JP3915367B2 - 可変動弁エンジンの制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気弁及び排気弁のバルブタイミング（開閉時期）を任意に制御可能な可変動弁エンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、特開平８−２０００２５号公報などに示されるように、可変動弁装置、例えば電磁駆動装置を用いて、吸気弁及び排気弁を駆動し、これらの開閉動作を任意に制御可能としたものがある。
【０００３】
特に前記公報に記載の可変動弁エンジンでは、１気筒につき２つずつ備えられる主副の吸気弁及び排気弁を電磁駆動式として、エンジン運転条件に応じて異なる組み合わせで作動させることにより、出力制御を行うようにしている。
【０００４】
更に、近年は、ポンプロスの低減による燃費向上を目的として、エンジン運転条件により定められる目標トルク（目標吸入空気量）に応じて、吸気弁閉時期を定め、吸気弁閉時期を制御することにより、吸入空気量を制御して、ノンスロットル運転を行うものが注目され、その開発が進められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、可変動弁エンジンでは、バルブタイミングを自在に設定できるため、吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップ（吸気弁開時期及び排気弁閉時期の少なくとも一方）を制御することで、内部ＥＧＲ率を自在に制御でき、内部ＥＧＲ率の増加によりエミッション（特にＮＯｘ排出量）の低減が可能となる。その一方、内部ＥＧＲ率を増加し過ぎると、燃焼が不安定となり、トルク変動が大きくなって、運転性が悪化する。
【０００６】
従って、ノンスロットル運転を行う場合に、吸気弁閉時期と、吸気弁及び排気弁のバルブオーバーラップとをパラメータとする等トルク線上で、トルク変動の許容限界の範囲内で内部ＥＧＲ率が最大付近となるバルブタイミング（吸気弁閉時期及びバルブオーバーラップ）を予め定めておき、エンジン運転条件により定められる目標トルクに応じて、吸気弁閉時期とバルブオーバーラップとを予め定められた組み合わせに制御することが考えられた。
【０００７】
しかしながら、このように、エンジン運転条件により定められる目標トルクに応じて、吸気弁閉時期とバルブオーバーラップとを予め定められた組み合わせに制御することにより、常にトルク変動の許容限界付近でエンジンを運転すると、エンジン冷却水温、吸気温、更には点火栓の汚損等の外的要因によるバラツキで、許容限界を超えるトルク変動を生じることが考えられる。
【０００８】
本発明は、このような実状に鑑み、ノンスロットル運転を実現する一方、外部要因のバラツキにかかわらず、トルク変動の許容限界の範囲内で、内部ＥＧＲ率を増加させて、エミッションの低減を図ることができる可変動弁エンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明では、吸気弁及び排気弁のバルブタイミング（吸気弁開時期、吸気弁閉時期、排気弁開時期及び排気弁閉時期）をそれぞれ任意に制御可能で、吸気弁閉時期を制御することにより吸入空気量を制御する可変動弁エンジンにおいて、図１に示すように、エンジン運転条件に応じて目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、エンジンのトルク変動量を検出するトルク変動量検出手段と、吸気弁閉時期と、吸気弁及び排気弁のバルブオーバーラップ（吸気弁開時期及び排気弁閉時期の少なくとも一方）とをパラメータとして、等トルク線を与えるマップと、前記目標トルクに基づいて、前記マップから、対応する等トルク線を選択し、選択された等トルク線上で、前記トルク変動量に応じて、トルク変動量の許容限界の範囲内で内部ＥＧＲ率が最大付近となるバルブオーバーラップを選択すると共に、前記選択された等トルク線上で、前記選択されたバルブオーバーラップに対応して前記目標トルクを実現する吸気弁閉時期を選択し、選択された吸気弁閉時期とバルブオーバーラップとの組み合わせに制御するバルブタイミング制御手段と、を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明では、前記バルブタイミング制御手段は、前記等トルク線上で、トルク変動量が許容限界値より小さいときに、内部ＥＧＲ率増大方向のバルブオーバーラップを選択し、トルク変動量が許容限界値より大きいときに、内部ＥＧＲ率減少方向のバルブオーバーラップを選択することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明では、前記バルブタイミング制御手段は、バルブオーバーラップとして、オーバーラップ量を一定にして、オーバーラップ位置を制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明では、前記バルブタイミング制御手段は、バルブオーバーラップとして、排気弁閉時期を一定にして、吸気弁開時期を制御することを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明では、前記バルブタイミング制御手段は、バルブオーバーラップとして、吸気弁開時期を一定にして、排気弁閉時期を制御することを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る発明では、前記トルク変動量検出手段は、エンジン回転数の変動量よりトルク変動量を検出することを特徴とする。
請求項７に係る発明では、前記トルク変動量検出手段は、エンジンの筒内圧の変動量よりトルク変動量を検出することを特徴とする。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、エンジン運転条件により定められる目標トルクに対し、吸気弁閉時期とバルブオーバーラップとをパラメータとする等トルク線上で、実際に検出されるトルク変動量に応じて、トルク変動量の許容限界の範囲内で内部ＥＧＲ率が最大付近となる吸気弁閉時期とバルブオーバーラップとの組み合わせに制御することで、ノンスロットル運転を実現できる一方、エンジン冷却水温、吸気温、更には点火栓の汚損等の外的要因によるバラツキにかかわらず、常にトルク変動の許容限界の範囲内で運転でき、しかも内部ＥＧＲ率を最大限増加させて、ＮＯｘの低減を図ることができる
