JP2007263074A - バルブタイミング制御装置及びバルブタイミング制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 バルブタイミング機構の構成に応じた制御によって、目的とするバルブタイミング制御の精度を向上させたバルブタイミング制御装置を提供する。
【解決手段】 エンジン１の吸気バルブを開閉駆動するためのカム５５、５６が設けられているカムシャフト５０、５１が同軸状に複数設けられ、カムシャフト５０、５１の回転する位相を、カムシャフト５０、５１内に設けられた油室に供給する油量を調整することによって個別に制御して気筒ごとに吸気バルブの開閉タイミングを制御することが可能なエンジンのバルブタイミング機構を制御するバルブタイミング制御装置であって、カムシャフト内の油室に供給する油量を調整するための油圧バルブを制御し、油室と当該油室に供給する油量を調整するための油圧バルブとの距離に応じて、油圧バルブを制御するタイミングを補正する油圧装置７０を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明はバルブ動作制御装置及びバルブ開閉タイミング調整方法に関する。特に、吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングをエンジンの運転状態に応じて制御する技術に関する。

従来から、エンジンの燃費改善や高出力化のために、吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングやバルブリフト量をエンジンの回転に同期して制御することが行われている。一般に、一本のカムシャフトに複数のカムを設けて、カムで吸気バルブや排気バルブ（以下、単にバルブという）を駆動制御することで、バルブの開閉タイミングやバルブリフト量を調整する。カムシャフトには、カムシャフトの位相を制御できる制御装置が取り付けられる。制御装置はカムシャフトの位相を制御することで、バルブの開閉タイミングを進角・遅角方向へ連続的に可変することができる。しかしながら、すべてのバルブの開閉タイミングを一様にしか制御できない。つまり、全ての気筒を一様にしか制御できない。

そこで特許文献１では、複数の可変バルブタイミング機構を個別に又は複数の群に区分けし、夫々独立して切換自由に構成すると共に、区分けされた各可変バルブタイミング機構を所定時間ずつずらせて切り換えを行う技術を開示している。

また、特許文献２では、同軸状に配置され、機関と同期して回転する複数のカムシャフトと、各カムシャフトの位相を独立して制御する制御装置を備えた機関のバルブ動作制御装置を開示している。

特開平７−２３８８１７号公報 特願２００４−２９４８２５号

しかしながら、バルブタイミング制御を精度よく行うために、バルブタイミング制御を気筒ごとに行おうとすると、バルブタイミング機構（特に、油圧回路）が複雑になってしまう。そこで、バルブタイミング機構の構成に応じた制御によって、目的とするバルブタイミング制御の精度を向上させる技術が必要とされている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、バルブタイミング機構の構成に応じた制御によって、目的とするバルブタイミング制御の精度を向上させたバルブタイミング制御装置及びバルブタイミング制御方法を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために本発明のバルブタイミング制御装置は、エンジンの吸気バルブを開閉駆動するためのカムが設けられているカムシャフトが同軸状に複数設けられ、前記カムシャフトの回転する位相を、該カムシャフト内に設けられた油室に供給する油量を調整することによって個別に制御して気筒ごとに吸気バルブの開閉タイミングを制御することが可能なエンジンのバルブタイミング機構を制御するバルブタイミング制御装置であって、前記カムシャフト内の油室に供給する油量を調整するための油圧バルブを制御する油圧バルブ制御手段を備え、前記油圧バルブ制御手段は、前記油室と当該油室に供給する油量を調整するための前記油圧バルブとの距離に応じて、前記油圧バルブを制御するタイミングを補正する構成を備えている。
このように本発明は、油室と当該油室に供給する油量を調整するための油圧バルブとの距離に応じて、油圧バルブを制御するタイミングを補正しているので、気筒ごとのバルブタイミング制御の精度を向上させることができる。

上記バルブタイミング制御装置において、前記油圧バルブ制御手段は、前記カムシャフトの一箇所に、同軸状に設けられた複数のカムシャフトに対する油圧バルブを集中して設けた構成のバルブタイミング機構を制御するとよい。

