JP2008157066A - 内燃機関のバルブ特性制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不十分な作動油の油圧に基づいてバルブ特性変更機構を駆動することに起因するバルブ特性値のハンチング等、バルブ特性値を制御する際の制御不安定化を抑制することのできる内燃機関のバルブ特性制御装置を提供する。
【解決手段】機関バルブのバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更機構３０は、機関駆動式のオイルポンプ４０から供給される作動油の油圧に基づいて駆動される。電子制御装置５０は、バルブタイミング変更機構３０を駆動してバルブタイミングを目標値に制御する制御部５１と、同目標値を算出するための演算用マップとして、目標進角量演算マップと、目標進角量演算マップと比較して算出される目標値が小さく設定された高油温時用マップとを記憶する記憶部５２とを有している。制御部５１は、作動油の油温ＴＨＯが相対的に高いときに演算用マップを高油温時用マップに切り替える。
【選択図】図１

Description

この発明は、機関駆動式の油圧ポンプから供給される作動油の油圧に基づいて機関バルブのバルブ特性値を変更する変更機構を備えた内燃機関のバルブ特性制御装置に関する。

近年の車両に搭載される内燃機関には、吸気バルブや排気バルブのバルブ特性値を変更するバルブ特性変更機構が搭載されることが多い。例えば特許文献１には、吸気バルブ及び排気バルブの開閉時期、いわゆるバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更機構を搭載する内燃機関が記載されている。図１０に示されるように、このバルブタイミング変更機構１は、図示しないタイミングベルトを介し、内燃機関の出力軸と同期して回転するプーリ２と、カムシャフト３に一体回転可能に連結されたロータ４とを相対回転可能に組み合わせることによって構成されている。尚、図１０においてプーリ２の回転方向を矢印にて示す。ロータ４には、その中心から径方向に突出する複数のベーン５がそれぞれ形成されている。一方、プーリ２にはそれらベーン５をそれぞれ収容する複数の凹部６が設けられている。図１０に示されるように、これら凹部６は、各ベーン５よりもプーリ２の回転方向と反対側に位置する進角用油圧室７と回転方向と同側に位置する遅角用油圧室８とにそれぞれ区画されている。

このように構成されたバルブタイミング変更機構１にあっては、進角用油圧室７及び遅角用油圧室８に供給される作動油の油圧を調整することにより、プーリ２に対するロータ４及びカムシャフト３の相対位相αを変更することができる。その結果、機関出力軸の回転に伴うカムシャフト３の回転位相を図１０に破線矢印で示されるように進角側又は遅角側に変更することにより、吸気バルブや排気バルブのバルブタイミングを機関運転状態に応じた適切なタイミングに変更することができる。そして、このようにバルブタイミングを変更することにより、機関出力や燃費の向上を図ることができるようになる。
特開平９‐３２４６１２号公報

ところで、上述したバルブタイミング変更機構１は機関出力軸の回転力を利用して駆動される機関駆動式の油圧ポンプから供給される油圧によって駆動される。このため、機関低回転時には油圧ポンプから吐出される作動油の量が減少し、各油圧室７，８に供給される油圧が低下するようになる。更に作動油の油温が高い場合には作動油の粘性が低下するため、機関各部からの作動油の漏出量が増加する。その結果、油圧ポンプから供給される作動油の油圧が更に低下し、バルブタイミング変更機構１に対する作動油の供給油圧が不足するおそれがある。

このように作動油の供給油圧が不足すると、バルブタイミング変更機構１の作動応答性が低下し、相対位相αの目標値の変化に追従するようにその実際値を変更することができなくなるため、ハンチングが発生するようになる。その結果、機関運転状態が不安定になり、機関出力や燃費等の機関性能がかえって低下するといった不都合が生じることがある。

尚、こうした作動油の供給油圧が不足することによる不都合は、上述したようなバルブタイミング変更機構のみならず、機関駆動式の油圧ポンプから供給される油圧によって作動するその他のバルブ特性変更装置にあっても、概ね共通するものである。

この発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、不十分な作動油の油圧に基づいてバルブ特性変更機構を駆動することに起因するバルブ特性値のハンチング等、バルブ特性値を制御する際の制御不安定化を抑制することのできる内燃機関のバルブ特性制御装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、機関駆動式の油圧ポンプから供給される作動油の油圧に基づいて機関バルブのバルブ特性値を変更する変更機構と、前記変更機構を駆動して機関バルブのバルブ特性値をその目標値に制御する制御手段とを有する内燃機関のバルブ特性制御装置において、前記制御手段は、機関回転速度を含む複数の機関制御値に基づいて前記バルブ特性値の目標値を算出するための演算用マップとして、第１のマップと、機関回転速度が低回転域にあるとき、機関制御値の変化に対応するバルブ特性値の変更量が前記第１のマップと比較して小さく設定された第２のマップとを記憶する記憶手段と、作動油の温度を検出する検出手段とを含み、前記検出される作動油の温度が相対的に高いときに前記演算用マップを前記第１のマップから前記第２のマップに切り替えることをその要旨とする。

同構成にあっては、作動油の温度が上昇してその粘性が低下し、作動油が供給される各部位における作動油の漏出量が多くなっているために、変更機構に対して供給される作動油について十分な油圧が確保できない場合には、バルブ特性値の目標値を設定する際の演算用マップが、第１のマップから機関回転速度が低回転域にあるとき機関制御値の変化に対応するバルブ特性値の変更量が第１のマップと比較して小さく設定された第２のマップに切り替えられる。従って、機関回転速度が低回転域にあり油圧ポンプから十分な量の作動油が吐出できないときに、変更機構を駆動してバルブ特性を変更する際の変更量が制限されるようになり、不十分な作動油の油圧に基づいて変更機構を駆動することに起因するバルブ特性値のハンチング等、バルブ特性値を制御する際の制御不安定化を抑制することができるようになる。