請求項２に係る発明によれば、等トルク線上で、トルク変動量が許容限界値より小さいときに、内部ＥＧＲ率増大方向にバルブタイミングを制御し、トルク変動量が許容限界値より大きいときに、内部ＥＧＲ率減少方向にバルブタイミングを制御することで、外的要因の変化に対し、速やかに最適な組み合わせに制御できる。
【００１６】
請求項３に係る発明によれば、バルブオーバーラップとして、オーバーラップ量を一定にして、オーバーラップ位置を制御することにより、オーバーラップ位置を早くすることで内部ＥＧＲ率を増加させ、遅くすることで内部ＥＧＲ率を減少させることができる。
【００１７】
請求項４に係る発明によれば、バルブオーバーラップとして、排気弁閉時期を一定にして、吸気弁開時期を制御することにより、吸気弁開時期を早くすることで内部ＥＧＲ率を増加させ、吸気弁開時期を遅くすることで内部ＥＧＲ率を減少させることができる。
【００１８】
請求項５に係る発明によれば、バルブオーバーラップとして、吸気弁開時期を一定にして、排気弁閉時期を制御することにより、排気弁閉時期を早くすることで内部ＥＧＲ率を増加させ、排気弁閉時期を遅くすることで内部ＥＧＲ率を減少させることができる。
【００１９】
請求項６に係る発明によれば、特別なセンサを設けることなく、エンジン回転数の変動量よりトルク変動量を検出することができる。
請求項７に係る発明によれば、筒内圧センサを必要とするが、エンジンの筒内圧の変動量よりトルク変動量を精度良く検出することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図２は本発明の一実施形態を示す可変動弁エンジンのシステム図である。
【００２１】
エンジン１の各気筒のピストン２により画成される燃焼室３には、点火栓４を囲むように、電磁駆動式の吸気弁５及び排気弁６を備えている。７は吸気通路、８は排気通路である。
【００２２】
吸気弁５及び排気弁６の電磁駆動装置（可変動弁装置）の基本構造を図３に示す。弁体２０の弁軸２１にプレート状の可動子２２が取付けられており、この可動子２２はスプリング２３，２４により中立位置に付勢されている。そして、この可動子２２の下側に開弁用電磁コイル２５が配置され、上側に閉弁用電磁コイル２６が配置されている。
【００２３】
従って、開弁させる際は、上側の閉弁用電磁コイル２６への通電を停止した後、下側の開弁用電磁コイル２５に通電して、可動子２２を下側へ吸着することにより、弁体２０をリフトさせて開弁させる。逆に、閉弁させる際は、下側の開弁用電磁コイル２５への通電を停止した後、上側の閉弁用電磁コイル２６に通電して、可動子２２を上側へ吸着することにより、弁体２０をシート部に着座させて閉弁させる。
【００２４】
図２に戻って、吸気通路７には、吸気マニホールドの上流側に、電制スロットル弁９が設けられている。
吸気通路７にはまた、吸気マニホールドの各ブランチ部に、各気筒毎に、電磁式の燃料噴射弁１０が設けられている。
【００２５】
ここにおいて、吸気弁５、排気弁６、電制スロットル弁９、燃料噴射弁１０及び点火栓４の作動は、コントロールユニット１１により制御され、このコントロールユニット１１には、エンジン回転に同期してクランク角信号を出力しこれによりクランク角位置と共にエンジン回転数Ｎｅを検出可能なクランク角センサ１２、アクセル開度（アクセルペダル踏込み量）ＡＰＯを検出するアクセルペダルセンサ（アクセル全閉でＯＮとなるアイドルスイッチを含む）１３、吸気通路７のスロットル弁９上流にて吸入空気量Ｑａを検出するエアフローメータ１４、エンジン冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ１５、更に必要により筒内圧Ｐｃを検出すべく点火栓４の座金として設けられた圧電式の筒内圧センサ１６等から、信号が入力されている。
【００２６】
このエンジン１では、ポンプロスの低減による燃費向上を目的として、電磁駆動式の吸気弁５及び排気弁６の開閉動作を制御、特に吸気弁５の閉時期ＩＶＣを可変制御することにより吸入空気量を制御して、実質的にノンスロットル運転を行う。この場合、電制スロットル弁９は、吸気通路７のスロットル弁９下流（吸気マニホールド内）に、キャニスタパージ、クランクケースパージ等に必要とする負圧を得る目的で設けられている。
【００２７】
燃料噴射弁１０の燃料噴射時期及び燃料噴射量は、エンジン運転条件に基づいて制御するが、燃料噴射量は、基本的には、エアフローメータ１４により検出される吸入空気量Ｑａに基づいて、所望の空燃比となるように制御する。
【００２８】
点火栓４による点火時期は、エンジン運転条件に基づいて、ＭＢＴ（トルク上の最適点火時期）又はノック限界に制御する。
次に、吸気弁５及び排気弁６のバルブタイミング制御について、更に詳細に、図４〜図６（第１実施形態）により説明する。
【００２９】
図４（ａ），（ｂ）は、ある同じ目標トルクの要求時に、バルブタイミングの設定によって、内部ＥＧＲ率を異ならせるようにした例である。尚、図４及び後述する図７、図１０は、上死点ＴＤＣ及び下死点ＢＤＣを基準として、時計回りに排気弁開時期ＥＶＯ、吸気弁開時期ＩＶＯ、排気弁閉時期ＥＶＣ、吸気弁閉時期ＩＶＣを示したものである。
【００３０】
図４（ａ）の設定では、上死点ＴＤＣ前での吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップ（吸気弁開時期ＩＶＯ〜排気弁閉時期ＥＶＣ）について、オーバーラップ位置を比較的遅くしているので、内部ＥＧＲ率は小さい。
【００３１】
これに対し、図４（ｂ）の設定では、吸気弁開時期ＩＶＯ及び排気弁閉時期ＥＶＣを共に早くして、オーバーラップ量（ＩＶＯ，ＥＶＣ間のクランク角度）を一定にしたままオーバーラップ位置（例えばＩＶＯ，ＥＶＣ間の中間クランク角位置）を早くしているので、内部ＥＧＲ率は大きくなる。また、内部ＥＧＲ（残留ガス量）の増加に伴い、等トルクとするために、吸気弁閉時期ＩＶＣを遅らせるようにしている。このような設定で、内部ＥＧＲ率が増加すると、エミッション（ＮＯｘ排出量）は低減されるが、燃焼安定性は悪化する方向となる。
【００３２】
図５は、オーバーラップ量（Ｏ／Ｌ量）を一定とし、吸気弁閉時期ＩＶＣと、オーバーラップ位置（Ｏ／Ｌ位置）とをパラメータとして、等トルク線、トルク変動許容限界線、等ＮＯｘ線を示したマップである。
【００３３】
ある目標トルクを実現するためには、等トルク線上で、吸気弁閉時期ＩＶＣとオーバーラップ位置との多数の組み合わせがあるが、オーバーラップ位置を早くする程、内部ＥＧＲ率が増加して、エミッション（ＮＯｘ排出量）が低減されるが、燃焼安定性は悪化し、トルク変動量が大となる。