本発明のバルブタイミング制御装置は、エンジンの吸排気バルブを開閉駆動するためのカムが設けられているカムシャフトが同軸状に複数設けられ、前記カムシャフトが回転する位相を油圧によって個別に制御することにより、気筒ごとに吸排気バルブの開閉タイミングを制御することが可能なエンジンのバルブタイミング機構を制御するバルブタイミング制御装置であって、エンジンの運転状態に応じて実施されるバルブタイミング制御の内容に基づき、気筒ごとの吸排気バルブの開閉タイミングを設定する開閉タイミング設定手段と、前記開閉タイミング設定手段は、複数の気筒の吸排気バルブを同時に変更する必要が生じた場合に、実施するバルブタイミング制御の重要度に応じて、吸排気バルブの開閉タイミングの設定を行う構成を備えている。
従って、重要度の高いバルブタイミング制御を、制御速度を低下させることなく優先して行うことができる。

本発明のバルブタイミング制御装置は、エンジンの吸気バルブを開閉駆動するためのカムが設けられているカムシャフトが同軸状に複数設けられ、前記カムシャフトが回転する位相を制御することにより、前記吸気バルブの開閉タイミングを制御することが可能なエンジンのバルブタイミング機構を制御するバルブタイミング制御装置であって、前記エンジンの運転状態に基づいて、同軸状に設けられた複数のカムシャフトの位相を個別に制御することにより、気筒ごとの吸気バルブの開閉タイミングを制御するバルブタイミング制御手段を有する構成としている。
従って、気筒ごとに吸気バルブの開閉タイミングを制御することができるので、各気筒を最適な出力に設定することができる。このため、ドライバビリティや燃費を向上させることができる。

本発明のバルブタイミング制御方法は、気筒ごとに吸気バルブの開閉タイミングを個別に制御することが可能なエンジンのバルブタイミング機構の制御方法であって、カムシャフト内に設けられた油室と当該油室に供給する油量を調整するための油圧バルブとの距離に応じて、前記油圧バルブを制御するタイミングを補正するステップと、補正されたタイミングで前記油室に油を供給し、油量を調整することで前記カムシャフトの回転する位相を調整するステップとを有している。

本発明のバルブタイミング制御方法は、気筒ごとに吸気バルブの開閉タイミングを個別に制御することが可能なエンジンのバルブタイミング機構の制御方法であって、複数の気筒の吸排気バルブを同時に変更する必要が生じた場合に、実施するバルブタイミング制御の重要度に応じて、吸排気バルブの開閉タイミングの設定を行うステップと、カムシャフト内に設けられた油室に供給する油量を調整して、設定された開閉タイミングで吸排気バルブの開閉を行うステップとを有している。

本発明のバルブタイミング制御方法は、気筒ごとに吸気バルブの開閉タイミングを個別に制御することが可能なエンジンのバルブタイミング機構の制御方法であって、前記エンジンの運転状態に基づいて、同軸状に複数設けられたカムシャフトの位相を個別に設定するステップと、設定された位相となるように前記複数のカムシャフト内に設けられた油室に供給する油量を調整するステップとを有している。

本発明は、バルブタイミング機構の構成に応じた制御によって、目的とするバルブタイミング制御の精度を向上させることができる。

添付図面を参照しながら本実施例の最良の実施例を説明する。

まず図１を参照しながらエンジン１とその周辺部分の概略構成を説明する。同図に示すエンジン１は、シリンダブロック２に形成された燃焼室３の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室３内でピストン４を往復移動させることにより動力を発生するものである。なお、図１には１気筒のみを示すが、エンジン１は多気筒エンジンとして構成される。

各燃焼室３の吸気ポートは、吸気マニホールドを介して吸気管５にそれぞれ接続され、各燃焼室３の排気ポートは、排気マニホールドを介して排気管６にそれぞれ接続されている。また、エンジン１のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気バルブ１３と、排気ポートを開閉する排気バルブ１４とが燃焼室３ごとに配設されている。各吸気バルブ１３および各排気バルブ１４は、可変バルブタイミング機構（詳細については後述する）によって気筒毎に別々のタイミングで開閉させられる。更に、エンジン１は、気筒数に応じた数の点火プラグ７を有し、点火プラグ７は、対応する燃焼室３内に臨むようにシリンダヘッドに配設されている。

各吸気管５（吸気マニホールド）は、図１に示されるように、サージタンク８に接続されている。サージタンク８には給気ラインが接続されており、給気ラインは、エアクリーナ９を介して図示されない空気取入口に接続されている。そして、給気ラインの中途（サージタンク８とエアクリーナ９との間）には、スロットルバルブ１０が組み込まれている。一方、排気管６には、図１に示されるように、三元触媒を含む触媒装置２５が接続されている。

