JP2006266232A - 可変動弁機構付き内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は可変動弁機構付き内燃機関の制御装置に関し、可変動弁機構によりバルブの動作を制御することによって、ノックの発生を事前に回避できるようにする。
【解決手段】 ノックが発生することが予測されるときには、可変動弁機構を操作してバルブを圧縮行程内で一時的に開弁させる。なお、ノックの発生は、例えば、所定の判定タイミングにおける筒内圧力又は筒内温度或いはそれら何れかの積算値を所定の判定基準値と比較することによって予測することができる。
【選択図】 図５

Description

本発明はバルブを圧縮行程内で開弁させることが可能な可変動弁機構を有する内燃機関の制御装置に関する。

従来、以下に列挙する特許文献１乃至４に記載されるように、ノックの発生を防止するための様々な方法が提案されている。このうち、特許文献１に記載された技術では、ノックの発生が検知された場合、吸気バルブの作用角を減少させて吸入空気量を減少させ、それにより実圧縮比を低下させることで、以後のノックの発生を防止している。

また、特許文献２に記載された技術では、ノックの発生が検出された場合、圧縮行程において吸気バルブを補助的に強制開弁させることで、燃焼室内の混合気を吸気ポートに逃がし、それにより実圧縮比を低下させることで、以後のノックの発生を防止している。特許文献２に記載された技術では、吸気バルブを圧縮行程で開弁させるための手段として、吸気バルブを駆動する吸気カムに、主カム山とは別に補助カム山を設けている。補助カム山は、圧縮行程において吸気バルブと接触する位置に形成され、カム軸方向に連続的に高さが変化する３次元カムとして形成されている。吸気カムが設けられたカムシャフトをアクチュエータによってその軸方向に変位させることで、補助カム山による吸気バルブのリフト量、つまり、圧縮行程で吸気バルブを開弁させるときのリフト量を変化させることができる。
特開２００２−１８０８５７号公報 特開２００１−９８９６３号公報 特開２００１−２６３１０９号公報 特開平１１−１９０２３６号公報

しかしながら、従来提案されている可変動弁機構を用いたノック発生防止技術は、何れもノックの発生に対応して実施されるフィードバック制御であり、少なくとも一度はノックが発生することが前提になっている。内燃機関本体へのダメージや騒音等、ノックの発生に起因する問題を完全に解決するためには、ノックの発生を前もって回避することが求められる。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、可変動弁機構によりバルブの動作を制御することによって、ノックの発生を事前に回避できるようにした可変動弁機構付き内燃機関の制御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、
可変動弁機構付き内燃機関の制御装置であって、
バルブを圧縮行程内で開弁させることが可能な可変動弁機構と、
ノックの発生を予測するノック発生予測手段と、
前記可変動弁機構を操作して前記バルブの動作を制御するバルブ動作制御手段とを備え、
前記バルブ動作制御手段は、ノックの発生が予測されたとき、前記バルブを圧縮行程内で一時的に開弁させることを特徴としている。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記バルブ動作制御手段は、ノックの発生が予測されたとき、各気筒のバルブを各気筒の圧縮行程内で一時的に開弁させることを特徴としている。

また、第３の発明は、第１の発明において、
前記ノック発生予測手段は、ノックの発生を気筒毎に予測し、
前記バルブ動作制御手段は、何れかの気筒でノックの発生が予測されたとき、ノックの発生が予測された気筒のバルブを当該気筒の圧縮行程内で一時的に開弁させることを特徴としている。

また、第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記バルブ動作制御手段は、発生が予測されたノックの程度に応じて、前記バルブを圧縮行程内で一時的に開弁させる際の開き量を決定することを特徴としている。

また、第５の発明は、第４の発明において、
前記ノック発生予測手段は、ノックの発生を気筒毎に或いは特定気筒について予測し、
前記バルブ動作制御手段は、ノックの発生が予測された気筒の筒内圧力及び／又は筒内温度に基づいてノックの程度を判断することを特徴としている。

また、第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、
前記ノック発生予測手段は、気筒毎に或いは特定気筒についてノックの発生を予測するものであり、所定の判定タイミングにおける筒内圧力又は筒内温度或いはそれら何れかの積算値を所定の判定基準値と比較することによりノックの発生を予測することを特徴としている。

