(57)【要約】【課題】コントロールシャフトの移動を通じてバルブ特性を変更する可変動弁機構を備える多気筒内燃機関にあって、コントロールシャフトの熱膨張に起因する吸入空気量の気筒間ばらつきを抑えることのできる吸入空気量制御装置を提供する。【解決手段】エンジンには、コントロールシャフト４６の軸方向への移動を通じて仲介駆動機構４によるバルブ特性の変更量を調整する可変動弁機構が設けられている。電子制御装置７は、そのバルブ特性の可変制御を通じてエンジンの吸入空気量を調整する。また、第１気筒＃１〜第４気筒＃４には第１吸気通路５０ａ〜第４吸気通路５０ｄがそれぞれ接続されており、各吸気通路５０ａ〜５０ｄには、個別に開度制御可能なスロットル弁８０ａ〜８０ｄがそれぞれ設けられている。電子制御装置７は、それら各スロットル弁８０ａ〜８０ｄの開度制御を通じて気筒間での吸入空気量のばらつきを補正する。【選択図】      図４
2007032443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフトからのバルブ駆動力を吸気バルブに伝達するとともにバルブ特性を変更する仲介駆動機構と、同仲介駆動機構に設けられたバルブ特性操作部に係合するコントロールシャフトとを備え、同コントロールシャフトを軸方向に移動させて前記バルブ特性操作部の位置を変更することにより前記仲介駆動機構によるバルブ特性の変更量を調整する可変動弁機構付きの多気筒内燃機関に適用されて、前記バルブ特性の可変制御を通じて機関の吸入空気量を調整する吸入空気量制御装置において、
個別に開度制御可能なスロットル弁を各気筒の吸気通路毎に備え、それら各スロットル弁の開度制御を通じて気筒間での吸入空気量のばらつきを補正する
ことを特徴とする多気筒内燃機関の吸入空気量制御装置。
【請求項２】
前記コントロールシャフトの軸方向への熱膨張に起因する前記バルブ特性の変化により吸入空気量が増大する気筒ほど、その気筒に対応した前記スロットル弁の開度は、他の気筒に対応した前記スロットル弁の開度よりも小さくされる
請求項１に記載の多気筒内燃機関の吸入空気量制御装置。
【請求項３】
各気筒に対応した前記スロットル弁の開度は、前記コントロールシャフトの温度に基づいて設定される
請求項１または２に記載の多気筒内燃機関の吸入空気量制御装置。
【請求項４】
機関負荷に応じて設定される目標吸入空気量と気筒に導入される実吸入空気量との差に応じて同気筒に対応する前記スロットル弁の開度を設定する
請求項１に記載の多気筒内燃機関の吸入空気量制御装置。
【請求項５】
前記可変動弁機構は、前記吸気バルブの開弁期間及びリフト量の少なくとも一方を可変とする機構である
請求項１〜４のいずれか１項に記載の多気筒内燃機関の吸入空気量制御装置。
【請求項６】
前記可変動弁機構の前記仲介駆動機構は、前記カムシャフトからのバルブ駆動力が入力される入力部と、同入力部に入力されたバルブ駆動力を前記吸気バルブに伝達する出力部とを備え、前記バルブ特性操作部は、同バルブ特性操作部の軸方向への移動により前記入力部に対する前記出力部の相対位相を変更する位相変更部を備える
請求項５に記載の多気筒内燃機関の吸入空気量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気バルブのバルブ特性を変更する可変動弁機構を備える多気筒内燃機関の吸入空気量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の運転状態に応じて吸気バルブや排気バルブのバルブ特性を変更する可変動弁機構が従来、種々提案されている。
例えば、特許文献１に記載の可変動弁機構は、カムシャフトからのバルブ駆動力を吸気バルブに伝達するとともに同吸気バルブの開弁期間及びリフト量といったバルブ特性を変更する仲介駆動機構と、この仲介駆動機構に設けられたバルブ特性操作部に係合するコントロールシャフトとを備えるようにしている。そして、アクチュエータの駆動力を利用してコントロールシャフトをその軸方向へ移動させ、上記バルブ特性操作部の位置を変更することにより、上記仲介駆動機構によるバルブ特性の変更量を調整するようにしている。特に、同文献に記載のものでは、コントロールシャフトの位置変更に応じたバルブ特性の連続可変が可能となっており、こうした可変動弁機構を備える内燃機関では、同バルブ特性の可変制御を通じて機関の吸入空気量を調整することができる。
【特許文献１】特開２００１−２６３０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記コントロールシャフトの軸方向の長さは、機関温度の上昇に伴う熱膨張によって変化するため、同コントロールシャフトの移動に同期して変化するバルブ特性操作部の位置も機関温度に応じて変化する。
【０００４】
例えば、多気筒内燃機関にあって、コントロールシャフトの一端が接続されたアクチュエータ側の気筒から遠ざかるほど、コントロールシャフトの熱膨張に起因するバルブ特性操作部の位置変化量は大きくなり、これによりアクチュエータ側の気筒から離れた気筒ほど、熱膨張に起因するバルブ特性の変化量は大きくなる。
【０００５】
このように、コントロールシャフトの熱膨張により気筒毎にバルブ特性が異なるようになると、気筒間における吸入空気量がばらついてしまうといった不都合が生じてしまう。
