JP2005023874A - 可変動弁機構付内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブリフト量で吸入空気量を制御する状態と、スロットルで吸入空気量を制御する状態との切り換え時に、空燃比制御精度を維持できるようにする。
【解決手段】バルブリフト量を検出するセンサの故障時、所定水温での始動時、キャニスタから大量のパージを行わせたいときには、吸気バルブを最大バルブリフト量に制御する一方、スロットルによって吸入空気量を制御する。一方、上記条件以外では、スロットルを開き、吸気バルブのバルブリフト量を小さくして吸入空気量を制御する。ここで、吸気バルブのバルブリフト量が最大に制御されているか否かによって吸気脈動が異なり、吸入空気量の検出誤差が異なるようになるので、空燃比学習補正値を個別に学習させる。
【選択図】 図１３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スロットルによって吸入空気量が制御される状態と、吸気バルブの開特性によって吸入空気量が制御される状態とに切り換えられる可変動弁機構付内燃機関における空燃比制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特許文献１に開示されるように、吸気バルブのバルブリフト量を連続的に変える可変動弁機構を備え、吸気バルブのバルブリフト量を変更することで内燃機関の吸入空気量を制御する吸入空気量制御方法が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１８２５６３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スロットル弁と前記可変動弁機構とを備える機関において、スロットルを開いた状態に保持し、吸気バルブの開特性（バルブリフト量や閉時期など）を変化させることで吸入空気量を制御する状態と、スロットルによって吸入空気量を制御する状態とに切り換えられる場合がある。
【０００５】
ここで、スロットルを開いた状態として吸気バルブで吸入空気量を制御する場合には、スロットルで吸気脈動が減衰されないため、吸入空気量を計測するためにスロットル上流に設けられるエアフローメータ位置での吸気脈動が大きくなる。
【０００６】
一方、スロットルによって吸入空気量を制御する場合には、吸気脈動がスロットルで減衰される結果、前記エアフローメータ位置での吸気脈動が小さくなる。
係る吸気脈動の違いにより、同じ吸気量のときでも、エアフローメータによる検出吸気量の誤差が異なるようになる。
【０００７】
しかし、従来では、吸入空気量が吸気バルブで制御される状態であっても、スロットルで制御される状態であっても、同じ空燃比学習補正値を用いるようになっていた。
【０００８】
このため、吸入空気量の制御状態が切り換えられたときに、切り換え後の吸入空気量制御状態に適合する空燃比学習値に更新されるまでの間、空燃比制御性が低下し、排気性状・燃費性能を低下させるという問題があった。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、スロットルによって吸入空気量が制御される状態と、吸気バルブの開特性によって吸入空気量が制御される状態とに切り換えられる可変動弁機構付内燃機関において、前記吸入空気量の制御状態の切り換えが行われても、空燃比を安定して精度良く制御できる空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そのため請求項１記載の発明では、スロットルを開いた状態で吸気バルブの開特性を変化させることで吸入空気量を制御する状態と、スロットルによって吸入空気量を制御する状態とに切り換える可変動弁機構付内燃機関において、
空燃比を目標空燃比に一致させるために学習される空燃比学習補正値を、前記吸入空気量の制御状態に応じて個別に学習させる構成とした。
【００１１】
かかる構成によると、吸入空気量の制御状態に応じて空燃比学習補正値を個別に学習させるから、吸入空気量をスロットルで制御するか、吸気バルブで制御するかによって、吸入空気量の検出誤差が異なっても、これに対応する補正要求がそれぞれ学習されることになる。
【００１２】
