JP2009085145A - 車両用エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンにおけるポンピングロスを大幅に増大させることなく、ブレーキブースタの負圧室の負圧を確保できるようにする。
【解決手段】ブレーキブースタの負圧室内の圧力をセンサで検出し、該検出圧が閾値を越えているか否かを判断することで、負圧不足状態であるか否かを判断する。負圧不足であるときには、吸気管圧を目標負圧にしたときにエンジントルクを確保できる目標リフト量を演算し、更に、吸気管圧を目標負圧にするための目標スロットル開度を演算し、これらの目標値に基づいて、可変リフト機構及び電子制御スロットルを制御する。更に、吸気管負圧の過渡状態におけるエンジントルクのずれを、点火時期の補正によって解消する。
【選択図】図９

Description

本発明は、車両用エンジンの制御装置に関し、詳しくは、吸気バルブのリフト特性を可変とする可変動弁機構と、吸気バルブの上流側に設けられアクチュエータで開閉されるスロットルバルブとを備えると共に、スロットルバルブ下流側の吸気管負圧が、ブレーキブースタの倍力源として利用される車両用エンジンにおいて、前記ブレーキブースタの負圧を確保する技術に関する。

特許文献１には、ブレーキブースタの負圧室への負圧導入をアシストする負圧ポンプの駆動制御を行う装置において、前記負圧室内の圧力と大気圧との差圧であるブースタ相対圧に基づいて負圧ポンプの作動判定を行うことで、負圧ポンプが過剰に作動されることなく、負圧室に必要な負圧を蓄圧させることが開示されている。
また、特許文献２には、吸気バルブのリフト・作動角を同時にかつ連続的に拡大，縮小可能な第１可変動弁機構（リフト・作動角可変機構）と、作動角の中心角を連続的に遅進させることが可能な第２可変動弁機構（位相可変機構）と、を備え、吸気バルブのリフト特性の可変制御により吸入空気量を制御することが開示されている。
特開２００６−１９９０７８号公報 特開２００３−７４３１８号公報

前記引用文献１のものでは、負圧ポンプのアシストによって負圧室に必要な負圧を安定的に蓄圧させることができるものの、負圧ポンプを備えることで、コストが増大し、また、エンジンルーム内の機器のレイアウトを制約することにもなってしまい、排気量が小さい小型車への適用は難しいという問題があった。
一方、吸気バルブのリフト特性の可変制御により吸入空気量を制御するエンジンでは、特に負荷の小さな領域において、いわゆるスロットルレス運転ないしはスロットルバルブの開度を十分に大きく保った運転を実現でき、ポンピングロスの大幅な低減が図れる。

しかし、スロットルバルブの開度が大きいとそれだけ吸気管圧が増大するため、ブレーキブースタの負圧室の負圧が不足し、ブレーキ操作のアシスト力が低下してしまうという問題を生じる。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、吸気バルブのリフト特性を可変とする可変動弁機構と、前記吸気バルブの上流側に設けられアクチュエータで開閉されるスロットルバルブとを備えた車両用エンジンにおいて、負圧ポンプを備えることなく、かつ、ポンピングロスを大幅に増大させることなく、ブレーキブースタの負圧室の負圧を確保できるようにすることを目的とする。

そのため請求項１記載の発明は、ブレーキブースタの負圧室内の圧力をセンサで検出し、該検出圧が所定圧よりも高いときに、吸気バルブの開口面積が増大する方向に可変動弁機構を制御すると共に、スロットルバルブを閉弁方向に制御する。
上記発明によると、ブレーキブースタの負圧室内の負圧が不足していることが検出されると、スロットルバルブを閉弁方向に制御することで吸気管負圧を発達させ、前記負圧室内が前記所定圧にまで低下するようにするが、同時に、吸気バルブの開口面積が増大する方向に可変動弁機構を制御することで、吸入空気量の低下を防ぎエンジン出力トルクを確保する。

従って、ブレーキブースタの負圧室の負圧が不足しているときに、負圧ポンプを用いることなく、必要とされる負圧を負圧室内に蓄圧させることができ、かつ、負圧不足時に限定してスロットルバルブを閉弁方向に制御するので、ポンピングロスが大幅に増大することを抑止できる。
また、請求項２記載の発明は、ブレーキ操作検出手段によって、運転者によるブレーキ操作が検出又は予測されたときに、吸気バルブの開口面積が増大する方向に可変動弁機構を制御すると共に、スロットルバルブを閉弁方向に制御する。

