JP4299159B2 - 内燃機関の可変動弁制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、機関バルブの作動角の中心位相を少なくとも可変に制御する内燃機関の可変動弁制御装置に関する。

特許文献１には、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることによって、機関バルブの作動角の中心位相を可変にする可変バルブタイミング機構が開示されると共に、前記クランクシャフト及びカムシャフトの基準回転位置の検出信号に基づいて前記中心位相を検出する構成が開示されている。
特開２０００−２９７６８６号公報

ところで、上記のように、クランクシャフト及びカムシャフトの基準回転位置の検出信号に基づいて、機関バルブの中心位相を検出する構成では、一定のクランク角度毎に中心位相が検出されることになる。
このため、低回転時には、中心位相の検出結果を用いる制御の実行周期よりも中心位相の検出周期が長くなり、この結果、中心位相が更新される間で実際とは異なる中心位相に基づいて制御が行われることになる。

例えば、前記可変バルブタイミング機構と、前記吸気バルブのバルブリフト量及び作動角を可変にする可変バルブリフト機構とを備える場合、吸気バルブの開閉時期を、シリンダ残留ガス量や有効排気量などの要求に基づく限界内に制限するためには、可変バルブタイミング機構による中心位相の変化に応じて作動角を制御する必要が生じる。
しかし、上記のように、中心位相の検出周期が長くなると、実際の中心位相とは異なる値に基づいて開閉時期の限界を超えるか否かの判断が行なわれることになり、これによって開閉時期が限界を超える作動角に制御されてしまう可能性があるという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、作動角の中心位相の検出周期が長くなっても、機関バルブの開特性が限界を超えて制御されることを回避できる内燃機関の可変動弁制御装置を提供することを目的とする。

そのため請求項１記載の発明では、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで機関バルブの作動角の中心位相を可変にする可変バルブタイミング機構と、前記機関バルブの作動角及びリフト量を可変にする可変動弁機構とを備えた内燃機関の可変動弁制御装置において、前記クランクシャフト及びカムシャフトの基準回転位置の検出信号に基づいて前記中心位相を検出し、前記中心位相の検出値と前記機関バルブの開閉時期の限界値とから、前記機関バルブの作動角の最大値を設定し、前記可変動弁機構における作動角の目標を前記最大値以下に制限するよう構成されると共に、前記中心位相の検出周期が長くなるほど、前記作動角の最大値をより小さく補正する構成とした。

かかる構成によると、クランクシャフト及びカムシャフトの基準回転位置の検出信号に基づく中心位相の検出は、一定のクランク角度毎に行なわれることになるので、機関バルブの作動角及びリフト量の制御が例えば一定微小時間毎に行なわれるとすると、中心位相の検出周期が長くなる低回転時には、作動角及びリフト量の制御周期に対して中心位相の検出周期が長くなり、結果、作動角及びリフト量の制御タイミングにおいて用いられる中心位相の検出値がそれだけ時間的に古いデータとなって、検出値と実際値との間に大きな乖離を生じている可能性がある。

そこで、中心位相の検出値と機関バルブの開閉時期の限界値とから、機関バルブの作動角の最大値を設定し、可変動弁機構における作動角の目標を前記最大値以下に制限する構成において、前記中心位相の検出周期が長くなるほど、前記作動角の最大値をより小さく補正した。これにより、機関の低回転時であって中心位相の検出周期が長くなり、検出周期の間で中心位相の検出値と実際値との間に乖離が生じることがあっても、限界を超える開閉時期に制御され、機関の運転性が低下することを回避できる。
請求項２記載の発明では、前記開閉時期の限界値としての開時期の進角限界を、前記中心位相の検出周期が長くなるほど遅角側に補正し、前記開閉時期の限界値としての閉時期の遅角限界を、前記中心位相の検出周期が長くなるほど進角側に補正して、前記中心位相の検出周期が長くなるほど、前記作動角の最大値をより小さく補正する構成とした。
かかる構成によると、開時期の進角限界は遅角補正されて、開時期が遅角側に制限されることになり、また、閉時期の遅角限界は進角補正されて、閉時期がより進角側に制限されることになり、進角限界よりも遅角された開時期と、遅角限界よりも進角された閉時期となる作動角が限界値として設定される。