請求項２に記載の発明は、機関駆動式の油圧ポンプから供給される作動油の油圧に基づいて機関バルブのバルブ特性値を変更する変更機構と、前記変更機構を駆動して機関バルブのバルブ特性値をその目標値に制御する制御手段とを有する内燃機関のバルブ特性制御装置において、前記制御手段は、機関制御値に基づいて前記バルブ特性値の目標値を算出するための演算用マップとして、第１のマップと、機関制御値の変化に対応するバルブ特性値の変更量が前記第１のマップと比較して小さく設定された第２のマップとを記憶する記憶手段と、作動油の温度を検出する検出手段とを含み、機関回転速度が低回転域にあり且つ前記検出される作動油の温度が相対的に高いときに前記演算用マップを前記第１のマップから前記第２のマップに切り替えることをその要旨とする。

同構成によれば、作動油の温度が上昇してその粘性が低下し、作動油が供給される各部位における作動油の漏出量が多くなっており、更に機関回転速度が低いために油圧ポンプから吐出される作動油の量も相対的に少ないために、変更機構に対して供給される作動油について十分な油圧が確保できない場合には、バルブ特性値の目標値を設定する際の演算用マップが第１のマップから第２のマップに切り替えられる。従って、変更機構を駆動してバルブ特性を変更する際の変更量が制限されるようになり、不十分な作動油の油圧に基づいて変更機構を駆動することに起因するバルブ特性値のハンチング等、バルブ特性値を制御する際の制御不安定化を抑制することができるようになる。

請求項３に記載の発明は、機関駆動式の油圧ポンプから供給される作動油の油圧に基づいて機関バルブのバルブ特性値を変更する変更機構と、前記変更機構を駆動して機関バルブのバルブ特性値をその目標値に制御する制御手段とを有する内燃機関のバルブ特性制御装置において、前記制御手段は作動油の温度を検出する検出手段を含み、機関回転速度が低回転域にあり且つ前記検出される作動油の温度が相対的に高いときに前記変更機構を通じてバルブ特性値を変更する際の変更量を制限し、該制限のもと前記変更機構を通じてバルブ特性値を制御することをその要旨とする。

同構成によれば、機関回転速度が低いために油圧ポンプから吐出される作動油の量が相対的に少なく、更に作動油の温度が上昇してその粘性が低下し、作動油が供給される各部位における作動油の漏出量が多くなっているために、変更機構に対して供給される作動油について十分な油圧が確保できない場合には、変更機構を駆動してバルブ特性を変更する際の変更量が制限されるようになり、不十分な作動油の油圧に基づいて変更機構を駆動することに起因するバルブ特性値のハンチング等、バルブ特性値を制御する際の制御不安定化を抑制することができるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関のバルブ特性制御装置において、前記制御手段は前記検出される作動油の温度が相対的に高くなるほど前記変更量が小さくなるようにこれを制限することをその要旨とする。

同構成によれば、作動油の粘性が低下して作動油が供給される各部位における漏出量、換言すれば、変更機構における作動油油圧の不足度合に即した態様をもってバルブ特性値の変更量を設定することができるため、同バルブ特性値を制御する際の制御不安定化を一層好適に抑制することができるようになる。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載の内燃機関のバルブ特性制御装置において、前記制御手段は機関回転速度が相対的に低いときほど前記変更量が小さくなるようにこれを制限することをその要旨とする。

同構成によれば、油圧ポンプから吐出される作動油の量、換言すれば、変更機構における作動油油圧の不足度合に即した態様をもってバルブ特性値の変更量を設定することができるため、同バルブ特性値を制御する際の制御不安定化を一層好適に抑制することができるようになる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関のバルブ特性制御装置において、前記検出手段は機関冷却水温及び直近の所定期間での吸入空気量積算値の少なくとも一方に基づいて作動油の温度を推定することによりこれを検出することをその要旨とする。

具体的には、請求項６に記載の発明によるように、検出手段は機関冷却水温を作動油の温度の相関値として用い、同機関冷却水温が高いときに作動油の温度が高い旨を推定する構成を採用することができる。また、内燃機関の温度は燃焼熱によって変動するが、この燃焼熱は機関吸入空気量に応じてその大きさが変化するため、直近の所定期間における機関吸入空気量の積算値を作動油の温度の相関値として用い、その積算値が大きいときに作動油の温度が高い旨を推定する構成を採用することもできる。

更にここで、作動油が燃焼室内で往復動する機関ピストンの潤滑に供せられるなど、作動油温が燃焼室の温度と高い相関をもって変化する場合は、作動油温がそのときどきの機関燃焼状態に応じて敏感に変動するようになる。従ってこのような場合には、機関冷却水温及び直近の所定期間での吸入空気量積算値の双方を作動油の温度の相関値として用い、作動油の温度を推定する構成を採用ことが望ましい。即ち、機関冷却水温は内燃機関全体の平均的な温度と高い相関を有して変化する一方、機関吸入空気量の積算値は専ら燃焼室近傍の局所的な温度変化と高い相関を有して変化する傾向があるため、上記構成によれば、機関吸入空気量の積算値及び機関冷却水温の双方を参照することにより、こうした傾向を反映した態様をもって作動油温をより正確に推定することができるようになる。尚、ここで、上記吸入空気量積算値には、これと高い相関を有して変化する機関制御量である燃料噴射量積算値をも含むものとする。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関のバルブ特性制御装置において、前記内燃機関は変速比を連続的に変更する無段変速機を介してその駆動力を車両駆動系に伝達するものであることをその要旨とする。

