JP4066977B2 - 内燃機関のリフト特性補正装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の吸気弁又は排気弁のバルブリフト特性を変更可能な可変動弁機構を備えた内燃機関に関し、特に、リフト特性の補正（学習）に関する。

車両搭載用内燃機関の分野では、内燃機関の吸気弁又は排気弁のリフト特性を変更可能な可変動弁機構が種々提案されている。例えば特許文献１には、制御軸の回転位置に応じて、吸気弁のバルブリフト量（最大リフト量）と作動角とを連続的に変更可能なリフト・作動角可変機構が開示されている。このようなリフト・作動角可変機構によれば、スロットル弁のみに依存せずに吸入空気量を調整することが可能である。また、この特許文献１では、吸入空気量の検出値と推定値との偏差に基づいて、リフト特性を補正する技術が開示されている。上記吸入空気量の検出値は、吸気通路に設けられたエアフロメータにより検出され、上記吸入空気量の推定値は、リフト特性に応じた制御軸の回転位置を検出する制御軸センサの検出信号に基づいて推定される。
特開２００３−４１９７６号公報

近年の厳しい排気ガス規制等を克服するために、近年ではエアフロメータ（流量センサ）の高精度化が進んでいるとはいえ、やはりその検出値には不可避的に誤差が含まれている。従って、上記の特許文献１のように、単に吸入空気量の検出値と推定値との偏差に基づいてリフト特性を補正すると、エアフロメータによる検出値のずれ・誤差を含んだ形でリフト特性が補正されるため、補正精度の低下を招くおそれがあり、更なる改良が望まれていた。つまり、検出値と推定値との偏差が、エアフロメータの検出値に起因するものであるのか、それともリフト特性のばらつきに起因するものであるのかを判別することができないので、正確なリフト特性の補正を行うことができない。

特に、可変動弁機構として、吸気弁のバルブリフト量及び作動角を連続的に変更可能なリフト・作動角可変機構を用いている場合、リフト特性としてのバルブリフト量や作動角が吸入空気量に大きな影響を与えるので、補正精度の向上が極めて重要である。

また、エアフロメータとしては流速を検出する熱線式の流量センサが多く用いられているが、このようなセンサでは、検出された流速に流路断面積をかけて質量流量を算出するようになっており、流量変化に対する感度に優れる一方、このような流量変化に比して流量そのものの検出精度が比較的低く、上述した補正精度の低下を招き易い。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、リフト特性の補正精度を有効に向上し得る新規な内燃機関のリフト特性補正装置を提供することを目的としている。

内燃機関が吸入する吸入空気量の検出値を得る吸入空気量検出手段と、内燃機関の吸気弁又は排気弁のリフト特性を変更可能な可変動弁機構と、少なくとも上記リフト特性に基づいて、上記吸入空気量の推定値を推定する吸入空気量推定手段と、所定の小リフト運転の下で、上記吸入空気量の推定値と検出値との偏差に相当する第１比較値を算出する第１比較手段と、上記小リフト運転に比してリフト特性が大きい所定の大リフト運転の下で、上記吸入空気量の推定値と検出値との偏差に相当する第２比較値を算出する第２比較手段と、上記第１比較値と第２比較値との偏差に相当するリフト補正量に基づいて、上記リフト特性を補正するリフト特性補正手段と、を有する。

なお、ここでのリフト特性の「補正」とは、例えばその補正結果をバックアップメモリに記憶・更新する学習形態をも含んだ広義の意味の補正である。

エアフロメータ等の吸入空気量検出手段による検出値には不可避的にずれ・誤差が含まれており、このようなずれ・誤差は、第１比較値及び第２比較値の双方に反映される。従って、第１比較値と第２比較値との偏差に相当するリフト補正量には、上記の吸入空気量検出手段に関するずれ・誤差が相殺・吸収される形となり、このリフト補正量に基づいてリフト特性を補正（学習）することにより、エアフロメータ等の吸入空気量検出手段による検出値のずれ・誤差を除外・低減することができ、精度の高いリフト特性の補正を実現することができる。例えばエアフロメータ等の吸入空気量検出手段は既存の内燃機関でも一般的に用いられており、ハードウェアの追加を招くことのない簡素な構成で、本補正を実現することが可能である。

