JP2000320358A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バルブ作動特性切換時に、燃焼状態を制御す
る制御量を記憶したマップを切り換えるディレイ時間
を、動弁装置における油圧式バルブ特性切換機構の作動
油性状に応じた値に設定することで、バルブ作動特性切
換タイミングとマップの切換タイミングとを一致させ
て、内燃機関の性能の一層の向上を図る。 【解決手段】 内燃機関の制御装置は、吸排気弁のバル
ブ作動特性を切り換える油圧式バルブ特性切換機構と、
位相を変更する油圧式バルブ位相可変機構を備えた動弁
装置と、バルブ作動特性に対応した燃料噴射量・点火時
期を記憶したマップと、バルブ作動特性の切換が完了す
るまでのディレイ時間をバルブ位相可変機構の挙動から
検出した作動油性状に基づいて設定するディレイ時間設
定手段S25,S32とを備え、ディレイ時間経過後に
マップを切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本出願発明は、吸気弁または
排気弁のリフト量等のバルブ作動特性を切り換える油圧
式のバルブ特性切換機構および吸気弁または排気弁の位
相を変更する油圧式のバルブ位相可変機構を有する動弁
装置を備えた内燃機関において、バルブ作動特性を切り
換える際に、バルブ特性切換機構に供給される作動油の
粘度等、作動油の性状を反映したタイミングで、燃料噴
射量等の内燃機関の燃焼状態を制御する制御量が記憶さ
れたマップを切り換える制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の吸気弁および排気弁を、機関
低速回転時に小リフト量および小開弁期間の低速用カム
により駆動し、機関高速回転時は大リフト量および大開
弁期間の高速用カムにより駆動することで、バルブ作動
特性を切り換える油圧式のバルブ特性切換機構を有する
動弁装置を備えた内燃機関が知られている(特許第26
19696号公報参照)。このバルブ特性切換機構は、
吸気弁および排気弁の各ロッカーアームに設けられた連
結ピンと油圧切換弁とを備え、油圧切換弁により切り換
えられるオイルの油圧で連結ピンを移動させて、それら
ロッカーアームを連結状態または連結解除状態にするこ
とで、低速用カムまたは高速用カムで各ロッカーアー
ム、したがって吸気弁および排気弁が駆動されるように
している。
【0003】そして、バルブ作動特性の切換時には、燃
料噴射量のマップおよび点火時期のマップを、バルブ作
動特性に対応した低速用マップまたは高速用マップに切
り換えて、燃料噴射量制御および点火時期制御を行って
いる。その際、油圧切換弁で切り換えられた油圧によ
り、全ての気筒のバルブ特性切換機構の切換動作が完了
するまでのディレイ時間をタイマに予めセットし、この
ディレイ時間が経過した後にマップの切換えが行われる
ようにすることで、各バルブ作動特性に合った燃料噴射
量制御および点火時期制御がなされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来技
術では、タイマにセットされるディレイ時間は、エンジ
ンストール防止およびドライバビリティーの悪化防止の
観点から決められた一定値(固定値)が採用されてい
て、バルブ特性切換機構の作動油であるオイルの性状の
変化に対応したものとなっていなかった。そのため、オ
イルが機関の運転状態等のの影響を受けた結果、オイル
の性状(例えば油温の高低によるオイルの粘度)が変化
して、バルブ特性切換機構の作動の応答性が異なるもの
となることに起因して、実際上は全ての気筒のバルブ特
性切換機構が既に高速側(または低速側)に切り換わっ
ているにも拘わらず、燃料噴射量および点火時期のマッ
プがそれぞれ低速用(または高速用)のマップになって
いることがあった。そして、このバルブ作動特性の切換
時点とマップの切換時点とのズレにより吸入空気量と燃
料噴射量および点火時期とが適合しなくなる短時間、空
燃比または点火時期がその最適値から外れた状態が生じ
て、前述のエンジンストール防止およびドライバビリテ
ィーの悪化防止以外の内燃機関の性能上、特に排気エミ
ッション上好ましくない結果をもたらしていた。
【0005】本出願発明は、このような事情に鑑みてな
されたものであって、動弁装置における油圧式のバルブ
特性切換機構の作動油の性状を検出して、内燃機関の燃
焼状態を制御する制御量を保有する制御量保有手段の切
換タイミングを決定するディレイ時間を、検出された作
動油性状に応じて変更することにより、バルブ作動特性
の切換タイミングと燃焼状態を制御する制御量を保有す
る保有手段の切換タイミングとを極力一致させて、内燃
機関の性能の一層の向上を図ることを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段および効果】本出願の請求
項1記載の発明は、内燃機関の運転状態を検出する運転
状態検出手段と、該内燃機関の吸気弁および排気弁の少
なくともいずれか一方のバルブ作動特性を切り換える油
圧式のバルブ特性切換機構および油圧源から該バルブ特
性切換機構へ供給される作動油の油圧を切り換える油圧
切換弁を有する第1バルブ制御機構を備えた動弁装置
と、前記運転状態検出手段により検出された運転状態に
応じて前記油圧切換弁の作動を制御する第1弁作動制御
手段と、前記バルブ作動特性にそれぞれ対応して前記内
燃機関の燃焼状態を制御する制御量が保有された制御量
保有手段と、該制御量保有手段の制御量に基づいて作動
される燃焼制御手段と、前記作動油の性状を検出する作
動油性状検出手段と、前記油圧切換弁の油圧切換時点か
ら前記バルブ特性切換機構によるバルブ作動特性の切換
が完了するまでのディレイ時間を、前記作動油性状検出
手段により検出された作動油性状に基づいて設定するデ
ィレイ時間設定手段と、前記油圧切換弁による前記バル
ブ特性切換機構への油圧の切換時点から前記ディレイ時
間経過後に切換後のバルブ作動特性に対応する前記制御
量保有手段に切り換える切換手段とを備える内燃機関の
制御装置である。
【0007】この請求項1記載の発明によれば、バルブ
特性切換機構を作動させる作動油の作動油性状に基づい
て設定されたディレイ時間経過後に、切換手段が、動弁
機構の切換前のバルブ作動特性に対応した制御量保有手
段から、切換後のバルブ作動特性に対応した制御量保有
手段に切り換える。そして、燃焼制御手段がその切り換
えられた制御量保有手段に保有された制御量に基づいて
内燃機関の燃焼制御を行う。その結果、ディレイ時間は
内燃機関の運転状態の影響を受けて変化する作動油性状
の変化に対応して設定できるため、広範囲の機関運転域
において、バルブ特性切換機構による動弁機構のバルブ
作動特性の切換タイミングと制御量保有手段の切換タイ
ミングとを略一致させて、バルブ作動特性に最適な制御
量で内燃機関の燃焼状態を制御することができるので、
内燃機関の性能の一層の向上が可能となる。
【0008】請求項2記載の発明は、請求項1記載の内
燃機関の制御装置において、前記動弁装置は、さらに、
前記吸気弁および前記排気弁の少なくともいずれか一方
の開閉時期である位相を変更する油圧式のバルブ位相可
変機構および前記油圧源からバルブ位相可変機構へ供給
される作動油の油圧を制御する油圧制御弁を有する第2
バルブ制御機構を有しており、前記油圧制御弁は前記運
転状態検出手段により検出された運転状態に応じて第2
弁作動制御手段によりその作動が制御され、また前記作
動油性状検出手段は、第2バルブ制御機構の挙動に基づ
いて作動油性状を検出するものである。
【0009】この請求項2記載の発明によれば、作動油
性状検出手段は、油圧で作動されるバルブ位相可変機構
および油圧制御弁を有する第2バルブ制御機構を利用し
て、その挙動に基づいてバルブ特性切換機構の作動油性
状を検出できる。その結果、作動油性状を直接検出する
検出手段、例えば作動油の油温センサは不要であり、コ
ストを削減できる。また、作動油性状に影響を与える要
因として、機関の運転状態に基づく要因(例えば作動油
の油温)以外に、作動油の種類、作動油の経年変化等の
ものがあるが、これらの要因を全て取り込んだ結果とし
ての作動油性状を検出することができるので、例えば、
作動油の油温センサのみで作動油性状を検出する場合に
比べて、より正確な作動油性状を検出でき、したがっ
て、より正確な制御量保有手段の切換タイミングの設定
ができる。
【0010】請求項3記載の発明は、請求項2記載の内
燃機関の制御装置において、位相が変更される前記吸気
弁および前記排気弁の少なくともいずれか一方の位相を
検出する位相検出手段と、該位相検出手段により検出さ
れた位相の変化速度を算出する位相変化速度算出手段を
備え、前記作動油性状検出手段は、位相の前記変化速度
に基づいて作動油性状を検出するものである。
【0011】この請求項3記載の発明によれば、供給さ
れる作動油の作動油性状を反映したバルブ位相可変機構
の挙動から、作動油性状を検出できる。さらに、位相が
大きく変化した場合や連続的に変化している場合にも作
動油性状の検出が可能であることから、広範囲の機関運
転域において作動油性状を逐次検出することができる。
【0012】請求項4記載の発明は、請求項2記載の内
燃機関の制御装置において、位相が変更される前記吸気
弁および前記排気弁の少なくともいずれか一方の位相を
検出する位相検出手段と、前記運転状態検出手段により
検出された運転状態に基づいて目標位相を設定する目標
位相設定手段とを備え、前記第2弁作動制御手段は、前
記目標位相と前記位相検出手段により検出された位相と
が一致するように前記油圧制御弁の作動を制御し、また
前記作動油性状検出手段は、前記目標位相と前記位相検
出手段により検出された位相との偏差に基づいて作動油
性状を検出するものである。
【0013】この請求項4記載の発明によれば、供給さ
れる作動油の作動油性状を反映したバルブ位相可変機構
の挙動から、作動油性状を検出できる。しかも、作動油
性状を反映した目標位相と実際の位相との偏差は、バル
ブ位相可変機構を目標位相に制御する際の過程で得られ
るデータであるため、作動油性状を検出するために、目
標位相と実際の位相との偏差を求めるための独自の装置
は不要である。
【0014】請求項5記載の発明は、請求項2記載の内
燃機関の制御装置において、前記油圧制御弁は、前記第
2弁作動制御手段によりデューティ制御された供給電流
量に応じて作動され、前記作動油性状検出手段は、前記
油圧制御弁で制御された油圧により、バルブ位相可変機
構が一定の位相を保持しているときの前記供給電流量の
デューティ比に基づいて作動油性状を検出するものであ
る。
【0015】この請求項5記載の発明によれば、バルブ
位相可変機構へ供給される作動油の油圧を制御する油圧
制御弁への供給電流量のデューティ比を利用すること
で、作動油が供給されるバルブ位相可変機構により吸気
弁または排気弁の位相が変化していない機関運転域であ
っても作動油性状を検出でき、それに基づいたディレイ
時間を設定できる。
【0016】
【発明の実施形態】以下、本出願発明の実施形態を図1
ないし図18を参照して説明する。図1ないし図14、
図16、図17に図示される実施形態において、内燃機
関1は、車両に搭載される火花点火式の4気筒DOHC
4バルブ内燃機関であり、各ピストン2はコネクティン
グロッド3を介してクランク軸4に連結されている。図
1に図示されるように、クランク軸4の軸端部に設けら
れたドライブスプロケット5と、吸気カム軸6および排
気カム軸7の一方の軸端部にそれぞれ設けられた吸気お
