称する）では、インテークマニホールド２１２と共用管２１３との連通が遮断され、連通管２１５と共用管２１３とが連通する構成となっており、切り替え弁２１８の位置が第２位置に制御された状態（以下、適宜「第２の切り替え状態」と称する）では、連通管２１５と共用管２１３との連通が遮断され、インテークマニホールド２１２と共用管２１３とが連通する構成となっている。即ち、エンジン２００では、切り替え弁２１８の開閉状態（ここでは、位置）に応じて、吸気の通路が選択的に切り替えられる構成となっている。即ち、第１の切り替え状態は、本発明に係る「第１の開閉状態」に相当し、第２の切り替え状態は、本発明に係る「第２の開閉状態」に相当する。
【００６８】
その結果、連通管２１５と共用管２１３とが連通せしめられた状態では、吸気がインパルスチャージ用吸気管２１４、連通管２１５及び共用管２１３を経由して吸気バルブ２０３に導かれる、本発明に係る「第１吸気通路」の一例が構築され、インテークマニホールド２１２と共用管２１３とが連通せしめられた状態では、吸気がインテークマニホールド２１２及び共用管２１３を経由して吸気バルブ２０３に導かれる、本発明に係る「第２吸気通路」の一例が構築される。
【００６９】
＜実施形態の動作＞
続いて、本実施形態の動作について説明する。
【００７０】
始めに、図３を参照し、ＥＣＵ１００により実行される弁駆動制御の詳細について説明する。ここに、図３は、弁駆動制御のフローチャートである。
【００７１】
図３において、ＥＣＵ１００は、車両の運転条件を取得する（ステップＳ１０１）。尚、本実施形態では、係る運転条件として機関回転速度Ｎｅ及びアクセル開度Ｔａが取得される。機関回転速度Ｎｅ及びアクセル開度Ｔａが取得されると、取得された運転条件がインパルスチャージ領域に該当するか否かが判別される（ステップＳ１０２）。
【００７２】
ここで、図４を参照し、インパルスチャージ領域について説明する。ここに、図４は、インパルスチャージ領域の模式図である。
【００７３】
図４において、インパルスチャージ領域は、縦軸及び横軸に夫々アクセル開度Ｔａ及び機関回転速度Ｎｅを配してなる二次元座標系において、図示ハッチング領域に相当する領域である。より具体的には、エンジン２００の採り得る機関回転速度の範囲を、最低回転速度ＮｅＬ（自立回転可能な最低回転速度である）以上、且つ最高回転速度ＮｅＨ（所謂レブリミットである）以下であるとし、アクセル開度Ｔａが０％（即ち、全閉）から１００％（即ち、全開）まで変化するとした場合、インパルスチャージ領域は、ＮｅＬ≦Ｎｅ≦Ｎｅｔｈ（Ｎｅｔｈ＜ＮｅＨ）、且つＴａｔｈ≦Ｔａ≦１００となる領域であり、定性的に言えば低回転高負荷領域となる。尚、ここでは、アクセル開度Ｔａにより表される負荷が参照されたが、車両の運転条件としては、アクセル開度Ｔａに代えて又は加えて燃料噴射量等が参照されてもよい。
【００７４】
尚、最低回転速度ＮｅＬは、例えば８００ｒｐｍ程度の値であり、Ｎｅｔｈは判断基準値であり概ね２０００ｒｐｍ程度の値である。また、Ｔａｔｈはアクセル開度の基準値であり、要求負荷の点から慣性過給が必要である旨の判断を下し得る値である。別言すれば、基準値Ｔａｔｈ未満の低負荷領域においては、元より吸気の充填量を増大させる必要がないため、慣性過給制御の実行が必要とされないのである。
【００７５】
図３に戻り、取得した運転条件がインパルスチャージ領域に該当しない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、切り替え弁２１８を上述した第２の切り替え状態に制御する（ステップＳ１０４）。切り替え弁２１８が第２の切り替え状態に制御されると、処理はステップＳ１０１に戻され、一連の処理が繰り返される。
【００７６】
一方、取得した運転条件がインパルスチャージ領域に該当する場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、切り替え弁２１８を上述した第１の切り替え状態に制御する（ステップＳ１０３）。切り替え弁２１８が第１の切り替え状態に制御されると、ＥＣＵ１００は、インパルスチャージを実行する（ステップＳ１０５）。インパルスチャージが実行されると、処理はステップＳ１０１に戻され、一連の処理が繰り返される。即ち、車両の運転条件がインパルスチャージ領域にある限り、基本的にインパルスチャージは継続される。
【００７７】
ここで、「インパルスチャージを実行する」とは、インパルス弁２１６を開閉させることにより吸気の脈動を生成し、吸気の充填効率を向上させる一連の制御を指し、その概要は概ね以下のようになる。尚、係る制御は、本発明に係る「開閉制御」の一例である。
【００７８】
