(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転状態に応じて、各運転状態において最大の吸気充填効率を得るように機関吸気状態を切り換える吸気可変手段と、
機関回転数の変化速度が予め定めた判定値より大きい場合に、前記吸気可変手段による機関吸気状態の切り換えを禁止する切り換え禁止手段と、
機関温度を検出するとともに、検出した機関温度が予め定めた温度以下である場合に前記切り換え禁止手段による吸気状態の切り換え禁止動作を許可する禁止制御手段と、を備えた内燃機関の可変吸気制御装置。
【請求項２】
内燃機関の運転状態に応じて、各運転状態において最大の吸気充填効率を得るように機関吸気状態を切り換える吸気可変手段と、
機関運転状態の変化が予め定めた禁止条件に一致する場合に、前記吸気可変手段による機関吸気状態の切り換えを禁止する切り換え禁止手段と、
機関温度を検出するとともに、検出した機関温度に応じて前記禁止条件を設定する禁止条件設定手段と、を備えた内燃機関の可変吸気制御装置。
【請求項３】
前記禁止条件は、機関回転数の変化速度が予め定めた判定値より大きいことであり、前記禁止条件設定手段は、機関温度に応じて前記判定値を設定する、請求項２に記載の内燃機関の可変吸気制御装置。
【請求項４】
前記禁止条件設定手段は、機関温度が低い程前記判定値を小さく設定する、請求項３に記載の内燃機関の可変吸気制御装置。
【請求項５】
更に、大気温度を検出するとともに検出した大気温度に応じて前記禁止条件設定手段により設定された禁止条件を補正する補正手段を備え、前記切り換え禁止手段は補正手段により補正された後の禁止条件に基づいて機関吸気状態の切り換えを行う請求項２に記載の内燃機関の可変吸気制御装置。
【請求項６】
前記禁止条件は、機関回転数の変化速度が予め定めた判定値より大きいことであり、前記禁止条件設定手段は、機関温度に応じて前記判定値を設定する、請求項５に記載の内燃機関の可変吸気制御装置。
【請求項７】
前記補正手段は、前記禁止条件設定手段により機関温度に応じて設定された前記判定値を更に、大気温度が低い程小さな値になるように補正する、請求項６に記載の内燃機関の可変吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の可変吸気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
運転領域に応じて機関の吸気状態を切り換えることにより機関の吸気充填効率を向上させる可変吸気制御装置が知られている。一般に機関の吸気状態の切換は、例えば機関の有効吸気管長や有効吸気管断面積を変化させること、或いは気筒の吸排気弁のオーバラップを変化させること等により行われる。
【０００３】
例えば、特開平４−３０３１２３号公報は、機関運転状態に応じて機関の有効吸気管長を変化させることにより、機関吸気充填効率を変化させる可変吸気制御装置を開示している。
機関吸気系は、その有効長さや断面積で定まる気柱振動の共鳴周波数を有しており、この共鳴周波数近傍で機関が運転された場合には共鳴過給効果により各気筒への吸気充填効率が向上し機関出力が増大する。上記公報の装置は機関吸気通路に設けた吸気制御弁を開閉することにより、吸気通路の有効長さを変化させて（すなわち、機関の吸気状態を切り換えて）共鳴周波数を変更することを可能としたものである。
【０００４】
例えば、上記公報の装置では機関回転数が所定値以上の領域では吸気制御弁を開弁し吸気有効管長が短くなるようにする。これにより、吸気系の共鳴周波数は高速側に移行し機関の高回転時に共鳴過給効果が得られるようになる。また、上記公報の装置では機関回転数が所定値より低い運転領域では吸気制御弁を閉弁したままで運転する。これにより、吸気系の共鳴周波数は低速側に移行し、機関の低速回転時に共鳴過給効果が得られるようになる。すなわち、上記公報の装置では機関回転数が所定値以上の領域で吸気状態を切り換えるようにしたことにより、機関低速運転領域から高速運転領域まで高い吸気充填効率を得るようにしたものである。
【０００５】
一方、例えば自動変速機を備えた自動車用機関などでは急加速中等に自動変速機がシフトアップされると機関回転数が一時的に低下する。このため、加速中の機関回転数上昇により一旦吸気制御弁が開弁した場合でもシフトアップにより回転数が低下すると吸気制御弁が閉弁され、シフトアップ後に回転数が上昇すると吸気制御弁が再度開弁されることになり、加速中に短い時間で吸気制御弁が開弁と閉弁とを繰り返すようになる。このように短時間で吸気制御弁が開閉を繰り返すと、吸気制御弁の作動頻度の増大により作動部品の磨耗が増大して耐久信頼性が低下する問題が生じる。
【０００６】
