JP4400201B2 - 車両用内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用内燃機関の制御装置に関し、特に吸気弁のバルブリフト特性を連続的に変更可能な可変動弁機構を具備するものに関する。

従来より、機関の運転条件に応じて、吸・排気カムの位相をコントロールして、運転条件に応じた残留ガスを設定することは広く知られている。たとえば特許文献１には、吸気カムの位相と排気カムの位相をコントロールして、残留ガス量をコントロールする発明が記載されている。これによると、吸気カムの位相は、燃焼状態の比較的良好な中負荷領域では、吸気弁の位相を進角させて、バルブオーバラップを増加させ、残留ガスを増加せしめることにより、ポンプ損失を低減する。負荷が低下すると、運転性悪化が生じないように、吸気カム位相を遅角方向へ変更していく。また、排気カムの位相設定も回転数の増減にともない、排気弁の位相タイミングを可変制御するものである。
特開平８−４５９９号公報

しかしながら、バルブオーバラップの大きい回転、負荷状態からの減速時に、カム位相の制御応答が遅い場合、位相制御がスロットル制御よりも遅れ、軽負荷時に所定のオーバラップよりも大きなオーバラップ設定となることがある。このような状態であっても、機関の運転性が成立するように、位相制御応答性を勘案し、位相制御の進角値を決定した場合には、燃費効果が減少するという問題点がある。また、燃費重視な位相設定を施した場合には、減速時の運転性悪化が生じる虞がある。

そこで、本発明は、内燃機関の吸気量を可変動弁機構とスロットル弁の双方により制御し、車両減速時に、可変動弁機構によってリフト・作動角を車両減速前よりも小さくして、バルブオーバーラップ量を車両減速前よりも小さくし、スロットル弁の弁開度を車両減速前よりも小さくする車両用内燃機関の制御装置において、車両減速時には、実際のバルブオーバーラップ量に応じて、スロットル弁の弁開度を所定の弁開度以上にして、内燃機関の吸入負圧を規制することを特徴としています。

本発明によれば、吸気弁の応答性が遅い場合でも、残留ガス増加が抑止でき、減速時の運転性悪化を抑止できる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

先ず本発明の第１実施形態について説明する。図１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。燃焼室４は、エンジン各気筒のピストン３冠面部と、点火栓５を囲むように、吸気弁１および排気弁６によって構成される。７は吸気通路、８は排気通路である。吸気通路７には、各気筒毎の吸気ポート部分に、電磁式の燃料噴射弁９が設けられている。吸気弁１、排気弁６、燃料噴射弁９および点火栓５の作動はコントロールユニット（ＥＣＵ）５０により制御されている。尚、吸気弁１は、後述する可変動弁機構４０を介してコントロールユニット５０により制御されている。

このコントロールユニット５０には、エンジン回転に同期してクランク角信号を出力し、これによりエンジン回転数Ｎｅを検出可能なクランク角センサ５３、アクセル開度ＡＰＯを検出するアクセルペダルセンサ５５、吸気通路７にて吸入空気量Ｑａを計測するエアフローメータ５１、排気通路８には、排気触媒５６の上流入口位置に排気中の酸素濃度を介して空燃比のリッチ・リーンを検出する酸素センサ６０、及び排気側カムシャフト（カムプーリ）に配設され、点火する気筒を判別する気筒判別センサ５４から信号が入力されている。

また、エアフローメータ５１の下流には、電子制御式のスロットル弁８０が配置され、アクセル開度ＡＰＯ検出結果、機関回転数など機関の運転状況に応じてエンジンコントロールユニット５０により、駆動制御されている。

前記電子制御スロットル８０の下流部には、吸気コレクタ８１が配設され、本コレクタ８１の下流には、前述した吸気通路７が配置されている。吸気コレクタ８１には、内部の圧力を検知する圧力センサ９０が配置されており、検出されたコレクタ８１内部の圧力はコントロールユニット５０に入力されている。この他、冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ等からも信号が入力されるが、図示は省略した。尚、吸気コレクタ８１の内部圧力、すなわち吸入負圧は、実質的に、上述したスロットル弁８０の弁開度によって決定される。

ここで、吸気弁１は、バルブリフタ２の上部に取り付けられた可変動弁機構４０により、吸気弁１のバルブリフト特性が連続的に変更可能となっている。

この可変動弁機構４０は、図２に示すように、吸気弁１のバルブリフト量及び作動角を同時に、かつ連続的に変更可能なリフト作動角変更機構１０と、吸気弁１の作動角の位相を変更可能な位相変更機構２０と、から構成されている。

リフト作動角変更機構１０は、互いに並行に気筒列方向へ延びる駆動軸１１および制御軸１２を有している。駆動軸１１は、クランクシャフト（図示せず）から伝達される回転動力により軸周りに回転する。この駆動軸１１には、吸気弁１のバルブリフタ２に接触可能な揺動カム１３が回転自在に外嵌されているとともに、各気筒毎に偏心カム１４が固定又は一体形成されている。この偏心カム１４の外周面の軸心は駆動軸１１の軸心に対して偏心しており、この偏心カム１４の外周面にリング状の第一リンク１５が回転自在に外嵌している。

制御軸１２には、各気筒毎に制御カム１６が固定又は一体形成されている。この制御カム１６の外周面の軸心は制御軸１２の軸心に対して偏心しており、この制御カム１６の外周面に、ロッカーアーム１７の中央部が回転自在に連結されており、ロッカーアーム１７の他端はロッド状の第二リンク１８の一端部と回転自在に連結されている。この第二リンク１８の他端は揺動カム１３の先端部と回転自在に連結されている。

従って、クランクシャフトの回転に連動して駆動軸１１が軸周りに回転すると、偏心カム１４に外嵌する第一リンク１５がほぼ並進方向に作動し、この第一リンク１５の並進運動がロッカーアーム１７の揺動運動に変換されて、第二リンク１８を介して揺動カム１３が揺動する。この揺動する揺動カム１３が吸気弁１のバルブリフタ２に当接してこれを押圧することにより、吸気弁１が図外のバルブスプリングの反力に抗して開閉駆動される。

