JP2009036051A - 内燃機関のバルブ開閉タイミング制御装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】過度時と定常時の排気脈動のズレを考慮して、過度時においても最適なＶＴＴ制御を行うことが可能な内燃機関のバルブ開閉タイミング制御装置及び内燃機関のバルブ開閉タイミング制御方法を提供することを目的とする。
【解決手段】ＥＣＵ５１は、エンジン１０が過度状態の場合に、過度時の排気温度と定常時の排気温度との差分に基づいて、エンジン回転数の過度時と定常時との排気脈動のズレ分を補正し、補正したエンジン回転数に基づいて、排気ＶＶＴ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｖｅ Ｔｉｍｉｎｇ）目標値を算出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関のバルブ開閉タイミング制御装置及び内燃機関のバルブ開閉タイミング制御方法に関し、詳細には、内燃機関の排気弁の開閉タイミングの変更することができる内燃機関のバルブ開閉タイミング制御装置及び内燃機関のバルブ開閉タイミング制御方法に関する。

内燃機関の運転状態に応じて、吸気弁または排気弁の開閉タイミングを制御し、出力増加または燃費の改善を図ることのできるバルブ開閉タイミング制御装置は公知である。

例えば、特許文献１のバルブタイミング制御装置では、内燃機関の吸気弁または排気弁の開閉タイミングを、少なくとも２段階に非連続的に切換可能なバルブ開閉タイミング可変アクチュエータ（ＶＶＴ）を備えたバルブ開閉タイミング制御装置において、機関の運転状態パラメータに応じて、ＶＶＴの切換タイミングとなる機関回転数の目標値を、変速機のシフト位置に基づいた値と、機関回転数の変化率に基づいた値の２通り演算し、このうち現在の機関回転数に近い方が最適目標値として選択し、この最適目標値に実際の機関回転数が達した時にＶＶＴの切換タイミングを切り換えるように構成している。

特開平８−１４４７９３号公報

しかしながら、上記従来技術では、定常運転時（以下「定常時」と称する）と過度運転時（以下「過度時」と称する）との排気温度の差を考慮していないという問題がある。定常時と過度時では、排気温度が異なるため、排気温度の変化に起因して排気脈動の周波数が変化する。

図７は、定常時と過度時の排気脈動を説明するための図である。同図に示すように、過度時の排気脈動と定常時の排気脈動はズレがあるため、ＶＶＴ最適値が変化する。このため、過度時に定常時と同様なＶＶＴ制御を行うと、定常時のエンジントルクを再現することができない（トルクダウンとなる）。例えば、過度時には、排気脈動の負圧波｛排気脈動の極小部分近傍（正圧波も含む場合がある）を負圧波と言う｝を、オーバーラップ期間（吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とが重なる期間、換言すれば吸気弁と排気弁とが共に開弁している期間）に当てる（一致させる）ことができない場合がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、過度時と定常時の排気脈動のズレを考慮して、過度時においても最適なＶＶＴ制御を行うことが可能な内燃機関のバルブ開閉タイミング制御装置及び内燃機関のバルブ開閉タイミング制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、運転状態に応じて、少なくとも内燃機関の排気弁の開閉タイミングを制御する内燃機関のバルブ開閉タイミング制御装置において、前記内燃機関が過度状態の場合に、定常時の排気温度と過度時の排気温度との差分に基づいて、機関回転数の定常状態と過度状態との排気脈動のズレ分を補正し、補正した機関回転数に基づいて、排気ＶＶＴ（Variable Valve Timing）目標値を算出するＶＶＴ制御手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記ＶＶＴ制御手段は、前記内燃機関が定常状態の場合において、機関回転数と、負荷と、排気ＶＶＴ目標値を関連づけた排気ＶＶＴ目標値マップと、 前記内燃機関が定常状態の場合において、機関回転数と、負荷と、及び定常時の排気温度を関連づけた定常排気温度マップと、前記内燃機関が過度状態において、変速機のギヤポジション毎に、機関回転数と、負荷と、及び過度時の排気温度を関連づけた過度排気温度マップと、を備え、前記内燃機関が定常状態である場合には、前記定常排気ＶＶＴマップを参照して、機関回転数と、負荷とに基づいて、排気ＶＶＴ目標値を算出し、前記内燃機関が過度状態である場合には、前記過度排気温度マップを参照して、前記変速機のギヤポジションと、機関回転数と、負荷に基づいて、過度時の排気温度を算出し、また、前記定常排気温度マップを参照して、機関回転数、及び負荷に基づいて定常時の排気温度を算出し、前記定常時の排気温度と前記過度時の排気温度との差分に基づいて、機関回転数の過度状態と定常状態との排気脈動のズレ分を補正し、前記定常排気温度マップを参照して、前記補正した機関回転数、及び負荷に基づいて、排気ＶＶＴ目標値を算出する排気ＶＶＴ目標値算出手段と、を備えることが望ましい。

