JP2005291186A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アイドル運転時に、制御ハンチングを招くことなく、アイドル回転速度制御の収束性・応答性を向上する。
【解決手段】 吸気弁のリフト特性を連続的に変更可能なリフト・作動角可変機構と、吸気通路に設けられたスロットル弁と、を併用して吸入空気量を制御する。アイドル運転時には、実回転速度ｒＮｅと目標アイドル回転速度ｔＮｅとの偏差に基づいて、リフト・作動角可変機構を制御するとともに（Ｓ４〜Ｓ６）、実回転速度ｒＮｅに対する一次遅れ処理により平均回転速度ａｖＮｅを演算し（Ｓ７）、この平均回転速度ａｖＮｅと目標アイドル回転速度ｔＮｅとの偏差に基づいて、スロットル弁を制御する（Ｓ８〜Ｓ１０）。
【選択図】 図３

Description

この発明は、吸気弁のリフト特性を連続的に変更可能な可変動弁装置とスロットル弁とを併用して吸入空気量を制御する内燃機関の制御装置に関する。

本出願人による特許文献１〜３には、ガソリン内燃機関の吸気弁のリフト特性を変更する可変動弁装置とスロットル弁とを併用して吸入空気量を制御する内燃機関の制御装置が提案されている。この装置によれば、スロットル弁のみにより吸入空気量を制御するものに比して、特に低・中負荷域でのスロットル開度を大きくしてスロットル損失を低減又は解消し、機関出力，応答性及び燃費性能等の向上を図ることができる。また、スロットル弁により吸気系に所定の負圧を確保することができ、この負圧を利用する既存のブローバイガスシステムや種々の負圧アクチュエータ等を利用できる。更に、互いに独立して作動する可変動弁装置とスロットル弁とを併用して吸入空気量を調整できるので、何らかの理由によりいずれか一方が作動不良に陥っても吸入空気量の調整・制御を継続でき、フェールセーフ性・信頼性にも優れている。
特開２００１−６５３７０号公報 特開２００１−２２１０７１号公報 特開２００１−２２１０９４号公報

このような装置において、通常の車両走行中には、一般的に、アクセル開度に応じて要求トルクが求められ、この要求トルクに応じた目標吸入空気量が得られるように、スロットル弁と可変動弁装置とが制御される。一方、内燃機関のアイドル運転時には、よく知られているように、内燃機関の実回転速度を目標アイドル回転速度に精度良く収束させるように、これら実回転速度と目標アイドル回転速度との偏差に基づくフィードバック制御、いわゆるアイドル回転速度制御が行われる。

このようなアイドル運転時には、上述した可変動弁装置とスロットル弁との制御に新たな課題が発生する。仮に実回転速度と目標アイドル回転速度との偏差に基づいて可変動弁装置をフィードバック制御するとともに、同じく実回転速度と目標アイドル回転速度との偏差に基づいてスロットル弁をフィードバック制御すると、回転速度が過度に上昇・低下する、いわゆる制御ハンチングを生じ、制御収束性の低下を招くおそれがある。

本発明は、このような可変動弁装置とスロットル弁とを併用して吸入空気量を制御する内燃機関の制御装置における、改善されたアイドル回転速度の制御を提供するものである。

第１の発明に係る内燃機関の制御装置は、吸気弁のリフト特性を連続的に変更可能な可変動弁装置と、吸気通路に設けられたスロットル弁と、を併用して吸入空気量を制御する。そして、内燃機関がアイドル運転状態であることを検出するアイドル判定手段と、内燃機関の実回転速度を検出する回転速度検出手段と、上記実回転速度を平準化した平均回転速度を演算する平均回転速度演算手段と、上記アイドル運転時に、上記実回転速度と目標アイドル回転速度との偏差に基づくフィードバック制御により、上記スロットル弁と可変動弁装置の一方を制御する第１アイドル制御手段と、上記アイドル運転時に、上記平均回転速度と目標アイドル回転速度との偏差に基づくフィードバック制御により、上記スロットル弁と可変動弁装置の他方を制御する第２アイドル制御手段と、を有することを特徴としている。

