JP2009209785A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 吸気弁の作動角を変化させることができる作動角可変機構、及び、１弁運転（片弁停止運転）と２弁運転とを切換えることができる片弁停止機構、を備える場合に、作動角制御の応答性を適正化する。
【解決手段】 １弁運転のときに、２弁運転のときに比べ、作動角可変機構により作動角を変化させるときの変化速度を大きくし、２倍にする。
【選択図】 図６

Description

本発明は、内燃機関の可変動弁装置に関する。

特許文献１に記載の可変動弁装置は、吸気弁の作動角（及びリフト量）を連続的に変化させることができる。また、１気筒に２つずつ設けられる吸気弁のうち、一方の吸気弁を閉弁状態に保持し、他方の吸気弁のみを開閉する１弁運転（片弁停止運転）と、両方の吸気弁を開閉する２弁運転とを選択的に切換えることができる。
特開２０００−０３８９１０号公報

吸気弁の作動角を連続的に変化させることができる可変動弁装置を用いて、吸気弁の作動角を制御して吸入空気量を制御することにより、ノンスロットル運転が可能であり、これにより、ポンプロス低減による燃費向上を図ることができる。

この場合、低負荷域では、小作動角に制御する必要があり、それゆえ、ガス流動が低下して燃焼安定性が悪化する恐れがある。
このため、吸気弁の作動角を連続的に変化させることができるのみならず、１弁運転（片弁停止運転）が可能な可変動弁装置を用い、低負荷域にて、１弁運転（片弁停止運転）を行って、筒内のスワール流を強化することが望ましい。

しかし、吸気弁の作動角で空気量を制御する場合、空気量≒バルブ開口面積となり、１弁運転の場合は、２弁運転に比べて、一定時間での作動角の変化に対し、空気量の変化が略１／２となり、トルクの立ち上がりも略１／２となる。

従って、２弁運転時に合わせて作動角の変化速度を設定すると、１弁運転時にトルクの立ち上がりが遅くなって、応答性（加速レスポンス）の悪化を生じ、逆に１弁運転時に合わせて作動角の変化速度を設定すると、２弁運転時にトルクの立ち上がりが速くなりすぎて、唐突感のあるレスポンスとなる。

本発明は、このような実状に鑑み、１弁運転あるいは２弁運転のいずれであっても最適な応答性が得られるようにすることを目的とする。

このため、本発明では、吸気弁の作動角を変化させることができる作動角可変機構、及び、１弁運転（片弁停止運転）と２弁運転とを切換えることができる片弁停止機構、を備える場合に、１弁運転のときと、２弁運転のときとで、前記作動角可変機構により作動角を変化させるときの変化速度を異ならせ、１弁運転のときに、２弁運転のときに比べ、作動角の変化速度を大きくする構成とする。

本発明によれば、１弁運転のときに、２弁運転のときに比べ、作動角の変化速度を大きくすることで、１弁運転のときと２弁運転のときとで空気量の変化速度を同等にすることができ、同等の応答性を得ることができる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３を用いて、本発明の一実施形態における可変動弁機構付き内燃機関について説明する。尚、図１は内燃機関の動弁系の平面図であり、Ｖ型６気筒エンジンの片側バンクの３気筒のみを示している。また、便宜上、図１における左側を車両搭載時の車両フロント側、図１における右側を車両搭載時の車両リヤ側とする。

図１に示すように、内燃機関１は、同一気筒に一対の吸気弁２ａ，２ｂを有している。吸気弁２ａは同一気筒内において相対的にフロント側（図１における左側）に位置するものであり、吸気弁２ｂは同一気筒内において相対的にリヤ側（図１における右側）に位置するものである。尚、図２は各気筒の一方（フロント側）の吸気弁の可変動弁機構の構成図、図３は各気筒の他方（リヤ側）の吸気弁の可変動弁機構の構成図である。

