JP2007332943A - 内燃機関の可変動弁制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気バルブのリフト・作動角及び中心位相を切り換え変化させている途中で、リフト特性が不正になることを防止しつつ、リフト特性を応答良く変化させて過渡時の運転性を向上させる。
【解決手段】リフト・作動角可変機構により吸気バルブのリフト・作動角を目標に向けて減少変化させている途中において、吸気バルブの開時期が過進角されることを回避すべく、中心位相可変機構による中心位相の進角変化を、吸気バルブの目標開時期とリフト・作動角の実際値とに基づく最大進角値以下に制限する。
【選択図】図５

Description

本発明は、機関バルブのリフト及び作動角を変更するリフト・作動角可変機構と、前記機関バルブの作動角の中心位相を変更する中心位相可変機構とを制御する内燃機関の可変動弁制御装置に関する。

特許文献１には、吸気バルブの作動角及びリフトを連続的に変化させるリフト・作動角可変機構と、前記吸気バルブの作動角の中心位相を連続的に変化させる中心位相可変機構と、を備えた内燃機関において、リフト・作動角及び中心位相の変更量がそれぞれ所定の閾値を超えている場合に、リフト・作動角可変機構と中心位相可変機構との一方を先に駆動した後、他方を駆動することが記載されている。

上記の駆動制御によると、切り換え途中でバルブリフト特性が不正になることを防止でき、また、両機構が油圧駆動式である場合には、油圧源の大型化を防止できる。
特開２００１−２８０１６７号公報

ところで、上記従来技術によると、両機構を共に大きく操作する必要が生じたときに、一方を先に駆動し、先行して駆動させた動弁機構の制御量が目標値に収束してから、他方の動弁機構を駆動させる。
このため、過渡運転に伴う吸気バルブの開特性の変更要求に対して、実際の開特性の変化が遅れることで吸入空気量の変化が遅れ、例えば減速時に吸入空気量の減少が遅れることで燃費性能を低下させてしまうという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、切り換え途中でバルブリフト特性が不正になることを防止しつつ、過渡時の運転性を向上させることができる内燃機関の可変動弁制御装置を提供することを目的とする。

そのため請求項１記載の発明は、リフト・作動角可変機構が前記目標値に収束していない状態において、中心位相可変機構による中心位相を、機関バルブの目標開閉時期と前記リフト・作動角の実際値とに応じて制限することを特徴とする。
上記発明によると、リフト・作動角可変機構が目標値に収束していない状態、すなわち、リフト・作動角可変機構により機関バルブのリフト・作動角を目標に向けて変化させている途中において、同時に中心位相可変機構による中心位相の変更がなされることで、機関バルブの開閉時期が不正に変化することを回避すべく、中心位相可変機構による中心位相を、制限すべき中心位相を示す機関バルブの目標開閉時期とリフト・作動角の実際値とに基づいて制限する。

従って、中心位相可変機構とリフト・作動角可変機構とを同時に動作させながら、機関バルブの開閉時期が一時的に不正となることを防止でき、過渡時の運転性が低下することを防止できる。
請求項２記載の発明は、リフト・作動角可変機構が前記目標値に収束していない状態を、リフト・作動角の目標値と、そのときの実際のリフト・作動角との偏差に基づいて判断することを特徴とする。

上記発明によると、リフト・作動角可変機構におけるリフト・作動角の目標値が変化し、実際のリフト・作動角に対して偏差を生じるようになってから、前記偏差が充分に減少変化するまでの期間として、リフト・作動角可変機構が目標値に収束していない状態を判断する。
従って、リフト・作動角可変機構が機関バルブのリフト・作動角を目標に向けて変化させつつある状態を的確に判断できる。

請求項３記載の発明は、機関バルブの目標開閉時期とリフト・作動角の実際値とに応じた中心位相の制限を、中心位相の要求変化方向とは逆方向に中心位相を変化させる場合に禁止することを特徴とする。
上記発明によると、機関バルブの中心位相を、機関バルブの目標開閉時期と作動角の実際値とに応じて制限することで、例えば、中心位相の進角要求時に、中心位相を遅角変化させることになる場合には、前記中心位相を遅角させることになる制限を禁止する。

従って、機関バルブの中心位相を制限する結果、例えば、高リフトから低リフトに変化させると同時に中心位相を進角変化させる場合に、途中で中心位相を遅角変化させてしまうことを防止できる。
請求項４記載の発明は、中心位相の制限が、中心位相の要求変化方向とは逆方向に中心位相を変化させる場合に、機関バルブの中心位相を前回値に保持することを特徴とする。