即ち、一のシリンダ２０２（例えば、第１シリンダ）について、吸気行程の開始前に（即ち、好適には他気筒（例えば、第２シリンダ）の吸気行程終期において）、或いは吸気行程初期においてインパルス弁２１６を閉弁すると、インパルス弁２１６が閉弁しているため、当該シリンダ２０２のピストンの下降に従って、連通管２１５及び共用管２１３の管内圧は負圧となり、大気圧又は過給により大気圧以上に維持される吸気管２１０の管内圧との圧力差が拡大する。このように連通管２１５及び共用管２１３内部に十分に負圧が形成された状態においてインパルス弁２１６を開弁する（即ち、吸気バルブ２０３の開弁タイミング以降の開弁期間において開弁する）と、吸気管２１０と該当するシリンダ２０２（即ち、ここでは、第１シリンダ）の内部とが連通し、インパルス弁２１６を介して吸入空気が吸気として一気にシリンダ２０２内部の燃焼室に流入することとなる。
【００７９】
一方、燃焼室との連通部位において共用管２１３は所謂開放端となっており、燃焼室への吸入空気の流入に惹起された正圧波は、燃焼室で反射することによって、位相が反転した負圧波となる。この負圧波は、連通管２１５及びインパルスチャージ用吸気管２１４を順次介してサージタンク２１１に到達し、サージタンク２１１とインパルスチャージ用吸気管２１４との連通部位において開放端反射して位相が反転した正圧波として再び燃焼室に到達する。この正圧波のピークが燃焼室に（或いは吸気バルブ２０３に）到達した時点で（必ずしも、当該時点のみに限定されるものではなく、吸気の充填効率を幾らかなり向上させ得る限りにおいて当該時点を含む一定又は不定の期間であってよい）吸気バルブ２０３を閉弁することにより、或いは、吸気バルブ２０３が閉弁するタイミングで、この正圧波が燃焼室に到達するようにインパルス弁２１６の開弁時期を制御することにより、燃焼室内の圧力は上昇し、吸気の充填効率が向上する。インパルス弁２１６を利用した慣性過給は、このように実行される。
【００８０】
ここで、図１に戻り、本実施形態に係る弁駆動制御の効果を説明する。
【００８１】
弁駆動制御では、車両の運転条件がインパルスチャージ領域に該当する場合には、インパルスチャージが実行される。この際、インパルスチャージは、全てのシリンダについて、インパルスチャージ用吸気管２１４に設置された単一のインパルス弁２１６の動作により賄われるため、設置スペースの制約が緩和され、また構造の複雑化も回避された上で、吸気の充填効率向上に係る利益を享受することが可能となる。
【００８２】
一方、車両の運転条件がインパルスチャージ領域にない場合、インパルス弁２１６は全開位置で固定されるが、この際、図１を見れば明らかなように、サージタンクから各シリンダへの吸気通路の長さは相互に異ならざるを得ない。このため、例えサージタンク２１１を介して吸入空気が供給されるとは言え、シリンダ内に吸入される吸気の量（即ち、吸入空気量が支配的である）にシリンダ間偏差が生じ、エンジン２００の各種性能の低下が生じ得る。
【００８３】
他方、切り替え弁２１８が第２の切り替え状態に制御された場合、インパルスチャージ用吸気管２１４及び連通管２１５を介した吸入空気の供給は停止され、サージタンク２１１から各インテークマニホールド２１２を介して吸入空気が供給される。インテークマニホールド２１２は、吸入空気の伝達長が等しくなるように、その物理構造が決定されており、インテークマニホールド２１２を介して供給される吸入空気に係る吸入空気量には、実質的に上述したシリンダ間偏差は生じない。従って、インパルスチャージ用吸気管２１４を使用したインマニレス吸気系を使用する場合と較べて、吸気の充填効率を向上させ得る。
【００８４】
ここで特に、本実施形態に係る弁駆動制御によれば、車両の運転条件がインパルスチャージ領域に無い場合には、切り替え弁２１８が第２の切り替え状態に制御され、上述したインテークマニホールド２１２による安定した吸入空気の供給が実現される。このため、本実施形態に係るエンジン２００では、車両の運転領域の全域において、可及的に吸気の充填効率を向上させることが可能となるのである。
【００８５】
補足すると、予めインパルスチャージ領域外でインテークマニホールド２１２が使用されることが決定されていることに鑑みれば、予めインテークマニホールド２１２の物理構造（特に、管路長）を、インパルス弁２１６の開閉によらない慣性過給効果（即ち、サージタンク２１１による通常の慣性過給効果）が可及的に生じるように、このような運転条件に最適化しておくことも可能であり、その場合、本実施形態に係る弁駆動制御により得られる実践上の利益はより大きいものとなる。
【００８６】
