(57)【要約】【課題】高圧燃料ポンプをカムシャフトで駆動する内燃機関のＶＶＴ機構において、高圧燃料ポンプの負荷によってＶＶＴ制御に応答遅れが発生することを抑制する技術を提供する。【解決手段】機関バルブを開閉駆動するカムシャフトと、カムシャフトの回転位相をクランクシャフトの回転位相に対して可変とすることでバルブタイミングを可変とするＶＶＴ機構と、ＶＶＴ機構を駆動してバルブタイミングを所定の目標バルブタイミングに変化させるＶＶＴ制御を実行する制御手段と、燃料噴射弁と、燃料噴射弁に供給される燃料をカムシャフトの駆動力によって加圧する加圧手段と、燃料噴射弁による燃料噴射量と加圧手段によって加圧された燃料の圧力とに少なくとも基づいて加圧手段を駆動するためにカムシャフトにかかる負荷を算出し、該算出される負荷に基づいてＶＶＴ制御によるバルブタイミングの変化速度を補正する補正手段と、を備える。【選択図】図２
2009046995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の機関バルブを開閉駆動するカムシャフトと、
前記カムシャフトの回転位相を前記内燃機関のクランクシャフトの回転位相に対して可変とすることによって前記機関バルブのバルブタイミングを可変とするＶＶＴ機構と、
前記ＶＶＴ機構を駆動して前記機関バルブのバルブタイミングを所定の目標バルブタイミングに変化させるＶＶＴ制御を実行する制御手段と、
前記内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁に供給される燃料を前記カムシャフトの駆動力によって加圧する加圧手段と、
前記燃料噴射弁による燃料噴射量と前記加圧手段によって加圧された燃料の圧力とに少なくとも基づいて、前記加圧手段を駆動するために前記カムシャフトにかかる負荷を算出する負荷算出手段と、
前記負荷算出手段によって算出される前記負荷に基づいて、前記ＶＶＴ制御による前記バルブタイミングの変化速度を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の可変動弁機構の制御システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記負荷算出手段によって算出される前記負荷に基づいて、前記加圧手段を駆動するために前記カムシャフトにかかる負荷による前記ＶＶＴ制御の応答遅れを算出する応答遅れ算出手段を更に備え、
前記補正手段は、前記応答遅れ算出手段によって算出される前記応答遅れを補正するように前記ＶＶＴ制御による前記バルブタイミングの変化速度を増加させることを特徴とする内燃機関の可変動弁機構の制御システム。
【請求項３】
請求項２において、
前記ＶＶＴ機構は油圧アクチュエータによって駆動される機構であり、
前記応答遅れ算出手段は、前記油圧アクチュエータの作動油の油温を考慮して前記ＶＶＴ制御の前記応答遅れを求めることを特徴とする内燃機関の可変動弁機構の制御システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、
前記ＶＶＴ機構は油圧アクチュエータによって駆動される機構であり、
前記補正手段は、前記油圧アクチュエータに供給される作動油量を増加させることによって、前記ＶＶＴ制御による前記バルブタイミングの変化速度を増加させることを特徴とする内燃機関の可変動弁機構の制御システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、
前記ＶＶＴ機構は油圧アクチュエータによって駆動される機構であり、
前記補正手段は、前記油圧アクチュエータに供給される油圧を高くすることによって、前記ＶＶＴ制御による前記バルブタイミングの変化速度を増加させることを特徴とする内燃機関の可変動弁機構の制御システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、
前記ＶＶＴ機構による前記カムシャフトの駆動を補助する補助手段を更に備え、
前記補正手段は、前記補助手段によって前記ＶＶＴ機構による前記カムシャフトの駆動を補助することによって、前記ＶＶＴ制御による前記バルブタイミングの変化速度を増加させることを特徴とする内燃機関の可変動弁機構の制御システム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において、
