JP2003328790A - エンジンの動弁制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 極低負荷アイドル条件（Ｎアイドル）と低負
荷アイドル条件（Ｄアイドル）とを切り換えるアイドル
過渡期に、吸気リフト特性が一時的に望ましくないリフ
ト特性となることを確実に回避する。 【解決手段】 吸気作動角を連続的に変更可能なリフト
・作動角可変機構と、吸気位相を変更可能な位相可変機
構と、を備える。アイドル運転条件を、負荷に応じてＮ
アイドルとＤアイドルとに区分し、それぞれに異なるリ
フト特性を与える。ＤアイドルからＮアイドルへの移行
時には、実線矢印Ｙ１に示すように、位相可変機構を優
先的に遅角側へ駆動する。ＮアイドルからＤアイドルへ
の移行時には、破線矢印Ｙ２に示すように、リフト・作
動角変更機構を優先的に大作動角側へ駆動する。

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、吸気弁の吸気作
動角を連続的に変更可能な第１可変動弁装置と、吸気弁
のリフト中心角の吸気位相を変更可能な第２可変動弁装
置と、を備え、これら２つの可変動弁装置を駆動するこ
とにより吸気リフト特性を変更・制御するエンジンの動
弁制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開２００１−３５５４６７号公報に
は、エンジンの吸気弁の吸気作動角を連続的に変更可能
な第１可変動弁装置と、吸気位相を変更可能な第２可変
動弁装置と、を併用する技術が開示されている。この公
報では、エンジンが冷機状態にあるときには、暖機後の
状態に比して両可変動弁装置の変更量を制限することに
より、切換応答性の低下に起因する燃焼安定性の低下を
回避している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記公報のように、２
つの可変動弁装置を併用することにより、スロットル弁
に依存することなく、吸入空気量を高精度に調整するこ
とが理論的には可能となる。しかしながら、所定のアイ
ドル回転数を維持するようにエンジンを制御しているア
イドル運転条件下における上記２つの可変動弁装置の具
体的な制御方法については、これまで充分な検討がなさ
れていなかった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に係るエンジンの
動弁制御装置は、吸気弁の吸気作動角を連続的に変更可
能な第１可変動弁装置と、上記吸気弁のリフト中心角の
吸気位相を変更可能な第２可変動弁装置と、を備え、上
記吸気作動角及び吸気位相を含む吸気リフト特性をエン
ジン運転条件に応じて変更・制御する。アイドル運転条
件では、典型的には、所定のアイドル回転数を維持する
ようにエンジンの吸入空気量等をフィードバック制御し
ている。このアイドル運転条件を、負荷や自動変速機の
シフト位置等に応じて、極低負荷アイドル条件と、少な
くとも極低負荷アイドル条件よりも負荷の大きい低負荷
アイドル条件と、に区分する。これら極低負荷アイドル
条件と低負荷アイドル条件とでは、負荷の相異に起因し
て要求される吸気リフト特性が異なるため、それぞれの
条件に応じた吸気リフト特性を与える。そして、極低負
荷アイドル条件の吸気リフト特性と低負荷アイドル条件
の吸気リフト特性とを切り換えるアイドル過渡期には、
万が一にも吸気リフト特性が望ましくないリフト特性に
なることのないように、一方の可変動弁装置を他方の可
変動弁装置よりも優先的に駆動する。上記望ましくない
リフト特性とは、例えばエンジンが自立運転できないリ
フト特性であり、あるいはエンジンの着火・燃焼安定性
が許容レベルに達しないリフト特性である。

【０００５】

【発明の効果】本発明によれば、アイドル運転条件の吸
気リフト特性を負荷に応じて切り換えつつ、このように
吸気リフト特性を切り換えるアイドル過渡期に、吸気リ
フト特性が一時的に望ましくないリフト特性となること
を回避することができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示実施例に基づ
いて詳細に説明する。図１は、本発明に係る動弁制御装
置を適用した自動車用火花点火式ガソリンエンジンの吸
気側の構成を示す概略構成図である。この動弁制御装置
は、可変動弁装置として、吸気弁のバルブリフト量及び
吸気作動角を連続的に変更可能な第１可変動弁装置とし
てのリフト・作動角可変機構１と、吸気弁のリフト中心
角の吸気位相（典型的にはクランクシャフトに対する位
相）を進角もしくは遅角側へ連続的に変更可能な第２可
変動弁装置としての位相可変機構２１と、を備えてい
る。

