JP2007113398A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン回転速度とエンジン負荷に応じてＣＰＳ（可変吸気バルブリフト装置）の制御モードを切り換えると共にエンジン回転速度に応じてＶＩＳ（可変吸気装置）の制御モードを切り換えるシステムにおいて、制御モード切換時のトルク変動を抑制する。
【解決手段】ＣＰＳの切換回転速度がＶＩＳの第１の切換回転速度ＮＥvis1付近になる第１の優先運転領域と、ＣＰＳの切換回転速度がＶＩＳの第２の切換回転速度ＮＥvis2付近になる第２の優先運転領域では、ＣＰＳの制御モードを優先的に切り換える。ＣＰＳの制御モードを切り換えた後の所定期間はＶＩＳの制御モードの切り換えを禁止し、所定期間が経過してエンジンの燃焼状態が安定してからからＶＩＳの制御モードの切り換えを許可する。これにより、両制御モードがほぼ同時に切り換わることを防止して、切換時のトルク変動を抑制する。
【選択図】図７

Description

本発明は、エンジンの運転状態に応じて可変バルブリフト装置の制御モードを切り換えるエンジンの制御装置に関するものである。

近年、車両に搭載されるエンジンにおいては、特許文献１（特開平６−２９４３３４号公報）に記載されているように、吸気バルブのリフト特性を切り換える可変バルブリフト装置と、吸気通路の長さや断面積を切り換える可変吸気装置とを搭載し、エンジン回転速度に応じて可変バルブリフト装置の制御モードをリフト特性が異なる低速運転用モードと高速運転用モードとの間で切り換えると共に、エンジン回転速度に応じて可変吸気装置の制御モードを吸気通路の長さや断面積が異なる低速運転用モードと高速運転用モードとの間で切り換えるようにしたものがある。

しかし、可変バルブリフト装置と可変吸気装置は、いずれも制御モードを切り換えると、エンジンのトルク特性が変化するため、可変バルブリフト装置の制御モードと可変吸気装置の制御モードとをほぼ同時に切り換えると、制御モード切換時のトルク変動が大きくなって運転者にトルクショックを感じさせてしまう可能性がある。

この対策として、上記特許文献１のシステムでは、可変バルブリフト装置は第１の設定回転速度で制御モードを切り換え、可変吸気装置は第１の設定回転速度とは異なる第２の設定回転速度で制御モードを切り換えるようにしている。
特開平６−２９４３３４号公報（第２頁等）

ところで、図４に示すように、可変バルブリフト装置の各制御モードにおけるトルク特性（エンジン回転速度と出力トルクとの関係）は、負荷によって変化するため、上記特許文献１のように、負荷によらず一定の切換回転速度（第１の設定回転速度）で可変バルブリフト装置の制御モードを切り換えると、制御モード切換前後の出力トルクの差が大きくなって可変バルブリフト装置の制御モード切換時に大きなトルク変動が発生する可能性がある。

そこで、本発明者らは、可変バルブリフト装置と可変吸気装置とを搭載したシステムにおいて、可変バルブリフト装置の制御モード切換時のトルク変動を抑制するために、エンジン回転速度と負荷に応じて可変バルブリフト装置の制御モードを切り換えると共に、エンジン回転速度に応じて可変吸気装置の制御モードを切り換えるシステムを研究しているが、この研究過程で、次ような新たな課題が判明した。

エンジン回転速度と負荷に応じて可変バルブリフト装置の制御モードを切り換えるシステムでは、可変バルブリフト装置の制御モードを切り換えるエンジン回転速度がエンジンの負荷によって変化するため、エンジンの負荷によっては、可変バルブリフト装置の制御モードを切り換えるエンジン回転速度が可変吸気装置の制御モードを切り換えるエンジン回転速度とほぼ重なる運転領域が生じる。このような運転領域では、可変バルブリフト装置の制御モードと可変吸気装置の制御モードがほぼ同時に切り換わるため、制御モード切換時のトルク変動が大きくなって運転者にトルクショックを感じさせてしまう可能性がある。

また、近年の高性能なエンジンにおいては、吸気バルブや排気バルブのバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング装置を搭載し、エンジン運転状態に応じてバルブタイミングを連続的に変化させるものが増加しており、上述した問題は、可変バルブタイミング装置と可変バルブリフト装置とを搭載したシステムにおいても同様に起こり得る。つまり、可変バルブタイミング装置によってバルブタイミングを連続的に変化させている最中に、可変バルブリフト装置の制御モードを切り換えると、トルク変動が大きくなって運転者にトルクショックを感じさせてしまう可能性がある。

本発明は、これらの事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、可変バルブリフト装置の制御モード切換時のトルク変動を抑制することができて、制御モードをスムーズに切り換えることができるエンジンの制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、エンジンの吸気バルブ及び／又は排気バルブのリフト特性を切り換える可変バルブリフト装置と、エンジンの吸気通路の状態を切り換える可変吸気装置とを備えたエンジンの制御装置において、可変バルブリフト制御手段によってエンジン回転速度と負荷に応じて可変バルブリフト装置の制御モードをリフト特性が異なる複数の制御モード間で切り換えると共に、可変吸気制御手段によってエンジン回転速度に応じて可変吸気装置の制御モードを吸気通路の状態が異なる複数の制御モード間で切り換え、可変バルブリフト装置の制御モードを切り換えるエンジン回転速度が可変吸気装置の制御モードを切り換えるエンジン回転速度とほぼ重なる運転領域では、優先切換制御手段によって可変バルブリフト装置と可変吸気装置のうちの一方の制御モードを優先的に切り換えるようにしたものである。

