JP2002180855A - 可変動弁装置を備えたエンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃費悪化や燃焼状態の悪化を発生させること
なく、加速時の急激なトルク増加を抑制して加速ショッ
クを防止できる可変動弁装置を備えたエンジンの制御装
置を提供する。 【解決手段】 車両の減速時に吸気カム軸の位相角を事
前にマップに基づく目標位相角より遅角側に制御してお
き（ステップＳ８）、その位相角を再加速の開始後も所
定時間保持することにより（ステップＳ１２，１４）、
再加速時のトルク抑制を行う。このときのトルク抑制作
用は、吸気バルブの閉時期が遅くなって吸入空気の一部
が吸気側に逆流し、これによる吸入空気量の減少で体積
効率が低下して奏されるものであるため、点火時期リタ
ードのような燃費悪化や燃焼状態の悪化等の弊害は発生
しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可変動弁装置を備
えたエンジンの制御装置に関し、詳しくは加速時のエン
ジントルクの急増を抑制して加速ショックを防止するエ
ンジンの制御装置に関するものである。

【０００２】

【関連する背景技術】運転者がアクセルを急激にオン操
作したときの加速ショックを防止する技術として、例え
ば特登録２５６２８４１号公報に記載のように点火時期
リタードが利用されている。図４は点火時期リタードに
よる加速ショックの抑制状況を示すタイムチャートであ
り、運転者のアクセル操作に伴ってスロットル開度が急
増したとき、例えば通常の点火時期制御（リタードな
し）では破線のように点火時期を緩やかに遅角側に制御
するのに対し、実線で示すように点火時期をステップ的
に変化させている。これにより加速の開始初期において
点火時期はより遅角に制御されてエンジントルクが抑制
されることになり、破線で示す車両前後Ｇの急変に起因
する加速ショックが防止される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、点火時
期リタードは比較的簡単にトルク抑制を実現できるもの
の、点火時期を適正値から故意に外すことになるため、
燃費悪化を引き起こすばかりでなく、過度に点火時期を
リタードさせた場合にはエンジンの燃焼状態を悪化させ
てしまうという不具合があった。

【０００４】本発明の目的は、燃費悪化や燃焼状態の悪
化を発生させることなく、加速時の急激なトルク増加を
抑制して加速ショックを防止することができる可変動弁
装置を備えたエンジンの制御装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、少なくとも吸気バルブの閉時期を連続
して変更可能な可変動弁機構を備えたエンジンの制御装
置において、運転状態に応じて吸気バルブの目標閉時期
を設定する目標閉時期設定手段と、目標閉時期設定手段
により設定された目標閉時期に基づき、可変動弁機構を
制御する制御手段と、エンジンの減速時に、吸気バルブ
の目標閉時期を加速時の値より遅角側に補正すると共
に、減速からの再加速時に、補正後の目標閉時期が加速
時の値に変更されるのを一時的に抑制する目標閉時期補
正手段とを備えた。

【０００６】従って、車両を減速させるべくエンジンの
減速が行われた場合等には、吸気バルブの目標閉時期が
加速時の値より遅角側に補正されて、それに基づいて可
変動弁機構により実際の吸気バルブの閉時期が遅角側に
制御される。その後の再加速時には、遅角側に補正され
た目標閉時期を所定時間保持したり、或いは所定のゲイ
ンに従って遅角側から進角側の加速時の値へと緩慢に目
標閉時期を変化させる等して、目標閉時期が加速時の値
に変更されるのが一時的に抑制される。

