(57)【要約】【課題】  内燃機関の気筒毎の燃焼状態のバラツキを抑制し、燃費、ドライバビリティを向上させる。【解決手段】  内燃機関１０の吸気弁３６を駆動し、吸気弁３６のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御する動弁装置４８Ａ，４８Ｂと、各気筒において吸気弁３６と動弁装置４８Ａ，４８Ｂとの間に生じるクリアランス量を取得するクリアランス量取得手段と、クリアランス量に基づいて、気筒毎に吸気弁３６のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御する制御手段と、を備える。クリアランス量に基づいて、気筒毎に吸気弁３６のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御するため、気筒毎にクリアランス量が異なる場合であっても、全気筒の燃焼状態を均一にすることが可能となる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の弁体を駆動する駆動手段と、
前記弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御する可変機構と、
各気筒において前記弁体と前記駆動手段との間に生じるクリアランス量を取得するクリアランス量取得手段と、
前記クリアランス量に基づいて、気筒毎に前記弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
【請求項２】
各気筒における燃焼状態を推定する燃焼状態推定手段を更に備え、
前記制御手段は、前記クリアランス量と前記燃焼状態とに基づいて、前記弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁機構。
【請求項３】
前記燃焼状態推定手段は、各気筒の吸入空気量、各気筒の吸気又は排気の空燃比、又は各気筒の爆発行程におけるクランクシャフトの角加速度に基づいて燃焼状態を推定することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の可変動弁機構。
【請求項４】
各気筒において前記弁体及び前記駆動手段の近傍の温度を取得する温度取得手段を備え、
前記クリアランス量取得手段は、前記温度取得手段により取得された温度に基づいて前記クリアランス量を取得することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁機構。
【請求項５】
前記温度取得手段は、冷却水温又は油温に基づいて前記弁体及び前記駆動手段の近傍の温度を取得することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の可変動弁機構。
【請求項６】
内燃機関の弁体を駆動する駆動手段と、
前記弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御する可変機構と、
各気筒における燃焼状態を推定する燃焼状態推定手段と、
前記燃焼状態に基づいて、前記弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御することを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
【請求項７】
前記燃焼状態推定手段は、各気筒において前記弁体と前記駆動手段との間に生じるクリアランス量、各気筒の吸入空気量、各気筒の吸気又は排気の空燃比、又は各気筒の爆発行程におけるクランクシャフトの角加速度に基づいて前記燃焼状態を推定することを特徴とする請求項６記載の内燃機関の可変動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の可変動弁機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開平６−２１３０４４号公報には、可変動弁機構を備えた内燃機関において、各気筒毎の吸入空気量のバラツキを抑制し、各々のシリンダを所望の空気流量および空燃比において作動させる技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２１３０４４号公報
