(57)【要約】【課題】機関運転状態に応じた目標作用角から実作用角がずれることにより発生する吸入空気量のずれ量を、位相可変機構を用いて補正することにより目標吸入空気量とする。【解決手段】内燃機関の吸気バルブの作用角を連続的に可変とする作用角可変機構と、吸気バルブの位相を連続的に可変とする位相可変機構と、機関運転状態に応じて作用角と位相の目標値を設定する目標値設定手段と、前記作用角可変機構及び前記位相可変機構を前記目標値に制御する制御手段と、吸気バルブの実作用角を測定する実作用角測定手段と、実作用角測定手段により求められた実作用角と目標作用角とのずれ量である作用角偏差に基づいて位相を補正する位相補正手段とを備える。【選択図】　　　　図１０
2004076694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気バルブの作用角を連続的に可変とする作用角可変機構と、
吸気バルブの位相を連続的に可変とする位相可変機構と、
機関運転状態に応じて作用角と位相の目標値を設定する目標値設定手段と、
前記作用角可変機構及び前記位相可変機構を前記目標値に制御する制御手段と、吸気バルブの実作用角を測定する実作用角測定手段と、
実作用角測定手段により求められた実作用角と目標作用角とのずれ量である作用角偏差に基づいて位相を補正する位相補正手段とを備えることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記位相補正手段は、吸気バルブの作用角が小さくなるにつれて位相の補正の実施を判別する作用角偏差を小さく設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記位相補正手段は、吸気バルブの実作用角が目標作用角よりも大きい場合には吸気バルブの位相を進角側に、吸気バルブの実作用角が目標作用角よりも小さい場合には吸気バルブの位相を遅角側に補正することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記位相補正手段は、吸気バルブの実作用角が目標作用角よりも大きい場合と、吸気バルブの実作用角が目標作用角よりも小さい場合とで、同じ作用角偏差であっても位相補正量の絶対量が異なることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関。
【請求項５】
内燃機関の吸気バルブの作用角を連続的に可変とする作用角可変機構と、
機関運転状態に応じて作用角の目標値を設定する目標値設定手段と、
前記作用角可変機構を前記目標値に制御する制御手段と、
吸気バルブの実作用角を測定する実作用角測定手段と、
実作用角測定手段により求められた実作用角と目標作用角とのずれ量である作用角偏差に基づいて吸入空気量の作用角に対する感度よりも低い感度を持つ制御量により吸入空気量を補正する吸入空気量補正手段とを備えることを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のバルブリフト特性を可変とする内燃機関の可変動弁機構の制御方法、特に吸気バルブの実作用角と目標作用角とのずれ量により発生する実吸入空気量と目標吸入空気量とのずれ量を補正する吸入空気量の補正制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では環境保護が叫ばれ、自動車においては内燃機関の出力と低公害性の両立が厳しく求められている。そこで燃費、出力のための高効率化、および排気低減の有力技術として内燃機関の動弁機構の可変化が注目されるようになり、種々の可変動弁装置が提案されている。
【０００３】
その一例として、例えば特開２００２−５４４６６号公報には、制御軸の回転角度を変化させることにより、ロッド状リンクの揺動中心となる制御カムの軸心の位置を変化させて吸気弁の作用角およびバルブリフト量を連続的に変化させる作用角変更機構と、ヘリカルギアが軸方向に移動することでアウタハウジングとインナハウジングの相対回転により位相を連続的に変化させる位相変更機構と、を備えた可変動弁装置が開示されている。
【０００４】
このように構成された可変動弁装置を用いて、作用角及び位相を連続的に変更し運転状態に応じた最適な吸入空気量とする制御が行われている。また前記公報には、より正確に吸入空気量を制御するためにポテンショメータにより検出される制御軸の回転角度より実作用角を算出し、算出された実作用角に基づいて作用角を目標作用角へフィードバック制御する点が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、作用角は吸入空気量に対する影響すなわち吸入空気量は作用角に対する感度が非常に高く、作用角のわずかなずれ量により吸入空気量は大きく変化するため、フィードバック制御により作用角の収束性を向上させることは、吸入空気量のハンチング現象やそれにともなう燃焼の安定性を欠きドライバビリティ―の悪化を助長することがある。
【０００６】
図８には、吸気バルブの作用角のずれ量に対する吸入空気量のずれ量との関係の概念図を示す。吸入空気量は吸気バルブの作用角に対して高い感度を示し、目標作用角と実作用角とがずれることにより非常に大きな吸入空気量のずれ量を生じることが分かる。一方、吸入空気量は吸気バルブの位相に対しては作用角ほど大きな感度を示さず、作用角と同じずれ量に対して発生する吸入空気量のずれ量は小さいことが分かる。