上記発明によると、中心位相の制限が、要求変化方向とは逆方向に中心位相を変化させる場合には、中心位相を前回値に保持させ、中心位相を制限しても逆方向に変化しないようになってから、中心位相を、その変化量を制限しつつ目標に向けて変化させる。
従って、中心位相の制限によって中心位相が要求の変化方向とは逆に変化することを回避しつつ、リフト・作動角の変化に対する過剰な中心位相の変化を制限できる。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図３は、本発明に係る可変動弁制御装置を、車両用内燃機関の吸気バルブ側に適用した一実施形態を示している。
内燃機関の各気筒には、一対の吸気バルブ１２，１２及び図外の排気バルブが設けられ、各吸排気バルブはシリンダヘッド１１に摺動自在に支持されている。

そして、可変動弁制御装置は、吸気バルブ１２，１２のリフト及び作動角を連続的に変化させるリフト・作動角可変機構１（ＶＥＬ）と、吸気バルブ１２，１２の作動角の中心位相を連続的に変化させる中心位相可変機構２（ＶＴＣ）と、両機構１，２を機関運転状態に応じて駆動制御するコントロールユニット３７と、を備えている。
リフト・作動角可変機構１は、シリンダヘッド１１上部の軸受１４に回転自在に支持された中空状の駆動軸１３と、この駆動軸１３に固設された２つの駆動カム１５，１５と、駆動軸１３に揺動自在に支持されて、バルブリフタ１６，１６の平坦な上面１６ａ，１６ａに摺接して各吸気バルブ１２，１２を開作動させる摺動カム１７，１７と、駆動カム１５と揺動カム１７，１７との間に連係されて、駆動カム１５の回転力を揺動カム１７，１７の揺動力として伝達する伝達機構１８と、この伝達機構１８の作動位置を可変制御する制御機構１９と、を備えている。

駆動軸１３は、一端部に設けられた中心位相可変機構２のタイミングスプロケット４０に巻装された図外のタイミングチェーン等を介して機関のクランクシャフトから回転力が伝達されている。
軸受１４は、駆動軸１３の上部を支持するメインブラケット１４ａと、このメインブラケット１４ａの上端部に設けられて、制御軸３２を回転自在に支持するサブブラケット１４ｂとを有し、両ブラケット１４ａ，１４ｂが一対のボルト１４ｃ，１４ｃによって共締め固定されている。

両駆動カム１５は、ほぼリング状を呈し、カム本体１５ａと、このカム本体１５ａに一体に設けられた筒状部１５ｂとからなり、駆動軸１３の挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘが駆動軸１３の軸心Ｙから径方向へ所定量だけオフセットしている。
また、この各駆動カム１５は、両バルブリフタ１６，１６に干渉しない位置で駆動軸１３に固定されていると共に、両方のカム本体１５ａ，１５ａの外周面１５ｄ，１５ｄが同一のカムプロフィールに形成されている。

揺動カム１７は、外周にカム面２２が形成された一対のカム本体を主体とし、その一端側の基端部２０には、駆動軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２０ａが貫通形成されていると共に、他端部のカムノーズ部２１にピン孔２１ａが貫通形成されている。
上記のカム面２２には、基端部２０側の基円面２２ａと、この基円面２２ａからカムノーズ部２１側に円弧状に延びるランプ面２２ｂと、このランプ面２２ｂの先端側に有するリフト面２２ｃと、が形成され、これらの基円面２２ａ，ランプ面２２ｂ及びリフト面２２ｃが、揺動カム１７の揺動位置に応じて各バルブリフタ上面１６ａの所定位置に当接する。

伝達機構１８は、駆動軸１３の上方に配置されたロッカアーム２３と、このロッカアーム２３の一端部２３ａと駆動カム１５とを連係するリンクアーム２４と、ロッカアーム２３の他端部２３ｂと揺動カム１７とを連係する連係部材であるリンクロッド２５とを備えている。
ロッカアーム２３の中央に設けられる筒状基部２３ｃが、制御カム３３に回転自在に支持される。

また、各基部２３ｃの一端部２３ａには、リンクアーム２４と相対回転自在に連結するピン２６が挿通されるピン孔２３ｄが貫通形成されている一方、各基部２３ｃの他端部２３ｂには、各リンクロッド２５の一端部２５ａと相対回転自在に連結するピン２７が挿通されるピン孔２３ｅが形成されている。
また、リンクアーム２４は、円環状の基部２４ａと、この基部２４ａの外周面所定位置に突設された突出端２４ｄとを備え、基部２４ａの中央位置には、駆動カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌合する嵌合孔２４ｃが形成されている一方、突出端２４ｂには、ピン２６が回転自在に挿通するピン孔２４ｄが貫通形成されている。

