JP2006242090A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 この発明は、内燃機関の可変動弁装置に関し、機関の高いトルク応答性と良好なドライバビリティとを両立させることを目的とする。
【解決手段】 吸気弁を駆動するための動弁装置として、カム軸を回転駆動および揺動駆動するモータを有し、当該モータにより実現されるカム軸の動作の態様に応じて弁体の開弁特性が変化する可変動弁装置を備える。急加速要求を検知した場合には、要求トルク（目標吸入空気量）に対応する目標リフトカーブとなるように即座にリフトカーブを変更させる（図４参照）。一方、急加速でない通常加速要求を検知した場合には、その加速要求により求められている目標吸入空気量が得られる目標リフトカーブに即座に変更するのではなく、当該目標リフトカーブに向けてサイクル毎に徐々にリフトカーブを変更させる（図５参照）。
【選択図】 図５

Description

この発明は、内燃機関の可変動弁装置に係り、特に、カム軸を回転およびまたは揺動駆動するモータを備え、このモータにより実現されるカム軸の動作態様に応じて弁体の開弁特性を変更可能な内燃機関の可変動弁装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、弁体の開弁特性（リフト量、開きタイミング、閉じタイミング等）を変更する可変動弁装置を備える内燃機関が開示されている。この可変動弁装置は、カム軸を回転駆動および揺動駆動する電動モータを備えている。この可変動弁装置では、閉弁期間中の電動モータの回転速度を増減させることとすれば、位相を変更することができ、逆に、開弁期間中の電動モータの回転速度を増減させることとすれば、作用角を変更することができる。また、開弁期間中に最大リフト量に達する前に電動モータの回転方向を逆転させることとすれば、弁体のリフト量が最大リフト量より小さくなるように制御することもできる。このように、上記従来の可変動弁装置によれば、弁体の開弁特性を高い自由度で変更することができる。また、上記従来の装置によれば、カム軸を電動モータで駆動させているため、各気筒に順に到来する吸気行程毎に弁体の開弁特性を高応答に制御することができる。

特開２００４−１８３６１２号公報

上述した従来の可変動弁装置によれば、ドライバーからのアクセル要求の程度に関係なく、すなわち、要求加減速度の程度に関わらずに、弁体の開弁特性を高応答に制御することができ、機関のトルク応答性を高めることができる。しかしながら、要求加減速度の程度に関わらずに応答性を良くし過ぎると、機関のドライバビリティを損ねる場合がある。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、機関の高いトルク応答性と良好なドライバビリティとを両立させることのできる内燃機関の可変動弁装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、アクセル開度情報に基づいて、弁体の開弁特性を変化させる内燃機関の可変動弁装置であって、
前記アクセル開度情報に基づく要求加減速度を検知する要求加減速度検知手段と、
前記要求加減速度に応じて、弁体の開弁特性が要求トルクに応じた目標開弁特性に制御されるまでの遅延時間を変更する遅延時間変更手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、前記遅延時間変更手段は、前記要求加減速度がより小さい場合には、前記遅延時間をより長くすることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１の発明において、前記可変動弁装置は、カム軸を回転駆動およびまたは揺動駆動するモータを備え、当該モータにより実現される前記カム軸の動作の態様に応じて弁体の開弁特性が変化する装置であり、
前記遅延時間変更手段は、前記要求加減速度が所定レベルより大きい場合には、前記遅延時間を最短とする第１変更手段と、前記要求加減速度が所定レベル以下である場合には、前記遅延時間を所定時間だけ遅らせる第２変更手段とを含むことを特徴とする。

また、第４の発明は、第２または第３の発明において、前記遅延時間変更手段は、前記要求加減速度がより小さい場合、或いは、前記要求加減速度が所定レベル以下である場合であっても、所定の運転条件の成立時には、前記遅延時間を遅らせる制御の実行を抑制することを特徴とする。

また、第５の発明は、第４の発明において、前記所定の運転条件の成立時は、車両からのトラクションコントロール要求時であることを特徴とする。

また、第６の発明は、第４の発明において、前記所定の運転条件の成立時は、アイドリング運転時であり、
アイドリング運転時における実エンジン回転数情報を取得する回転数情報取得手段と、
実エンジン回転数が目標回転数に一定に維持されるように、前記目標開弁特性を吸気行程毎に変更する開弁特性変更手段と、
を備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、アクセル開度情報に基づく要求加減速度に基づいて、要求トルクに応じた目標開弁特性に制御するまでの遅延時間が変更される。このため、本発明によれば、機関の高いトルク応答性と良好なドライバビリティとを両立させることができる。