上記第１の発明によれば、アイドル運転時には、第１アイドル制御手段によって、比較的短期的なフィードバック制御によりスロットル弁と可変動弁装置の一方が制御される一方、第２アイドル制御手段によって、比較的長期的なフィードバック制御によりスロットル弁と可変動弁装置の他方が制御される。つまり、フィードバック制御によりスロットル開度及びリフト特性がそれぞれ変動するのであるが、その振動の周期が第１アイドル制御手段では相対的に短くなり、第２アイドル制御手段では相対的に長くなる。従って、上述したような制御のハンチングを生じることなく、つまり過度な回転上昇や回転低下を招くことなく、良好なアイドル回転速度制御を実現することができる。

以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明に係る制御装置が適用された内燃機関のシステム構成図である。火花点火式ガソリン機関からなる内燃機関１は、吸気弁３と排気弁４とを有し、かつ、吸気弁３のリフト特性を連続的に変更可能な可変動弁装置２が設けられている。排気弁４側の動弁機構は、排気カムシャフト５により排気弁４を駆動する直動型のものであり、そのバルブリフト特性は常に一定である。

各気筒の排気を集合させる排気マニホルド６の出口側は触媒コンバータ７に接続されている。この触媒コンバータ７の上流位置には空燃比を検出するための空燃比センサ８が設けられている。触媒コンバータ７の下流側には第２の触媒コンバータ１０および消音器１１が設けられている。各気筒の吸気ポートに向かって各気筒毎に燃料を噴射供給するように燃料噴射弁１２が配設されている。この吸気ポートにはブランチ通路１５がそれぞれ接続されている。これら複数のブランチ通路１５の上流端がコレクタ１６に接続されている。このコレクタ１６の一端には吸気入口通路１７が接続されている。この吸気入口通路１７には電子制御スロットル弁１８が設けられている。これら吸気ポート，ブランチ通路１５，コレクタ１６及び吸気入口通路１７等により吸気通路が構成されている。

電子制御スロットル弁１８は、電気モータからなるアクチュエータ１８ａを備え、エンジンコントロールユニット１９から与えられる制御信号によって、そのスロットル開度が連続的に変更・制御される。例えば、スロットル弁１８の実際の開度を検出するセンサ１８ｂを一体に備えており、その検出信号に基づいて、スロットル開度ＴＶＯが目標開度にクローズドループ制御される。また、スロットル弁１８の上流に、吸入空気流量を検出するエアフロメータ２０が配置され、さらに上流にエアクリーナ２１が設けられている。

機関回転速度（機関回転数）およびクランク角位置を検出するために、クランクシャフトに対してクランク角センサ２２が設けられとともに、シリンダブロックの側壁には、エンジン振動を検出する振動センサ２５が取り付けられている。更に、運転者により操作されるアクセルペダル開度（踏込量）を検出するアクセル開度センサ２３を備えている。これらの検出信号は、上記のエアフロメータ２０や空燃比センサ８等の検出信号とともに、エンジンコントロールユニット１９に入力されている。エンジンコントロールユニット１９では、これらの検出信号に基づいて、燃料噴射弁１２の噴射量や噴射時期、点火プラグ２４による点火時期、可変動弁装置２による吸気弁のリフト特性、スロットル弁１８の開度、などを制御する。