図１〜図３に示すように、各気筒の一対の吸気弁２ａ，２ｂは、それぞれロッカアーム３ａ，３ｂを介して、ラッシュアジャスタ４ａ，４ｂに連係されている。すなわち、吸気弁２ａは、同一気筒の一対のロッカアーム３ａ，３ｂのうち相対的にフロント側に位置するロッカアーム３ａを介して、同一気筒の一対のラッシュアジャスタ４ａ，４ｂのうち相対的にフロント側に位置するラッシュアジャスタ４ａに連係されている。一方、吸気弁２ｂは、同一気筒の一対のロッカアーム３ａ，３ｂのうち相対的にリヤ側に位置するロッカアーム３ｂを介して、同一気筒の一対のラッシュアジャスタ４ａ，４ｂのうち相対的にリヤ側に位置するラッシュアジャスタ４ｂに連係されている。尚、ラッシュアジャスタ４ａとラッシュアジャスタ４ｂとは同一構成であり、ロッカアーム３ａとロッカアーム３ｂとは同一形状となっている。従って、区別する必要のない場合は、吸気弁２、ロッカアーム３、ラッシュアジャスタ４と総称する。

ロッカアーム３は、一端が吸気弁２のバルブステム５に当接し、他端がラッシュアジャスタ４のプランジャ４２（詳細は後述）に当接するよう配置されている。また、ロッカアーム３には、後述する可変動弁機構１０の揺動カム１７が接触するローラ６が回転可能に支持されている。

詳述すると、ロッカアーム３は、吸気弁２のバルブステム５及びラッシュアジャスタ４のプランジャ４２によって一方側（図２及び図３における下方側）から支持され、可変動弁機構１０の揺動カム１７が他方側（図２及び図３における上方側）からローラ６に当接するよう配置されており、実質的には、吸気弁２及びラッシュアジャスタ４と、可変動弁機構１０の揺動カム１７とによって挟持されている。

この可変動弁機構１０は、本出願人が先に提案したものであるが、例えば特開平１１−１０７７２５号公報等によって公知となっているので、その概要のみを説明する。
可変動弁機構１０は、シリンダヘッド１１上部の図示しないカムブラケットに回転自在に支持された中空状のカム軸（駆動軸）１２と、このカム軸１２に、圧入等により固定された偏心カム１３と、カム軸１２の上方位置に同じカムブラケットに回転自在に支持されると共にカム軸１２と平行に配置された制御軸１４と、この制御軸１４の偏心カム部１５に揺動自在に支持されたロッカアーム部材１６と、各吸気弁２の上端部に配置されたロッカアーム３に当接する揺動カム１７と、を備えている。偏心カム１３とロッカアーム部材１６とはリンクアーム１８によって連係されており、ロッカアーム部材１６と揺動カム１７とは、リンク部材１９によって連係されている。

カム軸１２は、タイミングチェーンないしはタイミングベルトを介して機関のクランク軸によって駆動されるものである。
偏心カム１３は、円形外周面を有し、該外周面の中心がカム軸１２の軸心から所定量だけオフセットしていると共に、この外周面に、リンクアーム１８の環状部が回転可能に嵌合している。

ロッカアーム部材１６は、略中央部が偏心カム部１５によって支持されており、その一端部に、リンクアーム１８の延長部が連係していると共に、他端部に、リンク部材１９の上端部が連係している。偏心カム部１５は、制御軸１４の軸心から偏心しており、従って、制御軸１４の角度位置に応じてロッカアーム部材１６の揺動中心は変化する。

揺動カム１７は、カム軸１２の外周に嵌合して回転自在に支持されており、側方へ延びた端部１７ａに、リンク部材１９の下端部が連係している。この揺動カム１７の下面には、カム軸１２と同心状の円弧をなす基円面２０ａと、該基円面２０ａから端部１７ａへと所定の曲線を描いて延びるカム面２０ｂと、が形成されており、これらの基円面２０ａならびにカム面２０ｂが、揺動カム１７の揺動位置に応じて、ロッカアーム３のローラ６に当接するようになっている。

