JP2014013011A - エンジン制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】エンジンの運転状況に応じて適切にバルブタイミングを制御する。
【解決手段】加速フラグが設定されていない場合には、吸入空気量GNとエンジン回転数NEとに基づいて、可変動弁機構の目標回動量tvttbb1が設定される(Ｓ１２)。一方、加速フラグが設定されている場合には、エンジン回転数NE、冷却水温TWおよび大気圧PAに基づいて、可変動弁機構の目標回動量tvttbb2が演算される(Ｓ２２)。このように、加速フラグが設定されていない場合、つまり吸入空気量GNが過度に変動していない状況では、吸入空気量GNに基づく目標回動量tvttbb1を用いることにより、バルブタイミングを適切に制御することが可能となる。一方、加速フラグが設定されている場合、つまり吸入空気量GNが変動する状況では、エンジン回転数NEに基づく目標回動量tvttbb2を用いることにより、バルブタイミングを適切に制御することが可能となる。
【選択図】図６

Description

本発明は、可変動弁機構を備えるエンジン制御装置に関する。
エンジンの運転状況に応じて性能特性を切り換えるため、動弁系に可変動弁機構を備えたエンジンが開発されている。可変動弁機構はカムシャフトとドリブンスプロケットとの間に設けられており、この可変動弁機構を用いてドリブンスプロケットに対するカムシャフトの回転位相をずらすことが可能となる。すなわち、可変動弁機構を用いてバルブタイミングを変えることができるため、吸気バルブと排気バルブとが共に開放されるオーバーラップ量を制御することが可能となる。例えば、エンジンの低負荷運転領域では、オーバーラップ量を減少させるようにバルブタイミングが制御される一方、エンジンの高負荷運転領域では、オーバーラップ量を増加させるようにバルブタイミングが制御されている。これにより、エンジンの様々な運転状況において、吸入新気の体積効率を向上させることができ、エンジントルクを向上させることが可能となる(特許文献１参照)。
特開平１０−１４１０９８号公報
ところで、特許文献１のように、吸入空気量とエンジン回転数とに基づきマップデータを設定し、このマップデータを用いてバルブタイミングを制御することは、バルブタイミング制御の応答性を低下させる要因となる。すなわち、吸入空気量が大きく変化する急加速時等においては、吸入空気量の増加を待ってバルブタイミングが変化することから、バルブタイミング制御に遅れが生じることになっていた。このようなバルブタイミング制御の遅れは、エンジンの運転状況に応じた適切なバルブタイミング制御を困難とし、エンジントルクを低下させてしまう要因となる。
本発明の目的は、エンジンの運転状況に応じて適切にバルブタイミングを制御することにある。
本発明のエンジン制御装置は、エンジンに設けられる吸気バルブと排気バルブとの少なくともいずれか一方の開閉時期を調整する可変動弁機構を備えるエンジン制御装置であって、前記エンジンの吸入空気量と出力軸回転速度とに基づいて、第１開閉時期を設定する第１開閉時期設定部と、前記エンジンの出力軸回転速度に基づいて、第２開閉時期を設定する第２開閉時期設定部と、アクセル開度とスロットル開度と吸気管圧力との少なくともいずれか１つに基づいて、車両の加速状態を判定する加速判定部と、加速状態が所定状態を下回る場合には、前記第１開閉時期を用いて前記可変動弁機構を制御する一方、加速状態が所定状態を上回る場合には、前記第２開閉時期を用いて前記可変動弁機構を制御する開閉時期制御部とを有することを特徴とする。
本発明のエンジン制御装置は、前記第２開閉時期設定部は、吸入空気量を用いることなく前記第２開閉時期を設定することを特徴とする。本発明のエンジン制御装置は、前記第２開閉時期設定部は、出力軸回転速度と大気圧とに基づいて前記第２開閉時期を設定することを特徴とする。本発明のエンジン制御装置は、前記第２開閉時期設定部は、出力軸回転速度とエンジン温度とに基づいて前記第２開閉時期を設定することを特徴とする。本発明のエンジン制御装置は、前記第２開閉時期設定部は、出力軸回転速度と大気圧とエンジン温度とに基づいて前記第２開閉時期を設定することを特徴とする。
本発明によれば、加速状態が所定状態を下回る場合には、第１開閉時期を用いて可変動弁機構を制御する一方、加速状態が所定状態を上回る場合には、第２開閉時期を用いて可変動弁機構を制御している。これにより、加速状態が所定状態を下回る場合、つまり吸入空気量が過度に変動していない状況では、吸入空気量に基づく第１開閉時期を用いることにより、バルブタイミングを適切に制御することが可能となる。一方、加速状態が所定状態を上回る場合、つまり吸入空気量が変動する状況では、出力軸回転速度に基づく第２開閉時期を用いることにより、バルブタイミングを適切に制御することが可能となる。
