(57)【要約】【課題】吸入空気量を制御するための可変動弁系の制御装置において、機関回転数を変化させることなく、制御量指令値の補正量を正確に把握可能とする。【解決手段】吸入空気量を制御するために制御量指令値により吸気弁のリフト量及び開弁期間の少なくとも一方を無段階に制御可能な可変動弁系と、開度を自由に設定可能なスロットル弁とを具備する内燃機関の可変動弁系の制御装置であって、特定定常運転時において可変動弁系を設定制御量指令値によって制御する（ステップ１０２）と共に特定定常運転時の所望トルクが発生するようにスロットル弁開度を最小に制御し（ステップ１０３から１０６）、この時のスロットル弁開度又は吸気管圧力に基づき制御量指令値の補正量を算出する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入空気量を制御するために制御量指令値により吸気弁のリフト量及び開弁期間の少なくとも一方を無段階に制御可能な可変動弁系と、開度を自由に設定可能なスロットル弁とを具備する内燃機関の可変動弁系の制御装置であって、特定定常運転時において前記可変動弁系を設定制御量指令値によって制御すると共に前記特定定常運転時の所望トルクが発生するようにスロットル弁開度を最小に制御し、この時の前記スロットル弁開度又は吸気管圧力に基づき前記制御量指令値の補正量を算出することを特徴とする可変動弁系の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関における可変動弁系の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
可変動弁系を使用して吸気弁の開弁期間の少なくとも一方を制御することにより、スロットル弁によってポンピング損失を発生させることなく、吸入空気量を制御することが提案されている。このような可変動弁系の制御装置においては、吸気弁の開弁期間を正確に制御しなければならず、制御量指令値と実際の開弁期間とのずれ量を把握して制御量指令値を補正しなければならない。
【０００３】
そのために、特開平６−３１７１２９号公報には、アイドル時においてスロットル弁を閉弁固定することによりスロットル弁を通過する吸気量を所望量に維持し、先ず、可変動弁系へ開弁期間を最大とする制御量指令値を与え、次いで、吸気管負圧が設定値となるまで徐々に開弁期間が短くなるように制御量指令値を変化させ、この時の制御量指令値から実際の開弁期間を最大とする制御量指令値を逆算している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術によれば、吸気弁の実際の開弁期間を最大とする制御量指令値が比較的正確に把握され、これを制御量指令値の補正に使用することができる。しかしながら、前述したように吸気管負圧を変化させると、気筒内への吸入空気量が変化し、それに伴って発生トルクが変化するために、機関回転数も変化してしまう。
【０００５】
従って、本発明の目的は、吸入空気量を制御するための可変動弁系の制御装置において、機関回転数を変化させることなく、制御量指令値の補正量を正確に把握可能とすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による請求項１に記載の可変動弁系の制御装置は、吸入空気量を制御するために制御量指令値により吸気弁のリフト量及び開弁期間の少なくとも一方を無段階に制御可能な可変動弁系と、開度を自由に設定可能なスロットル弁とを具備する内燃機関の可変動弁系の制御装置であって、特定定常運転時において前記可変動弁系を設定制御量指令値によって制御すると共に前記特定定常運転時の所望トルクが発生するようにスロットル弁開度を最小に制御し、この時の前記スロットル弁開度又は吸気管圧力に基づき前記制御量指令値の補正量を算出することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による可変動弁系の制御装置が取り付けられた内燃機関の概略断面図である。１は内燃機関本体であり、２は燃焼室、３はピストンである。４は排気弁であり、５は排気弁４を介して燃焼室２内へ通じる排気ポートである。６は吸気弁であり、７は吸気弁６を介して燃焼室２へ通じる吸気ポートである。吸気ポート７には吸気管８が接続され、吸気管８は各気筒共通のサージタンク９を介して大気へ通じている。サージタンク９の直上流側にはスロットル弁１０が配置されている。１１は気筒毎に設けられて吸気管８内へ燃料を噴射するための燃料噴射弁であり、１２は燃焼室２へ臨む点火プラグである。
