JP5206565B2 - 内燃機関の制御システム - Google Patents

Description

本発明は、気筒内に発生した既燃ガスを掃気するための内燃機関の制御システムに関する。

内燃機関の吸気バルブおよび／または排気バルブの開弁特性を変更可能な可変動弁機構が知られている。可変動弁機構を利用した技術としては、バルブオーバーラップ期間中に既燃ガスを掃気させようとする技術も提案されている。例えば、遠心過給機を備えた内燃機関において、吸気圧力が排気圧力に比して大きくなる場合に、バルブオーバーラップ期間中にシリンダから排気管へ掃気されて減少する内部ＥＧＲ量を演算し、内部ＥＧＲ掃気量に基づきオーバーラップ期間を制御することにより、遠心過給機の過給遅れを軽減しようとする技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００８−７５５４９号公報 特開２００２−８９３０４号公報 特開２００４−５２６７８号公報 特開２００６−１３２４１０号公報

ところで、位相を可変とする機構と作用角を可変とする機構とを備える内燃機関については、気筒内の既燃ガスを掃気する場合に双方の機構が不用意に制御されると、掃気効果が低減し、加速性能の低下を招く可能性がある。

本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気バルブの位相を変更する機構と排気バルブの作用角を変更する機構とを利用して気筒内の既燃ガスを掃気する内燃機関の制御システムにおいて、掃気効果の低減を抑制して加速性能の向上を図ることにある。

本発明は、上記した課題を解決するために、排気バルブの作用角を変更する可変作用角機構と排気バルブの位相を変更する可変位相機構とを利用してバルブオーバーラップ期間中に気筒内から排気系へ掃気される既燃ガスを増加させる掃気制御を行う内燃機関の制御システムにおいて、掃気制御の開始時に先ず排気バルブの開弁タイミングを掃気制御用の開弁タイミングへ変更し、次いで排気バルブの閉弁タイミングを掃気制御用の閉弁タイミングへ変更するようにした。

詳細には、本発明の内燃機関の制御システムは、
排気バルブの作用角を変更する可変作用角機構と、
排気バルブの位相を変更する可変位相機構と、
バルブオーバーラップ期間のタイミングが所定の目標タイミングとなるように前記可変作用角機構及び前記可変位相機構を制御することにより、気筒内から排気系へ掃気される既燃ガス量を増加させる掃気制御を行う制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、掃気制御を開始するときに、先ず排気バルブの開弁タイミングを掃気
制御用の目標開弁タイミングに変更し、次いで排気バルブの閉弁タイミングを掃気制御用の目標閉弁タイミングに変更すべく前記可変作用角機構及び前記可変位相機構を制御するようにした。

気筒内の既燃ガスを排気系へ掃気させる場合は、バルブオーバーラップ期間中の排気圧が吸気圧より低くなる必要がある。このため、掃気制御実行時におけるバルブオーバーラップ期間のタイミング（開始タイミング及び終了タイミング）は、排気脈動の負圧波が排気ポートへ到達するタイミングと同期するように定められる。よって、本発明に係わる「所定の目標タイミング」は、排気脈動の負圧波が排気ポートへ到達するタイミングと同期するタイミングである。

ところで、掃気制御が開始された時点からバルブオーバーラップ期間のタイミングが掃気制御用のタイミングと一致する時点までの過渡期は、排気脈動の負圧波が排気ポートへ到達するタイミングとバルブオーバーラップ期間のタイミングとが同期しない可能性がある。

例えば、掃気制御が開始されるときに、可変位相機構が可変作用角機構より先に作動され、或いは可変位相機構の動作速度が可変作用角機構の動作速度より速くなると、一の気筒の吸気バルブが開弁する前に他の気筒の排気バルブが開弁する事態が発生し得る。

ここで、上記した過渡時において一の気筒の吸気バルブが開弁する前に他の気筒の排気バルブが開弁すると、一の気筒のバルブオーバーラップ期間中に排気圧が吸気圧を上回る事態が発生し、気筒内に残留する既燃ガスが増加してしまう。

