(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの複数の気筒に１気筒当たり少なくとも２個の吸気弁を配設し、これらの吸気弁をクランク軸から伝達された動力によって上死点（ＴＤＣ）から下死点（ＢＤＣ）に渡るクランク角に相当するクランク軸周りの角度にて開閉可能な２本のカム軸を設け、一方のカム軸をクランク角に対して固定したカム位相とするとともに他方のカム軸をクランク角に対して可変としてカム軸間の位相差を変化させる可変位相カム制御機構を設け、この可変位相カム制御機構とスロットルアクチュエータにより開閉されるスロットルバルブとによりエンジンの吸入空気量を制御する制御手段を有するエンジンの制御装置において、エンジンブレーキを必要としない通常の運転時には、他方のカム軸を一方のカム軸に対してクランク角の上死点（ＴＤＣ）側から下死点（ＢＤＣ）側に向かい位相差が増大するように制御するとともに、スロットルバルブの開度をアクセルペダル踏み込み時には全開側となるように移動する一方、エンジンブレーキの必要な車両状態と判断した際には、前記可変位相カム制御機構によりカム位相差を小とするように他方のカム軸をクランク角の下死点（ＢＤＣ）側から上死点（ＴＤＣ）側に向かって戻すとともに、前記スロットルバルブのスロットル開度を小とすべく制御する機能を前記制御手段に付加して設けたことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、アクセルペダル踏み込み量を検出するアクセルペダル踏み込み量センサからの検出信号によってアクセルペダル踏み込み量が所定値以下、且つブレーキ作動中にエンジンブレーキの必要な車両状態であると判断し、エンジンブレーキの必要な車両状態と判断した際に、可変位相カム制御機構によるカム位相差とスロットルバルブのスロットル開度との変化を徐々に行うべく制御する請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、アクセルペダル踏み込み量を検出するアクセルペダル踏み込み量センサからの検出信号によってアクセルペダル踏み込み量が所定値以下、且つブレーキ作動中にエンジンブレーキの必要な車両状態であると判断した後に、ブレーキの条件のみが不成立となった際には、可変位相カム制御機構によるカム位相差とスロットルバルブのスロットル開度との復帰速度を遅くする一方、ブレーキ以外の条件が不成立となった際には、カム位相差とスロットル開度とを直ちに通常復帰すべく制御する請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はエンジンの制御装置に係り、特にエンジンブレーキの必要な車両状態と判断した際に、制御手段によってエンジンブレーキの作用を強くすべく制御し得るエンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なガソリンエンジン（以下、単に「エンジン」という。）では、吸気管に設置されたスロットルバルブを開閉することにより出力を制御している。このため、低負荷時には、スロットルバルブ下流側の負圧が大きくなることにより、ポンピングロスが増大するという問題がある。特に、低負荷を多用する自動車では、燃費悪化の大きな要因の一つとなっている。
【０００３】
前記エンジンの制御装置においては、本出願人が、１気筒当たり２個の吸気弁を設け、これらの吸気弁を夫々開閉するカムを設け、クランク角に対して固定の位相で一方の吸気弁を開閉し、クランク角に対して遅れる側に可変とした位相で他方の吸気弁を開閉することにより、吸入空気量すなわち出力を制御するものを既に出願している（特開平３−８８９０７号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の特開平３−８８９０７号公報に開示される従来のエンジンの制御装置においては、全負荷の場合、図１６に示す如く、固定位相カムと可変位相カムとの位相差を０度とすることにより、最大の吸気量を得るとともに、部分負荷の場合、図１７に示す如く、可変位相カムの位相を遅らせ、圧縮行程でシリンダに吸入した混合気の一部を吸気管へ戻すことにより、吸入空気量を制限する。従ってノンスロットル運転が可能となり、燃費を向上させている。