【００３４】
そこで、ある目標トルクに対し、等トルク線上で、トルク変動許容限界の範囲内で内部ＥＧＲ率が最大付近となるバルブタイミング、すなわち、等トルク線とトルク変動許容限界線との交点（図中〇印）における吸気弁閉時期ＩＶＣ及びオーバーラップ位置に制御することが望ましい。
【００３５】
しかし、外部要因のバラツキにより、トルク変動許容限界を超える恐れがあるため、実際のトルク変動を検出して、バルブタイミングの制御を行う。
図６はバルブタイミング制御のフローチャートであり、以下これに基づいて説明する。
【００３６】
ステップ１（図にはＳ１と記す。以下同様）では、アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転数Ｎｅとを読込む。
ステップ２では、アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転数Ｎｅとから、マップを参照して、目標トルク（目標吸入空気量）ＴＱを算出する。この部分が目標トルク算出手段に相当する。
【００３７】
但し、アイドル運転時（アイドルスイッチＯＮ）の場合は、エンジン回転数Ｎｅと目標アイドル回転数Ｎidleとの偏差ΔＮｅ＝Ｎｅ−Ｎidleに基づいて、該偏差がマイナス側のときは、増量方向、プラス側のときは、減量方向に、目標トルク（目標吸入空気量）ＴＱを補正する。
【００３８】
ステップ３では、目標トルク（目標吸入空気量）ＴＱに基づいて、図５のマップを参照し、対応する等トルク線を選択する。
ステップ４では、エンジンのトルク変動量ΔＴを検出する。この部分がトルク変動量検出手段に相当する。
【００３９】
具体的には、定常運転条件で、エンジン回転数Ｎｅを検出し、このエンジン回転数Ｎｅの時系列データに基づいて、平均値に対するバラツキ、具体的には標準偏差（若しくはその２乗値）を求めることで、エンジン回転数Ｎｅの変動量を算出し、これをトルク変動量ΔＴとする。
【００４０】
又は、定常運転条件で、各気筒の爆発行程の所定クランク角期間において、筒内圧センサ１６により検出される筒内圧力Ｐｃの積分値（面積値）に基づいて、図示平均有効圧Ｐｉを算出し、この図示平均有効圧Ｐｉの時系列データに基づいて、平均値に対するバラツキ、具体的には標準偏差（若しくはその２乗値）を求めることで、図示平均有効圧Ｐｉの変動量を算出し、これをトルク変動量ΔＴとする。
【００４１】
ステップ５では、トルク変動量ΔＴを等トルク線上のトルク変動許容限界値（目標トルクＴＱに応じて予め定めたトルク変動許容限界値）と比較する。
比較の結果、トルク変動量ΔＴ≧許容限界値の場合は、ステップ６へ進んで、カウンタＣを１アップする（Ｃ＝Ｃ＋１）。逆に、トルク変動量ΔＴ＜許容限界値の場合は、ステップ７へ進んで、カウンタＣを１ダウンする（Ｃ＝Ｃ−１）。
【００４２】
ステップ８では、等トルク線上で、トルク変動許容限界より、Ｃ分遅い、オーバーラップ位置（Ｏ／Ｌ位置）を選択し、これに基づいて吸気弁開時期ＩＶＯ及び排気弁閉時期ＥＶＣを決定する（オーバーラップ量は一定）。
【００４３】
この場合、カウンタＣがマイナス値であれば、等トルク線上で、トルク変動許容限界より、−Ｃ分早い、オーバーラップ位置を選択することになる。
従って、トルク変動量が許容限界値より大きくて、カウンタＣが増大方向のときは、等トルク線上で、オーバーラップ位置を遅くする方向（内部ＥＧＲ減少方向）に制御し、トルク変動量が許容限界値より小さくて、カウンタＣが減少方向のときは、等トルク線上で、オーバーラップ位置を早くする方向（内部ＥＧＲ増大方向）に制御する。
【００４４】
ステップ９では、等トルク線上で、オーバーラップ位置（Ｏ／Ｌ位置）に対応する吸気弁閉時期ＩＶＣを選択し、これにより吸気弁閉時期ＩＶＣを決定する。
ステップ１０では、ステップ８，９にて決定された吸気弁開時期ＩＶＯ、排気弁閉時期ＥＶＯ、吸気弁閉時期ＩＶＣに基づいて、吸気弁５及び排気弁６のバルブタイミングを制御する。ここで、ステップ３，５〜９の部分がバルブタイミング制御手段に相当する。尚、排気弁開時期ＥＶＯについては一定でよい。
【００４５】
次に第２実施形態について、図７〜図９により説明する。
第２実施形態では、バルブオーバーラップとして、排気弁閉時期ＥＶＣを一定にして、吸気弁開時期ＩＶＯを制御する。
【００４６】
図７（ａ）の設定では、上死点ＴＤＣ前での吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップ（吸気弁開時期ＩＶＯ〜排気弁閉時期ＥＶＣ）について、吸気弁開時期ＩＶＯを比較的遅くしているので（オーバーラップ量小）、内部ＥＧＲ率は小さい。
【００４７】
これに対し、図７（ｂ）の設定では、排気弁閉時期ＥＶＣを一定にし、吸気弁開時期ＩＶＯを早くしているので（オーバーラップ量大）、内部ＥＧＲ率は大きくなる。吸気弁がＴＤＣ前にて早く開くと、筒内の排気ガスの吸気側への吹き返しが多くなり、これが次行程で吸入されるからである。また、内部ＥＧＲ（残留ガス量）の増加に伴い、等トルクとするために、吸気弁閉時期ＩＶＣを遅らせるようにしている。このような設定で、内部ＥＧＲ率が増加すると、エミッション（ＮＯｘ排出量）は低減されるが、燃焼安定性は悪化する方向となる。
【００４８】
図８は、排気弁閉時期ＥＶＣを一定とし、吸気弁閉時期ＩＶＣと、吸気弁開時期ＩＶＯ（Ｏ／Ｌ量）とをパラメータとして、等トルク線、トルク変動許容限界線、等ＮＯｘ線を示したマップである。
【００４９】
ある目標トルクを実現するためには、等トルク線上で、吸気弁閉時期ＩＶＣと吸気弁開時期ＩＶＯとの多数の組み合わせがあるが、吸気弁開時期ＩＶＯを早くする程、オーバーラップ量が大きくなり、内部ＥＧＲ率が増加して、エミッション（ＮＯｘ排出量）が低減されるが、燃焼安定性は悪化し、トルク変動量が大となる。
【００５０】
そこで、実際のトルク変動量を検出し、目標トルクに対し、等トルク線上で、トルク変動許容限界の範囲内で内部ＥＧＲ率が最大付近となるバルブタイミング、すなわち、吸気弁閉時期ＩＶＣと吸気弁開時期ＩＶＯとの組み合わせに制御する。
【００５１】
図９はこの場合のバルブタイミング制御のフローチャートであり、図５のマップの代わりに図８のマップを用いる他、図６のフローに対し、ステップ８、９の部分のみが異なるので、この部分について説明する。
【００５２】
ステップ８では、等トルク線上で、トルク変動許容限界より、Ｃ分遅い、吸気弁開時期ＩＶＯを選択し、これにより吸気弁開時期ＩＶＯを決定する。排気弁閉時期ＥＶＣは一定である。
【００５３】