エンジンとその制御系とを示す概略図である。 エンジンに設けられる可変動弁機構とその油圧系とを示す概略図である。 (ａ)は可変動弁機構によるバルブタイミングの可変状態を示す説明図であり、(ｂ)は可変動弁機構によるバルブタイミングの可変状態を示す説明図である。 可変動弁機構の制御系を示すブロック図である。 可変動弁機構の制御手順を示すフローチャートである。 可変動弁機構の制御手順を示すフローチャートである。 目標回動量の設定時に参照されるマップデータの一例を示す説明図である。 (ａ)〜(ｄ)は目標回動量の設定時に参照される各種テーブルデータの一例を示す説明図である。 目標回動量の設定時に参照されるマップデータの一例を示す説明図である。 (ａ)〜(ｄ)は目標回動量の設定時に参照される各種テーブルデータの一例を示す説明図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はエンジン１０とその制御系とを示す概略図である。すなわち、図１にはエンジン１０とその制御系とによって構成されるエンジン制御装置が示されている。図１に示すように、エンジン１０は、クランク軸(出力軸)１１を回転自在に収容するクランクケース１２と、ピストン１３を往復自在に収容するシリンダ１４とを有している。クランク軸１１とピストン１３とはコネクティングロッド１５を介して連結されており、ピストン１３の往復運動はクランク軸１１の回転運動に変換されている。また、シリンダ１４の上方に設けられるシリンダヘッド１６には、燃焼室１７に開口する吸気ポート１８および排気ポート１９が形成されている。また、シリンダヘッド１６の吸気ポート１８には吸気管２０が接続されており、吸気管２０には吸入空気から塵等を除去するエアクリーナ２１が接続されている。さらに、吸気管２０にはスロットルバルブ２２が開閉自在に設けられており、スロットルバルブ２２によって吸入空気量を調整することが可能となる。
また、シリンダヘッド１６には、吸気ポート１８を開閉する吸気バルブ３０が往復自在に設けられるとともに、吸気バルブ３０を開閉駆動する吸気カム軸３１が回転自在に設けられている。同様に、シリンダヘッド１６には、排気ポート１９を開閉する排気バルブ３２が往復自在に設けられるとともに、排気バルブ３２を開閉駆動する排気カム軸３３が回転自在に設けられている。また、クランク軸１１に設けられる駆動スプロケット３４、吸気カム軸３１に設けられる従動スプロケット３５、および排気カム軸３３に設けられる従動スプロケット３６には、タイミングチェーン３７が巻き掛けられている。これにより、吸気バルブ３０および排気バルブ３２は、クランク軸１１の往復運動に同期しながら開閉駆動されることになる。
ここで、図２はエンジン１０に設けられる可変動弁機構４０，４１とその油圧系とを示す概略図である。なお、図２の矢印ａはタイミングチェーン３７の進行方向を示している。また、図３(ａ)は可変動弁機構４０によるバルブタイミングの可変状態を示す説明図であり、図３(ｂ)は可変動弁機構４１によるバルブタイミングの可変状態を示す説明図である。まず、図２に示すように、吸気カム軸３１の従動スプロケット３５には可変動弁機構４０が設けられている。可変動弁機構４０は、従動スプロケット３５に固定されるハウジング４２と、吸気カム軸３１に固定されるロータ４３とを有している。ハウジング４２には複数の凹部４２ａが形成されており、ハウジング４２に収容されるロータ４３には複数の凸部４３ａが形成されている。ハウジング４２の凹部４２ａにはロータ４３の凸部４３ａが収容されており、ハウジング４２とロータ４３との間には進角室４４および遅角室４５が区画されている。
そして、進角室４４に作動油を供給して遅角室４５から作動油を排出することにより、ハウジング４２に対してロータ４３を矢印α方向に回動させることが可能となる。つまり、従動スプロケット３５に対して吸気カム軸３１を、矢印αで示した進角方向に回動させることが可能となる。一方、遅角室４５に作動油を供給して進角室４４から作動油を排出することにより、ハウジング４２に対してロータ４３を矢印β方向に回動させることが可能となる。つまり、従動スプロケット３５に対して吸気カム軸３１を、矢印βで示した遅角方向に回動させることが可能となる。これにより、図３(ａ)に矢印で示すように、吸気バルブ３０のバルブタイミングを、最大進角時期ＩＶＯａ(ＩＶＣａ)と最大遅角時期ＩＶＯｒ(ＩＶＣｒ)との間で自在に制御することが可能となる。
