JP2008019831A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、内燃機関の制御装置に関し、過渡運転時において、車内騒音の増加を有効に抑制するとともに、良好なドライバビリティを得ることを目的とする。
【解決手段】非定常状態、すなわち過渡運転状態にあると判別された場合には（ステップ１００）、次に、低速ギア段にあるか否かが判別される（ステップ１０２）。低速ギア段にある場合には、燃焼騒音の増加を乗員が感じ取り易い一方で、駆動力の余裕は大きいと判断できる。そこで、この場合には、燃焼騒音が抑制される方向に過渡補正（例えば内部ＥＧＲの増量）を行う（ステップ１０４）。これに対し、高速ギア段にある場合には、駆動力の余裕が少ない一方で、燃焼騒音が多少増加しても乗員は感じ取りにくいと判断できる。そこで、この場合には、燃焼が安定化する方向に過渡補正（例えばスワール比のアップ）を行う（ステップ１０６）。
【選択図】図６

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

吸気弁や排気弁のバルブタイミングを可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関が知られている。このような内燃機関では、バルブタイミングを変化させることにより、例えば内部ＥＧＲ量などのパラメータを変化させることができる。そこで、内燃機関の運転条件や車両の走行条件などに応じて、燃焼状態が最適となるように、バルブタイミングを制御することが行われている。

例えば、特開平９−１５８７４９公報には、高速ギア時には内部ＥＧＲを多くすることで燃費およびエミッションを低減し、低速ギア時には内部ＥＧＲを少なくして燃焼安定性を増加させることでドライバビリティの悪化を防止するようにした制御装置が開示されている。

特開平９−１５８７４９公報 特許第２７９４２１３号公報 特許第２７１２５４４号公報 特開平８−３３８２７２号公報

上記従来の技術の制御装置は、ガソリン機関を主な対象としたものである。これに対し、近年では、可変動弁機構を備えたディーゼル機関の開発も行われている。このディーゼル機関では、燃焼騒音、トルク、エミッション等の観点から見て最適な燃焼が得られるように、機関負荷および機関回転速度等に応じてバルブタイミングが適合されている。このため、定常運転時においては、機関負荷および機関回転速度に応じた最適なバルブタイミングが実現されることで、最適な燃焼が得られるようになっている。

これに対し、過渡運転時（急加速時など）には、燃焼状態を大きく変化させる必要が生ずる。このため、定常運転時と比べて、燃焼騒音、トルク、エミッション等が悪化し易い。例えば、燃料噴射量を急増させる要求が生じた場合には、筒内の空気量を急増させる必要があるが、筒内の空気が増えるのには時間がかかるため、燃料噴射量と比べて空気の少ない状態になり易い。その結果、失火が生じ易い状態となる。失火が生ずると、十分なトルクが得られないために、ドライバビリティが悪化し易くなる。

このような過渡運転時の失火を確実に防止するためには、燃焼が安定するように、何らかの制御パラメータを補正する必要がある。しかしながら、燃焼を安定化させる、つまり燃料がより燃え易い状態とすると、一般に、燃焼騒音が増大し易い。このため、過渡運転時の失火を防止しようとすると、車内の騒音が大きくなり易いという新たな問題が生ずることとなる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、過渡運転時において、車内騒音の増加を有効に抑制することができるとともに、良好なドライバビリティを得ることのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
車両に搭載された変速機の変速段または変速比が、所定の低速側範囲にあるか、それより高速側の範囲にあるかを判別する判別手段と、
過渡運転時に、前記変速段または変速比が前記低速側範囲にある低速状態であると判別された場合には、前記車両に搭載された内燃機関の制御パラメータを、燃焼騒音が抑制される方向に補正する第１の過渡補正手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
過渡運転時に、前記変速段または変速比が前記高速側範囲にある高速状態であると判別された場合には、前記内燃機関の制御パラメータを、燃焼が安定化する方向に補正する第２の過渡補正手段を更に備えることを特徴とする。

また、第３の発明は、内燃機関の制御装置であって、
車両の速度が、所定の低速側範囲にあるか、それより高速側の範囲にあるかを判別する判別手段と、
過渡運転時に、前記車両の速度が前記低速側範囲にある低速状態であると判別された場合には、前記車両に搭載された内燃機関の制御パラメータを、燃焼騒音が抑制される方向に補正する第１の過渡補正手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明において、
過渡運転時に、前記車両の速度が前記高速側範囲にある高速状態であると判別された場合には、前記内燃機関の制御パラメータを、燃焼が安定化する方向に補正する第２の過渡補正手段を更に備えることを特徴とする。

