JP2009047060A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カム軸に連係するリンク機構を介して機関バルブを開閉させる可変動弁装置を備えるエンジンにおいて、このリンク機構における摺動部の潤滑性能を確保する。
【解決手段】可変動弁装置のリンク機構における摺動部の潤滑状態を検出し、その検出結果に基づいて、可変動弁装置の作動領域を縮小し、その作動を制限する。目標リフト量演算部Ｂ１０２により、目標トルクＴＲＱｔｇに基づいて吸気弁１０４の目標リフト量ＬＦＴｔｇを算出する一方、上限リフト量演算部Ｂ１０３により、潤滑油の温度Ｔｏｉｌに基づいて上限リフト量Ｌｍａｘを算出する。目標リフト量ＬＦＴｔｇが上限リフト量Ｌｍａｘよりも大きいときは、吸気弁１０４のリフト量を上限リフト量Ｌｍａｘに制限する（目標リフト量選択部Ｂ１０４）。
【選択図】 図４

Description

本発明は、可変動弁装置を備えるエンジンの制御装置に関し、詳細には、可変動弁装置がカム軸と連係するリンク機構を介して機関バルブを開閉させるものにおいて、このリンク機構における摺動部の潤滑性能を確保するための技術に関する。

エンジンの吸気弁又は排気弁のバルブリフト特性（リフト量又は開閉時期）を可変に制御可能に構成された可変動弁装置として種々のものが提案され、既に実用化されているものも存在する。

近年の更なるエンジンの高性能、高出力化の要請を背景に、吸気弁等の機関バルブのリフト量に加えてその開閉時期を連続的に変更可能に構成された可変動弁装置が開発されて いる。この可変動弁装置は、複数のカムを備えるリンク機構を有し、このリンク機構がカム軸に連係して作動することにより、機関バルブを開閉させるものである。このものによれば、エンジンの運転条件により適合したバルブリフト特性を実現することが可能である。しかしながら、このものは、ＶＴＣ等に代表される一般的な可変動弁装置と比較して構造が複雑で摺動部も多く、潤滑油の状態（摺動部の潤滑状態）の悪化により摺動部の摩耗又は劣化が発生する可能性が高い。

可変動弁装置の潤滑不良に対する機能保障を付加するものとして、次のような技術が知られている。可変動弁装置に供給される潤滑油の温度を検出し、検出した温度が所定の温度を超えている場合に、可変動弁装置への作動油の供給を停止し、バルブリフト特性の切換えを禁止するものである（特許文献１）。
特開平０８−１７７４３２号公報（段落番号０００６）

上記の技術は、潤滑油の温度の過度な上昇に対し、粘度の低下による潤滑不良を回避するため、バルブリフト特性の切換えを禁止し、エンジン出力を低下させて潤滑油の温度のそれ以上の上昇を防止するものである。しかしながら、上記の技術は、比較的に簡易な構造の可変動弁装置を対象としており、リンク機構を有する可変動弁装置を対象としたものではない。また、潤滑不良が発生するおそれのある場合に、バルブリフト特性の切換えを一律に禁止するものであって、潤滑性能を確保し得る範囲内で可能な限り可変動弁装置を作動させ得るものでもない。

本発明は、カム軸と連係するリンク機構を備える可変動弁装置を含んで構成されるエンジンにおいて、このリンク機構における摺動部の良好な潤滑状態を維持し、可変動弁装置の潤滑不良に対する機能保障と、エンジン性能の向上との両立を実現することを目的とする。

本発明は、エンジンの制御装置を提供するものである。
本発明は、カム軸に連係するリンク機構を介して機関バルブを開閉させる可変動弁装置を備えるエンジンにおいて、このリンク機構における摺動部の潤滑状態を検出し、その検出結果に基づいて、可変動弁装置の作動領域を縮小し、その作動を制限するものである。

本発明によれば、潤滑状態の検出結果に基づいて可変動弁装置の作動を制限することとしたので、摺動部における潤滑不良を防止して、その良好な潤滑状態を維持することができる。

また、本発明によれば、作動の制限に際し、作動領域を縮小する構成としたので、潤滑性能を確保し得る範囲内で可変動弁装置を作動させる（バルブリフト特性を変更する）ことができ、可変動弁装置の潤滑不良を防止しつつ、エンジン性能の向上を図ることができる。

以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るエンジン（以下、単に「エンジン」という。）１の構成を示している。

吸気通路１０１には、電子制御式のスロットル弁１０２が設置されており、これによりエンジン１に吸入される空気の量を制御することが可能である。本実施形態では、吸入空気量の制御を主に、後述する吸気弁１０４のバルブリフト特性の変更によることとし、スロットル弁１０２は、このバルブリフト特性の変更による制御の前提となる吸気圧力の制御に採用することとしている。また、吸気通路１０１には、燃料供給用のインジェクタ１０３が設置されている。インジェクタ１０３により、制御された吸入空気量のもとで所定の当量比を達成するのに必要な量の燃料が噴射される。吸気通路のポート部１０１ａには、ポペット型の吸気弁１０４が設置されている。吸気弁１０４は、その上方に配置された可変動弁装置（以下「吸気動弁装置」という。）１０５により駆動され、その開期間中に、吸入空気及び燃料の混合気が筒内に導入される。吸気動弁装置１０５は、吸気弁１０４のリフト量及び開閉時期を連続的に変更することが可能である。