上記発明によると、運転者が実際にブレーキ操作（ブレーキペダルの踏み込み）を行うか、運転者によってブレーキが操作されることが予測されると、スロットルバルブを閉弁方向に制御することで吸気管負圧を発達させ、前記負圧室内が前記所定圧にまで低下するようにするが、同時に、吸気バルブの開口面積が増大する方向に可変動弁機構を制御することで、吸入空気量の低下を防ぎエンジン出力トルクを確保する。

従って、アシスト力の発生が要求されるときに、負圧ポンプを用いることなく、必要とされる負圧を負圧室内に蓄圧させることができ、アシスト力の発生が要求されるときに限定してスロットルバルブを閉弁方向に制御するので、ポンピングロスが大幅に増大することを抑止できる。
請求項３記載の発明では、前記ブレーキ操作検出手段が、エンジンのアイドル運転状態及び／又は減速運転状態を、運転者によるブレーキ操作が予測される状態として検出する。

上記発明によると、エンジンがアイドル運転状態であるか、及び／又は、減速運転状態である場合には、運転者がブレーキ操作を行う確率が高いので、実際にブレーキブースタの負圧室内の負圧が不足しているか否かに関わらずに、スロットルバルブを閉弁方向に制御することで吸気管負圧を発達させ、同時に、吸気バルブの開口面積が増大する方向に可変動弁機構を制御して、吸入空気量の低下を防ぐ。

従って、ブレーキ操作を精度良く予測して、的確にスロットルバルブの開度及び吸気バルブの開口面積を制御させることができる。
請求項４記載の発明では、吸気バルブの開口面積が増大する方向に制御し、スロットルバルブを閉弁方向に制御するときに、エンジンの出力トルクの変動を抑止する方向に点火時期を補正する。

上記発明によると、吸気管負圧を確保しつつ吸入空気量の低下を防止すべく、吸気バルブの開口面積を増大方向に制御し、スロットルバルブを閉弁方向に制御するときに、エンジン出力トルクの過渡的な変動を相殺する方向に点火時期を補正する。
従って、吸気管負圧を確保するために、スロットルバルブの開度及び吸気バルブの開口面積を制御するときに、過渡的にエンジンの出力トルクが変動することを抑止でき、運転性の悪化を防止できる。

以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、実施形態における車両用エンジンのシステム構成図である。
図１において、エンジン１０１は、火花点火ガソリンエンジンである。
このエンジン１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａ（アクチュエータ）でスロットルバルブ１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装される。

前記電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
また、各気筒の吸気バルブ１０５上流側の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設けられる。
前記燃料噴射弁１３１には、所定圧に調整された燃料が供給され、エンジンコントロールユニット１１４から送られる噴射パルス信号の噴射パルス幅（開弁時間）に比例する量の燃料（ガソリン）を吸気バルブ１０５に向けて噴射する。

尚、燃焼室１０６内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備えることができる。
そして、燃焼室１０６内の燃料は、図示省略した点火プラグによる火花点火によって着火燃焼する。
燃焼室１０６内の燃焼排気は、排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒コンバータ１０８及びリア触媒コンバータ１０９で浄化された後、大気中に放出される。

前記排気バルブ１０７は、排気側カムシャフト１１０に設けられたカム１１１によって一定のバルブリフト量，バルブ作動角及びバルブタイミングを保って開閉駆動される。
一方、吸気バルブ１０５側には、吸気バルブ１０５のリフト特性を可変とする可変動弁機構として、可変リフト機構１１２及び可変位相機構１１３が設けられる。
前記可変リフト機構１１２は、吸気バルブ１０５のバルブリフト量をバルブ作動角と共に連続的に可変する機構であって、リフト量を増大（減少）変化させると、これに対応してバルブ作動角も同時に増大（減少）変化させる機構である。

また、可変位相機構１１３は、クランクシャフト１２０に対する吸気バルブ駆動軸３の回転位相を変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の中心位相を連続的に進遅角変化させる機構である。
マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット１１４は、予め記憶されたプログラムに従った演算処理によって、燃料噴射量（噴射パルス幅），点火時期，目標吸入空気量，目標吸気管負圧を設定すると共に、これらに基づいて燃料噴射弁１３１，点火コイル用のパワートランジスタ（図示省略），電子制御スロットル１０４，可変リフト機構１１２及び可変位相機構１１３に制御信号を出力する。