すなわち、基円面２０ａはベースサークル区間として、リフト量が０となる区間であり、揺動カム１７が揺動してカム面２０ｂがロッカアーム３のローラ６に接触すると、徐々にリフトしていくことになる。尚、ベースサークル区間とリフト区間との間には若干のランプ区間が設けられている。

制御軸１４は、一端部に設けられた制御用アクチュエータ（図５参照）によって所定回転角度範囲内で回転するように構成されている。この制御用アクチュエータは、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ；図５参照）からの制御信号に基づいて制御される。

この可変動弁機構１０の作用を説明すると、カム軸１２が回転すると、偏心カム１３のカム作用によってリンクアーム１８が上下動し、これに伴ってロッカアーム部材１６が揺動する。このロッカアーム部材１６の揺動は、リンク部材１９を介して揺動カム１７へ伝達され、揺動カム１７が揺動する。この揺動カム１７のカム作用によって、ロッカアーム３が押圧され、各気筒の吸気弁２ａ、２ｂがそれぞれリフトする。

ここで、上記制御用アクチュエータを介して制御軸１４の角度が変化すると、ロッカアーム部材１６の初期位置が変化し、ひいては揺動カム１７の初期揺動位置が変化する。
例えば偏心カム部１５が図の上方（図２及び図３における上方）へ位置しているとすると、ロッカアーム部材１６は全体として上方（図２及び図３における上方）へ位置し、揺動カム１７の端部１７ａが相対的に上方（図２及び図３における上方）へ引き上げられた状態となる。つまり、揺動カム１７の初期位置は、そのカム面２０ｂがロッカアーム３から離れる方向に傾く。従って、カム軸１２の回転に伴って揺動カム１７が揺動した際に、基円面２０ａが長くロッカアーム３のローラ６に接触し続け、カム面２０ｂがローラ６に接触する期間は短い。従って、リフト量が全体として小さくなり、かつ作動角（開時期から閉時期までの角度範囲）も縮小する。

逆に、偏心カム部１５が図の下方（図２及び図３における下方）へ位置しているとすると、ロッカアーム部材１６は全体として下方（図２及び図３における下方）へ位置し、揺動カム１７の端部１７ａが相対的に下方（図２及び図３における下方）へ押し下げられた状態となる。つまり、揺動カム１７の初期位置は、そのカム面２０ｂがロッカアーム３のローラ６に近付く方向に傾く。従って、カム軸１２の回転に伴って揺動カム１７が揺動した際に、ロッカアーム３のローラ６と接触する部位が基円面２０ａからカム面２０ｂへと直ちに移行する。従って、リフト量が全体として大きくなり、かつ作動角も拡大する。

このように可変動弁機構１０は、上記の偏心カム部１５の位置は連続的に変化させ得るので、これに伴って、リフト量並びに作動角を、両者同時に、連続的に拡大、縮小させることができる。特に、このものでは、リフト量・作動角の大小変化に伴い、吸気弁２の開時期と閉時期とがほぼ対称に変化する。従って、可変動弁機構１０は、作動角可変機構をなす。

そして、揺動カム１７が回転してロッカアーム３のローラ６を押すことにより、ラッシュアジャスタ４によって支持された部分を支点してロッカアーム３が揺動し、この揺動によって吸気弁２のバルブステム５が押される。ロッカアーム３がバルブステム５を押す力と、吸気弁２の図示しないバルブスプリングの付勢力とに基づいて、吸気弁２は開閉動作する。