この場合、カウンタＣがマイナス値であれば、等トルク線上で、トルク変動許容限界より、−Ｃ分早い、吸気弁開時期ＩＶＯを選択することになる。
従って、トルク変動量が許容限界値より大きくて、カウンタＣが増大方向のときは、等トルク線上で、吸気弁開時期ＩＶＯを遅くする方向（内部ＥＧＲ減少方向）に制御し、トルク変動量が許容限界値より小さくて、カウンタＣが減少方向のときは、等トルク線上で、吸気弁開時期ＩＶＯを早くする方向（内部ＥＧＲ増大方向）に制御する。
【００５４】
ステップ９では、等トルク線上で、吸気弁開時期ＩＶＯに対応する吸気弁閉時期ＩＶＣを選択し、これにより吸気弁閉時期ＩＶＣを決定する。
次に第３実施形態について、図１０〜図１２により説明する。
【００５５】
第３実施形態では、バルブオーバーラップとして、吸気弁開時期ＩＶＯを一定にして、排気弁閉時期ＥＶＣを制御する。
図１０（ａ）の設定では、上死点ＴＤＣ前での吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップ（吸気弁開時期ＩＶＯ〜排気弁閉時期ＥＶＣ）について、排気弁閉時期ＥＶＣを比較的遅くしているので、内部ＥＧＲ率は小さい。
【００５６】
これに対し、図１０（ｂ）の設定では、吸気弁開時期ＩＶＯを一定にし、排気弁閉時期ＥＶＣを早くしているので、内部ＥＧＲ率は大きくなる。排気弁がＴＤＣ前にて早く閉じると、筒内の排気ガスが排気側に出ていかず、吸気側に排出されて、次行程で吸入されるからである。また、内部ＥＧＲ（残留ガス量）の増加に伴い、等トルクとするために、吸気弁閉時期ＩＶＣを遅らせるようにしている。このような設定で、内部ＥＧＲ率が増加すると、エミッション（ＮＯｘ排出量）は低減されるが、燃焼安定性は悪化する方向となる。
【００５７】
図１１は、吸気弁開時期ＩＶＯを一定とし、吸気弁閉時期ＩＶＣと、排気弁閉時期ＥＶＣとをパラメータとして、等トルク線、トルク変動許容限界線、等ＮＯｘ線を示したマップである。
【００５８】
ある目標トルクを実現するためには、等トルク線上で、吸気弁閉時期ＩＶＣと排気弁閉時期ＥＶＣとの多数の組み合わせがあるが、排気弁閉時期ＥＶＣを早くする程、内部ＥＧＲ率が増加して、エミッション（ＮＯｘ排出量）が低減されるが、燃焼安定性は悪化し、トルク変動量が大となる。
【００５９】
そこで、実際のトルク変動量を検出し、目標トルクに対し、等トルク線上で、トルク変動許容限界の範囲内で内部ＥＧＲ率が最大付近となるバルブタイミング、すなわち、吸気弁閉時期ＩＶＣと排気弁閉時期ＥＶＣとの組み合わせに制御する。
【００６０】
図１２はこの場合のバルブタイミング制御のフローチャートであり、図５又は図８のマップの代わりに図１１のマップを用いる点と、図６又は図９のフローに対し、ステップ８、９の部分のみが異なるので、この部分について説明する。
【００６１】
ステップ８では、等トルク線上で、トルク変動許容限界より、Ｃ分遅い、排気弁閉時期ＥＶＣを選択し、これにより排気弁閉時期ＥＶＣを決定する。吸気弁開時期ＩＶＯは一定である。
【００６２】
この場合、カウンタＣがマイナス値であれば、等トルク線上で、トルク変動許容限界より、−Ｃ分早い、排気弁閉時期ＥＶＣを選択することになる。
従って、トルク変動量が許容限界値より大きくて、カウンタＣが増大方向のときは、等トルク線上で、排気弁閉時期ＥＶＣを遅くする方向（内部ＥＧＲ減少方向）に制御し、トルク変動量が許容限界値より小さくて、カウンタＣが減少方向のときは、等トルク線上で、排気弁閉時期ＥＶＣを早くする方向（内部ＥＧＲ増大方向）に制御する。
【００６３】
ステップ９では、等トルク線上で、排気弁閉時期ＥＶＣに対応する吸気弁閉時期ＩＶＣを選択し、これにより吸気弁閉時期ＩＶＣを決定する。
以上の第１〜第３実施形態のいずれにおいても、ノンスロットル運転を実現できる一方、エンジン冷却水温、吸気温、更には点火栓の汚損等の外的要因によるバラツキにかかわらず、常にトルク変動の許容限界の範囲内で運転でき、しかも内部ＥＧＲ率を最大限増加させて、ＮＯｘの低減を図ることができる
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の構成を示す機能ブロック図
【図２】 本発明の一実施形態を示す可変動弁エンジンのシステム図
【図３】 吸排気弁の電磁駆動装置の基本構造図
【図４】 第１実施形態のバルブタイミング例を示す図
【図５】 第１実施形態の等トルクマップを示す図
【図６】 第１実施形態のバルブタイミング制御のフローチャート
【図７】 第２実施形態のバルブタイミング例を示す図
【図８】 第２実施形態の等トルクマップを示す図
【図９】 第２実施形態のバルブタイミング制御のフローチャート
【図１０】 第３実施形態のバルブタイミング例を示す図
【図１１】 第３実施形態の等トルクマップを示す図
【図１２】 第３実施形態のバルブタイミング制御のフローチャート
【符号の説明】
１ エンジン
４ 点火栓
５ 電磁駆動式の吸気弁
６ 電磁駆動式の排気弁
７ 吸気通路
８ 排気通路
９ 燃料噴射弁
１０ 電制スロットル弁
１１ コントロールユニット
１２ クランク角センサ
１３ アクセルペダルセンサ
１６ 筒内圧センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気弁及び排気弁のバルブタイミング（開閉時期）を任意に制御可能な可変動弁エンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、特開平８−２０００２５号公報などに示されるように、可変動弁装置、例えば電磁駆動装置を用いて、吸気弁及び排気弁を駆動し、これらの開閉動作を任意に制御可能としたものがある。
【０００３】
特に前記公報に記載の可変動弁エンジンでは、１気筒につき２つずつ備えられる主副の吸気弁及び排気弁を電磁駆動式として、エンジン運転条件に応じて異なる組み合わせで作動させることにより、出力制御を行うようにしている。
【０００４】
更に、近年は、ポンプロスの低減による燃費向上を目的として、エンジン運転条件により定められる目標トルク（目標吸入空気量）に応じて、吸気弁閉時期を定め、吸気弁閉時期を制御することにより、吸入空気量を制御して、ノンスロットル運転を行うものが注目され、その開発が進められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、可変動弁エンジンでは、バルブタイミングを自在に設定できるため、吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップ（吸気弁開時期及び排気弁閉時期の少なくとも一方）を制御することで、内部ＥＧＲ率を自在に制御でき、内部ＥＧＲ率の増加によりエミッション（特にＮＯｘ排出量）の低減が可能となる。その一方、内部ＥＧＲ率を増加し過ぎると、燃焼が不安定となり、トルク変動が大きくなって、運転性が悪化する。