【０００５】
しかし、従来のエンジンの制御装置においては、ポンピングロスが少ないことにより、通常のエンジンに比しエンジンブレーキの作用が少ないという不都合がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、エンジンの複数の気筒に１気筒当たり少なくとも２個の吸気弁を配設し、これらの吸気弁をクランク軸から伝達された動力によって上死点（ＴＤＣ）から下死点（ＢＤＣ）に渡るクランク角に相当するクランク軸周りの角度にて開閉可能な２本のカム軸を設け、一方のカム軸をクランク角に対して固定したカム位相とするとともに他方のカム軸をクランク角に対して可変としてカム軸間の位相差を変化させる可変位相カム制御機構を設け、この可変位相カム制御機構とスロットルアクチュエータにより開閉されるスロットルバルブとによりエンジンの吸入空気量を制御する制御手段を有するエンジンの制御装置において、エンジンブレーキを必要としない通常の運転時には、他方のカム軸を一方のカム軸に対してクランク角の上死点（ＴＤＣ）側から下死点（ＢＤＣ）側に向かい位相差が増大するように制御するとともに、スロットルバルブの開度をアクセルペダル踏み込み時には全開側となるように移動する一方、エンジンブレーキの必要な車両状態と判断した際には、前記可変位相カム制御機構によりカム位相差を小とするように他方のカム軸をクランク角の下死点（ＢＤＣ）側から上死点（ＴＤＣ）側に向かって戻すとともに、前記スロットルバルブのスロットル開度を小とすべく制御する機能を前記制御手段に付加して設けたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
上述の如く発明したことにより、エンジンブレーキの必要な車両状態と判断した際には、制御手段によって可変位相カム制御機構によりカム位相差を小とするように他方のカム軸をクランク角の進み側に戻すとともに、スロットルバルブのスロットル開度を小とすべく制御し、エンジンブレーキの作用を強くしている。
【０００８】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【０００９】
図１〜図１５はこの発明の実施例を示すものである。図２において、２は後述のエンジン４の制御装置である。
【００１０】
この制御装置２は、エンジン４の複数の図示しない気筒に１気筒当たり少なくとも２個、例えば後述する２個の吸気弁５０ａ、５０ｂを配設し、これらの吸気弁５０ａ、５０ｂを図示しないクランク軸から伝達された動力によって略上死点から下死点に渡るクランク角にて開閉可能な２本の第１、第２カム軸６−１、６−２を設け、固定位相用の第１カム軸６−１をクランク角に対して固定したカム位相とするとともに、可変位相用の第２カム軸６−２をクランク角に対して可変としてカム軸間の位相差を変化させる可変位相カム制御機構８を設け、この可変位相カム制御機構８とスロットルアクチュエータ１０により開閉されるスロットルバルブ１２とによりエンジンの吸入空気量を制御する制御手段１４を有している。
【００１１】
前記エンジン４の図示しない動力伝達機構は、クランク軸の一端に設けたクランクプーリ（図示せず）と、第１カム軸６−１の一端に設けたカムタイミングプーリたる第１プーリ１６−１と、第２カム軸６−２の一端に設けたカムタイミングプーリたる第２プーリ１６−２と、３個のプーリに捲回される１本のタイミングベルト（図示せず）とによって構成されている。
【００１２】
前記エンジン４は４サイクルであるので、クランク軸が２回転すると、動力伝達機構が第１、第２カム軸６−１、６−２を１回転させる。
【００１３】
