JP2004100535A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＥＧＲ装置の作動時および停止時のいずれにおいても、既燃ガス量を過不足なく確保でき、ＮＯｘの低減による排気特性の改善効果を十分に得ることができる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供する。
【解決手段】クランクシャフト８に対する吸気カム６ａおよび／または排気カム７ａの位相であるカム位相ＣＡＩＮを変更することにより、吸気バルブ４および／または排気バルブ５のバルブタイミングを制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、内燃機関３の運転状態を検出する運転状態検出手段２、２９、１８と、ＥＧＲ装置１１の作動・停止を判別する判別手段２と、内燃機関３の運転状態およびＥＧＲ装置１１の作動・停止に応じて、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを設定する目標カム位相設定手段２と、カム位相ＣＡＩＮを設定された目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤになるように制御する制御手段２と、を備えている。
【選択図】 図２
【解決手段】クランクシャフト８に対する吸気カム６ａおよび／または排気カム７ａの位相であるカム位相ＣＡＩＮを変更することにより、吸気バルブ４および／または排気バルブ５のバルブタイミングを制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、内燃機関３の運転状態を検出する運転状態検出手段２、２９、１８と、ＥＧＲ装置１１の作動・停止を判別する判別手段２と、内燃機関３の運転状態およびＥＧＲ装置１１の作動・停止に応じて、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを設定する目標カム位相設定手段２と、カム位相ＣＡＩＮを設定された目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤになるように制御する制御手段２と、を備えている。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランクシャフトに対するカム位相を変更することにより、バルブタイミングを制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関し、特にＥＧＲ装置を有する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置として、例えば特開２００１−１８２５６６号公報に開示されたものが知られている。この制御装置では、吸気カムシャフトとその従動スプロケットとの相対角度をカム位相可変装置で変更することにより、クランクシャフトに対する吸気カムのカム位相を変更することによって、吸気バルブの開閉タイミング（バルブタイミング）が進角側または遅角側に連続的に制御される。また、この制御装置では、検出されたエンジン回転数および吸気管内絶対圧に応じて目標カム位相が設定され、この目標カム位相を目標としてカム位相が制御される。例えば、低負荷時には、目標カム位相を進角側に設定し、吸気バルブの開閉タイミングを早めることによって、排気バルブとのバルブオーバーラップ（両バルブが開いている期間）を長くし、燃焼室内に留まる既燃ガス（内部ＥＧＲ）を増加させることで、燃焼温度の低下によるＮＯｘの低減が図られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のバルブタイミング制御装置は、排気ガスを排気系から吸気系に再循環させるＥＧＲ装置と併用された場合、次のような問題がある。すなわち、ＥＧＲ装置の作動時には、排気ガスが吸気系を介して燃焼室内に、既燃ガスとして導入される。これに対して、上記のバルブタイミング制御装置では、目標カム位相が、ＥＧＲ装置の作動・停止にかかわらず、エンジン回転数および吸気管内絶対圧のみをパラメータとして設定されるため、ＥＧＲ装置の作動時と停止時では、ＥＧＲ装置によるＥＧＲ量とバルブオーバーラップによる内部ＥＧＲ量とを合わせた既燃ガスの割合が変化してしまう。その結果、燃焼室内で既燃ガスの過不足が生じ、ＮＯｘの低減による排気ガス特性の改善効果を十分に得ることができない。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ＥＧＲ装置の作動時および停止時のいずれにおいても、既燃ガス量を過不足なく確保でき、それにより、ＮＯｘの低減による排気特性の改善効果を十分に得ることができる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、排気ガスを排気系（実施形態における（以下、本項において同じ）排気管１６）から吸気系（吸気管１４）に再循環させるＥＧＲ装置１１を備える内燃機関３において、クランクシャフト８に対する吸気カム６ａおよび排気カム７ａの少なくとも一方の位相であるカム位相ＣＡＩＮを変更することにより、吸気バルブ４および排気バルブ５の少なくとも一方のバルブタイミングを制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、内燃機関３の運転状態を検出する運転状態検出手段（ＥＣＵ２、クランク角センサ２９、吸気管内絶対圧センサ１８）と、ＥＧＲ装置１１の作動・停止を判別する判別手段（ＥＣＵ２、図２のステップ３）と、検出された内燃機関３の運転状態、および判別されたＥＧＲ装置１１の作動・停止に応じて、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを設定する目標カム位相設定手段（ＥＣＵ２、図２）と、カム位相ＣＡＩＮを設定された目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤになるように制御する制御手段（ＥＣＵ２）と、を備えていることを特徴とする。
【０００６】
この内燃機関のバルブタイミング制御装置によれば、内燃機関の運転状態に応じて目標カム位相が設定されるとともに、設定した目標カム位相になるようにカム位相が制御される。また、ＥＧＲ装置の作動・停止が、判別手段によって判別され、目標カム位相は、判別されたＥＧＲ装置の作動・停止に応じて設定される。このような目標カム位相の設定により、ＥＧＲ装置の作動・停止に応じて、吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバーラップを変化させることで、内部ＥＧＲ量を適切に制御できる。したがって、ＥＧＲ装置の作動時および停止時のいずれにおいても、ＥＧＲ装置によるＥＧＲ量と内部ＥＧＲ量とを合わせた既燃ガス量を過不足なく確保でき、それにより、ＮＯｘの低減による排気特性の改善効果を十分に得ることができる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のバルブタイミング制御装置において、目標カム位相設定手段は、判別手段によりＥＧＲ装置１１が作動中と判別されたときに、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを所定の固定値＃ＣＡＩＮＥＧＲに設定する（図２のステップ３、４）ことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、ＥＧＲ装置の作動中には、目標カム位相が、所定の固定値に設定され、変動しないので、燃料供給制御や点火時期制御などの他のエンジン制御を、目標カム位相の変動に応じて行う必要がなくなり、その容易化を図ることができる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載のバルブタイミング制御装置において、目標カム位相設定手段は、判別手段によりＥＧＲ装置１１が作動中と判別されたときに、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを内燃機関３の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ）に応じて設定する（図３）ことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、ＥＧＲ装置の作動中には、目標カム位相が、検出された内燃機関の運転状態に応じて設定されるので、ＥＧＲ作動時の目標カム位相を、内燃機関の実際の回転および負荷状態などに応じた最適値に設定できる。