さらに、リンクロッド２５の両端部２５ａ，２５ｂには、ピン挿通孔２５ｃ，２５ｄが形成されており、各ピン挿通孔２５ｃ，２５ｄに、ロッカアーム２３に他端部２３ｂに有するピン孔２３ｅと揺動カム１７のカムノーズ部２１に有するピン孔２１ａにそれぞれ挿通した各ピン２７，２８の端部が回転自在に挿通している。
そして、このリンクロッド２５は、揺動カム１７の最大揺動範囲をロッカアーム２３の揺動範囲内に規制するようになっている。

なお、各ピン２６，２７，２８の一端部には、リンクアーム２４やリンクロッド２５の軸方向の移動を規制するスナップリング２９，３０，３１が設けられている。
制御機構１９は、制御軸３２と、この制御軸３２の外周に固定されてロッカアーム２３の揺動支点となる制御カム３３と、制御軸３２の回転位置を制御するアクチュエータ３４とから構成されている。

制御軸３２は、駆動軸１３と並行に設けられて、前述のように軸受１４のメインブラケット１４ａの上端部の軸受溝とサブブラケット１４ｂとの間に回転自在に支持されている。
一方、各制御カム３３は、夫々円筒状を呈し、軸心Ｐ１位置が制御軸３２の軸心Ｐ２からα分だけ偏心している。

アクチュエータ３４は、駆動シャフト３４ａの先端部に設けられた第１平歯車３５と制御軸３２の後端部に設けられた第２平歯車３６との噛合いを介して、制御軸３２に回転力を伝達する。
なお、このアクチュエータ３４として、本実施形態では、油圧アクチュエータを用いるが、ステップモータを用いることができる。

前記油圧アクチュエータ３４は、油圧動作部６１と、ソレノイド型の流路切り換え弁６０とを含み、流路切り換え弁６０がコントロールユニット３７からの制御信号に基づいて前記油圧動作部６１に対する油圧の供給とドレンとを切り換えることで、前記油圧動作部６１が制御軸３２の角度を目標作動角に対応する目標角度位置に駆動する。
一方、中心位相可変機構２は、図１に示すように、図外のタイミングチェーンによって機関のクランクシャフトから回転力が伝達されてこのクランクシャフトと同期して回転するタイミングスプロケット４０と、駆動軸１３の先端部にボルト４１によって軸方向から固定されたスリープ４２と、タイミングスプロケット４０とスリープ４２との間に介装された筒状歯車４３と、この筒状歯車４３を駆動軸１３の前後軸方向へ駆動させる駆動機構である油圧回路４４とから構成されている。

タイミングスプロケット４０は、筒状本体４０ａと、この筒状本体４０ａの後端部にボルト４５により固定されるスプロケット部４０ｂとからなり、筒状本体４０ａの前端開口がフロントカバー４０ｃによって閉塞されている。
また、筒状本体４０ａの内周面には、はす歯形のインナ歯が形成されている。
スリープ４２は、後端側に駆動軸１３の先端部が嵌合する嵌合溝が形成されていると共に、前端部にはフロントカバー４０ｃを介してタイミングスプロケット４０を前方に付勢するコイルスプリング４７が装着されている。

また、スリープ４２の外周面には、はす歯形のアウタ歯４８が形成されている。
筒状歯車４３は、軸直角方向から２分割されて前後の歯車構成部がピンとスプリングによって互いに接近する方向に付勢されていると共に、内外周面には各インナ歯４６とアウタ歯４８に噛合いするはす歯形の内外歯が形成されており、前後に形成された第１，第２油圧室４９，５０へ相対的に供給される油圧によって各歯間を摺接しながら前後軸方向へ移動するようになっている。

また、この筒状歯車４３は、フロントカバー４０ｃに突当った最大前方移動位置で吸気バルブ１２を最遅角位置に制御する一方、最大後方移動位置で最進角位置に制御するようになっている。
さらに、第２油圧室５０内に弾装されたリターンスプリング５１によって第１油圧室４９の油圧が供給されない場合に最大前方移動位置に付勢されるようになっている。

油圧回路４４は、オイルポンプ５２にメインギャラリ５３と、このメインギャラリ５３の下流側で分岐して第１，第２油圧室４９，５０に接続された第１，第２油圧通路５４，５５と、分岐位置に設けられたソレノイド型の流路切り換え弁５６と、この流路切り換え弁５６に接続されたドレン通路５７とから構成されている。
流路切り換え弁５６は、コントロールユニット３７からの制御信号によって、切り換え駆動されるようになっている。

但し、前記中心位相可変機構２は、クランクシャフトに対する駆動軸１３の回転位相を可変とする機構であれば良く、油圧式の他、電磁ブレーキを用いる機構など、公知の種々の機構を採用できる。
このように、本実施形態では、リフト・作動角可変機構１，中心位相可変機構２は、駆動源であるオイルポンプ５２を共用する。

