(57)【要約】【課題】基準デューティ比が実際の基準デューティ比と異なった値になることで内燃機関の運転状態が不安定になってしまうことを防止する。【解決手段】本発明の動弁装置は吸気弁１１を開弁するためのカム１２と、基準位置からのカムの距離が変更されるようにカムを移動させるアクチュエータ２０とを具備する。アクチュエータに対するデューティ比が基準デューティ比であるとカムは移動せしめられず、上記デューティ比が基準デューティ比からずらされるとカムが移動せしめられる。基準位置からのカムの距離が一定値以下である間は吸気弁の開弁量が零となっている。そして、吸気弁の目標開弁量が零であるときに基準位置からのカムの距離が一定値以下の所定値となるようにデューティ比を制御し、このときのデューティ比が基準デューティ比として更新される。【選択図】　　　図１
2004036446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁または排気弁を開弁するためのカムと、基準位置からのカムの距離が変更されるようにカムを移動させることができるアクチュエータとを具備し、該アクチュエータに対するデューティ比が基準デューティ比とされたときにはアクチュエータはカムを移動させずに特定の位置に固定し、一方、アクチュエータに対するデューティ比が基準デューティ比からずらされたときにはアクチュエータはカムを移動させるようになっており、該アクチュエータによってカムが移動せしめられたときに基準位置からのカムの距離が一定値以下である間は対応の吸気弁または排気弁の開弁量が零であり、一方、基準位置からのカムの距離が一定値以上となると一定値からの偏差に応じて開弁量が大きくなる内燃機関の動弁装置において、
少なくとも内燃機関の冷間始動時に吸気弁または排気弁の目標開弁量が零であるときに上記基準位置からのカムの距離が上記一定値以下の所定値に固定されるようにデューティ比を制御し、このときのデューティ比を基準デューティ比として更新するようにしたことを特徴とする内燃機関の動弁装置。
【請求項２】
暖機後は吸気弁または排気弁の目標開弁量が零になったときにカムが基準位置に向かうようにアクチュエータに対するデューティ比を基準デューティ比とは異なる値に維持するようにした請求項１に記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項３】
デューティ比と基準デューティ比との差が大きくなるようにデューティ比を変更すると単位時間当たりのカムの移動量が大きくなるようになっており、吸気弁または排気弁の目標開弁量が零に変更されたときには、基準位置からのカムの距離が少なくとも上記一定値以下になるまで、カムが基準位置に向かうようにアクチュエータに対するデューティ比を基準デューティ比から大きく異なる値にするようにした請求項１または２に記載の内燃機関の可変動弁機構。
【請求項４】
対応する吸気通路から各気筒に空気または混合気を吸入するために吸気弁を開閉弁すると共に、対応する吸気通路に各気筒から排気ガスを排出するために吸気弁を開閉弁する請求項１〜３のいずれか一つに記載の動弁装置。
【請求項５】
少なくとも上記基準位置からのカムの距離の所定値からの偏差が予め定められた値以下となってから基準デューティ比を更新するようにした請求項１〜４に記載の動弁装置。
【請求項６】
少なくともカムの移動量が一定時間に亘って予め定められた値以下となってから基準デューティ比を更新するようにした請求項１〜５に記載の動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開２０００−２５４６３９号公報に記載されているように、アクチュエータに送信されるデューティ比に応じて吸気弁の開弁量を変更するようになっている内燃機関の動弁装置が知られている。このような動弁装置では、アクチュエータに対するデューティ比が基準デューティ比になっていると吸気弁の開弁量は変更されずに一定の開弁量のまま維持され、デューティ比が基準デューティ比からずらされるとそのずれに応じて吸気弁の開弁量が変化せしめられる。したがって、上記動弁装置では、内燃機関の運転状態に応じて吸気弁の目標開弁量が定められ、基準デューティ比に基づいてデューティ比を変更することで吸気弁の開弁量を上記目標開弁量へと変更するようにしている。
【０００３】
一般に、実際の基準デューティ比はアクチュエータに関するパラメータ（例えば、油圧や油温）に応じて変動するため、上記公報に記載の動弁装置では、吸気弁の開弁量が一定期間に亘ってほぼ同一の値に維持された場合のデューティ比を基準デューティ比として更新するようにしている。ただし、吸気弁の開弁量が零となっている場合にはアクチュエータに対するデューティ比は基準デューティ比とは異なった値であっても吸気弁の開弁量は一定期間に亘って零に維持され、また、通常、目標開弁量が零である場合にはデューティ比が基準デューティ比とは異なる値に維持される。このため、吸気弁の開弁量が零である場合には基準デューティ比は更新されない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、暖機中には比較的長期間に亘って吸気弁の開弁量が零とされることがある。したがって、この場合には基準デューティ比は比較的長期間に亘って更新されない。この間に実際の基準デューティ比が変動すると、最後に更新された基準デューティ比は実際の基準デューティ比と異なった値になってしまう。基準デューティ比は吸気弁の目標開弁量が変更されたときに、実際の吸気弁の開弁量が変更された目標開弁量に到達するまでの変更速度に影響を及ぼし、内燃機関の運転状態が不安定になってしまう。このような事態を避けるためには、吸気弁の開弁量が零であるときにも基準デューティ比を更新して、常に基準デューティ比を実際の基準デューティ比とほぼ同一な値に保つ必要がある。
