(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸入空気量が目標トルク相当量になるように吸気弁の作動角を制御すると共に、前記作動角を最小作動角にしても目標トルクに制御できないときにのみスロットル弁を閉じてエンジンの吸入空気量を目標トルク相当量に制御するよう構成されたエンジンのトルク制御装置であって、
前記目標トルクの低下に応じて前記作動角を小さくし、前記作動角が最小作動角になってからスロットル弁を閉じ始めて目標トルク相当の空気量に制御すると共に、前記スロットル弁の閉じ始めにおいて一時的に前記作動角を前記最小作動角よりも大きく制御することを特徴とするエンジンのトルク制御装置。
【請求項２】
特定気筒の作動角のみを最小作動角よりも大きく制御することを特徴とする請求項１記載のエンジンのトルク制御装置。
【請求項３】
吸気弁の作動角を連続的に変化させる作動角可変手段と、
吸気通路に介装されたスロットル弁を開閉駆動するスロットル駆動手段と、
エンジンの目標トルクを設定する目標トルク設定手段と、
前記目標トルクの低下に応じて前記吸気弁の作動角を小さくし、前記作動角が最小作動角になってから前記スロットル弁を閉じ始めて前記目標トルク相当の空気量に制御するトルク制御手段と、
前記スロットル弁の閉じ始めにおいて一時的に前記作動角を前記最小作動角よりも大きく制御するトルク段差吸収手段と、
を備えたことを特徴とするエンジンのトルク制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンのトルク制御装置に関し、詳しくは、吸気弁の作動角を制御することで、エンジンの吸入空気量を目標トルク相当量に制御する構成のトルク制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、吸気弁の作動角（閉時期）を制御することで、吸気を大気圧状態で取り入れつつ、吸入空気量を制御するよう構成されるエンジンが開発されている（特願平10−０２５９６４号等参照) 。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、吸気弁の作動角を最小作動角に制御しても、吸入空気量が入り過ぎて目標吸入空気量（目標トルク相当量）に制御できない領域が発生することがあり、この場合には、スロットル弁を閉じて吸入空気量を絞る必要が生じる。
【０００４】
しかし、吸気弁の作動角のみによって空気量制御を行う領域と、スロットル弁を閉じて空気量制御を行う領域との間での切り換え時にトルク段差が生じ、過渡運転時にショックが生じてしまうことがあった。
【０００５】
即ち、吸気弁の作動角を最小作動角に制御している状態で、更なる空気量（トルク）の減少要求に対応すべく、それまで全開に保持されていたスロットル弁を閉じると、吸入空気量が急減してトルク段差を生じることがあったものである。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、スロットル弁を全開に保持したまま吸気弁の作動角を制御して目標吸入空気量に制御する領域と、スロットル弁を閉制御して目標吸入空気量に制御する領域との間で、トルクを滑らかに変化させることができるエンジンのトルク制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１に係る発明は、エンジンの吸入空気量が目標トルク相当量になるように吸気弁の作動角を制御すると共に、前記作動角を最小作動角にしても目標トルクに制御できないときにのみスロットル弁を閉じてエンジンの吸入空気量を目標トルク相当量に制御するよう構成されたエンジンのトルク制御装置であって、
前記目標トルクの低下に応じて前記作動角を小さくし、前記作動角が最小作動角になってからスロットル弁を閉じ始めて目標トルク相当の空気量に制御すると共に、前記スロットル弁の閉じ始めにおいて一時的に前記作動角を前記最小作動角よりも大きく制御する。
【００１０】
かかる構成によると、目標トルクの低下に応じて吸気弁の作動角を徐々に小さくしていった結果、作動角が最小作動角になると、それ以上に作動角を小さくしてトルクの低下を図ることができないので、それまで全開に保持されていたスロットル弁を閉じることで、目標トルク相当の空気量になるようにする。
また、該スロットル弁の閉じ制御と同時に、最小作動角まで小さくした吸気弁の作動角を一時的に拡大する。
【００１２】
請求項２記載の発明では、特定気筒の作動角のみを最小作動角よりも大きく制御する構成とした。
かかる構成によると、例えば前記スロットル弁の閉じ始めの領域に入ったタイミングと各気筒の吸気行程との相関などから、作動角を増やしてシリンダ空気量を増大させる特定気筒を決定し、該特定気筒においてのみ作動角を大きくして空気量の急変を回避する。
【００１４】
一方、請求項３記載の発明は、図１に示すように構成される。
図１において、作動角可変手段は、吸気弁の作動角を連続的に変化させる手段であり、スロットル駆動手段は、吸気通路に介装されたスロットル弁を開閉駆動する手段である。
【００１５】
一方、目標トルク設定手段はエンジンの目標トルクを設定し、トルク制御手段は、前記目標トルクの低下に応じて前記吸気弁の作動角を小さくし、前記作動角が最小作動角になってから前記スロットル弁を閉じ始めて前記目標トルク相当の空気量に制御する。