図１は、実施形態における車両用内燃機関のシステム構成図である。
図１において、内燃機関１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａ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、該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。
燃焼排気は燃焼室１０６から排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒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に軸支されたカム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のバルブリフト量を作動角と共に連続的に可変するＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構１１２が設けられる。
前記ＶＥＬ機構１１２が、本実施形態における可変動弁機構に相当する。

更に、吸気バルブ１０５側には、クランクシャフトに対する吸気側カムシャフト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可変するＶＴＣ（Variable valve Timing Control）機構１１３が設けられる。
前記ＶＴＣ機構１１３が、本実施形態における可変バルブタイミング機構に相当する。
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（ＥＣＵ）１１４は、要求トルクに対応する要求吸入空気量や要求シリンダ残留ガス率等が得られるように、ＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３を制御する一方、要求の吸入負圧が得られるように、前記電子制御スロットル１０４を制御する。

前記ＥＣＵ１１４には、内燃機関１０１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１１５、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の基準回転位置毎にクランク角信号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、内燃機関１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９、カムシャフト１３の基準回転位置毎にカム信号を出力するカムセンサ１３２からの検出信号が入力される。

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、該燃料噴射弁１３１は、前記ＥＣＵ１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動され、前記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を噴射する。
図２〜図４は、前記ＶＥＬ機構１１２の構造を詳細に示すものである。

図２〜図４に示すＶＥＬ機構１１２は、一対の吸気バルブ１０５，１０５と、シリンダヘッド１１のカム軸受１４に回転自在に支持された中空状のカムシャフト１３（駆動軸）と、該カムシャフト１３に軸支された回転カムである２つの偏心カム１５，１５（駆動カム）と、前記カムシャフト１３の上方位置に同じカム軸受１４に回転自在に支持された制御軸１６と、該制御軸１６に制御カム１７を介して揺動自在に支持された一対のロッカアーム１８，１８と、各吸気バルブ１０５，１０５の上端部にバルブリフター１９，１９を介して配置された一対のそれぞれ独立した揺動カム２０，２０とを備えている。

前記偏心カム１５，１５とロッカアーム１８，１８とは、リンクアーム２５，２５によって連係され、ロッカアーム１８，１８と揺動カム２０，２０とは、リンク部材２６，２６によって連係されている。
上記ロッカアーム１８，１８，リンクアーム２５，２５，リンク部材２６，２６が伝達機構を構成する。

前記偏心カム１５は、図５に示すように、略リング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外端面に一体に設けられたフランジ部１５ｂとからなり、内部軸方向にカムシャフト挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘがカムシャフト１３の軸心Ｙから所定量だけ偏心している。
また、前記偏心カム１５は、カムシャフト１３に対し前記バルブリフター１９に干渉しない両外側にカム軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されている。

前記ロッカアーム１８は、図４に示すように、略クランク状に屈曲形成され、中央の基部１８ａが制御カム１７に回転自在に支持されている。
また、基部１８ａの外端部に突設された一端部１８ｂには、リンクアーム２５の先端部と連結するピン２１が圧入されるピン孔１８ｄが貫通形成されている一方、基部１８ａの内端部に突設された他端部１８ｃには、各リンク部材２６の後述する一端部２６ａと連結するピン２８が圧入されるピン孔１８ｅが形成されている。

前記制御カム１７は、円筒状を呈し、制御軸１６外周に固定されていると共に、図２に示すように軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２からαだけ偏心している。
前記揺動カム２０は、図２及び図６，図７に示すように略横Ｕ字形状を呈し、略円環状の基端部２２にカムシャフト１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２２ａが貫通形成されていると共に、ロッカアーム１８の他端部１８ｃ側に位置する端部２３にピン孔２３ａが貫通形成されている。

また、揺動カム２０の下面には、基端部２２側の基円面２４ａと該基円面２４ａから端部２３端縁側に円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されており、該基円面２４ａとカム面２４ｂとが、揺動カム２０の揺動位置に応じて各バルブリフター１９の上面所定位置に当接するようになっている。
即ち、図８に示すバルブリフト特性からみると、図２に示すように基円面２４ａの所定角度範囲θ１がベースサークル区間になり、カム面２４ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２が所謂ランプ区間となり、更に、カム面２４ｂのランプ区間θ２から所定角度範囲θ３がリフト区間になるように設定されている。

