JP2003201868A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実位相の検出間隔とリフト／作動角制御の実
行間隔との大きな相違に起因する両制御の不整合を回避
し、吸気量制御の精度を高める。 【解決手段】 吸気弁のリフト・作動角を連続的に変化
させるリフト・作動角可変機構と、リフト中心角の位相
を連続的に変化させる位相可変機構と、を備え、リフト
・作動角可変機構により制御される実リフト量ｒＬは微
小時間間隔で実質的に連続的に検出され、位相可変機構
により制御される実位相ｒθは、７２０°ＣＡ毎に検出
される。位相のサンプリング期間の途中では、位相可変
機構の応答速度から推定位相ｅθを求め、この推定位相
ｅθに基づき目標リフト量基準値ｔＬｂを補正して目標
リフト量ｔＬを求める。このように推定することで、実
位相ｒθをそのまま用いる場合よりも精度が高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の吸気
弁に用いられる可変動弁装置、特に、吸気弁のリフト量
あるいは作動角を可変制御する第１可変動弁機構と、吸
気弁リフトの中心角の位相を可変制御する第２可変動弁
機構と、を備え、これらの２つの可変動弁機構により吸
入空気量を制御するようにした可変動弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特公平５−８７６４３号公報には、内燃
機関における吸排気弁のリフト・作動角を可変制御する
リフト・作動角可変機構と、リフト中心角の位相を可変
制御する位相可変機構と、を組み合わせてなる内燃機関
の可変動弁装置が開示されている。この装置では、位相
可変機構の制御状態つまりリフト中心角の実位相を検出
するセンサを具備しており、検出した実位相に基づい
て、リフト・作動角可変機構の制御に制限を加えるよう
にしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記公報の装置では、
リフト中心角の実位相を検出するセンサとして、位相制
御用アクチュエータの可動部の位置を接触子を介して検
出するアナログセンサが用いられているが、例えば、位
相検出用のセンサとして非接触型のセンサを用い、カム
シャフト（カム駆動軸）の１回転毎に位相検出を行うよ
うにした場合などは、実位相の検出間隔とリフト量制御
の実行間隔とが大きく異なることになり、位相制御とリ
フト量制御とを整合させることが困難となる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明の内燃機関の可
変動弁装置は、吸気弁のリフト量あるいは作動角の少な
くとも一方を連続的に変更可能な第１可変動弁機構と、
吸気弁リフトの中心角の位相を連続的に変更可能な第２
可変動弁機構と、を備えており、これらの２つの可変動
弁機構を制御することにより内燃機関の吸入空気量を可
変制御している。

【０００５】そして、上記第１可変動弁機構の制御状態
を検出する第１センサと、上記第２可変動弁機構の制御
状態を検出する第２センサと、を備えている。ここで、
上記第１センサは、上記第１可変動弁機構の制御状態を
常時検出可能であり、これに対し、上記第２センサは、
上記第２可変動弁機構の制御状態を特定のタイミングで
のみ検出可能となっている。つまり第２センサでは、例
えば、クランク角度の７２０°毎、あるいは３６０°毎
といった間隔で、第２可変動弁機構の制御状態つまり実
位相が検出される。

【０００６】そして、本発明の可変動弁装置は制御装置
を備えており、この制御装置は、上記第２センサからの
検出信号つまり実位相を示す信号に基づいて上記第２可
変動弁機構を制御する。例えば内燃機関の運転条件に応
じて設定される目標位相に合致するように、第２可変動
弁機構に対し制御指令が出力される。また、制御装置
は、この制御指令に応答して変化する上記第２可変動弁
機構の制御状態を推定し、この推定結果と上記第１セン
サからの検出信号に応じて上記第１可変動弁機構を制御
する。すなわち、例えば内燃機関の運転条件に応じて目
標のリフト量あるいは作動角が設定され、これに合致す
るように第１可変動弁機構が制御されるが、この目標の
リフト量あるいは作動角は、位相が正しく制御されてい
ることを前提とするので、上記制御指令により第２可変
動弁機構の制御状態が変化しつつあるときには、第２セ
ンサの前回の検出タイミングから次の検出タイミングま
での間に実際の制御状態が変化し、目標のリフト量ある
いは作動角が、実際の位相に適合したものとならない。
そこで、本発明では、制御指令に応答して変化する第２
可変動弁機構のそのときの制御状態つまり実際の位相を
推定し、この推定した位相を用いて第１可変動弁機構を
制御する。例えば推定した位相に基づいて、目標のリフ
ト量あるいは作動角が補正される。