上記した課題を解決して、本発明の目的を達成するために、本発明は、運転状態に応じて、少なくとも内燃機関の排気弁の開閉タイミングを制御する内燃機関のバルブ開閉タイミング制御方法において、内燃機関が過度状態の場合に、定常時の排気温度と過度時の排気温度との差分に基づいて、機関回転数の定常状態と過度状態との排気脈動のズレ分を補正し、補正した機関回転数に基づいて、排気ＶＶＴ（Variable Valve Timing）目標値を算出する工程を備えることが望ましい。

本発明に係る内燃機関のバルブ開閉タイミング制御装置によれば、運転状態に応じて、少なくとも内燃機関の排気弁の開閉タイミングを制御する内燃機関のバルブ開閉タイミング制御装置において、内燃機関が過度状態の場合に、定常時の排気温度と過度時の排気温度との差分に基づいて、機関回転数の定常状態と過度状態との排気脈動のズレ分を補正し、補正した機関回転数に基づいて、排気ＶＶＴ（Variable Valve Timing）目標値を算出するＶＶＴ制御手段を備えているので、過度時と定常時の排気脈動のズレを考慮して、過度時においても最適なＶＴＴ制御を行うことが可能な内燃機関のバルブ開閉タイミング制御装置を提供することが可能となるという効果を奏する。

以下に、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるものまたは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関のバルブ開閉タイミング制御装置を適用したエンジンを表す概略構成図である。

図１に示すように、内燃機関としてのエンジン１０は多気筒筒内噴射式であって、シリンダブロック１１上にシリンダヘッド１２が締結されており、このシリンダブロック１１に形成された複数のシリンダボア１３にピストン１４がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１の下部にクランクケース１５が締結され、このクランクケース１５内にクランクシャフト１６が回転自在に支持されており、各ピストン１４はコネクティングロッド１７を介してこのクランクシャフト１６にそれぞれ連結されている。

燃焼室１８は、シリンダブロック１１におけるシリンダボア１３の壁面とシリンダヘッド１２の下面とピストン１４の頂面により構成されており、この燃焼室１８は、上部（シリンダヘッド１２の下面）の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。そして、この燃焼室１８の上部、つまり、シリンダヘッド１２の下面に吸気ポート１９及び排気ポート２０が対向して形成されており、この吸気ポート１９及び排気ポート２０に対して吸気弁２１及び排気弁２２の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁２１及び排気弁２２は、シリンダヘッド１２に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート１９及び排気ポート２０を閉止する方向（図１にて上方）に付勢支持されている。また、シリンダヘッド１２には、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転自在に支持されており、吸気カム２５及び排気カム２６が吸気弁２１及び排気弁２２の上端部に接触している。

なお、図示しないが、クランクシャフト１６に固結されたクランクシャフトスプロケットと、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４にそれぞれ固結された各カムシャフトスプロケットとは、無端のタイミングチェーンが掛け回されており、クランクシャフト１６と吸気カムシャフト２３と排気カムシャフト２４が連動可能となっている。

従って、クランクシャフト１６に同期して吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転すると、吸気カム２５及び排気カム２６が吸気弁２１及び排気弁２２を所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１９及び排気ポート２０を開閉し、吸気ポート１９と燃焼室１８、燃焼室１８と排気ポート２０とをそれぞれ連通することができる。この場合、この吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４は、クランクシャフト１６が２回転（７２０度）する間に１回転（３６０度）するように設定されている。そのため、エンジン１０は、クランクシャフト１６が２回転する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４行程を実行することとなり、このとき、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が１回転することとなる。