そこで、上記公報の装置では機関負荷が大きい場合には、吸気状態の切り換えを禁止（すなわち回転数が上記所定値以下の領域でも吸気制御弁を開弁して共鳴周波数を高速側に固定）することにより、加速中のシフトアップ時に吸気制御弁の開閉が繰り返されることを防止している。これにより、加速時に短時間の間に吸気制御弁の開閉が繰り返されることが防止されるため、作動部品の耐久信頼性低下が生じない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平４−３０３１２３号公報の装置では、作動部品の耐久信頼性を向上させるために、機関負荷の大きい急加速時等に一律に吸気状態の切り換えを禁止して吸気制御弁の作動頻度を低下させている。しかし、上記公報の装置では、吸気状態の切り換え禁止により共鳴周波数が高速側に固定されるため機関加速時には通常運転時に較べて機関の低回転領域で吸気充填効率が低下することになる。また、機関冷間運転時等では各作動部品の摩擦が大きく頻繁な作動は部品の磨耗を招くおそれがあるが、機関暖機が進み機関温度が十分に高くなった状態では潤滑も良好になり摩擦が低下する。従って、機関温度が十分に高い状態ではある程度頻繁な吸気状態の切り換えがあっても作動部品の磨耗は生じない。
【０００８】
このため、上記公報の装置のように機関温度（潤滑状態）にかかわらず、急加速時等に一律に吸気状態の切り換えを禁止していると、本来必要のない状態でも切り換え禁止が行われてしまい、不必要に機関の出力を低下させる問題がある。本発明は上記問題に鑑み、真に必要な状態でのみ吸気状態の切り換え禁止を行うことにより、作動部品の耐久信頼性を向上させながら機関出力の不必要な低下を防止することが可能な内燃機関の可変吸気制御装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、内燃機関の運転状態に応じて、各運転状態において最大の吸気充填効率を得るように機関吸気状態を切り換える吸気可変手段と、機関回転数の変化速度が予め定めた判定値より大きい場合に、前記吸気可変手段による機関吸気状態の切り換えを禁止する切り換え禁止手段と、機関温度を検出するとともに、検出した機関温度が予め定めた温度以下である場合に前記切り換え禁止手段による吸気状態の切り換え禁止動作を許可する禁止制御手段と、を備えた内燃機関の可変吸気制御装置が提供される。
【００１０】
すなわち、請求項１の可変吸気制御装置では、禁止制御手段は機関温度が予め定めた温度以下の低温時にのみ切り換え禁止手段の切り換え禁止動作を許可する。このため、機関温度が低く作動部品の摩擦が大きい時には吸気状態切り換えが行われる頻度が低減され作動部品の耐久信頼性が向上する。また、機関温度が十分に高く作動部品の摩擦が小さい時には切換禁止は行われないため、最大機関性能を得られるように吸気状態が切り換えられる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、内燃機関の運転状態に応じて、各運転状態において最大の吸気充填効率を得るように機関吸気状態を切り換える吸気可変手段と、機関運転状態の変化が予め定めた禁止条件に一致する場合に、前記吸気可変手段による機関吸気状態の切り換えを禁止する切り換え禁止手段と、機関温度を検出するとともに、検出した機関温度に応じて前記禁止条件を設定する禁止条件設定手段と、を備えた内燃機関の可変吸気制御装置が提供される。
請求項３に記載の発明によれば、前記禁止条件は、機関回転数の変化速度が予め定めた判定値より大きいことであり、前記禁止条件設定手段は、機関温度に応じて前記判定値を設定する、請求項２に記載の内燃機関の可変吸気制御装置が提供される。
請求項４に記載の発明によれば、前記禁止条件設定手段は、機関温度が低い程前記判定値を小さく設定する、請求項３に記載の内燃機関の可変吸気制御装置が提供される。
【００１２】
すなわち、請求項２から４の可変吸気制御装置では、禁止条件設定手段は機関温度に応じて吸気切り換え禁止の条件を変化させ、例えば機関温度が低いほど切り換え禁止が行われやすくなるようにする。このため、機関温度が低く作動部品の摩擦が大きくなるほど吸気状態切り換えの頻度が低下し、作動部品の耐久信頼性が向上する。また、機関温度が高く作動部品の摩擦が小さい状態では切り換え禁止が行われにくくなるため機関温度が十分に高い状態では常に機関の最大機関性能を得られるように吸気状態が切り換えられる。
【００１３】
請求項５に記載の発明によれば、更に、大気温度を検出するとともに検出した大気温度に応じて前記禁止条件設定手段により設定された禁止条件を補正する補正手段を備え、前記切り換え禁止手段は補正手段により補正された後の禁止条件に基づいて機関吸気状態の切り換えを行う請求項２に記載の内燃機関の可変吸気制御装置が提供される。