前記エンジンコントロールユニット１１４には、エンジン１０１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１１５、車両の運転者が操作するアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセルペダルセンサ１１６、クランクシャフト１２０に支持させたシグナルプレートに設けた被検出部を検出することで、単位クランク角毎に単位クランク角信号ＰＯＳを出力するクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、エンジン１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９、後述する吸気バルブ駆動軸３に支持されたシグナルプレートに設けた被検出部を検出することで、前記吸気バルブ駆動軸３の基準回転位置毎にカム信号を出力するカムセンサ１３２などからの検出信号が入力される。

前記単位クランク角信号ＰＯＳは、エンジン１０１の気筒間における行程の位相差に相当するクランク角度（４気筒で１８０°ＣＡ）毎に抜けを生じるように予め設定されており、前記単位クランク角信号ＰＯＳの欠落部分を、単位クランク角信号ＰＯＳの出力周期に基づいて検出することで、前記行程位相差毎の基準クランク角位置ＲＥＦを検出することができるようになっている。

また、エンジン１０１の回転速度ＮＥ（rpm）は、基準クランク角位置ＲＥＦの検出間隔時間や、単位クランク角信号ＰＯＳの単位時間当たりの検出数に基づいて算出される。
尚、クランク角センサ１１７が、行程位相差に相当するクランク角度毎に基準クランク角信号を発生する構成とし、前記基準クランク角信号が発生する間隔時間を計測し、前記間隔時間から機関回転速度ＮＥを算出することができ、クランク角センサ１１７の検出信号特性や、機関回転速度ＮＥの算出方法は、公知の種々の方法を適用できる。

図２は、前記可変リフト機構１１２の構造を示す斜視図である。
本実施形態のエンジン１０１は、各気筒に一対の吸気バルブ１０５がそれぞれ設けられており、これら吸気バルブ１０５の上方に、前記クランクシャフト１２０によって回転駆動される吸気バルブ駆動軸３が気筒列方向に沿って回転可能に支持されている。
前記吸気バルブ駆動軸３には、吸気バルブ１０５のバルブリフタ１０５ａに当接して吸気バルブ１０５を開閉駆動する揺動カム４が相対回転可能に外嵌されている。

前記吸気バルブ駆動軸３と揺動カム４との間に、吸気バルブ１０５の作動角及びバルブリフト量を連続的に変更するための可変リフト機構１１２が設けられている。
尚、図２では、一対の吸気バルブ１０５について、一方にのみ可変リフト機構１１２を図示し、他方については可変リフト機構１１２の図示を省略してある。
前記吸気バルブ駆動軸３の一端部には、クランクシャフト１２０に対する前記吸気バルブ駆動軸３の回転位相を変化させることにより、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相を連続的に変更する可変位相機構１１３が配設されている。

前記可変リフト機構１１２は、図２及び図３に示すように、吸気バルブ駆動軸３に偏心して固定的に設けられる円形の駆動カム１１と、この駆動カム１１に相対回転可能に外嵌するリング状リンク１２と、吸気バルブ駆動軸３と略平行に気筒列方向へ延びる制御軸１３と、この制御軸１３に偏心して固定的に設けられた円形の制御カム１４と、この制御カム１４に相対回転可能に外嵌すると共に、一端がリング状リンク１２の先端に連結されたロッカアーム１５と、このロッカアーム１５の他端と揺動カム４とに連結されたロッド状リンク１６と、を有している。

前記制御軸１３は、モータ１７によりギヤ列１８を介して回転駆動されるが、制御軸１３と一体的に設けられるストッパ１３ａが固定側に当接することで、予め設定された最小リフト位置・最小作動角位置（以下では、単に最小リフト位置という）に相当する角度位置でそれ以上のリフト・作動角減少側への回動が制限される。
上記の構成により、クランクシャフト１２０に連動して吸気バルブ駆動軸３が回転すると、駆動カム１１を介してリング状リンク１２がほぼ並進移動すると共に、ロッカアーム１５が制御カム１４の軸心周りに揺動し、ロッド状リンク１６を介して揺動カム４が揺動して吸気バルブ１０５が開閉される。

また、前記モータ１７を作動させて制御軸１３の回転角度を変化させると、ロッカアーム１５の揺動中心となる制御カム１４の軸心位置が変化して、揺動カム４の姿勢が変化する。
これにより、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相が略一定のままで、吸気バルブ１０５の作動角及びバルブリフト量が連続的に変化する。