また、前記リンクアーム２５は、円環状の基部２５ａと、該基部２５ａの外周面所定位置に突設された突出端２５ｂとを備え、基部２５ａの中央位置には、前記偏心カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌合する嵌合穴２５ｃが形成されている一方、突出端２５ｂには、前記ピン２１が回転自在に挿通するピン孔２５ｄが貫通形成されている。
更に、前記リンク部材２６は、所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部２６ａ，２６ｂには前記ロッカアーム１８の他端部１８ｃと揺動カム２０の端部２３の各ピン孔１８ｄ，２３ａに圧入した各ピン２８，２９の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２６ｃ，２６ｄが貫通形成されている。

尚、各ピン２１，２８，２９の一端部には、リンクアーム２５やリンク部材２６の軸方向の移動を規制するスナップリング３０，３１，３２が設けられている。
上記構成において、制御軸１６の軸心Ｐ２と制御カム１７の軸心Ｐ１との位置関係によって、図６，７に示すように、バルブリフト量が変化することになり、前記制御軸１６を回転駆動させることで、制御カム１７の軸心Ｐ１に対する制御軸１６の軸心Ｐ２の位置を変化させる。

前記制御軸１６は、図１０に示すような構成によって、ストッパにより制限される所定回転角度範囲内でＤＣサーボモータ（アクチュエータ）１２１により回転駆動されるようになっており、前記制御軸１６の角度を前記アクチュエータ１２１で変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブリフト量及びバルブ作動角が、前記ストッパで制限される最大バルブリフト量と最小バルブリフト量との間の可変範囲内で連続的に変化する（図９参照）。

図１０において、ＤＣサーボモータ１２１は、その回転軸が制御軸１６と平行になるように配置され、回転軸の先端には、かさ歯車１２２が軸支されている。
一方、前記制御軸１６の先端に一対のステー１２３ａ，１２３ｂが固定され、一対のステー１２３ａ，１２３ｂの先端部を連結する制御軸１６と平行な軸周りに、ナット１２４が揺動可能に支持される。

前記ナット１２４に噛み合わされるネジ棒１２５の先端には、前記かさ歯車１２２に噛み合わされるかさ歯車１２６が軸支されており、ＤＣサーボモータ１２１の回転によってネジ棒１２５が回転し、該ネジ棒１２５に噛み合うナット１２４の位置が、ネジ棒１２５の軸方向に変位することで、制御軸１６が回転されるようになっている。
ここで、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６に近づける方向が、バルブリフト量が小さくなる方向で、逆に、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６から遠ざける方向が、バルブリフト量が大きくなる方向となっている。

前記制御軸１６の先端には、図１０に示すように、制御軸１６の角度を検出するポテンショメータ式の角度センサ１２７が設けられており、該角度センサ１２７で検出される実際の角度が目標角度（目標バルブリフト量相当値）に一致するように、前記ＥＣＵ１１４が前記ＤＣサーボモータ１２１をフィードバック制御する。
また、前記制御軸１６の外周に突出形成したストッパ部材１２８が、固定側の受け部材（図示省略）に対してバルブリフトの増大方向及び減少方向の双方で当接することで、制御軸１６の回転範囲が規制され、これにより最小バルブリフト量及び最大バルブリフト量が規定されるようになっている。

次に、前記ＶＴＣ機構１１３の構成を、図１１に基づいて説明する。
本実施形態におけるＶＴＣ機構１１３は、ベーン式の可変バルブタイミング機構であり、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、吸気側カムシャフト１３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、吸気側カム軸１４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ＥＣＵ１１４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、ディザ信号が重畳された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の開期間（開時期及び閉時期）が遅くなる。
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の開期間（開時期及び閉時期）が早くなる。
尚、吸気バルブ１０５の作動角を可変とする可変動弁機構、及び、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで吸気バルブ１０５の作動角の中心位相を可変とする可変バルブタイミング機構を、上記構成のＶＥＬ機構１１２，ＶＴＣ機構１１３に限定するものでないことは明らかである。

前記ＥＣＵ１１４は、前述のように、要求吸入空気量や要求シリンダ残留ガス率等が得られるようにＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３を制御し、吸気バルブ１０５のバルブタイミング，作動角，バルブリフト量を調整する。
ここで、クランク角センサ１１７から出力されるクランク角信号とカムセンサ１３２から出力されるカム信号との位相差を計測することで、吸気バルブの作動角の中心位相（最遅角位置からの進角量）を検出し、該検出結果に基づいてＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３を制御する。