【０００７】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされてものであり、吸気バルブの実作用角と目標作用角とのずれ量により発生する実吸入空気量と目標吸入空気量とのずれ量を、吸入空気量に対する感度が高い吸気バルブの作用角を用いて吸入空気量の補正制御を行うのではなく、吸気バルブの作用角よりも吸入空気量に対する感度が低い吸気バルブの位相を用いて吸入空気量の補正制御を行うことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題を解決するために以下のような手段を採用した。すなわち、本発明の請求項１の発明に係る内燃機関は、内燃機関の吸気バルブの作用角を連続的に可変とする作用角可変機構と、吸気バルブの位相を連続的に可変とする位相可変機構と、機関運転状態に応じて作用角と位相の目標値を設定する目標値設定手段と、前記作用角可変機構及び前記位相可変機構を前記目標値に制御する制御手段と、吸気バルブの実作用角を測定する実作用角測定手段と、実作用角測定手段により求められた実作用角と目標作用角とのずれ量である作用角偏差に基づいて位相を補正する位相補正手段とを備える。
【０００９】
また、本発明の請求項２の発明に係る内燃機関の前記位相補正手段は、吸気バルブの作用角が小さくなるにつれて位相の補正の実施を判別する作用角偏差を小さく設定する。
【００１０】
また、本発明の請求項３の発明に係る内燃機関の前記位相補正手段は、吸気バルブの実作用角が目標作用角よりも大きい場合には吸気バルブの位相を進角側に、吸気バルブの実作用角が目標作用角よりも小さい場合には吸気バルブの位相を遅角側に補正する。
【００１１】
また、本発明の請求項４の発明に係る内燃機関の前記位相補正手段は、吸気バルブの実作用角が目標作用角よりも大きい場合と、吸気バルブの実作用角が目標作用角よりも小さい場合とで、同じ作用角偏差であっても位相補正量の絶対量が異なる位相補正量とする。
【００１２】
また、本発明の請求項５の発明に係る内燃機関は、内燃機関の吸気バルブの作用角を連続的に可変とする作用角可変機構と、機関運転状態に応じて作用角の目標値を設定する目標値設定手段と、前記作用角可変機構を前記目標値に制御する制御手段と、吸気バルブの実作用角を測定する実作用角測定手段と、実作用角測定手段により求められた実作用角と目標作用角とのずれ量である作用角偏差に基づいて吸入空気量の作用角に対する感度よりも低い感度を持つ制御量により吸入空気量を補正する吸入空気量補正手段とを備える。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる内燃機関における可変動弁機構の制御方法の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１及び図２は、本発明に係わる可変動弁装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１及び図２に示す内燃機関１は、複数の気筒２を有する４サイクルの水冷式ガソリンエンジンである。
【００１５】
前記内燃機関１は、複数の気筒２及び冷却水路１ｃが形成されたシリンダブロック１ｂと、このシリンダブロック１ｂの上部に固定されたシリンダヘッド１ａとを備えている。
【００１６】
前記シリンダブック１ｂには、機関出力軸であるクランクシャフト４が回転自在に支持され、このクランクシャフト４は、各気筒２内に揺動自在に装填されたピストン３と連結されている。
【００１７】
前記ピストン３の上方には、ピストン３の頂面とシリンダヘッド１ａの壁面とに囲まれた燃焼室６が形成されている。前記シリンダヘッド１ａには、燃焼室６に臨むよう点火栓７が取付けられている。
【００１８】
前記シリンダヘッド１ａには、２つの吸気ポート８の開口端と２つの排気ポート９の開口端とが前記燃焼室６に臨むよう形成されている。前記吸気ポート８の各開口端は、シリンダヘッド１ａに進退自在に支持された吸気弁１０によって開閉されるようになっており、前記排気ポート９の各開口端は、シリンダヘッド１ａに進退自在に支持された排気弁１１によって開閉されるようになっている。
【００１９】
前記シリンダヘッド１ａには、前記吸気弁１０を開閉駆動するための吸気側カムシャフト１５と、前記排気弁１１を開閉駆動するための排気側カムシャフト１６とが回転自在に支持されている。
【００２０】
前記吸気側カムシャフト１５の其端部には吸気側タイミングプーリ１５ａが取付けられ、前記排気側カムシャフト１６の其端部には排気側プーリ１６ａが取付けられている。
【００２１】
前記した吸気側タイミングプーリ１５ａ及び排気側プーリ１６ａは、クランクシャフト４の其端部に取付けられたクランクプーリ４ａとコグドベルトからなるタイミングベルト１７によって連結され、クランクシャフト４の回転力がタイミングベルト１７を介して吸気側カムシャフト１５及び排気側カムシャフト１６に伝達されるようになっている。
【００２２】
ここで、タイミングプーリ１５ａ、１６ａの歯数とクランクプーリ４ａの歯数は、クランクシャフト４が２回転する都度、吸気側カムシャフト１５及び排気側カムシャフト１６が１回転するよう設定され、吸気弁１０及び排気弁１１がクランクシャフト４の回転、すなわち、各気筒２の吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程に同期して開閉するようになっている。
【００２３】
