(57)【要約】【課題】回転位相制御によるバルブタイミング可変装置（ＶＴＣ装置）とカム切換えによるバルブリフト可変装置（ＶＶＬ装置）とを備える場合に、ＶＶＬ装置でのカム切換えの前後で、バルブタイミングの保持を可能とする。【解決手段】ＶＶＬ装置において、低リフト→高リフトへのカム切換えがなされた場合は、ＶＴＣ装置制御用の制御ゲインを高リフト用の大きな値に変更する（Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５）。逆に、高リフト→低リフトへのカム切換えがなされた場合は、ＶＴＣ装置制御用の制御ゲインを低リフト用の小さな値に変更する（Ｓ３、Ｓ６、Ｓ７）。【選択図】　図３
2004011590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントロールユニットの信号により、クランク軸とカム軸との回転位相を変更することでバルブタイミングを変更するバルブタイミング可変装置と、コントロールユニットの信号により、カム軸上の複数の異なるカムプロフィルのカムを選択的に切換えることでバルブリフト量を変更するバルブリフト可変装置と、を備えるエンジンの可変動弁制御装置において、
前記バルブリフト可変装置によるカムの切換えを検知する検知手段と、
前記バルブタイミング可変装置の回転位相を制御するときの制御ゲインとして、切換え前のカムにより所定の回転位相を保持する第１ゲインと、切換え後のカムにより前記所定の回転位相を保持する第２ゲインとを記憶する記憶手段と、
前記検知手段によりカムの切換えが検知されたときに、前記制御ゲインを前記第１ゲインから前記第２ゲインに変更するゲイン変更手段と、
を設けたことを特徴とするエンジンの可変動弁制御装置。
【請求項２】
前記バルブリフト可変装置でリフト量の小さいカムから大きいカムに切換える時は、前記第２ゲインは前記第１ゲインに対して大きくすることを特徴とする請求項１記載のエンジンの可変動弁制御装置。
【請求項３】
前記バルブリフト可変装置でリフト量の大きいカムから小さいカムに切換える時は、前記第２ゲインは前記第１ゲインに対して小さくすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のエンジンの可変動弁制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルブタイミング可変装置（ＶＴＣ装置）とバルブリフト可変装置（ＶＶＬ装置）とを有するエンジンの可変動弁制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エンジンの可変動弁制御装置として、特開２０００−１８０５６号公報に記載されているように、クランク軸とカム軸との回転位相を変更することによりバルブタイミングを変更するバルブタイミング可変装置と、カム軸上の複数の異なるカムプロフィルのカムを選択的に切換えることによりバルブリフト量を変更するバルブリフト可変装置と、を有するものがある。
【０００３】
このものでは、バルブリフト量が変更されてバルブタイミングの目標値が大きく変わったときにエンジンの出力トルクが落ち込むのを防止するため、バルブリフト量の変更時には、目標バルブタイミングの変化に対する実バルブタイミングの変化の応答速度を大きくして、応答良く追従させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記公報では、バルブリフト可変装置によりバルブリフト量が変更された場合に、バルブタイミングを変更することを前提にしており、バルブリフト量の変更、すなわちカム切換えの前後で、バルブタイミングを保持することについては全く考慮していない。
【０００５】
バルブリフト可変装置によりバルブリフト量が変更された場合に、バルブリフト量の変更の前後で、バルブタイミングを保持しようする場合、バルブタイミング可変装置への制御出力を一定に保っても、カム切換えにより、カム駆動トルクが変化する分、目標バルブタイミングに対し、実バルブタイミングがずれて、安定しないという問題点があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、バルブリフト可変装置によりバルブリフト量が変更された場合に、バルブリフト量の変更の前後で、バルブタイミングを保持できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明では、バルブタイミング可変装置の回転位相を制御するときの制御ゲインとして、切換え前のカムにより所定の回転位相を保持する第１ゲインと、切換え後のカムにより前記所定の回転位相を保持する第２ゲインとを予め記憶しておく。そして、バルブリフト可変装置によるカムの切換えを検知したときに、制御ゲインを、前記第１ゲインから前記第２ゲインに変更する。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、バルブリフト可変装置によるカムの切換え時に、バルブタイミング可変装置の回転位相を制御する制御ゲインを第１ゲインから第２ゲインに変更するので、バルブリフト特性が変化してカム駆動トルクの変動が大きくなっても、制御ゲインの変更により、制御を安定化させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示すエンジンの可変動弁制御装置のシステム図である。