上記の吸気弁３側の可変動弁装置２は、例えば特開２００２−８９３４１号公報等によって公知のものであり、図２に示すように、複数の気筒の吸気弁３のバルブリフト量及び作動角の双方を連続的に可変制御するリフト・作動角可変機構５１と、複数の気筒の吸気弁の作動角の中心位相（クランクシャフトに対する位相）を連続的に進角もしくは遅角させる位相可変機構５２と、が組み合わされて構成されている。このようにリフト・作動角可変機構５１と位相可変機構５２とを組み合わせた可変動弁装置２によれば、吸気弁開時期（ＩＶＯ）および吸気弁閉時期（ＩＶＣ）の双方をそれぞれ独立して任意に制御することが可能であり、かつ、低負荷域ではリフト量（最大リフト量）を小さくすることで、負荷に応じた吸入空気量に制限することができる。なお、リフト量がある程度大きな領域では、シリンダ内に流入する空気量が主に吸気弁３の開閉時期によって定まるのに対し、リフト量が十分に小さい状態では、主にリフト量によって空気量が定まる。

リフト・作動角可変機構５１は、クランクシャフトに連動して回転する中空状の駆動軸５３と、この駆動軸５３に偏心して設けられた駆動偏心カム部５５と、駆動軸５３の斜め上方に平行に配置された制御軸５６と、この制御軸５６に偏心して設けられた制御偏心カム部５７と、この制御偏心カム部５７に揺動自在に取り付けられたロッカアーム５８と、各吸気弁３上端のタペット（又はバルブリフタ）５９に当接して吸気弁を開閉作動する揺動カム６０と、を備えている。

駆動軸５３及び制御軸５６は軸受ブラケット等を用いてシリンダヘッド側に回転可能に支持されている。駆動偏心カム部５５とロッカアーム５８の一端とは第１リンク６１によって連係されている。第１リンク６１は、その環状部６１ａが上記駆動偏心カム部５５の外周面に回転可能に嵌合しており、かつ、延長部６１ｂが上記ロッカアーム５８の一端部に連係している。ロッカアーム５８の他端と揺動カム６０とは、第２リンク６２によって連係されている。ロッカアーム５８が回転可能に嵌合する制御偏心カム部５７の円形の外周面は、制御軸５６の軸心に対して偏心している。従って、制御軸５６の角度位置に応じてロッカアーム５８の揺動中心が変化する。

上記揺動カム６０は、駆動軸５３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、上記第２リンク６２の下端部が連係している。この揺動カム６０の下面には、駆動軸５３と同心状の円弧をなす基円面と、該基円面から上記端部へと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いる。上記基円面はリフト量が０となる区間であり、揺動カム６０が揺動してカム面がタペット５９に接触すると、徐々にリフトしていくことになる。

上記制御軸５６は、一端部に設けられた例えば電動モータからなるリフト・作動角制御用アクチュエータ６５によって、その回転位置が変更・保持される。このアクチュエータ６５により例えば制御偏心カム部５７の位置を変更することにより、揺動カム６０の初期位置が変化し、吸気弁のバルブリフト量及び作動角の双方が変化する。制御偏心カム部５７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。

位相可変機構５２は、図２に示すように、上記駆動軸５３の前端部に設けられたスプロケット７１と、このスプロケット７１と上記駆動軸５３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油圧アクチュエータ７２と、から構成されている。上記スプロケット７１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。従って、上記位相制御用油圧アクチュエータ７２への油圧制御によって、スプロケット７１と駆動軸５３とが相対的に回転し、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。

これらリフト・作動角可変機構５１ならびに位相可変機構５２の制御としては、実際のリフト・作動角あるいは位相を検出するセンサを設けてクローズドループ制御するようにしても良く、あるいは運転条件に応じて単にオープンループ制御しても良い。

図３は、本発明の第１実施例に係る吸入空気量制御の流れを示すフローチャートである。本ルーチンは上記コントロールユニット１９により所定期間毎に繰り返し実行される。図４は、この第１実施例に係る制御を適用したアイドル回転速度制御時におけるスロットル開度ＴＶＯ及び吸気弁のバルブリフト量ＶＬの変化を示すタイムチャートである。