また、第７の発明は、第６の発明において、
前記ノック発生予測手段は、冷却水水温、機関回転数、バルブオーバーラップの少なくとも１つに応じて前記判定基準値を補正することを特徴としている。

また、第８の発明は、第１乃至第７の何れか１つの発明において、
前記バルブは吸気バルブであり、
前記バルブ動作制御手段は、前記吸気バルブを今回サイクルの圧縮行程内で一時的に開弁させる際の開き量に応じて、次回サイクルの圧縮行程内で一時的に開弁させる際の開き量を補正することを特徴としている。

また、第９の発明は、第１乃至第８の何れか１つの発明において、
前記バルブは吸気バルブであり、
燃料供給量を気筒毎に制御する燃料供給量制御手段をさらに備え、
前記燃料供給量制御手段は、前記吸気バルブを今回サイクルの圧縮行程内で一時的に開弁させる際の開き量に応じて、次回サイクルで当該気筒に供給すべき燃料量を補正することを特徴としている。

また、第１０の発明は、第１乃至第９の何れか１つの発明において、
前記可変動弁機構は、前記内燃機関の出力系から独立した駆動装置を有し、前記駆動装置によって前記バルブを作動させるように構成されていることを特徴としている。

第１の発明によれば、ノックの発生が予測されたときには、可変動弁機構によってバルブが圧縮行程内で一時的に開弁される。これにより、圧縮行程での筒内圧力の上昇は抑制され、それによってノックの発生は事前に回避される。

何れかの気筒でノックが発生する場合、他の気筒でもノックの発生する可能性は高い。第２の発明によれば、ノックの発生が予測されるときには、各気筒のバルブが各気筒の圧縮行程内で一時的に開弁されるので、ノックの発生が予測された以降におけるノックの発生を確実に防止することができる。

第３の発明によれば、ある気筒でノックの発生が予測されるときには、当該気筒のバルブが圧縮行程内で一時的に開弁される。これにより、当該気筒の筒内圧力の上昇は抑制され、それによって当該気筒におけるノックの発生は事前に回避される。

第４の発明によれば、発生が予測されるノックの程度に応じてバルブを圧縮行程内で一時的に開弁させる際の開き量が決まるので、筒内圧力の上昇を抑えてノックを確実に防止しつつ、実圧縮比の変化を最小限に抑えることができる。

第５の発明によれば、ノックの程度を左右する筒内圧力及び／又は筒内温度に基づいてバルブを圧縮行程内で一時的に開弁させる際の開き量が決まるので、ノックを確実に防止することができる。

ノックの発生確率は筒内圧力又は筒内温度の上昇具合によって左右される。第６の発明によれば、筒内圧力又は筒内温度或いはそれら何れかの積算値を判定基準値と比較することにより、ノックの発生を正確に予測することができる。特に、筒内圧力又は筒内温度の積算値を用いて判定を行う場合には、筒内圧力や筒内温度の検出値に含まれるノイズの影響を排除して正確な判定が可能になる。

第７の発明によれば、ノックの発生に影響を与える冷却水水温、機関回転数、バルブオーバーラップの少なくとも１つに応じて判定基準値を補正することで、より正確にノックの発生を予測することが可能になる。

また、吸気バルブを圧縮行程内で一時的に開弁させる場合、その開き量によって吸入空気量は変化する。第８の発明によれば、今回サイクルの開き量に応じて次回サイクルの開き量が補正されるので、吸入空気量のずれを抑制することができる。

また、吸気バルブを圧縮行程内で一時的に開弁させる場合、燃料を含む混合気が吸気ポートに吹き戻されることになる。第９の発明によれば、今回サイクルの開き量に応じて次回サイクルで当該気筒に供給される燃料量が補正されるので、空燃比のずれを抑制することができる。