前記吸気側タイミングプーリ１５ａには、クランクプーリ４ａに対する吸気側カムシャフト１５の回転位相、及び吸気側カムシャフト１５に設けられたカムの作用角を変更する可変動弁機構３２が設けられている。
【００２４】
前記シリンダヘッド１ａにおいて前記吸気側カムシャフト１５に臨む位置には、前記吸気側カムシャフト１５の変位角度に対応した電気信号を出力するカムポジションセンサ１８が取付けられている。
【００２５】
前記吸気ポート８は、前記内燃機関１のシリンダヘッド１ａに接続された吸気枝管１９の各枝管と連通している。前記吸気枝管１９には、その噴孔が各気筒２の吸気ポート８に臨むよう燃料噴射弁２３が取付けられている。
【００２６】
前記吸気枝管１９は、吸気の脈動を平滑化するためのサージタンク２０に接続され、サージタンク２０は、吸気管２１を介してエアクリーナボックス２２と接続されている。
【００２７】
前記サージタンク２０には、該サージタンク２０内の圧力に対応した電気信号を出力する吸気圧センサ２５が取付けられている。前記吸気管２１には、図示しないアクセルペダルと連動して該吸気管２１内を流れる吸気の流量を調整するスロットル弁２４が設けられるとともに、前記スロットル弁２４の開度に対応した電気信号を出力するスロットルポジションセンサ２６が取付けられている。
【００２８】
一方、前記排気ポート９は、内燃機関１のシリンダヘッド１ａに連結された排気枝管２８の各枝管と連通している。排気枝管２８は、排気浄化触媒２９を介して排気管３０に接続され、排気管３０は下流にてマフラーと接続されている。
【００２９】
前記した排気浄化触媒２９は、例えば、該排気浄化触媒２９に流入する排気の空燃比が理論空燃比近傍の所定の空燃比であるときに排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する三元触媒、該排気浄化触媒２９に流入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵し、流入排気の空燃比が理論空燃比もしくはリッチ空燃比であるときは吸蔵していた窒素酸化物（ＮＯｘ）を排出しつつ還元・浄化する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、該排気浄化触媒２９に流入する排気の空燃比が酸素過剰状態にあり且つ所定の還元剤が存在するときに排気の空燃比が酸素過剰状態にあり且つ所定の還元剤が存在するときに排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元・浄化する選択還元型ＮＯｘ触媒、もしくは上記した各種の触媒を適宜組み合わせてなる触媒である。
【００３０】
前記排気枝管２８には、該排気枝管２８内を流れる排気の空燃比、言い換えれば前記排気浄化触媒２９に流入する排気の空燃比に対応した電気信号を出力する空燃比センサ３１が取付けられている。
【００３１】
前記内燃機関１は、クランクシャフト４の端部に取付けられたタイミングロータ１２ａと該タイミングロータ近傍のシリンダブロック１ｂに取付けられた電磁ピックアップ１２ｂとからなるクランクポジションセンサ１２と、該内燃機関１に形成された冷却水路１ｃ内を流れる冷却水の温度に対応した電気信号を出力する水温センサ１３とを備えている。
【００３２】
このように構成された内燃機関１には、該内燃機関の運転状態を抑制するための電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ、以下ＥＣＵと称する）１４が併設されている。
【００３３】
前記ＥＣＵ１４には、前記したクランクポジションセンサ１２、水温センサ１３、カムポジションセンサ１８、吸気圧センサ２５、スロットルポジションセンサ２６、空燃比センサ３１等の各種センサが電気配線を介して接続され、各種センサの出力信号がＥＣＵ１４に入力されるようになっている。
【００３４】
前記ＥＣＵ１４には、前記した各種センサに加え、点火栓７、燃料噴射弁２３、可変動弁機構３２等が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ１４が各種センサの出力信号をパラメータとして点火制御、燃料噴射制御、吸気弁１０の開閉タイミング制御、吸気弁１０のリフト量制御などを行えるようになっている。次に本実施形態にかかる可変動弁機構３２の具体的な構成について述べる。
【００３５】
可変動弁機構３２は、本発明に係る回転位相変更手段及び作用角切換手段を実現するものであり、図３に示すように、シリンダヘッド１ａとベアリングキャップ３８とにより回転自在に支持された吸気側タイミングプーリ１５ａを備えている。
【００３６】
前記吸気側タイミングプーリ１５ａの二つの側面のうち、シリンダヘッド１ａと反対側に位置する側面には、環状のスペーサ３２０と、このスペーサ３２０と同一の外径を有するとともに前記スペーサ３２０側の端面が閉塞された筒状のケース３２１の開口端を閉塞する円板状のエンドカバー３２２とが順次配置されている。これらスペーサ３２０、ケース３２１、及びエンドカバー３２２は、複数のボルト３２３によって前記タイミングプーリ１５ａに固定されている。
【００３７】
前記スペーサ３２０の内周面には、図４に示すように、中心に向かって放射状に突出した４つの仕切り部３２０ａが周方向に等間隔で形成されている。その際、４つの仕切り部３２０ａは、スペーサ３２０の内壁から該仕切り部３２０ａの先端までの長さが同一となるよう形成されるものとする。
【００３８】