一般に、無段変速機を搭載する車両では、燃料消費率が最適となる目標回転速度近傍に機関回転速度が維持されるため、自ずと機関運転領域として低回転域が多用されることとなる。このため、例えば作動油が経時劣化によりその粘度が低下した状態にあり、同作動油が供給される部位での漏出量が増大している状況の下、機関運転状態が長期間にわたって低負荷運転状態に維持されると、バルブ特性変更装置における作動油の供給油圧がこれを適切に作動させるための油圧よりも低下してしまうことがある。そしてこのように作動油の供給油圧が不足する結果、バルブ特性変更装置の作動応答性が低下する、ハンチングが発生する等して機関運転状態が不安定になり、ドライバビリティが低下する、或いは機関出力や燃費等の機関性能がかえって低下するといった不都合が生じることとなる。このため、こうした不都合の発生が懸念される無段変速機を搭載した車両にあっては、請求項７に記載の発明によるように、請求項１〜６のいずれか一項に記載の発明を適用することが望ましい。

尚、本明細書において、「バルブ特性値」とは、吸気バルブや排気バルブの開時期、閉時期、最大リフト量、開弁期間、バルブオーバラップ量、更にはそれらの組み合わせを含む概念であると定義する。

（第１の実施形態）
以下、この発明にかかる内燃機関のバルブ特性制御装置をバルブタイミング変更機構の制御装置に具体化した第１の実施形態について図１〜図６を参照して説明する。図１は、本実施形態にかかる制御装置を搭載した車両の概略構成を示す模式図である。

図１に示されるようにエンジン１０の出力軸１１は、変速比を連続的に変更する無段変速機２０と連結されており、エンジン１０の駆動力は無段変速機２０に入力される。無段変速機２０の出力側は、ディファレンシャルギア２１に連結されており、エンジン１０の駆動力はこれら無段変速機２０、ディファレンシャルギア２１を介して左右の車輪２２Ｌ，２２Ｒに伝達される。

また、エンジン１０には、図示しない吸気バルブのバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更機構３０が搭載されている。バルブタイミング変更機構３０には、エンジン１０の出力軸１１と連結され、同出力軸の回転力によって駆動する機関駆動式のオイルポンプ４０によって作動油が供給される。

オイルポンプ４０は、オイルパン４１に貯留された作動油を出力軸１１の回転に基づいてバルブタイミング変更機構３０及び潤滑油として機関各摺動部へと供給する。バルブタイミング変更機構３０は、オイルポンプ４０から供給される作動油の油圧に基づいてバルブタイミングを変更する。バルブタイミング変更機構３０の供給油圧の制御は、バルブタイミング変更機構３０とオイルポンプ４０との間に設けられたオイルコントロールバルブ４２を通じて行われる。このオイルコントロールバルブ４２は、電子制御装置５０からの制御信号に基づいて作動する。

電子制御装置５０は、後述する各種センサの検出値に基づいて各種演算を行う制御部５１と、同制御部５１が各種演算を行う際に参照する演算マップや各種演算プログラムが記憶された記憶部５２とを含んで構成されている。

電子制御装置５０には、上記各種センサとして、例えば、機関冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサ６０、機関回転速度ＮＥを検出するクランクポジションセンサ６１、エンジン１０の吸入空気量ＧＡを検出するエアフロメータ６２等が接続されている。電子制御装置５０は、これら各種センサ６０〜６２の検出値を取り込み、機関運転状態に適したバルブタイミングとなるようにオイルコントロールバルブ４２を通じてバルブタイミング変更機構３０に対する作動油の給排を制御する。

以下、図２を参照してバルブタイミング変更機構３０の構成を詳しく説明する。図２は吸気バルブのバルブタイミングを変更する吸気側のバルブタイミング変更機構３０の一部断面斜視図である。

同図２に示されるように、バルブタイミング変更機構３０は、吸気バルブを開閉させる吸気カム１２ａが配設された吸気カムシャフト１２の一端に配設されている。
バルブタイミング変更機構３０は、エンジン１０の出力軸１１と同期して回転するプーリ３１と、吸気カムシャフト１２と一体回転可能に連結されたロータ３２とを相対回転可能に組み合わせることによって構成されている。プーリ３１は、タイミングベルト１３を介してエンジン１０の出力軸１１と駆動連結され、出力軸１１と同期して回転する。尚、このプーリ３１の回転方向を図２に矢印で示す。

プーリ３１には、ロータ３２を収容する円筒状のハウジング３３が形成されている。ロータ３２の外周にはその径方向に延びる複数（図２では４つ）のベーン３２ａが形成されており、ハウジング３３の内周にはそれらベーン３２ａをそれぞれ収容する複数の凹部３３ａが形成されている。図２に示されるように各凹部３３ａは、収容されたベーン３２ａによりその回転方向と反対側に位置する進角用油圧室３４と同側に位置する遅角用油圧室３５とに区画されている。

このように構成されたバルブタイミング変更機構３０にあっては、上述したオイルコントロールバルブ４２を通じて進角用油圧室３４、遅角用油圧室３５内の油圧が制御されることにより、吸気バルブのバルブタイミングが変更されることとなる。

具体的には、進角用油圧室３４内の油圧を増大させるとともに遅角用油圧室３５内の油圧を減少させることにより、ロータ３２がプーリ３１の回転方向と同方向に相対回転する。その結果、ロータ３２と連結された吸気カムシャフト１２が図２に破線矢印で示される進角側に回転し、出力軸１１の回転位相に対する吸気カム１２ａの相対位相が変更されてバルブタイミングが進角される。