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コントロールシャフトの移動を通じてバルブ特性を変更する可変動弁機構を備える多気筒内燃機関にあって、コントロールシャフトの熱膨張に起因する吸入空気量の気筒間ばらつきを抑えることのできる吸入空気量制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、カムシャフトからのバルブ駆動力を吸気バルブに伝達するとともにバルブ特性を変更する仲介駆動機構と、同仲介駆動機構に設けられたバルブ特性操作部に係合するコントロールシャフトとを備え、同コントロールシャフトを軸方向に移動させて前記バルブ特性操作部の位置を変更することにより前記仲介駆動機構によるバルブ特性の変更量を調整する可変動弁機構付きの多気筒内燃機関に適用されて、前記バルブ特性の可変制御を通じて機関の吸入空気量を調整する吸入空気量制御装置において、個別に開度制御可能なスロットル弁を各気筒の吸気通路毎に備え、それら各スロットル弁の開度制御を通じて気筒間での吸入空気量のばらつきを補正することをその要旨とする。
【０００７】
同構成における内燃機関は、コントロールシャフトの移動を通じて吸気バルブのバルブ特性を変更する可変動弁機構を備えるようにしており、そのバルブ特性の可変制御を通じて機関の吸入空気量は調整される。
【０００８】
ここで、同構成では、個別に開度制御可能なスロットル弁を各気筒の吸気通路毎に備えるようにしており、各気筒に導入される吸入空気量を個別に調整することができるようになっている。そして、各気筒に対応したスロットル弁の開度制御を通じて気筒間での吸入空気量のばらつきを補正するようにしているため、コントロールシャフトの熱膨張により気筒毎にバルブ特性が異なっている場合でも、吸入空気量の気筒間ばらつきを抑えることができるようになる。従って、同構成によれば、コントロールシャフトの移動を通じてバルブ特性を変更する可変動弁機構を備える多気筒内燃機関にあって、コントロールシャフトの熱膨張に起因する吸入空気量の気筒間ばらつきを抑えることができるようになる。
【０００９】
気筒間での吸入空気量のばらつきを補正するべく前記スロットル弁の開度制御を行う場合にあって、各スロットル弁の開度設定に関する気筒間傾向としては、請求項２に記載の発明によるように、前記コントロールシャフトの軸方向への熱膨張に起因する前記バルブ特性の変化により吸入空気量が増大する気筒ほど、その気筒に対応した前記スロットル弁の開度は、他の気筒に対応した前記スロットル弁の開度よりも小さくされる、といった構成を採用することにより、コントロールシャフトの熱膨張に起因する吸入空気量の気筒間ばらつきを適切に補正することができるようになる。
【００１０】
また、各気筒のバルブ特性に影響を与えるコントロールシャフトの熱膨張量は同コントロールシャフトの温度に応じて変化する。従って、コントロールシャフトの熱膨張に起因する各気筒での吸入空気量の変化量も同コントロールシャフトの温度に応じて変化する。そこで、請求項３に記載の発明によるように、各気筒に対応した前記スロットル弁の開度は前記コントロールシャフトの温度に基づいて設定される、といった構成を採用することにより、各気筒に対応した個々の前記スロットル弁に関する開度設定を適切に行うことができるようになる。なお、コントロールシャフトの温度は、センサなどを用いて直接検出するようにしてもよいが、同温度は冷却水温や吸気温などといった機関温度と相関関係にあるため、そうした機関温度に基づいて前記スロットル弁の開度を設定するようにしてもよい。
【００１１】
他方、気筒間での吸入空気量のばらつきを補正するべく前記スロットル弁の開度制御を行う場合には、請求項４に記載の発明によるように、機関負荷に応じて設定される目標吸入空気量と気筒に導入される実吸入空気量との差に応じて同気筒に対応する前記スロットル弁の開度を設定する、といった構成を採用するようにしても、コントロールシャフトの熱膨張に起因する吸入空気量の気筒間ばらつきを適切に補正することができるようになる。なお、気筒に導入される実吸入空気量は、前記吸気通路毎に吸入空気量センサを設ける等して検出することができる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の多気筒内燃機関の吸入空気量制御装置において、前記可変動弁機構は、前記吸気バルブの開弁期間及びリフト量の少なくとも一方を可変とする機構であることをその要旨とする。
【００１３】
吸気バルブのバルブ特性である開弁期間やリフト量が変更される場合には、バルブタイミングが変更される、すなわち開弁期間が一定で開弁時期や閉弁時期が変更される場合と比較して、吸入空気量が大きく変化する。従って、コントロールシャフトの移動を通じてバルブ特性を変更する前記可変動弁機構として、そうした開弁期間やリフト量を可変とする機構を採用することにより、バルブ特性の可変制御を通じた吸入空気量の調整を十分に行うことができる。一方、コントロールシャフトの熱膨張によって開弁期間やリフト量が気筒毎に異なるようになると、吸入空気量に対する同開弁期間やリフト量の影響が大きい分、各気筒での吸入空気量のばらつきは大きくなる。この点、同構成では、そうした開弁期間やリフト量を可変とする可変動弁機構を備える場合において、請求項１〜４のいずれか１項に記載の構成による効果が得られる。そのため、コントロールシャフトの熱膨張による吸入空気量の気筒間ばらつきが大きくなりやすい上記可変動弁機構を備える場合であっても、そうした気筒間ばらつきを適切に補正することができるようになる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の内燃機関の多気筒吸入空気量制御装置において、前記可変動弁機構の前記仲介駆動機構は、前記カムシャフトからのバルブ駆動力が入力される入力部と、同入力部に入力されたバルブ駆動力を前記吸気バルブに伝達する出力部とを備え、前記バルブ特性操作部は、同バルブ特性操作部の軸方向への移動により前記入力部に対する前記出力部の相対位相を変更する位相変更部を備えることをその要旨とする。
【００１５】
