JP4429204B2 - 可変バルブ制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、バルブの作動タイミングを調節する可変バルブタイミング機構、及び、前記バルブの作用角を調節する可変作用角機構を備え、エンジン負荷に基づいて前記可変バルブタイミング機構または前記可変作用角機構を制御する可変バルブ制御手段を備えた可変バルブ制御装置に関する。
上述の可変バルブ制御装置では、低域から高域に到る広範なエンジン回転数で安定した出力を確保し、且つ、低域では燃料の余剰消費を抑制するために、油圧機構により作動される吸気側可変バルブタイミング機構及び排気側可変バルブタイミング機構を備えるとともに吸気バルブのリフト量を調節する可変作用角機構を備え、エンジン負荷に応じて低域では吸気側可変バルブタイミング機構により吸気バルブを遅角制御し、または同時に可変作用角機構により作用角縮小制御し、高域では吸気側可変バルブタイミング機構により吸気バルブを進角制御し、または同時に可変作用角機構により作用角拡大制御する可変バルブ制御手段を備えて構成されている。
前記可変バルブタイミング機構９９は、図１１に示すように、吸気バルブまたは排気バルブを開閉させるカム９０ａを備えたカムシャフト９０に対して相対回動するハウジング９２と、前記ハウジング９２の内部に設置され前記カムシャフト９０と一体回転するベーンロータ９１と、前記ベーンロータ９１の外周に設置されている複数のベーン９４と、前記ハウジング９２の内部に形成され前記ベーン９４を収容し油圧を導入する油室９５とを備えて構成されている。つまり、前記ハウジング９２と前記ベーンロータ９１は一体回転するとともに、前記ハウジング９２と前記ベーンロータ９１とが相対回動するように構成されている。
前記油室９５は、前記ベーン９４、前記ベーンロータ９１、及び、前記ハウジング９２の内周面等によって区画され、前記ベーン９４に対して前記カムシャフト９０の反回転方向に形成される遅角室９５ａと、前記ベーン９４に対して前記カムシャフト９０の回転方向に形成される進角室９５ｂとを備えて構成されている。
前記遅角室９５ａ及び前記進角室９５ｂには、夫々圧油を導入する油路（不図示）が備えられ、前記圧油を前記遅角室９５ａ及び前記進角室９５ｂに作用させることにより、前記油室９５に対する前記ベーン９４の相対位置を回転させ、前記カムシャフト９０の位相を連続的に可変させるように構成されている。
つまり、前記可変バルブタイミング機構９９が、前記ハウジング９２の外部に形成されているカムプーリ９７によって、クランクシャフト（不図示）の回転動作を伝えるタイミングベルト９６を介して伝達されてくる前記クランクシャフトの回転動作に基づいた回転動作が行なわれる場合において、前記ハウジング９２が前記タイミングベルト９６と一体回転し、また、前記油室９５に対する前記ベーン９４の相対位置が可変となることで、前記クランクシャフトの回転角と前記ベーン９４と一体回転するカムシャフト９０の回転角との位相を可変とすることができるように、つまり、前記クランクシャフトに接続されているピストンの動作に対する吸気バルブまたは排気バルブのバルブ開閉タイミングを可変とすることができるように、更に換言すると、吸気バルブの吸気作動タイミングまたは排気バルブの排気作動タイミングを可変とすることが可能なように構成されている。
前記可変作用角機構８９は、図１２（ａ）、図１２（ｂ）に示すように、吸気バルブ８０に接続されたローラーロッカーアーム８１と吸気カムシャフト８２に設けられた吸気カム８２ａとの間に設けられ、電動モータ（不図示）に接続されたコントロールシャフト８３と、前記コントロールシャフト８３に形成され前記吸気カム８２ａを受けるアーム８４と、同じく前記コントロールシャフト８３に形成され前記ローラーロッカーアーム８１を介して前記吸気バルブ８０を押し下げるノーズ８５とを備えて構成されている。
前記コントロールシャフト８３は、前記吸気カムシャフト８２の回転駆動に伴って前記吸気カム８２ａが前記アーム８４を押し下げることで回転し、前記ローラーロッカーアーム８１は、前記コントロールシャフト８３が回転することで前記ノーズ８５によって押し下げられ、前記吸気バルブ８０を押し下げる。前記コントロールシャフト８３は、前記吸気カム８２ａが前記アーム８４と接触していないとき、つまり、前記アーム８４が前記吸気カム８２ａによって押し下げられていないときには、復帰機構（不図示）により所定の角度に回転復帰する。更に、前記所定の角度は、前記電動モータにより可変とすることが可能なように構成されている。