請求項６に記載の発明によれば、前記禁止条件は、機関回転数の変化速度が予め定めた判定値より大きいことであり、前記禁止条件設定手段は、機関温度に応じて前記判定値を設定する、請求項５に記載の内燃機関の可変吸気制御装置が提供される。
請求項７に記載の発明によれば、前記補正手段は、前記禁止条件設定手段により機関温度に応じて設定された前記判定値を更に、大気温度が低い程小さな値になるように補正する、請求項６に記載の内燃機関の可変吸気制御装置が提供される。
【００１４】
すなわち、請求項５から７の可変吸気制御装置では、大気温度に応じて補正された禁止条件に基づいて吸気状態の切り換え禁止が行われる。このため、機関温度がある程度高くなっているが大気温度が低いために作動部品の実際の温度が十分に上昇していないような場合には、吸気状態の切り換え禁止が行われやすくなる。このため、作動部品の実際の温度に応じた切り換え禁止が行われるようになり、作動部品の耐久信頼性が一層向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の可変吸気制御装置を自動車用６気筒機関に適用した場合の装置概略構成を示す図である。
図１において、符号１でその全体を示すのは自動車用６気筒内燃機関、Ｃ１からＣ６はそれぞれ２つの吸気弁５０ａ、５０ｂと２つの排気弁６０ａ、６０ｂとを備えた、機関１の６つの気筒を示している。機関１は、エアクリーナ（図示せず）に接続される共通の吸気通路２と、吸気通路２上に配置されたスロットル弁６とを備えている。スロットル弁６下流側では、吸気通路は２つの分岐通路２１ａ、２１ｂに分岐し、サージタンク３に接続されている。
【００１６】
本実施形態では、サージタンク３内部は隔壁３ｃにより２つの独立した区画３ａと３ｂとに分割されており、隔壁３ｃ上に設けられた吸気制御弁２５を開弁することにより必要に応じて区画３ａと３ｂとを連通させることが可能となっている。また、本実施形態では気筒Ｃ１からＣ６は互いに点火順序の連続しない３つの気筒ずつの２つの気筒群に分割され、それぞれの気筒の吸気枝管は気筒群毎にサージタンク３の同じ区画に接続されている。すなわち、図１の例では、気筒Ｃ１からＣ６は、互いに点火順序の連続しないＣ１、Ｃ２、Ｃ３の気筒からなる気筒群とＣ４、Ｃ５、Ｃ６の気筒からなる気筒群とに分割されており、気筒Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の吸気枝管４１、４２、４３はサージタンク３の区画３ａに、気筒Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６の吸気枝管４４、４５、４６はサージタンク３の区画３ｂに、それぞれ接続されている。
【００１７】
図１に２５ａで示すのは、吸気制御弁２５を開閉駆動するアクチュエータである。アクチュエータ２５ａは、負圧アクチュエータ、ソレノイドアクチュエータ等の適宜な形式のアクチュエータとされ、後述するＥＣＵ３０からの切り換え信号に応じて吸気制御弁２５を開弁し、サージタンク３内の区画３ａと３ｂとを連通させる。ＥＣＵ（電子制御ユニット）３０はＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵ、入出力ポートを双方向性バスで相互に接続した公知の構成のディジタルコンピュータである。ＥＣＵ３０は、機関１の点火時期制御や燃料噴射制御等の基本制御を行う他、本実施形態では運転条件に応じて吸気制御弁２５を開閉し、機関１の吸気状態を予め定めたパターンに従って切り換える可変吸気制御を行っている。この可変吸気制御のため、本実施形態ではＥＣＵ３０には機関クランク軸（図示せず）に配置されたクランク軸回転角センサ３５から機関回転数ＮＥに比例した周波数のパルス信号が入力されている他、スロットル弁６に配置されたスロットル開度センサ３６からスロットル弁６の開度ＴＡに比例した電圧信号が、また機関冷却水通路に配置された冷却水温度センサ３７から機関冷却水温度ＴＨＷに応じた電圧信号と、吸気通路２に配置された吸気温度センサ３９から吸気温度ＴＡＩに応じた電圧信号が、それぞれ図示しないＡＤコンバータを介して入力されている。ＥＣＵ３０は、クランク軸回転角センサ３５からのパルス信号周波数に基づいて機関１の回転数ＮＥを算出し、回転数ＮＥに基づいて吸気制御弁２５を開閉する可変吸気制御を行う。また後述するように、ＥＣＵ３０は機関回転数ＮＥの変化速度に応じて吸気制御弁２５の切り換え動作を禁止する制御と、機関冷却水温度ＴＨＷに応じてこの切り換え禁止を許可する制御とを行う。なお、本実施形態では、後述するように上記吸気温度センサ３９で検出した吸気温度ＴＡＩを大気温度として使用して後述の制御を行うが、別途大気温度を計測可能なセンサを車両外部等に設けてもよい。