同構成によれば、カムシャフトからのバルブ駆動力が入力される入力部と同入力部に入力されたバルブ駆動力を吸気バルブに伝達する出力部との相対位相が上記位相変更部によって変更される。こうした相対位相の変更により吸気バルブのリフト態様は変更され、もって同吸気バルブの開弁期間及びリフト量を可変させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる多気筒内燃機関の吸入空気量制御装置を具体化した第１の実施形態について、図１〜図６を併せ参照して説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態にかかる吸入空気量制御装置が適用されたエンジン１にあって、そのシリンダヘッドに設けられた動弁系の構成等を示している。なお、本実施形態では、第１気筒＃１〜第４気筒＃４を備える４気筒エンジンを想定しているが、この他の気筒数を備えるエンジンに対しても本発明は同様に適用することができる。
【００１８】
エンジン１のシリンダヘッド１Ｈには、クランクシャフトに駆動連結された吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が、回転可能に軸支されている。吸気カムシャフト２３には吸気カム２７が設けられており、この吸気カム２７によって吸気バルブ２１は駆動され、燃焼室に開口する吸気ポート６０は開閉される。また、排気カムシャフト２４には排気カム２８が設けられており、この排気カム２８によって排気バルブ２２は駆動され、燃焼室に開口する排気ポート６１が開閉される。
【００１９】
排気カムシャフト２４の下方には、ローラ２６ａを備えるローラロッカアーム２６が配設されており、このローラ２６ａは、上記排気カム２８に当接されている。
ローラロッカアーム２６の一端は、シリンダヘッド１Ｈに固定されたラッシュアジャスタ２９に支持され、もう一端は、排気バルブ２２上端のタペット２２ａに当接されている。このローラロッカアーム２６のタペット２２ａ側の端部（タペット側端部２６ｔ）は、排気バルブ２２のバルブスプリング２２ｂによって付勢されている。これにより、ローラ２６ａは、排気カム２８に常時当接される。
【００２０】
排気バルブ２２は、上記ローラロッカアーム２６を介して排気カム２８の押圧を受け、常に一定のバルブリフト量で開閉駆動される。
一方、吸気バルブ２１側においては、上記吸気カム２７とローラロッカアーム２５との間に、吸気バルブ２１のバルブ特性を変更する可変動弁機構の一部を構成する機構であって、吸気カムシャフト２３からのバルブ駆動力を吸気バルブ２１に伝達するとともにそのバルブ特性を変更する仲介駆動機構４が介設されている。
【００２１】
ローラロッカアーム２５の一端は、シリンダヘッド１Ｈに固定されたラッシュアジャスタ２９に支持され、もう一端は、吸気バルブ２１上端のタペット２１ａに当接されている。このローラロッカアーム２５のタペット２１ａ側の端部（タペット側端部２５ｔ）は、吸気バルブ２１のバルブスプリング２１ｂによって付勢されている。これにより、ローラロッカアーム２５のローラ２５ａは、仲介駆動機構４に常時当接される。
【００２２】
吸気バルブ２１には、ローラロッカアーム２５に加え、仲介駆動機構４を介して吸気カム２７の押圧力が伝達される。
仲介駆動機構４は、シリンダヘッド１Ｈに固定された支持パイプ４１、吸気カムシャフト２３からのバルブ駆動力が入力される入力部４２、及び同入力部４２に入力されたバルブ駆動力を吸気バルブ２１に伝達する出力部として構成される揺動カム４３等を備えている。
【００２３】
入力部４２及び揺動カム４３は、支持パイプ４１上に同支持パイプ４１の軸心を中心として揺動可能に配設された円筒状のハウジング４２ａ、４３ａをそれぞれ備えている。なお、この仲介駆動機構４では、エンジン１の気筒に設けられた２つの吸気バルブ２１に対応して、１つの入力部４２と２つの揺動カム４３とが対になって設けられている。
【００２４】
入力部４２のハウジング４２ａには、入力アーム４２ｂが径方向に突出形成されている。
入力アーム４２ｂの先端部には、吸気カム２７に当接されるローラ４２ｃが回転可能に軸支されている。また、入力アーム４２ｂの先端部は、圧縮状態で配設されたばね４４によって、ローラ４２ｃが吸気カム２７へ押しつけられるように付勢されている。
【００２５】
揺動カム４３のハウジング４３ａには、出力アーム４３ｂがその径方向に突出形成されている。この出力アーム４３ｂの一面は、凹状に湾曲するカム面４３ｃとなっている。
カム面４３ｃは、ハウジング４３ａのベース円部分、即ち出力アーム４３ｂが突出形成された部分以外のハウジング４３ａの外周面に連続して滑らかに接続されており、カム面４３ｃ及びハウジング４３ａのベース円部分は、ローラロッカアーム２５のローラ２５ａに当接されている。
【００２６】
図２に、仲介駆動機構４の斜視断面構造を示す。
仲介駆動機構４には、入力部４２を間に挟んで２つの揺動カム４３が配設されている。
入力部４２及び揺動カム４３の各ハウジング４２ａ、４３ａは、それぞれ中空円筒形状に形成されており、それらの内部には支持パイプ４１が挿通されている。
【００２７】
入力部４２のハウジング４２ａ内周には、右ねじの螺旋状に形成されたヘリカルスプライン４２ｄが形成されている。一方、揺動カム４３のハウジング４３ａ内周には、左ねじの螺旋状に形成されたヘリカルスプライン４３ｄが形成されている。
【００２８】
入力部４２及び２つの揺動カム４３の各ハウジング４２ａ、４３ａによって形成される一連の内部空間には、スライダギア４５が配設されている。このスライダギア４５は、略中空円柱状に形成されており、支持パイプ４１上に、同支持パイプ４１の軸方向に往復動可能、且つその軸回りに相対回動可能に外嵌されている。
【００２９】
