(57)【要約】【課題】始動直後においても良好なエミッション性能が得られる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】吸気バルブの作用角を可変とする作用角可変機構と、該作用角可変機構を作動させる第１電動機と、吸気バルブの位相角を可変とする位相角可変機構と、該位相角可変機構を作動させる第２電動機とを備えている。内燃機関の始動直後に、第１及び第２電動機の１回の駆動量を最大値Ｃ，Ｄとする。それ以外は、吸気バルブの目標タイミングと現状タイミングの偏差に応じて、駆動量Ａを算出する。【選択図】図１０
2007107404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気系又は排気系に設けられたバルブと、
前記バルブの開弁特性を可変とする可変動弁機構と、
前記可変動弁機構を作動させる電動機と、
内燃機関の始動直後、又は、内燃機関の始動後の加速時若しくは減速時に、前記電動機の駆動速度を定常運転時よりも速い速度に算出する駆動速度算出手段と、
前記駆動速度算出手段により算出された駆動速度で前記電動機を駆動させる駆動制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
内燃機関の吸気系又は排気系に設けられたバルブと、
前記バルブの作用角を可変とする作用角可変機構と、
前記作用角可変機構を作動させる第１電動機と、
前記バルブの位相角を可変とする位相角可変機構と、
前記位相角可変機構を作動させる第２電動機と、
内燃機関の始動直後、又は、内燃機関の始動後の加速時若しくは減速時に、前記第１及び第２電動機の駆動速度を定常運転時よりも速い速度に算出する駆動速度算出手段と、
前記駆動速度算出手段により算出された駆動速度で前記第１及び第２電動機を駆動させる駆動制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記駆動量制御手段により算出された第１及び第２電動機の合計の駆動速度に基づいて、前記第１及び第２電動機の合計の消費電力を算出する消費電力算出手段を更に備え、
前記駆動制御手段は、前記消費電力算出手段によって算出された消費電力が所定値よりも大きい場合に、前記第１電動機を駆動させた後、前記第２電動機を駆動させるものであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
前記駆動速度算出手段は、内燃機関の冷却水温が所定値よりも低い場合に、前記駆動速度を遅くするものであることを特徴とする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、可変動弁機構を作動させる電動機を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
可変バルブタイミング装置を備えた内燃機関の制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この文献の装置によれば、内燃機関の始動時において、排気弁の開弁後であってピストンが上死点を過ぎた後に、吸気弁が開弁されると共に燃料が噴射されている。燃焼室内に大きな負圧が発生したときに、吸気弁が開弁されるため、燃料の微粒化が促進される。その結果、燃焼状態が改善され、良好なエミッション性能と始動性が得られる。
【０００３】
【特許文献１】特許第３０８２５０９号公報
【特許文献２】特開平１１−２１４２号公報
【特許文献３】特開２００３−２５４０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、内燃機関の始動中の機関回転数に比して、内燃機関の始動後の機関回転数は非常に高くなる。このように、始動中と始動後とでは機関回転数が大きく相違するため、始動中と始動後とではバルブの目標タイミングも大きく相違する場合が多い。内燃機関の始動中の目標タイミングから始動後の目標タイミングに即座に移動させなければ、始動直後に必要な吸入空気量を確保することができなくなる。このため、始動中は良好なエミッション性能が得られるものの、始動直後はエミッション性能が悪化してしまう事態が生じ得る。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、始動直後においても良好なエミッション性能が得られる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】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、内燃機関の吸気系又は排気系に設けられたバルブと、
前記バルブの開弁特性を可変とする可変動弁機構と、
前記可変動弁機構を作動させる電動機と、
内燃機関の始動直後、又は、内燃機関の始動後の加速時若しくは減速時に、前記電動機の駆動速度を定常運転時よりも速い速度に算出する駆動速度算出手段と、
前記駆動速度算出手段により算出された駆動速度で前記電動機を駆動させる駆動制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、内燃機関の制御装置であって、内燃機関の吸気系又は排気系に設けられたバルブと、
前記バルブの作用角を可変とする作用角可変機構と、
前記作用角可変機構を作動させる第１電動機と、
前記バルブの位相角を可変とする位相角可変機構と、
前記位相角可変機構を作動させる第２電動機と、
内燃機関の始動直後、又は、内燃機関の始動後の加速時若しくは減速時に、前記第１及び第２電動機の駆動速度を定常運転時よりも速い速度に算出する駆動速度算出手段と、