つまり、前記可変作用角機構８９は、前記コントロールシャフト８３の前記所定の角度を可変とすることで、前記吸気カム８２ａが前記アーム８４を押し下げることにより回転する前記コントロールシャフト８３の回転量を調整することが可能となり、前記コントロールシャフト８３の回転量の調整が可能となることで、前記ノーズ８５による前記ローラーロッカーアーム８１を介した前記吸気バルブ８０のリフト量を調整することが可能となるように構成されている。即ち、前記コントロールシャフト８３による作用角によって前記吸気バルブ８０のリフト量を調整するように構成されている。
上述の可変バルブ制御手段によるバルブ制御時に、吸気上死点以降に前記吸気バルブ及び前記排気バルブが同時に閉塞するタイミングが生じると、シリンダ内が負圧となりクランク側のオイル溜まりからオイルが吸い上げられて燃焼する虞があったため、そのようなタイミングが生じないように予め異なる条件の下での実験やシミュレーションに基づいて吸気バルブの位相を目標値よりも進角側に設定されるように制御されていた。
特開２００４−３４００１８号公報 特開２００５−０４８６２７号公報
しかし、上述した従来の可変バルブタイミング機構は油圧機構によりその位相が制御されるものであるのに対して可変作用角機構は電動モータにより制御されるものであったので、例えば吸気バルブを進角制御すると同時に作用角を縮小制御するとき等に、油圧機構の応答遅れに起因して先に作用角が縮小作動されて吸気上死点以降に前記吸気バルブ及び前記排気バルブが同時に閉塞するタイミングが生じる虞もあり、このような場合にもシリンダ内に負圧が生じないように吸気バルブの位相を目標値よりも進角側に設定すると、燃費を向上させながら広範なエンジン回転数で安定した出力を確保することが困難になるという問題があった。
本発明は、上述の従来欠点に鑑み、広範なエンジン回転数で安定した出力を確保しながらも燃費を向上させ、併せてトルクの変動を防止して良好な走行性能を確保できる可変バルブ制御装置を提供する点にある。
上述の目的を達成するため、本発明による可変バルブ制御装置の第一の特徴構成は、バルブの作動タイミングを調節する油圧駆動式の可変バルブタイミング機構、及び、前記バルブの作用角を調節する電動モータ駆動式の可変作用角機構を備え、エンジン負荷に基づいて前記可変バルブタイミング機構または前記可変作用角機構を制御する可変バルブ制御手段を備えた可変バルブ制御装置であって、
吸気位相角検出手段により検出された吸気バルブ位相角、排気位相角検出手段により検出された排気バルブ位相角、及び、吸気リフト検出手段により検出された吸気バルブリフト量に基づいて、少なくとも吸気上死点以降における吸気バルブ及び排気バルブの開閉状態を検出し、双方のバルブが同時に閉塞すると判断されると、シリンダ内の負圧を抑制する負圧抑制制御手段を備えている点にある。
上述の構成によれば、モータによって動作する可変作用角機構よりも制御レスポンスが遅くなる傾向のある油圧によって動作する可変バルブタイミング機構を備える場合に、燃費を向上させるべく吸気バルブの位相や作用角を適切な制御目標に設定しながらも、吸気位相角検出手段により検出された吸気バルブ位相角、排気位相角検出手段により検出された排気バルブ位相角、及び、吸気リフト検出手段により検出された吸気バルブリフト量に基づいて、吸気上死点以降に前記吸気バルブ及び前記排気バルブが同時に閉塞すると判断されると、負圧抑制制御手段によってシリンダ内の負圧が抑制制御されるので、オイルの吸引による異常燃焼を回避することができるようになるのである。
同第二の特徴構成は、上述の第一特徴構成に加えて、前記負圧抑制制御手段は、双方のバルブが同時に閉塞すると判断されると、前記吸気バルブの作用角を増大制御する点にある。
上述の構成によれば、吸気バルブの作用角が縮小制御されている場合であっても、前記負圧抑制制御手段により作用角が増大側に補正されるので、シリンダ内が負圧になることが抑制されるようになるのである。
同第三の特徴構成は、上述の第一または第二特徴構成に加えて、前記負圧抑制制御手段は、双方のバルブが同時に閉塞すると判断されると、前記排気バルブを遅角制御する点にある。
上述の構成によれば、例えば前記可変バルブ制御手段によって前記吸気バルブが進角制御されるときに応答遅れがあってもであっても、同時に前記負圧抑制制御手段により前記排気バルブが遅角側に制御されるので、シリンダ内が負圧になることが抑制されるようになるのである。
同第四の特徴構成は、上述の第一特徴構成に加えて、前記可変バルブ制御手段は、前記吸気バルブの進角値が、エンジンの負荷状態に基づいて予め設定された制御目標値マップで設定される制御目標値となるように、所定のフィードバック制御定数でＰＩ制御し、前記負圧抑制制御手段は、前記可変バルブ制御手段により前記吸気バルブが進角制御されるときに、双方のバルブが同時に閉塞すると判断されると、前記可変バルブ制御手段による前記吸気バルブのフィードバック制御定数を増大補正する点にある。