このように、可変動弁機構４０の進角室４４および遅角室４５に作動油を供給制御し、吸気カム軸３１を進角方向や遅角方向に回動させるため、可変動弁機構４０には油圧制御回路４６が接続されている。油圧制御回路４６は、オイルポンプ４７に接続される供給油路４８と、オイルパン４９に開口する排出油路５０と、進角室４４に接続される給排油路５１と、遅角室４５に接続される給排油路５２とを備えている。また、油圧制御回路４６は、電動アクチュエータ５３によって操作される油路切換弁５４を備えている。油路切換弁５４の入力ポートには供給油路４８が接続されており、油路切換弁５４の排出ポートには排出油路５０が接続されている。また、油路切換弁５４の出力ポートには給排油路５１が接続されており、油路切換弁５４の出力ポートには給排油路５２が接続されている。電動アクチュエータ５３によって油路切換弁５４の図示しないスプール弁軸を進角位置に操作することにより、進角室４４の給排油路５１は供給油路４８に接続され、遅角室４５の給排油路５２は排出油路５０に接続される。これにより、進角室４４に作動油を供給して遅角室４５から作動油を排出することができるため、吸気カム軸３１を進角方向(矢印α方向)に回動させることが可能となる。一方、電動アクチュエータ５３によって油路切換弁５４の図示しないスプール弁軸を遅角位置に操作することにより、遅角室４５の給排油路５２は供給油路４８に接続され、進角室４４の給排油路５１は排出油路５０に接続される。これにより、遅角室４５に作動油を供給して進角室４４から作動油を排出することができるため、吸気カム軸３１を遅角方向(矢印β方向)に回動させることが可能となる。
また、ロータ４３には油圧駆動されるロックピン５５が設けられており、このロックピン５５は従動スプロケット３５に嵌合する嵌合位置と、従動スプロケット３５から離れる退避位置とに移動自在となっている。オイルポンプ４７作動時には、図示しない油圧室に作動油が供給されてロックピン５５が退避位置に移動し、従動スプロケット３５に対してロータ４３を回動させることが可能となる。一方、オイルポンプ４７停止時には、図示しない油圧室から作動油が排出されてロックピン５５が嵌合位置に移動し、図２に示した位置で、従動スプロケット３５にロータ４３が固定されることになる。これにより、図３(ａ)に示すように、オイルポンプ４７が停止するエンジン停止時には、最大進角時期ＩＶＯａ(ＩＶＣａ)と最大遅角時期ＩＶＯｒ(ＩＶＣｒ)との間の基準開時期ＩＶＯ(基準閉時期ＩＶＣ)に、吸気バルブ３０のバルブタイミングを制御することが可能となる。なお、以下の説明においては、ハウジング４２に対するロータ４３の回動量(進角量，遅角量)について、基準開時期ＩＶＯ(基準閉時期ＩＶＣ)を基準(０°)とし、進角方向を「＋」で表示して遅角方向を「−」で表示する。すなわち、吸気バルブ３０と排気バルブ３２とのオーバーラップ量が増大する方向を「＋」側として表示し、オーバーラップ量が減少する方向を「−」側として表示する。
吸気カム軸３１の従動スプロケット３５と同様に、排気カム軸３３の従動スプロケット３６には可変動弁機構４１が設けられている。可変動弁機構４１は、従動スプロケット３６に固定されるハウジング６２と、排気カム軸３３に固定されるロータ６３とを有している。ハウジング６２には複数の凹部６２ａが形成されており、ハウジング６２に収容されるロータ６３には複数の凸部６３ａが形成されている。ハウジング６２の凹部６２ａにはロータ６３の凸部６３ａが収容されており、ハウジング６２とロータ６３との間には進角室６４および遅角室６５が区画されている。
そして、進角室６４に作動油を供給して遅角室６５から作動油を排出することにより、ハウジング６２に対してロータ６３を矢印α方向に回動させることが可能となる。つまり、従動スプロケット３６に対して排気カム軸３３を、矢印αで示した進角方向に回動させることが可能となる。一方、遅角室６５に作動油を供給して進角室６４から作動油を排出することにより、ハウジング６２に対してロータ６３を矢印β方向に回動させることが可能となる。つまり、従動スプロケット３６に対して排気カム軸３３を、矢印βで示した遅角方向に回動させることが可能となる。これにより、図３(ｂ)に矢印で示すように、排気バルブ３２のバルブタイミングを、基準開時期ＥＶＯ(基準閉時期ＥＶＣ)と最大遅角時期ＥＶＯｒ(ＥＶＣｒ)との間で自在に制御することが可能となる。なお、以下の説明においては、ハウジング６２に対するロータ６３の回動量(遅角量)について、基準開時期ＥＶＯ(基準閉時期ＥＶＣ)を基準(０°)とし、遅角方向を「＋」で表示する。すなわち、吸気バルブ３０と排気バルブ３２とのオーバーラップ量が増大する方向を「＋」側として表示する。
