JP5185247B2 - 車載用内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気バルブ及び／又は排気バルブの開閉タイミング（以下、単にバルブタイミングあるいは位相と称することがある）を運転状態に応じて変更することのできる可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関（以下、単に機関と称することがある）の制御装置に係り、特に、スラッジ等の異物の堆積に起因する可変バルブタイミング機構の作動不良を生じ難くできる車載用内燃機関の制御装置に関する。

現在、地球温暖化や大気汚染などの環境問題を背景として、自動車の燃費、排気ガス規制が強まっている。この規制に対応するため、最近の車載用内燃機関には標準的に可変バルブタイミング機構が装備されている。この可変バルブタイミング機構は、吸気バルブ及び／又は排気バルブの開閉タイミング（クランク角度で見た位相）を任意に変更（進遅角）することを可能とし、機関の運転状態に応じて最適なバルブタイミングに制御することで燃費、排気、出力、運転性能等の向上を図ろうとするものである。

この可変バルブタイミング機構としては、モータを駆動源とする電動式のものと、機関のクランク軸により回転駆動されるオイルポンプの吐出圧を駆動源とする油圧式のものとがある。油圧式可変バルブタイミング機構は、オイルポンプの吐出圧が低いときや水温が低いときは応答性が悪化する問題はあるものの導入コストが低いため多くの車載用内燃機関に適用されている。

しかし、油圧式であることから、次のような問題があった。

すなわち、油圧式の可変バルブタイミング機構の主要部を構成するアクチュエータは、通常、吸気又は排気カムプーリと一体のロータハウジングとその内部に配在された、吸気又は排気カム軸と一体のベーンロータとからなっているが、前記ロータハウジング内に導入されるオイル（作動油）中にはスラッジ等の微小異物が混在し、この微小異物がロータの遠心力でハウジングの内周面に付着するとともに、ハウジングに対するロータの相対回動により、最大進角位置付近まで押しやられて堆積する。この堆積した異物により、ロータの摺動性が低下したり、ロータが不適切な状態でロックしてしまう等の作動不良が発生するおそれがあった。

このような作動不良が発生した場合、運転状態に対し最適なバルブタイミングに制御できないため、燃費、排気、運転性能等が悪化する。この問題を解決するため、可変バルブタイミング機構を機関運転中に定期的に最適なバルブタイミングより進角又は遅角させ、アクチュエータ内部に堆積した異物を掃きだし、クリーニングする必要があるが、機関運転中に前記クリーニングを行なうと、バルブタイミングが適切でなくなるため、燃費、排気、運転性能等が悪化してしまう。

この対策として特許文献１では、機関への燃料の供給が停止しているとき、バルブタイミングを進角させて、蓄積した異物をクリーニングしている。燃料供給が停止しているときにクリーニングを行なうため、排気、燃費性能の悪化は発生しない。また、特許文献２では、スロットルバルブが開状態から全閉に移行したとき、バルブタイミングを進角させてクリーニングを行なうため、クリーニングに伴う、機関トルクの変動を最小限に抑制することが可能である。

特許第4049905（特開平11-200903）号公報 特開2001-263102号公報

しかしなが、前記従来技術では、クリーニング中はバルブタイミングを最適なバルブタイミングより進角または遅角させるため、クリーニング中に運転者から機関への出力要求が発生した場合、すなわち、アクセルペダルが踏み込まれた場合、その出力要求を満たすことができなくなるという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、燃費、排気、運転性能等を悪化させることなく、また、出力要求を阻害することなく、可変バルブタイミング機構のクリーニングを行なうことのできる車載用内燃機関の制御装置を提供することにある。

前記目的を達成すべく、本発明に係る車載用内燃機関の制御装置は、吸気バルブ及び／又は排気バルブの開閉タイミングを当該機関及びその搭載車両の運転状態に応じて変更することのできる油圧式可変バルブタイミング機構を備え、当該機関搭載車両に対するブレーキペダル操作による制動指令があったとき、前記開閉タイミングを該制動指令があった時点より進角側又は遅角側に変更することを特徴としている。

好ましい態様では、前記制動指令として、ブレーキペダルが所定量以上踏み込まれたことを示す信号もしくは情報が用いられる。

前記制動指令があったとき、好ましくは、前記開閉タイミングを進角限界又は遅角限界もしくはその近傍に変更するようにされる。

他の好ましい態様では、前記制動指令に基づき前記開閉タイミングを進角側又は遅角側に変更した後、当該機関搭載車両に対するブレーキペダル操作による制動解除指令があったとき、前記開閉タイミングを前記制動指令があったときとは逆方向に変更してその状態を所定時間維持するようにされる。

他の好ましい態様では、前記制動解除指令として、ブレーキペダルの踏み込み量が前記所定量以上では無くなったことを示す信号もしくは情報が用いられる。

前記制動解除指令があったとき、好ましくは、前記開閉タイミングを前記可変バルブタイミング機構による進遅角の無い状態に戻すようにされる。

他の好ましい態様では、前記可変バルブタイミング機構内に蓄積した異物を除去すべく、前記制動指令に基づく開閉タイミングの変更を行なうようにされる。

他の好ましい態様では、前記開閉タイミングを変更する際の前記可変バルブタイミング機構に対する制御量を、ブレーキペダル踏み込み量と、機関の運転状態をあらわす、冷却水温、回転数、負荷の大きさ、及び吸気温等のうちの少なくとも一つとに基づいて設定するようにされる。