同一気筒の一対のラッシュアジャスタ４ａ、４ｂには、図１に示すように、一対の油圧通路３１ａ，３１ｂを介してオイルポンプ３２（後述）からオイル（油圧）が供給されている。ここで、吸気弁２ａに連係するラッシュアジャスタ４ａにオイル（油圧）を供給する油圧通路３１ａには、油圧制御弁としての電磁弁３３が介装され、オイルポンプ３２が運転されていても、ラッシュアジャスタ４ａに対してオイル（油圧）の供給を停止できるように構成されている。一方、吸気弁２ｂに連係するラッシュアジャスタ４ｂにオイル（油圧）を供給する油圧通路３１ｂには電磁弁が介装されておらず、オイルポンプ３２の運転中には必ずオイル（油圧）が供給される構成となっている。この電磁弁３３は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ；図５参照）からの制御信号に基づいて制御される。

ラッシュアジャスタ４は、図２及び図３に示すように、内燃機関本体となるシリンダヘッド１１に収容保持された有底筒状のボディ４１と、ボディ４１に摺動可能に収容されたプランジャ４２と、プランジャ４２内部に形成された第１油室４３と、ボディ４１の底壁４１ａとプランジャ４２の底壁４２ａとの間に画成され、プランジャ４２の底壁４２ａに貫通形成されたプランジャ底壁連通路４４を介して第１油室４３と連通する第２油室４５と、第２油室４５に配置されボディ４１の底壁４１ａとプランジャ４２の底壁４２ａとによって挟持され、プランジャ４２を常にボディ４１から突出する方向に付勢するスプリング４６と、第１油室４３から第２油室４５へのオイルの流れを許可し、第２油室４５から第１油室４３へのオイルの流れを禁止するオイル流通制限手段４７と、を有している。プランジャ４２は、上部プランジャ部材４８ａと下部プランジャ部材４８ｂの２部品から構成されている。

尚、ロッカアーム３の他端に当接する上部プランジャ部材４８ａの先端には貫通穴４９が形成されており、第１油室４３内のオイルが貫通穴４９を通り、上部プランジャ部材４８ａとロッカアーム３他端との摺動面から外部に流出可能となっている。また、スプリング４６のバネ力は、吸気弁２の図示しないバルブスプリングのバネ力よりも十分に弱くなるよう設定されている。

第１油室４３には、ボディ４１に形成されたボディ穴５０と、プランジャ４２に形成されたプランジャオイル穴５１を介して、油圧供給手段としてのオイルポンプ３２から吐出されたオイルが供給されている。このオイルポンプ３２は、例えば内燃機関１の運転に伴い駆動されるものである。

オイル流通制限手段４７は、第２油室４５に配置されたボール状の弁体５２と、第２油室４５に配置されて、プランジャ底壁連通路４４を第２油室４５側から閉塞するように弁体５２を付勢する弁体付勢スプリング５３と、弁体付勢スプリング５３を保持するカバー部材５４と、から大略構成されている。

このようなラッシュアジャスタ４は、第１油室４３にオイルポンプ３２からオイル（油圧）が供給されていると、図３に示すように、揺動カム１７がロッカアーム３から離れようとすれば、スプリング４６が伸びてプランジャ４２がボディ４１から突出し、ラッシュアジャスタ４の全長が相対的に長くなり、プランジャ４２によってロッカアーム３が揺動カム１７に押し付けられる。このように、ロッカアーム３が揺動カム１７に追従して変位するので、ロッカアーム３のローラ６と揺動カム１７の間にクリアランスが生じてしまうことを抑制できる。尚、ラッシュアジャスタ４が長くなる場合には、第２油室４５の容積が拡大しようとして第２油室４５の圧力が低下し、第２油室４５と第１油室４３との差圧に基づく差圧力が弁体５２に作用する。この差圧力によって弁体５２が弁体付勢スプリング５３の付勢力に抗してプランジャ底壁連通路４４を開放すると第１油室４３から第２油室４５にオイルが流れる。上記差圧力が弁体付勢スプリング５３の付勢力よりも小さくなると、プランジャ底壁連通路４４は弁体５２により閉塞される。