更に、エンジン１は、図１に示されるように、複数のインジェクタ１２を有し、インジェクタ１２は、対応する吸気管５の内部（吸気ポート内）に臨むように配設されている。各インジェクタ１２は、各吸気管５の内部にガソリン等の燃料を噴射する。なお、図１に示すエンジン１は、いわゆるポート噴射式のガソリンエンジンとして説明されるが、これに限られるものではなく、直噴式内燃機関に適用され得ることはいうまでもない。また、本発明が、ガソリンエンジンだけではなく、ディーゼルエンジンにも適用され得ることはいうまでもない。

上述の各点火プラグ７、スロットルバルブ１０、各インジェクタ１２および可変バルブタイミング機構等は、エンジン１の制御装置として機能するＥＣＵ３５に電気的に接続されている。ＥＣＵ３５は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および、記憶装置等を含むものである。ＥＣＵ３５には、図１に示されるように、エンジン１の回転数を検出するクランク回転角センサ２０を始めとした各種センサが電気的に接続されている。クランク回転角センサ２０はクランク軸１９が基準回転位置に到達する毎に基準パルス信号を出力し、これをＥＣＵ３５で測定することで、エンジン回転数や、クランク軸１９の回転速度を検出することができる。ＥＣＵ３５は、記憶装置に記憶されている各種マップ等を用いると共に各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように点火プラグ７、スロットルバルブ１０、インジェクタ１２、可変バルブタイミング機構等を制御する。また、エンジン１は、半導体素子、圧電素子あるいは光ファイバセンサ等を含む筒内圧センサ１５を気筒数に応じた数だけ有している。各筒内圧センサ１５は、対応する燃焼室３内に受圧面が臨むようにシリンダヘッドに配設されており、ＥＣＵ３５に電気的に接続されている。各筒内圧センサ１５は、対応する燃焼室３における筒内圧力を検出し、検出値を示す信号をＥＣＵ３５に与える。

各点火プラグ７は、プラグコード等（図示しない）を介してディストリビュータ１６に接続されている。そして、イグナイタ１８から出力された高電圧は、ディストリビュータ１６によって、クランク角度に同期して各点火プラグ７に分配される。

さらに、ディストリビュータ１６には、排気側カムシャフト２６に連結され、クランク軸１９の回転数を検出するエンジン回転数センサ１７が配設されている。エンジン回転数センサ１７は、クランク軸１９に同期して回転する磁性体ロータ（図示しない）と、電磁ピックアップ（図示しない）とからなり、電磁ピックアップがロータの回転数を検出することにより、クランク軸の回転数（エンジン回転数ＮＥ）が検出されることとなる。

また、吸気バルブ１３の上方には、吸気バルブ１３を開閉駆動するための吸気側カムシャフト２９が配置され、排気バルブ１４の上方には、排気バルブ１４を開閉駆動するための排気側カムシャフト２６が配置されている。また、各カムシャフト２９、２６の一端には、吸気側タイミングプーリ３０、排気側タイミングプーリ２７が装着されており、各タイミングプーリ３０、２７は、タイミングベルト２８を介して、クランク軸１９に連結されている。

従って、エンジン１の作動時にはクランク軸１９からタイミングベルト２８及び各タイミングプーリ３０、２７を介して各カムシャフト２９、２６に回転駆動力が伝達され、各カムシャフト２９、２６が回転することにより吸気バルブ１３、及び排気バルブ１４が開閉駆動される。

吸気側カムシャフト２９の近傍には、吸気バルブ１３のバルブタイミングを検出するためのカム角センサ３１が配設されている。

さらにエンジン１には吸気側カムシャフト２９とタイミングプーリ３０と一体構成される態様で可変バルブタイミング機構が設けられている。このＶＶＴ機構は油圧の作用により、上記吸気側カムシャフト２９とタイミングプーリ３０との相対回動位相を変更することによって吸気バルブ１３の開閉タイミングを連続的に変更する。
可変バルブタイミング機構はタイミングプーリ３０の回転に対し吸気側カムシャフト２９の相対回動位相を進める際に油を供給するための進角側油圧通路Ｐ１と、同相対回動位相を遅らす際に油を供給するための遅角側油圧通路Ｐ２とを有して構成されている。