このように、可変動弁機構４１の進角室６４および遅角室６５に作動油を供給制御し、排気カム軸３３を進角方向や遅角方向に回動させるため、可変動弁機構４１には油圧制御回路６６が接続されている。油圧制御回路６６は、オイルポンプ４７に接続される供給油路６８と、オイルパン４９に開口する排出油路７０と、進角室６４に接続される給排油路７１と、遅角室６５に接続される給排油路７２とを備えている。また、油圧制御回路６６は、電動アクチュエータ７３によって操作される油路切換弁７４を備えている。油路切換弁７４の入力ポートには供給油路６８が接続されており、油路切換弁７４の排出ポートには排出油路７０が接続されている。また、油路切換弁７４の出力ポートには給排油路７１が接続されており、油路切換弁７４の出力ポートには給排油路７２が接続されている。電動アクチュエータ７３によって油路切換弁７４の図示しないスプール弁軸を進角位置に操作することにより、進角室６４の給排油路７１は供給油路６８に接続され、遅角室６５の給排油路７２は排出油路７０に接続される。これにより、進角室６４に作動油を供給して遅角室６５から作動油を排出することができるため、排気カム軸３３を進角方向(矢印α方向)に回動させることが可能となる。一方、電動アクチュエータ７３によって油路切換弁７４の図示しないスプール弁軸を遅角位置に操作することにより、遅角室６５の給排油路７２は供給油路６８に接続され、進角室６４の給排油路７１は排出油路７０に接続される。これにより、遅角室６５に作動油を供給して進角室６４から作動油を排出することができるため、排気カム軸３３を遅角方向(矢印β方向)に回動させることが可能となる。
図４は可変動弁機構４０，４１の制御系を示すブロック図である。図４に示すように、電動アクチュエータ５３，７３を制御するため、電動アクチュエータ５３，７３には駆動回路部７５が接続されており、駆動回路部７５には制御ユニット７６の出力ポート７６ｏが接続されている。制御ユニット７６は、各種センサ７８〜８６からの信号に基づいて、吸気バルブ３０や排気バルブ３２のバルブタイミングを決定する。そして、制御ユニット７６は、決定されたバルブタイミングが得られるように、駆動回路部７５に制御信号を出力して電動アクチュエータ５３，７３を駆動制御する。また、制御ユニット７６の入力ポート７６ｉに接続されるセンサ類としては、アクセルペダル７７の踏み込み量(以下、アクセル開度ACLという)を検出するアクセル開度センサ７８、スロットルバルブ２２の開度(以下、スロットル開度THRという)を検出するスロットル開度センサ７９、吸気管２０内の圧力(以下、吸気管圧力PBという)を検出する吸気管圧力センサ８０、大気圧PAを検出する大気圧センサ８１、吸気管２０を通過する吸入空気量GNを計測するエアフローメータ８２、エンジン１０の冷却水温TWを検出する水温センサ８３、設定車速に向けて車速を自動制御する所謂クルーズコントロールシステムの起動時に操作されるクルーズコントロールスイッチ８４、クランク軸１１の回転角度を検出するクランク角センサ８５、従動スプロケット３５の回転角度を検出するカム角センサ８６等がある。なお、制御ユニット７６は、制御信号等を演算するＣＰＵ８７、制御プログラムやマップデータ等を格納するＲＯＭ８８、一時的にデータを格納するＲＡＭ８９やバックアップＲＡＭ９０等によって構成されている。
続いて、制御ユニット７６によって実行される可変動弁機構４０，４１の制御手順について説明する。以下説明するように、制御ユニット７６は、第１開閉時期設定部、第２開閉時期設定部、加速判定部および開閉時期制御部として機能している。なお、吸気側に設けられる可変動弁機構４０と、排気側に設けられる可変動弁機構４１とは、同様の制御手順に従って制御される。したがって、以下の説明においては、吸気側の可変動弁機構４０の制御手順について説明した後に、排気側の可変動弁機構４１の制御手順について簡単に説明する。ここで、図５および図６は可変動弁機構４０の制御手順を示すフローチャートである。また、図７は目標回動量(第１開閉時期)tvttbb1の設定時に参照されるマップデータの一例を示す説明図である。さらに、図８(ａ)〜(ｄ)は目標回動量(第２開閉時期)tvttbb2の設定時に参照される各種テーブルデータの一例を示す説明図である。