それにより、内部ＥＧＲ量、したがって既燃ガス量を最適に確保することができる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載のバルブタイミング制御装置において、内燃機関３の運転状態に応じて、内燃機関３に導入すべき要求ＥＧＲ量ＶＥＧＲＲＥＱを算出する要求ＥＧＲ量算出手段（ＥＣＵ２）をさらに備え、目標カム位相設定手段は、判別手段によりＥＧＲ装置１１が作動中と判別された場合において、算出された要求ＥＧＲ量ＶＥＧＲＲＥＱが所定量ＶＥＧＲＲＥＱ０以上のときには、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを、吸気バルブ４と排気バルブ５とのバルブオーバーラップがより大きくなる方向に設定することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、内燃機関の運転状態に応じて、内燃機関に導入すべき要求ＥＧＲ量が算出される。また、ＥＧＲ装置の作動中、算出した要求ＥＧＲ量が所定量以上のときには、目標カム位相が、吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバーラップがより大きくなる方向に設定される。上記の所定量は、例えばＥＧＲ装置により還流可能な最大ＥＧＲ量に相当する量に設定される。したがって、そのような最大ＥＧＲ量を上回るＥＧＲ量が内燃機関から要求されている場合には、目標カム位相が上記のように設定されることで、バルブオーバーラップの増大により内部ＥＧＲ量を増加させ、不足分のＥＧＲ量を補うことによって、必要な既燃ガス量を確保することができる。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載のバルブタイミング制御装置において、目標カム位相設定手段は、判別手段によりＥＧＲ装置１１が作動中と判別された場合において、要求ＥＧＲ量ＶＥＧＲＲＥＱが所定量ＶＥＧＲＲＥＱ０以上のときには、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを、要求ＥＧＲ量ＶＥＧＲＲＥＱが大きいほど、吸気バルブ４と排気バルブ４とのバルブオーバーラップの度合がより大きくなるように設定することを特徴とする。
【００１４】
この構成では、要求ＥＧＲ量が所定量以上のとき、目標カム位相は、要求ＥＧＲ量が大きいほど、バルブオーバーラップの度合がより大きくなるように設定される。したがって、内燃機関からのＥＧＲ量の要求度合に応じて、内部ＥＧＲ量を適切に増加させることができ、必要な既燃ガス量を過不足なく確保することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。図１は、本発明を適用した内燃機関のバルブタイミング制御装置（以下、単に「制御装置」という）の概略構成を示している。同図に示すように、この制御装置１は、ＥＣＵ２を備えており、このＥＣＵ２は、内燃機関（以下「エンジン」という）３の運転状態に応じて、後述する制御処理を実行する。
【００１６】
エンジン３は、例えば４サイクルＤＯＨＣ型ガソリンエンジンであり、吸気カムシャフト６および排気カムシャフト７を備えている。吸気カムシャフト６および排気カムシャフト７は、それぞれの従動スプロケット６ｂ、７ｂおよびタイミングチェーン（図示せず）を介して、クランクシャフト８に連結されており、クランクシャフト８の２回転あたり１回転の割合で回転駆動される。吸気カムシャフト６および排気カムシャフト７には、吸気バルブ４および排気バルブ５をそれぞれ開閉駆動する複数の吸気カム６ａおよび排気カム７ａ（ともに１つのみ図示）が一体に設けられている。
【００１７】
また、吸気カムシャフト６は、その従動スプロケット６ｂに所定角度の範囲で回転可能に連結されている。この従動スプロケット６ｂに対する吸気カムシャフト６の相対的角度を変更することにより、クランクシャフト８に対する吸気カム６ａの位相（以下、単に「カム位相」という）ＣＡＩＮが変更され、吸気バルブ４の開閉タイミング（バルブタイミング）が進角または遅角する。吸気カムシャフト６の一端部には、このカム位相ＣＡＩＮを制御するためのカム位相可変機構（以下「ＶＴＣ」という）９および油圧制御弁１０が設けられている。
【００１８】
ＶＴＣ９は、吸気カムシャフト６と一体のベーン（図示せず）の両側に画成された進角室および遅角室（いずれも図示せず）を有しており、エンジン３で駆動されるオイルポンプ（図示せず）の油圧が、油圧制御弁１０の制御により、進角室または遅角室に選択的に供給されることによって、吸気カムシャフト６を従動スプロケット６ｂに対し、進角方向または遅角方向に回転駆動するように構成されている。
【００１９】
油圧制御弁１０は、ソレノイドと、これに駆動されるスプール（いずれも図示せず）などを備えるデューティソレノイドバルブで構成されている。油圧制御弁１０は、ＥＣＵ２により制御されるソレノイド電流の出力デューティ比ＤＯＵＴＶＴ（以下、単に「デューティ比ＤＯＵＴＶＴ」という）に従って、スプールの位置が無段階に変化するように構成されていて、その位置に応じてカム位相可変機構８の進角室または遅角室を開閉する。具体的には、油圧制御弁１０へのデューティ比ＤＯＵＴＶＴが保持デューティ値（例えば５０％）よりも大きいときには、油圧制御弁１０のスプールが中立位置から一方の側に移動して進角室を開放することで、進角室に油圧を供給し、カム位相ＣＡＩＮを進角させる進角状態になる。一方、デューティ比ＤＯＵＴＶＴが保持デューティ値よりも小さいときには、スプールが中立位置から他方の側に移動して遅角室を開放することで、遅角室に油圧を供給し、カム位相ＣＡＩＮを遅角させる遅角状態になる。なお、吸気カム６ａの可動範囲は例えば６０°クランク角で、最遅角時にＢＴＤＣ２５°クランク角に、最進角時にＢＴＤＣ８５°クランク角にそれぞれ位置し、カム位相ＣＡＩＮは、最遅角位置で０°クランク角、最進角位置で６０°クランク角である。
【００２０】
また、油圧制御弁１０は、デューティ比ＤＯＵＴＶＴが保持デューティ値のときには、スプールが進角室および遅角室を同時に閉鎖する中立位置に位置する保持状態になり、進角室および遅角室への油圧の供給が遮断され、吸気カムシャフト６と従動スプロケット６ｂが一体化されることで、カム位相ＣＡＩＮが、それまでに制御されていた値に保持される。
【００２１】
吸気カムシャフト６のＶＴＣ９と反対側の端部には、カム角センサ２８が設けられている。カム角センサ２８は、例えばマグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、吸気カムシャフト６の回転に伴い、ＴＤＣを基準とする吸気カム６ａのカム角ＣＡＳＶＩＮを検出し、その信号をＥＣＵ２に出力する。また、クランクシャフト８には、クランク角センサ２９が設けられている。クランク角センサ２９は、カム角センサ２８と同様に構成されており、クランクシャフト８の回転に伴い、所定のクランク角（例えば３０°）ごとに、パルス信号であるＣＲＫ信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号および上記ＣＡＳＶＩＮ信号から実際のカム位相ＣＡＩＮを算出（検出）する（以下、このように実際に検出されたカム位相を、適宜「実カム位相ＣＡＩＮ」という）。また、ＣＲＫ信号に基づき、エンジン回転数ＮＥを求める。
【００２２】
さらに、図示しないが、吸気カム６ａおよび排気カム７ａはそれぞれ、低速カムと、これよりも高いカム山を有する高速カムとで構成されている。これらの低速カムおよび高速カムは、図示しないバルブタイミング切換機構（以下「ＶＴＥＣ」という）によって切り換えられるようになっており、それにより、吸気バルブ４および排気バルブ５の作動タイミング（リフト曲線）が、低速バルブタイミング（以下「Ｌｏ．Ｖ／Ｔ」という）と高速バルブタイミング（以下「Ｈｉ．Ｖ／Ｔ」という）に切り換えられる。このＶＴＥＣの動作もまた、ＶＴＣ９と同様、ＥＣＵ２により、油圧制御弁（図示せず）を介して供給される油圧を制御することによって、制御される。
【００２３】