スライダギア４５の軸方向中央部の外周面には、右ねじの螺旋状に形成されたヘリカルスプライン４５ａが形成されている。このヘリカルスプライン４５ａは、入力部４２のハウジング４２ａ内周に形成されたヘリカルスプライン４２ｄに噛み合わされている。一方、スライダギア４５の軸方向両端部の外周面には、左ねじの螺旋状に形成されたヘリカルスプライン４５ｂがそれぞれ形成されている。このヘリカルスプライン４５ｂは、揺動カム４３のハウジング４３ａ内周に形成されたヘリカルスプライン４３ｄに噛み合わされている。
【００３０】
スライダギア４５外周のヘリカルスプライン４５ａと各ヘリカルスプライン４５ｂとの間には、これらヘリカルスプライン４５ａ、４５ｂに比して小さい外径に形成された小径部４５ｃがそれぞれ形成されている。
【００３１】
支持パイプ４１の内部には、その軸方向へ摺動可能に挿通されたコントロールシャフト４６が設けられている。このコントロールシャフト４６は、電動モータなどのアクチュエータの駆動力により、支持パイプ４１内を軸方向（矢印Ｒや矢印Ｌの方向）に往復動することが可能となっている。また、このコントロールシャフト４６と上記スライダギア４５とは、適宜の係止部材にて係合されており、これにより、支持パイプ４１に対するスライダギア４５の回動を許容しつつも、同コントロールシャフト４６の軸方向への往復動に応じてスライダギア４５を軸方向に移動させることができるようになっている。
【００３２】
以上のように構成される仲介駆動機構４では、アクチュエータの作動によってコントロールシャフト４６が軸方向に移動されると、この移動に伴ってスライダギア４５も軸方向に移動される。ここで、入力部４２及び揺動カム４３とスライダギア４５とはそれぞれヘリカルスプラインにて噛み合わされているため、このようにスライダギア４５が軸方向に移動されると、支持パイプ４１の軸心回りにおける入力アーム４２ｂと出力アーム４３ｂとの相対位相が変更される。そしてこの相対位相の変更によって、ローラロッカアーム２５の揺動態様が変更され、これにより吸気バルブ２１の最大リフト量及び開弁期間は、図３に示すように連続的に可変とされる。
【００３３】
より具体的には、コントロールシャフト４６が、図２に示す矢印Ｒの方向に移動されるにつれて入力アーム４２ｂと出力アーム４３ｂとの相対位相は大きくなり、これによりローラロッカアーム２５の揺動も大きくなって、最大リフト量及び開弁期間は大きくされる。逆に、コントロールシャフト４６が、図２に示す矢印Ｌの方向に移動されるにつれて入力アーム４２ｂと出力アーム４３ｂとの相対位相は小さくなり、これによりローラロッカアーム２５の揺動も小さくなって、最大リフト量及び開弁期間は小さくされる。
【００３４】
このように、コントロールシャフト４６を軸方向に移動させてスライダギア４５の位置を変更することにより、仲介駆動機構４によるバルブ特性の変更量は調整される。
こうした吸気バルブ２１の開弁期間や最大リフト量を変更する場合には、バルブタイミングを変更する、すなわち開弁期間が一定で開弁時期や閉弁時期を変更する場合と比較して、吸入空気量が大きく変化する。そこで、本実施形態では、開弁期間及び最大リフト量の可変制御を通じて吸入空気量の調整を行うようにしている。
【００３５】
なお、スライダギア４５は前記バルブ特性操作部を構成している。また、入力部４２のヘリカルスプライン４２ｄに噛み合うスライダギア４５のヘリカルスプライン４５ａ、及び揺動カム４３のヘリカルスプライン４３ｄに噛み合うスライダギア４５のヘリカルスプライン４５ｂは、スライダギア４５の軸方向への移動により入力部４２に対する揺動カム４３の相対位相を変更する前記位相変更部を構成している。
【００３６】
図４に、エンジン１のシリンダヘッド１Ｈに備えられた仲介駆動機構４等の取付態様を示す。
この図４に示すように、仲介駆動機構４は各気筒＃１〜＃４に対応してそれぞれ設けられている。それら仲介駆動機構４は、シリンダヘッド１Ｈに設けられた一対の立壁部１５６、１５８の間にそれぞれ配置されており、各立壁部１５６、１５８には、上記支持パイプ４１が固定されている。これら立壁部１５６、１５８によって仲介駆動機構４は、支持パイプ４１の軸周りには揺動可能であるがその軸方向への移動は阻止される。
【００３７】
また、コントロールシャフト４６にあって第１気筒側の一端には、同コントロールシャフト４６を軸方向に移動させるための駆動源であるアクチュエータ２１０が接続されている。
【００３８】
他方、第１気筒＃１の吸気ポート６０には、第１吸気通路５０ａが接続されており、同第１吸気通路５０ａの吸気上流側は、サージタンク５１に接続されている。このサージタンク５１には、エアクリーナからの空気が吸気通路５２を介して導入される。また、第１吸気通路５０ａには、第１モータ７０ａによりその開度が制御される第１スロットル弁８０ａが設けられている。
【００３９】
同様に、第２気筒＃２の吸気ポート６０には、第２吸気通路５０ｂが接続されており、第３気筒＃３の吸気ポート６０には、第３吸気通路５０ｃが接続されており、第４気筒＃４の吸気ポート６０には、第４吸気通路５０ｄが接続されている。それら第２吸気通路５０ｂ〜第４吸気通路５０ｄの吸気上流側もサージタンク５１に接続されている。また、第２吸気通路５０ｂには、第２モータ７０ｂによって開度制御が行われる第２スロットル弁８０ｂが設けられており、第３吸気通路５０ｃには第３モータ７０ｃによって開度制御が行われる第３スロットル弁８０ｃが設けられており、第４吸気通路５０ｄには、第４モータ７０ｄによって開度制御が行われる第４スロットル弁８０ｄが設けられている。
【００４０】
このように、エンジン１の吸気系では、各気筒の吸気通路毎にスロットル弁が設けられており、各スロットル弁は個別に開度制御可能な構成とされている。
エンジン１は機関運転状態を検出するための各種センサを備えている。
【００４１】
