JP5251685B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、オイルの圧力により吸気バルブの開閉タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構を備える内燃機関の制御装置に関する。

従来、この種の内燃機関の制御装置としては、例えば特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載のものも含め、従来一般の制御装置の内燃機関は、オイルポンプから供給されるオイルの圧力により吸気バルブの開閉タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構を備えている。そして例えば、内燃機関の中負荷時において、吸気バルブの開閉タイミングを進角させて吸気バルブと排気バルブとが共に開弁している期間（以下、「バルブオーバラップ期間」）を大きくすることによりポンピングロスを低減して内燃機関の燃料消費量を低減するようにしている。

特開平９―２５６８７９号公報

ところで、一般にオイルの温度が高くなるほどオイルの粘度は低くなることから、オイルの温度が高くなることにともなってバルブタイミング可変機構に供給されるオイルの圧力が低くなると、吸気バルブの開閉タイミングを進角させるに際して、これを安定して行うことができなくなる。その結果、内燃機関の燃料消費量を的確に低減することができないといった問題が生じる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の燃料消費量を的確に低減することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、機関出力軸により回転駆動されるハウジングと、同ハウジングに収容されるとともに圧力室に供給されるオイルの圧力により同ハウジングとの相対回転位相が変更される可動部とを有し、前記ハウジングに対する前記可動部の相対回転位相を変更することにより吸気バルブの開閉タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構を備える内燃機関の制御装置において、内燃機関は前記バルブタイミング可変機構に供給されるオイルの圧力段を可変とする圧力段可変機構を備え、前記吸気バルブの開閉タイミングを進角させるに際して、前記ハウジングに対する前記可動部の相対回転変動度合が所定度合以下となるように前記圧力段可変機構を制御する制御部を備えることをその要旨としている。

同構成によれば、吸気バルブの開閉タイミングを進角させるに際して、例えばオイルの温度が高いことに起因してバルブタイミング可変機構に供給されるオイルの圧力が低いときには、圧力段可変機構の制御を通じてオイルの圧力段を高圧側に切り替えることによりオイルの圧力を上昇させることができる。これにより、ハウジングに対して可動部が過度に相対回転変動することを抑制することができる。従って、内燃機関の燃料消費量を的確に低減することができるようになる。

また、ハウジングに対する可動部の過度の相対回転変動が抑制されることから、可動部とハウジングとの衝突を抑制することができ、可動部やハウジングの摩耗等が生じることを抑制することができるようにもなる。

（２）請求項１に記載の内燃機関の制御装置は、請求項３に記載の発明によるように、前記圧力段可変機構は、機関駆動式のオイルポンプから吐出されるオイルの圧力を調節することにより前記バルブタイミング可変機構に供給されるオイルの圧力段を可変とするといった態様をもって具体化することができる。

（３）請求項２に記載の内燃機関の制御装置は、請求項３に記載の発明によるように、前記制御部は、機関回転速度が所定の切り替え回転速度を上回ることをもってオイルの圧力段をそのときの圧力段よりも高圧側の所定の圧力段とするといった態様をもって具体化することができる。

（４）請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、前記バルブタイミング可変機構に供給されるオイルの圧力を推定する圧力推定手段を備え、前記制御部は、前記圧力推定手段により推定されるオイルの圧力が低いときには高いときに比べて前記所定の切り替え回転速度を小さな値として設定することをその要旨としている。

上記構成によるように、推定されるオイルの圧力が低いときには高いときに比べて所定の切り替え回転速度を小さな値として設定するようにすれば、機関回転速度が所定の切り替え回転速度を上回ることをもってオイルの圧力段をそのときの圧力段よりも高圧側の所定の圧力段とする圧力段可変機構を備える内燃機関にあって、吸気バルブの開閉タイミングを進角させる際に、これを安定して行う上で、切り替え回転速度をそのときどきのオイルの圧力に応じて的確に設定することができるようになる。

（５）請求項４に記載の内燃機関の制御装置は、請求項５に記載の発明によるように、前記バルブタイミング可変機構に供給されるオイルの温度を検出する温度検出手段を備え、前記圧力推定手段は、前記温度検出手段により検出されるオイルの温度に基づいて当該オイルの圧力を推定するといった態様をもって具体化することができる。

（６）請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記ハウジングに対する前記可動部の相対回転変動度合を検出する相対回転変動度合検出手段を備え、前記制御部は、前記相対回転変動度合検出手段により検出される前記相対回転変動度合に基づいて前記圧力段可変機構を制御することをその要旨としている。