上述の構成によれば、前記可変バルブ制御手段によって前記吸気バルブが進角制御されるときに予期しない油圧の変動等により異常な応答遅れが生じても、前記負圧抑制制御手段によって前記吸気バルブのフィードバック制御定数を増大補正されるので、シリンダ内が負圧になる前に速やかに制御目標に制御されるようになるのである。
同第五の特徴構成は、上述の第一または第三の特徴構成に加えて、前記負圧抑制制御手段は、前記可変バルブ制御手段により前記吸気バルブが進角且つ作用角縮小制御されるときに、双方のバルブが同時に閉塞すると判断されると、前記可変バルブ制御手段による作用角縮小制御を停止させる点にある。
上述の特徴構成によれば、前記可変バルブ制御手段によって前記吸気バルブが進角且つ作用角縮小制御されるときに、作用角が過剰に縮小されることを防止できるため、シリンダ内が負圧になることを抑制することができるのである。
同第六の特徴構成は、上述の第一特徴構成に加えて、前記負圧抑制制御手段は、前記可変バルブ制御手段により前記吸気バルブが進角制御されるときに、双方のバルブが同時に閉塞すると判断されると、前記可変バルブタイミング機構を作動させる圧油を昇圧する点にある。
上述の特徴構成によれば、前記可変バルブ制御手段により前記吸気バルブが進角制御されるときに予期しない油圧の変動等により異常な応答遅れが生じても、前記負圧抑制制御手段は、前記可変バルブタイミング機構を作動させる圧油を昇圧するため、前記吸気バルブの進角制御を促進することができ、シリンダ内が負圧になることを抑制することができるのである。
同第七の特徴構成は、上述の第六特徴構成に加えて、前記可変バルブタイミング機構が、共通の油路を介して供給される圧油により前記吸気バルブと前記排気バルブを作動させる油圧機構を備えて構成され、前記負圧抑制制御手段は、前記可変バルブ制御手段により前記吸気バルブが進角制御されるときに、双方のバルブが同時に閉塞すると判断されると、前記排気バルブ側への油路を閉塞する点にある。
上述の特徴構成によれば、前記可変バルブ制御手段により前記吸気バルブが進角制御されるときに予期しない油圧の変動等により異常な応答遅れが生じても、前記負圧抑制制御手段は、前記排気バルブ側への油路を閉塞することで、前記吸気バルブ側の可変バルブタイミング機構を作動させる圧油を昇圧させることができ、前記吸気バルブの進角制御が確実に促進されるため、シリンダ内が負圧になることを抑制することができるのである。
同第八の特徴構成は、上述の第一特徴構成に加えて、前記負圧抑制制御手段が、双方のバルブが同時に閉塞すると判断されると、前記可変バルブ制御手段によるバルブ制御にかかわらず前記吸気バルブを強制的に開放する強制開放手段で構成されている点にある。
上述の特徴構成によれば、前記強制開放手段は、前記可変バルブ制御手段によるバルブ制御にかかわらず前記吸気バルブを強制的に開放するため、何らかの異常等によりシリンダ内が負圧になる条件が発生する場合においても、確実にシリンダ内が負圧になることを抑制することができるのである。
同第九の特徴構成は、上述の第一特徴構成に加えて、前記負圧抑制制御手段が、双方のバルブが同時に閉塞すると判断されると、シリンダ内に強制的に空気を供給する圧力バルブで構成されている点にある。
上述の特徴構成によれば、前記圧力バルブは、シリンダ内に強制的に空気を供給するため、確実にシリンダ内が負圧になることを抑制することができるのである。
同第十の特徴構成は、上述の第二、五、八、九の何れかの特徴構成に加えて、前記負圧抑制制御手段によりシリンダ内の負圧が抑制されるとき、電子制御スロットルの開度を縮小制御するスロットル制御手段を備えている点にある。
上述の特徴構成によれば、スロットル制御手段は、前記負圧抑制制御手段によりシリンダ内の負圧が抑制されるとき電子制御スロットルの開度を縮小制御するため、シリンダ内の負圧を抑制してもエンジントルクの変動を防止することができるのである。
同第十一の特徴構成は、上述の第二、五、八、九、十の何れかの特徴構成に加えて、前記負圧抑制制御手段によりシリンダ内の負圧が抑制されるとき、点火タイミングを遅角させる点火タイミング制御手段を備えている点にある。
上述の特徴構成によれば、前記点火タイミング制御手段は、前記負圧抑制制御手段によりシリンダ内の負圧が抑制されるとき点火タイミングを遅角させるため、シリンダ内の負圧を抑制してもエンジントルクの変動を防止することができるのである。
同第十二の特徴構成は、上述の第二、五、八、九、十、十一の何れかの特徴構成に加えて、前記負圧抑制制御手段によりシリンダ内の負圧が抑制されるとき、燃料噴射量を減少または停止する燃料噴射量制御手段を備えている点にある。