【００１８】
次に、吸気制御弁２５の開閉による機関１の吸気状態の切り換えについて図２を用いて説明する。図２(A) は、吸気制御弁２５を開弁した状態を示す。吸気制御弁２５が開弁した状態ではサージタンク３の区画３ａ、３ｂが連通して１つの大きな容積部が形成される。このため、サージタンク３（区画３ａ、３ｂ）には気柱振動の腹が形成されるようになり、サージタンク３が吸気通路の開放端と同様に機能するようになる。このため、吸気制御弁２５開弁時の各気筒の有効吸気管長は、それぞれ各気筒からサージタンク３までの吸気枝管４１から４６の長さＬ１（図２(A) ）に等しくなる。
【００１９】
一方、吸気制御弁２５閉弁時にはサージタンク３は隔壁３ｃにより分割され、区画３ａ、３ｂはそれぞれが独立した小さな容積部として機能することになり、区画３ａ、３ｂには気柱振動の腹は形成されなくなる。このため、図２(B) に示すように、吸気制御弁２５閉弁時には分岐通路２１ａ、２１ｂの合流部が吸気通路の開放端として機能するようになり、各気筒の有効吸気管長はＬ２に等しくなる。
【００２０】
すなわち、本実施形態では吸気制御弁２５を開弁すると有効吸気管長は閉弁時より短くなる（図２(A) ）。気柱振動の共鳴周波数は有効吸気管長が短いほど高くなるため、吸気制御弁２５を開弁すると本実施形態では共鳴過給により吸気充填効率の増大が得られる機関回転数領域が高回転側に移行し、機関高速運転時の機関出力トルクが増大する。また、逆に吸気制御弁２５閉弁時には各気筒の有効吸気管長が長くなり（図２(B) ）、共鳴過給による吸気充填効率の増大が得られる領域は低回転側に移行するため、機関低速運転時の出力トルクが増大する。
【００２１】
なお、上述のように本実施形態では有効吸気管長を切り換えることにより気柱振動の共鳴周波数を変化させて機関吸気充填効率を変えているが、有効吸気管断面積を変化させることによっても共鳴周波数を変化させることができる。また、吸気弁と排気弁との少なくとも一方の開閉タイミングを変化させることのできる可変バルブタイミング装置を備えた機関では、吸気弁と排気弁とのバルブオーバラップ量や吸気弁の閉弁時期を変化させることによっても吸気充填効率を変化させることができる。以下の実施形態では、上記のように機関有効吸気管長を変化させることにより吸気充填効率を変化させる場合を例にとって本発明を説明しているが、本発明は有効吸気管断面積やバルブタイミングを変化させることにより機関吸気充填効率を変化させる場合や、他の方法により機関吸気充填効率を変化させる場合についても同様に適用可能である。
【００２２】
次に、本実施形態における可変吸気制御について説明する。
図３は吸気制御弁２５開閉に伴う機関出力トルク特性の変化を示す。図３において、横軸は回転数ＮＥ、縦軸は機関最大出力トルクを表しており、図３のカーブＡ（破線）は吸気制御弁２５開弁時の最大出力トルクを、カーブＢ（一点鎖線）は吸気制御弁２５閉弁時の最大出力トルクをそれぞれ示している。
【００２３】
図３に示すように、機関高回転領域（例えば回転数ＮＥ≧４０００ＲＰＭ）では吸気制御弁２５開弁状態（カーブＡ）のほうが吸気制御弁２５閉弁状態（カーブＢ）よりも機関最大出力トルクが大きく、機関低回転領域（ＮＥ≦２０００ＲＰＭ）では逆に吸気制御弁２５閉弁状態（カーブＢ）の方が開弁状態（カーブＡ）より機関最大出力トルクが大きくなっている。また、本実施形態の機関１の出力特性は図３に示すように、回転数ＮＥが２０００から２４００ＲＰＭの領域では吸気制御弁２５を開弁した方が機関最大出力トルクが増大し、２４００から４０００ＲＰＭの領域では逆に吸気制御弁２５を閉弁した方が機関最大出力トルクが増大するようになっている。
【００２４】
図４(B) は、本実施形態における通常の吸気切り換えパターンを示している。本実施形態では、吸気制御弁２５を機関１の運転状態（機関回転数）に応じて開閉し、それぞれの回転数領域でより大きな出力トルクが得られるように吸気制御弁２５の状態を制御している。すなわち、本実施形態では、回転数ＮＥが、ＮＥ≦２０００ＲＰＭ及び、２４００ＲＰＭ≦ＮＥ＜４０００ＲＰＭの２つの回転数領域では吸気制御弁２５を閉弁し、回転数ＮＥが、ＮＥ≧４０００ＲＰＭ及び、２０００ＲＰＭ＜ＮＥ＜２４００ＲＰＭの２つの回転数領域では吸気制御弁２５を開弁するように回転数ＮＥに応じて吸気制御弁２５を制御している。図４(B) に示したように吸気制御弁２５を開閉制御することにより、機関１の最大出力トルクは、図４(A) に実線で示したように変化するため、機関１の全回転数領域において比較的高い機関出力トルクを得ることができる。なお、図４(A) のカーブＡ、カーブＢは図３と同様、それぞれ吸気制御弁２５開弁時と閉弁時の機関出力トルク特性を示している。