また、エンジン３には、ＮＯｘなどの低減のために、排気ガスを排気側から吸気側に再循環させるためのＥＧＲ装置１１が設けられている。このＥＧＲ装置１１は、排気ガスを還流させるためのＥＧＲ管１２と、その途中に設けられたＥＧＲ制御弁１３を備えている。ＥＧＲ管１２は、吸気管１４（吸気系）のスロットル弁１５よりも下流側と、排気管１６（排気系）の三元触媒１７よりも上流側との間に接続されている。また、ＥＧＲ制御弁１３は、リニア電磁弁で構成されており、そのバルブリフト量ＬＡＣＴがＥＣＵ２からの駆動信号によりリニアに制御されることによって、ＥＧＲ管１２の開閉および開度、すなわちＥＧＲの作動・停止およびＥＧＲ量を制御する。
【００２４】
ＥＧＲ制御弁１３のバルブリフト量ＬＡＣＴは、バルブリフトセンサ３０で検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。ＥＣＵ２は、エンジン３の運転状態に応じてＥＧＲ量を算出するとともに、算出したＥＧＲ量に基づいて目標バルブリフト量ＬＣＭＤを算出し、これに基づく駆動信号をＥＧＲ制御弁１３に出力することによって、実際のバルブリフト量ＬＡＣＴが目標バルブリフト量ＬＣＭＤになるように制御する。
【００２５】
エンジン３の吸気管１４には、スロットル弁１５の開度（以下「スロットル弁開度」という）θＴＨを検出するスロットル弁開度センサ３１と、スロットル弁１５よりも下流側の吸気管１４内の絶対圧（以下「吸気管内絶対圧」という）ＰＢＡを検出する吸気圧センサ３２が設けられており、それらの検出信号はＥＣＵ２に出力される。また、吸気管１４の吸気ポート（図示せず）付近には、インジェクタ１８が取り付けられている。インジェクタ１８の燃料噴射時間（燃料噴射量）ＴＯＵＴは、ＥＣＵ２からの駆動信号によって制御される。
【００２６】
ＥＣＵ２にはさらに、エンジン水温センサ３３から、エンジン３のシリンダブロック内を循環する冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを表す検出信号が、大気圧センサ３４から大気圧ＰＡを表す検出信号が、それぞれ出力される。
【００２７】
ＥＣＵ２は、本実施形態において、運転状態検出手段、判別手段、目標カム位相設定手段、制御手段、および要求ＥＧＲ量算出手段を構成するものである。ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。前述した各種センサ２８〜３４からの検出信号はそれぞれ、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。
【００２８】
ＣＰＵは、これらの入力信号に応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態およびＥＧＲ装置１１の作動状態に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、ＶＴＣ９の目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを、以下のように算出する。
【００２９】
図２は、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤの算出処理を示すフローチャートである。なお、以下の説明では、ＲＯＭにあらかじめ記憶されている固定値については、その先頭に「＃」を付し、更新される他の変数と区別するものとする。まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、スロットル全閉フラグＦ＿ＴＨＩＤＬＥが「０」であるか否かを判別する。この答がＹＥＳのとき、すなわちエンジン３のアイドル運転時など、スロットル弁１５がほぼ全閉状態にあるときには、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを所定の最遅角値＃ＣＡＩＮＴＨＩＤ（例えば０°）に設定する（ステップ２）。
【００３０】
上記ステップ１の答がＮＯのときには、そのときに設定されているＥＧＲ制御弁１３の目標バルブリフト量ＬＣＭＤが、値０よりも大きいか否かを判別する（ステップ３）。この答がＹＥＳで、ＬＣＭＤ＞０のとき、すなわちＥＧＲ装置１１が作動し、ＥＧＲが実行されているときには、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを、固定のＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲ（例えば１０°クランク角）（固定値）に設定する（ステップ４）。
【００３１】
上記ステップ３の答がＮＯで、ＥＧＲ装置１１が停止されているときには、スロットル全開フラグＦ＿ＴＨＷＯＴが「１」であるか否かを判別する（ステップ５）。この答がＹＥＳで、スロットル弁１５がほぼ全開状態にあるときには、ＶＴＥＣフラグＦ＿ＶＴＥＣが「１」であるか否かを判別する（ステップ６）。この答がＹＥＳのとき、すなわちＶＴＥＣによってエンジン３がＨｉ．Ｖ／Ｔで運転されているときには、図示しないテーブルから、エンジン回転数ＮＥに応じて、全開時Ｈｉ．Ｖ／Ｔ用テーブル値＃ＣＩＣＭＤＷＴＨを検索し、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤとして設定する（ステップ７）。一方、ステップ６の答がＮＯのとき、すなわちエンジン３がＬｏ．Ｖ／Ｔで運転されているときには、上記とは別個に設定された図示しないテーブルから、エンジン回転数ＮＥに応じて、全開時Ｌｏ．Ｖ／Ｔ用テーブル値＃ＣＩＣＭＤＷＴＬを検索し、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤとして設定する（ステップ８）。これらのテーブル値＃ＣＩＣＭＤＷＴＨ、＃ＣＩＣＭＤＷＴＬは、エンジン回転数ＮＥに応じ、最大の出力トルクが得られるような値に設定されている。
【００３２】
前記ステップ５の答がＮＯで、スロットル弁１５がほぼ全開状態にないときには、前記ステップ６と同様に、ＶＴＥＣフラグＦ＿ＶＴＥＣの判別を行う（ステップ９）。そして、その判別結果に応じ、エンジン３がＨｉ．Ｖ／Ｔ運転のときには、図示しないマップから、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて、非全開時Ｈｉ．Ｖ／Ｔ用マップ値＃ＣＩＣＭＤＨを検索し、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤとして設定する（ステップ１０）。一方、エンジン３がＬｏ．Ｖ／Ｔ運転のときには、上記とは別個に設定された図示しないマップから、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて、非全開時Ｌｏ．Ｖ／Ｔ用マップ値＃ＣＩＣＭＤＬを検索し、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤとして設定する（ステップ１１）。これらのマップ値＃ＣＩＣＭＤＨ、＃ＣＩＣＭＤＬは、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じ、最良の燃費が得られるような値に設定されている。
【００３３】
次いで、上述のようにして設定した目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤのリミット処理を実行し（ステップ１２）、本処理を終了する。このリミット処理は、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを大気圧ＰＡに応じて制限するものである。具体的には、上限値ＣＬＭＴＰＡＸを、大気圧ＰＡが低いほどより小さな値にあらかじめ設定し、テーブルに記憶するとともに、検出された大気圧ＰＡに応じて検索した上限値ＣＬＭＴＰＡＸを目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤが上回るときには、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを上限値ＣＬＭＴＰＡＸに設定する。このようなリミット処理を行うことにより、大気圧ＰＡが低いために吸入空気量が実質的に減少している状態で、吸入空気量に対して内部ＥＧＲ量が過大になるのを防止できる。
【００３４】