また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
過渡運転時に、前記低速状態であると判別された場合には、前記第１の過渡補正手段は、内部ＥＧＲ量が増える方向に補正を行うことを特徴とする。

また、第６の発明は、第２または第４の発明において、
過渡運転時に、前記高速状態であると判別された場合には、前記第２の過渡補正手段は、スワール比が高くなる方向に補正を行うことを特徴とする。

また、第７の発明は、第１乃至第６の発明の何れかにおいて、
前記内燃機関の吸気弁および排気弁のバルブタイミングのうち、少なくとも吸気弁のバルブタイミングを可変とする可変動弁機構を更に備え、
前記第１の過渡補正手段は、前記可変動弁機構のバルブタイミングを変化させることで補正を行うものであることを特徴とする。

また、第８の発明は、第２または第４の発明において、
前記内燃機関の吸気弁および排気弁のバルブタイミングのうち、少なくとも吸気弁のバルブタイミングを可変とする可変動弁機構を更に備え、
前記第２の過渡補正手段は、前記可変動弁機構のバルブタイミングを変化させることで補正を行うものであることを特徴とする。

第１の発明によれば、内燃機関の過渡運転時に、変速機の変速段または変速比が低速側範囲にある場合には、内燃機関の制御パラメータを、燃焼騒音が抑制される方向に補正することができる。変速段または変速比が低速側範囲にある場合には、車速が比較的低速であると判断できる。この場合には、風切り音やロードノイズなどの他の騒音が小さいため、燃焼騒音が増加すると、車内騒音が増加し易い。第１の発明によれば、このような場合に燃焼騒音を抑制することができるので、車内騒音の増加を有効に抑制することができ、車内の快適化が図れる。また、このようにして燃焼騒音を抑制する方向の過渡補正を行った場合には、失火などに起因するトルクの低下はやや発生し易い状態となる。しかしながら、変速段または変速比が低速側範囲にある場合には、駆動力の余裕が大きいので、運転者が加速力の不足を感ずることはほとんどない。このため、ドライバビリティの低下も有効に防止することができる。

第２の発明によれば、内燃機関の過渡運転時に、変速機の変速段または変速比が高速側範囲にある場合には、内燃機関の制御パラメータを、燃焼が安定化する方向に補正することができる。変速段または変速比が高速側範囲にある場合には、車速が比較的高速であると判断できる。この場合には、駆動力の余裕が少ないので、過渡運転時に失火などによって十分なトルクを発生することができないと、運転者が加速力の不足を感じ易い。第２の発明によれば、このような場合に、燃焼を安定化させて失火などを確実に防止することができる。このため、急加速時時等にトルクの低下を生ずることがなく、十分なトルクを発生させることができる。よって、運転者が加速力の不足を感ずることがなく、良好なドライバビリティを確保することができる。また、このようにして燃焼を安定化させる方向の過渡補正を行った場合には、燃焼騒音はやや増加し易い状態となる。しかしながら、この場合には、車速が比較的高速であるので、風切り音やロードノイズなどの他の騒音が大きく、燃焼騒音は相対的には小さい。よって、燃焼騒音が多少増加しても、車内騒音が増加することはほとんどなく、問題とはならない。

第３の発明によれば、内燃機関の過渡運転時に、車速が低速側範囲にある場合には、内燃機関の制御パラメータを、燃焼騒音が抑制される方向に補正することができる。車速が比較的低速である場合には、風切り音やロードノイズなどの他の騒音が小さいため、燃焼騒音が増加すると、車内騒音が増加し易い。第３の発明によれば、このような場合に燃焼騒音を抑制することができるので、車内騒音の増加を有効に抑制することができ、車内の快適化が図れる。また、このようにして燃焼騒音を抑制する方向の過渡補正を行った場合には、失火などに起因するトルクの低下はやや発生し易い状態となる。しかしながら、車速が低速側範囲にある場合には、駆動力の余裕が大きいので、運転者が加速力の不足を感ずることはほとんどない。このため、ドライバビリティの低下も有効に防止することができる。

第４の発明によれば、内燃機関の過渡運転時に、車速が高速側範囲にある場合には、内燃機関の制御パラメータを、燃焼が安定化する方向に補正することができる。車速が比較的高速である場合には、駆動力の余裕が少ないので、過渡運転時に失火などによって十分なトルクを発生することができないと、運転者が加速力の不足を感じ易い。第４の発明によれば、このような場合に、燃焼を安定化させて失火などを確実に防止することができる。このため、急加速時時等にトルクの低下を生ずることがなく、十分なトルクを発生させることができる。よって、運転者が加速力の不足を感ずることがなく、良好なドライバビリティを確保することができる。また、このようにして燃焼を安定化させる方向の過渡補正を行った場合には、燃焼騒音はやや増加し易い状態となる。しかしながら、この場合には、車速が比較的高速であるので、風切り音やロードノイズなどの他の騒音が大きく、燃焼騒音は相対的には小さい。よって、燃焼騒音が多少増加しても、車内騒音が増加することはほとんどなく、問題とはならない。