エンジン本体において、シリンダヘッドＨには、燃焼室の上部略中央に臨ませて点火プラグ１０６が設置されている。筒内に導入された混合気に対し、この点火プラグ１０６により点火が行われる。

燃焼後、発生した排出ガスは、排気通路１０７に送り出される。排気通路のポート部１０７ａには、ポペット型の排気弁１０８が設置されている。排気弁１０８は、その上方に配置された他の動弁装置１０９により駆動され、その開期間中に、排出ガスの送出が行われる。なお、本実施形態では、吸気弁１０４とは異なり、排気弁１０８のバルブリフト特性を一定のものとしているが、吸気動弁装置１０５と同様な構成のもの又は他の公知の可変動弁装置を採用して、バルブリフト特性を変更可能に構成してもよい。

吸気動弁装置１０５及びスロットル弁１０２等の動作は、電子制御ユニットとして構成されるエンジンコントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という。）２０１により制御される。ＥＣＵ２０１には、運転者によるアクセルペダルの踏込量（以下「アクセル操作量」という。）を検出するためのアクセルセンサ２１１からの信号、及び単位クランク角及び基準クランク角毎の信号を発生させるクランク角センサ２１２からの信号（ＥＣＵ２０１は、これに基づいてエンジン回転数ＮＥを算出する。）が入力される。ＥＣＵ２０１には、これらの信号に加え、エンジン冷却水の温度を検出するための冷却水温度センサ２１３からの信号、エンジンオイル（以下「潤滑油」という。）の温度を検出するための潤滑油温度センサ２１４からの信号、及びキースイッチ２１５からの信号が入力される。ＥＣＵ２０１は、入力した各種の信号に基づいてエンジン制御に関する所定の演算を実行し、吸気動弁装置１０５等に対する指令信号を出力する。また、ＥＣＵ２０１は、運転席のコントロールパネルに設けられた情報表示装置（以下「インジケータ」という。）２５１、及び自動変速機のコントロールユニット３０１と接続されており、これらの装置に対して指令信号を出力可能に構成されている。

図２は、吸気動弁装置１０５の構成を示している。
吸気動弁装置１０５は、機関バルブとしての吸気弁１０４のリフト量及び開閉期間（作動角）を変更するための装置（以下「作動角変更装置」という。）Ａと、中心角変更装置Ｂとから構成される。中心角変更装置Ｂは、開閉期間（作動角）のクランク角に関する位相を変更するためのものである。

吸気弁１０４の上方に駆動軸（「カム軸」に相当する。）１５１が気筒列方向に延在させて配置されており、この駆動軸１５１に、駆動カム１５２が相対回転可能に取り付けられている。駆動カム１５２は、吸気弁１０４のリフタ１４１と当接し、このリフタ１４１を介して吸気弁１０４を開方向に駆動する。作動角変更装置Ａは、駆動軸１５１と駆動カム１５２とを繋ぐ後述するリンク機構の姿勢を変化させて、吸気弁１０４のリフト量及び開閉期間（作動角）を変更する。他方、中心角変更装置Ｂは、駆動軸１５１の図示しないクランク軸又はカムスプロケットに対する位相を変化させることで、開閉期間（作動角）の位相を変更する。

ここで、図３を参照して、作動角変更装置Ａの動作について説明する。
作動角変更装置Ａは、駆動軸１５１に固定された偏心カム１５３と、この偏心カム１５３に相対回転可能に外嵌するリング状リンク１５４と、駆動軸１５１と平行に配置された制御軸１５５と、この制御軸１５５に固定された揺動カム１５６と、この揺動カム１５６に相対回転可能に外嵌し、一端でリング状リンク１５４と連結するロッカーアーム１５７と、このロッカーアーム１５７を駆動カム１５２と連結するロッド状リンク１５８とを含んで構成される。制御軸１５５は、ステップモータ等のアクチュエータ１６１（図１）がギア１６２を駆動することにより回転する。

作動角変更装置Ａの動作は、次のようである。クランク軸に連動して駆動軸１５１が回転すると、この回転運動が偏心カム１５３によりリング状リンク１５４の往復動作に変換され、ロッカーアーム１５７が揺動する。ロッカーアーム１５７の揺動運動は、揺動カム１５６を中心としてなされる。ロッカーアーム１５７が揺動すると、ロッド状リンク１５８がこれに従動し、駆動カム１５２が揺動する。また、アクチュエータ１６１により制御軸１５５を回転させることで、揺動カム１５６の中心が変位し、これによりロッカーアーム１５７の揺動中心が変位して、吸気弁１０４のリフト量及び開閉期間（作動角）が連続的に変化する。