そして、図示しないが、上述したようにして算出した目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤと、検出された実カム位相ＣＡＩＮに応じて、フィードバック制御によりデューティ比ＤＯＵＴＶＴを算出し、それに基づく駆動信号を油圧制御弁１０に出力することによって、カム位相ＣＡＩＮが目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤになるように制御される。
【００３５】
以上のように、本実施形態によれば、ＥＧＲ装置１１の作動・停止を目標バルブリフト量ＬＣＭＤによって判別し（ステップ３）、ＥＧＲ装置１１の作動時には、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを、固定のＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲに設定する（ステップ４）。一方、ＥＧＲ装置１１の停止時には、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを、エンジン回転数ＮＥや吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定する（ステップ７、８、１０、１１）。以上のような目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤの設定により、ＥＧＲ装置１１の作動・停止に応じて、吸気バルブ４と排気バルブ５とのバルブオーバーラップを変化させることで、内部ＥＧＲ量を適切に制御できる。したがって、ＥＧＲ装置１１の作動時および停止時のいずれにおいても、ＥＧＲ装置１１によるＥＧＲ量と内部ＥＧＲ量とを合わせた既燃ガス量を過不足なく確保でき、それにより、ＮＯｘの低減による排気特性の改善効果を十分に得ることができる。
【００３６】
また、ＥＧＲ装置１１の作動時には、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤが、固定のＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲに設定され、変動しないので、燃料噴射時間ＴＯＵＴの制御や点火時期制御などの他のエンジン制御を、目標カム位相の変動に応じて行う必要がなくなり、その容易化を図ることができる。
【００３７】
なお、上述した例では、ＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲを固定値に設定しているが、これに代えて、エンジン３の運転状態に応じて変更設定するようにしてもよい。図３は、その一例を示すマップである。このマップでは、ＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲは、エンジン回転数ＮＥおよび吸入管内絶対圧ＰＢＡをパラメータとして設定されている。このような設定により、ＥＧＲ作動時の目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを、エンジン３の実際の回転および負荷状態に応じた最適値に設定でき、それにより、内部ＥＧＲ量、したがって既燃ガス量を最適に確保することができる。
【００３８】
また、図４および図５は、ＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲを、要求ＥＧＲ量ＶＥＧＲＲＥＱに応じて設定するテーブルの例を示している。この要求ＥＧＲ量ＶＥＧＲＲＥＱは、エンジン３に還流すべきＥＧＲ量を表すものであり、エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢＡおよびエンジン水温ＴＷに応じて、ＮＯｘの低減と燃費の向上がバランス良く達成されるような値に設定される。図４に示すテーブルでは、ＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲは、要求ＥＧＲ量ＶＥＧＲＲＥＱが所定量＃ＶＥＧＲＲＥＱ０未満のときには、第１所定値＃ＣＡＩＮＥＧＲ１（例えば１０°クランク角）に設定され、所定量＃ＶＥＧＲＲＥＱ０以上のときには、第１所定値＃ＣＡＩＮＥＧＲ１よりも大きな第２所定値＃ＣＡＩＮＥＧＲ２（例えば３０°クランク角）に設定されている。また、所定量＃ＶＥＧＲＲＥＱ０は、ＥＧＲ制御弁１３がフルリフト（全開）状態で還流可能な最大ＥＧＲ量に相当している。
【００３９】
したがって、ＥＧＲ装置１１により還流可能な最大ＥＧＲ量を上回るＥＧＲ量が、エンジン３から要求されている場合、上記のようなＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲの設定により、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤをより大きな値に設定することで、カム位相ＣＡＩＮを進角側に制御し、バルブオーバーラップの増大により内部ＥＧＲ量を増加させ、不足分のＥＧＲ量を補うことによって、必要な既燃ガス量を確保することができる。
【００４０】
また、図５は、図４による設定の変形例を示しており、このテーブルでは、ＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲは、要求ＥＧＲ量ＶＥＧＲＲＥＱが上記所定量＃ＶＥＧＲＲＥＱ０以上のときには、ＶＥＧＲＲＥＱ値が大きいほど、より大きな値になるようリニアに設定されている。このような設定により、エンジン３からのＥＧＲ量の要求度合に応じて、内部ＥＧＲ量を適切に増加させることができ、必要な既燃ガス量を過不足なく確保することができる。
【００４１】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、図３の例では、ＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲを設定するための、エンジン３の運転状態を表すパラメータとして、エンジン回転数ＮＥおよび吸入管内絶対圧ＰＢＡを用いているが、これらに代えて、またはこれらととともに、他の適当な運転状態パラメータ、例えばアクセル開度などを用いることが可能である。また、実施形態は、吸気カム位相を可変としたバルブタイミング制御装置に本発明を適用した例であるが、本発明は、排気カム位相を、または吸気カム位相および排気カム位相の双方を可変としたものに適用できることは、もちろんである。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の内燃機関のバルブタイミング制御装置は、ＥＧＲ装置の作動時および停止時のいずれにおいても、既燃ガス量を過不足なく確保でき、それにより、ＮＯｘの低減による排気特性の改善効果を十分に得ることができるなどの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による内燃機関のバルブタイミング制御装置の概略構成図である。
【図２】目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤの算出処理を示すフローチャートである。
【図３】ＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲを設定するマップの一例である。
【図４】ＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲを設定するテーブルの一例である。
【図５】ＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲを設定する別のテーブルの一例である。
【符号の説明】
１ バルブタイミング制御装置
２ ＥＣＵ（運転状態検出手段、判別手段、目標カム位相設定手段、制御手段および要求ＥＧＲ量算出手段）
３ エンジン（内燃機関）
４ 吸気バルブ
５ 排気バルブ
６ａ 吸気カム
７ａ 排気カム
８ クランクシャフト
１１ ＥＧＲ装置
１４ 吸気管（吸気系）
１６ 排気管（排気系）
２９ クランク角センサ（運転状態検出手段）
３２ 吸気圧センサ（運転状態検出手段）
ＣＡＩＮ カム位相
ＣＡＩＮＣＭＤ 目標カム位相
＃ＣＡＩＮＥＧＲ ＥＧＲ作動時用カム位相（固定値）
ＶＥＧＲＲＥＱ 要求ＥＧＲ量
＃ＶＥＧＲＲＥＱ０ 所定量