上述の特徴構成によれば、前記燃料噴射量制御手段は、前記負圧抑制制御手段によりシリンダ内の負圧が抑制されるとき、燃料噴射量を減少または停止するため、シリンダ内の負圧を抑制してもエンジントルクの変動を防止することができるのである。
以上説明した通り、本発明によれば、広範なエンジン回転数で安定した出力を確保しながらも燃費を向上させ、併せてトルクの変動を防止して良好な走行性能を確保できる可変バルブ制御装置を提供することができるようになった。
以下、本発明による可変バルブ制御装置の実施形態を説明する。本発明による可変バルブ制御装置は、図１に示すように、吸気バルブ０８の吸気作動タイミングとしての位相角を調節する吸気可変バルブタイミング機構０２と、排気バルブ０９の排気作動タイミングとしての位相角を調節する排気可変バルブタイミング機構０３と、前記吸気バルブ０８の吸気作用角つまり吸気バルブ０８のリフト量を調節する吸気可変作用角機構０４と、エンジン負荷等に基づいて前記吸気可変バルブタイミング機構０２及び前記吸気可変作用角機構０４を制御する可変バルブ制御手段０５と、前記吸気バルブ０８の作用角を検出する吸気リフト検出手段０６と、前記吸気バルブ０８の位相角を検出する吸気位相角検出手段０７Ａと、前記排気バルブ０９の位相角を検出する排気位相角検出手段０７Ｂと、前記吸気バルブ０８と前記排気バルブ０９が吸気上死点以降に同時に閉塞すると判断される場合に前記シリンダ内の負圧を抑制する負圧抑制制御手段０１とを備えて構成されている。
前記吸気可変バルブタイミング機構０２は、前記吸気バルブ０８の吸気作動タイミングを調節するもので、上述の従来技術における図１１で示した可変バルブタイミング機構９９により構成されている。また、前記排気可変バルブタイミング機構０３は、前記排気バルブ０９の排気作動タイミングを調節するもので、同様に図１１で示した可変バルブタイミング機構９９により構成されている。尚、前記吸気可変バルブタイミング機構０２及び前記排気可変バルブタイミング機構０３は、夫々の可変バルブタイミング機構の前記進角室９５ｂへの圧油を昇圧することで進角制御を、前記遅角室９５ａへの圧油を昇圧することにより遅角制御を実施することが可能なように構成されている。
前記吸気可変作用角機構０４は、前記吸気バルブ０８への吸気作用角を調節するもので、上述の従来技術における図１２（ａ）、図１２（ｂ）で示した可変作用角機構８９により構成されて、前記コントロールシャフト８３の作用角を大きくすることにより、前記吸気バルブ８０の作用角、つまり、リフト量が大きくなるように構成されている。
前記可変バルブ制御手段０５は、エンジン回転数検出手段１０により検出されるエンジン回転数や吸気管圧力センサ１１により検出される吸気管圧力等から求められるエンジンの負荷状態に基づいて予め設定されている制御目標値マップに基づいて設定される制御目標値となるように前記吸気可変バルブタイミング機構０２、前記排気可変バルブタイミング機構０３、前記吸気可変作用角機構０４の何れかまたはそれらを組み合わせて制御することで、低域から高域に到る広範なエンジン回転数で安定したエンジン出力が確保できるように制御する。
図２（ａ）に示すように、前記吸気可変バルブタイミング機構０２を制御することにより前記吸気バルブ０８の吸気作動タイミングが吸気上死点位置から進角側または遅角側に移行し、前記排気可変バルブタイミング機構０３を制御することにより前記排気バルブ０９の排気作動タイミングが吸気上死点位置から進角側または遅角側に移行するとともに、図２（ｂ）に示すように、前記吸気可変作用角機構０４を制御することにより前記吸気バルブ０８の吸気作用角、つまり、前記吸気バルブ０８の吸気バルブリフト量を制御するように構成されている。
前記吸気リフト検出手段０６は、前記吸気バルブ０８の吸気リフト量を検出するもので、電動モータにより回転駆動されるコントロールシャフト８３の回転角度を検出する磁気式検出器で構成され、前記吸気位相角検出手段０７Ａ及び排気位相角検出手段０７Ｂは、ともにカムシャフトとともに回転するパルス円盤の歯部を検出する電磁ピックアップコイル式センサによる検出パルス信号とクランク軸とともに回転するパルス円盤の歯部を検出する電磁ピックアップコイル式センサによる検出パルス信号との位相差に基づいて夫々の位相を検出する信号処理回路で構成されている。
前記可変バルブ制御手段０５は、前記吸気リフト検出手段０６により検出される吸気リフト量や、前記吸気位相角検出手段０７Ａ及び排気位相角検出手段０７Ｂにより検出される位相角が上述の制御目標値となるようにフィードバック制御し、必要に応じてそのフィードバック量を学習して制御目標値を補正する。例えば、低負荷時には吸気バルブ０８を遅角制御したりそのリフト量を縮小制御し、高負荷時には吸気バルブ０８を進角制御したりそのリフト量を増大制御するのである。