第５の発明によれば、過渡運転時に、変速段、変速比、または車速が低速側範囲にある低速状態である場合には、内部ＥＧＲ量が増える方向に補正することで、燃焼を緩慢化させることができる。これにより、燃焼騒音の増加を有効に抑制することができる。よって、過渡運転時の車内騒音の増加をより確実に抑制することができる。

第６の発明によれば、過渡運転時に、変速段、変速比、または車速が高速側範囲にある高速状態である場合には、スワール比が高くなる方向に過渡補正を行うことで、燃料と空気との混合を有効に促進することができる。このため、失火などが発生することをより確実に抑制することができる。よって、過渡運転時のトルクの低下をより確実に回避することができ、より良好なドライバビリティが得られる。

第７の発明によれば、第１の過渡補正手段の過渡補正を、可変動弁機構のバルブタイミングを変化させることで行うことができる。このため、過渡補正を容易かつ有効に行うことができる。

第８の発明によれば、第２の過渡補正手段の過渡補正を、可変動弁機構のバルブタイミングを変化させることで行うことができる。このため、過渡補正を容易かつ有効に行うことができる。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、４サイクルのディーゼル機関１０を備えている。ディーゼル機関１０は、車両に搭載され、その動力源とされているものとする。本実施形態のディーゼル機関１０は、直列４気筒型であるが、本発明におけるディーゼル機関の気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。

以下、本実施形態では、本発明をディーゼル機関（圧縮着火内燃機関）の制御に適用した場合について説明するが、本発明は、ディーゼル機関の制御に限定されるものではなく、ガソリン機関（火花点火内燃機関）その他の各種の内燃機関の制御に適用することが可能である。

ディーゼル機関１０の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射するインジェクタ１２が設置されている。各気筒のインジェクタ１２は、共通のコモンレール１４に接続されている。コモンレール１４内には、サプライポンプ１６によって加圧された高圧の燃料が貯留されている。そして、コモンレール１４内から、各インジェクタ１２へ、燃料が供給される。

インジェクタ１２は、１サイクル中に複数回、任意のタイミングで燃料を筒内に噴射することができる。すなわち、インジェクタ１２は、１サイクル中に、メイン噴射のほか、メイン噴射に先立って行われるパイロット噴射や、メイン噴射の後に行われるアフター噴射、ポスト噴射などを行うことができる。

ディーゼル機関１０の排気通路１８は、排気マニホールド２０により枝分かれして、各気筒の排気ポート２２（図２参照）に接続されている。本実施形態のディーゼル機関１０は、ターボ過給機２４を備えている。排気通路１８は、ターボ過給機２４の排気タービンに接続されている。

排気通路１８の、ターボ過給機２４より下流側には、排気ガスを浄化する排気浄化装置２６が設けられている。排気浄化装置２６としては、例えば、酸化触媒、吸蔵還元型または選択還元型のＮＯｘ触媒、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）、ＤＰＮＲ（Diesel Particulate-NOx-Reduction system）のうちの一つ、またはこれらの組み合わせなどを用いることができる。

ディーゼル機関１０の吸気通路２８の入口付近には、エアクリーナ３０が設けられている。エアクリーナ３０を通って吸入された空気は、ターボ過給機２４の吸気圧縮機で圧縮された後、インタークーラ３２で冷却される。インタークーラ３２を通過した吸入空気は、吸気マニホールド３４により、各気筒の吸気ポート３５（図２参照）に分配される。

吸気通路２８の、インタークーラ３２と吸気マニホールド３４との間には、吸気絞り弁３６が設置されている。また、吸気通路２８の、エアクリーナ３０の下流近傍には、吸入空気量を検出するエアフローメータ３８が設置されている。

吸気通路２８の吸気マニホールド３４の近傍には、外部ＥＧＲ通路４０の一端が接続されている。外部ＥＧＲ通路４０の他端は、排気通路１８の排気マニホールド２０近傍に接続されている。本システムでは、この外部ＥＧＲ通路４０を通して、排気ガス（既燃ガス）の一部を吸気通路２８に還流させること、つまり外部ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)を行うことができる。