一方、遅角用油圧室３５内の油圧を増大させるとともに進角用油圧室３４内の油圧を減少させた場合には、ロータ３２がプーリ３１の回転方向と逆方向に相対回転する。その結果、吸気カムシャフト１２が図２に破線矢印で示される遅角側に回転し、出力軸１１の回転位相に対する吸気カム１２ａの相対位相が変更されてバルブタイミングが遅角されるようになる。

尚、進角用油圧室３４の容積が最小の状態のとき、換言すれば吸気カムシャフト１２が最遅角位置にあるとき、吸気バルブと排気バルブのオーバラップがなくなるようにそれら各バルブの開閉時期が設定されている。

そして、機関運転状態に応じて吸気バルブの進角量を調節することによって開弁、閉弁時期や吸気バルブと排気バルブのバルブオーバラップ等を変更する。
具体的には、機関始動時やアイドル運転時等の低回転・低負荷域では、吸気バルブと排気バルブのバルブオーバラップ量をなくし、排気が吸気ポート及びシリンダ内へ吹き返す量を抑制することによって燃焼の安定化を図るようにしている。一方で発進加速時等の中負荷域では、吸気バルブを進角させることによりバルブオーバラップを大きくし、ポンピングロスの低減と、内部ＥＧＲ率を高めてエミッションの低減とを図るようにしている。

以下、図３を参照してバルブタイミング変更処理の流れを説明する。尚、図３に示される処理は、機関運転中に電子制御装置５０の制御部５１により所定の周期で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１００において、作動油の油温ＴＨＯが推定される。作動油の油温ＴＨＯは、水温センサ６０によって検出された機関冷却水温ＴＨＷ及びエアフロメータ６２によって検出された吸入空気量ＧＡの直近の所定期間における積算値ΣＧＡに基づいて推定される。

具体的には、電子制御装置５０の記憶部５２には図４に示されるような演算用のマップが記憶されており、この演算用のマップを参照して、油温ＴＨＯが推定される。このマップは、予め行った実験等の結果に基づいて機関冷却水温ＴＨＷが高いときほど、吸入空気量ＧＡの積算値ΣＧＡの値が大きいほど推定される油温ＴＨＯの値が大きくなるように設定されている。

このステップＳ１００において油温ＴＨＯが推定されると、ステップＳ１１０へと進み、推定された油温ＴＨＯと基準油温ＴＨＯｓｔとが比較され、油温ＴＨＯが基準油温ＴＨＯｓｔ以下であるか否かが判定される。

尚、この基準油温ＴＨＯｓｔは、作動油の油温ＴＨＯの上昇に伴う粘性の低下によって、バルブタイミング変更機構３０の供給油圧が不足する傾向にあることを判定することのできる油温として予め行った実験等の結果に基づいて設定されている。

そしてステップＳ１１０において、推定された油温ＴＨＯが基準油温ＴＨＯｓｔ以下である旨判定された場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、即ちバルブタイミング変更機構３０の供給油圧が十分に確保できる状態である旨判定された場合には、ステップＳ１２０へと進み、第１のマップ（以下、「目標進角量演算マップ」という）を参照して目標進角量θｔｒｇが算出される。この目標進角量演算マップには、機関回転速度ＮＥと負荷率ＫＬとから推定される機関運転状態に適した吸気バルブの目標進角量θｔｒｇが予め行った実験等の結果に基づいて設定されおり、電子制御装置５０の記憶部５２に記憶されている。尚、エンジン１０の負荷率ＫＬは、全負荷に対する現在の負荷の割合であり、一回の吸気行程における吸入空気量ＧＡに基づいて算出される。

ステップＳ１２０では、図５に示される目標進角量演算マップを参照することにより、例えばアイドル運転時のように低回転・低負荷の状態（点Ｐ１：機関回転速度ＮＥ＝ｎ１，負荷率ＫＬ＝ｋ１）にあっては、上述したようにバルブオーバラップ量をなくすべく、目標進角量θｔｒｇとして「０°ＣＡ」が算出される。一方、発進加速時等の中負荷の状態（点Ｐ２：機関回転速度ＮＥ＝ｎ２，負荷率ＫＬ＝ｋ２），（点Ｐ：３機関回転速度ＮＥ＝ｎ３，負荷率ＫＬ＝ｋ２）にあっては、上述したようにバルブオーバラップ量を大きくすべく、目標進角量θｔｒｇとして「４０°ＣＡ」が算出される。

このようにしてステップＳ１２０を通じて目標進角量θｔｒｇが算出されると、ステップＳ１３０へと進み、実際の進角量θを目標進角量θｔｒｇに一致させるようにオイルコントロールバルブ４２が制御されバルブタイミング変更機構３０が駆動される。

ステップＳ１３０を通じてバルブタイミング変更機構３０が駆動され、実際の進角量θと目標進角量θｔｒｇとの偏差が所定量以下になるとこの処理は一旦終了される。
一方、ステップＳ１１０において、推定された油温ＴＨＯが基準油温ＴＨＯｓｔよりも高い旨判定された場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、即ちバルブタイミング変更機構３０の供給油圧が不足する状態にある旨判定された場合には、ステップＳ１２５へと進み、目標進角量演算マップに替えて図６に示される第２のマップ（以下、「高油温時用マップ」という）を参照して目標進角量θｔｒｇが算出される。

この高油温時用マップは、図５に示される目標進角量演算マップと同様に機関回転速度ＮＥと負荷率ＫＬとに基づいて目標進角量θｔｒｇを算出するものであるが、目標進角量演算マップと比較して低回転域における目標進角量θｔｒｇが小さくなるようにその特性が設定されている。この高油温時用マップも目標進角量演算マップと同様、電子制御装置５０の記憶部５２に記憶されている。