第１０の発明によれば、内燃機関の出力系から独立した駆動装置によってバルブを作動させることにより、バルブを圧縮行程内で一時的に開弁させる際の開き量を機関回転数の影響を受けることなく気筒毎に任意に設定することができるので、最小限の開き量でノックの発生を確実に防止することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態としての制御装置が適用された可変動弁機構付き内燃機関の概略構成図である。内燃機関本体２はシリンダヘッド４とシリンダブロック６とから構成され、シリンダブロック６に形成されたシリンダ８内にピストン１０が配置されている。このピストン１０の上面と、シリンダ８の側壁面と、シリンダヘッド４とにより、燃焼室１２が形成されている。燃焼室１２には、点火プラグ４４と燃焼室１２内の圧力（筒内圧）を測定するための筒内圧センサ４６が取り付けられている。

また、燃焼室１２には、シリンダヘッド４に形成された吸気ポート１４と排気ポート１６が接続されている。燃焼室１２と吸気ポート１４との接続部にはその連通状態を制御する吸気バルブ２０が設けられ、燃焼室１２と排気ポート１６との接続部にはその連通状態を制御する排気バルブ３０が設けられている。吸気ポート１４に接続される吸気管１８には、吸気ポート１４内に燃料を噴射するためのインジェクタ４２が取り付けられている。

シリンダヘッド４には、吸気カムシャフト２２と排気カムシャフト３２が配置されている。排気バルブ３０は、排気カムシャフト３２に設けられた排気カム３４によって駆動され、吸気バルブ２０は、吸気カムシャフト２２に設けられた吸気カム２４によって駆動される。排気カムシャフト３２は、図示しないクランクシャフトとタイミングベルトによって連結され、クランクシャフトの回転と同期して回転するようになっている。これに対し、吸気カムシャフト２２は、減速ギヤ２８を介してモータ２６に連結されている。モータ２６としては、例えばサーボモータを用いることができる。モータ２６の回転速度、回転方向を制御することで、吸気カム２４を任意のタイミングで任意の作用角だけ開弁させることができる。つまり、吸気カムシャフト２２、吸気カム２４、モータ２６及び減速ギヤ２８によって、吸気バルブ２０の作用角やバルブタイミングを可変制御できる可変動弁機構が構成されている。

また、本実施形態にかかる内燃機関は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備えている。ＥＣＵ４０は複数のセンサによって検出される内燃機関の作動データに基づき内燃機関の作動に係わる各種機器を総合的に制御する。ＥＣＵ４０の入力側には上記の筒内圧センサ４６、クランク角センサ４８、水温センサ５０等の各種センサが接続されている。クランク角センサ４８はクランクシャフトの回転角度に応じた信号を出力するセンサである。水温センサ５０は内燃機関本体２を冷却する冷却水の水温を測定するセンサである。ＥＣＵ４０の出力側には点火プラグ４４、インジェクタ４２、モータ２６等の各種機器が接続されている。ＥＣＵ４０は各センサから作動データの供給を受けていると共に、各機器に対して駆動信号を供給している。なお、ＥＣＵ４０には例示したセンサや機器外にも複数のセンサや機器が接続されているが、ここではその説明は省略する。

ＥＣＵ４０は、モータ２６を介して吸気バルブ２０の動作を制御している。図２は吸気バルブ２０と排気バルブ３０の各リフトカーブを示す図である。図中に実線で示すリフトカーブが吸気バルブ２０のリフトカーブであり、破線で示すリフトカーブが排気バルブ３０のリフトカーブである。排気バルブ３０のリフトカーブは、排気バルブ３０を駆動する排気カム３４のカムプロフィールによって決まる。これに対し、吸気バルブ２０のリフトカーブは、モータ２６の回転速度や方向を制御することによって、クランク角に対して様々な形状に変化させることができる。ＥＣＵ４０は、クランク角センサ４８からのクランク角信号を基準信号としてモータ２６の回転を制御している。

図２に示す吸気バルブ２０のリフトカーブは、後述するノック発生回避制御により実現されるリフトカーブである。図２に示すリフトカーブによれば、吸気バルブ２０は吸気行程を中心として大きく開いた後、圧縮行程において再び小さく開くようになる。吸気行程を中心とする吸気バルブ２０の開弁動作は吸気のための開弁動作であり、圧縮行程中の開弁動作がノックの発生を回避するための開弁動作である。このような吸気バルブ２０の動作は、例えば、図３に示すように吸気カムシャフト２２を回転させることで実現することができる。