外部ＥＧＲ通路４０の途中には、外部ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ４２が設けられている。外部ＥＧＲ通路４０におけるＥＧＲクーラ４２の下流には、ＥＧＲ弁４４が設けられている。このＥＧＲ弁４４の開度を変えることにより、外部ＥＧＲ通路４０を通る排気ガス量、すなわち外部ＥＧＲ量を調整することができる。

また、本システムにおいて、外部ＥＧＲ量は、ＥＧＲ弁４４の開度だけでなく、吸気絞り弁３６の開度によっても調整することができる。吸気絞り弁３６の開度を小さくして吸気を絞ると、吸気圧が小さくなるので、背圧（排気圧）との差圧が大きくなる。つまり、外部ＥＧＲ通路４０の前後の差圧が大きくなる。このため、外部ＥＧＲ量を多くすることができる。

そして、本実施形態のシステムは、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ４８と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０とを更に備えている。ＥＣＵ５０には、上述した各種のセンサおよびアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、各センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを作動させることにより、ディーゼル機関１０の運転状態を制御する。

ディーゼル機関１０が搭載された車両には、ディーゼル機関１０が出力した動力を変速して車両の駆動軸に伝達する変速機（図示せず）が搭載されているものとする。本実施形態のシステムは、その変速機の現在の変速段を検出する変速段センサ６６と、車両の速度を検出する車速センサ６８とを更に備えている。これらの両センサもＥＣＵ５０に接続されている。なお、上記変速機は、手動変速機、自動変速機、半自動変速機の何れでもよい。

図２は、図１に示すシステムにおけるディーゼル機関１０の一つの気筒の断面を示す図である。以下、ディーゼル機関１０について更に説明する。図２に示すように、ディーゼル機関１０のクランク軸６０の近傍には、クランク軸６０の回転角度を検出するクランク角センサ６２が取り付けられている。このクランク角センサ６２は、ＥＣＵ５０に接続されている。クランク角センサ６２によれば、機関回転速度を検出することができる。

また、ディーゼル機関１０には、吸気弁５２のバルブタイミング（開閉時期）を連続的に可変とする吸気可変動弁機構５４と、排気弁５６のバルブタイミングを連続的に可変とする排気可変動弁機構５８とが備えられている。吸気可変動弁機構５４および排気可変動弁機構５８は、それぞれ、ＥＣＵ５０に接続されている。

吸気可変動弁機構５４および排気可変動弁機構５８の具体的な構造は、特に限定されず、後述するようなバルブタイミングの変化を可能とするものであれば、いかなる構造であってもよい。また、吸気可変動弁機構５４および排気可変動弁機構５８は、カム機構などの機械的な機構を利用するものであっても、任意の時期に開閉可能な電磁駆動弁あるいは油圧駆動弁などを利用するものであってもよい。

［実施の形態１の特徴］
（内部ＥＧＲ量の制御）
本実施形態のディーゼル機関１０では、吸気可変動弁機構５４および排気可変動弁機構５８により、吸気弁５２と排気弁５６との負のバルブオーバーラップの大きさを連続的に変化させることができる。図３は、負のバルブオーバーラップを説明するための図である。図３に示すように、負のバルブオーバーラップとは、排気弁５６が閉じた後、吸気弁５２が開くまでの間、吸気弁５２および排気弁５６が共に閉じている期間のことである。

図３中の細い曲線は、負のバルブオーバーラップを設けない場合の吸気弁５２および排気弁５６のバルブリフト線図である。この状態から、排気弁５６の閉じ時期を早くするとともに、吸気弁５２の開き時期を遅くすることにより、負のバルブオーバーラップを生じさせることができる。図３中の太い曲線は負のバルブオーバーラップを生じさせた場合の吸気弁５２および排気弁５６のバルブリフト線図である。排気弁５６の閉じ時期や吸気弁５２の開き時期を変える度合いによって、負のバルブオーバーラップの大きさを変えることができる。

負のバルブオーバーラップを生じさせると、筒内の既燃ガスが排気ポート２２に流出しきらないうちに排気弁５６が閉じられる。排気ポート２２に排出されなかった既燃ガスは、そのまま筒内に残存するか、あるいは、吸気弁５２の開弁に伴って一旦吸気ポート３５に出た後、ピストン６４の下降によって新気と共に筒内に吸入される。負のバルブオーバーラップを生じさせた場合には、このようにして内部ＥＧＲを行うことができる。そして、負のバルブオーバーラップを大きくするほど、内部ＥＧＲ量を多くすることができる。