よび排気カムスプロケット8,9とが、タイミングチェ
ーン10を介して連結されていて、両カム軸6,7は、
クランク軸4が2回転したとき1回転するように回転駆
動される。
【0017】各気筒には、吸気カム軸6により駆動され
る2個の吸気弁11と、排気カム軸7により駆動される
2個の排気弁12とが設けられている。吸気カム軸6と
吸気弁11との間、そして排気カム軸7と排気弁12と
の間には、それら弁11,12のバルブ作動特性、例え
ばリフト量および開弁期間を、3態様に切り換えるバル
ブ特性切換機構13がそれぞれ設けられている。また、
吸気カム軸6において、カムスプロケット8が設けられ
た軸端部には、吸気弁11の開閉時期を無段階に進角ま
たは遅角してカム位相を変更するバルブ位相可変機構5
0が設けられている。
【0018】吸気弁11側のバルブ特性切換機構13と
排気弁12側のバルブ特性切換機構13とは、実質的に
同一構造であるため、以下、図2ないし図5を参照し
て、吸気弁11側のバルブ特性切換機構13の構造を説
明する。吸気カム軸6には、各気筒に対応して、低速用
カム15と高速用カム16と隆起部17とが、この順に
並んで一体に設けられている。吸気カム軸6よりも下方
において、吸気カム軸6と平行に固定されたロッカーシ
ャフト18には、低速用カム15、高速用カム16およ
び隆起部17にそれぞれ対応して、第1ロッカーアーム
19、第2ロッカーアーム20および第3ロッカーアー
ム21が揺動自在に支持されている。
【0019】図3に図示されるように、低速用カム15
は、吸気カム軸6の径方向に比較的小さい突出量で、そ
の周方向に所定の角度範囲に渡って突出した高位部と、
ベース円部とから構成されている。高速用カム16は、
吸気カム軸6の径方向の突出量が低速用カム15の高位
部の突出量より大きく、かつ周方向の角度範囲が低速用
カム15のそれより広い高位部と、ベース円部とから構
成されている。隆起部17は、吸気カム軸6の径方向に
僅かに突出していて、その突出量が低速用カム15の高
位部の突出量よりかなり小さい突部と、ベース円部とか
ら構成されている。
【0020】吸気弁11のバルブステム22の上端に
は、鍔部23が設けられており、シリンダヘッド24お
よび鍔部23間に圧縮状態で装着されたバルブスプリン
グ25によって、吸気弁11は閉弁方向に付勢されてい
る。ロッカーシャフト18に揺動自在に支持された第
1、第3ロッカーアーム19,21の一端部には吸気弁
11のバルブステム22の上端に当接するタペットねじ
26がそれぞれ進退自在に設けられている。
【0021】第1、第2および第3ロッカーアーム1
9,20,21には、ロッカーシャフト18と両吸気弁
11との間に第1、第2および第3ローラ27,28,
29がそれぞれ設けられており、三つのロッカーアーム
19,20,21は、これらローラ27,28,29を
介して両カム15,16および隆起部17にそれぞれ従
動する。また、第2ロッカーアーム20は、図示されな
い弾発付勢手段により、第2ローラ28が高速用カム1
6に当接するように付勢されている。
【0022】図5に図示されるように、第1ローラ27
は、ロッカーシャフト18と平行な軸線を有していて、
第1ロッカーアーム19に嵌合して固定される内輪27
aと、低速用カム15に摺接する外輪27bと、内輪2
7aおよび外輪27b間の複数のコロ27cとから構成
される。同様に、第2ローラ28は、ロッカーシャフト
18と平行な軸線を有していて、第2ロッカーアーム2
0に嵌合して固定される内輪28aと、高速用カム16
に摺接する外輪28bと、内輪28aおよび外輪28b
間の複数のコロ28cとから構成され、第3ローラ29
は、ロッカーシャフト18と平行な軸線を有していて、
第3ロッカーアーム21に嵌合して固定される内輪29
aと、隆起部17に摺接する外輪29bと、内輪29a
および外輪29b間の複数のコロ29cとから構成され
る。そして、各内輪27a,28a,29aは、各ロッ
カーアーム19,20,21が静止状態にあるとき、同
一直線上に並ぶように固定されている。
【0023】図3ないし図5に図示されるように、第1
および第3ロッカーアーム19,21には、両者の連結
および連結解除を切換可能とする第1連結切換機構30
が設けられ、第1ないし第3ロッカーアーム19,2
0,21には、これら三者の連結および連結解除を切換
可能とする第2連結切換機構31が設けられている。
【0024】すなわち、第1および第3ロッカーアーム
19,21には、ロッカーシャフト18に関して両吸気
弁11とは反対側で、第2ロッカーアーム20を跨いで
相互に対向する連結腕19a,20aが一体に形成さ
れ、これら連結腕19a,20aの間に、第1連結切換
機構30が設けられている。この第1連結切換機構30
は、連結腕19a,20aを連結可能な連結ピストン3
2と、連結ピストン32の移動を規制する規制部材33
と、連結ピストン32および規制部材33を連結解除側
に付勢する戻しばね34とを備えている。両連結腕19
a,20aには、相互に対向するガイド穴35,36が
ロッカーシャフト18と平行に形成されている。
【0025】連結ピストン32は、ガイド穴35に摺動
可能に嵌合され、連結ピストン32とガイド穴35の閉
塞端との間には第1油圧室37が形成されている。ま
た、第1ロッカーアーム19には第1油圧室37に連通
する連通路38が設けられ、ロッカーシャフト18内に
はオイルポンプ70に通じる第1油圧供給路39が形成
されている。そして、この第1油圧供給路39は、第1
ロッカーアーム19の揺動状態にかかわらず、連通路3
8を介して第1油圧室37に常時連通している。
【0026】一方、第2連結切換機構31は、第1およ
び第2ロッカーアーム19,20を連結可能な連結ピス
トン41と、第2および第3ロッカーアーム20,21
を連結可能な連結ピン42と、連結ピストン41および
連結ピン42の移動を規制する規制部材43と、連結ピ
ストン41、連結ピン42および規制部材43を連結解
除側に付勢する戻しばね44とを備えている。
【0027】連結ピストン41は、第1ローラ27の内
輪27aに摺動可能に嵌合され、連結ピストン41の一
端と第1ロッカーアーム19との間に第2油圧室45が
形成されている。また、第1ロッカーアーム19には第
2油圧室45に通じる連通路46が設けられる。さら
に、ロッカーシャフト18内には、第1連結切換機構3
0の第1油圧供給路39とは隔絶されるとともに、オイ
ルポンプ70に通じる第2油圧供給路47が形成されて
いる。そして、この第2油圧供給路47は、第1ロッカ
ーアーム19の揺動状態にかかわらず、連通路46を介
して第2油圧室45に常時連通している。
【0028】連結ピストン41の他端に一端が当接され
る連結ピン42は、第2ローラ28の内輪に摺動可能に
嵌合されている。また、連結ピン42の他端に当接する
有底円筒状の規制部材43は、第3ローラ29の内輪2
9aに摺動可能に嵌合されている。戻しばね44は、第
3ロッカーアーム21と規制部材43との間に、圧縮状
態で装着されている。
【0029】第1連結切換機構30において、第1油圧
室37に供給される作動油の油圧が低圧になると、連結
ピストン32および規制部材33は戻しばね34の弾発
力で連結解除側に移動し、この状態では連結ピストン3
2および規制部材33の当接面は第1ロッカーアーム1
9および第3ロッカーアーム21間にあって、第1およ
び第3ロッカーアーム19,21は連結解除状態にあ
る。第1油圧室37に高油圧の作動油が供給されると、
連結ピストン32は戻しばね34の弾発力に抗して連結
側に移動し、連結ピストン32がガイド穴36に嵌合し
て第1および第3ロッカーアーム19,21は一体に連
結された連結状態になる。
【0030】また、第2連結切換機構31において、第
2油圧室45に供給される作動油の油圧が低圧になる
と、連結ピストン41、連結ピン42および規制部材4
3は戻しばね44の弾発力で連結解除側に移動し、この
状態では連結ピストン41および連結ピン42の当接面
は第1ロッカーアーム19および第2ロッカーアーム2
0間にあり、連結ピン42および規制部材43の当接面
は第2ロッカーアーム20および第3ロッカーアーム2
1間にあって、第1、第2、第3ロッカーアーム19,
20,21は連結解除状態にある。第2油圧室45に高
油圧の作動油が供給されると、連結ピストン41、連結
ピン42および規制部材43は戻しばね44の弾発力に
抗して連結側に移動し、連結ピストン41が内輪28a
に嵌合し、連結ピン42が内輪29aに嵌合して第1、
第2、第3ロッカーアーム19,20,21は一体に連
結された連結状態になる。
【0031】次に、図2および図6を参照して、吸気カ
ム軸6の軸端部に設けられたバルブ位相可変機構50の
構造を説明する。略円筒状のボス部材51の中心に形成
された支持穴51aが吸気カム軸6の軸端部に同軸に嵌
合し、ピン52およびボルト53で相対回転不能に結合
されている。タイミングチェーン10が巻き掛けられる
カムスプロケット8は円形の凹部8aを有して略カップ
状に形成されており、その外周にスプロケット歯8bが
形成されている。カムスプロケット8の凹部8aに嵌合
する環状のハウジング54と、さらにその軸方向に重ね
合わされたプレート55とが、それらを貫通する4本の
ボルト56でカムスプロケット8に結合されている。
【0032】したがって、吸気カム軸6と一体に結合さ
れたボス部材51は、カムスプロケット8、ハウジング
54およびプレート55によって囲まれた空間に相対回
転可能に収納される。ボス部材51を軸方向に貫通する
ピン孔にロックピン57が摺動自在に嵌合しており、こ
のロックピン57はプレート55との間に圧縮状態で装
着されたスプリング58によって、カムスプロケット8
に形成されたロック穴8cに係合する方向に付勢されて
いる。
【0033】ハウジング54の内部には、吸気カム軸6
の軸線を中心とする扇状の凹部54aが90°間隔で4
個形成されており、ボス部材51の外周から放射状に突
出する4枚のベーン51bが、30°の中心角範囲で相
対回転し得るように凹部54aに嵌合している。4個の
ベーン51bの先端に設けられた4個のシール部材59
が凹部54aの天井壁に摺動自在に当接し、かつハウジ
ング54の内周面に設けられた4個のシール部材60が
ボス部材51の外周面に摺動自在に当接することによ
り、各ベーン51bの両側に進角室61および遅角室6
2がそれぞれ区画されている。
【0034】吸気カム軸6の内部には、進角用油路63
および遅角用油路64が形成されており、進角用油路6
3はボス部材51を半径方向に貫通する4本の油路65
を介して4個の進角室61にそれぞれ連通し、遅角用油
路64はボス部材51を半径方向に貫通する4本の油路
66を介して4個の遅角室62にそれぞれ連通してい
る。また、ロックピン57の頭部が嵌合するカムスプロ
ケット8のロック穴8cは、図示されない油路を介して
いずれかの進角室61に連通している。
【0035】進角室61に作動油が供給されていないと
き、ロックピン57の頭部はスプリング58の弾発力で
カムスプロケット8のロック穴8cに嵌合し、図6に図
示されるように、カムスプロケット8に対して吸気カム
軸6が反時計方向に相対回転した最も遅角した状態にロ
ックされる。この状態から進角室61に供給される作動
油の油圧を高めてゆくと、進角室61から供給される作
動油の油圧でロックピン57がスプリング58の弾発力
に抗してカムスプロケット8のロック穴8cから離脱す
るとともに、進角室61および遅角室62の油圧差でベ
ーン51bが押されることによりカムスプロケット8に