ここで、作動角変更装置Ａは、従来の一般的な可変動弁装置と比較して構造が複雑で摺動部も多く、潤滑油の状態の悪化により摺動部の摩耗又は劣化が発生する可能性が高い。具体的には、気温等の環境条件や、エンジン１の運転条件等の影響により摺動部における潤滑油の温度が過度に上昇すると、潤滑油の粘度が低下して、所期の潤滑性能が得られなくなる。このような状態において、エンジン１の低回転時に作動角変更装置Ａを大リフト領域で作動させるとすれば、偏心カム１５３について、粘度の低下を補い得るだけの量（又は圧力）の潤滑油が供給されていないにも拘わらず大きな駆動トルクが入力されることとなるため、偏心カム１５３とリング状リンク１５４との間でメタルタッチにより摩耗が発生するおそれがある。他方、エンジン１の高回転時に作動角変更装置Ａを小リフト領域で作動させるとすれば、揺動カム１５６について、ロッカーアーム１５７の高速での微小揺動運動により、揺動カム１５６における摺動部全体への潤滑油の均一な供給が阻害されることから、摺動部に摩耗が発生するおそれがある。これらの問題に対し、本実施形態は、吸気動弁装置１０５（具体的には、作動角変更装置Ａ）における摺動部の潤滑状態を検出し、その検出結果に基づいて吸気動弁装置１０５の作動を制限することにより、摺動部の摩耗及び劣化の促進を回避するものである。本実施形態において、吸気動弁装置１０５の作動制限に関する制御は、ＥＣＵ２０１によりエンジン制御の一環としてなされる。なお、摺動部の潤滑状態に関して「検出」とは、間接的な検出や、推定等による実質的な検出を含むものとする。

以下、ＥＣＵ２０１の動作について説明する。
図４，５は、ＥＣＵ２０１の構成を機能ブロックにより示しており、図４は、ＥＣＵ２０１のうち、バルブリフト可変制御部の構成を、図５は、スロットル制御部の構成を示している。

図４において、目標トルク演算部Ｂ１０１は、アクセル操作量ＡＰＯ及びエンジン回転数ＮＥに基づいてエンジン１の目標トルクＴＲＱｔｇを算出する。通常時においては、この目標トルクＴＲＱｔｇに基づいて吸気弁１０４の目標リフト量ＬＦＴｔｇ、スロットル弁１０２の目標開度ＴＶＯｔｇ等が算出され、吸気動弁装置１０５等の各アクチュエータが制御される。

目標リフト量演算部Ｂ１０２は、目標トルクＴＲＱｔｇ及びエンジン回転数ＮＥに基づいて吸気弁１０４の目標リフト量ＬＦＴｔｇを算出する。目標リフト量ＬＦＴｔｇは、図７に示すような傾向を持たせて設定された演算マップからの検索により、目標トルクＴＲＱｔｇが大きく、かつエンジン回転数ＮＥが低いときほど大きな値のリフト量として算出される。図７において、実線Ａは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気弁１０４のリフト量ＬＦＴにより定められる吸気動弁装置１０５（具体的には、作動角変更装置Ａ）の作動領域の最大リフト量を示し、実線Ｂは、この作動領域の最小リフト量を示す。吸気動弁装置１０５は、通常時において、これらの実線Ａ，Ｂにより包囲される作動領域の範囲内で制御される。

上限リフト量演算部Ｂ１０３は、吸気動弁装置１０５に供給される潤滑油の温度Ｔｏｉｌに基づいて吸気弁１０４の上限リフト量Ｌｍａｘを算出する。上限リフト量Ｌｍａｘは、実線Ａで示す最大リフト量（図７）とは別に、吸気弁１０４のリフト量ＬＦＴに摺動部の潤滑状態に応じた制限を与えるためのものである。上限リフト量Ｌｍａｘは、図１０に示すように、潤滑油の温度Ｔｏｉｌが高いときほど小さな値のリフト量として算出される。潤滑油の温度Ｔｏｉｌは、潤滑状態を検出する摺動部での潤滑油の温度であるのが好ましいが、本実施形態では、便宜上、潤滑油温度センサ２１４により検出されるメーンギャラリでの温度で代用する。本実施形態において、検出の対象とする摺動部は、偏心カム１５３又は揺動カム１５６における摺動部である。検出したメーンギャラリでの温度Ｔｏｉｌから、エンジン１の運転条件等を考慮して偏心カム１５３等における摺動部での温度を推定することも可能である。

目標リフト量選択部Ｂ１０４は、目標トルクＴＲＱｔｇに基づいて算出された目標リフト量ＬＦＴｔｇと、潤滑油の温度Ｔｏｉｌに基づいて算出された上限リフト量Ｌｍａｘとを比較して、小さい方のリフト量を選択し、これを最終的な目標リフト量ＬＦＴｔｇに設定する。