また、前記可変位相カム制御機構８は、油圧発生部８Ａと駆動部８Ｂとから構成されている。そして、この可変位相カム制御機構８の電磁弁１８に可変位相カムの位相を制御する制御信号が前記制御手段１４から出力される。
【００１４】
更に、可変位相カム制御機構８は、図３に示す如く、油圧ポンプ２０によりオイルパン２２から油路２４−１へ送り出されたオイルは、リリーフバルブ２６により調圧される。油路２４−１のオイルは、オリフィス２８及び油路２４−２を経由して制御弁３０を右へ押す力として作用する。制御弁３０はスプリング３２によって左方向の力を受けており、油路２４−２の油圧によって制御弁３０の位置が決定される。
【００１５】
前記電磁弁１８に通電しない状態では、油路２４−２の油圧はドレーンされ、制御弁３０は左へ移動する。すると、油路２４−３の油圧は油路２４−４を経てドレーンされ、ヘリカルスプライン３４及びピストン３６はリターンスプリング３８により左へ移動し、位相差は減少する。
【００１６】
また、前記電磁弁１８に通電すると、油路２４−２の油圧は上昇し、制御弁３０は右へ移動する。すると、油路２４−１と油路２４−３が連通し、油路２４−３の油圧は上昇し、リターンスプリング３８に逆らってヘリカルスプライン３４及びピストン３６は右へ移動し、位相差は増加する。
【００１７】
図４、図５、図６に動弁系の概略を示す。図４は、シリンダヘッド上方より見た図で、断面Ａを図５に、断面Ｂを図６に示す。
【００１８】
固定位相用の第１カム軸６−１はカムシャフトタイミングプーリたる第１プーリ１６−１に接続しており、カム４０ａ、４０ｂ、ロッカアーム４２ａ、４２ｂを経て、排気弁４４を開閉する。また、固定位相用の第１カム軸６−１は、カム４６、ロッカアーム４８を経て、一方の吸気弁５０ａを開閉する。可変位相用の第２カム軸６−２は、カムシャフトタイミングプーリたる第２プーリ１６−２に接続しており、カム５２、ロッカアーム５４を経て、他方の吸気弁５０ｂを開閉する。
【００１９】
前記制御手段１４には、アクセルペダル５６のアクセルペダル踏み込み量を検出するアクセルペダル踏み込み量センサ５８、クランク角すなわち固定位相用カムのカム角及びエンジン回転数を検出するクランク角センサ６０、可変位相用カムのカム角を検出するカム角センサ６２、スロットルバルブ１２の開度を検出するスロットルセンサ６４、クランキングを検出するクランキングスイッチ６６、水温を検出する水温センサ６８からの夫々の信号が入力される。
【００２０】
そして、前記制御手段１４には、他方のカム軸である第２カム軸６−２を、一方のカム軸である第１カム軸６−１に対してクランク角の遅れ側に位相差が増大するようにする一方、スロットルバルブ１２の開度をアクセルペダル踏み込み時には全開側となるように移動し、エンジンブレーキの必要な車両状態と判断した際に、前記可変位相カム制御機構８によりカム位相差を小とするように他方のカム軸である第２カム軸６−２をクランク角の進み側に戻すとともに前記スロットルバルブ１２のスロットル開度を小とすべく制御する機能を付加して設ける構成とする。
【００２１】
詳述すれば、前記制御手段１４は、アクセルペダル踏み込み量センサ５８からの検出信号によってアクセルペダル踏み込み量が所定値以下、且つブレーキ作動中にエンジンブレーキの必要な車両状態であると判断し、エンジンブレーキの必要な車両状態と判断した際に、エンジンブレーキが急に作用しないように、可変位相カム制御機構８によるカム位相差とスロットルバルブのスロットル開度との変化を徐々に行うべく制御するものである。
【００２２】
また、前記制御手段１４は、アクセルペダル踏み込み量センサ５８からの検出信号によってアクセルペダル踏み込み量が所定値以下、且つブレーキ作動中にエンジンブレーキの必要な車両状態であると判断した後に、ブレーキの条件のみが不成立となった際には、可変位相カム制御機構によるカム位相差とスロットルバルブのスロットル開度との復帰速度を遅くする一方、ブレーキ以外の条件が不成立となった際には、カム位相差とスロットル開度とを通常復帰すべく制御するものである。
【００２３】