また、ラッシュアジャスタ４は、第１油室４３にオイルポンプ３２からオイル（油圧）が供給されていると、揺動カム１７によってロッカアーム３が押されれば、その際の力がロッカアーム３を介してプランジャ４２に伝達され、プランジャ４２がボディ４１内に進入しようとする。このとき、プランジャ底壁連通路４４は、弁体５２によって閉塞されているため第２油室４５から第１油室４３へのオイルの流れが制限され、第２油室４５内のオイルにより、第２油室４５の容積を縮小する方向へのプランジャ４２の移動、すなわちプランジャ４２のボディ４１内への進入は制限される。尚、プランジャ４２がボディ４１内に進入しようとするとき、第２油室４５内のオイルが僅かながらボディ４１内周面とプランジャ４２外周面との間を通ってラッシュアジャスタ４の外部に漏洩するため、それよってプランジャ４２がボディ４１内に僅かに沈み込むが、こうしたプランジャ４２のボディ４１内への進入（沈み込み）は、第１油室４３にオイルポンプ３２からオイルが供給されている状態で揺動カム１７がロッカアーム３から離れようとする際のラッシュアジャスタ４の動作を通じて回復される。

一方、ラッシュアジャスタ４は、第１油室４３にオイルポンプ３２からオイル（油圧）が供給されていないと、第２油室４５内のスプリング４６の弾性変形によりロッカアーム３の変位が吸収される。ここで、上述したように、スプリング４６のバネ力は、吸気弁２のバルブスプリングのバネ力よりも十分に小さいため、ロッカアーム３の変位は、まずスプリング４６で吸収され、スプリング４６で吸収しきれない分が吸気弁２のバルブステム５に伝達されて吸気弁２を押し開くことになる（図２参照）。

本実施形態においては、可変動弁機構１０の制御条件が小リフト・小作動角条件（吸気弁２のリフト・作動角が所定の小リフト・小作動角以下）であったり、吸気弁２のバルブステム５が熱膨張によって僅かに伸びる、といったロッカアーム３の変位が小さい場合には、スプリング４６の圧縮変形に伴うプランジャ４２のボディ４１内への後退によりロッカアーム３の変位が全て吸収され、吸気弁２は開弁しないようにラッシュアジャスタ４が設定されている。つまり、ラッシュアジャスタ４は、第１油室４３にオイル（油圧）が供給された状態では、第１油室４３にオイル（油圧）が供給されない状態に比べて揺動カム１７からロッカアーム３を介して吸気弁２に伝わる動きの量が大きくなるよう構成されている。

そして、本実施形態においては、可変動弁機構１０により吸気弁２のリフト・作動角が所定の小リフト・小作動角以下に制御される際に、油圧通路３１ａに介装された電磁弁３３を閉弁するよう制御されている。

電磁弁３３が閉弁されることにより、同一気筒の２つのラッシュアジャスタ４ａ，４ｂのうち、ラッシュアジャスタ４ａにはオイルポンプ３２からオイル（油圧）が供給されなくなる。そのため、ラッシュアジャスタ４ａと連係する吸気弁２ａは、ラッシュアジャスタ４ａのスプリング４６がロッカアーム３ａの変位を全て吸収するため開弁しない。

つまり、本実施形態においては、可変動弁機構（作動角可変機構）１０により吸気弁２のリフト・作動角が所定の小リフト・小作動角以下に制御される際に、電磁弁３３の閉弁操作により一方のラッシュアジャスタ４ａへのオイルの供給を停止することで、吸気弁２ａ，２ｂのうち、一方の吸気弁２ａを閉弁状態に保持し、他方の吸気弁２ｂのみを開閉する、１弁運転（片弁停止運転）とすることで、筒内スワールの強化の他、吸入空気量の制御精度の向上、気筒間燃焼圧のバラツキ低減、振動低減などを図ることができる。従って、ラッシュアジャスタ４ａ及び電磁弁３３が片弁停止機構を構成する。