また、これら両油圧通路Ｐ１，Ｐ２を通じて油を供給するためのオイルポンプ２２及び同油圧通路Ｐ１，Ｐ２の途中に設けられたオイルコントロールバルブ（以下、「ＯＣＶ」という）２４を有している。各油圧通路Ｐ１，Ｐ２はＯＣＶ２４、オイルポンプ２２及びオイルストレーナ２３を介してオイルパン２１に接続可能となっている。そして、エンジン１の運転に伴ってオイルポンプ２２が駆動されると、オイルパン２１に貯留されている油はオイルストレーナ２３を介してオイルポンプ２２内に吸引されるとともに、同ポンプ２２により加圧されて吐出される。この吐出された油はＯＣＶ２４によって各油圧通路Ｐ１，Ｐ２へ選択的に圧送されるようになる。すなわち、ＯＣＶ２４によって同油圧通路Ｐ１，Ｐ２と、オイルポンプ２２及びオイルパン２１との連通状態を選択的に切り替え、吸気側カムシャフト２９とタイミングプーリ３０との相対回動位相が変更してバルブタイミングを変更する。

次に、図２を参照しながら吸気側カムシャフト２９及びバルブの開閉タイミングを制御するバルブタイミング制御装置について詳細に説明する。
吸気側カムシャフト２９は、同軸状に配置され、機関と同期して回転する複数のカムシャフト５０、５１からなり、バルブタイミング制御装置として、これらのカムシャフト５０、５１の位相を独立して制御する制御装置６１を備えている。カムシャフト５０は中空であって、この中にカムシャフト５１の一部が挿入されている。カムシャフト５０の直径はカムシャフト５１の直径よりも大である。カムシャフト５０にはカム５５が設けられ、カムシャフト５１には、カムシャフト５０から露出した部分にカム５６が設けられている。カム５５及び５６は、図示しないエンジンのバルブにそれぞれ当接し、バルブの動作を制御する。

制御装置６１は、ケース５４と、この中に設けられたコントローラ５２及び５３を有し、ＥＣＵ３５からの制御信号に従って、カムシャフト５０、５１の位相を制御する。
ケース５４は、図示しないタイミングギアに固定されている。コントローラ５２はシャフト５０の一端に取り付けられ、コントローラ５３はシャフト５１の一端に取り付けられている。コントローラ５２と５３はケース５４に固定されているので、駆動力を受けたタイミングギアの回転により一体的に回転する。コントローラ５２はカムシャフト５０の位相を制御することができる。同様にコントローラ５３はカムシャフト５１の位相を制御することができる。カムシャフト５０と５１の位相を制御することで、それぞれのバルブの開閉タイミングを進角・遅角方向へ制御することができる。

コントローラ５２は、ハウジング５２ａとベーン部５２ｂとを有し、これらにより複数の進角室と遅角室とが形成されている。進角室と遅角室のそれぞれに連通するオイル流路５７、５８がカムシャフト５０内に形成されている。オイル流路５７と５８は、図１に示すオイルポンプ２２に接続されている。オイルポンプ２２は、オイル流路５７、５８のいずれか一方を介してベーン部５２ｂ内にオイルを供給し、他方を介してオイルを受け取る。進角室又は遅角室内のオイルの量を制御することで、連続的に遅角・進角を可変することができる。コントローラ５３もコントローラ５２と同様に形成されている。すなわち、コントローラ５３はハウジング５３ａとベーン部５３ｂとを有し、これらにより複数の進角室と遅角室とが形成されている。ベーン部５３ｂの進角室と遅角室のそれぞれに連通するオイル流路５９、６０がカムシャフト５１内に形成されている。オイル流路５９と６０は、オイルポンプ２２に接続されている。オイルポンプ２２は、オイル流路５９、６０を介してベーン部５３ｂ内のオイル量を制御することで、連続的に遅角・進角を可変することができる。

図３は、コントローラ５３の斜視図である。図示するように、コントローラ５３はカムシャフト５１（具体的にはベーン部５３ｂ）に固定されており、ハウジング５３ａとベーン部５３ｂとを有している。ハウジング５３ａには、タイミングギア６２が固定されている。図４（Ａ）はコントローラ５３がカムシャフト５１を進角方向に位相制御している状態を示し、図４（Ｂ）はコントローラ５３がカムシャフト５１を遅角方向に位相制御している状態を示す。図４（Ａ）に示すように、進角室６３に供給するオイルの量を調整することで、クランクシャフト５１の位相を進角方向に連続的に変化させることができる。また、図４（Ｂ）に示すように、遅角室６４に供給するオイルの量を調整することで、クランクシャフト５１の位相を進角方向に連続的に変化させることができる。

