(57)【要約】【目的】本発明は、目標カム位置が変化したときの応答性を向上させることを目的としている。【構成】このため、エンジンのカム位置検出手段により検出された実際のカム位置と、少なくともエンジン回転数検出手段と、エンジン負荷検出手段とに基づいて設定された目標カム位置との偏差に応じて行うフィードバック制御と、少なくともカム位置検出手段とエンジン回転数検出手段とに基づいて行うフィードフォワード制御とを備えた制御手段により、バルブタイミングとバルブリフト量を変化させる可変手段を制御するエンジンの動弁制御装置において、制御手段により制御される制御量を、バルブリフト量の増加に応じて増加するようにしている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのカム位置検出手段により検出された実際のカム位置と、少なくともエンジン回転数検出手段と、エンジン負荷検出手段とに基づいて設定された目標カム位置との偏差に応じて行うフィードバック制御と、少なくともカム位置検出手段とエンジン回転数検出手段とに基づいて行うフィードフォワード制御とを備えた制御手段により、バルブタイミングとバルブリフト量を変化させる可変手段を制御するエンジンの動弁制御装置において、前記制御手段により制御される制御量を、バルブリフト量の増加に応じて増加するようにしたことを特徴とするエンジンの動弁制御装置。
【請求項２】
前記エンジン回転数が低回転数域では、中間回転数域よりも制御手段により制御される制御量を増加させることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの動弁制御装置。
【請求項３】
前記制御量は、バルブリフト量に応じた制御量であるフィードフォワード制御量１とエンジン回転数に応じた制御量であるフィードフォワード制御量２とからなるフィードフォワード制御量と、フィードバック制御量との和から算出された値であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの動弁制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はエンジンの動弁制御装置に係り、特に目標カム位置が変化したときの応答性を向上させるエンジンの動弁制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの低負荷から高負荷までバルブタイミングとバルブリフト量とを連続的に変化させる動弁制御装置がある。
【０００３】
エンジンの動弁制御装置としては、特開２０００−２２７０３３号公報に開示されるものがある。この公報に開示される内燃機関の動弁制御装置は、内燃機関のカム位相を連続的に変化させ得るカム位相可変型のバルブ作動特性可変機構と、内燃機関の運転状態に応じて設定された目標カム位置と実際に検出された実カム位置との偏差に基づいて、偏差をゼロに収束させるべくバルブ作動特性可変機構をフィードバック制御およびフィードフォワード制御し得る制御手段とを備えてなり、制御手段は、偏差がフィードフォワード判定閾値以下のときにバルブ作動特性可変機構をフィードバック制御するとともに、偏差がフィードフォワード判定閾値を越えたときにバルブ作動特性可変機構を基本操作量でフィードフォワード制御する内燃機関の動弁制御装置であって、制御手段は、機関温度が高いほど、あるいは偏差が大きいほど、基本操作量を増加させ、内燃機関の実カム位相と目標カム位相との偏差をゼロに収束させるバルブ作動特性可変制御を行う際に、内燃機関の運転状態によらずに応答性および収束性を両立させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のエンジンの動弁制御装置においては、カムプロフィールが変化するカムをカムシャフトの軸方向に移動させることにより、吸気バルブ、または排気バルブの開閉タイミングやバルブリフト量を連続的に変更する内燃機関の動弁機構が公知である（特開平４−１８７８０７号公報）。
【０００５】
特に、吸気バルブにこのシステムを応用した場合に、吸気バルブのバルブリフト量を連続的に変化させることにより、吸入空気量の制御が可能となり、吸入通路の絞り弁を廃止して吸入抵抗を減らすことによって出力アップが図れ、低負荷域では吸気バルブを早閉じするようにカムプロファイルを設定すれば、ポンプ損失が減少し、さらにバルブリフト量を小さくすることによる機械損失も減少させることができ、燃費が大幅に向上するという利点がある。
【０００６】
一般的にはエンジン回転数やエンジン負荷に応じて目標とするカム位置と、実際のカム位置を検出する手段を設け、目標位置と実際の位置との偏差に応じてフィードバック制御する。
【０００７】