前記負圧抑制制御手段０１は、前記吸気位相角検出手段０７Ａにより検出された吸気バルブ位相角と、前記排気位相角検出手段０７Ｂにより検出された排気バルブ位相角と、前記吸気リフト検出手段０６により検出された吸気リフト量に基づいて、前記可変バルブ制御手段０５によるバルブ制御時に前記吸気バルブ０８と前記排気バルブ０９とが少なくとも吸気上死点以降に同時に前記シリンダを閉塞して負圧が生じるおそれがあるときに前記シリンダ内が負圧になるのを抑制制御する。
例えば、図３（ａ）に示すように、吸気上死点以降において、前記吸気バルブ０８と前記排気バルブ０９とが同時にバルブ全閉となり、以後の吸気工程において前記シリンダ内が負圧になると判断されるときに、図３（ｂ）に示すように、前記吸気バルブ０８の吸気作用角が増大制御されるように前記可変バルブ制御手段０５を介して前記吸気可変作用角機構０４を補正制御するように、または、図３（ｃ）に示すように、前記排気バルブ０９の排気作動タイミングが遅角制御されるように前記可変バルブ制御手段０５を介して前記排気可変バルブタイミング機構０３を補正制御するように構成されている。
このときの前記負圧抑制制御手段０１の動作について図４（ａ）のフローチャートに基づいて説明すると、前記負圧抑制制御手段０１は、前記吸気リフト検出手段０６により検出される吸気バルブリフト量と、前記吸気位相角検出手段０７Ａにより検出された吸気バルブ位相角と、前記排気位相角検出手段０７Ｂにより検出された排気バルブ位相角とに基づいてシリンダが吸気上死点近傍からそれ以降に閉塞されることで前記シリンダ内が負圧になると判断されると（ＳＡ１）、前記吸気バルブ０８の吸気作用角が増大制御されるように前記可変バルブ制御手段０５を介して前記吸気可変作用角機構０４を補正制御する（ＳＡ２）。
ここで、前記負圧抑制制御手段０１は、排気作動タイミングが遅角制御されるように前記可変バルブ制御手段０５を介して前記排気可変バルブタイミング機構０３を制御する構成としてもよい。つまり、図４（ｂ）のフローチャートに示すように、前記負圧抑制制御手段０１は、前記吸気リフト検出手段０６により検出される吸気バルブリフト量と、前記吸気位相角検出手段０７Ａにより検出された吸気バルブ位相角と、前記排気位相角検出手段０７Ｂにより検出された排気バルブ位相角とに基づいてシリンダが吸気上死点タイミング近傍で閉塞されることで前記シリンダ内が負圧になると判断されると（ＳＢ１）、前記排気バルブ０９の排気作動タイミングが遅角制御されるように前記可変バルブ制御手段０５を介して前記排気可変バルブタイミング機構０３を制御する（ＳＢ２）。
また、吸気作用角が増大制御される前記可変バルブ制御手段０５を介した前記吸気可変作用角機構０４の補正制御と、排気作動タイミングが遅角制御される前記可変バルブ制御手段０５を介した前記排気可変バルブタイミング機構０３の補正制御とを同時に実行するように制御してもよい。このように制御することにより、より確実に且つより早期にシリンダの閉塞状態を回避でき、吸気工程において前記シリンダ内が負圧になることが回避されるようになる。このようにして過渡的に発生する負圧状態が回避された後には本来の制御目標値に移行するように制御される。
以下、別の実施形態について説明する。前記負圧抑制制御手段０１は、前記可変バルブ制御手段０５により前記吸気可変バルブタイミング機構０２を介して吸気作動タイミングが進角制御されているときに、例えば、前記吸気位相角検出手段０７Ａにより検出される吸気バルブ位相角が前記可変バルブ制御手段０５による吸気作動タイミングの目標進角よりも小さく、油圧機構による制御遅れ等により前記シリンダが吸気上死点近傍で負圧になると判断されると、前記吸気可変バルブタイミング機構０２における前記進角室９５ｂの圧油を昇圧制御するように、つまり、図５に示すように、前記可変バルブ制御手段０５による前記吸気可変バルブタイミング機構０２を介した吸気作動タイミングの進角制御が促進されるように構成してもよい。
圧油の昇圧制御として、エンジンで駆動されるオイルポンプに加えて電動ポンプを作動させ、或いはオイルポンプに対する減速非を調整したりエンジン回転数を一時的に上昇させることができる。
