(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒にそれぞれ設けられた機関バルブの作用角を可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関に適用される制御装置であって、
前記複数の気筒間の作用角ばらつきを検出する検出手段と、前記気筒間の作用角ばらつきを検出するときに、前記内燃機関の運転状態を変更して機関回転数を高くする制御を実行する制御手段とを備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関のクランクシャフトのクランク角を検出するクランクポジションセンサを用い、このクランクポジションセンサの出力から得られるクランク角速度の変動量に基づいて前記気筒間の作用角ばらつきを検出することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多気筒内燃機関の制御装置に関し、さらに詳しくは、各気筒に設けられた機関バルブのバルブ特性を可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関に適用される制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に搭載される内燃機関（以下、エンジンともいう）の出力増加・燃費の改善・排気エミッションの向上などを目的として、バルブタイミング（開閉時期）、バルブリフト量、作用角（開弁期間）などの機関バルブ（吸気バルブ・排気バルブ）のバルブ特性を可変とする可変動弁機構が知られている。
【０００３】
可変動弁機構の一例として、内燃機関に固定された円筒状のロッカシャフトと、このロッカシャフト内に軸方向に移動可能な状態で配設されたコントロールシャフトと、ロッカシャフト上に設けられ、機関バルブの作用角及びバルブリフト量を連続的に変更する可変バルブリフト機構とを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この種の可変動弁機構を備えた多気筒内燃機関において、気筒間のばらつきの検出に関する技術として、気筒間の吸入空気量ばらつきを検出する方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
この特許文献２に記載の方法では、（１）燃料カット時やクランキング時には気筒内で燃焼が発生しておらず、燃焼による回転変動の影響を受けない点を考慮し、燃料カット時やクランキング時を検出実行条件として気筒間の吸入空気量ばらつきを検出することで検出精度を高めている。（２）減速運転時では低リフトであり目標リフトに対する実リフトのばらつきが大きくなる点を考慮し、減速運転時に気筒間の吸入空気量ばらつきを検出することで検出精度を高めている。（３）機関回転数が低くなるほど１サイクルの時間が長くなり、ばらつき検出のためのサンプリング回数を多くすることができる点を利用し、機関回転数が所定回転速度以下のときに気筒間の吸入空気量ばらつきを検出することで検出精度を高めている。
【特許文献１】特開２００１−２６３０１５号公報
【特許文献２】特開２００４−１９０５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記した可変動弁機構を備えた多気筒内燃機関では、可変動弁機構の寸法公差や組み付け公差、コントロールシャフトの熱膨張（軸方向の膨張）などの要因により、気筒間において作用角がばらつくことがある。気筒間で作用角のばらつきがあると、アイドリングやパーシャル域等において内燃機関の運転状態が不安定となり、トルク特性や排気ガス特性等の出力特性に影響が及ぶため、気筒間の作用角ばらつきを検出して可変動弁機構の補正等を行う必要がある。
【０００７】
気筒間の作用角ばらつきを検出する条件として、運転状態が安定しているアイドリング運転時などを挙げることができる。しかし、アイドリング域などの運転領域つまり機関回転数、負荷及びブースト圧ｐｍなどが小さい運転領域では、気筒間の吸入空気量の差が小さくて、気筒間の作用角ばらつきを精度良く検出することができない。
【０００８】