具体的には、図６に示される高油温時用マップを参照することによりアイドル運転時のように低回転・低負荷状態（点Ｐ１：機関回転速度ＮＥ＝ｋ１，負荷率ＫＬ＝ｋ１）にあっては、ステップＳ１２０で参照した図５に示される目標進角量演算マップと同様に、目標進角量θｔｒｇとして「０°ＣＡ」が算出される。一方、発進加速時等の中負荷・低回転状態（点Ｐ２：機関回転速度ＮＥ＝ｎ２，負荷率ＫＬ＝ｋ２）にあっては、目標進角量θｔｒｇとしてステップＳ１２０で参照した目標進角量演算マップによる算出結果「４０°ＣＡ」よりも小さな「１０°ＣＡ」が算出される。また、中負荷域であっても、機関回転速度ＮＥが大きな状態（点Ｐ３：機関回転速度ＮＥ＝ｎ３，負荷率ＫＬ＝ｋ２）にあっては、目標進角量θｔｒｇとしてステップＳ１２０で参照した目標進角量演算マップによる算出結果と同様に「４０°ＣＡ」が算出される。

このステップＳ１２５を通じて目標進角量θｔｒｇが算出されると、ステップＳ１３０へと進み、実際の進角量θを目標進角量θｔｒｇと一致させるようにオイルコントロールバルブ４２が制御され、バルブタイミング変更機構３０が駆動される。ステップＳ１３０を通じてバルブタイミング変更機構３０が駆動され実際の進角量θと目標進角量θｔｒｇとの偏差が所定量以下になるとこの処理は一旦終了される。

上記一連の処理（ステップＳ１００〜ステップＳ１３０）が所定の周期で繰り返されることにより、作動油の油温ＴＨＯに基づいて目標進角量θｔｒｇを設定する際に参照する演算マップを切り替えながら、吸気バルブのバルブタイミングが変更されることとなる。

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）作動油の油温ＴＨＯが基準油温ＴＨＯｓｔよりも高いことに基づいてバルブタイミング変更機構３０に対する供給油圧が不足しやすい状態である旨判定された場合には、演算マップが、通常の目標進角量演算マップと比較して低回転域における目標進角量θｔｒｇが小さくなるようにその特性が設定されている高油温時用マップに切り替えられる。従って、機関回転速度ＮＥが低回転域にありオイルポンプ４０から十分な量の作動油が吐出できないときに、バルブタイミング変更機構３０を駆動してバルブタイミングを変更する際の変更量が制限されるようになり、不十分な作動油の油圧に基づいてバルブタイミング変更機構３０を駆動することに起因するハンチング等、バルブタイミングを制御する際の制御不安定化を抑制することができるようになる。

（２）上記実施形態では、作動油の油温ＴＨＯを推定する手段として、機関冷却水温ＴＨＷと直近の所定期間における吸入空気量ＧＡの積算値ΣＧＡを作動油の温度の相関値として用いている。機関冷却水温ＴＨＷはエンジン１０全体の平均的な温度と高い相関を有して変化する一方、吸入空気量ＧＡの積算値ΣＧＡは専ら燃焼室近傍の局所的な温度変化と高い相関を有して変化する傾向がある。そのため、上記実施形態のように吸入空気量ＧＡの積算値ΣＧＡ及び機関冷却水温ＴＨＷの双方を参照することにより、こうした傾向を反映した態様をもって作動油温をより正確に推定することができるようになる。

（３）上記実施形態のように無段変速機２０を搭載する車両では、燃料消費率が最適となる目標回転速度近傍に機関回転速度ＮＥが維持されるため、自ずと機関運転領域として低回転域が多用されることとなる。このため、例えば作動油が経時劣化によりその粘度が低下した状態にあり、同作動油が供給される部位での漏出量が増大している状況の下、機関運転状態が長期間にわたって低負荷運転状態に維持されると、バルブタイミング変更機構３０における作動油の供給油圧がこれを適切に作動させるための油圧よりも低下してしまうことがある。そしてこのように作動油の供給油圧が不足する結果、バルブタイミング変更機構３０の作動応答性が低下する、ハンチングが発生する等して機関運転状態が不安定になり、ドライバビリティが低下する、或いは機関出力や燃費等の機関性能がかえって低下するといった不都合が生じることとなる。上記実施形態によれば、こうした作動油の供給油圧が不足しやすい状態にある場合には、低回転域におけるバルブタイミングの目標進角量θｔｒｇが小さく設定された高油温時用マップを参照してバルブタイミングの変更を行うようにしているため、こうした不都合の発生も好適に抑制することができる。

尚、上記第１の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上述したバルブタイミング変更処理（ステップＳ１００〜ステップＳ１３０）において、作動油の油温ＴＨＯを推定するステップＳ１００の処理に先立って、機関回転速度ＮＥに基づいてバルブタイミング変更機構３０の供給油圧が不足する状態か否かを判定する処理を加え、機関回転速度ＮＥが低回転域にあり且つ作動油の油温ＴＨＯが相対的に高いときに演算用マップを通常の目標進角量演算マップから高油温時用マップに切り替える構成としてもよい。

具体的には、図７に示されるようにバルブタイミング変更処理に際して、はじめにステップＳ５０において、機関回転速度ＮＥが基準回転速度ＮＥｓｔよりも小さいか否かが判定される。尚、基準回転速度ＮＥｓｔは、作動油の油温ＴＨＯが高くなり粘性が低下している場合であっても十分に油圧を確保することのできる機関回転速度として、オイルポンプ４０の吐出能力等を考慮して予め行われた実験等の結果に基づいて設定されている。