また、このエンジン１０の動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁２１及び排気弁２２を最適な開閉タイミングに制御する吸気・排気可変動弁機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing−intelligent）２７、２８となっている。この吸気・排気可変動弁機構２７、２８は、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４の軸端部にＶＶＴコントローラ２９、３０が設けられて構成され、オイルコントロールバルブ３１、３２からの油圧をこのＶＶＴコントローラ２９、３０の図示しない進角室及び遅角室に作用させることによりカムスプロケットに対するカムシャフト２３、２４の位相を変更し、吸気弁２１及び排気弁２２の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、吸気・排気可変動弁機構２７、２８は、吸気弁２１及び排気弁２２の作用角（開放期間）を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ３３、３４が設けられている。

吸気ポート１９には、吸気マニホールド３５を介してサージタンク３６が連結され、このサージタンク３６に吸気管３７が連結されており、この吸気管３７の空気取入口にはエアクリーナ３８が取付けられている。そして、このエアクリーナ３８の下流側にスロットル弁３９を有する電子スロットル装置４０が設けられている。また、シリンダヘッド１２には、燃焼室１８に直接燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）４１が装着されており、このインジェクタ４１は、吸気ポート１９側に位置して上下方向に所定角度傾斜して配置されている。各気筒に装着されるインジェクタ４１はデリバリパイプ４２に連結され、このデリバリパイプ４２には高圧燃料供給管４３を介して高圧燃料ポンプ（燃料ポンプ）４４が連結されている。更に、シリンダヘッド１２には、燃焼室１８の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ４５が装着されている。

一方、排気ポート２０には、排気マニホールド４６を介して排気管４７が連結されており、この排気管４７には排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどの有害物質を浄化処理する三元触媒４８、４９が装着されている。また、エンジン１０には、クランキングを行うスタータモータ５０が設けられており、エンジン始動時に図示しないピニオンギヤがリングギヤと噛み合った後、回転力がピニオンギヤからリングギヤへと伝わり、クランクシャフト１６を回転することができる。

ところで、車両には、エンジン１０の各部を制御するＥＣＵ（電子制御ユニット）５１が搭載されており、このＥＣＵ５１は、ＣＰＵ（中央処理ユニット）、メモリ、入出力インターフェイス等で構成されており、ＣＰＵは、メモリに格納されたプログラムを実行することにより、エンジン１０の各部を制御する。

吸気管３７の上流側にはエアフローセンサ５２及び吸気温センサ５３が装着され、また、サージタンク３６には吸気圧センサ５４が設けられており、計測した吸入空気量、吸気温度、吸気圧（吸気管負圧）をＥＣＵ５１に出力している。また、電子スロットル装置４０にはスロットルポジションセンサ５５が装着されており、現在のスロットル開度をＥＣＵ５１に出力しており、アクセルポジションセンサ５６は、現在のアクセル開度をＥＣＵ５１に出力している。また、ギヤポジションセンサ８０は、変速機の現在のギヤポジションをＥＣＵ５１に出力している。変速機（不図示）は、エンジン１０の出力軸に接続されており、公知の形式の有段変速機であり、自動変速機またはクラッチ付き手動変速機である。

更に、回転速度検出手段としてのクランク角センサ５７は、検出した各気筒のクランク角度をＥＣＵ５１に出力し、このＥＣＵ５１は検出したクランク角度に基づいて各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出している。なおここで、エンジン回転数は、言い換えれば、クランクシャフト１６の回転速度に対応し、このクランクシャフト１６の回転速度が高くなれば、クランクシャフト１６の回転数、すなわち、エンジン１０のエンジン回転数も高くなる。

また、シリンダブロック１１にはエンジン冷却水温を検出する水温センサ５８が設けられており、検出したエンジン冷却水温をＥＣＵ５１に出力している。更に、シリンダヘッド１２には燃焼室１８内の圧力、つまり、筒内圧力を検出する筒内圧検出手段としての筒内圧センサ５９が設けられており、検出した筒内圧力をＥＣＵ５１に出力している。また、各インジェクタ４１に連通するデリバリパイプ４２には燃料圧力を検出する燃圧センサ６０が設けられており、検出した燃料圧力をＥＣＵ５１に出力している。一方、排気管４７には、三元触媒４８の上流側及び下流側に位置して排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサ６１、６２が設けられており、検出した酸素濃度をＥＣＵ５１に出力している。