本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、機関バルブの作用角を可変とする可変動弁機構を備えた多気筒内燃機関において、気筒間の作用角ばらつきを精度良く検出することができ、内燃機関の燃焼状態を安定させることが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、図１４に示すように、機関回転数（エンジン回転数）が高くなると、ブースト圧ｐｍが高くなり、気筒間のＡ／Ｆの差つまり吸入空気量のばらつきが増大する点に着目し、気筒間の作用角ばらつきの検出時のみ機関回転数を高くすることにより、気筒間の吸入空気量の差を大きくすることで、作用角ばらつきの検出性を高めている点に特徴がある。
【００１０】
−解決手段−
具体的に、本発明は、複数の気筒にそれぞれ設けられた機関バルブの作用角を可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関に適用される制御装置であって、前記複数の気筒間の作用角ばらつきを検出する検出手段と、前記気筒間の作用角ばらつきを検出するときに、前記内燃機関の運転状態を変更して機関回転数を高くする制御を実行する制御手段とを備えていることを特徴としている。
【００１１】
この特定事項により、例えばアイドリング運転時などの作用角ばらつきが小さい状況であっても、気筒間の作用角ばらつきを検出するときにのみ機関回転数を高くすることで、作用角ばらつきを大きくすることができ、気筒間の作用角ばらつきを精度良く検出することが可能になる。そして、このようにして得られた検出結果に基づいて、可変動弁機構の補正等を行うことにより、アイドリングやパーシャル域等において内燃機関の燃焼状態を安定させることができる。
【００１２】
本発明において、気筒間の作用角ばらつきを検出する具体的な手段として、内燃機関のクランクシャフトのクランク角を検出するクランクポジションセンサを用い、このクランクポジションセンサの出力から得られるクランク角速度の変動量に基づいて気筒間の作用角ばらつきを検出するという方法を挙げることができる。また、気筒間の作用角ばらつきを検出するタイミングとしては、例えば、内燃機関の機関始動後で完全暖機状態に到達したときに機関回転数を高くして作用角ばらつきを検出するというタイミングを挙げることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数の気筒のそれぞれに設けられた機関バルブの作用角を可変とする可変動弁機構を備えた多気筒内燃機関において、気筒間の作用角ばらつきを検出するときに、内燃機関の運転状態を変更して機関回転数を高くするので、気筒間の作用角ばらつきを精度良く検出することができ、アイドリングやパーシャル域等において内燃機関の燃焼状態を安定させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
本発明を適用するエンジン（内燃機関）、可変動弁機構及びＥＣＵについて図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１６】
−エンジン−
この例のエンジン１は、車両に搭載される直列４気筒ガソリンエンジンであって、シリンダヘッド１１と、４つの気筒（シリンダ：＃１〜＃４）１２を有するシリンダブロック１３とを備えている。各気筒１２（＃１〜＃４）内にはピストン１ａが往復運動が可能な状態で収容されている。ピストン１ａはコネクティングロッドを介してクランクシャフト１０に連結されており、ピストン１ａの往復運動がコネクティングロッドによってクランクシャフト１０の回転へと変換される。
【００１７】
エンジン１のシリンダヘッド１１には、各燃焼室１ｂに連通する吸気ポート１５と排気ポート１６とが各気筒１２毎に一対ずつ設けられている。また、エンジン１の燃焼室１ｂには点火プラグ３が各気筒１２毎に配置されている。
【００１８】
シリンダヘッド１１には、各吸気ポート１５を開閉する吸気バルブ２１と、排気ポート１６を開閉する排気バルブ２２とがそれぞれ配置されている。各吸気バルブ２１にはそれぞれバルブスプリング２５が設けられており、そのバルブスプリング２５の弾性力によって各吸気バルブ２１が吸気ポート１５を閉じる方向に付勢されている。また、各排気バルブ２２にも同様にバルブスプリング２５が設けられている。
【００１９】