従って、掃気制御が開始されるときに、可変位相機構が可変作用角機構より先に作動され、或いは可変位相機構の動作速度が可変作用角機構の動作速度より速くなると、掃気効果が低減する可能性がある。

これに対し、本発明の内燃機関の制御システムは、掃気制御を開始するときに、先ず排気バルブの開弁タイミングを掃気制御用の目標開弁タイミングに変更し、続いて排気バルブの閉弁タイミングを掃気制御用の目標閉弁タイミングに変更すべく可変作用角機構および／または可変位相機構を制御する。

このような制御手順によると、掃気制御開始後の過渡時において、一の気筒の吸気バルブが開弁する前に他の気筒の排気バルブが開弁する事態が発生し難くなる。その結果、掃気制御開始後の過渡時において、一の気筒のバルブオーバーラップ期間中に排気圧が吸気圧を上回る事態を可及的に回避することができる。

また、本発明に係わる制御手段は、排気バルブの開弁タイミングが掃気制御用の目標開弁タイミングに変更する際に、排気バルブの閉弁タイミングが変化しないように可変作用角機構および／または可変位相機構を制御してもよい。

このような制御によると、一の気筒の吸気バルブが開弁する前に他の気筒の排気バルブが開弁し得る条件下において、バルブオーバーラップ期間が発生し又はバルブオーバーラップ期間が増加されることがなくなる。その結果、掃気制御開始後の過渡時において、気筒内に残留する既燃ガスの増加を抑制することができる。

なお、本発明を適用する内燃機関が吸気バルブの開弁時期を変更可能な機構を備えている場合には、制御手段は、排気バルブの閉弁タイミングと同様に吸気バルブの開弁タイミングも固定することが好ましい。

また、本発明を適用する内燃機関が遠心過給器を具備する場合は、排気バルブの開弁タイミングを掃気制御用の目標開弁タイミングへ変更する際の変更速度が過給圧に応じて調整されるようにしてもよい。

例えば、制御手段は、実際の過給圧が目標過給圧以下である場合は、実際の過給圧が目標過給圧より高い場合に比して、変更速度が遅くなるように可変作用角機構および／または可変位相機構を制御してもよい。

過給圧が低いときに排気バルブの開弁タイミングが急激に遅角されると、排気圧の低下に伴って過給圧も低下する。そのため、気筒内へ流入する新気（空気）が減少する可能性がある。

これに対し、排気バルブの開弁タイミングが徐々に遅角されると、排気圧の低下及び過給圧の低下を緩和することができる。その結果、気筒内へ流入する新気（空気）の減少も緩和される。

本発明によれば、排気バルブの位相を変更する機構と排気バルブの作用角を変更する機構とを利用して気筒内の既燃ガスを掃気する内燃機関の制御システムにおいて、掃気効果の低減を抑制して加速性能の向上を図ることができる。

実施例１において本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。 可変作用角機構の構成を示す図である。 掃気制御開始前の吸気圧と排気圧との関係を示す図である。 掃気制御開始からバルブオーバーラップ期間のタイミングが所望の目標タイミングとなるまでの過渡期における吸気圧と排気圧との関係を示す図である。 掃気制御において排気バルブの開弁タイミングを変更する手順を示す図である。 排気バルブの作用角が変更されたときの吸気圧と排気圧との関係を示す図である。 掃気制御において排気バルブの閉弁タイミングを変更する手順を示す図である。 掃気制御において排気バルブの閉弁タイミングを変更しているときの吸気圧と排気圧との関係を示す図である。 実施例１における掃気制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施例２において本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。 実施例２における掃気制御ルーチンを示すフローチャートである。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施例１＞
先ず、本発明の第１の実施例について図１乃至図９に基づいて説明する。図１は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、複数の気筒２を具備する火花点火式内燃機関（ガソリンエンジン）である。なお、図１においては、複数気筒のうち１つの気筒のみが示されている。