コントローラ５２も上記コントローラ５３と同様の構成である。但し、カムシャフト５１がコントローラ５２の内部を貫通する構成のため、図３、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すベーン部の中心はカムシャフト５１の直径よりも若干大きな貫通孔が形成されている。

図５は、カム５５又は５６が制御するバルブの一例を示す。１つの気筒に吸気バルブ１３と排気バルブ１４とが形成されている。カムシャフト５０、５１がインテークカムシャフトである場合、カム５５又は５６は吸気バルブ１４を制御する。気筒ごとに設けられた吸気バルブ１３をカム５５や５６で制御することで、各吸気バルブの開閉タイミングを独立してかつ連続的に可変することができる。なお、排気バルブ１４は別のカムシャフトで駆動される。このカムシャフトも、必要に応じて上記のように構成することができる。

なお、図６に示すようにカムシャフト５０又は５１の一端部に、ＯＣＶ２４、コントローラ５２、５３を含む油圧装置７０を設けることもできる。この油圧装置７０は、同軸状に設けられた複数のカムシャフトの油圧バルブを、カムシャフト５０又は５１の一箇所に集中して設けた装置である。また、油圧装置７０を設ける位置は、カムシャフト５０又は５１の一端部だけでなく、カムシャフトの中央部分など様々な位置に設置することが可能である。

油圧装置７０は、カムシャフト内の油室に供給する油量を調整するために、油圧バルブを制御する装置であって、油室と、油室に供給する油量を調整するための油圧バルブとの距離に応じて、油圧バルブを制御するタイミングを補正する。油圧装置７０で供給される油圧が油室に到達する時間は、油圧バルブと油室との距離によって異なる。このため、油圧装置７０は、ＥＣＵ３５の制御に従って所定気筒のバルブタイミングを変更する場合に、制御する気筒に応じて油圧バルブを制御するタイミングを補正する。
例えば、図６に示す例では、４番気筒のカムシャフトが最も遠いので、このカムシャフトの油室に油圧を供給する時には、図７に示すように最も早く油圧の供給を開始する。以下、３番気筒のカムシャフト、２番気筒のカムシャフトと順に油圧供給開始のタイミングを遅らせて、１番気筒のカムシャフトの油室に油圧を供給する時に、油圧供給開始タイミングを最も遅くする。

図８に示すフローチャートを参照しながら油圧装置７０の処理手順を説明する。なお、油圧装置７０で制御されるバルブは、吸気バルブの他に排気バルブの制御も可能である。また吸気バルブと排気バルブを両方同時に制御することも可能である。
油圧装置７０は、ＥＣＵ３５よりバルブタイミングの変更指示を受けると（ステップＳ１）、バルブタイミングを変更する気筒を制御するカムシャフトを判定する（ステップＳ２）。油圧装置７０は、判定したカムシャフトと油圧バルブとの距離に応じて、油圧バルブを制御するタイミングを補正する（ステップＳ３）。

このように本実施例は、カムシャフト内の油室と、油圧バルブとの距離に応じて油圧バルブを制御するタイミングを補正することで、最適なタイミングで、各気筒を進角、遅角させることができる。

本実施例は、複数の気筒の吸排気バルブを同時に変更する必要が生じた場合に、実施するバルブタイミング制御の重要度に従って、吸排気バルブの開閉タイミングの設定を行う。

ＥＣＵ３５は、エンジン１の運転状態に応じてバルブタイミングの制御を実施する。エンジン１の運転状態に応じてバルブタイミングの制御内容が予め設定されており、ＥＣＵ３５はこの制御内容に基づいて、気筒ごとの吸排気バルブの開閉タイミングを設定する。

またＥＣＵ３５は、同時に複数気筒の吸排気バルブを変更する必要が生じると、予め設定されたバルブタイミング制御の重要度を判定し、判定した重要度に従ってバルブタイミングの調整を行う。すなわち、同時に複数の吸排気バルブを動かすと、油圧が低下して制御する速度が低下してしまう。そこで、バルブタイミングの制御内容に重要度を設定しておいて、重要な制御に関わる吸排気バルブから制御を行う。