同構成によれば、ハウジングに対する可動部の相対回転変動度合を検出し、例えば同相対回転変動度合が大きいときには、オイルの圧力を上昇させる必要があるとして、圧力段可変機構によりオイルの圧力段が高圧側に変更されるようになる。これにより、ハウジングに対する可動部の過度の相対回転変動を抑制することができる。従って、内燃機関の燃料消費量を的確に低減することができるようになる。

（７）請求項７に記載の発明は、機関駆動式のオイルポンプと、同オイルポンプから供給されるオイルの圧力により吸気バルブの開閉タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構とを備える内燃機関の制御装置において、内燃機関は前記バルブタイミング可変機構に供給されるオイルの圧力段を可変とする圧力段可変機構を備え、前記圧力段可変機構によりオイルの圧力段をそのときの圧力段に維持するとともに前記吸気バルブの目標開閉タイミングをそのときの開閉タイミングよりも進角側とする進角制御を実行する進角制御部と、前記圧力段可変機構によりオイルの圧力段をそのときの圧力段よりも低圧側に変
更するとともに前記吸気バルブの開閉タイミングを前記進角制御における開閉タイミングよりも遅角側とする低圧段制御を実行する低圧段制御部と、前記進角制御及び前記低圧段制御の一方を実行した場合に想定される内燃機関の燃料消費量をそれぞれ算出する燃料消費量算出部と、を備え、前記進角制御及び前記低圧段制御のうち前記燃料消費量算出部により算出される内燃機関の燃料消費量が少ない方の制御を実行することをその要旨としている。

同構成によれば、例えば進角制御を実行するよりも低圧段制御を実行する方が、内燃機関の燃料消費量が少なくなる場合には、進角制御に代えて低圧段制御が実行される。従って、内燃機関の燃料消費量を的確に低減することができるようになる。

（８）請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の内燃機関の制御装置において、前記バルブタイミング可変機構に供給されるオイルの圧力を推定する圧力推定手段と、前記圧力推定手段により推定されるオイルの圧力に基づいて同オイルの圧力のもとでの前記吸気バルブの開閉タイミングの進角限界タイミングを算出する進角限界タイミング算出部と、を備え、前記進角制御部は前記進角限界タイミング算出部により算出される進角限界タイミングを前記吸気バルブの開閉タイミングとすることをその要旨としている。

同構成によれば、進角制御における吸気バルブの目標開閉タイミングが、そのときのオイルの圧力のもとで吸気バルブの開閉タイミングの進角限界タイミングとされる。これにより、内燃機関の燃料消費量を一層的確に低減することができるようになる。

（９）請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置は、請求項９に記載の発明によるように、前記圧力段可変機構は、機関駆動式のオイルポンプから吐出されるオイルの圧力が所定のリリーフ圧力以上となると同オイルの一部をリリーフするリリーフ弁と、同リリーフ弁におけるリリーフ圧を変更するリリーフ圧変更部とを備えてなるといった態様をもって具体化することができる。

本発明に係る内燃機関の制御装置の第１実施形態について、バルブタイミング可変機構を中心としたオイル供給システムの概略構成を示すブロック図。 同実施形態におけるクランク角と吸気バルブのバルブリフト量及び排気バルブのバルブリフト量との関係を示すグラフ。 同実施形態における機関回転速度と圧力段可変機構により調圧された後のオイルの圧力との関係の一例を示したグラフ。 同実施形態におけるバルブタイミング可変機構に供給されるオイルの圧力と、ハウジングに対する可動部の相対回転変動度合との関係を示したグラフ。 同実施形態における切り替え回転速度設定制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態におけるオイルの温度と切り替え回転速度との関係を規定したマップ。 同実施形態における切替え回転速度設定処理を実行した際の作用を説明するグラフであって、機関回転速度と、圧力段可変機構により調圧された後のオイルの圧力との関係を示したグラフ。 本発明に係る内燃機関の制御装置の第２実施形態について、内燃機関制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態におけるオイルの圧力と、同圧力のもとでの吸気バルブの進角限界タイミングとの関係を規定したマップ。 同実施形態における吸気バルブの進角限界タイミングと燃料消費量との関係を規定したマップである。

＜第１実施形態＞
以下、図１〜図７を参照して、本発明に係る内燃機関の制御装置の第１実施形態について説明する。

図１に、本実施形態に係る内燃機関１におけるバルブタイミング可変機構５を中心としたオイル供給システムの概略構成を示す。
同図に示すように、内燃機関１には、オイルパン２の内部に貯留されているオイルを内燃機関１の各部位に対して供給するための主供給通路３が設けられている。主供給通路３には、内燃機関１により駆動されてオイルを吸引・吐出するオイルポンプ４が設けられている。内燃機関１の運転に伴ってオイルポンプ４が駆動されると、オイルパン２内のオイルが主供給通路３を通じてオイルポンプ４により吸引される。そしてオイルは、主供給通路３の下流側に吐出されて、吸気バルブの開閉タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構５、その他のオイルの圧力により駆動される各種装置、及び内燃機関１の被潤滑部等に供給される。