【０００６】
従って、ノンスロットル運転を行う場合に、吸気弁閉時期と、吸気弁及び排気弁のバルブオーバーラップとをパラメータとする等トルク線上で、トルク変動の許容限界の範囲内で内部ＥＧＲ率が最大付近となるバルブタイミング（吸気弁閉時期及びバルブオーバーラップ）を予め定めておき、エンジン運転条件により定められる目標トルクに応じて、吸気弁閉時期とバルブオーバーラップとを予め定められた組み合わせに制御することが考えられた。
【０００７】
しかしながら、このように、エンジン運転条件により定められる目標トルクに応じて、吸気弁閉時期とバルブオーバーラップとを予め定められた組み合わせに制御することにより、常にトルク変動の許容限界付近でエンジンを運転すると、エンジン冷却水温、吸気温、更には点火栓の汚損等の外的要因によるバラツキで、許容限界を超えるトルク変動を生じることが考えられる。
【０００８】
本発明は、このような実状に鑑み、ノンスロットル運転を実現する一方、外部要因のバラツキにかかわらず、トルク変動の許容限界の範囲内で、内部ＥＧＲ率を増加させて、エミッションの低減を図ることができる可変動弁エンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明では、吸気弁及び排気弁のバルブタイミング（吸気弁開時期、吸気弁閉時期、排気弁開時期及び排気弁閉時期）をそれぞれ任意に制御可能で、吸気弁閉時期を制御することにより吸入空気量を制御する可変動弁エンジンにおいて、図１に示すように、エンジン運転条件に応じて目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、エンジンのトルク変動量を検出するトルク変動量検出手段と、吸気弁閉時期と、吸気弁及び排気弁のバルブオーバーラップ（吸気弁開時期及び排気弁閉時期の少なくとも一方）とをパラメータとして、等トルク線を与えるマップと、前記目標トルクに基づいて、前記マップから、対応する等トルク線を選択し、選択された等トルク線上で、前記トルク変動量に応じて、トルク変動量の許容限界の範囲内で内部ＥＧＲ率が最大付近となるバルブオーバーラップを選択すると共に、前記選択された等トルク線上で、前記選択されたバルブオーバーラップに対応して前記目標トルクを実現する吸気弁閉時期を選択し、選択された吸気弁閉時期とバルブオーバーラップとの組み合わせに制御するバルブタイミング制御手段と、を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明では、前記バルブタイミング制御手段は、前記等トルク線上で、トルク変動量が許容限界値より小さいときに、内部ＥＧＲ率増大方向のバルブオーバーラップを選択し、トルク変動量が許容限界値より大きいときに、内部ＥＧＲ率減少方向のバルブオーバーラップを選択することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明では、前記バルブタイミング制御手段は、バルブオーバーラップとして、オーバーラップ量を一定にして、オーバーラップ位置を制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明では、前記バルブタイミング制御手段は、バルブオーバーラップとして、排気弁閉時期を一定にして、吸気弁開時期を制御することを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明では、前記バルブタイミング制御手段は、バルブオーバーラップとして、吸気弁開時期を一定にして、排気弁閉時期を制御することを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る発明では、前記トルク変動量検出手段は、エンジン回転数の変動量よりトルク変動量を検出することを特徴とする。
請求項７に係る発明では、前記トルク変動量検出手段は、エンジンの筒内圧の変動量よりトルク変動量を検出することを特徴とする。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、エンジン運転条件により定められる目標トルクに対し、吸気弁閉時期とバルブオーバーラップとをパラメータとする等トルク線上で、実際に検出されるトルク変動量に応じて、トルク変動量の許容限界の範囲内で内部ＥＧＲ率が最大付近となる吸気弁閉時期とバルブオーバーラップとの組み合わせに制御することで、ノンスロットル運転を実現できる一方、エンジン冷却水温、吸気温、更には点火栓の汚損等の外的要因によるバラツキにかかわらず、常にトルク変動の許容限界の範囲内で運転でき、しかも内部ＥＧＲ率を最大限増加させて、ＮＯｘの低減を図ることができる
請求項２に係る発明によれば、等トルク線上で、トルク変動量が許容限界値より小さいときに、内部ＥＧＲ率増大方向にバルブタイミングを制御し、トルク変動量が許容限界値より大きいときに、内部ＥＧＲ率減少方向にバルブタイミングを制御することで、外的要因の変化に対し、速やかに最適な組み合わせに制御できる。
【００１６】
請求項３に係る発明によれば、バルブオーバーラップとして、オーバーラップ量を一定にして、オーバーラップ位置を制御することにより、オーバーラップ位置を早くすることで内部ＥＧＲ率を増加させ、遅くすることで内部ＥＧＲ率を減少させることができる。
【００１７】
請求項４に係る発明によれば、バルブオーバーラップとして、排気弁閉時期を一定にして、吸気弁開時期を制御することにより、吸気弁開時期を早くすることで内部ＥＧＲ率を増加させ、吸気弁開時期を遅くすることで内部ＥＧＲ率を減少させることができる。
【００１８】
請求項５に係る発明によれば、バルブオーバーラップとして、吸気弁開時期を一定にして、排気弁閉時期を制御することにより、排気弁閉時期を早くすることで内部ＥＧＲ率を増加させ、排気弁閉時期を遅くすることで内部ＥＧＲ率を減少させることができる。
【００１９】
請求項６に係る発明によれば、特別なセンサを設けることなく、エンジン回転数の変動量よりトルク変動量を検出することができる。
請求項７に係る発明によれば、筒内圧センサを必要とするが、エンジンの筒内圧の変動量よりトルク変動量を精度良く検出することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図２は本発明の一実施形態を示す可変動弁エンジンのシステム図である。