従って、吸入空気量をスロットルで制御する状態と、吸気バルブで制御する状態との間で切り換えが行われても、そのときの吸入空気量の検出誤差に見合った補正に直ちに切り換えることができ、過渡的に空燃比制御性が低下することがなく、排気性状・燃費性能の低下を回避できるという効果がある。
【００１３】
請求項２記載の発明では、可変動弁機構が吸気バルブのバルブリフト量を可変にする機構であり、バルブリフト量が最大に制御されているか否かによって、空燃比学習補正値を個別に学習させる構成とした。
【００１４】
かかる構成によると、バルブリフト量が最大に制御されている場合には、吸入空気量がスロットルによって制御され、逆にスロットルが開かれている場合には、バルブリフト量を小さくすることで吸気絞りが行われ、バルブリフト量が最大に制御されているか否かによって、空燃比学習補正値が個別に学習される。
【００１５】
従って、バルブリフト量により吸気絞りを行う状態と、スロットルで吸気絞りを行う状態との間で切り換えが行われても、過渡的に空燃比制御性が低下することがなく、排気性状・燃費性能の低下を回避できるという効果がある。
【００１６】
請求項３記載の発明では、可変動弁機構のフィードバック制御系の故障時，始動時，負圧要求時のうちの少なくとも１つの条件において、スロットルによって吸入空気量を制御させる構成とした。
【００１７】
かかる構成によると、同じ吸入空気量が要求される状態であっても、可変動弁機構のフィードバック制御系の故障時（センサ故障時），始動時，負圧要求時のいずれかであるときには、スロットルによって吸入空気量が制御され、フィードバック制御系の故障時，始動時，負圧要求時のいずれかであるときには、その他の吸気バルブで吸入空気量が制御される状態での空燃比学習値とは別に、空燃比学習補正値が学習される。
【００１８】
従って、吸気バルブの開特性の制御が不能であるときにスロットルで吸入空気量の制御を行わせ、始動時の排気性状をスロットルによる吸入空気量制御で向上させ、また、キャニスタからの多量のパージを行わせたい場合のような負圧要求時にスロットルの閉じて必要な負圧をスロットル下流の吸気通路に発生させつつ、吸入空気量制御状態の切り換えに伴う空燃比制御性の低下を回避できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施形態における車両用内燃機関のシステム構成図である。
【００２０】
図１において、内燃機関１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装され、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
【００２１】
燃焼排気は燃焼室１０６から排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。
また、燃料タンク（図示省略）にて発生した燃料の蒸気を、内部の活性炭に吸着捕集するキャニスタ１４１が設けられており、該キャニスタ１４１と電子制御スロットル１０４下流の吸気コレクタ部とを連通するパージ通路１４２には、パージ制御弁１４３が介装されている。
【００２２】
前記ＥＣＵ１１４は、前記パージ制御弁１４３を制御することで、キャニスタ１４１からの蒸発燃料のパージを制御する。
前記排気バルブ１０７は、排気側カム軸１１０に軸支されたカム１１１によって一定のバルブリフト量，バルブ作動角及びバルブタイミングを保って開閉駆動される。
【００２３】
一方、吸気バルブ１０５側には、バルブリフト量を作動角と共に連続的に可変制御する可変動弁機構としてのＶＥＬ（Ｖａｒｉａｂｌｅ ｖａｌｖｅ Ｅｖｅｎｔ ａｎｄ Ｌｉｆｔ）機構１１２が設けられる。
【００２４】
更に、吸気バルブ１０５側には、クランク軸に対する吸気側カム軸の回転位相を変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の中心位相を連続的に可変制御する可変動弁機構としてのＶＴＣ（Ｖａｒｉａｂｌｅ ｖａｌｖｅ Ｔｉｍｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ）機構１１３が設けられる。
【００２５】
尚、前記ＶＴＣ機構１１３を排気バルブ１０７側にのみ設ける構成、又は、前記ＶＴＣ機構１１３を吸気バルブ１０５側及び排気バルブ１０７側の双方に設ける構成としても良い。
【００２６】
マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１１４は、アクセル開度に対応する目標吸入空気量が得られるように、前記電子制御スロットル１０４，ＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３を制御する。
【００２７】
前記ＥＣＵ１１４には、内燃機関１０１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１１５、アクセルペダルセンサＡＰＳ１１６、クランク軸１２０から回転信号を取り出すクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、内燃機関１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９、排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を検出する空燃比センサ１００からの検出信号が入力される。
【００２８】
また、各気筒の吸気バルブ１０５上流側の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設けられ、該燃料噴射弁１３１は、前記ＥＣＵ１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、噴射パルス幅（開弁時間）に比例する量の燃料を噴射する。
【００２９】
図２〜図４は、前記ＶＥＬ機構１１２の構造を詳細に示すものである。
但し、吸気バルブ１０５のバルブリフト量及び作動角を連続的に可変制御する可変動弁機構の構造を、図２〜図４に示したものに限定するものではない。
【００３０】
図２〜図４に示すＶＥＬ機構１１２は、一対の吸気バルブ１０５，１０５と、シリンダヘッド１１のカム軸受１４に回転自在に支持された中空状のカム軸１３（駆動軸）と、該カム軸１３に軸支された回転カムである２つの偏心カム１５，１５（駆動カム）と、前記カム軸１３の上方位置に同じカム軸受１４に回転自在に支持された制御軸１６と、該制御軸１６に制御カム１７を介して揺動自在に支持された一対のロッカアーム１８，１８と、各吸気バルブ１０５，１０５の上端部にバルブリフター１９，１９を介して配置された一対のそれぞれ独立した揺動カム２０，２０とを備えている。
【００３１】
前記偏心カム１５，１５とロッカアーム１８，１８とは、リンクアーム２５，２５によって連係され、ロッカアーム１８，１８と揺動カム２０，２０とは、リンク部材２６，２６によって連係されている。
【００３２】
上記ロッカアーム１８，１８，リンクアーム２５，２５，リンク部材２６，２６が伝達機構を構成する。
前記偏心カム１５は、図５に示すように、略リング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外端面に一体に設けられたフランジ部１５ｂとからなり、内部軸方向にカム軸挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘがカム軸１３の軸心Ｙから所定量だけ偏心している。
【００３３】
また、前記偏心カム１５は、カム軸１３に対し前記バルブリフター１９に干渉しない両外側にカム軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されている。
前記ロッカアーム１８は、図４に示すように、略クランク状に屈曲形成され、中央の基部１８ａが制御カム１７に回転自在に支持されている。
【００３４】
また、基部１８ａの外端部に突設された一端部１８ｂには、リンクアーム２５の先端部と連結するピン２１が圧入されるピン孔１８ｄが貫通形成されている一方、基部１８ａの内端部に突設された他端部１８ｃには、各リンク部材２６の後述する一端部２６ａと連結するピン２８が圧入されるピン孔１８ｅが形成されている。
【００３５】
前記制御カム１７は、円筒状を呈し、制御軸１６外周に固定されていると共に、図２に示すように軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２からαだけ偏心している。
【００３６】
前記揺動カム２０は、図２及び図６，図７に示すように略横Ｕ字形状を呈し、略円環状の基端部２２にカム軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２２ａが貫通形成されていると共に、ロッカアーム１８の他端部１８ｃ側に位置する端部２３にピン孔２３ａが貫通形成されている。