図３に示すように、吸気カム２４は、吸気カムシャフト２２の中心からの距離が一定となるように形成された基礎円部２４ａと、吸気カムシャフト２２の中心からの距離が次第に大きくなり、頂点Ｐ２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たリフト部２４ｂとを有している。リフト部２４ｂと基礎円部２４ａとの一方の境界位置Ｐ１は、吸気バルブ２０がリフトを開始するリフト開始位置であり、他方の境界位置Ｐ３は、吸気バルブ２０がリフトを終了するリフト終了位置である。

吸気開始前には、吸気カム２４はそのリフト開始位置Ｐ１において吸気バルブ２０のバルブリフタ２０ａと接触している（図３中の状態Ａ）。そして、所定の吸気開始タイミングが到来すると、吸気カムシャフト２２が正方向（図３では反時計回り方向）へ回転し、バルブリフタ２０ａの吸気カム２４上での接触位置はリフト開始位置Ｐ１から頂点Ｐ２へ向けて移動する（状態Ｂ）。これに伴い吸気バルブ２０は開弁し、吸気カム２４の頂点Ｐ２がバルブリフタ２０ａと接触したときに吸気バルブ２０のリフト量は最大となる。吸気カムシャフト２２がさらに回転すると、バルブリフタ２０ａの吸気カム２４上での接触位置は頂点Ｐ２からリフト終了位置Ｐ３へ向けて移動し、吸気バルブ２０のリフト量は減少していく（状態Ｃ）。そして、吸気カム２４のリフト終了位置Ｐ３がバルブリフタ２０ａと接触したとき、吸気バルブ２０は閉弁する（状態Ｄ）。以上のように吸気カムシャフト２２の回転を操作することによって、吸気のための開弁動作が実現される。

吸気バルブ２０の閉弁後、吸気カムシャフト２２の回転は停止し、バルブリフタ２０ａの吸気カム２４上での接触位置はリフト終了位置Ｐ３に保持される。その後、圧縮行程内の所定のタイミングにおいて所定の条件が成立した場合に、吸気カムシャフト２２は逆方向へ所定の微小角度（例えば１〜２°）だけ回転する（状態Ｅ）。そして、吸気カムシャフト２２は再び正方向へ回転し（状態Ｆ）、バルブリフタ２０ａの吸気カム２４上での接触位置がリフト開始位置Ｐ１になったところで回転を停止する（状態Ａ）。以上のように吸気カムシャフト２２の回転を操作することによって、ノックの発生を回避するための開弁動作が実現される。

次に、ＥＣＵ４０によって実施されるノック発生回避制御について説明する。ノック発生回避制御は、ノックの発生が予測される場合に、ノックの発生を事前に回避するために行う吸気バルブ２０の動作の制御である。ノックは、圧縮行程において筒内圧が過度に上昇したときに発生する。したがって、ノックの発生が予測される場合には、図２に示すように圧縮行程内で一時的に吸気バルブ２０を開弁させることで、筒内圧の上昇を抑制し、それによってノックの発生を回避することができると考えられる。

ＥＣＵ４０により実行されるノック発生回避制御の具体的な内容は図４のフローチャートで示される。ＥＣＵ４０によって図４に示すノック発生回避制御のルーチンが実行されることにより、第１の発明の「ノック発生予測手段」と「バルブ動作制御手段」が実現されることになる。なお、本ルーチンは、クランク角センサ４８から出力されるクランク角信号に同期して実行される。また、本ルーチンは気筒毎に実行される。

まず、最初のステップ１０２では、ルーチン内の変数θcrが、クランク角センサ４８によって読み込まれた現在のクランク角θに更新される。次のステップ１０４では、θcrは所定値θ1以上か否か判定される。θ1は吸気バルブ２０が閉じるときのクランク角であり、図３において、吸気カム２４のリフト終了位置Ｐ３がバルブリフタ２０ａと接触する時点に対応している。θcrがθ1を超えることによって当該気筒の圧縮行程が始まる。θcrがθ1に達するまでは以降の処理は行われず、本ルーチンは終了する。

