(57)【要約】【課題】フュエルカットを行う所定運転状態において吸気弁の開弁期間をよりきめ細かく制御し、ポンピングロスを低減するとともに適度なエンジンブレーキ効果を得る。【解決手段】内燃機関の動弁制御装置は、ＣＰＵ１１を備える。ＣＰＵ１１は、運転パラメータセンサ９により検出された運転状態パラメータに応じて、開弁デューティＤｏｕｔを設定する。さらに、内燃機関の所定減速状態を検出したとき（ステップ１４がＹＥＳ）、内燃機関への燃料供給を遮断するとともに、ポンピングロスの減少によって得られるエネルギを、発電部４００によるバッテリ４０１の充電に利用するために、開弁デューティＤｏｕｔを減少方向に補正する（ステップ１５，２０，２２）。【選択図】図５
2006112433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開弁期間を変更可能な吸気弁およびバッテリを有する内燃機関の動弁制御装置において、
当該内燃機関によって駆動されるとともに、前記バッテリへの充電を行う発電手段と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記検出した内燃機関の運転状態に応じて前記吸気弁の開弁期間を設定する開弁期間設定手段と、
前記運転状態検出手段により前記内燃機関の所定減速状態を検出したとき、前記内燃機関への燃料供給を遮断するとともに、前記内燃機関におけるポンピングロスの減少によって得られるエネルギを前記発電手段による前記バッテリの充電に利用するために、前記吸気弁の開弁期間を減少方向に補正する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の動弁制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記内燃機関におけるエンジンブレーキ効果をさらに得るように、前記開弁期間を減少方向に補正することを特徴とすることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の動弁制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開弁期間を変更可能な吸気弁（電磁駆動吸気弁）を有する内燃機関の動弁制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気弁のバルブタイミイングをノーマルタイミングと早閉じタイミングとに切換可能なバルブタイミング可変機構を有する内燃機関の制御装置において、減速フュエルカット中はノーマルタイミングとして十分なエンジンブレーキ効果を得、フュエルカット終了（燃料供給再開）直前に早閉じタイミングに切り換えて、燃料供給再開時のトルクショック及びポンピングロスを低減するようにしたものが、特許文献１として従来より知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−１４７９５７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、上記従来の装置は、バルブタイミングをノーマルタイミングと早閉じタイミングの２段階にしか切り換えられないものであるため、フュエルカット中常に早閉じタイミングとするとポンピングロスが減少しすぎてエンジンブレーキ効果が不十分となるという問題があった。
【０００５】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、フュエルカットを行う所定運転状態において吸気弁の開弁期間をよりきめ細かく制御し、ポンピングロスを低減するとともに適度なエンジンブレーキ効果を得ることができる内燃機関の動弁制御装置を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、開弁期間を変更可能な吸気弁３００およびバッテリ４０１を有する内燃機関の動弁制御装置において、内燃機関によって駆動されるとともに、バッテリ４０１への充電を行う発電手段（発電部４００）と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段（運転パラメータセンサ９）と、検出した内燃機関の運転状態に応じて吸気弁の開弁期間（開弁デューティＤｏｕｔ）を設定する開弁期間設定手段（ＣＰＵ１１、ステップ２２）と、運転状態検出手段により内燃機関の所定減速状態を検出したとき、内燃機関への燃料供給を遮断するとともに、内燃機関におけるポンピングロスの減少によって得られるエネルギを発電手段によるバッテリの充電に利用するために、吸気弁の開弁期間を減少方向に補正する制御手段（ＣＰＵ１１、ステップ１５，２０，２２）と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この内燃機関の動弁制御装置によれば、内燃機関の所定減速状態を検出したとき、内燃機関への燃料供給が遮断されるとともに、内燃機関におけるポンピングロスの減少によって得られるエネルギを、発電手段によるバッテリの充電に利用するために、吸気弁の開弁期間が減少方向に補正される。