前記駆動速度算出手段により算出された駆動速度で前記第１及び第２電動機を駆動させる駆動制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第２の発明において、前記駆動量制御手段により算出された第１及び第２電動機の合計の駆動速度に基づいて、前記第１及び第２電動機の合計の消費電力を算出する消費電力算出手段を更に備え、
前記駆動制御手段は、前記消費電力算出手段によって算出された消費電力が所定値よりも大きい場合に、前記第１電動機を駆動させた後、前記第２電動機を駆動させるものであることを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第３の発明において、前記駆動速度算出手段は、内燃機関の冷却水温が所定値よりも低い場合に、前記駆動速度を遅くするものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、始動直後に電動機を通常運転時よりも高速で駆動させることにより、瞬時に目標開弁特性に制御できるため、始動直後においても十分な空気量を確保することができる。始動後の加速時においても同様に、十分な空気量を確保することができる。また、始動後の減速時において、失火を防止することができる。よって、始動直後、始動後加速時及び減速時において良好な燃焼状態を得ることができるため、良好なエミッション性能を得ることができる。
【００１１】
第２の発明によれば、始動直後に第１及び第２電動機を通常運転時よりも高速で駆動させることにより、瞬時に目標作用角及び目標位相角に制御できるため、始動直後においても十分な空気量を確保することができる。始動後の加速時においても同様に、十分な空気量を確保することができる。また、始動後の減速時において、失火を防止することができる。よって、始動直後、始動後加速時及び減速時において良好な燃焼状態を得ることができるため、良好なエミッション性能を得ることができる。
【００１２】
第３の発明によれば、電動機の消費電力が大きい場合には、第１電動機の駆動を優先させることで、始動直後や始動後加速時においても十分な吸入空気量を確保することができる。
【００１３】
第４の発明によれば、フリクションの影響が大きい場合には、電動機の駆動速度を遅くすることで電力消費を抑えることができる。よって、車両の燃費を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１５】
実施の形態１．
［システムの構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。本実施の形態１のシステムは、内燃機関１を備えている。内燃機関１は、複数の気筒２を有するシリンダブロック４を備えている。図１には、複数気筒のうちの１気筒のみを示している。
【００１６】
内燃機関１は、気筒２の内部にはピストン３が配置されている。ピストン３は、クランク機構を介してクランク軸５と接続されている。クランク軸５の近傍には、クランク角センサ６が設けられている。クランク角センサ６は、クランク軸５の回転角度を検出するように構成されている。
【００１７】
シリンダブロック４の上部にはシリンダヘッド８が組み付けられている。ピストン３上面からシリンダヘッド８までの空間は燃焼室１０を形成している。シリンダヘッド８には、燃焼室１０内の混合気に点火する点火プラグ１１が設けられている。
【００１８】
シリンダヘッド８は、燃焼室１０と連通する吸気ポート１２を備えている。吸気ポート１２と燃焼室１０との接続部には吸気バルブ１４が設けられている。本実施の形態１のシステムは、複数の吸気ポート１２に対応して複数の吸気バルブ１４が設けられている。図１には、吸気ポート１２と吸気バルブ１４とをそれぞれ１つずつ示している。吸気カム軸１６には吸気カム１５が設けられている。
【００１９】
吸気バルブ１４と吸気カム１５との間には、作用角可変機構としての第１可変動弁機構１８が設けられている。吸気カム軸１６の端部には、位相角可変機構としての第２可変動弁機構３４が設けられている。第１及び第２可変動弁機構１８，３４の詳細については、後述する。第１可変動弁機構１８は第１電動機３３に接続され、第２可変動弁機構３４は第２電動機３５に接続されている。第１及び第２電動機３３，３５は、共通の電源３６に接続されている。電源３６は、例えば、バッテリにより構成されている。吸気カム軸１６は、図示しない連結機構（例えば、チェーン）を介してクランク軸５と連結されている。
【００２０】
吸気ポート１２には、吸気通路１９が接続されている。吸気ポート１２の近傍には、該近傍に燃料を噴射するインジェクタ２０が設けられている。吸気通路１９の途中にはサージタンク２１が設けられている。
【００２１】
サージタンク２１の上流にはスロットルバルブ２２が設けられている。スロットルバルブ２２は、スロットル電動機２３により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ２２は、アクセル開度センサ２４により検出されるアクセル開度AAに基づいて駆動されるものである。スロットルバルブ２２の近傍には、スロットル開度センサ２５が設けられている。スロットル開度センサ２５は、スロットル開度TAを検出するように構成されている。スロットルバルブ２２の上流には、エアフロメータ２６が設けられている。エアフロメータ２６は吸入空気量Gaを検出するように構成されている。エアフロメータ２６の上流にはエアクリーナ２７が設けられている。
【００２２】
また、シリンダヘッド８は、燃焼室１０と連通する排気ポート２８を備えている。排気ポート２８と燃焼室１０との接続部には排気バルブ２９が設けられている。排気ポート２８には排気通路３０が接続されている。排気通路３０には、排気ガスを浄化する触媒３２が設けられている。触媒３２の上流には、排気空燃比を検出する空燃比センサ３１が設けられている。