尚、本実施形態では、車両の運転条件として、機関回転速度Ｎｅ及びアクセル開度Ｔａが取得され、インパルスチャージ領域に該当するか否かの判別がなされているが、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０２に係る判別処理において、機関回転速度Ｎｅが所定の基準値未満であるか否かを判別して、機関回転速度Ｎｅが当該基準値未満である場合に切り替え弁２１８を第１の切り替え状態に制御してもよい。この際、基準値は、それ以上の領域において、シリンダ相互間の吸気量偏差が実践上何らかの問題を生じさせる程度に顕在化し得る値として設定されていてもよい。即ち、定性的にみて高回転領域において切り替え弁２１８を第２の切り替え状態に制御してもよい。
【００８７】
＜変形例＞
尚、インテークマニホールド２１２、共用管２１３、インパルスチャージ用吸気管２１４及び連通管２１５の接続態様は、図１のものに限定されず、各種の態様を採ることができる。ここで、このような趣旨に基づいた本実施形態の変形例について説明する。
【００８８】
始めに、図５及び図６を参照し、第１の変形例に係るエンジンシステム２０について説明する。ここに、図５は、エンジンシステム２０の構成を概念的に表してなる概略構成図であり、特に、その吸気系として一弁式インマニレス吸気系が選択された状態について表したものである。また、図６は、図５と同様エンジンシステム２０の構成を概念的に表してなる概略構成図であり、特に、その吸気系としてインテークマニホールを含む吸気系が選択された状態について表したものである。尚、同図において、図１と重複する箇所については同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００８９】
図５において、エンジンシステム２０は、切り替え弁２１８に代えて切り替え弁３００を有する点において、エンジンシステム１０と相違している。また、エンジンシステム２０において、インテークマニホールド２１２、共用管２１３、インパルスチャージ用吸気管２１４及び連通管２１５は、基本的に同一平面内に配置されている。即ち、連通管２１５は、共用管２１３と共に、本発明に係る「第１吸気通路」及び「第２吸気通路」の夫々一部をなしている。
【００９０】
このような構成において、切り替え弁３００は、連通管２１５内に配設された、合計６個の弁体からなり、夫々開閉状態が二値的に制御される構成となっている。図５は、これら各弁体が、インテークマニホールド２１２を介した吸入空気の供給を遮断する位置に制御された状態を表しており、サージタンク２１１から供給される吸入空気は、インパルスチャージ用吸気管２１４、連通管２１５及び共用管２１３を経由して、各シリンダに導かれる。この吸気通路は、本発明に係る「第１吸気通路」の他の一例である。
【００９１】
一方、図６には、切り替え弁３００の各弁体の位置が、インパルスチャージ用吸気管２１４を介した吸入空気の供給を遮断する位置に制御された状態が表される。即ち、各弁体は、図５の状態に対し、その開閉位相が９０°変化しており、連通管２１５を介した、相互に隣接するインテークマニホールド間の吸入空気の伝達を遮断する構成となっている。このため、サージタンク２１１から供給される吸入空気は、インテークマニホールド２１２、連通管２１５の一部及び共用管２１３を経由して、各シリンダに導かれる。この吸気通路は、本発明に係る「第２吸気通路」の他の一例である。
【００９２】
次に、図７を参照し、第２の変形例に係るエンジンシステム３０について説明する。ここに、図７は、エンジンシステム３０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図５又は図６と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００９３】
図７において、エンジンシステム３０は、インパルスチャージ用吸気管２１４を有さぬ点において、エンジンシステム２０と相違している。より具体的に言えば、インパルスチャージ用吸気管２１４が、４本あるインテークマニホールド２１２のうち１本により代替された構成を有している。
【００９４】
このため、第２の変形例において、インパルス弁２１６は、一のインテークマニホールド２１２に設置されている。切り替え弁３００の動作は、基本的にエンジンシステム２０と同様であるが、インパルスチャージ用吸気管２１４としての機能を併有するインテークマニホールド２１２については、インテークマニホールドを含む吸気系を使用するにせよインマニレス吸気系を使用するにせよ、常に吸入空気の供給を行う必要が生じるため、切り替え弁３００のうち一つが、取り付け位置の異なる切り替え弁３０１に変更されている。このように、インテークマニホールド２１２の一部にインパルスチャージ用吸気管の機能を代替させることにより、装置構成の複雑化がより抑制され、車両の広範な運転条件で吸気の充填効率を最適化しつつ、更に設置効率の向上及びコストの低下に係る実践上の利益が享受される。
【００９５】
＜第２実施形態＞