前記クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いた中心位相の検出は、センサから検出信号が出力される毎、即ち、一定のクランク角度毎に行なわれることになるため、機関の低回転時には中心位相の検出周期が長くなり、検出タイミングの古い中心位相であって実際の中心位相とは異なる可能性がある中心位相に基づいて制御が行なわれることになる。

従って、センサ１１７，１３２の信号に基づき検出した中心位相に基づいてＶＥＬ機構１１２を制御して吸気バルブ１０５の作動角を調整すると、機関低回転時に、吸気バルブ１０５の開時期又は閉時期が過渡的に限界を超えて進角又は遅角され、シリンダ残留ガス量や有効排気量の要求を満たすことができなく可能性がある。
そこで、本実施形態では、図１２のフローチャートに示すルーチンによって、吸気バルブ１０５の作動角のリミッタを設定し、図１３のフローチャートに示すルーチンによって吸気バルブ１０５の作動角目標に制限を加える構成としてある。

図１２のフローチャートに示すルーチンは、微小時間毎に実行され、まず、ステップＳ１では、シリンダ残留ガス量の要求に基づいて吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯの進角限界であるＩＶＯリミッタを設定し、また、有効排気量の要求に基づいて吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣの遅角限界であるＩＶＣリミッタを設定する。
尚、前記ＩＶＯリミッタ及びＩＶＣリミッタは、圧縮ＴＤＣからのクランク角度として示されるものとする。

ステップＳ２では、前記ＩＶＯリミッタ及びＩＶＣリミッタを補正するためのオフセット量を、センサ１１７，１３２の信号に基づく中心位相の検出周期に比例する機関回転速度に応じて設定する。
ここでは、所定回転速度以上では前記オフセット量を０とし、機関回転速度が低くなるほど、換言すれば、センサ１１７，１３２の信号に基づく中心位相の検出周期が長くなるほど、前記オフセット量を大きな値に設定する。

尚、前記所定回転速度は、センサ１１７，１３２の信号に基づく中心位相の検出周期が制御周期（図１２及び図１３のフローチャートの実行周期）よりも短くなる回転速度を基準に設定する。
また、前記所定回転速度未満の領域で、回転速度の低下に対してオフセット量を連続的に増大させても良いし、回転速度領域を区切ってステップ的に変化させる構成としても良い。

更に、最近にセンサ１１７，１３２の信号に基づき中心位相を検出したタイミングからの経過時間が長いときほど前記オフセット量を大きく設定する構成とすることができ、この場合も、経過時間の増大変化に対して連続的にオフセット量を増大変化させても良いし、経過時間を複数領域に区切ってオフセット量をステップ的に変化させても良い。
ステップＳ３では、下式に従って、ステップＳ１で設定したＩＶＯリミッタ及びＩＶＣリミッタをステップＳ２で設定したオフセット量で補正設定する。

新ＩＶＯリミッタ＝ＩＶＯリミッタ＋オフセット量
新ＩＶＣリミッタ＝ＩＶＣリミッタ−オフセット量
前記ＩＶＯリミッタ及びＩＶＣリミッタは、前述のように、圧縮ＴＤＣからのクランク角度として示されるから、ＩＶＯリミッタ（開時期ＩＶＯの進角限界）は上式によって遅角補正されて、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯがより遅角側に制限されることになり、また、ＩＶＣリミッタ（閉時期の遅角限界）は上式によって進角補正されて、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣがより進角側に制限されることになる。

従って、上記オフセット量で補正した新ＩＶＯリミッタ及び新ＩＶＣリミッタを超えないように目標作動角を決定すれば、そのときに基準とする中心位相で、シリンダ残留ガス量の要求に基づく進角限界よりもオフセット量だけ遅角された開時期ＩＶＯと、有効排気量の要求に基づく遅角限界よりもオフセット量だけ進角された閉時期ＩＶＣとなる作動角が限界値として設定されることになる。

即ち、前記オフセット量によって、本来の最大作動角よりも小さい作動角に制限されることで、基準とする中心位相が実際値と異なっていても、シリンダ残留ガス量の要求に基づく進角限界及び有効排気量の要求に基づく遅角限界を超える開閉時期になることがないようにする。
従って、機関の低回転時であってセンサ１１７，１３２の信号に基づく中心位相の検出周期が長くなり、検出周期の間で中心位相の検出値と実際値との間に乖離が生じることがあっても、シリンダ残留ガス量の要求に基づく進角限界及び有効排気量の要求に基づく遅角限界を超える開閉時期に制御され、機関の運転性が低下することを回避できる。