【００２３】
また、本実施の形態のシステムは、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を備えている。ＥＣＵ６０の出力側には、点火プラグ１１、インジェクタ２０、スロットルモータ２３、電源３６等が接続されている。ＥＣＵ６０の入力側には、クランク角センサ６、冷却水温センサ７、スロットル開度センサ２５、アクセル開度センサ２４、エアフロメータ２６、空燃比センサ３１等が接続されている。
ＥＣＵ６０は、クランク角センサ６の出力に基づいて、機関回転数NEを算出する。
ＥＣＵ６０は、内燃機関の運転状態（機関回転数NE，吸入空気量Ga等）に応じて、第１及び第２電動機３３，３５の駆動速度を制御することで、吸気弁１４の開弁特性を制御している（後述）。
ＥＣＵ６０は、各センサの出力に基づいて、燃料噴射制御や点火時期制御のような内燃機関全体の制御を実行する。
【００２４】
［作用角制御用の第１可変動弁機構の構成］
図２は、図１に示すシステムにおいて、可変動弁機構１８の構成を説明するための図である。図３は、図２に示す可変動弁機構の制御軸近傍を示す図である。具体的には、図３（Ａ）は、制御軸近傍を示す外観斜視図であり、図３（Ｂ）はその一部破断斜視図である。
【００２５】
図２に示すように、ロッカーアーム４２の一端は吸気バルブ１４によって支持されている。可変動弁機構１８は、吸気カム１５とロッカーアーム４２との間に介在している。可変動弁機構１８は、吸気カム１５の回転運動とロッカーアーム４２の揺動運動との連動状態を連続的に変化させるように構成されている。
【００２６】
可変動弁機構１８は、吸気カム軸１６と平行に配置された制御軸３７を備えている。制御軸３７は、軸方向に移動可能に構成されている。図３（Ａ）に示すように、制御軸３７には、入力部３８と、この入力部３８を挟むようにして配置された２つの揺動カム３９Ｌ，３９Ｒとが回転可能に取り付けられている。入力部３８の外周面には、突出する２つのアーム３８ａが形成されている。２つのアーム３８ａの先端には、軸３８ｂを中心として回転可能なローラ３８ｃが取り付けられている。このローラ３８ｃは、吸気カム１５の周面に押し当てられている（図２参照）。図３（Ｂ）に示すように、入力部３８の内周面には、ヘリカルスプライン３８ｄが形成されている。このヘリカルスプライン３８ｄは、軸方向に右ネジの螺旋状に形成されている。
【００２７】
図３（Ａ）に示すように、揺動カム３９の外周面には、突出する略三角形状のノーズ３９ａが形成されている。図３（Ｂ）に示すように、揺動カム３９の内周面には、ヘリカルスプライン３９ｂが形成されている。このヘリカルスプライン３９ｂは、軸方向に左ネジの螺旋状に形成されている。
【００２８】
図３（Ｂ）に示すように、制御軸３７には、スライダギヤ４０が取り付けられている。スライダギヤ４０は、右ネジの螺旋状に形成されたヘリカルスプライン４０ａを備えている。このヘリカルスプライン４０ａを挟んで、左ネジの螺旋状に形成されたヘリカルスプライン４０ｂが２つ配置されている。ヘリカルスプライン４０ａは入力部３８のヘリカルスプライン３８ｄと、ヘリカルスプライン４０ｂは揺動カム３９のヘリカルスプライン３９ｂと、それぞれ噛み合わされている。
【００２９】
図２に示すように、揺動カム３９の下方には、上記ロッカーアーム４２が配置されている。ロッカーアーム４２の中間部にはロッカーローラ４３が回転可能に取り付けられている。ロッカーローラ４３は、揺動カム３９の周面に押し当てられている。ロッカーアーム４２の他端は、油圧式ラッシュアジャスタ４４によって回転自在に支持されている。
【００３０】
図４は、制御軸の駆動機構を示す図である。具体的には、図４（Ａ）は制御軸の駆動機構を示す側面図であり、図４（Ｂ）はその平面図である。図４に示すように、制御軸３７の端部には、ラックギヤ３７ａが形成されている。このラックギヤ３７ａと噛み合わされるようにピニオンギヤ４１が配置されている。ピニオンギヤ４１には、第１電動機３３の出力軸３３ａが固定されている。これにより、第１電動機３３の回転力が与えられた場合に、制御軸３７を軸方向に移動させることが可能となる。
【００３１】
上記の構成によれば、制御軸３７が軸方向に移動することで、入力部３８と揺動カム３９とが互いに逆方向に回転する。これにより、入力部３８のローラ３８ｃと、揺動カム３９のノーズ３９ａとの位相差が変化する。よって、ＥＣＵ６０の指令に基づいて第１電動機３３が駆動されることで、制御軸３７の軸方向における位置を調整することができ、吸気バルブ１４の作用角が可変となる。本構成によれば、吸気バルブ１４の作用角だけでなくリフト量も可変となる。具体的には、吸気バルブ１４の作用角及びリフト量は、制御軸３７を方向Ｆへ移動させるほど大きくなり、制御軸３７を方向Ｒへ移動させるほど小さくなる。
【００３２】
［位相角制御用の第２可変動弁機構の構成］
図５は、図１に示すシステムにおいて、可変動弁機構３４の構成を説明するための図である。図６は、図５のＡ−Ａ断面図である。
【００３３】
図５に示すように、可変動弁機構３４は、位相変化機構５０と、減速機７０とを備えている。
位相変化機構５０は、スプロケット５１、出力軸５２及び腕部材５３，５４を備えている。位相変化機構５０は、クランク軸５に対する吸気カム軸１６の回転位相を変化させるように構成されている。スプロケット５１は、径の異なる２つの筒部を階段状に繋ぐリンク部５５を有している。出力軸５２は、吸気カム軸１６の端部に固定されることで、吸気カム軸１６と同期して回転可能である。出力軸５２の外周部には、リンク部５６が形成されている。図６に示すように、リンク部５５と腕部材５３とは回り対偶６１によりリンクしている。腕部材５４は、リンク部５６と回り対偶６２によりリンクすると共に、腕部材５３と回り対偶６３によりリンクしている。かかるリンク構造によれば、出力軸５２は、スプロケット５１に対して進角方向Ｘ及び遅角方向Ｙに回転可能となっている。