コントロールユニット３７（Ｃ／Ｕ）は、マイクロコンピュータを含んで構成され、クランク角センサ１０１からの機関回転信号、エアフロメータ１０２からの吸気流量信号（負荷）及び水温センサ１０３など各種のセンサからの検出信号に基づいて現在の機関運転状態を演算等により検出する。
また、制御軸３２の現在の回転位置を検出する第１位置検出センサ５８からの信号に基づいて流路切り換え弁６０に制御信号を出力することでリフト・作動角可変機構１をフィードバック制御する一方、駆動軸１３の回転位置を検出する第２位置検出センサ５９からの信号と、前記クランク角センサ１０１からの信号とから、駆動軸１３とクランクシャフトとの相対回転位相差を演算し、前記回転位相差に基づいて流路切り換え弁５６に制御信号を出力することで、中心位相可変機構２をフィードバック制御する。

すなわち、コントロールユニット３７は、機関回転速度、負荷、水温などの情報に基づいて、吸気バルブ１２のリフト・作動角の目標値ＴＧＶＥＬを設定し、前記目標値ＴＧＶＥＬに対応する制御軸３２の目標角度位置と第１位置検出センサ５８により検出される制御軸３２の実際の角度位置との偏差に基づいて、流路切り換え弁６０へ指令信号をフィードバック制御する。

同様に、コントロールユニット３７は、機関回転速度、負荷、水温などの情報に基づいて、吸気バルブ１２の作動角の中心位相の目標値ＴＧＶＴＣを設定し、第２位置検出センサ５９及び前記クランク角センサ１０１に基づいて検出される実際の中心位相と前記目標値ＴＧＶＴＣとの偏差に基づいて、流路切り換え弁５６へ指令信号をフィードバック制御する。

尚、本実施形態において、中心位相は、最遅角位置からの進角角度で示すものとする。
図４は、上記リフト・作動角可変機構１，中心位相可変機構２によるバルブリフト特性の変化の様子を示している。
同図に示すように、リフト・作動角可変機構１を駆動した場合、矢印（イ）に示すように、吸気バルブ１２の作動角の中心位相が略一定のままで、吸気バルブ１２の作動角及びバルブリフト量の双方が連続的に増減する。

一方、中心位相可変機構２を駆動すると、矢印（ロ）に示すように、吸気バルブ１２の作動角及びバルブリフト量が一定のままで、吸気バルブ１２の作動角の中心位相が進角又は遅角側へ移動する。
前記コントロールユニット３７は、前述のように、目標値ＴＧＶＥＬに基づくリフト・作動角可変機構１の駆動制御と、目標値ＴＧＶＴＣに基づく中心位相可変機構２の駆動制御とを行うが、中心位相可変機構２により吸気バルブ１２の中心位相が目標に向けて収束する過程において、前記リフト・作動角可変機構１の動作（吸気バルブ１２の作動角）を制限し、また、リフト・作動角可変機構１により吸気バルブ１２のリフト・作動角が目標に向けて収束する過程において、前記中心位相可変機構２の動作（吸気バルブ１２の中心位相）を制限する機能である協調制御機能を、図５のフローチャートに示すようにソフトウェア的に備えている。

図５のフローチャートにおいて、ステップＳ１では、中心位相可変機構２の動作の制限が必要な条件であるか否かを判断する。
ここで、吸気バルブ１２のリフト・作動角の目標値ＴＧＶＥＬ（制御軸３２の目標回転位置）と、第１位置検出センサ５８で検出される実際のリフト・作動角ＲＥＡＬＶＥＬ（制御軸３２の実際の回転位置）との偏差の絶対値が所定値以上である場合、即ち、リフト・作動角可変機構１が目標付近に収束しておらず、目標に向けて変化しつつある状態であれば、中心位相可変機構２の制限が必要と判断してステップＳ２へ進む。

即ち、リフト・作動角を目標に向けて変化させている途中では、係るリフト・作動角の変化に合わせて中心位相を変化させるべく中心位相に制限を加える。
ステップＳ２では、後述する中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶを演算するときに用いるリフト・作動角として、そのときの実際のリフト・作動角ＲＥＡＬＶＥＬを設定する。
一方、前記目標値ＴＧＶＥＬと実際のリフト・作動角ＲＥＡＬＶＥＬとの偏差の絶対値が所定値未満である場合、即ち、リフト・作動角可変機構１が目標付近に収束している状態であれば、中心位相可変機構２の動作制限は不要と判断し、ステップＳ３へ進む。