前記スペーサ３２０の内部には、軸方向の長さが前記スペーサ３２０と同一であり、且つ、外径が前記した４つの仕切り部３２０ａの先端部を通る円と同一となるように形成された環状のベーン体３２４が配置されている。その際、ベーン体３２４の外周面と仕切り部３２０ａの先端部とは相互に摺動自在であり且つ液密に当接するよう形成されるものとする。
【００３９】
前記ベーン体３２４の外周面には、径方向に突出する４つのベーン３２４ａが摺方向に等間隔で形成されている。尚、各ベーン３２４ａは、隣接する仕切板３２０ａ間の空間内に位置し、各ベーン３２４ａの先端部が前記スペーサ３２４の内周面と液密に且つ摺動自在に当接するよう形成されている。
【００４０】
この場合、スペーサ３２０内において隣接する仕切り部３２０ａ間の空間は、前記ベーン体３２４のベーン３２４ａによって二つの空間８００、９００に区画されることになる。ここで、前記した二つの空間８００、９００のうち、ベーン３２４ａを基準にして吸気側タイミングプーリ１５ａの回転方向側に位置する空間８００を遅角室８００と称し、ベーン３２４ａを基準にして吸気側タイミングプーリ１５ａの回転方向側と逆側に位置する空間９００を進角室９００と称するものとする。
【００４１】
ここで図３に戻り、吸気側カムシャフト１５は、吸気側タイミングプーリ１５ａ及びケース３２１の軸心部分を貫通しており、該吸気側カムシャフト１５の先端が前記ケース３２１内に突出している。
【００４２】
吸気側カムシャフト１５の先端部には、前記ケース３２１の内径と略同一の外径を有する円板状のピストン１５３がボルト１５４によって固定されている。前記ピストン１５３の外周面と前記ケース３２１の内壁とは摺動自在且つ液密に当接するよう形成されている。
【００４３】
この場合、前記ケース３２１内の空間は、前記ピストン１５３によって二つの空間５００、６００に区画されることになる。以下では、前記ピストン１５３を基準にして吸気側カムシャフト１５の基端側に位置する空間５００を付勢室５００と称し、前記ピストンを基準にして吸気側カムシャフト１５の先端側に位置する空間６００を油圧室６００と称するものとする。
【００４４】
前記付勢室５００には、前記ピストン１５３及び前記吸気側カムシャフト１５を軸方向に沿って前記油圧室６００側へ付勢するコイルスプリング７００が設けられている。
【００４５】
また、前記吸気側カムシャフト１５において前記ベーン体３２４の中空部分に位置する部位には、環状突起１５１が形成されている。この環状突起１５１の外周面には、図５に示すように、軸方向に沿う平歯１５１ａが形成されている。これに対応して、前記ベーン体３２４の内周面には、前記環状突起１５１の平歯１５１ａと軸方向へ摺動自在に噛合する平歯３２４ｂとの噛合により、ベーン体３２４と吸気側カムシャフト１５とは一体的に回転可能になっている。
【００４６】
一方、吸気側カムシャフト１５には、図６に示すように、軸方向に連続して作用角が変化する３次元カム１５０が吸気弁８の個数と同数形成されている。前記３次元カム１５０の作用角は、吸気側カムシャフト１５において吸気側タイミングプーリ１５ａ側の部位ほど大きくなるように形成されている。
【００４７】
次に前記ベーン体３２４、吸気側タイミングプーリ１５ａ、及び、シリンダヘッド１ａには、前記スペーサ３２０内の進角室９００に連通する第１オイル通路３３が形成されている。
【００４８】
前記したスペーサ３２０、吸気側タイミングプーリ１５ａ、及び、シリンダヘッド１ａには、前記スペーサ３２０内の遅角室８００に連通する第２オイル通路３４が形成されている。
【００４９】
更に前記したボルト１５４、吸気側カムシャフト１５、吸気側タイミングプーリ１５ａ、及び、シリンダヘッド１ａには、前記ケース３２１内の油圧室６００に連通する第３オイル通路３９が形成されている。
【００５０】
上記した第１〜第３オイル通路３３、３４、３９は、オイルコントロールバルブ３５に連通している。前記オイルコントロールバルブ３５は、クランクシャフト４の回転力を駆動源とするオイルポンプ３６と接続されているとともに、内燃機関１の潤滑油を貯蓄するオイルパン３７と接続されている。
【００５１】
前記オイルコントロールバルブ３５は、前記オイルポンプ３６から圧送されてくる潤滑油を前記可変動弁機構３２へ供給するとともに、前記可変動弁機構３２に供給された潤滑油をリークさせて前記オイルパン３７へ返すことにより、前記可変動弁機構３２に印加される油圧を制御するものである。
【００５２】
このように構成された可変動弁機構３２では、クランクプーリ４ａから吸気側タイミングプーリ１５ａに伝達された回転力は、吸気側タイミングプーリ１５ａからスペーサ３２０へ伝達される。
【００５３】
スペーサ３２０に伝達された回転力は、該スペーサ３２０の仕切り板３２０ａから進角室９００内の潤滑油を介してベーン３２４ａに伝達され、次いでベーン３２４ａからベーン体３２４に伝達される。
【００５４】
ベーン体３２４に伝達された回転力は、該スペーサ３２０の仕切り板３２０ａから進角室９００内の潤滑油を介してベーン３２４ａに伝達され、次いでベーン３２４ａからベーン体３２４に伝達される。
【００５５】
ベーン体３２４に伝達された回転力は、ベーン体３２４の平歯３２４ｂから吸気側カムシャフト１５の環状突起１５１の平歯１５１ａへ伝達され、次いで平歯１５１ａから環状突起１５１及び吸気側カムシャフト１５に伝達されることになる。
【００５６】