減速機７０は、偏心軸７１、リンクギア７２、遊星歯車７３、ベアリング７４、伝達部材７５等を有している。偏心軸７１は、電動機３５の回転軸４５に連結されている。また、偏心軸７１の一端部は、ベアリング７４を介して遊星歯車７３に相対回転可能に取り付けられている。遊星歯車７３は、リンクギア７２の内周側に遊星運動可能に設けられている。よって、偏心軸７１及び回転軸４５は、スプロケット５１に対して遅角方向Ｙ及び進角方向Ｘに相対回転可能である。伝達部材７５には、案内部材７６が一体回転可能に固定されている。
第２電動機３５は、上記回転軸４５を有している。回転軸４５は、軸受４６により支持されている。回転軸４５の外周には円形板状のロータ４７が設けられている。ロータ４７の外周側にはステータ４８が配置されている。第２電動機３５は、回転軸４５に制御トルクを付与するように構成されている。
【００３４】
上記の構成によれば、回転軸４５及び偏心軸７１が遅角方向Ｙに回転すると、遊星歯車７３は、偏心軸７１に対して進角方向Ｘに相対回転すると共に、スプロケット５１に対して進角方向Ｘに相対回転する。一方、回転軸４５及び偏心軸７１が進角方向Ｘに回転すると、遊星歯車７３は、偏心軸７１に対して遅角方向Ｙに相対回転すると共に、スプロケット５１に対して遅角方向Ｙに相対回転する。このように減速機７０は、偏心軸７１に伝達された制御トルクの方向Ｘ，Ｙを逆の方向Ｙ，Ｘに変えて増大し、伝達部材７５及び案内部材７６に伝達する。
【００３５】
そして、案内部材７６がスプロケット５１に対して進角方向Ｘに相対回転すると、案内部７６材の孔部に対して可動体７７，７８が相対滑りする。この可動体７７，７８の動きに応じて、腕部材５３は回り対偶６３の位置を回転中心線Ｏから離し、腕部材５４は回り対偶６２の位置を回り対偶６１の位置に対して遅角方向Ｙに近づける。これにより、出力軸５２がスプロケット５１に対して遅角方向Ｙに相対回転することで、クランク軸５に対する吸気カム軸１６の回転位相が遅れる。一方、案内部材７６がスプロケット５１に対して遅角方向Ｙに相対回転すると、可動体７７，７８の動きに応じて、腕部材５３は回り対偶６３の位置を回転中心線Ｏに近づけ、腕部材５４は回り対偶６２の位置を回り対偶６１の位置に対して進角方向Ｘに離す。これにより、出力軸５２がスプロケット５１に対して進角方向Ｘに相対回転することで、クランク軸５に対する吸気カム軸１６の回転位相が進む。
よって、ＥＣＵ６０の指令に基づいて第２電動機３５が駆動し、出力軸５２をスプロケット５１に対して相対回転させることで、クランク軸５に対する吸気カム軸１６の回転位相を変化させることができ、吸気バルブ１４の位相角が可変となる。
【００３６】
［実施の形態１の特徴］
図７は、可変動弁機構１８によって実現される吸気バルブ１４の開弁特性を示す図である。上記システムにおける可変動弁機構１８の制御軸３７の軸方向位置を制御することで、図７に示すように、吸気バルブ１４の作用角が可変となる。また、作用角を小さくするほど、開弁時期が遅角される。すなわち、上記可変動弁機構１８を作動させるだけでは、開弁時期を一定に制御すること、すなわち、位相連成を実現することができない。
また、可変動弁機構３４によりクランク軸６に対する吸気カム軸１６の位相を制御することで、吸気バルブ１４の位相角が可変となる。
図８は、可変動弁機構１８，３４を併用することによって実現される吸気バルブ１４の開弁特性を示す図である。可変動弁機構１８による作用角制御と、可変動弁機構３４による位相角制御とを併用することにより、図８に示すように、吸気バルブ１４の作用角が異なっても、吸気バルブ１４の開弁時期を上死点付近に揃えることができる。すなわち、位相連成を実現することができる。吸気バルブ１４の開弁時期を上死点付近にすることによって、燃焼室１０内が負圧になる前に、吸気バルブ１４を開弁させることができる。その結果、ポンピングロスを低減することができ、燃費を向上させることができる。
【００３７】
また、吸気ポート１２の壁面への燃料付着が多いエンジンでは、空燃比がリーンとなり、燃焼状態が悪化する場合がある。この場合、吸気バルブ１４の開弁時期を上死点付近に早めることよりも、吸気バルブ１４の開弁時期を遅らせる制御（遅開き制御）を行うことが望ましい。遅開き制御を行うことにより、吸気バルブ１４の開弁時の吸気流速を高めることができ、吸気ポート１２の壁面に付着した燃料を燃焼室１０内に吸入することができる。その結果、燃焼状態を改善させることができる。
図９は、重質燃料使用時の遅開き制御による吸気バルブ１４の開弁特性を示した図である。重質燃料を使用する場合も、吸気ポート１２の壁面への燃料付着量が多いため、図９に示すように、遅開き制御を行うことが好適である。
【００３８】
ところで、内燃機関の始動中の機関回転数（例えば、クランキング中では150-200rpm）と、始動後の機関回転数（例えば、ファーストアイドル時では1500rpm）との差は大きい。このため、始動中と始動後との間では、吸気バルブ１４の目標タイミング（開弁時期，閉弁時期）が大きく異なる。それゆえ、始動中の目標タイミングから始動後の目標タイミングへの変更が遅い場合には、始動直後に十分な吸入空気量を確保することができず、ファーストアイドル時の機関回転数（ファーストアイドル回転数）が安定しない。その結果、始動中では良好なエミッション性能が得られるが、始動直後ではエミッション性能を悪化させてしまうこととなる。
【００３９】