【０００７】リフト・作動角可変機構１は、本出願人が
以前に提案し、特開平１１−１０７７２５号公報等によ
って既に公知となっているので、ここでは概要のみを説
明する。シリンダヘッド（図示せず）には、吸気弁１１
が摺動自在に設けられている。リフト・作動角可変機構
１は、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
に回転可能に取り付けられ、各吸気弁１１の上端部に配
置されたタペット１０に当接して吸気弁１１を開閉駆動
する揺動カム９と、駆動軸２の回転に応じて揺動カム９
が揺動するように、これら駆動軸２と揺動カム９とを連
繋するリンク機構と、を有している。リンク機構は、駆
動軸２に圧入等により固定又は一体形成された円形の偏
心カム３と、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
に気筒列方向へ延びる制御軸１２と、この制御軸１２に
圧入等により固定又は一体形成された円形の偏心カム部
１８と、この偏心カム部１８に揺動自在に支持されたロ
ッカアーム６と、このロッカアーム６の一端と偏心カム
３とを連繋するリンクアーム４と、ロッカアーム６の他
端と揺動カム９とを連繋するリンク部材８と、を有して
いる。

【０００８】駆動軸２は、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連
動して軸回りに回転する。偏心カム３は、円形の外周面
を有し、この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。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。ロッカアーム６
は、略中央部が偏心カム部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を介してリンク部材８の上端部が連係し
ている。偏心カム部１８は、制御軸１２の軸心から偏心
している。従って、制御軸１２の角度位置に応じて、ロ
ッカアーム６の揺動中心となる偏心カム部１８の中心位
置が機関本体に対して変位する。

【０００９】揺動カム９は、駆動軸２の外周に回転自在
に取り付けられている。この揺動カム９の径方向外方へ
延びる先端部と、リンク部材８の下端部と、が連結ピン
１７により回転可能に連結されている。揺動カム９の外
周面には、駆動軸２と同心状の円弧をなす基円面と、こ
の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
に対向・当接する。上記の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、吸気弁が
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。

【００１０】制御軸１２は、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
範囲内で任意の回転角度に回動・保持される。このリフ
ト・作動角制御用アクチュエータ１３は、この例ではウ
ォームギア１５を介して制御軸１２を駆動するサーボモ
ータを有し、このサーボモータが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駆動
制御される。制御軸１２の回転角度は、アナログセンサ
からなる制御軸センサ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アクチュエータ１３がク
ローズドループ制御される。

【００１１】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がほぼ上下動し、これに伴っ
てロッカアーム６が偏心カム部１８の周りを揺動する。
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、この揺動カム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。

【００１２】リフト・作動角制御用アクチュエータ１３
により制御軸１２の回転角度を変更すると、ロッカアー
ム６の揺動運動の中心位置が動いてこのロッカアーム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。

【００１３】例えば偏心カム部１８が図の上方（駆動軸
から相対的に離れる方向）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
範囲つまり吸気作動角も縮小する。

【００１４】逆に、偏心カム部１８が図の下方（駆動軸
に近づく方向）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１
７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、かつその吸
気作動角も拡大する。

【００１５】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、吸気弁のバルブリフト量
及び吸気作動角の双方が連続的に拡大，縮小する。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
に変化し、クランク角度に対するリフト中心角の吸気位
相はほとんど変化しない。

【００１６】位相可変機構２１は、駆動軸２の前端部に
設けられたスプロケット（又はプーリ）２２と、このス
プロケット２２と駆動軸２とを所定の角度範囲内におい
て相対的に回転させる吸気位相制御用アクチュエータ２
３と、から構成されている。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回転する。吸気
位相制御用アクチュエータ２３は、例えば油圧式、電磁
式などのベーン式又はスプライン式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駆動・制御される。この吸気位相制
御用アクチュエータ２３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、クランク角度に対
する吸気弁のリフト中心角の位相が連続的に進角・遅角
する。つまり、吸気リフト特性の曲線自体は変わらず
に、その全体が進角もしくは遅角する。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
する駆動軸センサ１６によって検出され、これに基づい
て、アクチュエータ２３がクローズドループ制御され
る。