図９に示すフローチャートを参照しながらＥＣＵ３５の処理手順を説明する。
ＥＣＵ３５は、エンジン１の運転状態により複数の気筒の吸排気バルブを同時に変更する必要があると判定すると（ステップＳ１０／ＹＥＳ）、バルブタイミング制御の重要度を判定する（ステップＳ１１）。ＥＣＵ３５は、判定した重要度に基づいて、吸排気バルブの開閉タイミングを制御する気筒を判定し、この気筒に油圧を供給する吸排気バルブの開閉タイミングを設定する（ステップＳ１２）。

本実施例のバルブ動作制御装置は、エンジン１の各気筒ごとにマップを用意しておき、このマップに従って気筒ごとのバルブの開閉タイミングを調整する進角・遅角量を決定する。すなわち、各気筒の出力が目標値となるように、カムシャフトの位相を独立して制御する。

気筒ごとの吸入空気量は、インテークマニホールド、エキゾーストマニホールドの形状によって差が生じる。例えば、図１０（Ａ）に示す左右対称的な構造のマニホールドでも吸気経路の長さが異なるため、１番気筒と４番気筒の吸入空気量と、２番気筒と３番気筒の吸入空気量とは異なってしまう。さらに図１０（Ｂ）に示す非対称な構造のマニホールドでは、すべての気筒で吸入空気量が異なってしまう。気筒毎の吸入空気量が一定ではないと、各気筒内での燃焼によって生じる膨張エネルギーが一定ではなくなり、発生するトルクも一定ではなくなる。

そこで本実施例では、エンジンの回転数やエンジン負荷率等の運転状態を示すパラメータに応じて各気筒のバルブ開閉タイミングを進角・遅角させ、各気筒で発生するトルクが均一になるように設定する。進角・遅角量は、図１１に示すようにエンジン回転数とエンジン負荷率とをパラメータとするマップを参照して求められる。このマップは、各気筒ごとに用意しておく。なお、エンジン負荷率は、エンジンにおいて１回の燃焼サイクルが行われる際に燃焼室に吸入される空気の量であって、吸入空気量を燃焼室（シリンダ）の容量で除算することによって求められる。また、その他に、エンジン回転数と吸入空気量とをパラメータとするマップを使用することもできる。

本実施例の動作手順を図１２に示すフローチャートを参照しながら説明する。
まずＥＣＵ３５は、バルブの開閉タイミングを調整する調整時間となると（ステップＳ２１／ＹＥＳ）、センサの入力からエンジン回転数、エンジン負荷率を求める（ステップＳ２２）。開閉タイミングの調整は、予め設定された時間、例えば１６ｍｓｅｃごとに行われる。

エンジン回転数、エンジン負荷率を算出したＥＣＵ３５は、これらのパラメータから気筒別に用意されたマップを参照し、各気筒のバルブ開閉タイミングを調整する進角・遅角量を求める（ステップＳ２３）。本実施例のバルブタイミング制御装置は、気筒ごとにバルブの開閉タイミングを調整することが可能であるので、進角・遅角量は気筒別に設定される。

なお、マニホールドの形状が図１０（Ａ）に示すような左右対称の形状であった場合には、吸気経路の経路長が同一となる１番気筒と４番気筒のバルブを同位相で動かし、２番気筒と３番気筒のバルブを同位相で動かすようにしてもよい。同じ開閉タイミングのバルブには、同じＯＣＶ２４を使用することができるので、ＯＣＶ２４の数を削減することができる。

このように本実施例は、運転状態を示すパラメータから各気筒の状態を判定し、気筒間でトルクの差ができないように制御するので、ドライバビリティを向上させることができる。さらに、全気筒を最適な燃焼状態に設定することができる。なお、本実施例で制御されるバルブは、吸気バルブの他に排気バルブの制御も可能である。また吸気バルブと排気バルブとを両方同時に制御することも可能である。

本発明の第４実施例を説明する。本実施例は、エンジン１に設けた筒内圧センサ１５によって各気筒の内圧を測定し、気筒間で内圧差が大きい時には、気筒別の進角・遅角制御を行う。
例えば、直列４気筒エンジンの場合、１番気筒と２番気筒の差、又は３番気筒と４番気筒の差を求めておいてしきい値と比較し、圧力差がしきい値よりも大きい場合には、圧力の高いほうの気筒で発生するトルクが小さくなるように進角・遅角制御、又は圧力が小さいほうの気筒で発生するトルクが大きくなるように進角・遅角制御を行う。