【００２５】
ところが、図４(B) に示した吸気制御弁の切り換えパターン（以下図４(B) の切り換えパターンを「通常パターン」と呼ぶ）で常に吸気制御弁２５を制御していると問題が生じる場合がある。例えば、急加速時等で機関回転数の上昇速度が早い場合には、図４(B) の通常パターンでは吸気制御弁２５はＮＥ≦２０００ＲＰＭ（以下領域▲１▼という）では閉弁しており、２０００ＲＰＭ＜ＮＥ＜２４００ＲＰＭ（以下領域▲２▼）では開弁、２４００ＲＰＭ≦ＮＥ＜４０００ＲＰＭ（領域▲３▼）では閉弁、ＮＥ≧４０００ＲＰＭ（領域▲４▼）では開弁する。すなわち、急加速時等で回転数が短時間で領域▲１▼から▲４▼まで上昇すると、吸気制御弁２５は短時間の間に閉弁（領域▲１▼）→開弁（領域▲２▼）→閉弁（領域▲３▼）→開弁（領域▲４▼）の動作を繰り返すことになる。機関温度が低く潤滑油粘度が高いような場合には、吸気制御弁２５の可動部分やアクチュエータ２５ａの潤滑も不十分であり各部品間の摩擦が増大している。このような状態で上述のように短時間で吸気制御弁の開閉操作を繰り返すと、吸気制御弁２５の可動部分やアクチュエータ２５ａ等の作動部品の磨耗が生じやすくなり、これらの部品の耐久信頼性が低下する問題が生じる場合がある。また、急減速等により機関回転数が短時間で低下した場合も同様な問題が生じる。そこで、本実施形態では機関回転数の変化速度が大きい場合には、図４(B) の領域▲２▼における開閉動作を禁止して吸気制御弁作動部品の耐久信頼性低下が生じることを防止している。
【００２６】
図５は、機関回転数の変化速度が大きい場合の吸気制御弁の切り換えパターン図５(B) （以下図５(B) の切り換えパターンを「禁止パターン」と呼ぶ）と、このパターンで運転した場合の機関最大出力トルク（図５(A) 実線）を示している。
図５(B) に示すように、禁止パターンでは領域▲２▼での吸気制御弁２５の開弁が行われないため、回転数ＮＥが２０００ＲＰＭと２４００ＲＰＭとにおける吸気制御弁開閉操作が行われなくなり吸気制御弁作動部品の作動頻度が低減されている。
【００２７】
ところが、図５(B) の禁止パターンで吸気制御弁２５を制御した場合には機関最大出力トルクは図５(A) 実線に示したようになるため、領域▲２▼では最大の吸気充填効率を得ることができず通常パターンにおける機関最大出力トルクより低下することになる。このため、禁止パターンでは図５領域▲２▼での加速性能の悪化等の問題が生じる。一方、機関暖機が進み吸気制御弁作動部品の温度が十分に高くなると、潤滑油粘度も低下してこれらの部品の作動時の摩擦が低下する。このため、機関温度が高い場合には比較的短時間で吸気制御弁２５の開閉が繰り返された場合であっても必ずしも作動部品の磨耗は生じず、これらの部品の耐久信頼性が低下することはない。
【００２８】
そこで、本実施形態では機関冷却水温度ＴＨＷを検出し、冷却水温度が所定値より低く、作動部品の摩擦増大が耐久信頼性に影響を与えるような場合にのみ図５(B) の禁止パターンによる吸気制御弁の開閉制御を許可するようにし、機関冷却水温度ＴＨＷが所定値より高い場合には回転数変化速度にかかわらず図４(B) の通常パターンで吸気制御弁の開閉制御を行うようにしている。これにより、部品の耐久信頼性向上のために真に必要な場合にのみ図５(B) の禁止パターンによる制御が許可されるため、不必要に機関性能が低下する問題が生じない。
【００２９】
図６は上述の本実施形態における可変吸気制御動作を示すフローチャートである。本制御動作はＥＣＵ３０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
図６においてルーチンがスタートすると、ステップ６０１では別途算出された機関回転数ＮＥが読み込まれ、更にスロットル開度ＴＡと機関冷却水温度ＴＨＷとがそれぞれ対応するセンサから読み込まれる。
【００３０】
次いで、ステップ６０３では現在のスロットル開度ＴＡが所定値αより大きいか否かが判断される。ここで、αは機関が中程度以上の負荷で運転されているか否かの判定値であり、αは本実施形態では例えば４０度程度のスロットル開度に設定されている。ステップ６０３でＴＡ≦αであった場合、すなわち現在機関が中負荷以下の負荷で運転されている場合には、ルーチンはステップ６１７に進み吸気制御弁２５を開弁した後終了する。すなわち、本実施形態では機関が軽負荷または中負荷で運転されている場合には吸気制御弁を全回転数領域で開弁状態に保持し可変吸気制御は行わない。軽中負荷運転では機関の大出力は要求されないため吸気制御弁を固定して運転しても運転上の問題は生じない。このため本実施形態では、軽中負荷運転時には吸気制御弁を固定して運転を行い吸気制御弁の開閉操作による作動部品の寿命低下を防止している。
