(57)【要約】【課題】第１，第２可変動弁機構の過渡時の作動遅れによる吸入空気量の変化の応答性悪化を回避する。【解決手段】アクセル開度ＡＰＯが増加して目標吸入空気量ｔＶが増加するときに、吸入空気量が相対的に少ない第１領域（ＶＥＬ領域）では主に第１可変動弁機構によって作動角が拡大し、吸入空気量が相対的に多い第２領域（ＶＴＣ領域）では主に第２可変動弁機構によって中心角が遅角する。目標吸入空気量ｔＶは、アクセル開度ＡＰＯに対応する目標吸入空気量基本値ｔＶｂをなまし処理して求められるが、第１領域から第２領域へ移行する急激な過渡と判定した場合には、目標吸入空気量基本値ｔＶｂに基づいて目標中心角ｔＣＥＮＴＥＲが与えられる。これにより、中心角の制御開始時期がｔ１からｔ２へと早まり、実際の吸入空気量が目標吸入空気量ｔＶに近い特性で変化する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁の作動角を連続的に変更可能な第１可変動弁機構と、上記作動角の中心角を連続的に変更可能な第２可変動弁機構と、を備え、機関の吸入空気量が相対的に少ない第１領域では主に上記作動角を変更して吸入空気量を調整するとともに吸入空気量が相対的に多い第２領域では主に上記中心角を変更して吸入空気量を調整するようにした内燃機関の吸気弁駆動制御装置において、内燃機関の目標吸入空気量が上記第１領域から上記第２領域へ移行する過渡運転時に、上記目標吸入空気量が上記第２領域に達する前に上記第２可変動弁機構による中心角の変更制御を開始することを特徴とする内燃機関の吸気弁駆動制御装置。
【請求項２】
吸気弁の作動角を連続的に変更可能な第１可変動弁機構と、上記作動角の中心角を連続的に変更可能な第２可変動弁機構と、を備え、機関の吸入空気量が相対的に少ない第１領域では主に上記作動角を変更して吸入空気量を調整するとともに吸入空気量が相対的に多い第２領域では主に上記中心角を変更して吸入空気量を調整するようにした内燃機関の吸気弁駆動制御装置において、内燃機関の回転速度とアクセル開度とに基づいて目標吸入空気量基本値を算出する目標吸入空気量基本値算出手段と、
この目標吸入空気量基本値になまし処理を施して目標吸入空気量を算出する目標吸入空気量算出手段と、
上記目標吸入空気量基本値の変化から上記目標吸入空気量が上記第１領域から上記第２領域へ急に移行する所定の過渡運転であることを検出する過渡検出手段と、
所定の過渡運転以外では上記目標吸入空気量に基づいて上記第２可変動弁機構の中心角制御を行うとともに、所定の過渡運転時には、上記目標吸入空気量基本値に基づいて上記第２可変動弁機構の中心角制御を開始する第２可変動弁機構制御手段と、
を備えていることを特徴とする内燃機関の吸気弁駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の吸気弁の動弁機構として、吸気弁の作動角を変更する第１可変動弁機構と作動角の中心角を変更する第２可変動弁機構とを備えてなる内燃機関の吸気弁駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の低速低負荷時における燃費の改善や安定した運転性並びに高速高負荷時における吸気充填効率の向上による十分な出力の確保、などのために、吸気弁の作動角やその中心角を機関運転状態に応じて変えることができる吸気弁駆動制御装置が従来から種々提案されている。
【０００３】
特許文献１は、本出願人が先に提案したものであるが、吸気弁の可変動弁機構として、吸気弁のリフト・作動角を同時にかつ連続的に拡大，縮小可能な第１可変動弁機構（リフト・作動角可変機構）と、リフトの中心角の位置を連続的に遅進させる第２可変動弁機構（位相可変機構）と、を備え、機関運転状態に応じて、吸気弁の作動角とその中心角とを、互いに独立して適切に可変制御することにより、燃費の改善や出力の向上を図った技術が開示されている。
【０００４】