【特許文献２】特表２００２−５００３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、各気筒の燃焼状態のバラツキは様々な要因によって発生し、各気筒の燃焼状態を均一にすることは非常に困難である。例えば、吸気弁と、吸気弁を駆動するカムとの間のクリアランス（タペットクリアランス）は、部品加工精度、部品組立精度等に起因して各気筒で異なる値となる。そして、タペットクリアランスが小さい気筒では吸気弁のリフト量、作用角が大きくなり、タペットクリアランスが大きい気筒では吸気弁のリフト量、作用角が小さくなる。従って、タペットクリアランスのバラツキに応じて各気筒への吸入空気量にバラツキが生じ、各気筒での燃焼状態にバラツキが発生する。
【０００５】
また、タペットクリアランスは温度変化によって変動する。例えば、吸気弁が鉄製であり、カムシャフトを保持するシリンダヘッドがアルミ製の場合、温度変化による鉄とアルミの熱膨張差によりタペットクリアランスが変動し、温度が高くなるほどタペットクリアランスは大きくなる。この際、各気筒における冷却液流路、オイル流路の形状の相違、または放熱の度合いの相違などに起因して各気筒での温度変化が異なると、温度変化によるタペットクリアランスの変動量が各気筒で異なることとなり、各気筒のタペットクリアランスにバラツキが生じてしまう。更に、吸気弁、またはカムシャフトの接触面には摩耗が生じるが、摩耗量にバラツキが生じると、各気筒におけるタペットクリアランスにバラツキが発生する。このような場合も各気筒への吸入空気量にバラツキが生じ、各気筒での燃焼状態にバラツキが発生する。
【０００６】
また、各気筒の吸入空気量のバラツキはタペットクリアランス以外の要因によっても発生する。例えば、各気筒の吸気弁のリフト量、作用角を同一とした場合であっても、各気筒における吸気ポート、排気ポートの形状の違い、各気筒へ送られる吸入空気温度の違い、吸気、排気の脈動などの要因から、各気筒への吸入空気量にバラツキが生じる場合がある。この場合においても、吸入空気量のバラツキに起因して各気筒の燃焼状態にバラツキが発生することとなる。
【０００７】
そして、このような要因から燃焼状態にバラツキが発生すると、機関運転時のトルク変動が大きくなりドライバビリティが悪化する。また、燃費が低下し、性能向上を十分に得ることができなくなる。
【０００８】
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、内燃機関の気筒毎の燃焼状態のバラツキを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の弁体を駆動する駆動手段と、前記弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御する可変機構と、各気筒において前記弁体と前記駆動手段との間に生じるクリアランス量を取得するクリアランス量取得手段と、前記クリアランス量に基づいて、気筒毎に前記弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、各気筒における燃焼状態を推定する燃焼状態推定手段を更に備え、前記制御手段は、前記クリアランス量と前記燃焼状態とに基づいて、前記弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御することを特徴とする。
【００１１】
第３の発明は、第２の発明において、前記燃焼状態推定手段は、各気筒の吸入空気量、各気筒の吸気又は排気の空燃比、又は各気筒の爆発行程におけるクランクシャフトの角加速度に基づいて燃焼状態を推定することを特徴とする。
【００１２】
第４の発明は、第１〜第３の発明のいずれかにおいて、各気筒において前記弁体及び前記駆動手段の近傍の温度を取得する温度取得手段を備え、前記クリアランス量取得手段は、前記温度取得手段により取得された温度に基づいて前記クリアランス量を取得することを特徴とする。
【００１３】
第５の発明は、第４の発明において、前記温度取得手段は、冷却水温又は油温に基づいて前記弁体及び前記駆動手段の近傍の温度を取得することを特徴とする。