バルブタイミング可変機構５は、内燃機関１の出力軸であるクランクシャフトからの動力が伝達されるハウジング５１を備えている。ハウジング５１の内周面には、断面略扇状をなす２つの凹部５２が等角度間隔にて形成されている。また、ハウジング５１の内部には、吸気バルブを開閉駆動する吸気カムシャフトに連結された可動部５３が回転自在に収容されている。可動部５３の外周面には、上記凹部５２に収容される態様にて２つの凸部５４が等角度間隔にて形成されている。また、各凹部５２の内部を各凸部５４によりそれぞれ区画することにより、各凸部５４の回転方向前後には２つの圧力室５５，５６が形成される。ここで、ハウジング５１及び可動部５３は図中に矢印Ａにて示す回転方向にそれぞれ回転するように構成されており、可動部５３の凸部５４の回転方向後側端面と凹部５２の回転方向前側端面との間に形成される圧力室が進角側圧力室５５とされ、可動部５３の凸部５４の回転方向前側端面と凹部５２の回転方向後側端面との間に形成される圧力室が遅角側圧力室５６とされる。

進角側圧力室５５には、同圧力室５５にオイルを供給する或いは同圧力室５５からオイルを排出するための進角側オイル通路３１が接続されている。また、遅角側圧力室５６には、同圧力室５６にオイルを供給或いは同圧力室５５からオイルを排出するための遅角側オイル通路３２が接続されている。進角側オイル通路３１及び遅角側オイル通路３２は、それぞれオイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶ）３３を介して主供給通路３及び排出通路９に接続可能となっている。ＯＣＶ３３は電磁式の４ポート方向弁であり、電子制御装置８により制御される。そして、ＯＣＶ３３の開閉態様を切り替えることにより各オイル通路３１，３２を通じてのオイルの供給態様或いは排出態様を切り替えることにより、各圧力室５５，５６におけるオイルの圧力を調節する。こうした構成において、各圧力室５５，５６におけるオイルの圧力を変更することによりハウジング５１と可動部５３との相対回転位相が変更されると、クランクシャフトと吸気カムシャフトとの相対回転位相が変更されて吸気バルブの開閉タイミングが変更される。

具体的には、進角側圧力室５５にオイルを供給する一方、遅角側圧力室５６からオイルを排出することにより、ハウジング５１に対して可動部５３を回転方向Ａに向けて相対的に回転させると、吸気バルブの開閉タイミングが進角する。これとは反対に、遅角側圧力室５６にオイルを供給する一方、進角側圧力室５５からオイルを排出することにより、ハウジング５１に対して可動部５３を回転方向Ａとは反対方向に向けて相対的に回転させると、吸気バルブの開閉タイミングが遅角する。

また、主供給通路３には、オイルポンプ４の下流側と上流側とを接続するリリーフ通路６が設けられている。リリーフ通路６には、内燃機関１の各部位に対して供給するオイルの圧力段を高圧段と低圧段とで２段に切り替える圧力段可変機構７が設けられている。圧力段可変機構７は、オイルポンプ４から吐出されるオイルの圧力が所定のリリーフ圧力以上となると同オイルの一部をリリーフするリリーフ弁７１と、リリーフ弁７１におけるリリーフ圧を変更するリリーフ圧変更部７２とを備えている。圧力段可変機構７（リリーフ圧変更部７２）は電子制御装置８により制御される。

電子制御装置８には、機関回転速度ＮＥを検出する機関回転速度センサ８１の出力信号、内燃機関１の冷却水の温度（以下、「冷却水温」）ＴＨＷを検出する水温センサ８２の出力信号、吸入空気量ＧＡを検出する吸入空気量センサ８３の出力信号が入力されている。更に、電子制御装置８には、オイルの温度ＴＨＯを検出するオイル温度センサ８４の出力信号が入力されている。電子制御装置８は、これら各種のセンサ８１〜８４の出力信号に基づいて内燃機関１の運転状態を把握し、これに応じてバルブタイミング可変機構５や圧力段可変機構７を含む内燃機関１の制御を実行する。

次に、図２を参照して、バルブタイミング可変機構５の制御（以下、「バルブタイミング制御」）について説明する。尚、図２は、クランク角と吸気バルブのバルブリフト量及び排気バルブのバルブリフト量との関係を示すグラフである。