吸気バルブ２１の上方には、各気筒１２（＃１〜＃４）毎に１つの吸気カム２３ａを有する吸気カムシャフト２３が配置されている。吸気カムシャフト２３は、複数の支持壁１７・・１７によって回転自在に支持されている。また、排気バルブ２２の上方に、各気筒１２毎に１つの排気カム２４ａを有する排気カムシャフト２４が配置されている。排気カムシャフト２４は、複数の支持壁１８・・１８によって回転自在に支持されている。これら吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４はタイミングチェーン１４等を介してクランクシャフト１０に駆動連結されている。そして、クランクシャフト１０の回転がタイミングチェーン１４等を介して吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４に伝達され、それら吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４の各回転によって、吸気バルブ２１及び排気バルブ２２がそれぞれ往復運動する。
【００２０】
吸気バルブ２１の上端部と吸気カム２３ａとの間、及び、排気バルブ２２の上端部と排気カム２４ａとの間には、それぞれ、ローラ２６ａを有するロッカアーム２６が揺動自在に配置されている。さらに、吸気バルブ２１及び排気バルブ２２の各上端部の近傍には、それぞれ、油圧式のラッシュアジャスタ２７が配置されている。ロッカアーム２６には、バルブスプリング２５の圧縮反力とラッシュアジャスタ２７の押し上げ力が伝達され、これらの伝達力によりロッカアーム２６のローラ２６ａがほぼ上方に付勢されている。このような構造のローラ２６ａは、排気カム２４ａに対しては直接接触し、吸気カム２３ａに対しては後述する可変動弁機構３０を介して間接的に接触している。
【００２１】
そして、以上のエンジン１において、吸気ポート１５に吸気通路が接続されており、エンジン１の外部の空気が吸気通路及び吸気ポート１５を通じて燃焼室１ｂ内に取り込まれる。吸気通路には燃料噴射用のインジェクタ２が配置されている。インジェクタ２には、燃料タンクから燃料ポンプによって所定圧力の燃料が供給され、吸気通路に燃料が噴射される。この噴射燃料は吸入空気と混合されて混合気となって各吸気ポート１５を通じてエンジン１の燃焼室１ｂに導入される。燃焼室１ｂに導入された混合気（燃料＋空気）は点火プラグ３にて点火されて燃焼・爆発する。この混合気の燃焼室１ｂ内での燃焼・爆発によりピストン１ａが往復運動してクランクシャフト１０が回転する。なお、エンジン１は、第１気筒＃１→第３気筒＃３→第４気筒＃４→第２気筒＃２の順で燃焼・爆発する。
【００２２】
以上のエンジン１の運転状態は後述するＥＣＵ（電子制御ユニット）にて制御される。
【００２３】
−可変動弁機構−
以上のようなエンジン１において、吸気カムシャフト２３の近傍に可変動弁機構３０が設けられている。以下、可変動弁機構３０の構成について、図１〜図６を参照して説明する。
【００２４】
可変動弁機構３０は、吸気バルブ２１の作用角及びバルブリフト量（最大リフト量）を連続的に変更するための機構であって、吸気カムシャフト２３の吸気カム２３ａとロッカアーム２６の間に配設されている。
【００２５】
ここで、吸気バルブ２１の作用角とは、図９に示すように、吸気バルブ２１の開弁時期ＩＶＯから閉弁時期ＩＶＣまでの角度範囲（図９ではクランク角で表現）である。また、バルブリフト量（最大リフト量）は、吸気バルブ２１が開弁時において稼動範囲の最も下方まで移動（リフト）したときのバルブ移動量である。これらの作用角及びバルブリフト量は、可変動弁機構３０によって互いに同期して変化する。例えば、作用角が小さくなるほどバルブリフト量も小さくなる。また、作用角が小さくなるに従って吸気バルブ２１の開弁時期ＩＶＯと閉弁時期ＩＶＣとが互いに近寄り、開弁期間が短くなって１気筒当りの吸入空気量が少なくなる。
【００２６】
可変動弁機構３０は、ロッカシャフト３１、コントロールシャフト３２、アクチュエータ３３、及び、可変バルブリフト機構４０を備えている。
【００２７】
ロッカシャフト３１は、吸気カムシャフト２３と平行な方向（気筒配列方向、図２の矢印で示すＦ・Ｒ方向）に沿って延びる円筒状の部材であり、シリンダヘッド１１に一定間隔ごとに設けられた複数の支持壁１７・・１７に、軸方向及び周方向への移動が規制された状態で取り付けられている。なお、ロッカシャフト３１が延びる方向を「軸方向」という。