前記内燃機関の運転状態が加速過渡運転状態となった時に、前記機関バルブのバルブタイミングを加速後の運転状態に対応する目標バルブタイミングに変化させるＶＶＴ制御を、前記燃料噴射弁による燃料噴射量及び前記加圧手段による加圧される燃料の圧力を加速後の運転状態に対応するそれぞれの目標値に変化させる制御に先行して実行することを特徴とする内燃機関の可変動弁機構の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の可変動弁機構の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の動弁系の動作特性を可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関が知られている。動弁系の動作特性とは、吸気バルブや排気バルブのバルブ作用角、バルブリフト量（開弁量）、バルブタイミングを意味する。可変動弁機構を備えた内燃機関では、バルブ作用角の大小、バルブリフト量の大小、バルブタイミングの進角や遅角を、内燃機関の運転状態に応じて最適に変更することによって、内燃機関の出力、燃費、排気エミッション、アイドル安定性等の性能を向上させることができる。
【０００３】
例えば、カム軸の回転位相をクランク軸の回転位相に対して進角又は遅角させることによってバルブタイミングを進角又は遅角させる可変バルブタイミング（ＶＶＴ）機構を備えた内燃機関に関する技術が開示された文献としては、特許文献１がある。
【特許文献１】特開２００３−１７２１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、筒内噴射式エンジンにおいては、カム軸は吸気バルブや排気バルブを駆動するだけでなく、筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁へ燃料タンク内の燃料を高圧で圧送するための高圧燃料ポンプをも駆動するように構成されることがある。このような構成では、高圧燃料ポンプを駆動するための負荷がカム軸にかかるため、この負荷によってＶＶＴ機構によるカム軸の回転位相の変化速度が遅くなり、ＶＶＴ制御に応答遅れが生じる場合がある。この場合、特に目標バルブタイミングが変化する過渡運転状態において、ＶＶＴ制御の応答遅れのために適切なバルブタイミングが実現されず、排気エミッションやドライバビリティが悪化するという問題があった。
【０００５】
この問題に対し、上記特許文献１に記載の従来技術によれば、機関回転数、機関負荷、冷却水温、ＶＶＴ機構を駆動する油圧アクチュエータの作動油の油温、燃料噴射量等に応じて、高圧燃料ポンプの負荷を推定し、ＶＶＴ制御の応答速度を補正するようにしている。
【０００６】
ところで、高圧燃料ポンプの負荷は燃料の圧力（燃圧）による影響も大きい。そして、高圧燃料ポンプの負荷における燃圧の影響は、上述の燃料噴射量その他の物理量との間の単純な相関関係に基づいて推定することが困難な場合もある。上記の従来技術では、燃料の圧力を考慮していないので、ＶＶＴ制御の応答遅れを十分に解消することができない可能性があった。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、高圧燃料ポンプをカム軸で駆動する内燃機関においても、ＶＶＴ機構によるバルブタイミングの可変制御を応答性良く実行可能にする技術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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の内燃機関の可変動弁機構の制御システムは、
内燃機関の機関バルブを開閉駆動するカムシャフトと、
前記カムシャフトの回転位相を前記内燃機関のクランクシャフトの回転位相に対して可変とすることによって前記機関バルブのバルブタイミングを可変とするＶＶＴ機構と、
前記ＶＶＴ機構を駆動して前記機関バルブのバルブタイミングを所定の目標バルブタイミングに変化させるＶＶＴ制御を実行する制御手段と、
前記内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁に供給される燃料を前記カムシャフトの駆動力によって加圧する加圧手段と、