図５に示すように、ステップＳ１では、車速を自動制御するクルーズコントロールシステムが起動しているか否かが判定される。ステップＳ１において、クルーズコントロールシステムが起動していない場合には、ステップＳ２に進み、アクセル開度ACL、スロットル開度THRおよび吸気管圧力PBが読み込まれる。続いて、ステップＳ３では、アクセル開度ACLが所定値αを上回り、かつスロットル開度THRが所定値βを上回り、かつ吸気管圧力PBが所定値γを上回るか否かが判定される。ステップＳ３において、アクセル開度ACLが所定値αを上回り、かつスロットル開度THRが所定値βを上回り、かつ吸気管圧力PBが所定値γを上回ると判定された場合には、ステップＳ４に進み、加速フラグが設定される。この加速フラグとは、車両の加速状態が所定状態を上回る場合に設定されるフラグであり、換言すれば運転手の加速要求が所定レベルを上回る場合に設定されるフラグである。一方、ステップＳ３において、アクセル開度ACLが所定値α以下となる場合、スロットル開度THRが所定値β以下となる場合、または吸気管圧力PBが所定値γ以下となる場合には、加速フラグを設定することなくルーチンを抜け、再びステップＳ１から車両の加速状態が判定されることになる。また、ステップＳ１において、クルーズコントロールシステムが起動していると判定された場合には、ステップＳ５に進み、車両の加速状態が所定状態を上回るか否かが判定される。ステップＳ５において、車両の加速状態が所定状態を上回ると判定された場合には、ステップＳ４に進み、加速フラグが設定される。一方、ステップＳ５において、車両の加速状態が所定状態を下回ると判定された場合には、加速フラグを設定することなくルーチンを抜け、再びステップＳ１から車両の加速状態が判定されることになる。なお、ステップＳ５においては、例えば、スロットル開度THRが所定値βを上回り、かつ吸気管圧力PBが所定値γを上回ると判定された場合に、車両の加速状態が所定状態を上回ると判定されることになる。
続いて、図６に示すように、ステップＳ１０では、加速フラグが設定されているか否かが判定される。ステップＳ１０において、加速フラグが設定されていない場合、つまり運転手やクルーズコントロールシステムからの強い加速要求が無い場合には、ステップＳ１１に進み、吸入空気量GNおよびエンジン回転数NEが読み込まれる。なお、吸入空気量GNとは、クランク軸１１が１回転する度に吸入される空気質量である。また、エンジン回転数NEとは、クランク軸１１の回転速度つまり出力軸回転速度であり、クランク角センサ８５からの検出信号に基づいて演算される。続くステップＳ１２では、吸入空気量GNとエンジン回転数NEとに基づいて、図７のマップデータを参照することにより、可変動弁機構４０の目標回動量tvttbb1つまり吸気バルブ３０の第１開閉時期が設定される。次いで、ステップＳ１３では、設定された目標回動量tvttbb1が制御用の目標回動量tvttbbとして更新され、続くステップＳ１４では、目標回動量tvttbbが所定範囲(−θ１〜θ２)内に収まるか否かが判定される。ステップＳ１４において、目標回動量tvttbbが所定範囲内であると判定された場合には、ステップＳ１５に進み、マップデータの目標回動量tvttbbを目標値として可変動弁機構４０が制御される。一方、ステップＳ１４において、目標回動量tvttbbが所定範囲外であると判定された場合には、ステップＳ１６に進み、目標回動量tvttbbが下限値−θ１または上限値θ２に書き換えられる。なお、ステップＳ１６においては、目標回動量tvttbbが下限値−θ１を下回る場合に、目標回動量tvttbbが下限値−θ１に書き換えられ、目標回動量tvttbbが上限値θ２を上回る場合に、目標回動量tvttbbが上限値θ２に書き換えられる。そして、ステップＳ１５に進み、下限値−θ１または上限値θ２を目標値として可変動弁機構４０が制御される。なお、ステップＳ１４での判定基準となる所定範囲(−θ１〜θ２)とは、ハウジング４２に対して許容されるロータ４３の可動範囲である。
一方、ステップＳ１０において、加速フラグが設定されている場合、つまり運転手やクルーズコントロールシステムからの強い加速要求がある場合には、ステップＳ１７に進み、エンジン回転数NE、冷却水温TWおよび大気圧PAが読み込まれる。なお、冷却水温TWとは、エンジン１０を冷却する冷却水の温度つまりエンジン温度を意味している。続いて、ステップＳ１８に進み、エンジン回転数NEに基づいて、図８(ａ)のテーブルデータを参照することにより、可変動弁機構４０の基準回動量tvttflが設定される。続くステップＳ１９では、エンジン回転数NEに基づいて、図８(ｃ)のテーブルデータを参照することにより、可変動弁機構４０の補正回動量tvttflpが設定される。続くステップＳ２０では、大気圧PAに基づいて、図８(ｂ)のテーブルデータを参照することにより、大気圧係数tvttflpaが設定される。続くステップＳ２１では、冷却水温TWに基づいて、図８(ｄ)のテーブルデータを参照することにより、水温係数tvttfltwが設定される。
