(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸・排気弁の開閉時期を、設定した目標値とするように可変制御する可変動弁の制御装置において、吸気弁の開時期、排気弁の開時期及び閉時期におけるそれぞれの目標値の変化速度を、吸気弁の閉時期における目標値の変化速度より小さい値に設定したことを特徴とする可変動弁の制御装置。
【請求項２】
吸気弁の開時期、排気弁の開時期及び閉時期における目標値の変化速度に上限値を設けたことを特徴とする請求項１に記載の可変動弁の制御装置。
【請求項３】
吸気弁の開時期、排気弁の開時期及び閉時期における目標値の変化速度に設けた上限値を、吸気弁の閉時期における目標値の変化速度に設けた上限値より小さくしたことを特徴とする請求項１に記載の可変動弁の制御装置。
【請求項４】
前記吸気弁の開時期、排気弁の開時期及び閉時期の目標値を加重平均演算により演算するときの過去の値に対する重みを、吸気弁閉時期の目標値を加重平均演算により演算するときの過去の値に対する重みより大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の可変動弁の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁駆動式など開閉時期を任意に可変制御できる吸・排気弁を備えた可変動弁エンジンのトルクを調整する制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般のエンジンでは、スロットル弁の開度によって吸入空気量を制御するが、近年、電磁駆動式の吸・排気弁を備え、主として吸気弁の閉時期の制御によって吸入空気量を制御するようにしたものが提案されている（特開平１０−３７７２７号公報参照）  。
【０００３】
この種の吸入空気量制御では、スロットル弁を備えない場合は略大気圧に維持される吸気圧力、またスロットル弁を併用する場合はスロットル弁開度に応じた吸気圧力に対し、吸気弁の閉時期により決定される有効吸気行程に応じたシリンダ吸入空気の体積量を制御することで、要求トルクに応じた目標空気量を得るように制御することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、正確には燃焼室内の残留ガス量に応じて目標空気量を得るための吸気弁閉時期が変化し、残留ガス量が多くなるほど閉時期を吸気下死点に近づけて有効吸気行程を増大する必要がある。したがって、残留ガス量を決定する排気弁の閉時期と吸気弁の開時期を考慮して（より正確には排気弁の開時期をも考慮して）  、吸気弁の閉時期を算出することが要求される。
【０００５】
その場合、吸・排気弁の各バルブタイミングの制御を均等に行うと、例えば残留ガス量の変化に対し、吸気弁閉時期以外の排気弁の閉時期と吸気弁の開時期、さらには排気弁の開時期を含めた吸気弁の閉時期以外の制御の方が、吸気弁の閉時期の制御より応答性良く実行されると、吸気弁の閉時期が目標値に制御されるまでの過渡時におけるトルクのずれが大きくなり、良好な運転性を確保できないことがあった。
【０００６】
例えば、内部ＥＧＲ率を一定に維持しながら吸入空気量を増大する制御を行う場合、吸気弁の開時期と排気弁の閉時期、更には排気弁の開時期を変更しつつ、吸入空気量の増大分に内部ＥＧＲ量（残留ガス量）の増大分を考慮して、吸気弁の閉時期を遅らせる制御を行うことになるが、吸気弁の開時期、排気弁の閉時期及び排気弁の開時期の変化に対して吸気弁の閉時期の変化が遅れると、残留ガス量の増大に対して吸入空気量が不足し、トルク不足となってしまい、運転性が大きく低下してしまう。
【０００７】
即ち、内部ＥＧＲ量（残留ガス量）の変化に追従して常に最適な空気量（新気量）を確保できるように、内部ＥＧＲ量（残留ガス量）を決定する吸気弁の開時期と排気弁の閉時期、さらには排気弁の開時期の制御の応答性を、吸気弁の閉時期制御の応答性より低くする必要がある。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、吸・排気弁の各バルブタイミングの応答性を適切に設定することにより、良好な過渡性能が得られるようにした可変動弁の気量制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１にかかる発明は、