θcrがθ1以上の場合には、ステップ１０６の処理が行われる。ステップ１０６では、筒内圧センサ４６によって筒内圧が測定され、その測定値Pclがルーチン内の変数Psumに積算される。Psumは、θ1以降の圧縮行程における積算筒内圧（筒内圧の積算値）を示している。ノックは筒内圧が過度に上昇したときに発生するので、筒内圧をモニタすることでノックの発生を予測することができる。また、ノイズの影響によって筒内圧の測定値には変動成分が含まれるが、筒内圧を積算した積算筒内圧によれば、変動成分の影響が緩和され、筒内圧の上昇状況を正確に判断することができる。

次のステップ１０８では、θcrは所定値θ2か否か判定される。θ2はノックが発生するか否かを判定する判定タイミングに対応するクランク角である。θ2は点火時期よりも進角側であって筒内圧が十分に上昇するクランク角に設定されている。具体的には、ＢＴＤＣ３０〜４５°の範囲に設定されている。θcrがθ2でない場合には以降の処理は行われず、本ルーチンは終了する。

θcrがθ2になった場合には、ステップ１１０の処理が行われる、ステップ１１０では、Psumと所定の判定基準値Pkとを比較することによってノックが発生するか否か判定される。判定基準値Pkは、ノックが発生しうる状況での積算筒内圧の下限値に相当している。したがって、積算筒内圧を示すPsumがPk以上になっている場合には、ノックが発生しうる状況であると予測され、PsumがPk未満の場合には、ノックが発生する可能性は無いか極めて小さいと予測される。PsumがPk未満の場合には以降の処理は行われず、本ルーチンは終了する。

なお、ノックの発生しやすさは、シリンダ８の壁面温度、筒内容積の変化速度、排気ガスの残留割合等によって変化する。これらの条件が変化すれば、同じ筒内圧力であってもノックの発生する確率は異なってくる。そこで、ＥＣＵ４０は、ステップ１１０の処理において、上記の各条件に応じて判定基準値Pkを補正するようにしている。

具体的には、シリンダ８の壁面温度が高いほど、ノックは発生しやすくなるので、判定基準値Pkは小さい値に設定するのが望ましい。シリンダ８の壁面温度はエンジン冷却水の水温に対応しているので、ＥＣＵ４０は、水温センサ５０により測定される水温に応じて判定基準値Pkを補正している。同様に、ＥＣＵ４０は、筒内容積の変化速度が小さいほど判定基準値Pkが小さくなるように、エンジン回転数に応じて判定基準値Pkを補正している。また、排気ガスの残留割合が大きいほど判定基準値Pkが小さくなるように、吸気バルブ２０と排気バルブ３０のバルブオーバーラップに応じて判定基準値Pkを補正している。

ステップ１１０の判定の結果、PsumがPk以上になっている場合には、次のステップ１１２の処理が行われる。ステップ１１２では、吸気バルブ２０が一時的に開かれる。つまり、モータ２６によって吸気カムシャフト２２が回転駆動され、図３において状態Ｄから状態Ｅへ移る動作と、さらに状態Ｅから状態Ｆへ移る動作が実施される。

図５は、クランク角θ1で吸気バルブ２０が閉弁した後の筒内圧の変化を、積算筒内圧の変化、及び、本ルーチンが実施される場合の吸気バルブ２０のリフトカーブと併せて示す図である。図５中、本ルーチンが実施された場合の筒内圧の変化は実線で示しており、本ルーチンが実施されなかった場合の筒内圧の変化を二点鎖線で示している。また、ノックが発生しない状況での筒内圧の変化を破線で示している。実線及び二点鎖線で示すように、ノックが発生しうる状況では、ノックが発生しない状況に比較して、吸気バルブ２０が閉弁した後の筒内圧の上昇速度が大きい。本ルーチンが実施されない場合には、筒内圧は大きく上昇し続け、やがてノックが発生することになる。一方、本ルーチンによれば、判定クランク角θ2において、積算筒内圧PsumがPk以上になっていると判定された場合、吸気バルブ２０が一時的に僅かに開かれる。これにより、燃焼室１２内で圧縮された混合気の一部が吸気ポート１４へ吹き戻され、筒内圧の上昇速度が一時的に抑制される。その結果、それ以降の筒内圧の過度の上昇は抑制され、ノックの発生は回避される。つまり、本ルーチンによれば、ノックの発生を事前に回避することができる。