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の内燃機関の動弁制御装置において、制御手段は、内燃機関におけるエンジンブレーキ効果をさらに得るように、開弁期間を減少方向に補正する（ステップ２１，２２）ことを特徴とする。
【０００９】
この内燃機関の動弁制御装置によれば、内燃機関におけるエンジンブレーキ効果をさらに得るように、吸気弁の開弁期間が減少方向に補正される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の一形態にかかる内燃機関（以下「エンジン」という）の動弁制御装置の構成を示す図である。
【００１１】
本実施の形態のエンジンは、例えば４気筒で構成されており、その各気筒毎に点火動作を行うための点火回路がそれぞれ設けられている。この各点火回路は、同一の回路構成を有し、後述するＣＰＵによって駆動順序が制御され、例えば１番気筒→３番気筒→４番気筒→２番気筒の順で点火動作を行う。
【００１２】
ここで説明を簡単にするために図１においては、１番気筒及び４番気筒に対応する各点火回路を１グループとして単に点火回路１０１として表示し、同様に２番気筒及び３番気筒に対応する各点火回路を１グループとして点火回路１０２として表示する。
【００１３】
また、各気筒には電磁駆動型の吸気弁及び排気弁が設けられており、これらの弁の開弁期間（開弁時期及び閉弁時期）を任意に設定することができるように構成されている。
【００１４】
図１の点火回路１０１において、電源電圧（バッテリ電圧）ＶＢが供給される電源端子Ｔ１は一次側コイル２と二次側コイル３とから成る点火コイル１と接続され、一次側コイル２と二次側コイル３とは互いにその一端で接続され、一次側コイル２の他端はトランジスタ４のコレクタに接続され、トランジスタ４のベースは点火指令信号Ａが入力される入力端子Ｔ２に接続され、そのエミッタは接地されている。また、二次側コイル３の他端はダイオード７のアノードに接続され、ダイオード７のカソードはディストリビュータ６を介して点火プラグ５の中心電極５ａに接続され、点火プラグ５の接地電極５ｂは接地されている。
【００１５】
ディストリビュータ６と中心電極５ａとを接続する接続線１５の途中には、その接続線１５と静電的に結合された（接続線１５と数ＰＦのコンデンサを形成する）点火電圧センサ１０が設けられている。点火回路１０２も同様の構成を有している。
【００１６】
そして、点火回路１０１，１０２の各点火電圧センサ１０の出力は、電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）８のピーク検出回路１２Ａ，１２Ｂにそれぞれ接続されている。ピーク検出回路１２Ａ，１２Ｂは、点火電圧（２次電圧）のピーク値Ｖｏｂｊを検出し、デジタル信号に変換してＣＰＵ（中央処理装置）１１に供給する。
【００１７】
ＣＰＵ１１（開弁期間設定手段、制御手段）には、入力回路１３を介して、エンジン運転パラメータ及び当該エンジンによって駆動される車両の運転パラメータの値を検出する各種運転パラメータセンサ（運転状態検出手段）９が接続されており、アクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰ、吸入空気量ＱＡ、吸気温ＴＡ、エンジン水温ＴＷ、エンジン回転数ＮＥ、クランク軸の回転角度を示すクランク角信号、特定気筒の上死点タイミングを示し、クランク軸が３６０°回転する毎に１パルス出力される基準パルス信号、空燃比（エンジン排気系に設けられたＯ２センサ出力信号）、点火プラグ温度、バッテリ電圧ＶＢ、車速Ｖ等の運転パラメータの検出信号が入力される。
【００１８】
なお、クランク角信号及び基準信号は、１つのクランクセンサ（光学式、磁気式、ホール式、磁気抵抗素子等）で生成され、図４に示すような信号がＥＣＵ８に入力される。本実施の形態では、＃１、＃４気筒グループのピストンが上死点に位置するタイミングで、基準パルスが出力されるように構成されている。
【００１９】
ＣＰＵ１１は、駆動回路１４を介して点火回路１０１、１０２のトランジスタ４、エンジンの吸気管内に燃料を噴射する燃料噴射弁２００、電磁駆動型の吸気弁及び排気弁（電磁駆動弁）３００及び発電部４００に接続されている。また、ＣＰＵ１１が実行するプログラム等を記憶するＲＯＭ２１及びＣＰＵ１１が演算に使用するＲＡＭ２２が設けらており、ＣＰＵ１１に接続されている。