【０００７】

【発明の効果】この発明によれば、第２センサによる第
２可変動弁機構の制御状態の検出が例えば機関の１サイ
クル毎に１回といったように大きな間隔で行われる場合
でも、その間の第２可変動弁機構の制御状態を推定する
ことにより、リフト量あるいは作動角の制御を高精度に
微小間隔で実行することが可能となる。換言すれば、実
位相の検出間隔とリフト／作動角制御の実行間隔との大
きな相違に起因する両制御の不整合を回避することがで
き、吸入空気量の制御精度が向上する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この発明を、自動車用火花
点火式ガソリン機関の吸気弁に適用した実施の形態につ
いて説明する。

【０００９】図１は、内燃機関の吸気弁側可変動弁装置
の構成を示す構成説明図であり、この可変動弁装置は、
可変動弁機構として、吸気弁のリフト・作動角を変化さ
せるリフト・作動角可変機構１（第１可変動弁機構に相
当する）と、そのリフトの中心角の位相（図示せぬクラ
ンクシャフトに対する位相）を進角もしくは遅角させる
位相可変機構２１（第２可変動弁機構に相当する）と、
を備えている。

【００１０】まず、リフト・作動角可変機構１を説明す
る。なお、このリフト・作動角可変機構１は、本出願人
が先に提案したものであるが、例えば特開平１１−１０
７７２５号公報等によって公知となっているので、その
概要のみを説明する。

【００１１】リフト・作動角可変機構１は、シリンダヘ
ッド（図示せず）に摺動自在に設けられた吸気弁１１
と、シリンダヘッド上部のカムブラケット（図示せず）
に回転自在に支持された駆動軸２と、この駆動軸２に、
圧入等により固定された偏心カム３と、上記駆動軸２の
上方位置に同じカムブラケットによって回転自在に支持
されるとともに駆動軸２と平行に配置された制御軸１２
と、この制御軸１２の偏心カム部１８に揺動自在に支持
されたロッカアーム６と、各吸気弁１１の上端部に配置
されたタペット１０に当接する揺動カム９と、を備えて
いる。上記偏心カム３とロッカアーム６とはリンクアー
ム４によって連係されており、ロッカアーム６と揺動カ
ム９とは、リンク部材８によって連係されている。

【００１２】上記駆動軸２は、後述するように、タイミ
ングチェーンないしはタイミングベルトを介して機関の
クランクシャフトによって駆動されるものである。

【００１３】上記偏心カム３は、円形外周面を有し、該
外周面の中心が駆動軸２の軸心から所定量だけオフセッ
トしているとともに、この外周面に、リンクアーム４の
環状部が回転可能に嵌合している。

【００１４】上記ロッカアーム６は、略中央部が上記偏
心カム部１８によって揺動可能に支持されており、その
一端部に、連結ピン５を介して上記リンクアーム４のア
ーム部が連係しているとともに、他端部に、連結ピン７
を介して上記リンク部材８の上端部が連係している。上
記偏心カム部１８は、制御軸１２の軸心から偏心してお
り、従って、制御軸１２の角度位置に応じてロッカアー
ム６の揺動中心は変化する。

【００１５】上記揺動カム９は、駆動軸２の外周に嵌合
して回転自在に支持されており、側方へ延びた端部に、
連結ピン１７を介して上記リンク部材８の下端部が連係
している。この揺動カム９の下面には、駆動軸２と同心
状の円弧をなす基円面と、該基円面から所定の曲線を描
いて延びるカム面と、が連続して形成されており、これ
らの基円面ならびにカム面が、揺動カム９の揺動位置に
応じてタペット１０の上面に当接するようになってい
る。

【００１６】すなわち、上記基円面はベースサークル区
間として、リフト量が０となる区間であり、揺動カム９
が揺動してカム面がタペット１０に接触すると、徐々に
リフトしていくことになる。なお、ベースサークル区間
とリフト区間との間には若干のランプ区間が設けられて
いる。

【００１７】上記制御軸１２は、図１に示すように、一
端部に設けられたリフト・作動角制御用アクチュエータ
１３によって所定角度範囲内で回転するように構成され
ている。このリフト・作動角制御用アクチュエータ１３
は、例えばウォームギア１５を介して制御軸１２を駆動
するサーボモータ等からなり、エンジンコントロールユ
ニット１９（制御装置）からの制御信号によって制御さ
れている。ここで、制御軸１２の回転角度は、アナログ
センサからなる第１センサつまり制御軸センサ１４によ
って検出され、この検出した実際の制御状態に基づいて
上記アクチュエータ１３がクローズドループ制御され
る。