図５において、目標制限トルク演算部Ｂ２０１は、目標リフト量演算部Ｂ１０２により算出された目標リフト量ＬＦＴｔｇ（＝ＬＦＴｔｇ０）、及びエンジン回転数ＮＥに基づいて目標制限トルクＴＲＱｒｓを算出する。目標制限トルクＴＲＱｒｓの算出は、図７に示す演算マップからの逆変換による。

目標トルク選択部Ｂ２０２は、目標トルク演算部Ｂ１０１により算出された目標トルクＴＲＱｔｇ（＝ＴＲＱｔｇ０）と、目標制限トルク演算部Ｂ２０１により算出された目標制限トルクＴＲＱｒｓとを比較して、小さい方の目標トルクを選択し、これを最終的な目標トルクＴＲＱｔｇとして目標スロットル開度演算部Ｂ２０３に出力する。

目標スロットル開度演算部Ｂ２０３は、目標トルクＴＲＱｔｇ及びエンジン回転数ＮＥに基づいてスロットル弁１０２の目標開度ＴＶＯｔｇを算出する。
以下、ＥＣＵ２０１の動作をフローチャートにより説明する。

図１２は、本実施形態に係るバルブリフト可変制御の基本ルーチンのフローチャートである。
Ｓ１０１では、エンジン１の運転条件として、アクセル操作量ＡＰＯ及びエンジン回転数ＮＥ等を読み込む。

Ｓ１０２では、読み込んだＡＰＯ，ＮＥ等に基づいてエンジン１の目標トルクＴＲＱｔｇを算出する（目標トルク演算部Ｂ１０１）。
Ｓ１０３では、算出されたＴＲＱｔｇ及びエンジン回転数ＮＥに基づいて吸気弁１０４の目標リフト量ＬＦＴｔｇを算出する（目標リフト量演算部Ｂ１０２）。目標リフト量ＬＦＴｔｇの算出は、図７に示す演算マップからの検索によりなされる。

Ｓ１０４では、摺動部に供給される潤滑油の温度Ｔｏｉｌを検出する。本実施形態において、潤滑油の温度Ｔｏｉｌは、潤滑油温度センサ２１４により検出されるメーンギャラリでの温度で代用する。

Ｓ１０５では、検出されたＴｏｉｌに基づいて吸気弁１０４の上限リフト量Ｌｍａｘを算出する（上限リフト量演算部Ｂ１０３）。上限リフト量Ｌｍａｘは、潤滑油の温度Ｔｏｉｌに応じ、これが高いときほど小さな値のリフト量として算出される（図１０）。

Ｓ１０６では、自動変速機が変速動作中であるか否かを判定する。変速動作中でないときに限り、Ｓ１０７へ進み、変速動作中であるときは、このルーチンを終了する。
Ｓ１０７では、図１３に示すルーチンに従い、吸気動弁装置１０５の作動を制限する。

Ｓ２０１では、目標リフト量ＬＦＴｔｇが上限リフト量Ｌｍａｘ以下であるか否かを判定する（目標リフト量選択部Ｂ１０４）。上限リフト量Ｌｍａｘ以下であるときは、Ｓ２０４へ進み、Ｌｍａｘよりも大きいときは、Ｓ２０２へ進む。

Ｓ２０２では、上限リフト量Ｌｍａｘを最終的な目標リフト量ＴＲＱｔｇに設定する。これにより、吸気動弁装置１０５（具体的には、作動角変更装置Ａ）が制限された目標リフト量ＴＲＱｔｇ（＝Ｌｍａｘ）に基づいて制御されることとなる。

Ｓ２０３では、自動変速機のコントロールユニット３０１に対し、低速段への変速を制限するための指令信号を出力する。本実施形態では、自動変速機のキックダウン動作を禁止する。

Ｓ２０４では、エンジン回転数ＮＥが所定の限界回転数ＮＥｌｍｔ以下であるか否かを判定する。限界回転数ＮＥｌｍｔ以下であるときは、このルーチンを終了し、ＮＥｌｍｔよりも高いときは、Ｓ１１１へ進む。限界回転数ＮＥｌｍｔは、図１１に示すように、潤滑油の温度Ｔｏｉｌが高いときほど小さな値の回転数として算出される。

Ｓ２０５では、エンジン回転数ＮＥを限界回転数ＮＥｌｍｔ以下に低下させる。本実施形態において、エンジン回転数を低下させるための制御は、一部の気筒に対する燃料の供給を停止させることにより行う。具体的には、エンジン制御の一環として行われる燃料カット制御において、エンジン１の過回転を防止するために設定される燃料カット用の上限回転数を、通常時よりも減少させることによる。スロットル弁１０２の開度を減少させ、吸入空気量の減少によりエンジントルク自体を減少させてもよい。