【００２８】
コントロールシャフト３２は、ロッカシャフト３１内に軸方向の移動が可能な状態で挿入されている。コントロールシャフト３２は、アクチュエータ３３によって軸方向（図２、図３に示すＦ方向またはＲ方向）に前進・後退される。
【００２９】
可変バルブリフト機構４０は、気筒数と同数設けられており、ロッカシャフト３１に対して各気筒１２と対応するように外装されている。この可変バルブリフト機構４０は、入力アーム４１、出力アーム４２、及び、スライダギヤ４３を備えている。
【００３０】
入力アーム４１は円筒形のハウジング４１ａを備えている。ハウジング４１ａの内周面には、後述するスライダギヤ４３の入力側ヘリカルスプライン４３ａに噛み合うヘリカルスプライン４１ｂが形成されている。また、ハウジング４１ａの外周には、径方向外向きに突出する一対の支持片４１ｃ，４１ｃが設けられており、この一対の支持片４１ｃ，４１ｃの間にローラ４１ｅが配置されている。ローラ４１ｅは、ロッカシャフト３１と平行な回転軸４１ｄによって回転自在に支持されている。
【００３１】
入力アーム４１の軸方向の両側にはそれぞれ円筒形状の出力アーム４２，４２が配置されている。各出力アーム４２は円筒形のハウジング４２ａを備えている。ハウジング４２ａの内周面には、スライダギヤ４３の出力側ヘリカルスプライン４３ｂに噛み合うヘリカルスプライン４２ｂが形成されている。また、ハウジング４２ａの外周には、径方向外向きに突出するノーズ４２ｃが設けられている。このノーズ４２ｃは、略三角形状に加工されており、その一辺が凹状に湾曲するカム面４２ｄとなっている。
【００３２】
これらの入力アーム４１及び２つの出力アーム４２，４２によって区画された内部空間には、スライダギヤ４３が配設されている。このスライダギヤ４３は、ロッカシャフト３１上にコントロールシャフト３２と連動して軸方向に移動可能に外装されている。
【００３３】
スライダギヤ４３は、中心に貫通孔４３ｃを有する略円筒形状に加工されている。スライダギヤ４３の軸方向の中央部には、入力アーム４１のヘリカルスプライン４１ｂに噛み合う入力側ヘリカルスプライン４３ａが加工されている。また、スライダギヤ４３の軸方向の両端部には、出力アーム４２のヘリカルスプライン４２ｂに噛み合う出力側ヘリカルスプライン４３ｂがそれぞれ加工されている。出力側ヘリカルスプライン４３ｂは、入力側ヘリカルスプライン４３ａに対して外径が小さく形成されている。また、入力側ヘリカルスプライン４３ａと出力側ヘリカルスプライン４３ｂとは、歯のねじれの向きが互いに逆向きとなるように加工されている。
【００３４】
そして、入力アーム４１のローラ４１ｅは、シリンダヘッド１１に圧縮状態で配設されたロストモーションスプリング５０の弾性力によって、常に吸気カム２３ａへ押し付けられている。一方、出力アーム４２のハウジング４２ａのベース円部分またはノーズ４２ｃのカム面４２ｄには、吸気バルブ２１のバルブスプリング２５によってロッカアーム２６のローラ２６ａが圧接されている。これにより、吸気カム２３ａの回転によって入力アーム４１が揺動され、この入力アーム４１と一体的に揺動する出力アーム４２によって、ロッカアーム２６を介して吸気バルブ２１がリフトされるようになっている。
【００３５】
次に、スライダギヤ４３と、ロッカシャフト３１及びコントロールシャフト３２との結合形態について説明する。
【００３６】
スライダギヤ４３には、入力側ヘリカルスプライン４３ａと一方の出力側ヘリカルスプライン４３ｂとの間に、周方向に延びる長孔（貫通孔）４３ｄが設けられている。また、ロッカシャフト３１には、スライダギヤ４３の周方向の長孔４３ｄと対応する箇所に、軸方向へ延びる長孔（貫通孔）３１ａが形成されている。さらに、コントロールシャフト３２には、ロッカシャフト３１の長孔３１ａに対応する箇所に挿通孔３２ａが形成されている。
【００３７】
そして、ロッカシャフト３１をスライダギヤ４３の貫通孔４３ｃへ挿入し、スライダギヤ４３の長孔４３ｄとロッカシャフト３１の長孔３１ａとが交差した箇所に、係止ピン４４を挿入し、この係止ピン４４の一端を、ロッカシャフト３１内に挿入したコントロールシャフト３２の挿通孔３２ａに固定している。
【００３８】
このように組み付けられたスライダギヤ４３は、次のように動作する。
【００３９】