従って、ＥＣＵ５１は、検出した燃料圧力に基づいてこの燃料圧力が所定圧力となるように高圧燃料ポンプ４４を駆動すると共に、検出した吸入空気量、吸気温度、吸気圧、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、エンジン冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量（燃料噴射時間）、噴射時期、点火時期などを決定し、インジェクタ４１及び点火プラグ４５を駆動して燃料噴射及び点火を実行する。また、ＥＣＵ５１は、検出した排気ガスの酸素濃度をフィードバックして空燃比がストイキ（理論空燃比）となるように燃料噴射量を補正している。

また、ＥＣＵ５１は、エンジン運転状態に基づいて吸気・排気可変動弁機構２７、２８を制御可能となっている。すなわち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁２２の閉止時期と吸気弁２１の開放時期のオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート１９または燃焼室１８に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲ率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁２１の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート１９に吹き返す量を少なくし、体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁２１の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとし、体積効率を向上させる。

また、ＥＣＵ５１は、後述する排気ＶＶＴ目標値算出処理（図４及び図５参照）を実行して、過度時と定常時の排気温度の相違に基づく排気脈動のズレを補正して、排気弁２２の排気ＶＶＴ目標値（目標進角量、遅角量）を算出する。

つぎに、過度時におけるＥＣＵ５１のＶＶＴ制御（排気温度補正）について詳細に説明する。上述したように、過度時では、定常時のエンジントルクが再現できない。その理由として、定常時と過度時の排気温度の違い（上昇遅れ）に起因する排気脈動のズレの影響がある。

図２は、定常時と過度時の排気温度とエンジントルクの実験結果の一例を示す図である。同図は、定常時と、過度時（ギヤポジション：１ｓｔ、５ｔｈ）のエンジントルク（Ｎ・ｍ）と排気マニュホールド集合部の排気温度（℃）の特性を示しており、横軸はエンジン回転数、縦軸は、エンジントルク（Ｎ・ｍ）、排気マニュホールド集合部の排気温度（℃）を示している。

図３は、過度時の排気脈動の排圧の実験結果の一例を示す図である。同図は、エンジン回転数を変化させた場合の排気脈度の排圧の特性を示しており、横軸はクランク角度、縦軸は、エンジン回転数（ｒｐｍ）及び排気脈度の排圧（ｋＰａ）を示している。

図２に示すように、定常時と過度時では排気温度が異なっている。排気温度は、排気脈動に直接影響するため、定常時と過度時では、エンジン回転数は同じでも、排気温度が相違しており、排気脈動は同等ではない。特に、図２のＡの領域では、定常時と過度時で、エンジントルクが異なっている。図２のＡの領域は、図３のＢの領域に対応しており、この図３のＢの領域では、排気脈動の正圧域であるために、排気温度による排気脈動のズレによるエンジントルクの影響度が大きく（エンジントルクの低下が大きく）、この領域での最適ＶＶＴ値は、定常時と過度時とでは大きく異なる。例えば、定常時には、排気脈動の負圧域をオーバーラップ区間に当てて、最適排気ＶＶＴ値としているが、定常時と過度時でオーバーラップ区間を同じにした場合には、過度時には、オーバーラップ区間に、排気脈動の負圧域を当てることができず、正圧域が当たることになるため、エンジントルクが低下してしまう。

また、上記図２に示すように、過度時の排気温度の上昇速度は、ギヤポジションにより異なり、エンジン回転数上昇速度の影響を受けるため、本実施例では、過度時の排気温度を算出するために、ギヤポジション毎に過度排気温度マップを設け、過度時の排気温度を算出する。その過度時の排気温度と定常時の排気温度の差から排気脈動のズレ分に対応するエンジン回転数のズレ量を算出し、エンジン回転数のズレ量を補正して、排気ＶＶＴ目標値を算出する。

図４は、ＥＣＵ５１の排気ＶＶＴ目標値算出処理を説明するためのフローチャートである。図５は、ＥＣＵ５１が排気ＶＶＴ目標値算出処理を説明するための説明図であり、定常排気温度マップ、過度排気温度マップ、排気ＶＶＴ目標値マップの一例を示している。
図４及び図５において、両者のステップ番号は対応している。