同図に実線にて示すように、内燃機関１の低負荷時においては、吸気バルブの開閉タイミングを遅角させて（開弁タイミングを遅くして）、排気バルブ（破線）と吸気バルブとが共に開弁している期間（以下、バルブオーバラップ期間）をなくすことにより、排気が気筒内や吸気ポートに吹き返される量を少なく抑えて燃焼の安定性を高めることで内燃機関１の燃料消費量を低減するようにしている。また、同図に一点鎖線にて示すように、内燃機関１の中負荷時においては、吸気バルブの開閉タイミングを進角させて（開弁タイミングを早くして）、バルブオーバラップ期間を大きくすることにより、ポンピングロスを低減して内燃機関１の燃料消費量を低減するようにしている。

次に、図３を参照して、圧力段可変機構７の基本制御（以下、「圧力段基本制御」）について説明する。尚、図３は、機関回転速度ＮＥと圧力段可変機構７により調圧された後のオイルの圧力Ｐとの関係の一例を示したグラフである。

同図に示すように、圧力段基本制御では、機関回転速度ＮＥが所定の切り替え回転速度ＮＥｘを上回ると、オイルの圧力段が低圧段から高圧段へと切り替えられる。オイルの圧力段が低圧段から高圧段に切り替えられることで、同一の機関回転速度ＮＥにおけるオイルの圧力Ｐをオイルの圧力段が切り替えられない場合に比べて上昇させることができる。

ところで、一般にオイルの温度が高くなるほどオイルの粘度は低くなることから、オイルの温度が高くなることにともなってバルブタイミング可変機構５に供給されるオイルの圧力が低くなると、吸気バルブの開閉タイミングを進角させるに際して、すなわちハウジング５１に対する可動部５３の相対回転位相を変更するに際して、ハウジング５１に対して可動部５３を安定して相対回転させることができなくなる。その結果、内燃機関１の燃料消費量を的確に低減することができないといった問題が生じる。また、ハウジング５１に対して可動部５３が過度に相対回転変動して可動部５３とハウジング５１との衝突が生じることに起因して、可動部５３やハウジング５１に摩耗等が生じるおそれがある。

そこで、本実施形態では、電子制御装置８を通じて、吸気バルブの目標開閉タイミングがそのときの開閉タイミングよりも進角側に設定される場合に、吸気バルブの開閉タイミングを進角させるに際して、ハウジング５１に対する可動部５３の相対回転変動度合Δθ
（°ＣＡ）が所定度合Δθｔｈ（°ＣＡ）以下となるように圧力段可変機構７を制御するようにしている。これにより、ハウジング５１に対して可動部５３が過度に相対回転変動することを抑制することで、内燃機関１の燃料消費量の的確な低減を図るようにしている。また、可動部５３とハウジング５１との衝突を抑制することで、可動部５３やハウジング５１における摩耗等の発生を抑制するようにしている。

図４は、バルブタイミング可変機構５に供給されるオイルの圧力Ｐｖと、ハウジング５１に対する可動部５３の相対回転変動度合Δθとの関係を示したグラフである。
同図に示すように、オイルの圧力Ｐｖが高くなるほど、ハウジング５１に対する可動部５３の相対回転変動度合Δθは小さくなる。このため、オイルの圧力Ｐｖを必要最低圧力Ｐｒｅｑ以上とすると、ハウジング５１に対する可動部５３の相対回転変動度合Δθが所定度合Δθｔｈ以下となる。ただし、オイルの圧力Ｐｖを不要に上昇させると、内燃機関１におけるオイルポンプ４の駆動負荷が大きくなることに起因して燃料消費量が増大することとなる。

これらのことから、本実施形態では、圧力段可変機構７における切り替え回転速度ＮＥｘを以下に示す態様にて可変設定することにより、ハウジング５１に対する可動部５３の相対回転位相を変更するに際して、バルブタイミング可変機構５に供給されるオイルの圧力Ｐｖを、ハウジング５１に対する可動部５３の相対回転変動度合Δθが所定度合Δθｔｈ以下となるような大きさに制御するとともに、内燃機関１におけるオイルポンプ４の駆動負荷の不要な増大を抑制するようにしている。

次に、図５及び図６を参照して、圧力段可変機構７の切り替え回転速度設定制御について説明する。尚、図５は、切り替え回転速度設定制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置８を通じて、内燃機関１の運転中に所定期間毎に繰り返し実行される。また、図６は、オイルの温度ＴＨＯと切り替え回転速度ＮＥｘとの関係を規定したマップである。

図５に示すように、この処理では、まず、そのときのオイルの温度ＴＨＯを読み込む（ステップＳ１０１）。そして、次に、図６に示すマップ１を参照して、オイルの温度ＴＨＯに基づいて圧力段可変機構７における切り替え回転速度ＮＥｘを設定する（ステップＳ１０２）。ここでは、同図に示すように、切り替え回転速度ＮＥｘは、オイルの温度ＴＨＯが高くなるほど小さくなるように設定されている。こうして切り替え回転速度ＮＥｘが設定されると、この一連の処理を一旦終了する。