まず、コントロールシャフト３２は、ロッカシャフト３１の長孔３１ａの軸方向の長さの範囲内で、ロッカシャフト３１に対して軸方向に移動可能である。また、スライダギヤ４３は、係止ピン４４と長孔４３ｄとの係合により、コントロールシャフト３２に対する軸方向の位置が固定されているので、アクチュエータ３３の駆動によりコントロールシャフト３２が軸方向に移動すると、これに連動してスライダギヤ４３が軸方向に移動する。一方、スライダギヤ４３は、長孔４３ｄの周方向の長さの範囲内で、コントロールシャフト３２に対し回転可能であるので、入力アーム４１に吸気カムシャフト２３のトルクが伝達されると、スライダギヤ４３は、ロッカシャフト３１の回りを揺動する。
【００４０】
このような可変バルブリフト機構４０において、スライダギヤ４３の入力側ヘリカルスプライン４３ａと、入力アーム４１のヘリカルスプライン４１ｂとは、互いに噛み合わされることによって支持されている。また同様に、スライダギヤ４３の出力側ヘリカルスプライン４３ｂと、出力アーム４２のヘリカルスプライン４２ｂとは、互いに噛み合わされて支持されている。
【００４１】
従って、コントロールシャフト３２の前進・後退によりスライダギヤ４３を軸方向に移動させて、スライダギヤ４３と入力アーム４１及び出力アーム４２，４２との軸方向における相対位置を変化させることにより、入力アーム４１と出力アーム４２とに互いに逆向きのねじり力が付与されることになる。これにより、入力アーム４１と出力アーム４２とが互いに相対回転し、入力アーム４１（ローラ４１ｅ）と出力アーム４２（ノーズ４２ｃ）との相対位相差が変更されるようになっている。
【００４２】
このようにして、入力アーム４１のローラ４１ｅと出力アーム４２のノーズ４２ｃとの相対位相差が変更されると、吸気バルブ２１の作用角及びバルブリフト量が変更される。そして、相対位相差が最も小さいとき（可変バルブリフト機構４０の周方向において、ローラ４１ｅとノーズ４２ｃとが最も接近した状態にあるとき）、吸気バルブ２１の作用角及びバルブリフト量は最も小さくなる。逆に、相対位相差が最も大きいとき（可変バルブリフト機構４０の周方向において、ローラ４１ｅとノーズ４２ｃとが最も離れた状態にあるとき）、吸気バルブ２１の作用角及びバルブリフト量は最も大きくなる。
【００４３】
そして、この例の可変動弁機構３０においては、共通する１本のコントロールシャフト３２に各気筒１２毎のスライダギヤ４３・・４３がそれぞれ配置されているので、コントロールシャフト３２の軸方向の前進・後退に応じて、全ての気筒１２の吸気バルブ２１の作用角及びバルブリフト量が同時に変更されるようになっている。
【００４４】
次に、可変動弁機構３０の動作について図７及び図８を参照しながら説明する。
【００４５】
図７は、入力アーム４１と出力アーム４２との相対位相差を最大にする場合の動作説明であって、（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ閉弁状態及び開弁状態を示している。図８は、入力アーム４１と出力アーム４２との相対位相差を最小にする場合の動作説明図であって、（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ閉弁状態及び開弁状態を示している。
【００４６】
まず、図７を参照して、コントロールシャフト３２を最大限までアクチュエータ３３から離れる方向（図２、図３の矢印Ｆ方向）へ移動させた場合の可変動弁機構３０の動作について説明する。
【００４７】
図７（Ａ）に示すように、吸気カム２３ａのベース円部分が入力アーム４１のローラ４１ｅに当接しているとき、ロッカアーム２６のローラ２６ａは、出力アーム４２のハウジング４２ａのベース円部分と当接した状態にある。このため、吸気バルブ２１はバルブリフト量が「０」の状態（エンジン１の吸気ポート１５を閉じた状態）に維持される。
【００４８】
そして、吸気カムシャフト２３の時計方向への回転に伴って入力アーム４１のローラ４１ｅが吸気カム２３ａのリフト部分を通じて押し下げられると、入力アーム４１がロッカシャフト３１に対して、反時計回り方向（図７（Ａ）の矢印方向）に回動する。また、これに伴って、出力アーム４２及びスライダギヤ４３が一体となって揺動する。
【００４９】
これにより、出力アーム４２のノーズ４２ｃに形成されたカム面４２ｄが、ロッカアーム２６のローラ２６ａに当接し、カム面４２ｄの押圧によってローラ２６ａが押し下げられる。