カムシャフトをバルブリフト量が増大する方向に移動する場合には、バルブスプリングによる反力が作用するため、バルブリフト量が減少する方向に移動するよりも大きい駆動力を必要とする。また、エンジン回転数が高いほど、平均して移動するための駆動力は大きくなる。
【０００８】
バルブリフト量に相関したカム位置やエンジン回転数に応じてフィードバックゲインを変化させるものは、特開平８−２７０４２０号公報に開示されているが、フィードバック制御は、基本的に偏差に応じて制御する方式であり、偏差が生じてから制御を実施するため、追従性が悪いという不都合がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、エンジンのカム位置検出手段により検出された実際のカム位置と、少なくともエンジン回転数検出手段と、エンジン負荷検出手段とに基づいて設定された目標カム位置との偏差に応じて行うフィードバック制御と、少なくともカム位置検出手段とエンジン回転数検出手段とに基づいて行うフィードフォワード制御とを備えた制御手段により、バルブタイミングとバルブリフト量を変化させる可変手段を制御するエンジンの動弁制御装置において、前記制御手段により制御される制御量を、バルブリフト量の増加に応じて増加するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
上述の如く発明したことにより、制御手段により制御される制御量を、バルブリフト量の増加に応じて増加するように制御し、目標カム位置が変化したときの応答性を向上させている。
【００１１】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【００１２】
図１〜図６はこの発明の実施例を示すものである。図２において、エンジンの動弁制御装置２は、以下の如く構成される。
【００１３】
すなわち、エンジンの動弁制御装置２は、図２に示す如く、実際のカム位置を検出するカム位置検出手段４と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段６と、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段８と、制御手段１０と、バルブタイミングとバルブリフト量を変化させるカム位置移動手段である可変手段１２とを有している。
【００１４】
前記制御手段１０は、カム位置検出手段４により検出された実際のカム位置と、少なくともエンジン回転数検出手段６と、エンジン負荷検出手段８とに基づいて設定された目標カム位置との偏差に応じて行うフィードバック制御機能と、少なくともカム位置検出手段４とエンジン回転数検出手段８とに基づいて行うフィードフォワード制御機能とを備えている。
【００１５】
そして、前記制御手段１０によって可変手段１２を制御し、バルブタイミングとバルブリフト量を変化させるものである。
【００１６】
また、前記制御手段１０は、図２に示す如く、前記カム位置検出手段４に連絡するフィードフォワード制御量１算出手段１４と、前記エンジン回転数検出手段６に連絡するフィードフォワード制御量２算出手段１６と、エンジン回転数検出手段６及びエンジン負荷検出手段８に連絡する目標カム位置算出手段１８と、この目標カム位置算出手段１８及び前記カム位置検出手段４に連絡する偏差算出手段２０と、フィードフォワード制御量１算出手段１４及びフィードフォワード制御量２算出手段１６に連絡するフィードフォワード制御量算出手段２２と、偏差算出手段２０に連絡するフィードバック制御量算出手段２４と、フィードフォワード制御量算出手段２２及びフィードバック制御量算出手段２４に連絡する制御量算出手段２６とを有している。
【００１７】
更に、参考までに、前記エンジンの動弁制御装置２のシステム図について説明すると、図３に示す如く、可変動弁機構３２をエンジン（図示せず）のシリンダヘッド３４に設け、このシリンダヘッド３４には、例えば燃焼室３６に通じる吸気通路３８が設けられるとともに、吸気通路３８には吸気バルブ４０が設けられている。
【００１８】
前記可変動弁機構３２には、カムシャフト４２に取り付けられたカム４４を軸方向へ移動させる移動機構である可変手段１２が設けられ、カム４４は吸気バルブ４０に接している。カムシャフト４２の回転によりカム４４が吸気バルブ４０に作用し、吸気バルブ４０の開閉を行う。
【００１９】
そして、前記カム４０が前記可変手段１２によりＰ方向（図３において右側方向）に移動すると、吸気バルブ４０のバルブリフト量が大きくなり、燃焼室３６に吸入される空気量が増加し、逆に前記カム４０が可変手段１２によりＱ方向（図３において左側方向）に移動すると、吸気バルブ４０のバルブリフト量が小さくなり、燃焼室３６に吸入される空気量が減少する。
【００２０】