対して吸気カム軸6が時計方向に相対回転し、低速用カ
ム15および高速用カム16の位相が一体的に進角して
吸気弁11の開弁時期および閉弁時期が進み側に変化す
る。したがって、進角室61および遅角室62の油圧を
制御することにより、吸気弁11の開閉時期を無段階に
変化させることができる。
【0036】次に、図7を参照して、バルブ特性切換機
構13およびバルブ位相可変機構50の油圧制御系につ
いて説明する。油圧源となるオイルポンプ70がクラン
クケースの底部のオイルパン71から油路を介して汲み
上げたオイルは、内燃機関1のクランク軸4まわりや動
弁機構の潤滑油として、またバルブ特性切換機構13お
よびバルブ位相可変機構50の作動油として油路72に
吐出される。油路72から分岐して吸気弁11側のバル
ブ特性切換機構13に連通する二つの油路73,74に
は、ロッカーシャフト18内の二つの油圧供給路39,
47の油圧を高低に切り換える油圧切換弁の一例として
の第1および第2油圧応動バルブ80,81がそれぞれ
が設けられている。なお、図示されていないが排気弁1
2側のバルブ特性切換機構13に連通する油路にも、吸
気弁11側のそれと同様に油圧切換弁が設けられてい
る。ここで、吸気弁11側および排気弁12側のバルブ
特性切換機構13と油圧切換弁とは、それぞれバルブ制
御機構を構成している。また、油路72から分岐してバ
ルブ位相可変機構50に連通する油路75には、進角室
61および遅角室62の油圧を無段階に制御する油圧制
御弁の一例としてのリニアソレノイドバルブ90が設け
られている。ここで、バルブ位相可変機構50と油圧制
御弁は、前述のバルブ制御機構とは別のバルブ制御機構
を構成している。
【0037】吸気カム軸6の回転位置θIを検出する吸
気カム軸センサ67(図1参照)からの信号、排気カム
軸7の回転位置を検出する排気カム軸センサ68(図1
参照)に基づいてピストンの上死点θTDを検出するT
DCセンサからの信号、クランク軸4の回転位置θCを
検出するクランク軸センサ69(図1参照)からの信
号、吸気負圧Pを検出する吸気負圧センサからの信号、
冷却水温TWを検出する冷却水温センサからの信号、ス
ロットル開度θTHを検出するスロットル開度センサか
らの信号、内燃機関1の回転数Neを検出する回転数セ
ンサからの信号が入力される制御手段の一例としての電
子制御ユニット76は、バルブ位相可変機構50、二つ
の油圧応動バルブ80,81の作動を制御する弁作動制
御手段およびリニアソレノイドバルブ90の作動を制御
する弁作動制御手段を備えている。また、これら各セン
サは、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段
を構成している。
【0038】また、電子制御ユニット76に備えられて
いるメモリには、吸気負圧と機関回転数とをパラメータ
として燃料供給量、点火時期および目標カム位相の各マ
ップが記憶されている。そして、燃料供給量マップ、例
えば燃料噴射量マップ、および点火時期マップについて
は、機関低速時、中速時および高速時のバルブ作動特性
に対応させて、それぞれ、低速用、高速用および高速用
のマップが用意されている。また、燃料供給量および点
火時期は、内燃機関1の燃焼状態を制御する制御量であ
り、電子制御ユニット76のメモリに記憶されているこ
れら燃料供給量および点火時期のマップは、前記制御量
を保有する制御量保有手段の一例である。さらに、燃料
を機関の気筒に供給するための燃料供給装置、例えば燃
料噴射弁、および点火時期を制御する点火時期制御装置
は、それぞれ燃焼制御手段の一例であり、マップに記憶
されている制御量に基づいてそれぞれ作動される。
【0039】図8を参照して、第1油圧応動バルブ80
の構造を説明する。第1油圧応動バルブ80は、ハウジ
ング82と、ハウジング82の内部に摺動自在に嵌合す
るスプール83と、スプール83を閉弁方向に付勢する
スプリング84と、電子制御ユニット76の弁作動制御
手段からの指令で作動される常閉型の第1ソレノイド弁
85とを備えている。スプール83は、ハウジング82
に形成された流入ポート82aから分岐したパイロット
油路86を介して入力されるパイロット圧によりスプリ
ング84の弾発力に抗して開位置に移動される。パイロ
ット油路86は第1ソレノイド弁85により開閉され、
第1ソレノイド弁85が開弁したとき、スプール83が
開位置に移動する。
【0040】ハウジング82には、オイルポンプ70に
接続される油路73にオイルフィルタ87を介して連通
する流入ポート82aと、第1油圧供給路39に連通す
る流出ポート82bと、流入ポート82aと流出ポート
82bとに連通するオリフィス穴82cと、流出ポート
82bと連通してシリンダヘッド24の上部空間に開口
するドレンポート82dとが形成されている。スプール
83には、一対のランド83aの間にグルーブ83bが
形成されている。
【0041】スプール83が閉位置にあるとき、流出ポ
ート82bは、オリフィス穴82cのみを介して流入ポ
ート82aと連通するとともに、ドレンポート82dに
連通していて、第1油圧供給路39の作動油の油圧は低
圧となる。スプール83が開位置にあるときは、流出ポ
ート82bは、流入ポート82aとグルーブ83bを介
して連通するとともに、ドレンポート82dとの連通が
断たれて、第1油圧供給路39の作動油の油圧が高圧に
なる。
【0042】さらに、ハウジング82には、スプール8
3の開閉動作を確認するために、流出ポート82bの油
圧を検出して低圧のときオンし、高圧のときオフする第
1油圧スイッチ88が設けられている。
【0043】なお、第2油圧供給路47の油圧も、第1
油圧応動バルブ80と同一構造の第2油圧応動バルブ8
1により切り換えられる。さらに、排気弁12側の第1
および第2油圧応動バルブ80,81も吸気弁11側の
それらと同様である。
【0044】次に、図9を参照して、リニアソレノイド
バルブ90の構造を説明する。リニアソレノイドバルブ
90は、円筒状のスリーブ91と、スリーブ91の内部
に摺動自在に嵌合するスプール92と、スリーブ91に
固定されてスプール92を駆動するデューティソレノイ
ド93と、スプール92をデューティソレノイド93に
向けて付勢するスプリング94とを備えている。電子制
御ユニット76の弁作動制御手段からの指令で、デュー
ティソレノイド93への供給電流量をONデューティで
デューティ制御することにより、スプリング94の弾発
力に抗してスリーブ91に摺動自在に嵌合するスプール
92の軸方向位置を無段階に変化させることができる。
【0045】スリーブ91には、中央の流入ポート91
aと、その両側に位置する進角ポート91bおよび遅角
ポート91cと、それら両ポート91b,91cの両側
に位置する一対のドレンポート91d,91eとが形成
されている。一方、スリーブ91に摺動自在に嵌合する
スプール92には、中央グルーブ92aと、その両側に
位置する一対のランド92b,92cと、それらランド
92b,92cの両側に位置する一対のグルーブ92
d,92eとが形成されている。流入ポート91aはオ
イルポンプ70に接続され、進角ポート91bはバルブ
位相可変機構50の進角室61に接続され、遅角ポート
91cはバルブ位相可変機構50の遅角室62に接続さ
れている。
【0046】以下、バルブ特性切換機構13の動作につ
いて説明する。内燃機関1の低速回転時に、電子制御ユ
ニット76の弁作動制御手段からの指令により第1ソレ
ノイド弁85および第2ソレノイド弁が閉弁し、第1お
よび第2油圧応動バルブ80,81が閉弁して、バルブ
特性切換機構13の第1および第2連結切換機構30,
31に供給される油圧が低圧となると、ロッカーシャフ
ト18内の第1および第2油圧供給路39、47に連な
る第1および第2油圧室37,45の油圧がそれぞれ低
圧となる。それゆえ、第1連結切換機構30の連結ピス
トン32および規制部材33は戻しばね34の弾発力で
図4に図示される連結解除位置に移動し、第2連結切換
機構31の連結ピストン、連結ピン42および規制部材
43は戻しばね44の弾発力で図5に図示される連結解
除位置に移動する。その結果、第1、第2、第3ロッカ
ーアーム19,20,21は相互に切り離され、低速用
カム15に第1ローラ27を当接させた第1ロッカーア
ーム19により一方の吸気弁11が開閉され、隆起部1
7に第3ローラ29を当接させた第3ロッカーアーム2
1により他方の吸気弁11は実質的に閉弁休止される。
このとき高速用カム16に第2ローラ28を当接させた
第2ロッカーアーム20は、吸気弁11の作動には無関
係に空動する。
【0047】内燃機関1の中速回転時に、電子制御ユニ
ット76の弁作動制御手段からの指令により第1ソレノ
イド弁85が開弁し、第1油圧応動バルブ80が開弁し
て、バルブ特性切換機構13の第1連結切換機構30に
供給される作動油の油圧が高圧となる。それゆえ、ロッ
カーシャフト18内の第1油圧供給路39に連なる第1
油圧室37の油圧が高圧となり、連結ピストン32およ
び規制部材33は戻しばね34の弾発力に抗して連結位
置に移動する。一方、第2連結切換機構31は連結解除
位置にある。その結果、第1および第3ロッカーアーム
19,21は相互に連結され、低速用カム15に第1ロ
ーラ27を当接させた第1ロッカーアーム19の揺動
が、それと一体に連結された第3ロッカーアーム21に
伝達されて2個の吸気バルブが開閉駆動される。このと
き、隆起部17の突部は第3ロッカーアーム21の第3
ローラ29から離れて空動し、第2ロッカーアーム20
は吸気弁11の作動には無関係に空動する。
【0048】内燃機関1の高速回転時には、電子制御ユ
ニット76からの指令により第1ソレノイド弁85に加
えて第2ソレノイド弁が開弁して、第1および第2油圧
応動バルブ80,81が開弁し、バルブ特性切換機構1
3の第1および第2連結切換機構31に供給される作動
油の油圧が高圧となる。それゆえ、ロッカーシャフト1
8内の第1および第2油圧供給路39、47から第1お
よび第2油圧室37,45にそれぞれ伝達される油圧が
高圧となる。その結果、第1連結切換機構30の連結ピ
ストン32および規制部材33は継続して連結位置にあ
り、一方第2連結切換機構31の連結ピストン41、連
結ピン42および規制部材43は戻しばね44の付勢力
に抗して連結位置に移動し、第1、第2、第3ロッカー
アーム19,20,21が一体的に連結されるため、高
速用カム16に第3ローラ29を当接させた第2ロッカ
ーアーム20の揺動が、それと一体に連結された第1、
第3ロッカーアーム19,21に伝達されて、2個の吸
気弁11が開閉駆動される。このとき、低速用カム15
の高位部は第1ロッカーアーム19の第1ローラ27か
ら離れて空動し、隆起部17の突部は第3ロッカーアー
ム21の第3ローラ29から離れて空動する。
【0049】それゆえ、内燃機関1の低速回転時には、
一方の吸気弁11を小リフト量および小開弁期間で駆動
し、他方の吸気弁11を実質的に閉弁休止状態とする。
また、内燃機関1の中速回転時には両吸気弁11を小リ
フト量および小開弁期間で駆動することができる。さら
に、内燃機関1の高速回転時には両吸気弁11を大リフ
ト量および大開弁期間で駆動することができる。
【0050】なお、、排気弁12側のバルブ特性切換機
構13も吸気弁11側のそれと同じ動作をし、それによ
って、機関回転数に応じた2個の排気弁12の動作も前
述した2個の吸気弁11と同様に行われる。
【0051】次に、バルブ位相可変機構50の作用につ
いて説明する。内燃機関1の停止時に、バルブ位相可変