前記燃料噴射弁による燃料噴射量と前記加圧手段によって加圧された燃料の圧力とに少なくとも基づいて、前記加圧手段を駆動するために前記カムシャフトにかかる負荷を算出する負荷算出手段と、
前記負荷算出手段によって算出される前記負荷に基づいて、前記ＶＶＴ制御による前記バルブタイミングの変化速度を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
加圧手段を駆動するためにカムシャフトにかかる負荷は、燃料噴射弁による燃料噴射量と、加圧手段によって加圧された燃料の圧力（以下、「燃圧」とも言う）と、に主に依存して決まる。具体的には、燃料噴射量が多くなるほど、また、燃圧が高くなるほど、カムシャフトにかかる負荷は高くなる傾向がある。従って、燃料噴射量と燃圧とに少なくとも基づくことによって、カムシャフトにかかる負荷を精度良く算出することができる。
【００１０】
上述のように、カムシャフトにかかる負荷が大きくなるほど、ＶＶＴ制御によるバルブタイミングの変化速度が低下して、ＶＶＴ制御によるバルブタイミングの変化の応答が遅くなる傾向がある。これに対し、本発明によれば、負荷算出手段によって算出されたカムシャフトにかかる負荷に基づいて、ＶＶＴ制御によるバルブタイミングの変化速度が補正される。具体的には、制御手段がＶＶＴ機構を駆動してバルブタイミングを目標バルブタイミングに向かって変化させる際の変化速度が補正される。例えば、カムシャフトにかかる負荷が大きくなるほど、ＶＶＴ制御によるバルブタイミングの変化速度を速くする。こうすることによって、加圧手段を駆動するための負荷がカムシャフトにかかるように構成された内燃機関においても、該負荷によるＶＶＴ制御の応答遅れを抑制することができる。従って、目標バルブタイミングが変化する過渡運転状態においても、バルブタイミングを目標バルブタイミングに応答性良く制御することが可能になり、過渡運転状態における排気エミッションやドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００１１】
本発明においては、加圧手段を駆動するためにカムシャフトにかかる負荷によるＶＶＴ制御の応答遅れを、前記負荷算出手段によって算出される負荷に基づいて算出し、該算出された応答遅れを補正するようにＶＶＴ制御によるバルブタイミングの変化速度を増加させるようにしても良い。
【００１２】
本発明の負荷算出手段によれば、燃料噴射量と燃圧とに基づいて精度良くカムシャフトにかかる負荷を算出することができるので、このようにして算出された負荷に基づいてＶＶＴ制御の応答遅れを精度良く算出することもできる。従って、このようにして算出された応答遅れを補正するようにＶＶＴ制御によるバルブタイミングの変化速度を増加させるようにすれば、より好適にカムシャフトにかかる負荷によるＶＶＴ制御の応答遅れを抑制することができる。
【００１３】
例えば、算出された応答遅れに相当する分だけＶＶＴ制御によるバルブタイミングの変化速度が速くなるようにしても良いし、或いは、算出された応答遅れが所定の許容限度を超えた場合に、所定速度だけＶＶＴ制御によるバルブタイミングの変化速度を増速するような補正も考えられる。
【００１４】
ここで、ＶＶＴ機構が油圧アクチュエータによって駆動される機構である場合には、加圧手段を駆動するためにカムシャフトにかかる負荷によるＶＶＴ制御の応答遅れを、油圧
アクチュエータの作動油の油温を考慮して算出するようにしても良い。油圧アクチュエータによるＶＶＴ機構の駆動力は、油圧が高くなるほど大きくなる。そして、油圧アクチュエータの作動油の油温が低くなるほど油圧は高くなる。従って、油温が低い状態においては、油圧アクチュエータによるＶＶＴ機構の駆動力が油温が高い状態と比較して大きくなるため、カムシャフトにかかる負荷によるＶＶＴ制御の応答遅れの度合が小さくなる傾向がある。このように、ＶＶＴ制御の応答遅れを算出するために、カムシャフトにかかる負荷に加えて油圧アクチュエータの作動油の油温をも考慮することによって、より精度良くＶＶＴ制御の応答遅れを算出することができるようになる。よって、ＶＶＴ制御によるバルブタイミングの変化速度をより精度良く補正することが可能になる。
【００１５】