Ｓ（ステップ）１では、内燃機関がアイドル運転状態であるかを判定する。例えば、アクセル開度センサ２３で検出されるアクセルペダル開度（踏込量）が０（零）、すなわちアクセルＯＦＦであり、かつ、車速が所定値以下あるいはニュートラルスイッチがＯＮである等の所定のアイドル条件が成立する場合に、アイドル運転状態であると判定される。

例えばアクセルペダルが踏み込まれている車両走行中のように、アイドル運転時でない場合には、Ｓ１からＳ２へ進む。このＳ２では、スロットル弁１８のスロットル開度ＴＶＯと、可変動弁装置２のリフト・作動角可変機構５１による吸気弁のバルブリフト量ＶＬと、を通常の目標値へ向けて制御する。具体的には、アクセル開度に基づいて要求トルクを演算し、この要求トルクに基づいて要求吸入空気量を演算し、この要求吸入空気量に基づいて（要求吸入空気量が得られるように）、スロットル開度の目標値と吸気弁のバルブリフト量（及び作動角）の目標値とを演算する。これらの目標値へ向けてスロットル弁１８及びリフト・作動角可変機構５１がそれぞれ駆動制御される。この制御は、上述したようにスロットルセンサ１８ｂや制御軸センサの出力に基づくクローズドループ制御であっても良く、あるいは目標値へ向けたオープンループ制御であっても良い。

アイドル運転時の場合には、Ｓ１からＳ３へ進み、機関回転速度Ｎｅの実回転速度ｒＮｅを読み込む。この実回転速度ｒＮｅは、一般的にはクランク角センサ２２の検出信号等に基づいて演算される。

Ｓ４〜Ｓ６では、実回転速度ｒＮｅと目標アイドル回転速度ｔＮｅとの偏差に基づくフィードバック制御により可変動弁装置２を制御する（第１アイドル制御手段）。フィードバック制御自体については公知であり、ここではリフト・作動角可変機構５１の制御について簡単に説明すると、実回転速度ｒＮｅが目標アイドル回転速度ｔＮｅよりも大きい場合には、その偏差に基づいてバルブリフト量ＶＬを低下側へ制御・操作し（Ｓ４→Ｓ５）、実回転速度ｒＮｅが目標アイドル回転速度ｔＮｅ以下の場合には、その偏差に基づいてバルブリフト量ＶＬを増加側へ制御・操作する（Ｓ４→Ｓ６）。上記の目標アイドル回転速度ｔＮｅは、エンジンコントロールユニット１９により冷却水温や補機負荷等に基づいて設定される。

Ｓ７では、上記の実回転速度ｒＮｅに基づいて、平均回転速度ａｖＮｅを演算する。この平均回転速度ａｖＮｅは、実回転速度ｒＮｅを平滑化・平準化・なまし処理化した値であって、実回転速度ｒＮｅに対して長期的な値であり、例えば下記の一次遅れ式（１）により加重平均化することにより演算される。

ａｖＮｅ＝Ｗ・ｒＮｅ＋（１−Ｗ）ｒＮｅｚ …（１）
「ｒＮｅｚ」は、実回転速度ｒＮｅの前回値（一演算前の値）であり、「Ｗ」は、予め設定される１未満の加重値である。加重値Ｗが小さいほど、実回転速度ｒＮｅに対する遅れが大きくなり、ｒＮｅの変化に対する変動が緩慢となる。

Ｓ８〜Ｓ１０では、上記の平均回転速度ａｖＮｅと目標アイドル回転速度ｔＮｅとの偏差に基づくフィードバック制御によりスロットル弁１８を制御する（第２アイドル制御手段）。フィードバック制御自体については公知であり、簡単に説明すると、平均回転速度ａｖＮｅが目標アイドル回転速度ｔＮｅよりも大きい場合には、その偏差に基づいてスロットル開度ＴＶＯを低下側つまり閉じる側へ制御・操作し（Ｓ８→Ｓ９）、平均回転速度ａｖＮｅが目標アイドル回転速度ｔＮｅ以下の場合には、その偏差に基づいてスロットル開度ＴＶＯを増加側つまり開く側へ制御・操作する（Ｓ８→Ｓ１０）。