【００１８】このリフト・作動角可変機構１の作用を説
明すると、駆動軸２が回転すると、偏心カム３のカム作
用によってリンクアーム４が上下動し、これに伴ってロ
ッカアーム６が揺動する。このロッカアーム６の揺動
は、リンク部材８を介して揺動カム９へ伝達され、該揺
動カム９が揺動する。この揺動カム９のカム作用によっ
て、タペット１０が押圧され、吸気弁１１がリフトす
る。

【００１９】ここで、リフト・作動角制御用アクチュエ
ータ１３を介して制御軸１２の角度が変化すると、ロッ
カアーム６の揺動運動の中心位置が動いて該ロッカアー
ム６の初期位置が変化し、ひいては揺動カム９の初期揺
動位置が変化する。

【００２０】例えば偏心カム部１８が図の上方へ位置し
ているとすると、ロッカアーム６は全体として上方へ位
置し、揺動カム９の連結ピン１７側の端部が相対的に上
方へ引き上げられた状態となる。つまり、揺動カム９の
初期位置は、そのカム面がタペット１０から離れる方向
に傾く。従って、駆動軸２の回転に伴って揺動カム９が
揺動した際に、基円面が長くタペット１０に接触し続
け、カム面がタペット１０に接触する期間は短い。従っ
て、リフト量が全体として小さくなり、かつその開時期
から閉時期までの角度範囲つまり作動角も縮小する。

【００２１】逆に、偏心カム部１８が図の下方へ位置し
ているとすると、ロッカアーム６は全体として下方へ位
置し、揺動カム９の連結ピン１７側の端部が相対的に下
方へ押し下げられた状態となる。つまり、揺動カム９の
初期位置は、そのカム面がタペット１０に近付く方向に
傾く。従って、駆動軸２の回転に伴って揺動カム９が揺
動した際に、タペット１０と接触する部位が基円面から
カム面へと直ちに移行する。従って、リフト量が全体と
して大きくなり、かつその作動角も拡大する。

【００２２】上記の偏心カム部１８の初期位置は連続的
に変化させ得るので、これに伴って、バルブリフト特性
は、連続的に変化する。つまり、リフトならびに作動角
を、両者同時に、連続的に拡大，縮小させることができ
る。各部のレイアウトによるが、例えば、リフト・作動
角の大小変化に伴い、吸気弁１１の開時期と閉時期とが
ほぼ対称に変化する。

【００２３】次に、位相可変機構２１は、図１に示すよ
うに、上記駆動軸２の前端部に設けられたスプロケット
２２と、このスプロケット２２と上記駆動軸２とを、所
定の角度範囲内において相対的に回転させる位相制御用
アクチュエータ２３と、から構成されている。上記スプ
ロケット２２は、図示せぬタイミングチェーンもしくは
タイミングベルトを介して、クランクシャフトに連動し
ている。上記位相制御用アクチュエータ２３は、例えば
油圧式、電磁式などの回転型アクチュエータからなり、
エンジンコントロールユニット１９からの制御信号によ
って制御されている。この位相制御用アクチュエータ２
３の作用によって、スプロケット２２と駆動軸２とが相
対的に回転し、バルブリフトにおけるリフト中心角が遅
進する。つまり、リフト特性の曲線自体は変わらずに、
全体が進角もしくは遅角する。また、この変化も、連続
的に得ることができる。この位相可変機構２１の実際の
制御状態は、駆動軸２の回転位置に応答する第２センサ
としての駆動軸センサ１６によって検出され、これに基
づいて、上記アクチュエータ２３がクローズドループ制
御される。

【００２４】このような可変動弁装置を吸気弁側に備え
た本実施例の内燃機関は、スロットル弁に依存せず、吸
気弁１１の可変制御によって吸気量が制御される。な
お、実用機関では、ブローバイガスの還流等のために吸
気系に若干の負圧が存在していることが好ましいので、
図示していないが、吸気通路の上流側に、スロットル弁
に代えて、負圧生成用の適宜な絞り機構を設けることが
望ましい。

【００２５】図２および図３は、上記制御軸センサ１４
の詳細を示している。この実施例では、制御軸センサ１
４は、センサ軸８１の回転角度に応じたセンサ出力を発
生する回転型ポテンショメータからなり、センサ軸８１
が上記制御軸１２に対し同軸上となるように、シリンダ
ヘッドの一部（符号１０１で示す）に固定されている。
センサ軸８１と制御軸１２とは、それぞれの中心位置の
誤差ないしは変位を許容し得るように、互いに直結され
ておらず、制御軸１２の端面の外周部にピン８４が設け
られているとともに、半径方向のスリット８２を備えた
ベースプレート８３が上記センサ軸８１に取り付けられ
ており、上記スリット８２に上記ピン８４が係合して、
制御軸１２の回転がセンサ軸８１に伝達されるように構
成されている。

