(57)【要約】【課題】残留ガスに起因する燃焼性の悪化を抑制することができるエンジンの吸気制御装置を提供する。【解決手段】エンジン１００に供給される吸気量を制御する吸気制御装置は、吸気弁２２の作動角を変更する可変動弁装置２００と、エンジン負荷が小さくなるほど吸気弁２２の作動角を小さく変化させるとともに、エンジン負荷低減時における作動角変化速度がエンジン負荷増加時よりも遅くなるように可変動弁装置２００を制御する制御手段と、を備える。エンジン負荷低減時における作動角変化速度がエンジン負荷増加時よりも遅くなるように可変動弁装置２００を制御するので、エンジン負荷低減時に残留ガス率が急増することがなく、燃焼性の悪化が抑制される。【選択図】図４
2010169004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに供給される吸気量を制御する吸気制御装置であって、
吸気弁の作動角を変更する可変動弁装置と、
エンジン負荷が小さくなるほど前記吸気弁の作動角を小さく変化させるとともに、エンジン負荷低減時における作動角変化速度がエンジン負荷増加時よりも遅くなるように前記可変動弁装置を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする吸気制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、作動角変化開始時の前記吸気弁の作動角が小さくなるほど、エンジン負荷低減時における作動角変化速度を遅くする、
ことを特徴とする請求項１に記載の吸気制御装置。
【請求項３】
前記可変動弁装置は、回転アクチュエータによって前記吸気弁の作動角を変更するように構成され、
前記制御手段は、前記回転アクチュエータを制御する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの吸気制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、吸気弁の作動角及びリフト量を変化させるリフト可変機構と、吸気弁のリフト中心角の位相を変化させる位相可変機構とを有する可変動弁装置を備えた吸気制御装置が開示されている。このような吸気制御装置を備えたエンジンでは、スロットルバルブを使用せずに吸気量を制御することができるので、ポンピングロスの低減を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１６３７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の吸気制御装置は、エンジン負荷が低減するほど吸気弁の作動角が小さくなるように調整して、吸気量を制御する。エンジン負荷が低減する車両減速時等において、吸気弁の作動角を急速に小さくすると、燃焼室内に残留する排気（以下「残留ガス」という。）が増加し、燃焼性が悪化するという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、残留ガスに起因する燃焼性の悪化を抑制することができるエンジン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】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
本発明は、エンジン（１００）に供給される吸気量を制御する吸気制御装置であって、吸気弁（２２）の作動角を変更する可変動弁装置（２００）と、エンジン負荷が小さくなるほど吸気弁（２２）の作動角を小さく変化させるとともに、エンジン負荷低減時における作動角変化速度がエンジン負荷増加時よりも遅くなるように可変動弁装置（２００）を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、エンジン負荷低減時における作動角変化速度がエンジン負荷増加時よりも遅くなるように可変動弁装置を制御するので、エンジン負荷低減時に残留ガス率が急増することがなく、燃焼性の悪化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明における車両用エンジンの概略構成図である。
【図２】可変動弁装置の概略構成図である。
【図３】可変動弁装置によって制御される吸気弁のリフト特性を示す図である。
【図４】コントローラが実行するメインルーチンを説明するフローチャートである。
【図５】吸気弁の作動角・リフト量変化時の変化速度を決定するために使用されるマップである。
【図６】エンジン負荷低減時における吸気弁の作動角の変化と残留ガス率の変化を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
図１は、車両用のエンジン１００の概略構成図である。
【００１２】
図１を参照すると、エンジン１００は、Ｖ型８気筒エンジンであって、複数の気筒からなる左右のバンク、すなわち右バンク１０Ｒ及び左バンク１０Ｌを有する。