他の好ましい態様では、前記制動解除指令があったとき、前記開閉タイミングが前記可変バルブタイミング機構による進遅角の無い状態に戻るまで、機関の点火時期や燃料噴射量等を補正するようにされる。

本発明に係る車載用内燃機関の制御装置の好ましい態様では、例えば、ブレーキペダルが踏まれているときに、可変バルブタイミング機構のクリーニングを行なうとともに、運転者がブレーキペダルからアクセルペダルに踏み変えるまでに、バルブタイミングを最適なバルブタイミングに戻すようにされるので、可変バルブタイミング機構のクリーニングを、燃費、排気、運転性能等を悪化させることなく、また、出力要求を阻害することなく、確実かつ効果的に行なうことができる。

本発明に係る制御装置の一実施形態を、それが適用された可変バルブタイミング機構を備えた車載用内燃機関の一例と共に示す概略構成図。 図１に示される可変バルブタイミング機構周りの構成を示す斜視図。 図２に示される可変バルブタイミング機構の主要部を構成する油圧式アクチュエータとオイルコントロールバルブを示す概略断面図。 図３に示されるオイルコントロールバルブの動作説明に供される図。 図１に示されるＥＣＵ周りの構成を示す概略図。 ＥＣＵが実行する各種制御の概要を示す機能ブロック図。 可変バルブタイミング機構による吸気バルブの位相制御の説明に供される図。 可変バルブタイミング機構の制御を行なう際の処理手順の一例を示すブロック図。 可変バルブタイミング機構のクリーニングを行なう際の処理手順の一例を示すブロック図。 図９のブロック９０２（クリーニング実行許可判定）の詳細構成例を示す図。 図９のブロック９０３（ブレーキ踏み込み時クリーニングデューティ演算）の詳細構成例を示す図。 図９のブロック９０４（ブレーキ踏み込み解除時クリーニングデューティ演算）の詳細構成例を示す図。 可変バルブタイミング機構のクリーニングを行なった際の各部の挙動、制御量、操作量の変化の一例を示すタイムチャート。 可変バルブタイミング機構のクリーニングを行なう際の処理手順を一例を示すフローチャート。 クリーニング実行許可判定ルーチンの一例を示すフローチャート。 ブレーキ踏み込み時クリーニングデューティ演算ルーチンの一例を示すフローチャート。 ブレーキ踏み込み解除時クリーニングデューティ演算ルーチンの一例を示すフローチャート。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る制御装置の一実施形態（実施例）を、それが適用された可変バルブタイミング機構を備えた車載用内燃機関の一例と共に示す概略構成図である。

図１において、本実施形態の制御装置１が適用された内燃機関１０は、例えば４つの気筒＃１、＃２、＃３、＃４（図には＃１を代表して示す）を有する火花点火式の多気筒機関であって、シリンダヘッド１１ａ及びシリンダブロック１２からなるシリンダ１１と、このシリンダ１１の各気筒＃１、＃２、＃３、＃４内に摺動自在に嵌挿されたピストン１５と、を有し、ピストン１５はコンロッド１４を介してクランク軸１３に連結されている。ピストン１５上方には、所定形状の燃焼室（天井ないしルーフ部）を持つ燃焼作動室１７が画成され、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４の燃焼作動室１７には、点火コイル３４から高電圧化された点火信号が供給される点火プラグ３５が臨設されている。

燃料の燃焼に供せられる空気は、エアークリーナ１９から、ホットワイヤ式等のエアフローセンサ５３や電制スロットル弁２５が配在された管状通路部分（スロットルボディ等）、コレクタ２７、吸気マニホールド（多岐管）２８、吸気ポート２９等からなる吸気通路２０を通り、その下流端（吸気ポート２９端部）に配在された吸気バルブ２１を介して各気筒＃１、＃２、＃３、＃４の燃焼作動室１７に吸入される。そして、吸気通路２０の下流部分（吸気マニホールド２８）には、各気筒（＃１、＃２、＃３、＃４）毎に、吸気ポート２９に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁３０が臨設され、また、吸気マニホールド２８には吸気圧（吸気通路２０におけるスロットル弁２５より下流側の内圧）及び吸気温を検出するための吸気センサ５９（吸気圧センサと吸気温センサとを兼ねる）が配在されている。

燃焼作動室室１７に吸入された空気と燃料噴射弁３０から噴射された燃料との混合気は、点火プラグ３５による火花点火により燃焼せしめられ、その燃焼廃ガス（排ガス）は、燃焼作動室１７から排気バルブ２２を介して排気ポート４１、排気マニホールド４２、排気浄化用触媒（例えば三元触媒）５０が設けられた排気管４５等からなる排気通路４０を通って外部（大気中）に排出される。排気通路４０における触媒５０より上流側には空燃比センサ（酸素濃度センサ）５７が配在されている。