このように２つの可変動弁機構を備えた吸気弁駆動制御装置では、運転状態に応じて、それぞれの目標値が与えられ、これに沿って各可変動弁機構が制御されることになる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２６３１０５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように機関運転状態に応じて、吸気弁の作動角およびその中心角を互いに独立して可変制御する構成においては、運転状態が急に変化するとき、例えば、要求負荷が低負荷域から高負荷域へ比較的速い速度で変化する過渡状態においては、２つの可変動弁機構がそれぞれ目標値に対しある程度の遅れをもって作動し、かつそれぞれの作動遅れが同時に発生し得ることから、吸入空気量の制御応答性が特に悪化する可能性がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る内燃機関の吸気弁駆動制御装置は、吸気弁の作動角を連続的に変更可能な第１可変動弁機構と、上記作動角の中心角を連続的に変更可能な第２可変動弁機構と、を備え、機関の吸入空気量が相対的に少ない第１領域では主に上記作動角を変更して吸入空気量を調整するとともに吸入空気量が相対的に多い第２領域では主に上記中心角を変更して吸入空気量を調整するように構成されている。
【０００８】
そして、本発明では、内燃機関の目標吸入空気量が上記第１領域から上記第２領域へ移行する過渡運転時に、上記目標吸入空気量が上記第２領域に達する前に上記第２可変動弁機構による中心角の変更制御を開始するようになっている。
【０００９】
すなわち、定常ないしは吸入空気量変化が緩やかな場合には、第１領域では主に第１可変動弁機構の作動によって吸入空気量が調整され、第２領域に移行した後に中心角が変化するが、吸入空気量変化が急激な過渡運転時には、第２領域に達する前に中心角が変更し始める。そのため、実際の吸入空気量の変化特性が目標吸入空気量の変化特性に近付く。
【００１０】
【発明の効果】
この発明によれば、内燃機関の目標吸入空気量が急激に増加する過渡運転時に、第２可変動弁機構の作動開始時期が早められることにより、実際の吸入空気量の変化特性を目標吸入空気量の変化特性に近付けることができ、過渡時の吸入空気量の制御応答性の悪化を抑制できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１は、この発明に係る内燃機関の吸気弁駆動制御装置のシステム構成を示す構成説明図であって、内燃機関１は、吸気弁３と排気弁４とを有し、かつ吸気弁３の動弁機構として、吸気弁３のリフト・作動角を連続的に拡大・縮小させることが可能な第１可変動弁機構（ＶＥＬ）５および作動角の中心角を連続的に遅進させることが可能な第２可変動弁機構（ＶＴＣ）６を備えている。また、吸気通路７には、モータ等のアクチュエータにより開度が制御される電子制御スロットル弁２が設けられている。ここで、上記スロットル弁２は、吸気通路７内に、ブローバイガスの処理などのために必要な僅かな負圧（例えば−５０ｍｍＨｇ）を発生させるためだけに用いられており、吸入空気量の調整は、上記第１，第２可変動弁機構５，６により吸気弁３のリフト特性を変更することで行われる。すなわち、吸入空気量の調整をスロットル弁開度に依存しない実質的なスロットルレス運転が実現される。これらの第１，第２可変動弁機構５，６および電子制御スロットル弁２は、コントロールユニット１０によって制御されているが、基本的には、内燃機関１の燃焼安定性と燃費を最良にする観点から、吸入空気量が相対的に少ない所定領域（ＶＥＬ領域：第１領域）では、中心角を所定の進角位置に固定し、作動角を変更することで吸入空気量の調整を行い、また、吸入空気量が相対的に多い所定領域（ＶＴＣ領域：第２領域）では、作動角を所定の大作動角に固定し、中心角を変更することで吸入空気量の調整を行う。
【００１３】
また、燃料噴射弁８が吸気通路７に配設されており、上記のように吸気弁３により調整された吸入空気量に応じた量の燃料が、この燃料噴射弁８から噴射される。従って、内燃機関１の出力は、第１，第２可変動弁機構５，６により吸入空気量を調整することによって制御される。
【００１４】
