(57)【要約】【課題】マルチシリンダエンジンの各シリンダ内に吸引されるエア量を均等化する。【解決手段】マルチシリンダ内燃エンジンにおいて、エンジン吸気弁の可変動作のための電子制御油圧システムが設けられ、個々の導入工程中にエンジンのシリンダによって吸引されたエア量の差分を示すインジケータが設けられ、該システムは、差分手法によりエンジンの各吸気弁を制御して、時間及び／開口道程を変化させて、エンジンの各シリンダによって吸引されるエア量間の差分を最小化する。【選択図】　　　　図４
2004036610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁（１）を閉鎖位置に向かって押し戻す個別の戻し弾性手段（４）と共に設けられ、個々の吸気ポート（２）を制御するための各シリンダについての少なくとも１つの吸気弁（１）と、
個々の弁リフタ（７）を介してエンジンのシリンダ（２０）の各吸気弁（１）を動作させ、各吸気弁（１）はカム軸（１０）の個々のカム（９）によって制御されるようにした少なくとも１つのカム軸（１０）とを備え、
各弁リフタ（７）は、加圧流体室（６）を含む油圧手段を介して戻し弾性手段（４）の動作に抗して個々の吸気弁を指揮するものであり、
弁（１）を各弁リフタ（７）から分離して、戻し弾性手段（４）の作用による迅速な弁閉鎖を起動するために、ソレノイド弁（１５）を介して排出チャネル（１２）への接続に適合した加圧流体室（６）が各吸気弁（１）に関連して設けられ、
１つ以上のエンジンの動作パラメータに従って、個々の吸気弁（１）の時間および開口道程を変化させるために、各ソレノイド弁（１５）を制御するための電子制御手段（２５，３０）が設けられ、
吸気弁（１）によって制御される吸気ポート（２）は単一の吸気ダクト（２２）と連通しており、吸気ダクト（２２）には吸気ダクト（２２）を通過するエア流量を検出するためのセンサ（２３）が配置されており、
電子制御手段（２８）は、個々の導入工程中に各シリンダによって吸引されたエア量を示すエア流量センサ（２３）からの出力信号を受け取って、各シリンダによって吸引されたエア量の差分を最小化するための補償手法によりソレノイド弁（１５）を制御して、差分手法により個々の吸気弁の時間および開口道程を制御可能であることを特徴とするマルチシリンダ内燃エンジン。
【請求項２】
電子制御手段は、各シリンダによって吸引されたエアと所定の基準値との比較に基づいて、シリンダによって吸引されたエアのばらつきを計測可能であることを特徴とする請求項１記載のエンジン。
【請求項３】
各シリンダによって吸引されたエアの計測は、各シリンダの導入工程中に取られた有意なサンプルを選択することによって実現することを特徴とする請求項２記載のエンジン。
【請求項４】
最も有意なサンプルは、各シリンダの導入工程中に検出されたエア流量の最大値であることを特徴とする請求項３記載のエンジン。
【請求項５】
所定の基準値は、実験により予め決定されることを特徴とする請求項４記載のエンジン。
【請求項６】
電子制御手段は、各シリンダによって吸引されるエアの読み取り結果に基づいて、エンジンのエア導入システムについての起こり得る故障及び／又は誤動作の診断が可能である診断ユニット（２７）を含むことをを特徴とする上記請求項１〜５のいずれかに記載のエンジン。
【請求項７】
請求項１に示したタイプのマルチシリンダ内燃エンジンの制御方法であって、
個々の導入工程中にエンジンのシリンダによって吸引されたエアの差分が検出され、各シリンダによって吸引されたエアの検出ばらつきを最小化するために、各シリンダの吸気弁の時間および開口道程が差分手法により制御されることを特徴とする方法。
【請求項８】
ばらつき計測は、各シリンダによって吸引されたエア量についての検出値と基準値との比較に基づいて実行されることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
各シリンダによって吸引されたエア量の計測は、各シリンダの導入工程中に取られたエア測定値から有意なサンプルを選択することによって実行されることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
有意なサンプルは、各シリンダの導入工程中に測定された最大エア流量値に関連していることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
基準値は実験的に決定されることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