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランクシャフトに対するカム位相を変更することにより、バルブタイミングを制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関し、特にＥＧＲ装置を有する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置として、例えば特開２００１−１８２５６６号公報に開示されたものが知られている。この制御装置では、吸気カムシャフトとその従動スプロケットとの相対角度をカム位相可変装置で変更することにより、クランクシャフトに対する吸気カムのカム位相を変更することによって、吸気バルブの開閉タイミング（バルブタイミング）が進角側または遅角側に連続的に制御される。また、この制御装置では、検出されたエンジン回転数および吸気管内絶対圧に応じて目標カム位相が設定され、この目標カム位相を目標としてカム位相が制御される。例えば、低負荷時には、目標カム位相を進角側に設定し、吸気バルブの開閉タイミングを早めることによって、排気バルブとのバルブオーバーラップ（両バルブが開いている期間）を長くし、燃焼室内に留まる既燃ガス（内部ＥＧＲ）を増加させることで、燃焼温度の低下によるＮＯｘの低減が図られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のバルブタイミング制御装置は、排気ガスを排気系から吸気系に再循環させるＥＧＲ装置と併用された場合、次のような問題がある。すなわち、ＥＧＲ装置の作動時には、排気ガスが吸気系を介して燃焼室内に、既燃ガスとして導入される。これに対して、上記のバルブタイミング制御装置では、目標カム位相が、ＥＧＲ装置の作動・停止にかかわらず、エンジン回転数および吸気管内絶対圧のみをパラメータとして設定されるため、ＥＧＲ装置の作動時と停止時では、ＥＧＲ装置によるＥＧＲ量とバルブオーバーラップによる内部ＥＧＲ量とを合わせた既燃ガスの割合が変化してしまう。その結果、燃焼室内で既燃ガスの過不足が生じ、ＮＯｘの低減による排気ガス特性の改善効果を十分に得ることができない。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ＥＧＲ装置の作動時および停止時のいずれにおいても、既燃ガス量を過不足なく確保でき、それにより、ＮＯｘの低減による排気特性の改善効果を十分に得ることができる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、排気ガスを排気系（実施形態における（以下、本項において同じ）排気管１６）から吸気系（吸気管１４）に再循環させるＥＧＲ装置１１を備える内燃機関３において、クランクシャフト８に対する吸気カム６ａおよび排気カム７ａの少なくとも一方の位相であるカム位相ＣＡＩＮを変更することにより、吸気バルブ４および排気バルブ５の少なくとも一方のバルブタイミングを制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、内燃機関３の運転状態を検出する運転状態検出手段（ＥＣＵ２、クランク角センサ２９、吸気管内絶対圧センサ１８）と、ＥＧＲ装置１１の作動・停止を判別する判別手段（ＥＣＵ２、図２のステップ３）と、検出された内燃機関３の運転状態、および判別されたＥＧＲ装置１１の作動・停止に応じて、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを設定する目標カム位相設定手段（ＥＣＵ２、図２）と、カム位相ＣＡＩＮを設定された目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤになるように制御する制御手段（ＥＣＵ２）と、を備えていることを特徴とする。
【０００６】
この内燃機関のバルブタイミング制御装置によれば、内燃機関の運転状態に応じて目標カム位相が設定されるとともに、設定した目標カム位相になるようにカム位相が制御される。また、ＥＧＲ装置の作動・停止が、判別手段によって判別され、目標カム位相は、判別されたＥＧＲ装置の作動・停止に応じて設定される。このような目標カム位相の設定により、ＥＧＲ装置の作動・停止に応じて、吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバーラップを変化させることで、内部ＥＧＲ量を適切に制御できる。したがって、ＥＧＲ装置の作動時および停止時のいずれにおいても、ＥＧＲ装置によるＥＧＲ量と内部ＥＧＲ量とを合わせた既燃ガス量を過不足なく確保でき、それにより、ＮＯｘの低減による排気特性の改善効果を十分に得ることができる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のバルブタイミング制御装置において、目標カム位相設定手段は、判別手段によりＥＧＲ装置１１が作動中と判別されたときに、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを所定の固定値＃ＣＡＩＮＥＧＲに設定する（図２のステップ３、４）ことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、ＥＧＲ装置の作動中には、目標カム位相が、所定の固定値に設定され、変動しないので、燃料供給制御や点火時期制御などの他のエンジン制御を、目標カム位相の変動に応じて行う必要がなくなり、その容易化を図ることができる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載のバルブタイミング制御装置において、目標カム位相設定手段は、判別手段によりＥＧＲ装置１１が作動中と判別されたときに、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを内燃機関３の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ）に応じて設定する（図３）ことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、ＥＧＲ装置の作動中には、目標カム位相が、検出された内燃機関の運転状態に応じて設定されるので、ＥＧＲ作動時の目標カム位相を、内燃機関の実際の回転および負荷状態などに応じた最適値に設定できる。それにより、内部ＥＧＲ量、したがって既燃ガス量を最適に確保することができる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載のバルブタイミング制御装置において、内燃機関３の運転状態に応じて、内燃機関３に導入すべき要求ＥＧＲ量ＶＥＧＲＲＥＱを算出する要求ＥＧＲ量算出手段（ＥＣＵ２）をさらに備え、目標カム位相設定手段は、判別手段によりＥＧＲ装置１１が作動中と判別された場合において、算出された要求ＥＧＲ量ＶＥＧＲＲＥＱが所定量ＶＥＧＲＲＥＱ０以上のときには、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを、吸気バルブ４と排気バルブ５とのバルブオーバーラップがより大きくなる方向に設定することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、内燃機関の運転状態に応じて、内燃機関に導入すべき要求ＥＧＲ量が算出される。また、ＥＧＲ装置の作動中、算出した要求ＥＧＲ量が所定量以上のときには、目標カム位相が、吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバーラップがより大きくなる方向に設定される。上記の所定量は、例えばＥＧＲ装置により還流可能な最大ＥＧＲ量に相当する量に設定される。したがって、そのような最大ＥＧＲ量を上回るＥＧＲ量が内燃機関から要求されている場合には、目標カム位相が上記のように設定されることで、バルブオーバーラップの増大により内部ＥＧＲ量を増加させ、不足分のＥＧＲ量を補うことによって、必要な既燃ガス量を確保することができる。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載のバルブタイミング制御装置において、目標カム位相設定手段は、判別手段によりＥＧＲ装置１１が作動中と判別された場合において、要求ＥＧＲ量ＶＥＧＲＲＥＱが所定量ＶＥＧＲＲＥＱ０以上のときには、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを、要求ＥＧＲ量ＶＥＧＲＲＥＱが大きいほど、吸気バルブ４と排気バルブ４とのバルブオーバーラップの度合がより大きくなるように設定することを特徴とする。