【００２６】図４および図５は、駆動軸２の位相を検出
する上記駆動軸センサ１６の詳細を示している。この駆
動軸センサ１６は、ホールＩＣ素子を使用した非接触型
のセンサであり、シリンダヘッド１０１に固定されてい
る。この駆動軸センサ１６に対向するように、駆動軸２
の端部に、１箇所にスリット８６を形成した円形のプレ
ート８５が取り付けられており、駆動軸センサ１６から
得られる出力信号は、スリット８６以外の部分でハイ
に、スリット８６部分でローとなる。エンジンコントロ
ールユニット１９は、駆動軸センサ１６の出力信号がハ
イからローへと変化するタイミングを検出し、そのとき
のクランク角度を基準クランク角度（例えば位相可変機
構２１の最遅角状態に対応するクランク角度）と比較す
ることで、クランクシャフトに対する駆動軸２の回転位
相差（これを実位相ｒθと記す）を求めることができ
る。ここで、上記スリット８６は、駆動軸２の１回転毎
に駆動軸センサ１６の前面を横切るので、実位相ｒθの
検出は駆動軸２の１回転毎に行われる。つまり、位相制
御用アクチュエータ２３の回転変位を無視すれば、基本
的に、７２０°ＣＡ毎に実位相ｒθが検出される。

【００２７】次に、上記リフト・作動角可変機構１と上
記位相可変機構２１とを用いた吸入空気量制御について
説明する。図６は、代表的な運転条件における吸気弁の
バルブリフト特性を示したもので、図示するように、ア
イドル等の極低負荷域においては、リフト量が極小リフ
トとなる。これは特に、リフト中心角の位相が吸気量に
影響しない程度にまで小さなリフト量となる。そして、
位相可変機構２１によるリフト中心角の位相は、最も遅
角した位置となり、これによって、閉時期は、下死点直
前位置となる。

【００２８】このように極小リフトとすることによっ
て、吸気流が吸気弁１１の間隙においてチョークした状
態となり、極低負荷域で必要な微小流量が安定的に得ら
れる。そして、閉時期が下死点近傍となることから、有
効圧縮比は十分に高くなり、極小リフトによるガス流動
の向上と相俟って、比較的良好な燃焼を確保できる。

【００２９】一方、アイドル等の極低負荷域よりも負荷
の大きな低負荷領域（補機負荷が加わっているアイドル
状態を含む）においては、リフト・作動角が大きくな
り、かつリフト中心角は進角した位置となる。このとき
には、バルブタイミングをも考慮して吸気量制御が行わ
れることになり、吸気弁閉時期を早めることで、吸気量
が比較的少量に制御される。この結果、リフト・作動角
はある程度大きなものとなり、吸気弁１１によるポンピ
ングロスが低減する。

【００３０】なお、アイドル等の極低負荷域における極
小リフトでは、前述したように、位相を変更しても吸気
量は殆ど変化しないので、極低負荷域から低負荷域へと
移行する場合には、位相変更よりも優先して、リフト・
作動角を拡大する必要がある。空調用コンプレッサ等の
補機の負荷が加わった場合も同様である。

【００３１】一方、さらに負荷が増加し、燃焼が安定し
てくる中負荷域では、図６に示すように、リフト・作動
角をさらに拡大しつつ、リフト中心角の位相を進角させ
る。リフト中心角の位相は、中負荷域のある点で、最も
進角した状態となる。これにより、内部ＥＧＲが利用さ
れ、一層のポンピングロス低減が図れる。

【００３２】また、最大負荷時には、さらにリフト・作
動角を拡大し、かつ最適なバルブタイミングとなるよう
に位相可変機構２１を制御する。なお、図示するよう
に、機関回転数によっても最適なバルブリフト特性は異
なるものとなる。

【００３３】次に、図７および図８のフローチャートに
基づいて上記可変動弁装置の制御の流れを説明する。

【００３４】図７は、位相可変機構２１による位相制御
を行う位相制御ルーチンであって、このルーチンは、駆
動軸センサ１６の出力信号がハイからローへ変化する毎
にエンジンコントロールユニット１９内で実行される。

【００３５】ステップ１０１では、エンジンコントロー
ルユニット１９内のＲＡＭから、目標トルクｔＴ、エン
ジン回転速度Ｎｅ、クランク角度ＣＡを読み込む。上記
目標トルクｔＴは、負荷センサ（例えばアクセル開度セ
ンサ）からの信号に基づいて所定時間毎に算出され、エ
ンジンコントロールユニット１９内のＲＡＭに最新値が
記憶されている。上記エンジン回転速度Ｎｅおよび上記
クランク角度ＣＡについても同様であり、上記エンジン
回転速度Ｎｅは図示せぬエンジン回転センサからの信号
に基づいて、また上記クランク角度ＣＡは図示せぬクラ
ンク角度センサからの信号に基づいて、それぞれ算出・
記憶されている。なお、上記クランク角度ＣＡは、この
ルーチンが実行されたとき、つまり駆動軸センサ１６の
出力信号がハイからローへ変化したときのクランク角度
を示す。