【００１４】
第６の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の弁体を駆動する駆動手段と、前記弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御する可変機構と、各気筒における燃焼状態を推定する燃焼状態推定手段と、前記燃焼状態に基づいて、前記弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御することを特徴とする。
【００１５】
第７の発明は、第６の発明において、前記燃焼状態推定手段は、各気筒において前記弁体と前記駆動手段との間に生じるクリアランス量、各気筒の吸入空気量、各気筒の吸気又は排気の空燃比、又は各気筒の爆発行程におけるクランクシャフトの角加速度に基づいて前記燃焼状態を推定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、弁体のクリアランス量に基づいて、気筒毎に弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御するため、気筒毎にクリアランス量が異なる場合であっても、全気筒の燃焼状態を均一にすることが可能となる。これにより、内燃機関の効率、燃費を向上することが可能となり、また、ドライバビリティを良好にすることができる。
【００１７】
第２の発明によれば、各気筒のクリアランス量と燃焼状態の双方に基づいて、気筒毎に弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御するため、全気筒の燃焼状態を高い精度で均一にすることが可能となる。
【００１８】
第３の発明によれば、各気筒の吸入空気量、各気筒の吸気又は排気の空燃比、又は各気筒の爆発行程におけるクランクシャフトの角加速度に基づいて、各気筒の燃焼状態を確実に推定することができる。
【００１９】
第４の発明によれば、弁体及び駆動手段の近傍の温度に基づいてクリアランス量を正確に求めることができるため、クリアランス量に基づいて全気筒の燃焼状態を確実に均一にすることが可能となる。
【００２０】
第５の発明によれば、冷却水温又は油温に基づいて弁体及び駆動手段の近傍の温度を取得するため、既存の温度センサを用いてクリアランス量を取得することができる。
【００２１】
第６の発明によれば、各気筒の燃焼状態に基づいて、気筒毎に弁体のリフト量及び／又は開閉タイミングを制御するため、全気筒の燃焼状態を高い精度で均一にすることが可能となる。これにより、内燃機関の効率、燃費を向上することが可能となり、また、ドライバビリティを良好にすることができる。
【００２２】
第７の発明によれば、各気筒において弁体と駆動手段との間に生じるクリアランス量、各気筒の吸入空気量、各気筒の吸気又は排気の空燃比、又は各気筒の爆発行程におけるクランクシャフトの角加速度に基づいて、各気筒の燃焼状態を確実に推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面に基づいてこの発明の一実施形態について説明する。尚、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。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の可変動弁機構を備えたシステムの構成を示す模式図である。内燃機関１０には吸気通路１２および排気通路１４が連通している。吸気通路１２は、上流側の端部にエアフィルタ１６を備えている。エアフィルタ１６には、吸気温ＴＨＡ（すなわち外気温）を検出する吸気温センサ１８が組みつけられている。
【００２５】
エアフィルタ１６の下流には、スロットルバルブ２２が設けられている。スロットルバルブ２２の近傍には、スロットル開度ＴＡを検出するスロットルセンサ２４と、スロットルバルブ２２が全閉となることでオンとなるアイドルスイッチ２６とが配置されている。スロットルバルブ２２の下流には、サージタンク２８が設けられている。サージタンク２８の下流では、吸気通路１２が気筒数に分割されて各気筒と接続されている。
【００２６】