内燃機関１は、シリンダブロック１ａとシリンダヘッド１ｂを具備している。シリンダブロック１ａには、複数の気筒２が形成されている。各気筒２には、ピストン３が摺動自在に内装されている。ピストン３は、コネクティングロッド４を介してクランクシャフト５と連結されている。クランクシャフト５近傍のシリンダブロック１ａには、クランクポジションセンサ６が取り付けられている。

シリンダヘッド１ｂには、各気筒２へ新気（空気）を導くための吸気ポート７が形成されている。吸気ポート７の開口端は、吸気バルブ８により開閉される。吸気バルブ８の基端（バルブステムの基端）は、ロッカーアーム９に当接している。ロッカーアーム９は、揺動自在にシリンダヘッド１ｂに取り付けられており、吸気カム１０と当接している。

吸気カム１０は、吸気カムシャフト１１と一体的に回転してロッカーアーム９を揺動させる。吸気カムシャフト１１は、クランクシャフト５と図示しないチェーン又はベルトを介して連結されており、クランクシャフト５により回転駆動される。また、吸気カムシャフト１１には、クランクシャフト５に対する吸気カムシャフト１１の位相を変更する第１可変位相機構２４が設けられている。第１可変位相機構２４としては、例えば、カムプーリと吸気カムシャフト１１との間に設けられ、カムプーリに対する吸気カムシャフト１１の位相を変更する機構を例示することができる。

また、シリンダヘッド１ｂには、各気筒２で燃焼されたガス（既燃ガス）を排出するための排気ポート１２が形成されている。排気ポート１２の開口端は、排気バルブ１４により開閉される。排気バルブ１４は、排気カムシャフト１５に設けられた排気カム１６により開閉駆動される。

排気カムシャフト１５は、クランクシャフト５と図示しないチェーン又はベルトを介して連結されており、クランクシャフト５により回転駆動される。また、排気カムシャフト１５には、クランクシャフト５に対する排気カムシャフト１５の位相を変更する第２可変位相機構２３が設けられている。第２可変位相機構２３としては、例えば、カムプーリと排気カムシャフト１５との間に設けられ、カムプーリに対する排気カムシャフト１５の位相を変更する機構を例示することができる。

また、排気バルブ１４と排気カム１６との間には、排気バルブ１４の作用角を変更するための可変作用角機構４０が介在している。ここで、可変作用角機構４０の構成について図２に基づいて説明する。図２は、可変作用角機構４０を排気カムシャフト１５の軸方向から見た図である。

図２に示すように、可変作用角機構４０は、排気カム１６とローラロッカーアーム３５との間に配置されている。ローラロッカーアーム３５の基端部は、ラッシュアジャスタ３７により揺動自在に支持されている。ローラロッカーアーム３５の先端部は、排気バルブ１４のバルブステム１４ａの基端部と当接している。

可変作用角機構４０は、排気カムシャフト１５と平行に配置された制御軸４１を有している。制御軸４１は、周方向へ回転自在にシリンダヘッド１ｂに取り付けられている。制御軸４１には、制御アーム４２がボルト４３によって固定されている。制御アーム４２の一部は、制御軸４１の径方向に突出している。制御アーム４２の突出部には、ピン４５が固定されている。ピン４５には中間アーム４４の基端部が回転自在に取り付けられ、中間アーム４４がピン４５を支点として揺動可能になっている。中間アーム４４の先端部には、後述する連結軸５４が固定されている。

また、制御軸４１には、揺動カムアーム５０が揺動可能に支持されている。揺動カムアーム５０は、排気カム１６に対向する側に、スライド面５０ａを有している。また、揺動カムアーム５０は、スライド面５０ａの反対側に、揺動カム面５１を有している。揺動カム面５１は、揺動カムアーム５０の揺動中心からの距離が一定となるように形成された非作用面５１ａと、非作用面５１ａから離れた位置ほど制御軸４１の軸中心からの離間するように形成された作用面５１ｂとで構成されている。