エンジンコントロールユニット１１４には、前記制御軸１３の回転角を検出する角度センサ１３３からの検出信号が入力され、目標リフト量に対応する目標角度位置に前記制御軸１３を回動させるべく、前記角度センサ１３３の検出結果に基づいて前記モータ１７の電流の向き及び大きさがフィードバック制御される。
次に、前記可変位相機構１１３の構成を、図４に基づいて説明する。

本実施形態における可変位相機構１１３は、ベーン式の可変位相機構であり、クランクシャフト１２０によりタイミングチェーンを介して回転駆動されるカムスプロケット５１（タイミングスプロケット）と、吸気バルブ駆動軸３の端部に固定されてカムスプロケット５１内に回転自在に収容された回転部材５３と、該回転部材５３をカムスプロケット５１に対して相対的に回転させる油圧回路５４と、カムスプロケット５１と回転部材５３との相対回転位置を所定位置で選択的にロックするロック機構６０とを備えている。

前記カムスプロケット５１は、外周にタイミングチェーン（又はタイミングベルト）が噛合する歯部を有する回転部（図示省略）と、該回転部の前方に配置されて前記回転部材５３を回転自在に収容するハウジング５６と、該ハウジング５６の前後開口を閉塞するフロントカバー，リアカバー（図示省略）とから構成される。
前記ハウジング５６は、前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面には、横断面台形状を呈し、それぞれハウジング５６の軸方向に沿って設けられる４つの隔壁部６３が９０°間隔で突設されている。

前記回転部材５３は、吸気バルブ駆動軸３の前端部に固定されており、円環状の基部７７の外周面に９０°間隔で４つのベーン７８ａ，７８ｂ，７８ｃ，７８ｄが設けられている。
前記第１〜第４ベーン７８ａ〜７８ｄは、それぞれ断面が略逆台形状を呈し、各隔壁部６３間の凹部に配置され、前記凹部を回転方向の前後に隔成し、ベーン７８ａ〜７８ｄの両側と各隔壁部６３の両側面との間に、進角側油圧室８２と遅角側油圧室８３を構成する。

前記ロック機構６０は、ロックピン８４が、回転部材５３の最大遅角側の回動位置（基準作動状態）において係合孔（図示省略）に係入するようになっている。
前記油圧回路５４は、進角側油圧室８２に対して油圧を給排する第１油圧通路９１と、遅角側油圧室８３に対して油圧を給排する第２油圧通路９２との２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路９１，９２には、供給通路９３とドレン通路９４ａ，９４ｂとがそれぞれ通路切り換え用の電磁切換弁９５を介して接続されている。

前記供給通路９３には、オイルパン９６内の油を圧送する機関駆動のオイルポンプ９７が設けられている一方、ドレン通路９４ａ，９４ｂの下流端がオイルパン９６に連通している。
前記第１油圧通路９１は、回転部材５３の基部７７内に略放射状に形成されて各進角側油圧室８２に連通する４本の分岐路９１ｄに接続され、第２油圧通路９２は、各遅角側油圧室８３に開口する４つの油孔９２ｄに接続される。

前記電磁切換弁９５は、内部のスプール弁体が各油圧通路９１，９２と供給通路９３及びドレン通路９４ａ，９４ｂとを相対的に切り換え制御するようになっている。
前記エンジンコントロールユニット１１４は、前記電磁切換弁９５を駆動する電磁アクチュエータ９９に対する通電量を、デューティ制御信号に基づいて制御する。
例えば、電磁アクチュエータ９９にデューティ比０％の制御信号（ＯＦＦ信号）を出力すると、オイルポンプ４７から圧送された作動油は、第２油圧通路９２を通って遅角側油圧室８３に供給されると共に、進角側油圧室８２内の作動油が、第１油圧通路９１を通って第１ドレン通路９４ａからオイルパン９６内に排出される。

従って、遅角側油圧室８３の内圧が高、進角側油圧室８２の内圧が低となって、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｂを介して最大遅角側に回転し、この結果、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相が遅角される。
一方、電磁アクチュエータ９９にデューティ比１００％の制御信号（ＯＮ信号）を出力すると、作動油は、第１油圧通路９１を通って進角側油圧室８２内に供給されると共に、遅角側油圧室８３内の作動油が第２油圧通路９２及び第２ドレン通路９４ｂを通ってオイルパン９６に排出され、遅角側油圧室８３が低圧になる。

このため、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｄを介して進角側へ最大に回転し、これによって、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相が進角される。
尚、可変動弁機構の構成を、上記構成の可変リフト機構１１２，可変位相機構１１３に限定するものでなく、吸気バルブ１０５のリフト特性（リフト量、バルブ作動角、バルブタイミング）の変更によって、エンジン１０１の吸入空気量を制御できる機構であれば良い。