また、コントロールユニット５０からの指令に基づいて作動する電動式のアクチュエータ３０により、制御軸１２を回転駆動すると、ロッカーアーム１７の揺動中心となる制御カム１６の中心位置が変化して、このロッカーアーム１７及びリンク１５、１８の姿勢が変化し、揺動カム１３の揺動特性が変化する。これにより、吸気弁１の作動角およびバルブリフト量の双方が、同時にかつ連続的に変更可能となっている。

位相変更機構２０は、クランクシャフトに対する駆動軸１１の位相を変化させることにより、吸気弁１のリフト作動角の中心位相を連続的に変更するもので、駆動軸１１の前端部に設けられたスプロケット２１と、このスプロケット２１と駆動軸１１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２２と、から構成されている。スプロケット２１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。位相制御用油圧アクチュエータ２２への油圧供給は、コントロールユニット５０からの制御信号に基づき、油圧制御部２３によって制御されている。この位相制御用油圧アクチュエータ２２への油圧制御によって、スプロケット２１と駆動軸１１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。また、この変化も、連続的に得ることができる。

尚、図２中の２６は吸気弁のバルブリフト量及び作動角を検出するリフト作動角検出センサ、２７は吸気弁のリフト中心角の位相を検出する位相検出センサである。

図３は本実施形態で用いる定常状態での吸気弁１の作動角、リフト中心角及び設定吸入負圧のマップである。

本実施形態では、機関の回転数、アクセルペダル開度に応じて、設定する吸気弁１の作動角、リフト中心角及び設定吸入負圧をこのマップ参照し、設定する。設定される吸気弁１のリフト中心角及び作動角は、燃焼安定性のよい中負荷以上では、バルブオーバラップが大となる設定とし、燃焼安定性が比較的余裕のない低負荷領域では、バルブオーバラップを小とする設定としておく。また、極低負荷領域では、要求される作動角が小さくなるため、ポンプ損失を低下させる設定とすると、点火時の圧縮圧力が低下してしまうため、吸入負圧を発達させて、燃焼安定性を改善する設定となっている。

このような設定で、機関運転が自動車運転上、一定速の状態、あるいは緩加速状態から減速状態に移行する場合を想定する。設定ＭＡＰの移行イメージを図４に、減速過渡時残留ガス変化概念図を図５に示す。図５では、吸入負圧の発達に対し、可変動弁機構４０の応答性が遅い場合を記載している。この場合、バルブオーバラップが大きい状態で、吸入負圧が先に発達することになり、残留ガス量はマップでの設定値よりも多くなってしまう。尚、図５中の実線は実際値（実測値）を示し、点線は目標値を示している。

そこで、この残留ガスの過渡的増加を抑止するため、第１実施形態では、実際の可変動弁機構４０の制御状態に応じてスロットル弁８０の開度に規制を設けることで、運転性悪化を回避する。

図６のフローチャートを用いて、残留ガスの過渡的増加を抑止するための制御について説明する。

ステップ（以下単にＳと記す）１０１では、アクセル開度ＡＰＯ（アクセルペダルセンサ５５からの出力値）、エンジン回転数Ｎｅ（クランク角センサ５３からの出力値）、現在のリフト作動角ｒＶＥＬ（リフト作動角センサ２６からの出力値）、現在のリフト中心角ｒＶＴＣ（位相検出センサ２７からの出力値）、設定吸入負圧ｒＢ（圧力センサ９０からの出力値）、を読み込む。

Ｓ１０２では、アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転数Ｎｅとから、目標エンジントルクｔＴｅを算出する。

Ｓ１０３では、エンジン回転数Ｎｅと目標エンジントルクｔＴｅから、目標リフト作動角ｔＶＥＬ、目標リフト中心角ｔＶＴＣ及び目標吸入負圧ｔＢ０を算出する。

Ｓ１０４では、現在のリフト作動角ｒＶＥＬ及び現在のリフト中心角ｒＶＴＣから吸気弁１の現在のバルブオーバラップ量ｒＯＬを算出する。

Ｓ１０５では、現在のバルブオーバラップ量ｒＯＬから吸入負圧しきい値Ｂｔｈを算出する。吸入負圧しきい値Ｂｔｈは、例えば、図７に示すテーブルデータを用いて算出される。

Ｓ１０６では、目標吸入負圧ｔＢ０と吸入負圧しきい値Ｂｔｈとの大小を比較し、目標吸入負圧ｔＢ０が吸入負圧しきい値Ｂｔｈよりも低負圧側、すなわち目標吸入負圧ｔＢ０が吸入負圧しきい値Ｂｔｈ以下の場合には、Ｓ１０７に進み、目標吸入負圧ｔＢ０が吸入負圧しきい値Ｂｔｈよりも大きい場合には、Ｓ１０８に進む。

ここで、本明細書において、吸入負圧の大小は、大気圧を基準とするものであって、吸入負圧は、大気圧よりも低圧になるほど大きくなると定義する。つまり、吸入負圧が小さいとは相対的に大気圧に近いことを意味し、吸入負圧が大きいとは相対的に大気圧から離れること、換言すれば吸入負圧が発達する（吸入負圧の圧力が０に近づく）ことを意味するものとする。

Ｓ１０７では、最終目標吸入負圧ｔＢを目標吸入負圧ｔＢ０と設定し、Ｓ１０９へ進む。

一方。Ｓ１０８では、最終目標吸入負圧ｔＢを吸入負圧しきい値Ｂｔｈと設定し、Ｓ１０９へ進む。尚、このＳ１０８では、目標リフト作動角ｔＶＥＬと現在のリフト作動角ｒＶＥＬとの差、目標リフト中心角ｔＶＴＣと現在のリフト中心角ｒＶＴＣとの差、をそれぞれ算出し、算出されたこれらの値を基に最終目標吸入負圧ｔＢを算出することも可能である。

Ｓ１０９では、目標リフト作動角ｔＶＥＬ、現在のリフト作動角ｒＶＥＬに基づき、吸気弁１のバルブリフト量及び作動角を制御する。つまり、吸気弁１のリフト作動角が、現在のリフト作動角ｒＶＥＬから目標リフト作動角ｔＶＥＬに向かって変化するようリフト作動角変更機構１０を制御する。