次いで、ステップＳ２２に進み、以下の式(１)に基づいて、可変動弁機構４０の目標回動量tvttbb2つまり吸気バルブ３０の第２開閉時期が演算される。続くステップＳ１３では、演算された目標回動量tvttbb2が制御用の目標回動量tvttbbとして更新され、ステップＳ１４では、目標回動量tvttbbが所定範囲(−θ１〜θ２)内に収まるか否かが判定される。ステップＳ１４において、目標回動量tvttbbが所定範囲内であると判定された場合には、ステップＳ１５に進み、マップデータの目標回動量tvttbbを目標値として可変動弁機構４０が制御される。一方、ステップＳ１４において、目標回動量tvttbbが所定範囲外であると判定された場合には、ステップＳ１６に進み、目標回動量tvttbbが下限値−θ１または上限値θ２に書き換えられる。そして、ステップＳ１５に進み、下限値−θ１または上限値θ２を目標値として可変動弁機構４０が制御される。
tvttbb2＝tvttfl×tvttflpa＋tvttflp×tvttfltw …(１)
これまで説明したように、加速フラグが設定されていない場合、つまり運転手からの強い加速要求がない場合には、吸入空気量GNとエンジン回転数NEとに基づいて目標回動量tvttbb1を設定し、この目標回動量tvttbb1に基づいて可変動弁機構４０を制御している。すなわち、加速フラグが解除されているときのエンジン１０の運転状態とは、エンジン制御における定常状態、つまり吸入空気量GNが安定している運転状態である。このため、吸入空気量GNに基づいて目標回動量tvttbb1を設定することにより、エンジン１０の運転状態に合わせてバルブタイミングを適切に制御することが可能となる。
一方、加速フラグが設定されている場合、つまり運転手からの強い加速要求がある場合には、吸入空気量GNを用いることなくエンジン回転数NEに基づいて目標回動量tvttbb2を設定し、この目標回動量tvttbb2に基づいて可変動弁機構４０を制御している。すなわち、加速フラグが設定されているときのエンジン１０の運転状態とは、エンジン制御における過渡状態、つまり吸入空気量GNが大きく変動する運転状態である。このため、吸入空気量GNを用いることなく目標回動量tvttbb2を設定することにより、変動する吸入空気量GNの影響を受けることなく、バルブタイミングを適切に制御することが可能となる。
これにより、高地走行に伴って吸入空気量GNが減少する場合であっても、吸気バルブ３０のバルブタイミングを積極的に進角させることができ、加速時においてもエンジントルクの低下を抑制することが可能となる。すなわち、図７のマップデータに基づく目標回動量tvttbb1を用いた場合には、吸入空気量GNが増加して初めて目標回動量tvttbb1を増加(進角)させることが可能となる。このため、吸入空気量GNが減少する高地走行においては、吸入空気量GNの増加を促すように目標回動量tvttbb1を積極的に増加させることが困難であった。これに対し、吸入空気量GNを用いることなくエンジン回転数NEに基づいて目標回動量tvttbb2を設定することにより、吸入空気量GNの増加を待たずに目標回動量tvttbb2を積極的に増加させることが可能となる。このように、吸入空気量GNの増加を促すように目標回動量tvttbb2を積極的に増加させることができるため、高地走行での加速時においても吸入空気量GNを増加させることができ、運転手に違和感を与えることなく車両を加速させることが可能となる。
また、平地走行での加速走行時においても、運転手に違和感を与えることなく車両を加速させることが可能となる。例えば、エンジン１０の低負荷運転領域においては、吸入空気量GNの絶対量が少ないことから、５０％のアクセル開度における吸入空気量GNと、１００％のアクセル開度における吸入空気量GNとに大きな差は発生していない。すなわち、図７のマップデータに基づく目標回動量tvttbb1を用いた場合には、例えばアクセル開度が５０％から１００％に増加するようにアクセルペダル７７が踏み込まれた場合であっても、吸入空気量GNの変化量が少ないことから、吸入空気量GNの増加を促すように目標回動量tvttbb1を積極的に増加させることが困難であった。これに対し、吸入空気量GNを用いることなくエンジン回転数NEに基づいて目標回動量tvttbb2を設定することにより、吸入空気量GNの増加を待たずに目標回動量tvttbb2を積極的に増加させることが可能となる。このように、吸入空気量GNの増加を促すように目標回動量tvttbb2を積極的に増加させることができるため、平地走行における所謂ハーフスロットルからの加速時においても、吸入空気量GNを積極的に増加させることができ、運転手に違和感を与えることなく車両を加速させることが可能となる。