つまり、一般に、エンジンブレーキの作用を強くするには、ポンピングロスを大きくすれば良いものであるが、ポンピングロスを大きくするためには、スロットルバルブ１２を閉じ、カム位相差を小さくして吸気管圧力を大とする必要がある。
【００２４】
そして、エンジンブレーキが必要な場合は、減速をする場合であるので、アクセルペダル５６を解放した状態である。
【００２５】
また、前記アクセルペダル５６を解放したのみでは、運転者が減速を意図しているかどうか不明であるので、ブレーキスイッチ等によりブレーキが作動しているか否かを検出し、両条件が成立した場合に、エンジンブレーキの作用を強くする。
【００２６】
この場合、エンジンブレーキが急に作用して速度が急変しないように、カム位相差とスロットル開度との変化速度を小とする。
【００２７】
更に、ブレーキを解放してもアクセルペダル５６を解放したままでは、カム位相差とスロットル開度との復帰させる変化速度が小であるので、エンジンブレーキの作用を継続させることができる。
【００２８】
そして、アクセルペダル５６が踏み込まれた場合には、運転者に減速の意図がないことがあきらかであり、カム位相差とスロットル開度とを直ちに通常復帰させるものである。
【００２９】
前記制御手段１４は図７、図８に示すフローチャートに従って電磁弁１８を制御する。以下、フローチャートに沿って作用を説明する。
【００３０】
図７に電磁弁１８に通電するデューティを算出するフローチャートを示す。先ず、アクセルペダル踏み込み量センサ５８等の信号に基づき、目標とすべき位相差（目標位相差）を算出（１００）する。
【００３１】
次いで、クランク角センサ６０及びカム角センサ６２より実際の位相差を検出（１０２）する。これらの大小を比較（１０４）し、実際の位相差が目標位相差より大きい場合には、電磁弁４に通電するデューティを減少（１０６）させるとともに、実際の位相差が目標位相差よりも小さい場合には、電磁弁１８に通電するデューティを増加（１０８）させる。
【００３２】
図８に位相差を算出するフローチャートを、図９にクランク角センサ信号及びカム角センサ信号を示す。
【００３３】
予めクランク角センサ信号から周期Ｔを算出するとともに、クランク角センサ信号及びカム角センサ信号から位相差に対応した△Ｔを算出し、位相差をｋ×△Ｔ／Ｔの計算により求める（２００）。ここでｋは気筒数に応じた定数である。
【００３４】
更に、制御手段１４は、図１０に示すフローチャートに沿ってスロットルアクチュエータ１０を制御する。
【００３５】
先ず、図１２に示す目標スロットル開度マップにより目標スロットル開度を検索（３００）する。
【００３６】
次ぎに、この目標スロットル開度と現在のスロットル開度とを比較（３０２）し、等しいならば、エンドとなる。等しくない場合には、大小を比較（３０４）し、目標スロットル開度よりも小さい場合には、スロットル開度を大きく（３０６）し、目標スロットル開度よりも大きい場合には、スロットル開度を小さく（３０８）する。
【００３７】
図１１にアクセルペダル踏み込み量、カム位相差、スロットル開度の関係をタイムチャートで示す。
【００３８】
図１１のタイムチャートにおいて、ｔ１〜ｔ２は所定開度からアクセルペダルを急に戻した場合であり、アクセルペダル踏み込み量の減少に応じてカム位相差は漸次大となる。しかし、スロットル開度は変化しない。
【００３９】
ｔ３は、ブレーキスイッチ等の作動状態の検出によりエンジンブレーキが必要とされる車両状態であると判断された場合であり、エンジンブレーキが必要とされる車両状態であると判断されると、カム位相差が漸次小となるとともに、スロットル開度が全開状態から全閉状態へと移動し、エンジンブレーキが作用する。
【００４０】
そして、ｔ４において、カム位相差は０度となるとともに、スロットル開度は全閉状態となる。
【００４１】
ｔ５は、ブレーキ条件のみが不成立の場合であり、ブレーキ条件のみが不成立となると、カム位相差とスロットル開度とは遅い変化速度で復帰する。
【００４２】