また、本実施形態において前記エンジン１０１を搭載する車両には、図５に示すバキュームサーボブレーキ１４１が備えられている。
前記バキュームサーボブレーキ１４１は、倍力源の負圧としてスロットルバルブ１０３ｂ下流の吸気管負圧を利用するものであり、ブレーキペダル１４２とマスタシリンダ１４３との間にブレーキブースタ１４４が配置される。

そして、前記ブレーキブースタ１４４は、ブレーキペダル１４２の踏力に比例して倍力し、マスタシリンダ１４３のピストンに作用させる。
前記マスタシリンダ１４３は、前記ブレーキブースタ１４４で倍力された操作力を、ブレーキ油圧に変換する装置であり、前記ブレーキ油圧は、フロントブレーキ１４５及びリアブレーキ１４６に分配供給される。

前記ブレーキブースタ１４４のパワーシリンダ１４４ａ内は、図６に示すように、パワーピストン１４４ｂによって負圧室Ａと大気室Ｂとに隔成される。
そして、ブレーキペダル１４２に踏力が与えられない状態では、バルブプランジャ１４４ｃは大気室Ｂへの大気の流入を防ぎ、前記負圧室Ａ及び大気室Ｂには、チェックバルブ１４７を介してスロットルバルブ１０３ｂ下流の吸気管負圧が導入される。

一方、ブレーキペダル１４２に踏力が与えられると、バルブプランジャ１４４ｃが動いて大気室Ｂに大気が導入されることで、大気室Ｂと負圧室Ａとの圧力差からパワーピストン１４４ｂにアシスト力が発生する。
前記ブレーキペダル１４２には、ブレーキペダル１４２の踏み込み状態でオンになるブレーキスイッチ１４８が設けられ、また、前記負圧室Ａ内の圧力を検出する圧力センサ１４９が設けられており、前記ブレーキスイッチ１４８のオン・オフ信号及び圧力センサ１４９の信号は、前記エンジンコントロールユニット１１４に入力される。

以下では、前記エンジンコントロールユニット１１４による電子制御スロットル１０４，可変リフト機構１１２及び可変位相機構１１３の制御を詳細に説明する。
前記エンジンコントロールユニット１１４は、アクセル開度ＡＰＯ及び機関回転速度ＮＥに基づいて求められる目標空気量Ｑを、機関回転速度ＮＥ及び有効排気量（シリンダ総容積）ＶＯＬ＃で除算することで、目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴを算出する（ＴＱＨ０ＳＴ＝Ｑ／（ＮＥ・ＶＯＬ＃））。

そして、前記目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴ及び機関回転速度ＮＥに基づいて、前記可変リフト機構１１２及び可変位相機構１１３の基本目標値ＴＧＶＥＬ，ＴＧＶＴＣをそれぞれに算出する。
前記可変リフト機構１１２の基本目標値ＴＧＶＥＬＢ（目標リフト量）は、図７に示すように、目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴが大きく、かつ、機関回転速度ＮＥが高いほど、吸気バルブ１０５のリフト量がより大きくなるように設定される。

また、前記可変位相機構１１３の基本目標値ＴＧＶＴＣＢ（目標進角値）は、図８に示すように、目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴが大きく、かつ、機関回転速度ＮＥが高いほど、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相が遅角されるように設定される。
一方、電子制御スロットル１０４における基本目標開度ＴＧＴＶＯＢは、前記目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴから求められる要求開口面積に、吸気バルブ１０５のリフト特性の変化（目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴ及び機関回転速度ＮＥ）に応じた補正を施すことで求められる。

更に、本実施形態では、前記ブレーキブースタ１４４の負圧室Ａ内の圧力が、必要時に所望のアシスト力を発生させ得る圧力になるように、前記吸気バルブ１０５のリフト量及び電子制御スロットル１０４の開度が補正されるようになっており、係る負圧確保のためのエンジンコントロールユニット１１４による補正処理を、図９のフローチャートに従って詳細に説明する。

図９のフローチャートにおいて、まず、ステップＳ５０１では、前記圧力センサ１４９の信号から前記ブレーキブースタ１４４の負圧室Ａ内の圧力を検出する。
ステップＳ５０２では、前記負圧室Ａ内の圧力が閾値（目標圧）を超えていて、負圧不足状態であるか否かを判断する。
尚、前記閾値を高車速時ほどより低い圧力に変更して、高車速時ほどより大きなアシスト力が得られるようにすることができ、また、そのときの大気圧に応じて前記閾値を変更することができる。