ステップＳ５０において、機関回転速度ＮＥが基準回転速度ＮＥｓｔ以上である旨判定された場合（ステップＳ５０：ＮＯ）、即ち作動油の油温ＴＨＯが高いときであっても供給油圧を十分に確保することのできる状態である旨判定された場合には、ステップＳ１００及びステップＳ１１０の処理をスキップしてステップＳ１２０へと進み、上記第１の実施形態と同様にステップＳ１２０及びステップＳ１３０を通じて目標進角量θｔｒｇが算出され、バルブタイミング変更機構３０が駆動される。

一方、ステップＳ５０において、機関回転速度ＮＥが基準回転速度ＮＥｓｔより小さい旨判定された場合（ステップＳ５０：ＹＥＳ）、即ち機関回転速度ＮＥが低いため作動油の油温ＴＨＯが高いときには供給油圧が不足する旨判定された場合には、ステップＳ１００へと進み、上記第１の実施形態と同様にステップＳ１００〜ステップＳ１３０を通じて、油温ＴＨＯに基づいて目標進角量θｔｒｇを算出する際の演算マップを切り替ながらバルブタイミング変更機構３０が駆動される。

こうした構成によれば、機関回転速度ＮＥが低回転域にあり且つ作動油の油温ＴＨＯが相対的に高いため、バルブタイミング変更機構３０の作動に十分な油圧が確保できない場合には、目標進角量θｔｒｇを設定する際の演算用マップが通常の目標進角量演算マップから高油温時用マップに切り替えられる。従って、上記第１の実施形態と同様に、供給油圧が不足する場合には、バルブタイミング変更機構３０を駆動してバルブタイミングを変更する際の変更量が制限されるようになり、不十分な作動油の油圧に基づいてバルブタイミング変更機構３０を駆動することに起因するハンチング等、バルブタイミングを制御する際の制御不安定化を抑制することができるようになる。

また、この構成にあっては、ステップＳ５０を通じて機関回転速度ＮＥが基準回転速度ＮＥｓｔよりも小さい旨判定され且つステップＳ１１０を通じて油温ＴＨＯが基準油温ＴＨＯｓｔより高い旨判定されたときにのみ、演算用マップを高油温時用マップに切り替える。そのため、高油温時用マップは図６の一点鎖線で囲まれた部分Ａのように低回転域における目標進角量θｔｒｇが算出できるものであればよい。そのため、演算マップを記憶するための記憶容量を小さくすることができるようになる。
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、図８及び図９を参照して説明する。第１の実施形態では、作動油の油温ＴＨＯが高い場合には、低回転域におけるバルブタイミングの変更量が小さくなるように目標進角量θｔｒｇが設定された高油温時用マップに切り替えることにより、供給油圧が不足した状態におけるバルブタイミングの変更を抑制する構成を採用した。これに対して本実施形態では、バルブタイミング変更機構３０の目標進角量θｔｒｇに対して作動油の油温ＴＨＯに基づいて進角量ガード値θｇｒｄを設定することにより、バルブタイミングの変更量を制限するようにしている。

以下、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、両実施形態の相違点、特にバルブタイミング変更処理の流れを中心に説明する。
図８は、この実施形態におけるバルブタイミング変更処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、第１の実施形態と同様に機関運転中に電子制御装置５０の制御部５１により繰り返し実行される。

この一連の処理が開始されると、図８に示されるように、まず、ステップＳ２００において、油温ＴＨＯが推定される。油温ＴＨＯの推定は、上記第１の実施形態におけるステップＳ１００と同様に電子制御装置５０の記憶部５２に記憶された図４に示される演算用のマップを参照して行われる。

次に、ステップＳ２１０において、ガード値演算用マップを参照して進角量ガード値θｇｒｄが算出される。ガード値演算用マップは、図９に示されるように機関回転速度ＮＥが低いほど、また作動油の油温ＴＨＯが高いほど進角量ガード値θｇｒｄが小さくなるように設定されている。尚、このガード値演算用マップも他の演算用マップと同様、電子制御装置５０の記憶部５２に記憶されている。

そして、このガード値演算用マップを参照することにより、例えばエンジン１０の各摺動部位からの作動油の漏出量が比較的少ない油温ＴＨＯが１１０℃以下の場合には、機関回転速度ＮＥがＮ１，Ｎ２，Ｎ３（Ｎ１＜Ｎ２＜Ｎ３）のいずれの場合であっても進角量ガード値θｇｒｄがバルブタイミング変更機構３０の最大進角量である「４０°ＣＡ」に設定される。即ちこの場合、進角量の制限は実質的には行われない。

一方、油温ＴＨＯが１１０℃より高く、１２０℃以下の場合には、機関回転速度がＮ１のときに進角量ガード値θｇｒｄが「３０°ＣＡ」に、機関回転速度ＮＥがＮ２のときに「３５°ＣＡ」に設定される。また、油温ＴＨＯが１２０℃より高く、１３０℃以下の場合には、機関回転速度ＮＥがＮ１，Ｎ２のときに進角量ガード値θｇｒｄが「１５°ＣＡ」に設定される。そして、油温ＴＨＯが１３０℃より高い場合には、機関回転速度ＮＥがＮ１，Ｎ２のときには進角量ガード値θｇｒｄが「０°ＣＡ」に設定される。

尚、油温ＴＨＯが１１０℃より高い状態であっても、機関回転速度ＮＥが高い（機関回転速度ＮＥ＞Ｎ３）ときには、オイルポンプ４０から吐出される作動油の量が多くバルブタイミング変更機構３０の作動に必要な供給油圧が十分に確保されるようになるため、進角量ガード値θｇｒｄは「４０°ＣＡ」に設定される。

このようにして進角量ガード値θｇｒｄが算出されると、ステップＳ２２０へと進み、上記第１の実施形態と同様に図５に示される目標進角量演算マップを参照して目標進角量θｔｒｇが算出される。