即ち、中心位相可変機構２が単独で動作する場合であれば、リフト・作動角の変化に合わせた中心位相の制限は不要であることになる。
ステップＳ３では、前記中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶを演算するときに用いるリフト・作動角として、前記目標値ＴＧＶＥＬを設定する。
また、ステップＳ４では、リフト・作動角可変機構１の動作の制限が必要な条件であるか否かを判断する。

ここで、吸気バルブ１２の中心位相の目標値ＴＧＶＴＣと、第２位置検出センサ５９及び前記クランク角センサ１０１に基づいて検出される実際の中心位相ＲＥＡＬＶＴＣとの偏差の絶対値が所定値以上である場合、即ち、中心位相可変機構２が目標付近に収束しておらず、目標に向けて変化しつつある状態であれば、制限が必要と判断してステップＳ５へ進む。

即ち、中心位相を目標に向けて変化させている途中では、係る中心位相の変化に合わせてリフト・作動角を変化させるべく中心位相に制限を加える。
ステップＳ５では、後述する作動角制限値ＭＡＸＥを演算するときに用いる中心位相として、そのときの実際の中心位相ＲＥＡＬＶＴＣを設定する。
一方、前記目標値ＴＧＶＴＣと実際の中心位相ＲＥＡＬＶＴＣとの偏差の絶対値が所定値未満である場合、中心位相可変機構２が目標付近に収束している状態であれば、リフト・作動角可変機構１の動作制限は不要と判断し、ステップＳ６へ進む。

ステップＳ６では、後述する作動角制限値ＮＡＸＥを演算するときに用いる中心位相として、そのときの目標値ＴＧＶＴＣを設定する。
ステップＳ７では、目標値ＴＧＶＥＬ及び目標値ＴＧＶＴＣから求められる吸気バルブ１２の目標開時期ＩＶＯに基づいて、中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶ及び作動角制限値ＭＡＸＥを演算する。

中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶは、ステップＳ２へ進んだ場合には、中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶ＝最遅角位置−（目標開時期ＩＶＯ＋現在の作動角／２）として算出され、ステップＳ３へ進んだ場合には、中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶ＝最遅角位置−（目標開時期ＩＶＯ＋目標の作動角／２）として算出される。
前記最遅角位置，目標開時期は、例えば圧縮上死点からのクランク角で表され、前記中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶは、そのときの作動角で目標開時期となる中心位相を示し、後述するように、前記中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶを許容最大進角量として、中心位相が制限される。

従って、リフト・作動角が目標に向けて変化しつつあるときには、そのときの実際の作動角で目標ＩＶＯとなる中心位相が制限値ＭＡＸＡＤＶとして設定され、リフト・作動角が目標付近に収束している場合には、目標作動角で目標開時期ＩＶＯとなる中心位相、即ち、目標値ＴＧＶＴＣが制限値ＭＡＸＡＤＶとして設定されることになる。
また、作動角制限値ＭＡＸＥは、ステップＳ５へ進んだ場合には、作動角制限値ＭＡＸＥ＝（現在の中心位相−目標開時期ＩＶＯ）×２として算出され、ステップＳ６へ進んだ場合には、作動角制限値ＭＡＸＥ＝（目標の中心位相−目標開時期ＩＶＯ）×２として算出される。

従って、中心位相が目標に向けて変化しつつあるときには、そのときの実際の中心位相で目標ＩＶＯとなる作動角が制限値ＭＡＸＥとして設定され、中心位相が目標付近に収束している場合には、目標中心位相で目標開時期ＩＶＯとなる作動角、即ち、目標値ＴＧＶＥＬが制限値ＭＡＸＥとして設定されることになる。
そして、前記制限値ＭＡＸＥを許容最大リフト・作動角として、リフト・作動角が制限される。

ステップＳ８では、制限値ＭＡＸＡＤＶによる中心位相可変機構２の目標値の制限が過補正になるか否かを判断する。
ここで、目標値ＴＧＶＴＣ≧中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶであり、かつ、中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶ＜前回の実中心位相であるときには、過補正になると判断する。
本実施形態において、前記目標値ＴＧＶＴＣは最遅角状態からの進角量を示し、前記中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶは、許容最大進角量を示すから、目標値ＴＧＶＴＣ≧中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶは、中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶによって本来の目標よりも遅角側に中心位相が制限される状態を示し、中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶ＜前回の実中心位相は、前回の実中心位相よりも今回の中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶが遅角側であり、中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶによる制限によって中心位相が遅角変化させられる状態を示す。

前記中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶは、そのときの実作動角で目標開時期ＩＶＯになる中心位相であるものの、例えば、図６に示すように、高リフトから低リフトへの変更に伴って中心位相を進角変化させるときに、中心位相を要求の進角変化とは逆方向に変化させると、滑らかなトルク変化が得られなくなったり、燃費性能を低下させたりするので、中心位相の進角変化を制限する場合であっても遅角変化させることは、回避すべき過補正であるものと判断する。