上記のコントロールユニット１０は、運転者により操作されるアクセルペダルに設けられたアクセル開度センサ１１からのアクセル開度信号ＡＰＯと、エンジン回転速度センサ１２からのエンジン回転速度信号Ｎｅと、吸入空気量センサ１３からの吸入空気量信号と、を受け取り、これらの信号に基づいて、燃料噴射量、点火時期、目標作動角、目標中心角をそれぞれ演算する。そして、要求の燃料噴射量および点火時期を実現するように燃料噴射弁８および点火プラグ９を制御するとともに、目標作動角および目標中心角を実現するための制御信号を、第１可変動弁機構５のアクチュエータおよび第２可変動弁機構６のアクチュエータへそれぞれ出力する。なお、上記第１可変動弁機構５および第２可変動弁機構６は、その機械的な構成は公知であり、例えば、上述した特許文献１に記載の装置と同様の構成を有している。従って、その詳細な説明は省略する。
【００１５】
次に、上記コントロールユニット１０が実行する演算処理のうち本発明に係る部分の処理を説明する。
【００１６】
図２は、目標吸入空気量を演算する処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは所定時間毎に実行される。
【００１７】
ステップ１では、アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転速度Ｎｅを読み込む。
【００１８】
ステップ２では、読み込んだアクセル開度ＡＰＯとエンジン回転速度Ｎｅとに基づいて、目標吸入空気量の基本値ｔＶｂを算出する。具体的には、アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転速度Ｎｅとに対応させて目標吸入空気量基本値ｔＶｂを記憶させてある制御マップから、そのときのアクセル開度ＡＰＯとエンジン回転速度Ｎｅとに対応する値をルックアップする。この目標吸入空気量基本値ｔＶｂは、吸入空気量の静的な目標値であり、定常運転時（アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転速度Ｎｅがほとんど変化しない状態）を前提として値が決められている。
【００１９】
ステップ３では、上記目標吸入空気量基本値ｔＶｂになまし処理を施して目標吸入空気量ｔＶを算出する。具体的には、目標吸入空気量基本値ｔＶｂの時系列データに、一次遅れフィルタ処理を施す。このなまし処理により、スロットル弁で吸入空気量を調整する一般的な内燃機関における吸入空気量変化特性を再現している。
【００２０】
ステップ４では、上記目標吸入空気量基本値ｔＶｂの変化に基づいて所定の過渡条件が成立しているか否かを判断する。具体的には、現在の目標吸入空気量基本値ｔＶｂが第１領域（ＶＥＬ領域）にあり、かつ、目標吸入空気量基本値ｔＶｂが一定以上の傾きで上昇しているときに、過渡条件成立と判断する。すなわち、第１可変動弁機構５による作動角の変更を行う状態であって、かつ直ぐに目標吸入空気量基本値ｔＶｂが第２領域（ＶＴＣ領域）へ達すると予想される状態であるときに過渡条件成立と判断する。この所定の過渡条件が成立した場合、第１可変動弁機構５の作動遅れと第２可変動弁機構６の作動遅れとが同時に発生する可能性が高い。なお、一旦条件成立と判断したら、実際の吸入空気量が目標吸入空気量ｔＶ近傍となるまで、その過渡判断が維持される。
【００２１】
次に、図３は目標作動角を演算する処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは所定時間毎に実行される。
【００２２】
ステップ１１では、上記のように算出した目標吸入空気量ｔＶとエンジン回転速度Ｎｅとを読み込む。
【００２３】
ステップ１２では、この目標吸入空気量ｔＶとエンジン回転速度Ｎｅとに基づいて目標作動角ｔＥＶＥＮＴを算出する。具体的には、目標吸入空気量ｔＶとエンジン回転速度Ｎｅとに対応させて目標作動角ｔＥＶＥＮＴを記憶させてある制御マップから、そのときの目標吸入空気量ｔＶとエンジン回転速度Ｎｅとに対応する値をルックアップする。
【００２４】
なお、このようにして目標作動角ｔＥＶＥＮＴを算出したら、これを実現するための制御信号を第１可変動弁機構５のアクチュエータへ送信する。
【００２５】
図４は、目標中心角を演算する処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは所定時間毎に実行される。
【００２６】
ステップ２１では、図２のルーチンで算出した目標吸入空気量基本値ｔＶｂおよび目標吸入空気量ｔＶと、エンジン回転速度Ｎｅとを読み込む。