上記のリフト特性は、スロットル弁の開度と同様、吸入空気量を調整・変更できる因子である。但し、リフト特性（特に、バルブリフト量）は、スロットル開度に比して、その大きさによって吸入空気量の感度が大きく変動する傾向にあり、典型的には、小リフト側で感度が非常に高くなる。つまり、リフト特性が小さい（例えばバルブリフト量が１ｍｍ程度の）所定の小リフト運転の下では、わずかなリフト特性の変化（ずれ・誤差）により吸入空気量が大きく変動する一方、リフト特性が大きい所定の大リフト運転の下では、リフト特性の変化により吸入空気量があまり変動しない。従って、小リフト運転での推定値にはリフト特性のずれ・誤差が大きく反映する一方、大リフト運転での推定値ではリフト特性のずれ・誤差が実質的に無視できるほど小さなものとなる。よって、小リフト運転での第１比較値には吸入空気量検出手段のずれ・誤差分とリフト特性のずれ・誤差分の双方が反映しているのに対し、大リフト運転での第２比較値には吸入空気量検出手段のずれ・誤差分のみが反映することとなり、両者の偏差に相当するリフト補正量には、リフト特性のずれ・誤差分が過不足なく抽出されることとなる。よって、このリフト補正量に基づいてリフト特性を精度良く補正することができるのである。

以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明に係る内燃機関のリフト特性補正装置が適用された内燃機関のシステム構成図である。火花点火式ガソリン機関からなる内燃機関１は、吸気弁３と排気弁４とを有し、かつ、吸気弁３のリフト特性を連続的に変更可能な可変動弁機構２が設けられている。排気弁４側の動弁機構は、排気カムシャフト５により排気弁４を駆動する直動型のものであり、そのバルブリフト特性は常に一定である。

各気筒の排気を集合させる排気マニホルド６の出口側は触媒コンバータ７に接続されている。この触媒コンバータ７の上流位置には空燃比を検出するための空燃比センサ８が設けられている。触媒コンバータ７の下流側には第２の触媒コンバータ１０および消音器１１が設けられている。各気筒の吸気ポートに向かって各気筒毎に燃料を噴射供給するように燃料噴射弁１２が配設されている。この吸気ポートにはブランチ通路１５がそれぞれ接続されている。これら複数のブランチ通路１５の上流端がコレクタ１６に接続されている。このコレクタ１６の一端には吸気入口通路１７が接続されている。この吸気入口通路１７には電子制御スロットル弁１８が設けられている。これら吸気ポート，ブランチ通路１５，コレクタ１６及び吸気入口通路１７等により吸気通路が構成されている。

電子制御スロットル弁１８は、電気モータからなるアクチュエータ１８ａを備え、エンジンコントロールユニット１９から与えられる制御信号によって、そのスロットル開度が連続的に変更・制御される。例えば、スロットル弁１８の実際の開度を検出するセンサ１８ｂを一体に備えており、その検出信号に基づいて、スロットル開度ＴＶＯが目標開度にクローズドループ制御される。また、スロットル弁１８の上流に、吸入空気流量を検出するエアフロメータ２０が配置され、さらに上流にエアクリーナ２１が設けられている。エアフロメータ２０は、流速を検出する熱線式センサであって、検出された流速に流路断面積をかけて質量流量を算出する。

機関回転速度（機関回転数）およびクランク角位置を検出するために、クランクシャフトに対してクランク角センサ２２が設けられとともに、シリンダブロックの側壁には、エンジン振動を検出する振動センサ２５が取り付けられている。更に、運転者により操作されるアクセルペダル開度（踏込量）を検出するアクセル開度センサ２３を備えている。これらの検出信号は、上記のエアフロメータ２０や空燃比センサ８等の検出信号とともに、エンジンコントロールユニット１９に入力されている。エンジンコントロールユニット１９では、これらの検出信号に基づいて、燃料噴射弁１２の噴射量や噴射時期、点火プラグ２４による点火時期、可変動弁機構２による吸気弁のリフト特性、スロットル弁１８の開度、などを制御する。

上記の吸気弁３側の可変動弁機構２は、例えば特開２００２−８９３４１号公報等によって公知のものであり、図２に示すように、複数の気筒の吸気弁３のバルブリフト量及び作動角の双方を連続的に可変制御するリフト・作動角可変機構５１と、複数の気筒の吸気弁の作動角の中心位相（クランクシャフトに対する位相）を連続的に進角もしくは遅角させる位相可変機構５２と、が組み合わされて構成されている。このようにリフト・作動角可変機構５１と位相可変機構５２とを組み合わせた可変動弁機構２によれば、吸気弁開時期（ＩＶＯ）および吸気弁閉時期（ＩＶＣ）の双方をそれぞれ独立して任意に制御することが可能であり、かつ、低負荷域ではリフト量（最大リフト量）を小さくすることで、負荷に応じた吸入空気量に制限することができる。なお、リフト量がある程度大きな領域では、シリンダ内に流入する空気量が主に吸気弁３の開閉時期によって定まるのに対し、リフト量が十分に小さい状態では、主にリフト量によって空気量が定まる。