なお、Ｓ２０２の処理に併せ、車室内に設けられたインジケータ２５１等の表示手段を作動させて、吸気動弁装置１０５の作動が制限され、エンジントルクが低減されていることを運転者に認識させてもよい。また、吸気動弁装置１０５の作動制限に併せてラジエータファンを駆動（又はその出力を増大）させることで、潤滑油の温度Ｔｏｉｌを低下させ、潤滑状態の回復を促進させることも可能である。

更に、Ｓ２０１の処理により吸気動弁装置１０５の作動制限に関する制御を開始したときは、その後にキースイッチ２１５がオフされてエンジン１が停止するまで、この制御を継続させるとよい。作動制限に伴うエンジントルクの低減により運転者がアクセルペダルを通常時よりも深めに踏み込んでいることが予想されるところ、潤滑油の温度Ｔｏｉｌの低下により潤滑状態が回復したとして、作動制限を直ちに解除したとすれば、エンジントルクの急増により運転性を悪化させるおそれがあるからである。

本実施形態では、偏心カム１５３、リング状リンク１５４、揺動カム１５６、ロッカーアーム１５７及びロッド状リンク１５８により吸気動弁装置１０５（具体的には、作動角変更装置Ａ）の「リンク機構」が構成される。また、図１３に示すフローチャートのＳ２０１の処理により「潤滑状態検出手段」としての機能が、Ｓ２０２の処理により「作動領域制限手段」としての機能が実現される。更に、ＥＣＵ２０１のうち、目標トルク演算部Ｂ１０１が「目標トルク算出手段」に、目標リフト量演算部Ｂ１０２が「目標リフト量設定手段」に、目標スロットル開度演算部Ｂ２０３が「目標開度設定手段」及び「目標制限開度設定手段」に、目標制限トルク演算部Ｂ２０１が「目標制限トルク算出手段」に、クランク角センサ２１２が「エンジン回転数検出手段」に相当する。更に、図１３に示すフローチャートのＳ２０５の処理により「エンジン回転数低減手段」としての機能が、Ｓ２０３の処理により「変速制限手段」としての機能が、図１２に示すフローチャートのＳ１０６の処理により「制限禁止手段」としての機能が実現される。

以下、本実施形態により得られる効果について説明する。
本実施形態では、吸気動弁装置１０５（具体的には、作動角変更装置Ａ）における摺動部の潤滑状態を検出し、良好な潤滑状態が得られない場合に、潤滑油の温度Ｔｏｉｌに応じた上限リフト量Ｌｍａｘを目標リフト量ＬＦＴｔｇとすることとした。これにより、吸気動弁装置１０５の作動領域を実質的に縮小させ、潤滑不良が生じ得る状態での作動を回避して、良好な潤滑状態を維持しつつ吸気動弁装置１０５を作動させることができる。特に、本実施形態では、上限リフト量Ｌｍａｘによる制限を採用したことで、エンジン１の低回転時における大リフト領域での作動が回避され、偏心カム１５３に大きな駆動トルクが入力することによるメタルタッチの発生を防止し、偏心カム１５３の摩耗を抑制することができる。更に、目標リフト量ＬＦＴｔｇと上限リフト量Ｌｍａｘとの比較により、摺動部の潤滑状態を容易に検出することができる。なお、メーンギャラリでの潤滑油の温度等に基づいて摺動部の温度状態を検出し、その検出結果に基づいて目標リフト量ＬＦＴｔｇに制限を与えるようにすることも可能である。

また、本実施形態では、吸気弁１０４の上限リフト量Ｌｍａｘを潤滑油の温度Ｔｏｉｌに基づいて算出し、潤滑油の温度Ｔｏｉｌが高いときほどこれを小さな値のリフト量として設定することとした。これにより、目標リフト量ＬＦＴｔｇの制限に摺動部の実際の潤滑状態を反映させ、適切に制限を実行することができる。図７は、潤滑油の温度Ｔｏｉｌに応じた上限リフト量Ｌｍａｘの変化を示している。潤滑油の温度Ｔｏｉｌの上昇により上限リフト量Ｌｍａｘｌがより小さな値のＬｍａｘｈに切り換えられ、吸気動弁装置１０５の作動領域が縮小される。

なお、本実施形態では、上限リフト量Ｌｍａｘをエンジン回転数ＮＥによらず潤滑油の温度Ｔｏｉｌ毎に一定のリフト量として設定したが（図７）、上限リフト量Ｌｍａｘは、エンジン回転数ＮＥに応じて変更することも可能である。図９は、この場合の上限リフト量Ｌｍａｘの設定について示している。上限リフト量Ｌｍａｘを、潤滑油の温度Ｔｏｉｌに応じて変更するとともに、エンジン回転数ＮＥが低回転側の回転数（「第２の回転数」に相当する。）ＮＥ２（ＮＥ２ｌ，ＮＥ２ｈ）以下である場合に、エンジン回転数ＮＥが低いときほど小さな値のリフト量として設定する。これにより、低回転時における吸気動弁装置１０５の大リフト作動をより効果的に回避し、偏心カム１５３の摩耗を抑制することができる。