【００３７】
また、揺動カム２０の下面には、基端部２２側の基円面２４ａと該基円面２４ａから端部２３端縁側に円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されており、該基円面２４ａとカム面２４ｂとが、揺動カム２０の揺動位置に応じて各バルブリフター１９の上面所定位置に当接するようになっている。
【００３８】
即ち、図８に示すバルブリフト特性からみると、図２に示すように基円面２４ａの所定角度範囲θ１がベースサークル区間になり、カム面２４ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２が所謂ランプ区間となり、更に、カム面２４ｂのランプ区間θ２から所定角度範囲θ３がリフト区間になるように設定されている。
【００３９】
また、前記リンクアーム２５は、円環状の基部２５ａと、該基部２５ａの外周面所定位置に突設された突出端２５ｂとを備え、基部２５ａの中央位置には、前記偏心カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌合する嵌合穴２５ｃが形成されている一方、突出端２５ｂには、前記ピン２１が回転自在に挿通するピン孔２５ｄが貫通形成されている。
【００４０】
更に、前記リンク部材２６は、所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部２６ａ，２６ｂには前記ロッカアーム１８の他端部１８ｃと揺動カム２０の端部２３の各ピン孔１８ｄ，２３ａに圧入した各ピン２８，２９の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２６ｃ，２６ｄが貫通形成されている。
【００４１】
尚、各ピン２１，２８，２９の一端部には、リンクアーム２５やリンク部材２６の軸方向の移動を規制するスナップリング３０，３１，３２が設けられている。
【００４２】
上記構成において、制御軸１６の軸心Ｐ２と制御カム１７の軸心Ｐ１との位置関係によって、図６，７に示すように、バルブリフト量が変化することになり、前記制御軸１６を回転駆動させることで、制御カム１７の軸心Ｐ１に対する制御軸１６の軸心Ｐ２の位置を変化させる。
【００４３】
前記制御軸１６は、図１０に示すような構成によって、ストッパにより制限される所定回転角度範囲内でＤＣサーボモータ（アクチュエータ）１２１により回転駆動されるようになっており、前記制御軸１６の角度を前記アクチュエータ１２１で変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブリフト量及びバルブ作動角が連続的に変化する（図９参照）。
【００４４】
図１０において、ＤＣサーボモータ１２１は、その回転軸が制御軸１６と平行になるように配置され、回転軸の先端には、かさ歯車１２２が軸支されている。一方、前記制御軸１６の先端に一対のステー１２３ａ，１２３ｂが固定され、一対のステー１２３ａ，１２３ｂの先端部を連結する制御軸１６と平行な軸周りに、ナット１２４が揺動可能に支持される。
【００４５】
前記ナット１２４に噛み合わされるネジ棒１２５の先端には、前記かさ歯車１２２に噛み合わされるかさ歯車１２６が軸支されており、ＤＣサーボモータ１２１の回転によってネジ棒１２５が回転し、該ネジ棒１２５に噛み合うナット１２４の位置が、ネジ棒１２５の軸方向に変位することで、制御軸１６が回転されるようになっている。
【００４６】
ここで、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６に近づける方向が、バルブリフト量が小さくなる方向で、逆に、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６から遠ざける方向が、バルブリフト量が大きくなる方向となっている。
【００４７】
前記制御軸１６の先端には、図１０に示すように、制御軸１６の角度を検出するポテンショメータ式の角度センサ１２７が設けられており、該角度センサ１２７で検出される実際の角度が目標角度に一致するように、前記ＥＣＵ１１４が前記ＤＣサーボモータ１２１をフィードバック制御する。
【００４８】
ここで、制御軸１６の角度によって吸気バルブ１０５のバルブリフト量が決まるので、本実施形態において前記角度センサ１２７がリフト量センサに相当することになる。