この構成では、可変バルブリフト装置の制御モードを切り換えるエンジン回転速度がエンジンの負荷によって変化することで、可変バルブリフト装置の制御モードを切り換えるエンジン回転速度が可変吸気装置の制御モードを切り換えるエンジン回転速度とほぼ重なる運転領域が生じるという事情があっても、当該運転領域では、可変バルブリフト装置と可変吸気装置のうちの一方の制御モードを優先的に切り換えることで、可変バルブリフト装置の制御モードと可変吸気装置の制御モードがほぼ同時に切り換わることを防止することができる。これにより、可変バルブリフト装置や可変吸気装置の制御モード切換時のトルク変動を抑制することができ、運転者にトルクショックを感じさせずに可変バルブリフト装置や可変吸気装置の制御モードをスムーズに切り換えることができる。

ところで、可変バルブリフト装置や可変吸気装置の制御モードの切り換えに対して、実際にエンジンの吸気特性が切換後の制御モードに対応した吸気特性に切り換わって燃焼状態が安定するまでには若干の時間遅れがある。この点を考慮に入れて、請求項２のように、可変バルブリフト装置と可変吸気装置のうちの一方の制御モードを優先的に切り換えたときには、その後所定期間が経過するまで制御モードの切り換えを禁止するようにしても良い。このようにすれば、可変バルブリフト装置と可変吸気装置のうちの一方の制御モードを優先的に切り換えた後、所定期間が経過してエンジンの吸気特性が切換後の制御モードに対応した吸気特性に切り換わって燃焼状態が安定してから他方の制御モードを切り換えることができ、制御モード切換時のトルク変動をより効果的に抑制することができる。

一般に、可変吸気装置よりも可変バルブリフト装置の方がエンジンの吸気特性を応答良く変化させるため、可変バルブリフト装置の方がエンジンの燃焼状態ひいては出力トルクに及ぼす影響が大きい。このため、可変バルブリフト装置の制御モードの切換タイミングを本来の切換タイミングから変化させると、エンジン特性が大きく変化してしまう可能性がある。

そこで、請求項３のように、可変バルブリフト装置の制御モードを切り換えるエンジン回転速度が可変吸気装置の制御モードを切り換えるエンジン回転速度とほぼ重なる運転領域では、可変バルブリフト装置の制御モードを優先的に切り換えるようにすると良い。このようにすれば、エンジンの出力トルクに及ぼす影響が大きい可変バルブリフト装置の制御モードを優先的に本来の切換タイミングで切り換えることができ、目標のエンジン特性を確保しながら制御モード切換時のトルク変動を抑制することができる。

また、請求項４のように、エンジンの吸気バルブ及び／又は排気バルブのバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング装置を備え、エンジンの運転状態に応じてバルブタイミングを変化させるように可変バルブタイミング装置を制御するシステムでは、可変バルブリフト装置の制御モード切換時から所定期間は可変バルブタイミング装置の可変動作を禁止するようにしても良い。

このようにすれば、可変バルブタイミング装置によってバルブタイミングを連続的に変化させているときに可変バルブリフト装置の制御モードを切り換える場合に、可変バルブタイミング装置の可変動作を一時的に停止させた状態（その時のバルブタイミングを保持した状態）で、可変バルブリフト装置の制御モードを切り換え、その後、所定期間が経過してエンジンの吸気特性が可変バルブリフト装置の切換後の制御モードに対応した吸気特性に切り換わって燃焼状態が安定してから可変バルブタイミング装置の可変動作を再開してバルブタイミングを変化させることができる。これにより、可変バルブタイミング装置の可変動作中に可変バルブリフト装置の制御モードが切り換わることを防止して、可変バルブリフト装置の制御モード切換時のトルク変動を抑制することができ、運転者にトルクショックを感じさせずに可変バルブリフト装置の制御モードをスムーズに切り換えることができる。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。エンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。

更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。

また、エンジン１１の吸気バルブ３２には、該吸気バルブ３２のリフト特性を切り換える可変バルブリフト装置３３と、吸気バルブ３２のバルブタイミング（開閉タイミング）を変化させる可変バルブタイミング装置（図示せず）が設けられている。更に、吸気管１２には、吸気通路の状態を切り換える可変吸気装置３４（図５参照）が設けられている。以下の説明では、可変バルブリフト装置を「ＣＰＳ」と表記し、可変バルブタイミング装置を「ＶＶＴ」と表記し、可変吸気装置を「ＶＩＳ」と表記する。

一方、エンジン１１の排気管２３には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、この排出ガスセンサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２５が設けられている。

また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６や、エンジン１１のクランク軸２７が所定クランク角回転する毎にクランク角信号（パルス信号）を出力するクランク角センサ２８が取り付けられている。このクランク角センサ２８のクランク角信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。

これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２９に入力される。このＥＣＵ２９は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２１の燃料噴射量や点火プラグ２２の点火時期を制御する。

次に、図２乃至図４に基づいてＣＰＳ３３の構成について説明する。図２に示すように、吸気バルブ３２側のカムシャフト３６には、カムプロフィールが異なる低リフト用カム３７と高リフト用カム３８とが一体的に回転可能に設けられている。カムシャフト３６の下方には、ロッカシャフト３９が設けられ、このロッカシャフト３９を支軸としてロッカアーム４０が上下方向に揺動可能に設けられている。このロッカアーム４０の先端部には、吸気バルブ３２の上端部が当接し、ロッカアーム４０の上下方向の揺動によって吸気バルブ３２が上下方向にリフト動作するようになっている。