ｔ６は、アクセルペダルを踏み込んだ場合等のブレーキ以外の条件が不成立の場合であり、ブレーキ以外の条件が不成立となると、ｔ６〜ｔ７に示す如く、カム位相差とスロットル開度とが直ちに通常復帰の変化速度となる。
【００４３】
図１に目標カム位相差を算出するフローチャートを示す。
【００４４】
先ず、プログラムがスタートすると、エンジン回転数がアイドル判定回転数以下か否かの判断（４００）を行う。この判断（４００）がＹＥＳの場合、つまりエンジン回転数がアイドル判定回転数以下の場合には、アクセルペダルが解放されているか否かの判断（４０２）に移行し、判断（４００）がＮＯの場合、つまりエンジン回転数がアイドル判定回転数を越える場合には、アクセルペダルが解放されているか否かの判断（４０４）に移行する。
【００４５】
そして、アクセルペダルが解放されているか否かの判断（４０２）において、判断（４０２）がＮＯの場合には、アクセルペダルが解放されているか否かの判断（４０４）に移行し、判断（４０２）がＹＥＳの場合には、アイドル状態であると判定し、以下の処理を行う。すなわち、図１３に示す如く、水温のテーブルとして設定してある基本目標位相差を検索する（４０６）。
【００４６】
次ぎに、エンジン回転数の変動が許容値よりも小さいか否かの判断（４０８）を行い、判断（４０８）がＹＥＳ、つまりエンジン回転数の変動が許容値よりも小さい場合には、フィードバック補正値を増加させ（４１０）、判断（４０８）がＮＯ、つまりエンジン回転数の変動が許容値以上の場合には、フィードバック補正値を減少させ（４１２）、フィードバック補正値を基本目標位相差に加算して目標位相差を算出（４１４）し、エンドとなる。
【００４７】
上述のアクセルペダルが解放されているか否かの判断（４０４）に移行した後に、判断（４０４）がＹＥＳの場合には、ブレーキが作動しているか否かの判断（４１６）に移行し、判断（４０４）がＮＯの場合には、エンブレフラグを０とする（４１８）。
【００４８】
そして、ブレーキが作動しているか否かの判断（４１６）がＹＥＳの場合には、エンブレフラグを１とし（４２０）、前回の値から目標位相差減少幅を減じて基本目標位相差を求め（４２２）、ブレーキが作動しているか否かの判断（４１６）がＮＯの場合には、エンブレフラグが「０」あるいは「１」のいずれであるかの判断（４２４）を行う。
【００４９】
判断（４２４）において、エンブレフラグが「１」の場合には、前回の値に目標位相差増加幅を加算して基本目標位相差を求め（４２６）、判断（４２４）において、エンブレフラグが「０」の場合及び上述のエンブレフラグを０とする処理（４１８）の後には、図１４に示す如く、アクセルペダル踏み込み量のテーブルとして設定してある基本目標位相差を検索（４２８）する。
【００５０】
処理（４２２、４２６、４２８）により基本目標位相差を求めた後には、図１５に示す如く、水温のテーブルとして設定してある水温補正値を検索（４３０）し、基本目標位相差から水温補正値を減じて目標位相差とする（４３２）。このとき、減算結果が負の値となった場合には、目標位相差を０とする。
【００５１】
そして、フィードバック補正値を０とし（４３４）、エンドとする。
【００５２】
これにより、他方のカム軸である第２カム軸６−２を、一方のカム軸である第１カム軸６−１に対してクランク角の遅れ側に位相差が増大するようにする一方、スロットルバルブ１２の開度をアクセルペダル踏み込み時には全開側となるように移動し、エンジンブレーキの必要な車両状態と判断した際に、前記制御手段１４によって前記可変位相カム制御機構８によりカム位相差を小とするように他方のカム軸である第２カム軸６−２をクランク角の進み側に戻すとともに、前記スロットルバルブ１２のスロットル開度を小とすべく制御し、エンジンブレーキの作用を強くすることができ、実用上有利である。
【００５３】