カム軸１０には、これにより駆動するバルブ（吸・排気バルブ）２０毎に、低リフト量のローカム１１と、これを挟む形で高リフト量のハイカム１２とが形成されている。これらローカム１１及びハイカム１２のカムプロフィルの例を図２に示す。
【００１０】
バルブ２０のバルブリフタは、内筒２１と外筒２２との２重筒構造であり、内筒２１はバルブステムと一体である。外筒２２は内筒２１に対し摺動自在であるが、図示しないロックピンにより内筒２１と外筒２２とを一体化可能である。
ここにおいて、ローカム１１は内筒２１の端面に相対し、ハイカム１２は外筒２２の端面に相対している。
【００１１】
従って、内筒２１と外筒２２とが一体化していない状態では、バルブ２０はローカム１１により内筒２１を介して駆動される。これに対し、内筒２１と外筒２２とがロックピンにより一体化した状態では、バルブ２０はリフト量の大きなハイカム１２により外筒２２→ロックピン→内筒２１を介して駆動される。
ロックピンは油圧ポート２３に供給される油圧により制御され、この油圧は給油路２４の上流のソレノイドバルブ（以下ＶＶＬソレノイドという）２５により制御される。
【００１２】
従って、コントロールユニット１００からの信号で、ＶＶＬソレノイド２５をＯＮ又はＯＦＦにすることにより油圧を制御して、ロックピンの状態を切換えることで、ローカム１１又はハイカム１２を選択的に切換えて、バルブリフト量を変更することができ、これによりバルブリフト可変装置（以下ＶＶＬ装置という）が構成される。
【００１３】
一方、カム軸１０は、図示しないクランク軸の回転がタイミングベルトによりスプロケット１３に入力されて駆動されるが、スプロケット１３とカム軸１０との間に、これらの回転位相を制御可能なロータリーソレノイド（以下ＶＴＣソレノイドという）１４が装着される。
従って、コントロールユニット１００からの信号で、ＶＴＣソレノイド１４の通電量をデューティ制御することで、クランク軸とカム軸との回転位相を変更して、バルブタイミングを変更することができ、これによりバルブタイミング可変装置（以下ＶＴＣ装置という）が構成される。
【００１４】
コントロールユニット１００には、クランク軸の回転角を検出するクランク角センサ３１から信号が入力されると共に、カム軸の回転角を検出可能するカム角センサ３２から信号が入力されている。また、エンジンの運転状態として、クランク角センサ３１からの信号に基づいてエンジン回転数Ｎｅを検出可能である他、各種センサより、吸入空気量Ｑａ、スロットル開度ＴＶＯ、水温Ｔｗ等の検出信号が入力されている。
【００１５】
コントロールユニット１００では、これらの検出信号に基づいて、ＶＶＬソレノイド２５をＯＮ・ＯＦＦ制御してバルブリフト量を制御し、また、ＶＴＣソレノイド１４をデューティ制御してバルブタイミングを制御する。
ここで、ＶＴＣソレノイド１４のデューティ制御、特にその制御ゲインの設定について、図３のフローチャートにより説明する。
【００１６】
Ｓ１では、ＶＴＣソレノイド１４へのデューティ（ＶＴＣデューティ）を演算する。これは図４に制御ブロック図として示すように行う。
すなわち、図４を参照し、１０１にてエンジンの運転状態に基づいてＶＴＣ目標位相を設定し、１０２にてＶＴＣ実位相（カム角センサにより検出可能）との偏差を算出する。
【００１７】
この偏差に対しては、制御ゲインとして、１０３にて比例制御のための比例ゲインＰｋと、１０４にて積分制御のための積分ゲインＰｉとを与え、１０５にて比例分と積分分とを加算し、この加算値に基づいて、１０６にてＶＴＣデューティを演算する。
Ｓ２では、ＶＶＬ装置においてバルブリフト量が低リフトから高リフトに切換えられたか否かを判定する。尚、ＶＶＬソレノイドＯＮで高リフトとなる場合は、ＶＶＬソレノイドＯＦＦ→ＯＮを検出し、逆にＶＶＬソレノイドＯＮで低リフトとなる場合は、ＶＶＬソレノイドＯＮ→ＯＦＦを検出する。この部分がカム切換えの検知手段に相当する。
【００１８】
Ｓ３では、ＶＶＬ装置においてバルブリフト量が高リフトから低リフトに切換えられたか否かを判定する。尚、ＶＶＬソレノイドＯＮで高リフトとなる場合は、ＶＶＬソレノイドＯＮ→ＯＦＦを検出し、逆にＶＶＬソレノイドＯＮで低リフトとなる場合は、ＶＶＬソレノイドＯＦＦ→ＯＮを検出する。この部分もカム切換えの検知手段に相当する。
【００１９】
Ｓ２での判定で、ＶＶＬ装置においてバルブリフト量が低リフトから高リフトに切換えられた場合は、Ｓ４へ進む。