また、ロッカアーム４０には、低リフト用カム３７に当接して押圧される低リフト用カム押圧部（図示せず）と、高リフト用カム３８に当接して押圧される高リフト用カム押圧部（図示せず）とが設けられている。低リフト用カム３７は、ロッカアーム４０（低リフト用カム押圧部）の押圧量が小さくなると共にその押圧期間が短くなるように外周面形状が形成され、高リフト用カム３８は、ロッカアーム４０（高リフト用カム押圧部）の押圧量が大きくなると共にその押圧期間が長くなるように外周面形状が形成されている。

更に、ロッカアーム４０には、油圧駆動式のカム切換機構４１が設けられている。このカム切換機構４１は、低リフト用カム３７でロッカアーム４０（低リフト用カム押圧部）を押圧して吸気バルブ３２を駆動する低リフト用カム有効状態と、高リフト用カム３８でロッカアーム４０（高リフト用カム押圧部）を押圧して吸気バルブ３２を駆動する高リフト用カム有効状態との間で切り換えられるようになっている。

ＣＰＳ３３の制御モードを、吸気バルブ３２のリフト量を小さくする低リフトモードに切り換える場合には、カム切換機構４１を低リフト用カム有効状態に切り換えて、低リフト用カム３７でロッカアーム４０（低リフト用カム押圧部）を押圧して吸気バルブ３２を駆動する。これにより、図３に破線で示すように、ロッカアーム４０の押圧量が小さくなって吸気バルブ３２のリフト量が小さくなると共に、ロッカアーム４０の押圧期間が短くなって吸気バルブ３２の開弁期間が短くなる。

一方、ＣＰＳ３３の制御モードを、吸気バルブ３２のリフト量を大きくする高リフトモードに切り換える場合には、カム切換機構４１を高リフト用カム有効状態に切り換えて、高リフト用カム３８でロッカアーム４０（高リフト用カム押圧部）を押圧して吸気バルブ３２を駆動する。これにより、図３に実線で示すように、ロッカアーム４０の押圧量が大きくなって吸気バルブ３２のリフト量が大きくなると共に、ロッカアーム４０の押圧期間が長くなって吸気バルブ３２の開弁期間が長くなる。

ＥＣＵ２９は、図４の制御モード切換マップに示すように、エンジン運転状態（エンジン回転速度ＮＥとエンジン負荷）に応じてＣＰＳ３３の制御モードを低リフトモードと高リフトモードとの間で２段階に切り換える。図４の制御モード切換マップは、ＣＰＳ３３を低リフトモードに切り換えた状態でエンジン１１を運転したしたときの出力トルクと、ＣＰＳ３３を高リフトモードに切り換えた状態でエンジン１１を運転したときの出力トルクとが同一になるエンジン回転速度ＮＥを、制御モードを切り換える切換回転速度ＮＥcps としてエンジン負荷毎（例えば吸気管圧力毎、吸入空気量毎等）に設定したものであり、このエンジン負荷毎の切換回転速度ＮＥcps を結ぶ線が切換特性線となっている。

ＥＣＵ２９は、エンジン回転速度ＮＥがその時点のエンジン負荷に対応する切換回転速度ＮＥcps に達したときに（つまりエンジン回転速度ＮＥが図４の切換特性線を横切るときに）、ＣＰＳ３３の制御モードを低リフトモードと高リフトモードとの間で切り換えることで、ＣＰＳ３３の制御モード切換時のトルク変動を抑制するようにしている。

次に、図５及び図６に基づいてＶＩＳ３４の構成について説明する。図５に示すように、吸気管１２はサージタンク１８の手前で２本の分岐管４２に分岐され、各分岐管４２がサージタンク１８に接続されると共に、各分岐管４２の途中部に連通管４３が接続されている。また、サージタンク１８の中央部には、モータ等の電気アクチュエータによって開閉駆動される第１の可変吸気弁４４が配置され、この第１の可変吸気弁４４を閉弁することでサージタンク１８を中央部で仕切って、エンジン１１の各気筒群毎（例えば６気筒エンジンの場合には３気筒毎）にサージタンク１８を２分割して独立させるようになっている。更に、連通管４３の中央部には、モータ等の電気アクチュエータによって開閉駆動される第２の可変吸気弁４５が配置され、この第２の可変吸気弁４５を閉弁することで連通管４３を中央部で遮断してエンジン１１の各気筒群毎に分岐管４２を独立させるようになっている。

ＥＣＵ２９は、図６に示すように、エンジン回転速度ＮＥに応じてＶＩＳ３４（第１及び第２の可変吸気弁４４，４５）の制御モードを低回転モードと中回転モードと高回転モードとの間で３段階に切り換える。

具体的には、図６（ａ）に示すように、エンジン回転速度ＮＥが第１の切換回転速度ＮＥvis1（例えば３８００ｒｐｍ）よりも低い低回転領域（ＮＥ＜ＮＥvis1）では、ＶＩＳ３４の制御モードを低回転モードに切り換える。この低回転モードでは、第１の可変吸気弁４４と第２の可変吸気弁４５を両方とも閉弁してエンジン１１の各気筒群の吸気通路を独立させて長くすることで、各気筒群の吸気通路に吸気脈動が残るようにして共鳴過給効果を高める。