例えば、吸気通路５２の吸気上流側には、吸入空気量を検出する吸入空気量センサ９１が設けられている。クランクシャフト近傍には、クランクシャフトの回転角度、すなわちクランク角度を検出するクランク角センサ９２が設けられており、その検出信号に基づいて機関回転速度ＮＥが算出される。エンジン１のウォータジャケットには、冷却水の温度（冷却温度ＴＨＷ）を検出する水温センサ９３が設けられている。可変動弁機構のアクチュエータ２１０には、吸気バルブ２１の最大リフト量ＶＬを検出するリフト量センサ９４が設けられている。そして、アクセルペダルには、その操作量であるアクセル操作量ＡＣＣＰを検出するアクセルセンサ９５が設けられている。
【００４２】
エンジン１の各種制御は電子制御装置７によって行われる。この電子制御装置７は、エンジン制御にかかる演算処理を実行する中央処理装置（ＣＰＵ）、エンジン制御に必要なプログラムや各種の情報を記憶するためのメモリ、外部との信号の入出力を行うための入力ポート及び出力ポートを備えている。この入力ポートには上記各種センサの信号が入力される。また、出力ポートには、アクチュエータ２１０、第１モータ７０ａ〜第４モータ７０ｄ等の駆動回路が接続されている。
【００４３】
電子制御装置７は、燃焼室に導入される吸入空気量が機関運転状態に応じた適切な量となるように、アクセル操作量ＡＣＣＰに基づいて算出される機関負荷、及び機関回転速度ＮＥ等といった機関運転状態に基づいて目標吸入空気量ＧＡｐを設定し、その設定された目標吸入空気量ＧＡｐが得られるように可変動弁機構の駆動を制御する。すなわち、目標吸入空気量ＧＡｐに対応した最大リフト量ＶＬとなるように、コントロールシャフト４６を移動させる。ちなみに、本実施形態における可変動弁機構は、最大リフト量ＶＬと開弁期間とが同期して変化するため、目標吸入空気量ＧＡｐに対応した開弁期間となるように、コントロールシャフト４６を移動させるようにしてもよい。
【００４４】
ところで、上記コントロールシャフト４６の軸方向の長さは、機関温度の上昇に伴う熱膨張によって変化する。より具体的には、同コントロールシャフト４６の一端は、第１気筒＃１側に設けられた前記アクチュエータ２１０に接続されているため、コントロールシャフト４６は第４気筒＃４の方向に向けて、換言すれば先の図３に示した矢印Ｒ方向に伸長する。
【００４５】
このようにコントロールシャフト４６が伸長すると、同コントロールシャフト４６の移動に同期して変化するスライダギア４５の位置も機関温度に応じて変化し、コントロールシャフト４６の一端が接続されたアクチュエータ２１０側の気筒から遠ざかるほど、コントロールシャフト４６の熱膨張に起因するスライダギア４５の位置変化量は大きくなる。従って、アクチュエータ２１０側の気筒、すなわち第１気筒＃１から離れた気筒ほど、熱膨張に起因する最大リフト量及び開弁期間の変化量は大きくなる。
【００４６】
このように、コントロールシャフト４６の熱膨張により気筒毎にバルブ特性が異なるようになると、気筒間における吸入空気量がばらついてしまうといった不都合が生じてしまう。例えば、本実施形態における可変動弁機構では、第１気筒＃１から離れた気筒ほど、熱膨張に起因する最大リフト量及び開弁期間の変化量が大きくなり、第１気筒＃１の吸入空気量を基準にすると、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４の順で、吸入空気量の増大側へのずれ量は大きくなっていく。
【００４７】
ここで、本実施形態のエンジン１には、上述したように各気筒＃１〜＃４の吸気通路毎にスロットル弁（第１スロットル弁８０ａ〜第４スロットル弁８０ｄ）が備えられており、各気筒に導入される吸入空気量を個別に調整することができるようになっている。そこで、本実施形態では、上記第１スロットル弁８０ａ〜第４スロットル弁８０ｄの開度制御を通じて、コントロールシャフト４６の熱膨張に起因する吸入空気量の気筒間ばらつきを抑えるようにしている。
【００４８】
図５に、電子制御装置７によって実行されるスロットル開度設定処理についてその処理手順を示す。なお、本処理は所定期間毎に繰り返し実行される。
本処理が開始されるとまず、コントロールシャフト４６の温度と相関関係にある機関温度として冷却水温ＴＨＷが読み込まれる（Ｓ１００）。
【００４９】
そして、冷却水温ＴＨＷに基づき、第１スロットル弁８０ａ〜第４スロットル弁８０ｄの目標スロットル開度ＴＡｐが個別に設定される。（Ｓ１１０）。ここでは、図６に示すような態様で、各スロットル弁の目標スロットル開度ＴＡｐは設定される。
【００５０】
まず、個々の気筒の最大リフト量ＶＬ及び開弁期間は、コントロールシャフト４６の温度が高くなる、換言すれば冷却水温ＴＨＷが高くなるほど大きくなる。従って、個々の気筒に導入される吸入空気量は、冷却水温ＴＨＷが高くなるほど多くなる傾向にある。そこで、こうした吸入空気量の増大を相殺するために、図６に示すごとく、各スロットル弁８０ａ〜８０ｄの目標スロットル開度ＴＡｐは、冷却水温ＴＨＷが高くなるほど小さくなるように、すなわち冷却水温ＴＨＷが高くなるほど気筒に導入される吸入空気量が減量されるように設定される。
【００５１】
また、上述したように、コントロールシャフト４６の温度上昇に伴って、第１気筒＃１から離れた気筒ほど、吸入空気量の増大量は大きくなっていく。そこで、各スロットル弁の開度設定に関する気筒間傾向としては、コントロールシャフト４６の軸方向への熱膨張に起因するバルブ特性（最大リフト量ＶＬ及び開弁期間）の変化により吸入空気量が増大する気筒ほど、その気筒に対応したスロットル弁の開度は、他の気筒に対応したスロットル弁の開度よりも小さくなるように設定される。より具体的には、図６に示すように、同一の冷却水温に対して、第１スロットル弁８０ａの開度＞第２スロットル弁８０ｂの開度＞第３スロットル弁８０ｃの開度＞第４スロットル弁８０ｄの開度、といった順で目標スロットル開度ＴＡｐは小さくなるように設定される。このような気筒間傾向にて各スロットル弁の開度を設定することにより、コントロールシャフト４６の熱膨張に起因する吸入空気量の気筒間ばらつきが適切に補正される。