第２の発明によれば、要求加減速度が比較的小さい場合に、急激なトルク変化によって機関のドライバビリティが悪化するのを回避することができる。

第３の発明によれば、要求加減速度が所定レベルより小さい場合には、本来的には高応答に弁体の開弁特性を変更可能な本発明の可変動弁装置において、要求トルクに対応する開弁特性への変化を敢えて所定時間だけ遅らせることにより、そのような低要求加減速度時におけるドライバビリティの悪化を回避することができる。このため、本発明によれば、高いトルク応答性と良好なドライバビリティとを両立させることが可能となる。

第４の発明によれば、要求加減速度がより小さい場合等であっても、所定の運転条件の成立時には、遅延時間を遅らせる制御が抑制される。すなわち、要求加減速度がより小さい場合等であっても、一律に遅延時間を遅らせるのは適切ではない場合があり得る。本発明によれば、高いトルク応答性と良好なドライバビリティとを両立させつつ、特定の運転条件下においては要求加減速度に関係なく、高いトルク応答性を発揮することができる。

第５の発明によれば、車両からトラクションコントロール要求が出された場合には、要求加減速度に関係なく、車両からの要求トルクに応じた目標開弁特性に向けて、弁体の開弁特性を速やかに制御することが優先される。このため、本発明によれば、高いトルク応答性と良好なドライバビリティとを両立させつつ、トラクションコントロールの要求があった場合には、要求加減速度に関係なく、高いトルク応答性を発揮することができる。

第６の発明によれば、アイドリング運転時には、実エンジン回転数を目標回転数に一定に維持するために、遅延時間を遅らせる制御が抑制される。このため、本発明によれば、高いトルク応答性と良好なドライバビリティとを両立させつつ、アイドリング運転時には、高いトルク応答性を発揮することができる。また、本発明の可変動弁装置によれば、各気筒に到来する吸気行程毎に弁体の開弁特性を変更することが可能である。このため、本発明によれば、アイドリング運転時の実エンジン回転数の変動を高応答に補正することができ、これにより、機関のストールを回避しつつ、当該実エンジン回転数を精度良く低回転に維持することが可能となる。その結果として、アイドリング運転時の燃料消費量の低減が可能となる。

実施の形態１．
［可変動弁装置の構成］
以下、図１および図２を参照して、本発明の実施の形態１の可変動弁装置１０の構成を説明する。
図１は、本発明の実施の形態１の可変動弁装置１０の構成を示す斜視図である。図１に示す可変動弁装置１０は、内燃機関１の弁体を駆動するための装置である。ここでは、内燃機関１は、直列４気筒型エンジンとして構成されているものとする。図１において、＃１〜＃４は、それぞれ内燃機関１の第１気筒〜第４気筒を表している。内燃機関１における爆発順序は、一般的な内燃機関と同様に、＃１→＃３→＃４→＃２であるものとする。尚、本実施形態では、可変動弁装置１０が各気筒の吸気弁を駆動する装置として機能するものとし、図１においては排気弁側の構成についてはその図示を省略している。しかし、可変動弁装置１０は、吸気弁に代えて、或いは吸気弁に加え、各気筒の排気弁を駆動する装置として構成されていてもよい。

図１に示す構成は、吸気弁として機能する２つの弁体１２を気筒毎に備えている。弁体１２には、それぞれ弁軸１４が固定されている。弁軸１４の上端部には、バルブリフター１６が取り付けられている。弁軸１４には、図示しないバルブスプリングの付勢力が作用しており、弁体１２は、その付勢力によって閉弁方向に付勢されている。