一方、図６（ｃ）に示すように、エンジン回転速度ＮＥが第２の切換回転速度ＮＥvis2（例えば４８５０ｒｐｍ）以上の高回転領域（ＮＥvis2≦ＮＥ）では、ＶＩＳ３４の制御モードを高回転モードに切り換える。この高回転モードでは、第１の可変吸気弁４４と第２の可変吸気弁４５を両方とも開弁してエンジン１１の各気筒群の吸気通路をつなげることで、慣性過給効果を高める。

また、図６（ｂ）に示すように、エンジン回転速度ＮＥが第１の切換回転速度ＮＥvis1以上で且つ第２の切換回転速度ＮＥvis2よりも低い中回転領域（ＮＥvis1≦ＮＥ＜ＮＥvis2）では、ＶＩＳ３４の制御モードを中回転モードに切り換える。この中回転モードでは、第１の可変吸気弁４４を閉弁し、且つ、第２の可変吸気弁４５開弁することで、低回転モードと高回転モードの中間的な吸気特性が得られるようにする。

ところで、エンジン回転速度とエンジン負荷に応じてＣＰＳ３３の制御モードを切り換えるシステムでは、エンジン負荷によってＣＰＳ３３の切換回転速度ＮＥcps が変化するため、エンジン負荷によっては、ＣＰＳ３３の切換回転速度ＮＥcps がＶＩＳ３４の切換回転速度ＮＥvis1，ＮＥvis2付近になる運転領域が生じる。このような運転領域では、ＣＰＳ３３の制御モードとＶＩＳ３４の制御モードがほぼ同時に切り換わるため、制御モード切換時のトルク変動が大きくなって運転者にトルクショックを感じさせてしまう可能性がある。

そこで、ＥＣＵ２９は、後述する図９及び図１０の各プログラムを実行することで、図７に示すように、ＣＰＳ３３の切換回転速度ＮＥcps がＶＩＳ３４の第１の切換回転速度ＮＥvis1又はその付近になる第１の優先運転領域と、ＣＰＳ３３の切換回転速度ＮＥcps がＶＩＳ３４の第２の切換回転速度ＮＥvis2又はその付近になる第２の優先運転領域では、ＣＰＳ３３の制御モードを優先的に切り換える。そして、ＣＰＳ３３の制御モードを優先的に切り換えた後の所定期間はＶＩＳ３４の制御モードの切り換えを禁止し、所定期間が経過してエンジン１１の吸気特性が切換後の制御モードに対応した吸気特性に切り換わって燃焼状態が安定してからＶＩＳ３４の制御モードの切り換えを許可する。これにより、ＣＰＳ３３の制御モードとＶＩＳ３４の制御モードがほぼ同時に切り換わることを防止して、ＣＰＳ３３やＶＩＳ３４の制御モード切換時のトルク変動を抑制する。

ここで、第１の優先運転領域は、エンジン回転速度ＮＥが第１の下限側回転速度ＮＥ11（ＶＩＳ３４の第１の切換回転速度ＮＥvis1よりも少し低いエンジン回転速度）から第１の上限側回転速度ＮＥ12（ＶＩＳ３４の第１の切換回転速度ＮＥvis1よりも少し高いエンジン回転速度）までの第１の回転速度範囲（ＮＥ11＜ＮＥ＜ＮＥ12）で設定され、且つ、エンジン負荷Ｌoad が第１の下限側負荷Ｌoad12 （ＣＰＳ３３の切換回転速度ＮＥcps が第１の上限側回転速度ＮＥ12になる負荷）から第１の上限側負荷Ｌoad11 （ＣＰＳ３３の切換回転速度ＮＥcps が第１の下限側回転速度ＮＥ11になる負荷）までの第１の負荷範囲（Ｌoad12 ＜Ｌoad ＜Ｌoad11 ）で設定される運転領域である。

また、第２の優先運転領域は、エンジン回転速度ＮＥが第２の下限側回転速度ＮＥ21（ＶＩＳ３４の第２の切換回転速度ＮＥvis2よりも少し低いエンジン回転速度）から第２の上限側回転速度ＮＥ22（ＶＩＳ３４の第２の切換回転速度ＮＥvis2よりも少し高いエンジン回転速度）までの第２の回転速度範囲（ＮＥ21＜ＮＥ＜ＮＥ22）で設定され、且つ、エンジン負荷Ｌoad が第２の下限側負荷Ｌoad22 （ＣＰＳ３３の切換回転速度ＮＥcps が第２の上限側回転速度ＮＥ22になる負荷）から第２の上限側負荷Ｌoad21 （ＣＰＳ３３の切換回転速度ＮＥcps が第２の下限側回転速度ＮＥ21になる負荷）までの第２の負荷範囲（Ｌoad22 ＜Ｌoad ＜Ｌoad21 ）で設定される運転領域である。

更に、ＥＣＵ２９は、後述する図１１のプログラムを実行することで、図８に示すように、ＣＰＳ３３の制御モード切換時から所定期間が経過するまでＶＶＴの可変動作を禁止する。これにより、ＶＶＴによってバルブタイミングを連続的に変化させているときにＣＰＳ３３の制御モードを切り換える場合に、ＶＶＴの可変動作を一時的に停止させた状態（その時のバルブタイミングを保持した状態）で、ＣＰＳ３３の制御モードを切り換え、その後、所定期間が経過してエンジン１１の吸気特性がＣＰＳ３３の切換後の制御モードに対応した吸気特性に切り換わって燃焼状態が安定してからＶＶＴの可変動作を再開してバルブタイミングを変化させる。これにより、ＶＶＴの可変動作中にＣＰＳ３３の制御モードが切り換わることを回避して、ＣＰＳ３３の制御モード切換時のトルク変動を抑制する。