【０００８】
スロットル弁１０は、アクセルペダルと機械的に連動するものではなく、ステップモータ等によって自由に開度制御可能なものであり、スロットル弁１０の開度を検出する開度センサ（図示せず）が設けられている。また、サージタンク９内の圧力を検出する圧力センサ２０が設けられている。本内燃機関においては、吸気弁６の開弁期間及びリフト量が可変とされて燃焼室２内へ供給される吸入空気量を制御するようになっており、それにより、スロットル弁１０は通常時において全開され、ポンピング損失を発生しないようになっている。
【０００９】
図２は、吸気弁６の開弁期間及びリフト量を可変とする可変動弁系を示す概略図である。同図において、１３はカムシャフトであり、軸線方向にテーパ状のカム面を有するカム１４が取り付けられている。吸気弁６のバルブリフタ１５には揺動子１６が設けられ、バルブスプリング１７によって揺動子１６がカム１４に常に当接するようになっている。
【００１０】
このような構成によって、カムシャフト１３を油圧力又は電気モータ駆動力等により軸線方向Ｄ１へ移動させると、揺動子１６とテーパ状のカム面との当接位置が変化し、吸気弁６の開弁期間が長くなると共にリフト量も大きくなる。逆に、カムシャフト１３を軸線方向Ｄ２へ移動させると、図２に示すようになって、吸気弁６の開弁期間が短くなると共にリフト量も小さくなる。
【００１１】
こうして、低回転低負荷時等のように必要吸気量が少ない時には吸気弁６の開弁期間を短くすると共にリフト量を小さくし、必要吸気量が多くなるほど吸気弁６の開弁期間を長くすると共にリフト量も大きくされ、スロットル弁１０を全開してポンピング損失を発生させることなく、所望量の吸気を燃焼室２内へ供給することが可能となる。
【００１２】
こうして、吸気弁６の可変動弁系によって吸入空気量を制御するためには、吸気弁６の開弁期間及びリフト量を正確に制御する必要がある。本実施形態においては、可変動弁系における制御量としては、例えば、吸気弁６に最小開弁期間及び最小リフト量を与える位置からのカムシャフト１３の移動量が使用される。
【００１３】
このような場合に、吸気弁６の所望の開弁期間及び所望のリフト量を実現するために、制御量指令値として、対応する移動量指令値が可変動弁系に与えられるが、与えられた移動量指令値に対して実際の移動量が一致しなかったり、又は、開弁期間及びリフト量を最小とするために移動量指令値としてゼロが与えられても、実際には、開弁期間及びリフト量が意図する最小値とはならなかったりすることがある。こうして、移動量指令値に対して実際の移動量にずれが発生すると、吸気弁６の所望の開弁期間及び所望のリフト量を実現することはできず、それによって、所望量の吸気を気筒内へ供給することはできなくなる。
【００１４】
本制御装置は、図３に示すフローチャートによって、カムシャフト１３の意図する移動量を実現可能とするように、移動量指令値の補正量を算出するようになっている。先ず、ステップ１０１において、現在の運転状態がアクセルペダルを開放する等してアイドル状態を意図するものであるか否かが判断される。この判断が否定される時にはそのまま終了するが、肯定される時にはステップ１０２へ進む。ステップ１０２では、移動量指令値Ｌを最小値Ｌｍｉｎ、すなわち、ゼロとして可変動弁系を制御する。こうして、カムシャフト１３がＤ２方向に最大に戻されて実際の移動量がゼロとなれば、吸気弁６の開弁期間及びリフト量はアイドル時を意図した最小とされ、意図するアイドル回転数Ｎ１が実現されるはずである。しかしながら、実際の開弁期間及びリフト量が意図する最小値とはならずに、アイドル回転数Ｎ１が実現されないことがある。