【０００５】
したがって、本発明の目的は基準デューティ比が実際の基準デューティ比と異なった値になることで内燃機関の運転状態が不安定になってしまうことを防止するようにした内燃機関の動弁装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１の発明では、吸気弁または排気弁を開弁するためのカムと、基準位置からのカムの距離が変更されるようにカムを移動させることができるアクチュエータとを具備し、該アクチュエータに対するデューティ比が基準デューティ比とされたときにはアクチュエータはカムを移動させずに特定の位置に固定し、一方、アクチュエータに対するデューティ比が基準デューティ比からずらされたときにはアクチュエータはカムを移動させるようになっており、該アクチュエータによってカムが移動せしめられたときに基準位置からのカムの距離が一定値以下である間は対応の吸気弁または排気弁の開弁量が零であり、一方、基準位置からのカムの距離が一定値以上となると一定値からの偏差に応じて開弁量が大きくなる内燃機関の動弁装置において、少なくとも内燃機関の冷間始動時に吸気弁または排気弁の目標開弁量が零であるときに上記基準位置からのカムの距離が上記一定値以下の所定値に固定されるようにデューティ比を制御し、このときのデューティ比を基準デューティ比として更新するようにした。
第１の発明の動弁装置によれば、目標開弁量が零であるときにも基準デューティ比が更新される。
【０００７】
第２の発明では、第１の発明において、暖機後は吸気弁または排気弁の目標開弁量が零になったときにカムが基準位置に向かうようにアクチュエータに対するデューティ比を基準デューティ比とは異なる値に維持するようにした。
暖機後は実際の基準デューティ比の変動が小さいため、ほとんど基準デューティ比を更新する必要がない。したがって、第２の発明の動弁装置では、暖機後は吸気弁または排気弁の実際の開弁量が零になっても、アクチュエータに対するデューティ比を基準デューティ比にはせず、カムが基準位置に向かうように基準デューティ比とは異なる値に維持する。こうすることにより、暖機後に吸気弁または排気弁の目標開弁量が零になったときに、確実にカムが基準位置に維持され、吸気弁または排気弁の開弁量が零に維持される。
【０００８】
第３の発明では、第１または第２の発明において、デューティ比と基準デューティ比との差が大きくなるようにデューティ比を変更すると単位時間当たりのカムの移動量が大きくなるようになっており、吸気弁または排気弁の目標開弁量が零に変更されたときには、基準位置からのカムの距離が少なくとも上記一定値以下になるまで、カムが基準位置に向かうようにアクチュエータに対するデューティ比を基準デューティ比から大きく異なる値にするようにした。
第３の発明の動弁装置によれば、吸気弁または排気弁の目標開弁量が零に変更されたときに基準位置へ向かうカムの移動速度が速くなり、迅速に基準位置からのカムの距離が一定値以下となるような位置へカムが移動する。すなわち、吸気弁または排気弁の目標開弁量が零に変更されてから実際の吸気弁または排気弁の開弁量が零になるまでの応答時間が短縮される。
【０００９】
第４の発明では、第１〜第３の発明のいずれか一つにおいて、対応する吸気通路から各気筒に空気または混合気を吸入するために吸気弁を開閉弁すると共に、対応する吸気通路に各気筒から排気ガスを排出するために吸気弁を開閉弁する。
第４の発明の動弁装置では、各気筒から吸気通路に排気ガスの一部が排出されることにより、その後に吸気通路から各気筒に空気または混合気（空気および燃料）を燃焼室に吸入するときに吸気通路に排出された排気ガスが再び燃焼室に吸入される。これは、いわゆる排気ガス再循環（ＥＧＲ）と呼ばれ、これにより燃焼室における燃焼温度が低下せしめられる。
【００１０】
第５の発明では、第１〜第４の発明のいずれか一つにおいて、少なくとも上記基準位置からのカムの距離の所定値からの偏差が予め定められた値以下となってから基準デューティ比を更新するようにした。
【００１１】
第６の発明では、第１〜第５の発明において、少なくともカムの移動量が一定時間に亘って予め定められた値以下となってから基準デューティ比を更新するようにした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の内燃機関の動弁装置１０について説明する。動弁装置１０は内燃機関の吸気弁をリフトさせるための動弁装置である。しかしながら、動弁装置１０は内燃機関の排気弁をリフトさせるための動弁装置であってもよい。また、内燃機関の吸気弁および排気弁をそれぞれリフトさせるために内燃機関に二つの動弁装置１０が設けられてもよい。
【００１３】
また、第一の実施形態の動弁装置１０は、内燃機関の各気筒（図示せず）に対応する吸気通路（吸気ポートおよび吸気管）から各気筒に空気または混合気（空気および燃料）を吸入するために吸気弁１１を開閉弁すると共に、各気筒に対応する吸気通路に各気筒から排気ガスを排出するために吸気弁１１を開閉弁する。例えば、対応する吸気通路から各気筒の燃焼室（図示せず）に空気または混合気を吸入するために排気行程後半から圧縮行程前半までの一部期間において吸気弁１１を開弁させるだけでなく、各気筒の燃焼室から対応する吸気通路に排気ガスを排出させるために膨張行程後半から排気行程前半までの一部期間（以下、ＥＧＲ期間と称す）において吸気弁を開弁させる。このように各気筒の燃焼室から吸気通路に排気ガスを排出するために吸気弁１１を開閉弁して、次に吸気通路から各気筒の燃焼室に空気または混合気を吸入するために吸気弁１１を開閉弁することによって吸気通路に排出された排気ガスを空気または混合気と共に各気筒に吸入することで、排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）を行うことができる。