次に、図７を参照して、本実施形態における切り替え回転速度設定制御を実行した際の作用について説明する。尚、図７は、切替え回転速度設定処理を実行した際の作用を説明するグラフであって、機関回転速度ＮＥと、圧力段可変機構７により調圧された後のオイルの圧力Ｐとの関係を示したグラフである。

同図に実線にて示すように、オイルの温度ＴＨＯが比較低い第１温度ＴＨＯ１である場合には、切り替え回転速度ＮＥｘが第１切り替え回転速度ＮＥｘ１に設定される。この場合には、機関回転速度ＮＥが第１切り替え回転速度ＮＥｘ１となるまではオイルの圧力段が低圧段とされる。ここで、機関回転速度ＮＥが第１切り替え回転速度ＮＥｘ１よりも小さい第１回転速度ＮＥ１となることをもって吸気バルブの開閉タイミングを進角させるとすると、機関回転速度ＮＥが第１回転速度ＮＥ１となるときには、オイルの圧力Ｐは必要最低圧力Ｐｒｅｑよりも大きくなっていることから（図中「Ｂ」）、ハウジング５１に対する可動部５３の相対回転変動度合Δθが所定度合Δθｔｈ以下となる。

一方、同図に破線にて示すように、オイルの温度ＴＨＯが第１温度ＴＨＯ１よりも高い
第２温度ＴＨＯ２である場合には、仮に切り替え回転速度ＮＥｘを第１切り替え回転速度ＮＥｘ１とした場合には、機関回転速度ＮＥが第１回転速度ＮＥ１となるときには、オイルの圧力Ｐは必要最低圧力Ｐｒｅｑよりも小さくなることから（図中「Ｃ」）、ハウジング５１に対する可動部５３の相対回転変動度合Δθが所定度合Δθｔｈよりも大きくなる。

これに対して、本実施形態では、切り替え回転速度が第１回転速度ＮＥ１よりも小さい第２切り替え回転速度ＮＥｘ２に設定される（ＮＥｘ２＜ＮＥ１）。この場合には、機関回転速度ＮＥが第２切り替え回転速度ＮＥｘ２となるとオイルの圧力段が高圧段とされるため、機関回転速度ＮＥが第１回転速度ＮＥ１となるときには、オイルの圧力Ｐは必要最低圧力Ｐｒｅｑよりも大きくなっていることから（図中「Ｄ」）、ハウジング５１に対する可動部５３の相対回転変動度合Δθが所定度合Δθｔｈ以下となる。

以上説明した本実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）内燃機関１のバルブタイミング可変機構５は、機関出力軸により回転駆動されるハウジング５１と、ハウジング５１に収容されるとともに圧力室５５，５６に供給されるオイルの圧力によりハウジング５１との相対回転位相が変更される可動部５３とを有し、ハウジング５１に対する可動部５３の相対回転位相を変更することにより吸気バルブの開閉タイミングを可変とする。また、内燃機関１はバルブタイミング可変機構５に供給されるオイルの圧力段を可変とする圧力段可変機構７を備える。そして、電子制御装置８を通じて、吸気バルブの開閉タイミングを進角させるに際して、ハウジング５１に対する可動部５３の相対回転変動度合が所定度合以下となるように圧力段可変機構７を制御することとした。こうした構成によれば、吸気バルブの開閉タイミングを進角させるに際して、例えばオイルの温度が高いことに起因してバルブタイミング可変機構５に供給されるオイルの圧力が低いときには、圧力段可変機構７の制御を通じてオイルの圧力段を高圧側に切り替えることによりオイルの圧力を上昇させることができる。これにより、ハウジング５１に対して可動部５３が過度に相対回転変動することを抑制することができる。従って、内燃機関１の燃料消費量を的確に低減することができるようになる。また、ハウジング５１に対する可動部５３の過度の相対回転変動が抑制されることから、可動部５３とハウジング５１との衝突を抑制することができ、可動部５３やハウジング５１の摩耗等が生じることを抑制することができるようにもなる。

（２）バルブタイミング可変機構５に供給されるオイルの圧力Ｐが低いときには高いときに比べて圧力段可変機構７における切り替え回転速度ＮＥｘを小さな値として設定することとした。これにより、吸気バルブの開閉タイミングを進角させる際に、これを安定して行う上で切り替え回転速度ＮＥｘをそのときどきのオイルの圧力Ｐに応じて的確に設定することができる。
＜第２実施形態＞
以下、図８〜図１０を参照して、本発明に係る内燃機関の制御装置の第２実施形態について説明する。