吸気通路１２が分割された位置の下流には、吸入空気量のセンサ（エアフロメータ）２０が配置されている。エアフロメータ２０は、各気筒に送られる空気量をそれぞれ計測する。
【００２７】
内燃機関１０には、燃焼室内（筒内）に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁３０が設けられている。なお、燃料噴射弁３０は、吸気ポートに燃料を噴射するものであっても良い。また、内燃機関１０は、吸気弁３６および排気弁３８を備えている。吸気弁３６には、吸気弁３６を駆動するための動弁装置４８が接続されている。また、排気弁３８には、排気弁３８を駆動するための動弁装置５０が接続されている。
【００２８】
また、燃焼室内に噴霧された燃料に点火するため、内燃機関１０の筒内には点火プラグが設けられている。更に、筒内には、その内部を往復運動するピストン４４が設けられている。
【００２９】
各気筒から排出された排気ガスは、各気筒毎に設けられた排気通路１４に送られる。気筒毎に設けられた排気通路１４は下流で集合化され、排気浄化触媒３２と接続されている。排気通路１４が集合化される位置の上流には、空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ、Ｏ２酸素センサ）１７が設けられている。空燃比センサ１７によれば、各気筒から排出された排気ガスの空燃比を求めることができる。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態の制御装置はＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備えている。ＥＣＵ４０には、上述した各種センサに加え、クランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサ７０、各気筒の近傍においてシリンダヘッドの温度を検出する温度センサ７２などが接続されている。更に、ＥＣＵ４０には、内燃機関１０の運転状態を把握すべく、ノッキングの発生を検知するKCSセンサや、スロットル開度、機関回転数、排気温度、冷却水温度、潤滑油温度、触媒床温度などを検出するための各種センサ（不図示）が接続されている。また、ＥＣＵ４０には、上述した燃料噴射弁３０、動弁装置４８，５０などの各アクチュエータが接続されている。
【００３１】
図２は、吸気弁３６および動弁装置４８の周辺の構成を示す模式図である。図２では、排気弁３８および動弁装置５０の図示を省略しているが、吸気側の動弁装置４８と排気側の動弁装置５０は基本的に同一の構成を有している。ここでは、内燃機関１０の個々の気筒に２つの吸気弁３６と２つの排気弁３８とが備わっているものとする。
【００３２】
本実施形態の内燃機関１０は４つの気筒（＃１〜＃４）を備えており、＃１→＃３→＃４→＃２の順で爆発行程が行われる。動弁装置４８は、２つの装置（動弁装置４８Ａ、動弁装置４８Ｂ）から構成されている。動弁装置４８Ａは＃２気筒および＃３気筒が備える吸気弁３６を駆動し、動弁装置４８Ｂは＃１気筒および＃４気筒が備える吸気弁３６を駆動する。
【００３３】
動弁装置４８Ａは、駆動源としての電動機（以下、モータと称する）５４Ａと、モータ５４Ａの回転運動を伝達する伝達機構としてのギヤ列５６Ａと、ギヤ列から伝達された回転運動を吸気弁３６の直線的な開閉運動に変換するカムシャフト５８Ａとを備えている。同様に、動弁装置４８Ｂは、モータ５４Ｂ、ギヤ列５６Ｂ、カムシャフト５８Ｂを備えている。ギヤ列５６Ｂの構成はギヤ列５６Ａと同様である。
【００３４】
モータ５４Ａ，５４Ｂには、回転速度の制御が可能なＤＣブラシレスモータ等が使用される。モータ５４Ａ，５４Ｂには、その回転位置を検出するためのレゾルバ、ロータリーエンコーダ等の位置検出センサが内蔵されている。カムシャフト５８Ａ、５８Ｂの外周部には、カムシャフト５８Ａ、５８Ｂに対して一体回転するカム駆動ギヤ６０と、やはりカムシャフト５８Ａ、５８Ｂに対して一体回転するカム６２とが設けられている。
【００３５】