【００１４】
この構成では、要求ＥＧＲ量が所定量以上のとき、目標カム位相は、要求ＥＧＲ量が大きいほど、バルブオーバーラップの度合がより大きくなるように設定される。したがって、内燃機関からのＥＧＲ量の要求度合に応じて、内部ＥＧＲ量を適切に増加させることができ、必要な既燃ガス量を過不足なく確保することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。図１は、本発明を適用した内燃機関のバルブタイミング制御装置（以下、単に「制御装置」という）の概略構成を示している。同図に示すように、この制御装置１は、ＥＣＵ２を備えており、このＥＣＵ２は、内燃機関（以下「エンジン」という）３の運転状態に応じて、後述する制御処理を実行する。
【００１６】
エンジン３は、例えば４サイクルＤＯＨＣ型ガソリンエンジンであり、吸気カムシャフト６および排気カムシャフト７を備えている。吸気カムシャフト６および排気カムシャフト７は、それぞれの従動スプロケット６ｂ、７ｂおよびタイミングチェーン（図示せず）を介して、クランクシャフト８に連結されており、クランクシャフト８の２回転あたり１回転の割合で回転駆動される。吸気カムシャフト６および排気カムシャフト７には、吸気バルブ４および排気バルブ５をそれぞれ開閉駆動する複数の吸気カム６ａおよび排気カム７ａ（ともに１つのみ図示）が一体に設けられている。
【００１７】
また、吸気カムシャフト６は、その従動スプロケット６ｂに所定角度の範囲で回転可能に連結されている。この従動スプロケット６ｂに対する吸気カムシャフト６の相対的角度を変更することにより、クランクシャフト８に対する吸気カム６ａの位相（以下、単に「カム位相」という）ＣＡＩＮが変更され、吸気バルブ４の開閉タイミング（バルブタイミング）が進角または遅角する。吸気カムシャフト６の一端部には、このカム位相ＣＡＩＮを制御するためのカム位相可変機構（以下「ＶＴＣ」という）９および油圧制御弁１０が設けられている。
【００１８】
ＶＴＣ９は、吸気カムシャフト６と一体のベーン（図示せず）の両側に画成された進角室および遅角室（いずれも図示せず）を有しており、エンジン３で駆動されるオイルポンプ（図示せず）の油圧が、油圧制御弁１０の制御により、進角室または遅角室に選択的に供給されることによって、吸気カムシャフト６を従動スプロケット６ｂに対し、進角方向または遅角方向に回転駆動するように構成されている。
【００１９】
油圧制御弁１０は、ソレノイドと、これに駆動されるスプール（いずれも図示せず）などを備えるデューティソレノイドバルブで構成されている。油圧制御弁１０は、ＥＣＵ２により制御されるソレノイド電流の出力デューティ比ＤＯＵＴＶＴ（以下、単に「デューティ比ＤＯＵＴＶＴ」という）に従って、スプールの位置が無段階に変化するように構成されていて、その位置に応じてカム位相可変機構８の進角室または遅角室を開閉する。具体的には、油圧制御弁１０へのデューティ比ＤＯＵＴＶＴが保持デューティ値（例えば５０％）よりも大きいときには、油圧制御弁１０のスプールが中立位置から一方の側に移動して進角室を開放することで、進角室に油圧を供給し、カム位相ＣＡＩＮを進角させる進角状態になる。一方、デューティ比ＤＯＵＴＶＴが保持デューティ値よりも小さいときには、スプールが中立位置から他方の側に移動して遅角室を開放することで、遅角室に油圧を供給し、カム位相ＣＡＩＮを遅角させる遅角状態になる。なお、吸気カム６ａの可動範囲は例えば６０°クランク角で、最遅角時にＢＴＤＣ２５°クランク角に、最進角時にＢＴＤＣ８５°クランク角にそれぞれ位置し、カム位相ＣＡＩＮは、最遅角位置で０°クランク角、最進角位置で６０°クランク角である。
【００２０】
また、油圧制御弁１０は、デューティ比ＤＯＵＴＶＴが保持デューティ値のときには、スプールが進角室および遅角室を同時に閉鎖する中立位置に位置する保持状態になり、進角室および遅角室への油圧の供給が遮断され、吸気カムシャフト６と従動スプロケット６ｂが一体化されることで、カム位相ＣＡＩＮが、それまでに制御されていた値に保持される。
【００２１】
吸気カムシャフト６のＶＴＣ９と反対側の端部には、カム角センサ２８が設けられている。カム角センサ２８は、例えばマグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、吸気カムシャフト６の回転に伴い、ＴＤＣを基準とする吸気カム６ａのカム角ＣＡＳＶＩＮを検出し、その信号をＥＣＵ２に出力する。また、クランクシャフト８には、クランク角センサ２９が設けられている。クランク角センサ２９は、カム角センサ２８と同様に構成されており、クランクシャフト８の回転に伴い、所定のクランク角（例えば３０°）ごとに、パルス信号であるＣＲＫ信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号および上記ＣＡＳＶＩＮ信号から実際のカム位相ＣＡＩＮを算出（検出）する（以下、このように実際に検出されたカム位相を、適宜「実カム位相ＣＡＩＮ」という）。また、ＣＲＫ信号に基づき、エンジン回転数ＮＥを求める。
【００２２】
さらに、図示しないが、吸気カム６ａおよび排気カム７ａはそれぞれ、低速カムと、これよりも高いカム山を有する高速カムとで構成されている。これらの低速カムおよび高速カムは、図示しないバルブタイミング切換機構（以下「ＶＴＥＣ」という）によって切り換えられるようになっており、それにより、吸気バルブ４および排気バルブ５の作動タイミング（リフト曲線）が、低速バルブタイミング（以下「Ｌｏ．Ｖ／Ｔ」という）と高速バルブタイミング（以下「Ｈｉ．Ｖ／Ｔ」という）に切り換えられる。このＶＴＥＣの動作もまた、ＶＴＣ９と同様、ＥＣＵ２により、油圧制御弁（図示せず）を介して供給される油圧を制御することによって、制御される。
【００２３】
また、エンジン３には、ＮＯｘなどの低減のために、排気ガスを排気側から吸気側に再循環させるためのＥＧＲ装置１１が設けられている。このＥＧＲ装置１１は、排気ガスを還流させるためのＥＧＲ管１２と、その途中に設けられたＥＧＲ制御弁１３を備えている。ＥＧＲ管１２は、吸気管１４（吸気系）のスロットル弁１５よりも下流側と、排気管１６（排気系）の三元触媒１７よりも上流側との間に接続されている。また、ＥＧＲ制御弁１３は、リニア電磁弁で構成されており、そのバルブリフト量ＬＡＣＴがＥＣＵ２からの駆動信号によりリニアに制御されることによって、ＥＧＲ管１２の開閉および開度、すなわちＥＧＲの作動・停止およびＥＧＲ量を制御する。
【００２４】
ＥＧＲ制御弁１３のバルブリフト量ＬＡＣＴは、バルブリフトセンサ３０で検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。ＥＣＵ２は、エンジン３の運転状態に応じてＥＧＲ量を算出するとともに、算出したＥＧＲ量に基づいて目標バルブリフト量ＬＣＭＤを算出し、これに基づく駆動信号をＥＧＲ制御弁１３に出力することによって、実際のバルブリフト量ＬＡＣＴが目標バルブリフト量ＬＣＭＤになるように制御する。
【００２５】
エンジン３の吸気管１４には、スロットル弁１５の開度（以下「スロットル弁開度」という）θＴＨを検出するスロットル弁開度センサ３１と、スロットル弁１５よりも下流側の吸気管１４内の絶対圧（以下「吸気管内絶対圧」という）ＰＢＡを検出する吸気圧センサ３２が設けられており、それらの検出信号はＥＣＵ２に出力される。また、吸気管１４の吸気ポート（図示せず）付近には、インジェクタ１８が取り付けられている。インジェクタ１８の燃料噴射時間（燃料噴射量）ＴＯＵＴは、ＥＣＵ２からの駆動信号によって制御される。
【００２６】
ＥＣＵ２にはさらに、エンジン水温センサ３３から、エンジン３のシリンダブロック内を循環する冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを表す検出信号が、大気圧センサ３４から大気圧ＰＡを表す検出信号が、それぞれ出力される。
【００２７】