Ｓ１１０では、目標リフト中心角ｔＶＴＣ、現在のリフト中心角ｒＶＴＣに基づき、吸気弁１のリフト中心角の位相を制御する。つまり、吸気弁１のリフト中心角が、現在のリフト中心角ｒＶＴＣから目標リフト中心角ｔＶＴＣに向かって変化するよう位相変更機構２０を制御する。

Ｓ１１１では、最終目標吸入負圧ｔＢ、設定吸入負圧ｒＢに基づき、スロットル弁８０の弁開度を制御する。

このように、吸入負圧を制御することで、減速過渡時でも、燃焼安定性が確保できることとなる。

尚、空気量を所望な量に調整しようとした場合には、可変動弁の応答速度が遅い分をスロットル速度を高めて対応することになる。したがって過渡時に負荷、あるいは空気量を所望の量にコントロールするものとはスロットルの動作は逆方向となる。つまり、空気量を合わせ込むために行う制御と、上述した本実施形態のように、筒内の残留ガスを合わせ込むためにする制御とでは、制御の方向性が異なっている。

次に本発明の第２実施形態について説明する。

この第２実施形態は、上述した第１実施形態に対し、図１に示した構成のなかで、吸気コレクタ８１が大容量な場合、あるいは、位相変更機構２０、リフト作動角変更機構１０の応答速度を速めた構成である。これにより、スロットル弁８０による空気応答性よりも、可変動弁機構４０の変化による空気応答性が勝る構成となっている。そのため、加速過渡時の残留ガスコントロールは、位相変更機構２０、リフト作動角変更機構１０を補正して行う。

図８のフローチャートを用いて詳述すると、Ｓ２０１では、アクセル開度ＡＰＯ（アクセルペダルセンサ５５からの出力値）、エンジン回転数Ｎｅ（クランク角センサ５３からの出力値）、現在のリフト作動角ｒＶＥＬ（リフト作動角センサ２６からの出力値）、現在のリフト中心角ｒＶＴＣ（位相検出センサ２７からの出力値）、設定吸入負圧ｒＢ（圧力センサ９０からの出力値）、を読み込む。

Ｓ２０２では、アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転数Ｎｅとから、目標エンジントルクｔＴｅを算出する。

Ｓ２０３では、エンジン回転数Ｎｅと目標エンジントルクｔＴｅから、目標リフト作動角ｔＶＥＬ０、目標リフト中心角ｔＶＴＣ０及び目標吸入負圧ｔＢを算出する。

Ｓ２０４では、目標リフト作動角ｔＶＥＬ０及び目標リフト中心角ｔＶＴＣ０から吸気弁１の目標バルブオーバラップ量ｔＯＬを算出する。

Ｓ２０５では、設定吸入負圧ｒＢからバルブオーバラップ量しきい値ＯＬｔｈを算出する。バルブオーバラップ量しきい値ＯＬｔｈは、例えば、図９に示すテーブルデータを用いて算出される。

Ｓ２０６では、目標バルブオーバラップ量ｔＯＬとバルブオーバラップ量しきい値ＯＬｔｈの大小を比較し、目標バルブオーバラップ量ｔＯＬがバルブオーバラップ量しきい値ＯＬｔｈ未満の場合にはＳ２０７へ進み、目標バルブオーバラップ量ｔＯＬがバルブオーバラップ量しきい値ＯＬｔｈ以上の場合にはＳ２０８へ進む。

Ｓ２０７では、最終目標リフト作動角ｔＶＥＬを目標リフト作動角ｔＶＥＬ０と設定し、最終目標リフト中心角ｔＶＴＣを目標リフト中心角ｔＶＴＣ０と設定して、Ｓ２０９へ進む。一方、Ｓ２０８では、バルブオーバラップ量しきい値ＯＬｔｈを実現する最終目標リフト作動角ｔＶＥＬ及び最終目標リフト中心角ｔＶＴＣを算出し、Ｓ２０９へ進む。

Ｓ２０９では、最終目標リフト作動角ｔＶＥＬ、現在のリフト作動角ｒＶＥＬに基づき、吸気弁１のバルブリフト量及び作動角を制御する。つまり、吸気弁１のリフト作動角が、現在のリフト作動角ｒＶＥＬから最終目標リフト作動角ｔＶＥＬに向かって変化するようリフト作動角変更機構１０を制御する。

Ｓ２１０では、最終目標リフト中心角ｔＶＴＣ、現在のリフト中心角ｒＶＴＣに基づき、吸気弁１のリフト中心角の位相を制御する。つまり、吸気弁１のリフト中心角が、現在のリフト中心角ｒＶＴＣから最終目標リフト中心角ｔＶＴＣに向かって変化するよう位相変更機構２０を制御する。

Ｓ２１１では、目標吸入負圧ｔＢ、設定吸入負圧ｒＢに基づき、スロットル弁８０を弁開度を制御する。

このように、加速側空気応答性が遅い構成であっても、位相変更機構２０、リフト作動角変更機構１０をコントロールして、バルブオーバラップ量を制御することで、加速時の燃焼安定性が確保できることとなる。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態は、上述した第１実施形態に対し、図１に示した構成と同様で、位相変更機構２０、リフト作動角変更機構１０の応答速度が、スロットル変化（スロットル弁８０の弁開度の変化）による空気応答性よりも、遅い構成である。

従って、可変動弁機構４０の変化が遅く、バルブオーバラップが大きい状態で、スロットル弁８０を絞り、残留ガス増加を防ぐため、スロットル変化に遅れ処理を施すものである。

図１０のフローチャートを用いて詳述すると、Ｓ３０１では、アクセル開度ＡＰＯ（アクセルペダルセンサ５５からの出力値）、エンジン回転数Ｎｅ（クランク角センサ５３からの出力値）、現在のリフト作動角ｒＶＥＬ（リフト作動角センサ２６からの出力値）、現在のリフト中心角ｒＶＴＣ（位相検出センサ２７からの出力値）、現在のスロットル弁開度ｒＴＶＯ、を読み込む。