【００３６】ステップ１０２では、上記目標トルクｔＴ
と上記エンジン回転速度Ｎｅとに基づいて目標位相ｔθ
を算出する。具体的には、目標トルクｔＴとエンジン回
転速度Ｎｅとに対応させて目標位相ｔθを記憶させてあ
る目標位相マップから該当する値をルックアップする。
なお、ここで算出した目標位相ｔθは、次回の算出が行
われるまでエンジンコントロールユニット１９内のＲＡ
Ｍに記憶される。

【００３７】ステップ１０３では、上記クランク角度Ｃ
Ａに基づいて実位相ｒθを算出する。エンジンコントロ
ールユニット１９内のＲＯＭには、位相可変機構を基準
状態（最遅角状態）に固定した場合にステップ１０１で
読み込まれるはずのクランク角度を基準値として記憶さ
せてあり、この基準値から実際にステップ１０１で読み
込まれたクランク角度ＣＡを減算することで駆動軸２の
実位相ｒθを算出することができる。なお、ここで算出
した実位相ｒθは次回の算出が行われるまでエンジンコ
ントロールユニット１９内のＲＡＭに記憶される。

【００３８】ステップ１０４では、本ルーチンを実行し
た後の経過時間Ｔｉｍを測定するためのタイマをゼロリ
セットして計測を再スタートさせる。この経過時間つま
りタイマ値Ｔｉｍは、図８のリフト・作動角制御ルーチ
ンで使用される。

【００３９】ステップｌ０５では、上記の目標位相ｔθ
と実位相ｒθとエンジン回転速度Ｎｅとに基づき、位相
制御用アクチュエータ２３を制御するための制御指令つ
まり指令値ｓθを生成する。具体的には、目標位相ｔθ
と実位相ｒθとの偏差およびこの偏差の積分値に応じ
て、比例積分フィードバック制御指令値を生成する。こ
こで、次回本ルーチンを実行する時点で実位相ｒθが目
標位相ｔθへ到達するように、フィードバック制御にお
ける制御ゲイン（比例ゲイン・積分ゲイン）がエンジン
回転速度Ｎｅに応じて可変設定される。なお、ここで算
出した指令値ｓθは、次回の算出が行われるまでエンジ
ンコントロールユニット１９内のＲＡＭに記憶され、こ
の指令値ｓθに応じた駆動信号が位相制御用アクチュエ
ータ２３に送られる。

【００４０】図８は、リフト・作動角制御ルーチンを示
している。このルーチンは、前述した位相制御ルーチン
と異なり、微小な所定時間毎にエンジンコントロールユ
ニット１９内で繰り返し実行される。

【００４１】ステップ２０１では、エンジンコントロー
ルユニット１９内のＲＡＭから目標トルクｔＴ、エンジ
ン回転速度Ｎｅ、実リフト量ｒＬを読み込む。目標トル
クｔＴおよびエンジン回転速度Ｎｅは、前述した通りで
ある。実リフト量ｒＬは、制御軸センサ１４の出力値を
そのまま読み込んだものである。

【００４２】ステップ２０２では、上記目標トルクｔＴ
と上記エンジン回転速度Ｎｅとに基づいて目標リフト量
基準値ｔＬｂを算出する。具体的には、目標トルクｔＴ
とエンジン回転速度Ｎｅとに対応させて目標リフト量基
準値ｔＬｂを記憶させてある目標リフト量基準値マップ
から該当する値をルックアップする。この目標リフト量
基準値マップは、機関を定常運転して測定したリフト量
の最適値を記憶させてある。換言すると、この目標リフ
ト量基準値ｔＬｂは、各運転条件の下で、実位相が目標
位相と一致している状態のときのリフト量の最適値であ
る。なお、本実施例では、前述したように、リフト・作
動角可変機構１によってリフト量と作動角とが同時に増
減変化するので、リフト量によって作動角も定まる。