【００２０】
発電部４００は、当該エンジンによって駆動される交流発電機（ＡＣＧ）及び交流発電機出力を整流するとともに出力電圧をほぼ一定に調整するレギュレータ回路からなり、レギュレータ回路の出力はバッテリ４０１に接続されている。発電部４００はＥＣＵ８からの制御信号により発電能力、具体的にはレギュレータ回路の出力電圧を変更可能に構成されている。
【００２１】
ＣＰＵ１１は、各種センサの検出信号に基づいて点火時期、燃料噴射弁の開弁時間、電磁駆動弁の開閉弁時期及び発電部４００の出力電圧を演算し、演算結果に応じた駆動信号を駆動回路１４に出力する。
【００２２】
図２は、図１の電磁駆動吸気弁３００の構造を示す断面図である。この吸気弁３００は、アーマチャ３０４が固定された弁体３０２とこれを駆動するバルブ駆動部３０１とからなり、エンジンの燃焼室の吸気口３０８を開閉すべく、バルブガイド３０３を介して燃焼室上部に装着される。また図示しない排気弁も同一の構造を有し、燃焼室の排気口を開閉すべく燃焼室上部に装着される。
【００２３】
バルブ駆動部３０１は、対向する２つのソレノイド（電磁石）、即ち弁体３０２を閉弁方向に付勢する閉弁ソレノイド３０５及び弁体３０２を開弁方向に付勢する開弁ソレノイド３０６と、スプリング３０７とを主たる構成要素とする。閉弁ソレノイド３０５は、コイル３０５ａ及び磁性体３０５ｂからなり、開弁ソレノイド３０６は、コイル３０６ａ及び磁性体３０６ｂからなる。スプリング３０７は、アーマチャ３０４が中立位置ＢＰにあるとき、弁体３０２に対する付勢力がゼロとなり、中立位置ＢＰより上に位置するときは弁体３０２を開弁方向に付勢し、中立位置ＢＰより下に位置するときは弁体３０２を閉弁方向に付勢するように構成されている。
【００２４】
上記構成によれば、閉弁ソレノイド３０５又は開弁ソレノイド３０６に通電することにより、弁体３０２が、吸気口３０８を閉塞する全閉位置と弁体のリフト量が最大となる全開位置との間を移動する。またソレノイド３０５，３０６に通電していないときは、弁体３０２は、全閉位置と全開位置の間の中立位置ＢＰに位置する。
【００２５】
バルブ駆動部３０１のコイル３０５ａ，３０６ａは、ＥＣＵ８の駆動回路１４に接続されており、ＣＰＵ１１はこれらのコイル３０５ａ，３０６ａの通電制御を行うことにより、吸気弁及び排気弁の開閉動作の制御を行う。
【００２６】
電磁駆動型の吸排気弁を備えたエンジンでは、クランク軸にリンクしたカム機構を有していないため、エンジン始動時において各気筒の吸排気弁の開閉タイミングが機械的に定まらない。したがって、ＣＰＵ１１は図３に示すような制御を行って弁作動を開始させる。
【００２７】
図３はエンジンの始動時における電磁駆動弁の制御処理のフローチャートであり、ステップＳ１では、エンジン回転数ＮＥを読み込み、次いでエンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＳＴより低いか否かを判別する（ステップＳ２）。ＮＥ≧ＮＳＴであるときは、直ちに本処理を終了し、ＮＥ＜ＮＳＴであるときはスタータ作動中と判定して、ステップＳ３〜Ｓ６で以下の処理を行う。
【００２８】
すなわち、上述したように図４に示す基準パルスの発生タイミングは＃１、＃４気筒グループのピストンが上死点にあるタイミングとなるように構成されているので、基準パルスが入力された直後を＃１気筒の吸気行程と決定する。これを決定すると他の気筒の行程は一義的に図４に示すように決定される。なお、この場合基準パルス入力直後を＃４気筒の吸気行程と決定して、他の気筒の行程を決定するようにしてもよい。そして、決定された行程及びクランク角パルスにもとづいて、各吸排気弁の開閉弁時期、点火時期、燃料噴射時期を決定し、作動を開始させる。
【００２９】
図５は、エンジンが自立運転を開始した後における、吸気弁の開弁デューティ（開弁期間）Ｄｏｕｔを算出する処理のフローチャートであり、本処理はクランク軸の所定角度回転毎にＣＰＵ１１で実行される。
【００３０】