前記負圧室Ａ内の圧力が閾値以下であれば、ブレーキ操作時（ブレーキペダル１４２の踏み込み時）に、充分なアシスト力を発生させることができると判断し、負圧確保のための補正処理を行うことなく、そのまま本ルーチンを終了させる。
一方、前記負圧室Ａ内の圧力が閾値を超えている負圧不足状態であると判断すると、ステップＳ５０３へ進む。

ステップＳ５０３では、前記閾値に相当する吸気管負圧にしたときに、現在のエンジントルクを維持できる可変リフト機構１１２の目標値ＴＧＶＥＬ（目標リフト量）を算出し（図１０参照）、前記基本目標値ＴＧＶＥＬＢに代えて、前記目標値ＴＧＶＥＬに従って前記可変リフト機構１１２が制御されるようにする。
ステップＳ５０４では、前記ステップＳ５０３で設定した目標値ＴＧＶＥＬ（目標リフト量）に制御したときに、前記閾値に相当する吸気管負圧となる目標開度ＴＧＴＶＯを、前記目標値ＴＧＶＥＬ（目標リフト量）、基本目標値ＴＧＶＴＣＢ及びエンジン回転速度ＮＥに基づいて算出する。

そして、前記基本目標開度ＴＧＴＶＯＢに代えて、前記目標開度ＴＧＴＶＯに従って前記電子制御スロットル１０４が制御されるようにする。
即ち、エンジントルクを保持しつつ、充分なアシスト力を発生させることができる吸気管圧にまで低下させるべく、スロットルバルブの開度を絞り、同時に、吸気バルブ１０５のリフト量を増大補正する。

ステップＳ５０５では、現時点のスロットル開度、実リフト量（制御軸１３の実角度）、エンジン回転速度ＮＥから、そのときのスロットル下流における吸気管圧を推定する。
ステップＳ５０６では、前記ステップＳ５０５で演算したそのときの吸気管圧、及び、実リフト量（制御軸１３の実角度）から、そのときのエンジントルクを推定する（図１０参照）。

前記ステップＳ５０６で演算されるエンジントルクは、吸気管圧を前記閾値にまで低下させるために、スロットル開度及びリフト量を変更する過渡状態でのエンジントルクを示す。
ステップＳ５０７では、ステップＳ５０６で演算されたエンジントルクとそのときの目標空気量Ｑに見合う目標トルクとを比較することで、過渡的な実エンジントルクと目標トルクとのずれを求め、該ずれを解消すべく点火時期を補正する。

具体的には、図１１に示すように、実エンジントルクが目標トルクよりも低ければ、点火時期を進角補正し、実エンジントルクが目標トルクよりも高ければ、点火時期を遅角補正する。
尚、前記点火時期の補正においては、燃焼安定性を確保すべく、進角限界・遅角限界を設定し、前記進角限界・遅角限界内で点火時期を補正することが好ましい。

上記のように、負圧室Ａ内の圧力が充分なアシスト力を発生させる値よりも高いときに、スロットルバルブの開度を絞り、同時に、吸気バルブ１０５のリフト量を増大補正することで、吸気管圧を低下させるようにすれば、負圧不足によって充分なアシスト力を発生させることができない状態に放置されることを回避でき、また、必要充分な負圧が蓄圧されている状態では、スロットルバルブをより開くことでポンピングロスを低減できる。

更に、負圧不足を解消するために負圧ポンプを用いないので、コストの増大やエンジンルーム内のレイアウト性が制約されてしまうことを回避できる。
また、負圧室Ａ内の圧力（吸気管負圧）を目標負圧にすべく、スロットル開度、吸気バルブ１０５のリフト量を変更している途中の過渡状態で、エンジントルクが目標からずれることを点火時期の補正で抑止するので、負圧制御中での運転性の悪化を防止できる。

ところで、ブレーキブースタ１４４の負圧室Ａ内の圧力は、実際にブレーキ操作がなされるときに、アシスト力を発生できる程度の負圧になっていればよい。
そこで、実際にブレーキ操作がなされたときに、吸気管圧を低下させることによっても、充分なアシスト力を確実に発生させることができ、係る構成とした第２実施形態を、図１２のフローチャートに従って説明する。