前記可変手段１２には、カム４０をカムシャフト４２の軸方向に移動させるために、カム４０を両方向から挟み込む押動アーム４６と、カムシャフト４２と平行に設けられ押動アーム４６を螺着したネジ軸４８と、このネジ軸４８を回転させるための制御モータ５０とが設けられ、前記制御手段１０から出力される制御信号により駆動される。
【００２１】
この制御手段１０には、実際のカム位置を検出する前記カム位置検出手段４やエンジン回転数を検出する前記エンジン回転数検出手段６、そしてエンジンの運転状態を検出する各種検出手段であるエンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段８、エンジンの冷却水温度を検出するエンジン冷却水検出手段（図示せず）等が接続され、これらの検出信号に基づき前記制御モータ５０を駆動するものである。
【００２２】
そして、前記制御手段１０は、エンジンのカム位置検出手段４により検出された実際のカム位置と、少なくともエンジン回転数検出手段６と、エンジン負荷検出手段８とに基づいて設定された目標カム位置との偏差に応じて行うフィードバック制御と、少なくともカム位置検出手段４とエンジン回転数検出手段６とに基づいて行うフィードフォワード制御とを備えている。
【００２３】
このとき、前記制御手段１０により制御される制御量を、バルブリフト量の増加に応じて増加するように構成する。
【００２４】
詳述すれば、前記カム位置検出手段４は、実際のカム位置を検出し、カム位置により決定されるバルブリフト量を検出する。
【００２５】
また、前記エンジン回転数検出手段６とエンジン負荷検出手段８とからの検出信号が目標カム位置算出手段１８に入力された際に、目標カム位置算出手段１８は、目標となるバルブリフト量を算出し、バルブリフト量に応じて決定されるカム位置を算出する。
【００２６】
そして、目標カム位置と実際のカム位置との偏差を偏差算出手段２０にて算出し、偏差に応じたフィードバック制御量をフィードバック制御量算出手段２４で算出する。
【００２７】
前記フィードフォワード制御量１算出手段１４は、カム位置検出手段４で検出された実際のカム位置により決定されるバルブリフト量が増大するに従って増大する制御量を算出する。
【００２８】
また、前記フィードフォワード制御量２算出手段１６は、エンジン回転数検出手段６により検出されたエンジン回転数が増大するに従って増大する制御量を算出する。
【００２９】
前記フィードフォワード制御量算出手段２２は、フィードフォワード制御量１算出手段１４からのフィードフォワード制御量１とフィードフォワード制御量２算出手段１６からのフィードフォワード制御量２とを入力し、これらの和、あるいは乗じた値に基づいてフィードフォワード制御量を算出する。
【００３０】
前記制御量算出手段２６は、フィードフォワード制御量とフィードバック制御量との和から前記カム位置移動手段である可変手段１２に出力する制御量を算出する。
【００３１】
また、前記エンジン回転数が低回転数域では、中間回転数域よりも制御手段１０により制御される制御量を増加させる構成とする。
【００３２】
つまり、フィードフォワード制御量２に関し、低回転域において、カム４４と吸気バルブ４０間の摩擦力が大きくなることを考慮して、中間回転域よりも大きくするものである。
【００３３】
次に、一定周期毎に繰り返し処理される図１の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
【００３４】
制御用プログラムがスタート（１０２）した際に、カム位置検出手段４により実際のカム位置を検出する（１０４）とともに、エンジン負荷検出手段８によりエンジン負荷を検出する（１０６）。
【００３５】
そして、エンジン回転数検出手段６からのエンジン回転数検出信号の周期計測によりエンジン回転数を検出する（１０８）。
【００３６】
前記エンジン負荷検出手段８からのエンジン負荷検出信号とエンジン回転数検出手段６からのエンジン回転数検出信号とを制御手段１０の目標カム位置算出手段１８に入力し、目標カム位置算出手段１８によって目標カム位置を算出する（１１０）。
【００３７】
この目標カム位置は、例えば図４に示す如く、アクセル開度に応じて設定する。
【００３８】
次に、算出された目標カム位置と、検出された実際のカム位置との偏差を、式
偏差＝目標カム位置−実カム位置
によって算出（１１２）し、偏差に応じたフィードバック（「Ｆ／Ｂ」とも記載する）制御量を、以下の式によって算出する。
Ｆ／Ｂ制御量＝ＫｐＸ偏差＋ΣＫｉＸ偏差
Ｋｐ：フィードバック比例ゲイン
Ｋｉ：フィードバック積分ゲイン
【００３９】
なお、この実施例においては、ＰＩ制御量を算出しているが、他の算出方策とすることも可能である。
【００４０】