また、各気筒（＃１、＃２、＃３、＃４）毎に配備された燃料噴射弁３０には、燃料タンク内の燃料（ガソリン等）が燃料ポンプや燃圧レギュレータ等を備えた燃料供給機構により所定燃圧に調圧されて供給され、燃料噴射弁３０は、後述するＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）１００から供給される、そのときの運転状態に応じたパルス幅（開弁時間に相当する）を持つ駆動パルス信号により開弁駆動され、その開弁時間に応じた量の燃料を吸気ポート２９に向けて噴射するようになっている。

クランク軸１３の一端には、クランクプーリ６３が取付固定され、吸気バルブ２１を開閉するための吸気カム軸２３の一端には、位相変更用の吸気カムプーリ６１が外嵌され、排気バルブ２２を開閉するための排気カム軸２４の一端には、通常のカムプーリ６２が外嵌固定されている。各プーリ６１，６２，６３の外周部には歯が設けられており、各プーリ６１、６２、６３にはタイミングベルト６５が掛け回され、クランク軸１３の回転が、吸気カム軸２３には前記カムプーリ６１及びそれに内蔵されている油圧式アクチュエータ７０（後述）を介して伝達され、排気カム軸２４にはカムプーリ６２を介して伝達される。なお、吸気カムプーリ６１及び排気カムプーリ６２に対するクランクカムプーリ６３の回転数比は１：２となっている。

また、機関１０には、前記クランク軸１３により回転駆動されるようにオイルポンプ６６が付設され、このオイルポンプ６６から吐出される作動油により、機関１０内の潤滑等が行なわれるとともに、後述する油圧式可変バルブタイミング機構６０への作動油圧の供給が行なわれる。

上記構成に加えて、本実施例の機関１０には、吸気バルブ２１の開閉タイミング（位相）を機関１０及び該機関搭載車両の運転状態に応じて変更することのできる油圧式可変バルブタイミング機構６０が装備されている。

以下、図２〜図４を参照しながら本実施例の可変バルブタイミング機構６０の構成を説明する。

本実施例の可変バルブタイミング機構６０は、吸気カムプーリ６１に対して吸気カム軸２３を相対回動させることにより吸気バルブ２１の開閉タイミング（位相）を進遅角させるもので、吸気カムプーリ６１に内蔵された油圧式アクチュエータ７０と、該油圧式アクチュエータ７０とオイルポンプ６６との間に配在されたオイルコントロールバルブ８０とを備えている。

油圧式アクチュエータ７０は、前記吸気カムプーリ６１に一体的に設けられたロータハウジング７２と、吸気カム軸２３に外嵌固定（例えばスプライン結合により）されたベーンロータ（羽根車）７３とを備えている。ロータハウジング７２は、円環状ベース部７２ｂと該ベース部７２ａから半径方向内方に突出する４枚の仕切板部７２ａとを有し、ベーンロータ７３は、円板状部７３ｂと該円板状部７３ｂから半径方向外方に突出する４枚のベーン部７３ａとを有している。ロータハウジング７２の４枚の仕切板部７２ａは、等角度（９０度）間隔で配在され、それらの先端部にはベーンロータ７３の円板状部７３ｂの外周面に圧接するようにシール材７４が装着されている。ベーンロータ７３の４枚のベーン部７３ａは、それぞれ隣り合う仕切板部７２ａ−７２ａ間に位置するように等角度（９０度）間隔で配在され、それらの先端部にはロータハウジング７２の円環状ベース部７２ｂの内周面に圧接するようにシール材７４が装着されている。

かかる構成により、４枚の仕切板部７２ａと４枚のベーン部７３ａとの間には、交互に容積が可変の進角室７５と遅角室７６とが４つずつ画成される。この４つの進角室７５と遅角室７６には、オイルポンプ６６からオイル通路６７→オイルコントロールバルブ８０→油圧通路６８又は６９を介して作動油（作動油圧）が供給される。

一方、前記オイルコントロールバルブ８０は、油圧供給ポート９０、進角ポート９１、遅角ポート９２、及びドレインポート８８、８９を有するバルブハウジング８５、ソレノイド８３、プランジャ８４、スプール８６、圧縮コイルばね８７を備えており、ソレノイド８３が通電励磁されていない状態では、図３に示される如くに、スプール８６が圧縮コイルばね８７に押されて右行端に位置している。ソレノイド８３を通電励磁すると、プランジャ８４がスプール８６を左方向に押すため、圧縮コイルばね８７の付勢力に打ち勝ってスプール８６が左方向に移動する。スプール８６の左方向への移動量は、ソレノイド８３に対する通電量（供給電流値）に比例して大きくなる。

前記バルブハウジング８５の油圧供給ポート９０は、オイルポンプ６６の吐出口に接続されたオイル通路６７に、進角ポート９１は位相進角油圧通路６８に、遅角ポート９２は位相遅角油圧通路６９に、ドレインポート８８、８９は図示しないドレイン通路にそれぞれ接続されている。