なお、吸気バルブ２０の一時的な開弁によって筒内圧の上昇が抑制される効果は、吸気バルブ２０の開き量、つまり、吸気バルブ２０のリフトカーブによって囲まれる有効作用面積（図５中に斜線を施した面積）に関係している。ＥＣＵ４０は、図６に示すように、吸気バルブ２０の開き量を積算筒内圧に応じて決定している。具体的には、積算筒内圧が大きいほど、つまり、ノックの発生確率が高いほど、吸気バルブ２０の開き量を大きくして筒内圧の上昇をより抑制するようにしている。本実施形態のようなモータ２６を用いた可変動弁機構によれば、モータ２６により吸気カム２４の回転を適宜制御することによって、任意の開き量を実現することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。

上記実施の形態では、ある気筒でノックの発生が予測されたとき、当該気筒のバルブを圧縮行程内で一時的に開弁させるようにしているが、他の気筒のバルブもそれぞれの圧縮行程内で一時的に開弁させるようにしてもよい。何れかの気筒でノックが発生する場合、他の気筒でもノックの発生する可能性は高いからである。

また、上記実施の形態では、ノックの発生を気筒毎に予測しているが、ある特定気筒でのノックの発生を予測し、特定気筒でノックの発生が予測されたら、各気筒のバルブをそれぞれの圧縮行程内で一時的に開弁させるようにしてもよい。

上記実施の形態では、筒内圧力の変化に基づいてノックの発生を予測しているが、筒内温度の変化に基づいてノックの発生を予測してもよい。筒内圧力の変化と筒内温度の変化とは対応しているからである。また、上記実施の形態では、筒内圧を積算した積算筒内圧と判定基準値とを比較しているが、ノイズの影響が少ない場合には筒内圧を所定の判定基準値と比較するようにしてもよい。筒内温度を用いる場合についても同様である。

また、上記実施の形態では、積算筒内圧の大きさから吸気バルブ２０の開き量を決定しているが、積算筒内温度の大きさから吸気バルブ２０の開き量を決定してもよい。さらに、今回サイクルにおける吸気バルブ２０の開き量に応じて、次回サイクルにおける吸気バルブ２０の開き量を補正するようにしてもよい。具体的には、図７に示すように、今回サイクルの開き量が大きいほど、次回サイクルの開き量は少なくする。吸気バルブ２０が圧縮行程で開弁することにより当該気筒の吸入空気量は減少することになるが、上記のように吸気バルブ２０の開き量を補正すれば、長期的な吸入空気量のずれを抑制することができる。

また、圧縮行程で吸気バルブ２０を一時的に開弁させた場合、その開き量に応じて次回サイクルでインジェクタ４２から供給する燃料量を補正してもよい。具体的には、図８に示すように、今回サイクルの開き量が大きいほど、次回サイクルの燃料供給量は少なくする。吸気バルブ２０が圧縮行程で開弁することにより、燃料を含む混合気が燃焼室１２から吸気ポート１４に吹き戻され、吹き戻された混合気は次回サイクルで再び燃焼室１２に吸入される。このため、吹き戻された混合気に含まれる燃料の分だけ次回サイクルの空燃比にずれが生じることになるが、上記のように燃料供給量を補正すれば、空燃比のずれを抑制することができる。

また、上記実施の形態では、吸気バルブ２０をモータで駆動しているが、排気バルブ３０をモータで駆動するようにしてもよい。その場合、ノックの発生が予測される場合には、モータを制御して圧縮行程中に排気バルブ３０を一時的に開弁させればよい。吸気バルブ２０と排気バルブ３０の何れか一方を圧縮行程中に一時的に開弁させることで、筒内圧の上昇を抑制することができる。

また、上記実施の形態では、モータでカムを駆動する構造の可変動弁機構を内燃機関に備えているが、本発明はソレノイドによってバルブを上下動させることが可能な電磁駆動弁を備えた内燃機関にも適用することができる。さらには、クランクシャフトに連動するカムシャフトによってバルブを作動させる内燃機関にも適用することができる。その場合、バルブを駆動するカムに主カム山とは別に補助カム山を設ける。補助カム山は、圧縮行程においてバルブと接触する位置に形成し、カムシャフトの軸方向に連続的に高さが変化する３次元カムとして形成する。そして、カムシャフトをアクチュエータによってその軸方向に変位させることで、補助カム山による吸気バルブのリフト量を変化させるようにする。また、本発明はモータドライブ式の可変バルブタイミング機構を有する内燃機関にも適用することができる。