【００４９】
尚、本実施形態では、角度センサ１２７で認識される制御軸１６の角度が増大する方向が、バルブリフト量の大きくなる方向としてある。
次に、前記ＶＴＣ機構１１３の構成を、図１１に基づいて説明する。
【００５０】
但し、ＶＴＣ機構１１３を、図１１に示したものに限定するものではなく、クランク軸に対するカム軸の回転位相を連続的に変化させる構成のものであれば良い。
【００５１】
本実施形態におけるＶＴＣ機構１１３は、ベーン式の可変バルブタイミング機構であり、クランク軸１２０によりタイミングチェーンを介して回転駆動されるカムスプロケット５１（タイミングスプロケット）と、吸気側カム軸１３の端部に固定されてカムスプロケット５１内に回転自在に収容された回転部材５３と、該回転部材５３をカムスプロケット５１に対して相対的に回転させる油圧回路５４と、カムスプロケット５１と回転部材５３との相対回転位置を所定位置で選択的にロックするロック機構６０とを備えている。
【００５２】
前記カムスプロケット５１は、外周にタイミングチェーン（又はタイミングベルト）が噛合する歯部を有する回転部（図示省略）と、該回転部の前方に配置されて前記回転部材５３を回転自在に収容するハウジング５６と、該ハウジング５６の前後開口を閉塞するフロントカバー，リアカバー（図示省略）とから構成される。
【００５３】
前記ハウジング５６は、前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面には、横断面台形状を呈し、それぞれハウジング５６の軸方向に沿って設けられる４つの隔壁部６３が９０°間隔で突設されている。
【００５４】
前記回転部材５３は、吸気側カム軸１４の前端部に固定されており、円環状の基部７７の外周面に９０°間隔で４つのベーン７８ａ，７８ｂ，７８ｃ，７８ｄが設けられている。
【００５５】
前記第１〜第４ベーン７８ａ〜７８ｄは、それぞれ断面が略逆台形状を呈し、各隔壁部６３間の凹部に配置され、前記凹部を回転方向の前後に隔成し、ベーン７８ａ〜７８ｄの両側と各隔壁部６３の両側面との間に、進角側油圧室８２と遅角側油圧室８３を構成する。
【００５６】
前記ロック機構６０は、ロックピン８４が、回転部材５３の最大遅角側の回動位置（基準作動状態）において係合孔（図示省略）に係入するようになっている。
【００５７】
前記油圧回路５４は、進角側油圧室８２に対して油圧を給排する第１油圧通路９１と、遅角側油圧室８３に対して油圧を給排する第２油圧通路９２との２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路９１，９２には、供給通路９３とドレン通路９４ａ，９４ｂとがそれぞれ通路切り換え用の電磁切換弁９５を介して接続されている。
【００５８】
前記供給通路９３には、オイルパン９６内の油を圧送する機関駆動のオイルポンプ９７が設けられている一方、ドレン通路９４ａ，９４ｂの下流端がオイルパン９６に連通している。
【００５９】
前記第１油圧通路９１は、回転部材５３の基部７７内に略放射状に形成されて各進角側油圧室８２に連通する４本の分岐路９１ｄに接続され、第２油圧通路９２は、各遅角側油圧室８３に開口する４つの油孔９２ｄに接続される。
【００６０】
前記電磁切換弁９５は、内部のスプール弁体が各油圧通路９１，９２と供給通路９３及びドレン通路９４ａ，９４ｂとを相対的に切り換え制御するようになっている。
【００６１】
前記ＥＣＵ１１４は、前記電磁切換弁９５を駆動する電磁アクチュエータ９９に対する通電量を、ディザ信号が重畳されたデューティ制御信号に基づいて制御する。
【００６２】
例えば、電磁アクチュエータ９９にデューティ比０％の制御信号（ＯＦＦ信号）を出力すると、オイルポンプ４７から圧送された作動油は、第２油圧通路９２を通って遅角側油圧室８３に供給されると共に、進角側油圧室８２内の作動油が、第１油圧通路９１を通って第１ドレン通路９４ａからオイルパン９６内に排出される。
【００６３】
従って、遅角側油圧室８３の内圧が高、進角側油圧室８２の内圧が低となって、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｂを介して最大遅角側に回転し、この結果、吸気バルブ１０５の開期間（開時期及び閉時期）が遅くなる。
【００６４】