リフト・作動角可変機構５１は、クランクシャフトに連動して回転する中空状の駆動軸５３と、この駆動軸５３に偏心して設けられた駆動偏心カム部５５と、駆動軸５３の斜め上方に平行に配置された制御軸５６と、この制御軸５６に偏心して設けられた制御偏心カム部５７と、この制御偏心カム部５７に揺動自在に取り付けられたロッカアーム５８と、各吸気弁３上端のタペット（又はバルブリフタ）５９に当接して吸気弁を開閉作動する揺動カム６０と、を備えている。

駆動軸５３及び制御軸５６は軸受ブラケット等を用いてシリンダヘッド側に回転可能に支持されている。駆動偏心カム部５５とロッカアーム５８の一端とは第１リンク６１によって連係されている。第１リンク６１は、その環状部６１ａが上記駆動偏心カム部５５の外周面に回転可能に嵌合しており、かつ、延長部６１ｂが上記ロッカアーム５８の一端部に連係している。ロッカアーム５８の他端と揺動カム６０とは、第２リンク６２によって連係されている。ロッカアーム５８が回転可能に嵌合する制御偏心カム部５７の円形の外周面は、制御軸５６の軸心に対して偏心している。従って、制御軸５６の角度位置に応じてロッカアーム５８の揺動中心が変化する。

上記揺動カム６０は、駆動軸５３の外周に嵌合して回転自在に支持されており、側方へ延びた端部に、上記第２リンク６２の下端部が連係している。この揺動カム６０の下面には、駆動軸５３と同心状の円弧をなす基円面と、該基円面から上記端部へと所定の曲線を描いて延びるカム面と、が連続して形成されている。上記基円面はリフト量が０となる区間であり、揺動カム６０が揺動してカム面がタペット５９に接触すると、徐々にリフトしていくことになる。

上記制御軸５６は、一端部に設けられた例えば電動モータからなるリフト・作動角制御用アクチュエータ６５によって、その回転位置が変更・保持される。このアクチュエータ６５により例えば制御偏心カム部５７の位置を変更することにより、揺動カム６０の初期位置が変化し、吸気弁のバルブリフト量及び作動角の双方が変化する。制御偏心カム部５７の初期位置は連続的に変化させ得るので、これに伴って、バルブリフト特性は連続的に変化する。つまり、リフトならびに作動角を、両者同時に、連続的に拡大，縮小させることができる。

位相可変機構５２は、図２に示すように、上記駆動軸５３の前端部に設けられたスプロケット７１と、このスプロケット７１と上記駆動軸５３とを所定の角度範囲内において相対的に回転させる位相制御用油圧アクチュエータ７２と、から構成されている。上記スプロケット７１は、図示せぬタイミングチェーンもしくはタイミングベルトを介して、クランクシャフトに連動している。従って、上記位相制御用油圧アクチュエータ７２への油圧制御によって、スプロケット７１と駆動軸５３とが相対的に回転し、リフト中心角が遅進する。つまり、リフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角する。

この実施例では、リフト・作動角可変機構５１の制御として、実際のリフト・作動角に相当する制御軸５６の角度位置を検出する制御軸センサ６４を設け、この制御軸センサ６４の検出信号に基づいて高精度なクローズドループ制御を行うことができる。但し、機関運転条件によっては単にオープンループ制御としても良い。

図３は、本発明の第１実施例に係るリフト・作動角可変機構５１のリフト特性の補正（学習）処理の流れを示すフローチャートである。本ルーチンは上記コントロールユニット１９により所定期間毎に繰り返し実行される。図４は、この第１実施例に係るリフト特性の補正時のタイムチャートである。

ステップ（図では「Ｓ」と記す）１では、内燃機関の運転状態がリフト特性の補正を行うべき所定の比較運転領域にあるかを判定する。この比較運転領域は、（目標）機関負荷及び機関回転数が実質的に一定の定常運転域であり、例えば機関負荷がアイドルより高い低・中負荷域であって、かつ、機関回転数が低・中回転域（例えば１２００〜３２００ｒｐｍ）の一定回転・負荷域である。後述するように、吸入空気量を一定に保ちつつ小リフト運転Ｍ１と大リフト運転Ｍ２とでリフト特性（及びスロットル開度）を積極的に大きく変更できるように、吸入空気量がある程度大きな回転・負荷域でリフト特性の補正処理を行うようにしている。逆に言えば、仮に吸入空気量が極めて少ないアイドル域や極低負荷域では、後述するように吸入空気量を一定に保ちつつリフト特性を大きく変更することができない。なお、このステップ１においては、補正精度を更に向上するために、制御軸センサ６４の異常判定、冷却水温等の判定をあわせて行うようにしても良い。