【００１７】このような可変動弁機構を互いに独立して
駆動・制御することにより、アイドルのような極小吸気
量まで吸気リフト特性を制御することが可能で、これに
より、スロットル弁に依存することなく、エンジンの吸
入空気量を制御することができる。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、後述するよう
に、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が設けられる。

【００１８】図２は、代表的な運転条件における吸気リ
フト特性を示している。図示するように、エンジン回転
数を目標回転数に維持するようにエンジンを制御するア
イドル運転条件の中でも、極めて負荷の小さい極低負荷
アイドル条件においては、吸気弁のバルブリフト量及び
吸気作動角（リフト作動角）を極小とし、吸気位相を最
も遅角した最遅角位相に設定する。これによって、吸気
弁の閉時期は下死点直前位置となる。このような極小の
リフト作動角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、極低負荷アイ
ドル条件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。

【００１９】一方、アイドル運転条件の中でも、例えば
補機の負荷が加わっている場合のように、上記の極低負
荷アイドル条件に比して負荷の大きな低負荷アイドル条
件においては、上記の極低負荷アイドル条件とは異なる
吸気リフト特性に設定する。具体的には、リフト作動角
は、上記の極小値よりは大きいが充分に小さい小リフト
作動角に設定し、吸気位相は、上記の最遅角位相に比し
て進角した所定の進角値に設定する。このときには、バ
ルブタイミング（吸気位相）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。

【００２０】さらに負荷が増加し、燃焼が安定してくる
中負荷域では、リフト・作動角をさらに拡大しつつ、リ
フト中心角の吸気位相を更に進角する。この吸気位相
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。

【００２１】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吸気リフト特性は異なる
ものとなる。

【００２２】図３は、上記の絞り機構を含む吸気系の概
略図である。シリンダヘッド及びシリンダブロックから
大略構成されるエンジン本体３０には、４つの気筒３１
が直列に配置されている。エンジン本体３０の吸気側の
側方には、１つの吸気コレクタ３２が配設されている。
この吸気コレクタ３２は、吸気ブランチ３３によって各
気筒３１に接続されている。エンジン本体３０の排気側
の側壁には、４つの気筒３１へ接続する排気マニホール
ド３４が取り付けられている。

【００２３】吸気系の一部をなす吸気コレクタ３２に
は、吸気状態を検知するセンサとして、吸気圧力を検知
する圧力センサ３５と、吸気温度を検知する温度センサ
３６と、が装着されている。吸気コレクタ３２の上流側
には、上記の絞り機構として、吸気コレクタ３２の上流
側通路を開閉する負圧制御弁３７が設けられている。こ
の負圧制御弁３７は、スロットル弁のようにアクセル開
度（要求負荷）に応じて吸入空気量を調整する目的では
なく、エンジンに必要な負圧、例えばフローハイガス吸
入用の負圧や、燃料揮発成分吸入用の負圧などを発生さ
せるものである。この負圧制御弁３７を駆動するアクチ
ュエータ３８は、例えばＤＣモータであり、あるいはダ
イアフラム・アクチュエータである。ダイアフラム・ア
クチュエータを用いる場合、制御ソレノイドにより負圧
制御弁３７の開度を制御することとなる。

【００２４】エンジン回転センサ３９は、エンジン回転
数の他、クランク角度も検知可能である。空燃比センサ
４０は、例えば排気の空燃比を直接的に検知するＡ／Ｆ
センサであり、あるいは公知の酸素センサである。これ
らセンサ類及び可変機構１，２１のアクチュエータなど
は、上述したエンジンコントロールユニット１９に電気
的に接続され、駆動信号・検出信号の入出力を行う。