また、前記負圧抑制制御手段０１は、前記可変バルブ制御手段０５により前記吸気可変バルブタイミング機構０２を介して吸気作動タイミングが進角制御され、且つ、前記吸気可変作用角機構０４を介して吸気作用角が縮小制御されているときに、例えば、前記吸気位相角検出手段０７Ａにより検出される吸気バルブ位相角が前記可変バルブ制御手段０５による吸気作動タイミングの目標進角よりも小さく、且つ、前記吸気リフト検出手段０６により検出される吸気バルブリフト量が目標吸気作動角よりも大きいときに前記シリンダ内が負圧になると判断されると、図６に示すように、前記可変バルブ制御手段０５による前記吸気可変作用角機構０４を介した吸気作用角縮小制御を停止させるように制御してもよい。
つまり、前記負圧抑制制御手段０１の動作について図７のフローチャートに基づいて説明すると、前記負圧抑制制御手段０１は、前記吸気リフト検出手段０６により検出される吸気バルブリフト量と、前記位相角検出手段０７Ｂにより検出される排気バルブの位相角とに基づいてシリンダが吸気上死点以降に負圧になると判断されると（ＳＣ１）、前記可変バルブ制御手段０５により前記吸気可変バルブタイミング機構０２を介して吸気作動タイミングが進角制御されているか否かの確認を行なう（ＳＣ２）。
前記可変バルブ制御手段０５により前記吸気可変バルブタイミング機構０２を介して吸気作動タイミングが進角制御されていれば、前記負圧抑制制御手段０１は、前記吸気可変バルブタイミング機構０２における前記進角室９５ｂへ圧油を供給する油路の圧力を昇圧することで、前記可変バルブ制御手段０５による前記吸気可変バルブタイミング機構０２を介した吸気作動タイミングの進角制御を促進させる（ＳＣ３）。
また、前記可変バルブ制御手段０５により前記吸気可変作用角機構０４を介して吸気作用角が縮小制御されている場合には（ＳＣ４）、前記可変バルブ制御手段０５による前記吸気可変作用角機構０４を介した吸気作用角の縮小制御を停止させる（ＳＣ５）。
前記ステップＳＣ２において、前記可変バルブ制御手段０５により前記吸気可変バルブタイミング機構０２を介して吸気作動タイミングが進角制御されていなければ、前記負圧抑制制御手段０１は、吸気作用角が増大制御されるように前記可変バルブ制御手段０５を介して前記吸気可変作用角機構０４を制御する（ＳＣ６）。
尚、前記ステップＳＣ６では、排気バルブが遅角制御されるように前記可変バルブ制御手段０５を介して前記排気可変バルブタイミング機構０３を制御する構成としてもよい。また、吸気作用角が増大制御される前記可変バルブ制御手段０５を介した前記吸気可変作用角機構０４の制御と、排気作動タイミングが遅角制御される前記可変バルブ制御手段０５を介した前記排気可変バルブタイミング機構０３の制御とを同時に実行する構成としてもよい。より確実に、より早くシリンダの閉塞状態を回避することが、つまり、前記シリンダ内が負圧になることを回避することができる点で望ましい。
また、前記ステップＳＣ３では、前記可変バルブ制御手段０５により作動制御される前記吸気バルブ０８に対するフィードバック制御定数を増大補正することにより、前記可変バルブ制御手段０５による前記吸気可変バルブタイミング機構０２を介した吸気作動タイミングの進角制御を促進させる構成としてもよい。このとき、前記可変バルブ制御手段０５により通常行なわれるＰＩ制御の何れかまたは双方のフィードバック制御定数の更新制限範囲を超えて増大補正するものであってもよい。
また或いは、図８に示すように、前記吸気可変バルブタイミング機構０２と、前記排気可変バルブタイミング機構０３は、夫々の進角室９５ａに共通の油路２０を介して供給される圧油により前記吸気バルブ０８と前記排気バルブ０９とを作動させる油圧機構２１を備え、前記負圧抑制制御手段０１は、前記排気可変バルブタイミング機構０３における前記進角室９５ａへの油路２０、つまり、前記排気バルブ０８側への油路２０のバルブを閉鎖することで、前記可変バルブ制御手段０５による前記吸気可変バルブタイミング機構０２を介した吸気作動タイミングの進角制御を促進させる構成としてもよい。つまり、例えば、前記吸気可変バルブタイミング機構０２と前記排気可変バルブタイミング機構０３との共通油路２０ａでの前記油圧機構２１からの出力が油圧Ｐであった場合に、通常は、前記吸気可変バルブタイミング機構０２における前記進角室９５ａへの支油路２０ｂにおける油圧と、前記排気可変バルブタイミング機構０３における前記進角室９５ａへの支油路２０ｃにおける油圧を、前記油圧Ｐが分圧された油圧、例えば、夫々Ｐ／２としておき、前記可変バルブ制御手段０５による吸気作動タイミングの目標進角よりも、前記吸気リフト検出手段０６により検出される吸気バルブリフト量に基づいて求められる実際の吸気作動タイミングの進角が小さいときに、前記排気可変バルブタイミング機構０３における前記進角室９５ａへの油路２０ｃを閉塞することで、前記吸気可変バルブタイミング機構０２における前記進角室９５ａへの支油路２０ｂにおける油圧を昇圧し、前記可変バルブ制御手段０５による前記吸気可変バルブタイミング機構０２を介した前記吸気バルブ０８の吸気作動タイミングの進角制御を促進させる構成としてもよい。尚、前記排気可変バルブタイミング機構０３における前記進角室９５ａへの油路２０ｃは、完全に閉塞する場合に限定するものではなく、適宜、前記吸気可変バルブタイミング機構０２における前記進角室９５ａへの支油路２０ｂにおける油圧が昇圧可能な程度に閉塞すればよい。