【００１３】
右バンク１０Ｒには、第１気筒、第３気筒、第５気筒及び第７気筒の４つの気筒が直列に形成される。左バンク１０Ｌには、第２気筒、第４気筒、第６気筒及び第８気筒の４つの気筒が直列に形成される。
【００１４】
エンジン１００では、右バンク側の吸気系及び排気系と左バンク側の吸気系及び排気系とが同様に構成されるので、右バンク側の吸気系及び排気系についてのみ説明する。なお、左バンク側の構成要素において、右バンク側と同じ構成要素については右バンク側の符号と同じ符号を記す。
【００１５】
右バンク１０Ｒのシリンダブロック１には、ピストン１１の冠面と、シリンダ壁面と、シリンダヘッド２の下面とによって燃焼室１２が形成される。燃焼室１２内で混合気が燃焼すると、ピストン１１は燃焼による燃焼圧力を受けてシリンダ内を往復動する。
【００１６】
右バンク１０Ｒのシリンダヘッド２には、燃焼室１２に吸気を供給する吸気ポート２１と、燃焼室１２からの排気を排出する排気ポート３１とが形成される。
【００１７】
吸気ポート２１には、吸気弁２２が設けられる。吸気弁２２は、可変動弁装置２００の揺動カム２１０によって駆動され、ピストン１１の上下動に応じて吸気ポート２１を開閉する。
【００１８】
可変動弁装置２００は、吸気弁２２の作動角及びリフト量を変化させるリフト可変機構と、吸気弁２２のリフト中心角の位相を変化させる位相可変機構とを有する。可変動弁装置２００の詳細については、図２及び図３を参照して後述する。
【００１９】
排気ポート３１には、排気弁３２が設けられる。排気弁３２は、排気カムシャフトに一体形成されるカムによって駆動され、ピストン１１の上下動に応じて排気ポート３１を開閉する。
【００２０】
上記した可変動弁装置２００は、コントローラ４０によってエンジン運転状態に応じて制御される。
【００２１】
コントローラ４０は、中央演算装置(ＣＰＵ)、読み出し専用メモリ(ＲＯＭ)、ランダムアクセスメモリ(ＲＡＭ)及び入出力インタフェース(Ｉ／Ｏインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。
【００２２】
コントローラ４０には、アクセルペダルの踏込み量を検出するアクセルペダルセンサ４１からの検出データが信号として入力する。アクセルペダル踏込み量は、エンジン１００のエンジン負荷を代表する信号として用いられる。
【００２３】
図２及び図３を参照して、可変動弁装置２００について説明する。
【００２４】
エンジン１００は１つの気筒に２つの吸気弁２２を備え、２つの吸気弁２２は単一の可変動弁装置２００によって同期して駆動される。
【００２５】
可変動弁装置２００は、２つの吸気弁２２を駆動する２つの揺動カム２１０を備える。
【００２６】
揺動カム２１０は、シリンダ列方向に延びる駆動軸２２１の外周に回転自在に嵌合する。揺動カム２１０は、バルブリフタを介して吸気弁２２を開閉駆動する。２つの揺動カム２１０は、駆動軸２２１の外周に回動自在に支持された連結筒２２１Ａを介して同一位相で連結され、同期して作動する。
【００２７】
駆動軸２２１には、偏心カム２２２が圧入等によって固定される。偏心カム２２２は円形の外周面を備える一方、外周面の中心は駆動軸２２１の軸心から所定量オフセットしている。駆動軸２２１がクランクシャフトの回転に連動して回転すると、偏心カム２２２は駆動軸２２１の軸心回りに偏心しつつ回転する。偏心カム２２２の外周面には、第１リンク２２３の基端側の環状部２２４が回転可能に嵌合する。
【００２８】
駆動軸２２１と平行に配置される制御軸２３１には、ロッカアーム２２６が設けられる。ロッカアーム２２６は、制御軸２３１に形成した偏心カム２３２の外周に揺動自在に支持される。ロッカアーム２２６は、放射方向に突出する両端を有する。
【００２９】
ロッカアーム２２６の一端には、第１リンク２２３の先端が連結ピン２２５を介して連結する。ロッカアーム２２６の他端には、連結ピン２２７を介して第２リンク２２８の上端が連結される。第２リンク２２８の下端は、連結ピン２２９を介して、１つの揺動カム２１０に連結する。
【００３０】
駆動軸２２１がエンジン回転に同期して回転すると、偏心カム２２２が偏心回転し、これにより第１リンク２２３が上下方向に揺動する。第１リンク２２３の揺動によりロッカアーム２２６が偏心カム２３２の軸周りに揺動し、第２リンク２２８が上下に揺動すると、２つの揺動カム２１０が連結筒２２１Ａを介して駆動軸２２１の軸回りに所定の回転角度範囲で揺動運動する。２つの揺動カム２１０が同期して揺動することで、２つの吸気弁２２が吸気ポート２１を開閉する。
【００３１】
駆動軸２２１の一端には、クランクシャフトによって回転駆動されるカムスプロケット２４１が結合する。駆動軸２２１とカムスプロケット２４１とは回転方向の位相を調整可能に構成される。駆動軸２２１とカムスプロケット２４１の回転方向の位相を変更することで、クランクシャフトと駆動軸２２１の回転方向の位相を調整でき、吸気弁２２のリフト中心角の位相を変化させることが可能となる。