一方、電磁アクチュエータ９９にデューティ比１００％の制御信号（ＯＮ信号）を出力すると、作動油は、第１油圧通路９１を通って進角側油圧室８２内に供給されると共に、遅角側油圧室８３内の作動油が第２油圧通路９２及び第２ドレン通路９４ｂを通ってオイルパン９６に排出され、遅角側油圧室８３が低圧になる。
【００６５】
このため、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｄを介して進角側へ最大に回転し、これによって、吸気バルブ１０５の開期間（開時期及び閉時期）が早くなる。
【００６６】
尚、可変バルブタイミング機構は、上記のベーン式のものに限定されず、例えば、特開２００１−０４１０１３号公報や特開２００１−１６４９５１号公報に開示されるように、電磁クラッチ（電磁ブレーキ）の摩擦制動によってクランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させる構成の可変バルブタイミング機構や、特開平９−１９５８４０号公報に開示される油圧によってヘリカルギヤを作動させる方式の可変バルブタイミング機構であっても良い。
【００６７】
前述のように、前記ＥＣＵ１１４は、前記電子制御スロットル１０４，ＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３を制御することで、機関１０１の吸入空気量を制御する。
【００６８】
前記吸入空気量の制御においては、吸気バルブ１０５のバルブリフト量を最大に保持させておいて、スロットルで吸入空気量を制御する状態と、スロットルを略全開に保持して、吸気バルブ１０５のバルブリフト量及びバルブタイミングを変化させることで吸入空気量を制御する状態とに切り換えられるようになっている。
【００６９】
図１２のフローチャートは、ＥＣＵ１１４による吸入空気量制御を示すものである。
ステップＳ１１では、前記ＶＥＬ機構１１２のフィードバック制御系に故障があり、最大又は最小リフト量にしか制御できない状態になっているか否かを判別する。
【００７０】
具体的には、角度センサ１２７が故障し、制御軸１６の角度、即ち、吸気バルブ１０５のバルブリフト量を検出できない状態であり、係るセンサ故障時には、ＤＣサーボモータ１２１をバルブリフト量の増大方向又は減少方向に制御してストッパ位置に押し当て、バルブリフト量を最大又は最小に制御することのみが可能となる。
【００７１】
ステップＳ１１で、前記ＶＥＬ機構１１２のフィードバック制御系に故障があると判断されると、ステップＳ１５へ進む。
ステップＳ１５では、前記ＶＥＬ機構１１２における目標バルブリフト量を、最大バルブリフト量に固定し、電子制御スロットル１０４の目標開度を目標体積流量比に応じて制御して、要求の吸入空気量に制御する。
【００７２】
一方、ステップＳ１１で前記ＶＥＬ機構１１２のフィードバック制御系が正常であると判断されると、ステップＳ１２へ進む。
ステップＳ１２では、始動時の冷却水温度が所定温度範囲内（例えば１０〜５０℃）であったか否かを判断し、始動時水温が所定範囲内であったときには、ステップＳ１３へ進む。
【００７３】
ステップＳ１３では、始動後時間が所定時間（例えば６０ｓｅｃ）内であるか否かを判別し、始動後時間が所定時間内であれば、ステップＳ１５へ進んで、吸気バルブ１０５のバルブリフト量を最大に固定し、電子制御スロットル１０４により要求吸入空気量に制御する。
【００７４】
一方、ステップＳ１２で始動水温が所定範囲内ではなかったと判断されたとき、及び、ステップＳ１３で始動後時間が所定時間を超えていると判断されたときには、ステップＳ１４へ進む。
【００７５】
ステップＳ１４では、大きな吸気負圧が要求される大量パージ要求時（耐熱時）であるか否かを判別する。
前記キャニスタ１４１からのパージは、機関１０１の吸気負圧を利用して行われるので、耐熱時で大量のパージを行わせる要求があるときには、負圧を大きくする必要があり、負圧を発生させるためには、電子制御スロットル１０４の開度を絞る必要がある。
【００７６】
そこで、ステップＳ１４で大量パージ要求時であると判別されたときにも、ステップＳ１５へ進み、吸気バルブ１０５のバルブリフト量を最大に固定し、電子制御スロットル１０４により要求吸入空気量に制御する。
【００７７】
一方、大量パージ要求時でないとき、即ち、前記ＶＥＬ機構１１２のフィードバック制御系が正常で、かつ、始動時水温が所定範囲内であった始動直後ではなく、かつ、大量のパージが要求される状態でもないときには、ステップＳ１４へ進む。
【００７８】