Ｓ３０２では、アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転数Ｎｅとから、目標エンジントルクｔＴｅを算出する。

Ｓ３０３では、エンジン回転数Ｎｅと目標エンジントルクｔＴｅから、目標リフト作動角ｔＶＥＬ、目標リフト中心角ｔＶＴＣ及び目標スロットル弁開度ｔＴＶＯ０を算出する。

Ｓ３０４では、現在のリフト作動角ｒＶＥＬ及び現在のリフト中心角ｒＶＴＣから吸気弁１の現在のバルブオーバラップ量ｒＯＬを算出する。

Ｓ３０５では、現在のバルブオーバラップ量ｒＯＬからスロットル弁開度しきい値ＴＶＯｔｈを算出する。スロットル弁開度しきい値ＴＶＯｔｈは、例えば、図１１に示すテーブルデータを用いて算出される。

Ｓ３０６では、目標スロットル弁開度ｔＴＶＯ０とスロットル弁開度しきい値ＴＶＯｔｈとの大小を比較し、目標スロットル弁開度ｔＴＶＯ０がスロットル弁開度しきい値ＴＶＯｔｈ以上の場合にはＳ３０７へ進み、目標スロットル弁開度ｔＴＶＯ０がスロットル弁開度しきい値ＴＶＯｔｈ未満の場合にはＳ３０８へ進む。

Ｓ３０７では、最終目標スロットル弁開度ｔＴＶＯを目標スロットル弁開度ｔＴＶＯ０と設定し、Ｓ３０９へ進む。一方、Ｓ３０８では、最終目標スロットル弁開度ｔＴＶＯをスロットル弁開度しきい値ＴＶＯｔｈと設定し、Ｓ３０９へ進む。

Ｓ３０９では、目標リフト作動角ｔＶＥＬ、現在のリフト作動角ｒＶＥＬに基づき、吸気弁１のバルブリフト量及び作動角を制御する。つまり、吸気弁１のリフト作動角が、現在のリフト作動角ｒＶＥＬから目標リフト作動角ｔＶＥＬに向かって変化するようリフト作動角変更機構１０を制御する。

Ｓ３１０では、目標リフト中心角ｔＶＴＣ、現在のリフト中心角ｒＶＴＣに基づき、吸気弁１のリフト中心角の位相を制御する。つまり、吸気弁１のリフト中心角が、現在のリフト中心角ｒＶＴＣから目標リフト中心角ｔＶＴＣに向かって変化するよう位相変更機構２０を制御する。

Ｓ３１１では、最終目標スロットル弁開度ｔＴＶＯ、現在のスロットル弁開度ｒＴＶＯに基づきスロットル弁８０を弁開度を制御する。つまり、スロットル弁８０の弁開度が、現在のスロットル弁開度ｒＴＶＯから最終目標スロットル弁開度ｔＴＶＯとなるよう制御する。

このように減速時、スロットル開口面積の閉方向変化に遅れを持たせることとしたので、比較的簡単な制御で適切な運転性悪化抑止ができる。

次に、本発明の第４実施形態について説明する。この第４実施形態は、上述した第１実施形態と同様の構成であるが、吸気弁１の応答性、すなわち可変動弁機構４０の応答性が吸入負圧の発達（スロットル弁８０の応答性）に対して速くなっていると共に、減速時には残留ガス量が目標値となるように、吸入負圧に応じて吸気弁開弁時期、あるいはバルブオーバラップ量を規制するものである。

この第４実施形態においても、上述した第１実施形態と同様に、機関の回転数、アクセルペダル開度に応じて、設定する吸気弁１の作動角、リフト中心角及び設定吸入負圧をこのマップ参照し、設定する（既出の図４を参照）。設定される吸気弁１のリフト中心角及び作動角は、燃焼安定性のよい中負荷以上では、バルブオーバラップが大となる設定とし、燃焼安定性が比較的余裕のない低負荷領域では、バルブオーバラップを小とする設定としておく。また、極低負荷領域では、要求される作動角が小さくなるため、ポンプ損失を低下させる設定とすると、点火時の圧縮圧力が低下してしまうため、吸入負圧を発達させて、燃焼安定性を改善する設定となっている。

このような設定で、機関運転が自動車運転上、一定速の状態、あるいは緩加速状態から減速状態に移行する場合を想定する。減速過渡時残留ガス変化概念図を図１２に示す。図１２では、吸入負圧の発達に対し、可変動弁機構４０の応答性が速い場合を記載している。

この場合、吸入負圧がゆっくりと発達するのに対して、バルブオーバラップ量は速やかに小さくなるので、適切な量の残留ガスを確保できなくなる可能性がある（図１２中の一点鎖線）。

そこで、吸入負圧に対するバルブオーバラップ量が適切な範囲となるように可変動弁機構４０の動作を制限し、減速過渡時であっても適切な量の残留ガスが得られるように制御する。尚、図１２は、可変動弁機構４０のうちリフト作動角変更機構１０のみをバルブオーバラップがバルブオーバラップ量最小値ＯＬｍｉｎに達したところから吸入負圧の発達に同期させるように緩やかにした例である。

図１３に示すフローチャートを用いて詳述すると、Ｓ４０１では、アクセル開度ＡＰＯ（アクセルペダルセンサ５５からの出力値）、エンジン回転数Ｎｅ（クランク角センサ５３からの出力値）、現在のリフト作動角ｒＶＥＬ（リフト作動角センサ２６からの出力値）、現在のリフト中心角ｒＶＴＣ（位相検出センサ２７からの出力値）、設定吸入負圧ｒＢ（圧力センサ９０からの出力値）、を読み込む。

Ｓ４０２では、アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転数Ｎｅとから、目標エンジントルクｔＴｅを算出する。