本実施形態では、以下に説明する進角制御及び低圧段制御のうち内燃機関１の燃料消費量が少ない方の制御を実行することにより、内燃機関１の燃料消費量の的確な低減を図るようにしている。尚、本実施形態における内燃機関１の構成は、先の第１実施形態における内燃機関１と同様の構成であることから、重複する構成の説明については割愛している。

次に、図８〜図１０を参照して、本実施形態における内燃機関制御について説明する。尚、図８は、内燃機関制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャート
に示される一連の処理は、電子制御装置８を通じて、内燃機関１の運転中において圧力段可変機構７によりオイルの圧力段が高圧段とされているときに所定期間毎に繰り返し実行される。また、図９は、バルブタイミング可変機構５に供給されるオイルの圧力Ｐｖと、同圧力Ｐｖのもとで実現することのできる吸気バルブの進角限界タイミングＴａｄｖとの関係を規定したマップである。また、図１０は、吸気バルブの進角限界タイミングＴａｄｖと、吸気バルブの開閉タイミングを進角限界タイミングＴａｄｖとした場合に想定される燃料消費量Ｃａｄｖとの関係を規定したマップである。

図８に示すように、この処理では、まず、機関回転速度ＮＥ、オイルの温度ＴＨＯを読み込む（ステップＳ２０１）。そして、次に、機関回転速度ＮＥ及びオイルの温度ＴＨＯに基づいてバルブタイミング可変機構５に供給されるオイルの圧力Ｐｖを推定する（ステップＳ２０２）。ここでは、機関回転速度ＮＥが高いほどオイルの圧力Ｐｖが大きな値として推定される。また、オイルの温度ＴＨＯが低いほどオイルの圧力Ｐｖが大きな値として推定される。

こうしてオイルの圧力Ｐｖを推定すると、次に、図９に示すマップ２を参照してオイルの圧力Ｐｖに基づき同圧力Ｐｖのもとでの吸気バルブの進角限界タイミングＴａｄｖを導出する（ステップＳ２０３）。ここでは、同図に示すように、吸気バルブの進角限界タイミングＴａｄｖは、推定されるオイルの圧力Ｐｖが高いほど進角側となるように設定されている。そして、次に、図１０に示すマップ３を参照して、圧力段可変機構７によりオイルの圧力段を高圧段に維持するとともに吸気バルブの目標開閉タイミングを進角限界タイミングＴａｄｖとする進角制御を実行した場合に想定される内燃機関１の燃料消費量Ｃａｄｖを算出する（ステップＳ２０４）。前述したように、内燃機関１の中負荷時においては、バルブオーバラップ期間を大きくするほど、ポンピングロスを低減することができることから、ここでは、同図に示すように、進角限界タイミングＴａｄｖが進角側となるほど燃料消費量Ｃａｄｖが少なくなるように設定されている。そして、次に、圧力段可変機構７によりオイルの圧力段を低圧段に変更するとともに吸気バルブの目標開閉タイミングを進角制御における目標開閉タイミングよりも遅角側とする低圧段制御を実行した場合に想定される内燃機関１の燃料消費量Ｃｐｌｏｗを算出する（ステップＳ２０５）。ここでの燃料消費量Ｃｐｌｏｗは、そのときの燃料消費量から、内燃機関１におけるオイルポンプ４の駆動負荷の低減分に対応する燃料消費量の低減分を減じることにより算出される。これは、オイルの圧力段を低圧段とすることにともない内燃機関１におけるオイルポンプ４の駆動負荷が低減するためである。

こうして進角制御及び低圧段制御の実行時における内燃機関１の燃料消費量Ｃａｄｖ，Ｃｐｌｏｗを算出すると、次に、進角制御を実行した場合に想定される燃料消費量Ｃａｄｖが、低圧段制御を実行した場合に想定される燃料消費量Ｃｐｌｏｗよりも小さいか否かを判断する（ステップＳ２０６）。その結果、進角制御を実行した場合に想定される燃料消費量Ｃａｄｖが、低圧段制御を実行した場合に想定される燃料消費量Ｃｐｌｏｗよりも小さい場合には（ステップＳ２０６：「ＹＥＳ」）、次に、進角制御を実行して（ステップＳ２０７）、この一連の処理を一旦終了する。

一方、進角制御を実行した場合に想定される燃料消費量Ｃａｄｖが、低圧段制御を実行した場合に想定される燃料消費量Ｃｐｌｏｗ以上である場合には（ステップＳ２０６：「ＮＯ」）、次に、低圧段制御を実行して（ステップＳ２０８）、この一連の処理を一旦終了する。