更に、本実施形態では、エンジン回転数ＮＥが所定の限界回転数ＮＥｌｍｔよりも高い場合に、エンジン回転数ＮＥを低下させ、この限界回転数ＮＥｌｍｔ以下に制限することとした。これにより、揺動カム１５６を中心としたロッカーアーム１５７の過度な高速振動を回避し、潤滑油が摺動部全体に行き渡らないことによる摩耗を防止することができる。また、潤滑油の温度Ｔｏｉｌが高いときほど限界回転数ＮＥｌｍｔを小さな値の回転数として設定したことで、潤滑油の状態を反映させ、摩耗をより効果的に防止することができる。

なお、本実施形態では、リフト量ＬＦＴについて、吸気弁１０４の上限リフト量Ｌｍａｘのみにより吸気動弁装置１０５の作動を制限することとした。これに限らず、上限リフト量Ｌｍａｘとともに吸気弁１０４の下限リフト量Ｌｍｉｎを併用することで、高速での微小振動による揺動カム１５６の摩耗をより積極的に防止することが可能である。図８に示すように、低回転側の回転数（「第１の回転数」に相当する。）ＮＥ１（ＮＥ１ｌ，ＮＥ１ｈ）以上のエンジン回転数ＮＥに対し、限界回転数ＮＥｌｍｔを上限として、下限リフト量Ｌｍｉｎをエンジン回転数ＮＥが高いときほど大きな値のリフト量として設定する。エンジン１の運転条件に基づいて算出される目標リフト量ＬＦＴｔｇが最小リフト量Ｌｍｉｎよりも小さい場合は、この最小リフト量Ｌｍｉｎを最終的な目標リフト量ＬＦＴｔｇに設定して、吸気動弁装置１０５の作動を制限する。なお、上限リフト量Ｌｍａｘは、潤滑油の温度Ｔｏｉｌ毎に一定のリフト量としても（図７）、エンジン回転数ＮＥに応じて変更してもよい（図９）。

更に、吸気動弁装置１０５の作動を制限する場合に、自動変速機による低速段への変速（本実施形態では、自動変速機のキックダウン動作）を制限することで、良好な潤滑が得られない状態でのロッカーアーム１５７の高速振動を回避して、揺動カム１５６の摩耗を防止することができる。

更に、自動変速機が変速動作中である場合に、吸気動弁装置１０５に対する作動の制限を禁止することで、エンジントルクの急変によるショックの入力から自動変速機を保護することができる。

なお、吸気動弁装置１０５の作動制限は、目標リフト量ＬＦＴｔｇと上限リフト量Ｌｍａｘとの比較による方法に限らず、目標トルクＴＲＱｔｇを基準として行うことにより、吸気動弁装置１０５とスロットル弁１０２との各制御を統合的に構成することも可能である。

図６は、この場合の制御系の構成を示している。目標制限トルク演算部Ｂ３０３において、上限リフト量Ｌｍａｘ（潤滑油の温度Ｔｏｉｌに基づいて設定される。）の逆変換により目標制限トルクＴＲＱｒｓを算出し、目標トルク選択部Ｂ３０４において、目標トルクＴＲＱｔｇと算出されたＴＲＱｒｓとを比較して、小さい方のものを最終的な目標トルクＴＲＱｔｇに設定する。設定されたＴＲＱｔｇ及びエンジン回転数ＮＥに基づいて、吸気弁１０４の目標リフト量ＬＦＴｔｇを算出するとともに（目標リフト量演算部Ｂ３０５）、スロットル弁１０２の目標開度ＴＶＯｔｇを算出する（目標スロットル開度演算部Ｂ３０６）。

また、吸気動弁装置１０５の作動を制限する場合に、自動変速機による低速段への変速を制限することに加え、作動制限の対象である可変動弁装置（具体的には、作動角変更装置Ａ）に供給される潤滑油の圧力を増大させてもよい。これにより、摺動部の潤滑状態を回復させる効果が得られ、摺動部の摩耗を確実に回避することが可能となる。図１４に示すフローチャートは、この場合の作動制限に関する処理の内容を示している。