排気カム１６と可変作用角機構４０との間には、前述した中間アーム４４の先端部が位置し、該先端部には連結軸５４が固定されている。連結軸５４には、第１ローラ５２と第２ローラ５３が回転自在に支持されている。その際、第１ローラ５２及び第２ローラ５３の位置と直径は、第１ローラ５２が排気カム１６と当接し且つ第２ローラ５３が揺動カムアーム５０のスライド面５０ａと当接するように決定される。

中間アーム４４は、前述したピン４５を支点として回転（揺動）するため、第１ローラ５２及び第２ローラ５３はピン４５から一定距離を保ちながらスライド面５０ａ及び排気カム１６の周面に沿って揺動する。

また、揺動カムアーム５０には、バネ座５０ｂが形成されている。このバネ座５０ｂには、ロストモーションスプリング３８の一端が当接している。ロストモーションスプリング３８の他端は、シリンダヘッド１ｂに固定されている。このロストモーションスプリング３８により、揺動カムアーム５０のスライド面５０ａが第２ローラ５３に押し当てられるとともに、第１ローラ５２が排気カム１６に押し当てるられる。その結果、第１ローラ５２及び第２ローラ５３は、スライド面５０ａと排気カム１６の周面とに挟持された状態で位置決めされる。

揺動カムアーム５０の下方には前述したローラロッカーアーム３５が位置している。ローラロッカーアーム３５のロッカーローラ３６は、前述したバルブスプリング１４ｂの付勢力とラッシュアジャスタ３７の油圧とにより揺動カム面５１に押し当てられている。

このように構成された可変作用角機構４０によれば、排気カム１６のカムノーズが第１ローラ５２を押動すると、中間アーム４４が揺動しつつ第２ローラ５３がスライド面５０ａを押下する。すなわち、排気カム１６のカムノーズが第１ローラ５２を押動すると、揺動カムアーム５０が制御軸４１を支軸として回転する。

その結果、揺動カム面５１とロッカーローラ３６との接点が非作用面５１ａから作用面５１ｂへ移動し、ローラロッカーアーム３５が押下されることになる。ローラロッカーアーム３５が押下されると、それに伴って排気バルブ１４が開弁する。

また、制御軸４１の回転角度が変更されると、スライド面５０ａ上における第２ローラ５３の位置が変化し、リフト動作時の揺動カムアーム５０の揺動範囲が変化する。例えば、制御軸４１が図２中の反時計回りに回転すると、スライド面５０ａにおける第２ローラ５３の位置が揺動カムアーム５０の先端側に移動する。それに伴い、揺動カム面５１とロッカーローラ３６との当接位置が非作用面５１ａの範囲内において作用面５１ｂから離間する位置へ変化する。

よって、排気カム１６のカムノーズが第１ローラ５２を押動し始めてからローラロッカーアーム３５が揺動し始めるまでに要する揺動カムアーム５０の回転量（回転角度）が増加する。その結果、排気バルブ１４の閉弁タイミングが固定されつつ作用角（及びリフト量）が減少する。

逆に、制御軸４１が図２中の時計回りに回転すると、スライド面５０ａにおける第２ローラ５３の位置が揺動カムアーム５０の基端側へ移動する。それに伴い、揺動カム面５１とローラロッカーアーム３５との当接位置が非作用面５１ａの範囲内において作用面５１ｂに近い位置へ変化する。

よって、排気カム１６のカムノーズが第１ローラ５２を押動し始めてからローラロッカーアーム３５が揺動し始めるまでに要する揺動カムアーム５０の回転量（回転角度）が減少する。その結果、排気バルブ１４の閉弁タイミングが固定されつつ作用角（及びリフト量）が増加する。

ここで図１に戻り、内燃機関１には、ＥＣＵ６０が併設されている。ＥＣＵ６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップラムなどから構成される電子制御ユニットである。ＥＣＵ６０は、前述したクランクポジションセンサ６に加え、アクセルポジションセンサ２０等の各種センサの出力信号が入力されるようになっている。アクセルポジションセンサ２０は、アクセルペダル２１の操作量に応じた電気信号を出力するセンサである。