比較運転領域でなければ、ステップ２へ進み、後述するフラグＦＬＧ１を０に初期化して本ルーチンを終了する。つまり、比較運転領域でなければ、後述する補正処理が行われず、また、補正中であっても補正処理が中断される。

比較運転領域である場合、ステップ３へ進み、フラグＦＬＧ１が０（零）であるかを判定する。このフラグＦＬＧ１は、比較運転領域でない場合に０にリセットされ（ステップ２）、また、後述するように第１比較値Ｈ１の算出処理が終了した時点で１にセットされ（ステップ７）、かつ、学習処理が完了した時点で０に初期化される（ステップ１２）。第１比較値Ｈ１の算出処理が未だ済んでいない場合にはステップ３からステップ４へ進む。

ステップ４では、所定の小リフト運転Ｍ１を行う。この小リフト運転Ｍ１では、図４にも示すように、バルブリフト量を所定の小リフトとする一方、比較運転領域での目標吸入空気量を維持するように、相対的にスロットル開度を全開又は所定の大開度とする。

ステップ５では、内燃機関の運転状態が実際に小リフト運転Ｍ１へ移行したかを確認・判定する。この判定は、制御軸センサ６４やスロットル開度センサ１８ｂの検出信号に基づいて行っても良く、あるいは、より簡易的に、周知のタイマー等を利用して小リフト運転Ｍ１の開始から所定期間経過したかを判定するようにしても良い。小リフト運転Ｍ１へ移行したことを確認すると、ステップ５からステップ６へ進む。

ステップ６では、小リフト運転Ｍ１下での吸入空気量の検出値ｒＱ１と吸入空気量の推定値ｔＱ１とに基づいて、両者ｒＱ１，ｔＱ１の偏差に相当する第１比較値Ｈ１を算出する。吸入空気量の検出値ｒＱは、上記のエアフロメータ２０を利用して得られるもので、このエアフロメータ２０により検出される流速に流路断面積を乗じた質量流量として計測される。吸入空気量の推定値ｔＱは、主としてリフト特性とスロットル開度とに基づいて推定されるもので、制御軸センサ６４及びスロットル開度センサ１８ｂの検出信号や吸気負圧等に基づいて推定しても良く、あるいは簡易的にリフト特性とスロットル開度の目標値から求めても良い。第１比較値Ｈ１は、この実施例では簡素化のために、小リフト運転Ｍ１下での検出値ｒＱ１から推定値ｔＱ１を差し引いた差分値（ｒＱ１−ｔＱ１）としている。

このように第１比較値Ｈ１の算出処理を終えると、ステップ６からステップ７へ進み、上記のフラグＦＬＧ１を１にセットする。従って、内燃機関が未だ比較運転領域にあれば、次回の本ルーチンの演算時にステップ１及びステップ２が肯定されて、ステップ８へ進む。

このステップ８では、所定の大リフト運転Ｍ２を行う。この大リフト運転Ｍ２では、小リフト運転Ｍ１に比して、バルブリフト量が相対的に大きく、かつ、スロットル開度が相対的に小さい。つまり、この大リフト運転Ｍ２では、上記の小リフト運転Ｍ１時と同等の（目標）吸入空気量が得られるように、リフト特性を大きくした分、スロットル開度を閉じ側に操作している。特に、この第１実施例においては、同一の機関負荷・回転域である比較運転領域において、小リフト運転Ｍ１から大リフト運転Ｍ２へ連続的に切り換えており、それぞれの運転状態Ｍ１，Ｍ２における比較値Ｈ１，Ｈ２を算出している。なお、このように小リフト運転Ｍ１から大リフト運転Ｍ２へ移行する移行過渡期Ｍ３に、機関運転性が一時的に不安定となることのないように、リフト特性とスロットル開度との操作・変更は同時かつ徐々に行われる（図４参照）。

ステップ９では、内燃機関の運転状態が大リフト運転Ｍ２へ移行したかを判定する。この判定は、例えば制御軸センサ６４やスロットル開度センサ１８ｂの検出信号に基づいて行っても良く、あるいは、より簡易的に、タイマーを利用して所定時間経過したかを判定するようにしても良い。大リフト運転Ｍ２への移行を確認すると、ステップ９からステップ１０へ進む。

このステップ１０では、大リフト運転Ｍ２下での吸入空気量の検出値ｒＱ２と吸入空気量の推定値ｔＱ２とに基づいて、両者ｒＱ２，ｔＱ２の偏差に相当する第２比較値Ｈ２を算出する。第２比較値Ｈ２は、上記の第１比較値Ｈ１と同様、簡素化のために大リフト運転Ｍ２下での検出値ｒＱ２から推定値ｔＱ２を差し引いた差分値（ｒＱ２−ｔＱ２）を用いている。