以上説明したように、上記の可変動弁機構１０は、制御軸１４の制御用アクチュエータの操作により、吸気弁２の作動角を連続的に変化させることができる作動角可変機構の他、電磁弁３３の操作により、１気筒に２つずつ設けられる吸気弁２ａ、２ｂのうち、一方の吸気弁２ａを閉弁状態に保持し、他方の吸気弁２ｂのみを開閉する１弁運転（片弁停止運転）と、両方の吸気弁２ａ、２ｂを開閉する２弁運転とを選択的に切換えることができる片弁停止機構を備えている。

ところで、上記のように吸気弁の作動角を連続的に変化させることができる作動角可変機構を用いて、吸気弁の作動角を制御して吸入空気量を制御することにより、ノンスロットル運転が可能である。すなわち、スロットル弁を用いないか、あるいはスロットル弁を用いるとしても所定の負圧を得るだけとするノンスロットル運転により、ポンプロスを低減し、燃費向上を図ることができる。

この場合、低負荷域では、小作動角に制御する必要があり、それゆえ、ガス流動が低下して燃焼安定性が悪化する恐れがある。
このため、低負荷域では、１弁運転（片弁停止運転）に切換えて、筒内のスワール流を強化する。

しかし、吸気弁の作動角で空気量を制御する場合、空気量≒バルブ開口面積となり、１弁運転の場合は、２弁運転に比べて、一定時間での作動角の変化に対し、空気量の変化が略１／２となり、トルクの立ち上がりも略１／２となる。

図４（ａ）に、作動角と吸入空気量との関係を示す。これより同じ空気量を変化させる場合、１弁運転時には、２弁運転時に対して、約２倍の作動角変換が必要であることが解る。

更に、図４（ｂ）を参照すると、同じ作動角を変化（Ａdeg →Ｂdeg ）させた場合に、１弁運転時には、２弁運転時の約半分のバルブ開口面積変化（ΔＡ）と、同じく約半分の空気量変化（ΔＱ）しか得られないことが解る。

これより同時間で同空気量変化（同レスポンス）とするためには、１弁運転時に２弁運転時の約２倍の作動角変化速度とすれば良い。
従って、本発明では、１弁運転のときと、２弁運転のときとで、作動角可変機構により作動角を変化させるときの変化速度を異ならせ、１弁運転のときに、２弁運転のときに比べ、作動角の変化速度を大きくし、より具体的には２倍にする構成とする。

次に具体的な制御について説明する。
図５は可変動弁制御のためのシステム図である。
エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）５０には、エンジン回転数を検出可能なクランク角センサ５１、カム軸回転数を検出可能なカム軸センサ５２、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ５３などから信号が入力されている。

ＥＣＵ５０は、これらの信号に基づいて、エンジンの運転状態を判別し、可変動弁機構（作動角可変機構）１０における制御軸１４の制御用アクチュエータを制御して、吸気弁２の作動角（及びリフト量）を制御すると共に、片弁停止機構におけるラッシュアジャスタ４ａへの油圧通路３１ａの電磁弁３３を制御して、片弁停止を制御（１弁運転と２弁運転とを切換制御）する。同時に、図６及び図７のフローチャートに従って、作動角制御時の作動角の変化速度を制御する。

図６は、作動角制御のための作動角変化速度の設定ルーチンのフローチャートである。
Ｓ１では、ノンスロットル運転か否かを判定する。すなわち、運転条件に応じて、作動角可変機構により吸気弁の作動角を制御して吸入空気量を制御するノンスロットル運転と、スロットル弁の開度制御により吸入空気量を制御するスロットル運転とを切換制御する場合に、ノンスロットル運転を行っているか否かを判定する。

ノンスロットル運転を行っている場合は、Ｓ２へ進む。
Ｓ２では、１弁運転（片弁停止運転）中か否かを判定する。
１弁運転中の場合は、Ｓ４へ進み、作動角変化速度ΔＤを速くする。具体的には、通常速度ＳＤの２倍値とする（ΔＤ＝２×ＳＤ）。