ステップＳ１４では、電子制御スロットル１０４を略全開状態に保持する一方、目標体積流量比に応じてバルブリフト量及びバルブタイミングを決定し、主に吸気バルブ１０５のバルブリフト量を変化させることで吸入空気量を制御する。
【００７９】
図１３のフローチャートは、前記ＥＣＵ１１４による空燃比制御を示すものである。
ステップＳ２１では、各センサで検出される吸入空気量，機関回転速度，空燃比，水温などを読み込む。
【００８０】
ステップＳ２２では、前記吸入空気量，機関回転速度に基づいて基本燃料噴射量を演算する。
ステップＳ２３では、前記空燃比センサ１００で検出された空燃比に基づいて、実際の空燃比を目標空燃比に一致させるための空燃比フィードバック補正係数を演算する。
【００８１】
ステップＳ２４では、前記ＶＥＬ機構１１２における目標バルブリフト量が最大に制御されているか否か、換言すれば、電子制御スロットル１０４によって吸気絞りを行っているか否かを判別する。
【００８２】
図１４に示すように、吸気バルブ１０５を最大リフトにして、電子制御スロットル１０４によって吸気絞りを行う場合には、吸気脈動がスロットルで減衰される結果、前記エアフローメータ１１５の位置での吸気脈動が小さくなる。
【００８３】
一方、電子制御スロットル１０４を全開にして、吸気バルブ１０５のバルブリフト量で吸入空気量を制御する場合には、スロットルで吸気脈動が減衰されないため、エアフローメータ１１５の位置での吸気脈動が大きくなる。
【００８４】
上記吸気脈動の違いによって、同じ吸気量のときでもエアフローメータ１１５による検出吸気量の誤差が異なるようになる。
そこで、本実施形態では、吸気バルブ１０５のバルブリフト量が最大に制御されているか否かによって、空燃比学習補正値を個別に学習させるようにしてあり、ステップＳ２４で最大リフトに制御されていると判断されたときには、ステップＳ２５へ進み、最大リフト用の学習マップを参照し、そのときの運転条件に対応する空燃比学習補正値を検索する。
【００８５】
前記学習マップは、機関負荷と機関回転速度とによって複数に区分される運転領域毎に空燃比学習補正値を更新可能に記憶するものである。
尚、機関負荷を代表するパラメータとしては、前記基本燃料噴射量を用いる。
【００８６】
ステップＳ２６では、前記空燃比フィードバック補正係数に基づいて、前記最大リフト用の学習マップにおける空燃比学習補正値を更新する処理を行う。
具体的には、前記学習マップ上の１つの領域内に所定期間以上留まっているときに、前記空燃比フィードバック補正係数の平均値から、前記空燃比フィードバック補正係数による補正なしで、空燃比学習補正値のみで目標空燃比に補正できるように前記空燃比学習補正値を更新し、学習マップ上のデータを更新後の値に書き換える。
【００８７】
一方、ステップＳ２４で、吸気バルブ１０５のバルブリフト量が最大に制御されておらず、バルブリフト量を小さくすることで吸気絞りを行っている状態であると判断されると、ステップＳ２７へ進む。
【００８８】
ステップＳ２７では、前記最大リフト用の学習マップとは個別に設けられた低リフト用の学習マップを参照し、そのときの運転条件に対応する空燃比学習補正値を検索する。
【００８９】
そして、ステップＳ２８では、前記低リフト用の学習マップにおける空燃比学習補正値の更新する処理を行う。
ステップＳ２９では、前記基本燃料噴射量，空燃比フィードバック補正係数，空燃比学習補正値に基づいて最終的な燃料噴射量を算出する。
【００９０】
前記ＥＣＵ１１４は、前記燃料噴射弁１３１に対して前記燃料噴射量に相当するパルス幅の噴射パルス信号を、各気筒の吸気行程に合わせたタイミングで出力する。
【００９１】
ここで、最終的な燃料噴射量の算出に用いられる空燃比学習補正値は、吸気バルブ１０５が最大リフトに制御されているか否かで切り換えられる値であって、吸気バルブ１０５が最大リフトに制御されているか否かによって異なる吸入空気量の検出誤差に対応して学習された値である。
【００９２】
従って、吸気バルブ１０５を最大リフトにして電子制御スロットル１０４によって吸気絞りを行う状態と、電子制御スロットル１０４を全開にして吸気バルブ１０５のバルブリフト量で吸入空気量を制御する状態との間で切り換えが行われても、切り換え当初から目標空燃比付近に制御できる。
【００９３】
尚、上記実施形態では、吸気バルブ１０５が最大リフトに制御される条件を、ＶＥＬ機構１１２のフィードバック制御系の故障時（角度センサ１２７の故障時），始動時，大量パージ要求時（負圧要求時）としたが、これらの条件に限定されるものではない。