【００２５】図４は、横軸を吸気弁開時期（ＩＶＯ）、
縦軸を吸気弁閉時期（ＩＶＣ）とした吸気リフト特性を
表している。横軸に沿って右へ行くほどＩＶＯが進角す
ることを表し、縦軸に沿って上へ行くほどＩＶＣが遅角
することを表している。Ｎアイドルは、極低負荷アイド
ル条件のリフト特性を表し、Ｄアイドルは、低負荷アイ
ドル条件のリフト特性を表している。左上から右下へ延
びるラインは吸気作動角一定のラインを示しており、左
下から右上へ延びるラインは吸気位相一定のラインを示
している。各ラインの意味は以下の通りである。吸気作
動角０ラインは、吸気作動角がクランク角度で０°（す
なわちＩＶＯ＝ＩＶＣ）のラインである。この吸気作動
角０ラインよりも図の下側（小吸気作動角側）の吸気リ
フト特性は実現不可能である。吸気作動角Ｅｍｉｎライ
ンは、無負荷状態のエンジンを自立運転させることが可
能な吸入空気量を確保できる最小限の吸気作動角に相当
する。吸気作動角Ｅｎラインは、Ｎアイドルの吸気作動
角を通る作動角一定のラインで、Ｎアイドルでの吸入空
気量に対応している。吸気作動角Ｅｔｈラインは、着火
・燃焼安定性を確保できる最小限の吸気作動角（以下、
吸気作動角しきい値）に相当する。吸気作動角Ｅｄライ
ンは、Ｄアイドルの吸気作動角を通る作動角一定のライ
ンであって、このＤアイドルの吸入空気量に対応してい
る。中心角φｎラインは、Ｎアイドルのリフト中心角を
通る中心角一定のラインである。中心角φｔｈライン
は、任意の吸気作動角（ただしＥｎ以上）で着火・燃焼
安定性を確保できる最進角側のリフト中心角（リフト中
心角しきい値）に対応している。中心角φｄラインは、
Ｄアイドルのリフト中心角を通る中心角一定のラインで
ある。図中の一点鎖線Ｌは、望ましくない吸気リフト特
性となる設定不可ラインであり、この設定不可ラインＬ
より下側のリフト特性は、エンジンを自立運転させるこ
とができないか、または着火・燃焼安定性が許容レベル
に達しない吸気リフト特性である。

【００２６】上述したように、本実施例ではアイドル運
転条件を極低負荷アイドル条件すなわちＮアイドルと低
負荷アイドル条件すなわちＤアイドルとに区分し、それ
ぞれに異なる吸気リフト特性を与えている（図２参
照）。アイドル運転条件は、典型的にはアクセルペダル
が踏み込まれておらず（アクセル開度すなわち要求負荷
がほぼ０）、かつ、所定の目標アイドル回転数を維持す
るようにエンジンを制御している状態、具体的にはエン
ジン回転センサ３９の検知信号に基づいて、エンジン回
転数を目標アイドル回転数へ向けてフィードバック制御
している状態に相当する。

【００２７】Ｎアイドルは、典型的には、エンジンと車
両駆動輪との間に設けられる変速機のシフト位置が非駆
動レンジ（Ｎレンジ、Ｐレンジ）であり、エンジンが車
両駆動系から切り離されているときに相当する。なお、
シフト位置が非駆動レンジであって、エアコンプレッサ
等の補機負荷が無いか極めて小さいときだけを、極低負
荷アイドルとしても良い。このＮアイドルでは、所定の
アイドル回転数を維持するために必要な吸入空気量が極
めて少量なので、リフト・作動角可変機構１により吸気
弁のリフト作動角をＤアイドルよりも更に小さい極小値
Ｅｍｉｎに設定する。このように吸入空気量が極めて少
量なＮアイドルでは、点火時期における圧縮端温度が不
足して着火・燃焼安定性が悪化するので、位相可変機構
２１により吸気弁のリフト中心角（吸気位相）を下死点
へ向けて最遅角値φｎに設定する。この設定により、Ｉ
ＶＣが下死点に近づくため、有効圧縮比が高くなり、着
火・燃焼安定性が向上する。