【００４３】次にステップ２０３では、第１制御モード
とする条件であるか第２制御モードとする条件であるか
を判断する。第１制御モードでは、推定位相に基づいて
目標リフト量を補正する制御（推定制御）を行い、第２
制御モードでは、推定位相に基づく目標リフト量の補正
は行わない（請求項２）。例えば、請求項３および請求
項４のように、吸入空気量を急速に減少させたい急減速
運転時とエンジン回転速度が所定値より高い高回転運転
時には推定制御を行なわない（第２制御モード）ことと
し、その他の場合は推定制御を行う（第１制御モー
ド）。ここで、高回転運転時に推定制御を行なわないの
は、回転数に応じて１回転当たりの実時間が変化するた
めである。すなわち、図９に示すように、エンジン回転
に同期して実行される位相制御ルーチンの実行時間間隔
（＝実位相ｒθのサンプリング間隔）はエンジン回転が
高くなるに従って短くなり、本ルーチンの実行時間間隔
（＝実リフト量ｒＬのサンプリング間隔）との差が小さ
くなる。このため、高回転運転時には推定制御を行うメ
リットが小さくなり、逆に推定制御を行うことによる演
算負荷増大のデメリットが大きくなる。

【００４４】上記ステップ２０３で推定制御を行う条件
が成立していると判断された場合はステップ２０４へ進
み、上述した目標位相ｔθ、実位相ｒθ、位相制御用ア
クチュエータに対する指令値ｓθ、タイマ値Ｔｉｍ、を
それぞれ読み込む。目標位相ｔθと実位相ｒθと指令値
ｓθは、直前に実行された位相制御ルーチンのステップ
１０２，ステップ１０３，ステップ１０５でそれぞれ算
出・記憶されたものである。また、タイマ値Ｔｉｍは位
相制御ルーチンのステップ１０４でゼロリセット・再ス
タートさせたタイマの値であり、直前に実行された位相
制御ルーチンの実行時期から本ルーチンの実行までの経
過時間を示す。

【００４５】ステップ２０５では、位相制御用アクチュ
エータ２３に対する指令値ｓθに基づいて、位相可変機
構２１の応答速度ｄθを算出する。この応答速度ｄθ
は、単位時間当たりの位相変化量であり、指令値ｓθの
大小に応じて定まる。なお、エンジン回転速度Ｎｅに基
づいて位相制御ルーチンの実行時間間隔を算出し、目標
位相ｔθと実位相ｒθとの偏差をこの実行時間間隔で除
した値を応答速度ｄθとしても良い（請求項８）。

【００４６】ステップ２０６では、応答速度ｄθとタイ
マ値Ｔｉｍと実位相ｒθとに基づき、下記の式に従っ
て、そのときの推定位相ｅθを算出する（請求項７）。

【００４７】

【数１】ｅθ＝ｄθ×Ｔｉｍ＋ｒθ 次に、ステップ２０７では、そのときの目標トルクｔＴ
とエンジン回転速度Ｎｅとに基づいて擬似目標位相ｔ
θ’を算出する。算出方法は位相制御ルーチンのステッ
プ１０２で行う目標位相ｔθの算出と同一であるが、目
標位相ｔθを算出した際のｔＴ，Ｎｅと現時点における
ｔＴ，Ｎｅとが異なっている場合は、ｔθ’≠ｔθとな
る。目標リフト量基準値ｔＬｂは、現時点における目標
トルクｔＴとエンジン回転速度Ｎｅとに基づいて算出さ
れており、これに合わせるために擬似目標位相ｔθ’を
算出している。ただし、本ステップを省略し、次のステ
ップ２０８では目標位相ｔθをそのまま使用することと
して演算負荷を軽減するようにしても良い。

【００４８】ステップ２０８では、上記の擬似目標位相
ｔθ’と推定位相ｅθとに基づいてリフト補正量ｃＬを
算出する。例えば、擬似目標位相ｔθ’と推定位相ｅθ
との偏差に係数を乗じて算出する方法、あるいは擬似目
標位相ｔθ’および推定位相ｅθに対応させてリフト補
正量ｃＬを記憶させてあるリフト補正量マップから該当
する値をルックアップする方法、などによる。

【００４９】ステップ２０９では、目標リフト量基準値
ｔＬｂとリフト補正量ｃＬとに基づき、下記の式に従っ
て目標リフト量ｔＬを算出する。

【００５０】

【数２】ｔＬ＝ｔＬｂ＋ｃＬ 一方、ステップ２０３で推定制御を行う条件が成立して
いないと判断された場合つまり第２制御モードである場
合は、ステップ２１０へ進み、ステップ２０２で算出し
た目標リフト量基準値ｔＬｂをそのまま目標リフト量ｔ
Ｌとする。