図１２のフローチャートにおいて、ステップＳ６０１では、前記ブレーキスイッチ１４８のオン・オフ信号を読み込む。
次のステップＳ６０２では、ブレーキ操作検出手段としての前記ブレーキスイッチ１４８がオンであって、ブレーキペダル１４２が実際に踏み込まれているか否かを判断する。
そして、前記ブレーキスイッチ１４８がオンであって、ブレーキペダル１４２が実際に踏み込まれているときには、ステップＳ６０３〜ステップＳ６０７へ進み、前記ステップＳ５０３〜ステップＳ５０７と同様な処理を行う。

即ち、そのときのエンジントルクを維持しつつ、吸気管圧を前記閾値にまで低下させるべく、スロットル開度及び吸気バルブ１０５のリフト量を変更し、また、過渡的なエンジントルクの変動を抑止するために、点火時期を補正する。
上記発明によると、ブレーキ操作が検出されたときに、スロットル下流の吸気管圧を低下させ、充分なアシスト力を発生させることができる状態にするので、ブレーキ操作が行われない状態で無用に吸気管圧を低下させることがなく、ポンピングロスをより低下させることができる。

また、ブレーキ操作がなされることを事前に予測し、ブレーキ操作を予測したときに、スロットル下流の吸気管圧を前記閾値にまで低下させるべく、スロットル開度及び吸気バルブ１０５のリフト量を変更させることができる。
上記構成とした第３実施形態を、図１３のフローチャートに従って説明する。
ステップＳ７０１では、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセルペダルセンサ１１６（ブレーキ検出手段）の出力を読み込む。

次のステップＳ７０２では、前記アクセルペダルセンサ１１６の出力に基づいて、運転者がアクセルペダルを踏んでいる状態からアクセルペダルから足を離した状態に切り換ったか否か（アクセルの開状態から全閉に切り換ったか否か）を判断する。
運転者がアクセルペダルから足を離し、エンジン１０１のアイドル運転状態又は減速運転状態になったときには、ペダルを踏み替えて次にブレーキペダル１４２が踏み込まれることが多く、続くブレーキ操作を予測させることになる。

そこで、ステップＳ７０２で、運転者がアクセルペダルを踏んでいる状態からアクセルペダルから足を離した状態に切り換った（アイドル運転状態又は減速運転状態になった）と判断されたときには、ブレーキ操作が行われるものと予測し、ステップＳ７０３〜ステップＳ７０７へ進み、前記ステップＳ５０３〜ステップＳ５０７と同様な処理を行う。
即ち、そのときのエンジントルクを維持しつつ、スロットル下流の吸気管圧を前記閾値にまで低下させるべく、スロットル開度及び吸気バルブ１０５のリフト量を変更し、また、過渡的なエンジントルクの変動を抑止するために、点火時期を補正する。

更に、車両の走行環境からブレーキ操作を予測させることができる。
例えば、車両前方の障害物や車間距離を検知する手段を車両が備える場合には、障害物を検知したり、車間距離が基準よりも短くなったりしたときに、その後にブレーキ操作が行われるものと予測し、スロットル下流の吸気管圧を前記閾値にまで低下させるべく、スロットル開度及び吸気バルブ１０５のリフト量を変更させることができる。

また、車両の位置情報などから走行道路のカーブや勾配を判断し、カーブに差し掛かるときやカーブが連続する道路を走行するときや下り坂において、ブレーキ操作を予測することができる。
更に、外部から無線で取り込まれる情報などで、前方の交通信号の切り換りや渋滞状態を判断し、前方の信号が赤であるか赤になると見込まれるときにブレーキ操作を予測し、また、前方が渋滞しているときにブレーキ操作を予測させることができる。

また、ブレーキ操作を検出又は予測したときに、前記ブレーキブースタ１４４の負圧室Ａ内の圧力が閾値（目標圧）を超えているか否かを判断し、ブレーキ操作を検出又は予測し、かつ、前記ブレーキブースタ１４４の負圧室Ａ内の圧力が閾値（目標圧）を超えているときに、吸気管圧を前記閾値にまで低下させるべく、スロットル開度及び吸気バルブ１０５のリフト量を変更させることができる。

ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）請求項１記載の車両用エンジンの制御装置において、
前記所定負圧を車速に応じて可変に設定することを特徴とする車両用エンジンの制御装置。

上記発明によると、高車速で大きな制動力が要求されるときに、ブレーキブースタの負圧室内に蓄圧される圧をより低くして、制動力要求に見合った高いアシスト力を発生させることが可能になる。
（ロ）請求項２記載の車両用エンジンの制御装置において、
前記ブレーキ操作検出手段が、ブレーキスイッチであることを特徴とする車両用エンジンの制御装置。