図４（ａ）に示される如くに、スプール８６が右行端に位置しているときは、油圧供給ポート９０と遅角ポート９２とが連通し、また、同時にドレインポート８８と進角ポート９１とが連通する。このため、オイルポンプ６６から吐出される作動油は遅角室７６に導かれ、進角室７５の作動油はドレイン通路を通ってオイルパンへ排出される。よって、ベーンロータ７３及びそれと一体の吸気カム軸２３は、吸気カムプーリ６１に対して逆回転方向に相対回動して、その位相を遅角室７６への作動油導入量（作動油圧）に応じたクランク角度分だけ遅角させ、これによって、図７に示される如くに、吸気バルブ２１の開閉タイミング（位相）が遅角せしめられ、吸気バルブ２１がより遅く開かれるようになる。

図４（ｂ）に示される如くに、スプール８６が中央（右行端と左行端との中間）に位置しているときは、油圧供給ポート９０、進角ポート９１、遅角ポート９２、ドレインポート８８、８９の全てが閉じられる。このため、作動油の流れは無く、ベーンロータ７３は吸気カムプーリ６１に対して位相を変化させない。

図４（ｃ）に示される如くに、スプール８６が左行端に位置しているときは、油圧供給ポート９０と進角ポート９１が連通し、また、同時にドレインポート８９と遅角ポート９２とが連通する。このため、オイルポンプ６６から吐出される作動油は、進角室７５に導かれ、遅角室７６の作動油はドレイン通路を通ってオイルパンへ排出される。よって、ベーンロータ７３及びそれと一体の吸気カム軸２３は、吸気カムプーリ６１に対して同一回転方向に相対回動し、その位相を進角室７５への作動油導入量（作動油圧）に応じたクランク角度分だけ進角させ、これによって、図７に示される如くに、吸気バルブ２１の開閉タイミング（位相）が進角せしめられ、吸気バルブ２１がより早く開かれるようになる。

一方、前記機関１０の種々の制御、つまり、前記燃料噴射弁３０による燃料噴射制御、前記点火プラグ３５による点火時期制御、前記油圧式可変バルブタイミング機構６０による吸気バルブ２１の開閉タイミング（位相）の制御等を行うべく、マイクロコンピュータを内蔵するＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）１００が備えられている。

ＥＣＵ１００は、基本的には、図５に示される如くに、それ自体はよく知られているもので、ＭＰＵ１０１、ＥＰ-ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、Ａ／Ｄ変換器を含む入出力回路（Ｉ/Ｏ_ＬＳＩ）１０５、ドライバ（図示省略）等で構成される。コントロールユニット１００においては、後述する如くの各種のセンサ類からの信号を入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された各種の制御信号を出力し、アクチュエータである燃料噴射弁３０、点火コイル３４、オイルコントロールバルブ８０等に所定の制御信号を所定のタイミングで供給して燃料噴射制御、点火時期制御、吸気バルブ位相制御等を実行する。

コントロールユニット１００には、入力信号として、アクセルセンサ５１により検出されるアクセルペダル３１の踏み込み量（アクセル操作量）に応じた信号、ブレーキセンサ５２により検出されるブレーキペダル３２の踏み込み量に応じた信号、エアフローセンサ５３により検出される吸入空気量に応じた信号、スロットルセンサ５４により検出されるスロットル弁２５の開度（スロットル開度）に応じた信号、クランク軸１３に添設されたクランク角センサ（回転数センサ）５５から得られるクランク軸１３（に設けられた歯付きディスク５５ａ）の回転（機関回転数）・位相（クランク角）をあらわす信号（クランク角センサ５５からは、例えば、回転角１度毎にパルス信号が出力される）、吸気カム軸２３に添設されたカム角センサ５６から得られるカム軸２３（に設けられた歯付きディスク５６ａ）の回転・位相をあらわす信号（このカム角センサ５６からは、例えば１８０℃A毎にパルス信号が出力され、このパルス信号と前記クランク角センサ５５からのパルス信号とに基づいて気筒判定等が行われる）、排気通路４０における三元触媒５０より上流側に配在された空燃比センサ５７からの排気空燃比（酸素濃度）に応じた信号、シリンダブロック１２に配設された水温センサ５８により検出される機関冷却水温に応じた信号、吸気通路２０に配設された吸気センサ５９により検出される吸気圧及び吸気温に応じた信号、機関１０の運転、停止のメインスイッチであるイグニッションキースイッチ（図示省略）からの信号等が供給される。さらに、変速機のPレンジ、Nレンジ、Dレンジ等のシフトポジションや車速等の情報は、車両（統合）コントロールユニット（ＴＣＵ）２００からユニット間通信によりもたらされる。

コントロールユニット１００は、前記各種の入力信号に基づいて機関１０の運転状態を認識し、この運転状態に基づいて、燃料噴射制御、点火時期制御、吸気バルブ位相制御等の機関１０の主要な操作量を演算する。

ここで、ＥＣＵ１００が行なう可変バルブタイミング機構６０の制御、言い換えれば、油圧通路を切換えるオイルコントロールバルブ８０（ソレノイド８３）の制御について説明する。

クランク軸１３に対する吸気カム軸２３の位相（実カム位相）は、クランク角センサ５５から出力されるクランク軸１３の回転位置を表す信号と、カム角センサ５６から出力される吸気カム軸２３の回転位置を表す信号を用いて、ＥＣＵ１００により算出される。