その際、スペーサ３２０内における進角室９００と遅角室８００との油圧を調整することにより、スペーサ３２０に対するベーン体３２４の回転位相が変化し、その結果、吸気側タイミングプーリ１５ａに対する吸気側カムシャフト１５の回転位相を変化させることができる。
【００５７】
例えば、オイルコントロールバルブ３５において第１オイル通路３３とオイルポンプ３６とが連通され、且つ、第２オイル通路３４とオイルパン３７とが連通されると、オイルポンプ３６から吐出された潤滑油の圧力が第１オイル通路３３を介して可変動弁機構３２の進角室９００へ印加されるとともに、可変動弁機構３２の遅角室８００の油圧が第２オイル通路３４を介してオイルパン３７へリークされることになる。
【００５８】
可変動弁機構３２において進角室９００内の圧力が遅角室８００内の圧力より高くなると、ベーン体３２４のベーン３２４ａはスペーサ３２０内において進角室９００側から遅角室８００側へ移動し、スペーサ３２０に対するベーン体３２４の回転位相が進角し、その結果、吸気側タイミングプーリ１５ａに対する吸気側カムシャフト１５の回転位相が進角することになる。
【００５９】
一方、オイルコントロールバルブ３５において第１オイル通路３３とオイルパン３７とが連通され、且つ、第２オイル通路３４とオイルポンプ３６とが連通されると、オイルポンプ３６から吐出された潤滑油の圧力が第２オイル通路３４を介して可変動弁機構３２の遅角室８００へ印加されるとともに、可変動弁機構３２の進角室９００の油圧が第１オイル通路３３を介してオイルパン３７へリークされることになる。
【００６０】
可変動弁機構３２において遅角室８００内の圧力が進角室９００内の圧力より高くなると、ベーン体３２４のベーン３２４ａはスペーサ３２０内において遅角室８００側から進角室９００側へ移動し、スペーサ３２０に対するベーン体３２４の回転位相が遅角し、その結果、吸気側タイミングプーリ１５ａに対する吸気側カムシャフト１５の回転位相が遅角することになる。
【００６１】
従って、可変動弁機構３２における遅角室８００と進角室９００との油圧を制御することにより、本発明に係る回転位相変更手段が実現される。次に、オイルコントロールバルブ３５において第３オイル通路３９とオイルパン３７とが連通されると、可変動弁機構３２における油圧室６００内の油圧が第３オイル通路３９を介してオイルパン３７へリークされることになる。
【００６２】
可変動弁機構３２において油圧室６００内の油圧がリークされると、油圧室６００内の油圧がコイルスプリング７００の付勢力より低くなり、ピストン１５３が付勢室５００側から油圧室６００側へ移動し、それに伴なって吸気側カムシャフト１５も油圧室６００側へ移動することになる。
【００６３】
ここで、本実施の形態に係る吸気側カムシャフト１５では、三次元カム１５０の作用角は、吸気側タイミングプーリ１５ａ寄りの部位ほど大きくなるように形成されているため、吸気側カムシャフト１５が付勢室５００側から油圧室６００側へ移動すると、三次元カム１５０における吸気弁１０との当接部位は、図３に示すように、作用角の小さい部位となる。
【００６４】
この結果、可変動弁機構３２において油圧室６００内の油圧がリークされると、三次元カム１５０の作用角が小さくなる。一方、オイルコントロールバルブ３５において第３オイル通路３９とオイルポンプ３６とが連通されると、オイルポンプ３６から吐出された潤滑油の圧力が第３オイル通路３９を介して可変動弁機構３２の油圧室６００へ印加されることになる。
【００６５】
可変動弁機構３２において油圧室６００内に油圧が印加されると、油圧室６００内の油圧がコイルスプリング７００の付勢力より高くなり、ピストン１５３が油圧室６００側から付勢室５００側へ移動し、それに伴って吸気側カムシャフト１５も付勢室５００側へ移動することになる。
【００６６】
このように吸気側カムシャフト１５が油圧室６００側から付勢室５００側へ移動すると、三次元カム１５０における吸気弁１０との当接部位は、図７に示すように、作用角の大きい部位となる。
【００６７】
従って、可変動弁機構３２における油圧室６００内の油圧を制御することにより、吸気側カムシャフト１５におけるカムの作用角を切り換えることができ、本発明に係る作用角切換手段が実現される。
【００６８】
次にこの可変動弁機構を用いて、本発明の可変動弁機構の制御方法を説明する。図９は、ＥＣＵ１４により実行されるフローチャートであり、機関運転状態を示すエンジン回転数及びスロットル開度より作用角と位相の目標値を求める流れを示している。
【００６９】
まず、Ｓ（ステップ：以下略）１１では、クランクポジションセンサ１２よりエンジン回転数ＮＥが、スロットルポジションセンサ２６よりスロットル開度ＶＴＡが検出される。そして続くＳ１２では、ＥＣＵ１４は前記エンジン回転数ＮＥ、スロットル開度ＶＴＡに基づいて目標吸入空気量Ｑを算出する。なお、目標吸入空気量Ｑはアクセル開度ＶＴＡと車速（図示しない車速センサから検出）とから車両の要求駆動力を算出し、該要求駆動力から算出してもよい。
【００７０】
続くＳ１３では、ＥＣＵ１４はＳ１２にて算出された目標吸入空気量Ｑより作用角および位相の目標値である目標作用角ＶＳおよび目標位相ＶＴを算出する。続くＳ１４では、作用角可変機構および位相可変機構はＳ１３で算出された目標作用角ＶＳおよび目標位相ＶＴに設定される。
【００７１】
しかしながら、実際には装置のメカロスや経時変化などによって実作用角は目標作用角に対してずれが発生することがある。そのため、作用角のずれ量に伴なって吸入空気量が目標値からずれることになり、燃焼の安定性を欠きドライバビリティの悪化を招くことになる。