図１３に示すフローチャートを参照しながら本実施例の手順を説明する。
ＥＣＵ３５は、バルブの開閉タイミングを調整する調整時間となると（ステップＳ３１／ＹＥＳ）、気筒ごとに設けた筒内圧センサ１５によって各気筒の筒内圧を測定する（ステップＳ３２）。そして、筒内圧が最も高い気筒と最も低い気筒との圧力差を求め、これをしきい値と比較する（ステップＳ３３）。気筒間の圧力差がしきい値よりも大きい場合（ステップＳ３３／ＹＥＳ）、気筒を指定し、指定したそれぞれの気筒のバルブ開閉タイミングを進角・遅角させ、各気筒で発生するトルクが均一になるように設定する（ステップＳ３４）。なお、指定を受けていない気筒は、バルブの開閉タイミングを進角・遅角させることなく、通常のタイミングで開閉を行う。また、気筒間の圧力差がしきい値よりも小さい場合には（ステップＳ３３／ＮＯ）、気筒別に進角・遅角の制御を行うのではなく、全ての気筒で同時にバルブを開閉させる（ステップＳ３５）。

また、本実施例の変形例として、気筒ごとに回転変動を算出しておいて、気筒間の回転変動が大きい場合に、気筒別の進角・遅角制御を実行するようにしてもよい。
図１４は、各気筒の筒内圧の変化の一例を示す。図１４では、４番気筒の筒内圧が最も高く、３番気筒の筒内圧が最も低い。気筒間で内圧に差が生じる場合、各気筒の燃焼時の爆発力の差も一因となる。爆発力の差は、クランク軸１９の回転数の変化として検出することができるので、クランク回転角センサ２０によってクランク軸１９の所定角度ごとの回転を検出し、気筒ごとの回転数の差が大きい場合に、気筒別の制御を実施する。

さらに上述した実施例では、気筒ごとに発生するトルクに差が生じないように制御する方法を説明してきたが、試験等のためにトルク段差を意図的に作ることもできる。例えば、吸気バルブ１３や排気バルブ１４の着座タイミングを選択した気筒だけ意図的にずらし、トルク段差を意図的に作ることもできる。また、ノッキング音をセンサで測定するために、バルブの開閉タイミングを意図的にずらすこともできる。

本実施例は、ＯＣＶ２４の制御に関する実施例である。本実施例のように気筒別にバルブの開閉タイミングを変更する場合、複数のＯＣＶ２４を同時に制御しなければならない。そこで、各気筒の圧力に応じて、ＯＣＶ２４の制御方法を変更する。例えば、Ｖ６エンジンにおいて、１番、２番、５番、６番気筒の圧力が低く、３番、４番気筒の圧力が高かった場合、できるだけ振動を発生させないようにするために、１番、２番、５番、６番気筒のバルブ開閉タイミングを同時に進角・遅角させ、これらの気筒の圧力を高める。このため、ＯＣＶ２４も１番、２番、５番、６番に対応するＯＣＶ２４を同時に制御する。複数のＯＣＶ２４を同時に制御するために制御速度は低下してしまうが、トルクの段差を発生させないようにするため、このような制御が好ましい。

上述した実施例は本発明の好適な実施例である。但しこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

エンジン１とその制御装置の構成を示す図である。 バルブ動作制御装置の構成を示す図である。 コントローラを示す斜視図である。 コントローラの位相制御を説明するための図である。 カムとカムシャフトとの関係を示す図である。 ＯＣＶと進角室・遅角室までの距離が気筒ごとに異なる場合を示す図である。 距離に応じた動作開始タイミングを示す図である。 油圧装置の処理手順を示すフローチャートである。 複数の気筒の吸排気バルブを同時に変更する場合のＥＣＵ３５の処理手順を示すフローチャートである。 （Ａ）は、左右対称のマニホールドを示す図であり、（Ｂ）は左右非対称のマニホールドを示す図である。 バルブ開閉タイミングを制御する気筒別のマップを示す図である。 カムシャフトの位相を独立して制御する手順を示すフローチャートである。 気筒間で内圧差がある場合の制御手順を示すフローチャートである。 気筒ごとの筒内圧の変化を示す図である。