それぞれのバルブリフター１６の上部には、対応するカム１８または２０が配置されている。図１に示すように、ここでは、＃１および＃４気筒に配置されたバルブリフター１６に対応するカムを、カム１８と称し、＃２および＃３気筒に配置されたバルブリフター１６に対応するカムを、カム２０と称して区別している。＃１気筒および＃４気筒に対応するカム１８は、カム軸２２に固定されている。＃２および＃３気筒に対応するカム２０は、カム軸２２とは互いに回転可能であって、かつ、当該カム軸２２と同軸上に配置されたカム軸２４に固定されている。つまり、図１に示す構成では、爆発時期が３６０°CAだけ異なる気筒毎にカム軸が共用されている。そして、それらのカム軸、すなわち、＃１および＃４気筒に対応するカム軸２２と、＃２および＃３気筒に対応するカム軸２４とは、互いに独立して周方向に回転動作または揺動動作が可能となるように構成されている。尚、カム軸２２およびカム軸２４は、図示しないシリンダヘッド等の支持部材によって回転可能に支持されている。

一方のカム軸２２には、第１のドリブンギヤ２６が同軸上に固定されている。第１のドリブンギヤ２６には、第１の出力ギヤ２８が噛み合わされている。第１の出力ギヤ２８は、第１のモータ３０の出力軸と同軸上に固定されている。このような構成によれば、第１のモータ３０のトルクを、これらのギヤ２６および２８を介してカム軸２２に伝達することができる。

他方のカム軸２４には、第２のドリブンギヤ３２が同軸上に固定されている。第２のドリブンギヤ３２には、中間ギヤ３４を介して、第２の出力ギヤ３６が噛み合わされている。第２の出力ギヤ３６は、第２のモータ３８の出力軸と同軸上に固定されている。このような構成によれば、第２のモータ３８のトルクを、これらのギヤ３２、３４、および３６を介してカム軸２４に伝達することができる。

図２は、図１に示すカム軸２２の詳細な構成を説明するために、カム軸２２をその軸方向から見た図である。上述したように、カム軸２２には、カム１８（＃１）とカム１８（＃４）とが固定されている。図２に示すように、＃１気筒用のカム１８（＃１）は、プロフィールの異なる２つのカム面１８a、１８bを有している。一方のカム面である非作用面１８aは、カム軸２２の中心からの距離が一定となるように形成されている。他方のカム面である作用面１８bは、カム軸２２の中心からの距離が次第に大きくなり、頂部１８cを越えた後に当該距離が次第に小さくなるように形成されている。また、＃４気筒用のカム１８（＃４）についても、カム１８（＃１）と同様の非作用面１８aと作用面１８bを有している。そして、カム１８（＃１）の頂部１８cとカム１８（＃４）の頂部１８cとは、カム軸２２の周方向に互いに１８０°ずれるようにして配置されている。ここでは、その詳細な説明を省略するが、＃２気筒と＃３気筒に対応するカム軸２４においても、カム２０（＃２）とカム２０（＃３）とは、カム軸２２の場合と同様に構成されているものとする。

図１に示すシステムは、ECU(Electronic Control Unit)４０を備えている。ECU４０には、クランク角センサやカム角センサ等の図示を省略する各種センサや、第１のモータ３０、第２のモータ３８等の各種アクチュエータが接続されている。ECU４０は、それらのセンサ出力に基づいて、カム軸２２等が一方向に連続的に駆動されるように、第１のモータ３０等に駆動指令を与えることにより、カム軸２２等を回転動作させることができる。また、ECU４０は、弁体１２の開弁期間中に第１のモータ３０等の回転方向が逆転するように、第１のモータ３０等に駆動指令を与えることにより、カム軸２２等を揺動動作させることができる。

［可変動弁装置の動作］
次に、図３を参照して、本実施形態の可変動弁装置１０の動作を説明する。ここでは、第１のモータ３０によりカム軸２２を駆動する場合を例に挙げて説明する。
以上のように構成された本実施形態の可変動弁装置１０によれば、第１のモータ３０によって、カム軸２２を内燃機関１のクランク軸の回転速度の半分の速度（以下、「基本速度」と称する）で一方向に連続的に駆動することにより、クランク軸からの動力でカム軸を駆動する一般的な機械式の動弁装置と同様に、クランク軸の回転と同期して弁体１２を開閉駆動することができる。

また、可変動弁装置１０によれば、第１のモータ３０によって、上記基本速度に依らずにクランク軸に対するカム軸２２の位相を相対的に変化させることで、弁体１２の開弁特性を以下の図３に示す例のように、様々に変化させることが可能である。尚、本明細書中においては、弁体１２の「開弁特性」とは、弁体１２のリフト量（最大リフト量）、開きタイミング、閉じタイミング、およびリフト速度を総称する表現であり、更に、それらによって定まるパラメータ、すなわち、開きタイミングと閉じタイミングが決まることで定まる作用角、および、作用角が一定のまま開きタイミング（または閉じタイミング）が決まることで定まる位相をも含むものをいう。