以下、ＥＣＵ２９が実行する図９乃至図１１の各プログラムの処理内容を説明する。
［可変バルブリフト制御］
図９に示す可変バルブリフト制御プログラムは、ＥＣＵ２９の電源オン中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう可変バルブリフト制御手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、現在のエンジン回転速度ＮＥとエンジン負荷Ｌoad （例えば、吸入空気量、吸気管圧力、スロットル開度等のうちの少なくも１つ）を読み込む。

この後、ステップ１０２に進み、図４の制御モード切換マップを用いて、現在のエンジン負荷に応じた切換回転速度ＮＥcps を算出する（又は読み込む）。この後、ステップ１０３に進み、ＣＰＳ３３の制御モードの切換タイミングであるか否かを、現在のエンジン回転速度ＮＥが切換回転速度ＮＥcps に達したか否かによって判定し、ＣＰＳ３３の制御モードの切換タイミングでなければ、ＣＰＳ３３の制御モードを現在の制御モードに保持したまま、本プログラムを終了する。

その後、ステップ１０３で、ＣＰＳ３３の制御モードの切換タイミングであると判定された時点で、ステップ１０４に進み、ＣＰＳ３３の制御モードを切り換える。この際、エンジン回転速度ＮＥが低回転側から切換回転速度ＮＥcps に到達した場合には、ＣＰＳ３３の制御モードを低リフトモードから高リフトモードに切り換える。一方、エンジン回転速度ＮＥが高回転側から切換回転速度ＮＥcps に到達した場合には、ＣＰＳ３３の制御モードを高リフトモードから低リフトモードに切り換える。

この後、ステップ１０５に進み、ＶＩＳ切換禁止カウンタＶＩＳinhibit のカウント値を所定値にセットする。図７に示すように、このＶＩＳ切換禁止カウンタＶＩＳinhibit のカウント値は、ＣＰＳ３３の制御モードの切り換え後に所定周期でカウントダウンされ、ＶＩＳ切換禁止カウンタＶＩＳinhibit のカウント値が「０」になるまでの所定期間は、ＶＩＳ３４の制御モードの切り換えが禁止される。

この後、ステップ１０６に進み、ＶＶＴ作動禁止カウンタＶＶＴinhibit のカウント値を所定値にセットする。図８に示すように、このＶＶＴ作動禁止カウンタＶＶＴinhibit のカウント値は、ＣＰＳ３３の制御モードの切り換え後に所定周期でカウントダウンされ、ＶＶＴ作動禁止カウンタＶＶＴinhibit のカウント値が「０」になるまでの所定期間は、ＶＶＴの可変動作が禁止される。

ここで、ＶＩＳ切換禁止カウンタＶＩＳinhibit 及びＶＶＴ作動禁止カウンタＶＶＴinhibit にセットする所定値（所定期間）は、ＣＰＳ３３の制御モードが切り換えられてからエンジン１１の吸気特性がＣＰＳ３３の切換後の制御モードに対応した吸気特性に切り換わって燃焼状態が安定するのに必要な期間に相当する値に設定されている。

［可変吸気制御］
図１０に示す可変吸気制御プログラムは、ＥＣＵ２９の電源オン中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう可変吸気制御手段及び優先切換制御手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ２０１で、現在のエンジン回転速度ＮＥとエンジン負荷Ｌoad （例えば、吸入空気量、吸気管圧力、スロットル開度等のうちの少なくも１つ）を読み込む。

この後、ステップ２０２，２０３で、現在のエンジン運転状態が第１の優先運転領域であるか否かを判定する。具体的には、ステップ２０２で、現在のエンジン回転速度ＮＥが第１の下限側回転速度ＮＥ11から第１の上限側回転速度ＮＥ12までの第１の回転速度範囲内（ＮＥ11＜ＮＥ＜ＮＥ12）であるか否かを判定し、ステップ２０３で、現在のエンジン負荷Ｌoad が第１の下限側負荷Ｌoad12 から第１の上限側負荷Ｌoad11 までの第１の負荷範囲内（Ｌoad12 ＜Ｌoad ＜Ｌoad11 ）であるか否かを判定する。

その結果、上記ステップ２０２でエンジン回転速度ＮＥが第１の回転速度範囲内（ＮＥ11＜ＮＥ＜ＮＥ12）であると判定され、且つ、上記ステップ２０３でエンジン負荷Ｌoad が第１の負荷範囲内（Ｌoad12 ＜Ｌoad ＜Ｌoad11 ）であると判定された場合には、現在のエンジン運転状態が第１の優先運転領域であると判定して、ステップ２１４に進み、ＶＩＳ３４の制御モードの切り換えを禁止した後、ステップ２１５に進み、ＶＩＳ３４の制御モードを現在の制御モードに保持したまま、本プログラムを終了する。これにより、エンジン運転状態が第１の優先運転領域（ＣＰＳ３３の切換回転速度ＮＥcps がＶＩＳ３４の第１の切換回転速度ＮＥvis1又はその付近になる運転領域）のときには、ＣＰＳ３３の制御モードが優先的に切り換えられる。