油温を考慮したＶＶＴ制御によるバルブタイミングの変化速度の補正としては、例えば、負荷算出手段によって算出されたカムシャフトにかかる負荷によるＶＶＴ制御の応答遅れを、低油温による応答遅れの改善分を考慮して補正し、このように油温を考慮して補正された応答遅れに相当する分だけ、補正手段によってＶＶＴ制御によるバルブタイミングの変化速度を速くするようにしても良い。こうすることで、低油温の条件下で補正後のバルブタイミングの変化速度が過剰に速くなってしまうことを抑制できる。
【００１６】
以上の説明において、補正手段による「ＶＶＴ制御によるバルブタイミングの変化速度の増加」を実現する具体的な手段としては、例えば、油圧アクチュエータによって駆動されるＶＶＴ機構を備えた構成において、油圧アクチュエータに供給される作動油量を増加させることを例示できる。また、油圧アクチュエータに供給される油圧を高くしても良い。また、ＶＶＴ機構によるカムシャフトの駆動を補助する補助手段を更に備え、補助手段によってＶＶＴ機構によるカムシャフトの駆動を補助するようにしても良い。補助手段としては、油圧アクチュエータによって駆動されるＶＶＴ機構を備えた構成において、電動モータによってカムシャフトの駆動を補助する装置等を例示できる。
【００１７】
上述したように、カムシャフトにかかる負荷は、燃料噴射量が多くなるほど、また、燃圧が高くなるほど、大きくなる傾向がある。また、燃料噴射量や燃圧は、内燃機関の要求トルクが大きくなるほど大きくなる。従って、内燃機関が加速過渡運転状態の時に、カムシャフトにかかる負荷によるＶＶＴ制御の応答遅れが顕著になる傾向がある。例えば、現在の運転状態と比較して、正のオーバーラップ量が増加するような運転状態に移行する加速過渡状態において、ＶＶＴ制御の応答が遅れると、正のオーバーラップの増加が間に合わなくなり、筒内吸入空気量が不足する虞がある。その場合、十分な加速が得られず、ドライバビリティが悪化する。
【００１８】
そこで、本発明においては、加速過渡状態となった場合には、機関バルブのバルブタイミングを加速後の運転状態に対応する目標バルブタイミングに変化させるＶＶＴ制御を、燃料噴射量や燃圧を加速後の運転状態に対応するそれぞれの目標値に向かって変化させる制御に先行して実行するようにしても良い。こうすることにより、燃料噴射量や燃圧の増加によってカムシャフトにかかる負荷が増加し、ひいてはＶＶＴ制御の応答速度が低下してしまう前に、加速過渡状態に合わせたＶＶＴ制御が実行されるので、ＶＶＴ制御の応答遅れが発生することを抑制できる。従って、加速過渡状態におけるドライバビリティの悪化をより確実に抑制することができる。
【００１９】
なお、以上説明した各要素は、可能な限り組み合わせて本発明を構成し得る。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、カムシャフトの回転位相をクランクシャフトの回転位相に対して可変とすることによってバルブタイミングを可変とするＶＶＴ機構を備え、該ＶＶＴ機構によって駆動されるカムシャフトの駆動力で燃料噴射弁に供給される燃料を加圧する加圧手段を
備えた内燃機関において、該加圧手段の負荷によるＶＶＴ制御の応答遅れを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本実施例に係る内燃機関の制御システムの概略構成を示す概念図である。
【００２３】
図１に示す内燃機関１は、複数の気筒２を有するディーゼルエンジンである。気筒２内には、ピストン１５が摺動可能に挿入されている。気筒２内には、ピストン１５と気筒２の内壁とによって区画されて燃焼室２３が形成されている。気筒２の上部には、燃焼室２３内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁５が設けられている。燃料噴射弁５には、コモンレール７２から燃料が供給される。コモンレール７２には図示しない燃料タンク内の燃料が高圧燃料ポンプ６８によって高圧に加圧されて供給される。ピストン１５はコンロッド１６を介してクランクシャフト１７に接続されている。内燃機関１には、クランクシャフト１７の回転角度を測定する回転数センサ１８が設けられている。回転数センサ１８の出力は後述するＥＣＵ２０に入力され、該出力に基づいて内燃機関１のエンジン回転数が検出される。燃焼室２３は吸気ポート３を介して吸気通路３０と連通している。また、排気ポート４を介して排気通路４０と連通している。吸気ポート３は吸気バルブ１０によって開閉され、吸気バルブ１０は吸気カムシャフト１２の回転に連動して駆動される。また、排気ポート４は排気バルブ１１によって開閉され、排気バルブ１１は排気カムシャフト１３の回転に連動して駆動される。本実施例の内燃機関１では、高圧燃料ポンプ６８は吸気カムシャフト１２の駆動力によって駆動されるように構成されている。本実施例の高圧燃料ポンプ６８が本発明における加圧手段に相当する。