【００２８】Ｄアイドルは、典型的には、上記のアイド
ル運転条件の中でも、変速機のシフト位置が駆動レンジ
（Ｄレンジ、Ｒレンジ等）であり、変速機のトルクコン
バータによる負荷がエンジンに加わっている状態のとき
である。更に、シフト位置が非駆動レンジであっても、
比較的大きな補機負荷が加わっているアイドル運転条件
を低負荷アイドル条件としても良い。このＤアイドルで
は、所定のアイドル回転数を維持するために必要な吸入
空気量がＮアイドルのときよりも増加するので、リフト
・作動角可変機構１による吸気弁のリフト作動角を、Ｎ
アイドルのときよりも大きな値Ｅｄに設定する。一方、
吸入空気量の増加により着火・燃焼安定性が改善される
ので、位相可変機構２１による吸気位相をＮアイドルの
ときよりも上死点側に進角した値φｄに設定する。これ
により、ポンプ損失が減少して燃費が向上する。

【００２９】図４にも示すように、Ｎアイドルの吸気リ
フト特性及びＤアイドルの吸気リフト特性は、設定不可
ラインＬより上側の設定可能領域内に設定されている。
しかしながら、２つの可変動弁装置１，２１がそれぞれ
固有の応答速度を持って作動することを考慮すると、吸
気リフト特性を切り換える際の過渡的な吸気リフト特性
が、設定不可領域を通過する可能性がある。例えばＤア
イドルからＮアイドルへの切換直後に作動角を小さくす
ると、リフト特性が設定不可領域へ一時的に入るおそれ
がある。そこで本実施例では、Ｎアイドルの吸気リフト
特性及びＤアイドルの吸気リフト特性とを切り換えるア
イドル過渡期には、２つの可変動弁装置１，２１の駆動
・制御に優先順位を設け、一時的にも吸気リフト特性が
設定不可領域に入らないようにしている。

【００３０】図５は、目標吸気作動角及び目標リフト中
心角の算出ルーチンを示すフローチャートである。この
ルーチンは、アイドル運転条件が成立している間、エン
ジンコントロールユニット１９内で所定時間毎に繰り返
し実行され、リフト・作動角可変機構１の制御目標値で
ある目標吸気作動角ｔＥと、位相可変機構２１の制御目
標値である目標リフト中心角ｔφと、を逐次算出する。
算出された目標吸気作動角ｔＥと目標リフト中心角ｔφ
は、それぞれ制御指令信号に変換され、各可変動弁装置
１，２１のアクチェエータヘ送られる。

【００３１】Ｓ（ステップ）１では、リフト・作動角可
変機構１の制御状態として、制御軸センサ１４の出力信
号に基づいて実吸気作動角ｒＥを読み込むとともに、位
相可変機構２１の制御状態として、駆動軸センサ１６及
びエンジン回転センサ３９の出力信号に基づいて実リフ
ト中心角ｒφを読み込む。

【００３２】Ｓ２では、変速機のシフト位置を読み込
む。なお、補機負荷も考慮してＮアイドルとＤアイドル
とを判別する場合には、ここで補機負荷に関する情報も
読み込んでおく。

【００３３】Ｓ３では、Ｓ２で読み込んだ情報に基づい
て、Ｄアイドルであるか否かを判断する。Ｄアイドルで
あると判断された場合はＳ４へ進み、目標吸気作動角ｔ
ＥをＤアイドル用吸気作動角Ｅｄに設定し、この作動角
ｔＥへ向けてリフト・作動角可変機構１が駆動制御され
る。この処理は、Ｄアイドルであるときに無条件に実施
されるので、ＮアイドルからＤアイドルへ移行するとき
には、移行と同時にリフト・作動角可変機構１が優先的
に駆動され、Ｄアイドル用吸気作動角Ｅｄへ向けた制御
が開始されることになる。

【００３４】Ｓ５では、Ｓ１で読み込んだ実吸気作動角
ｒＥが吸気作動角しきい値Ｅｔｈより小さいか否かを判
断する。実吸気作動角ｒＥが吸気作動角しきい値Ｅｔｈ
より小さいと判断された場合はＳ６へ進み、目標リフト
中心角ｔφをＮアイドル用リフト中心角φｎに設定す
る。この処理により、ＮアイドルからＤアイドルヘアイ
ドル条件が移行して、リフト・作動角可変機構１の駆動
・制御が開始されても、実吸気作動角ｒＥが吸気作動角
しきい値Ｅｔｈを超えるまでは、Ｄアイドル用リフト中
心角φｄへ向けた位相可変機構２１の駆動・制御は行わ
れない。Ｓ５で実吸気作動角ｒＥが吸気作動角しきい値
Ｅｔｈ以上と判断された場合はＳ７へ進み、目標リフト
中心角ｔφをＤアイドル用リフト中心角φｄに設定し、
この中心角ｔφへ向けて位相可変機構２１が駆動制御さ
れる。このように、ＮアイドルからＤアイドルへの移行
時には、図４の破線矢印Ｙ２にも示すように、リフト・
作動角可変機構１を優先的に大作動角側へ駆動・制御
し、過渡的にも吸気リフト特性が設定不可領域を通過し
ないようにする。参考として、図６は、このＮアイドル
のからＤアイドルへの切換過渡期のタイムチャートを示
しており、ｔ１は移行の開始時点、ｔ４は移行の完了時
点に対応している。