アイドル運転時に、仮にスロットル弁と可変動弁装置の双方を回転速度の偏差に基づいて同じようにフィードバック制御すると、それぞれの制御による回転速度変動の振動特性がほぼ同期して、上述したように機関回転速度が過度に上昇・低下する、いわゆる制御ハンチングを招くおそれがある。これに対して本実施例では、アイドル運転時に、一方のリフト・作動角可変機構５１のフィードバック制御に実回転速度ｒＮｅを用い、他方のスロットル弁１８のフィードバック制御には、この実回転速度ｒＮｅに対して一次遅れ処理を施した平均回転速度ａｖＮｅを用いているので、図４にも示すように、フィードバック制御によるバルブリフト量ＶＬとスロットル開度ＴＶＯとの変動・振動の周期が大きく異なるものとなる。つまり、短期的な値である実回転速度ｒＮｅを用いたバルブリフト量ＶＬは、実回転速度ｒＮｅとほぼ同期するように相対的に短い周期で細かく増減・振動するのに対し、この実回転速度ｒＮｅに比して長期的な値であり、緩慢に変動する平均回転速度ａｖＮｅを用いたスロットル開度ＴＶＯは、実回転速度ｒＮｅの変動とは全く異なる形で、相対的に長い周期で緩慢に変動することとなる。従って、上述したような機関回転速度が過度に上昇・低下する制御ハンチングを生じることがない。

特に、この第１実施例では、バルブリフト量ＶＬのような吸気弁のリフト特性の変更によるシリンダ吸入空気量の変化は非常に応答性に優れており、このバルブリフト量ＶＬのフィードバック制御を、短期的な値である実回転速度ｒＮｅに基づいて行っているので、応答性にも優れている。

図５及び図６は、本発明の第２実施例に係るアイドル運転時の吸入空気量の制御の流れを示すフローチャート及びタイムチャートである。

Ｓ１〜Ｓ３の処理は上記第１実施例と同様である。Ｓ４〜Ｓ６Ａでは、実回転速度ｒＮｅと目標アイドル回転速度ｔＮｅとの偏差に基づくフィードバック制御により、スロットル弁１８を制御する（第１アイドル制御手段）。簡単に説明すると、実回転速度ｒＮｅが目標アイドル回転速度ｔＮｅよりも大きい場合には、その偏差に基づいてスロットル開度ＴＶＯを低下側つまり閉じる側へ制御・操作し（Ｓ４→Ｓ５Ａ）、実回転速度ｒＮｅが目標アイドル回転速度ｔＮｅ以下の場合には、その偏差に基づいてスロットル開度ＴＶＯを増加側つまり開く側へ制御・操作する（Ｓ４→Ｓ６Ａ）。

Ｓ７では、第１実施例と同様、実回転速度ｒＮｅに基づいて平均回転速度ａｖＮｅを演算する。Ｓ８〜Ｓ１０では、上記の平均回転速度ａｖＮｅと目標アイドル回転速度ｔＮｅとの偏差に基づくフィードバック制御により可変動弁装置２を制御する（第２アイドル制御手段）。簡単に説明すると、平均回転速度ａｖＮｅが目標アイドル回転速度ｔＮｅよりも大きい場合には、その偏差に基づいてリフト・作動角可変機構５１によるバルブリフト量ＶＬを低下側へ制御・操作し（Ｓ８→Ｓ９Ａ）、平均回転速度ａｖＮｅが目標アイドル回転速度ｔＮｅ以下の場合には、その偏差に基づいてバルブリフト量ＶＬを増加側へ制御・操作する（Ｓ８→Ｓ１０Ａ）。