ＥＣＵ５１は、図５に示すような、定常排気温度マップ１０１、過度排気温度マップ１０２、排気ＶＶＴ目標値マップ１０３を備えている。

定常排気温度マップ１０１は、予め定常状態での実験を行い、エンジン回転数と負荷（例えば、吸入空気量、スロットル開度、排気負圧）を変数として、定常時の排気温度を格納したものである。ＥＣＵ５１は、この定常排気温度マップ１０１を参照して、検出したエンジン回転数及び負荷に基づいて、定常時の排気温度を算出する。

過度排気温度マップ１０２は、予めギヤポジション（１ｓｔ〜８ｔｈ）毎に過度状態での実験を行い、ギヤポジション（１ｓｔ〜８ｔｈ）毎に、エンジン回転数と負荷（例えば、吸入空気量、スロットル開度、排気負圧）を変数として、過度時の排気温度を格納したものである。ＥＣＵ５１は、この過度排気温度マップ１０２を参照して、検出したギヤポジション、エンジン回転数、及び負荷に基づいて、過度時の排気温度を算出する。

排気ＶＶＴ目標値マップ１０３は、予め定常状態で実験を行い、エンジン回転数と負荷（例えば、吸入空気量、スロットル開度、排気負圧）を変数として、最適なエンジントルクとなる排気ＶＶＴ目標値（目標進角量、遅角量）を格納したものである。ＥＣＵ５１は、この排気ＶＶＴ目標値マップ１０３を参照して、検出したエンジン回転数及び負荷に基づいて、排気ＶＶＴ目標値（目標作用角）を算出する。

図４を参照して、ＥＣＵ５１の排気ＶＶＴ目標値算出処理を説明する。同図において、ＥＣＵ５１は、まず、現在のエンジン回転が所定数以上で、かつ、現在のスロットル開度が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１）。ＥＣＵ５１は、現在のエンジン回転が所定数以上で、かつ、現在のスロットル開度が所定値以上である場合に、エンジンが過度時と判定して、Ｓ３〜Ｓ８の排気温度補正制御を行う。

ＥＣＵ５１は、現在のエンジン回転数が所定数以上で、かつ、現在のスロットル開度が所定値以上でない場合には（ステップＳ１の「Ｎｏ」）、排気ＶＴＴ目標値マップ１０３を参照して、現在のエンジン回転数及び負荷に基づいて、排気ＶＶＴ目標値を算出する（ステップＳ２）。

他方、ＥＣＵ５１は、現在のエンジン回転数が所定数以上で、かつ、現在のスロットル開度が所定値以上である場合には（ステップＳ１の「Ｙｅｓ」）、過度排気温度マップ１０２を参照して、現在のギヤポジション、エンジン回転数、及び負荷に基づいて、過度時の排気温度を算出する（ステップＳ３）。

つづいて、ＥＣＵ５１は、定常排気温度マップ１０１を参照して、現在のエンジン回転数及び負荷に基づいて、定常時の排気温度を算出し（ステップＳ４）、定常時の排気温度と過度時の排気温度の差分（排気温度低下分）Ｓを算出する（ステップＳ５）。

ＥＣＵ５１は、排気脈動のズレ量に対応するエンジン回転数のズレ量Ｐ＝排気温度低下分Ｓ×補正係数Ｋ（排気システムで定まる定数）の演算式により、排気脈動のズレ量に対応するエンジン回転数のズレ量Ｐを算出する（ステップＳ６）。排気温度と排気脈動の相関は、その排気システム（排気ポート容量、長さ、排気管径、長さ）で決定される。例えば、実験結果から排気温度が１℃下がった場合の排気脈動によるエンジン回転数のズレ量Ｐが３．９ｒｐｍとなる場合は、補正係数Ｋ＝３．９となる。過度時の排気温度が定常時の排気温度より８０℃低くなる場合には、排気脈動によるエンジン回転数のズレ量Ｐ＝８０×３．９＝３１２となり、排気脈動は３１２ｒｐｍ下がったエンジン回転数と同じになる。

ＥＣＵ５１は、現在のエンジン回転数からエンジン回転数のズレ量Ｐを減算して、補正エンジン回転数を算出し（ステップＳ７）、排気ＶＶＴ目標値マップ１０３を参照して、算出した補正エンジン回転数及び負荷に基づいて、排気ＶＶＴ目標値を算出する（ステップＳ８）。