次にステップ１１では、第１比較値Ｈ１と第２比較値Ｈ２とに基づいて、両者Ｈ１，Ｈ２の偏差に相当するリフト補正量ＨＳを算出し、ステップ１３において上記のフラグＦＬＧ１を０にリセットする。この実施例では簡易的に、第１比較値Ｈ１から第２比較値Ｈ２を差し引いた差分値（Ｈ１−Ｈ２）をリフト補正量ＨＳとしている。

このリフト補正値ＨＳに基づいて、リフト特性の補正処理・学習処理が行われる。例えば、小リフト運転Ｍ１時のリフト量に基づいて、図５に示すような所定のリフト量−リフト空気量特性の相関マップを検索して、リフト空気量特性を求め、このリフト空気量特性と上記のリフト補正量ＨＳとの積により、目標リフト補正値ｔＨＳを算出し、この値ｔＨＳをリフト特性の補正値・学習値としてバックアップメモリ等に記憶・更新する。この目標リフト補正値ｔＨＳに基づいて、リフト特性の目標値が補正されることとなる。例えば、目標値から上記の目標リフト補正値ｔＨＳを差し引くことにより目標値を補正する。図４に示すように、小リフト運転Ｍ１及び大リフト運転Ｍ２の双方で検出値が推定値よりも大きく、上記の補正量ＨＳが正の値となる場合には、上記の目標リフト補正値ｔＨＳの分、リフト特性の目標値が増加側に補正される。具体的には、制御軸の目標角度位置が大リフト・大作動角側へ補正される）。図４の場合とは逆に、検出値が推定値よりも小さいときのように、上記のリフト補正量ＨＳが負の値となるような場合には、上記の目標リフト補正値ｔＨＳの分、目標値が減少側に補正される。なお、制御軸センサ６４の基準出力位置を補正・学習するようにしても良い。

エアフロメータ２０による検出値ｒＱには不可避的にずれ・誤差が含まれており、このようなずれ・誤差は、第１比較値Ｈ１及び第２比較値Ｈ２の双方に等しく反映される。従って、第１比較値Ｈ１と第２比較値Ｈ２との偏差に相当するリフト補正量ＨＳには、エアフロメータ２０側のずれ・誤差が相殺・吸収される形となり、このリフト補正量ＨＳに基づいてリフト特性を補正することにより、エアフロメータ２０による検出値の誤差・ずれを除外・低減することができ、精度の高いリフト特性の補正を実現することができる。

また、後述するように、小リフト運転Ｍ１での推定値ｔＱ１にはリフト特性のずれ・誤差が大きく反映する一方、大リフト運転Ｍ２での推定値ｔＱ２ではリフト特性のずれ・誤差が実質的に無視できるほど小さなものとなる。よって、小リフト運転Ｍ１での第１比較値Ｈ１には吸入空気量検出手段のずれ・誤差分とリフト特性のずれ・誤差分の双方が反映しているのに対し、大リフト運転Ｍ２での第２比較値Ｈ２には吸入空気量検出手段のずれ・誤差分のみが反映することとなり、両者の偏差に相当するリフト補正量ＨＳには、リフト特性のずれ・誤差分が過不足なく抽出されることとなる。

従って、第１比較値Ｈ１の絶対値が第２比較値Ｈ２の絶対値よりも大きい場合に限り、リフト特性のずれ・誤差分が良好にリフト補正量ＨＳに反映されているものとして、上記リフト補正量ＨＳに基づく補正を行う。つまり、第１比較値Ｈ１の絶対値が第２比較値Ｈ２の絶対値よりも小さい場合には、リフト特性のずれ・誤差分が良好にリフト補正量ＨＳに反映されていないと予想されるので、この補正量ＨＳを用いた補正を禁止する。

図６は、本発明の第２実施例に係るリフト特性の補正制御の流れを示すフローチャートである。この第２実施例では、第１実施例のように所定の比較運転領域で積極的にリフト特性及びスロットル開度を操作して小リフト運転Ｍ１と大リフト運転Ｍ２とを切り換えるのではなく、内燃機関の機関運転状態が小リフト運転Ｍ１・大リフト運転Ｍ２の状態となると、その都度、比較値を算出するようにしている。すなわち、小リフト運転Ｍ１の場合には、ステップ２１からステップ２２へ進み、小リフト運転Ｍ１下でのリフト特性の検出値と推定値との偏差に対応する第１比較値Ｈ１を算出する。また、大リフト運転Ｍ２の場合には、ステップ２３からステップ２４へ進み、大リフト運転Ｍ２下でのリフト特性の検出値と推定値との偏差に対応する第２比較値Ｈ２を算出する。そして、両比較値Ｈ１，Ｈ２に基づいて、第１実施例と同様にリフト補正値ＨＳを演算する（ステップ２５）。