図３は、図１に示す可変動弁装置１０により実現される弁体１２の開弁特性の変更の具体例である。より具体的には、図３中に実線で示す波形は、カム軸２２を基本速度で連続回転させた場合に得られるリフトカーブを示し、図３中に二点鎖線で示す波形は、第１のモータ３０によってカム軸２２の動作が変更された後のリフトカーブを示している。尚、図３中のリフトカーブの横軸はクランク角である。

先ず、図３（Ａ）に示す「位相」の変更動作を説明する。弁体１２の閉弁期間中にカム軸２２の駆動速度が基本速度より速められると、クランク軸に対するカム軸２２の位相が相対的に進角側に変化する。このため、図３（Ａ）に示す位相の変更が可能となる。また、弁体１２の閉弁中に上記駆動速度を基本速度より減速させれば、上記位相を遅角側に変更することができる。

図３（Ｂ）に示す「作用角」の変更は、弁体１２の開弁期間中のカム軸２２の駆動速度を基本速度より速くすることにより実現することができる。また、開弁期間中の当該駆動速度を基本速度より遅くすることとすれば、実線で示す基本波形に比して作用角を大きくすることも可能である。

次に、図３（Ｃ）に示す「作用角＆リフト量」の変更動作を説明する。この変更動作は、弁体１２のリフト量を、最大リフト量、すなわち、カム１８の頂部１８cがバルブリフター１６と接する位置で得られるリフト量よりも小さく制限した例である。この変更動作は、カム１８を回転駆動するのではなく、カム１８が弁体１２を押し下げていく途中で第１のモータ３０を停止させ、その後に第１のモータ３０を逆方向に回転させることにより実現することができる。この際、カム１８の揺動量を適宜に変更することで、弁体１２のリフト量を適当に選択することが可能となる。

そして、カム軸２２を揺動動作させる際に、第１のモータ３０の駆動速度を適当に調整することにより、図３（Ｄ）に示すように、作用角を変化させることなく、「リフト量」のみを変化させることもできる。また、弁体１２の開弁期間中のカム軸２２の駆動速度を、開弁初期には基本速度よりも速くし、その後は基本速度よりも遅くすることにより、図３（Ｅ）に示すように、作用角およびリフト量を変化させることなく、「リフト速度」を変化させることもできる。更に、カム１８が弁体１２を押し下げていく途中で第１のモータ３０を一時的に停止させることとすれば、その停止期間中のリフト量を一定値に維持することも可能である。

上記の態様以外にも、それぞれの変更動作を適宜に組み合わせたり、弁体１２の開弁動作を休止させることも可能である。以上のように、本実施形態の可変動弁装置１０によれば、第１のモータ３０によって、カム１８の駆動速度、駆動量、および駆動方向を適宜制御することにより、カム１８の揺動動作を様々に変化させることができ、これにより、弁体１２の開弁特性を高い自由度で変更することができる。

［実施の形態１の特徴部分］
図４は、急加速時における本実施形態のシステムの特徴的動作を、図５は、通常加速時における本実施形態のシステムの特徴的動作を、それぞれ説明するための図である。より具体的には、図４（Ａ）および図５（Ａ）は、アクセル開度の変化を表す波形を、図４（Ｂ）および図５（Ｂ）は、各気筒に順に到来する吸気弁のリフトカーブを、図４（Ｃ）および図５（Ｃ）は、各気筒の爆発により生ずるトルクを組み合わせた波形を、それぞれ示している。

上述した可変動弁装置１０を備える本実施形態のシステムでは、アクセル開度およびエンジン回転数に基づいて、機関の要求トルク（目標吸入空気量）を決定する。そして、そのような目標吸入空気量に対応した目標リフトカーブが得られるように、可変動弁装置１０を駆動する。本実施形態の可変動弁装置１０では、上記の如く、カム軸２２等を第１のモータ３０等で駆動するため、各気筒の吸気行程毎に異なる目標リフトカーブが指示された場合であっても、その目標リフトカーブが実現されるように、即座にリフトカーブを変更することが可能である。より具体的には、図５に示すように、アクセル開度の変化を検出した時点で、その加速要求により求められている目標吸入空気量が得られるように、リフトカーブを当該目標吸入空気量に対応するリフトカーブに高応答に変更することが可能である。このような手法によれば、急加速時に機関のトルク応答性を良好に高めることができる。