【００２４】
本実施例の内燃機関１には、吸気カムシャフト１２の回転位相をクランクシャフト１７の回転位相に対して可変とする可変バルブタイミング機構（以下「ＶＶＴ機構」という）６６が備えられている。本実施例のＶＶＴ機構６６は油圧によって駆動される機構である。ＶＶＴ機構６６を駆動する作動油は、油圧制御弁（以下「ＯＣＶ」という）７０から吐出されてＶＶＴ機構６６に供給される。ＯＣＶ７０には、図示しないエンジンオイルパンから図示しないオイルポンプによって作動油が供給される。本実施例のＶＶＴ機構６６は、本発明でいうところの油圧アクチュエータによって駆動されるＶＶＴ機構の一例となっている。ＶＶＴ機構６６に供給される油圧をＯＣＶ７０によって制御することで、吸気カムシャフト１２の回転位相がクランクシャフト１７の回転位相に対して変化させられ、これにより吸気バルブ１０のバルブタイミングが可変制御される。
【００２５】
以上のように構成された内燃機関１には、内燃機関１の運転状態を制御するＥＣＵ２０が備えられている。ＥＣＵ２０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有して構成される電子制御コンピュータである。ＥＣＵ２０には、上述した回転数センサ１８の他、吸気カムシャフト１２の回転角度を検出するカム位置センサ７４、内燃機関１の冷却水温を測定する水温センサ１９、アクセルペダル（不図示）の踏み込み量をアクセル開度として検出するアクセル開度センサ２２、コモンレール７２における燃料の圧力（以下「燃圧」という）を検出する燃圧センサ７５等の各種のセンサの出力が入力されるようになっている。また、ＥＣＵ２０には、上述した燃料噴射弁５、ＯＣＶ７０の他各種の機器が接続され、前記各センサから入力されるデータに基づいてＥＣＵ２０から出力される制御信号によってこれら各機器の動作が制御される。
【００２６】
ＥＣＵ２０は、回転数センサ１８及びカム位置センサ７４からの出力に基づいてＥＣＵ２０は現在の吸気バルブ１０のバルブタイミングを算出する。また、回転数センサ１８、アクセル開度センサ２２、水温センサ１９その他の各種センサの出力に基づいて内燃機関１の運転状態を検出し、該検出された運転状態に対応する目標バルブタイミングを予め記憶されたマップ等から読み込む。そして、吸気バルブ１０のバルブタイミングが該目標バルブタイミングになるようにＶＶＴ機構６６を駆動すべく、ＯＣＶ７０を制御する。以下、ＥＣＵ２０によって行われるこの吸気バルブ１０のバルブタイミングの可変制御を「ＶＶＴ制御」と称する。
【００２７】
ところで、本実施例のように、燃料を加圧する高圧燃料ポンプ６８を吸気カムシャフト１２の駆動力によって駆動する構成では、高圧燃料ポンプ６８を駆動するための負荷が吸気カムシャフト１２にかかるため、この負荷によってＶＶＴ制御の応答速度が変化する。特に、本実施例のようにコモンレールシステムを搭載したディーゼルエンジンでは、コモンレール７２に高圧燃料を供給するために高圧燃料ポンプ６８を駆動する負荷がガソリンエンジンと比較して非常に大きいため、高圧燃料ポンプ６８の負荷によるＶＶＴ制御の応答遅れが顕著に現れる傾向がある。
【００２８】
ＶＶＴ制御の応答が遅れることによって、特に内燃機関１の過渡運転状態において以下のような問題が生じる可能性がある。例えば、中負荷領域ではバルブオーバーラップが少ないベースバルブタイミングを目標バルブタイミングに設定し、軽負荷領域及び高負荷領域においてはベースバルブタイミングと比較して正のバルブオーバーラップを拡大した目標バルブタイミングを設定してＶＶＴ制御を実行するシステムについて考察する。このようなシステムでは、軽負荷から中負荷への過渡時には、ＶＶＴ制御の応答遅れによって正のオーバーラップの減少が遅れると、内部ＥＧＲ量が過渡的に過剰になり、スモークが増大するという問題が発生する可能性がある。また、中負荷から高負荷への過渡時には、ＶＶＴ制御の応答遅れによって正のオーバーラップの増加が遅れると、筒内吸入空気量が過渡的に不足し、良好な加速性能を得られないという問題が発生する可能性がある。