【００２１】
エンジン１の各気筒のピストン２により画成される燃焼室３には、点火栓４を囲むように、電磁駆動式の吸気弁５及び排気弁６を備えている。７は吸気通路、８は排気通路である。
【００２２】
吸気弁５及び排気弁６の電磁駆動装置（可変動弁装置）の基本構造を図３に示す。弁体２０の弁軸２１にプレート状の可動子２２が取付けられており、この可動子２２はスプリング２３，２４により中立位置に付勢されている。そして、この可動子２２の下側に開弁用電磁コイル２５が配置され、上側に閉弁用電磁コイル２６が配置されている。
【００２３】
従って、開弁させる際は、上側の閉弁用電磁コイル２６への通電を停止した後、下側の開弁用電磁コイル２５に通電して、可動子２２を下側へ吸着することにより、弁体２０をリフトさせて開弁させる。逆に、閉弁させる際は、下側の開弁用電磁コイル２５への通電を停止した後、上側の閉弁用電磁コイル２６に通電して、可動子２２を上側へ吸着することにより、弁体２０をシート部に着座させて閉弁させる。
【００２４】
図２に戻って、吸気通路７には、吸気マニホールドの上流側に、電制スロットル弁９が設けられている。
吸気通路７にはまた、吸気マニホールドの各ブランチ部に、各気筒毎に、電磁式の燃料噴射弁１０が設けられている。
【００２５】
ここにおいて、吸気弁５、排気弁６、電制スロットル弁９、燃料噴射弁１０及び点火栓４の作動は、コントロールユニット１１により制御され、このコントロールユニット１１には、エンジン回転に同期してクランク角信号を出力しこれによりクランク角位置と共にエンジン回転数Ｎｅを検出可能なクランク角センサ１２、アクセル開度（アクセルペダル踏込み量）ＡＰＯを検出するアクセルペダルセンサ（アクセル全閉でＯＮとなるアイドルスイッチを含む）１３、吸気通路７のスロットル弁９上流にて吸入空気量Ｑａを検出するエアフローメータ１４、エンジン冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ１５、更に必要により筒内圧Ｐｃを検出すべく点火栓４の座金として設けられた圧電式の筒内圧センサ１６等から、信号が入力されている。
【００２６】
このエンジン１では、ポンプロスの低減による燃費向上を目的として、電磁駆動式の吸気弁５及び排気弁６の開閉動作を制御、特に吸気弁５の閉時期ＩＶＣを可変制御することにより吸入空気量を制御して、実質的にノンスロットル運転を行う。この場合、電制スロットル弁９は、吸気通路７のスロットル弁９下流（吸気マニホールド内）に、キャニスタパージ、クランクケースパージ等に必要とする負圧を得る目的で設けられている。
【００２７】
燃料噴射弁１０の燃料噴射時期及び燃料噴射量は、エンジン運転条件に基づいて制御するが、燃料噴射量は、基本的には、エアフローメータ１４により検出される吸入空気量Ｑａに基づいて、所望の空燃比となるように制御する。
【００２８】
点火栓４による点火時期は、エンジン運転条件に基づいて、ＭＢＴ（トルク上の最適点火時期）又はノック限界に制御する。
次に、吸気弁５及び排気弁６のバルブタイミング制御について、更に詳細に、図４〜図６（第１実施形態）により説明する。
【００２９】
図４（ａ），（ｂ）は、ある同じ目標トルクの要求時に、バルブタイミングの設定によって、内部ＥＧＲ率を異ならせるようにした例である。尚、図４及び後述する図７、図１０は、上死点ＴＤＣ及び下死点ＢＤＣを基準として、時計回りに排気弁開時期ＥＶＯ、吸気弁開時期ＩＶＯ、排気弁閉時期ＥＶＣ、吸気弁閉時期ＩＶＣを示したものである。
【００３０】
図４（ａ）の設定では、上死点ＴＤＣ前での吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップ（吸気弁開時期ＩＶＯ〜排気弁閉時期ＥＶＣ）について、オーバーラップ位置を比較的遅くしているので、内部ＥＧＲ率は小さい。
【００３１】
これに対し、図４（ｂ）の設定では、吸気弁開時期ＩＶＯ及び排気弁閉時期ＥＶＣを共に早くして、オーバーラップ量（ＩＶＯ，ＥＶＣ間のクランク角度）を一定にしたままオーバーラップ位置（例えばＩＶＯ，ＥＶＣ間の中間クランク角位置）を早くしているので、内部ＥＧＲ率は大きくなる。また、内部ＥＧＲ（残留ガス量）の増加に伴い、等トルクとするために、吸気弁閉時期ＩＶＣを遅らせるようにしている。このような設定で、内部ＥＧＲ率が増加すると、エミッション（ＮＯｘ排出量）は低減されるが、燃焼安定性は悪化する方向となる。
【００３２】
図５は、オーバーラップ量（Ｏ／Ｌ量）を一定とし、吸気弁閉時期ＩＶＣと、オーバーラップ位置（Ｏ／Ｌ位置）とをパラメータとして、等トルク線、トルク変動許容限界線、等ＮＯｘ線を示したマップである。
【００３３】
ある目標トルクを実現するためには、等トルク線上で、吸気弁閉時期ＩＶＣとオーバーラップ位置との多数の組み合わせがあるが、オーバーラップ位置を早くする程、内部ＥＧＲ率が増加して、エミッション（ＮＯｘ排出量）が低減されるが、燃焼安定性は悪化し、トルク変動量が大となる。
【００３４】
そこで、ある目標トルクに対し、等トルク線上で、トルク変動許容限界の範囲内で内部ＥＧＲ率が最大付近となるバルブタイミング、すなわち、等トルク線とトルク変動許容限界線との交点（図中〇印）における吸気弁閉時期ＩＶＣ及びオーバーラップ位置に制御することが望ましい。
【００３５】
しかし、外部要因のバラツキにより、トルク変動許容限界を超える恐れがあるため、実際のトルク変動を検出して、バルブタイミングの制御を行う。
図６はバルブタイミング制御のフローチャートであり、以下これに基づいて説明する。
【００３６】
ステップ１（図にはＳ１と記す。以下同様）では、アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転数Ｎｅとを読込む。
ステップ２では、アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転数Ｎｅとから、マップを参照して、目標トルク（目標吸入空気量）ＴＱを算出する。この部分が目標トルク算出手段に相当する。
【００３７】
但し、アイドル運転時（アイドルスイッチＯＮ）の場合は、エンジン回転数Ｎｅと目標アイドル回転数Ｎidleとの偏差ΔＮｅ＝Ｎｅ−Ｎidleに基づいて、該偏差がマイナス側のときは、増量方向、プラス側のときは、減量方向に、目標トルク（目標吸入空気量）ＴＱを補正する。
【００３８】
ステップ３では、目標トルク（目標吸入空気量）ＴＱに基づいて、図５のマップを参照し、対応する等トルク線を選択する。