ＥＣＵ５１は、排気可変動弁機構２８の排気弁２２の進角量・遅角量が、算出した排気ＶＶＴ目標値（目標進角量、遅角量）となるように、排気可変動弁機構２８を制御する。

以上説明したように、本発明の実施例１に係るエンジン１０によれば、ＥＣＵ５１は、エンジン１０が過度状態の場合に、過度時の排気温度と定常時の排気温度との差分に基づいて、エンジン回転数の過度時と定常時との排気脈動のズレ分を補正し、補正したエンジン回転数に基づいて、排気ＶＶＴ（Variable Valve Timing）目標値を算出することとしたので、過度時と定常時の排気脈動のズレを考慮して、過度時においても最適なＶＴＴ制御を行うことが可能となる。

また、本発明の実施例１に係るエンジン１０によれば、ＥＣＵ５１は、定常状態の場合において、エンジン回転数と、負荷と、排気ＶＶＴ目標値を関連づけた排気ＶＶＴ目標値マップ１０３と、定常状態の場合において、エンジン回転数と、負荷と、及び定常時の排気温度を関連づけた定常排気温度マップ１０１と、過度状態の場合において、変速機のギヤポジション毎に、エンジン回転数と、負荷と、及び過度時の排気温度を関連づけた過度排気温度マップ１０２と、を備え、過度状態である場合には、過度排気温度マップ１０２を参照して、変速機のギヤポジションと、エンジン回転数と、負荷に基づいて、過度時の排気温度を算出し、また、定常排気温度マップ１０１を参照して、エンジン回転数、及び負荷に基づいて定常時の排気温度を算出し、定常時の排気温度と過度時の排気温度との差分に基づいて、エンジン回転数の過度状態と定常状態との排気脈動のズレ分を補正し、排気ＶＶＴ目標値マップ１０３を参照して、補正したエンジン回転数と、負荷とに基づいて、排気ＶＶＴ目標値を算出することとしたので、簡単な構成及び処理により、過度時の排気ＶＶＴ（Variable Valve Timing）目標値を算出することが可能となる。

図６を参照して、本発明の実施例２に係る内燃機関のバルブ開閉タイミング制御装置を説明する。内燃機関システムの概略構成は、図１（実施例１）と同様であるので、その説明は省略する。実施例２では、排気ＶＶＴ目標値マップ２０１を３Ｄテーブル化（ギヤポジション、エンジン回転数、負荷、排気ＶＶＴ目標値）したものである。

図６は、実施例２に係る排気ＶＶＴ目標値マップ２０１の一例を示す図である。排気ＶＶＴ目標値マップ１０３は、予めギヤポジション（１ｓｔ〜８ｔｈ）毎に定常状態での実験を行い、ギヤポジション（１ｓｔ〜８ｔｈ）毎に、エンジン回転数と負荷（例えば、吸入空気量、スロットル開度、排気負圧）を変数として、最適なエンジントルクとなる排気ＶＶＴ目標値（目標進角量、遅角量）を格納したものである。ＥＣＵ５１は、この排気ＶＶＴ目標値マップ２０１を参照して、検出したギヤポジション、エンジン回転数、及び負荷に基づいて、排気ＶＶＴ目標値（目標進角量、遅角量）を算出する。これにより、エンジン回転数の上昇が速い（排気温度の上昇遅い）低速ギヤでも常に最適なエンジントルクを得ることができるＶＶＴ制御が可能となる。

なお、本発明は、上記実施例１、２に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。以上の説明では、本発明の内燃機関の制御装置を筒内噴射式の多気筒エンジンに適用して説明したが、この形式のエンジンに限らず、直列型またはＶ型エンジンに適用することもでき、ポート噴射式の内燃機関に適用しても同様の作用効果を奏することができる。

また、上記実施例１、２では、エンジン１０が過度状態の場合に、過度時の排気温度と定常時の排気温度との差分に基づいて、エンジン回転数の過度時と定常時との排気脈動のズレ分を補正し、補正したエンジン回転数に基づいて、排気ＶＶＴ（Variable Valve Timing）目標値を算出することとしたが、これに加えて、エンジン１０が過度状態の場合に、過度時の排気温度と定常時の排気温度との差分に基づいて、エンジン回転数の過度時と定常時との排気脈動のズレ分を補正し、補正したエンジン回転数に基づいて、吸気ＶＶＴ（Variable Valve Timing）目標値を算出することにしてもよい。