コントロールユニット１００は、機関１０及び該機関搭載車両の運転状態に基づいて算出される目標カム位相と実カム位相が等しくなるように、ソレノイド８３に対する通電量をフィードバック制御する。ここでは、ソレノイド８３に対する通電量の制御を、単位時間内における、ソレノイド８３に電圧を印加する時間と印加しない時間の割合（デューティ比）を変化させる、いわゆるデューティ制御によって行なう。この場合、デューティ（％）を大きくすると、ソレノイド８３に対する通電量（供給電流値）が増加し、スプール８６は、図４（ｃ）のように左行端位置をとり、実カム位相は進角方向に変位する。デューティを小さくすると、ソレノイド８３に対する通電量（供給電流値）が減少し、スプール８６は、図４（ａ）のように右行端位置をとり、実カム位相は遅角方向に変位する。デューティを中間の値にすると、ソレノイド８３に対する通電量（供給電流値）も中間的な値となり、スプール８６は、図４（ｂ）のように中間位置をとり、実カム位相は変化しない。

上記のような可変バルブタイミング機構６０の制御を行なうコントロールユニット１００は、図６に機能ブロックで示されているように、機関回転数及びクランク角速度を算出する回転数計算手段１０１、吸入空気量計算手段１０２、基本噴射量計算手段１０３、基本噴射量補正係数計算段１０４、基本点火時期計算手段１０５、空燃比帰還制御係数算出手段１０８、目標空燃比設定手段１０９、基本噴射量補正手段１１０、点火時期補正手段１１２、及びバルブタイミング制御手段１３０を備える。

機関回転数計算手段１０１は、クランク角センサ５５からのパルス信号の単位時間当たりの変化（例えばパルスの立ち上がりもしくは立ち下がり）の回数（到来数）をカウントして所定の演算処理を行うことにより単位時間あたりの機関回転数を計算する。

吸入空気量計算手段１０２は、エアフローセンサ５３からの信号を電圧−流量変換し、機関の吸入する空気量を求め、求められた空気量に対して、空気量計測時点とシリンダ（燃焼作動室１７）流入時点での遅れを補正する。遅れの補正は、空気流の到達時間の1次遅れ補償等であるが、詳細は割愛する。

基本噴射量計算手段１０３は、機関回転数計算手段１０１及び吸入空気量計算手段１０２で計算された機関回転数及び吸入空気量に基づいて、基本噴射量及び機関負荷を計算する。

基本噴射量補正係数計算手段１０４は、基本噴射量計算手段１０３で計算された基本噴射量に対する補正係数を計算する。

基本点火時期計算手段１０５、前述の機関回転数及び機関負荷に基づいて機関の各領域における最適な点火時期をマップ検索等で設定する。

空燃比帰還制御係数計算手段１０８は、空燃比センサ５７からの信号に基づき、燃焼に供せられる混合気が後述する目標空燃比に保たれるようにＰＩＤ制御による空燃比帰還制御係数を計算する。なお、前記空燃比センサ５７は、本例では、排気空燃比に対して比例的な信号を出力するものが使用されているが、排気ガスが理論空燃比に対して、リッチ側にあるか／リーン側にあるかで２値（High-Low）レベル信号を出力するものでも差し支えはない。

目標空燃比設定手段１０９は、前述の機関回転数及び機関負荷により機関の各領域における最適な目標空燃比をマップ検索等で決定する。ここで決定された目標空燃比は、前述の空燃比帰還制御係数計算手段１０８の空燃比帰還制御に用いられる。

基本噴射量補正手段１１０は、前述の基本噴射量に基本噴射量補正係数、加減速燃料補正量、及び空燃比帰還制御係数等による補正を施す。

点火時期補正手段１１２は、前述の基本点火時期計算手段１０５でマップ検索された点火時期にエンジンの冷却水温等で補正を施す。

バルブタイミング制御手段１３０は、クランク角センサ５５からの信号とカム角センサ５６からの信号に基づいて吸気バルブ２１の開閉タイミング（位相）に対する進角量を計算する。進角量の補正は学習値であるが、詳細は割愛する。目標バルブタイミングは、前記機関回転数計算手段１０１で計算された機関回転数及び前記基本噴射量計算手段１０３で計算された機関負荷等により機関の各領域における最適なバルブタイミングをマップ検索等で決定する。

一方、可変バルブタイミング機構６０のクリーニングは、後述するクリーニング可否判定手段にて許可と判定されたとき行なう。

図８は、可変バルブタイミング機構６０の制御、すなわち吸気バルブ２１のバルブタイミング（位相）制御を行なう際の処理手順の一例を示すブロック図である。

ここでは、ブロック８０１でクランク角センサ信号入力及びカム角センサ信号入力により、バルブタイミングの進角量を演算する。ブロック８０２で制御デューティ値及び前述のバルブタイミングの進角量により補正量を学習し、進角量を補正する。ブロック８０３では機関回転数、機関水温、機関吸気温、機関負荷、ブレーキペダル踏み込み量、アクセルペダル踏み込み量等、機関の運転状態により、目標バルブタイミングを決定する。