【０００７】その結果、加速の開始初期においては、通
常の加速時に比較して吸気バルブの閉時期が遅くなり、
一旦燃焼室内に導入された吸入空気の一部が圧縮行程で
ピストンの上昇に伴って吸気側に逆流することになる。
よって、吸入空気量が減少してエンジンの体積効率が低
下し、エンジントルクが抑制されて加速ショックの発生
が防止される。そして、このように体積効率を低下させ
ることでトルク抑制していることから、例えば一般的な
トルク抑制の手法である点火時期リタードのように、点
火時期を適正範囲から外した結果、燃費悪化や燃焼状態
の悪化等の弊害を発生する虞は一切ない。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明をベーン式の可変バ
ルブタイミング機構を備えた筒内噴射型エンジンの制御
装置に具体化した一実施形態を説明する。図１の概略構
成図において、１は自動車用の筒内噴射型直列４気筒ガ
ソリンエンジンであり、燃焼室や吸気装置等が筒内噴射
専用に設計されている。エンジン１にはＤＯＨＣ４弁式
の動弁機構が採用されており、そのシリンダヘッド２の
上部に設けられた吸気カム軸３ａ及び排気カム軸３ｂの
前端にはタイミングプーリ４ａ，４ｂが接続され、これ
らのタイミングプーリ４ａ，４ｂはタイミングベルト５
を介してクランク軸６に連結されている。クランク軸６
の回転に伴ってタイミングプーリ４ａ，４ｂと共にカム
軸３ａ，３ｂが回転駆動され、これらのカム軸３，３ｂ
により吸気バルブ７ａ及び排気バルブ７ｂが開閉駆動さ
れる。

【０００９】吸気カム軸３ａと吸気側のタイミングプー
リ４ａとの間には可変バルブタイミング機構８が設けら
れ、可変バルブタイミング機構８は、エンジン１により
駆動される潤滑用のオイルポンプ９に対してオイルコン
トロールバルブ（以下、ＯＣＶという）１０を介して接
続されている。可変バルブタイミング機構８は、吸気側
のタイミングプーリ４ａに設けたハウジング内にベーン
ロータを回動可能に設け、そのベーンロータに吸気カム
軸３ａを連結して構成されている。この構成は、例えば
特開２０００−２７６０９号公報等で公知のため詳細は
説明しないが、オイルポンプ９から供給される作動油を
ＯＣＶ１０にて切換制御して可変バルブタイミング機構
８に供給し、その油圧によりベーンロータを任意の方向
に回動し、タイミングプーリ４ａに対するカム軸３ａの
位相、即ち、吸気バルブ７ａの開閉タイミングを調整し
得るようになっている。

【００１０】一方、シリンダヘッド２には各気筒毎に点
火プラグ１１と共に電磁式の燃料噴射弁１２が取り付け
られており、図示しない燃料ポンプから供給された高圧
燃料が、燃料噴射弁１２より燃焼室１３内に直接噴射さ
れるようになっている。シリンダヘッド２には、両カム
軸３ａ，３ｂ間を抜けるようにして略直立方向に吸気ポ
ート１４が形成され、スロットルバルブ１５により流量
調整された吸入空気は、吸気バルブ７ａの開弁に伴って
吸気ポート１４から燃焼室１３内に導入されるようにな
っている。一方、排気ポート１６については通常のエン
ジンと同様に略水平方向に形成されており、燃焼後の排
ガスが排気バルブ７ｂの開弁に伴って、排気ポート１６
から排気通路１７を経て排出されるようになっている。

【００１１】車室内には、図示しない入出力装置、制御
プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置
（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイ
マカウンタ等を備えたＥＣＵ（エンジン制御ユニット）
２１が設置されており、エンジン１の総合的な制御を行
う。ＥＣＵ２１の入力側には、エンジンの回転速度Ｎe
を検出する回転速度センサ２２、スロットルバルブ１５
の開度ＴＰＳを検出するスロットルセンサ２３、車両の
走行速度Ｖを検出する車速センサ２４等の各種センサ類
が接続されている。又、ＥＣＵ２１の出力側には、前記
したＯＣＶ１０、点火プラグ１１、燃料噴射弁１２が接
続されている。

【００１２】ＥＣＵ２１は、各センサからの検出情報に
基づいて、点火プラグ１１による点火時期制御や燃料噴
射弁１２による燃料噴射制御を実行すると共に、ＯＣＶ
１０を駆動して可変バルブタイミング機構８による吸気
カム軸３ａの位相角制御を実行する（制御手段）。吸気
カム軸３ａの位相角制御は目標位相角に基づいて実行さ
れ、この目標位相角は、例えばエンジン負荷を表す目標
平均有効圧Ｐe（目標スロットル開度ＴＰＳとエンジン
回転速度Ｎeから求められる）及びエンジン回転速度Ｎe
に基づいて、予め設定されたマップから決定される（目
標閉時期設定手段）。