また、ＥＣＵ６０は、前述した可変作用角機構４０の制御軸４１を回転駆動するためのアクチュエータ２２、第１可変位相機構２４、及び第２可変位相機構２３等と電気的に接続され、それらを電気的に制御する。例えば、ＥＣＵ６０は、内燃機関１が加速運転状態にあるときは、気筒２内に残留する既燃ガス（内部ＥＧＲガス）が減少するように第１可変位相機構２４、第２可変位相機構２３、及び可変作用角機構４０を制御（掃気制御）する。

以下、本実施例における掃気制御について述べる。

掃気制御は、バルブオーバーラップ期間中に気筒２内の既燃ガスを新気（空気）と入れ換えるための制御である。掃気制御を成立させるためには、バルブオーバーラップ期間中の排気圧が吸気圧より低くなる必要がある。すなわち、排気脈動の負圧波が排気ポート１２へ到達するタイミングとバルブオーバーラップ期間とを同期させる必要がある。

また、複数の気筒２を有する内燃機関１では、一の気筒２のバルブオーバーラップ期間が開始される直前に他の気筒２の排気バルブ１４が開弁する可能性がある。そのような場合は、他の気筒２から排出された排気の圧力が一の気筒２の排気ポート１２へ作用する。

ここで、掃気制御開始前の吸気圧と排気圧との関係を図３に示す。図３において、一の気筒（図３中の「自気筒」）に作用する排気圧は、自気筒の次に燃焼される気筒（図３中の「次気筒」）の排気バルブが開弁したときに上昇し始め、吸気上死点（吸気ＴＤＣ）の近傍において吸気圧より高くなる。

図３に示したような状況下で掃気制御が開始された場合に、第２可変位相機構２３が可変作用角機構４０より先に作動し、或いは第２可変位相機構２３の動作速度が可変作用角機構４０の動作速度より速くなると、排気バルブ１４の開弁タイミングが所望の目標開弁タイミングとなる前に排気バルブ１４の閉弁タイミングが遅角される事態が発生し得る。そのような事態が発生すると、気筒２内に残留する既燃ガスが増加する可能性がある。

例えば、掃気制御開始からバルブオーバーラップ期間のタイミングが所望の目標タイミングとなるまでの過渡期は、図４に示すように、バルブオーバーラップ期間（図４中の「Ｏ／Ｌ」）において排気圧が吸気圧より高くなる期間が生じる。このため、掃気制御実行期間の初期において気筒２内に残留する既燃ガスが増加し、吸気の充填効率が低下する可能性がある。

これに対し、本実施例の掃気制御では、ＥＣＵ６０は、排気バルブ１４の作用角を変更した後に位相を変更するようにした。具体的には、ＥＣＵ６０は、先ず、図５に示すように、排気バルブ１４の閉弁タイミングが固定されつつ該排気バルブ１４の作用角が減少するようにアクチュエータ２２を制御（制御軸４１を図２中の反時計回りに回転させる）。すなわち、ＥＣＵ６０は、排気バルブ１４の閉弁タイミングを固定しつつ該排気バルブ１４の開弁タイミングを掃気制御用の目標開弁タイミングまで遅角させる。

排気バルブ１４の閉弁タイミングが固定されつつ開弁タイミングが掃気制御用の目標開弁タイミングまで遅角されると、図６に示すように、次気筒の排気バルブ１４の開弁タイミングが自気筒の吸気バルブ８の開弁タイミングよりも遅くなる。

よって、自気筒に作用する排気圧が吸気圧より高くなるタイミングは、自気筒の吸気上死点（吸気ＴＤＣ）より大幅に遅くなる。なお、排気バルブ１４の開弁タイミングが目標開弁タイミングまで遅角される過程において排気圧が吸気圧より高くなる可能性もあるが、バルブオーバーラップ期間が短い又は殆ど存在しないため気筒内に残留する既燃ガスが増加することも抑制される。