ステップ４では、エンジンのトルク変動量ΔＴを検出する。この部分がトルク変動量検出手段に相当する。
【００３９】
具体的には、定常運転条件で、エンジン回転数Ｎｅを検出し、このエンジン回転数Ｎｅの時系列データに基づいて、平均値に対するバラツキ、具体的には標準偏差（若しくはその２乗値）を求めることで、エンジン回転数Ｎｅの変動量を算出し、これをトルク変動量ΔＴとする。
【００４０】
又は、定常運転条件で、各気筒の爆発行程の所定クランク角期間において、筒内圧センサ１６により検出される筒内圧力Ｐｃの積分値（面積値）に基づいて、図示平均有効圧Ｐｉを算出し、この図示平均有効圧Ｐｉの時系列データに基づいて、平均値に対するバラツキ、具体的には標準偏差（若しくはその２乗値）を求めることで、図示平均有効圧Ｐｉの変動量を算出し、これをトルク変動量ΔＴとする。
【００４１】
ステップ５では、トルク変動量ΔＴを等トルク線上のトルク変動許容限界値（目標トルクＴＱに応じて予め定めたトルク変動許容限界値）と比較する。
比較の結果、トルク変動量ΔＴ≧許容限界値の場合は、ステップ６へ進んで、カウンタＣを１アップする（Ｃ＝Ｃ＋１）。逆に、トルク変動量ΔＴ＜許容限界値の場合は、ステップ７へ進んで、カウンタＣを１ダウンする（Ｃ＝Ｃ−１）。
【００４２】
ステップ８では、等トルク線上で、トルク変動許容限界より、Ｃ分遅い、オーバーラップ位置（Ｏ／Ｌ位置）を選択し、これに基づいて吸気弁開時期ＩＶＯ及び排気弁閉時期ＥＶＣを決定する（オーバーラップ量は一定）。
【００４３】
この場合、カウンタＣがマイナス値であれば、等トルク線上で、トルク変動許容限界より、−Ｃ分早い、オーバーラップ位置を選択することになる。
従って、トルク変動量が許容限界値より大きくて、カウンタＣが増大方向のときは、等トルク線上で、オーバーラップ位置を遅くする方向（内部ＥＧＲ減少方向）に制御し、トルク変動量が許容限界値より小さくて、カウンタＣが減少方向のときは、等トルク線上で、オーバーラップ位置を早くする方向（内部ＥＧＲ増大方向）に制御する。
【００４４】
ステップ９では、等トルク線上で、オーバーラップ位置（Ｏ／Ｌ位置）に対応する吸気弁閉時期ＩＶＣを選択し、これにより吸気弁閉時期ＩＶＣを決定する。
ステップ１０では、ステップ８，９にて決定された吸気弁開時期ＩＶＯ、排気弁閉時期ＥＶＯ、吸気弁閉時期ＩＶＣに基づいて、吸気弁５及び排気弁６のバルブタイミングを制御する。ここで、ステップ３，５〜９の部分がバルブタイミング制御手段に相当する。尚、排気弁開時期ＥＶＯについては一定でよい。
【００４５】
次に第２実施形態について、図７〜図９により説明する。
第２実施形態では、バルブオーバーラップとして、排気弁閉時期ＥＶＣを一定にして、吸気弁開時期ＩＶＯを制御する。
【００４６】
図７（ａ）の設定では、上死点ＴＤＣ前での吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップ（吸気弁開時期ＩＶＯ〜排気弁閉時期ＥＶＣ）について、吸気弁開時期ＩＶＯを比較的遅くしているので（オーバーラップ量小）、内部ＥＧＲ率は小さい。
【００４７】
これに対し、図７（ｂ）の設定では、排気弁閉時期ＥＶＣを一定にし、吸気弁開時期ＩＶＯを早くしているので（オーバーラップ量大）、内部ＥＧＲ率は大きくなる。吸気弁がＴＤＣ前にて早く開くと、筒内の排気ガスの吸気側への吹き返しが多くなり、これが次行程で吸入されるからである。また、内部ＥＧＲ（残留ガス量）の増加に伴い、等トルクとするために、吸気弁閉時期ＩＶＣを遅らせるようにしている。このような設定で、内部ＥＧＲ率が増加すると、エミッション（ＮＯｘ排出量）は低減されるが、燃焼安定性は悪化する方向となる。
【００４８】
図８は、排気弁閉時期ＥＶＣを一定とし、吸気弁閉時期ＩＶＣと、吸気弁開時期ＩＶＯ（Ｏ／Ｌ量）とをパラメータとして、等トルク線、トルク変動許容限界線、等ＮＯｘ線を示したマップである。
【００４９】
ある目標トルクを実現するためには、等トルク線上で、吸気弁閉時期ＩＶＣと吸気弁開時期ＩＶＯとの多数の組み合わせがあるが、吸気弁開時期ＩＶＯを早くする程、オーバーラップ量が大きくなり、内部ＥＧＲ率が増加して、エミッション（ＮＯｘ排出量）が低減されるが、燃焼安定性は悪化し、トルク変動量が大となる。
【００５０】
そこで、実際のトルク変動量を検出し、目標トルクに対し、等トルク線上で、トルク変動許容限界の範囲内で内部ＥＧＲ率が最大付近となるバルブタイミング、すなわち、吸気弁閉時期ＩＶＣと吸気弁開時期ＩＶＯとの組み合わせに制御する。
【００５１】
図９はこの場合のバルブタイミング制御のフローチャートであり、図５のマップの代わりに図８のマップを用いる他、図６のフローに対し、ステップ８、９の部分のみが異なるので、この部分について説明する。
【００５２】
ステップ８では、等トルク線上で、トルク変動許容限界より、Ｃ分遅い、吸気弁開時期ＩＶＯを選択し、これにより吸気弁開時期ＩＶＯを決定する。排気弁閉時期ＥＶＣは一定である。
【００５３】
この場合、カウンタＣがマイナス値であれば、等トルク線上で、トルク変動許容限界より、−Ｃ分早い、吸気弁開時期ＩＶＯを選択することになる。
従って、トルク変動量が許容限界値より大きくて、カウンタＣが増大方向のときは、等トルク線上で、吸気弁開時期ＩＶＯを遅くする方向（内部ＥＧＲ減少方向）に制御し、トルク変動量が許容限界値より小さくて、カウンタＣが減少方向のときは、等トルク線上で、吸気弁開時期ＩＶＯを早くする方向（内部ＥＧＲ増大方向）に制御する。
【００５４】
ステップ９では、等トルク線上で、吸気弁開時期ＩＶＯに対応する吸気弁閉時期ＩＶＣを選択し、これにより吸気弁閉時期ＩＶＣを決定する。
次に第３実施形態について、図１０〜図１２により説明する。
【００５５】
第３実施形態では、バルブオーバーラップとして、吸気弁開時期ＩＶＯを一定にして、排気弁閉時期ＥＶＣを制御する。
図１０（ａ）の設定では、上死点ＴＤＣ前での吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップ（吸気弁開時期ＩＶＯ〜排気弁閉時期ＥＶＣ）について、排気弁閉時期ＥＶＣを比較的遅くしているので、内部ＥＧＲ率は小さい。
【００５６】
これに対し、図１０（ｂ）の設定では、吸気弁開時期ＩＶＯを一定にし、排気弁閉時期ＥＶＣを早くしているので、内部ＥＧＲ率は大きくなる。排気弁がＴＤＣ前にて早く閉じると、筒内の排気ガスが排気側に出ていかず、吸気側に排出されて、次行程で吸入されるからである。また、内部ＥＧＲ（残留ガス量）の増加に伴い、等トルクとするために、吸気弁閉時期ＩＶＣを遅らせるようにしている。このような設定で、内部ＥＧＲ率が増加すると、エミッション（ＮＯｘ排出量）は低減されるが、燃焼安定性は悪化する方向となる。