一方、上記ステップ２０２でエンジン回転速度ＮＥが第１の回転速度範囲内（ＮＥ11＜ＮＥ＜ＮＥ12）ではない判定された場合、又は、上記ステップ２０３でエンジン負荷Ｌoad が第１の負荷範囲内（Ｌoad12 ＜Ｌoad ＜Ｌoad11 ）ではないと判定された場合には、現在のエンジン運転状態が第１の優先運転領域ではないと判断して、次のステップ２０４、２０５で、現在のエンジン運転状態が第２の優先運転領域であるか否かを判定する。具体的には、まず、ステップ２０４で、現在のエンジン回転速度ＮＥが第２の下限側回転速度ＮＥ21から第２の上限側回転速度ＮＥ22までの第２の回転速度範囲内（ＮＥ21＜ＮＥ＜ＮＥ22）であるか否かを判定し、次のステップ２０５で、現在のエンジン負荷Ｌoad が第２の下限側負荷Ｌoad22 から第２の上限側負荷Ｌoad21 までの第２の負荷範囲内（Ｌoad22 ＜Ｌoad ＜Ｌoad21 ）であるか否かを判定する。

その結果、上記ステップ２０４でエンジン回転速度ＮＥが第２の回転速度範囲内（ＮＥ21＜ＮＥ＜ＮＥ22）であると判定され、且つ、上記ステップ２０５でエンジン負荷Ｌoad が第２の負荷範囲内（Ｌoad22 ＜Ｌoad ＜Ｌoad21 ）であると判定された場合には、現在のエンジン運転状態が第２の優先運転領域であると判断して、ステップ２１４に進み、ＶＩＳ３４の制御モードの切り換えを禁止した後、ステップ２１５に進み、ＶＩＳ３４の制御モードを現在の制御モードに保持したまま、本プログラムを終了する。これにより、エンジン運転状態が第２の優先運転領域（ＣＰＳ３３の切換回転速度ＮＥcps がＶＩＳ３４の第２の切換回転速度ＮＥvis2又はその付近になる運転領域）のときには、ＣＰＳ３３の制御モードが優先的に切り換えられる。

一方、上記ステップ２０４でエンジン回転速度ＮＥが第２の回転速度範囲内（ＮＥ21＜ＮＥ＜ＮＥ22）ではない判定された場合、又は、上記ステップ２０５でエンジン負荷Ｌoad が第２の負荷範囲内（Ｌoad22 ＜Ｌoad ＜Ｌoad21 ）ではないと判定された場合には、現在のエンジン運転状態が第２の優先運転領域ではないと判断して、ステップ２０６に進み、ＶＩＳ切換禁止カウンタＶＩＳinhibit のカウント値が「０」よりも大きいか否かを判定する。

このステップ２０６で、ＶＩＳ切換禁止カウンタＶＩＳinhibit のカウント値が「０」よりも大きいと判定された場合には、ＣＰＳ３３の制御モードが切り換えられてから所定期間が経過していないと判断して、ステップ２１４に進み、ＶＩＳ３４の制御モードの切り換え禁止の状態を継続して、ステップ２１５に進み、ＶＩＳ３４の制御モードを現在の制御モードに維持したまま、本プログラムを終了する。

その後、上記ステップ２０６で、ＶＩＳ切換禁止カウンタＶＩＳinhibit のカウント値が「０」になったと判定されたときに、ＣＰＳ３３の制御モードが切り換えられてから所定期間が経過してエンジン１１の吸気特性がＣＰＳ３３の切換後の制御モードに対応した吸気特性に切り換わって燃焼状態が安定したと判断して、ステップ２０７に進み、ＶＩＳ３４の制御モードの切り換えを許可する。

この後、ステップ２０８に進み、現在のエンジン回転速度ＮＥが第１の切換回転速度ＮＥvis1よりも低い低回転領域（ＮＥ＜ＮＥvis1）であるか否かを判定し、現在のエンジン回転速度ＮＥが低回転領域（ＮＥ＜ＮＥvis1）であると判定されれば、ステップ２０９に進み、ＶＩＳ３４の制御モードを低回転モードに切り換える（又は保持する）。

この後、ステップ２１０に進み、現在のエンジン回転速度ＮＥが第１の切換回転速度ＮＥvis1以上で且つ第２の切換回転速度ＮＥvis2よりも低い中回転領域（ＮＥvis1≦ＮＥ＜ＮＥvis2）であるか否かを判定し、現在のエンジン回転速度ＮＥが中回転領域（ＮＥvis1≦ＮＥ＜ＮＥvis2）であると判定されれば、ステップ２１１に進み、ＶＩＳ３４の制御モードを中回転モードに切り換える（又は保持する）。

この後、ステップ２１２に進み、現在のエンジン回転速度ＮＥが第２の切換回転速度ＮＥvis2以上の高回転領域（ＮＥvis2≦ＮＥ）であるか否かを判定し、現在のエンジン回転速度ＮＥが高回転領域（ＮＥvis2≦ＮＥ）であると判定されれば、ステップ２１３に進み、ＶＩＳ３４の制御モードを高回転モードに切り換える（又は保持する）。
この後、ステップ２１５に進み、ＶＩＳ３４の制御モードを現在の制御モードに保持して、本プログラムを終了する。

［可変バルブタイミング制御］
図１１に示す可変バルブタイミング制御プログラムは、ＥＣＵ２９の電源オン中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう可変バルブタイミング制御手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ３０１で、ＶＶＴ作動禁止カウンタＶＶＴinhibit のカウント値が「０」よりも大きいか否かを判定する。