エンジンの吸・排気弁の開閉時期を、設定した目標値とするように可変制御する可変動弁の制御装置において、吸気弁の開時期、排気弁の開時期及び閉時期におけるそれぞれの目標値の変化速度を、吸気弁の閉時期における目標値の変化速度より小さい値に設定したことを特徴とする。
【００１０】
請求項１に係る発明によると、
吸気弁の開時期、排気弁の開時期及び閉時期の目標値を変更すると、該変更に応じた残留ガス量の変化に応じて吸気弁の閉時期の目標値も変更されるが、吸気弁閉時期以外の残留ガス量の変化に関与する吸気弁の開時期、排気弁の開時期及び閉時期の目標値の変化速度が、吸気弁の閉時期の目標値の変化速度より小さく制御される。
【００１１】
これにより、残留ガス量の変化に追従して目標空気量を最適値に維持する制御を行なうことができ、過渡時にも高精度な吸入空気量制御ひいてはトルク制御を行なうことができ、急激なトルク変化を回避でき良好な運転性を維持できる。
【００１２】
また、請求項２に係る発明は、
吸気弁の開時期、排気弁の開時期及び閉時期における目標値の変化速度に上限値を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る発明によると、
吸気弁の開時期、排気弁の開時期及び閉時期の目標値の変化速度は、上限値により規制されることで、吸気弁の閉時期の目標値の変化速度より小さく制御される。
【００１４】
また、請求項３に係る発明は、
吸気弁の開時期、排気弁の開時期及び閉時期における目標値の変化速度に設けた上限値を、吸気弁の閉時期における目標値の変化速度に設けた上限値より小さくしたことを特徴とする。
【００１５】
請求項３に係る発明によると、
吸気弁の開時期、排気弁の開時期及び閉時期の目標値の変化速度は、これら目標値の変化速度に対して設けた上限値が吸気弁の閉時期の目標値の変化速度に対して設けた上限値より小さく設定されることにより、吸気弁の閉時期の目標値の変化速度より小さく制御される。
【００１６】
また、請求項４に係る発明は、
前記吸気弁の開時期、排気弁の開時期及び閉時期の目標値を加重平均演算により演算するときの過去の値に対する重みを、吸気弁閉時期の目標値を加重平均演算により演算するときの過去の値に対する重みより大きくしたことを特徴とする。
【００１７】
請求項４に係る発明によると、
ノイズ等による過渡的な変動を回避するため制御目標値に対して加重平均演算を行うと、目標値への収束に遅れを有し、吸気弁の開時期、排気弁の開時期及び閉時期の目標値算出における加重平均演算の過去の重みを、吸気弁閉時期の目標値算出における加重平均演算の過去の重みより大きくすることにより、目標値への収束の遅れが大きくなる。
【００１８】
これにより、吸気弁の開時期、排気弁の開時期及び閉時期の変化速度を、吸気弁閉時期の変化速度より小さくすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す可変動弁の制御装置を備えたエンジンのシステム図である。
【００２０】
エンジン１の各気筒のピストン２により画成される燃焼室３には、点火栓４を囲むように、電磁駆動式の吸気弁５及び排気弁６を備えている。７は吸気通路、８は排気通路である。
【００２１】
吸気弁５及び排気弁６の電磁駆動装置（吸・排気弁と共に可変動弁を構成する）  の基本構造を図２に示す。弁体２０の弁軸２１にプレート状の可動子２２が取付けられており、この可動子２２はスプリング２３，２４により中立位置に付勢されている。この可動子２２の下側に開弁用電磁コイル２５が配置され、上側に閉弁用電磁コイル２６が配置されている。
【００２２】
そして、エンジン１の始動前にこれら開弁用電磁コイル２５及び閉弁用電磁コイル２６を交互に通電して可動子２２を共振させ、振幅が十分大きくなったところで、いずれかの電磁コイルに可動子２２を吸着保持する。
【００２３】
その後は、閉弁から開弁させる際は、可動子２２を吸着している上側の閉弁用電磁コイル２６への通電を停止した後、スプリング２３の付勢力で可動子２２を下方に移動させ、下側の開弁用電磁コイル２５に十分接近したところから該開弁用電磁コイル２５を通電して可動子２２を吸着することにより、弁体２０をリフトさせて開弁させる。