【００１３】又、ＥＣＵ２１は、運転者のアクセルのオ
フ操作により車両が減速され、その後に再加速が開始さ
れたときに、上記マップに基づいて決定される目標位相
角より遅角側に吸気カム軸３ａの位相角を制御し、これ
によりトルク抑制を行う。そこで、このトルク抑制処理
について、図２に示すフローチャート、及び図３に示す
タイムチャートに従って詳述する。

【００１４】ＥＣＵ２１は図２のトルク抑制ルーチンを
所定の制御インターバルで実行する。まず、ステップＳ
２で車速Ｖに基づいて現在車両が走行中か否かを判定
し、ＮＯ（否定）のときにはステップＳ４に移行して通
常の位相角制御、つまり上記したマップに基づく制御を
実行する。又、ステップＳ２の判定がＹＥＳ（肯定）の
ときには、ステップＳ６に移行してスロットル開度ＴＰ
Ｓが所定値Ｓ未満か否かを判定する。

【００１５】ステップＳ６の判定がＹＥＳのときには、
運転者によるアクセルのオフ操作により車両が減速中と
見なし、ステップＳ８で可変バルブタイミング機構８を
駆動して、吸気カム軸３ａの位相角を上記マップに基づ
く目標位相角より所定角度だけ遅角側に制御する（目標
閉時期補正手段）。その後、ステップＳ１０でディレー
タイマＴをセットしてルーチンを終了する。

【００１６】一方、前記ステップＳ６の判定がＮＯのと
きには、運転者によるアクセルのオン操作により車両の
加速が開始されたと見なし、ステップＳ１２でディレー
タイマＴが０であるか否かを判定する。ステップＳ１２
の判定がＮＯの間はステップＳ１４でディレータイマＴ
をカウントダウンし続け、ステップＳ１２の判定がＹＥ
Ｓになると、前記ステップＳ４に移行して、通常の位相
角制御に戻る。

【００１７】尚、車両の加減速の判定は上記ステップＳ
６に限らず、例えば車両の減速については車速Ｖの減少
率に基づいて判定し、加速についてはスロットル開度Ｔ
ＰＳの単位時間当たりの増加率に基づいて判定してもよ
い。図３のタイムチャートでは車両の再加速を開始した
以降の制御状況を表しており、既に車両の減速開始に伴
って、吸気カム軸３ａの位相角はマップに基づく目標位
相角より遅角側に制御されている。運転者によるアクセ
ルの急激なオン操作に応答してスロットル開度ＴＰＳが
増加すると、エンジン１の体積効率と共にエンジントル
クが増加し始める。上記のように吸気カム軸３ａの位相
角は加速開始のタイミングからディレーされてマップに
基づく目標位相角に戻されることから、再加速の開始初
期においては位相角が目標位相角より遅角側となり、吸
気バルブ７ａの開閉タイミングは通常時より遅くなる。

【００１８】その結果、吸気バルブ７ａは、例えば圧縮
行程の中期付近まで開弁保持されて、一旦燃焼室内に導
入された吸入空気の一部が圧縮行程でピストンの上昇に
伴って吸気側に逆流し、図３に破線で示す通常時（遅角
制御なし）に比較して、実線で示すように吸入空気量の
減少に伴ってエンジン１の体積効率が低下し、結果とし
てエンジントルクが抑制されて、破線で示す車両前後Ｇ
の急変に起因する加速ショックが防止される。尚、この
とき、従来技術のようにトルク抑制のための点火時期リ
タードは実施しておらず、本来の点火時期制御に基づい
て点火時期は進角側から遅角側に緩やかに変化される。

【００１９】そして、ディレータイマＴのカウントダウ
ンに相当する所定時間ｔ0の経過後に通常の位相角制御
に復帰し、図３にで示すように、吸気カム軸３ａの位
相角は進角側に制御されてマップに基づく目標位相角に
到達する。その結果、体積効率の増加に伴ってトルク抑
制が中止され、アクセル操作に応じたエンジントルクが
発生して車両の加速が行われる。