しかしながら、ドライバーからのアクセル要求が緩加速を要求する場合のように要求加速度が小さい場合にまで、アクセル開度に対応する要求トルクを直ちに生じさせるべく、リフトカーブを当該目標吸入空気量に対応するリフトカーブに変更することとすると、機関のドライバビリティを損ねる結果を招くこととなる。そこで、本実施形態のシステムでは、要求加速度が比較的小さい通常加速時等の場合は、その加速要求により求められている目標吸入空気量が得られる目標リフトカーブに即座に変更するのではなく、当該目標リフトカーブに向けてサイクル毎に徐々にリフトカーブを変更させることとした。

次に、図６を参照して、実施の形態１における具体的な処理について説明する。
図６は、上記の機能を実現するために、本実施の形態１においてECU４０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、内燃機関１の各気筒に配置された吸気弁をそれぞれ駆動するために、各気筒に対応した一定のクランク角毎に周期的に起動されるものとする。

図６に示すルーチンでは、先ず、目標リフトカーブ計算タイミングが到来したか否かが判別される（ステップ１００）。すなわち、ECU４０には、吸気弁のリフト動作の開始に先立つ所定のタイミングとなるように設定された目標リフトカーブの計算タイミングが記憶されている。

上記ステップ１００において、目標リフトカーブ計算タイミングが到来したと判定された場合には、現在（今回のルーチン起動時）のアクセル開度aclとエンジン回転数Neとが取得され（ステップ１０２）、次いで、今回のアクセル開度aclと前回のアクセル開度aclとの偏差に基づいて、今回のアクセル開度変化量Δaclが算出される（ステップ１０４）。

次に、上記ステップ１０２において算出されたアクセル開度aclおよびエンジン回転数Neに基づいて、目標吸入空気量Ga_tgtAが決定される（ステップ１０６）。次いで、今回のアクセル開度acl＞所定値acl_thであって、かつ、今回のアクセル開度変化量Δacl＞所定値Δacl_thであるか否かが判別される（ステップ１０８）。このような判定によれば、ドライバーからの要求加速度が所定レベルより大きいか否かを判断することができる。

上記ステップ１０８において、acl＞acl_th、かつ、Δacl＞Δacl_thであると判定された場合、すなわち、ドライバーからの要求加速度が所定レベルより大きいと判断された場合には、今回の処理サイクルで用いられる目標リフトカーブが、上記ステップ１０６において算出された今回の目標吸入空気量Ga_tgtAに対応する目標リフトカーブに即座に更新される（ステップ１１０）。このような処理によれば、要求トルク（目標吸入空気量Ga_tgtA）に応じた目標リフトカーブに制御するまでの遅延時間が最短に設定される。

一方、上記ステップ１０８において、acl＞acl_th、かつ、Δacl＞Δacl_thが成立しないと判定された場合、すなわち、ドライバーからの要求加速度が所定レベル以下であると判断された場合には、次いで、内燃機関１の運転状態が定常状態か否かが判別される（ステップ１１２）。その結果、定常状態であると判定された場合には、今回の処理サイクルに対して前回の目標リフトカーブが継続使用され（ステップ１１４）、一方、定常状態でないと判定された場合、すなわち、比較的緩やかな加速状態にあるか、或いは減速状態にあると判断された場合には、今回の処理サイクルに対応する気筒の目標吸入空気量は、直ちに目標吸入空気量Ga_tgtAに変更されるのではなく、徐変時目標量Ga_tgtBとなるように修正される（ステップ１１６）。より具体的には、所定の徐変回数X分の処理サイクルを経た後に上記目標吸入空気量Ga_tgtAとなるように、処理サイクル毎に上記徐変時目標量Ga_tgtBが徐々に大きな値に更新されていく。

次に、上記ステップ１１６において算出された徐変時目標量Ga_tgtBに対応する目標リフトカーブが取得される（ステップ１１８）。このような処理によれば、所定の徐変回数X分の処理サイクルが完了するまでの所定時間（遅延時間）が経過するまでは、要求トルク（目標吸入空気量Ga_tgtA）に対応する目標リフトカーブへの変更が遅らされることになる。