【００２４】
逆に、開弁から閉弁させる際は、可動子２２を吸着している下側の開弁用電磁コイル２５への通電を停止した後、スプリング２４の付勢力で可動子２２を上方へ移動させ、上側の閉弁用電磁コイル２６に十分接近したところから該閉弁用電磁コイル２６を通電して、可動子２２を吸着することにより、弁体２０をシート部に着座させて閉弁させる。
【００２５】
図１に戻って、吸気通路７には、各気筒毎の吸気ポート部分に、電磁式の燃料噴射弁９が設けられている。
ここにおいて、吸気弁５、排気弁６、燃料噴射弁９及び点火栓４の作動は、コントロールユニット１０により制御され、このコントロールユニット１０には、エンジン回転に同期してクランク角信号を出力しこれによりエンジン回転速度を検出可能なクランク角センサ１１、アクセル開度（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１２等から、信号が入力されている。
【００２６】
そして、アクセル開度，エンジン回転速度等のエンジンの運転条件に基づいて目標トルクを発生し、かつ、排気エミッション特にＮＯｘ排出量低減のため、運転条件に応じて適度な内部ＥＧＲ量に制御されるように、吸気弁５と排気弁６の目標開閉時期が設定され、該目標開閉時期が得られるように吸気弁５，排気弁６の開閉時期が制御される。
【００２７】
また、前記各種センサ類により検出された値に基づいて、吸入空気量が検出され、該吸入空気量に基づいて前記燃料噴射弁９からの燃料噴射量が制御される。以下に、本発明に係る吸・排気弁の開閉時期制御の第１の実施形態を、図３のフローチャートに従って詳細に説明する。
【００２８】
ステップ１では、アクセルペダルセンサ１２によって検出されたアクセル開度及びクランク角センサ１１によって検出されたエンジン回転速度等を読み込んで、エンジン１の運転状態を検出する。
【００２９】
ステップ２では、前記検出された運転状態に基づいて、要求トルクに見合った目標空気量ＱＡを算出する。
ステップ３では、前記目標空気量ＱＡを得るための吸気弁５の閉時期の基本値ＩＶＣｏが設定される。該基本値ＩＶＣｏは、内部ＥＧＲ量（残留ガス量）を考慮しない値として設定される。
【００３０】
ステップ４では、前記検出された運転状態に基づいて、内部ＥＧＲ量を適量に制御するべくバルブオーバーラップ量を決定する排気弁６の閉時期ＥＶＣと吸気弁５の開時期ＩＶＯとを設定し、さらに、該排気弁６の閉時期ＥＶＣに合わせて必要な排気弁６の開期間が確保されるように排気弁６の開時期ＥＶＯが設定される。なお、排気弁６の開時期ＥＶＯも排気（掃気）効率に関連して内部ＥＧＲ量に関与する。
【００３１】
ステップ５では、前記ＩＶＯ、ＥＶＣ、ＥＶＯの前回設定値からの変化量ΔＩＶＯ、ΔＥＶＣ、ΔＥＶＯが、上限値Δｍａｘを超えないように変化量を制限するリミット処理を行う。
【００３２】
ステップ６では、前記運転状態に応じた内部ＥＧＲ量を考慮して前記吸気弁５閉時期の基本値ＩＶＣｏを補正した閉時期ＩＶＣを設定する。
ステップ７では、上記のようにして設定された吸気弁５の閉時期ＩＶＣと、リミット処理された排気弁６の開時期ＥＶＯ及び閉時期ＥＶＣと吸気弁５の開時期ＩＶＯ（最終的に設定される開閉時期の目標値）に応じた制御信号を出力して、吸・排気弁の開閉時期を制御する。
【００３３】
このようにすれば、内部ＥＧＲ量に関与する排気弁６の開時期ＥＶＯ及び閉時期ＥＶＣと吸気弁５の開時期ＩＶＯについては、上限値Δｍａｘによるリミット処理により、吸気弁５の閉時期ＩＶＣに比較して変化速度が遅く制御されることになる。
【００３４】
図４は、加減速時の制御例を示し、加速時に排気弁６の開時期ＥＶＯ及び閉時期ＥＶＣを５°ずつ遅角し、吸気弁５の開時期ＩＶＯを５°進角させてバルブオーバーラップ量を１０°増大すると共に、吸気弁５の閉時期ＩＶＣを２０°遅角する制御を行い、その後各バルブタイミングを加速前の値に戻して減速を行ったものである。
【００３５】