機構50は遅角室62が最大容積になり、かつ進角室6
1の容積がゼロになった状態にあり、ロックピン57が
カムスプロケット8のロック穴8cに嵌合して、最も遅
角した状態に保持される。内燃機関1の始動によりオイ
ルポンプ70が作動し、リニアソレノイドバルブ90を
介して進角室61に供給される油圧が所定値を越える
と、油圧によりロックピン57がロック穴8cから離脱
してバルブ位相可変機構50は作動可能な状態になる。
【0052】この状態から、デューティソレノイド93
のデューティ比を、中立位置の設定値、例えば50%よ
り増加させると、図9においてスプール92がスプリン
グ94に抗して中立位置よりも左側に移動し、オイルポ
ンプ70に連なる流入ポート91aがグルーブ92aを
介して進角ポート91bに連通するとともに、遅角ポー
ト91cがグルーブ92eを介してドレンポート91e
に連通する。その結果、バルブ位相可変機構50の進角
室61に油圧が作用するため、図6においてカムスプロ
ケット8に対して吸気カム軸6が時計方向に相対回転
し、吸気カム軸6のカム位相が進角側に連続的に変化す
る。そして、目標とするカム位相が得られたときに、デ
ューティソレノイド93のデューティ比を50%に設定
してリニアソレノイドバルブ90のスプール92を図9
に示す中立位置、すなわち流入ポート91aを一対のラ
ンド92b,92c間に閉塞し、かつ遅角ポート91c
および進角ポート91bをそれぞれランド92b,92
cで閉塞する位置に停止させることにより、カムスプロ
ケット8および吸気カム軸6を一体化してカム位相を一
定に保持することができる。
【0053】吸気カム軸6のカム位相を遅角側に連続的
に変化させるには、デューティソレノイド93のデュー
ティ比を50%より減少させてスプール92を中立位置
から右動させ、オイルポンプ70に連なる流入ポート9
1aをグルーブ92aを介して遅角ポート91cに連通
させるとともに、進角ポート91bをグルーブ92dを
介してドレンポート91dに連通させればよい。そし
て、目標とする位相が得られたときに、デューティソレ
ノイド93のデューティ比を50%に設定してスプール
92を図9に示す中立位置に停止させれば、流入ポート
91a、遅角ポート91cおよび進角ポート91bを閉
塞してカム位相を一定に保持することができる。
【0054】このようにして、バルブ位相可変機構50
でクランク軸4の位相に対して吸気カム軸6の位相を変
化させることにより、吸気弁11の開閉時期を、吸気カ
ム軸6の回転角の30°の範囲に渡って無段階に進角お
よび遅角することが可能となる。
【0055】次に、吸気弁11側のバルブ特性切換機構
13の制御態様と、燃料噴射量および点火時期の両マッ
プの切換態様について、フローチャートを参照しながら
説明するが、排気弁12側のバルブ特性切換機構13の
制御態様と、それに対応する燃料噴射量および点火時期
の両マップの切換態様も、吸気弁11側のそれらと同様
である。
【0056】図10のフローチャートは、電子制御ユニ
ット76によるバルブ特性切換機構13の第1連結切換
機構30による低速回転および中速回転間でのバルブ作
動特性切換および燃料噴射量および点火時期の両マップ
の切換ルーチンを示すものであり、このルーチンは設定
時間毎に実行される。
【0057】ステップS11では、センサ等に故障が発
生しているか否かが判別され、故障が発生していれば、
ステップS12において第1ソレノイド弁85に閉弁指
令が出されて、一方の吸気弁11が低速用カム15によ
り駆動され、他方の吸気弁11は実質的に閉弁休止され
る低速バルブ作動特性となる。ステップS12で第1ソ
レノイド弁85が閉弁された後、ステップS25に進む
が、ステップS25以降の処理については後述する。
【0058】ステップS11で故障が発生していなけれ
ば、ステップS13に進んで内燃機関1が始動運転中で
あれば、ステップ14にて始動後ディレイタイマTSが
設定時間、例えば5秒にセットされた後、ステップS1
2に進んで、第1ソレノイド弁85が閉弁状態にされ
る。
【0059】内燃機関1が始動を完了すると、ステップ
15で始動後ディレイタイマTSがタイムアップするま
では、ステップS12に移行して第1ソレノイド弁85
の閉弁状態が保持される。始動後ディレイタイマTSが
タイムアップして、始動後5秒が経過すると、ステップ
S16で冷却水温センサの検出信号に基づいて冷却水温
TWが設定水温TW1、例えば60°Cより低いか否
か、すなわち暖機が完了したか否かが判別される。暖機
中であるときは、ステップS17で第1連結切換機構3
0によるバルブ作動特性の切換えを禁止する切換禁止フ
ラグFINが「1」にセットされて、ステップS19に
進む。
【0060】暖機が完了したときは、ステップS18で
切換禁止フラグFINが「0」にセットされ、ステップ
S19にて切換禁止フラグFINが「1」、すなわち切
換禁止となっているか否かを判別し、切換禁止のとき
は、ステップS12で第1ソレノイド弁85に閉弁指令
が出される。
【0061】ステップS19で切換禁止フラグFINが
切換禁止でなければ、ステップS20で回転数センサで
検出した機関回転数が設定回転数Ne1、例えば200
0rpmより低いか否かが判別され、機関回転数が設定
回転数Ne1より低いとき、すなわち低速回転時は、ス
テップS21にて、前回中速用の燃料噴射量および点火
時期マップを選択していないとき、すなわち全気筒の第
1連結切換機構30が中速バルブ作動特性に切り換えら
れていないときは、ステップS12に進む。
【0062】ステップS21で前回中速用の燃料噴射量
および点火時期マップを選択しているときは、ステップ
S22で第1ソレノイド弁85に閉弁指令が出された
後、ステップS23で第1油圧スイッチ88がオンした
か否か、すなわち第1油圧供給路39の油圧が低圧にな
ったか否かが判別される。第1ソレノイド弁85の開弁
から閉弁への切換時において、ステップS23で第1油
圧スイッチ88がオフからオンになるまでの間は、ステ
ップS31に進み、さらにステップS32ないしステッ
プS35の一連の処理、すなわち低速用のディレイ時間
の設定、低速用切換ディレイタイマTLのセット、燃料
の噴射量制御ルーチンで使用される中速用燃料噴射量マ
ップと点火時期制御ルーチンで使用される中速用点火時
期マップの選択、および中速バルブ作動特性フラグF1
の「1」へのセットがされて、中速用のマップが引き続
き使用される。
【0063】ステップS23で第1油圧スイッチ88が
オンして低圧となったときは、ステップS24で低速用
切換ディレイタイマTLがタイムアップしたか否かが判
別される。低速用切換ディレイタイマTLがタイムアッ
プしていないときには、ステップS34で中速用燃料噴
射量マップと中速用点火時期マップとが選択され、ステ
ップS35にて中速バルブ作動特性フラグF1が「1」
にセットされる。
【0064】ステップS24で低速用切換ディレイタイ
マTLがタイムアップしたときは、全ての気筒におい
て、両吸気弁11が低速用カム15により駆動される中
速バルブ作動特性から、一方の吸気弁11が低速用カム
15により駆動され、他方の吸気弁11は実質的に閉弁
休止される低速バルブ作動特性に切り換わる。そして、
ステップS25で中速用のディレイ時間が設定されて、
その時間がステップS26にて中速用切換ディレイタイ
マTM1にセットされる。続いて、ステップS27にお
いて、電子制御ユニット76のマップ切換手段により低
速用燃料噴射量マップと低速用点火時期マップとが選択
されて、中速用のマップから低速用のマップに切り換え
られる。その後、ステップS28にて、このときのバル
ブ作動特性は低速バルブ作動特性であるため、中速バル
ブ作動特性フラグF1が「0」にセットされる。
【0065】ステップS20で機関回転数Neが設定回
転数Ne1以上のときは、ステップS29にて第1ソレ
ノイド弁85に開弁指令、すなわち中速バルブ作動特性
への切換指令が出される。そして、ステップS30で第
1油圧スイッチ88がオフしたか否か、すなわち第1油
圧供給路39の油圧が高圧になったか否かが判別され
る。第1ソレノイド弁85の閉弁から開弁への切換時に
おいて、ステップS30で第1油圧スイッチ88がオン
からオフになるまでの間は、ステップS24に進み、さ
らにステップS25ないしステップS28の一連の処
理、すなわち中速用のディレイ時間の設定、中速用切換
ディレイタイマTM1のセット、低速用燃料噴射量マッ
プと低速用点火時期マップの選択、および中速バルブ作
動特性フラグF1の「0」へのセットがされて、低速用
のマップが引き続き使用される。
【0066】ステップS30で第1油圧スイッチ88が
オフして第1油圧供給路39が高圧となったときは、ス
テップS31で中速用切換ディレイタイマTM1がタイ
ムアップしたか否かが判別される。中速用切換ディレイ
タイマTM1がタイムアップしていないときには、ステ
ップS27で低速用燃料噴射量マップと低速用点火時期
マップとが選択され、ステップS28にて中速バルブ作
動特性フラグF1が「0」にセットされる。
【0067】ステップS31で中速用切換ディレイタイ
マTM1がタイムアップしたときは、全ての気筒におい
て、一方の吸気弁11が低速用カム15により駆動さ
れ、他方の吸気弁11は実質的に閉弁休止される低速バ
ルブ作動特性から両吸気弁11が低速用カム15により
駆動される中速バルブ作動特性に切り換わる。そして、
ステップS32で低速用のディレイ時間が設定されて、
その時間がステップS33にて低速用切換ディレイタイ
マTLにセットされる。続いて、ステップS34におい
て、電子制御ユニット76のマップ切換手段により中速
用燃料噴射量マップと中速用点火時期マップとが選択さ
れて、低速用のマップから中速用のマップに切り換えら
れる。その後、ステップS35にて中速バルブ作動特性
フラグF1が「1」にセットされる。
【0068】ここで、低速用および中速用切換ディレイ
タイマTL、TM1にセットされるディレイ時間は、第
1油圧供給路39の油圧が変化して全シリンダの第1連
結切換機構30が切換動作を完了するまでの時間に合わ
せて、後述するディレイ時間設定ルーチンにて設定され
るものであり、バルブ特性切換機構13を作動させるオ
イルの性状、特にその粘度を反映したものとなってい
て、結果としてオイル性状に依存するバルブ作動特性の
切換作動の応答性を考慮した値となっている。したがっ
て、機関の運転状態が変化するなどして、オイル性状が
変化したとしても、このディレイ時間経過後の低速用の
両マップと中速用の両マップとへの切換えが行われるタ
イミングは、全ての気筒のバルブ作動特性の切換が完了
するタイミングと略一致している。そのため、広範囲の
機関運転域に渡って、燃料噴射量と点火時期とがバルブ
作動特性に対して適切なものとなり、排気エミッション
の改善が可能となる。
【0069】なお、ステップS11で故障が発生してい
ると判別されたとき、ステップS13で始動中であると
判別されたとき、ステップS13で始動完了後5秒が経
過していないと判別されたとき、ステップS19で切換
禁止フラグが「1」にセットされているとき、およびス
テップS21で前回中速用の燃料噴射量および点火時期
マップを選択しているときは、前述のようにステップS
12に進み、第1ソレノイド弁85が閉弁されて、その
後は、ステップS25で中速用のディレイ時間が設定さ
れて、その時間がステップS26にて中速用切換ディレ
イタイマTM1にセットされ、ステップS27において
低速用燃料噴量マップと低速用点火時期マップとが選択