続いて、ＥＣＵ６０は、図７に示すように、排気バルブ１４の開弁タイミングが固定されつつ該排気バルブ１４の作用角が増加するようにアクチュエータ２２及び第２可変位相機構２３を制御する。すなわち、ＥＣＵ６０は、排気バルブ１４の開弁タイミングを固定しつつ排気バルブ１４の閉弁タイミングを掃気制御用の目標閉弁タイミングまで遅角させる。その際、ＥＣＵ６０は、第１可変位相機構２４を制御することにより、バルブオーバーラップ期間の開始時期を調整してもよい。

図６，図７に示した手順により掃気制御が実行されると、図８に示すように、掃気制御開始後の過渡期においても、バルブオーバーラップ期間中に排気圧が吸気圧を上回る事態が可及的に回避される。その結果、掃気制御実行期間の初期においても気筒２内に残留する既燃ガスが極めて少なくなり、吸気の充填効率を高めることが可能となる。その結果、内燃機関１の加速性能を向上させることができる。

以下、本実施例における掃気制御の実行手順について図９に沿って説明する。図９は、掃気制御ルーチンを示すフローチャートである。この掃気制御ルーチンは、予めＥＣＵ６０のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ６０によって周期的に実行される。

図９の掃気制御ルーチンでは、ＥＣＵ６０は、先ずＳ１０１において掃気制御実行条件が成立したか否かを判別する。掃気制御実行条件としては、例えば内燃機関１が加速運転状態にある等の条件を例示することができる。

前記Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ６０は本ルーチンの実行を終了する。一方、前記Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ６０はＳ１０２へ進む。Ｓ１０２では、ＥＣＵ６０は、排気バルブ１４の閉弁タイミングＥＶＣを固定しつつ排気バルブ１４の作用角を減少させるべくアクチュエータ２２を制御する。この処理は、排気バルブ１４の開弁タイミングＥＶＯが掃気制御用の目標開弁タイミングＥＶＯｔｒｇと一致するまで継続される。

Ｓ１０３では、ＥＣＵ６０は、排気バルブ１４の開弁タイミングＥＶＯが目標開弁タイミングＥＶＯｔｒｇと一致したか否かを判別する。排気バルブ１４の開弁タイミングＥＶＯは、制御軸４１の回転角度を検出するセンサ、排気カムシャフト１５の回転角度を検出するセンサ、及びクランクポジションセンサ６等の出力信号から演算することができる。

前記Ｓ１０３において否定判定された場合は、ＥＣＵ６０は、排気バルブ１４の開弁タイミングＥＶＯが目標開弁タイミングＥＶＯｔｒｇと一致するまで前記Ｓ１０２の処理を継続する。一方、前記Ｓ１０３において肯定判定された場合は、ＥＣＵ６０は、Ｓ１０４へ進む。

Ｓ１０４では、ＥＣＵ６０は、排気バルブ１４の開弁タイミングＥＶＯを目標開弁タイミングＥＶＯｔｒｇに固定しつつ排気バルブ１４の作用角を拡大させるべく、アクチュエータ２２及び第２可変位相機構２３を制御する。具体的には、ＥＣＵ６０は、クランクシャフト５に対する排気カムシャフト１５の位相が遅角されるように第２可変位相機構２３を制御しつつ、排気バルブ１４の作用角が拡大するようにアクチュエータ２２を制御する。この処理は、排気バルブ１４の閉弁タイミングＥＶＣが掃気制御用の目標閉弁タイミングＥＶＣｔｒｇと一致するまで継続される。

以上述べたようにＥＣＵ６０が図９の掃気制御ルーチンを実行することにより、本発明に係わる制御手段が実現される。その結果、掃気制御開始時からバルブオーバーラップ期間のタイミングが目標タイミングと一致するまでの過渡期において、気筒２内に残留する既燃ガスを可及的に減少させることができる。よって、内燃機関１の加速性能を向上させることができる。

＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について図１０，図１１に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。

前述した第１の実施例では過給機を備えていない内燃機関に本発明を適用する例について述べたが、本実施例では遠心過給器を備えた内燃機関に本発明を適用する例について述べる。