【００７２】
図１０は、図９のフローチャートにより求めた目標作用角及び目標位相に対して、実作用角と目標値作用角とのずれ量により発生する実吸入空気量と目標吸入空気量とのずれ量を補正する流れを示している。
【００７３】
まずＳ２１では、ＥＣＵ１４は吸気側カムシャフト１５の変位角に対応した電気信号を出力するカムポジションセンサにより実作用角ＶＳＲを検出する。続くＳ２２では、ＥＣＵ１４はＳ２１で検出された実作用角ＶＳＲとＳ１２で算出された目標作用角ＶＳより実作用角ＶＳＲの目標作用角ＶＳからのずれ量の絶対値である作用角偏差ΔＶＳを算出する。
【００７４】
続くＳ２３では、作用角偏差ΔＶＳが位相による補正を行うかどうかの判別基準である補正実施判別値ΔＶＳ０より大きいかもしくは小さいかが判別される。
【００７５】
補正実施判別値ΔＶＳ０は実作用角ＶＳＲに依存して変化するように設定される。図１１には実作用角ＶＳＲと補正実施判別値ΔＶＳ０との関係を示す。Ｓ２１で検出された吸気バルブの実作用角が小さいほど補正実施判別値ΔＶＳ０は小さくなるように設定され、検出された実作用角が大きくなるほど補正実施判別値ΔＶＳ０は大きくなるように設定される。これは、実作用角が小さいほど作用角のずれ量により発生する吸入空気量のずれ量への影響は大きくなり、言い換えれば実作用角が小さいほど作用角のずれ量により発生する吸入空気量のずれ量の目標吸入空気量に対する割合は大きくなるため、より小さな作用角偏差ΔＶＳでも位相による補正が必要となり補正実施判別値ΔＶＳ０は小さくなる。これに対して実作用角が大きい場合には、作用角のずれ量により発生する吸入空気量のずれ量の目標吸入空気量に対する割合が実作用角が小さい場合と比較して小さくなるため、位相による補正が必要となる補正実施判別値ΔＶＳ０は実作用角が小さい場合に比べて大きくなる。例えば、Ｓ２１で検出された実作用角が１５０°の場合には補正を行う判定値である補正実施判別値ΔＶＳ０が５〜１０°と設定され、検出された実作用角が３００°の場合には補正実施判別値ΔＶＳ０が１５〜２５°と設定されるのが望ましい。
【００７６】
Ｓ２３にて作用角偏差ΔＶＳが補正実施判別値ΔＶＳ０よりも小さい場合には、位相による補正を実行せず、本制御は終了する。Ｓ２３にて作用角偏差ΔＶＳが補正実施判別値ΔＶＳ０よりも大きいと判別された場合にはＳ２４へと進む。
【００７７】
続くＳ２４では、作用角偏差ΔＶＳにより発生する吸入空気量と目標吸入空気量Ｑとのずれ量である吸入空気量偏差ΔＱを補正するための位相補正量ΔＶＴが求められる。ＥＣＵ１４は、まずＳ２２で求められた作用角偏差ΔＶＳにより発生する吸入空気量のずれ量である吸入空気量偏差ΔＱを算出する。作用角偏差ΔＶと吸入空気量偏差ΔＱの関係を図１２に示す。上述したように実作用角ＶＳＲが小さくなるほど、同じ作用角偏差ΔＶＳでもその吸入空気量偏差ΔＱは大きくなる。続いてＥＣＵ１４は、図１２の関係より求められた吸入空気量偏差ΔＱを位相により補正する位相制御量ΔＶＴを算出する。吸入空気量偏差ΔＱと位相制御量ΔＶＴの関係を図１３に示す。同じ吸入空気量偏差ΔＱを位相により補正する場合、実作用角ＶＳＲが大きくなるほどその位相補正量ΔＶＴは大きくなる。このような関係からＥＣＵ１４は位相補正量ΔＶＴを算出する。
【００７８】
尚、本実施例では作用角偏差ΔＶＳから吸入空気量偏差ΔＱを算出しさらに算出された吸入空気量ΔＱから位相補正量ΔＶＴを算出しているが、図１４に示すように実作用角ＶＳＲと作用角偏差ΔＶＳから位相補正量ΔＶＴを一義的に求めるマップとしてＥＣＵ１４に記憶しておいてもよい。
【００７９】
続くＳ２５では実作用角ＶＳＲが目標作用角ＶＳよりも大きいかもしくは小さいかが判別される。実作用角ＶＳＲが目標作用角ＶＳよりも大きい場合には、Ｓ２６にて目標作用角ＶＴにＳ２４で求められた位相補正量ΔＶＴを加算し吸気バルブのバルブタイミングを進角させる。
【００８０】
吸気バルブのバルブタイミングを進角させる理由を図１５（ａ）を用いて説明する。図１５は作用角と位相とにより定まる吸入空気量と、本実施態様ににて行われる位相による補正の模式図を示す。本実施例の内燃機関では、Ｓ１３で求められた目標作用角ＶＳおよび目標位相ＶＴとなるように作用角可変機構および位相可変機構が制御される。目標位相ＶＴは目標作用角ＶＳに対して目標吸入空気量Ｑが得られるように最適に設定されているが、実作用角ＶＳＲと目標作用角ＶＳとのずれ量が発生して実作用角ＶＳＲが目標作用角ＶＳよりも大きな値にずれている場合には、位相が目標作用角ＶＳに対応した目標位相ＶＴに設定されているために吸入空気量は目標吸入空気量Ｑよりも吸入空気量偏差ΔＱだけ小さい値となっている。そのため、実作用角ＶＳＲが目標作用角ＶＳよりも大きい場合にはＳ２４にて求められた位相補正量ΔＶＴを目標位相ＶＴに加算することで吸気バルブのタイミングを進角させ、吸入空気量を増加させてＳ１２で求めた目標吸入空気量Ｑに近づくように補正される。
【００８１】
逆に実作用角ＶＳＲが目標作用角ＶＳよりも小さい場合には、Ｓ２７にて目標作用角ＶＴからＳ２４で求められた位相補正量ΔＶＴを減算し吸気バルブのバルブタイミングを遅角することで、吸入空気量を増加させてＳ１２で求めた目標吸入空気量Ｑに近づくように補正される。
【００８２】