そこで、本実施の形態１では、始動中から始動後に移行する際に、システム上許容される最速で第１及び第２電動機３３，３５を駆動する。ここで、システム上許容される最速で駆動するとは、ハードウェア的には電動機に設けられたストッパに当たらないように駆動することをいい、ソフトウェア的にはランディング制御が行われるまで最速で駆動することをいう。
【００４０】
図１０は、本実施の形態１において、電動機の１回当たりの駆動制御量（「駆動速度」ともいう。）を示す図である。具体的には、図１０は、電動機３３，３５の駆動速度と、目標タイミングと現状タイミングの偏差との関係を示す図である。図１０に示すように、始動中から始動後に移行する際には、目標タイミングと現状タイミングの偏差とは無関係に、最大の駆動制御量Ｃ，Ｄが算出される。具体的には、目標タイミングを進角方向に変更したい場合には駆動制御量Ｃが、遅角方向に変更したい場合には駆動制御量Ｄが算出される。これにより、始動中の目標タイミングから始動後の目標タイミングに即座に変更することが可能となる。よって、始動直後において十分な吸入空気量を確保することができ、ファーストアイドル回転数を安定させることができる。
また、始動後の定常運転時には、目標タイミングと現状タイミングとの偏差に応じた駆動制御量Ａが算出される。ここで、偏差が非常に小さい場合には、駆動制御量がゼロと算出される。すなわち、偏差がゼロに近い範囲を不感帯Ｂとしている。不感帯Ｂを設けることで、電動機３３，３５の制御のハンチングが抑制される。これにより、電動機３３，３５の駆動に使われる電力の浪費を防ぐことができ、燃費を向上させることができる。
以上のように第１及び第２電動機３３，３５の駆動制御量を算出することで、始動中だけでなく始動直後においても、良好なエミッション性能が得られる。すなわち、内燃機関の燃焼毎に良好なエミッション性能を得ることができる。
【００４１】
［実施の形態１における具体的処理］
図１１は、本実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図１１に示すルーチンによれば、第１及び第２電動機をそれぞれ全閉位置及び全開位置に動かし、その時のクランク角を記憶する学習制御を実行する（ステップ１００）。この学習制御は、本ルーチンを起動する毎に行ってもよく、前回記憶した値を読み込むようにしてもよい。
【００４２】
次に、始動中であるか否かを判別する（ステップ１０２）。ＥＣＵ６０は、機関回転数NEが所定値（例えば、400rpm）以下である場合に、始動中であると判別することができる。ここで、始動中には、運転者によりイグニッションＯＮ操作され、クランキング開始前の状態、つまり、機関回転数NEが0rpmである状態も含まれる。
【００４３】
ステップ１０２で始動中ではないと判別された場合には、始動後初めて本ルーチンが起動されたか否かを判別する（ステップ１０４）。すなわち、始動直後であるか否かが判別される。このステップ１０４で始動後初めて本ルーチンが起動されたと判別された場合には、初回フラグをセットする（ステップ１０６）。一方、始動後本ルーチンが起動されたのが２回目以降であると判別された場合には、初回フラグをリセットする（ステップ１０８）。
次に、始動後の目標タイミングを算出する（ステップ１０８）。具体的には、始動後における吸気バルブ１４の目標開弁時期と目標閉弁時期とが算出される。すなわち、始動後における吸気バルブ１４の目標作用角及び目標位相角が算出される。
【００４４】
一方、上記ステップ１０２で始動中であると判別された場合には、始動中の目標タイミングを算出する（ステップ１１４）。具体的には、始動中における吸気バルブ１４の目標開弁時期と目標閉弁時期とが算出される。すなわち、始動中における吸気バルブ１４の目標作用角及び目標位相角が算出される。
【００４５】
次に、現状のタイミングがどこにあるのかを検出する（ステップ１１６）。
そして、初回フラグがセットされているか否かを判別する（１１８）。このステップ１１８で初回フラグがセットされていると判別された場合には、最速作動要求フラグをＯＮにする（ステップ１２０）。この最速作動要求フラグは、可変動弁機構を最速で作動させる場合にＯＮにされるフラグである。その後、第１及び第２電動機３３，３５の駆動速度（つまり、１回当たりの駆動制御量）として最速の駆動速度を算出する（ステップ１２２）。このステップ１２２では、図１０に示す駆動制御量Ｃ，Ｄが算出される。
【００４６】
一方、上記ステップ１１８で初回フラグがセットされていないと判別された場合には、上記ステップ１０８又は１１４で算出された目標タイミングと、上記ステップ１１６で検出された現状タイミングとの偏差を算出する（ステップ１２４）。その後、最速作動要求フラグをＯＦＦにする（ステップ１２６）。そして、上記ステップ１２４で算出された偏差“目標−現状タイミング”に応じた第１及び第２電動機３３，３５の駆動速度を算出する（ステップ１２８）。このステップ１２８では、図１０に示す駆動制御量Ａが算出される。なお、偏差が著しく小さい場合には、駆動制御量はゼロとされる（図１０における不感帯Ｂ）。
その後、上記ステップ１２２又は１２８で算出された駆動速度に応じた電力が電源３６から第１及び第２電動機３３，３５に出力される
【００４７】
以上説明したように、図７に示すルーチンによれば、始動後初めて本ルーチンが起動された場合には、偏差“目標−現状タイミング”に関わらず、第１及び第２電動機３３，３５の駆動制御量が最速の制御量に算出される。これにより、始動直後において、即座に吸気バルブ１４の目標タイミングに制御することができる。よって、始動直後においても、十分な吸入空気量を確保することができ、良好なエミッション性能が得られる。
【００４８】