【００２０】以上のように本実施形態の可変バルブタイ
ミング機構を備えた筒内噴射型エンジン１の制御装置で
は、車両の減速時に吸気カム軸３ａの位相角を事前にマ
ップに基づく目標位相角より遅角側に制御しておき、そ
の位相角を再加速の開始後も所定時間ｔ0に亘って保持
することにより、再加速時のトルク抑制を達成してい
る。そして、このときのトルク抑制作用は、上記のよう
に吸入空気量の減少で体積効率を低下させて奏されるも
のであることから、従来技術として説明した点火時期リ
タードのように、点火時期を適正範囲から外した結果、
燃費悪化や燃焼状態の悪化等の弊害を発生させることは
一切ない。従って、これらの弊害を発生させることな
く、加速時の急激なトルク増加を抑制して加速ショック
を確実に防止することができる。

【００２１】以上で実施形態の説明を終えるが、本発明
の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例え
ば、上記実施形態では筒内噴射型エンジン１の制御装置
に具体化したが、通常の吸気管内に燃料を噴射する形式
のエンジンに適用してもよい。又、上記実施形態では可
変動弁機構としてベーン式の可変バルブタイミング機構
８を備えたが、例えばヘリカルギアをカム軸の軸方向に
偏移させて位相を変更するヘリカル式の可変バルブタイ
ミング機構を備えてもよい。

【００２２】更に、上記実施形態では、遅角側に制御し
た吸気カム軸３ａの位相角を加速開始のタイミングから
ディレーさせて目標位相角に戻すことで、体積効率を低
下させてトルク抑制を図ったが、その手法はこれに限定
されるものではない。例えばディレーを実施する代わり
に、図４にで示すように、位相角を進角側に制御する
際に、テーリング処理により所定のゲインに従って位相
角を緩慢に進角側に変化させてもよい。このようにした
場合でも、トルク抑制を要する加速の開始初期に実際の
位相角がマップに基づく目標位相角より遅角側に制御さ
れるため、上記実施形態と同様に体積効率を低下させて
エンジントルクを抑制できる。又、要求されるトルク抑
制量やトルク抑制期間によっては、のディレーの手法
とのテーリングの手法とを組み合わせて、に示すよ
うに位相角を加速開始からディレーさせた後にテーリン
グゲインに従って緩慢に進角側に変化させてもよい。

【００２３】一方、上記実施形態では、減速後の再加速
時に点火リタードを一切実施しなかったが、燃費悪化や
燃焼状態の悪化等の弊害が発生しない程度の少量のリタ
ードであれば、実施しても差し支えない。よって、上記
実施形態の位相角の遅角制御に対して点火リタードを併
用してもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の可変動弁装
置を備えたエンジンの制御装置によれば、燃費悪化や燃
焼状態の悪化を発生させることなく、加速時の急激なト
ルク増加を抑制して加速ショックを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態のベーン式の可変バルブタイミング機
構を備えた筒内噴射型エンジンの制御装置を示す概略構
成図である。

【図２】ＥＣＵが実行するトルク抑制ルーチンを示すフ
ローチャートである。

【図３】実施形態の位相角の遅角制御による加速ショッ
クの抑制状況を示すタイムチャートである。

【図４】従来技術の点火時期リタードによる加速ショッ
クの抑制状況を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１ エンジン ７ａ 吸気バルブ ８ 可変バルブタイミング機構（可変動弁機構） ２１ ＥＣＵ（目標閉時期設定手段、制御手段、目標閉
時期補正手段）

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G018 AB05 AB06 AB07 AB16 BA29 BA33 CA19 DA20 DA45 EA02 EA05 EA08 EA11 EA32 EA33 FA01 FA07 GA01 3G092 AA01 AA06 AA11 AB02 BA01 BB02 DA01 DA10 DG06 EA02 EA13 EA16 FA04 FA05 GA12 HA06Z HA13Z HE01Z HF21Z

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも吸気バルブの閉時期を連続し
   て変更可能な可変動弁機構を備えたエンジンの制御装置
   において、 運転状態に応じて上記吸気バルブの目標閉時期を設定す
   る目標閉時期設定手段と、 上記目標閉時期設定手段により設定された目標閉時期に
   基づき、上記可変動弁機構を制御する制御手段と、 上記エンジンの減速時に、上記吸気バルブの目標閉時期
   を加速時の値より遅角側に補正すると共に、減速からの
   再加速時に、該補正後の目標閉時期が加速時の値に変更
   されるのを一時的に抑制する目標閉時期補正手段とを備
   えたことを特徴とする可変動弁装置を備えたエンジンの
   制御装置。