この第２実施例での小リフト運転Ｍ１と大リフト運転Ｍ２とは、吸入空気量がほぼ等しいものの、機関負荷や機関回転数が異なるものである。例えば、小リフト運転Ｍ１が低回転・高負荷域であり、大リフト運転Ｍ２が高回転・低負荷域である。

以上の説明より把握し得る特徴的な技術思想及びその作用効果について以下に列記する。

（１）内燃機関が吸入する吸入空気量の検出値ｒＱを得る吸入空気量検出手段（エアフロメータ２０）と、内燃機関の吸気弁３又は排気弁４のリフト特性を変更可能な可変動弁機構２と、少なくとも上記リフト特性に基づいて、上記吸入空気量の推定値ｔＱを推定する吸入空気量推定手段と、所定の小リフト運転Ｍ１の下で、上記吸入空気量の推定値ｔＱ１と検出値ｒＱ１との偏差に相当する第１比較値Ｈ１を算出する第１比較手段（ステップ６，ステップ２２）と、上記小リフト運転Ｍ１に比してリフト特性が大きい所定の大リフト運転Ｍ２の下で、上記吸入空気量の推定値ｔＱ２と検出値ｒＱ２との偏差に相当する第２比較値Ｈ２を算出する第２比較手段（ステップ１０，ステップ２４）と、上記第１比較値Ｈ１と第２比較値Ｈ２との偏差に相当するリフト補正量ＨＳに基づいて、上記リフト特性を補正するリフト特性補正手段（ステップ１１，ステップ２５）と、を有する。

上記エアフロメータ２０等の吸入空気量検出手段による検出値ｒＱには不可避的にずれ・誤差が含まれており、このようなずれ・誤差は、第１比較値Ｈ１及び第２比較値Ｈ２の双方に反映される。従って、第１比較値Ｈ１と第２比較値Ｈ２との偏差に相当するリフト補正量ＨＳには、上記の吸入空気量検出手段に関するずれ・誤差が相殺・吸収される形となり、このリフト補正量ＨＳに基づいてリフト特性を補正することにより、エアフロメータ２０等の吸入空気量検出手段のずれを除外・低減することができ、精度の高いリフト特性の補正を実現することができる。例えばエアフロメータ等の吸入空気量検出手段は既存の内燃機関でも一般的に用いられており、ハードウェアの追加を招くことのない簡素な構成で、本補正を実現することが可能である。

リフト特性は、スロットル弁の開度と同様、吸入空気量を調整・変更できる因子である。但し、リフト特性（特に、バルブリフト量）は、スロットル開度に比して、その大きさによって吸入空気量の感度が大きく変動する傾向にあり、典型的には、小リフト側で感度が非常に大きくなる。つまり、リフト特性が小さい（例えばバルブリフト量が１ｍｍ程度の）所定の小リフト運転Ｍ１の下では、わずかなリフト特性の変化（ずれ・誤差）により吸入空気量が大きく変動する一方、リフト特性が大きい所定の大リフト運転Ｍ２の下では、リフト特性の変化により吸入空気量がほとんど変化しない。従って、小リフト運転Ｍ１での推定値ｔＱ１にはリフト特性のずれ・誤差が大きく反映する一方、大リフト運転Ｍ２での推定値ｔＱ２ではリフト特性のずれ・誤差が実質的に無視できるほど小さなものとなる。よって、小リフト運転Ｍ１での第１比較値Ｈ１には吸入空気量検出手段のずれ・誤差分とリフト特性のずれ・誤差分の双方が反映しているのに対し、大リフト運転Ｍ２での第２比較値Ｈ２には吸入空気量検出手段のずれ・誤差分のみが反映することとなり、両者の偏差に相当するリフト補正量ＨＳには、リフト特性のずれ・誤差分が過不足なく抽出されることとなる。よって、このリフト補正量ＨＳに基づいてリフト特性を精度良く補正することができるのである。

（２）このようなことから、好ましくは、上記第１比較値Ｈ１の絶対値が第２比較値Ｈ２の絶対値よりも大きい場合には、リフト特性のずれ・誤差分が良好にリフト補正量ＨＳに反映されているものとして、この場合にのみ、上記リフト補正量ＨＳに基づく補正を行う。

（３）より好ましくは、上記小リフト運転Ｍ１での（目標）吸入空気量と大リフト運転Ｍ２での（目標）吸入空気量とを等しくする。これにより、吸入空気量の相違に起因して吸入空気量検出手段による小リフト運転Ｍ１での検出値ｒＱ１と大リフト運転Ｍ２での検出値ｒＱ２との間にずれ・誤差が生じることがなく、リフト特性の補正精度をより一層高めることができる。