そして、ステップ２３０において、目標進角量θｔｒｇが進角量ガード値θｇｒｄよりも大きいか否かが判定される。ステップＳ２３０において目標進角量θｔｒｇが進角量ガード値θｇｒｄよりも大きい旨判定された場合には（ステップＳ２３０：ＹＥＳ）、ステップＳ２４０へと進み、この算出された目標進角量θｔｒｇが進角量ガード値θｇｒｄを上限として再設定される。一方、ステップ２３０において目標進角量θｔｒｇが進角量ガード値θｇｒｄ以下である旨判定された場合には（ステップＳ２３０：ＮＯ）、ステップＳ２４０をスキップして、ステップＳ２５０へと進む。このようにステップＳ２２０〜Ｓ２４０を通じて目標進角量θｔｒｇが設定されると、ステップＳ２５０において、実際の進角量θを目標進角量θｔｒｇと一致させるようにバルブタイミング変更機構３０が駆動される。

ステップＳ２５０を通じてバルブタイミング変更機構３０が駆動され実際の進角量θと目標進角量θｔｒｇとの偏差が所定量以下になるとこの処理は一旦終了される。
上記一連の処理（ステップＳ２００〜ステップＳ２５０）が所定の周期で繰り返されることにより、吸気バルブのバルブタイミングが変更されることとなる。

上記第２の実施形態によれば、第１の実施形態において記載した（２）及び（３）の効果と併せて以下の効果を得ることができる。
（４）進角量ガード値θｇｒｄが設定され、機関回転速度ＮＥが低回転域にあり且つ作動油の油温ＴＨＯが高いときに目標進角量θｔｒｇが制限されるため、バルブタイミングの変更量が制限される。そのため、不十分な作動油の油圧に基づいてバルブタイミング変更機構３０を駆動することに起因するバルブタイミングのハンチング等、バルブタイミングを制御する際の制御不安定化を抑制することができるようになる。

（５）また、油温ＴＨＯが高いときほど進角量ガード値θｇｒｄが小さな値に設定されるため、作動油の粘性が低下して作動油が供給される各部位における漏出量、換言すれば、バルブタイミング変更機構３０における作動油油圧の不足度合に即した態様をもって目標進角量θｔｒｇを設定することができる。このため、バルブタイミングを制御する際の制御不安定化を一層好適に抑制することができるようになる。

（６）更に、機関回転速度ＮＥが低いときほど、進角量ガード値θｇｒｄが小さな値に設定されるため、オイルポンプ４０から吐出される作動油の量、換言すれば、バルブタイミング変更機構３０における作動油油圧の不足度合に即した態様をもって目標進角量θｔｒｇを設定することができる。このため、バルブタイミングを制御する際の制御不安定化を一層好適に抑制することができるようになる。

尚、上記第２の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・機関回転速度ＮＥと作動油の油温ＴＨＯとに基づいて進角量ガード値θｇｒｄを設定し、同進角量ガード値θｇｒｄを機関回転速度ＮＥが低いときほど、また作動油の油温ＴＨＯが高いときほど小さな値に設定する構成を示したが、この発明はこうした構成に限定されるものではない。即ち、機関回転速度ＮＥが低回転域にあり且つ作動油の油温ＴＨＯが高いときにバルブタイミングの変更量を制限することができる構成であればよい。例えば機関回転速度ＮＥが一定の回転速度未満の場合には、作動油の油温ＴＨＯが高いほど進角量ガード値θｇｒｄが小さく設定される構成や、作動油の油温ＴＨＯが一定の油温以上の場合には、機関回転速度ＮＥが低いほど進角量ガード値θｇｒｄが小さく設定するといった構成を採用することもできる。

尚、上記第１及び第２の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、水温センサ６０によって検出された機関冷却水温ＴＨＷ及びエアフロメータ６２によって検出された吸入空気量ＧＡの直近の所定期間における積算値ΣＧＡに基づいて作動油の油温ＴＨＯを推定する構成を示した。これに対して、吸入空気量ＧＡの積算値ΣＧＡに替えて、燃料噴射量の積算値等、吸入空気量ＧＡの積算値ΣＧＡと高い相関を有して変化する機関制御量を利用して油温ＴＨＯを算出する構成としてもよい。

・また、油温検出手段として、図１に破線で示されるように油温ＴＨＯを直接検出する油温センサ６３を設けてもよい。
・上記実施形態では、この発明を吸気バルブのバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更機構３０の制御装置として具体化した例を示したが、この発明はこうした構成に限定されるものではない。即ち、吸気側及び排気側の双方にバルブタイミング変更機構を設け、吸気バルブ及び排気バルブのバルブタイミングをそれぞれ変更する構成や、排気側にバルブタイミング変更機構を設け、排気バルブのバルブタイミングのみを変更する構成にあっても、この発明を適用することができる。

・また、吸気側及び排気側の双方にバルブタイミング変更機構を設けた内燃機関にこの発明を適用する場合にあっては、吸気側及び排気側のバルブタイミング変更機構のうち一方の作動量を制限することにより、他方を駆動するための油圧を確保することができるようになる。そのため、一方の駆動を優先させるべく、その変更量の制限態様に差を設ける構成や、吸気側及び排気側のうち一方のバルブタイミング変更機構における変更量を制限するといった構成を採用することもできる。

また、吸気側と排気側のバルブタイミング変更機構における変更量の制限態様に差を設ける構成を採用する場合には、機関出力等に与える影響の大きな吸気側のバルブタイミング変更機構を優先的に作動させるべく、排気側のバルブタイミング変更機構における変更量が吸気側よりも大きく制限される制限態様に設定することが望ましい。