Ｓ４０３では、エンジン回転数Ｎｅと目標エンジントルクｔＴｅから、目標リフト作動角ｔＶＥＬ０、目標リフト中心角ｔＶＴＣ０及び目標吸入負圧ｔＢを算出する。

Ｓ４０４では、目標リフト作動角ｔＶＥＬ０及び目標リフト中心角ｔＶＴＣ０から吸気弁１の目標バルブオーバラップ量ｔＯＬを算出する。

Ｓ４０５では、設定吸入負圧ｒＢからバルブオーバラップ量しきい値ＯＬｔｈ及びバルブオーバラップ量最小値ＯＬｍｉｎを算出する。バルブオーバラップ量しきい値ＯＬｔｈ及びバルブオーバラップ量最小値ＯＬｍｉｎは、例えば、図１４に示すテーブルデータを用いて算出される。

Ｓ４０６では、目標バルブオーバラップ量ｔＯＬとバルブオーバラップ量しきい値ＯＬｔｈの大小を比較し、目標バルブオーバラップ量ｔＯＬがバルブオーバラップ量しきい値ＯＬｔｈ未満の場合にはＳ４０７へ進み、目標バルブオーバラップ量ｔＯＬがバルブオーバラップ量しきい値ＯＬｔｈ以上の場合にはＳ４０８へ進む。

Ｓ４０７では、目標バルブオーバラップ量ｔＯＬとバルブオーバラップ量最小値ＯＬｍｉｎの大小を比較し、目標バルブオーバラップ量ｔＯＬがバルブオーバラップ量最小値ＯＬｍｉｎより大きい場合にはＳ４０９へ進み、目標バルブオーバラップ量ｔＯＬがバルブオーバラップ量最小値ＯＬｍｉｎ以下の場合にはＳ４１０へ進む。尚、図１２におけるＰ点のタイミングで、Ｓ４０７の判断がＹＥＳからＮＯへ変化する。

Ｓ４０８では、バルブオーバラップ量しきい値ＯＬｔｈを実現する最終目標リフト作動角ｔＶＥＬ及び最終目標リフト中心角ｔＶＴＣを算出しＳ４１１へ進む。尚、Ｓ４０６からＳ４０８へ進む場合は、車両が加速時であり、残留ガスが多くなりすぎて燃焼が不安定にならないようにする場合である。

Ｓ４０９では、最終目標リフト作動角ｔＶＥＬを目標リフト作動角ｔＶＥＬ０と設定し、最終目標リフト中心角ｔＶＴＣを目標リフト中心角ｔＶＴＣ０と設定して、Ｓ４１１へ進む。

Ｓ４１０では、バルブオーバラップ量最小値ＯＬｍｉｎを実現する最終目標リフト作動角ｔＶＥＬ及び最終目標リフト中心角ｔＶＴＣを算出しＳ４１１へ進む。尚、Ｓ４０７からＳ４１０へ進む場合は、車両が減速時であり、適切な量の残留ガスを確保する場合である。

Ｓ４１１では、最終目標リフト作動角ｔＶＥＬ、現在のリフト作動角ｒＶＥＬに基づき、吸気弁１のバルブリフト量及び作動角を制御する。つまり、吸気弁１のリフト作動角が、現在のリフト作動角ｒＶＥＬから最終目標リフト作動角ｔＶＥＬに向かって変化するようリフト作動角変更機構１０を制御する。

Ｓ４１２では、最終目標リフト中心角ｔＶＴＣ、現在のリフト中心角ｒＶＴＣに基づき、吸気弁１のリフト中心角の位相を制御する。つまり、吸気弁１のリフト中心角が、現在のリフト中心角ｒＶＴＣから最終目標リフト中心角ｔＶＴＣに向かって変化するよう位相変更機構２０を制御する。

Ｓ４１３では、目標吸入負圧ｔＢ、設定吸入負圧ｒＢに基づき、スロットル弁８０を弁開度を制御する。

このような第４実施形態によれば、吸気弁１の応答性、すなわち可変動弁機構４０の応答性が吸入負圧に対し速い場合に、加速時の残留ガス増加と減速時の残留ガス減少を適度に抑止することができる。

次に本発明の第５実施形態について説明する。この第５実施形態は、上述した第１実施形態と同様の構成である。

制御的には、機関の減速時に、可変動弁機構４０（本実施形態においては位相変更機構２０）の作動油圧が所定の油圧以下の場合、あるいは機関の運転回転数が所定の回転数以下の場合には、実際のリフト、中心角に応じて、機関の吸入負圧を所定の負圧以上（大気圧側）、あるいは機関のスロットル制御を所定のスロットル開度以上とするとともに、油圧が所定の油圧以上の場合、あるいは機関の運転回転数が所定の回転数以上の場合には、残留ガスが目標値以下となるように、吸入負圧に応じて吸気弁開弁時期、あるいはバルブオーバラップ量を規制することとするものである。

図１５のフローチャートを用いて詳述すると、Ｓ５０１では、アクセル開度ＡＰＯ（アクセルペダルセンサ５５からの出力値）、エンジン回転数Ｎｅ（クランク角センサ５３からの出力値）、現在のリフト作動角ｒＶＥＬ（リフト作動角センサ２６からの出力値）、現在のリフト中心角ｒＶＴＣ（位相検出センサ２７からの出力値）、設定吸入負圧ｒＢ（圧力センサ９０からの出力値）、を読み込む。

Ｓ５０２では、アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転数Ｎｅとから、目標エンジントルクｔＴｅを算出する。

Ｓ５０３では、エンジン回転数Ｎｅと目標エンジントルクｔＴｅから、目標リフト作動角ｔＶＥＬ０、目標リフト中心角ｔＶＴＣ０及び目標吸入負圧ｔＢ０を算出する。

Ｓ５０４では、エンジン回転数Ｎｅと基準エンジン回転数Ｎｅｍｉｎの大小を比較する。エンジン回転数Ｎｅが基準エンジン回転数Ｎｅｍｉｎ未満の場合にはＳ５０５へ進み、エンジン回転数Ｎｅが基準エンジン回転数Ｎｅｍｉｎ以上の場合にはＳ５１０へ進む。

Ｓ５０５では、現在のリフト作動角ｒＶＥＬ及び現在のリフト中心角ｒＶＴＣから吸気弁１の現在のバルブオーバラップ量ｒＯＬを算出する。

Ｓ５０６では、現在のバルブオーバラップ量ｒＯＬから吸入負圧しきい値Ｂｔｈを算出する。吸入負圧しきい値Ｂｔｈは、例えば、既出の図７に示すようなテーブルデータを用いて算出される。