【００５０】
一方、図７（Ｂ）に示すように、ロッカアーム２６のローラ２６ａがカム面４２ｄにより押圧されているとき、ロッカアーム２６がラッシュアジャスタ２７との当接部を中心として揺動し、吸気バルブ２１が開弁される。
【００５１】
以上のように、コントロールシャフト３２がアクチュエータ３３から離れる方向に最大限まで移動した状態では、ロッカシャフト３１の軸心回りにおける入力アーム４１のローラ４１ｅと、出力アーム４２のノーズ４２ｃとの相対位相差が最大となる。
【００５２】
これにより、吸気カム２３ａがローラ４１ｅを最大限に押し下げたとき、ロッカアーム２６の揺動量（揺動範囲）が最も大きくなり、吸気バルブ２１は最大の作用角及びバルブリフト量で開閉される。
【００５３】
次に、図８を参照して、コントロールシャフト３２を最大限までアクチュエータ３３に近づける方向（図２、図３の矢印Ｒ方向）へ移動させた場合の可変動弁機構３０の動作について説明する。
【００５４】
図８（Ａ）に示すように、吸気カム２３ａのベース円部分が入力アーム４１のローラ４１ｅに当接しているときには、出力アーム４２とローラ４１ｅとの当接位置は、カム面４２ｄから最大限まで離れた位置にある。そして、吸気カムシャフト２３の回転によって、入力アーム４１のローラ４１ｅが吸気カム２３ａのリフト部分により押し下げられると、入力アーム４１と出力アーム４２とが一体となって回動する。
【００５５】
ただし、この場合、出力アーム４２とローラ４１ｅとの当接位置は、カム面４２ｄから最大限離れているので、カム面４２ｄによるロッカアーム２６のローラ２６ａの押し下げが開始されるまでの出力アーム４２の回転量が、図７に示す場合と比べて大きくなる。また、吸気カム２３ａのリフト部分により入力アーム４１のローラ４１ｅが押し下げられた際、ローラ４１ｅと当接するカム面４２ｄの範囲が、ノーズ４２ｃの基端側の一部のみに縮小される。このため、吸気カム２３ａのリフト部分によるローラ４１ｅの押し下げに応じたロッカアーム２６の揺動量（揺動範囲）は小さくなる。
【００５６】
一方、図８（Ｂ）に示すように、ロッカアーム２６の揺動量が小さいことにより、吸気バルブ２１は、より小さいバルブリフト量にて開弁されるようになる。
【００５７】
また、コントロールシャフト３２がアクチュエータ３３に近づく方向に最大限まで移動した状態では、ロッカシャフト３１の軸心回りにおけるローラ４１ｅとノーズ４２ｃとの相対位相差が最小となる。
【００５８】
これにより、吸気カム２３ａがローラ４１ｅを最大限に押し下げたときに、ローラ４１ｅの変位量は最も小さくなり、吸気バルブ２１が最小の作用角及びバルブリフト量で開閉されるようになる。
【００５９】
−ＥＣＵ−
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭなどを備えている。ＲＯＭは、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭはＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭはエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
【００６０】
ＥＣＵ１００には、図２に示すように、水温センサ１０１、吸入空気量を検出するエアフロメータ１０２、吸気の温度を検出する吸気温センサ１０３、クランクシャフト１０の回転角（エンジン回転数）を検出するクランクポジションセンサ１０４などのエンジン１の運転状態等を検出する各種センサが接続されている。そして、ＥＣＵ１００は、上記した各種センサの出力に基づいて、インジェクタ２、点火プラグ３、吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ４、及び、可変動弁機構３０のアクチュエータ３３などを制御してエンジン１の各種制御を実行する。さらに、ＥＣＵ１００は、下記の作用角ばらつき検出制御を実行する。
【００６１】
−作用角ばらつき検出制御−
この例で採用する作用角ばらつきの検出方法について説明する。
【００６２】