次に、図８を参照し、本発明の第２実施形態に係るエンジンシステム４０について説明する。ここに、図８は、エンジンシステム４０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００９６】
図８において、エンジンシステム４０は、ＥＧＲ装置４００を備える点において、第１実施形態に係るエンジンシステム１０と相違している。
【００９７】
ＥＧＲ装置４００は、エンジン２００の図示せぬ排気マニホールドから、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に再循環させることが可能に構成された排気再循環装置である。ＥＧＲ装置４００は、ＥＧＲパイプ４１０及びＥＧＲバルブ４２０を備える。
【００９８】
ＥＧＲパイプ４１０は、一端部が排気マニホールドに接続され、その内部において排気マニホールドと連通する金属製の管状部材である。また、ＥＧＲパイプ４１０は、他端部４１０Ａが、インパルスチャージ用吸気管２１４と連通可能に接続されている。
【００９９】
ＥＧＲバルブ４２０は、ＥＧＲパイプ４１０を介したＥＧＲガスの供給量を可変に制御することが可能に構成された電磁制御弁である。ＥＧＲバルブ４２０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、吸気系に戻すＥＧＲガスの量（即ち、ＥＧＲ量）は、ＥＣＵ１００により制御される構成となっている。
【０１００】
エンジンシステム４０において、ＥＣＵ１００は、弁駆動制御を実行する。ここで、図９を参照し、第２実施形態に係る弁駆動制御の詳細について説明する。ここに、図９は、第２実施形態に係る弁駆動制御のフローチャートである。尚、同図において、図３と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１０１】
図９において、車両の運転条件がインパルスチャージ領域に該当しない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は更に、車両の運転条件がＥＧＲ領域に該当するか否かを判別する（ステップＳ２０１）。車両の運転条件がＥＧＲ領域に該当しない場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、切り替え弁２１８を上述した第２の切り替え状態に制御する（ステップＳ１０４）。切り替え弁２１８が第２の切り替え状態に制御されると、処理はステップＳ１０１に戻され、一連の処理が繰り返される。
【０１０２】
尚、ＥＧＲ領域とは、予め実験的に、経験的に、理論的に、又はシミュレーション等に基づいて、燃焼温度の上昇を抑制してＮＯｘの発生を抑制すべき条件等として設定されており、予め機関回転速度Ｎｅ、アクセル開度Ｔａ或いは燃料噴射量等に対応付けられる形でマップ化されている。
【０１０３】
一方、車両の運転条件がＥＧＲ領域に該当する場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、切り替え弁２１８を第１の切り替え状態に制御し（ステップＳ２０２）、インパルスチャージについては実行することなく処理をステップＳ１０１に戻す。即ち、本実施形態では、インパルスチャージの実行時の他に、ＥＧＲガスの導入時においても、インパルスチャージ用吸気管２１４を使用した一弁式のインマニレス吸気系が選択される。
【０１０４】
本実施形態によれば、ＥＧＲパイプ４１０がインパルスチャージ用吸気管２１４に接続されており、弁駆動制御においてＥＧＲ領域である旨が判別された場合には、ＥＣＵ１００によるＥＧＲバルブ４２０の駆動制御及び切り替え弁２１８の駆動制御により、ＥＧＲガスがインパルスチャージ用吸気管２１４に導入される。
【０１０５】
このため、ＥＧＲガスを各シリンダへ供給するための複雑な配管は不要となり、効率的且つ効果的にＥＧＲガスを各シリンダへ送り込むことが可能となる。それに加えて、各シリンダ２０２へ送り込まれるＥＧＲガスは、インパルスチャージ用吸気管２１４において吸入空気と混合されるため、シリンダ相互間で混合状態の偏差が生じず、且つ混合不良等の発生を未然に防ぐことが可能となっている。また、ＥＧＲパイプ４１０をインパルスチャージ用吸気管２１４に接続するのみでよいため、ＥＧＲ導入時の応答時間を各シリンダについて均一化することが可能となり、応答遅延による不具合の発生が生じない。即ち、極めて効率的且つ効果的にＥＧＲガスを導入することが可能である。
【０１０６】
＜第３実施形態＞
次に、図１０を参照し、本発明の第３実施形態に係るエンジンシステム５０について説明する。ここに、図１０は、エンジンシステム５０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図８と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１０７】