ギヤ列５６Ａは、モータ５４Ａの出力軸５５に取り付けられたモータギヤ６４Ａの回転を中間ギヤ６６Ａを介してカムシャフト５８Ａのカム駆動ギヤ６０に伝達する。ギヤ列５６Ａはモータギヤ６４Ａとカム駆動ギヤ６０とが互いに等しい速度で回転するように構成されても良いし、モータギヤ６４Ａに対してカム駆動ギヤ６０を増速又は減速させるように構成されても良い。同様にして、ギヤ列５６Ｂは、モータ５４Ｂの出力軸に取り付けられたモータギヤ６４Ｂの回転を中間ギヤ６６Ｂ（図２において不図示）を介してカムシャフト５８Ｂのカム駆動ギヤ６０に伝達する。
【００３６】
図２に示すように、カムシャフト５８Ａは＃２，＃３気筒の吸気弁３６の上部に配置されており、カムシャフト５８Ａに設けられたカム６２により＃２，＃３気筒の吸気弁３６が開閉駆動される。また、カムシャフト５８Ｂは２つに分割された状態で＃１，＃４気筒の吸気弁３６の上部に配置されており、カムシャフト５８Ｂに設けられたカム６２により＃１，＃４気筒の吸気弁３６が開閉駆動される。２つに分割されたカムシャフト５８Ｂはカムシャフト５８Ａに挿通された連結部材により接続され、一体的に回転するように構成されている。
【００３７】
図３は、カム６２によって吸気弁３６が駆動される様子を示す模式図である。カム６２はカムシャフト５８Ａ，５８Ｂと同軸の円弧状のベース円６２ｂの一部を半径方向外側に向かって膨らませてノーズ６２ａを形成した板カムの一種として形成されている。カム６２のプロファイルはその全周に亘って負の曲率が生じないように、つまり半径方向外側に向かって凸曲面を描くように設定されている。なお、本実施形態ではカム６２が吸気弁３６を直接駆動する直打式の動弁系を例示しているが、ロッカーアームを介して吸気弁３６を駆動するものであっても良い。ロッカーアームを介して吸気弁３６を駆動する動弁系の場合、カム６２のプロファイルは、半径方向外側に向かって凹曲面を描くように設定される場合もある。
【００３８】
図２に示すように、吸気弁３６はそれぞれ弁軸３６ａを備えている。各カム６２は吸気弁３６の弁軸３６ａの一端に設けられたリテーナ６８と対向する。各吸気弁３６はバルブスプリング（不図示）の圧縮反力によってカム６２側に付勢され、カム６２のベース円６２ｂとリテーナ６８が対向している場合は、吸気ポートのバルブシート（不図示）に吸気弁３６が密着して吸気ポートが閉じられる。
【００３９】
モータ５４Ａ、５４Ｂの回転運動がギヤ列５６Ａ，５６Ｂを介してカムシャフト５８Ａ，５８Ｂに伝達されると、カムシャフト５８Ａ，５８Ｂと一体にカム６２が回転し、ノーズ６２ａがリテーナ６８を乗り越える間にリテーナ６８が押し下げられ、吸気弁３６がバルブスプリングに抗して開閉駆動される。
【００４０】
また、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、カム６２の２つの駆動モードを示している。カム６２の駆動モードには、モータ５４Ａ、５４Ｂを一方向に連続回転させて図３（Ａ）に示すようにカム６２を最大リフト位置、すなわちカム６２のノーズ６２ａが相手側の部品（この場合はリテーナ６８）と接する位置を越えて正転方向（図３（Ａ）中の矢印方向）に連続的に回転させる正転駆動モードと、正転駆動モードにおける最大リフト位置に達する前にモータ５４Ａ、５４Ｂの回転方向を切り換えて図３（Ｂ）に示すようにカム６２を往復運動させる揺動駆動モードとがある。
【００４１】
正転駆動モードでは、カム６２の回転速度を制御することで吸気弁３６の作用角が制御される。また、揺動駆動モードでは、カム６２の回転速度とともに、カム６２が揺動する角度範囲を制御することで、吸気弁３６の最大リフト量、作用角を制御することができる。
【００４２】
これにより、運転状態に応じた最適なリフト量、作用角で吸気弁３６を駆動することが可能となる。図４は内燃機関１０の機関回転数、出力トルクと、カム６２の駆動モードとの関係を示す模式図である。図４に示すように、カム６２の駆動モードは、機関回転数と出力トルクとに関連付けて使い分けられる。基本的に低回転域では揺動駆動モードが選択され、高回転域では正転駆動モードが選択される。これにより、低回転域では吸気弁３６のリフト量、作用角を少なくし、高回転域では吸気弁３６のリフト量、作用角を大きくする制御が行われ、機関回転数と出力トルクに応じた最適な空気量を機関筒内に送ることが可能となる。
【００４３】