このステップ３０１で、ＶＶＴ作動禁止カウンタＶＶＴinhibit のカウント値が「０」よりも大きいと判定された場合には、ＣＰＳ３３の制御モードが切り換えられてから所定期間が経過していないと判断して、ステップ３０２に進み、ＶＶＴの可変動作を禁止する。これにより、ＶＶＴの可変動作を一時的に停止させて現在のバルブタイミングを保持した状態にする。このステップ３０２の処理が特許請求の範囲でいう可変バルブタイミング禁止手段としての役割を果たす。

その後、上記ステップ３０１で、ＶＶＴ作動禁止カウンタＶＶＴinhibit のカウント値が「０」になったと判定されたときに、ＣＰＳ３３の制御モードが切り換えられてから所定期間が経過してエンジン１１の吸気特性がＣＰＳ３３の切換後の制御モードに対応した吸気特性に切り換わって燃焼状態が安定したと判断して、ステップ３０３に進み、ＶＴＴの可変動作を許可する。これにより、ＶＶＴの可変動作を再開して実バルブタイミングを目標バルブタイミングに一致させるようにＶＶＴの制御量をフィードバック制御してバルブタイミングを変化させる。

以上説明した本実施例では、ＣＰＳ３３の切換回転速度ＮＥcps がＶＩＳ３４の切換回転速度ＮＥvis とほぼ重なる優先運転領域では、ＣＰＳ３３の制御モードを優先的に切り換えてＶＩＳ３４の制御モードの切り換えを禁止するようにしたので、ＣＰＳ３３の制御モードとＶＩＳ３４の制御モードがほぼ同時に切り換わることを防止することができる。これにより、ＣＰＳ３３やＶＩＳ３４の制御モード切換時のトルク変動を抑制することができ、運転者にトルクショックを感じさせずにＣＰＳ３３やＶＩＳ３４の制御モードをスムーズに切り換えることができる。

しかも、本実施例では、ＣＰＳ３３の制御モードを優先的に切り換えたときは、その後所定期間が経過するまでＶＩＳ３４の制御モードの切り換えを禁止するようにしたので、ＣＰＳ３３の制御モードを優先的に切り換えてから所定期間が経過してエンジン１１の吸気特性がＣＰＳ３３の切換後の制御モードに対応した吸気特性に切り換わって燃焼状態が安定してからＶＩＳ３４の制御モードを切り換えることができ、制御モード切換時のトルク変動をより効果的に抑制することができる。

尚、上記実施例では、エンジン運転状態が優先運転領域内のときにＶＩＳ３４の制御モードの切り換えを禁止すると共に、ＣＰＳ３３の制御モードを切り換えた後の所定期間にＶＩＳ３４の制御モードの切り換えを禁止するようにしたが、エンジン運転状態が優先運転領域内であってもＣＰＳ３３の制御モードを切り換えてから所定期間が経過した後はＶＩＳ３４の制御モードの切り換えを許可するようにしても良い。或は、エンジン運転状態が優先運転領域内のときにＶＩＳ３４の制御モードの切り換えを禁止して、優先運転領域以外の運転領域になったときにＶＩＳ３４の制御モードの切り換えを許可するようにしても良い。

一般に、ＶＩＳ３４よりもＣＰＳ３３の方がエンジン１１の吸気特性を応答良く変化させるため、ＣＰＳ３３の方がエンジン１１の燃焼状態ひいては出力トルクに及ぼす影響が大きい。このため、ＣＰＳ３３の制御モードの切換タイミングを本来の切換タイミングから変化させると、エンジン特性が大きく変化してしまう可能性がある。

このような事情を考慮して、本実施例では、ＣＰＳ３３の制御モードを優先的に切り換えるようにしたので、エンジン１１の出力トルクに及ぼす影響が大きいＣＰＳ３３の制御モードを本来の切換タイミングで切り換えることができ、目標のエンジン特性を確保しながら制御モード切換時のトルク変動を抑制することができる。

しかしながら、本発明は、ＶＩＳ３４の制御モードを優先的に切り換えるようにしても良い。特に、ＣＰＳ３３よりもＶＩＳ３４の方がエンジン１１の吸気特性に及ぼす影響が大きくて、ＶＩＳ３４の方がエンジン１１の燃焼状態ひいては出力トルクに及ぼす影響が大きいシステムの場合には、ＶＩＳ３４の制御モードを優先的に切り換えることで、エンジン１１の出力トルクに及ぼす影響が大きいＶＩＳ３４の制御モードを本来の切換タイミングで切り換えることができ、所望のエンジン特性を確保しながら制御モード切換時のトルク変動を抑制することができる。

更に、本実施例では、ＣＰＳ３３の制御モード切換時から所定期間が経過するまでＶＶＴの可変動作を禁止するようにしたので、ＶＶＴによってバルブタイミングを連続的に変化させているときにＣＰＳ３３の制御モードを切り換える場合に、ＶＶＴの可変動作を一時的に停止させた状態で、ＣＰＳ３３の制御モードを切り換え、その後、当該所定期間が経過してエンジン１１の吸気特性がＣＰＳ３３の切換後の制御モードに対応した吸気特性に切り換わって燃焼状態が安定してからＶＶＴの可変動作を再開してバルブタイミングを変化させることができる。これにより、ＶＶＴの可変動作中にＣＰＳ３３の制御モードが切り換わることを防止して、ＣＰＳ３３の制御モード切換時のトルク変動を抑制することができ、運転者にトルクショックを感じさせずにＣＰＳ３３の制御モードをスムーズに切り換えることができる。