【００５２】
こうして個別に第１スロットル弁８０ａ〜第４スロットル弁８０ｄの目標スロットル開度ＴＡｐがそれぞれ設定されると、本処理は一旦終了される。そして、各スロットル弁８０ａ〜８０ｄの開度は、第１モータ７０ａ〜第４モータ７０ｄの駆動制御を通じて上記処理にて設定された目標スロットル開度ＴＡｐとなるように調整される。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
（１）個別に開度制御可能なスロットル弁（第１スロットル弁８０ａ〜第４スロットル弁８０ｄ）を各気筒＃１〜＃４の吸気通路（第１吸気通路５０ａ〜第４吸気通路５０ｄ）毎に設け、各気筒に導入される吸入空気量を個別に調整することができるようにしている。そして、各気筒に対応したスロットル弁（第１スロットル弁８０ａ〜第４スロットル弁８０ｄ）の開度制御を通じて気筒間での吸入空気量のばらつきを補正するようにしている。そのため、コントロールシャフト４６の熱膨張により気筒毎にバルブ特性（最大リフト量及び開弁期間）が異なってしまう場合でも、吸入空気量の気筒間ばらつきを抑えることができるようになる。従って、コントロールシャフト４６の移動を通じてバルブ特性を変更する可変動弁機構を備えるエンジン１にあって、コントロールシャフト４６の熱膨張に起因する吸入空気量の気筒間ばらつきを抑えることができるようになる。
【００５４】
（２）各スロットル弁（第１スロットル弁８０ａ〜第４スロットル弁８０ｄ）の開度設定に関する気筒間傾向として、コントロールシャフト４６の軸方向への熱膨張に起因するバルブ特性の変化により吸入空気量が増大する気筒ほど、その気筒に対応したスロットル弁の開度を、他の気筒に対応したスロットル弁の開度よりも小さくするようにしている。従って、コントロールシャフト４６の熱膨張に起因する吸入空気量の気筒間ばらつきを適切に補正することができるようになる。
【００５５】
（３）各気筒のバルブ特性に影響を与えるコントロールシャフト４６の熱膨張量は同コントロールシャフト４６の温度に応じて変化する。従って、コントロールシャフト４６の熱膨張に起因する各気筒での吸入空気量の変化量も同コントロールシャフト４６の温度に応じて変化する。そこで、各気筒に対応したスロットル弁（第１スロットル弁８０ａ〜第４スロットル弁８０ｄ）の開度をコントロールシャフト４６の温度、より具体的にはコントロールシャフト４６の温度と相関関係にある冷却水温ＴＨＷに基づいて設定するようにしている。従って、各気筒に対応した個々のスロットル弁（第１スロットル弁８０ａ〜第４スロットル弁８０ｄ）に関する開度設定を適切に行うことができるようになる。
【００５６】
（４）吸気バルブ２１のバルブ特性である開弁期間やリフト量が変更される場合には、バルブタイミングが変更される、すなわち開弁期間が一定で開弁時期や閉弁時期が変更される場合と比較して、吸入空気量が大きく変化する。従って、コントロールシャフト４６の移動を通じてバルブ特性を変更する可変動弁機構として、そうした開弁期間やリフト量を可変とする機構を採用することにより、バルブ特性の可変制御を通じた吸入空気量の調整を十分に行うことができる。一方、コントロールシャフト４６の熱膨張によって開弁期間やリフト量が気筒毎に異なるようになると、吸入空気量に対する同開弁期間やリフト量の影響が大きい分、各気筒での吸入空気量のばらつきは大きくなる。
【００５７】
この点、本実施形態では、そうした開弁期間やリフト量（最大リフト量）を可変とする可変動弁機構を備えるエンジン１において、各気筒の吸気通路毎にスロットル弁を設けて上述したスロットル開度設定処理を実行するようにしている。そのため、コントロールシャフト４６の熱膨張による吸入空気量の気筒間ばらつきが大きくなりやすい上記可変動弁機構を備える場合であっても、そうした気筒間ばらつきを適切に補正することができるようになる。
【００５８】
（５）可変動弁機構の仲介駆動機構４に、吸気カムシャフト２３からのバルブ駆動力が入力される入力部と、同入力部に入力されたバルブ駆動力を吸気バルブ２１に伝達する出力部とを設けるようにしている。また、スライダギア４５の軸方向への移動によって上記入力部に対する上記出力部の相対位相を変更する位相変更部を同スライダギア４５に設けるようにしている。こうした構成を備える可変動弁機構によれば、上記入力部と上記出力部との相対位相の変更を通じて吸気バルブ２１のリフト態様を変更することができ、もって吸気バルブ２１の開弁期間及びリフト量を連続可変させることができるようになる。
【００５９】
なお、本実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・各スロットル弁８０ａ〜８０ｄに対応した個別の目標スロットル開度ＴＡｐを冷却水温ＴＨＷに基づいて設定するようにしたが、この他の機関温度、例えば吸気温などに基づいて設定するようにしてもよい。また、コントロールシャフト４６の温度を温度センサで直接検出し、その検出された温度に基づいて目標スロットル開度ＴＡｐを設定するようにしてもよい。
【００６０】
・上記可変動弁機構は、コントロールシャフト４６が熱膨張すると、アクチュエータ２１０から離れた気筒ほど、吸入空気量の増大側へのずれ量が大きくなるような構成となっていた。
【００６１】
一方、コントロールシャフト４６が熱膨張すると、アクチュエータ２１０から離れた気筒ほど、吸入空気量の減少側へのずれ量が大きくなるような構成となっている可変動弁機構である場合には次のような態様で各スロットル弁８０ａ〜８０ｄの目標スロットル開度ＴＡｐを設定するようにすればよい。