また、エンジン回転数NEに基づいて目標回動量tvttbb2を設定する際には、大気圧PAに基づいて大気圧係数tvttflpaを設定し、この大気圧係数tvttflpaに基づいて目標回動量tvttbb2を補正している。つまり、制御ユニット７６は、エンジン回転数NEと大気圧PAとに基づいて目標回動量tvttbb2を設定している。ここで、図８(ｂ)に示すように、大気圧PAが低下する程に、大気圧係数tvttflpaは小さく設定されている。すなわち、空気密度が小さい高地走行においては、目標回動量tvttbb2が減少(遅角)するように、つまり吸気バルブ３０と排気バルブ３２とのオーバーラップ量を減少させるように、目標回動量tvttbb2が設定されている。これにより、空気密度が極めて低い高地走行時においては、吸気バルブ３０と排気バルブ３２とのオーバーラップ量を減少させることができるため、過度なオーバーラップに伴うエンジン１０の失火を防止することが可能となる。このように、オーバーラップに起因するエンジン失火を防止することができるため、エンジン失火を検出してエンジン１０の故障診断を実施する場合であっても、エンジン１０の故障診断を適切に実行することが可能となる。
また、エンジン回転数NEに基づいて目標回動量tvttbb2を設定する際には、冷却水温TWに基づいて水温係数tvttfltwを設定し、この水温係数tvttfltwに基づいて目標回動量tvttbb2を補正している。つまり、制御ユニット７６は、エンジン回転数NEと冷却水温TWとに基づいて目標回動量tvttbb2を設定している。ここで、図８(ｃ)に示すように、エンジン回転領域の大部分において補正回動量tvttflpはマイナス側に設定されており、図８(ｄ)に示すように、冷却水温TWが低下する程に水温係数tvttfltwは大きく設定されている。すなわち、冷却水温TWの低い状況つまり可変動弁機構４０に供給される作動油の粘度が高い状況においては、目標回動量tvttbb2が「０」に近づくように、つまり可変動弁機構４０を作動させないように、目標回動量tvttbb2が設定されている。これにより、設定された目標回動量tvttbb2と実際の可変動弁機構４０の動作状態との乖離を抑えることができるため、バルブタイミング制御を安定させることが可能となる。
続いて、排気側の可変動弁機構４１の制御手順について説明する。ここで、図９は目標回動量(第１開閉時期)tevttbb1の設定時に参照されるマップデータの一例を示す説明図である。また、図１０(ａ)〜(ｄ)は目標回動量(第２開閉時期)tevttbb2の設定時に参照される各種テーブルデータの一例を示す説明図である。前述したように、排気側の可変動弁機構４１は、吸気側の可変動弁機構４０と同様の制御手順に従って制御されている。すなわち、吸気側の可変動弁機構４０と同様に、図５のフローチャートに従って加速フラグを設定するか否かが判定される。その後、加速フラグが設定されていない場合には、吸入空気量GNとエンジン回転数NEとに基づいて、図９のマップデータを参照することにより、可変動弁機構４１の目標回動量tevttbb1つまり排気バルブ３２の第１開閉時期が設定される。そして、設定された目標回動量tevttbb1に基づいて、可変動弁機構４１が制御されることになる。一方、加速フラグが設定されている場合には、図１０(ａ)〜(ｄ)のテーブルデータを参照しながら、図６のフローチャートを実行することにより、可変動弁機構４１の目標回動量tevttbb2つまり排気バルブ３２の第２開閉時期が設定される。そして、設定された目標回動量tevttbb2に基づいて、可変動弁機構４１が制御されることになる。なお、図６のフローチャートを実行する際には、吸気側の基準回動量tvttflが排気側の基準回動量tevttflに置き換えられ、吸気側の補正回動量tvttflpが排気側の補正回動量tevttflpに置き換えられ、吸気側の大気圧係数tvttflpaが排気側の大気圧係数tevttflpaに置き換えられ、吸気側の水温係数tvttfltwが排気側の水温係数tevttfltwに置き換えられる。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、マップデータを参照して選択することで目標回動量tvttbb1，tevttbb1を設定しているが、これに限られることはなく、目標回動量tvttbb1，tevttbb1を演算することで設定しても良い。また、前述の説明では、エンジン回転数NE、大気圧PAおよび冷却水温TWに基づき演算することで目標回動量tvttbb2，tevttbb2を設定しているが、これに限られることはなく、マップデータを参照して選択することで目標回動量tvttbb2，tevttbb2を設定しても良い。さらに、エンジン回転数NEだけに基づいて目標回動量tvttbb2，tevttbb2を設定しても良く、エンジン回転数NEと大気圧PAとだけに基づいて目標回動量tvttbb2，tevttbb2を設定しても良く、エンジン回転数NEと冷却水温TWとだけに基づいて目標回動量tvttbb2，tevttbb2を設定しても良い。なお、エンジン温度として冷却水温TWを用いているが、これに限られることはなく、エンジン温度として油温等を用いるようにしても良い。