以上説明した本実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）内燃機関１は、機関駆動式のオイルポンプ４と、オイルポンプ４から供給される
オイルの圧力により吸気バルブの開閉タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構５とを備える。また、内燃機関１はバルブタイミング可変機構５に供給されるオイルの圧力段を可変とする圧力段可変機構７を備える。また、電子制御装置８を通じて、圧力段可変機構７によりオイルの圧力段を高圧段に維持するとともに吸気バルブの開閉タイミングをそのときの開閉タイミングよりも進角側とする進角制御を実行した場合に想定される内燃機関１の燃料消費量Ｃａｄｖを算出する。また、圧力段可変機構７によりオイルの圧力段を低圧段に変更するとともに吸気バルブの開閉タイミングを進角制御における開閉タイミングよりも遅角側とする低圧段制御を実行した場合に想定される内燃機関１の燃料消費量Ｃｐｌｏｗを算出する。そして、進角制御及び低圧段制御のうち算出される内燃機関１の燃料消費量が少ない方の制御を実行することとした。これにより、例えば進角制御を実行するよりも低圧段制御を実行する方が内燃機関１の燃料消費量が少なくなる場合には、進角制御に代えて低圧段制御が実行される。従って、内燃機関１の燃料消費量を的確に低減することができるようになる。

（２）バルブタイミング可変機構５に供給されるオイルの圧力Ｐｖを推定するとともに、推定されるオイルの圧力Ｐｖに基づいて同圧力Ｐｖのもとでの吸気バルブの開閉タイミングの進角限界タイミングＴａｄｖを算出することとした。そして、進角制御においては、算出される進角限界タイミングＴａｄｖを吸気バルブの開閉タイミングとすることとした。これにより、内燃機関１の燃料消費量を一層的確に低減することができるようになる。

尚、本発明にかかる内燃機関の制御装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記第２実施形態では、オイルの温度ＴＨＯに基づいてバルブタイミング可変機構５に供給されるオイルの圧力Ｐｖを推定するようにしているが、バルブタイミング可変機構５に供給されるオイルの圧力Ｐｖを直接検出する圧力センサを設けるようにしてもよい。また、オイルの温度ＴＨＯを直接検出する構成に代えて、水温センサ８２の検出結果に基づいてオイルの温度を推定するようにしてもよい。

・上記第２実施形態では、進角限界タイミングＴａｄｖを進角制御における吸気バルブの開閉タイミングとするようにしているが、本発明に係る進角制御の制御態様はこれに限られるものではなく、吸気バルブの開閉タイミングを進角限界タイミングＴａｄｖよりも遅角側のタイミングとしてもよい。

・上記第１実施形態では、バルブタイミング可変機構５に供給されるオイルの温度ＴＨＯを検出するとともに、同温度ＴＨＯに基づいて圧力段可変機構７の切り替え回転速度ＮＥｘを可変設定するようにしているが、これに代えて、バルブタイミング可変機構５に供給されるオイルの圧力を直接検出するとともに、同圧力に基づいて圧力段可変機構７の切り替え回転速度ＮＥｘを可変設定するようにしてもよい。要するに、推定されるオイルの圧力が低いときには高いときに比べて所定の切り替え回転速度を小さな値として設定する制御部を備えるものであればよい。

・上記各実施形態では、リリーフ弁７１とリリーフ圧変更部７２とを備える圧力段可変機構７について例示したが、本発明に係る圧力段可変機構の構成はこれに限られるものではない。他に例えば、可変容量型のオイルポンプによって圧力段可変機構を構成するようにしてもよい。

・上記各実施形態では、オイルの圧力段を低圧段と高圧段とで２段に切り替える圧力段
可変機構について例示したが、これに代えて、オイルの圧力段を３段或いはそれ以上で切り替えるようにしてもよい。要するに、バルブタイミング可変機構５に供給されるオイルの圧力段を可変とするものであればよい。

・上記第１実施形態では、オイルの圧力に基づき圧力段可変機構７における切り替え回転速度ＮＥｘを可変設定することにより、吸気バルブの開閉タイミングを進角させるに際して、ハウジング５１に対する可動部５３の相対回転変動度合Δθが所定度合Δθｔｈ以下となるようにしているが、本発明に係る制御部はこれに限られるものではない。他に例えば、電子制御装置８を通じて、ハウジング５１に対する可動部５３の相対回転変動度合Δθを検出するとともに、検出される相対回転変動度合Δθに基づいて圧力段可変機構を制御するようにしてもよい。この場合には例えば、吸気カムシャフトの回転位相を検出する吸気カムセンサと、クランクシャフトの回転位相を検出するクランクセンサとを備え、これらセンサの検出結果に基づいてハウジング５１に対する可動部５３の相対回転変動度合を検出するようにすればよい。こうした構成においても、ハウジング５１に対する可動部５３の過度の相対回転変動を抑制することができる。