図１０において、エンジンシステム５０は、ＰＣＶ供給管５００を備える点において、第２実施形態に係るエンジンシステム４０と相違している。
【０１０８】
ＰＣＶ供給管５００は、図示せぬブローバイガス循環装置（ＰＣＶ）と接続された、シリンダブロック２０１の上部（図示手前側）に位置するシリンダヘッド（不図示）内部等を経由してシリンダ２０２下部のクランクケース等から吸い出されてなるブローバイガスの供給経路となる金属製の管状部材である。ＰＣＶ供給管５００は、最終的に、各シリンダに対応するインテークマニホールド２１２に接続され、その内部においてインテークマニホールドと連通する構成となっており、ＰＣＶから適宜供給されるブローバイガスを、インテークマニホールド２１２内部に供給することが可能に構成されている。
【０１０９】
尚、ＰＣＶは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＰＣＶの一部をなすＰＣＶバルブが、ＥＣＵ１００による駆動制御を受けて開弁した場合に、ブローバイガスがインテークマニホールド２１２に供給される構成となっている。尚、ＰＣＶの構成は、公知であり、ここではその詳細については触れないこととする。
【０１１０】
ここで、図示より明らかな通り、エンジンシステム５０において、ブローバイガスは、インテークマニホールド２１２を経由して各シリンダへ戻されるため、インパルスチャージ用吸気管２１４に設置されたインパルス弁２１６に接触することがない。一般に、ブローバイガスは、エンジンオイルや未燃のＨＣ（炭化水素）等をその成分として含んでおり、インパルス弁２１６がこのブローバイガスに晒されると、経時的に各種のデポジットが生成され、インパルス弁２１６に付着してインパルス弁２１６の動作が阻害され易い。特に、エンジンシステム５０では、インパルスチャージ用吸気管２１４にＥＧＲパイプ４１０が接続されており、インパルスチャージ用吸気管２１４には、適宜ＥＧＲガスが導入される構成となっている。ＥＧＲガスとブローバイガスとを接触させると、吸気に比較して高温となるＥＧＲガス中で、煤等ＥＧＲガスの成分の影響を受けてよりデポジットが生成し易くなる。
【０１１１】
その点、エンジンシステム５０によれば、ＥＧＲガスの導入経路と、ブローバイガスの導入経路とが区分されており、各々が有する効果を最大限に引き出し得ると共に、インパルス弁２１６におけるデポジットの生成及び付着が防止されるため、実践上極めて有益である。
【０１１２】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の吸気制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】図１のエンジンシステムにおいて吸気系を矢線Ａ方向に見た模式的断面図である。
【図３】図１のエンジンシステムにおいてＥＣＵにより実行される弁駆動制御のフローチャートである。
【図４】図３の弁駆動制御において参照されるインパルスチャージ領域の模式図である。
【図５】第１実施形態の変形例に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図６】図５を切り替え弁の他の動作状態について表してなる概略構成図である。
【図７】第１実施形態の変形例に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である
【図９】図８のエンジンシステムにおいて実行される弁駆動制御のフローチャートである。
【図１０】本発明の第３実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１０…エンジンシステム、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０２…シリンダ、２１０…吸気管、２１１…サージタンク、２１２…インテークマニホールド、２１３…共用管、２１４…インパルスチャージ用吸気管、２１５…連通管、２１６…インパルス弁、２１８…切り替え弁、２１９…シャフト、２２０…切り替え弁駆動用アクチュエータ。
【図１】
2009185703.tif 000003
【図２】
2009185703.tif 000004
【図３】
2009185703.tif 000005
【図４】
2009185703.tif 000006
【図５】
2009185703.tif 000007
【図６】
2009185703.tif 000008
【図７】
2009185703.tif 000009
【図８】
2009185703.tif 000010
【図９】
2009185703.tif 000011
【図１０】
2009185703.tif 000012