【００６２】
まず、各スロットル弁８０ａ〜８０ｄの目標スロットル開度ＴＡｐは、冷却水温ＴＨＷが高くなるほど大きくなるように、すなわち冷却水温ＴＨＷが高くなるほど気筒に導入される吸入空気量が増量されるように設定する。そして、同一の冷却水温に対して、第１スロットル弁８０ａの開度＜第２スロットル弁８０ｂの開度＜第３スロットル弁８０ｃの開度＜第４スロットル弁８０ｄの開度、といった順で目標スロットル開度ＴＡｐは大きくなるように設定する。このような態様で各スロットル弁８０ａ〜８０ｄの目標スロットル開度ＴＡｐを設定することにより、このような気筒間傾向にて各スロットル弁の開度を設定することにより、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。
（第２の実施形態）
次に、本発明にかかる多気筒内燃機関の吸入空気量制御装置を具体化した第２の実施形態について、図７〜図９を併せ参照して説明する。
【００６３】
本実施形態は、第１吸気通路５０ａ〜第４吸気通路５０ｄにそれぞれ吸入空気量センサを設けるようにしている点、及びスロットル開度設定処理の態様が異なる点以外は、基本的に第１の実施形態と同様である。そこで以下では、それら相異点を中心に、本実施形態にかかる吸入空気量制御装置を説明する。
【００６４】
図７に示すように、本実施形態では、第１吸気通路５０ａ内にあって第１スロットル弁８０ａの吸気上流側に第１吸入空気量センサ９０ａが設けられている。また、第２吸気通路５０ｂ内にあって第２スロットル弁８０ｂの吸気上流側に第２吸入空気量センサ９０ｂが設けられている。また、第３吸気通路５０ｃ内にあって第３スロットル弁８０ｃの吸気上流側に第３吸入空気量センサ９０ｃが設けられている。そして、第４吸気通路５０ｄ内にあって第４スロットル弁８０ｄの吸気上流側に第４吸入空気量センサ９０ｄが設けられている。
【００６５】
これら各吸入空気量センサ９０ａ〜９０ｄの検出信号は、電子制御装置７に入力され、各吸気通路５０ａ〜５０ｄ内を流れる空気量、すなわち各気筒＃１〜＃４に導入される吸入空気量が気筒毎に検出される。
【００６６】
そして、各スロットル弁８０ａ〜８０ｄの目標スロットル開度ＴＡｐが、図８に示すようなスロットル開度の設定処理を通じて個別に設定される。なお、図８には、第１スロットル弁８０ａの目標スロットル開度ＴＡｐを設定するための処理手順を示すが、第２スロットル弁８０ｂ〜第４スロットル弁８０ｄの各目標スロットル開度ＴＡｐも同様な態様にて個別に設定される。また、図８に示すスロットル開度設定処理も電子制御装置７によって所定期間毎に繰り返し実行される。
【００６７】
本処理が開始されるとまず、第１気筒＃１に実際に導入される吸入空気量であって、第１吸入空気量センサ９０ａにより検出される第１吸入空気量ＧＡａが読み込まれる（Ｓ２００）。
【００６８】
次に、機関負荷及び機関回転速度といった機関運転状態に基づいて設定される値であって、第１気筒＃１に対する目標吸入空気量である気筒別目標吸入空気量ＧＡｐｎが算出される（Ｓ２１０）。なお、この気筒別目標吸入空気量ＧＡｐｎは、全ての気筒に対して同一の値が設定される。
【００６９】
次に、第１吸入空気量ＧＡａと気筒別目標吸入空気量ＧＡｐｎとの差ΔＧＡａが算出される（Ｓ２２０）。ここでは、次式（１）に基づいて差ΔＧＡａは算出される。
差ΔＧＡａ＝第１吸入空気量ＧＡａ−気筒別目標吸入空気量ＧＡｐｎ  …（１）
前述したように、コントロールシャフト４６の熱膨張により各気筒への吸入空気量は増大するようになるため、こうした吸入空気量の増大に合わせて差ΔＧＡａの値は大きくなる。従って、この差ΔＧＡａの値は、コントロールシャフト４６の熱膨張による第１気筒＃１での吸入空気量のずれ量を表す値となる。
【００７０】
次に、差ΔＧＡａに基づいて第１スロットル弁８０ａに対する開度補正量Ｋａが設定される（Ｓ２３０）。この開度補正量Ｋａは、図９に示すように、差ΔＧＡａが大きくなるほどその値も大きくされる。
【００７１】
そして、開度補正量Ｋａ、及び第１スロットル弁８０ａの全開開度ＴＡｏに基づいて第１スロットル弁８０ａの目標スロットル開度ＴＡｐが算出される（Ｓ２４０）。ここでは、次式（２）に基づいて目標スロットル開度ＴＡｐが算出される。
【００７２】
目標スロットル開度ＴＡｐ＝ＴＡｏ−Ｋａ  …（２）
この式（２）に示されるように、第１スロットル弁８０ａの目標スロットル開度ＴＡｐは、全開開度ＴＡｏから開度補正量Ｋａの分だけ小さくされた開度として設定される。従って、コントロールシャフト４６の熱膨張により第１気筒＃１に導入される吸入空気量が増大するほど、すなわち差ΔＧＡａが大きくなるほど、第１スロットル弁８０ａの開度は小さくなり、これによりそうした吸入空気量の増大が相殺される。そして第１気筒＃１に導入される吸入空気量は、全ての気筒において同一の値に設定される上記気筒別目標吸入空気量ＧＡｐｎに調整される。
【００７３】
こうして第１スロットル弁８０ａの目標スロットル開度ＴＡｐが設定されると、本処理は一旦終了される。そして、第１スロットル弁８０ａの開度は、第１モータ７０ａの駆動制御を通じて上記処理にて設定された目標スロットル開度ＴＡｐとなるように調整される。
【００７４】
こうしたスロットル開度設定処理が、第２スロットル弁８０ｂ〜第４スロットル弁８０ｄの目標スロットル開度ＴＡｐの設定に際しても行われ、これにより各気筒＃１〜＃４に導入される吸入空気量は、いずれも上記気筒別目標吸入空気量ＧＡｐｎに調整される。すなわち各気筒＃１〜＃４に導入される吸入空気量が同一になるように各スロットル弁８０ａ〜８０ｄの開度はそれぞれ調整される。
【００７５】
従って、本実施形態においても、コントロールシャフト４６の熱膨張に起因する吸入空気量の気筒間ばらつきを適切に補正することができるようになる。