この例では、クランク角速度の変化量に基づいてエンジン１の気筒１２（＃１〜＃４）間の作用角ばらつきを検出する。具体的には、クランクポジションセンサ１０４の出力信号に基づいて、各気筒１２（＃１〜＃４）について、図１１に示すＴ１（ＴＤＣ（上死点）前３０°ＣＡからＴＤＣまでに要する時間）と、Ｔ２（ＡＴＤＣ６０°ＣＡからＡＴＤＣ９０°ＣＡまでに要する時間）とを求めるとともに、そのＴ１とＴ２との時間差分［Ｔ３０差分＝Ｔ１−Ｔ２］を各気筒１２（＃１〜＃４）毎に算出し、そのＴ３０差分の算出結果に基づいて作用角ばらつきを検出する。なお、このような作用角ばらつき検出は、後述する図１０のフローチャートのステップＳＴ４で実行する処理である。
【００６３】
以上のようなＴ３０差分に基づいて気筒１２（＃１〜＃４）間の作用角ばらつきを検出する場合、例えば図１２（Ａ）に示すように、作用角ばらつきが大きいときには、Ｓ／Ｎ（信号／ノイズ）が良好であり、作用角ばらつきを検出することが可能であるが、図１２（Ｂ）に示すように、作用角ばらつきが小さいときにはＳ／Ｎをとることができず、作用角ばらつきの検出が不可能になる。このような問題を解消する方法を以下に説明する。
【００６４】
まず、吸入空気量、ブースト圧及び作用角の関係について説明する。エンジン１の気筒１２間において作用角のばらつきがある場合、図１３に示すように、気筒１２間の吸入空気量の差は、バルブ開口面積の差（図１３の斜線で示す面積の差）となり、［ブースト圧ｐｍ］×［作用角］に関係した値となる。ここで、空気充填効率を一定としてエンジン１の回転数を上げると、図１４に示すようにブースト圧ｐｍが高くなるので、気筒１２（＃１〜＃４）間の吸入空気量（吸入空気量は［ブースト圧ｐｍ］×［作用角］に比例）の差（Ａ／Ｆの差）が増大する。本発明では、このような関係に着目し、作用角ばらつきの検出時のみエンジン１の回転数を高くすることにより、気筒１２（＃１〜＃４）間の吸入空気量の差（つまり気筒間の作用角ばらつき）を大きくすることで、作用角ばらつきの検出性を高めている点に特徴がある。
【００６５】
その具体的な処理を、図１０に示すフローチャートを参照して説明する。なお、図１０に示す作用角ばらつき検出制御ルーチンはＥＣＵ１００においてエンジン１を始動するごとに実行される。
【００６６】
まず、ステップＳＴ１において、エンジン始動後にエンジン１が完全暖機に到達した否かを判定し、その判定結果が否定判定である場合は、このルーチンを一旦は終了する。ステップＳＴ１の判定結果が肯定判定であり、エンジン１が完全暖機後で安定した運転状態（アイドリング運転状態）である場合は、ステップＳＴ２において、全ての気筒１２（＃１〜＃４）の点火時期条件を同一条件に設定した後にステップＳＴ３に進む。
【００６７】
なお、ステップＳＴ２において点火時期条件を同一条件に設定するのは、点火時期を各気筒１２（＃１〜＃４）毎に制御していると、その点火時期制御により作用角ばらつき分が補正されてしまい、本来検出すべき作用角ばらつきが現れなくなるという不具合を防止するためである。
【００６８】
ステップＳＴ３では、気筒１２（＃１〜＃４）間の作用角ばらつきを検出しやすい状況を作り出すことを目的として、電子制御式のスロットルバルブ４の制御により吸入空気量を多くしてエンジン回転数を高くする。このようにアイドリング運転状態からエンジン回転数を高くすると、前記したように、気筒１２（＃１〜＃４）間のＡ／Ｆの差つまり吸入空気量のばらつきが増大して（図１４参照）、作用角ばらつきの検出性を高めることができる。ここで、作用角ばらつきを検出する際のエンジン回転数は、図１２に示すようなクランク角速度の変化量がＳ／Ｎをとることが可能な状態となる回転数にまで上昇させればよく、予め実験・計算等に基づいて経験的に求めた回転数とする。
【００６９】
そして、ステップＳＴ４において、クランクポジションセンサ１０４の出力信号に基づいて、図１１に示すＴ１とＴ２とを各気筒１２（＃１〜＃４）について求めるとともに、上記したＴ３０差分（Ｔ１−Ｔ２）を各気筒１２（＃１〜＃４）毎に算出して、その気筒１２（＃１〜＃４）間のＴ３０差分のばらつき、つまり、気筒１２（＃１〜＃４）間の作用角のばらつきを検出する。
【００７０】
ステップＳＴ５では、ステップＳＴ４で検出した気筒１２（＃１〜＃４）間の作用角ばらつきが所定の許容範囲内であるか否かを判定し、作用角ばらつきが許容範囲内であるときには、このルーチンを一旦終了する。気筒１２（＃１〜＃４）間の作用角ばらつきが許容範囲を超えているときには、ステップＳＴ６に進み、コントロールシャフト３２のアクチュエータ３３を駆動制御し、全ての気筒１２（＃１〜＃４）の作用角を一律に大きくするという補正を行って作用角ばらつきを抑制する。その後にこのルーチンを終了する。