【００１４】
また、各気筒から吸気通路に排出される排気ガスの量（以下、ＥＧＲガス量と称す）は、ＥＧＲ期間中における吸気弁１１の開弁量に応じて異なる。第一実施形態ではＥＧＲガス量はＥＧＲ期間における吸気弁１１の開弁量に比例する。したがって、ＥＧＲ期間における吸気弁１１の開弁量を調整することによってＥＧＲガス量を変更することができる。以下、各気筒から各気筒に対応する吸気通路に排気ガスを排出するために吸気弁１１を開閉弁する場合について説明する。
【００１５】
図１に示したように、動弁装置１０は内燃機関の吸気弁１１をリフトさせるためのカム１２を有する。各カム１２は対応の一つの吸気弁１１をリフトさせることができ、よってカム１２の数は吸気弁１１の数と同数である。これらカム１２の外形は全てほぼ同一であり、カム１２の回転軸線方向における吸気弁１１に対するカム１２の相対位置関係が変わると対応の吸気弁１１のＥＧＲ期間中における開弁量（開弁期間およびリフト量を含む）が変更されるような形状となっている。これらカム１２はカム１２の回転軸線がカムシャフト１３の回転軸線と同軸になるように一つのカムシャフト１３に固定される。このようにカム１２はカムシャフト１３に固定さているため、カムシャフト１３がその軸線方向に移動するとカム１２もその回転軸線方向に移動し、これにより吸気弁１１に対するカム１２の相対位置関係が変わり、吸気弁１１の開弁量が変更せしめられる。
【００１６】
したがって、カムシャフト１３をその軸線方向に移動させることによって吸気弁１１の開弁量を変更することができる。言い換えると、カム１２がその軸線方向に移動することができる移動範囲内において一方の端にあるときのカム１２の位置を基準位置とすると、この基準位置からのカム１２の距離が変わることによって吸気弁１１に対するカム１２の相対位置関係も変わり、よってＥＧＲ期間中における吸気弁１１の開弁量が変わる。すなわち、吸気弁１１の開弁量は基準位置からのカム１２の距離の関数であり、第一実施形態では図２に示したように吸気弁１１の開弁量は基本的に基準位置からのカム１２の距離に比例する。より詳細には、基準位置からのカム１２の距離がリフト開始値（一定値）ａ以下である間はＥＧＲ期間中における対応の吸気弁１１の開弁量は零であり、基準位置からのカム１２の距離がリフト開始値ａより大きくなるとリフト開始値ａからの偏差に応じて上記開弁量が大きくなる。第一実施形態では、基準位置からのカム１２の距離がリフト開始値ａより大きい場合にはリフト開始値ａからの偏差に比例して吸気弁１１の開弁量が大きくなる。なお、本実施形態において基準位置からのカム１２の距離がリフト開始値ａ以下である場合には、ＥＧＲ期間中に亘ってカム１２は吸気弁１１と接触していない。
【００１７】
また、カムシャフト１３の一方の端部にはカムシャフト１３をその軸線方向に移動させるためのカム駆動装置１４が設けられる。カム駆動装置１４は油圧シリンダ１５とオイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶと称す）１６とを具備する。油圧シリンダ１５は図１に示したように、カムシャフト１３の一方の端部に取付けられたピストン１７を収容し、このピストン１７を油圧シリンダ１５内で摺動させることによってカムシャフト１３をその軸線方向に移動させる。この油圧シリンダ１５内でのピストン１７の位置は位置センサ１８によって検出され、この位置センサ１８の出力は電子制御ユニット（ＥＣＵ）１９に入力される。この位置センサ１９の出力に基づいてカムシャフト１３の位置、すなわち基準位置からのカム１２の距離が検出される。一方、油圧シリンダ１５内でのピストン１７の作動、すなわちカムシャフト１３の軸線方向の移動は、後述するように電子制御ユニットからＯＣＶ１６のアクチュエータ２０に送信される制御パルス信号のオン、オフデューティ比（信号がオンになっている時間とオフになっている時間との合計に占める信号オン時間の割合；以下、デューティ比と称する）を変化させることにより制御される。
【００１８】
より詳細には、ＯＣＶ１６のアクチュエータ２０に対するデューティ比を基準デューティ比にするとアクチュエータ２０はカムシャフト１３をその軸線方向に移動させずにそのままの位置に維持し、したがってカム１２はその軸線方向に移動せずにそのままの位置に固定され、基準位置からのカム１２の距離は一定に維持される。すなわち、アクチュエータ２０に対するデューティ比を基準デューティ比にすると、ＥＧＲ期間中における吸気弁１１の開弁量は一定値に維持される。一方、ＯＣＶ１６のアクチュエータ２０に対するデューティ比を基準デューティ比からずらすと、アクチュエータ２０はカムシャフト１３をその軸線方向に移動させ、したがってカム１２はその軸線方向に移動し、基準位置からのカム１２の距離が変更される。すなわち、アクチュエータ２０に対するデューティ比を基準デューティ比からずらすと、吸気弁１１の開弁量は変更せしめられる。
【００１９】
特に、ＯＣＶ１６のアクチュエータ２０に対するデューティ比を基準デューティ比よりも大きくすると、カムシャフト１３がその軸線方向において一方の方向２１に移動して、基準位置からのカム１２の距離が大きくなり、よってＥＧＲ期間中における吸気弁１１の開弁量が大きくなる。逆に、ＯＣＶ１６のアクチュエータ２０に対するデューティ比を基準デューティ比よりも小さくすると、カムシャフト１３がその軸線方向おいて上記一方の方向とは反対方向２２に移動して、基準位置からのカム１２の距離が小さくなり、よってＥＧＲ期間中における吸気弁１１の開弁量が小さくなる。
【００２０】