また、フィードフォワード（「Ｆ／Ｆ」とも記載する）制御量１として、カム位置に応じた制御量を、例えば図５に示す関数を基に算出し（１１６）、フィードフォワード制御量２として、エンジン回転数に応じた制御量を、例えば図６に示す関数を基に算出する（１１８）。
【００４１】
更に、フィードフォワード制御量１とフィードフォワード制御量２とを加算してフィードフォワード制御量を算出する（１２０）。
【００４２】
このとき、この実施例においては、フィードフォワード制御量１とフィードフォワード制御量２とを加算することによってフィードフォワード制御量を算出したが、例えばフィードフォワード制御量２をフィードフォワード制御量１の補正係数として算出し、乗算してフィードフォワード制御量を求める方策とすることも可能である。
【００４３】
そして、フィードバック制御量とフィードフォワード制御量とを加算してカム位置を移動する制御モータ５０に印加する制御量を算出し（１２２）、プログラムのエンド（１２４）に移行する。
【００４４】
なお、制御量を算出する場合に、フィードバック制御量をフィードフォワード制御量に対する補正係数として算出し、乗算して制御量を算出することも可能である。
【００４５】
これにより、バルブリフト量の増加に応じて増加するように構成した前記制御手段１０により制御される制御量によって、目標カム位置が変化したときの応答性を向上させることができ、実用上有利である。
【００４６】
また、前記エンジン回転数が低回転数域で、中間回転数域よりも制御手段１０により制御される制御量を増加させることによって、低回転数域において、カム４４と吸気バルブ４０間の摩擦力が増大し、カム位置移動の応答性が悪化するのを防止し得る。
【００４７】
なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００４８】
例えば、フィードフォワード制御量は、エンジン冷却水温やエンジン油温、電源電圧で補正する構成とすることも可能である。
【００４９】
さすれば、エンジン冷却水温やエンジン油温、電源電圧に応じてフィードフォワード制御量を補正することによって、制御精度を良好し得るものである。
【００５０】
また、この発明の実施例においては、エンジンにおける現状の各種信号を検出し、これらの検出信号に応じて制御量を算出する構成としたが、運転者の操作動作を勘案する特別構成とすることも可能である。
【００５１】
すなわち、運転者の操作動作、例えば運転者のアクセル踏み込み速度の変化量を補正係数として検出し、この補正係数に応じて制御量を補正するものである。
【００５２】
さすれば、運転者の操作状態に合致した動弁制御を実現することが可能となり、使い勝手を向上し得る。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、エンジンのカム位置検出手段により検出された実際のカム位置と、少なくともエンジン回転数検出手段と、エンジン負荷検出手段とに基づいて設定された目標カム位置との偏差に応じて行うフィードバック制御と、少なくともカム位置検出手段とエンジン回転数検出手段とに基づいて行うフィードフォワード制御とを備えた制御手段により、バルブタイミングとバルブリフト量を変化させる可変手段を制御するエンジンの動弁制御装置において、制御手段により制御される制御量を、バルブリフト量の増加に応じて増加するようにしたので、目標カム位置が変化したときの応答性を向上させることができ、実用上有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示すエンジンの動弁制御装置の制御用フローチャートである。
【図２】エンジンの動弁制御装置の構成図である。
【図３】エンジンの動弁制御装置のシステム図である。
【図４】目標カム位置とアクセル開度との関係を示す図である。
【図５】フィードフォワード制御量１とカム位置との関係を示す図である。
【図６】フィードフォワード制御量２とエンジン回転数との関係を示す図である。
【符号の説明】２　エンジンの動弁制御装置
４　カム位置検出手段
６　エンジン回転数検出手段
８　エンジン負荷検出手段
１０　制御手段
１２　可変手段
１４　フィードフォワード制御量１算出手段
１６　フィードフォワード制御量２算出手段
１８　目標カム位置算出手段
２０　偏差算出手段
２２　フィードフォワード制御量算出手段
２４　フィードバック制御量算出手段
２６　制御量算出手段
３２　可変動弁機構
４２　カムシャフト
４４　カム
５０　制御モータ
【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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