【００２９】
この問題に対し、燃料噴射量に応じて高圧燃料ポンプ６８の負荷を推定し、それに応じてＶＶＴ制御の応答遅れを補正することが考えられる。しかしながら、高圧燃料ポンプ６８の負荷は、燃料噴射量だけでなく、燃圧による影響も大きい。そして、高圧燃料ポンプ６８の負荷における燃圧の影響は、燃料噴射量との間の単純な相関関係に基づいて推定することが困難な場合もある。例えば、高地走行時に筒内圧が低下した場合、噴霧が飛び過ぎてＨＣの排出量が増加する可能性があるため、平地走行時と比較して燃圧を下げる燃圧制御を行う場合がある。また、加速過渡時は定常運転時と比較して筒内への空気の充填やＥＧＲガスの掃気が遅れてスモークが発生し易くなるため、霧化改善のために燃圧を上げる燃圧制御を行う場合がある。その他、噴射燃料の貫徹力制御の要求に応じた燃圧制御、噴射燃料の霧化特性に応じた燃圧制御、コモンレール内の燃料へのエア混入に対応する燃圧制御、機関始動時の燃料温度に応じた燃圧制御、機関停止後の燃料噴射弁からの燃料漏れに対応するための燃圧制御など、燃圧を積極的に制御する場合、これらの燃圧制御を実行するための高圧燃料ポンプ６８の負荷を考慮しないで高圧燃料ポンプ６８の負荷を推定するシステムでは、ＶＶＴ制御の応答遅れを十分に補正することができない可能性があった。
【００３０】
この点、本実施例のシステムでは、少なくとも燃料噴射量と燃圧とに基づいて高圧燃料ポンプ６８の負荷によるＶＶＴ制御の応答遅れを算出し、算出された応答遅れを補正すべくＶＶＴ制御の応答速度を増加させるようにした。さらに、ＶＶＴ制御の応答速度がＶＶＴ機構６６に供給される油圧に依存していることに着目し、燃料噴射量と燃圧とに基づいて算出されるＶＶＴ制御の応答遅れを、油圧に基づいて補正し、より最適な応答遅れを算
出できるようにした。
【００３１】
ここで、このＶＶＴ制御の応答速度補正制御を実行するためのルーチンの処理内容を説明する。ＥＣＵ２０は、このルーチンを実行することで、本発明でいうところの負荷算出手段及び補正手段に相当する役割を果たす。図２は、本実施例のＶＶＴ制御の応答速度補正制御ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンは、ＶＶＴ制御を実行する要求がなされた場合に、ＥＣＵ２０によって実行される。
【００３２】
まず、このルーチンが起動されると、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ２０は、燃圧及び燃料噴射量を取得する。燃圧は燃圧センサ７５によって検出される実燃圧であっても良いし、上述したような燃圧制御を実行する場合にＥＣＵ２０から出力される目標燃圧であっても良い。
【００３３】
ステップＳ１０２において、ステップＳ１０１において取得した燃圧及び燃料噴射量に基づいて、高圧燃料ポンプ６８を駆動するために吸気カムシャフト１２にかかる負荷を算出する。燃圧及び燃料噴射量と高圧燃料ポンプ６８の負荷との関係は、予め実験やシミュレーション等によって求められている。本実施例においてステップＳ１０２を実行するＥＣＵ２０が、本発明における負荷算出手段に相当する。
【００３４】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ２０は、エンジン回転数及びエンジン冷却水温を取得する。
【００３５】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０３において取得したエンジン回転数及びエンジン冷却水温に基づいてエンジン油圧を算出する。エンジン油圧は油温に相関しており、油温が低くなるほど油圧が高くなる傾向がある。そして、油温はエンジン冷却水温に相関している。また、油圧はエンジン回転数に相関しており、エンジン回転数が高回転になるほど油圧は高くなる傾向がある。
【００３６】