【００３５】図５のＳ３でＤアイドルではなく、Ｎアイ
ドルであると判断された場合にはＳ８へ進み、目標リフ
ト中心角ｔφをＮアイドル用吸気作動角φｎに設定し
て、位相可変機構２１の駆動・制御を開始する。この処
理は、Ｎアイドルであるときに無条件に実施されるの
で、エンジン運転条件がＤアイドルからＮアイドルヘ移
行した場合、移行と同時にＮアイドル用リフト中心角φ
ｎへ向けた位相可変機構２１の駆動・制御が開始される
ことになる。Ｓ９では、Ｓ１で読み込んだ実リフト中心
角ｒφがリフト中心角しきい値φｔｈより小さい（上死
点側）か否かを判断する。実リフト中心角ｒφがリフト
中心角しきい値φｔｈより小さいと判断された場合はＳ
１０へ進み、目標吸気作動角ｔＥをＤアイドル用吸気作
動角Ｅｄに設定する。この処理により、Ｄアイドルから
Ｎアイドルヘ移行して位相可変機構２１の制御が開始さ
れても、実リフト中心角ｒφがリフト中心角しきい値φ
ｔｈを超えるまでは、Ｎアイドル用吸気作動角Ｅｄへ向
けたリフト・作動角可変機構１の駆動・制御が開始され
ることはない。Ｓ９で実リフト中心角ｒφがリフト中心
角しきい値φｔｈ以上と判断された場合はＳ１１へ進
み、目標吸気作動角ｔＥをＮアイドル用吸気作動角Ｅｎ
に設定し、リフト・作動角可変機構１を駆動・制御す
る。このように、ＤアイドルからＮアイドルへの移行時
には、図４の実線矢印Ｙ１に示すように、位相可変機構
２１を優先的に遅角側へ駆動・制御し、吸気リフト特性
が過渡的にも設定不可領域を通過しないようにする。参
考として、図７は、このＤアイドルからＮアイドルへの
切換過渡期のタイムチャートを示し、ｔ１は移行の開始
時点、ｔ４は移行の完了時点に対応している。

【００３６】なお、図４の実線矢印Ｙ１や破線矢印Ｙ２
のような経路で吸気リフト特性が変化すると、この間の
吸入空気量変化が単調な増加や減少にならず、エンジン
のトルク変動が大きくなる可能性がある。このトルク変
動が問題となる場合は、吸入空気量が過剰で不必要なト
ルクが発生するときに、この不必要なトルク過剰分を相
殺するように、点火時期を遅角補正する。例えば、Ｎア
イドルの吸気リフト特性とＤアイドルの吸気リフト特性
とを直線的に結ぶ経路（吸入空気量が単調増加／単調減
少する経路）からのずれ量に応じて遅角補正量を設定す
ればよい。

【００３７】また、目標アイドル回転速度を維持するた
めのフィードバック制御を、リフト・作動角可変機構１
による吸入空気量の制御により行う場合は、上記の方法
で算出した目標吸気作動角ｔＥを基本値として、これに
フィードバック補正量を加えるようにすればよい。

【００３８】上記実施例では、しきい値Ｅｔｈ、φｔｈ
を用いて非優先側の可変動弁装置１，２１の制御開始を
判断するようにしたが、簡易的には、優先側の可変動弁
装置が目標値に到達するまで待ってから、非優先側の可
変動弁装置の駆動・制御を開始するようにしても良い。
ただし、この場合、Ｎアイドルの吸気リフト特性とＤア
イドルの吸気リフト特性とを直線的に結ぶ経路からのず
れは、しきい値Ｅｔｈ、φｔｈを用いた場合より大きく
なる。