され、ステップにて中速バルブ特性フラグF1が「0」
にセットされる。
【0070】次に、電子制御ユニット76によるバルブ
特性切換機構13の第2連結切換機構31による中速回
転および高速回転間でのバルブ作動特性切換および燃料
噴射量および点火時期の両マップの切換ルーチンについ
て説明する。図11のフローチャートは、この切換ルー
チンを示すものであり、ルーチンは設定時間毎に実行さ
れる。
【0071】ステップS41では、センサ等に故障が発
生しているか否かが判別され、故障が発生していれば、
ステップS42において第2ソレノイド弁に閉弁指令が
出される。吸気弁11は、そのときの機関回転数Neに
応じて、一方の吸気弁11が低速用カム15により駆動
され、他方の吸気弁11は実質的に閉弁休止される低速
バルブ作動特性、または両吸気弁11が低速用カム15
により駆動される中速バルブ作動特性となる。ステップ
っS42で第2ソレノイド弁が閉弁された後、ステップ
S49に進むが、ステップS49以降の処理については
後述する。
【0072】ステップS41で故障が発生していなけれ
ば、ステップS43に進んで、中速バルブ作動特性フラ
グF1が「1」、すなわち吸気弁11が中速バルブ作動
特性となっているか否かが判別され、中速バルブ作動特
性となっていないときは、ステップS42で第2ソレノ
イド弁の閉弁指令が出され、一方の吸気弁11が低速用
カム15により駆動され、他方の吸気弁11は実質的に
閉弁休止される低速バルブ作動特性となる。
【0073】ステップS43で中速バルブ作動特性とな
っているときは、ステップS44で回転数センサで検出
した機関回転数Neが設定回転数Ne2、例えば500
0rpmより低いか否かが判別され、機関回転数が設定
回転数Ne2より低いとき、すなわち中速運転時は、ス
テップS45にて、前回高速バルブ作動特性フラグF2
が「1」にセットされていたか否かが判別され、高速バ
ルブ作動特性フラグF2が「0」であるとき、すなわち
全気筒の第2連結切換機構31が高速バルブ作動特性に
切り換えられていないときは、ステップS42に進む。
このとき、両吸気弁11は低速用カム15により駆動さ
れる中速バルブ作動特性となっている。
【0074】そして、ステップS45で前回高速バルブ
作動特性フラグF2が「1」であるときは、ステップS
46で第2ソレノイド弁に閉弁指令が出された後、ステ
ップS47で第2油圧スイッチがオンしたか否か、すな
わち第2油圧供給路47の油圧が低圧になったか否かが
判別される。第2ソレノイド弁の開弁から閉弁への切換
時において、ステップS47で第2油圧スイッチがオフ
からオンになるまでの間は、ステップS55に進み、さ
らにステップS56ないしステップS59の一連の処
理、すなわち中速用のディレイ時間の設定、中速用切換
ディレイタイマTM2のセット、高速用燃料噴射量マッ
プと高速用点火時期マップの選択、および高速バルブ作
動特性フラグF2の「1」へのセットがされて、高速用
のマップが引き続き使用される。
【0075】ステップで第2油圧スイッチがオンして低
圧となったときは、ステップで中速用切換ディレイタイ
マがタイムアップしたか否かが判別される。中速用切換
ディレイタイマTM2がタイムアップしていないときに
は、ステップで高速用燃料噴射量マップと高速用点火時
期マップとが選択され、ステップにて高速バルブ作動特
性フラグF2が「1」にセットされる。
【0076】ステップで中速用切換ディレイタイマTM
2がタイムアップしたときは、全ての気筒において、両
吸気弁11が高速用カム16により駆動される高速バル
ブ作動特性から、両吸気弁11が低速用カム15により
駆動される中速バルブ作動特性に切り換わる。そして、
ステップS49で高速用のディレイ時間が設定されて、
その時間がステップS50にて高速用切換ディレイタイ
マTHにセットされる。続いて、ステップS51におい
て、電子制御ユニット76のマップ切換手段により中速
用燃料噴射量マップと中速用点火時期マップとが選択さ
れて、高速用のマップから中速用のマップに切り換えら
れる。その後、ステップS52にて、このときのバルブ
作動特性が中速バルブ作動特性であるため、高速バルブ
作動特性フラグF2が「0」にセットされる。
【0077】ステップS44で機関回転数が設定回転数
Ne2以上のときは、ステップS53にて第2ソレノイ
ド弁の開弁指令、すなわち高速バルブ作動特性への切換
指令が出される。そして、ステップS54で第2油圧ス
イッチがオフしたか否か、すなわち第2油圧供給路47
の油圧が高圧になったか否かが判別される。第2ソレノ
イド弁の閉弁から開弁への切換時において、ステップS
54で第2油圧スイッチがオンからオフになるまでの間
は、ステップS48に進み、さらにステップS49ない
しステップS52の一連の処理、すなわち高速用のディ
レイ時間の設定、高速用切換ディレイタイマTHのセッ
ト、中速用燃料噴射量マップと中速用点火時期マップの
選択、および高速バルブ作動特性フラグF2の「0」へ
のセットがされて、中速用のマップが引き続き使用され
る。
【0078】ステップS54で第2油圧スイッチがオフ
して高圧となったときは、ステップS55で高速用切換
ディレイタイマTHがタイムアップしたか否かが判別さ
れる。高速用切換ディレイタイマTHがタイムアップし
ていないときには、ステップS51で中速用燃料噴射量
マップと中速用点火時期マップとが選択され、ステップ
S52にて高速バルブ作動特性フラグF2が「0」にセ
ットされる。
【0079】ステップS55で高速用切換ディレイタイ
マTHがタイムアップしたときは、全ての気筒におい
て、両吸気弁11が低速用カム15により駆動される中
速バルブ作動特性から両吸気弁11が高速用カム16に
より駆動される高速バルブ作動特性に切り換わる。そし
て、ステップS56で中速用のディレイ時間が設定され
て、その時間がステップS57にて中速用切換ディレイ
タイマTM2にセットされる。続いて、ステップS58
において、電子制御ユニット76のマップ切換手段によ
り高速用燃料噴射量マップと高速用点火時期マップとが
選択されて、中速用のマップから高速用のマップに切り
換えられる。その後、ステップS59にて高速バルブ作
動特性フラグF2が「1」にセットされる。
【0080】ここでも、中速用および高速用ディレイタ
イマTM2、THにセットされるディレイ時間は、第2
油圧供給路47の油圧が変化して全シリンダの第2連結
切換機構31が切換動作を完了するまでの時間に合わせ
て設定されるが、その値は第1連結切換機構30におけ
るディレイ時間と同様に、後述するディレイ時間設定ル
ーチンにて設定される。したがって、その時間は、オイ
ルの性状を反映したものとなっており、機関の運転状態
が変化するなどして、オイル性状が変化したとしても、
このディレイ時間経過後の中速用の両マップと高速用の
両マップとの切換えが行われるタイミングは、全ての気
筒のバルブ作動特性の切換が完了するタイミングと略一
致している。そのため、広範囲の機関運転域に渡って、
燃料噴射量と点火時期とがバルブ作動特性に対して適切
なものとなり排気エミッションの改善が可能となる。
【0081】なお、ステップS41で故障が発生してい
ると判別されたとき、ステップS43で中速バルブ作動
特性フラグF1が「1」にセットされていないとき、お
よびステップS45で前回高速バルブ作動特性フラグF
2が「1」にセットされていないときは、前述のように
ステップS42に進み、第2ソレノイドバルブが閉弁さ
れて、その後は、ステップS49で高速用のディレイ時
間が設定されて、その時間がステップS50にて高速用
切換ディレイタイマTHにセットされ、ステップS51
において中速用燃料噴量マップと中速用点火時期マップ
とが選択され、ステップS52にて高速バルブ作動特性
フラグF2が「0」にセットされる。
【0082】次に、バルブ位相可変機構50の制御態様
について、フローチャートを参照しながら説明する。
【0083】図12のフローチャートは、目標カム位相
を算出するルーチンを示すもので、このルーチンは設定
時間毎に実行される。まず、ステップS61で内燃機関
1が始動運転中であるとき、ステップS62で始動後カ
ム位相制御禁止タイマTSが設定時間、例えば5秒にセ
ットされ、ステップS63でバルブ位相可変機構作動用
ディレイタイマTDが設定時間、例えば0.5秒にセッ
トされ、ステップS64で目標カム位相CMが「0」に
設定され、ステップS65でバルブ位相可変機構50の
作動を許可するか否かを示すバルブ位相可変機構制御許
可フラッグFが「0」にセットされて、その作動が禁止
される。
【0084】内燃機関1が始動を完了すると、ステップ
S66で始動後カム位相制御禁止タイマTSがタイムア
ップするまでは、ステップS63に進み、さらにステッ
プS64およびステップS65に移行して、バルブ位相
可変機構50の作動が禁止される。始動後カム位相制御
禁止タイマTSがタイムアップして、始動後5秒が経過
すると、ステップ67に移行する。ステップS67でバ
ルブ位相可変機構故障フラグFNGが「1」にセットさ
れているか、あるいはステップS68でセンサ等のバル
ブ位相可変機構50以外のセンサ等の故障が発生してい
れば、ステップS63ないしステップS65に移行して
バルブ位相可変機構50の作動が禁止される。
【0085】両ステップS67,68で故障が発生して
いなければ、ステップS69で内燃機関1がアイドル運
転中であるか否かが判別される。アイドル運転中とき
は、例えばスロットル開度センサで検出したスロットル
開度が全閉開度であり、かつ回転数センサで検出した機
関回転数が700rpm近傍のときは、ステップS63
ないしステップS65に移行してバルブ位相可変機構5
0の作動が禁止される。
【0086】ステップS69でアイドル運転中でなけれ
ば、ステップS70で、冷却水温センサで検出した冷却
水温TWが下限値TW2、例えば、0°Cおよび上限値
TW3、例えば110°Cの間にあるか否かが判別さ
れ、さらにステップ71で回転数センサで検出した機関
回転数Neが下限値Ne3、例えば、1500rpmよ
り高いか否かが判別され、ステップS69およびステッ
プS70の各条件が不成立であれば、ステップS63な
いしステップS65に移行してバルブ位相可変機構50
の作動が禁止される。
【0087】ステップS71で機関回転数Neが下限値
Ne3より高いと判別されたときは、バルブ位相可変機
構50を作動させるべくステップS72に移行する。ス
テップS72では、吸気負圧と機関回転数をパラメータ
として設定さた目標カム位相のマップが検索される。こ
こで、ステップS72で目標カム位相CMを検索する手
段が目標位相設定手段である。
【0088】ステップS73で、ステップS72で検索
して得た値が目標カム位相CMとされる。ステップS7
4では、バルブ位相可変機構50が非作動状態から作動
状態に移行する際のハンチングを防止すべく、バルブ位
相可変機構作動用ディレイタイマTDがタイムアップす
るのを待った後に、ステップS75でバルブ位相可変機
構制御許可フラグFが「1」にセットされて、バルブ位
相可変機構50の作動が許可される。
【0089】図13のフローチャートは、バルブ位相可
変機構50によりカム位相をフィードバック制御するル
ーチンを示すもので、このルーチンは設定時間毎に実行
される。
【0090】まず、ステップS81でバルブ位相可変機
構故障フラグFNGが「1」にセットされておらず、バ
ルブ位相可変機構50が正常であり、かつステップS8
2でバルブ位相可変機構制御許可フラグFが「1」にセ
ットされていて、バルブ位相可変機構50が作動中であ