Ｓ５０７では、目標吸入負圧ｔＢ０と吸入負圧しきい値Ｂｔｈとの大小を比較し、目標吸入負圧ｔＢ０が吸入負圧しきい値Ｂｔｈよりも低負圧側、すなわち目標吸入負圧ｔＢ０が吸入負圧しきい値Ｂｔｈ以下の場合には、Ｓ５０８に進み、目標吸入負圧ｔＢ０が吸入負圧しきい値Ｂｔｈよりも大きい場合には、Ｓ５０９に進む。

Ｓ５０８では、最終目標リフト作動角ｔＶＥＬを目標リフト作動角ｔＶＥＬ０と設定し、最終目標リフト中心角ｔＶＴＣを目標リフト中心角ｔＶＴＣ０と設定し、最終目標吸入負圧ｔＢを目標吸入負圧ｔＢ０と設定して、Ｓ５１５へ進む。

Ｓ５０９では、最終目標リフト作動角ｔＶＥＬを目標リフト作動角ｔＶＥＬ０と設定し、最終目標リフト中心角ｔＶＴＣを目標リフト中心角ｔＶＴＣ０と設定し、最終目標吸入負圧ｔＢを吸入負圧しきい値Ｂｔｈと設定して、Ｓ５１５へ進む。

一方、Ｓ５０４からＳ５１０へ進んだ場合、Ｓ５１０では、目標リフト作動角ｔＶＥＬ０及び目標リフト中心角ｔＶＴＣ０から目標バルブオーバラップ量ｔＯＬを算出する。

Ｓ５１１では、設定吸入負圧ｒＢからバルブオーバラップ量しきい値ＯＬｔｈを算出する。

Ｓ５１２では、目標バルブオーバラップ量ｔＯＬとバルブオーバラップ量しきい値ＯＬｔｈの大小を比較し、目標バルブオーバラップ量ｔＯＬがバルブオーバラップ量しきい値ＯＬｔｈ未満の場合にはＳ５１３へ進み、目標バルブオーバラップ量ｔＯＬがバルブオーバラップ量しきい値ＯＬｔｈ以上の場合にはＳ５１４へ進む。

Ｓ５１３では、最終目標リフト作動角ｔＶＥＬを目標リフト作動角ｔＶＥＬ０と設定し、最終目標リフト中心角ｔＶＴＣを目標リフト中心角ｔＶＴＣ０と設定し、最終目標吸入負圧ｔＢを目標吸入負圧ｔＢ０と設定して、Ｓ５１５へ進む。

Ｓ５１４では、バルブオーバラップ量しきい値ＯＬｔｈを実現する最終目標リフト作動角ｔＶＥＬ及び最終目標リフト中心角ｔＶＴＣを算出しＳ５１５へ進む。

Ｓ５１５では、最終目標リフト作動角ｔＶＥＬ、現在のリフト作動角ｒＶＥＬに基づき、吸気弁１のバルブリフト量及び作動角を制御する。つまり、吸気弁１のリフト作動角が、現在のリフト作動角ｒＶＥＬから最終目標リフト作動角ｔＶＥＬに向かって変化するようリフト作動角変更機構１０を制御する。

Ｓ５１６では、最終目標リフト中心角ｔＶＴＣ、現在のリフト中心角ｒＶＴＣに基づき、吸気弁１のリフト中心角の位相を制御する。つまり、吸気弁１のリフト中心角が、現在のリフト中心角ｒＶＴＣから最終目標リフト中心角ｔＶＴＣに向かって変化するよう位相変更機構２０を制御する。

Ｓ５１７では、目標吸入負圧ｔＢ、設定吸入負圧ｒＢに基づき、スロットル弁８０を弁開度を制御する。

可変動弁機構４０の応答速度は、油圧駆動の場合、供給される油量に左右される。一方、オイルの吐出量は、クランクの回転数、すなわちエンジン回転数に依存する。従って、可変動弁機構４０が油圧駆動の場合、機関の回転数によりその応答速度が変化することによる。この第５実施形態では、機関の回転数としたが、暖気後であれば、油圧でも、同様なことが言える。この場合、油温により、粘度が変わるため、油温も同時に計測、判断基準とする必要がある。

また、エンジン回転数Ｎｅが基準エンジン回転数Ｎｅｍｉｎ未満の場合、油圧駆動式の可変動弁機構４０の応答速度は遅いため、過渡の状態でバルブオーバラップが所定の値よりも大となってしまう。そこで、このときの残留ガス量の増加を抑止するため、この第５実施形態においては、スロットル開度変化速度を遅くして、コレクタ内負圧上昇を抑止するようにしているのである。

このような第５実施形態においては、吸気弁１の制御（可変動弁機構４０の制御）とスロットル弁８０の制御のうち、応答性の速いほうで、もう一方を補うことができ、機関が低回転時（油圧が低油圧時）には、残留ガスの抑止がはかれ、高回転時（油圧が高油圧時）には、空気量の制御が適正化され、適正な減速感が得られる。

次に本発明の第６実施形態について説明する。この第６実施形態は、上述した第１実施形態と同様の構成である。

制御的には、機関の運転条件が、吸入負圧の発達する方向に変化する場合（既出の図４を参照）には、吸気弁１のリフト・作動角変化をスロットル変化（スロットル弁８０の弁開度変化）に先立ち、変化させる。また、図１６に示すように、機関の運転条件が、吸入負圧が減少する方向に変化する場合には、スロットル変化を吸気弁１のリフト・作動角変化に先立ち、変化させる。

これにより、機関の運転条件に応じて、設定する吸入負圧が変化する場合であって、負圧変化に対して、吸気弁１のリフト・作動角変化が遅い場合であっても、運転性悪化の抑止と所望のトルク応答性の両立が図れるようにする。