そして、今回の中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶによる制限で、過補正になると判断された場合には、ステップＳ９へ進み、前回の実中心位相と目標値ＴＧＶＴＣとの小さい方（遅角側）を最終的な制限値ＭＡＸＡＤＶｆに設定し、中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶによる制限で中心位相の目標を遅角方向に変化させることを防止する。
一方、目標値ＴＧＶＴＣ≦中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶ、及び／又は、中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶ＞前回の実中心位相であるときには、今回の中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶによる制限で過補正にならないと判断し、ステップＳ１０へ進み、ステップＳ７で演算された中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶをそのまま最終的な制限値ＭＡＸＡＤＶｆに設定する。

ステップＳ１１では、前記最終的な中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶｆと目標値ＴＧＶＴＣとを比較し、目標値ＴＧＶＴＣが前記最終的な中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶｆ以上であれば（目標値ＴＧＶＴＣが制限値ＭＡＸＡＤＶｆと同一位置若しくはより進角側であれば）、ステップＳ１２へ進んで、最終的な中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶｆを、最終的な目標値ＴＧＶＴＣｆとすることで、中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶｆを越えて中心位相の目標値ＴＧＶＴＣが進角設定されることを防止する。

また、目標値ＴＧＶＴＣが前記最終的な中心位相制限値ＭＡＸＡＤＶｆ未満であれば、ステップＳ１３へ進んで、目標値ＴＧＶＴＣをそのまま最終的な目標値ＴＧＶＴＣｆに設定する。
ステップＳ１４では、制限値ＭＡＸＥによるリフト・作動角可変機構１の目標値の制限が過補正になるか否かを判断する。

ここで、目標値ＴＧＶＥＬ≧作動角制限値ＭＡＸＥであり、かつ、作動角制限値ＭＡＸＥ＜前回の実作動角であるときには、過補正になると判断する。
目標値ＴＧＶＥＬ≧作動角制限値ＭＡＸＥは、作動角制限値ＭＡＸＥによって本来の目標よりも作動角がより小さく制限される状態を示し、作動角制限値ＭＡＸＥ＜前回の実作動角は、前回の実作動角よりも今回の制限値ＭＡＸＥが小さく、制限値ＭＡＸＥによって作動角が減少変化させられる状態を示す。

前記作動角制限値ＭＡＸＥは、そのときの実中心位相で目標開時期ＩＶＯになる作動角であるものの、例えば、図７に示すように、中心位相を遅角変化させながら低リフトから高リフトに変化させる加速時に、リフト・作動角の増大変化要求とは逆に、リフト・作動角を減少変化させると、トルクが減少変化して加速性能が低下してしまうので、リフト・作動角の増大変化を制限する場合であってもリフト・作動角を減少変化させることは、回避すべき過補正であるものと判断する。

そして、今回の作動角制限値ＭＡＸＥによる制限では、過補正になると判断された場合には、ステップＳ１５へ進み、前回の作動角と目標値ＴＧＶＥＬとの小さい方を、最終的な制限値ＭＡＸＥｆに設定する。
一方、目標値ＴＧＶＥＬ≦作動角制限値ＭＡＸＥ、及び／又は、作動角制限値ＭＡＸＥ＞前回の実作動角あるときには、今回の制限値ＭＡＸＥによる制限で過補正にならないと判断し、ステップＳ１６へ進み、ステップＳ７で演算された作動角制限値ＭＡＸＥをそのまま最終的な制限値ＭＡＸＥｆに設定する。

ステップＳ１７では、前記最終的な作動角制限値ＭＡＸＥｆと目標値ＴＧＶＥＬとを比較し、目標値ＴＧＶＥＬが前記最終的な作動角制限値ＭＡＸＥｆ以上であれば、ステップＳ１８へ進んで、最終的な作動角制限値ＭＡＸＥｆを、最終的な目標値ＴＧＶＥＬｆとすることで、作動角制限値ＭＡＸＥｆを越えてリフト・作動角の目標値ＴＧＶＥＬが大きくなることを防止する。

また、目標値ＴＧＶＥＬが前記最終的な作動角制限値ＭＡＸＥｆ未満であれば、ステップＳ１９へ進んで、目標値ＴＧＶＥＬをそのまま最終的な目標値ＴＧＶＥＬｆに設定する。
前記最終的な目標値ＴＧＶＥＬｆ，ＴＧＶＴＣｆに基づいて前記リフト・作動角可変機構１，中心位相可変機構２がフィードバック制御される。