さらに、ＯＣＶ１６のアクチュエータ２０に対するデューティ比と基準デューティ比との偏差が大きくなるようにデューティ比を変更すると単位時間当たりのカム１２の移動量が大きくなる。一方、ＯＣＶ１６のアクチュエータ２０に対するデューティ比と基準デューティ比との偏差が小さくなるようにデューティ比を変更すると単位時間当たりのカムの移動量が小さくなる。すなわち、アクチュエータ２０に対するデューティ比と基準デューティ比との偏差に比例して単位時間当たりのカム１２の移動量が変化し、よって上記偏差に比例して単位時間当たりに吸気弁１１の開弁量が変化する量も変化する。なお、単位時間当たりのカム１２の移動量とは、単位時間当たりに基準位置からのカムの距離が変化した量を意味する。
【００２１】
このような動弁装置１０を具備する内燃機関では、内燃機関の運転状態や排気浄化触媒（図示せず）の状態等からその運転状態等に最適なＥＧＲガス量が目標ＥＧＲガス量として算出される。次いで、算出された目標ＥＧＲガス量に対応する吸気弁１１の開弁量が目標開弁量として算出される。目標ＥＧＲガス量が零でない場合、すなわちＥＧＲ期間中における吸気弁１１の目標開弁量が零でない場合、図２に示したグラフと同様なマップから上記目標開弁量に対応する基準位置からのカム１２の距離が目標距離として算出される。そして、基準位置からのカム１２の距離が目標距離となるようにカム駆動装置１４によってカム１２を移動させることで、ＥＧＲ期間中における吸気弁１１の開弁量が常に最適な開弁量とされ、よってＥＧＲガス量が常に最適な量とされる。
【００２２】
第一実施形態では、基準位置からのカム１２の距離が目標距離となるようにカム駆動装置１４によってカム１２を移動させるためにアクチュエータ２０に対するデューティ比を基準デューティ比からずらす値は、電子制御ユニット１９において実際の基準位置からのカムの距離と目標距離との偏差に関する値（偏差自体、偏差の微分値、偏差の積分値等）に基づいて算出される。より詳細には、デューティ比は、ＰＩＤ制御における算出方法と同様な算出方法によって算出されており、基準位置からの実際のカムの距離と目標距離との偏差に補正係数を乗算した比例項と、上記偏差の差に補正係数を乗算した微分項と、基準デューティ比とを加算した値である。なお、上記補正係数はＰＩＤ制御における補正係数の算出方法と同様な算出方法によって算出される。
【００２３】
また、このような動弁装置１０では基準デューティ比は常に一定の値ではなく、後述するようにカム駆動装置１４で用いられる作動油の油温、油圧等によって変動する。特に、内燃機関の暖機中においては作動油の油温の変化が大きく、このため暖機中には基準デューティ比は大きく変動する。したがって電子制御ユニット１９に保存されている基準デューティ比を常に実際の基準デューティ比と同一の値になるように更新しなければならない。このため、ＥＧＲ期間中における吸気弁１１の開弁量が零以外の目標開弁量に維持されているときにＯＣＶ１６のアクチュエータ２０に対するデューティ比が基準デューティ比と異なる値となっていた場合、その時のデューティ比を基準デューティ比として更新し、電子制御ユニット１９に保存する。これにより吸気弁１１の目標開弁量が零以外の値である場合には、電子制御ユニット１９に保存されている基準デューティ比が常に実際の基準デューティ比と同一に保たれる。
【００２４】
一方、目標ＥＧＲガス量が零である場合、すなわちＥＧＲ期間中における吸気弁１１の目標開弁量が零である場合、従来では基準位置からのカム１２の目標距離は零であった。より詳細には、吸気弁１１の目標開弁量が零になると、ＯＣＶ１６のアクチュエータ２０に対するデューティ比が基準デューティ比よりも非常に小さい値、特に零にされていた。そして、基準位置からのカム１２の距離が目標距離である零に到達しても、アクチュエータ２０に対するデューティ比は基準デューティ比よりも非常に小さい値、特に零に維持されたままであった。このように吸気弁１１の目標開弁量が零であるときに、デューティ比を小さい値に維持して、カム１２が基準位置から移動しないようにアクチュエータ２０によってカムシャフト１３を上記一方の方向とは反対方向２２に押しつけることによって、吸気弁１１の目標開弁量が零であるにも関わらず実際の吸気弁１１の開弁量が零以外の値となってしまうことを防止していた。
【００２５】
しかしながら、ＥＧＲ期間中における吸気弁１１の目標開弁量が零であるときにアクチュエータ２０に対するデューティ比を零に維持すると、この間ずっと基準デューティ比を更新することができない。特に、作動油の油温が変化して最も基準デューティ比が変動してしまう暖機中においては、比較的長期間に亘って目標ＥＧＲガス量が零になる場合が多く、よって、比較的長期間に亘って吸気弁１１の目標開弁量が零になる。このような場合には、実際の基準デューティ比が変動しているにも関わらず、電子制御ユニット１９に保存されている基準デューティ比を更新することができず、よって電子制御ユニット１９に保存されている基準デューティ比と実際の基準デューティ比との間にずれが生じてしまう。
【００２６】
このようにＥＧＲ期間中における吸気弁１１の開弁量が零であるときに電子制御ユニット１９に保存されている基準デューティ比が実際の基準デューティ比からずれてしまうと、吸気弁１１の目標開弁量が零から零以外の値に変更されたときに吸気弁１１の開弁量が変更後の目標開弁量に到達するまでの変更速度が遅くなってしまい、吸気弁１１の開弁量が大き過ぎる期間や開弁量が小さ過ぎる期間が生じてしまうといった問題があった。ＥＧＲ期間中における吸気弁１１の開弁量が大きくなり過ぎると、内燃機関が不安定になってしまい、場合によっては内燃機関が停止してしまう。逆に、吸気弁１１の開弁量が小さくなり過ぎると、燃焼室が高温になってしまい、排気エミッションおよび燃費が悪化してしまう。