本発明に係る内燃機関のバルブ開閉タイミング制御装置及び内燃機関のバルブ開閉タイミング制御方法は、排気可変動弁機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing-intelligent）を備えた内燃機関に広く利用可能である。

本発明の実施例１に係る内燃機関のバルブ開閉タイミング制御装置を適用したエンジンを表す概略構成図である。 定常時と過度時の排気温度とエンジントルクの実験結果の一例を示す図である。 過度時の排気脈動の排圧の実験結果の一例を示す図である。 ＥＣＵが実行する排気ＶＶＴ目標値算出処理を説明するためのフローチャートである。 ＥＣＵが実行する排気ＶＶＴ目標値算出処理を説明するための説明図である。 本発明の実施例２に係る排気ＶＶＴ目標値マップの一例を示す図である。 定常時と過度時の排気脈動のズレを説明するための図である。

符号の説明

１０ エンジン（内燃機関）
１４ ピストン
１６ クランクシャフト
１８ 燃焼室
１９ 吸気ポート
２０ 排気ポート
２１ 吸気弁
２２ 排気弁
２３ 吸気カムシャフト
２４ 排気カムシャフト
２５ 吸気カム
２６ 排気カム
２７ 吸気可変動弁機構
２８ 排気可変動弁機構
２９、３０ ＶＶＴコントローラ
４１ インジェクタ
４５ 点火プラグ
５１ ＥＣＵ
５７ クランク角センサ
５９ 筒内圧センサ
８０ ギヤポジションセンサ
１０１ 定常排気温度マップ
１０２ 過度排気温度マップ
１０３、２０１ 排気ＶＶＴ目標値マップ

Claims (3)

1. 運転状態に応じて、内燃機関の少なくとも排気弁の開閉タイミングを制御する内燃機関のバルブ開閉タイミング制御装置において、
   内燃機関が過度状態の場合に、定常時の排気温度と過度時の排気温度との差分に基づいて、機関回転数の定常状態と過度状態との排気脈動のズレ分を補正し、補正した機関回転数に基づいて、排気ＶＶＴ（Variable Valve Timing）目標値を算出するＶＶＴ制御手段を備えたことを特徴とする内燃機関のバルブ開閉タイミング制御装置。
2. 前記ＶＶＴ制御手段は、
   前記内燃機関が定常状態の場合において、機関回転数と、負荷と、排気ＶＶＴ目標値を関連づけた排気ＶＶＴ目標値マップと、
   前記内燃機関が定常状態の場合において、機関回転数と、負荷と、及び定常時の排気温度を関連づけた定常排気温度マップと、
   前記内燃機関が過度状態において、変速機のギヤポジション毎に、機関回転数と、負荷と、及び過度時の排気温度を関連づけた過度排気温度マップと、
   を備え、
   前記内燃機関が過度状態である場合には、前記過度排気温度マップを参照して、前記変速機のギヤポジションと、機関回転数と、負荷に基づいて、過度時の排気温度を算出し、また、前記定常排気温度マップを参照して、機関回転数、及び負荷に基づいて定常時の排気温度を算出し、前記定常時の排気温度と前記過度時の排気温度との差分に基づいて、機関回転数の定常状態と過度状態との排気脈動のズレ分を補正し、前記定常排気温度マップを参照して、前記補正した機関回転数と、負荷とに基づいて、排気ＶＶＴ目標値を算出する排気ＶＶＴ目標値算出手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブ開閉タイミング制御装置。
3. 運転状態に応じて、内燃機関の少なくとも排気弁の開閉タイミングを制御する内燃機関のバルブ開閉タイミング制御方法において、
   内燃機関が過度状態の場合に、定常時の排気温度と過度時の排気温度との差分に基づいて、機関回転数の定常状態と過度状態との排気脈動のズレ分を補正し、補正した機関回転数に基づいて、排気ＶＶＴ（Variable Valve Timing）目標値を算出する工程を備えたことを特徴とする内燃機関のバルブ開閉タイミング制御方法。

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