上述の負圧抑制制御手段０１に代えて、図９に示すように、吸気上死点タイミング近傍でシリンダが負圧になると判断されるときに、前記可変バルブ制御手段０５による前記吸気可変バルブタイミング機構０２、前記排気可変バルブタイミング機構０３、吸気可変作用角機構０４等を介した前記吸気バルブ０８または前記排気バルブ０９の制御にかかわらず、前記吸気バルブ０８を強制的に開放する強制開放手段としての負圧抑制制御手段１２を備えた構成としてもよい。
前記強制開放手段としては、例えば、ソレノイド等のアクチュエータを介して前記吸気バルブ０８を強制的に押し下げる押圧駆動機構を設けることが可能で、前記吸気バルブ０８を強制的に開放させることでシリンダ内が負圧になることを回避することができる。
また、前記負圧抑制制御手段０１として、負圧下のシリンダ内に強制的に空気を供給する圧力バルブをシリンダ頂部に設けて構成するものであってもよい。例えば、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、前記シリンダ１４における前記排気バルブ０９が設置されている排気ポート１６よりも、前記シリンダ１４における前記吸気バルブ０８が設置されている吸気ポート１５に近い前記シリンダ１４のヘッド領域に第三のポート１７を形成し、前記第三のポート１７にバネ機構１８等を備えた圧力バルブ１３を設置し、前記シリンダ１４内の圧力が所定の圧力以下になったときに、図１０（ｃ）に示すように、バネ機構１８等により自律的に前記圧力バルブ１３が開くようにし、前記シリンダ１４内に強制的に空気を供給することで前記シリンダ１４内を負圧状態から開放することができる。
上述の負圧抑制制御手段によりシリンダ内が負圧に抑制されるときに、電子制御スロットルの開度を縮小制御するスロットル制御手段を備えた構成としてもよい。前記スロットル制御手段が電子制御スロットルの開度を縮小制御することでエンジントルクの変動を防止することができる。つまり、前記負圧抑制制御手段がシリンダ内の負圧を抑制することでシリンダ内の空気量が増加することによるエンジントルクの増加を、前記スロットル制御手段が電子制御スロットルの開度を縮小制御することで抑制し、前記エンジントルクの変動を防止する。
また、前記負圧抑制制御手段によりシリンダ内の負圧が抑制されるときに、点火タイミングを遅角させる点火タイミング制御手段を備えた構成としてもよい。前記点火タイミング制御手段が点火タイミングを遅角させることでエンジントルクの変動を防止することができる。つまり、前記負圧抑制制御手段がシリンダ内の負圧を抑制することでシリンダ内の空気量が増加することによるエンジントルクの増加を、前記点火タイミング制御手段が点火タイミングを遅角させることで抑制し、前記エンジントルクの変動を防止する。
更に、前記負圧抑制制御手段によりシリンダ内の負圧が抑制されるとき、燃料噴射量を減少または停止する燃料噴射量制御手段を備えた構成としてもよい。前記燃料噴射量制御手段が燃料噴射量を減少または停止することでエンジントルクの変動を防止することができる。つまり、前記負圧抑制制御手段がシリンダ内の負圧を抑制することでシリンダ内の空気量が増加することによるエンジントルクの増加を、前記燃料噴射量制御手段が燃料噴射量を減少または停止することで抑制し、前記エンジントルクの変動を防止する。
尚、上述した実施形態は、本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において各ブロックの具体的構成等を適宜変更設計できることは言うまでもない。
可変バルブ制御装置の機能ブロック構成の説明図 吸気上死点タイミング前後の吸気バルブの位相角及び作用角（リフト量）と排気バルブの位相角の関係についての説明図であり、（ａ）は吸気バルブの位相と排気バルブに位相の遷移を示す説明図、（ｂ）は吸気バルブの位相と吸気作用角の遷移を示す説明図 シリンダ内に負圧が発生する場合における吸気バルブリフト量と排気バルブリフト量との関係の説明図 負圧抑制制御手段の動作を説明するためのフローチャートであり、（ａ）は負圧抑制制御手段が吸気作用角を増大制御する場合、（ｂ）は負圧抑制制御手段が排気作用タイミングを遅角制御する場合 負圧抑制制御手段における吸気作動タイミングの進角制御の促進についての説明図 負圧抑制制御手段における吸気作動角の縮小制御の停止についての説明図 別実施形態における負圧抑制制御手段の動作を説明するためのフローチャート 油圧機構を備えた場合の吸気可変バルブタイミング機構０２における圧油の昇圧制御の説明図 強制開放手段としての負圧抑制制御手段を備えた可変バルブ制御装置の機能ブロック構成の説明図 シリンダ内に強制的に空気を供給する圧力バルブの説明図 可変バルブタイミング機構の説明図 可変作用角機構の説明図