Ｓ４では、現在のＶＴＣ制御ゲイン（比例ゲイン及び積分ゲイン）Ｐｋ、Ｐｉが低リフト用の比較的小さな値ｋ１、ｉ１に設定されているか否かを判定し、ＹＥＳの場合は、Ｓ５に進んで、ＶＴＣ制御ゲインＰｋ、Ｐｉを高リフト用の比較的大きな値ｋ２、ｉ２に切換える（ｋ２＞ｋ１、ｉ２＞ｉ１）。
【００２０】
この場合は、カム切換え前の低リフト用カムの駆動トルクにより所定の回転位相を保持する第１ゲインとしてｋ１、ｉ１、カム切換え後の高リフト用カムの駆動トルクによりカム切換え前の回転位相を保持する第２ゲインとしてｋ２、ｉ２を記憶していることになり、低リフト→高リフトへのカム切換えが検知されたときに、制御ゲインを第１ゲインｋ１、ｉ１から比較的大きな第２ゲインｋ２、ｉ２に変更する。従って、この部分がゲイン変更手段に相当する。
【００２１】
Ｓ３での判定で、ＶＶＬ装置においてリフト量が高リフトから低リフトに切換えられた場合は、Ｓ６へ進む。
Ｓ６では、現在のＶＴＣ制御ゲインＰｋ、Ｐｉが高リフト用の比較的大きな値ｋ２、ｉ２に設定されているか否かを判定し、ＹＥＳの場合は、Ｓ７に進んで、ＶＴＣ制御ゲインＰｋ、Ｐｉを低リフト用の比較的小さな値ｋ１、ｉ１に切換える。
【００２２】
この場合は、カム切換え前の高リフト用カムの駆動トルクにより所定の回転位相を保持する第１ゲインとしてｋ２、ｉ２、カム切換え後の低リフト用カムの駆動トルクによりカム切換え前の回転位相を保持する第２ゲインとしてｋ１、ｉ１を記憶していることになり、高リフト→低リフトへのカム切換えが検知されたときに、制御ゲインを第１ゲインｋ２、ｉ２から比較的小さな第２ゲインｋ１、ｉ１に変更する。従って、この部分もゲイン変更手段に相当する。
【００２３】
尚、低リフト用の制御ゲインｋ１、ｉ１及び高リフト用の制御ゲインｋ２，ｉ２は、それぞれ定数として与えてもよいが、それぞれをエンジン運転状態（Ｎｅ、Ｑａ又はＴＶＯ）をパラメータとするマップにより与えてもよい。
次に図５及び図６を参照して作用を説明する。
図５に示すように、ＶＶＬソレノイドＯＮでバルブリフト特性が高リフトとなるＶＶＬ装置において、ＶＶＬソレノイドＯＦＦ→ＯＮの切換え時に、バルブリフト特性が高リフトに変わるため、カム駆動トルクの変動が大きくなり、ＶＴＣ制御が不安定になる。すなわち、高リフトに変わったときに低リフトに適合させた制御ゲイン小のままであると、点線示のようにＶＴＣ目標位相に対し実位相のずれが大きくなる。そこで、ＶＶＬソレノイドＯＦＦ→ＯＮの切換え時、すなわち低リフト→高リフトへの切換え時に、ＶＴＣ制御ゲインを大きくすることで、ＶＴＣ制御を安定化させることができる。
【００２４】
図６に示すように、ＶＶＬソレノイドＯＮでバルブリフト特性が低リフトとなるＶＶＬ装置において、ＶＶＬソレノイドＯＦＦ→ＯＮの切換え時に、バルブリフト特性が低リフトに変わるため、カム駆動トルクの変動が大きくなり、ＶＴＣ制御が不安定になる。すなわち、低リフトに変わったときに高リフトに適合させた制御ゲイン大のままであると、点線示のようにＶＴＣ目標位相に対し実位相のずれが大きくなる。そこで、ＶＶＬソレノイドＯＦＦ→ＯＮの切換え時、すなわち高リフト→低リフトへの切換え時に、ＶＴＣ制御ゲインを小さくすることで、ＶＴＣ制御を安定化させることができる。
【００２５】
本実施形態によれば、ＶＶＬ装置によるカムの切換え時に、ＶＴＣ装置の回転位相を制御する制御ゲインを第１ゲインから第２ゲインに変更するので、バルブリフト特性が変化してカム駆動トルクの変動が大きくなっても、制御ゲインの変更により、制御を安定化させることができる。
また、本実施形態によれば、ＶＶＬ装置でリフト量の小さいカムから大きいカムに切換える時は、第２ゲインを第１ゲインに対して大きくすることで、制御の安定化に確実に対応することができる。
【００２６】
また、本実施形態によれば、ＶＶＬ装置でリフト量の大きいカムから小さいカムに切換える時は、第２ゲインを第１ゲインに対して小さくすることで、制御の安定化に確実に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す可変動弁制御装置のシステム図
【図２】ローカム及びハイカムのカムプロフィル例を示す図
【図３】ＶＴＣ制御のフローチャート
【図４】ＶＴＣデューティ演算の制御ブロック図
【図５】低リフト→高リフト切換え時の制御特性図
【図６】高リフト→低リフト切換え時の制御特性図
【符号の説明】
１０　カム軸
１１　ローカム
１２　ハイカム
１３　スプロケット
１４　ＶＴＣソレノイド
２０　バルブ
２１　内筒
２２　外筒
２３　ロックピン制御用油圧ポート
２４　給油路
２５　ＶＶＬソレノイド
３１　クランク角センサ
３２　カム角センサ
１００　コントロールユニット
１０３　比例ゲイン付与部
１０４　積分ゲイン付与部
【図１】
2004011590.tif 000003
【図２】
2004011590.tif 000004
【図３】
2004011590.tif 000005
【図４】
2004011590.tif 000006
【図５】
2004011590.tif 000007
【図６】
2004011590.tif 000008