ステップＳ４では、センサ１１７，１３２の信号に基づき最近に検出された中心位相において、ＶＥＬ機構１１２を目標（目標作動角）に制御したときの吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯ（検出ＩＶＯ）が、前記新ＩＶＯリミッタよりも進角側であるか否かを判別する。
そして、検出ＩＶＯが新ＩＶＯリミッタよりも進角側であるときには、ステップＳ５へ進む。

ステップＳ５では、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯが前記新ＩＶＯリミッタとなる作動角、即ち、最大作動角を、下式に従って演算する。
作動角＝（最遅角時の中心位相−検出の進角量−新ＩＶＯリミッタ）×２
上記の「最遅角時の中心位相」は、ＶＴＣ機構１１３を最遅角側に制御したときの吸気バルブ１０５の作動角の中心位相であって、圧縮ＴＤＣからのクランク角度として示される。

また、「検出の進角量」は、前記「最遅角時の中心位相」に対する中心位相検出値の進角量であり、クランク角度で示される。
従って、「最遅角時の中心位相−検出の進角量」は、中心位相の検出値の圧縮ＴＤＣからのクランク角度を示すことになる。
そして、「最遅角時の中心位相−検出の進角量−新ＩＶＯリミッタ」は、検出された中心位相で吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯを新ＩＶＯリミッタとするための作動角の半分に相当し、これを２倍することで作動角の最大値が求まる。

ここで、ステップＳ５で求めた作動角以内になるようにＶＥＬ機構１１２の制御目標を制限すれば、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯが新ＩＶＯリミッタを超えて進角されてしまうことが回避される。
一方、ステップＳ４で、検出推定ＩＶＯがＩＶＯリミッタよりも進角側ではないと判断されたときには、ステップＳ６へ進む。

ステップＳ６では、センサ１１７，１３２の信号に基づき最近に検出された中心位相において、ＶＥＬ機構１１２を目標（目標作動角）に制御したときの吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣ（検出ＩＶＣ）が、前記新ＩＶＣリミッタよりも遅角側であるか否かを判別する。
そして、検出ＩＶＣが新ＩＶＣリミッタよりも遅角側であるときには、ステップＳ７へ進む。

ステップＳ７では、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣが前記新ＩＶＣリミッタとなる作動角、即ち、最大作動角を、下式に従って演算する。
作動角＝（新ＩＶＣリミッタ−最遅角時の中心位相＋検出の進角量）×２
ここで、「新ＩＶＣリミッタ−最遅角時の中心位相」は、中心位相を最遅角した場合に、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣを新ＩＶＣリミッタとするための作動角の半分に相当し、これに「検出の進角量」を加算することで、センサ１１７，１３２を用いて検出される中心位相の状態において、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣを新ＩＶＣリミッタとするための作動角の半分が求められ、これを２倍することで、作動角の最大値が求まる。

ステップＳ８では、予め記憶された制御軸１６の角度と作動角との相関を示すテーブルを参照して、前記ステップＳ５又はステップＳ７で求めた最大作動角を、制御軸１６の目標角度のリミット値に変換する。
図１３のフローチャートは、前記ステップＳ８で設定された目標角度のリミット値に基づき、ＶＥＬ機構１１２の制御目標を制限する処理を示し、所定微小時間毎に実行される。

図１３のフローチャートにおいて、ステップＳ２１では、要求吸入空気量等に基づいて算出された制御軸１６の目標角度が、前記リミット値を超えているか否か、換言すれば、目標作動角が最大作動角よりも大きいか否かを判別する。
そして、制御軸１６の目標角度がリミット値を超えていると判断されると、ステップＳ２２へ進み、制御軸１６の最終目標角度に前記リミット値を設定し、吸気バルブ１０５の作動角及びリフト量を制限する。

ここで、前記目標角度のリミット値は、新ＩＶＯリミッタ，新ＩＶＣリミッタを基準に設定され、前記新ＩＶＯリミッタ，新ＩＶＣリミッタは、制御周期に対する中心位相の更新遅れに対応すべく、本来の限界に対して余裕分（オフセット量）が付加されている。
従って、前記目標角度のリミット値によって制御軸１６の目標角度を制限すれば、機関の低回転時であって中心位相の更新遅れが拡大しても、吸気バルブ１０５が本来の限界を超える時期に開閉されることが回避される。