０１：負圧抑制制御手段
０２：吸気可変バルブタイミング機構
０３：排気可変バルブタイミング機構
０４：可変作用角機構
０５：可変バルブ制御手段
０６：吸気リフト検出手段
０７：排気リフト検出手段
０８：吸気バルブ
０９：排気バルブ
１０：エンジン回転数検出手段
１１：吸気管圧力センサ
２１：油圧機構

Claims (12)

  1. バルブの作動タイミングを調節する油圧駆動式の可変バルブタイミング機構、及び、前記バルブの作用角を調節する電動モータ駆動式の可変作用角機構を備え、エンジン負荷に基づいて前記可変バルブタイミング機構または前記可変作用角機構を制御する可変バルブ制御手段を備えた可変バルブ制御装置であって、
    吸気位相角検出手段により検出された吸気バルブ位相角、排気位相角検出手段により検出された排気バルブ位相角、及び、吸気リフト検出手段により検出された吸気バルブリフト量に基づいて、少なくとも吸気上死点以降における吸気バルブ及び排気バルブの開閉状態を検出し、双方のバルブが同時に閉塞すると判断されると、シリンダ内の負圧を抑制する負圧抑制制御手段を備えている可変バルブ制御装置。
  2. 前記負圧抑制制御手段は、双方のバルブが同時に閉塞すると判断されると、前記吸気バルブの作用角を増大制御する請求項１記載の可変バルブ制御装置。
  3. 前記負圧抑制制御手段は、双方のバルブが同時に閉塞すると判断されると、前記排気バルブを遅角制御する請求項１または２記載の可変バルブ制御装置。
  4. 前記可変バルブ制御手段は、前記吸気バルブの進角値が、エンジンの負荷状態に基づいて予め設定された制御目標値マップで設定される制御目標値となるように、所定のフィードバック制御定数でＰＩ制御し、
    前記負圧抑制制御手段は、前記可変バルブ制御手段により前記吸気バルブが進角制御されるときに、双方のバルブが同時に閉塞すると判断されると、前記可変バルブ制御手段による前記吸気バルブのフィードバック制御定数を増大補正する請求項１記載の可変バルブ制御装置。
  5. 前記負圧抑制制御手段は、前記可変バルブ制御手段により前記吸気バルブが進角且つ作用角縮小制御されるときに、双方のバルブが同時に閉塞すると判断されると、前記可変バルブ制御手段による作用角縮小制御を停止させる請求項１または３記載の可変バルブ制御装置。
  6. 前記負圧抑制制御手段は、前記可変バルブ制御手段により前記吸気バルブが進角制御されるときに、双方のバルブが同時に閉塞すると判断されると、前記可変バルブタイミング機構を作動させる圧油を昇圧する請求項１記載の可変バルブ制御装置。
  7. 前記可変バルブタイミング機構が、共通の油路を介して供給される圧油により前記吸気バルブと前記排気バルブを作動させる油圧機構を備えて構成され、前記負圧抑制制御手段は、前記可変バルブ制御手段により前記吸気バルブが進角制御されるときに、双方のバルブが同時に閉塞すると判断されると、前記排気バルブ側への油路を閉塞する請求項６記載の可変バルブ制御装置。
  8. 前記負圧抑制制御手段が、双方のバルブが同時に閉塞すると判断されると、前記可変バルブ制御手段によるバルブ制御にかかわらず前記吸気バルブを強制的に開放する強制開放手段で構成されている請求項１記載の可変バルブ制御装置。
  9. 前記負圧抑制制御手段が、双方のバルブが同時に閉塞すると判断されると、シリンダ内に強制的に空気を供給する圧力バルブで構成されている請求項１記載の可変バルブ制御装置。
  10. 前記負圧抑制制御手段によりシリンダ内の負圧が抑制されるとき、電子制御スロットルの開度を縮小制御するスロットル制御手段を備えている請求項２、５、８、９の何れかに記載の可変バルブ制御装置。
  11. 前記負圧抑制制御手段によりシリンダ内の負圧が抑制されるとき、点火タイミングを遅角させる点火タイミング制御手段を備えている請求項２、５、８、９、１０の何れかに記載の可変バルブ制御装置。
  12. 前記負圧抑制制御手段によりシリンダ内の負圧が抑制されるとき、燃料噴射量を減少または停止する燃料噴射量制御手段を備えている請求項２、５、８、９，１０、１１の何れかに記載の可変バルブ制御装置。
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