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０２において算出した負荷と、ステップＳ１０４において算出したエンジン油圧と、に基づいてＶＶＴ制御の応答速度を算出する。上述したように、カムシャフト１２にかかる負荷が大きくなるほど、ＶＶＴ制御の応答速度が遅くなる。一方、ＶＶＴ機構６６に供給される油圧が高くなるほど、ＶＶＴ制御の応答速度は速くなる。吸気カムシャフト１２にかかる負荷と、ＯＣＶ７０からＶＶＴ機構６６に供給される油圧と、の両者を考慮することで、ＶＶＴ制御の応答速度を精度良く算出することができる。本実施例においてステップＳ１０５を実行するＥＣＵ２０が、本発明における応答遅れ算出手段に相当する。
【００３７】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０５において算出したＶＶＴ制御の応答速度が、所定の目標応答速度より遅いか否かを判定する。ここで、目標応答速度は、ＶＶＴ制御の応答遅れによる上述したような排気エミッションやドライバビリティの悪化が発生しないようなＶＶＴ制御の応答速度の下限値に基づいて予め定められる。ステップＳ１０６において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０６において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０８に進む。
【００３８】
ステップＳ１０７において、ＥＣＵ２０は、ＶＶＴ制御の応答速度を増加させる補正を行う。具体的には、ＶＶＴ機構６６に供給される作動油量が補正を行わない通常制御時より増加するようにＯＣＶ７０を制御する。これにより、ＶＶＴ機構６６を駆動する油圧が上昇するため、ＶＶＴ機構６６によるＶＶＴ制御の応答速度が速くなる。本実施例においてステップＳ１０７を実行するＥＣＵ２０が、本発明における補正手段に相当する。
【００３９】
ステップＳ１０８において、ＥＣＵ２０は、ＶＶＴ制御の応答速度に対する補正を行わない。
【００４０】
ステップＳ１０９において、ＥＣＵ２０は、ＶＶＴ機構６６を駆動して吸気バルブ１０のバルブタイミングを目標バルブタイミングに変化させる制御を実行する。
【００４１】
以上説明したルーチンを実行することによって、ＶＶＴ制御の応答速度が目標応答速度を下回るほどの負荷が吸気カムシャフト１２にかかっている状況においても、目標応答速度を満たす良好な応答速度でＶＶＴ制御を実行することが可能になる。よって、吸気バルブ１０のバルブタイミングを、内燃機関１の運転状態に応じた目標バルブタイミングに、応答遅れを抑制しつつ好適に変化させることができるようになる。特に、本実施例によれば、ＶＶＴ制御の応答遅れを決定づける主要なパラメータの一つであるところの吸気カムシャフト１２にかかる高圧燃料ポンプ６８による負荷を、燃料噴射量と燃圧との両方を考慮することによって算出するようにしているので、より正確にＶＶＴ制御の応答遅れを求めることが可能となっている。また、油圧によるＶＶＴ制御の応答速度への影響も考慮して、ＶＶＴ制御の応答速度を算出するようにしているので、例えば、油温が低く、ＶＶＴ機構６６に供給される油圧が高い状態においては、ＶＶＴ制御の応答速度の増速補正の補正幅を小さくすることができる。これにより、ＶＶＴ制御の応答速度の増速補正によってかえって過剰に速い応答速度にＶＶＴ制御の応答速度が補正されてしまうことを抑制できる。つまり、本実施例によれば、吸気カムシャフト１２に高圧燃料ポンプ６８による負荷がかかる構成においても、ＶＶＴ制御の応答速度を過不足無く目標応答速度に補正することが可能となる。従って、目標バルブタイミングが変化する過渡状態においても、上述したようなバルブオーバーラップの変化の遅れに起因するスモークの悪化や加速性能の悪化を抑制できる。
【００４２】
なお、上記実施例では、ＶＶＴ制御の応答速度を速くするために、ＯＣＶ７０からＶＶＴ機構６６に供給される作動油量を増量することによって、ＶＶＴ機構６６を駆動する油圧を高くするようにしたが、ＶＶＴ制御の応答速度を速くする手段はこれに限られない。例えば、ＶＶＴ機構６６に供給される作動油を加圧するポンプを更に備え、ステップＳ１０６で肯定判定された場合には、このポンプを駆動してＶＶＴ機構６６に供給される油圧を高めるようにしても良い。また、ＶＶＴ機構６６による吸気カムシャフト１２の駆動を補助する機構、例えば吸気カムシャフト１２を回転駆動する電動モーターを更に備え、ステップＳ１０６で肯定判定された場合には、この電動モーターを駆動することでＶＶＴ機構６６による吸気カムシャフト１２の駆動を補助するようにしても良い。