【００３１】
ステップ６０３でＴＡ＞αであった場合には、次にステップ６０５で機関回転数ＮＥが２０００ＲＰＭより大きいか否か、そしてステップ６０７で機関回転数ＮＥが４０００ＲＰＭより小さいか否かが判断される。
ステップ６０５でＮＥ≦２０００ＲＰＭであった場合にはステップ６１９で吸気制御弁を閉弁してルーチンを終了する。また、ステップ６０７でＮＥ≧４０００ＲＰＭであった場合にはステップ６１７で吸気制御弁を開弁してルーチンを終了する。すなわち、本実施形態では図４(B) 、図５(B) に示すように通常パターン、禁止パターンともＮＥ≦２０００ＲＰＭの領域では吸気制御弁は常に閉弁され、ＮＥ≧４０００ＲＰＭの領域では吸気制御弁は常に開弁される。このため、これらの領域では機関の回転数変化速度を考慮することなく回転数領域に応じて吸気制御弁の開閉が行われる。
【００３２】
ステップ６０５と６０７との両方の条件が成立した場合、すなわち２０００ＲＰＭ＜ＮＥ＜４０００ＲＰＭの場合、ルーチンはステップ６０９から６１５を実行し、機関回転数の変化速度が大きい場合の切り換え禁止制御、及びこの禁止制御を冷却水温度ＴＨＷが低い場合にのみ許可する制御を行う。すなわち、ステップ６０９ではステップ６０１で読み込んだ機関冷却水温度ＴＨＷの値が予め定めた一定値ＴＨＷ0 より低いか否かを判定する。そして、現在の冷却水温度が低く作動部の摩擦が増大していると考えられる場合（ステップ６０９でＴＨＷ＜ＴＨＷ0 の場合）には、ステップ６１１、６１３で図５(B) の禁止パターンを選ぶか否かを判断する。
【００３３】
すなわち、ステップ６１１では機関回転数の変化速度ΔＮＥが算出され、次いでステップ６１３では、この回転数の変化速度の絶対値｜ΔＮＥ｜が所定値ＲＡ（ＲＡは正の一定値）より小さいか否かが判断される。ここで、ΔＮＥは例えば、今回ルーチン実行時のＮＥの値と前回ルーチン実行時のＮＥの値との差として算出される。
｜ΔＮＥ｜≧ＲＡであった場合、すなわち回転数変化速度が大きい場合にはルーチンはステップ６１９に進み吸気制御弁を閉弁してルーチンを終了する。この場合には機関回転数が２０００ＲＰＭ＜ＮＥ＜４０００ＲＰＭの範囲では常に吸気制御弁が閉弁状態に保持され、吸気制御弁は図５(B) に示した禁止パターンに応じて制御されるようになる。これにより、低温時の頻繁な吸気制御弁開閉動作が防止され吸気制御弁作動部品の耐久信頼性が向上する。
【００３４】
ステップ６１３で｜ΔＮＥ｜＜ＲＡであった場合には、すなわち回転数変化速度が大きくない場合にはステップ６１５に進み、ＮＥ＜２４００か否かが判断され、ＮＥ＜２４００ＲＰＭであればステップ６１７に進み吸気制御弁が開弁され、ＮＥ≧２４００ＲＰＭであればステップ６１９に進み吸気制御弁が閉弁される。すなわち、この場合には図４(B) に示した通常パターンが選択されることとなる。
【００３５】
一方、ステップ６０９でＴＨＷ≧ＴＨＷ0 であった場合、すなわち機関温度が十分に高く、作動部の摩擦が十分に低くなっていると考えられる場合には、ステップ６０９から直接ステップ６１５に進む。これにより、機関暖機完了後には回転数変化速度にかかわらず図４(B) に示した通常パターンで吸気制御弁が開閉されるようになるため、機関最大出力低下時にも加速性能の悪化等の問題が防止される。
【００３６】
なお、上記機関冷却水温度ＴＨＷの判定値ＴＨＷ0 （ステップ６０９）は禁止パターンに基づいて吸気制御弁を制御していると頻繁な作動による作動部品の耐久信頼性低下が許容できなくなるような冷却水温度であり、｜ΔＮＥ｜の判定値ＲＡ（ステップ６１３）は、頻繁な開閉操作が生じ低温時に吸気制御弁の作動部品の耐久信頼性の低下を生じる可能性のある回転数変動速度の大きさである。ＴＨＷ0 、ＲＡの値は機関の種類、吸気系の構成等に応じて最適値が異なってくるため、実際の機関を用いて実験などにより適宜設定することが好ましい。
【００３７】
次に、図７を用いて本発明の可変吸気制御の上記とは別の実施形態について説明する。図６の実施形態では、機関冷却水温度ＴＨＷが所定値より低い場合には一律に吸気制御弁の切り換え禁止を許可していたのに対して、本実施形態では冷却水温度ＴＨＷに応じて切り換え禁止を行うか否かの回転数変動の判定値ＲＢの値を変更するようにした点が図６の実施形態と相異している。
【００３８】
前述のように、作動部品温度が低い場合には部品の摩擦が増大するため磨耗などが生じやすくなる。しかし、作動部品の摩擦は温度の低下につれて徐々に増大するものである。また、本来切り換え禁止を必要とする作動頻度（回転数変化速度）は作動部品の摩擦に応じて異なってくる。例えば、冷却水温度ＴＨＷが極めて低いような場合は摩擦もかなり大きくなっているため、作動による磨耗が極めて生じやすくなっており、作動頻度が少なくても部品の耐久信頼性が低下しやすい。しかし、冷却水温度が高くなるにつれて摩擦は減少し磨耗が生じにくくなるため、許容できる作動頻度は徐々に増大する。従って、実際には吸気制御弁の切り換えを禁止すべき作動頻度（回転数変化速度）は冷却水温度ＴＨＷに応じて変化する。