吸気バルブのバルブタイミングを遅角させる理由を図１５（ｂ）を用いて説明する。目標位相ＶＴは目標作用角ＶＳに対して目標吸入空気量Ｑが得られるように設定されているが、実作用角ＶＳＲと目標作用角ＶＳとのずれ量が発生して実作用角ＶＳＲが目標作用角ＶＳよりも小さい場合には、進角量が目標作用角ＶＳに対応した目標位相ＶＴに設定されているために吸入空気量は目標吸入空気量Ｑよりも吸入空気量偏差ΔＱだけ小さい値となっている。そのため、実作用角ＶＳＲが目標作用角ＶＳよりも小さい場合にはＳ２４にて求められた位相補正量ΔＶＴを目標位相ＶＴに減算することで吸気バルブのタイミングを遅角させることで、吸入空気量を増加させてＳ１２で求めた目標吸入空気量Ｑに近づくように補正される。
【００８３】
第２実施例では、位相補正量ΔＶＴの求め方を実作用角ＶＳＲが目標作用角ＶＳよりも大きい場合と目標作用角ＶＳより小さい場合とで、場合分けを行って求めるようにする。同じ作用角偏差ΔＶＳの値でも実作用角ＶＳＲが目標作用角ＶＳよりも大きい場合と目標作用角より小さい場合とでは、作用角偏差ΔＶＳにより発生する実吸気空気量と目標吸入空気量Ｑとのずれ量である吸入空気量偏差ΔＱは異なるため、それぞれに最適な位相補正量を求めることが必要である。
【００８４】
第１実施例と同じ部分は説明を省略し、異なる部分の制御だけを説明する。第２実施例でも第１実施例と同様に図９のフローチャートに従って目標作用角と目標位相が求められる。
【００８５】
図１６は、第２実施例にて図９のフローチャートにより求めた目標作用角及び目標位相に対して、実作用角と目標値作用角とのずれ量により発生する実吸入空気量と目標吸入空気量とのずれ量を補正する流れを示している。
【００８６】
まずＳ３１では、ＥＣＵ１４は吸気側カムシャフト１５の変位角に対応した電気信号を出力するカムポジションセンサにより実作用角ＶＳＲを検出する。続くＳ３２では、ＥＣＵ１４はＳ３１で検出された実作用角ＶＳＲとＳ１２で算出された目標作用角ＶＳより実作用角ＶＳＲの目標作用角ＶＳからのずれ量の絶対値である作用角偏差ΔＶＳを算出する。
【００８７】
続くＳ３３では、作用角偏差ΔＶＳが補正実施判別値ΔＶＳ０より大きいかもしくは小さいかが判別される。
【００８８】
作用角偏差ΔＶＳが補正実施判別値ΔＶＳ０よりも小さい場合には、位相による補正を実行せず、本制御は終了する。Ｓ３３にて作用角偏差ΔＶＳが補正実施判別値ΔＶＳ１よりも大きいと判別された場合にはＳ３４へと進む。
【００８９】
続くＳ３４では実作用角が目標作用角よりも大きいか小さいかが判別される。実作用角が目標作用角よりも大きい場合には、Ｓ３５にて第１実施例と同様に図１２に示される作用角偏差ΔＶＳと吸入空気量偏差ΔＱとの関係を用いて作用角偏差ΔＶＳから吸入空気量偏差ΔＱが求められ、さらに図１３に示される吸入空気量偏差ΔＱと位相補正量ΔＶＴとの関係を用いて吸入吸気量偏差ΔＱから位相補正量ΔＶＴが求められる。
【００９０】
一方、実作用角が目標作用角よりも小さい場合には、Ｓ３６にて位相補正量ΔＶＴが求められる。Ｓ３６では図１７に示される作用角偏差ΔＶＳと吸入空気量偏差ΔＱとの関係を用いて作用角偏差ΔＶＳから吸入空気量偏差ΔＱが求められ、されに図１８に示される吸入空気量偏差ΔＱを位相補正量ΔＶＴとの関係を用いて吸入空気量偏差ΔＱから位相補正量ΔＶＴが求められる。
【００９１】
実作用角ＶＳＲが目標作用角ＶＳよりも小さい場合は、実作用角ＶＳＲが目標作用角ＶＳよりも大きい場合に比べて、同じ作用角偏差ΔＶＳであっても吸入空気量の変化が目標吸入空気量に対する割合は大きいため、その補正を行うための位相補正量ΔＶＴの絶対値は大きくなる必要がある。そのため、実作用角が目標作用角よりも大きい場合と小さい場合とでそれぞれ区別して制御する必要がある。
【００９２】
また、第１実施例中では、図１４に示すように実作用角ＶＳＲと作用角偏差ΔＶＳから位相補正量ΔＶＴを一義的に求めるマップとしてＥＣＵ１４に記憶する変形例を示したが、本実施例中でも同様に実作用角ＶＳＲと作用角偏差ΔＶＳから位相補正量ΔＶＴを一義的に求めるマップとしてＥＣＵ１４に記憶しておいてもよい。尚、その際には実作用角ＶＳＲが目標作用角ＶＳよりも大きい場合と小さい場合とでは、その作用角偏差ΔＶＳが同じであっても位相補正量ΔＶＴの絶対値は異なるように設定する必要がある。
【００９３】
続くＳ３７ではＳ３５およびＳ３６にて求められた位相補正量ΔＶＴを目標位相ＶＴに加算する。それにより、実作用角ＶＳＲが目標作用角ＶＳよりも大きい場合にはＳ３５にて求められた位相補正量ΔＶＴを目標位相ＶＴに加算することで吸気バルブのタイミングを進角させることになり、吸入空気量を増加させてＳ１２で求めた目標吸入空気量Ｑとなるように補正される。
【００９４】
逆に実作用角ＶＳＲが目標作用角ＶＳよりも小さい場合にはＳ３６で求められた位相補正量ΔＶＴを目標作用角ＶＴに加算することで吸気バルブのバルブタイミングを遅角することになり、吸入空気量を減少させてＳ１２で求めた目標吸入空気量Ｑに近づくように補正される。
【００９５】
なお、以上説明した本実施形態の内燃機関の可変動弁機構の制御装置は、以下のように変更することも出来る。
【００９６】
上記実施形態では、実作用角と目標作用角とのずれ量によって発生する実吸入空気量と目標吸入空気量とのずれ量を位相によって補正を行うようにしているが、吸入空気量の作用角に対する感度よりも低い感度を持つ制御量によって補正することにより、上記実施形態と同様の効果を得ることが出来る。吸入空気量の作用角に対する感度よりも低い感度を持つ制御量としては、内燃機関の回転数が高い領域におけるスロットル開度やＩＳＣ開度、吸入空気の抵抗を可変とする可変吸入空気抵抗制御装置の制御量や排出空気の抵抗を可変とする可変排出抵抗制御装置の制御量等が挙げられる。