【００３２】
一方、制御軸２３１の一端には、ギア２４２を介して回転アクチュエータ２４３が結合する。回転アクチュエータ２４３は、例えばサーボモータ等からなり、コントローラ４０からの制御信号に基づいて制御軸２３１を回転させる。回転アクチュエータ２４３によって制御軸２３１の回転角度を変化させることで、ロッカアーム２２６の揺動中心となる偏心カム２３２の軸心が制御軸２３１の回転中心周りを旋回し、これに伴いロッカアーム２２６の支点が変位する。これにより第１リンク２２３及び第２リンク２２８の姿勢が変化するので、揺動カム２１０の揺動特性を変更でき、吸気弁２２の作動角及びリフト量を変化させることが可能となる。
【００３３】
なお、駆動軸２２１の回転角度は位相検知センサ４２によって検出され、制御軸２３１の回転角度は位相検知センサ４３によって検出され、それぞれコントローラ４０に出力される。
【００３４】
図３を参照して、可変動弁装置２００によって駆動される吸気弁２２のリフト特性、すなわちリフト量と作動角との関係を説明する。実線は、制御軸２３１の回転角度を変化させた場合の吸気弁２２の作動角及びリフト量の変化を示す。破線は、駆動軸２２１とカムスプロケット２４１の回転方向の位相を変化させた場合の吸気弁２２のリフト中心角の変化を示す。可変動弁装置２００は、制御軸２３１の回転角度及び駆動軸２２１のカムスプロケット２４１に対する回転方向の位相を変更することで、吸気弁２２のリフト特性を連続的に変更する。
【００３５】
本実施形態のエンジン１００では、可変動弁装置２００によって吸気弁２２のリフト特性を調整することで、スロットル弁に依存せずに吸気量を制御する。より具体的には、エンジン負荷が増加するほど吸気弁２２の作動角及びリフト量が大きくなるように可変動弁装置２００を制御し、エンジン１００に供給される吸気量を増加させる。
【００３６】
したがって、エンジン１００では、エンジン負荷が低減する車両減速時等において、吸気弁２２の作動角及びリフト量は小さくなるように制御される。このとき吸気弁２２の作動角及びリフト量を急速に小さくすると、吸気量が急激に減少してしまい、燃焼室１２内を占める残留ガスの割合である残留ガス率が増加する。このように残留ガス率が増加すると、混合気の燃焼性が悪化して、失火する可能性がある。
【００３７】
そこで、エンジン１００の吸気制御装置では、エンジン負荷低減時に吸気弁２２の作動角及びリフト量を変化させるときの変化速度をエンジン負荷増加時よりも遅くすることで、残留ガスに起因する燃焼性の悪化を抑制する。
【００３８】
図４は、コントローラ４０が実行するメインルーチンを説明するフローチャートである。このメインルーチンは、エンジン１００の運転中に一定間隔で繰り返し実行される。
【００３９】
ステップＳ１０１では、コントローラ４０は、エンジン負荷が低減したか否かを判断する。エンジン負荷が低減したか否かは、アクセルペダルセンサ４１によって検出されるアクセルペダル踏込み量に基づいて判断される。
【００４０】
エンジン負荷が低減したと判断された場合には、コントローラ４０はステップＳ１０２の処理を実行する。それ以外の場合には、コントローラ４０は、ステップＳ１０４の処理を実行する。
【００４１】
ステップＳ１０２では、コントローラ４０は、吸気弁２２の作動角・リフト量変化時の変化速度を負荷低減時速度に設定する。負荷低減時速度は、吸気弁２２の作動角・リフト量変化開始時の作動角及びリフト量に基づいて、図５に示すマップを参照することで決定される。なお、吸気弁２２の作動角・リフト量変化開始時の作動角及びリフト量は、位相検知センサ４３のよって検出される制御軸２３１の回転角度に基づいて算出される。
【００４２】
図５は、吸気弁２２の作動角・リフト量変化時の変化速度を決定するために使用されるマップである。横軸は吸気弁２２の作動角・リフト量変化開始時の作動角及びリフト量を示し、縦軸は吸気弁２２の作動角・リフト量の変化速度を示す。
【００４３】
図５のマップにおいては、線Ａに示す負荷低減時速度は、線Ｂに示す負荷増加時速度よりも低速側に設定されている。また、負荷低減時速度は、吸気弁２２の作動角・リフト量変化開始時の作動角及びリフト量が小さくなるほど、吸気弁２２の作動角・リフト量の変化速度が低速となるように設定されている。
【００４４】
図４に戻り、ステップＳ１０３では、コントローラ４０は、処理を終了する。エンジン負荷低減時は、吸気弁２２の作動角及びリフト量は小さくなるように制御される。
【００４５】
ステップＳ１０４では、コントローラ４０は、エンジン負荷が増加したか否かを判断する。エンジン負荷が増加したか否かは、アクセルペダルセンサ４１によって検出されるアクセルペダル踏込み量に基づいて判断される。
【００４６】
エンジン負荷が増加したと判断された場合には、コントローラ４０はステップＳ１０５の処理を実行する。エンジン負荷が増加も低減もしていない場合には、コントローラ４０は処理を終了する。