１弁運転中でない場合は、Ｓ３へ進み、トルク要求有りか否かを判定する。トルク要求の有無は、アクセル開度ＡＰＯに基づいて判定し、例えばＡＰＯ＞４／８であれば、トルク要求有り、ＡＰＯ＜４／８であれば、トルク要求無しと判定する。

２弁運転であっても、トルク要求有りの場合は、Ｓ４へ進み、作動角変化速度ΔＤを速くする。具体的には、通常速度ＳＤの２倍値とする（ΔＤ＝２×ＳＤ）。
２弁運転で、かつトルク要求無しの場合は、Ｓ５へ進み、作動角変化速度ΔＤを遅くする。具体的には、通常速度ＳＤとする（ΔＤ＝１×ＳＤ）。

また、ノンスロットル運転を行っていない場合も、Ｓ１からＳ５へ進み、作動角変化速度ΔＤを遅くする。具体的には、通常速度ＳＤとする（ΔＤ＝１×ＳＤ）。スロットル運転時は、スロットル弁で空気量を制御するので、作動角の変化速度は、従来と同じ固定制御でよいからである。

図７は作動角制御ルーチンのフローチャートである。
Ｓ１１では、内燃機関の運転条件（機関回転数及び負荷）に基づいて、目標作動角θｔを設定する。

Ｓ１２では、実作動角を検出する位置センサ（図示せず）により、実作動角θｒを検出する。
Ｓ１３では、図６のルーチンにより算出されている作動角変化速度（単位時間当たりの作動角変化量）ΔＤを読込む。

Ｓ１４では、目標作動角θｔと実作動角θｒとを比較する。
比較の結果、θｔ＞θｒの場合は、Ｓ１５へ進み、実作動角θｒを増大させるべく、作動角の制御量（デューティ）ＤＴを作動角変化速度ΔＤ分増大側に更新する（ＤＴ＝ＤＴ＋ΔＤ）。ここで、１弁運転時は、制御量の増大分ΔＴが、２弁運転時の２倍となり、従って、作動角の変化速度（増大速度）が２倍となる。

θｔ＜θｒの場合は、Ｓ１６へ進み、実作動角θｒを減少させるべく、作動角の制御量（デューティ）ＤＴを作動角変化速度ΔＤ分減少側に更新する（ＤＴ＝ＤＴ−ΔＤ）。ここで、１弁運転時は、制御量の減少分ΔＤが、２弁運転時の２倍となり、従って、作動角の変化速度（減少速度）が２倍となる。

これらの後、Ｓ１７へ進んで、制御用アクチュエータに対し、作動角の制御量ＤＴを出力する。
以上のように、本実施形態では、吸気弁の作動角を実際値から目標値へ変化させる場合に、作動角の制御量（ＤＴ）を単位時間又は単位クランク角ごとに所定の微小量（ΔＤ）ずつ変化させ、この所定の微小量（ΔＤ）の可変設定により、作動角の変化速度を異ならせるようにしている。

本実施形態によれば、１弁運転（片弁停止運転）のときに、２弁運転のときに比べ、作動角可変機構により作動角を変化させるときの変化速度を大きくし、より具体的には２倍にすることにより、１弁運転のときと２弁運転のときとで空気量の変化速度を同等にすることができ、同等の応答性（レスポンス）を得ることができる。

また、本実施形態によれば、２弁運転のときであっても、アクセル開度から運転者のトルク要求の有無を判定して、トルク要求有りのときは、トルク要求無しのときに比べ、作動角の変化速度を大きくすることにより、更なるレスポンスの向上を得ることができる。尚、アクセル開度に対するトルク要求をテーブル化し、作動角の変化速度も無段階とすれば、更に細かいレスポンス制御も可能となる。