内部ＥＧＲ量は、燃焼の状態に大きく影響する。そして、最適な内部ＥＧＲ量は、ディーゼル機関１０の回転速度および負荷に応じて異なる。本実施形態のシステムでは、最適な内部ＥＧＲ量を得るための吸気弁５２および排気弁５６のバルブタイミング（あるいは負のバルブオーバーラップの大きさ）と、機関回転速度および機関負荷との関係がマップ化され、ＥＣＵ５０に予め記憶されているものとする。そして、ディーゼル機関１０の定常運転時には、そのマップに従って吸気可変動弁機構５４および排気可変動弁機構５８が制御されることにより、内部ＥＧＲ量が制御されるものとする。

なお、本発明では、吸気弁５２および排気弁５６が共に開いた状態となる通常のバルブオーバーラップ（正のバルブオーバーラップ）を生じさせることで内部ＥＧＲを行い、その正のバルブオーバーラップの大きさを変更することで内部ＥＧＲ量を調節するようにしてもよい。

（スワール比の制御）
図４は、ディーゼル機関１０の一つの気筒の模式的な平面図である。同図に示すように、ディーゼル機関１０には、１気筒当たり、ヘリカルポート３５ａとタンジェンシャルポート３５ｂとの二つの吸気ポート３５が設けられている。ヘリカルポート３５ａおよびタンジェンシャルポート３５ｂは、別々の吸気弁５２により開閉される。ヘリカルポート３５ａは、空気を螺旋状に旋回させながら、筒内へ流入させる。つまり、ヘリカルポート３５ａは、スワール比の大きい吸気ポート３５である。一方、タンジェンシャルポート３５ｂは、シリンダボアの接線方向に向けて空気を流入させる。このタンジェンシャルポート３５ｂは、ヘリカルポート３５ａと比べ、スワール比は小さいが、より多くの空気を筒内に流入させることのできる吸気ポート３５である。

図５は、タンジェンシャルポート３５ｂ側の吸気弁５２のリフト特性を示す図である。吸気可変動弁機構５４は、タンジェンシャルポート３５ｂ側の吸気弁５２をヘリカルポート３５ａ側の吸気弁５２よりも早く閉じる動作（以下、「片弁早閉じ」と称する）を行うことができるようになっている。図５中の実線は、通常時のタンジェンシャルポート３５ｂ側の吸気弁５２のリフト特性であり、図５中の破線は、片弁早閉じ実行時のタンジェンシャルポート３５ｂ側の吸気弁５２のリフト特性である。

ヘリカルポート３５ａ側の吸気弁５２とタンジェンシャルポート３５ｂ側の吸気弁５２とが共に開いている状態では、ヘリカルポート３５ａから流入する空気が作る強いスワールが、タンジェンシャルポート３５ｂからの流れによって打ち消されて弱められてしまう。これに対し、ヘリカルポート３５ａ側の吸気弁５２のみが開いている状態では、ヘリカルポート３５ａから流入する空気が作る強いスワールが打ち消されずにそのまま残る。このため、タンジェンシャルポート３５ｂ側の吸気弁５２の閉じ時期を早くするほど、スワール比を大きくすることができる。ディーゼル機関１０では、吸気可変動弁機構５４により、タンジェンシャルポート３５ｂ側の吸気弁５２を早閉じする場合において、その閉じ時期を連続的に変化させることにより、スワール比を自由に調整することができる。

スワール比は、燃焼の状態に大きく影響する。そして、最適なスワール比は、ディーゼル機関１０の回転速度および負荷に応じて異なる。本実施形態のシステムでは、最適なスワール比を得るためのヘリカルポート３５ａ側およびタンジェンシャルポート３５ｂ側の吸気弁５２のバルブタイミング（閉じ時期）と、機関回転速度および機関負荷との関係がマップ化され、ＥＣＵ５０に予め記憶されているものとする。そして、ディーゼル機関１０の定常運転時には、そのマップに従って吸気可変動弁機構５４が制御されることにより、スワール比が制御されるものとする。

なお、本発明では、スワール比を変化させる際の吸気弁５２のバルブタイミングの変化のさせ方は、上述した手法に限定されるものではなく、他のいかなる方法であってもよい。

定常運転時におけるディーゼル機関１０では、回転速度および負荷に応じた最適なバルブタイミングに制御されることで、予め適合された最適な内部ＥＧＲ量およびスワール比が実現される。このため、最適な燃焼が得られ、燃焼騒音を低く抑えることができるとともに、十分なトルクを発生させることができる。

これに対し、機関回転速度や機関負荷が急変する過渡運転時には、燃焼状態が大きく変化する。例えば、急加速時には、燃料噴射量を急増させる要求が生ずる一方で、筒内の空気量が増えるのには時間がかかる。このため、燃料噴射量に対して空気量が過少となり、その結果、失火が生じ易い状態となる。失火が生ずると、十分なトルクが得られないため、ドライバビリティが悪化し易い。