なお、本実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
【００７６】
・気筒に導入される実際の吸入空気量と上記気筒別目標吸入空気量との差に基づいて開度補正量を算出し、スロットル弁の全開開度からその開度補正量を減算することにより目標スロットル開度ＴＡｐを設定するようにしたが、上記目標スロットル開度ＴＡｐの算出態様はこれに限定されるものではない。要は、気筒に導入される吸入空気量が上記気筒別目標吸入空気量よりも多い場合には、その差に応じてスロットル弁の開度が小さくなるように、逆に、気筒に導入される吸入空気量が上記気筒別目標吸入空気量よりも少ない場合には、その差に応じてスロットル弁の開度が大きくなるように目標スロットル開度が設定されるようにすればよい。
【００７７】
・各気筒＃１〜＃４にそれぞれ導入される実際の吸入空気量を各吸入空気量センサ９０ａ〜９０ｄにて検出するようにしたが、吸気通路５２に設けられた吸入空気量センサ９１の検出信号やその他の機関運転状態等に基づいて各気筒＃１〜＃４にそれぞれ導入される実際の吸入空気量を推定するようにしてもよい。
【００７８】
・本実施形態における可変動弁機構は、コントロールシャフト４６の熱膨張による吸入空気量のずれ量が増大側に変化する機構であったが、同実施形態におけるスロットル開度設定処理では、各気筒に対する目標吸入空気量と各気筒に実際に導入される吸入空気量との差に応じてスロットル弁の開度が設定される。従って、この実施形態における吸入空気量制御装置は、コントロールシャフト４６の熱膨張による吸入空気量のずれ量が減少側に変化する可変動弁機構、さらには同ずれ量の変化方向が一様ではない可変動弁機構にも適用することができ、それらの場合でも同様な効果を得ることができる。
【００７９】
また、上記各実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・上記各実施形態における可変動弁機構は、吸気バルブの最大リフト量及び開弁期間をともに変更可能な機構であった。この他、最大リフト量のみを変更可能な機構、あるいは開弁期間のみを変更可能な機構であっても本発明は同様に適用することができる。
【００８０】
・本発明の適用対象となる可変動弁機構の構造は、上述したような構造に限定されるものではなく、要は、コントロールシャフトの軸方向への移動によりバルブ特性が変更される可変動弁機構であって、同コントロールシャフトの熱膨張により吸入空気量の気筒間ばらつきが生じるものであれば、同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明にかかる多気筒内燃機関の吸入空気量制御装置を具体化した第１の実施形態について、これが適用されるエンジンのシリンダヘッドに設けられた動弁系の構成等を示す模式図。
【図２】同実施形態における仲介駆動機構の構造を示す斜視断面図。
【図３】同実施形態の可変動弁機構による最大リフト量及び開弁期間の可変設定態様を示す模式図。
【図４】同実施形態における仲介駆動機構等の取付態様を示す模式図。
【図５】同実施形態におけるスロットル開度設定処理についてその処理手順を示すフローチャート。
【図６】同実施形態における目標スロットル開度の設定態様を示す概念図。
【図７】第２の実施形態におけるエンジンの吸気系についてその構成を示す模式図。
【図８】同実施形態におけるスロットル開度設定処理についてその処理手順を示すフローチャート。
【図９】同実施形態における開度補正量の設定態様を示す概念図。
【符号の説明】
【００８２】
１…エンジン、１Ｈ…シリンダヘッド、４…仲介駆動機構、７…電子制御装置、２１…吸気バルブ、２１ａ…タペット、２１ｂ…バルブスプリング、２２…排気バルブ、２２ａ…タペット、２２ｂ…バルブスプリング、２３…吸気カムシャフト、２４…排気カムシャフト、２５…ローラロッカアーム、２５ａ…ローラ、２６…ローラロッカアーム、２６ａ…ローラ、２７…吸気カム、２８…排気カム、２９…ラッシュアジャスタ、４１…支持パイプ、４２…入力部、４２ａ…ハウジング、４２ｂ…入力アーム、４２ｃ…ローラ、４２ｄ…ヘリカルスプライン、４３…揺動カム、４３ａ…ハウジング、４３ｂ…出力アーム、４３ｃ…カム面、４３ｄ…ヘリカルスプライン、４４…ばね、４５…スライダギア、４５ａ…ヘリカルスプライン、４５ｂ…ヘリカルスプライン、４５ｃ…小径部、４６…コントロールシャフト、５０ａ…第１吸気通路、５０ｂ…第２吸気通路、５０ｃ…第３吸気通路、５０ｄ…第４吸気通路、５１…サージタンク、５２…吸気通路、６０…吸気ポート、６１…排気ポート、７０ａ…第１モータ、７０ｂ…第２モータ、７０ｃ…第３モータ、７０ｄ…第４モータ、８０ａ…第１スロットル弁、８０ｂ…第２スロットル弁、８０ｃ…第３スロットル弁、８０ｄ…第４スロットル弁、９０ａ…第１吸入空気量センサ、９０ｂ…第２吸入空気量センサ、９０ｃ…第３吸入空気量センサ、９０ｄ…第４吸入空気量センサ、９１…吸入空気量センサ、９２…ランク角センサ、９３…水温センサ、９４…リフト量センサ、９５…アクセルセンサ、１５６…立壁部、１５８…立壁部、２１０…アクチュエータ、＃１…第１気筒、＃２…第２気筒、＃３…第３気筒、＃４…第４気筒。
【図１】
2007032443.tif 000003
【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】
2007032443.tif 000009
【図８】
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【図９】
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