図１７のフローチャートを用いて詳述すると、Ｓ６０１では、アクセル開度ＡＰＯ（アクセルペダルセンサ５５からの出力値）、エンジン回転数Ｎｅ（クランク角センサ５３からの出力値）、現在のリフト作動角ｒＶＥＬ（リフト作動角センサ２６からの出力値）、現在のリフト中心角ｒＶＴＣ（位相検出センサ２７からの出力値）、設定吸入負圧ｒＢ（圧力センサ９０からの出力値）、を読み込み、目標リフト作動角ｔＶＥＬ、目標リフト中心角ｔＶＴＣ及び目標吸入負圧ｔＢを算出する。

Ｓ６０２では、設定吸入負圧ｒＢと目標吸入負圧ｔＢを比較し、ｔＢ＞ｒＢの場合はＳ６０３へ進み、可変動弁機構４０によるバルブリフト特性の変化に先立ち、スロットル弁８０の弁開度を変化させる。こうすることにより、既出の図４に示すような設定ＭＡＰの場合には、バルブオーバラップを大とすることなく、負荷の上昇が図れる。ｔＢｒ≦ｒＢの場合には、Ｓ６０４へ進み、スロットル弁８０の弁開度の変化に先立ち、可変動弁機構４０によるバルブリフト特性の変化を開始する。これは、可変動弁機構４０による吸気弁１のバルブリフト特性の変化速度とスロットル弁８０の弁開度の変化速度との差異によって、バルブオーバラップが過渡的に大となり、運転性悪化が生じないようにするためである。

このような第６実施形態においては、機関の運転条件が、吸入負圧の発達する方向に変化する場合には、吸気弁１のリフト・作動角変化をスロットル変化に先立ち、変化させるとともに、吸入負圧が減少する方向に変化する場合には、スロットル変化を吸気弁１のリフト・作動角変化に先立ち、変化させることとしたため、機関の運転条件に応じて、設定する吸入負圧が変化する場合であって、吸入負圧変化に対して、吸気弁１のリフト・作動角変化が遅い場合であっても、運転性悪化の抑止と所望のトルク応答性の両立を図ることができる。

上記各実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。

（１） 車両用内燃機関の制御装置は、吸気弁のリフト・作動角を連続的に変更可能な可変動弁機構と、スロットル弁とを備え、内燃機関の吸気量を可変動弁機構とスロットル弁の双方により制御し、車両減速時に、可変動弁機構によってリフト・作動角を車両減速前よりも小さくして、バルブオーバーラップ量を車両減速前よりも小さくし、スロットル弁の弁開度を車両減速前よりも小さくするものであって、車両減速時には、実際のバルブオーバーラップ量に応じて、スロットル弁の弁開度を所定の弁開度以上にして、内燃機関の吸入負圧を規制する。これによって、吸気弁の応答性が遅い場合でも、残留ガス増加が抑止でき、減速時の運転性悪化を抑止できる。

上記（１）に記載の車両用内燃機関の制御装置において、車両減速時には、吸気弁の実際のリフト・作動角と、目標とする吸気弁のリフト・作動角との乖離度に応じて、内燃機関の吸入負圧を調整する。これによって、減速時に吸気弁の応答性が遅い場合でも、乖離状態から、残留ガス量との相関が高いバルブオーバラップを算出でき、適切に運転性悪化を抑止ができる。

上記（１）または（２）に記載の車両用内燃機関の制御装置において、車両減速時においてスロットル弁の弁開度を閉方向に変化させる場合には、スロットル弁の閉方向への動きを遅らせる。これによって、比較的簡単な制御で適切な運転性悪化を抑止ができる。

（４） 車両用内燃機関の制御装置は、吸気弁のリフト・作動角を連続的に変更可能な可変動弁機構と、スロットル弁とを備え、内燃機関の吸気量を可変動弁機構とスロットル弁の双方により制御し、車両減速時に、可変動弁機構によってリフト・作動角を車両減速前よりも小さくして、バルブオーバーラップ量を車両減速前よりも小さくし、スロットル弁の弁開度を車両減速前よりも小さくするものであって、車両減速時には、筒内の残留ガス量が目標値となるように、内燃機関の吸入負圧に応じて、可変動弁機構によってバルブオーバラップ量を規制することを特長とする車両用内燃機関の制御装置。これによって、吸気弁の応答性が吸気管内圧力に対し、速い場合には、残留ガス増加の抑止と過渡空気量変化の両立が可能とできる。

（５） 車両用内燃機関の制御装置は、吸気弁のリフト・作動角を連続的に変更可能な可変動弁機構と、スロットル弁とを備え、内燃機関の吸気量を可変動弁機構とスロットル弁の双方により制御し、車両減速時に、可変動弁機構によってリフト・作動角を車両減速前よりも小さくして、バルブオーバーラップ量を車両減速前よりも小さくし、スロットル弁の弁開度を車両減速前よりも小さくするものであって、内燃機関の回転数が減少中の時に、内燃機関の回転数が所定値以下の場合には、実際のバルブオーバーラップ量に応じて、スロットル弁の弁開度を所定の弁開度以上にして、内燃機関の吸入負圧を規制すると共に、機関の運転回転数が所定値より大きい場合には、筒内の残留ガス量が目標値となるように、内燃機関の吸入負圧に応じて、可変動弁機構によってバルブオーバラップ量を規制する。これによって、吸気弁制御とスロットル制御のうち、応答性の速いほうで、もう一方を補うことができ、機関が低回転時には、残留ガスの抑止を図ることができ、高回転時には、空気量の制御が適正化され、適正な減速感が得られる。

（６） 車両用内燃機関の制御装置は、吸気弁のリフト・作動角を連続的に変更可能な可変動弁機構と、スロットル弁とを備え、内燃機関の吸気量を可変動弁機構とスロットル弁の双方により制御し、車両減速時に、可変動弁機構によってリフト・作動角を車両減速前よりも小さくして、バルブオーバーラップ量を車両減速前よりも小さくし、スロットル弁の弁開度を車両減速前よりも小さくするものであって、内燃機関の運転条件が内燃機関の吸入負圧を発達させる方向に変化する場合には、吸気弁のリフト・作動角変化をスロットル弁の弁開度変化に先立ち変化させる。これによって、機関の運転条件に応じて、設定する負圧が変化する場合であって、負圧変化に対して、吸気弁のリフト・作動角変化が遅い場合であっても、運転性悪化の抑止と所望のトルク応答性の両立を図ることができる。