【００３９】上記実施例から把握し得る本発明の技術的
思想について、その効果とともに説明する。

【００４０】（１）本発明に係るエンジンの動弁制御装
置は、吸気弁の吸気作動角を連続的に変更可能な第１可
変動弁装置と、上記吸気弁のリフト中心角の吸気位相を
変更可能な第２可変動弁装置と、を備え、上記吸気作動
角及び吸気位相を含む吸気リフト特性をエンジン運転条
件に応じて制御する。目標アイドル回転数を維持するよ
うにエンジンを制御するアイドル運転条件を、負荷に応
じて、極低負荷アイドル条件と低負荷アイドル条件とに
区分する。負荷に応じた吸入空気量が得られるように、
極低負荷アイドル条件の吸気リフト特性と低負荷アイド
ル条件の吸気リフト特性とを異ならせる。そして、極低
負荷アイドル条件の吸気リフト特性と低負荷アイドル条
件の吸気リフト特性とを切り換えるアイドル過渡期に
は、一方の可変動弁装置を他方の可変動弁装置よりも優
先的に駆動する。これにより、アイドル過渡期に吸気リ
フト特性が一時的にも望ましくない特性、例えばエンジ
ンが自立運転できないリフト特性や、着火・燃焼安定性
が許容レベルに達しないリフト特性となることを確実に
回避できる。

【００４１】（２）低負荷アイドル条件では、極低負荷
アイドル条件に比して、負荷が大きく、要求される吸入
空気量が多いので、吸気作動角を大きくする。低負荷ア
イドル条件では、主として燃費向上を図るために、吸気
位相を極低負荷アイドル条件よりも進角する。

【００４２】（３）アイドル過渡期には、駆動直後に着
火・燃焼安定性が向上する一方の可変動弁装置を優先的
に駆動する。これにより、切換の初期段階で着火・燃焼
安定性が一時的に低下することを確実に防止できる。

【００４３】（４）アイドル過渡期には、切換直後に吸
気弁閉時期が下死点に近づくように、一方の可変動弁装
置を優先的に駆動する。例えば図４にも示すように、極
低負荷アイドル条件から低負荷アイドル条件へ移行する
ときには、吸気作動角を優先的に増加側へ変更し、吸気
弁閉時期を一時的に下死点へ近づける。これにより、有
効圧縮比が高くなり、切換初期段階での着火・燃焼安定
性の低下を回避できる。

【００４４】（５）極低負荷アイドル条件の吸気リフト
特性から低負荷アイドル条件の吸気リフト特性へ切り換
えるときには、第１可変動弁装置を優先的に大作動角側
へ駆動する。これにより、先ず切換直後に、負荷に応じ
て吸入空気量が増大し、バルブリフト開口面積が増加し
た後、吸気弁の閉時期が進角し、有効圧縮比が低くなる
ため、過渡期に燃焼が不安定になることを回避できる。

【００４５】（６）低負荷アイドル条件の吸気リフト特
性から極低負荷アイドル条件の吸気リフト特性へ切り換
えるときには、上記第２可変動弁装置を優先的に遅角側
へ駆動することにより、切換過渡時に燃焼安定性が許容
レベルに達しないリフト特性となることを回避できる。

【００４６】（７）アイドル過渡期には、吸気作動角又
は吸気位相が所定のしきい値に達するまで、一方の可変
動弁装置のみを駆動する。この場合、一方の可変動弁装
置を駆動し終えてから他方の可変動弁装置を駆動する場
合に比して、速やかにリフト特性を変更することが可能
で、応答性が向上する。

【００４７】（８）典型的には、上記極低負荷アイドル
条件は、実質的に補機負荷のないアイドル運転条件と、
自動変速機のシフト位置が非駆動レンジにあるときのア
イドル運転条件と、を含んでおり、上記低負荷アイドル
条件は、自動変速機が駆動レンジにあるときのアイドル
運転条件を含んでいる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るエンジンの動弁制御装置の全体
構成を示す斜視図。