【００１５】
本フローチャートでは、ステップ１０３において、ほぼ全開されているスロットル弁１０の開度ＴＡを設定値ａだけ減少させる。ステップ１０４では、機関回転数Ｎがアイドル回転数Ｎ１を下回ったか否かが判断され、この判断が肯定されるまで、ステップ１０３においてスロットル弁１０の開度ＴＡを減少させる。こうして、スロットル弁１０は設定値ａだけ徐々に閉弁されることとなるが、当初は、気筒内へ供給される吸入空気量は変化することはなく、機関回転数Ｎは変化しない。しかしながら、吸気弁１０によって絞られる吸気量がスロットル弁１０によってさらに絞られるようになると、機関回転数Ｎはアイドル回転数Ｎ１を下回るようになる。
【００１６】
こうして、ステップ１０４における判断が肯定されると、ステップ１０５において、スロットル弁１０の開度ＴＡを設定値ｂだけ増加させる。ステップ１０６では、機関回転数Ｎがアイドル回転数Ｎ１にほぼ一致したか否かが判断され、この判断が肯定されるまで、ステップ１０５においてスロットル弁１０の開度ＴＡを増加させる。ここで、設定値ｂは設定値ａに比較して非常に小さく設定されており、それにより、機関回転数Ｎがアイドル回転数Ｎ１を大きく上回るようなことはなく、機関回転数Ｎをアイドル回転数Ｎ１にほぼ一致させることが可能である。
【００１７】
ステップ１０６における判断が肯定された時点のスロットル弁１０の開度ＴＡは、実際の吸気弁の開弁期間及びリフト量に対してアイドル回転数Ｎ１を実現する最小のスロットル弁１０の開度である。もし、移動量指令値ゼロに対して実際にカムシャフト１３の移動量がゼロとなり、吸気弁の最小開弁期間及び最小リフト量が実現されれば、これに対する最小スロットル弁開度は一義的に定まってＴＡ１となる。それにより、もし、実際の最小スロットル弁開度がＴＡ１ならば、逆に、カムシャフト１３の移動量は指令値通りにゼロであり、補正の必要はない。
【００１８】
しかしながら、最小スロットル弁開度がＴＡ１より小さい時には、アイドル回転数Ｎ１を実現するのにスロットル弁１０により吸気を絞る必要があると言うことであり、すなわち、吸気弁６の開弁期間は意図するより長く、リフト量は意図するより大きくなっていることを意味している。その程度は、最小スロットル弁開度がＴＡ１より小さいほど大幅となる。こうして、アイドル時に限らず、移動量指令値に対して実際の移動量が大きくなる傾向にある。また、実際の移動量は正確ではあるが、カム１４自身の形状が吸気弁６の開弁期間を意図するより長くし、また、リフト量を意図するより大きくするものであるとも考えられる。従って、この時には、制御量指令値を補正によって最小スロットル弁開度がＴＡ１より小さいほど大幅に小さくすることが必要となる。
【００１９】
逆に、最小スロットル弁開度がＴＡ１より大きい時には、アイドル回転数Ｎ１を実現するのにスロットル弁１０の開度ＴＡ１では吸気が絞られると言うことであり、すなわち、吸気弁６の開弁期間は意図するより短く、リフト量は意図するより小さくなっていることを意味している。その程度は、最小スロットル弁開度がＴＡ１より大きいほど大幅となる。こうして、アイドル時に限らず、移動量指令値に対して実際の移動量が小さくなる傾向にある。また、実際の移動量は正確ではあるが、カム１４自身の形状が吸気弁６の開弁期間を意図するより短くし、また、リフト量を意図するより小さくするものであるとも考えられる。従って、この時には、制御量指令値を補正によって最小スロットル弁開度がＴＡ１より大きいほど大幅に大きくすることが必要となる。
【００２０】
それにより、ステップ１０７では、スロットル弁１０の開度ＴＡに基づき、前述の考え方に基づき設定された図４で示すマップから移動量指令値の補正量ｄＬを算出するようになっている。図４に示すマップにおいては、補正量ｄＬは移動量指令値から減算するためのものである。
【００２１】