次に、上記ステップ１１２、１１４、または１１８において取得された目標リフトカーブが実現されるように、吸気弁のリフト動作が実行される（ステップ１２０）。より具体的には、取得された目標リフトカーブに従って、百μ秒程度の微小周期毎に吸気弁の実リフト量が目標リフト量となるように制御される。

以上説明した通り、図６に示すルーチンによれば、アクセル開度変化量Δaclに基づく要求加速度に応じて、目標リフトカーブが目標吸入空気量に対応するものに変更されるまでの遅延時間が制御される。より具体的には、上記ルーチンによれば、要求加速度が所定レベルより小さい場合には、本来的には高応答にリフトカーブ（開弁特性）を変更可能な可変動弁装置１０において、目標吸入空気量に対応するリフトカーブへの変化を敢えて所定時間だけ遅らせることにより、そのような低要求加速度時における内燃機関１のドライバビリティの悪化を回避することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、内燃機関１の高いトルク応答性と良好なドライバビリティとを両立させることが可能となる。

ところで、上述した実施の形態１においては、要求加速度が所定レベルより小さい場合には、目標吸入空気量に対応するリフトカーブに達するまでの遅延時間を所定時間だけ遅らせることとしているが、本発明はこのような手法に限定されるものではない。すなわち、要求加速度がより小さい場合には、上記遅延時間がより長くなるように設定してもよい。より具体的には、例えば、要求加速度（アクセル開度変化量Δacl等）がより小さくなるほど、上記の徐変回数Xをより増加させること等により、この徐変回数Xを要求加速度に応じて適宜変更してもよい。

また、上述した実施の形態１における図６のルーチンにおいては、減速時には、要求減速度の度合いに関係なく、目標吸入空気量に対応するリフトカーブに達するまでの遅延時間の制御を行うこととしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、減速時においても加速時と同様に、ドライバーからの要求減速度が所定レベルより大きい場合には、上記遅延時間を遅らせずに即座に目標吸入空気量に対応するリフトカーブを変更させてもよい。また、要求減速度の度合いに応じて、要求減速度がより小さい場合は、上記遅延時間がより長くなるように設定してもよい。

また、上述した実施の形態１においては、第１のモータ３０等によってカム軸２２等の回転動作および揺動動作を制御する構成を有する可変動弁装置１０に対して、本発明の上記遅延時間の制御を行うものとして説明したが、本発明の当該制御が適用される可変動弁装置は、可変動弁装置１０のような構成に限られるものではない。すなわち、カム軸をモータで駆動するか内燃機関の軸出力を利用して駆動するかに関わらず、弁体の開弁特性を変更可能な可変動弁装置であれば、要求加減速度がより小さい場合には、上記遅延時間がより長くなるように設定してもよい。また、本発明が適用される可変動弁装置は、吸気弁または排気弁として機能する弁体を電磁力で駆動する電磁駆動弁であってもよい。

尚、上述した実施の形態１においては、ECU４０が、上記ステップ１０２および１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「要求加減速度検知手段」が、上記ステップ１０６〜１１８の処理を実行することにより前記第１の発明における「遅延時間変更手段」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態１においては、ECU４０が、上記ステップ１０６、１０８、および１１０の処理を実行することにより前記第３の発明における「第１変更手段」が、上記ステップ１０６、１０８、１１６、および１１８の処理を実行することにより前記第３の発明における「第２変更手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態２．
次に、図７乃至図９を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ECU４０に図６のルーチンに代えて、後述する図９のルーチンを実行させることにより実現されるものである。本実施形態のシステムでは、上述した実施の形態１と異なり、ドライバーからの要求加速度が所定レベル以下の場合であっても、以下に示すような運転条件が成立する場合には、内燃機関１または車両からの要求に対応するリフトカーブに即座になるように、リフトカーブを修正する時間を遅らせる制御（上述した遅延時間の制御）を禁止させることとしている。