るとき、ステップS83で、目標カム位相算出ルーチン
で算出した目標カム位相CMと、吸気カム軸センサ67
およびクランク軸センサの出力から算出した実際のカム
位相である実カム位相Cとの偏差DMが算出されるとと
もに、ステップS84で前回のループでの実カム位相C
(n−1)および今回のループでの実カム位相C(n)
の差分DCが算出される。ここで、吸気カム軸センサ6
7およびクランク軸センサの出力から実カム位相Cを算
出する手段が位相検出手段である。
【0091】続くステップS85でバルブ位相可変機構
制御許可フラグFが「0」から「1」に変化していれ
ば、すなわち今回のル−プでバルブ位相可変機構50の
作動が禁止から許可に切り換わった場合には、ステップ
S86に移行して偏差DMが第1フィードフォワード制
御判定値D1、例えばクランク角相当で10°と比較さ
れる。その結果、偏差DMが第1フィードフォワード制
御判定値D1よりも大きければ、ステップS87でフィ
ードフォワード制御フラグFFFが「1」にセットさ
れ、本来はフィードバック制御すべきバルブ位相可変機
構50がフィードフォワード制御される。
【0092】すなわち、ステップS89でバルブ位相可
変機構50の今回のループの操作量D(n)が上限値D
H1に設定された後、ステップS103でバルブ位相可
変機構50のリニアソレノイドバルブ90のデューティ
比DOUTが今回操作量D(n)とされる。以後のルー
プでは、前記ステップS85の判別結果がNOになり、
かつステップS90の判別結果がYESになるため、再
び前記ステップS86で偏差と第1フィードフォワード
制御判定値D1との大小が比較され、偏差DMが大きい
間はステップS87ないしステップS89を経てステッ
プS103に移行する。
【0093】したがって、バルブ位相可変機構50の制
御が開始されたときに目標カム位相CMと実カム位相C
との偏差DMが大きければ、その状態が続く間、バルブ
位相可変制御の今回操作量D(n)が定数である上限値
DH1に設定されることにより、バルブ位相可変機構5
0はフィードフォワード制御されることになる。このよ
うに、偏差DMが大きいために収束性が懸念される間だ
けフィードフォワード制御を継続することで、応答性お
よび収束性を両立させることができる。
【0094】前記ステップS86で、制御開始当初から
偏差DMが第1フィードフォワード制御判定値D1以下
である場合、あるいは上述したフィードフォワード制御
中に偏差DMが第1フィードフォワード制御判定値D1
以下になった場合、ステップS91でバルブ位相可変機
構50のフィードフォワード制御フラグFFFが「0」
にセットされて、ステップS92に移行する。ステップ
S92では前回積分項DI(nー1)が0であれば、ス
テップS93で前回積分項DI(nー1)を初期値に設
定する。
【0095】ステップS94では、偏差DM(目標カム
位相CMが実カム位相Cより大きい場合)が第1フィー
ドフォワード制御判定値D1よりも小さい第2フィード
フォワード制御判定値D2と比較される。その結果、両
者間の偏差DMが大きければ、ステップS95で今回操
作量D(n)が上限値DH2に設定された後、ステップ
S103でリニアソレノイドバルブ90のデューティ比
DOUTが今回操作量D(n)とされる。
【0096】同様に、ステップS96で偏差DM(目標
カム位相CMが実カム位相Cより小さい場合)が、第1
フィードフォワード制御判定値D1よりも絶対値が小さ
い第3フィードフォワード制御判定値D3と比較され
る。その結果、両者間の偏差DMが大きければ、ステッ
プS97で今回操作量D(n)が下限値DL2に設定さ
れた後、ステップS103でリニアソレノイドバルブ9
0のデュ−ティ比DOUTが今回操作量D(n)とされ
る。
【0097】このように、前記ステップS86で偏差D
Mが第1フィードフォワード制御判定値D1以下になっ
た後も、ステップS94,S96で偏差DMが第2およ
び第3フィードフォワード制御判定値D2,D3以下に
なるまでは、今回操作量D(n)を上限値DH1から上
限値DH2あるいは下限値DL2に持ち換えてフィード
フォワード制御を続行することにより、応答性および収
束性の両立を図ることができる。
【0098】そして、上述したフィードフォワード制御
により偏差DMの絶対値が充分に小さくなってステップ
S94,S96が共に不成立になると、PIDフィード
バック制御を行うべく、ステップS98で比例項ゲイン
KP、積分項ゲインKIおよび微分項ゲインKVが算出
された後、ステップS99で比例項DP、積分項DIお
よび微分項DVがそれぞれ次式で算出される。 DP=KP*DM DI=KI*DM+DI(n−1) DV=KV*DC そして、ステップS100でPIDフィードバック制御
の今回操作量D(n)が、比例項DP、積分項DIおよ
び微分項DVの和として算出される。
【0099】続いて、ステップS101,S102で、
今回操作量D(n)のリミット処理が実行される。すな
わち、ステップS101で今回操作量D(n)が上限値
DH3を越えていれば、ステップS95で上限値DH2
が今回操作量D(n)とされ、またステップS102で
今回操作量D(n)が下限値DL3未満であれば、ステ
ップS97で下限値DL2が今回操作量D(n)とされ
る。そして、ステップS103で操作量D(n)がリニ
アソレノイドバルブ90のデュ−ティ比DOUTとし
て、目標カム位相CMと実カム位相Cとの偏差DMを0
に収束させるべく、バルプ位相可変磯構がフィードバッ
ク制御される。
【0100】ところで、ステップS81でバルブ位相可
変機構50が故障中であってバルブ位相可変機構故障フ
ラグFNGが「1」にセットされているとき、ステップ
S104を経てステップS105で、今回操作量C
(n)の値が、例えばリニアソレノイドバルブ90のデ
ューティ比50%に相当する故障復帰設定値DTに設定
され、続くステップS106で故障復帰タイマTNGが
セットされる。次のループから故障復帰タイマTNGが
タイムアップするまでの間、ステップS104の判別結
果がNOとなり、ステップS107で今回操作量C
(n)が「0」に設定される。
【0101】このような制御により、バルブ位相可変機
構50が故障した場合に、バルブ位相可変機構50を最
も遅角した状態にした上で、リニアソレノイドバルブ9
0が設定時間内に直ちに流入ポート91aと進角ポート
91bとを連通させて、バルブ位相可変機構50を進角
側に作動させることができる。その結果、ゴミの噛み込
みによる故障が発生した場合や、油圧回路の脈動等によ
って瞬間的に故障判断がなされた場合に、バルブ位相可
変機構50あるいはリニアソレノイドバルブ90を自動
的に正常状態に復帰させることができる。
【0102】また、ステップS82でバルブ位相可変機
構制御許可フラグFが「0」にセットされていて、バル
ブ位相可変機構50の作動が禁止されているときは、ス
テップS108でバルブ位相可変機構フィードフォワー
ド制御フラグFFFが「0」にセットされ、さらにステ
ップS109でバルブ位相可変機構50の今回操作量D
(n)が下限値DL1に設定された後、ステップS10
3でバルブ位相可変機構50のリニアソレノイドバルブ
90のデューティ比DOUTが今回操作量D(n)とさ
れる。
【0103】図14のフローチャートは、図10に示さ
れる第1連結切換機構30によるバルブ作動特性と、燃
料噴射量および点火時期の両マップの切換ルーチンのフ
ローチャートにおいて、低速用および中速用の各切換デ
ィレイタイマTL、TM1にセットされるディレイ時間
を設定するために、各ステップS25,S32でなされ
るディレイ時間設定ルーチンのフローチャートをを示し
ている。
【0104】ここでは、バルブ位相可変機構50による
カム位相のフィードバック制御において算出される前回
の実カム位相C(n−1)と今回の実カム位相C(n)
との差分DC、すなわち実カム位相Cの変化速度、およ
びリニアソレノイドバルブ90のスプール92を中立位
置に保持するためのデューティ制御される電流量のデュ
ーティ比を利用して、作動油であるオイルの性状を検出
し、検出されたオイル性状に基づいてディレイ時間を設
定している。
【0105】まず、ステップS111で冷却水温センサ
からの検出信号に基づいて、冷却水温TWが暖機判別温
度より高い設定値TW4(例えば、80°C)より低い
か否かを判別する。冷却水温TWがこの設定値TW4よ
り低いときは、油温は内燃機関1の状態により様々な値
をとり得るため、オイルの粘度に代表されるオイル性状
も様々である。そこで、オイルの性状に依存するバルブ
特性切換機構13の作動応答性、すなわち切換作動にか
かる時間を正確に評価するために、オイルの粘度を含め
たオイルの性状を知ることが必要となる。一方、冷却水
温TWがこの設定値TW4以上であるときは、油温の変
化によるバルブ特性切換機構13の作動応答性に大きな
変化は生じないため、ステップS111で冷却水温TW
が設定値TW4以上と判別された場合は、ステップS1
12に進み、ディレイ時間を設定値(固定値)、例えば
0.2秒に設定する。
【0106】冷却水温TWが設定値TW4より低いとき
は、ステップS113において、回転数センサからの検
出信号に基づいて、機関回転数Neがバルブ特性切換機
構13によるバルブ作動特性の切換回転数を含んだ設定
下限値Ne5および上限値Ne6の範囲内、例えば10
00〜3000rpmの範囲内か否かを判別する。機関
回転数がこの範囲外であるときは、ステップS112に
おいてディレイ時間を設定値とする。
【0107】ステップS113で機関回転数Neが設定
範囲内と判別されると、ステップS114で今回の目標
カム位相CM(n)が前回の目標カム位相CM(n−
1)から変化しているか否かを判別し、変化している場
合は、ステップS115で第1タイマT1が設定時間、
例えば1ないし2秒の間の所定時間経過してタイムアッ
プしたか否かを判別し、タイムアップしたときは、ステ
ップS116で第1タイマT1に設定時間をセットした
後、ステップS112に進む。
【0108】ステップS115で第1タイマT1がタイ
ムアップしていないと判別されると、ステップS117
において、図13のフィードバック制御ルーチンのフロ
ーチャートのステップS84で求めた前回の実カム位相
C(n−1)と今回の実カム位相C(n)との差分DC
に基づいて、図16に示されるディレイ時間と差分DC
との関係を表したマップを参照してディレイ時間を求め
る。ここで、ステップS84で前回の実カム位相C(n
−1)と今回の実カム位相C(n)との差分DCを求め
る手段は、位相の変化速度を算出する位相変化速度算出
手段であり、作動油性状検出手段を構成している。ま
た、ステップS117でディレイ時間を求める手段がデ
ィレイ時間設定手段である。なお、このマップは前記の
各ステップS25,S32で使用されるものが2種類ず
つ用意され、電子制御ユニット76のメモリに記憶され
ている。
【0109】前回の実カム位相C(n−1)と今回の実
カム位相C(n)との差分DCからオイルの性状が検出
できるのは、カム位相を変更する装置であるバルブ位相
可変機構50がオイルの油圧により作動されるものであ
り、その挙動はオイルの粘度等のオイル性状に依存して
いるためである。
【0110】すなわち、バルブ位相可変機構50では、
リニアソレノイドバルブ90により制御されたオイル
を、バルブ位相可変機構50の進角室61および遅角室
62に供給して吸気カム軸6を回動させている。したが
って、リニアソレノイドバルブ90が進角ポート91b
および遅角ポート91cの開口面積の制御を開始してか