【００３９】
そこで、本実施形態では回転数変化速度の判定値ＲＢ（図６の判定値ＲＡに相当する）の値を機関冷却水温度が低いほど小さくなるように設定している。これにより、冷却水温度が低くなるほど小さな回転数変化速度でも切り換え禁止が行われるようになり、温度が低いほど切り換え禁止が行われやすくなる。このため、冷却水温度が低いほど吸気制御弁の作動頻度が低下するようになり機関温度に応じて最適な切り換え禁止制御を行うことが可能となる。
【００４０】
図７は、本実施形態の可変吸気制御動作を示すフローチャートである。本制御動作は、ＥＣＵ３０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
図７において、ステップ７０１から７０７は図６ステップ６０１から６０７と、ステップ７１５から７１９はステップ６１５から６１９とそれぞれ同一のステップである。
【００４１】
すなわち、図７のルーチンでは、ステップ７０９でステップ７０１で読み込んだ冷却水温度ＴＨＷの値に基づいて図８に示した関係から判定値ＲＢを設定する。そして、ステップ７１１で回転数変化速度ΔＮＥを算出するとともに、ステップ７１３ではこの回転数変化速度の絶対値（｜ΔＮＥ｜）が上記判定値ＲＢより小さいか否かを判定する。そして、｜ΔＮＥ｜≧ＲＢであった場合（回転数変化速度が大きい場合）にはステップ７１９に進み吸気制御弁の切り換えを禁止し、｜ΔＮＥ｜＜ＲＢであった場合（回転数変動が小さい場合）にはステップ７１５に進み、切り換え禁止は行わずに通常パターンの切り換えを行う。
【００４２】
図８は、ステップ７０９で判定値ＲＢの設定に用いる、ＲＢと機関冷却水温度ＴＨＷとの関係を示す図である。図８に示すように、判定値ＲＢは冷却水温度ＴＨＷが低くなるほど小さな値に設定され、冷却水温度ＴＨＷが低いほど、より小さな回転数変化速度であっても吸気制御弁の禁止パターンの切り換えが行われるようになり、切り換え禁止が行われやすくなる。
【００４３】
次に、図９を用いて本発明の別の実施形態について説明する。
前述の図６の実施形態では、機関回転数の変化速度を実際に算出し、冷却水温度が低い場合にはこの変化速度に基づいて切り換え禁止を行うか否かを決定していた（ステップ６１１、６１３）。しかし、本実施形態では変速機のギヤシフト位置に応じて切り換え禁止の判定を行う点が図６の実施形態と相違している。例えば機関出力軸に接続された変速機が低速ギヤ（例えばファーストまたはセカンドギヤ）にシフトされている場合には、変速比が大きいため機関回転数の変化速度は大きくなる。また、変速機が高速ギヤ（例えばサードギヤまたはそれ以上のギヤ）にシフトされている場合には変速比は比較的小さく機関回転数の変化速度は小さくなる。このため、実際に機関回転数の変化速度を算出する代わりに変速機のシフト位置に応じて切り換え禁止の判定を行うことにより、前述の実施形態と同様な制御が可能となる。
【００４４】
図９は、本実施形態の可変吸気制御を示すフローチャートである。本ルーチンは、図６のルーチンと同様一定時間毎にＥＣＵ３０により実行される。
図９のフローチャートは、ステップ９１１、９１３のみが図６と相異し、他のステップは図６のものと同一である。すなわち、図９においてルーチンがスタートすると、ステップ９０１からステップ９０７では、図６ステップ６０１から６０７と同様に、機関負荷と回転数とに応じて吸気制御弁の開閉が行われる。
【００４５】
また、図９ステップ９１１では、回転数変化速度ΔＮＥを算出する代わりに、変速機シフト位置ＳＰが読み込まれる。本実施形態では、変速機にはシフト位置を検出するシフト位置センサ（図示せず）が配置されており、変速機のシフト位置をＥＣＵ３０に入力している。そして、ステップ９１３では現在のシフト位置がセカンドギヤより高速ギヤか否か（ＳＰ＞２）を判定し、現在ファーストまたはセカンドギヤで運転が行われている場合（ＳＰ≦２）には回転数変化速度が大きいと考えられるためステップ９１９に進み吸気制御弁の切り換えを禁止する。また、サードギヤ以上で運転されている場合（ＳＰ＞２）には、回転数変化が小さいためステップ９１５に進み通常パターンの切り換えを行う。また、本実施形態においても図６の実施形態と同様に、ステップ９０９で機関冷却水温度ＴＨＷが判定値ＴＨＷ0 以上の場合には、ステップ９０９から直接ステップ９１５に進み、変速機シフト位置にかかわらず通常パターンでの吸気制御弁の開閉が行われる。
【００４６】