（４）上記実施例のように、吸気通路（コレクタ１６）にスロットル弁１８が設けられ、このスロットル弁１８の開度と上記リフト特性とを併用して吸入空気量が制御される内燃機関にあっては、主としてリフト特性とスロットル弁の開度とに基づいて吸入空気量の推定値ｔＱを推定することができる。この場合、上記小リフト運転Ｍ１は、上記大リフト運転Ｍ２に対して、吸入空気量が同じで、かつ、上記リフト特性が小さくスロットル開度が大きい関係となる。上記の推定値ｔＱは、好ましくは、制御軸５６の角度を検出する制御軸センサ６４やスロットル開度センサ１８ｂの検出信号に基づいて推定される。但し、これらのセンサを省略し、単にリフト特性やスロットル開度の目標値に基づいて推定値を求めても良く、あるいは吸気負圧等に応じて推定値を推定しても良い。

（５）更に好ましくは上述した第１実施例のように、一定の回転・負荷域において、上記小リフト運転Ｍ１と大リフト運転Ｍ２とが連続的に行われるように、上記リフト特性とスロットル弁の開度とを制御するリフト運転切換手段（ステップ４，５，８，９）を有する。これにより、同一の回転・負荷域において連続的に第１比較値Ｈ１と第２比較値Ｈ２の双方を求めることができるので、機関回転数や機関負荷を含めた種々の機関運転状況（水温等）の影響を除外することができ、より一層、リフト特性の補正精度を向上することができる。

また、リフト特性の異なる小リフト運転Ｍ１と大リフト運転Ｍ２とを切り換える移行過渡期Ｍ３には、このリフト特性の切換に連動してスロットル開度を適切に調整することにより、機関回転数及び機関負荷（すなわち、吸入空気量）を一定に保つことができ、この移行過渡期Ｍ３における吸入空気量の変動を抑制することができる。

（６）但し、上述したように吸入空気量が等しい小リフト運転Ｍ１と大リフト運転Ｍ２とを積極的に切り換えると、やはり切換過渡期Ｍ３等においてリフト特性やスロットル開度が適正値から外れるおそれがあり、機関運転性・安定性の低下を招くおそれがある。そこで、上記第２実施例のように、例えば低回転・高負荷域のように小リフト運転Ｍ１が行われる場合に第１比較値Ｈ１を算出し（ステップ２１，２２）、高回転・低負荷域のように大リフト運転Ｍ２が行われる場合に第２比較値Ｈ２を算出するようにしても良い（ステップ２３，２４）。この場合、リフト補正のために敢えてリフト特性やスロットル開度を変更する必要がなく、補正による機関運転性への悪影響を全く生じることがない。

（７）上記吸入空気量検出手段としては、可動ベーン式、カルマン渦式、あるいは熱線式等のエアフロメータ２０が挙げられる。

（８）上記可変動弁機構２として、制御軸５６の回転位置に応じて吸気弁３のバルブリフト量と作動角を連続的に変更可能なリフト・作動角可変機構５１では、バルブリフト量や作動角によって吸入空気量を大きく変更・調整できるので、そのリフト特性であるバルブリフト量や作動角の誤差・ずれの影響も大きく、このリフト・作動角の補正の要求が高い。特に、（最大）バルブリフト量が例えば１ｍｍ以下の極小となる領域では、リフト特性のずれ・誤差が吸入空気量に与える影響が非常に大きいので、本発明によるリフト特性の補正が極めて有効である。

望ましくは、リフト特性に対応する制御軸５６の回転位置を検出する制御軸センサ６４が設けられ、この制御軸センサ６４の検出信号に基づいてリフト特性、すなわち制御軸５６の回転位置をクローズドループ制御することにより、リフト特性を精度良く調整できる。上述した補正処理は、制御軸５６の目標回転位置に対して行っても良く、あるいは制御軸センサ６４の検出信号に対して行っても良い。

（９）上記リフト・作動角可変機構５１は、好ましくは、クランクシャフトに連動して回転する駆動軸５３と、この駆動軸５３に偏心して設けられた駆動偏心カム部５５と、制御軸５６に偏心して設けられた制御偏心カム部５７と、この制御偏心カム部５７に揺動可能に取り付けられたロッカアーム５８と、吸気弁３を開閉作動する揺動カム６０と、上記駆動偏心カム部５５とロッカアーム５８の一端とを連係する第１リンク６１と、上記ロッカアーム５８の他端と揺動カム６０とを連係する第２リンク６２と、上記制御軸５６の回転位置を変更・保持するアクチュエータ６５と、を有する。