エンジンのエア導入システムについて起こり得る故障及び／又は誤動作の診断は、エンジンのシリンダによって吸引されたエアのばらつき計測に基づいて行われることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
電子制御手段は、
流量レートセンサによって提供される測定結果に基づいて、エンジンによって吸引されたエアを計測すること、
定常状態における必要エアと吸引エアの測定との間の誤差に基づいて、閉ループ手法を用いて、吸気弁の開口時間の調節による補正を伴う、全てのシリンダによって吸引されたエアの平均量を制御すること、
補正を自己適応マップに格納し、過渡的な状態で活性化させることと、
自己適応マップに格納された数値に基づいて、吸気弁動作の平均補正について診断すること、
交互に駆動される２つの吸気弁のうちの１つとともに燃料遮断状態において、圧力センサによって取得された数値の読み取りに基づいて、適正に駆動された、シリンダの個々の吸気弁についての診断／識別を行うこと、を実行可能であることを特徴とする請求項１記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン吸気弁の可変動作のための電子制御式油圧システムを含むタイプの内燃エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
米国特許第６２３７５５１号
【０００３】
米国特許第６２３７５５１号において、本出願人は下記のエンジンを既に提案している。
【０００４】
閉鎖位置に向かって弁を押し戻す個々の戻し弾性手段が設けられ、個々の吸気ポートを制御するための各シリンダについての少なくとも１つの吸気弁と、
個々の弁リフタを介してエンジンのシリンダの各吸気弁を動作させ、各吸気弁はカム軸の個々のカムによって制御されるようにした少なくとも１つのカム軸とを備え、
各弁リフタは、加圧流体室を含む油圧手段を介して戻し弾性手段の動作に抗して個々の吸気弁を指揮するものであり、
弁を各弁リフタから分離して、戻し弾性手段の作用による迅速な弁閉鎖を起動するために、ソレノイド弁を介して排出チャネルへの接続に適合した加圧流体室が各吸気弁に関連して設けられ、
１つ以上のエンジンの動作パラメータに従って、個々の吸気弁または排気弁の時間および開口道程（ｏｐｅｎｉｎｇ　ｔｒａｖｅｌ）を変化させるために、各ソレノイド弁を制御するための電子制御手段を備えるエンジン。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
マルチシリンダエンジンにおいて、エンジンシリンダの吸気ポートは、エンジンに供給するためのエアを受け取る吸気マニホールド（多岐管）に接続される。
各シリンダの動作サイクルは明らかに互いに位相がずれており、その結果、導入位相が別々の時間で生ずる。吸気マニホールドの吸気ダクトに対してシリンダ吸気ポートを別々に位置決めしていることから、エンジンの各シリンダ内に不均一なエア量が吸引される。
【０００６】
本発明の目的は、冒頭で示したタイプのエンジンについて上記問題を解決することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の主題は、上述のような特性の全てを有する内燃マルチシリンダエンジンであって、エンジンは、エンジンシリンダの各吸気ポートに接続された吸気マニホールドを有し、そこにエア供給流量センサが配置され、電子制御手段は、センサからの出力信号に基づいてエンジンの各シリンダ内に吸引されたエアのばらつき（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）を検出可能であり、差分手法によりエンジンの各シリンダ吸気弁を駆動するための油圧システムを制御するものであり、これによりエアばらつきを最小限に低減することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るエンジンにおいて、各シリンダ内に吸引されたエアのばらつきは、吸気マニホールドの上流側の吸気ダクト内に配置されたエア流量センサによって検出される。エアばらつきをを最小化する目的は、各シリンダごとの吸引エア量を、エンジンサイクル期間中に導入されたエアの平均値に到達させようとすることである。既述したように、ばらつき最小化は差分制御によって実行され、特に吸気弁の開口時間によって実行される。
【０００９】