上記のようにして、リフト・作動角の目標値ＴＧＶＥＬｆ及び中心位相の目標値ＴＧＶＴＣｆに制限を加えるようにすることで、以下に示すような作用・効果を発揮する。
例えば、加速時に、図７に示すように、中心位相の遅角制御とリフト・作動角の増大制御とを同時に行って、吸気バルブ１２の開時期ＩＶＯをより遅角し、かつ、リフト・作動角をより大きな状態に変化させる場合、中心位相の遅角制御に対してリフト・作動角の増大変化が早すぎると、途中で開時期ＩＶＯが進角変化し、目標開時期よりも大幅に進角してしまう可能性がある。

このとき、本実施形態によると、実際の開時期が目標開時期ＩＶＯを越えて進角されてしまうことが、リフト・作動角の増大変化の制限によって回避される。
従って、中心位相可変機構２による中心位相の遅角制御と、リフト・作動角可変機構１によるリフト・作動角の増大制御とを同時進行させても、開時期ＩＶＯが不正に進角されることでバルブオーバーラップが大きくなり、残留ガス量が多くなることなどが回避されると共に、リフト・作動角の増大が大きく遅れて加速性能が低下することを防止できる。

但し、目標開時期ＩＶＯに基づくリフト・作動角の制限によって、リフト・作動角を減少させるような場合には、係るリフト・作動角の減少変化を回避して前回値に保持させるので、加速に伴う吸気バルブ１２のリフト・作動角の増大要求に対して、リフト・作動角を逆に減少変化させることが阻止され、トルクを減少させてしまうことを防止でき、また、開時期ＩＶＯの不正を必要最小限に抑えることができる。

また、減速時に、図６に示すように、中心位相の進角制御とリフト・作動角の減少制御とを同時に行って、吸気バルブ１２の開時期ＩＶＯをより進角し、かつ、リフト・作動角をより小さな状態に変化させる場合、リフト・作動角の減少制御に対して中心位相の進角変化が早すぎると、開時期ＩＶＯが目標開時期を越えて進角してしまう可能性がある。
このとき、本実施形態によると、実際の開時期が目標開時期ＩＶＯを越えて進角されてしまうことが、中心位相（進角量）の増大変化の制限によって回避される。

従って、中心位相可変機構２による中心位相の進角制御と、リフト・作動角可変機構１によるリフト・作動角の減少制御とを同時進行させても、開時期ＩＶＯが不正に進角されることでバルブオーバーラップが大きくなり、残留ガス量が多くなることなどが回避されると共に、空気量が絞られる最終的な目標開特性に向けて速やかに収束させることができるから、燃費性能の悪化を防止できる。

但し、目標開時期ＩＶＯに基づく中心位相の制限によって、中心位相を遅角変化させるような場合には、係る中心位相の遅角変化を回避して前回値に保持させるので、中心位相の進角要求に対して、逆に遅角変化させることが阻止され、また、開時期ＩＶＯの不正を必要最小限に抑えることができる。
尚、上記実施形態では、リフト・作動角可変機構１及び中心位相可変機構２を吸気バルブ１２側に備えた内燃機関としたが、排気バルブ側に前記リフト・作動角可変機構１及び中心位相可変機構２を備える内燃機関において、排気バルブのリフト・作動角及び中心位相を変化させるときに、目標閉時期に基づいてリフト・作動角の増大変化・中心位相の遅角変化を制限させることができる。

次に、上記の実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。
（イ）前記機関バルブが吸気バルブであり、前記吸気バルブの中心位相を、前記吸気バルブの目標開時期と実際の作動角とに基づいて制限することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁制御装置。

上記発明によると、吸気バルブの作動角を変化させている途中で、中心位相が大きく変更されることで吸気バルブの開時期が目標から大きくずれることを回避でき、吸気バルブの開時期が過剰に進角されることによって、バルブオーバーラップが増大しシリンダ残留ガスが増えてしまうことを防止できる。
（ロ）前記機関バルブの目標開閉時期と実際の作動角とに対応する中心位相を限界値として、前記機関バルブの中心位相を制限することを特徴とする請求項１〜４，（イ）のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁制御装置。

上記発明によると、例えば吸気バルブの中心位相の進角要求を、目標開時期と実際の作動角とに対応する最大進角値以下に制限することで、作動角の減少変化に対して中心位相の進角変化が速すぎることにより、バルブオーバーラップが増大しシリンダ残留ガスが増えてしまうことを防止できる。
（ハ）機関バルブのリフト及び作動角を変更するリフト・作動角可変機構と、前記機関バルブの作動角の中心位相を変更する中心位相可変機構とを備え、
機関運転状態に基づいて前記リフト・作動角の目標値及び前記中心位相の目標値をそれぞれに演算し、前記目標値に基づいて前記リフト・作動角可変機構，中心位相可変機構を制御する内燃機関の可変動弁制御装置であって、
前記両可変機構の一方が前記目標値に収束していない状態において、他方の可変機構の制御量を、前記機関バルブの目標開閉時期と前記一方の可変機構の制御量の実際値とに応じて制限することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。