このような第２実施例では、第１実施例と同様、一方のスロットル弁１８のフィードバック制御に実回転速度ｒＮｅを用い、他方のリフト・作動角可変機構５１のフィードバック制御には、この実回転速度ｒＮｅに対して一次遅れ処理を施した平均回転速度ａｖＮｅを用いているので、図６にも示すように、両者のフィードバック制御による変動・振動の周期が大きく異なるものとなる。つまり、短期的な値である実回転速度ｒＮｅを用いたスロットル開度ＴＶＯは、実回転速度ｒＮｅとほぼ同期するように相対的に短い周期で細かく増減・振動するのに対し、長期的な値である平均回転速度ａｖＮｅを用いたバルブリフト量ＶＬは、実回転速度ｒＮｅの変動とは全く異なる形で、相対的に長い周期で緩慢に変動することとなる。従って、上述したような機関回転速度が過度に上昇・低下する制御ハンチングを生じることがない。

特に、この第２実施例では、リフト・作動角可変機構５１に対して比較的緩慢なフィードバック制御が行われるので、その制御分解能が過度に要求されることがなく、コスト的に有利である。

以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。

例えば可変動弁装置としては、上記実施例のようにリフト・作動角可変機構５１と位相可変機構５２とを併用するものに限らず、いずれか一方を単独で用いても良く、また、他の可変動弁機構、例えばカムシャフトに設けられた三次元形状のカムを有し、カムシャフトを軸方向に移動させることにより、リフト・作動角を連続的に変更する機構を用いても良い。また、上記実施例ではリフト・作動角可変機構５１の制御パラメータとしてバルブリフト量ＶＬを用いているが、代わりに吸気弁の作動角を用いても良い。

以上の説明より把握し得る特徴的な技術思想について以下に列記する。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、吸気弁３のリフト特性（バルブリフト量ＶＬ）を連続的に変更可能な可変動弁装置２と、吸気通路（１７）に設けられたスロットル弁１８と、を併用して吸入空気量を制御するものであって、内燃機関がアイドル運転状態であることを検出するアイドル判定手段（Ｓ１）と、内燃機関の実回転速度ｒＮｅを検出する回転速度検出手段（Ｓ３，クランク角センサ２２）と、上記実回転速度ｒＮｅを平準化（加重平均化）した平均回転速度ａｖＮｅを演算する平均回転速度演算手段（Ｓ７）と、を有する。

（１）そして、上記アイドル運転時に、上記実回転速度ｒＮｅと目標アイドル回転速度ｔＮｅとの偏差に基づくフィードバック制御により、上記スロットル弁１８と可変動弁装置２の一方を制御する第１アイドル制御手段（Ｓ４〜Ｓ６，Ｓ４〜Ｓ６Ａ）と、上記アイドル運転時に、上記平均回転速度ａｖＮｅと目標アイドル回転速度ｔＮｅとの偏差に基づくフィードバック制御により、上記スロットル弁１８と可変動弁装置２の他方を制御する第２アイドル制御手段（Ｓ８〜Ｓ１０，Ｓ８〜Ｓ１０Ａ）と、を有することを特徴としている。

（２）上記アイドル運転時に、上記実回転速度ｒＮｅと目標アイドル回転速度ｔＮｅとの偏差に基づくフィードバック制御により、上記可変動弁装置２を制御する第１アイドル制御手段（Ｓ４〜Ｓ６）と、上記アイドル運転時に、上記平均回転速度ａｖＮｅと目標アイドル回転速度ｔＮｅとの偏差に基づくフィードバック制御により、上記スロットル弁１８を制御する第２アイドル制御手段（Ｓ８〜Ｓ１０）と、を有することを特徴としている。

（３）上記アイドル運転時に、上記実回転速度ｒＮｅと目標アイドル回転速度ｔＮｅとの偏差に基づくフィードバック制御により、上記スロットル弁１８を制御する第１アイドル制御手段（Ｓ４〜Ｓ６Ａ）と、上記アイドル運転時に、上記平均回転速度ａｖＮｅと目標アイドル回転速度ｔＮｅとの偏差に基づくフィードバック制御により、上記可変動弁装置２を制御する第２アイドル制御手段（Ｓ８〜Ｓ１０Ａ）と、を有することを特徴としている。