【図２】代表的な運転条件での吸気リフト特性を示す特
性図。

【図３】吸気系の構成を示す概略構成図。

【図４】ＮアイドルとＤアイドルとの切換過渡期の吸気
リフト特性を示す作用説明図。

【図５】アイドル運転条件での吸気リフト特性の設定・
制御ルーチンを示すフローチャート。

【図６】ＮアイドルからＤアイドルへの切換過渡期の吸
気作動角及び中心角の変化を示すタイムチャート。

【図７】ＤアイドルからＮアイドルへの切換過渡期の吸
気作動角及び中心角の変化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（第１可変動弁装置） ２１…位相可変機構（第２可変動弁装置）

フロントページの続き (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） 3G018 AA06 AB03 AB07 AB17 BA02 BA09 BA10 BA15 BA17 BA33 CA07 DA04 DA08 EA02 EA03 EA11 EA12 EA13 EA17 EA24 FA01 FA06 FA07 GA08 3G092 AA11 DA05 DA09 DA10 DG05 EA11 EA28 EA29 EC01 FA05 FA15 GA01 GA02 GA04 HA04Z HA05Z HA11Z HD05Z HE01Z HE03Z HE04Z HE05Z HE06Z HE08Z

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気弁の吸気作動角を連続的に変更可能
   な第１可変動弁装置と、上記吸気弁のリフト中心角の吸
   気位相を変更可能な第２可変動弁装置と、を備え、上記
   吸気作動角及び吸気位相を含む吸気リフト特性をエンジ
   ン運転条件に応じて制御するエンジンの動弁制御装置に
   おいて、 アイドル運転条件を極低負荷アイドル条件と低負荷アイ
   ドル条件とに区分し、 極低負荷アイドル条件の吸気リフト特性と低負荷アイド
   ル条件の吸気リフト特性とを異ならせるとともに、 極低負荷アイドル条件の吸気リフト特性と低負荷アイド
   ル条件の吸気リフト特性とを切り換えるアイドル過渡期
   には、一方の可変動弁装置を他方の可変動弁装置よりも
   優先的に駆動することを特徴とするエンジンの動弁制御
   装置。
2. 【請求項２】 上記低負荷アイドル条件の吸気作動角
   は、上記極低負荷アイドル条件の吸気作動角よりも大き
   く、 上記低負荷アイドル条件の吸気位相は、上記極低負荷ア
   イドル条件の吸気位相よりも進角している請求項１に記
   載のエンジンの動弁制御装置。
3. 【請求項３】 上記アイドル過渡期には、駆動直後に着
   火・燃焼安定性が向上する一方の可変動弁装置を優先的
   に駆動する請求項２に記載のエンジンの動弁制御装置。
4. 【請求項４】 上記アイドル過渡期には、切換直後に吸
   気弁閉時期が下死点に近づくように、一方の可変動弁装
   置を他方の可変動弁装置よりも優先的に駆動する請求項
   ３に記載のエンジンの動弁制御装置。
5. 【請求項５】 上記極低負荷アイドル条件の吸気リフト
   特性から低負荷アイドル条件の吸気リフト特性へ切り換
   えるときには、上記第１可変動弁装置を優先的に大作動
   角側へ駆動する請求項４に記載のエンジンの動弁制御装
   置。
6. 【請求項６】 上記低負荷アイドル条件の吸気リフト特
   性から極低負荷アイドル条件の吸気リフト特性へ切り換
   えるときには、上記第２可変動弁装置を優先的に遅角側
   へ駆動する請求項４に記載のエンジンの動弁制御装置。
7. 【請求項７】 上記アイドル過渡期には、吸気作動角又
   は吸気位相が所定のしきい値に達するまで、一方の可変
   動弁装置のみを駆動する請求項３に記載のエンジンの動
   弁制御装置。
8. 【請求項８】 上記極低負荷アイドル条件は、実質的に
   補機負荷のないアイドル運転条件と、自動変速機のシフ
   ト位置が非駆動レンジにあるときのアイドル運転条件
   と、を含み、 上記低負荷アイドル条件は、自動変速機のシフト位置が
   駆動レンジにあるときのアイドル運転条件を含む請求項
   ３に記載のエンジンの動弁制御装置。