JP2001159344A - エンジンのトルク制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】目標トルクに応じて吸気弁の作動角を制御する
エンジンにおいて、トルク段差の発生を抑制しつつ、前
記作動角を最小作動角に制御してもトルクを制御できな
い低トルク域のトルク制御を可能にする。 【解決手段】高トルク側から目標トルクが低下するとき
には（Ｓ２）、目標トルクの低下に応じて吸気弁の作動
角を最小作動角に近づけるようにする（Ｓ３）。そし
て、前記作動角が最小作動角になった後は（Ｓ４）、ス
ロットル弁を閉じて目標トルク相当の空気量に制御する
（Ｓ５）。ここで、スロットル弁の閉じ始め領域におい
て、前記吸気弁の作動角を最小作動角から少し拡大し
て、スロットル弁の閉じ制御に伴う空気量の急減によっ
てトルク段差が生じることを回避する（Ｓ５）。

Description

【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、前記吸気弁の作動角によるトル
ク制御領域と前記スロットル弁の閉じ制御によるトルク
制御領域との間でトルクを滑らかに変化させるべく、エ
ンジンの発生トルクを制御するよう構成される。

【０００８】かかる構成によると、吸気弁の作動角を最
小作動角に制御しても吸入空気量を目標トルク相当量
（目標吸入空気量）に制御できないときに、スロットル
弁を閉じて目標吸入空気量に制御するが、作動角のみを
制御する領域とスロットル弁を閉じる領域との間でのト
ルクの繋がりを滑らかにすべく、トルク段差が吸収され
るようにエンジン発生トルクを制御する。即ち、作動角
のみを制御する領域とスロットル弁を閉じる領域との間
で空気量段差が生じるときに、トルクに相関するパラメ
ータを前記空気量段差によるトルク段差を埋めるべく制
御する。

【０００９】請求項２記載の発明では、前記スロットル
弁の閉じ始めの領域において前記吸気弁の作動角を最小
作動角よりも大きく制御することで、トルクを滑らかに
変化させる構成とした。

【００１０】かかる構成によると、作動角のみを制御す
る領域に対して空気量が少なくなるスロットル弁の閉じ
始め領域において、作動角を拡大して空気量の増大を図
り、吸気弁の作動角のみを制御する領域とスロットル弁
を閉じ制御する領域との間での空気量段差を埋めるよう
にする。

【００１１】尚、スロットル弁の閉じ始めの領域とは、
スロットル弁の全開状態で吸気弁の作動角を最小作動角
として制御されるトルク以下の所定トルク領域であっ
て、目標トルクの増大変化に伴って前記領域に入ったと
きには、徐々にトルクが増大してスロットル弁全開状態
かつ最小作動角でのトルクに繋がるようにし、逆に、目
標トルクの減少変化に伴って前記領域に入ったときに
は、徐々にトルクが減少してスロットル弁のみで制御さ
れるトルクに繋がるようにするものである。

【００１２】請求項３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。

【００１３】請求項４記載の発明では、前記スロットル
弁の閉じ始めの領域においてエンジンの点火時期を補正
することで、トルクを滑らかに変化させる構成とした。
かかる構成によると、スロットル弁の閉じ始め領域にお
いて、点火時期をトルクの増大方向に補正して、吸気弁
の作動角のみを制御する領域とスロットル弁を閉じ制御
する領域との間での空気量段差によるトルク段差を埋め
るようにする。

【００１４】一方、請求項５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、エンジンの吸入
空気量が前記目標トルク相当量になるように前記吸気弁
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前記スロッ
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。

【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の領域において、トルク段差を吸収
すべく前記吸気弁の作動角を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、吸気弁の作動角のみ
を制御する領域とスロットル弁を閉じてトルクを制御す
る領域との間で空気量段差が生じるときに、かかる段差
を埋めて両領域間で滑らかにトルクが変化するように、
作動角のみを制御する領域に対して空気量が少なくなる
スロットル弁の閉じ始めの領域において吸気弁の作動角
を最小作動角から増やして空気量を増やすようにする。

【００１８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、吸気弁の
作動角のみを制御する領域とスロットル弁を閉じる領域
との間でトルクの繋がりを滑らかにでき、以て、トルク
段差を生じさせることなく目標トルクに制御できるとい
う効果がある。

【００１９】請求項２，５記載の発明によると、スロッ
トル弁の閉じ制御を行う領域での空気量不足を、吸気弁
の作動角を増やして解消して、トルク段差の発生を抑制
できるという効果がある。

【００２０】請求項３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。

【００２１】請求項４記載の発明によると、空気量の段
差によるトルク段差を、点火時期の補正によって吸収し
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ＩＶ
Ｃ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ＩＶ
Ｃ（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（Ｓ
４）、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。

【００４１】ところで、上記実施の形態では、スロット
ルの閉じ始め領域において、吸気弁３の作動角を最小作
動角から少し拡大して空気を入れるようにしたが、前記
作動角の制御によって空気量の急変を回避する代わり
に、点火時期の補正によってトルク段差の発生を抑制す
る構成としても良い。

【００４２】即ち、高トルク側から減速させる場合であ
れば、吸気弁３の作動角を最小作動角まで制御し、スロ
ットル弁16を閉じ始めるときに、点火時期をトルク増大
方向に補正（進角補正）することで、スロットル弁16の
閉じ制御による空気量の急減でトルク段差が生じること
を回避することが可能である。

【００４３】更に、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
行わせる構成であっても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項５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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G084 BA05 BA17 BA23 DA11 FA05 FA07 FA10 FA18 FA20 FA35 FA38 3G092 AA01 AA05 AA11 AA13 BA01 BA09 DA01 DA02 DA07 DA12 DC03 DD03 DG02 DG09 EA03 EA11 EA22 FA04 GA11 GA14 HA01Z HA07X HA13X HC09X HE03Z HE06X HE08Z HF08Z HF21Z 3G301 HA01 HA19 JA04 KA11 LA03 LA07 LC01 MA12 NE08 NE11 PA01Z PA11Z PE03Z PE06Z PE08Z PE10Z PF01Z PF03Z

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【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、 前記吸気弁の作動角によるトルク制御領域と前記スロッ
   トル弁の閉じ制御によるトルク制御領域との間でトルク
   を滑らかに変化させるべく、エンジンの発生トルクを制
   御するよう構成されたことを特徴とするエンジンのトル
   ク制御装置。
2. 【請求項２】前記スロットル弁の閉じ始めの領域におい
   て前記吸気弁の作動角を最小作動角よりも大きく制御す
   ることで、トルクを滑らかに変化させることを特徴とす
   る請求項１記載のエンジンのトルク制御装置。
3. 【請求項３】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２記載のエンジ
   ンのトルク制御装置。
4. 【請求項４】前記スロットル弁の閉じ始めの領域におい
   てエンジンの点火時期を補正することで、トルクを滑ら
   かに変化させ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。
5. 【請求項５】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、 エンジンの吸入空気量が前記目標トルク相当量になるよ
   うに前記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
   のみ前記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トルク制御手段と、 前記スロットル弁の閉じ始めの領域において、トルク段
   差を吸収すべく前記吸気弁の作動角を最小作動角よりも
   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。