ところで、本実施の形態１では、始動中から始動後に移行する際に、第１及び第２の電動機３３，３５の駆動制御量が最速の制御量Ｃ，Ｄに算出されているが、これら最速の制御量Ｃ，Ｄに限らず、定常運転時の制御量Ａよりも速い制御量を算出するようにしてもよい。すなわち、始動中から始動後に移行する際の制御量は、即座に目標タイミングに変更可能な制御量であればよい。この場合も、上記実施の形態１と同様に、始動直後においても、十分な吸入空気量を確保することができ、良好なエミッション性能が得られる。
【００４９】
また、冷間始動時は、フリクションが大きいため、最速の制御量Ｃ，Ｄが大きいと可変動弁機構の摺動部が焼き付いてしまう場合がある。そこで、フリクションが大きい場合には、制御量Ｃ，Ｄの絶対値を小さくすることが望ましい。よって、本ルーチン起動後に、フリクションが大きい条件か否かを判別し、フリクションが大きい場合には、制御量Ｃ，Ｄの絶対値を小さく変更するようにしてもよい。ここで、フリクションが大きいか否かは、冷却水温センサにより検出される冷却水温が所定温度（例えば、１０℃）以下であるか否かにより判別することができる。
【００５０】
また、本実施の形態１では、始動中（クランキング前の機関回転数NEがゼロの場合も含む。）であると判別された場合には、始動中の目標タイミングが算出された後、偏差に応じた制御量Ａが算出されているが、最速の制御量Ｃ，Ｄが算出されてもよい。この場合、クランキング開始後最初の１圧縮目から目標タイミングにセットすることができる。
【００５１】
また、可変動弁機構１８，３４の詳細な構造については、上述した構造以外にも、公知の構造を適用してもよい。さらに、本実施の形態１では、作用角制御と位相角制御を別個の可変動弁機構１８，３４によって行っているが、１つの可変動弁機構によって行ってもよい。
【００５２】
また、本実施の形態１では、可変動弁機構１８，３４により吸気バルブ１４の作用角及び位相角を制御しているが、同様の可変動弁機構を用いて排気バルブの作用角及び位相角を制御するようにしてもよい。
【００５３】
尚、本実施の形態１においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１２２の処理を実行することにより第１及び第２の発明における「駆動速度算出手段」が実現されている。
【００５４】
実施の形態２．
次に、図１２及び図１３を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２のシステムは、図１〜図６に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図１３に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００５５】
［実施の形態２の特徴］
上記実施の形態１では、始動中から始動後に移行する際に電動機３３，３５の駆動速度を最速にすることで、始動中だけでなく始動直後においても良好なエミッション性能を得るようにした。
【００５６】
ところで、始動後の加速時や減速時には、目標タイミングと現状タイミングとの乖離が著しく大きくなる場合がある。すなわち、始動後において、大きな加速要求や大きな減速要求がなされる場合がある。この場合、目標タイミングへの収束が遅いと、良好な燃焼状態が得られず、良好なエミッション性能を得ることができない可能性がある。
【００５７】
そこで、本実施の形態２では、始動後の加速時及び減速時においても、電動機３３，３５を最速で駆動することで目標タイミングに瞬時に制御する。
【００５８】
図１２は、本実施の形態２において、電動機の１回当たりの駆動制御量を示す図である。具体的には、図１２は、電動機３３，３５の駆動速度と、目標タイミングと現状タイミングの偏差との関係を示す図である。図１２に示すように、目標タイミングと現状タイミングの偏差が所定値Ｅよりも大きい場合、つまり、加速要求が大きい場合（急加速時を含む。）には、最大の駆動制御量Ｃが算出される。さらに、目標タイミングと現状タイミングの偏差が所定値Ｆよりも小さい場合、つまり、減速要求が大きい場合（急減速時を含む。）には、最大の駆動制御量Ｄが算出される。それ以外は、図１０と同様である。これにより、始動中の目標タイミングから始動後の目標タイミングに即座に変更することが可能となる。
よって、加速要求が大きい場合においても十分な吸入空気量を得ることができる。また、減速要求が大きい場合には、吸気弁の開弁時期を最速で遅角することで、燃焼改善効果により減速の瞬間の失火を防止することができる。従って、始動後の加速時や減速時においても、良好な燃焼状態を得ることができるため、良好なエミッション性能を得ることができる。
【００５９】
［実施の形態２における具体的処理］
図１３は、本実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図１３に示すルーチンによれば、上記実施の形態１のルーチンのステップ１１６の処理まで実行する。
その後、ステップ１０８又は１１４で算出された目標タイミングと、ステップ１１６で検出された現状タイミングとの偏差を算出する（ステップ１２４）。
【００６０】
次に、初回フラグがセットされているか否かを判別する（ステップ１１８）。このステップ１１８で初回フラグがセットされていると判別された場合には、偏差“目標−現状タイミング”がゼロよりも大きいか否か、すなわち、目標タイミングを進角側に変化させるか否かを判別する（ステップ１３０）。
上記ステップ１３０で偏差“目標−現状タイミング”がゼロよりも大きいと判別された場合、つまり、目標タイミングを進角側に変化させる場合には、制御量として進角側の最速の制御量Ｃを算出する（ステップ１３２）。一方、ステップ１３０で偏差“目標−現状タイミング”がゼロ以下であると判別された場合、つまり、目標タイミングを遅角側に変化させる場合には、制御量として遅角側の最速の制御量Ｄを算出する（ステップ１３４）。