一方、制御軸１６の目標角度がリミット値を超えていない場合には、ステップＳ２３へ進み、要求吸入空気量等に基づいて算出された制御軸１６の目標角度を最終的な目標値にそのまま設定する。
ステップＳ２４では、ステップＳ２２，ステップＳ２３で設定された最終的な目標値に制御軸１６の角度を一致させるべく、前記ＤＣサーボモータ１２１をフィードバック制御する。

尚、上記実施形態では、吸気バルブ１０５側にＶＥＬ機構１１２，ＶＴＣ機構１１３を備える構成としたが、排気バルブ１０７側にＶＥＬ機構１１２，ＶＴＣ機構１１３を備える構成において、上記実施形態と同様に、排気バルブ１０７の閉時期・開時期が遅角限界・進角限界を超えないように、排気バルブ１０７の作動角・リフト量を制限する構成とすることができる。

また、ピストンと吸気バルブ又は排気バルブとの干渉を回避する要求に基づいて制御軸１６の目標角度（作動角及びリフト量）を制限する構成において、中心位相の検出周期が長いほど前記目標角度の限界値（最大作動角及び最大リフト量）を小さく補正しても良い。
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項２記載の内燃機関の可変動弁制御装置において、
前記機関バルブが吸気バルブであって、前記開時期の進角限界が、シリンダ残留ガス量の要求に基づいて設定され、前記閉時期の遅角限界が有効排気量の要求に基づいて設定されることを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。

かかる構成によると、基準回転位置の検出結果に基づいて一定のクランク角毎に検出されることによる中心位相の更新遅れがあっても、吸気バルブの開時期が進角限界を超えることで、シリンダ残留ガス量が要求を超えて多くなることを回避でき、また、吸気バルブの閉時期が遅角限界を超えることで有効排気量が要求よりも小さくなってしまうことが回避される。

実施形態における内燃機関のシステム構成図。 ＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構を示す断面図（図３のＡ−Ａ断面図）。 上記ＶＥＬ機構の側面図。 上記ＶＥＬ機構の平面図。 上記ＶＥＬ機構に使用される偏心カムを示す斜視図。 上記ＶＥＬ機構の低リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。 上記ＶＥＬ機構の高リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。 上記ＶＥＬ機構における揺動カムの基端面とカム面に対応したバルブリフト特性図。 上記ＶＥＬ機構のバルブタイミングとバルブリフトの特性図。 上記ＶＥＬ機構における制御軸の回転駆動機構を示す斜視図。 ＶＴＣ（Variable valve Timing Control）機構を示す縦断面図。 ＶＥＬ機構の目標リミット値を設定するルーチンを示すフローチャート。 ＶＥＬ機構の目標値のリミット処理を示すフローチャート。

符号の説明

１３…カムシャフト、１６…制御軸、１０１…内燃機関、１０４…電子制御スロットル、１０５…吸気バルブ、１１２…ＶＥＬ機構（可変動弁機構）、１１３…ＶＴＣ機構（可変バルブタイミング機構）、１１４…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、１１７…クランク角センサ、１２０…クランクシャフト、１２１…ＤＣサーボモータ、１２７…角度センサ、１３２…カムセンサ

Claims (2)

1. クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで機関バルブの作動角の中心位相を可変にする可変バルブタイミング機構と、前記機関バルブの作動角及びリフト量を可変にする可変動弁機構とを備えた内燃機関の可変動弁制御装置において、
   前記クランクシャフト及びカムシャフトの基準回転位置の検出信号に基づいて前記中心位相を検出し、前記中心位相の検出値と前記機関バルブの開閉時期の限界値とから、前記機関バルブの作動角の最大値を設定し、前記可変動弁機構における作動角の目標を前記最大値以下に制限するよう構成されると共に、
   前記中心位相の検出周期が長くなるほど、前記作動角の最大値をより小さく補正することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。
2. 前記開閉時期の限界値としての開時期の進角限界を、前記中心位相の検出周期が長くなるほど遅角側に補正し、前記開閉時期の限界値としての閉時期の遅角限界を、前記中心位相の検出周期が長くなるほど進角側に補正して、前記中心位相の検出周期が長くなるほど、前記作動角の最大値をより小さく補正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制御装置。

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