また、アイドル回転数Ｎ１が実現されている時において、移動量指令値ゼロに対して実際にカムシャフト１３の移動量がゼロとなり、吸気弁の最小開弁期間及び最小リフト量が実現されれば、これに対する吸気管圧力も一義的に定まってＰ１となる。これに対して、開弁期間が意図する最小開弁期間より短く、リフト量が意図する最小リフト量より小さい時には、アイドル回転数Ｎ１が実現されていることを考慮すると、吸気管圧力はＰ１より高くなる。また、開弁期間が意図する最小開弁期間より長く、リフト量が意図する最小リフト量より大きい時には、アイドル回転数Ｎ１が実現されていることを考慮すると、吸気管圧力はＰ１より低くなる。こうして、吸気管圧力は最小スロットル弁開度と同様に吸気弁の実際の開弁期間及び実際のリフト量に対応して変化するものであり、スロットル弁開度を検出することに代えて、圧力センサ２０によって吸気管圧力を検出すれば、この吸気管圧力に基づき図５に示すマップから移動量指令値の補正量ｄＬを算出することも可能である。
【００２２】
本実施形態において、車両の出荷以前又は修理工場での点検中に、前述のフローチャートによって可変動弁系の制御量指令値における補正量ｄＬが算出された場合には、この補正量ｄＬに基づきスペーサ等を使用してカムシャフト１３の移動量ゼロの位置を機械的に修正するようにしても良い。このような工場においては、吸気管圧力を正確に測定することができるために、スロットル弁開度より吸気管圧力に基づく方が制御量指令値の補正量を正確に算出することができる。
【００２３】
本実施形態では、アイドル時に制御量指令値の補正量を算出するようにしたが、これは本発明を限定するものではなく、アイドル時を含めて吸入空気量が安定している定常運転時であれば良い。もちろん、選択された特定定常運転時において制御量指令値の補正量を算出する場合には、この特定定常運転時に対応した設定制御量指令値によって可変動弁系を制御し、この特定定常運転時に所望トルクが発生して所望の機関回転数が実現される最小開度にスロットル弁を制御することとなる。特定定常運転時がアイドル時以外である場合には、この特定定常運転時に対応して図４又は図５に相当するマップが必要である。補正量の算出は、アイドル時毎又は特定定常運転時毎に実施しなくても良く、機関始動から機関停止までに一回程度、又は、さらに長い期間毎としても良い。
【００２４】
【発明の効果】
本発明による可変動弁系の制御装置は、吸入空気量を制御するために制御量指令値により吸気弁のリフト量及び開弁期間の少なくとも一方を無段階に制御可能な可変動弁系と、開度を自由に設定可能なスロットル弁とを具備する内燃機関の可変動弁系の制御装置であって、特定定常運転時において可変動弁系を設定制御量指令値によって制御すると共に特定定常運転時の所望トルクが発生するようにスロットル弁開度を最小に制御し、この時のスロットル弁開度又は吸気管圧力に基づき制御量指令値の補正量を算出するようになっている。こうして制御されたスロットル弁の最小開度又はこの時の吸気管圧力は、特定定常運転時において所望トルクを発生させているために、可変動弁系の実際の制御量に対応した値となっている。それにより、この最小開度又は吸気管負圧に基づき可変動弁系の実際の制御量を把握して、制御量指令値の補正量を正確に算出することができる。また、この特定定常運転時においては、所望トルクが実現されるために、機関回転数が変化するようなことはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による可変動弁系の制御装置が取り付けられた内燃機関を示す概略断面図である。
【図２】図１における内燃機関の可変動弁系を示す図である。
【図３】可変動弁系の制御量指令値における補正量を算出するためのフローチャートである。
【図４】最小スロットル弁開度と補正量との関係を示すマップである。
【図５】吸気管圧力と補正量との関係を示すマップである。
【符号の説明】
１…機関本体
６…吸気弁
９…サージタンク
１０…スロットル弁
１３…カムシャフト
１４…カム
【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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