【００９７】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、吸気バルブの実作用角と目標作用角とのずれ量により発生する実吸入空気量と目標吸入空気量とのずれ量を、吸気バルブの位相により補正するため、吸入空気量への影響が大きい作用角を補正する従来の補正手段に比べてより安定した目標吸入空気量への制御が出来る。
【００９８】
請求項２に係る発明によれば、位相補正手段は吸気バルブの作用角が小さくなるにつれて作用角偏差が小さい場合から位相の補正を行い、作用角が大きくなるにつれて作用角偏差が大きい場合から位相の補正が行われるため、早急な吸入空気量の補正が可能であり且つ過剰な補正を防ぐことが可能となる。
【００９９】
請求項３に係る発明によれば、吸気バルブの実作用角が目標作用角よりも大きい場合には吸気バルブの位相を進角側に、吸気バルブの実作用角が目標作用角よりも小さい場合には吸気バルブの位相を遅角側に補正するため、安定して吸入空気量を目標吸入空気量に近づけることが可能となる。
【０１００】
請求項４に係る発明によれば、吸気バルブの実作用角が目標作用角よりも大きい場合と、吸気バルブの実作用角が目標作用角よりも小さい場合とで、同じ作用角偏差であっても位相補正量の絶対量が異なることで、実作用角が目標作用角よりも大きい場合と小さい場合とでの目標吸入空気量からのずれ量の違いを正確に補正することが可能となる。
【０１０１】
請求項５に係る発明によれば、吸気バルブの実作用角と目標作用角とのずれ量により発生する実吸入空気量と目標吸入空気量とのずれ量を、吸入空気量の作用角に対する感度よりも低い感度を持つ制御量により吸入空気量を補正するため、吸入空気量への感度が大きい作用角を補正する従来の補正手段に比べてより安定した目標吸入空気量への制御が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る可変動弁装置を適用する内燃機関の概略構成を示す断面図。
【図２】本発明に係る可変動弁装置を適用する内燃機関の動弁系の概略構成を示す斜視図。
【図３】可変動弁機構の構成を示す断面図。
【図４】スペーサ内部の構成を示す断面図。
【図５】インテーク側カムシャフトに形成された環状突起の構成を示す斜視図。
【図６】カムの構成を示す斜視図。
【図７】可変動弁機構の動作を説明する図。
【図８】吸気バルブの作用角の変化に対する吸入空気量の変化の概念図。
【図９】第１実施形態のＥＣＵにて実行される目標作用角および目標位相を求めるフローチャート。
【図１０】第１実施形態のＥＣＵにて実行される位相補正量を求めるフローチャート。
【図１１】第１実施形態にて使用される実作用角と所定作用角偏差との関係を示す図。
【図１２】第１実施形態にて使用される作用角偏差ΔＶＳと吸入空気量偏差ΔＱとの関係を示す図。
【図１３】第１実施形態にて使用される吸入空気量偏差ΔＱと位相補正量ΔＶＴとの関係を示す図。
【図１４】第１実施形態のその他の実施形態にて使用される実作用角ＶＳＲと作用角偏差ΔＶＳから求められる位相補正量ΔＶＴのマップ。
【図１５】第１実施形態にて行われる位相補正の模式図。
【図１６】第２実施形態のＥＣＵにて実行される位相補正量を求めるフローチャート。
【図１７】第２実施形態にて使用される作用角偏差ΔＶＳと吸入空気量偏差ΔＱとの関係を示す図。
【図１８】第２実施形態にて使用される吸入空気量偏差ΔＱと位相補正量ΔＶＴとの関係を示す図。
【符号の説明】
１・・・・内燃機関
４・・・・クランクシャフト
４ａ・・・クランクプーリ
１０・・・吸気弁
１１・・・排気弁
１５・・・吸気側カムシャフト
１５ａ・・吸気側タイミングプーリ
１６・・・排気側カムシャフト
３２・・・可変動弁機構
３３・・・第１オイル通路
３４・・・第２オイル通路
３５・・・オイルコントロールバルブ
３６・・・オイルポンプ
３７・・・オイルパン
３９・・・第３オイル通路
１５０・・３次元カム
１５３・・ピストン
３２０・・スペーサ
３２１・・ケース
３２２・・エンドカバー
３２４・・ベーン体
５００・・付勢室
６００・・油圧室
７００・・コイルスプリング
８００・・遅角室
９００・・進角室
【図１】
2004076694.tif 000003
【図２】
2004076694.tif 000004
【図３】
2004076694.tif 000005
【図４】
2004076694.tif 000006
【図５】
2004076694.tif 000007
【図６】
2004076694.tif 000008
【図７】
2004076694.tif 000009
【図８】
2004076694.tif 000010
【図９】
2004076694.tif 000011
【図１０】
2004076694.tif 000012
【図１１】
2004076694.tif 000013
【図１２】
2004076694.tif 000014
【図１３】
2004076694.tif 000015
【図１４】
2004076694.tif 000016
【図１５】
2004076694.tif 000017
【図１６】
2004076694.tif 000018
【図１７】
2004076694.tif 000019
【図１８】
2004076694.tif 000020