先ずステップＳ１１では、アクセル開度ＡＰ、エンジン回転数ＮＥ等のエンジン運転状態に応じて吸気弁の開弁期間（開弁時期及び閉弁時期）設定用の基本デューティＤｂを算出する。次いでアクセル開度ＡＰが所定開度ＡＰ０（例えば３°）より小さいか否かを判別し（ステップＳ１２）、ＡＰ＜ＡＰ０であってアクセルがほぼ全閉のときは、車速Ｖが所定車速Ｖ０（例えば４０ｋｍ／ｈ）より高いか否かを判別し（ステップＳ１３）、Ｖ＞Ｖ０であるときは、エンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＥ０（例えば２０００ｒｐｍ）より高いか否かを判別する（ステップＳ１４）。そして、ステップＳ１２〜Ｓ１４の何れかの答が否定（ＮＯ）のとき、すなわちＡＰ≧ＡＰ０であって運転者が加速意思を有しているときまたはＶ≦Ｖ０であって後述するバッテリの充電が十分できないとき又はＮＥ≦ＮＥ０であってフュエルカットするとエンジンストールを起こす可能性が高いときは、開弁デューティＤｏｕｔをステップＳ１１で算出した基本デューティＤｂに設定し（ステップＳ２３）、このＤｏｕｔ値を出力して（ステップＳ２４）、本処理を終了する。
【００３１】
一方、ステップＳ１２〜Ｓ１４の答がすべて肯定（ＹＥＳ）のとき、すなわち運転者に加速意思がなく、変速機のギヤ位置に拘わらず十分な車速Ｖ及びエンジン回転数ＮＥが得られているときは、フュエルカットの実行を指示するとともに（ステップＳ１５）、点火時期を進角方向に補正する。この進角補正により、点火性能を維持しながら点火要求電圧を低くすることができ、点火コイルの通電時間を短くして点火系への余分な負荷を軽減することができる。
【００３２】
続くステップＳ１７では、バッテリ電圧ＶＢが所定電圧ＶＢ０（例えば１２Ｖ）より低いか否かを判別し、ＶＢ≧ＶＢ０であるときは直ちにステップＳ２１に進む。また、ＶＢ＜ＶＢ０であるときは、車速Ｖの減少量ΔＶ（＝Ｖ（前回値）−Ｖ（今回値））が所定値Ｋ０以下か否かを判別し（ステップＳ１８）、ΔＶ＞Ｋ０であって、車速Ｖが急激に減少しているときは、開弁デューティＤｏｕｔを０として（ステップＳ２３）、前記ステップＳ２５に進む。
【００３３】
ステップＳ１８でΔＶ≦Ｋ０であるときは、発電部４００のレギュレータ回路出力電圧を増加方向に補正する（ステップＳ１９）。具体的には、出力電圧を例えば通常は１２．５Ｖとし、ステップＳ１９実行時は１４．５Ｖに増加させる。これにより、バッテリ４０１の充電を促進することができる。
【００３４】
続くステップＳ２０では、第２減算デューティＤｂＧ２を算出し、続くステップＳ２１では第１減算デューティＤｂＧ１を算出する。次いで開弁デューティＤｏｕｔを基本デューティＤｂから減算デューティＤｂＧ１及びＤｂＧ２を減算した値に設定して（ステップＳ２２）、前記ステップＳ２５に進む。
【００３５】
ここで第２減算デューティＤｂＧ２は、吸気弁の開弁時間を減少させることによるポンピングロス低減によって得られるエネルギを、バッテリの充電に利用するのに適切な値に設定し、第１減算デューティＤｂＧ１は適度のエンジンブレーキ効果が得られるような値に設定する。これにより、吸気弁の開弁期間が適切に減少方向に補正され、吸気行程におけるポンピングロスを低減するとともに適度なエンジンブレーキ効果を得ることができる。また、バッテリ電圧低下時は、発電部４００の出力電圧を高めることによりポンピングロスの低減によって得られるエネルギをバッテリ４０１の充電エネルギとして有効に活用することができ、エネルギ効率を向上させることができる。
【００３６】
なお、ステップＳ１５〜Ｓ２２の制御を実行するときは、電磁駆動排気弁は閉弁状態を維持するように制御する。
【００３７】
以上詳述したように本発明によれば、内燃機関の所定減速状態を検出したとき、内燃機関への燃料供給が遮断されるとともに、電磁駆動吸気弁の開弁期間が減少方向に補正されるので、ポンピングロスを低減するとともに適度なエンジンブレーキ効果を得ることができる。
【００３８】
また、前記所定減速状態を検出した場合であって検出したバッテリ出力電圧値が所定電圧値より小さいときは、機関によって駆動される発電手段の発電能力が高めれらるので、ポンピングロスの低減により得られるエネルギをバッテリの充電に利用し、エネルギ効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の一形態にかかる内燃機関の動弁制御装置の構成を示す図である。
【図２】電磁駆動弁の縦断面図である。
【図３】機関始動時における電磁駆動弁の作動制御処理のフローチャートである。
【図４】クランク角パルス及び基準パルスと各気筒の行程との関係を示す図である。
【図５】機関始動後における電磁駆動吸気弁の開弁時間算出処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
９  運転パラメータセンサ（運転状態検出手段）
１１  ＣＰＵ（開弁期間設定手段、制御手段）
３００  吸気弁
４００  発電部（発電手段）
４０１  バッテリ
【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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