【００１６】
ここで、トルク段差吸収手段は、前記スロットル弁の閉じ始めにおいて一時的に前記作動角を前記最小作動角よりも大きく制御する。
【００１７】
かかる構成によると、目標トルクの低下に応じて吸気弁の作動角を徐々に小さくしていった結果、作動角が最小作動角になると、それまで全開に保持されていたスロットル弁を閉じることで、目標トルク相当の空気量になるようにするが、係るスロットル弁の閉じ制御と同時に、最小作動角まで小さくした吸気弁の作動角を一時的に拡大する。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１，３記載の発明によると、スロットル弁の閉じ制御の開始と同時に、最小作動角まで小さくした吸気弁の作動角を一時的に拡大することで、スロットル弁の閉じ制御の開始に伴って空気量が急減することを回避でき、以って、トルク段差を吸収することができる。
【００２０】
請求項２記載の発明によると、トルク段差を埋めるために必要な気筒においてのみ作動角を最小作動角から増大させることができるので、トルクを精度良く制御してトルクを滑らかに繋げることができるという効果がある。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図２は実施の形態におけるエンジンの構成を示す図であり、４気筒ガソリンエンジン１には、弁駆動装置２により開閉時期が電子制御される吸気弁３及び排気弁４が各気筒に装着されている。
【００２３】
尚、前記弁駆動装置２によって吸気弁３の閉時期を可変に制御することで吸気弁３の作動角を制御することができ、前記弁駆動装置２が作動角可変手段に相当する。
【００２４】
各気筒の吸気弁３上流側の吸気ポート５には、燃料噴射弁６が装着され、燃焼室７には点火栓８が装着されている。また、前記点火栓８毎に点火コイル９が設けられている。
【００２５】
エンジン１の本体には、各気筒の基準クランク角で基準信号を出力すると共に、単位クランク角毎に単位角信号を出力するクランク角センサ10、エンジン１の吸入空気流量を検出するエアフローメータ11、冷却水温度を検出する水温センサ12が装着される。この他、図示しない車両のアクセルペダルの開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ13や車速センサ14等が配設されており、これら各種センサの検出信号はコントロールユニット15に出力される。
【００２６】
また、吸気ポート５上流側にはスロットル弁16が介装され、このスロットル弁16はスロットル駆動手段としてのモータ17によって開閉駆動されるようになっている。
【００２７】
ここで、前記弁駆動装置２（作動角可変手段）の構成を図３に従って説明する。
図３において電磁駆動弁を構成する弁駆動装置２は、シリンダヘッド上に設けられる非磁性材料製のハウジング21と、吸気弁３（又は排気弁４、以下吸気弁３で代表する) のステム31に一体に設けられてハウジング21内に移動自由に収納されるアーマチュア22と、該アーマチュア22を吸引して吸気弁３を閉弁作動させる電磁力を発揮可能なようにアーマチュア22の上面に対向する位置でハウジング21内に固定配置される閉弁用電磁石23と、該アーマチュア22を吸引して吸気弁３を開弁作動させる電磁力を発揮可能なようにアーマチュア22の下面に対向する位置でハウジング21内に固定配置される開弁用電磁石24と、吸気弁３の閉弁方向に向けてアーマチュア22を付勢する閉弁側戻しバネ25と、吸気弁３の開弁方向に向けてアーマチュア22を付勢する開弁側戻しバネ26と、を備えて構成される。そして、閉弁用電磁石23と開弁用電磁石24とを共に消磁したときに、吸気弁３は全開位置と閉弁位置との間の略中央位置にあるように、閉弁側戻しバネ25と開弁側戻しバネ26とのバネ力が設定され、閉弁用電磁石23のみを励磁したときに吸気弁３は閉弁し、開弁用電磁石24のみを励磁したときに吸気弁３は開弁するように駆動される。
【００２８】
前記コントロールユニット15は、前記各種センサからの検出信号に基づいて燃料噴射量，燃料噴射時期及び点火時期を決定し、前記燃料噴射弁６による燃料噴射及び前記点火栓８による点火を制御する一方、前記吸気弁３及び排気弁４の開閉時期を運転条件に応じて制御する。
【００２９】
ここで、特に吸気弁３の閉時期については、その閉時期ＩＶＣを、アクセル開度等に応じて設定される目標トルク（目標シリンダ空気量）に基づき早める方向に広範囲に可変制御してシリンダ吸入空気量を各気筒毎に制御するようになっており（目標トルク設定手段，トルク制御手段）、これにより、閉時期が吸気下死点前になる領域では所謂早閉じミラーサイクル運転が行われることになる。
【００３０】
また、図４に示すように、前記閉時期ＩＶＣを最大限に早めて吸気弁３の作動角を最小作動角に制御しても目標トルクに制御できない領域（図４の斜線の領域）が存在するため、前記領域では、スロットル弁16を閉じることで空気量を絞るようにしてある。
【００３１】
即ち、目標トルクが比較的高い領域では、スロットル弁16を全開に保持し、吸気弁３の閉時期ＩＶＣ（作動角）を制御することで目標トルクに相当する空気量に制御するが、吸気弁３の作動角を最小作動角に制御しても目標トルクに制御できない低トルク領域（図４の斜線の領域）では、スロットル弁16を閉じる協調制御によって目標トルクに相当する空気量に制御するようになっている。