また、油圧駆動式のＶＶＴと油圧駆動式のＣＰＳ３３とを搭載し、両者に共通の油圧ポンプで油圧を供給するシステムでは、ＶＶＴのバルブタイミング制御によってＶＶＴに供給する油圧（油量）が変化すると、その影響を受けてＣＰＳ３３に供給する油圧（油量）が変化して、ＣＰＳ３３の駆動油圧が変動することがあり、これが原因でＣＰＳ３３の制御モードを正常に切り換えることができなくなる可能性がある。

その点、本実施例のように、ＣＰＳ３３の制御モード切換時にＶＶＴの可変動作を禁止するようにすれば、ＣＰＳ３３の制御モードを切り換える際に、ＶＶＴのバルブタイミング制御の影響を受けてＣＰＳ３３の駆動油圧が変動することを防止することができ、ＣＰＳ３３の制御モードを正常に切り換えることができる利点がある。

しかしながら、本発明の適用範囲は、油圧駆動式のＶＶＴと油圧駆動式のＣＰＳとを搭載したシステムに限定されず、電気駆動式のＶＶＴや電気駆動式のＣＰＳを搭載したシステム、或は、油圧駆動式のＶＩＳを搭載したシステムに本発明を適用しても良い。

また、上記実施例では、吸気側のＣＰＳや吸気側のＶＶＴの制御に本発明を適用したが、排気側のＣＰＳや排気側のＶＶＴの制御に本発明を適用しても良い。
更に、上記実施例では、２段階の制御モード間で切り換わるＣＰＳを搭載したシステムに本発明を適用したが、３段階以上の制御モード間で切り換わるＣＰＳを搭載したシステムに本発明を適用しても良い。

また、上記実施例では、３段階の制御モード間で切り換わるＶＩＳを搭載したシステムに本発明を適用したが、２段階又は４段階以上の制御モード間で切り換わるＶＩＳを搭載したシステムに本発明を適用しても良い。

本発明の一実施例におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。 ＣＰＳの概略構成を示す図である。 ＣＰＳの低リフトモード時と高リフトモード時のバルブリフト特性を説明するためのバルブリフト特性図である。 制御モード切換マップの一例を概念的に示す図である。 ＶＩＳの概略構成を示す図である。 （ａ）はＶＩＳを低回転モードに切り換えた状態を示す図で、（ｂ）はＶＩＳを中回転モードに切り換えた状態を示す図で、（ｃ）はＶＩＳを高回転モードに切り換えた状態を示す図である。 第１及び第２の優先運転領域でＣＰＳの制御モードを優先的に切り換える制御を説明するための図である。 ＣＰＳの制御モードを切り換える際にＶＶＴの可変動作を禁止する制御を説明するための図である。 可変バルブリフト制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 可変吸気制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 可変バルブタイミング制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１１…エンジン、１２…吸気管、１６…スロットルバルブ、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…排気管、２８…ＥＣＵ（可変バルブリフト制御手段，可変吸気制御手段，優先切換制御手段，可変バルブタイミング制御手段，可変バルブタイミング禁止手段）、３３…ＣＰＳ（可変バルブリフト装置）、３４…ＶＩＳ（可変吸気装置）、３７…低リフト用カム、３８…高リフト用カム、４４…第１の可変吸気弁、４５…第２の可変吸気弁

Claims (4)

1. エンジンの吸気バルブ及び／又は排気バルブのリフト特性を切り換える可変バルブリフト装置と、エンジンの吸気通路の状態を切り換える可変吸気装置とを備えたエンジンの制御装置において、
   エンジン回転速度と負荷に応じて前記可変バルブリフト装置の制御モードを前記リフト特性が異なる複数の制御モード間で切り換える可変バルブリフト制御手段と、
   エンジン回転速度に応じて前記可変吸気装置の制御モードを前記吸気通路の状態が異なる複数の制御モード間で切り換える可変吸気制御手段と、
   前記可変バルブリフト装置の制御モードを切り換えるエンジン回転速度が前記可変吸気装置の制御モードを切り換えるエンジン回転速度とほぼ重なる運転領域では、前記可変バルブリフト装置と前記可変吸気装置のうちの一方の制御モードを優先的に切り換える優先切換制御手段と
   を備えていることを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 前記優先切換制御手段は、前記可変バルブリフト装置と前記可変吸気装置のうちの一方の制御モードを優先的に切り換えたときには、その後所定期間が経過するまで他方の制御モードの切り換えを禁止することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
3. 前記優先切換制御手段は、前記可変バルブリフト装置の制御モードを優先的に切り換えることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置。
4. エンジンの吸気バルブ及び／又は排気バルブのリフト特性を切り換える可変バルブリフト装置と、エンジンの吸気バルブ及び／又は排気バルブのバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング装置とを備えたエンジンの制御装置において、
   エンジンの運転状態に応じて前記可変バルブリフト装置の制御モードを前記リフト特性が異なる複数の制御モード間で切り換える可変バルブリフト制御手段と、
   エンジンの運転状態に応じて前記バルブタイミングを変化させるように前記可変バルブタイミング装置を制御する可変バルブタイミング制御手段と、
   前記可変バルブリフト装置の制御モード切換時から所定期間は前記可変バルブタイミング装置の可変動作を禁止する可変バルブタイミング禁止手段と
   を備えていることを特徴とするエンジンの制御装置。

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