ら、オイルが油路を経て進角室61または遅角室62に
流入した後、進角室61と遅角室62との油圧差により
吸気カム軸6が回動を開始して回動を終了するまでのバ
ルブ位相可変機構50の状態変化は、オイルの粘度を代
表とするオイル性状(油温もオイル性状を示す一つの指
標であるが、これも結局オイルの粘度と関連している)
に依存したものとなることは明らかである。それゆえ、
バルブ位相可変機構50の挙動に基づいてオイルの性状
を検出できるのである。そして、ここでは、オイルが進
角室61または遅角室62に流入してからのバルブ位相
可変機構50の挙動を反映している吸気カム軸6の回動
状況からオイル性状を検出するようにした。
【0111】この設定時間は、目標カム位相CMに対す
る実際のカム位相Cの追従性(この追従性は、前述の説
明からオイル性状を反映したものとなることは明らかで
ある)を考慮して決められるものであり、目標カム位相
CMが変化した直後からしばらくの間のバルブ位相可変
機構50の動きは、リニアソレノイドバルブ90の進角
ポート91bまたは遅角ポート91cが全開しているた
め、オイルの性状をより正確に反映したものとなるため
である。この設定時間が経過した後では、バルブ位相可
変機構50の作動応答性から判断して、実際のカム位相
が目標カム位相CMの近傍にある可能性が大きいため、
リニアソレノイドバルブ90のスプール92がその進角
ポート91bおよび遅角ポート91cを閉塞する中立位
置に近づきつつある状態にあり、実カム位相Cの変化は
オイル性状を正確に反映したものとならないためであ
る。そのため、このときは実カム位相Cの変化からのデ
ィレイ時間の設定を行わないことにした。
【0112】ステップS114で目標カム位相が変化し
ていないと判別されたときは、ステップS118で目標
カム位相CMと実カム位相Cとの差の絶対値がクランク
角相当で2°以内にあるか否か、すなわち実カム位相C
が目標カム位相CMに収束しているか否かが判別され
る。ステップS118で収束していると判別されると、
ステップS119で第2タイマT2が設定時間、例えば
0.5秒経過してタイムアップしたか否かが判別され、
タイムアップしていないときはステップS112に進
む。この設定時間は、実カム位相Cが目標カム位相CM
の近傍から目標カム位相CMに一致して、リニアソレノ
イドバルブ90のスプール92が中立位置に達するまで
の待ち時間である。
【0113】ステップS119で第2タイマT2がタイ
ムアップしたと判別されたときは、カム位相、すなわち
吸気弁11の位相が目標カム位相CMになって一定にな
っていると判断し、ステップS120で第2タイマT2
に設定時間をセットした後、ステップS121でスプー
ル92が中立位置にあるときのリニアソレノイドバルブ
90のデューティ比に基づいて、図17に示されるディ
レイ時間とデューティ比との関係を表したマップを参照
してディレイ時間を求める。ここで、電子制御ユニット
76の弁作動制御手段において、リニアソレノイドバル
ブ90のスプール92を中立位置に保持する電流量のデ
ューティ比を決定する手段が作動油性状検出手段であ
る。また、ステップS121でディレイ時間を求める手
段がディレイ時間設定手段である。このマップも、図1
6に示されるディレイ時間と差分DCとの関係を表した
マップと同様に、前記の各ステップS25,S32で使
用されるものが2種類ずつ用意され、電子制御ユニット
76のメモリに記憶されている。
【0114】スプール92がカム位相を一定に保持する
中立位置にあるときのリニアソレノイドバルブ90のデ
ューティ比によりオイル性状を検出できるのは、リニア
ソレノイドバルブ90のコイル部分が雰囲気温度の影響
を受け、その抵抗値が変化するためである。すなわち、
リニアソレノイドバルブ90は、暖機後の状態におい
て、スプール92が中立位置を占めるときの電流量が5
0%のデューティ比となるように設定されているが、暖
機時はリニアソレノイドバルブ90のコイル温度も低温
になっていてその抵抗値が暖機後の値より小さくなって
いるため、リニアソレノイドバルブ90に対する電流が
流れ易い状況にある。このように電流が流れ易いとき、
バッテリ電圧が暖機時および暖機後において一定である
状態では、スプール92の中立位置を保持するための電
流量は同じであるが、そのデューティ比は、暖機後のデ
ューティ比より小さくてよく、コイル温度が低いほど小
さくなる。一方、前述のように、暖機時は油温も低いた
めにオイルの性状である粘度が、暖機後のオイルの粘度
より大きくなっており、この粘度は油温が低いほど大き
くなる。したがって、スプール92が中立位置を占める
ときの、すなわちカム位相が一定に保持されているとき
のリニアソレノイドバルブ90のデューティ比によりオ
イル性状であるその粘度が検出できるのである。
【0115】ステップS118で実カム位相Cが目標カ
ム位相CMに収束していないと判別されたときは、ステ
ップS122で第3タイマT3が設定時間、例えば1な
いし2秒の間の所定時間経過してタイムアップしたと判
別されたときは、ステップS123で第3タイマT3に
設定時間をセットした後、ステップS112に進む。
【0116】ステップS122で第3タイマT3がタイ
ムアップしていないと判別されたときは、ステップ11
7に進み、差分DCに基づいてディレイ時間を求める。
なお、この第3タイマT3の設定時間は、第1タイマT
1にセットされる設定時間と同じ意味を有するものであ
る。
【0117】なお、図11に示される第2連結切換機構
31によるバルブ作動特性と、燃料噴射量および点火時
期の両マップの切換ルーチンのフローチャートにおいて
も、中速用および高速用の各切換ディレイタイマTM
2、THにセットされるディレイ時間を設定するため
に、各ステップS49,S56でなされるディレイ時間
設定ルーチンとして、前述の第1連結切換機構30のデ
ィレイ時間を設定するルーチンのフローチャートのステ
ップS113の機関回転数Neの設定範囲を、下限値N
e5を4000rpmに、そして上限値Ne6を600
0rpmにそれぞれ変更して、その他のステップを同一
としたルーチンが使用される。
【0118】なお、これら吸気弁11側のバルブ特性切
換機構13のディレイ時間を設定するルーチンと同様の
ルーチンが、排気弁12側のバルブ特性切換機構13の
ディレイ時間を設定する場合に使用される。
【0119】この実施形態は、前記のように構成されて
いるので、以下の効果を奏する。バルブ特性切換機構1
3により切り換えられる低速、中速および高速のバルブ
作動特性にそれぞれ対応する燃料噴射量マップと点火時
期マップの切換タイミングを決めるディレイ時間は、バ
ルブ特性切換機構13を作動させるオイルの性状、特に
その粘度を反映したものとなっていて、結果としてオイ
ル性状に依存するバルブ作動特性の切換作動の応答性を
考慮した値となっている。したがって、機関の運転状態
が変化するなどして、オイル性状が変化したとしても、
このディレイ時間経過後の燃料噴射量マップおよび点火
時期マップの切換えが行われるタイミングは、全ての気
筒のバルブ作動特性の切換が完了するタイミングと略一
致している。そのため、広範囲の機関運転域に渡って、
燃料噴射量と点火時期とがバルブ作動特性に対して適切
なものとなり、排気エミッションの改善が可能となる。
【0120】しかも、ここではオイル性状に影響を与え
る要因として、機関の運転状態に基づく要因(例えば油
温)以外に、オイルの種類、オイルの経年変化等のもの
があるが、これらの要因を全て取り込んだ結果としての
オイル性状に基づいてディレイ時間が設定できるので、
例えば、油温センサで検出したオイル性状を利用する場
合に比べて、より正確なディレイ時間を設定でき、した
がって、燃料噴射量および点火時期の両マップのより正
確な切換タイミングの設定ができる。
【0121】オイル性状は、オイルの油圧で作動される
バルブ位相可変機構50の挙動に基づいて、すなわちバ
ルブ位相可変機構50の動作に依存する実カム位相Cの
変化から算出される目標カム位相CMと実カム位相Cの
偏差DM、または実カム位相Cの差分DC(変化速度)
に基づいて検出できるので、オイル性状を直接検出する
検出手段、例えば油温センサは不要であり、コストを削
減できる。
【0122】また、実カム位相Cの差分DCを利用して
いるため、位相が大きく変化した場合や連続的に変化し
ている場合にも作動油性状の検出が可能であることか
ら、広範囲の機関運転域において作動油性状を逐次検出
することができる。
【0123】ディレイ時間を設定する際に利用する実カ
ム位相Cの差分DCおよび目標カム位相CMと実カム位
相Cとの偏差DMは、カム位相を目標カム位相CMにフ
ィードバック制御する過程で得られるデータを利用でき
るため、カム位相の変化から作動油性状を検出するため
に、実カム位相Cの差分DCや目標カム位相MMと実カ
ム位相Cとの偏差DMを求めるための独自の装置は不要
である。
【0124】バルブ位相可変機構50へ供給されるオイ
ルの油圧を制御するリニアソレノイドバルブ90の挙動
に基づいて、すなわちスプール92がカム位相を一定に
保持する中立位置にあるときのリニアソレノイドバルブ
90へのデューティ制御される電流量のデューティ比に
基づいてオイル性状を検出できるので、カム位相が変化
していない機関運転域であってもオイル性状に対応した
ディレイ時間を設定することができる。
【0125】次に、本出願発明の別の実施形態として、
低速用、中速用および高速用の各切換ディレイタイマT
L、TM1、TM2、THにセットされるディレイ時間
を設定するために各ステップS25,S32,S49,
56でなされるディレイ時間設定ルーチンのみが相違
し、他の構成は前記実施形態と同じにしたものについ
て、図15および図18を参照して説明する。
【0126】このルーチンでは、低速用および中速用の
各ディレイタイマTL、TM1にセットされるディレイ
時間をバルブ位相可変機構50によるカム位相のフィー
ドバック制御において算出される目標カム位相CMと実
カム位相Cとの偏差DM、およびリニアソレノイドバル
ブ90のスプール92を中立位置に保持するためのデュ
ーティ制御される電流量のデューティ比を利用して、作
動油であるオイルの性状を検出し、検出されたオイル性
状に基づいて低速用および中速用のディレイ時間を設定
している。
【0127】図15のフローチャートにおいて、両ステ
ップS131,S133は図14のフローチャートの両
ステップS111,S112と同じであるので説明を省
略する。ただし、両ステップS131,S133での判
別結果がNOである場合は、ステップS132に進み、
ディレイ時間を設定値(固定値)、例えば0.2秒に設
定する。
【0128】ステップS112で機関回転数Neが設定
範囲内と判別されると、ステップS134で今回の目標
カム位相CM(n)が前回の目標カム位相CM(n−
1)から変化しているか否かを判別し、変化している場
合は、ステップS135で目標カム位相CMの変化量が
設定値αより小さいか否かが判別される。このステップ
S135の意味は、目標カム位相CMと実カム位相Cと
の偏差DMによりオイルの性状を検出する場合は、目標
カム位相CMの変化の仕方は様々であるため、可能な限
り同じ条件の下での偏差DMを利用しなければならない
からであり、この設定値αはこの事情を考慮して実験等
により適宜決定されるものである。
【0129】ステップS135で目標カム位相CMの変
化量が設定値α以上の場合は、上述の理由により正確な
オイル性状の検出が困難であるため、ステップS132
に進み、ディレイ時間を設定値(固定値)、例えば0.