好ましい実施形態では、各シリンダごとに吸引されたエアのばらつきを平均値に関して測定することは、シリンダに入るエア測定値の間の差分を評価することによって実現され、これは前記センサの出力信号およびばらつき補償を達成するのに到達すべき所定の基準値に基づいて行われる。
【００１０】
好ましい実施形態の場合、導入エアの測定は、問題となるシリンダの導入工程に関係したものから最も有意なサンプルを選択することによって実現する。特に、最も有意なサンプルは、考慮中のシリンダの導入工程に関係するものの最大値に関連している。吸気ダクトがエンジンのバタフライ弁によって制限されるのが少なくなるほど、該サンプルはより有意なものとなる。換言すると、エンジンによって取り込まれたエア量は、エンジンの可変弁制御システムによりバタフライ弁の動きとは独立して設定可能であるにもかかわらず、ここで記述した方法を用いて各シリンダに入るエアの測定は、バタフライ弁が完全に開いた状態で行うのが好ましい。上述の方法で使用される到達すべき基準値は、予備的で実験的な工程において決定される。エア導入システムの構成部品について起こり得る故障及び／又は誤動作は、単一のシリンダによって取り込まれたエアに対して影響を及ぼすものであるが、シリンダごとに導入されたエアばらつきのリアルタイム分析によって診断することが可能である。
【００１１】
本発明の更なる特徴および利点は、非限定的な例として図示した添付図面を参照しつつ下記の説明から明らかとなろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、内燃エンジンでの可変弁駆動システムの動作原理を概略的に示す。符号１は弁を示し、これは吸気弁または排気弁であって、内燃エンジンのシリンダヘッド３の内部に形成された個々のポート（吸気または排気）２に取り付けられている。弁１は、スプリング４によって閉鎖位置に向かって（図１において上向き）引き寄せられおり、一方、弁軸の上端部に作用するピストン５によって開口するように強制される。ピストン５は、チャンバ６内に存在する圧力が加わった油を介して、カム軸１０のカム９と共に協働するスプリングキャップ８を支持するピストン７によって、順番に制御される。スプリングキャップ８は、スプリング１１によってカム９とスライド接触するように保持される。圧力チャンバ６はポート１２に接続可能であり、エンジン動作条件に従って電子制御手段（不図示）により指令されるソレノイド弁１５のシャッタ１４を介して、圧力蓄積器１３と順番に連通する。ソレノイド弁１５が開いたとき、チャンバ６内の圧力油が放出され、戻りスプリング４の作用によって弁１をすばやく閉鎖する。
【００１３】
ソレノイド弁１５が閉じると、チャンバ６内の油はピストン７の動きをピストン５および弁１へ伝達して、その結果、弁１の位置がカム９によって決定される。換言すると、カム９は、通常、カムの形状に依存するサイクルに従って弁１の開度を制御しているが、ソレノイド弁１５を開くことによって所望の時間に動作不能にすることができ、これによりピストン７と弁１との間の連結を遮断することができる。
【００１４】
図２は、本発明に係るエンジンのヘッド３を概略的に示し、これは４つのシリンダ２０を有する。吸気ポート２および関連した弁１が、各シリンダごとに示されている。吸気ポート２は、吸気ダクト２２からエアを受け取る吸気マニホールド２１から分岐しており、吸気ダクト２２には本発明に従ってエア流量メータ２３あるいは流量レートセンサが配置されている。エア流量メータ２３あるいは流量レートセンサは、ダクト２２を通過する導入エアの流量を示す出力信号２４を発生することができる。導入工程が、他のシリンダに関して各シリンダにつき別々の時間で行われると、センサ２３によって検出された流量値は、実質的にシリンダごとに取り込まれたエア量の代表値となり、これはその時点で導入工程で見出し得るものである。
【００１５】
図３は、図２で示したタイプのエンジンについて記録した読み取り結果一例を示す図である。ここから判るように、各シリンダ内に吸引されたエア量は均等でない。好ましい実施形態の場合、センサ２３からの出力信号は、流量（例えば、Ｋｇ／ｈで表現される）を示すもので、例えば１ｍｓの周期でサンプリングされる。、図３は、各シリンダごとの導入エアの最大値Ｍが互いに相違していることを示す。
【００１６】