（４）上記平均回転速度は、典型的には、下記の一次遅れ式により簡易に演算することができる。
ａｖＮｅ＝Ｗ・ｒＮｅ＋（１−Ｗ）ｒＮｅｚ
ａｖＮｅ…平均回転速度
ｒＮｅ…実回転速度
ｒＮｅｚ…実回転速度の前回値
Ｗ…加重値（１未満の定数）
（５）上記アイドル運転時に、上記実回転速度ｒＮｅと目標アイドル回転速度ｔＮｅとに基づいて上記スロットル弁１８と可変動弁装置２の一方を制御する第１アイドル制御手段（Ｓ４〜Ｓ６，Ｓ４〜Ｓ６Ａ）と、上記アイドル運転時に、上記実回転速度ｒＮｅと目標アイドル回転速度ｔＮｅとに基づいて、上記第１アイドル制御手段に比して長期的に、上記スロットル弁１８と可変動弁装置２の他方を制御する第２アイドル制御手段（Ｓ８〜Ｓ１０，Ｓ８〜Ｓ１０Ａ）と、を有することを特徴としている。

（６）好ましくは、上記可変動弁装置２が、吸気弁のバルブリフト量と作動角とを連続的に変更可能なリフト・作動角可変機構５１を備え、このリフト・作動角可変機構４１が、クランクシャフトに連動して回転する駆動軸５３と、この駆動軸５３に偏心して設けられた駆動偏心カム部５５と、制御軸５６と、この制御軸５６に偏心して設けられた制御偏心カム部５７と、この制御偏心カム部５７に揺動可能に取り付けられたロッカアーム５８と、吸気弁３を開閉作動する揺動カム６０と、上記駆動偏心カム部５５とロッカアーム５８の一端とを連係する第１リンク６１と、上記ロッカアーム５８の他端と揺動カム６０とを連係する第２リンク６２と、上記制御軸５６の回転位置を変更・保持するアクチュエータ６５と、を有する。

このようなリフト・作動角可変機構５１は、一般的な直動型固定動弁系のカムシャフト及び固定カムとほぼ同じ位置に駆動軸５３及び揺動カム６０を配置でき、かつ、駆動軸５３の周囲に集約して配置できるため、コンパクトで機関搭載性に優れ、既存の内燃機関にも少ないレイアウトの変更で容易に適用できる。また、制御偏心カム部５７とロッカアーム５８との間の滑り軸受部のようにリンク要素の連結部位の多くが面接触となっており、かつ、リターンスプリング等による強制的な付勢手段を敢えて必要としないので、潤滑が容易で耐久性・信頼性にも優れている。

本発明に係る制御装置が適用される内燃機関を示すシステム構成図。 可変動弁装置の要部を示す斜視図。 本発明の第１実施例に係る吸入空気量の制御の流れを示すフローチャート。 上記第１実施例に係るアイドル運転時のスロットル開度及び吸気弁のバルブリフト量の変化を示すタイムチャート。 本発明の第２実施例に係る吸入空気量の制御の流れを示すフローチャート。 上記第２実施例に係るアイドル運転時のスロットル開度及び吸気弁のバルブリフト量の変化を示すタイムチャート。

符号の説明

１…内燃機関
２…可変動弁装置
３…吸気弁
１８…電子制御スロットル弁
５１…リフト・作動角可変機構

Claims (6)