2秒に設定する。
【0130】ステップS135で目標カム位相CMの変
化量が設定値αより小さい場合は、ステップS136で
第4タイマT4がタイムアップしたか否かが判別され、
タイムアップしたときはステップS137で第4タイマ
T4に設定時間をセットした後、ステップS138に進
む。ステップS138で第5タイマT5がタイムアップ
していないときは、ステップS139で、図13のフィ
ードバック制御ルーチンのフローチャートのステップS
83で求めた目標カム位相CMと実カム位相Cとの偏差
DMに基づいて、図18に示されるディレイ時間と偏差
DMとの関係を表したマップを参照してディレイ時間を
求める。ここで、ステップS83で目標カム位相CMと
実カム位相Cとの偏差DMを求める手段が作動油性状検
出手段である。また、ステップS139でディレイ時間
を求める手段がディレイ時間設定手段である。なお、こ
のマップは前記の各ステップS25,S32で使用され
るものが2種類ずつ用意され、電子制御ユニット76の
メモリに記憶されている。
【0131】目標カム位相CMと実カム位相Cとの偏差
DMからオイルの性状が検出できるのは、前述の前回実
カム位相C(n−1)と今回実カム位相C(n)との差
分DCからオイル性状を検出できるのと同じ理由であ
り、カム位相を変更する装置であるバルブ位相可変機構
50がオイルの油圧により作動されるものであり、その
挙動はオイルの粘度等のオイル性状に依存しているため
である。
【0132】ステップS136およびステップS138
の意味は、ステップS135と同じであり、前述のよう
に目標カム位相CMの変化の仕方は様々であるため、目
標カム位相CMの小さい変化が生じているときに、特定
の時期の偏差DMを利用しなければ、正確なオイル性状
が検出できないためである。
【0133】ステップS136で第4タイマT4がタイ
ムアップしていないとき、およびステップS138で第
5タイマT5がタイムアップしたと判別されてステップ
S140にて第5タイマT5に設定時間がセットされた
後は、ステップS2に進む。なお、第4タイマT4およ
び第4タイマT5にセットされる設定時間は、正確なオ
イル性状検出の観点から適宜設定される。
【0134】ステップS134で目標カム位相CMが変
化していないと判別されたときは、ステップS141で
実カム位相Cと目標カム位相CMとの偏差DMの絶対値
がクランク角相当で2°以内にあるか否か、すなわち実
カム位相Cが目標カム位相CMに収束しているか否かが
判別される。ステップS141で収束していると判別さ
れると、ステップS142で第6タイマT6が設定時
間、例えば0.5秒経過してタイムアップしたか否かが
判別され、タイムアップしていないときはステップS1
32に進む。この設定時間は、実カム位相Cが目標カム
位相CMの近傍から目標カム位相CMに一致して、リニ
アソレノイドバルブ90のスプール92が中立位置に達
するまでの待ち時間である。
【0135】ステップS142で第6タイマT6がタイ
ムアップしたと判別されたときは、カム位相、すなわち
吸気弁11の位相が目標カム位相CMになって一定にな
っていると判断し、ステップS143で第6タイマT6
に設定時間をセットした後、ステップS144でスプー
ル92が中立位置にあるときのリニアソレノイドバルブ
90のデューティ比に基づいて、図17に示されるディ
レイ時間とデューティ比との関係を表したマップを参照
してディレイ時間を求める。このステップS144でデ
ィレイ時間を求める手段がディレイ時間設定手段であ
る。なお、このマップも、前記の各ステップS25,S
32で使用されるものが2種類ずつ用意され、電子制御
ユニット76のメモリに記憶されている。
【0136】ステップS141で実カム位相Cが目標カ
ム位相CMに収束していないと判別されたときは、ステ
ップS145で第7タイマT7がタイムアップしたか否
かが判別され、タイムアップしたときはステップS14
6で第7タイマT7に設定時間をセットした後、ステッ
プS147に進む。ステップS147で第8タイマT8
がタイムアップしていないときは、ステップS139に
進み、偏差DMに基づいてディレイ時間を求める。な
お、両ステップS145,S147の意味は、両ステッ
プS136,S138と同じである。また、第7タイマ
T7および第8タイマT8にセットされる設定時間は、
正確なオイル性状検出の観点から適宜設定される。
【0137】ステップS145で第6タイマT7がタイ
ムアップしていないとき、およびステップS147で第
8タイマT8がタイムアップしたと判別されてステップ
S148にて第8タイマT8に設定時間がセットされた
後は、ステップS132に進む。
【0138】なお、図11に示される第2連結切換機構
31によるバルブ作動特性と、燃料噴射量および点火時
期の両マップの切換ルーチンのフローチャートにおいて
も、各切換ディレイタイマTM2、THにセットされる
ディレイ時間を設定するために、各ステップS49,S
56でなされるディレイ時間設定ルーチンとして、前述
の第1連結切換機構30のディレイ時間を設定するルー
チンのフローチャートのステップS133の機関回転数
Neの設定範囲を、下限値Ne5を4000rpmに、
そして上限値Ne6を6000rpmにそれぞれ変更し
て、その他のステップを同一としたルーチンが使用され
る。
【0139】なお、これら吸気弁11側のバルブ特性切
換機構13のディレイ時間を設定するルーチンと同様の
ルーチンが、排気弁12側のバルブ特性切換機構13の
ディレイ時間を設定する場合に使用される。
【0140】この別の実施形態においても、先の実施形
態の効果と同様の効果が奏される。
【0141】なお、前記両実施形態では、油圧切換弁
は、パイロット油路86を開閉するソレノイド弁85お
よびパイロット圧により駆動されるスプール83を備え
た油圧応動バルブ80,81から構成されていたが、ソ
レノイド弁85およびパイロット油路86を使用するこ
となく、スプール83をソレノイドにより駆動するもの
であってもよく、その場合は油圧スイッチ88を省略で
きる。
【0142】前記両実施形態では、機関の低速回転時に
一方の吸気弁11が実質的に休止閉弁されるものであっ
たが、その吸気弁11を休止させることなく、小リフト
量および小開弁期間で開閉駆動されるように、隆起部1
7を低速用カムとしてもよい。そして、この場合の低速
用カムのリフト量および開弁期間は、低速用カム15と
同じであってもよく、また異なっていてもよい。
【0143】前記両実施形態では、バルブ位相可変機構
50は吸気カム軸6に設けられていたが、吸気カム軸6
の代わりに排気カム軸7にバルブ位相可変機構50が設
けられるものであってもよい。また、動弁機構は、吸気
カム軸6および排気カム軸7の2本のカム軸を備えたも
のでなく、吸気カムおよび排気カムが設けられた1本の
カム軸を備えたものであってもよい。
【0144】前記両実施形態では、バルブ位相可変機構
50およびリニアソレノイドバルブ90の挙動からオイ
ル性状を検出したが、油温やオイルの粘度等、オイル性
状を直接検出するセンサを使用して、その検出結果に基
づいてディレイ時間を設定することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本出願発明が適用される内燃機関の全体図であ
る。
【図2】図1のII方向矢視図である。
【図3】図2のIII−III線断面図である。
【図4】図3のIV−IV線断面図である。
【図5】図3のV−V線断面図である。
【図6】図2のVI−VI線断面図である。
【図7】バルブ特性切換機構およびバルブ位相可変機構
の油圧回路図である。
【図8】油圧応動バルブの断面図である。
【図9】リニアソレノイドバルブの断面図である。
【図10】バルブ特性切換機構による低速回転時および
中速回転時のバルブ作動特性およびマップの切換ルーチ
ンのフローチャートである。
【図11】バルブ特性切換機構による中速回転時および
高速回転時のバルブ作動特性およびマップの切換ルーチ
ンのフローチャートである。
【図12】目標カム位相算出ルーチンのフローチャート
である。
【図13】バルブ位相可変機構のフィードバック制御ル
ーチンのフローチャートである。
【図14】ディレイ時間設定ルーチンのフローチャート
である。
【図15】別のディレイ時間設定ルーチンのフローチャ
ートである。
【図16】ディレイ時間と実カム位相の差分との関係を
示すマップである。
【図17】ディレイ時間と中立位置にあるリニアソレノ
イドバルブへの電流量のデューティ比との関係を示すマ
ップである。
【図18】ディレイ時間と目標カム位相に対する実カム
位相の偏差との関係を示すマップである。図である。
【符号の説明】
1…内燃機関、2…ピストン、3…コネクティングロッ
ド、4…クランク軸、5…ドライブスプロケット、6…
吸気カム軸、7…排気カム軸、8,9…カムスプロケッ
ト、10…タイミングチェーン、11…吸気弁、12…
排気弁、13…バルブ特性切換機構、15…低速用カ
ム、16…高速用カム、17…隆起部、18…ロッカー
シャフト、19、20,21…ロッカーアーム、22…
バルブステム、23…鍔部、24…シリンダヘッド、2
5…バルブスプリング、26…タペットねじ、27,2
8,29…ローラ、30,31…連結切換機構、32…
連結ピストン、33…規制部材、34…戻しばね、3
5,36…ガイド穴、37…油圧室、38…連通路、3
9…油圧供給路、41…連結ピストン、42…連結ピ
ン、43…規制部材、44…戻しばね、45…油圧室、
46…連通路、50…バルブ位相可変機構、51…ボス
部材、52…ピン、53…ボルト、54…ハウジング、
55…プレート、56…ボルト、57…ロックピン、5
8…スプリング、59,60…シール部材、61…進角
室、62…遅角室、63…進角用油路、64…遅角用油
路、65,66…油路、67…吸気カム軸センサ、68
…排気カム軸センサ、69…クランク軸センサ、70…
オイルポンプ、71…オイルパン、72,73,74,
75…油路、76…電子制御ユニット、80,81…油
圧応動バルブ、82…ハウジング、83…スプール、8
4…スプリング、85…ソレノイド弁、86…パイロッ
ト油路、87…オイルフィルタ、88…油圧スイッチ、
90…リニアソレノイドバルブ、91…スリーブ、92
…スプール、93…デューティソレノイド、94…スプ
リング。
フロントページの続き Fターム(参考) 3G016 AA02 AA08 AA12 AA19 BA03 BA06 BA23 BA28 BA36 BA39 BA42 BA43 BB14 BB17 BB18 BB22 CA21 CA32 DA06 DA08 DA13 DA22 GA01 GA07 3G092 AA01 AA13 BA09 BB01 CB02 DA01 DA02 DA04 DA09 DA14 DF04 DF09 DG02 DG05 DG09 EA09 EA11 EA13 EA14 EA15 EA16 EA17 EA21 EA22 EA26 EA27 EC08 EC10 FA01 FA09 FA15 FA50 FB02 FB03 GA01 GA02 GA14 HA05Z HA06Z HA13X HA13Z HB01X HC09X HE01Z HE03Z HE04Z HE08Z

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の運転状態を検出する運転状態
    検出手段と、該内燃機関の吸気弁および排気弁の少なく
    ともいずれか一方のバルブ作動特性を切り換える油圧式
    のバルブ特性切換機構および油圧源から該バルブ特性切
    換機構へ供給される作動油の油圧を切り換える油圧切換
    弁を有する第1バルブ制御機構を備えた動弁装置と、前
    記運転状態検出手段により検出された運転状態に応じて
    前記油圧切換弁の作動を制御する第1弁作動制御手段
    と、前記バルブ作動特性にそれぞれ対応して前記内燃機
    関の燃焼状態を制御する制御量が保有された制御量保有
    手段と、該制御量保有手段の制御量に基づいて作動され
    る燃焼制御手段と、前記作動油の性状を検出する作動油
    性状検出手段と、前記油圧切換弁の油圧切換時点から前
    記バルブ特性切換機構によるバルブ作動特性の切換が完
    了するまでのディレイ時間を、前記作動油性状検出手段
    により検出された作動油性状に基づいて設定するディレ
    イ時間設定手段と、前記油圧切換弁による前記バルブ特
    性切換機構への油圧の切換時点から前記ディレイ時間経
    過後に切換後のバルブ作動特性に対応する前記制御量保
    有手段に切り換える切換手段とを備えることを特徴とす
    る内燃機関の制御装置。
  2. 【請求項2】 前記動弁装置は、さらに、前記吸気弁お
    よび前記排気弁の少なくともいずれか一方の開閉時期で
    ある位相を変更する油圧式のバルブ位相可変機構および
    前記油圧源からバルブ位相可変機構へ供給される作動油
    の油圧を制御する油圧制御弁を有する第2バルブ制御機
    構を有しており、前記油圧制御弁は前記運転状態検出手
    段により検出された運転状態に応じて第2弁作動制御手
    段によりその作動が制御され、また前記作動油性状検出
    手段は、第2バルブ制御機構の挙動に基づいて作動油性
    状を検出することを特徴とする請求項1記載の内燃機関
    の制御装置。
  3. 【請求項3】 位相が変更される前記吸気弁および前記
    排気弁の少なくともいずれか一方の位相を検出する位相
    検出手段と、該位相検出手段により検出された位相の変
    化速度を算出する位相変化速度算出手段を備え、前記作
    動油性状検出手段は、位相の前記変化速度に基づいて作
    動油性状を検出することを特徴とする請求項2記載の内
    燃機関の制御装置。
  4. 【請求項4】 位相が変更される前記吸気弁および前記
    排気弁の少なくともいずれか一方の位相を検出する位相
    検出手段と、前記運転状態検出手段により検出された運
    転状態に基づいて目標位相を設定する目標位相設定手段
    とを備え、前記第2弁作動制御手段は、前記目標位相と
    前記位相検出手段により検出された位相とが一致するよ
    うに前記油圧制御弁の作動を制御し、また前記作動油性
    状検出手段は、前記目標位相と前記位相検出手段により
    検出された位相との偏差に基づいて作動油性状を検出す
    ることを特徴とする請求項2記載の内燃機関の制御装
    置。
  5. 【請求項5】 前記油圧制御弁は、前記第2弁作動制御
    手段によりデューティ制御された供給電流量に応じて作
    動され、前記作動油性状検出手段は、前記油圧制御弁で
    制御された油圧により、バルブ位相可変機構が一定の位
    相を保持しているときの前記供給電流量のデューティ比
    に基づいて作動油性状を検出することを特徴とする請求
    項2記載の内燃機関の制御装置。
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