【００２７】
ステップ２２では、ステップ４の過渡判定に基づき、前述した過渡条件が成立しているか否かを判断する。
【００２８】
過渡条件が成立している場合には、ステップ２３へ進み、目標吸入空気量基本値ｔＶｂとエンジン回転速度Ｎｅとに基づいて目標中心角ｔＣＥＮＴＥＲを算出する。具体的には、目標吸入空気量基本値ｔＶｂとエンジン回転速度Ｎｅとに対応させて目標中心角ｔＣＥＮＴＥＲを記憶させてある制御マップから、そのときの目標吸入空気量基本値ｔＶｂとエンジン回転速度Ｎｅとに対応する値をルックアップする。
【００２９】
一方、所定の過渡条件が成立していないときはステップ２４へ進み、なまし処理を施した目標吸入空気量ｔＶとエンジン回転速度Ｎｅとに基づいて、目標中心角ｔＣＥＮＴＥＲを算出する。具体的には、上記のステップ２３で用いる制御マップと同じ制御マップを用い、その目標吸入空気量基本値ｔＶｂの代わりに目標吸入空気量ｔＶの値を用いて、対応する目標中心角ｔＣＥＮＴＥＲの値をルックアップする。
【００３０】
なお、このようにして目標作動角ｔＣＥＮＴＥＲを算出したら、これを実現するための制御信号を第２可変動弁機構６のアクチュエータへ送信する。
【００３１】
図５は、過渡時における本発明の制御による作用を示すタイムチャートである。
【００３２】
図（ａ）のように、アクセル開度ＡＰＯが急激に増加したときに、目標吸入空気量基本値ｔＶｂは、（ｂ）に示すように、アクセル開度ＡＰＯの変化と同様に変化するが、このままでは過渡応答が過敏過ぎるので、一次遅れによるなまし処理を施して、目標吸入空気量ｔＶが与えられる。図示するように、この例では、目標吸入空気量ｔＶが第１領域（ＶＥＬ領域）から第２領域（ＶＴＣ領域）へと急激に移行するが、目標吸入空気量基本値ｔＶｂの変化に基づいて、予め所定の過渡条件成立と判断される。目標吸入空気量ｔＶが第１領域（ＶＥＬ領域）にある間は、（ｃ）のように、主に目標作動角ｔＥＶＥＮＴが増加していくが、第１可変動弁機構５の作動遅れにより、実際の作動角は、図示するように、これよりも遅れて変化する。一方、第２可変動弁機構６による中心角は、（ｄ）のように、基本的には、目標中心角ｔＣＥＮＴＥＲ（ｔＶ）として示すように、目標吸入空気量ｔＶが第２領域（ＶＴＣ領域）にあるときに主に変化し、該目標吸入空気量ｔＶの増加に基づいて徐々に遅角側へ制御されていくのであるが、これでは、前述したように、過渡時に、第１可変動弁機構５の作動遅れと第２可変動弁機構６の作動遅れとが同時に発生し、実際の吸入空気量の変化の応答性が悪化する。
【００３３】
これに対し、本発明では、所定の過渡条件と判定した場合には、目標中心角ｔＣＥＮＴＥＲ（ｔＶｂ）として示すように、目標吸入空気量基本値ｔＶｂに基づいて目標中心角ｔＣＥＮＴＥＲが与えられる。従って、目標吸入空気量基本値ｔＶｂが第２領域（ＶＴＣ領域）に入ったときから該目標吸入空気量基本値ｔＶｂの増加に基づいて目標中心角ｔＣＥＮＴＥＲが遅角側へ変化していく。実際の中心角は、図示するように、この目標中心角ｔＣＥＮＴＥＲ（ｔＶｂ）に作動遅れを伴って変化する。このように、本発明によれば、所定の過渡と判定した場合に、第２可変動弁機構６の作動開始時期つまり中心角の変更開始時期が、図のｔ１の時期からｔ２の時期へと早められることになる。従って、過渡時の実際の吸入空気量の変化特性を、目標吸入空気量ｔＶの変化特性に近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関の吸気弁駆動制御装置のシステム構成図。
【図２】吸入空気量の演算ルーチンを示すフローチャート。
【図３】目標作動角の演算ルーチンを示すフローチャート。
【図４】目標中心角の演算ルーチンを示すフローチャート。
【図５】過渡時の作動角、中心角等の変化を示すタイムチャート。
【符号の説明】
２…電子制御スロットル弁
５…第１可変動弁機構
６…第２可変動弁機構
１０…コントロールユニット
１１…アクセル開度センサ
【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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