【００２７】
これ対して、本発明の第一実施形態の動弁装置１０では、少なくとも内燃機関の暖機中（冷間始動時）に吸気弁１１の目標開弁量が零であるときに基準位置からのカムの目標距離が、上記リフト開始値ａ以下の所定値ｂとされる。より詳細には、所定値ｂは零と上記リフト開始値ａとの間の値である。図２に示したように基準位置からのカム１２の距離が零からリフト開始値ａの間の如何なる値となっていてもＥＧＲ期間中における吸気弁１１の開弁量は零であるため、基準位置からのカム１２の距離が所定値ｂになると吸気弁１１の開弁量は零となる。したがって、基準位置からのカム１２の距離が目標距離である所定値ｂとなるようにデューティ比が制御され、基準位置からのカム１２の距離が所定値ｂに維持されたときのデューティ比が電子制御ユニット１９に保存されている基準デューティ比と異なる値であった場合には、このときのデューティ比を基準デューティ比として更新し、電子制御ユニット１９に保存する。
【００２８】
このように、ＥＧＲ期間中における吸気弁１１の目標開弁量が零であるとき、あるいは吸気弁１１の開弁量が零となっているときに基準デューティ比が更新されることにより、このようなときに電子制御ユニット１９に保存されている基準デューティ比が実際の基準デューティ比と大きく異なってしまうことが防止される。これにより、吸気弁１１の目標開弁量が零から零以外の値に変更されたときに、ＥＧＲ期間中における吸気弁１１の開弁量が変更後の目標開弁量に到達するまでの変更速度が遅くなることが防止されると共に、吸気弁１１の開弁量が大きくなり過ぎて内燃機関が不安定になってしまうことや、吸気弁１１の開弁量が小さくなり過ぎて排気エミッションおよび燃費が悪化してしまうことが防止される。
【００２９】
ところで、暖機中においては基準デューティ比は大きく変動するが、暖機後においては基準デューティ比はあまり大きく変動しない。また、暖機後においては目標ＥＧＲガス量が比較的長期間に亘って零になることが少なく、よってＥＧＲ期間中における吸気弁１１の目標開弁量が比較的長期間に亘って零になることは少ない。したがって、暖機後においては、吸気弁１１の目標開弁量が零でない場合に基準デューティ比を更新していれば吸気弁１１の目標開弁量が零である場合に基準デューティ比を更新しなくても、電子制御ユニット１９に保存されている基準デューティ比を実際の基準デューティ比とほぼ同一の値に維持される。極端に言えば、暖機後においては、基準デューティ比をほとんど更新しなくても、電子制御ユニット１９に保存されている基準デューティ比は実際の基準デューティ比からほとんどずれない。
【００３０】
また、第一実施形態のように排気ガスを吸気通路に排出するために吸気弁１１を開弁さてＥＧＲを行う場合、ＥＧＲ期間中における吸気弁１１の目標開弁量が零であるときに実際の吸気弁１１の開弁量が零以外の値となってしまうと、内燃機関の燃焼室では燃焼状態が悪化して内燃機関の運転状態が不安定になってしまう。したがって、ＥＧＲ期間中における吸気弁１１の目標開弁量が零である場合には、実際の吸気弁１１の開弁量を確実に零に維持する必要がある。
【００３１】
そこで、本発明の第一実施形態では、暖機後においては吸気弁１１の目標開弁量が零になったとき、カム１２が基準位置に向かうようにデューティ比を基準デューティ比とは大きく異なる値に維持するようにした。より詳細には、内燃機関の油温が所定温度ｐ以上になった後、または内燃機関の水温が所定温度ｑ以上になった後においては、吸気弁１１の目標開弁量が零になったとき、アクチュエータ２０に対するデューティ比を基準デューティ比よりも非常に小さな値、例えば零にする。こうすることにより、暖機後に吸気弁１１の目標開弁量が零に変更されたときにカム１２が迅速に基準位置に向かって移動するようになるため、吸気弁１１の開弁量が迅速に零に変更される。さらに、吸気弁１１の開弁量が零にされた後にもアクチュエータ２０に対するデューティ比が基準デューティ比よりも非常に小さい値に維持されることにより、カム１２が基準位置から移動しないようにアクチュエータ２０によってカムシャフト１３が上記一方の方向とは反対方向２２に押しつけられる。これにより暖機後において吸気弁１１の目標開弁量が零となった場合には、実際の吸気弁１１の開弁量は確実に零とされ、零以外の値となってしまうことが防止される。
【００３２】
次に、ＥＧＲ期間中における吸気弁１１の目標開弁量が零であるときに基準デューティ比を更新するタイミングについて説明する。本発明の第一実施形態では、基準デューティ比を更新するタイミングとして以下の二つが考えられる。第一の更新タイミングにおいては、基準位置からのカム１２の目標距離が所定値ｂとされた後に、基準位置からのカム１２の距離と所定値ｂとの偏差が予め定められた値ｍ以下となってから、その時のＯＣＶ１６のアクチュエータ２０に対するデューティ比が基準デューティ比として更新される。この場合、予め定めた値ｍとは零または零に近い値である。例えば、基準位置からのカム１２の距離が漸近的に目標距離に近づく場合、第一の更新タイミングで基準デューティ比を更新すると、基準位置からのカム１２の距離と所定値ｂとの偏差が予め定められた値ｍ以下となってから直ぐに基準デューティ比を更新することができるため、迅速に基準デューティ比を更新することができる。すなわち、基準デューティ比の更新に時間がかからない。
【００３３】