過渡運転時の失火を防止する方法としては、燃焼が安定するように、バルブタイミングあるいはその他の何らかのパラメータを補正する方法が考えられる。しかしながら、燃焼を安定化させること、つまり燃料がより燃え易い状態とすることは、一般に、燃焼騒音の増大につながり易い。このため、過渡運転時の失火を確実に防止しようとすると、燃焼騒音の増加により、車内騒音が大きくなる場合も考えられる。

ところで、ディーゼル機関１０が同じ燃焼騒音が発生する場合であっても、車内騒音、つまり車内の乗員が実際に感ずる感覚は、車両の走行条件によって大きく異なるものとなる。すなわち、車速が低い場合には、風切り音やロードノイズなどの他の騒音が小さいので、燃焼騒音の比率が相対的に大きい。このため、燃焼騒音が増加した場合、車内騒音が大きくなり易い。これに対し、車速が高い場合には、風切り音やロードノイズなどの他の騒音が大きいので、燃焼騒音の比率が相対的に小さい。このため、燃焼騒音が増加しても、車内騒音は増加しにくい。

また、失火等の燃焼状態の悪化によってディーゼル機関１０のトルクが低下した場合についても、運転者の感じ方は、車両の走行条件によって大きく異なる。すなわち、変速機の変速比と車両の駆動力との関係上、低速ギア段にある場合には、駆動力の余裕が大きい。このため、アクセルペダルを踏み込んだとき、ディーゼル機関１０の発生トルクが本来のトルク（要求トルク）より多少低かったとしても、車速や機関回転速度は十分に迅速に上昇する。よって、運転者がドライバビリティに不満を感ずることは少ない。

これに対し、高速ギア段にある場合には、駆動力の余裕が少ない。すなわち、高速ギア段にある場合には、アクセルペダルを踏み込んだときの車速や機関回転速度の上昇が元々緩慢である。よって、そのときにディーゼル機関１０が本来のトルクを発生することができないと、車速や機関回転速度の上昇が更に緩慢となるので、運転者がドライバビリティを不満に感じ易い。

そこで、本実施形態では、ディーゼル機関１０の過渡運転時に、燃焼に関与するパラメータの補正を行う場合に、変速機の変速段が低速ギア段にあるか高速ギア段にあるかに応じて、その補正の方向性を異ならせることとした。すなわち、低速ギア段にある場合には、燃焼騒音が抑制される方向に補正を行うこととした。燃焼騒音を抑制する補正としては、本実施形態では、内部ＥＧＲの増量補正を行う。内部ＥＧＲを増量すると、燃焼が緩慢化するので、燃焼騒音を低減することができる。その一方で、失火はやや発生し易い状態となる。しかしながら、駆動力の余裕が大きい低速ギア段にある場合には、上述したように、失火によってトルクが多少低下しても、運転者が加速力の不足を感ずることはほとんどなく、弊害が生ずることはない。

一方、過渡運転時に高速ギア段にある場合には、燃焼が安定化する方向に補正を行うこととした。燃焼を安定化させる補正としては、本実施形態では、スワール比のアップを行う。スワール比をアップすると、空気と燃料との混合が促進され、燃料が燃え易くなるので、燃焼が安定化して燃焼変動が少なくなり、失火の発生を確実に防止することができる。このため、ディーゼル機関１０が十分なトルクを発生することができるので、良好なドライバビリティ（加速力）を得ることができる。その一方で、燃焼騒音はやや大きくなり易い状態となる。しかしながら、高速ギア段にある場合には、車速が比較的高い状態にあるため、上述したように、風切り音やロードノイズなどの他の騒音に比して、燃焼騒音の比率は相対的に小さい。このため、燃焼騒音が多少増加しても、車内騒音の増加は少なく、弊害が生ずることはない。

［実施の形態１における具体的処理］
図６は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。図６に示すルーチンによれば、まず、ディーゼル機関１０の運転状態が非定常状態であるか否かが判別される（ステップ１００）。具体的には、アクセル開度センサ４８によって検出されるアクセルペダルの踏み込み速度が所定値を超えていれば、非定常状態、すなわち過渡状態であると判別され、そうでなければ、定常状態であると判別される。定常状態であると判別された場合には、以下の過渡補正を実行する必要はないので、そのまま本ルーチンの処理が終了される。