図１０は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１０において、前述した第１の実施例と同様の構成要素には同一の符号が付されている。

内燃機関１の吸気ポート７には、吸気通路７０が接続されている。吸気通路７０には、遠心過給機（ターボチャージャ）８０のコンプレッサ８１が配置されている。また、内燃機関１の排気ポート１２には、排気通路１２０が接続されている。排気通路１２０には、遠心過給機（ターボチャージャ）８０のタービン８２が配置されている。

コンプレッサ８１より下流の吸気通路７０にはスロットル弁７１が配置されている。スロットル弁７１は、ＥＣＵ６０によって電気的に制御される。また、スロットル弁７１より下流の吸気通路７０には、該吸気通路７０内の圧力を計測する圧力センサ７２が配置されている。

このように構成された内燃機関１において掃気制御が行われる場合に、排気バルブ１４の開弁タイミングが目標開弁タイミングへ急激に変更されると、排気圧が低下して遠心過給機８０の仕事量が減少（過給圧が低下）する可能性がある。過給圧が低下すると、気筒２内へ供給される新気（空気）量が減少するため、内燃機関１の加速性能が低下する。

これに対し、本実施例の掃気制御では、ＥＣＵ６０は、排気バルブ１４の開弁タイミングが目標開弁タイミングへ変更される際の変更速度（作用角の減少速度）を、前記圧力センサ７２の出力信号（過給圧）に応じて調整するようにした。

具体的には、ＥＣＵ６０は、圧力センサ７２の出力信号値が目標過給圧より高い場合は、排気バルブ１４の作用角が最大速度で変更されるようにアクチュエータ２２を制御する。この場合、作用角変更前の過給圧が目標過給圧より高いため、作用角の変更によって過給圧が低下しても加速性能の低下が抑制される。

また、ＥＣＵ６０は、圧力センサ７２の出力信号値が目標過給圧以下である場合は、排気バルブ１４の作用角が徐々に変更されるようにアクチュエータ２２を制御する。その際の変更速度は、予め実験的に求められた固定速度であってもよいが、圧力センサ７２の出力信号と目標過給圧との差が大きくなるほど遅くされるようにしてもよい。この場合、排気圧の急激な低下が緩和されるため、過給圧が大幅に低下しなくなる。

このように過給圧に応じて作用角の変更速度が調整されると、過給圧の低下を緩和しつつ掃気効果を高めることができる。

以下、本実施例における掃気制御の実行手順について図１１に沿って説明する。図１１は、本実施例における掃気制御ルーチンである。図１１において、前述した第１の実施例の掃気制御ルーチン（図９を参照）と同等の処理には同一の符号が付されている。

第１の実施例の掃気制御ルーチンと本実施例の掃気制御ルーチンとの差違は、Ｓ１０２の代わりにＳ２０１−Ｓ２０３が実行される点にある。すなわち、ＥＣＵ６０は、Ｓ１０１において肯定判定された場合に、Ｓ２０１へ進む。Ｓ２０１では、ＥＣＵ６０は、圧力センサ７２の出力信号値（過給圧）が目標過給圧より高いか否か判別する。

前記Ｓ２０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ６０は、Ｓ２０２へ進む。Ｓ２０２では、ＥＣＵ６０は、排気バルブ１４の閉弁タイミングＥＶＣを固定しつつ排気バルブ１４の作用角を最大速度で減少させるべくアクチュエータ２２を制御する。すなわち、ＥＣＵ６０は、アクチュエータ２２に印加される駆動電流を最大値に設定する。

また、前記Ｓ２０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ６０は、Ｓ２０３へ進む。Ｓ２０３では、ＥＣＵ６０は、排気バルブ１４の閉弁タイミングＥＶＣを固定しつつ排気バルブ１４の作用角を徐々に減少させるべくアクチュエータ２２を制御する。その際、ＥＣＵ６０は、アクチュエータ２２に印加される駆動電流を圧力センサ７２の出力信号値（過給圧）に応じて決定してもよい。例えば、ＥＣＵ６０は、圧力センサ７２の出力信号値（過給圧）が小さくなるほど駆動電流を少なくしてもよい。