図７は、アイドリング運転時における本実施形態のシステムの特徴的動作を説明するための図である。図７（Ａ）は、アイドリング運転時のエンジン回転数Neを各気筒の燃焼に対応して微視的に観察したものである。アイドリング運転時のエンジン回転数Neは、一般に、所定の目標回転数となるように制御されるものであるが、例えば、何らかの外乱によりエンジン回転数Neが低下した場合には、エンジン回転数Neが即座に目標回転数となるように、機関トルクが、つまり、吸入空気量が制御されるのが望ましい。本実施形態の可変動弁装置１０によれば、上記の如く、各気筒に順に到来する吸気行程毎にリフトカーブを変更させることが可能である。そこで、本実施形態では、図７に示すように、アイドリング運転時にエンジン回転数Neの変化が検出された場合には、当該回転数変化量に応じて目標回転数に維持させるのに必要な目標リフトカーブを計算して、当該回転数変化の検出直後に到来する気筒の吸気行程において、目標リフトカーブを即座に変更させることとした。すなわち、本実施形態のシステムによれば、このような状況下では、上述した遅延時間の制御が禁止される。

図８は、トラクションコントロール要求時における本実施形態のシステムの特徴的動作を説明するための図である。より具体的には、図８（Ａ）は、トラクションコントロール要求の有無を表す波形を、図８（Ｂ）は、各気筒に順に到来するリフトカーブを、図８（Ｃ）は、各気筒の爆発により生ずるトルクを組み合わせた波形を、それぞれ示している。

例えば、車輪スリップ時や車両の旋回時などに、車両のトラクションコントロールが要求（以下、「TC要求」と称する）された場合には、内燃機関１は、ドライバーの要求トルク（アクセル要求）に依らずに、車両が必要とするトルクとなるように速やかに機関トルクを変化させることが要求される。そこで、本実施形態のシステムでは、このような要求が車両側から出された場合には、その要求の検出直後に到来する気筒の吸気行程において、車両の要求トルクを満足する吸入空気量Gaを実現するためのリフトカーブに即座に変更させることとした。すなわち、本実施形態のシステムによれば、このような状況下では、上述した遅延時間の制御が禁止される。

次に、図９を参照して、実施の形態２における具体的な処理について説明する。
図９は、上記の機能を実現するために、本実施の形態２においてECU４０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、内燃機関１の各気筒に配置された吸気弁をそれぞれ駆動するために、各気筒に対応した一定のクランク角毎に周期的に起動されるものとする。また、図９において、実施の形態１における図６に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図９に示すルーチンでは、目標リフトカーブ計算タイミングが到来したと判定された後（ステップ１００）、ドライバーからの要求加速度が所定レベル以下であると判定された場合には（ステップ１０８）、次いで、TC要求があるか否かが判別される（ステップ２００）。すなわち、車両側のコンピュータから要求トルクの変更指令が出されたか否かが判別される。その結果、TC要求があったと判定された場合には、車両からの要求トルクを満足する吸入空気量Gaを実現するためのリフトカーブとなるように、今回の処理サイクルにおける目標リフトカーブが即座に変更される（ステップ２０２）。

また、図９に示すルーチンでは、内燃機関１が定常状態にあると判定された場合には（ステップ１１２）、次いで、内燃機関１の運転状態がアイドリング状態にあるか否かが判別される（ステップ２０４）。その結果、アイドリング状態にあると判定された場合には、実エンジン回転数Neの変化量（低下量）ΔNe（＝今回のNe−前回のNe）が取得される（ステップ２０６）。

次に、上記ステップ２０６において取得された回転数変化量ΔNeに応じて、実エンジン回転数（アイドリング回転数）Neが目標回転数に一定に維持されるように、目標リフトカーブが、今回の処理サイクルにおいて即座に変更される（ステップ２０８）。具体的には、例えば、実エンジン回転数Neの低下が認められた場合、すなわち、回転数変化量ΔNeが負の値を示す場合には、より多量の吸入空気量Gaが得られるように、例えばリフト量がより大きいものとされた目標リフトカーブが選択される。

以上説明した通り、図９に示すルーチンによれば、ドライバーからの要求加速度が所定レベル以下の場合であっても、アイドリング運転時やTC要求時には、内燃機関１または車両からの要求に対応する目標リフトカーブとなるようにリフトカーブを修正する時間を遅らせる制御（遅延時間の制御）が禁止され、そのような要求の検出直後の気筒における吸気行程から直ちにリフトカーブが変更される。このため、本実施形態のシステムによれば、内燃機関１の高いトルク応答性と良好なドライバビリティとを両立させつつ、アイドリング運転時やTC要求時等の所定の条件下では、それぞれの条件下で要求される高いトルク応答性を発揮することができる。