【００９４】
また、実施形態では、運転領域毎に学習される空燃比学習補正値を、吸入空気量をスロットルで制御するか吸気バルブで制御するかによって個別に学習させる構成としたが、吸入空気量の制御状態による個別の空燃比学習値は、運転領域毎に学習されるものに限定されず、全運転域で適用されるものであっても良い。
【００９５】
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項３記載の可変動弁機構付内燃機関の空燃比制御装置において、
前記可変動弁機構のフィードバック制御系の故障時が、吸気バルブの開特性を検出するセンサの故障時であることを特徴とする可変動弁機構付内燃機関の空燃比制御装置。
【００９６】
かかる構成によると、可変動弁機構で制御される吸気バルブの開特性を検出するセンサが故障して実際の開特性が不明となり、吸気バルブの開特性によって要求吸入空気量に制御することができなくなると、スロットルによる吸入空気量制御に切り換えて、要求吸入空気量に制御できるようにし、同時に、空燃比学習補正値を切り換えて、空燃比制御精度に維持する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態における内燃機関のシステム構成図。
【図２】ＶＥＬ（Ｖａｒｉａｂｌｅ ｖａｌｖｅ Ｅｖｅｎｔ ａｎｄ Ｌｉｆｔ）機構を示す断面図（図３のＡ−Ａ断面図）。
【図３】上記ＶＥＬ機構の側面図。
【図４】上記ＶＥＬ機構の平面図。
【図５】上記ＶＥＬ機構に使用される偏心カムを示す斜視図。
【図６】上記ＶＥＬ機構の低リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。
【図７】上記ＶＥＬ機構の高リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。
【図８】上記ＶＥＬ機構における揺動カムの基端面とカム面に対応したバルブリフト特性図。
【図９】上記ＶＥＬ機構のバルブタイミングとバルブリフトの特性図。
【図１０】上記ＶＥＬ機構における制御軸の回転駆動機構を示す斜視図。
【図１１】ＶＴＣ（Ｖａｒｉａｂｌｅ ｖａｌｖｅ Ｔｉｍｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ）機構を示す縦断面図。
【図１２】実施形態における吸入空気量制御を示すフローチャート。
【図１３】実施形態における空燃比制御を示すフローチャート。
【図１４】リフト量と吸気脈動との相関を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１０１…エンジン、１０４…電子制御スロットル、１０５…吸気バルブ、１０７…排気バルブ、１００…空燃比センサ、１１２…ＶＥＬ機構、１１３…ＶＴＣ機構、１１４…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、１１５…エアフローメータ、１３１…燃料噴射弁、１４１…キャニスタ

Claims (3)

1. 吸気バルブの開特性をアクチュエータにより可変にする可変動弁機構と、スロットルをアクチュエータで開閉駆動する電子制御スロットルとを備え、
   前記スロットルを開いた状態で前記吸気バルブの開特性を変化させることで吸入空気量を制御する状態と、前記スロットルによって吸入空気量を制御する状態とに切り換える可変動弁機構付内燃機関において、
   空燃比を目標空燃比に一致させるために学習される空燃比学習補正値を、前記吸入空気量の制御状態に応じて個別に学習させることを特徴とする可変動弁機構付内燃機関の空燃比制御装置。
2. 前記可変動弁機構が前記吸気バルブのバルブリフト量を可変にする機構であり、前記バルブリフト量が最大に制御されているか否かによって、前記空燃比学習補正値を個別に学習させることを特徴とする請求項１記載の可変動弁機構付内燃機関の空燃比制御装置。
3. 前記可変動弁機構のフィードバック制御系の故障時，始動時，負圧要求時のうちの少なくとも１つの条件において、前記スロットルによって吸入空気量を制御させることを特徴とする請求項１又は２記載の可変動弁機構付内燃機関の空燃比制御装置。

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