差分器８０４で、前述の補正されたバルブタイミングの進角量と、目標バルブタイミングの進角量差を演算する。ブロック８０５で前述の進角量差及び機関水温により、フィードバックデューティを演算する。ブロック８０６では機関回転数及び機関水温から、バルブタイミングの停止デューティ(図４（ｂ）に示される状態のデューティ)を演算する。ブロック８０７では制御デューティ及び補正させた進角量から求めた進角速度により、可変バルブタイミング機構６０のデューティ−進角速度特性を学習する。加算器８０８でフィードバックデューティ、停止デューティ、前述のデューティ−進角速度特性学習値を加算し、制御デューティ基本量を演算する。

ブロック８０９で制御デューティ基本量に、電源電圧（図示せず）の補正を加え、ブロック８１０で機関水温の補正を加え、通常制御デューティ値を演算する。ブロック８１１では機関回転数、機関水温、機関吸気温、機関負荷、ブレーキペダル踏み込み量、アクセルペダル踏み込み量等により、クリーニング可能か否かを判定し、不可と判定されたときは、通常制御デューティ値、可能と判定されたときは後述するクリーニングデューティ値を出力する。クリーニングデューティ値は、機関回転数、機関水温、ブレーキペダル踏み込み量等に基づいて演算する。

図９は、可変バルブタイミング機構６０のクリーニングを行なう際の処理手順の一例を示すブロック図である。

ここでは、ブロック９０１でブレーキペダル踏み込み量が所定量より大きいか否かでブレーキ踏み込み判定を行なう。ブロック９０２では機関回転数、機関水温、機関吸気温、機関負荷、アクセルペダル踏み込み量等の機関の状態からクリーニング実行可能か否かを判定する。ブロック９０３では、機関回転数、機関水温、ブレーキペダル踏み込み量等機関の運転状態からブレーキ踏み込み時のクリーニングデューティを演算する。ブロック９０４は機関回転数、機関水温、ブレーキペダル踏み込み量等機関の運転状態からブレーキ踏み込み解除時のクリーニングデューティを演する。ブロック９０６ではブロック９０５の真の出力に所定時間の遅れを加える。論理積９０８ではクリーニング実行許可判定とブロック９０７の出力により、クリーニング実行判定を行なう。

スイッチ９０９では、クリーニング実行判定により、通常制御デューティとクリーニングデューティを切り換える。スイッチ９１０では、ブレーキ踏み込み判定により、ブレーキ踏み込み時クリーニングデューティとブレーキ踏み込み解除時クリーニングデューティを切り換える。

図１０は、図９のブロック９０２（クリーニング実行許可判定）の詳細構成例を示す。

ブロック１００１では、アクセルペダル踏み込み量からアクセルペダルが踏み込まれているか否かを判定する。ブロック１００２では、機関回転数が所定値より大きいか否かを判定する。ブロック１００３では、機関回転数を時間で微分し、ブロック１００４では、前述の機関回転数時間微分値が所定値より大きいか否かを判定する。ブロック１００５では、機関水温が所定値より大きいか否かを判定する。ブロック１００６では、機関吸気温が所定値より大きいか否かを判定する。ブロック１００７では、機関負荷が所定値より大きいか否かを判定する。論理積ブロック１００８は、上述した全ての判定結果が成立しているか否かを判定する。

図１１は、図９のブロック９０３（ブレーキ踏み込み時クリーニングデューティ演算）の詳細構成例を示す。

ブロック１１０８では、機関回転数を時間で微分する。ブロック１１０１では、機関回転数時間微分値及び機関回転数を用いて、マップからデューティ基本値を求める。ブロック１１０２では、機関水温を用いて、テーブルからデューティ補正量を求める。ブロック１１０４では、ブレーキペダル踏み込み量からブレーキペダル踏み込み量が所定量より大きいか否かでブレーキ踏み込み判定を行なう。ブロック１１０５では、タイマーによりブレーキ踏み込み判定の継続時間を計測する。テーブル１１０６はブレーキ踏み込み判定継続時間からデューティ補正量２を求める。積ブロック１１０７では上述の、デューティ基本値とデューティ補正量とデューティ補正量２を積算し、ブレーキ踏み込み時クリーニングデューティを算出する。

図１２は、図９のブロック９０４（ブレーキ踏み込み解除時クリーニングデューティ演算）の詳細構成例を示す。

ブロック１２０８は、機関回転数を時間で微分する。ブロック１２０１は、機関回転数時間微分値及び機関回転数を用いて、マップからデューティ基本値を求める。ブロック１２０２は、機関水温を用いて、テーブルからデューティ補正量を求める。ブロック１２０４では、ブレーキペダル踏み込み量からブレーキペダル踏み込み量が所定量以下か否かでブレーキ踏み込み解除判定をする。ブロック１２０５では、ブレーキ踏み込み解除判定の継続時間を計測する。ブロック１２０６は、ブレーキ踏み込み解除判定継続時間に基づき、テーブルからデューティ補正量３を求める。積算器１２０７では、前記デューティ基本値とデューティ補正量とデューティ補正量３を積算し、ブレーキ踏み込み解除時クリーニングデューティを算出する。