図１４において、図１３に示すフローチャートにおけると同様の処理を行うステップには、同一の符合を付している。
Ｓ２０１において、目標リフト量ＬＦＴｔｇが上限リフト量Ｌｍａｘよりも大きいと判定した場合に、Ｓ２０２では、上限リフト量Ｌｍａｘを目標リフト量ＬＦＴｔｇに設定し、Ｓ２０３では、自動変速機に対する変速制限として、自動変速機のキックダウン動作を禁止する。Ｓ３０１では、潤滑油の温度Ｔｏｉｌが所定の温度Ｔｏｉｌ１以下であるか否かを判定し、所定の温度Ｔｏｉｌ１を超える場合にのみ、Ｓ３０２へ進む。Ｓ３０２では、作動制限の対象以外の他の可変動弁装置としての中心角変更装置Ｂ（「第２の可変動弁装置」に相当する。）を停止させ、作動角変更装置Ａに供給される潤滑油の圧力を増大させる。オイルポンプの吐出し量を増大させてもよい。このＳ３０１及び３０２の処理により「圧力増大手段」としての機能が実現される。なお、ここでは、潤滑油の圧力を増大させる判断の基準とする所定の温度Ｔｏｉｌ１を、吸気弁１０４の最大リフト量の制限による機能保障が可能な温度の上限としている（図１０）。潤滑油の圧力の増大は、潤滑油の温度Ｔｏｉｌ及びエンジン１の運転条件等から、摺動部における潤滑油の温度が更に上昇する可能性があると判断し得る場合に行うようにしてもよい。Ｓ３０１の処理を省略し、吸気動弁装置１０５の作動を制限する場合に、潤滑油の温度Ｔｏｉｌ等によらず、常に他の可変動弁装置を停止させてもよい。

本発明の一実施形態に係るエンジンの構成 同上実施形態に係る可変動弁装置（吸気動弁装置）の構成 同上吸気動弁装置の作動角変更装置の構成 エンジンコントロールユニットのバルブリフト可変制御部の構成 エンジンコントロールユニットのスロットル制御部の構成 エンジンコントロールユニットの変更例の構成 目標リフト量設定用の演算マップ 本発明の他の実施形態に係るエンジン回転数と下限リフト量との関係 同上実施形態に係るエンジン回転数と上限リフト量との関係 上限リフト量のテーブルデータの傾向 限界回転数のテーブルデータの傾向 バルブリフト可変制御の基本ルーチンのフローチャート 同上ルーチンにおける作動制限に関する処理のフローチャート 同上作動制限に関する処理の変更例のフローチャート

符号の説明

１…エンジン、１０１…吸気通路、１０１ａ…吸気ポート、１０２…スロットル弁、１０３…インジェクタ、１０４…「機関バルブ」としての吸気弁、１０５…吸気動弁装置、１５１…駆動軸、１５２…駆動カム、１５３…偏心カム、１５４…リング状リンク、１５５…制御軸、１５６…揺動カム、１５７…ロッカーアーム、１５８…ロッド状リンク、１６１…アクチュエータ、１６２…ギア、１０６…点火プラグ、１０７…排気通路、１０７ａ…排気ポート、１０８…排気弁、１０９…排気動弁装置、２０１…エンジン１のコントロールユニット、２１１…アクセルセンサ、２１２…クランク角センサ、２１３…冷却水温度センサ、２１４…潤滑油温度センサ、２１５…キースイッチ、２５１…情報表示装置、３０１…自動変速機のコントロールユニット、Ａ…「第１の可変動弁装置」としての作動角変更装置、Ｂ…「第２の可変動弁装置」としての中心角変更装置。

Claims (20)