図５は、カムシャフト５８Ａに設けられた２種類のカム６２を詳細に示す模式図である。図５に示すように、カムシャフト５８Ａには、＃２気筒の吸気弁３６を駆動するためのカム６２と、＃３気筒の吸気弁３６を駆動するためのカム６２とが１８０°の角度位置だけ離間して設けられている。４気筒の内燃機関ではクランク角７２０°の間に＃１→＃３→＃４→＃２の順で爆発行程が行われるため、＃２気筒と＃３気筒の吸気行程はクランク角の３６０°毎に行われる。動弁装置４８Ａは、クランク角３６０°毎に＃２気筒用のカム６２と＃３気筒用のカム６２が、交互に＃２気筒の吸気弁３６と＃３気筒の吸気弁３６を駆動するようにカムシャフト５８Ａを回転または揺動させる。同様に、カムシャフト５８Ｂには＃１気筒、＃４気筒の吸気弁３６を駆動するためのカム６２が設けられており、動弁装置４８Ｂは、カムシャフト５８Ｂを回転または揺動させることで、＃１気筒の吸気弁３６と＃４気筒の吸気弁３６を駆動する。
【００４４】
このように構成された本実施形態のシステムによれば、各気筒の吸気弁３６を駆動する際に、カムシャフト５８Ａ，５８Ｂの回転速度を可変することで、各気筒毎に吸気弁３６のリフト量、作用角の制御を行うことができる。
【００４５】
具体的には、正転駆動モードでは、カム６２の回転速度を制御することで吸気弁３６の作用角が制御される。また、揺動駆動モードでは、カム６２の回転速度とともに、カム６２が揺動する角度範囲を制御することで、吸気弁３６の最大リフト量、作用角を制御することができる。
【００４６】
そして、本実施形態のシステムでは、各気筒の燃焼状態のバラツキを抑えるため、各気筒の燃焼状態に応じて吸気弁３６のリフト量、作用角を気筒毎に可変し、全ての気筒の燃焼状態が均等となるように制御を行う。
【００４７】
すなわち、ある気筒の燃焼状態が他の気筒の燃焼状態よりも悪化している場合、燃焼状態が悪化している気筒の吸気弁３６のリフト量、作用角が大きくなるように動弁装置４８Ａ，４８Ｂが制御される。これにより、燃焼が悪化している気筒に送る空気量を増加することができ、燃焼状態を改善することができる。
【００４８】
気筒別に燃焼状態を判定する際には、タペットクリアランス、吸入空気量、吸気または排気の空燃比、クランク軸の角加速度などの各種パラメータに基づいて行う。
【００４９】
例えば、タペットクリアランスに応じて各気筒の燃焼状態にバラツキが発生するため、タペットクリアランスを直接測定したり、シリンダヘッド温度から推定することによって、各気筒の燃焼状態を推定することができる。そして、タペットクリアランスが他の気筒に比べて大きい気筒では、リフト量、作用角が他の気筒よりも小さくなるため、吸入空気量が他の気筒よりも少なくなり、燃焼状態が悪化していると判断できる。
【００５０】
また、エアフロメータ２０で検出した吸入空気量から各気筒の燃焼状態を推定することができる。例えば、ある気筒の吸入空気量が他の気筒に比べて少ない場合、吸入空気量の少ない気筒の燃焼状態が他の気筒に比べて悪化していると判断できる。
【００５１】
また、吸気または排気の空燃比から各気筒の燃焼状態を推定することができる。ここで、吸気の空燃比は、エアフロメータ２０で検出された吸入空気量と、燃料噴射弁３０から噴射された燃料量とから各気筒毎に求めることができる。また、排気の空燃比は空燃比センサ１７の検出値から求めることができる。そして、ある気筒の空燃比が他の気筒に比べてリッチの場合は、その気筒へ吸入された空気量が他気筒よりも少なく、燃焼状態が他の気筒に比べて悪化していると判断できる。
【００５２】
更に、各気筒の燃焼状態は、燃焼行程におけるクランクシャフトの角加速度に基づいて推定することができる。爆発行程では燃焼による力を受けてピストン４４が下降するため、爆発行程の上死点以降にクランクシャフトの角加速度は大きく増加する。従って、各気筒の爆発行程において、上死点を過ぎてから所定のクランク角が経過したタイミングでのクランクシャフトの角加速度をクランク角センサ７０から検出し、これらを比較することで、各気筒の燃焼状態を推定することができる。例えば、ある気筒の爆発行程で検出された角加速度が他の気筒の爆発行程で検出された角加速度よりも小さい場合は、角加速度の小さい気筒の燃焼状態が他の気筒に比べて悪化していると推定できる。
【００５３】