要するに、吸気バルブの開閉タイミングを進角させるに際して、ハウジングに対する可動部の相対回転変動度合が所定度合以下となるように圧力段可変機構を制御するものであればよい。

１…内燃機関、２…オイルパン、３…主供給通路、３１…進角側オイル通路、３２…遅角側オイル通路、３３…オイルコントロールバルブ、４…オイルポンプ、５…バルブタイミング可変機構、５１…ハウジング、５２…凹部、５３…可動部、５４…凸部、５５…進角側圧力室、５６…遅角側圧力室、６…リリーフ通路、７…圧力段変更機構、７１…リリーフ弁、７２…リリーフ圧変更部、８…電子制御装置（制御部、進角制御部、低圧段制御部、燃料消費量算出部、圧力推定手段、進角限界タイミング算出部、相対回転変動度合検出手段）、８１…機関回転速度センサ、８２…水温センサ、８３…吸入空気量センサ、８４…オイル温度センサ（温度検出手段）、９…排出通路。

Claims (9)

1. 機関出力軸により回転駆動されるハウジングと、同ハウジングに収容されるとともに圧力室に供給されるオイルの圧力により同ハウジングとの相対回転位相が変更される可動部とを有し、前記ハウジングに対する前記可動部の相対回転位相を変更することにより吸気バルブの開閉タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構を備える内燃機関の制御装置において、
   内燃機関は前記バルブタイミング可変機構に供給されるオイルの圧力段を可変とする圧力段可変機構を備え、
   前記吸気バルブの開閉タイミングを進角させるに際して、前記ハウジングに対する前記可動部の相対回転変動度合が所定度合以下となるように前記圧力段可変機構を制御する制御部を備える
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記圧力段可変機構は、機関駆動式のオイルポンプから吐出されるオイルの圧力を調節することにより前記バルブタイミング可変機構に供給されるオイルの圧力段を可変とする
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記制御部は、機関回転速度が所定の切り替え回転速度を上回ることをもってオイルの圧力段をそのときの圧力段よりも高圧側の所定の圧力段とする
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記バルブタイミング可変機構に供給されるオイルの圧力を推定する圧力推定手段を備え、
   前記制御部は、前記圧力推定手段により推定されるオイルの圧力が低いときには高いときに比べて前記所定の切り替え回転速度を小さな値として設定する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記バルブタイミング可変機構に供給されるオイルの温度を検出する温度検出手段を備え、
   前記圧力推定手段は、前記温度検出手段により検出されるオイルの温度に基づいて当該オイルの圧力を推定する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記ハウジングに対する前記可動部の相対回転変動度合を検出する相対回転変動度合検出手段を備え、
   前記制御部は、前記相対回転変動度合検出手段により検出される前記相対回転変動度合に基づいて前記圧力段可変機構を制御する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
7. 機関駆動式のオイルポンプと、同オイルポンプから供給されるオイルの圧力により吸気バルブの開閉タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構とを備える内燃機関の制御装置において、
   内燃機関は前記バルブタイミング可変機構に供給されるオイルの圧力段を可変とする圧力段可変機構を備え、
   前記圧力段可変機構によりオイルの圧力段をそのときの圧力段に維持するとともに前記吸気バルブの開閉タイミングをそのときの開閉タイミングよりも進角側とする進角制御を実行する進角制御部と、
   前記圧力段可変機構によりオイルの圧力段をそのときの圧力段よりも低圧側に変更するとともに前記吸気バルブの開閉タイミングを前記進角制御における開閉タイミングよりも遅角側とする低圧段制御を実行する低圧段制御部と、
   前記進角制御及び前記低圧段制御の一方を実行した場合に想定される内燃機関の燃料消費量をそれぞれ算出する燃料消費量算出部と、を備え、
   前記進角制御及び前記低圧段制御のうち前記燃料消費量算出部により算出される内燃機関の燃料消費量が少ない方の制御を実行する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
8. 請求項７に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記バルブタイミング可変機構に供給されるオイルの圧力を推定する圧力推定手段と、
   前記圧力推定手段により推定されるオイルの圧力に基づいて同オイルの圧力のもとでの前記吸気バルブの開閉タイミングの進角限界タイミングを算出する進角限界タイミング算出部と、を備え、
   前記進角制御部は前記進角限界タイミング算出部により算出される進角限界タイミングを前記吸気バルブの開閉タイミングとする
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
9. 請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記圧力段可変機構は、機関駆動式のオイルポンプから吐出されるオイルの圧力が所定のリリーフ圧力以上となると同オイルの一部をリリーフするリリーフ弁と、同リリーフ弁におけるリリーフ圧を変更するリリーフ圧変更部とを備えてなる
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。

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