ＥＣＵ２は、本実施形態において、運転状態検出手段、判別手段、目標カム位相設定手段、制御手段、および要求ＥＧＲ量算出手段を構成するものである。ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。前述した各種センサ２８〜３４からの検出信号はそれぞれ、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。
【００２８】
ＣＰＵは、これらの入力信号に応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態およびＥＧＲ装置１１の作動状態に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、ＶＴＣ９の目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを、以下のように算出する。
【００２９】
図２は、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤの算出処理を示すフローチャートである。なお、以下の説明では、ＲＯＭにあらかじめ記憶されている固定値については、その先頭に「＃」を付し、更新される他の変数と区別するものとする。まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、スロットル全閉フラグＦ＿ＴＨＩＤＬＥが「０」であるか否かを判別する。この答がＹＥＳのとき、すなわちエンジン３のアイドル運転時など、スロットル弁１５がほぼ全閉状態にあるときには、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを所定の最遅角値＃ＣＡＩＮＴＨＩＤ（例えば０°）に設定する（ステップ２）。
【００３０】
上記ステップ１の答がＮＯのときには、そのときに設定されているＥＧＲ制御弁１３の目標バルブリフト量ＬＣＭＤが、値０よりも大きいか否かを判別する（ステップ３）。この答がＹＥＳで、ＬＣＭＤ＞０のとき、すなわちＥＧＲ装置１１が作動し、ＥＧＲが実行されているときには、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを、固定のＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲ（例えば１０°クランク角）（固定値）に設定する（ステップ４）。
【００３１】
上記ステップ３の答がＮＯで、ＥＧＲ装置１１が停止されているときには、スロットル全開フラグＦ＿ＴＨＷＯＴが「１」であるか否かを判別する（ステップ５）。この答がＹＥＳで、スロットル弁１５がほぼ全開状態にあるときには、ＶＴＥＣフラグＦ＿ＶＴＥＣが「１」であるか否かを判別する（ステップ６）。この答がＹＥＳのとき、すなわちＶＴＥＣによってエンジン３がＨｉ．Ｖ／Ｔで運転されているときには、図示しないテーブルから、エンジン回転数ＮＥに応じて、全開時Ｈｉ．Ｖ／Ｔ用テーブル値＃ＣＩＣＭＤＷＴＨを検索し、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤとして設定する（ステップ７）。一方、ステップ６の答がＮＯのとき、すなわちエンジン３がＬｏ．Ｖ／Ｔで運転されているときには、上記とは別個に設定された図示しないテーブルから、エンジン回転数ＮＥに応じて、全開時Ｌｏ．Ｖ／Ｔ用テーブル値＃ＣＩＣＭＤＷＴＬを検索し、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤとして設定する（ステップ８）。これらのテーブル値＃ＣＩＣＭＤＷＴＨ、＃ＣＩＣＭＤＷＴＬは、エンジン回転数ＮＥに応じ、最大の出力トルクが得られるような値に設定されている。
【００３２】
前記ステップ５の答がＮＯで、スロットル弁１５がほぼ全開状態にないときには、前記ステップ６と同様に、ＶＴＥＣフラグＦ＿ＶＴＥＣの判別を行う（ステップ９）。そして、その判別結果に応じ、エンジン３がＨｉ．Ｖ／Ｔ運転のときには、図示しないマップから、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて、非全開時Ｈｉ．Ｖ／Ｔ用マップ値＃ＣＩＣＭＤＨを検索し、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤとして設定する（ステップ１０）。一方、エンジン３がＬｏ．Ｖ／Ｔ運転のときには、上記とは別個に設定された図示しないマップから、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて、非全開時Ｌｏ．Ｖ／Ｔ用マップ値＃ＣＩＣＭＤＬを検索し、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤとして設定する（ステップ１１）。これらのマップ値＃ＣＩＣＭＤＨ、＃ＣＩＣＭＤＬは、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じ、最良の燃費が得られるような値に設定されている。
【００３３】
次いで、上述のようにして設定した目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤのリミット処理を実行し（ステップ１２）、本処理を終了する。このリミット処理は、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを大気圧ＰＡに応じて制限するものである。具体的には、上限値ＣＬＭＴＰＡＸを、大気圧ＰＡが低いほどより小さな値にあらかじめ設定し、テーブルに記憶するとともに、検出された大気圧ＰＡに応じて検索した上限値ＣＬＭＴＰＡＸを目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤが上回るときには、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを上限値ＣＬＭＴＰＡＸに設定する。このようなリミット処理を行うことにより、大気圧ＰＡが低いために吸入空気量が実質的に減少している状態で、吸入空気量に対して内部ＥＧＲ量が過大になるのを防止できる。
【００３４】
そして、図示しないが、上述したようにして算出した目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤと、検出された実カム位相ＣＡＩＮに応じて、フィードバック制御によりデューティ比ＤＯＵＴＶＴを算出し、それに基づく駆動信号を油圧制御弁１０に出力することによって、カム位相ＣＡＩＮが目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤになるように制御される。
【００３５】
以上のように、本実施形態によれば、ＥＧＲ装置１１の作動・停止を目標バルブリフト量ＬＣＭＤによって判別し（ステップ３）、ＥＧＲ装置１１の作動時には、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを、固定のＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲに設定する（ステップ４）。一方、ＥＧＲ装置１１の停止時には、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを、エンジン回転数ＮＥや吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定する（ステップ７、８、１０、１１）。以上のような目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤの設定により、ＥＧＲ装置１１の作動・停止に応じて、吸気バルブ４と排気バルブ５とのバルブオーバーラップを変化させることで、内部ＥＧＲ量を適切に制御できる。したがって、ＥＧＲ装置１１の作動時および停止時のいずれにおいても、ＥＧＲ装置１１によるＥＧＲ量と内部ＥＧＲ量とを合わせた既燃ガス量を過不足なく確保でき、それにより、ＮＯｘの低減による排気特性の改善効果を十分に得ることができる。
【００３６】
また、ＥＧＲ装置１１の作動時には、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤが、固定のＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲに設定され、変動しないので、燃料噴射時間ＴＯＵＴの制御や点火時期制御などの他のエンジン制御を、目標カム位相の変動に応じて行う必要がなくなり、その容易化を図ることができる。