（７） 上記（１）〜（６）のいずれかに記載の車両用内燃機関の制御装置は、より具体的には、可変動弁機構が、吸気弁のリフト・作動角を同時に、かつ連続的に変更可能なリフト作動角変更機構と、吸気弁の作動角の位相を変更可能な位相変更機構と、により構成されている。

可変動弁機構を備えた内燃機関の構成図。 バルブリフト特性を変更可能な可変動弁機構の構成を示す説明図。 本発明に係る第１実施形態における吸気弁のリフト作動角、吸気弁のリフト中心角及び吸入負圧の各設定ＭＡＰを示す説明図。 減速過度時のリフト作動角、リフト中心角及び吸入負圧の各移行イメージを示す説明図。 本発明の第１実施形態における減速過渡時の筒内の残留ガス変化概念図。 本発明の第１実施形態における制御の流れを示すフローチャート。 本発明の第１実施形態において、現在のバルブオーバラップ量ｒＯＬから吸入負圧しきい値Ｂｔｈを算出する際に用いるテーブルデータ。 本発明の第２実施形態における制御の流れを示すフローチャート。 本発明の第２実施形態において、設定吸入負圧ｒＢからバルブオーバラップ量しきい値ＯＬｔｈを算出する際に用いるテーブルデータ。 本発明の第３実施形態における制御の流れを示すフローチャート。 本発明の第３実施形態において、現在のバルブオーバラップ量ｒＯＬからスロットル弁開度しきい値ＴＶＯｔｈを算出する際に用いるテーブルデータ。 本発明の第４実施形態における減速過渡時の筒内の残留ガス変化概念図。 本発明の第４実施形態における制御の流れを示すフローチャート。 本発明の第４実施形態において、設定吸入負圧ｒＢからバルブオーバラップ量しきい値ＯＬｔｈ、バルブオーバラップ量最小値ＯＬｍｉｎを算出する際に用いるテーブルデータ。 本発明の第５実施形態における制御の流れを示すフローチャート。 吸入負圧が減少する方向に変化する場合のリフト作動角、リフト中心角及び吸入負圧の各移行イメージを示す説明図。 本発明の第５実施形態における制御の流れを示すフローチャート。

符号の説明

１…吸気弁
１０…リフト作動角変更機構
２０…位相変更機構
４０…可変動弁機構

Claims (7)

1. 吸気弁のリフト・作動角を連続的に変更可能な可変動弁機構と、スロットル弁とを備え、内燃機関の吸気量を可変動弁機構とスロットル弁の双方により制御し、車両減速時に、可変動弁機構によってリフト・作動角を車両減速前よりも小さくして、バルブオーバーラップ量を車両減速前よりも小さくし、スロットル弁の弁開度を車両減速前よりも小さくする車両用内燃機関の制御装置において、
   車両減速時には、実際のバルブオーバーラップ量に応じて、スロットル弁の弁開度を所定の弁開度以上にして、内燃機関の吸入負圧を規制することを特徴とする車両用内燃機関の制御装置。
2. 車両減速時には、吸気弁の実際のリフト・作動角と、目標とする吸気弁のリフト・作動角との乖離度に応じて、内燃機関の吸入負圧を調整することを特徴とする請求項１に記載の車両用内燃機関の制御装置。
3. 車両減速時においてスロットル弁の弁開度を閉方向に変化させる場合には、スロットル弁の閉方向への動きを遅らせることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用内燃機関の制御装置。
4. 吸気弁のリフト・作動角を連続的に変更可能な可変動弁機構と、スロットル弁とを備え、内燃機関の吸気量を可変動弁機構とスロットル弁の双方により制御し、車両減速時に、可変動弁機構によってリフト・作動角を車両減速前よりも小さくして、バルブオーバーラップ量を車両減速前よりも小さくし、スロットル弁の弁開度を車両減速前よりも小さくする車両用内燃機関の制御装置において、
   車両減速時には、筒内の残留ガス量が目標値となるように、内燃機関の吸入負圧に応じて、可変動弁機構によってバルブオーバラップ量を規制することを特長とする車両用内燃機関の制御装置。
5. 吸気弁のリフト・作動角を連続的に変更可能な可変動弁機構と、スロットル弁とを備え、内燃機関の吸気量を可変動弁機構とスロットル弁の双方により制御し、車両減速時に、可変動弁機構によってリフト・作動角を車両減速前よりも小さくして、バルブオーバーラップ量を車両減速前よりも小さくし、スロットル弁の弁開度を車両減速前よりも小さくする車両用内燃機関の制御装置において、
   内燃機関の回転数が減少中の時に、内燃機関の回転数が所定値以下の場合には、実際のバルブオーバーラップ量に応じて、スロットル弁の弁開度を所定の弁開度以上にして、内燃機関の吸入負圧を規制すると共に、機関の運転回転数が所定値より大きい場合には、筒内の残留ガス量が目標値となるように、内燃機関の吸入負圧に応じて、可変動弁機構によってバルブオーバラップ量を規制することを特徴とする車両用内燃機関の制御装置。
6. 吸気弁のリフト・作動角を連続的に変更可能な可変動弁機構と、スロットル弁とを備え、内燃機関の吸気量を可変動弁機構とスロットル弁の双方により制御し、車両減速時に、可変動弁機構によってリフト・作動角を車両減速前よりも小さくして、バルブオーバーラップ量を車両減速前よりも小さくし、スロットル弁の弁開度を車両減速前よりも小さくする車両用内燃機関の制御装置において、
   内燃機関の運転条件が内燃機関の吸入負圧を発達させる方向に変化する場合には、吸気弁のリフト・作動角変化をスロットル弁の弁開度変化に先立ち変化させることを特徴とする車両用内燃機関の制御装置。
7. 可変動弁機構は、吸気弁のリフト・作動角を同時に、かつ連続的に変更可能なリフト作動角変更機構と、吸気弁の作動角の位相を変更可能な位相変更機構と、により構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の車両用内燃機関の制御装置。

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