また、上記ルーチンにおけるアイドリング運転時の制御によれば、以下のような効果を奏することができる。スロットルバルブの開度調整により吸入空気量Gaが制御される一般的な内燃機関においては、スロットルバルブと吸気弁との間にサージタンクが介在していることもあり、スロットルバルブの開閉による吸入空気量の制御によってアイドリング回転数Neの変動を高応答に補正することが困難であった。このため、機関のストールを回避すべく、アイドリング回転数Neをある程度の回転数に高く維持する必要があった。これに対し、本実施形態の可変動弁装置１０によれば、既述した通り、各気筒に到来する吸気行程毎にリフトカーブを変更することが可能であるため、アイドリング回転数Neの変動を高応答に補正することができ、これにより、機関のストールを回避しつつ、アイドリング回転数Neを精度良く低回転に維持することが可能となる。その結果として、アイドリング運転時の燃料消費量の低減が可能となる。

ところで、上述した実施の形態２においては、アイドリング運転時やTC要求時に、上記遅延時間を遅らせる制御を禁止することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、アイドリング運転時における回転数低下量がより大きいほど、或いは、TC要求時における車両側からの要求トルクと現在の内燃機関１の発生トルクとの偏差がより大きいときほど、上記遅延時間がより長く設定されるのをより大きく抑制してもよい。

尚、上述した実施の形態２においては、ECU４０が、上記ステップ２０６の処理を実行することにより前記第６の発明における「回転数情報取得手段」が、上記ステップ２０８の処理を実行することにより前記第６の発明における「開弁特性変更手段」が、それぞれ実現されている。

本発明の実施の形態１の可変動弁装置の構成を示す斜視図である。 図１に示すカム軸の詳細な構成を説明するために、カム軸をその軸方向から見た図である。 図１に示す可変動弁装置により実現される弁体の開弁特性の変更の具体例である。 急加速時における本実施形態のシステムの特徴的動作を説明するための図である。 通常加速時における本実施形態のシステムの特徴的動作を説明するための図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 アイドリング運転時における本実施形態のシステムの特徴的動作を説明するための図である。 トラクションコントロール要求時における本実施形態のシステムの特徴的動作を説明するための図である。 本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
１０ 可変動弁装置
１２ 弁体
１６ バルブリフター
１８、２０ カム
２２、２４ カム軸
３０ 第１のモータ
３８ 第２のモータ
４０ ECU(Electronic Control Unit)

Claims (6)

1. アクセル開度情報に基づいて、弁体の開弁特性を変化させる内燃機関の可変動弁装置であって、
   前記アクセル開度情報に基づく要求加減速度を検知する要求加減速度検知手段と、
   前記要求加減速度に応じて、弁体の開弁特性が要求トルクに応じた目標開弁特性に制御されるまでの遅延時間を変更する遅延時間変更手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記遅延時間変更手段は、前記要求加減速度がより小さい場合には、前記遅延時間をより長くすることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
3. 前記可変動弁装置は、カム軸を回転駆動およびまたは揺動駆動するモータを備え、当該モータにより実現される前記カム軸の動作の態様に応じて弁体の開弁特性が変化する装置であり、
   前記遅延時間変更手段は、前記要求加減速度が所定レベルより大きい場合には、前記遅延時間を最短とする第１変更手段と、前記要求加減速度が所定レベル以下である場合には、前記遅延時間を所定時間だけ遅らせる第２変更手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 前記遅延時間変更手段は、前記要求加減速度がより小さい場合、或いは、前記要求加減速度が所定レベル以下である場合であっても、所定の運転条件の成立時には、前記遅延時間を遅らせる制御の実行を抑制することを特徴とする請求項２または３記載の内燃機関の可変動弁装置。
5. 前記所定の運転条件の成立時は、車両からのトラクションコントロール要求時であることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の可変動弁装置。
6. 前記所定の運転条件の成立時は、アイドリング運転時であり、
   アイドリング運転時における実エンジン回転数情報を取得する回転数情報取得手段と、
   実エンジン回転数が目標回転数に一定に維持されるように、前記目標開弁特性を吸気行程毎に変更する開弁特性変更手段と、
   を備えることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の可変動弁装置。

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