一方、上記ステップ１００において、非定常状態であると判別された場合には、次に、変速機の現在の変速段が所定の低速ギア段の何れかに一致しているか否かが判別される（ステップ１０２）。例えば、１速および２速が低速ギア段として定められているとした場合には、変速段センサ６６で検出される現在の変速段が１速または２速であるか否かが判別される。

上記ステップ１０２で、低速ギア段にあると判別された場合には、燃焼騒音が抑制される方向に過渡補正が行われる（ステップ１０４）。具体的には、排気弁５６と吸気弁５２との負のバルブオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲを増量する補正が行われる。より具体的には、目標内部ＥＧＲ量が定常運転時より大きな値に設定され、その目標内部ＥＧＲ量に基づいて、吸気可変動弁機構５４および排気可変動弁機構５８の作動が制御される。これにより、内部ＥＧＲが増えて、燃焼が緩慢化し、燃焼騒音を抑制することができる。低速ギア段にある場合には、車速が比較的低速で、風切り音やロードノイズなどの他の騒音が小さい。このため、燃焼騒音が増加すると車内騒音が増加し易いが、このステップ１０２の処理によれば、燃焼騒音の増加を有効に抑制することができる。このため、乗員が車内騒音の増加を感ずることを有効に抑制することができる。

また、上記ステップ１０４で燃焼騒音を抑制する方向の過渡補正が行われた場合には、失火はやや発生し易い状態となる。しかしながら、この場合には、低速ギア段にあるために駆動力の余裕が大きいので、失火によってトルクが多少低下しても、運転者が加速力の不足を感ずることはほとんどなく、実際上はドライバビリティの低下が生ずることはない。

一方、上記ステップ１０２で、高速ギア段にあると判別された場合には、燃焼が安定化する方向に過渡補正が行われる（ステップ１０６）。具体的には、タンジェンシャルポート３５ｂ側の吸気弁５２の閉じ時期を早くすることで、スワール比をアップする補正が行われる。より具体的には、目標スワール比が定常運転時より大きな値に設定され、その目標スワール比に基づいて、吸気可変動弁機構５４の作動が制御される。これにより、スワール比がアップし、空気と燃料との混合が促進されて、燃焼が安定化する。このため、燃焼変動が少なくなり、失火の発生が有効に防止される。その結果、失火によるトルクの低下を回避することができ、十分なトルクを発生することができる。高速ギア段にある場合には、駆動力の余裕が少ないため、急加速時などにディーゼル機関１０が十分なトルクを発生できないと、運転者がドライバビリティ（加速力）に不満を感じ易い。このステップ１０６の処理によれば、失火の発生を確実に防止して、ディーゼル機関１０が十分なトルクを発生させることができるので、良好なドライバビリティ（加速力）を確保することができる。

また、上記ステップ１０６で燃焼を安定化させる方向の過渡補正が行われた場合には、燃焼騒音はやや大きくなり易い状態となる。しかしながら、この場合には、高速ギア段にあるので、車速も比較的高い状態にあると判断できる。車速が高ければ、風切り音やロードノイズなどの他の騒音が大きいので、燃焼騒音は相対的には小さくなる。よって、燃焼騒音が多少増加しても、乗員が車内騒音の増加を感ずることは少なく、問題はない。

なお、上記ステップ１０４または１０６で行われた過渡補正は、ディーゼル機関１０が定常運転状態になったと判別された場合には、解除されるものとする。過渡補正の解除後は、内部ＥＧＲ量やスワール比は、それぞれ通常の目標値となるように制御される。なお、ディーゼル機関１０が定常運転状態になったか否かは、例えば、機関回転速度あるいは吸入空気量が一定の状態になったか否かによって判断することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、過渡運転時、車内騒音の増加を乗員に感じさせることを確実に抑制することができるとともに、失火などの、ドライバビリティの低下をもたらす要因を有効に除去することができる。

なお、上述した実施の形態１では、過渡補正を、燃焼騒音を抑制する方向に行うか燃焼を安定化させる方向に行うかを、変速段に応じて決定しているが（上記ステップ１０２）、無段変速機を搭載した車両の場合には、現在の変速比が所定の境界値と比べて低速側にあるか高速側にあるかに応じてその決定を行うようにすればよい。

また、上記ステップ１０２の処理に代えて、車速センサ６８によって検出される車速に応じて、過渡補正の方向性を決定するようにしてもよい。すなわち、車速が所定値以下である場合には、燃焼騒音を抑制する方向に過渡補正を行い、車速がその所定値を超える場合には、燃焼を安定化させる方向に過渡補正を行うこととしてもよい。