【００５１】そして、ステップ２１１では、ステップ２
０９もしくはステップ２１０で定めた目標リフト量ｔＬ
と実リフト量ｒＬとに基づき、リフト・作動角制御用ア
クチュエータ１３を制御するための指令値ｓＬを生成す
る。具体的には、目標リフト量ｔＬと実リフト量ｒＬと
の偏差およびこの偏差の積分値に応じて比例積分フィー
ドバック制御指令値を生成する。なお、ここで算出した
指令値ｓＬは、次回の算出が行われるまでエンジンコン
トロールユニット１９内のＲＡＭに記憶され、この指令
値ｓＬに応じた駆動信号がリフト・作動角制御用アクチ
ュエータ１３に送られる。

【００５２】図１０は、上述した種々の値の変化や各ル
ーチンの実行タイミング等を示すタイムチャートであ
り、以下、これに基づいて、上記可変動弁装置の作用を
さらに説明する。

【００５３】このタイムチャートは、始めに定常運転状
態にあり、その後、時刻ｔ１〜ｔ２間の時点で運転条件
（ｔＴ，Ｎｅ）が変化した場合の例を示している。

【００５４】同図の上部には位相の状態を示している
が、ここでは、□印が目標位相ｔθを、○印が実位相ｒ
θを、●印が推定位相ｅθを、△印が擬似目標位相ｔ
θ’を、それぞれ示す。また、下部にはリフトの状態を
示しているが、ここでは、△印が目標リフト量基準値ｔ
Ｌｂを、□印が目標リフト量ｔＬを、○印が実リフト量
ｒＬを、それぞれ示している。

【００５５】定常運転状態では、目標位相ｔθと実位相
ｒθとが一致し、かつ、目標リフト量基準値ｔＬｂと目
標リフト量ｔＬと実リフト量ｒＬとが一致している。

【００５６】運転条件の変化後、時刻ｔ２において初め
て位相制御ルーチンが実行され、目標位相ｔθが遅角側
へ変更される。これに応じて位相が変化し始めるが、次
に位相制御ルーチンが実行される時刻ｔ５までは真の実
位相がどの位置にあるかを実際に検出することができな
い。また、この間、新たな目標位相ｔθの算出は行われ
ないので、時刻ｔ２の時点で算出した指令値ｓθが維持
され、この指令値ｓθに応じた一定の制御信号が位相制
御用アクチュエータ２３に送られる。

【００５７】運転条件の変化後、時刻ｔ３において初め
てリフト・作動角制御ルーチンが実行され、目標リフト
量基準値ｔＬｂがリフト小側へ変更される。このｔＬｂ
を目標値としてリフト量のフィードバック制御を行う
と、次のリフト・作動角制御ルーチン実行タイミングで
ある時刻ｔ４において実リフト量を目標値に到達させる
ことが可能（図中の破線丸印）であるが、この時点では
実位相が目標位相に到達しておらず、位相とリフト量の
制御が整合しなくなる。このため本実施形態では、リフ
ト・作動角制御ルーチンを実行する時点における実位相
の位置を推定し、この推定位相ｅθと目標リフト量基準
値ｔＬｂとから目標リフト量ｔＬを定め、この目標リフ
ト量ｔＬに応じてリフト・作動角可変機構を制御する。
なお、推定位相ｅθと真の実位相との間に多少のずれが
発生するのは避けられないが、推定位相ｅθを導入しな
い（つまりｔ２〜ｔ５間の目標リフト量ｔＬ算出の際、
位相の情報としてｔ２時点の実位相ｒθあるいは目標位
相ｔθをそのまま使用する）場合と比較すると、位相と
リフト量の制御不整合の程度が大幅に改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る可変動弁装置全体の構成を示す
斜視図。

【図２】制御軸センサの一実施例を示す側面図。

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図。

【図４】駆動軸センサの一実施例を示す側面図。

【図５】駆動軸側に設けられるプレートの正面図。

【図６】駆動軸側に設けられるプレートの正面図。

【図７】位相制御ルーチンを示すフローチャート。

【図８】リフト・作動角制御ルーチンを示すフローチャ
ート。

【図９】各ルーチンの実行時間間隔の機関回転速度によ
る変化を示す特性図。

【図１０】過渡時の各値の変化等を示すタイムチャー
ト。

【符号の説明】

１…リフト・作動角可変機構 ２…駆動軸 ３…偏心カム ６…ロッカアーム ８…リンク部材 ９…揺動カム １１…吸気弁 １２…制御軸 １４…制御軸センサ １６…駆動軸センサ １９…エンジンコントロールユニット ２１…位相可変機構