また、アクセルペダル踏み込み量センサ５８からの検出信号によってアクセルペダル踏み込み量が所定値以下、且つブレーキ作動中に前記制御手段１４によってエンジンブレーキの必要な車両状態であると判断するとともに、エンジンブレーキの必要な車両状態と判断した際には、前記制御手段１４によって可変位相カム制御機構８によるカム位相差とスロットルバルブのスロットル開度との変化を徐々に行うべく制御することにより、エンジンブレーキが急に作用することがなく、安全性を向上し得るとともに、使い勝手を向上し得る。
【００５４】
更に、前記制御手段１４によってエンジンブレーキの必要な車両状態であると判断した後に、ブレーキの条件のみが不成立となった際には、可変位相カム制御機構によるカム位相差とスロットルバルブのスロットル開度との復帰速度を遅くする一方、ブレーキ以外の条件が不成立となった際には、カム位相差とスロットル開度とを通常復帰すべく制御することにより、減速時以外の運転制御に不具合を与える惧れが全くないものである。
【００５５】
なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００５６】
例えば、この発明の実施例において、目標位相差の水温補正を減算により行っているが、水温補正値の代わりに、水温補正係数を設定し、乗算により行うこともできる。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如くこの発明によれば、エンジンブレーキの必要な車両状態と判断した際に、制御手段によって可変位相カム制御機構によりカム位相差を小とするように他方のカム軸をクランク角の進み側に戻すとともに、スロットルバルブのスロットル開度を小とすべく制御し、エンジンブレーキの作用を強くすることができ、実用上有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す目標カム位相差算出用フローチャートである。
【図２】エンジンの制御装置の構成図である。
【図３】エンジンの制御装置の油圧回路図である。
【図４】動弁機構の概略図である。
【図５】動弁機構の概略図である。
【図６】動弁機構の概略図である。
【図７】カム位相差の制御フローチャートである。
【図８】カム位相差の制御フローチャートである。
【図９】クランク角センサ信号とカム角センサ信号とを示す図である。
【図１０】スロットルアクチュエータの制御フローチャートである。
【図１１】アクセル踏み込み量、カム位相差、スロットル開度のタイムチャートである。
【図１２】目標スロットル開度マップの例を示す図である。
【図１３】アイドル時の基本目標位相差テーブルの一例を示す図である。
【図１４】アイドル時以外の基本目標位相差テーブルの一例を示す図である。
【図１５】目標位相差の水温補正値テーブルの一例を示す図である。
【図１６】位相差０の場合のクランク角とバルブリフトとを示す図である。
【図１７】位相差がある場合のクランク角とバルブリフトとを示す図である。
【符号の説明】
２  制御装置
４  エンジン
６−１  第１カム軸
６−２  第２カム軸
８  可変位相カム制御機構
１０  スロットルアクチュエータ
１２  スロットルバルブ
１４  制御手段
１６−１  第１プーリ
１６−２  第２プーリ
１８  電磁弁
２０  油圧ポンプ
２２  オイルパン
２４−１、２４−２、２４−３、２４−４  油路
２６  リリーフバルブ
２８  オリフィス
３０  制御弁
３２  スプリング
３４  ヘリカルスプライン
３６  ピストン
３８  リターンスプリング
４０ａ、４０ｂ  カム
４２ａ、４２ｂ  ロッカアーム
４４  排気弁
４６  カム
４８  ロッカアーム
５０ａ  一方の吸気弁
５０ｂ  他方の吸気弁
５２  カム
５４  ロッカアーム
５６  アクセルペダル
５８  アクセルペダル踏み込み量センサ
６０  クランク角センサ
６２  カム角センサ
６４  スロットルセンサ
６６  クランキングスイッチ
６８  水温センサ
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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