【００５７】
図１１は、吸気弁開時期ＩＶＯを一定とし、吸気弁閉時期ＩＶＣと、排気弁閉時期ＥＶＣとをパラメータとして、等トルク線、トルク変動許容限界線、等ＮＯｘ線を示したマップである。
【００５８】
ある目標トルクを実現するためには、等トルク線上で、吸気弁閉時期ＩＶＣと排気弁閉時期ＥＶＣとの多数の組み合わせがあるが、排気弁閉時期ＥＶＣを早くする程、内部ＥＧＲ率が増加して、エミッション（ＮＯｘ排出量）が低減されるが、燃焼安定性は悪化し、トルク変動量が大となる。
【００５９】
そこで、実際のトルク変動量を検出し、目標トルクに対し、等トルク線上で、トルク変動許容限界の範囲内で内部ＥＧＲ率が最大付近となるバルブタイミング、すなわち、吸気弁閉時期ＩＶＣと排気弁閉時期ＥＶＣとの組み合わせに制御する。
【００６０】
図１２はこの場合のバルブタイミング制御のフローチャートであり、図５又は図８のマップの代わりに図１１のマップを用いる点と、図６又は図９のフローに対し、ステップ８、９の部分のみが異なるので、この部分について説明する。
【００６１】
ステップ８では、等トルク線上で、トルク変動許容限界より、Ｃ分遅い、排気弁閉時期ＥＶＣを選択し、これにより排気弁閉時期ＥＶＣを決定する。吸気弁開時期ＩＶＯは一定である。
【００６２】
この場合、カウンタＣがマイナス値であれば、等トルク線上で、トルク変動許容限界より、−Ｃ分早い、排気弁閉時期ＥＶＣを選択することになる。
従って、トルク変動量が許容限界値より大きくて、カウンタＣが増大方向のときは、等トルク線上で、排気弁閉時期ＥＶＣを遅くする方向（内部ＥＧＲ減少方向）に制御し、トルク変動量が許容限界値より小さくて、カウンタＣが減少方向のときは、等トルク線上で、排気弁閉時期ＥＶＣを早くする方向（内部ＥＧＲ増大方向）に制御する。
【００６３】
ステップ９では、等トルク線上で、排気弁閉時期ＥＶＣに対応する吸気弁閉時期ＩＶＣを選択し、これにより吸気弁閉時期ＩＶＣを決定する。
以上の第１〜第３実施形態のいずれにおいても、ノンスロットル運転を実現できる一方、エンジン冷却水温、吸気温、更には点火栓の汚損等の外的要因によるバラツキにかかわらず、常にトルク変動の許容限界の範囲内で運転でき、しかも内部ＥＧＲ率を最大限増加させて、ＮＯｘの低減を図ることができる
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の構成を示す機能ブロック図
【図２】 本発明の一実施形態を示す可変動弁エンジンのシステム図
【図３】 吸排気弁の電磁駆動装置の基本構造図
【図４】 第１実施形態のバルブタイミング例を示す図
【図５】 第１実施形態の等トルクマップを示す図
【図６】 第１実施形態のバルブタイミング制御のフローチャート
【図７】 第２実施形態のバルブタイミング例を示す図
【図８】 第２実施形態の等トルクマップを示す図
【図９】 第２実施形態のバルブタイミング制御のフローチャート
【図１０】 第３実施形態のバルブタイミング例を示す図
【図１１】 第３実施形態の等トルクマップを示す図
【図１２】 第３実施形態のバルブタイミング制御のフローチャート
【符号の説明】
１ エンジン
４ 点火栓
５ 電磁駆動式の吸気弁
６ 電磁駆動式の排気弁
７ 吸気通路
８ 排気通路
９ 燃料噴射弁
１０ 電制スロットル弁
１１ コントロールユニット
１２ クランク角センサ
１３ アクセルペダルセンサ
１６ 筒内圧センサ
Claims (7)
- 吸気弁開時期、吸気弁閉時期、排気弁開時期及び排気弁閉時期をそれぞれ任意に制御可能で、吸気弁閉時期を制御することにより吸入空気量を制御する可変動弁エンジンにおいて、
エンジン運転条件に応じて目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、
エンジンのトルク変動量を検出するトルク変動量検出手段と、
吸気弁閉時期と、吸気弁及び排気弁のバルブオーバーラップとをパラメータとして、等トルク線を与えるマップと、
前記目標トルクに基づいて、前記マップから、対応する等トルク線を選択し、選択された等トルク線上で、前記トルク変動量に応じて、トルク変動量の許容限界の範囲内で内部ＥＧＲ率が最大付近となるバルブオーバーラップを選択すると共に、前記選択された等トルク線上で、前記選択されたバルブオーバーラップに対応して前記目標トルクを実現する吸気弁閉時期を選択し、選択された吸気弁閉時期とバルブオーバーラップとの組み合わせに制御するバルブタイミング制御手段と、
を設けたことを特徴とする可変動弁エンジンの制御装置。 - 前記バルブタイミング制御手段は、前記等トルク線上で、トルク変動量が許容限界値より小さいときに、内部ＥＧＲ率増大方向のバルブオーバーラップを選択し、トルク変動量が許容限界値より大きいときに、内部ＥＧＲ率減少方向のバルブオーバーラップを選択することを特徴とする請求項１記載の可変動弁エンジンの制御装置。
- 前記バルブタイミング制御手段は、バルブオーバーラップとして、オーバーラップ量を一定にして、オーバーラップ位置を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の可変動弁エンジンの制御装置。
- 前記バルブタイミング制御手段は、バルブオーバーラップとして、排気弁閉時期を一定にして、吸気弁開時期を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の可変動弁エンジンの制御装置。
- 前記バルブタイミング制御手段は、バルブオーバーラップとして、吸気弁開時期を一定にして、排気弁閉時期を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の可変動弁エンジンの制御装置。
- 前記トルク変動量検出手段は、エンジン回転数の変動量よりトルク変動量を検出することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の可変動弁エンジンの制御装置。
- 前記トルク変動量検出手段は、エンジンの筒内圧の変動量よりトルク変動量を検出することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の可変動弁エンジンの制御装置。
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