第二の更新タイミングにおいては、基準位置からのカム１２の目標距離が所定値とされた後に、カム１２の移動量が一定時間に亘って予め定められた値ｎ以下となってから、その時のＯＣＶ１６のアクチュエータ２０に対するデューティ比が基準デューティ比として更新される。この場合、予め定められた値とは零または零に近い値である。例えば、基準位置からのカム１２の距離がオーバーシュートしながら目標距離に近づく場合、上記第一の更新タイミングで基準デューティ比の更新を行うと、基準位置からのカム１２の距離が目標距離に収束しておらずに単に目標距離を超えて変化した場合であっても基準デューティ比を更新してしまう。したがって、第一の更新タイミングで基準デューティ比の更新を行うと、実際の基準デューティ比以外のデューティ比を基準デューティ比として電子制御ユニット１９に保存してしまうことが考えられる。このような場合であっても、第二の更新タイミングで基準デューティ比を更新すれば、一定時間に亘ってカム１２がほとんど移動していないときに基準デューティ比が更新されるため、正確に基準デューティ比を更新することができるようになる。
【００３４】
あるいは、上記二つの更新タイミングを組み合わせたタイミングで基準デューティ比を更新してもよい。すなわち、基準位置からのカム１２の目標距離が所定値ｂとされた後に、基準位置からのカム１２の距離の所定値ｂからの偏差が予め定められた値ｍ以下となって、その後、カム１２の移動量が一定時間に亘って予め定められた値ｎ以下となってから、その時のアクチュエータ２０に対するデューティ比が基準デューティ比として更新される。このように基準デューティ比を更新することによって、より高い精度で電子制御ユニット１９に保存されるデューティ比を実際の基準デューティ比と同一の値とすることができるようになる。
【００３５】
次に、図３を参照して本発明の第一実施形態における基準位置からのカム１２の目標距離を設定するための制御ルーチンについて説明する。まず、ステップ１０１においてその時の目標ＥＧＲガス量からＥＧＲ期間中における吸気弁１２の目標開弁量が算出される。次いでステップ１０２では、ステップ１０１において算出された吸気弁１１の目標開弁量が零であるか否かが判定される。ステップ１０２において吸気弁１１の目標開弁量が零でないと判定された場合にはステップ１０３へと進む。ステップ１０３では、吸気弁１１の目標開弁量に基づいて図２のグラフと同様なマップから基準位置からのカム１２の目標距離が算出され、制御ルーチンが終了せしめられる。
【００３６】
一方、ステップ１０２において、吸気弁１１の目標開弁量が零であると判定された場合には、ステップ１０４へと進む。ステップ１０４では内燃機関の油温が予め定められた値ｐよりも小さいか否かが判定され、内燃機関の油温が予め定められた値ｐよりも小さいと判定された場合にはステップ１０５へと進む。ステップ１０５では基準位置からのカム１２の目標距離が所定値ｂとされ、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ１０５において内燃機関の油温が予め定められた値ｐ以上であると判定された場合には、ステップ１０６へと進む。ステップ１０６では、基準位置からのカム１２の目標距離が零とされ、制御ルーチンが終了せしめられる。
【００３７】
次に、図４を参照して、電子制御ユニット１９に保存されている基準デューティ比を更新するための制御ルーチンについて説明する。まず、ステップ１２１において基準位置からのカム１２の目標距離が零であるか否かが判定される。ステップ１２１において、基準位置からのカム１２の目標距離が零であると判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ１２１において、基準位置からのカム１２の目標距離が零でないと判定された場合にはステップ１２２へと進み、基準位置からのカム１２の実際の距離と上記目標距離との偏差が予め定められた値ｍ以下であるか否かが判定される。ステップ１２２において上記偏差が予め定められた値ｍより大きいと判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ１２２において上記偏差が予め定められた値ｍ以下であると判定された場合には、ステップ１２３へと進む。ステップ１２３では、一定時間に亘るカム１２の移動量が予め定められた値ｎ以下であるか否かが判定される。一定時間に亘るカム１２の移動量が予め定められた値ｎより大きいと判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ１２３において、一定時間に亘るカム１２の移動量が予め定められた値ｎ以下であると判定された場合にはステップ１２４へと進む。ステップ１２４では、その時のアクチュエータ２０に対するデューティ比が基準デューティ比として更新され、電子制御ユニット１９に保存され、制御ルーチンが終了せしめられる。
【００３８】
ところで、目標ＥＧＲガス量が零である場合には、内燃機関に対して高い出力が要求されている場合であることが多い。通常、ＥＧＲガス量が完全に零にならないと内燃機関の出力を上げることが困難であるため、迅速に内燃機関の出力を上げるためには目標ＥＧＲガス量が零にされたら実際のＥＧＲガス量を迅速に零にする必要がある。すなわち、ＥＧＲ期間中における吸気弁１１の目標開弁量が零以外の値から零になった場合には、吸気弁１１の開弁量を迅速に零にしなければならない。
【００３９】
ところが、上記第一実施形態のようにＥＧＲ期間中における吸気弁１１の開弁量が零になった時に、ＰＩＤ制御等の制御によって基準位置からのカム１２の距離が所定値ｂに到達するようにＯＣＶ１６のアクチュエータ２０に対するデューティ比が決定される場合、基準位置からのカム１２の距離がリフト開始値ａに到達するのは比較的遅い。特に、吸気弁１１の開弁量が零になったときに、デューティ比が零である場合やそれに近い値である場合に比べると非常に遅くなってしまう。このようにＥＧＲ期間中における吸気弁１１の目標開弁量が零に変更された時に実際の吸気弁１１の開弁量を迅速に零にすることができないと、内燃機関の安定性の悪化や内燃機関を搭載した車両のドライバビリティの悪化を招いてしまう。