【００４７】
ステップＳ１０５では、コントローラ４０は、吸気弁２２の作動角・リフト量変化時の変化速度を負荷増加時速度に設定する。負荷増加時速度は、吸気弁２２の作動角・リフト量変化開始時の作動角及びリフト量に基づいて、図５に示すマップを参照することで決定される。
【００４８】
エンジン負荷増加時には吸気弁２２の作動角及びリフト量は大きくなるように制御されるが、この場合には吸気量が増加するので、吸気弁２２の作動角及びリフト量の変化速度が速くても残留ガス率が増加することがない。したがって、負荷増加時速度は、図５の線Ｂに示すように、負荷低減時速度よりも高速側であって、作動角・リフト量変化開始時の作動角及びリフト量によらず一定に設定される。
【００４９】
図４に戻り、ステップＳ１０６では、コントローラ４０は、負荷増加時速度で吸気弁２２の作動角・リフト量が変化するように可変動弁装置２００の回転アクチュエータ２４３を駆動し、吸気弁２２の作動角及びリフト量をエンジン運転状態から決定される目標値まで制御して、処理を終了する。エンジン負荷増加時は、吸気弁２２の作動角及びリフト量は大きくなるように制御される。
【００５０】
図６（Ａ）〜図６（Ｄ）を参照して、エンジン１００の吸気制御装置における作用・効果について説明する。
【００５１】
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、従来手法のエンジンの吸気制御装置におけるエンジン負荷低減時の吸気弁２２の作動角と残留ガス率を示す図である。図６（Ｃ）及び図６（Ｄ）は、エンジン１００の吸気制御装置におけるエンジン負荷低減時の吸気弁２２の作動角と残留ガス率を示す図である。
【００５２】
なお、可変動弁装置２００では作動角とリフト量が同時に変化するが、図６（Ａ）及び図６（Ｃ）では吸気弁２２の作動角のみの変化を示したものである。
【００５３】
従来手法のエンジンの吸気制御装置は、時刻ｔ１で車両が減速してエンジン負荷が低減すると、図６（Ａ）に示すように吸気弁２２の作動角を小さく制御して、吸気量を低下させる。従来手法では吸気弁２２の作動角を急速に小さくするので、図６（Ｂ）に示すように吸気弁２２のリフト特性変更時の時刻ｔ２において残留ガス率が急増してしまう。
【００５４】
これに対して、エンジン１００の吸気装置はエンジン負荷が低減した時刻ｔ１で図６（Ｃ）に示すように吸気弁２２の作動角を小さく制御するが、吸気弁２２の作動角変化速度は低速側の負荷低下時速度に設定されているので、吸気弁２２の作動角が急速に変化することが抑制される。そのため図６（Ｄ）に示すように、吸気弁２２のリフト特性変更時の時刻ｔ２においても、残留ガス率が急増することがない。
【００５５】
以上により、本実施形態では、下記の効果を得ることができる。
【００５６】
エンジン１００の吸気制御装置は、エンジン負荷低減時には、低速側の負荷低減時速度で吸気弁２２の作動角・リフト量が変化するように可変動弁装置２００の回転アクチュエータ２４３を駆動し、吸気弁２２の作動角及びリフト量を目標値まで制御するので、残留ガス率が急増することがなく、燃焼性の悪化を抑制することが可能となる。
【００５７】
吸気弁２２の作動角・リフト量変化開始時の作動角及びリフト量が小さい場合ほど、エンジン負荷低減時に残留ガス率が急増しやすいが、エンジン１００の吸気制御装置では、吸気弁２２の作動角・リフト量変化開始時の作動角及びリフト量が小さくなるほど負荷低減時速度を低速に設定するので、より効率的に燃焼性の悪化を抑制することが可能となる。
【００５８】
また、エンジン１００の吸気制御装置では、吸気弁２２の作動角・リフト量の変化速度を可変動弁装置２００の回転アクチュエータ２４３によって制御するので、油温等の影響を受ける作動油を利用して吸気弁２２のリフト特性を制御する場合と比較して、制御性の向上を図ることができる。
【００５９】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【００６０】
本実施形態の可変動弁装置２００は、吸気弁２２の作動角とリフト量を同時に制御するように構成したが、作動角とリフト量を独立して制御するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１００  エンジン
１１  ピストン
１２  燃焼室
２１  吸気ポート
２２  吸気弁
４０  コントローラ
１００  エンジン
２００  可変動弁装置
２１０  揺動カム
２２１  駆動軸
２２３  第１リンク
２２６  ロッカアーム
２２８  第２リンク
２３１  制御軸
２４１  カムスプロケット
２４３  回転アクチュエータ
【図１】
2010169004.tif 000003
【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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