また、本実施形態によれば、作動角可変機構により吸気弁の作動角を制御することで吸入空気量を制御してノンスロットル運転を行うことにより、ポンプロスを低減して燃費向上を図ることができると共に、シリンダへ供給する空気の応答を早くしてレスポンス向上を図ることができる。

そして、この場合に、低負荷域で小作動角とすることで、ガス流動が低下し燃焼が悪化するが、片弁停止を併用することで、ガス流動を強化し、燃焼安定性を確保することができる。また、大量ＥＧＲが可能となり、これによっても燃費向上が可能となる。

そして、このように片弁停止を行う場合に、作動角の変化速度を速くすることで、レスポンス性能を成立させることができるのである。
尚、シリンダ内ガス流動強化の方策としては、（１）スワール制御弁やタンブル制御弁によるポートでの流動強化、（２）吸気位相差リフト、（３）吸気マスクヘッドなどもある。しかし、本発明でのガス流動の強化は小作動角時を対象としているので、（１）のようにポート上流でガス流動を強化しても、吸気弁で空気を絞るため筒内のガス流動には影響しない。また、（２）や（３）はいずれも単独での効果は小さく、セットで採用しないと目標の効果は得られない。更に（３）は直噴式内燃機関との組合せでは、噴霧逃げ加工と吸気マスクが干渉し理想的なマスク形状にできない。従って、直噴式内燃機関で成立するマスク形状でガス流動を強化するには、片弁停止が必要で、片弁停止でレスポンス性能を成立させるためには、本発明が必要となるのである。

本発明の一実施形態を示す内燃機関の動弁系の平面図 各気筒の一方の吸気弁の可変動弁機構の構成図 各気筒の他方の吸気弁の可変動弁機構の構成図 作動角と吸入空気量との関係等を示す図 作動角制御及び片弁停止制御のシステム図 作動角制御のための作動角変化速度設定ルーチンのフローチャート 作動角制御ルーチンのフローチャート

符号の説明

１ 内燃機関
２ 吸気弁
２ａ フロント側の吸気弁
２ｂ リヤ側の吸気弁
３ ロッカアーム
３ａ フロント側のロッカアーム
３ｂ リヤ側のロッカアーム
４ ラッシュアジャスタ
４ａ フロント側のラッシュアジャスタ（片弁停止機構を兼ねる）
４ｂ リヤ側のラッシュアジャスタ
５ バルブステム
６ ローラ
１０ 可変動弁機構（作動角可変機構）
１２ カム軸
１３ 偏心カム
１４ 制御軸（作動角可変用）
１５ 偏心カム部
１６ ロッカアーム部材
１７ 揺動カム
１８ リンクアーム
１９ リンク部材
３１ａ、３１ｂ 油圧通路
３２ オイルポンプ
３３ 電磁弁（片弁停止機構の制御用）
５０ ＥＣＵ
５１ クランク角センサ
５２ カム軸センサ
５３ アクセル開度センサ

Claims (5)

1. 吸気弁の作動角を変化させることができる作動角可変機構、及び、１気筒に２つずつ設けられる吸気弁のうち、一方の吸気弁を閉弁状態に保持し、他方の吸気弁のみを開閉する１弁運転と、両方の吸気弁を開閉する２弁運転とを切換えることができる片弁停止機構、を備える内燃機関の可変動弁装置において、
   前記１弁運転のときに、前記２弁運転のときに比べ、前記作動角可変機構により作動角を変化させるときの変化速度を大きくすることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記１弁運転のときの作動角の変化速度を、前記２弁運転のときの作動角の変化速度の２倍に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装置。
3. 前記２弁運転のときであっても、運転者のトルク要求有りのときは、トルク要求無しのときに比べ、作動角の変化速度を大きくすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 前記トルク要求の有無はアクセル開度により判定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装置。
5. 前記内燃機関は、前記作動角可変機構により吸気弁の作動角を制御することで吸入空気量を制御してノンスロットル運転を行うものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁装置。

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