符号の説明

１ エンジン
２ シリンダブロック
３ 燃焼室
４ ピストン
５ 吸気管
６ 排気管
７ 点火プラグ
８ サージタンク
９ エアクリーナ
１０ スロットルバルブ
１２ インジェクタ
１３ 吸気バルブ
１４ 排気バルブ
１５ 筒内圧センサ
１６ ディストリビュータ
１７ エンジン回転数センサ
１８ イグナイタ
１９ クランク軸
２０ クランク回転角センサ
２１ オイルパン
２２ オイルポンプ
２３ オイルストレーナ
２４ ＯＣＶ
２５ 触媒装置
２６ 排気側カムシャフト
２７ 排気側タイミングプーリ
２８ タイミングベルト
２９ 吸気側カムシャフト
３０ 吸気側タイミングプーリ

Claims (7)

1. エンジンの吸気バルブを開閉駆動するためのカムが設けられているカムシャフトが同軸状に複数設けられ、前記カムシャフトの回転する位相を、該カムシャフト内に設けられた油室に供給する油量を調整することによって個別に制御して気筒ごとに吸気バルブの開閉タイミングを制御することが可能なエンジンのバルブタイミング機構を制御するバルブタイミング制御装置であって、
   前記カムシャフト内の油室に供給する油量を調整するための油圧バルブを制御する油圧バルブ制御手段を備え、
   前記油圧バルブ制御手段は、前記油室と当該油室に供給する油量を調整するための前記油圧バルブとの距離に応じて、前記油圧バルブを制御するタイミングを補正することを特徴とするバルブタイミング制御装置。
2. 前記油圧バルブ制御手段は、前記カムシャフトの一箇所に、同軸状に設けられた複数のカムシャフトに対する油圧バルブを集中して設けた構成のバルブタイミング機構を制御するものであることを特徴とする請求項１記載のバルブタイミング制御装置。
3. エンジンの吸排気バルブを開閉駆動するためのカムが設けられているカムシャフトが同軸状に複数設けられ、前記カムシャフトが回転する位相を油圧によって個別に制御することにより、気筒ごとに吸排気バルブの開閉タイミングを制御することが可能なエンジンのバルブタイミング機構を制御するバルブタイミング制御装置であって、
   エンジンの運転状態に応じて実施されるバルブタイミング制御の内容に基づき、気筒ごとの吸排気バルブの開閉タイミングを設定する開閉タイミング設定手段と、
   前記開閉タイミング設定手段は、複数の気筒の吸排気バルブを同時に変更する必要が生じた場合に、実施するバルブタイミング制御の重要度に応じて、吸排気バルブの開閉タイミングの設定を行うことを特徴とするバルブタイミング制御装置。
4. エンジンの吸気バルブを開閉駆動するためのカムが設けられているカムシャフトが同軸状に複数設けられ、前記カムシャフトが回転する位相を制御することにより、前記吸気バルブの開閉タイミングを制御することが可能なエンジンのバルブタイミング機構を制御するバルブタイミング制御装置であって、
   前記エンジンの運転状態に基づいて、同軸状に設けられた複数のカムシャフトの位相を個別に制御することにより、気筒ごとの吸気バルブの開閉タイミングを制御するバルブタイミング制御手段を備えたことを特徴とするバルブタイミング制御装置。
5. 気筒ごとに吸気バルブの開閉タイミングを個別に制御することが可能なエンジンのバルブタイミング機構の制御方法であって、
   カムシャフト内に設けられた油室と当該油室に供給する油量を調整するための油圧バルブとの距離に応じて、前記油圧バルブを制御するタイミングを補正するステップと、
   補正されたタイミングで前記油室に油を供給し、油量を調整することで前記カムシャフトの回転する位相を調整するステップと、
   を有することを特徴とするバルブタイミング制御方法。
6. 気筒ごとに吸気バルブの開閉タイミングを個別に制御することが可能なエンジンのバルブタイミング機構の制御方法であって、
   複数の気筒の吸排気バルブを同時に変更する必要が生じた場合に、実施するバルブタイミング制御の重要度に応じて、吸排気バルブの開閉タイミングの設定を行うステップと、
   カムシャフト内に設けられた油室に供給する油量を調整して、設定された開閉タイミングで吸排気バルブの開閉を行うステップと、
   を有することを特徴とするバルブタイミング制御方法。
7. 気筒ごとに吸気バルブの開閉タイミングを個別に制御することが可能なエンジンのバルブタイミング機構の制御方法であって、
   前記エンジンの運転状態に基づいて、同軸状に複数設けられたカムシャフトの位相を個別に設定するステップと、
   設定された位相となるように前記複数のカムシャフト内に設けられた油室に供給する油量を調整するステップと、
   を有することを特徴とするバルブタイミング制御方法。
   

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