また、前述の説明では、アクセル開度ACL、スロットル開度THRおよび吸気管圧力PBに基づいて、車両の加速状態を判定しているが、これに限られることはなく、アクセル開度ACL、スロットル開度THRおよび吸気管圧力PBの少なくともいずれか１つに基づいて、車両の加速状態を判定すれば良い。例えば、アクセル開度ACLのみに基づいて加速状態を判定しても良く、スロットル開度THRのみに基づいて加速状態を判定しても良く、吸気管圧力PBのみに基づいて加速状態を判定しても良い。また、アクセル開度ACLおよびスロットル開度THRに基づいて加速状態を判定しても良く、アクセル開度ACLおよび吸気管圧力PBに基づいて加速状態を判定しても良く、スロットル開度THRおよび吸気管圧力PBに基づいて加速状態を判定しても良い。
また、前述の説明では、吸気バルブ３０側に可変動弁機構４０を設け、排気バルブ３２側に可変動弁機構４１を設けているが、これに限られることはなく、吸気バルブ３０側だけに可変動弁機構４０を設けても良く、排気バルブ３２側だけに可変動弁機構４１を設けても良い。また、可変動弁機構として油圧駆動される可変動弁機構４０，４１を用いているが、これに限られることはなく、電動駆動される可変動弁機構を用いても良い。さらに、図示する可変動弁機構４０，４１は、弁揚程曲線の位相を変化させるタイプの可変動弁機構であるが、これに限られることはなく、バルブリフト量や作動角を変化させることで弁揚程曲線を変化させるようにしたタイプの可変動弁機構であっても良い。
なお、図示する場合には、スプロケット３４〜３６およびタイミングチェーン３７を用いることにより、クランク軸１１に吸気バルブ３０および排気バルブ３２を同期させているが、これに限られることはない。例えば、プーリおよびタイミングベルトを用いることにより、クランク軸１１に吸気バルブ３０および排気バルブ３２を同期させても良い。また、ギヤ列を用いることにより、クランク軸１１に吸気バルブ３０および排気バルブ３２を同期させても良い。
１０ エンジン
３０ 吸気バルブ
３２ 排気バルブ
４０ 可変動弁機構
４１ 可変動弁機構
７６ 制御ユニット(第１開閉時期設定部，第２開閉時期設定部，加速判定部，開閉時期制御部)
tvttbb1 目標回動量(第１開閉時期)
tvttbb2 目標回動量(第２開閉時期)
tevttbb1 目標回動量(第１開閉時期)
tevttbb2 目標回動量(第２開閉時期)
GN 吸入空気量
NE エンジン回転数(出力軸回転速度)
ACL アクセル開度
THR スロットル開度
PB 吸気管圧力
PA 大気圧
TW 冷却水温(エンジン温度)

Claims (5)

  1. エンジンに設けられる吸気バルブと排気バルブとの少なくともいずれか一方の開閉時期を調整する可変動弁機構を備えるエンジン制御装置であって、
    前記エンジンの吸入空気量と出力軸回転速度とに基づいて、第１開閉時期を設定する第１開閉時期設定部と、
    前記エンジンの出力軸回転速度に基づいて、第２開閉時期を設定する第２開閉時期設定部と、
    アクセル開度とスロットル開度と吸気管圧力との少なくともいずれか１つに基づいて、車両の加速状態を判定する加速判定部と、
    加速状態が所定状態を下回る場合には、前記第１開閉時期を用いて前記可変動弁機構を制御する一方、加速状態が所定状態を上回る場合には、前記第２開閉時期を用いて前記可変動弁機構を制御する開閉時期制御部とを有することを特徴とするエンジン制御装置。
  2. 請求項１記載のエンジン制御装置において、
    前記第２開閉時期設定部は、吸入空気量を用いることなく前記第２開閉時期を設定することを特徴とするエンジン制御装置。
  3. 請求項１または２記載のエンジン制御装置において、
    前記第２開閉時期設定部は、出力軸回転速度と大気圧とに基づいて前記第２開閉時期を設定することを特徴とするエンジン制御装置。
  4. 請求項１または２記載のエンジン制御装置において、
    前記第２開閉時期設定部は、出力軸回転速度とエンジン温度とに基づいて前記第２開閉時期を設定することを特徴とするエンジン制御装置。
  5. 請求項１または２記載のエンジン制御装置において、
    前記第２開閉時期設定部は、出力軸回転速度と大気圧とエンジン温度とに基づいて前記第２開閉時期を設定することを特徴とするエンジン制御装置。
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