また、本発明では、燃焼騒音を抑制する場合の過渡補正は、内部ＥＧＲ量の増量に限定されるものではない。例えば、燃料噴射時期の遅角補正や、パイロット噴射量の増量補正によっても、燃焼騒音を抑制することが可能である。よって、上記ステップ１０４においては、内部ＥＧＲ量の増量に代えて、これらの補正を行うこととしてもよい。

また、本発明では、燃焼騒音を安定化させる場合の過渡補正は、スワール比のアップに限定されるものではない。例えば、燃料噴射時期の進角補正や、パイロット噴射量の減量補正によっても、燃焼を安定化させることが可能である。よって、上記ステップ１０６においては、スワール比のアップに代えて、これらの補正を行うこととしてもよい。

また、上述した実施の形態１では、ディーゼル機関１０は、吸気可変動弁機構５４と排気可変動弁機構５８との双方を備えているものとして説明したが、本発明で制御対象とする内燃機関は、排気可変動弁機構５８を備えないものであってもよい。

また、上述した実施の形態１においては、内部ＥＧＲ量およびスワール比が前記第１および第２の発明における「制御パラメータ」に相当している。また、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第１の発明における「判別手段」が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第１乃至第３の発明における「第１の過渡補正手段」が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第１乃至第３の発明における「第２の過渡補正手段」が、それぞれ実現されている。また、吸気可変動弁機構５４および排気可変動弁機構５８が前記第５の発明における「可変動弁機構」に相当している。

本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。 図１に示すシステムにおけるディーゼル機関の一つの気筒の断面を示す図である。 負のバルブオーバーラップを説明するための図である。 図１に示すシステムにおけるディーゼル機関の一つの気筒の模式的な平面図である。 タンジェンシャルポート側の吸気弁のリフト特性を示す図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１０ ディーゼル機関
１２ インジェクタ
１４ コモンレール
１８ 排気通路
２０ 排気マニホールド
２２ 排気ポート
２４ ターボ過給機
２６ 排気浄化装置
２８ 吸気通路
３４ 吸気マニホールド
３５ 吸気ポート
３５ａ ヘリカルポート
３５ｂ タンジェンシャルポート
３６ 吸気絞り弁
３８ エアフローメータ
４０ 外部ＥＧＲ通路
４４ ＥＧＲ弁
４８ アクセル開度センサ
５０ ＥＣＵ
５２ 吸気弁
５４ 吸気可変動弁機構
５６ 排気弁
５８ 排気可変動弁機構
６２ クランク角センサ
６４ ピストン

Claims (8)

1. 車両に搭載された変速機の変速段または変速比が、所定の低速側範囲にあるか、それより高速側の範囲にあるかを判別する判別手段と、
   過渡運転時に、前記変速段または変速比が前記低速側範囲にある低速状態であると判別された場合には、前記車両に搭載された内燃機関の制御パラメータを、燃焼騒音が抑制される方向に補正する第１の過渡補正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 過渡運転時に、前記変速段または変速比が前記高速側範囲にある高速状態であると判別された場合には、前記内燃機関の制御パラメータを、燃焼が安定化する方向に補正する第２の過渡補正手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 車両の速度が、所定の低速側範囲にあるか、それより高速側の範囲にあるかを判別する判別手段と、
   過渡運転時に、前記車両の速度が前記低速側範囲にある低速状態であると判別された場合には、前記車両に搭載された内燃機関の制御パラメータを、燃焼騒音が抑制される方向に補正する第１の過渡補正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 過渡運転時に、前記車両の速度が前記高速側範囲にある高速状態であると判別された場合には、前記内燃機関の制御パラメータを、燃焼が安定化する方向に補正する第２の過渡補正手段を更に備えることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
5. 過渡運転時に、前記低速状態であると判別された場合には、前記第１の過渡補正手段は、内部ＥＧＲ量が増える方向に補正を行うことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
6. 過渡運転時に、前記高速状態であると判別された場合には、前記第２の過渡補正手段は、スワール比が高くなる方向に補正を行うことを特徴とする請求項２または４に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記内燃機関の吸気弁および排気弁のバルブタイミングのうち、少なくとも吸気弁のバルブタイミングを可変とする可変動弁機構を更に備え、
   前記第１の過渡補正手段は、前記可変動弁機構のバルブタイミングを変化させることで補正を行うものであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記内燃機関の吸気弁および排気弁のバルブタイミングのうち、少なくとも吸気弁のバルブタイミングを可変とする可変動弁機構を更に備え、
   前記第２の過渡補正手段は、前記可変動弁機構のバルブタイミングを変化させることで補正を行うものであることを特徴とする請求項２または４に記載の内燃機関の制御装置。

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