【００６１】
また、上記ステップ１１８で初回フラグがセットされていないと判別された場合には、偏差“目標−現状タイミング”がＥよりも大きいか否か、つまり、始動後の加速要求が大きい（急加速時を含む。）か否かを判別する（ステップ１３６）。このステップ１３６で偏差“目標−現状タイミング”がＥよりも大きいと判別された場合、つまり、始動後の加速要求が大きいと判別された場合には、制御量として進角側の最速の制御量Ｃを算出する（ステップ１３８）。
【００６２】
上記ステップ１３６で偏差“目標−現状タイミング”がＥ以下であると判別された場合、つまり、始動後の加速要求が小さいと判別された場合には、偏差“目標−現状タイミング”がＦよりも小さいか否か、つまり、始動後の減速要求が大きい（急減速時を含む。）か否かを判別する（ステップ１４０）。このステップ１４０で偏差“目標−現状タイミング”がＦよりも小さいと判別された場合、つまり、始動後の減速要求が大きいと判別された場合には、制御量として遅角側の最速の制御量Ｄを算出する（ステップ１４２）。
【００６３】
上記ステップ１４０で偏差“目標−現状タイミング”がＦ以上であると判別された場合には、始動後の加速要求が大きくもなく減速要求が大きくもないと判別される。すなわち、始動後の定常運転時であると判別される。この場合、制御量として偏差“目標−現状タイミング”に応じた制御量Ａを算出する（ステップ１４４）。
【００６４】
最後に、上記ステップ１３２，１３４，１３８，１４２，１４４で算出された制御量に応じた電力が電源３６から第１及び第２電動機３３，３５に出力される（ステップ１４６）。
【００６５】
以上説明したように、図１３に示すルーチンによれば、偏差“目標−現状タイミング”が所定値Ｅよりも大きい場合には、始動後の加速要求が大きい（急加速時を含む。）と判断され、第１及び第２電動機３３，３５の駆動制御量が最速の制御量Ｃに算出される。よって、急加速時等のように加速要求が大きい場合においても十分な吸入空気量を得ることができる。また、偏差“目標−現状タイミング”が所定値Ｆよりも小さい場合には、始動後の減速要求が大きい（急減速時を含む。）と判断され、第１及び第２電動機３３，３５の駆動制御量が最速の制御量Ｄに算出される。急減速時等のように減速要求が大きい場合には、吸気弁の開弁時期を最速で遅角することで、燃焼改善効果により減速の瞬間の失火を防止することができる。従って、始動後の加速要求又は減速要求が大きい場合においても、良好な燃焼状態を得ることができるため、良好なエミッション性能を得ることができる。
【００６６】
ところで、本実施の形態２においては、偏差が所定値Ｅよりも大きい場合、つまり、加速要求が大きい場合には、最速の駆動制御量Ｃが算出されているが、最速の制御量Ｃに限らず、定常運転時の制御量Ａよりも速い制御量を算出するようにしてもよい。同様に、偏差が所定値Ｆよりも小さい場合、つまり、減速要求が大きい場合に、最速の駆動制御量Ｄが算出されているが、最速の制御量Ｄに限らず、定常運転時の制御量Ａよりも速い制御量を算出するようにしてもよい。
さらに、固定の制御量Ｃ，Ｄではなく、加速要求のレベル又は減速要求のレベルに応じて制御量を算出するようにしてもよい。具体的には、加速要求又は減速要求のレベルが大きいほど、速い制御量を算出するようにしてもよい。この場合、定常運転時の制御量Ａよりも速い制御量を算出する。
これらの場合も、上記実施の形態２と同様に、始動後の加速要求又は減速要求が大きい場合においても、即座に目標タイミングに変更することができ、良好な燃焼状態を得ることができるため、良好なエミッション性能を得ることができる。
【００６７】
尚、本実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１３２，１３４，１３８，１４２の処理を実行することにより第１及び第２の発明における「駆動速度算出手段」が、ステップ１４６の処理を実行することにより第１及び第２の発明における「駆動制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００６８】
実施の形態３．
次に、図１４を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態３のシステムは、図１〜図６に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図１４に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００６９】
［実施の形態３の特徴］
図１に示すように、第１電動機３３と第２電動機３５は、１つの電源３６を共有している。このため、目標タイミングによっては、第１電動機３３の消費電力と第２電動機３５の消費電力との合計が、電源３６の許容消費電力を超える事態が生じ得る。すなわち、第１及び第２電動機３３，３５突入電流が許容値を超える場合がある。かかる事態は、目標タイミングと現状タイミングとの偏差が大きく、電源であるバッテリ電圧が低い場合に起こりやすい。
本実施の形態３では、第１及び第２電動機３３，３５の制御量の合計に基づき、電動機３３，３５の合計消費電力が電源３６の許容消費電力限界以下あるか否かを判別する。そして、電動機３３，３５の合計消費電力が電源３６の許容消費電力限界を超える場合には、作用角制御を行う第１電動機３３を最初に駆動した後、位相角制御を行う第２電動機３５を駆動する。
【００７０】
［実施の形態３における具体的処理］