【００７１】
以上のように、この例では、アイドリング運転時などの作用角ばらつきが小さい状況であっても、気筒１２（＃１〜＃４）間の作用角ばらつきを検出するときにのみ、エンジン回転数を高くして作用角ばらつきを大きくしているので、気筒１２（＃１〜＃４）間の作用角ばらつきを精度良く検出することが可能になる。そして、このようにして得られた作用角ばらつきの検出結果に基づいて、可変動弁機構３０を制御して吸気バルブ２１の作用角を調整することにより、アイドリングやパーシャル域等においてエンジン１の燃焼状態を安定させることができる。
【００７２】
−他の実施形態−
以上の例では、可変動弁機構３０を吸気バルブ２１のみに設けた例を示しているが、これに限られることなく、可変動弁機構３０を吸気バルブ２１及び排気バルブ２２の双方のバルブに設けたエンジンにも適用可能である。また、可変動弁機構３０に加えて可変バルブタイミング（ＶＶＴ）機構を設けたエンジンにも適用可能である。
【００７３】
以上の例では、コントロールシャフト３２の前進・後退により吸気カム２３ａの作用角を調整する可変動弁機構３０を備えたエンジン１に本発明を適用しているが、これに限られることなく、例えばコントロールシャフトの回転駆動により吸気カム２３ａの作用角を可変とする機構などの他の可変動弁機構を備えたエンジンにも適用することができる。
【００７４】
以上の例では、４気筒ガソリンエンジンの制御に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、例えば筒６気筒ガソリンエンジンなど他の任意の気筒数の多気筒ガソリンエンジンの制御にも適用できる。また、本発明は、ガソリンエンジンに限られることなく、例えばＬＰＧ（液化石油ガス）やＬＮＧ（液化天然ガス）などの他の燃料とする点火方式のエンジンの制御にも適用可能であり、また、筒内直噴型エンジンの制御にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明を適用するエンジンの一例を示す概略構成図である。
【図２】図１のエンジンのシリンダヘッドの平面図及び制御系のブロック図を併記して示す図である。
【図３】可変動弁機構の要部構成を示す斜視図である。
【図４】可変動弁機構の要部構成を示す分解斜視図である。
【図５】可変動弁機構のスライダギヤ、ロッカシャフト、コントロールシャフト等を抽出して示す分解斜視図である。
【図６】可変動弁機構の要部構成を示す斜視図である。
【図７】可変動弁機構の動作説明図である。
【図８】可変動弁機構の動作説明図である。
【図９】可変動弁機構により可変とされる吸気バルブの作用角及びバルブリフト量を示す図である。
【図１０】ＥＣＵが実行する作用角ばらつき検出制御の一例を示すフローチャートである。
【図１１】作用角ばらつきの検出に用いるＴ３０差分の説明図である。
【図１２】Ｔ３０差分に基づいて作用角ばらつきを検出する方法において検出が不可能となる理由の説明図である。
【図１３】気筒間の吸入空気量の差とブースト圧及び作用角との関係を示すグラフである。
【図１４】各気筒毎のＡ／Ｆ及びブースト圧とエンジン回転数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７６】
１  エンジン
２  インジェクタ
３  点火プラグ
４  スロットルバルブ
１０  クランクシャフト
１１  シリンダヘッド
１２  気筒
１３  シリンダブロック
１ａ  ピストン
１ｂ  燃焼室
２１  吸気バルブ
２２  排気バルブ
２３  吸気カムシャフト
２３ａ  吸気カム
２４  排気カムシャフト
２４ａ  排気カム
３０  可変動弁機構
３１  ロッカシャフト
３２  コントロールシャフト
３３  アクチュエータ
４０  可変バルブリフト機構
１００  ＥＣＵ
１０４  クランクポジションセンサ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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