なお、前記したＳ２０１乃至Ｓ２０３の処理は、排気バルブ１４の開弁タイミングＥＶＯが目標開弁タイミングＥＶＯｔｒｇと一致するまで継続される。すなわち、ＥＣＵ６０は、Ｓ１０３において肯定判定されるまでＳ２０１乃至Ｓ２０３の処理を繰り返し実行する。

このようにＥＣＵ６０が掃気制御ルーチンを実行すると、過給圧の低下を緩和しつつ掃気効果の低下を抑制することができる。よって、内燃機関１の加速性能を高めることが可能となる。

なお、前述した第１及び第２の実施例では、排気バルブ１４の開弁タイミングを変化させずに作用角を変更可能な可変作用角機構４０を例示したが、排気バルブ１４の閉弁タイミングを変化させずに作用角を変更可能な可変作用角機構、又は排気バルブ１４の開弁タイミング及び閉弁タイミングを変化させつつ作用角を変更可能な可変作用角機構であってもよい。その場合は、排気バルブ１４の開弁タイミングを掃気制御用の目標開弁タイミン
グまで遅角させる際に、第２可変位相機構２３を併用すればよい。

１ 内燃機関
１ａ シリンダブロック
１ｂ シリンダヘッド
２ 気筒
６ クランクポジションセンサ
７ 吸気ポート
８ 吸気バルブ
９ ロッカーアーム
１０ 吸気カム
１１ 吸気カムシャフト
１２ 排気ポート
１４ 排気バルブ
１４ａ バルブステム
１４ｂ バルブスプリング
１５ 排気カムシャフト
１６ 排気カム
２０ アクセルポジションセンサ
２１ アクセルペダル
２２ アクチュエータ
２３ 第２可変位相機構
２４ 第１可変位相機構
３５ ローラロッカーアーム
３６ ロッカーローラ
３７ ラッシュアジャスタ
３８ ロストモーションスプリング
４０ 可変作用角機構
６０ ＥＣＵ
７０ 吸気通路
７１ スロットル弁
７２ 圧力センサ
８０ 遠心過給機
１２０ 排気通路

Claims (3)

1. 複数の気筒を有する内燃機関の制御システムにおいて、
   排気バルブの作用角を変更する可変作用角機構と、
   排気バルブの位相を変更する可変位相機構と、
   バルブオーバーラップ期間中に気筒内の既燃ガスが新気と入れ換わるように前記可変作用角機構及び前記可変位相機構を制御する掃気制御を行う制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、掃気制御を開始するときに、先ず排気バルブの開弁タイミングを自気筒の吸気バルブの開弁タイミングに対して次気筒の排気バルブの開弁タイミングが遅くなる掃気制御用の目標開弁タイミングに遅角し、次いで排気バルブの閉弁タイミングを自気筒の排気バルブの閉弁タイミングが自気筒の吸気バルブの開弁タイミングより遅くなる掃気制御用の目標閉弁タイミングに遅角すべく前記可変作用角機構及び前記可変位相機構を制御することを特徴とする内燃機関の制御システム。
2. 請求項１において、前記制御手段は、排気バルブの開弁タイミングを掃気制御用の目標開弁タイミングに変更する際に、排気バルブの閉弁タイミングが固定されるように前記可変作用角機構および／または前記可変位相機構を制御することを特徴とする内燃機関の制御システム。
3. 請求項１又２において、内燃機関の排気エネルギを利用して吸気を過給する遠心過給器と、
   前記遠心過給機による吸気の過給圧を取得する取得手段と、を更に備え、
   前記制御手段は、前記取得手段により取得された過給圧が目標過給圧以下である場合は、前記取得手段により取得された過給圧が目標過給圧より高い場合に比して、排気バルブの開弁タイミングを掃気制御用の目標開弁タイミングへ変更する際の変更速度が遅くなるように前記可変作用角機構および／または前記可変位相機構を制御することを特徴とする内燃機関の制御システム。

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