図１３は、上記した如くの態様で、可変バルブタイミング機構６０のクリーニングを行なった際の各部の挙動、制御量、操作量の変化の一例を示すタイムチャートである。

時点t0では、ブレーキペダル踏み込み量が所定量（判定値）より大きいが、機関回転数がクリーニング実行回転数下限未満のため、クリーニング実行許可判定が下されず、クリーニングは行なわれない。時点t1では、ブレーキペダル踏み込み量が判定値より大きく、機関回転数がクリーニング実行回転数下限より大きいため、ブレーキペダルの踏み込み量と、機関の水温、回転数、負荷の大きさ、吸気温、学習値等のうちの少なくとも一つの運転状態とにより、ブレーキ踏み込み時クリーニングデューティを演算し、吸気バルブ２１の開閉タイミング（位相）を機関の運転状態に最適な開閉タイミングよりを進角させ、クリーニングを開始する。このクリーニングが実行されると進角室７５に作動油が導入されてベーンロータ７３が吸気カムプーリ６１及びロータハウジング７２に対して相対回動せしめられるので、油圧式アクチュエータ７０内部に堆積している異物が除去される。

なお、図１３（Ｅ）において、破線は、前記した本発明実施例のクリーニングを行なわない場合のバルブタイミング（吸気バルブ２１の開閉タイミング）、すなわち最適なバルブタイミングを示している。

時点t2においては，ブレーキペダルの踏み込み量がブレーキ踏み込み判定値以下のため、ブレーキペダルの踏み込み量と、機関の水温、回転数、負荷の大きさ、吸気温、学習値等のうちの少なくとも一つの運転状態とに基づいて、ブレーキ踏み込み解除時クリーニングデューティを演算し、最適なバルブタイミングよりバルブタイミングを遅角させ、上述したブレーキペダル踏み込み時のクリーニングで除去できなかった異物をクリーニングする。

時点t3においては、ブレーキペダル踏み込み判定解除後、所定時間クリーニングを行なったので、クリーニングを終了する。この所定時間とは、運転者がアクセルペダルからブレーキペダルに踏みかえる時間より十分小さな時間とする。

時点t4において、アクセルペダルが踏み込まれ出力要求が発生する。このとき、バルブタイミングはクリーニングを行なわなかった場合のバルブタイミングに一致しているので出力の低下は発生しない。

図１４は、可変バルブタイミング機構６０のクリーニングを行なう際の処理手順を一例を示すフローチャートである。

ステップ１４０１で、ブレーキペダルの踏み込み量を読み込む。ステップ１４０２で、ブレーキペダルが所定値より踏み込まれているか判定する。所定値より踏み込まれていないと判定された場合（１４０２：ＮＯ）には、ステップ１４１３へ進む。ブレーキペダルが踏み込まれていると判定された場合（１４０２：ＹＥＳ）には、ステップ１４０３へ進む。ステップ１４０３ではクリーニングの実施許可を判定する。不許可と判定された場合（１４０４：ＮＯ）には、ステップ１４１３へ進む。許可と判定された場合（１４０４：ＹＥＳ）には、ステップ１４０５へ進む。ステップ１４０５ではブレーキペダルの踏み込み量を読み込む。ステップ１４０６でブレーキペダルが所定値より踏み込まれているか判定する。所定値より踏み込まれていないと判定された場合（１４０６：ＮＯ）ステップ１４０８に進む。ブレーキペダルが踏み込まれていると判定された場合（１４０６：ＹＥＳ）には、ステップ１４０７へ進む。ステップ１４０７では上述のブレーキペダルが踏み込まれていると判定された継続時間を計測するタイマ１をカウントアップし、ブレーキペダルが踏み込まれていないと判定された継続時間を計測するタイマ２をリセットする。ステップ１４０９では、ブレーキ踏み込み時クリーニングデューティを演算する。ステップ１４０８では上述したタイマ１をリセットし、タイマ２をカウントアップする。ステップ１４１０では、ブレーキ踏み込み解除時クリーニングデューティを演算する。ステップ１４１１では、演算したデューティを出力する。ステップ１４１２ではタイマ２が所定値を超えているか判定する。超えていると判定された場合（１４１２：ＹＥＳ）ステップ１４１３へ進む。超えていないと判定された場合（１４１２：ＮＯ）ステップ１４０３へ進む。ステップ１４１３ではタイマ１及びタイマ２をリセットする。

図１５は、図１０のブロック図に対応するクリーニング実行許可判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。

ステップ１５０１では、アクセルペダル踏み込み量、機関回転数機関水温、機関吸気温、機関負荷、前回の機関回転数を読み込む。ステップ１５０２では、機関回転数と前回の機関回転数の差分計算を行なう。ステップ１５０３では、アクセルペダル踏み込み量が０であることを判定する。ステップ１５０４では、機関回転数、機関水温、機関吸気温機関回転数差分のそれぞれが所定値より大きいか否か判定する。ステップ１５０５では、機関負荷が所定値より小さいか否か判定する。ステップ１５０６では、上述した全ての条件が成立しているか否か判定し、全て成立しているときはクリーニング実施許可判定をする。