1. カム軸に連係するリンク機構を介して機関バルブを開閉させる可変動弁装置を備えるエンジンの制御装置であって、
   前記リンク機構における摺動部の潤滑状態を検出する潤滑状態検出手段と、
   前記潤滑状態検出手段により検出された前記摺動部の潤滑状態に基づいて、前記可変動弁装置の作動領域を縮小して、その作動を制限する作動領域制限手段と、を含んで構成されるエンジンの制御装置。
2. 前記作動領域制限手段は、エンジン回転数が高回転側の回転数として設定された第１の回転数以上である場合に、前記可変動弁装置による機関バルブの最小リフト量を制限する請求項１に記載のエンジンの制御装置。
3. 前記潤滑状態検出手段は、前記可変動弁装置による機関バルブのリフト量が前記摺動部に供給される潤滑油の温度に応じた所定の下限リフト量よりも小さいか否かを判定し、
   前記作動領域制限手段は、前記機関バルブのリフト量が前記下限リフト量よりも小さい場合に、前記機関バルブのリフト量を前記下限リフト量以上に制限する請求項１に記載のエンジンの制御装置。
4. 前記作動領域制限手段は、前記機関バルブの最小リフト量を、前記潤滑油の温度が高いときほど大きな値のリフト量に制限する請求項２又は３に記載のエンジンの制御装置。
5. 前記作動領域制限手段は、前記機関バルブの最小リフト量を、エンジン回転数が高いときほど大きな値のリフト量に制限する請求項２〜４のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
6. 前記作動領域制限手段は、エンジン回転数が低回転側の回転数として設定された第２の回転数以下である場合に、前記可変動弁装置による機関バルブの最大リフト量を制限する請求項１〜５のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
7. 前記潤滑状態検出手段は、前記可変動弁装置による機関バルブのリフト量が前記摺動部に供給される潤滑油の温度に応じた所定の上限リフト量よりも大きいか否かを判定し、
   前記作動領域制限手段は、前記機関バルブのリフト量が前記上限リフト量よりも大きい場合に、前記機関バルブのリフト量を前記上限リフト量以下に制限する請求項１〜５のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
8. 前記作動領域制限手段は、前記機関バルブの最大リフト量を、前記潤滑油の温度が高いときほど小さな値のリフト量に制限する請求項６又は７に記載のエンジンの制御装置。
9. 前記作動領域制限手段は、前記機関バルブの最大リフト量を、エンジン回転数が低いときほど小さな値のリフト量に制限する請求項６〜８のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
10. アクセル操作量に応じたエンジンの目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、
    前記目標トルク算出手段により算出された目標トルクに基づいて、前記機関バルブの目標リフト量を設定する目標リフト量設定手段と、
    前記算出された目標トルクに基づいて、スロットル弁の目標開度を設定する目標開度設定手段と、
    前記作動領域制限手段により制限された前記機関バルブのリフト量を制限リフト量として、この制限リフト量が前記目標リフト量設定手段により設定された目標リフト量よりも小さい場合の作動制限時において、前記制限リフト量に応じたエンジンの目標制限トルクを算出する目標制限トルク算出手段と、
    前記目標制限トルク算出手段により算出された目標制限トルクに応じた前記スロットル弁の目標制限開度を設定する目標制限開度設定手段と、を含んで構成され、
    通常時においては、前記目標開度設定手段により設定された目標開度に基づいて前記スロットル弁を制御する一方、
    前記作動制限時においては、前記目標制限開度設定手段により設定された目標制限開度に基づいて前記スロットル弁を制御する請求項６〜９のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
11. エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
    前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が前記摺動部に供給される潤滑油の温度に応じた所定の限界回転数よりも高い場合に、エンジン回転数を低下させるエンジン回転数低減手段と、を更に含んで構成される請求項１〜１０のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
12. 前記限界回転数は、前記潤滑油の温度が高いときほど小さな値の回転数として設定される請求項１１に記載のエンジンの制御装置。
13. 前記エンジン回転数低減手段は、エンジンへの燃料の供給を制限するか、又はスロットル弁の開度を減少させることにより、エンジン回転数を低下させる請求項１１又は１２に記載のエンジンの制御装置。
14. 前記検出された潤滑状態に基づいて、前記可変動弁装置に供給される潤滑油の圧力を増大させる圧力増大手段を更に含んで構成される請求項１〜１３のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
15. 前記可変動弁装置を第１の可変動弁装置として、エンジンがこの第１の可変動弁装置以外に第２の可変動弁装置を備える場合に、
    前記圧力増大手段は、前記第２の可変動弁装置を停止させて、前記摺動部に供給される潤滑油の圧力を増大させる請求項１４に記載のエンジンの制御装置。
16. 前記検出された潤滑状態に基づいて、自動変速機による低速段への変速を制限する変速制限手段を更に含んで構成される請求項１〜１５のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
17. 自動変速機の変速動作中に、前記作動領域制限手段による作動の制限を禁止する制限禁止手段を更に含んで構成される請求項１〜１６のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
18. 前記リンク機構が偏心カムを有するものにおいて、
    前記潤滑状態検出手段は、前記摺動部の潤滑状態として、前記偏心カムにおける摺動部の潤滑状態を検出する請求項１〜１７のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
19. 前記リンク機構が揺動カムを有するものにおいて、
    前記潤滑状態検出手段は、前記摺動部の潤滑状態として、前記揺動カムにおける摺動部の潤滑状態を検出する請求項１〜１８のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
20. 前記可変動弁装置は、
    前記カム軸としての駆動軸の外周に相対回転可能に取り付けられた、前記機関バルブを開閉させる駆動カムと、
    前記駆動軸の外周に偏心して固定された、前記偏心カムとしての偏心カムと、
    前記偏心カムの外周に相対回転可能に取り付けられたリング状リンクと、
    前記駆動軸と略平行に配置された制御軸と、
    前記制御軸の外周に偏心して固定された、前記揺動カムとしての揺動カムと、
    前記揺動カムの外周に相対回転可能に取り付けられ、その一端で前記リング状リンクと連係されたロッカーアームと、
    前記ロッカーアームをその他端で前記駆動カムと連係させるロッド状リンクと、
    前記機関バルブのバルブリフト特性を変化させるためのアクチュエータであって、前記制御軸と接続し、前記制御軸を回転させることにより前記ロッカーアームの揺動中心を変位させるアクチュエータと、を含んで構成され、
    前記潤滑状態検出手段は、前記摺動部の潤滑状態として、前記偏心カム及び揺動カムの少なくとも一方における摺動部の潤滑状態を検出する請求項１〜１９のいずれかに記載のエンジンの制御装置。

Images