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｌ 13/00 ３０１ Ｆ０１Ｌ 13/00 ３０１Ｋ ３０１Ｙ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３２０ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３２０ 45/00 ３１２ 45/00 ３１２Ｎ (72)発明者 杉山 孝伸 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G016 AA06 BA18 BA22 BB16 BB26 CA25 CA47 CA48 DA06 DA08 DA25 GA00 3G018 AB11 AB18 BA10 BA17 BA32 CA02 CA07 CA13 CA18 DA11 DA12 DA20 DA21 EA01 EA03 EA04 EA35 FA01 FA02 FA06 FA08 GA03 3G084 BA23 CA09 DA04 FA00 FA33 3G092 AA11 BA01 BA03 DA01 DA05 DA10 DF04 DF05 DG05 DG08 EA03 EA04 FA06 GA17 GA18 HE00Z HE01Z 3G301 HA19 JA11 KA24 KA25 LA07 PE00Z PE01Z

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気弁のリフト量あるいは作動角の少な
   くとも一方を連続的に変更可能な第１可変動弁機構と、
   吸気弁リフトの中心角の位相を連続的に変更可能な第２
   可変動弁機構と、を備え、これらの２つの可変動弁機構
   を制御することにより内燃機関の吸入空気量を制御する
   ようにした内燃機関の可変動弁装置において、 上記第１可変動弁機構の制御状態を常時検出可能な第１
   センサと、 上記第２可変動弁機構の制御状態を特定のタイミングで
   のみ検出可能な第２センサと、 上記第２センサからの検出信号に基づいて上記第２可変
   動弁機構を制御するとともに、この制御指令に応答する
   上記第２可変動弁機構の制御状態を推定し、この推定結
   果と上記第１センサからの検出信号に応じて上記第１可
   変動弁機構を制御する制御装置と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 【請求項２】 上記制御装置は、上記第２可変動弁機構
   の制御状態の推定結果と上記第１センサからの検出信号
   とに基づいて上記第１可変動弁機構を制御する第１制御
   モードと、上記推定結果を用いずに上記第１可変動弁機
   構を制御する第２制御モードと、を選択的に切り換えて
   実行することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の
   可変動弁装置。
3. 【請求項３】 上記制御装置は、内燃機関の運転条件が
   低中回転領域にあるときに上記第１制御モードを選択
   し、内燃機関の運転条件が高回転領域にあるときに上記
   第２制御モードを選択することを特徴とする請求項２に
   記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 【請求項４】 上記制御装置は、吸入空気量を急速に減
   少させるべき急減速運転時に上記第２制御モードを選択
   し、上記急減速運転以外の運転時に上記第１制御モード
   を選択することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関
   の可変動弁装置。
5. 【請求項５】 上記第１可変動弁機構は、駆動軸により
   回転駆動される偏心カムと、この偏心カムの外周に相対
   回転可能に嵌合したリンクアームと、上記駆動軸と平行
   に設けられ、かつ偏心カム部を備えた少なくとも所定角
   度範囲内で回転可能な制御軸と、この制御軸の偏心カム
   部に回転可能に装着され、かつ上記リンクアームにより
   揺動されるロッカアームと、上記駆動軸に回転可能に支
   持されるとともに、上記ロッカアームにリンクを介して
   連結され、該ロッカアームに伴って揺動することにより
   吸気弁を押圧する揺動カムと、上記制御軸の回転位置を
   変化させるリフト・作動角制御用アクチュエータと、を
   備え、上記制御軸の偏心カム部の回転位置によって吸気
   弁のリフトがその作動角とともに増減変化するように構
   成されており、 上記第２可変動弁機構は、クランクシャフトに従動する
   スプロケットと、このスプロケットと上記駆動軸との間
   に配置されて両者を所定角度範囲内で相対回転させる位
   相制御用アクチュエータと、から構成されており、 上記第１センサは、上記制御軸の回転角度を検出する制
   御軸センサであり、 上記第２センサは、上記駆動軸の位相を所定の回転角度
   毎に検出する駆動軸センサであることを特徴とする請求
   項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
6. 【請求項６】 上記制御装置は、上記駆動軸センサが上
   記駆動軸の実位相を検出する毎に該駆動軸の目標位相の
   算出を実行し、かつ所定時間間隔で上記第２可変動弁機
   構の制御状態の推定ならびに目標リフト・作動角の算出
   を実行することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関
   の可変動弁装置。
7. 【請求項７】 上記制御装置は、上記制御指令に対応す
   る上記第２可変動弁機構の応答速度を求め、実位相検出
   時からの経過時間とこの応答速度とに基づいて、その時
   点の位相を推定することを特徴とする請求項６に記載の
   内燃機関の可変動弁装置。
8. 【請求項８】 上記制御装置は、内燃機関の回転速度か
   ら上記実位相の検出の実行時間間隔を求め、目標位相と
   実位相との偏差をこの実行時間間隔で除して上記応答速
   度を算出することを特徴とする請求項７に記載の内燃機
   関の可変動弁装置。