図４は、本発明に係る制御システムのブロック図を示す。符号２５は、エンジン吸気弁の各アクチュエータに関係するソレノイド弁（図１）へ信号２６を送る通常の制御ユニットを示すものであり、これはソレノイド弁１５を開いて、その結果、各吸気弁の時間および開口道程が定まる。この結果は既知の技術によって達成され、対応したセンサによって制御ユニット２５へ送出された一連の信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、エンジンについての各種動作パラメータを表現する。検出されたエンジン動作条件に基づいて、制御ユニット２５は、診断ブロック２７を介してコマンド信号２６をソレノイド弁へ送出する。
【００１７】
本発明によれば、補助ブロック２８が、エンジンの各シリンダに入るエアのばらつきを測定するために設けられる。ブロック２８は、エア流量センサ２３によって供給される信号２４を受け取り、シリンダの導入工程における各時間を表現する指数からなる信号２９も同様に受け取る。ブロック２８は、個別のシリンダごとに取り込まれたエア量の差を測定して、測定中のシリンダの指数をもつ信号３１と、該シリンダに関する測定量を表す信号３２とをブロック３０へ送出する。適応制御ブロック３０は、制御ユニット２５によって生成した信号２６を補正するために介在しており、検出されたエアばらつきを最小化するために、各シリンダの吸気弁についての時間および開口道程を変化させる補正信号を発生する。上述したように、ばらつきは、測定サンプルＭと予め実験的に設定した所定の基準値との間の差分として評価される。
【００１８】
上述のように、エンジン駆動のバタフライ弁によって吸気ダクトの絞りがより少なくなるほど、前述の測定はより有意になる。従って、本発明による方法は、バタフライ弁が開いた状態で実施することが好ましい。
【００１９】
上述したように、シリンダに入るエアばらつきのリアルタイム分析は、エア導入システムの構成部品について、個別のシリンダに入るエアに影響を及ぼすように起こり得る故障及び／又は誤動作の診断を可能にする。この機能は、図４中のブロック２７によって実行される。
【００２０】
図５は、電子制御手段が、吸気弁の独立可変駆動を有するエンジンによって取り込まれたエアの補償方法及び診断を実行する代替システムを示す。この方法は、下記の動作を含む。
【００２１】
流量レートセンサ又はエア流量メータによって提供される測定結果に基づいて、エンジンによって吸引されたエアの計測。
【００２２】
定常状態における必要エアと吸引エアの測定との間の誤差に基づいて、閉ループ手法を用いて全てのシリンダによって吸引されたエアの平均量の制御。補正は、遅れ開口弁モード（Ｌａｔｅ　Ｏｐｅｎｉｎｇ　Ｖａｌｖｅ　Ｍｏｄｅ）で制御される弁の開口角度、あるいは早期閉鎖弁モード（Ｅａｒｌｙ　Ｃｌｏｓｉｎｇ　Ｖａｌｖｅ　Ｍｏｄｅ）で制御される吸気弁の閉鎖角度を調節することによって行われる。
【００２３】
補正は、自己適応（ｓｅｌｆ−ａｄａｐｔｉｖｅ）マップに格納し、過渡的な状態で活性化させる。
【００２４】
自己適応マップに格納された数値に基づいて、吸気弁動作の平均（ｍｅａｎ）補正の診断。
【００２５】
適正に駆動された、シリンダの個々の吸気弁についての診断／識別。この識別は、交互に駆動される２つの吸気弁のうちの１つとともに燃料遮断状態においてエア流量メータによって取得された数値の読み取りに基づいて行われる。
【００２６】
本来、本発明の原理が理解されると、実施形態の構造的な詳細および形態は、本発明の範囲から逸脱することなく、例として説明され図示されたものに関して広範囲に変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】既知の技術によるエンジンの概略断面図であり、エンジンの可変弁駆動システムの動作原理を示している。
【図２】関連した吸気マニホールドを有する４シリンダエンジンのヘッドを示す概略図である。
【図３】本発明による補償を適用せずに、実際の動作中にエンジンシリンダごとに取り込まれたエア流量を示す図である。
【図４】本発明の根拠となる原理を示すブロック図である。
【図５】代替システムを示す。
【符号の説明】
１　弁
２　吸気ポート
３　シリンダヘッド
４，１１　スプリング
５，７　ピストン
６　圧力チャンバ
８　スプリングキャップ
９　カム
１０　カム軸
１４　シャッタ
１５　ソレノイド弁
２０　シリンダ
２２　吸気ダクト
２３　エア流量センサ
２５　制御ユニット
２７　診断ブロック
２８　補助ブロック
３０　適応制御ブロック
【図１】
2004036610.tif 000003
【図２】
2004036610.tif 000004
【図３】
2004036610.tif 000005
【図４】
2004036610.tif 000006
【図５】
2004036610.tif 000007