図１４は、本実施の形態３において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図１４に示すルーチンによれば、上記実施の形態２のフローチャートのステップ１４４の処理の前まで実行する。すなわち、電動機３３，３５の制御量を算出する処理まで実行する。
その後、算出した第１電動機３３と第２電動機３５の制御量の合計が、規定値よりも大きいか否かを判別する（ステップ１４８）。このステップ１４８では、第１電動機３３と第２電動機３５の消費電力の合計が、電源３６の許容消費電力限界を超えているか否かが判別される。このステップ１４８で合計の制御量が規定値以下であると判別された場合、つまり、第１及び第２電動機の消費電力の合計が許容消費電力限界を超えていない場合には、算出された制御量に応じた電力が電源３６から第１及び第２電動機３３，３５に出力される（ステップ１５４）。これにより、第１及び第２電動機３３，３５が同時に駆動される。
【００７１】
一方、ステップ１４８で合計の制御量が規定値よりも大きいと判別された場合、つまり、第１及び第２電動機３３，３５の合計消費電力が許容消費電力限界を超えている場合には、先ず、作用角制御を行う第１電動機３３に、算出された制御量に応じた電力が出力される（ステップ１５０）。その後、位相角制御を行う第２電動機３５に、算出された制御量に応じた電力が出力される（ステップ１５２）。これにより、第１電動機３３が駆動された後、第２電動機３５が駆動される。
【００７２】
以上説明したように、図１４に示すルーチンによれば、第１及び第２電動機３３，３５の合計消費電力が許容限界を超えている場合には、第１電動機３３のみを最初に駆動する。これにより、始動直後、及び、急加速時等の始動後の加速要求が大きい場合であっても、十分な吸入空気量を確保することができる。
【００７３】
尚、本実施の形態３においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１４８の処理を実行することにより第３の発明における「消費電力算出手段」が、ステップ１４８，１５０，１５２の処理を実行することにより第３の発明における「駆動制御手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】図１に示すシステムにおいて、可変動弁機構１８の構成を説明するための図である。
【図３】図２に示す可変動弁機構の制御軸近傍を示す図である。
【図４】制御軸の駆動機構を示す図である。
【図５】図１に示すシステムにおいて、可変動弁機構３４の構成を説明するための図である。図６は、図５のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。
【図７】可変動弁機構１８によって実現される吸気バルブ１４の開弁特性を示す図である。
【図８】可変動弁機構１８，３４を併用することによって実現される吸気バルブ１４の開弁特性を示す図である。
【図９】重質燃料使用時の遅開き制御による吸気バルブ１４の開弁特性を示した図である。
【図１０】本発明の実施の形態１において、電動機の１回当たりの駆動制御量を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態２において、電動機の１回当たりの駆動制御量を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態３において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１    内燃機関
２    気筒
３    ピストン
４    シリンダブロック
５    クランク軸
６    クランク角センサ
７    冷却水温センサ
８    シリンダヘッド
１０  燃焼室
１１  点火プラグ
１２  吸気ポート
１４  吸気バルブ
１５  吸気カム軸
１６，１７  吸気カム
１８  第１可変動弁機構
１９  吸気通路
２０  インジェクタ
２１  サージタンク
２２  スロットルバルブ
２３  スロットルモータ
２４  アクセル開度センサ
２５  スロットル開度センサ
２６  エアフロメータ
２７  エアクリーナ
２８  排気ポート
２９  排気弁
３０  排気通路
３１  空燃比センサ
３２  触媒
３３  第１電動機
３４  第２可変動弁機構
３５  第２電動機
３６  電源
３７  制御軸
３８  入力部
３９  揺動カム
４０  スライダギヤ
４１  ピニオンギヤ
４２  ロッカーアーム
４３ロッカーローラ
４４  油圧式ラッシュアジャスタ
４５  回転軸
４６  軸受
４７  ロータ
４８  ステータ
５０  位相変化機構
５１  スプロケット
５２  出力軸
５３，５４  腕部材
５５，５６  リンク部
６０  ＥＣＵ
６１，６２，６３  回り対偶
７０  減速機
７１  偏心軸
７２  リンクギヤ
７３  遊星歯車
７４  ベアリング
７５  伝達部材
７６  案内部材
【図１】
2007107404.tif 000003
【図２】
2007107404.tif 000004
【図３】
2007107404.tif 000005
【図４】
2007107404.tif 000006
【図５】
2007107404.tif 000007
【図６】
2007107404.tif 000008
【図７】
2007107404.tif 000009
【図８】
2007107404.tif 000010
【図９】
2007107404.tif 000011
【図１０】
2007107404.tif 000012
【図１１】
2007107404.tif 000013
【図１２】
2007107404.tif 000014
【図１３】
2007107404.tif 000015
【図１４】
2007107404.tif 000016