このようなリフト・作動角可変機構５１は、一般的な直動型固定動弁系のカムシャフト及び固定カムとほぼ同じ位置に駆動軸５３及び揺動カム６０を配置でき、かつ、駆動軸５３の周囲に集約して配置できるため、コンパクトで機関搭載性に優れ、既存の内燃機関にも少ないレイアウトの変更で容易に適用できる。また、制御偏心カム部５７とロッカアーム５８との間の滑り軸受部のようにリンク要素の連結部位の多くが面接触となっており、かつ、リターンスプリング等による強制的な付勢手段を敢えて必要としないので、潤滑が容易で耐久性・信頼性にも優れている。

但し、可変動弁機構としては、上記実施例のようにリフト・作動角可変機構５１と位相可変機構５２とを併用するものに限らず、いずれか一方を単独で用いても良く、また、他の可変動弁機構、例えばカムシャフトに設けられた三次元形状のカムを有し、カムシャフトを軸方向に移動させることにより、リフト・作動角を連続的に変更する機構を用いても良い。

本発明の第１及び第２実施例が適用される内燃機関を示すシステム構成図。 上記第１，第２実施例に係る可変動弁機構の要部を示す斜視図。 本発明の第１実施例に係るリフト特性の補正制御の流れを示すフローチャート。 上記第１実施例に係るリフト特性の補正時のタイムチャート。 本発明の第１実施例に係る制御マップ。 本発明の第２実施例に係るリフト特性の補正制御の流れを示すフローチャート。

符号の説明

１…内燃機関
２…可変動弁機構
３…吸気弁
１８…電子制御スロットル弁
５１…リフト・作動角可変機構

Claims (9)

1. 内燃機関が吸入する吸入空気量の検出値を得る吸入空気量検出手段と、
   内燃機関の吸気弁又は排気弁のリフト特性を変更可能な可変動弁機構と、
   少なくとも上記リフト特性に基づいて、上記吸入空気量の推定値を推定する吸入空気量推定手段と、
   所定の小リフト運転の下で、上記吸入空気量の推定値と検出値との偏差に相当する第１比較値を算出する第１比較手段と、
   上記小リフト運転に比してリフト特性が大きい所定の大リフト運転の下で、上記吸入空気量の推定値と検出値との偏差に相当する第２比較値を算出する第２比較手段と、
   上記第１比較値と第２比較値との偏差に相当するリフト補正量に基づいて、上記リフト特性を補正するリフト特性補正手段と、
   を有する内燃機関のリフト特性補正装置。
2. 上記リフト特性補正手段は、上記第１比較値の絶対値が第２比較値の絶対値よりも大きい場合にのみ、上記リフト補正量に基づく補正を行う請求項１に記載の内燃機関のリフト特性補正装置。
3. 上記小リフト運転での吸入空気量と大リフト運転での吸入空気量とが等しい請求項１又は２に記載の内燃機関のリフト特性補正装置。
4. 上記吸気通路にスロットル弁が設けられ、このスロットル弁の開度と上記リフト特性とを併用して吸入空気量が制御され、
   上記吸入空気量推定手段が、上記リフト特性とスロットル弁の開度とに基づいて吸入空気量の推定値を推定し、
   上記小リフト運転は、上記大リフト運転に対して、吸入空気量が同じで、かつ、上記リフト特性が小さくスロットル開度が大きい関係にある請求項１又は２に記載の内燃機関のリフト特性補正装置。
5. 一定の回転・負荷域において、上記小リフト運転と大リフト運転とが連続的に行われるように、上記リフト特性とスロットル弁の開度とを制御するリフト運転切換手段を有する請求項４に記載の内燃機関のリフト特性補正装置。
6. 低回転・高負荷域で小リフト運転が行われ、高回転・低負荷域で大リフト運転が行われる請求項３又は４に記載の内燃機関のリフト特性補正装置。
7. 上記吸入空気量検出手段が、吸気通路に設けられたエアフロメータである請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関のリフト特性補正装置。
8. 上記可変動弁機構が、制御軸の回転位置に応じて吸気弁のバルブリフト量と作動角を連続的に変更可能なリフト・作動角可変機構であり、
   上記リフト特性検出手段が、上記制御軸の回転位置を検出する制御軸センサである請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関のリフト特性補正装置。
9. 上記リフト・作動角可変機構が、クランクシャフトに連動して回転する駆動軸と、この駆動軸に偏心して設けられた駆動偏心カム部と、上記制御軸に偏心して設けられた制御偏心カム部と、この制御偏心カム部に揺動可能に取り付けられたロッカアームと、吸気弁を開閉作動する揺動カムと、上記駆動偏心カム部とロッカアームの一端とを連係する第１リンクと、上記ロッカアームの他端と揺動カムとを連係する第２リンクと、上記制御軸の回転位置を変更・保持するアクチュエータと、を有する請求項８に記載の内燃機関のリフト特性補正装置。
   

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