上記発明によると、両可変機構の一方が目標に収束していない場合には、そのときの前記一方の可変機構の制御量のままで、目標開閉時期になるように他方の制御量を制限することで、前記機関バルブの開閉時期が、目標開閉時期を越えて変化することを防止する。
（ニ）機関バルブのリフト及び作動角を変更するリフト・作動角可変機構と、前記機関バルブの作動角の中心位相を変更する中心位相可変機構とを備え、
機関運転状態に基づいて前記リフト・作動角の目標値及び前記中心位相の目標値をそれぞれに演算し、前記目標値に基づいて前記リフト・作動角可変機構，中心位相可変機構を制御する内燃機関の可変動弁制御装置であって、
前記リフト・作動角可変機構が前記目標値に収束していない状態において、前記中心位相可変機構による中心位相を、前記機関バルブの目標開閉時期と前記リフト・作動角の実際値とに応じて制限すると共に、
前記中心位相可変機構が前記目標値に収束していない状態において、前記リフト・作動角可変機構による作動角を、前記機関バルブの目標開閉時期と前記中心位相の実際値とに応じて制限することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。

上記発明によると、中心位相可変機構による中心位相を、制限すべき中心位相を示す機関バルブの目標開閉時期とリフト・作動角の実際値とに基づいて制限すると共に、リフト・作動角可変機構による作動角を、制限すべきリフト・作動角を示す機関バルブの目標開閉時期と中心位相の実際値とに基づいて制限することで、動作の遅い側に合わせて動作が速い側の制御量を制限する。
（ホ）前記機関バルブが吸気バルブであり、前記吸気バルブの目標開時期とリフト・作動角の実際値とに応じて、中心位相の進角を制限する一方、前記吸気バルブの目標開時期と中心位相の実際値とに応じて、リフト・作動角の増大を制限することを特徴とする請求項（ニ）記載の内燃機関の可変動弁制御装置。

上記発明によると、例えばリフト・作動角を増大変化させながら中心位相を遅角変化させる場合には、そのときの中心位相で目標開時期となるリフト・作動角に制限することで、中心位相の遅角変化に対してリフト・作動角の増大が早すぎて目標開時期を超えて実際の開時期が進角変化することを回避し、また、リフト・作動角を減少変化させながら中心位相を進角変化させる場合には、そのときのリフト・作動角で目標開時期となる中心位相に制限することで、リフト・作動角の減少変化に対して、中心位相の進角が早すぎて目標開時期を超えて実際の開時期が進角変化することを回避する。

本発明の一実施形態に係る内燃機関の可変動弁制御装置を示す概略構成図。 図１のＡ−Ａ断面図。 図１のリフト・作動角可変機構を示す平面図。 実施形態のリフト・作動角可変機構・中心位相可変機構によるバルブリフト特性の変化を示す特性図。 実施形態における協調制御を示すフローチャート。 リフト・作動角の減少制御と中心位相の進角制御とを同時に行う場合の問題点を説明するための線図。 リフト・作動角の増大制御と中心位相の遅角制御とを同時に行う場合の問題点を説明するための線図。

符号の説明

１…リフト・作動角可変機構、２…中心位相可変機構、１２…吸気バルブ、１３…駆動軸、３２…制御軸、３４…アクチュエータ、３７…コントロールユニット

Claims (4)

1. 機関バルブのリフト及び作動角を変更するリフト・作動角可変機構と、前記機関バルブの作動角の中心位相を変更する中心位相可変機構とを備え、
   機関運転状態に基づいて前記リフト・作動角の目標値及び前記中心位相の目標値をそれぞれに演算し、前記目標値に基づいて前記リフト・作動角可変機構，中心位相可変機構を制御する内燃機関の可変動弁制御装置であって、
   前記リフト・作動角可変機構が前記目標値に収束していない状態において、前記中心位相可変機構による中心位相を、前記機関バルブの目標開閉時期と前記リフト・作動角の実際値とに応じて制限することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。
2. 前記リフト・作動角可変機構が前記目標値に収束していない状態を、前記リフト・作動角の目標値と、そのときの実際のリフト・作動角との偏差に基づいて判断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制御装置。
3. 前記機関バルブの目標開閉時期と前記リフト・作動角の実際値とに応じた中心位相の制限を、中心位相の要求変化方向とは逆方向に中心位相を変化させる場合に禁止することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
4. 前記中心位相の制限が、中心位相の要求変化方向とは逆方向に中心位相を変化させる場合に、前記機関バルブの中心位相を前回値に保持することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の可変動弁制御装置。

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