1. 吸気弁のリフト特性を連続的に変更可能な可変動弁装置と、吸気通路に設けられたスロットル弁と、を併用して吸入空気量を制御する内燃機関の制御装置において、
   内燃機関がアイドル運転状態であることを検出するアイドル判定手段と、
   内燃機関の実回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   上記実回転速度を平準化した平均回転速度を演算する平均回転速度演算手段と、
   上記アイドル運転時に、上記実回転速度と目標アイドル回転速度との偏差に基づくフィードバック制御により、上記スロットル弁と可変動弁装置の一方を制御する第１アイドル制御手段と、
   上記アイドル運転時に、上記平均回転速度と目標アイドル回転速度との偏差に基づくフィードバック制御により、上記スロットル弁と可変動弁装置の他方を制御する第２アイドル制御手段と、
   を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 吸気弁のリフト特性を連続的に変更可能な可変動弁装置と、吸気通路に設けられたスロットル弁と、を併用して吸入空気量を制御する内燃機関の制御装置において、
   内燃機関がアイドル運転状態であることを検出するアイドル判定手段と、
   内燃機関の実回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   上記実回転速度を加重平均化した平均回転速度を演算する平均回転速度演算手段と、
   上記アイドル運転時に、上記実回転速度と目標アイドル回転速度との偏差に基づくフィードバック制御により、上記可変動弁装置を制御する第１アイドル制御手段と、
   上記アイドル運転時に、上記平均回転速度と目標アイドル回転速度との偏差に基づくフィードバック制御により、上記スロットル弁を制御する第２アイドル制御手段と、
   を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 吸気弁のリフト特性を連続的に変更可能な可変動弁装置と、吸気通路に設けられたスロットル弁と、を併用して吸入空気量を制御する内燃機関の制御装置において、
   内燃機関がアイドル運転状態であることを検出するアイドル判定手段と、
   内燃機関の実回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   上記実回転速度を加重平均化した平均回転速度を演算する平均回転速度演算手段と、
   上記アイドル運転時に、上記実回転速度と目標アイドル回転速度との偏差に基づくフィードバック制御により、上記スロットル弁を制御する第１アイドル制御手段と、
   上記アイドル運転時に、上記平均回転速度と目標アイドル回転速度との偏差に基づくフィードバック制御により、上記可変動弁装置を制御する第２アイドル制御手段と、
   を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 上記平均回転速度は、下記の一次遅れ式により演算される請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置；
   ａｖＮｅ＝Ｗ・ｒＮｅ＋（１−Ｗ）ｒＮｅｚ
   ａｖＮｅ…平均回転速度
   ｒＮｅ…実回転速度
   ｒＮｅｚ…実回転速度の前回値
   Ｗ…加重値（１未満の定数）。
5. 吸気弁のリフト特性を連続的に変更可能な可変動弁装置と、吸気通路に設けられたスロットル弁と、を併用して吸入空気量を制御する内燃機関の制御装置において、
   内燃機関がアイドル運転状態であることを検出するアイドル判定手段と、
   内燃機関の実回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   上記アイドル運転時に、上記実回転速度と目標アイドル回転速度とに基づいて上記スロットル弁と可変動弁装置の一方を制御する第１アイドル制御手段と、
   上記アイドル運転時に、上記実回転速度と目標アイドル回転速度とに基づいて、上記第１アイドル制御手段に比して長期的に、上記スロットル弁と可変動弁装置の他方を制御する第２アイドル制御手段と、
   を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 上記可変動弁装置が、吸気弁のバルブリフト量と作動角を連続的に変更可能なリフト・作動角可変機構を含んでおり、
   このリフト・作動角可変機構が、クランクシャフトに連動して回転する駆動軸と、この駆動軸に偏心して設けられた駆動偏心カム部と、制御軸と、この制御軸に偏心して設けられた制御偏心カム部と、この制御偏心カム部に揺動可能に取り付けられたロッカアームと、吸気弁を開閉作動する揺動カムと、上記駆動偏心カム部とロッカアームの一端とを連係する第１リンクと、上記ロッカアームの他端と揺動カムとを連係する第２リンクと、上記制御軸の回転位置を変更・保持するアクチュエータと、を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
   

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