上記発明によると、ブレーキスイッチがオンになることで、運転者がブレーキ操作を行ったことが検知され、該ブレーキ操作に対して充分なアシスト力を発生させるべく、吸気バルブの開口面積が増大する方向に可変動弁機構を制御すると共に、スロットルバルブを閉弁方向に制御する。
（ハ）請求項３記載の車両用エンジンの制御装置において、
前記ブレーキ操作検出手段が、アクセルの全閉状態であるときに、エンジンのアイドル運転状態及び／又は減速運転状態であると判断し、運転者によるブレーキ操作を予測することを特徴とする車両用エンジンの制御装置。

上記発明によると、運転者がアクセルペダルから足を離すことで、エンジンがアイドル運転状態及び／又は減速運転状態になるので、アクセルの全閉をアイドル運転状態及び／又は減速運転状態であると判断し、その後の運転者によるブレーキ操作を予測する。

実施形態における車両用エンジンのシステム図。 実施形態における可変リフト機構の詳細を示す斜視図。 前記可変リフト機構の作動角変更機構を示す断面図。 実施形態における可変位相機構の詳細を示す断面図。 実施形態におけるバキュームサーボブレーキシステムを示す図。 前記バキュームサーボブレーキシステムの内部構造を示す図。 実施形態における可変リフト機構の基本目標値の特性を示す線図。 実施形態における可変位相機構の基本目標値の特性を示す線図。 吸気管負圧制御の第１実施形態を示すフローチャート。 バルブリフト量と吸気管圧とエンジン出力トルクとの相関を示す線図。 点火時期とエンジントルクとの相関を示す線図。 吸気管負圧制御の第２実施形態を示すフローチャート。 吸気管負圧制御の第３実施形態を示すフローチャート。

符号の説明

３…吸気バルブ駆動軸、１３…制御軸、１３ａ…ストッパ、１７…モータ、１０１…エンジン、１０３ｂ…スロットルバルブ（吸気絞り弁）、１０４…電子制御スロットル、１０５…吸気バルブ、１１２…可変リフト機構（可変動弁機構）、１１３…可変位相機構（可変動弁機構）、１１４…エンジンコントロールユニット、１１６…アクセルペダルセンサ、１１７…クランク角センサ、１２０…クランクシャフト、１３２…カムセンサ、１３３…角度センサ、１４１…バキュームサーボブレーキ、１４２…ブレーキペダル、１４３…マスタシリンダ、１４４…ブレーキブースタ、１４８…ブレーキスイッチ、１４９…圧力センサ

Claims (4)

1. 吸気バルブのリフト特性を可変とする可変動弁機構と、前記吸気バルブの上流側に設けられアクチュエータで開閉されるスロットルバルブとを備えると共に、前記スロットルバルブ下流側の吸気管負圧が、ブレーキブースタの倍力源として利用される車両用エンジンにおいて、
   前記ブレーキブースタの負圧が蓄えられる負圧室内の圧力をセンサで検出し、前記負圧室内の圧力が所定圧よりも高いときに、前記吸気バルブの開口面積が増大する方向に前記可変動弁機構を制御すると共に、前記スロットルバルブを閉弁方向に制御することを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
2. 吸気バルブのリフト特性を可変とする可変動弁機構と、前記吸気バルブの上流側に設けられアクチュエータで開閉されるスロットルバルブとを備えると共に、前記スロットルバルブ下流側の吸気管負圧が、ブレーキブースタの倍力源として利用される車両用エンジンにおいて、
   運転者によるブレーキ操作を検出又は予測するブレーキ操作検出手段を設け、前記ブレーキ操作が検出又は予測されたときに、前記吸気バルブの開口面積が増大する方向に前記可変動弁機構を制御すると共に、前記スロットルバルブを閉弁方向に制御することを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
3. 前記ブレーキ操作検出手段が、前記エンジンのアイドル運転状態及び／又は減速運転状態を、運転者によるブレーキ操作が予測される状態として検出することを特徴とする請求項２記載の車両用エンジンの制御装置。
4. 前記吸気バルブの開口面積が増大する方向に前記可変動弁機構を制御すると共に、前記スロットルバルブを閉弁方向に制御するときに、エンジンの出力トルクの変動を抑止する方向に点火時期を補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両用エンジンの制御装置。

Images