図１６は、図１１のブロック図に対応するブレーキ踏み込み時クリーニングデューティ演算ルーチンの一例を示すフローチャートである。ステップ１６０１では、ブレーキペダル踏み込み量、機関回転数、機関水温、前回の機関回転数、上述したタイマ１の読み込みを実施する。ステップ１６０２では、機関回転数と前回の機関回転数の差分計算する。ステップ１６０３では、回転数差分及び機関回転数より、デューティ基本値をマップ検索する。ステップ１６０４は、機関水温よりデューティ補正量をテーブル検索する。ステップ１６０５では、ブレーキペダル踏み込み量が所定値より大きいか判定する。ステップ１６０６では、ブレーキペダル踏み込み量が所定値より大きい状態の継続時間を計測する。ステップ１６０７では、上述した継続時間よりデューティ補正量２をテーブル検索する。ステップ１６０８では、デューティ基本値にデューティ補正量及びデューティ補正量２の補正をする。

図１７は、図１２のブロック図に対応するブレーキ踏み込み解除時クリーニングデューティ演算ルーチンの一例を示すフローチャートである。

ステップ１７０１では、ブレーキペダル踏み込み量、機関回転数、機関水温、前回の機関回転数、上述したタイマ１の読み込みを行なう。ステップ１７０２では、機関回転数と前回の機関回転数の差分を計算する。ステップ１７０３では、回転数差分及び機関回転数より、デューティ基本値をマップ検索する。ステップ１７０４は、機関水温よりデューティ補正量をテーブル検索する。ステップ１７０５では、ブレーキペダル踏み込み量が所定値以下か判定する。ステップ１７０６では、ブレーキペダル踏み込み量が所定値以下の状態の継続時間を計測する。ステップ１７０７では、上述した継続時間よりデューティ補正量３をテーブル検索する。ステップ１７０８では、デューティ基本値にデューティ補正量及びデューティ補正量３の補正をする。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、吸気バルブに代えて、あるいは、それと合わせて、排気バルブのバルブタイミング（開閉タイミング）を変更する可変バルブタイミング機構を採用した場合でも、本発明を同様に適用できる。

また、上記実施形態では、ブレーキペダルの踏み込み量が所定量以上となったときから所定時間内に、可変バルブタイミング機構６０のクリーニングを行なうようにされているが、その他、エンジンブレーキ作動時等にも前記クリーニングを行なうようにしてもよい。

１０ 内燃機関
１３ クランク軸
２１ 吸気バルブ
２２ 排気バルブ
２３ 吸気カム軸
２９ 排気カム軸
３１ アクセルペダル
３２ ブレーキペダル
５１ アクセルセンサ
５２ ブレーキセンサ
５５ クランク角センサ
５６ カム角センサ
６０ 可変バルブタイミング機構
６１ 吸気カムプーリ
６２ 排気カムプーリ
６３ クランクプーリ
６５ タイミングベルト
７０ 油圧式アクチュエータ
７２ ロータハウジング
７３ ベーンロータ
７５ 進角室
７６ 遅角室
８０ オイルコントロールバルブ

Claims (9)

1. 吸気バルブ及び／又は排気バルブの開閉タイミングを当該機関及びその搭載車両の運転状態に応じて変更することのできる油圧式可変バルブタイミング機構を備えた車載用内燃機関の制御装置であって、
   当該機関搭載車両に対するブレーキペダル操作による制動指令があったとき、前記開閉タイミングを該制動指令があった時点より進角側又は遅角側に変更することを特徴とする車載用内燃機関の制御装置。
2. 前記制動指令として、前記ブレーキペダルが所定量以上踏み込まれたことを示す信号もしくは情報が用いられていることを特徴とする請求項１に記載の車載用内燃機関の制御装置。
3. 前記制動指令があったとき、前記開閉タイミングを進角限界又は遅角限界もしくはその近傍に変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記制動指令に基づき前記開閉タイミングを進角側又は遅角側に変更した後、当該機関搭載車両に対するブレーキペダル操作による制動解除指令があったとき、前記開閉タイミングを前記制動指令があったときとは逆方向に変更してその状態を所定時間維持することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の車載用内燃機関の制御装置。
5. 前記制動解除指令として、前記ブレーキペダルの踏み込み量が前記所定量以上では無くなったことを示す信号もしくは情報が用いられていることを特徴とする請求項４に記載の車載用内燃機関の制御装置。
6. 前記制動解除指令があったとき、前記開閉タイミングを前記可変バルブタイミング機構による進遅角の無い状態に戻すことを特徴とする請求項４又は５に記載の車載用内燃機関の制御装置。
7. 前記可変バルブタイミング機構内に蓄積した異物を除去すべく、前記制動指令に基づく開閉タイミングの変更を行なうことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の車載用内燃機関の制御装置。
8. 前記開閉タイミングを変更する際の前記可変バルブタイミング機構に対する制御量を、ブレーキペダル踏み込み量と、機関の運転状態をあらわす、冷却水温、回転数、負荷の大きさ、及び吸気温等のうちの少なくとも一つとに基づいて設定することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の車載用内燃機関の制御装置。
9. 前記制動解除指令があったとき、前記開閉タイミングが前記可変バルブタイミング機構による進遅角の無い状態に戻るまで、機関の点火時期や燃料噴射量等を補正することを特徴とする請求項４から８のいずれか一項に記載の車載用内燃機関の制御装置。

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