【００４３】
また、高圧燃料ポンプ６８による負荷はエンジン負荷が高くなるほど大きくなる傾向があるため、特に加速過渡時においてＶＶＴ制御の応答遅れによる影響が顕著に現れる可能性がある。従って、加速過渡時には、燃料噴射量及び燃圧をそれぞれの目標値に変化させる制御に先行して、吸気バルブ１０のバルブタイミングを目標バルブタイミングに変化させるＶＶＴ制御を実行するようにしても良い。具体的には、加速要求が発せられた場合（例えばアクセル開度センサ２２によってアクセルペダルの踏み込み量の所定量以上の増加が検出された場合）に、図３のフローチャートで示されるようなルーチンをＥＣＵ２０が実行するようにする。まずステップＳ２０１において、ＥＣＵ２０はＶＶＴ制御を実行する。すなわち、吸気バルブ１０のバルブタイミングを加速過渡に対応した目標バルブタイミングに変化させるべくＶＶＴ機構６６を駆動する。そして、ステップＳ２０１を実行した後、ＥＣＵ２０は燃料噴射量及び燃圧の制御を実行する。すなわち、燃料噴射量を加速過渡に対応した目標燃料噴射量に増加させるとともに、燃圧を加速過渡に対応した目標燃圧に増加させる。加速要求時にこのルーチンを実行することによって、図４に示すように、時刻ｔ１でアクセル開度が増加して加速要求が発せられると、時刻ｔ２（＞ｔ１）においてまずＶＶＴ制御が実行されることによって正のオーバーラップ量が所望の応答速度で
増加し、時刻ｔ２より後の時刻ｔ３において燃料噴射量及び燃圧の制御が実行され、燃料噴射量及び燃圧が増加する。このルーチンを実行することにより、燃料噴射量及び燃圧の増加によるＶＶＴ制御の応答遅れが大きくなる前の段階でＶＶＴ制御を実行することができるので、良好な応答速度で正のオーバーラップ量を増加させることができ、加速性能の悪化を抑制することが可能になる。
【００４４】
なお、以上述べた各実施例は本発明を説明するための一例であって、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において上記の実施例には種々の変更を加え得る。また、各実施例は可能な限り組み合わせて本発明を実施することができる。例えば、本実施例では、高圧燃料ポンプ６８を吸気カムシャフト１２で駆動する構成を例に説明したが、高圧燃料ポンプ６８を排気カムシャフト１３で駆動する構成についても本発明を同様に適用することができる。また、本実施例では油圧駆動式のＶＶＴ機構６６を備えた構成に本発明を適用する例を説明したが、電動アクチュエータによって駆動されるＶＶＴ機構を備えた構成に本発明を適用することも可能である。また、本実施例はディーゼルエンジンに本発明を適用した例であるが、ガソリンエンジンに本発明を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】実施例における内燃機関の制御システムの概略構成を示す図である。
【図２】実施例におけるＶＶＴ制御の応答速度補正制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】実施例において加速過渡時にＶＶＴ制御を燃料噴射制御に先行して実行する場合のルーチンを示すフローチャートである。
【図４】実施例において加速過渡時にＶＶＴ制御を燃料噴射制御に先行して実行する場合のアクセル開度、正のオーバーラップ量、燃料噴射量及び燃圧の時間変化の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１     内燃機関
２     気筒
３     吸気ポート
４     排気ポート
５     燃料噴射弁
１０   吸気バルブ
１１   排気バルブ
１２   吸気カムシャフト
１３   排気カムシャフト
１５   ピストン
１６   コンロッド
１７   クランクシャフト
１８   回転数センサ
１９   水温センサ
２０   ＥＣＵ
２２   アクセル開度センサ
２３   燃焼室
３０   吸気通路
４０   排気通路
６６   ＶＶＴ機構
６８   高圧燃料ポンプ
７０   ＯＣＶ
７２   コモンレール
７４   カム位置センサ
７５   燃圧センサ
【図１】
2009046995.tif 000003
【図２】
2009046995.tif 000004
【図３】
2009046995.tif 000005
【図４】
2009046995.tif 000006