・また、上記実施形態では、機関バルブのバルブ特性値を変更する変更機構の一例として、バルブタイミングを機関運転状態に応じて適切なタイミングに変更するバルブタイミング変更機構３０を示した。これに対して、この発明にかかる内燃機関のバルブ特性制御装置の対象とする変更機構は、こうした構成に限られるものではなく、機関駆動式のオイルポンプから供給される作動油の供給油圧を利用してバルブ特性を変更する変更機構であればよい。即ち、同変更機構は、閉弁時期、開弁時期、開弁期間、最大リフト量、吸気バルブ及び排気バルブの各開弁期間のオーバラップ量といった個々のパラメータ、或いは閉弁時期及び開弁時期、開弁期間及び最大リフト量等々、これらパラメータを組み合わせたものを変更するものであってもよい。

この発明の第１実施形態にかかる制御装置を搭載した車両の概略構成を示す模式図。 同実施形態にかかるバルブタイミング変更機構の一部断面斜視図。 同実施形態にかかるバルブタイミング制御についてその処理手順を示すフローチャート。 吸入空気量の積算値及び機関冷却水温と油温との関係を示すグラフ。 目標進角量演算マップにおける機関回転速度及び負荷率と吸気バルブの目標進角量との関係を示すグラフ。 高油温時用マップにおける機関回転速度及び負荷率と吸気バルブの目標進角量との関係を示すグラフ。 同実施形態の変更例としてのバルブタイミング制御についてその処理手順を示すフローチャート。 第２の実施形態にかかるバルブタイミング制御についてその処理手順を示すフローチャート。 ガード値演算用マップにおける機関回転速度及び作動油の油温と進角量ガード値との関係を示すグラフ。 従来のバルブタイミング変更機構の構成を示す断面図。

符号の説明

１０…エンジン、１１…出力軸、１２…吸気カムシャフト、１２ａ…吸気カム、１３…タイミングベルト、２０…無段変速機、２１…ディファレンシャルギア、２２Ｌ，２２Ｒ…車輪、３０…バルブタイミング変更機構、３１…プーリ、３２…ロータ、３２ａ…ベーン、３３…ハウジング、３３ａ…凹部、３４…進角用油圧室、３５…遅角用油圧室、４０…オイルポンプ、４１…オイルパン、４２…オイルコントロールバルブ、５０…電子制御装置、５１…制御部、５２…記憶部、６０…水温センサ、６１…クランクポジションセンサ、６２…エアフロメータ。

Claims (7)

1. 機関駆動式の油圧ポンプから供給される作動油の油圧に基づいて機関バルブのバルブ特性値を変更する変更機構と、前記変更機構を駆動して機関バルブのバルブ特性値をその目標値に制御する制御手段とを有する内燃機関のバルブ特性制御装置において、
   前記制御手段は、機関回転速度を含む複数の機関制御値に基づいて前記バルブ特性値の目標値を算出するための演算用マップとして、第１のマップと、機関回転速度が低回転域にあるとき、機関制御値の変化に対応するバルブ特性値の変更量が前記第１のマップと比較して小さく設定された第２のマップとを記憶する記憶手段と、作動油の温度を検出する検出手段とを含み、
   前記検出される作動油の温度が相対的に高いときに前記演算用マップを前記第１のマップから前記第２のマップに切り替える
   ことを特徴とする内燃機関のバルブ特性制御装置。
2. 機関駆動式の油圧ポンプから供給される作動油の油圧に基づいて機関バルブのバルブ特性値を変更する変更機構と、前記変更機構を駆動して機関バルブのバルブ特性値をその目標値に制御する制御手段とを有する内燃機関のバルブ特性制御装置において、
   前記制御手段は、機関制御値に基づいて前記バルブ特性値の目標値を算出するための演算用マップとして、第１のマップと、機関制御値の変化に対応するバルブ特性値の変更量が前記第１のマップと比較して小さく設定された第２のマップとを記憶する記憶手段と、作動油の温度を検出する検出手段とを含み、
   機関回転速度が低回転域にあり且つ前記検出される作動油の温度が相対的に高いときに前記演算用マップを前記第１のマップから前記第２のマップに切り替える
   ことを特徴とする内燃機関のバルブ特性制御装置。
3. 機関駆動式の油圧ポンプから供給される作動油の油圧に基づいて機関バルブのバルブ特性値を変更する変更機構と、前記変更機構を駆動して機関バルブのバルブ特性値をその目標値に制御する制御手段とを有する内燃機関のバルブ特性制御装置において、
   前記制御手段は作動油の温度を検出する検出手段を含み、機関回転速度が低回転域にあり且つ前記検出される作動油の温度が相対的に高いときに前記変更機構を通じてバルブ特性値を変更する際の変更量を制限し、該制限のもと前記変更機構を通じてバルブ特性値を制御する
   ことを特徴とする内燃機関のバルブ特性制御装置。
4. 請求項３に記載の内燃機関のバルブ特性制御装置において、
   前記制御手段は前記検出される作動油の温度が相対的に高くなるほど前記変更量が小さくなるようにこれを制限する
   ことを特徴とする内燃機関のバルブ特性制御装置。
5. 請求項３又は請求項４に記載の内燃機関のバルブ特性制御装置において、
   前記制御手段は機関回転速度が相対的に低いときほど前記変更量が小さくなるようにこれを制限する
   ことを特徴とする内燃機関のバルブ特性制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関のバルブ特性制御装置において、
   前記検出手段は機関冷却水温及び直近の所定期間での吸入空気量積算値の少なくとも一方に基づいて作動油の温度を推定することによりこれを検出する
   ことを特徴とする内燃機関のバルブ特性制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関のバルブ特性制御装置において、
   前記内燃機関は変速比を連続的に変更する無段変速機を介してその駆動力を車両駆動系に伝達するものである
   ことを特徴とする内燃機関のバルブ特性制御装置。

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