【００４０】
これに対して、本発明の第二実施形態では、吸気弁１１の目標開弁量が零に変更されたときには、基準位置からのカム１２の距離が少なくともリフト開始値ａ以下の値、好ましくは零になるまで、カム１２が基準位置に向かうようにＯＣＶ１６のアクチュエータ２０に対するデューティ比が基準デューティ比から大きく異なる値、好ましくは零にされる。すなわち、吸気弁１１の目標開弁量が零に変更されたときには、まずデューティ比が零に維持される。これにより、基準位置からのカム１２の距離が迅速にリフト開始値ａ以下となり、よってＥＧＲ期間中における吸気弁１１の目標開弁量が迅速に零に到達する。そして、基準位置からのカム１２の距離が零になると基準位置からのカム１２の目標距離が上記所定値ｂとされ、その後、基準デューティ比の更新が行われる。
【００４１】
このように、ＥＧＲ期間中における吸気弁１１の目標開弁量が迅速に零に到達するようになることにより、目標ＥＧＲガス量が零にされた場合に迅速にＥＧＲガス量を零にすることができ、内燃機関に対して高い出力が要求されたときにその高い出力要求に応答することができるようになる。
【００４２】
次に、図５を参照して本発明の第二実施形態における基準デューティ比更新制御について説明する。図５は吸気弁１１の目標開弁量が零以外の値から零に変更された場合の例を示す。なお、図５（Ａ）は時間に対する基準位置からのカム１２の距離を示すグラフであり、実線が実際の基準位置からのカム１２の距離、破線が目標距離を示す。図５（Ｂ）は図５（Ａ）と同一の時間軸に対するＯＣＶ１６のアクチュエータ２０に対するデューティ比を示す。
【００４３】
図５（Ａ）および図５（Ｂ）において時刻ｔ＝０〜６のとき、内燃機関はＥＧＲを行いながら運転されており、基準位置からのカム１２の距離はリフト開始値ａよりも大きい値に維持されている。このとき、ＯＣＶ１６のアクチュエータ２０に対するデューティ比は基準デューティ比である。時刻ｔ＝６になった時に、ＥＧＲを中断するように目標ＥＧＲ量が零とされる。これに伴って、ＥＧＲ期間中における吸気弁１１の目標開弁量が零となり、これと同時に基準位置からのカム１２の目標距離が零とされ、デューティ比が零とされる。そしてディーティ比が零に維持され、基準位置からのカム１２の距離が零に近づく。そして、時刻ｔ＝９において基準位置からのカム１２の距離がリフト開始値ａとなり、吸気弁１１の開弁量が零となる。時刻ｔ＝１０において基準位置からのカム１２の距離が零に到達すると、基準位置からのカム１２の目標距離が所定値ｂへと変更せしめられる。これに伴ってアクチュエータ２０に対するデューティ比が基準デューティ比よりも高い値となり、基準位置からのカム１２の距離が増大していく。
【００４４】
そして上述したようなＰＩＤ制御等の制御によってアクチュエータ２０に対するデューティ比が調整され、これによって基準位置からのカム１２の距離が目標距離である所定値ｂへと近づく。時刻ｔ＝１２において基準位置からのカム１２の距離と目標距離との偏差が予め定められた値ｍ以下となり、さらにこの後、時刻ｔ＝１２〜１６に亘ってカム１２の移動量が予め定められた値ｎ以下となっており、これにより時刻ｔ＝１６において、この時のアクチュエータ２０に対するデューティ比が基準デューティ比として更新され、電子制御ユニット１９に保存される。この後、基準位置からのカム１２の目標距離が零以外の値になるまで、または例えば所定時間が経過して再び基準デューティ比の更新を行うまで、アクチュエータ２０に対するデューティ比は上記更新された基準デューティ比に維持される。
【００４５】
次に、図６を参照して、図５に示した本発明の第二実施形態における基準位置からのカム１２の目標距離を設定するための制御ルーチンについて説明する。ステップ１４１および１４２はそれぞれステップ１０１および１０２と同一であるため説明を省略する。
【００４６】
ステップ１４２においてＥＧＲ期間中における吸気弁１１の目標開弁量が零でないと判定された場合にはステップ１４３へと進む。ステップ１４３では、基準位置からのカム１２の目標距離が零になってから基準位置からのカム１２の実際の距離が零に到達したか否かを示す突当てフラグが零にリセットされる。次いで、ステップ１４４では吸気弁１１の目標開弁量に基づいて図２に示したグラフと同様なマップから基準位置からのカム１２の目標距離が算出され、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ１４２において吸気弁１１の目標開弁量が零であると判定された場合にはステップ１４５へと進む。ステップ１４５では、内燃機関の油温が予め定められた値ｐよりも小さいか否かが判定され、内燃機関の油温が予め定められた値ｐよりも小さいと判定された場合にはステップ１４６へと進む。ステップ１４６では、突当てフラグが１であるか否かが判定され、突当てフラグが１であると判定された場合にはステップ１４７へと進む。ステップ１４７では基準位置からのカム１２の目標距離が所定値ｂとされ、制御ルーチンが終了せしめられる。
【００４７】
一方、ステップ１４５において内燃機関の油温が予め定められた値ｐ以上であると判定された場合、またはステップ１４６において突当てフラグが１ではないと判定された場合にはステップ１４８へと進む。ステップ１４８では基準位置からのカム１２の目標距離が零とされ、ステップ１４９へと進む。次いで、ステップ１４９において基準位置からのカム１２の実際の距離が零であるか否かが判定され、基準位置からのカム１２の距離が零でないと判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ１４９において基準位置からのカム１２の距離が零であると判定された場合にはステップ１５０へと進む。ステップ１５０では突当てフラグが１にセットされ、制御ルーチンが終了せしめられる。