図示実線に示すように、吸気弁５の閉時期ＩＶＣの変化速度の方を、それ以外のバルブタイミングＩＶＯ、ＥＶＣ、ＥＶＯの変化速度より大きくすることで、過渡状態でもＩＶＯ、ＥＶＣ、ＥＶＯの変化にＩＶＣが良好に追従しながら最終目標値に収束させることができる。また、仮に過渡時にトルク感度の大きい吸気弁５の閉時期ＩＶＣの変化が、それ以外のトルク感度の小さい各バルブタイミングの変化より早過ぎることがあったとしても、要求トルクの増減方向に一致する方向で大きめとなるだけなので違和感がない。逆に、過渡時に吸気弁５の閉時期ＩＶＣの変化が、それ以外の各バルブタイミングＩＶＯ、ＥＶＣ、ＥＶＯの変化より遅いと、一旦要求トルクの増減方向と逆向きの方向に制御されることになるので、違和感が大きい（図示一点鎖線参照）。特に要求トルクが増大しているにもかかわらず、残留ガスの増大に吸気弁閉時期の制御が遅れて実際のトルクが減少してしまうことは、大きな問題であるが、本発明では、このような問題を回避できる。
【００３６】
次に、本発明に係る吸・排気弁の開閉時期制御の、第２の実施形態のフローを図５に示す。ステップ１〜ステップ６は図３と同様であり、異なるのは、ステップ１１において、ステップ６で設定された吸気弁５の閉時期の前回設定値に対する変化量ΔＩＶＣに対しても上限値Δｍａｘ２を超えないように変化量を制限するリミット処理を行うが、該ΔＩＶＣの上限値Δｍａｘ２は、ステップ５において変化量ΔＩＶＯ、ΔＥＶＣ、ΔＥＶＯに対して設定される上限値Δｍａｘより大きい値に設定されている点である。
【００３７】
このように、ΔＩＶＣの上限値Δｍａｘ２＞ΔＩＶＯ、ΔＥＶＣ、ΔＥＶＯの上限値Δｍａｘとしても、吸気弁５の閉時期以外のバルブタイミングの変化速度を、吸気弁５の閉時期の変化速度より小さく制御できるため、過渡時においても高精度なトルク制御を行なうことができ、また、ΔＩＶＣもリミット処理することで、急激なトルク変化を抑制して、滑らかな運転性能を確保できる。
【００３８】
また、吸気弁５の閉時期ＩＶＣの目標値への収束と、それ以外のバルブタイミングＩＶＯ、ＥＶＣ、ＥＶＯの目標値への収束が略同時に行われるように、各バルブタイミング毎に、目標値の変化量に対して上限値を比例的に設定する構成としてもよい。
【００３９】
図６は、本発明に係る吸・排気弁の開閉時期制御の、第３の実施形態のフローを示す。
この実施形態では、リミット処理の代わりに、ステップ４'での吸気弁５の開時期ＩＶＯ、排気弁６の閉時期ＥＶＣ及び開時期ＥＶＯの算出時と、ステップ６での内部ＥＧＲ量に応じた吸気弁５の閉時期ＩＶＣの補正後のステップ２１において、ノイズ等による過渡的な変動を回避するため加重平均演算処理を行うが、吸気弁５の開時期ＩＶＯ、排気弁６の閉時期ＥＶＣ及び開時期ＥＶＯの算出における平均化度合い（なまし度合い）を、吸気弁５の閉時期ＩＶＣの算出における平均化度合いより大きくする（加重平均演算の場合過去の値に対する重みを、より大きくする）。
【００４０】
このように平均化処理を行うと、目標値への収束に遅れを有し、吸気弁５の開時期ＩＶＯ、排気弁６の開時期ＥＶＯ及び閉時期ＥＶＣの算出の平均化度合いを、吸気弁５の閉時期ＩＶＣ算出の平均化度合いより大きくすることにより、目標値への収束の遅れが大きくなり、吸気弁５の開時期ＩＶＯ、排気弁６の開時期ＥＶＯ及び閉時期ＥＶＣの変化速度を、吸気弁５閉時期ＩＶＣの変化速度より小さくすることができ、第１、第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す可変動弁の制御装置を備えたエンジンのシステム図。
【図２】吸・排気弁の電磁駆動装置の基本構造図。
【図３】吸・排気弁の開閉時期制御の第１の実施形態のフローチャート。
【図４】加減速制御時の各バルブタイミングの様子を示すタイムチャート。
【図５】吸・排気弁の開閉時期制御の第２の実施形態のフローチャート。
【図６】吸・排気弁の開閉時期制御の第３の実施形態のフローチャート。
【符号の説明】
１  エンジン
５  吸気弁
６  排気弁
８  排気通路
９  燃料噴射弁
１０  コントロールユニット
１１  クランク角センサ
１２  アクセルペダルセンサ
【図１】
0003565119.tif 000002
【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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