【００３７】
なお、上述した例では、ＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲを固定値に設定しているが、これに代えて、エンジン３の運転状態に応じて変更設定するようにしてもよい。図３は、その一例を示すマップである。このマップでは、ＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲは、エンジン回転数ＮＥおよび吸入管内絶対圧ＰＢＡをパラメータとして設定されている。このような設定により、ＥＧＲ作動時の目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを、エンジン３の実際の回転および負荷状態に応じた最適値に設定でき、それにより、内部ＥＧＲ量、したがって既燃ガス量を最適に確保することができる。
【００３８】
また、図４および図５は、ＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲを、要求ＥＧＲ量ＶＥＧＲＲＥＱに応じて設定するテーブルの例を示している。この要求ＥＧＲ量ＶＥＧＲＲＥＱは、エンジン３に還流すべきＥＧＲ量を表すものであり、エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢＡおよびエンジン水温ＴＷに応じて、ＮＯｘの低減と燃費の向上がバランス良く達成されるような値に設定される。図４に示すテーブルでは、ＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲは、要求ＥＧＲ量ＶＥＧＲＲＥＱが所定量＃ＶＥＧＲＲＥＱ０未満のときには、第１所定値＃ＣＡＩＮＥＧＲ１（例えば１０°クランク角）に設定され、所定量＃ＶＥＧＲＲＥＱ０以上のときには、第１所定値＃ＣＡＩＮＥＧＲ１よりも大きな第２所定値＃ＣＡＩＮＥＧＲ２（例えば３０°クランク角）に設定されている。また、所定量＃ＶＥＧＲＲＥＱ０は、ＥＧＲ制御弁１３がフルリフト（全開）状態で還流可能な最大ＥＧＲ量に相当している。
【００３９】
したがって、ＥＧＲ装置１１により還流可能な最大ＥＧＲ量を上回るＥＧＲ量が、エンジン３から要求されている場合、上記のようなＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲの設定により、目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤをより大きな値に設定することで、カム位相ＣＡＩＮを進角側に制御し、バルブオーバーラップの増大により内部ＥＧＲ量を増加させ、不足分のＥＧＲ量を補うことによって、必要な既燃ガス量を確保することができる。
【００４０】
また、図５は、図４による設定の変形例を示しており、このテーブルでは、ＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲは、要求ＥＧＲ量ＶＥＧＲＲＥＱが上記所定量＃ＶＥＧＲＲＥＱ０以上のときには、ＶＥＧＲＲＥＱ値が大きいほど、より大きな値になるようリニアに設定されている。このような設定により、エンジン３からのＥＧＲ量の要求度合に応じて、内部ＥＧＲ量を適切に増加させることができ、必要な既燃ガス量を過不足なく確保することができる。
【００４１】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、図３の例では、ＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲを設定するための、エンジン３の運転状態を表すパラメータとして、エンジン回転数ＮＥおよび吸入管内絶対圧ＰＢＡを用いているが、これらに代えて、またはこれらととともに、他の適当な運転状態パラメータ、例えばアクセル開度などを用いることが可能である。また、実施形態は、吸気カム位相を可変としたバルブタイミング制御装置に本発明を適用した例であるが、本発明は、排気カム位相を、または吸気カム位相および排気カム位相の双方を可変としたものに適用できることは、もちろんである。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の内燃機関のバルブタイミング制御装置は、ＥＧＲ装置の作動時および停止時のいずれにおいても、既燃ガス量を過不足なく確保でき、それにより、ＮＯｘの低減による排気特性の改善効果を十分に得ることができるなどの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による内燃機関のバルブタイミング制御装置の概略構成図である。
【図２】目標カム位相ＣＡＩＮＣＭＤの算出処理を示すフローチャートである。
【図３】ＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲを設定するマップの一例である。
【図４】ＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲを設定するテーブルの一例である。
【図５】ＥＧＲ作動時用カム位相＃ＣＡＩＮＥＧＲを設定する別のテーブルの一例である。
【符号の説明】
１ バルブタイミング制御装置
２ ＥＣＵ（運転状態検出手段、判別手段、目標カム位相設定手段、制御手段および要求ＥＧＲ量算出手段）
３ エンジン（内燃機関）
４ 吸気バルブ
５ 排気バルブ
６ａ 吸気カム
７ａ 排気カム
８ クランクシャフト
１１ ＥＧＲ装置
１４ 吸気管（吸気系）
１６ 排気管（排気系）
２９ クランク角センサ（運転状態検出手段）
３２ 吸気圧センサ（運転状態検出手段）
ＣＡＩＮ カム位相
ＣＡＩＮＣＭＤ 目標カム位相
＃ＣＡＩＮＥＧＲ ＥＧＲ作動時用カム位相（固定値）
ＶＥＧＲＲＥＱ 要求ＥＧＲ量
＃ＶＥＧＲＲＥＱ０ 所定量
Claims (5)
- 排気ガスを排気系から吸気系に再循環させるＥＧＲ装置を備える内燃機関において、クランクシャフトに対する吸気カムおよび排気カムの少なくとも一方の位相であるカム位相を変更することにより、吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記ＥＧＲ装置の作動・停止を判別する判別手段と、
前記検出された内燃機関の運転状態、および前記判別されたＥＧＲ装置の作動・停止に応じて、目標カム位相を設定する目標カム位相設定手段と、
前記カム位相を前記設定された目標カム位相になるように制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。 - 前記目標カム位相設定手段は、前記判別手段により前記ＥＧＲ装置が作動中と判別されたときに、前記目標カム位相を所定の固定値に設定することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
- 前記目標カム位相設定手段は、前記判別手段により前記ＥＧＲ装置が作動中と判別されたときに、前記目標カム位相を前記内燃機関の運転状態に応じて設定することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
- 前記内燃機関の運転状態に応じて、当該内燃機関に導入すべき要求ＥＧＲ量を算出する要求ＥＧＲ量算出手段をさらに備え、
前記目標カム位相設定手段は、前記判別手段により前記ＥＧＲ装置が作動中と判別された場合において、前記算出された要求ＥＧＲ量が所定量以上のときには、前記目標カム位相を、前記吸気バルブと前記排気バルブとのバルブオーバーラップがより大きくなる方向に設定することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。 - 前記目標カム位相設定手段は、前記判別手段により前記ＥＧＲ装置が作動中と判別された場合において、前記要求ＥＧＲ量が前記所定量以上のときには、前記目標カム位相を、前記要求ＥＧＲ量が大きいほど、前記吸気バルブと前記排気バルブとのバルブオーバーラップの度合がより大きくなるように設定することを特徴とする、請求項４に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
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