上述のように、本実施形態によれば変速機のシフト位置に応じて吸気切り換えパターンを選択することにより、実際の機関回転数変化速度を検出することなく前述の実施形態と同様の効果を得ることが可能となっている。
次に、図１０を用いて本発明の別の実施形態について説明する。
前述の図７の実施形態では、機関冷却水温度に応じて回転数変化速度の判定値ＲＢの値を設定することにより、作動部品の摩擦（温度）状態に応じた切り換え禁止制御を行っていた。ところが、実際には作動部品の温度は機関冷却水温度以外の要因によっても影響される。例えば、大気温度が低い場合には作動部品の温度上昇は冷却水温度上昇より遅れるため、必ずしも冷却水温度と作動部品温度とが正確に対応しない場合がある。そこで、本実施形態では、機関冷却水温度ＴＨＷに基づいて設定された上記判定値ＲＢを大気温度ＴＡＩに応じて補正することにより、より正確に作動部品温度に応じた切り換え制御を行うようにしている。
【００４７】
図１０は、本実施形態の可変吸気制御を示すフローチャートである。本ルーチンは、図７のルーチンと同様一定時間毎にＥＣＵ３０により実行される。
図１０のフローチャートは、ステップ１００１でＮＥ、ＴＡ、ＴＨＷに加えて吸気温度ＴＡＩが吸気温度センサ３９から読み込まれる点、及びステップ１００９と１０１１（図７ステップ７０９、７１１に想到する）との間にステップ１００９ａ、１００９ｂが追加されている点がのみが図７のフローチャートと相違しており、ステップ１００３から１００９及びステップ１０１１から１０１９は、それぞれ図７ステップ７０３から７０９及びステップ７１１から７１９と同一の操作を表している。
【００４８】
すなわち、本実施形態では、ステップ１００９ａで吸気温度（大気温度）ＴＡＩに基づいて図１１に示す関係から大気温度補正係数ＫＴＡＩを設定し、この補正係数ＫＴＡＩをステップ１００９で求めた判定値ＲＢに乗ずることにより補正するとともに、ステップ１０１１では補正後の判定値（ＲＢ×ＫＴＡＩ）に応じて切り換え禁止を行うか否かを判定する。
【００４９】
図１１は、大気温度補正係数ＫＴＡＩと大気温度ＴＡＩとの関係を示している。図１１に示すように大気温度補正係数ＫＴＡＩは大気温度ＴＡＩが低くなるにつれて小さな値に設定される。このため、ステップ１０１１で使用する判定値（ＲＢ×ＫＴＡＩ）は冷却水温度ＴＨＷが同一であっても大気温度ＴＡＩが低いほど小さな値となる。すなわち、本実施形態では冷却水温度ＴＨＷが同一であっても、大気温度ＴＡＩが低く作動部品の温度が低くなっているほど回転数変化速度の判定値が小さくなり、吸気制御弁の切り換え禁止が行われやすくなる。
【００５０】
このため、本実施形態では、作動部品の摩擦（温度）状態により正確に対応した切り換え禁止制御が行われる。
【００５１】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、真に必要な場合にのみ吸気状態の切り換えを禁止することにより作動部品の耐久信頼性を向上させながら、不必要な機関性能の低下を防止することができるという共通の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を自動車用機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】吸気制御弁の開閉による有効吸気管長の変化を説明する図である。
【図３】吸気制御弁の開閉による機関出力特性の変化を示す図である。
【図４】図１の機関の通常の吸気制御弁切り換えパターン（通常パターン）を説明する図である。
【図５】図１の機関の吸気制御弁切り換え禁止を行う場合の切り換えパターン（禁止パターンを説明する図である。
【図６】図１の装置の可変吸気制御動作の一例を説明するフローチャートである。
【図７】図１の装置の図６とは別の可変吸気制御動作の例を説明するフローチャートである。
【図８】図７のフローチャートに使用する判定値の設定を示すグラフである。
【図９】図１の装置の図６、図７とは別の可変吸気制御動作の例を説明するフローチャートである。
【図１０】図１の装置の図６から図９とは別の可変吸気制御動作の例を説明するフローチャートである。
【図１１】図１０のフローチャートに使用する判定値の設定を示すグラフである。
【符号の説明】
１…内燃機関本体
２…吸気通路
３…サージタンク
２１ａ、２１ｂ…分岐通路
２５…吸気制御弁
３０…ＥＣＵ
３７…冷却水温度センサ
３９…吸気温度センサ
４１〜４６…吸気枝管
Ｃ１〜Ｃ６…気筒
【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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