本発明の実施の形態としての制御装置が適用された可変動弁機構付き内燃機関の概略構成図である。 吸気バルブと排気バルブの各リフトカーブを示す図である。 ノック発生回避制御時の吸気カムの回転動作を示す図である。 ノック発生回避制御のルーチンを示すフローチャートである。 ノック発生回避制御の効果を説明するための図である。 ノック発生回避制御時の吸気バルブの開き量の設定について説明するための図である。 吸気バルブの開き量の補正について説明するための図である。 ノック発生回避制御時の燃料供給量の補正について説明するための図である。

符号の説明

２ 内燃機関本体
４ シリンダヘッド
６ シリンダブロック
８ シリンダ
１０ ピストン
１２ 燃焼室
１４ 吸気ポート
１６ 排気ポート
１８ 吸気管
２０ 吸気バルブ
２０ａ バルブリフタ
２２ 吸気カムシャフト
２４ 吸気カム
２４ａ カムの基礎円部
２４ｂ カムのリフト部
２６ モータ
２８ 減速ギヤ
３０ 排気バルブ
３２ 排気カムシャフト
３４ 排気カム
４０ ＥＣＵ
４２ インジェクタ
４４ 点火プラグ
４６ 筒内圧センサ
４８ クランク角センサ
５０ 水温センサ

Claims (10)

1. バルブを圧縮行程内で開弁させることが可能な可変動弁機構と、
   ノックの発生を予測するノック発生予測手段と、
   前記可変動弁機構を操作して前記バルブの動作を制御するバルブ動作制御手段とを備え、
   前記バルブ動作制御手段は、ノックの発生が予測されたとき、前記バルブを圧縮行程内で一時的に開弁させることを特徴とする可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
2. 前記バルブ動作制御手段は、ノックの発生が予測されたとき、各気筒のバルブを各気筒の圧縮行程内で一時的に開弁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き内燃機関の制御装置。
3. 前記ノック発生予測手段は、ノックの発生を気筒毎に予測し、
   前記バルブ動作制御手段は、何れかの気筒でノックの発生が予測されたとき、ノックの発生が予測された気筒のバルブを当該気筒の圧縮行程内で一時的に開弁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き内燃機関の制御装置。
4. 前記バルブ動作制御手段は、発生が予測されたノックの程度に応じて、前記バルブを圧縮行程内で一時的に開弁させる際の開き量を決定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
5. 前記ノック発生予測手段は、ノックの発生を気筒毎に或いは特定気筒について予測し、
   前記バルブ動作制御手段は、ノックの発生が予測された気筒の筒内圧力及び／又は筒内温度に基づいてノックの程度を判断することを特徴とする請求項４記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
6. 前記ノック発生予測手段は、気筒毎に或いは特定気筒についてノックの発生を予測するものであり、所定の判定タイミングにおける筒内圧力又は筒内温度或いはそれら何れかの積算値を所定の判定基準値と比較することによりノックの発生を予測することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
7. 前記ノック発生予測手段は、冷却水水温、機関回転数、バルブオーバーラップの少なくとも１つに応じて前記判定基準値を補正することを特徴とする請求項６記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
8. 前記バルブは吸気バルブであり、
   前記バルブ動作制御手段は、前記吸気バルブを今回サイクルの圧縮行程内で一時的に開弁させる際の開き量に応じて、次回サイクルの圧縮行程内で一時的に開弁させる際の開き量を補正することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
9. 前記バルブは吸気バルブであり、
   燃料供給量を気筒毎に制御する燃料供給量制御手段をさらに備え、
   前記燃料供給量制御手段は、前記吸気バルブを今回サイクルの圧縮行程内で一時的に開弁させる際の開き量に応じて、次回サイクルで当該気筒に供給すべき燃料量を補正することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
10. 前記可変動弁機構は、前記内燃機関の出力系から独立した駆動装置を有し、前記駆動装置によって前記バルブを作動させるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
    

Images