次に、上述した燃焼状態に関係する各種パラメータから吸気弁３６のリフト量、作用角を算出するためのマップについて説明する。図６は、上述した各種パラメータのうち、タペットクリアランスに基づいて、吸気弁３６のリフト量、作用角を算出するためのマップを示す模式図である。ここで、図６（Ａ）は、各気筒の近傍におけるシリンダヘッド温度とタペットクリアランスとの関係を示すマップであり、製造時の各気筒のタペットクリアランスの値に基づいて作成され、ＥＣＵ４０に記憶されている。上述したように、吸気弁３６が鉄製であり、シリンダヘッドがアルミ製である場合、シリンダヘッド温度が高くなるほどタペットクリアランスは大きくなる。図６（Ａ）のマップによれば、温度センサ７２から検出した各気筒の近傍のシリンダヘッド温度に基づいて、各気筒のタペットクリアランスを求めることができる。なお、各気筒の近傍におけるシリンダヘッド温度は、冷却水温又は油温に基づいて推定しても良い。
【００５４】
図６（Ｂ）は、タペットクリアランスと吸気弁３６のリフト量、作用角との関係を規定したマップを示している。図６（Ａ）のマップから各気筒のタペットクリアランスを算出した後、各気筒のタペットクリアランスを図６（Ｂ）のマップに当てはめて各気筒の吸気弁３６のリフト量、作用角を算出する。図６（Ｂ）のマップによれば、タペットクリアランスが大きいほど、リフト量、作用角が大きな値となるように動弁装置４８Ａ，４８Ｂが制御される。従って、タペットクリアランスにバラツキが生じている場合であっても、各気筒のリフト量、作用角を個別に制御することで、各気筒への吸入空気量を均一化することができ、全気筒の燃焼状態を均等にすることが可能となる。
【００５５】
図６のマップによれば、製造時（組付時）のタペットクリアランスの値を取得しておけば、タペット調整工程を行う必要がなく、またはタペット調整を非常に簡素に行うことが可能となる。従って、製造時のタペットクリアランスの調整コストを大幅に削減することができる。また、タペットクリアランスに関係する部品の加工精度や、組付調整の精度の要求値を低くできるため、製造コストを低減することが可能である。特に、メカアジャストを行う場合、温度変化、摩耗により各気筒のタペットクリアランスが変化し、吸入空気量が変動してしまう。本実施形態のシステムによれば、温度、運転時間に応じてリフト量、作用角の補正値を持つ方法に比べて各気筒の吸入空気量をより正確に目標値に制御することが可能である。
【００５６】
図７〜図８は、上述した燃焼状態に関係する各種パラメータのうち、吸入空気量、排気空燃比、またはクランクシャフトの角加速度に基づいて、吸気弁３６のリフト量、作用角を算出するためのマップを示している。
【００５７】
図７は、吸入空気量と吸気弁３６のリフト量、作用角との関係を規定したマップを示している。図７に示すように、吸気ポートの形状の相違などに起因して、各気筒毎に吸入空気量が異なる場合は、吸入空気量が少ない気筒ほどリフト量、作用角が大きな値に設定される。これにより、各気筒における吸入空気量を均一にすることができ、各気筒での燃焼状態を均一化することが可能となる。
【００５８】
より詳細には、各気筒の吸入空気量を均一に制御する際には、例えば回転信号や負荷信号を基に各気筒の要求空気量（目標値）を算出し、その目標値に近づけるようにフィードバック制御を行う。そして、モータ５４Ａ，５４Ｂの回転速度を各気筒の吸入行程毎に変更することで、吸気弁３６の開閉タイミングを気筒毎に調整し、吸入空気量を目標値に制御する。空燃比から要求空気量を求める場合は、燃料噴射量を考慮して要求空気量を求める。
【００５９】
そして、吸気通路１２、排気通路１４の形状、温度分布による気筒間の吸入空気量のバラツキを補正することができるため、コンパクト化、または搭載スペース上の理由から吸気通路１２、排気通路１４の形状に制約がある場合であっても、吸入空気量のバラツキを補償することができ、吸気通路１２、排気通路１４の周りの形状設計の自由度を高めることができる。
【００６０】
図８は、排気空燃比と吸気弁３６のリフト量、作用角との関係を規定したマップを示している。排気空燃比がリッチな気筒ほど吸入空気量が少ないと推定できるため、図８に示すように、排気空燃比がリッチになるほどリフト量、作用角は大きな値に設定される。これにより、各気筒における排気空燃比を均一にすることが可能となり、各気筒での燃焼状態を均一化することが可能となる。