【００３２】
図５のフローチャートは、図４に矢印で示すように、ロード／ロード（road/load ：Ｒ／Ｌ）よりも上の高トルク側での定常運転状態からアクセルを戻して減速する場合の空気量の制御の様子を示すものであり、図６のタイムチャートを参照しつつ以下に説明する。
【００３３】
高トルク側での定常運転がなされている場合（Ｓ１) には、スロットル弁16を全開状態に保持し、吸気弁３の作動角の制御によって目標トルクに制御する。
そして、目標トルクが低下すると（Ｓ２）、該目標トルクの低下に合わせて吸気弁３のバルブタイミング（閉時期）をより早めて最小作動角に近づけるようにする（Ｓ３：図６のＡ領域）。
【００３４】
上記のように目標トルクの低下に応じて吸気弁３の作動角を徐々に小さくしていった結果、作動角が最小作動角になったことが判別されたとき（又は最小作動角に相当する目標トルクになったとき）には（Ｓ４）、それ以上に作動角を小さくしてトルクの低下を図ることができないので、それまで全開に保持されていたスロットル弁16を閉じることで、目標トルク相当の空気量になるようにする（Ｓ５）。
【００３５】
また、該スロットル弁16の閉じ制御と同時に、図６に示すように、最小作動角まで小さくした吸気弁３の作動角を一時的に拡大して、スロットル弁16の閉じ制御の開始に伴って空気量が急減することを回避し、以て、トルク段差を吸収する（Ｓ５：トルク段差吸収手段）。
【００３６】
前記スロットル弁16の閉じ始め領域（図６のＢ領域）での作動角の一時的な拡大は、各気筒別に異なる目標作動角に基づいて行わせ、スロットル閉じ制御開始時点の空気量の急減を回避すると共に、スロットル弁16のみによる制御状態に滑らかに繋がるようにすると良い。具体的には、例えば、スロットル弁の閉じ始めのタイミングにおいて、次に燃焼する気筒（必要に応じて次の気筒）について作動角を最小作動角から少し拡大して空気がより入るようにし、他の気筒については引き続き最小作動角に維持させる。
【００３７】
上記のように吸気弁３の作動角を一時的に最小作動角よりも拡大して、スロットル弁16の閉じ始め領域での空気量の急減を回避した後、引き続き目標トルクが低下する場合には（Ｓ６：図６のＣ領域）、吸気弁３の作動角を最小作動角に維持したまま、スロットル弁16を目標トルクの低下に応じて徐々に閉じて目標トルク相当の空気量になるように制御する（Ｓ７）。
【００３８】
上記のように、スロットル弁16を全開に保持し、吸気弁３の作動角のみを制御して目標トルクに制御する領域（図６Ａ領域）と、吸気弁３の作動角を最小作動角に維持し、スロットル弁16の開度を制御して目標トルクに制御する領域（図６Ｃ領域）との間を、吸気弁３の作動角を最小作動角よりも拡大し、かつ、スロットル弁16を閉じる領域（図６Ｂ領域）で繋げることで、トルクが滑らかに繋がるようにするものであり、これによってトルク段差の発生を抑止し、減速運転性を向上させることができる。
【００３９】
一方、上記のように吸気弁３を最小作動角に保持してスロットル弁16の開度によって目標トルク相当の空気量に制御している状態からアクセルが開かれ、目標トルクが増大する場合には、上記の制御の逆のパターンで吸気弁３及びスロットル弁16を制御する。
【００４０】
即ち、吸気弁３を最小作動角に保持してスロットル弁16の開度によって目標トルク相当の空気量に制御している状態からアクセルが開かれ目標トルクが増大すると、該目標トルクの増大に合わせて徐々にスロットル弁16を開くが、スロットル弁16を全開にまで開く直前の所定目標トルクから全開に制御するスロットル閉じ始め領域において、吸気弁３の作動角を少し開く制御を行って、スロットル16が全閉でかつ吸気弁３の作動角が最小作動角に制御される状態に滑らかに繋げるようにする。
【００４３】
尚、吸気弁３の作動角を最小作動角から少し拡大する制御と、点火時期の補正とを組み合わせて、トルク段差の発生を抑制する構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項３に係る発明の構成を示すブロック図。
【図２】実施の形態に係るエンジンのシステム構成図。
【図３】同上実施の形態における弁駆動装置の構成を示す断面図。
【図４】同上実施の形態におけるエンジンの特性を説明するための線図。
【図５】同上実施の形態における減速時の空気量制御の様子を示すフローチャート。
【図６】同上実施の形態における減速時の空気量制御の特性を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１      エンジン
２      弁駆動装置
３      吸気弁
４      排気弁
６      燃料噴射弁
７      燃焼室
８      点火栓
10      クランク角センサ
11      エアフローメータ
12      水温センサ
13      アクセル開度センサ
15      コントロールユニット
16      スロットル弁
17      モータ
【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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