【００４８】
次に、図１を参照して、カム駆動装置６２における油圧によるカムシャフト６１の軸線方向の移動について説明する。油圧シリンダ１５内で摺動するピストン１７は油圧シリンダ１５を押出油圧室２３と引込油圧室２４とに分割する。さらに油圧シリンダ１５には、押出側油圧室２３に通じる開口２５と引込み側油圧室２４に通じる開口２６とが設けられ、これら開口２５、２６を介して作動油が押出油圧室２３および引込み側油圧室２４に流入および流出する。押出側油圧室２３に作動油が流入して引込み側油圧室２４から作動油が流出するとカムシャフトは上記一方の方向２１に摺動し、逆に押出側油圧室２３から作動油が流出して引込み側油圧室２４に作動油が流入するとカムシャフト１３は上記一方の方向とは反対方向２２に摺動する。
【００４９】
一方、ＯＣＶ１６はスプール２７を有するスプール弁であり、配管および開口２５を介して押出側油圧室２３に通じる油圧ポート２８ａと、配管および開口２６を介して引込み側油圧室２４に通じる油圧ポート２８ｂと、機関出力軸に駆動される潤滑油ポンプ等の圧力油供給源２９に接続された圧力供給ポート２８ｃと、二つのドレーンポート２８ｄ、２８ｅとを備える。ＯＣＶ１６では、スプール２７が中立位置に位置するとスプール２７が油圧ポート２８ａ、２８ｂを閉鎖する。スプール２７が図１において中立位置よりも右に移動すると、圧力供給ポート２８ｃと油圧ポート２８ａとが連通すると共にドレーンポート２８ｅと油圧ポート２８ｂとが連通することによって油圧シリンダ１５の押出側油圧室２３に作動油が流入すると共に引込み側油圧室２４から作動油が流出するため、カムシャフト１３が一方の方向２１に移動する。一方、スプール２７が図１に示したように中立位置よりも左に移動すると圧力供給ポート２８ｃと油圧ポート２８ｂとが連通すると共にドレーンポート２８ｄと油圧ポート２８ａとが連通することによって油圧シリンダ１５の押出側油圧室２３から作動油が流出すると共に引込み側油圧室２４に作動油が流入するため、カムシャフト１３が上記一方の方向とは反対方向２２に移動する。このとき、スプール２７がその中立位置から左右に移動した距離が長ければ長いほど油圧シリンダ１５の油圧室２３、２４に流入・流出する作動油の量が多くなるため、カムシャフト１３の移動速度が速くなる。
【００５０】
スプール２７はアクチュエータ２０によって駆動される。アクチュエータ２０には電子制御ユニット１９の駆動回路からの制御パルス信号が入力され、この制御パルス信号に応じてスプール２７を移動させる。例えば、アクチュエータ２０は電子制御ユニット１９からの制御パルス信号がオンになるとスプール２７を図１において右方向に移動させ、オフになるとスプール２７を図１において左方向に移動させる。そして、電子制御ユニット１９は、上記制御パルス信号のオン、オフデューティ比を変化させることによりスプール２７の位置を制御し、油圧室２３、２４に供給する油量を制御する。例えば、アクチュエータ２０に送信された制御パルス信号のデューティ比が５０％であるときにはスプール２７が移動しない場合、すなわち基準デューティ比が５０％である場合、デューティ比を５０％以上にすればスプール２７は図１において右方向に移動し、逆にデューティ比を５０％以下にすればスプール２７は図１において左方向に移動する。また、この場合、デューティ比が５０％から離れていればいるほど、スプール２７の移動速度が速くなる。
【００５１】
なお、上記実施形態において吸気弁に対するカムの位置を変更することによって吸気弁の開弁量のみを変更できるとしたが、開弁量だけでなく、開弁時期等、吸気弁の開弁特性に関する他のパラメータを変更できるようになっていてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態において本発明の動弁装置はＥＧＲ期間中において吸気弁を開弁させているが、それ以外の期間に吸気弁や排気弁を開弁させるようになっていてもよい。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、吸気弁または排気弁の目標開弁量が零である場合、あるいは吸気弁または排気弁の実際の開弁量が零である場合にも基準デューティ比が更新されることにより、基準デューティ比が常に実際の基準デューティ比とほぼ同一な値に維持される。これにより、基準デューティ比が実際の基準デューティ比と異なった値になることで内燃機関の運転状態が不安定になってしまうことが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の動弁装置を示す図である。
【図２】基準位置からのカムの距離に対する吸気弁の開弁量を示したグラフである。
【図３】基準位置からのカムの目標距離を設定するための制御ルーチンのフローチャートである。
【図４】基準デューティ比を更新するための制御ルーチンのフローチャートである。
【図５】基準位置からのカムの距離とアクチュエータに対するデューティ比とのタイムチャートである。
【図６】図３と同様な制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１０…動弁装置
１１…吸気弁
１２…カム
１３…カムシャフト
１４…カム駆動装置
１５…油圧シリンダ
１６…ＯＣＶ
１７…ピストン
１８…位置センサ
１９…電子制御ユニット
２０…アクチュエータ
【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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