【００６１】
図９は、クランクシャフトの角加速度と吸気弁３６のリフト量、作用角との関係を規定したマップを示している。爆発行程におけるクランクシャフトの角加速度が小さい気筒ほど、燃焼状態が悪化していると推定できるため、図９に示すように、角加速度が小さくなるほどリフト量、作用角は大きな値に設定される。これにより、燃焼状態が悪化している気筒の吸入空気量を増やすことができ、各気筒での燃焼状態を均一化することが可能となる。なお、角加速度に基づいて各気筒の発生トルクを計算し、発生トルクのバラツキが減少する方向に吸気弁３６のリフト量、作用角を制御しても良い。
【００６２】
このように、全ての気筒の燃焼状態が均等となるように各気筒の燃焼状態に応じて動弁装置４８Ａ，４８Ｂを制御することで、各気筒の燃焼のバラツキを抑えることができ、安定した状態で内燃機関１０を運転することができる。従って、トルク変動を確実に低減でき、ドライバビリティ、燃費を向上することが可能となる。
【００６３】
特に、吸気弁３６のリフト量によって吸入空気量を調整するノンスロットル運転の場合、吸気弁３６のリフト量、作用角のバラツキの許容範囲は非常に狭くなるが、本実施形態によれば、各気筒の吸気弁３６を個別に制御することで各気筒の燃焼状態を均一化することができるため、部品精度、組付、調整の精度要求を下げることができる。従って、製造コスト、調整コストを低減することができる。更に、希薄燃焼による運転を行う内燃機関１０においても、各気筒で吸排気バルブの開閉時期を制御して吸入空気量を補正することで、希薄燃焼時などに生じる筒内圧のサイクル変動を低減することが可能となる。
【００６４】
なお、油温、冷却水温、機関回転数、負荷などの各種パラメータと各気筒への吸入空気量との関係を予め求めておき、これらのパラメータから各気筒への吸入空気量を間接的に求めて各気筒の吸気弁３６のリフト量、作用角を制御しても良い。これにより、エアフロメータ２０、空燃比センサ１７などが不要となり、システムを簡素に構成することができ、製造コストを低減することが可能となる。
【００６５】
以上説明したように本実施形態によれば、タペットクリアランス、吸入空気量、排気空燃比、クランクシャフトの角加速度などのパラメータに基づいて各気筒の燃焼状態を推定する。そして、各気筒の燃焼状態にバラツキが生じている場合は、燃焼状態が悪化している気筒の吸気弁３６の作用角、リフト量を大きくするように制御を行うため、吸入空気量を増加して燃焼状態を改善することができる。従って、各気筒における燃焼状態を均一化することが可能となり、内燃機関１０の効率、燃費を向上することが可能となる。また、各気筒での燃焼状態を均一化することで、ドライバビリティを良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の可変動弁機構を備えたシステムの構成を示す模式図である。
【図２】吸気弁および動弁装置の周辺の構成を示す模式図である。
【図３】カムによって吸気弁が駆動される様子を示す模式図である。
【図４】内燃機関の機関回転数、出力トルクと、カムの駆動モードとの関係を示す模式図である。
【図５】カムシャフトに設けられた２種類のカムを詳細に示す模式図である。
【図６】タペットクリアランスに基づいて、吸気弁のリフト量、作用角を算出するためのマップを示す模式図である。
【図７】吸入空気量と吸気弁のリフト量、作用角との関係を規定したマップを示す模式図である。
【図８】排気空燃比と吸気弁のリフト量、作用角との関係を規定したマップを示す模式図である。
【図９】クランクシャフトの角加速度と吸気弁のリフト量、作用角との関係を規定したマップを示す模式図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０  内燃機関
１７  空燃比センサ
２０  エアフロメータ
３６  吸気弁
４０  ＥＣＵ
４８  動弁装置
７０  クランク角センサ
７２  温度センサ
【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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