JPH04265435A - エンジンのスロットル制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は運転条件によってカム
を切換える可変動弁機構を備えるエンジンのスロットル
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの吸排気弁を駆動する動弁装置
は、エンジンの要求する出力特性に合わせて、最適なバ
ルブタイミングが得られるように設定されている。

【０００３】ところが、この要求バルブタイミングはエ
ンジンの運転条件によってそれぞれ異なり、たとえば低
負荷域ではバルブリフト、開弁期間はともに小さく、こ
れに対して高負荷域では大きなバルブリフトと開弁期間
が要求される。自動車用エンジンのように運転条件が広
範囲にわたるものは、バルブタイミングをどの運転領域
を対象とするかがなかなか難しく、いずれにしても、す
べての運転条件で最適なマッチングとすることはできな
い。

【０００４】そこで、特開昭６３−１６７０１６号公報
にあるように、カム特性（カムプロフィル）の異なる複
数のカムを備えておき、運転条件によってカムの切換を
行うことにより、それぞれにおいて最適なバルブタイミ
ングで運転することを可能とした、可変動弁装置が提案
されている。

【０００５】これは低回転域で高いトルクをもつ低速型
のカムと、高回転域で高いトルク特性の高速型カムとを
、運転条件により切換えるもので、低速域から高速域ま
で高出力を発揮させようとするものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したカ
ムの切換は、切換の前後でエンジン出力が不連続に変化
することのないように、同一のスロットル開度において
出力が一致する回転数を選んで行われるのであるが、選
択されるカムとして、低回転域と高回転域とで出力（ト
ルク）を重視した特性の２つのカムと、部分負荷域で燃
費を重視した燃費カムとの、３つのカムを備えている場
合、燃費カムから出力カムへの切換（あるいはこの逆へ
の切換）は、燃費カムでの発生トルクが相対的に低いこ
とから、切換の前後で同一のスロットル開度を維持しよ
うとするとトルク段差が非常に大きくなってしまう。

【０００７】つまり、低速型の出力カムから高速型の出
力カムへの移行は、上記したように同一の出力となる回
転数を境に切換えればよいが、燃費カムの場合はスロッ
トル開度が同一で出力トルクが一致することがないため
、切換時に大きなトルク段差が発生するのである。

【０００８】そして燃費カムから出力カムへの切換は、
低回転域では低速型出力カム、高回転域では高速型出力
カムへと行われるが、当然のことながら低回転域では低
速型出力カムのほうが高速型出力カムよりも発生トルク
は大きく、高回転域では同じく逆になり、したがってい
ずれの回転域で切換を行うにしても、大きなトルク段差
が生じる。

【０００９】なお、カムへの切換は運転者の意志、つま
りアクセルペダルの開度変化等に応じて行われ、たとえ
ば燃費カムでの運転中にアクセルペダルがさらに踏み込
まれて燃費カムでの領域を越えた出力トルクを要求して
いるときは、そのときの回転域から低速型か高速型の出
力カムのいずれかが選択され、切換えられることになる
。

【００１０】そこでこのような切換の前後で発生する大
きなトルク段差を吸収するため、スロットルバルブをア
クセルペダルとは切り離して独立して開度を制御できる
構成にしておき、切換時のスロットル開度や回転数等か
ら判定したトルク段差を吸収するのに必要なだけ、自動
的にスロットル開度等を補正することにより、出力を一
致させるようにしている。たとえば燃費カムから出力カ
ムへと移行するときは、そのままのスロットル開度では
出力トルクが急増するので、スロットルバルブの開度を
減じるのである。

【００１１】一方、こうしてカムの切換に合わせてスロ
ットルバルブの開度を減じても、コレクタ容積の存在に
よりシリンダ流入空気量がすぐには小さくならず、応答
遅れをもって小さくなるので、その間で出力トルクが増
加してトルク段差が生ずる。そこで、こうした吸入空気
の応答遅れに伴うトルク段差を吸収するのに必要なだけ
点火時期を遅角すると、出力トルクを一定にすることが
できる。たとえば、吸入空気の応答遅れに伴って生じる
トルク段差は、燃費カムから出力カムへと移行するとき
、ほぼ一次遅れで小さくなるので、この一次遅れで小さ
くなるトルクに対応させて、点火時期の遅角量を変化さ
せるのである。

【００１２】ところで、スロットルアクチュエータは、
運転条件にかかわらず、アクチュエータ自体の特性で定
まる一定の速度（あるいは一定の時間）でしか動作しな
いので、スロットルバルブの開度を減じるにしても、運
転条件が相違すると、上記の一次遅れで小さくなるトル
クが定常レベルに落ち着くまでの時間がさまざまに変化
する。このため、回転域などの運転条件が相違しても、
出力トルクが一定値に維持されるように点火時期の遅角
量を制御しようとすると、遅角量を演算する時間間隔を
短くしたり、よりきめ細かく遅角量を与えることが必要
となり、遅角量の演算を行うマイコンへの負担（演算量
の増加等）が大きくなるのである。

【００１３】そこで、この発明は、カム切換時に、シリ
ンダ流入空気量が一定値となるまでの応答遅れ時間が運
転条件の相違にかかわらず一定になるように、スロット
ルアクチュエータに与える操作量（操作速度や操作時間
）を変化させることにより、カム切換時のトルク段差を
吸収するための点火時期の制御に余裕をもたせることを
目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明は、図１で示す
ように、アクセルペダルの操作量と関係なくアクチュエ
ータによりスロットル開度を変えうるスロットル開閉装
置６１と、少なくともバルブリフト特性の異なる２つの
カムと、これらのカムを切換えうる機構とからなる可変
動弁装置６２と、前記アクセルペダル操作量αを検出す
るセンサ６３と、このセンサ検出値に基づいて定まる運
転条件に応じて、次に使用するカムポジションを選択す
る手段６４と、現在使用中のカムポジションを検出する
センサ６５と、この現在使用中のカムポジションと前記
次に使用するカムポジションとの比較によりカム切換で
あるかどうかを判定する手段６６と、カム切換であると
き次に使用するカムに切換えられるように前記可変動弁
装置６２に切換信号を出力する手段６７と、実スロット
ル開度Ｓｔｖｏを検出するセンサ６８と、現在使用中の
カムにより前記カム切換であると判定されたときの実ス
ロットル開度Ｓｔｖｏで出力されている実エンジントル
クＴｎｏｗを演算する手段６９と、次に使用するカムに
切換えた後にこの実エンジントルクＴｎｏｗと同じトル
クを出力させるために要求される目標スロットル開度Ｓ
ｍｔｖｏを演算する手段７０と、この目標スロットル開
度Ｓｍｔｖｏとエンジン形状に基づいて、基準スロット
ル操作量（基準スロットル操作速度または基準スロット
ル操作時間）でスロットルバルブを開閉操作したときの
シリンダ流入空気の応答の時定数τｆを演算する手段７
１と、この時定数τｆに基づいてカム切換点でのスロッ
トル開閉操作により変化するシリンダ流入空気量Ｑｃｙ
ｌが一定値となるまでの応答遅れ時間ｔｑｃｙｌを演算
する手段７２と、この応答遅れ時間ｔｑｃｙｌをあらか
じめ定めた目標値と比較する手段７３と、この比較結果
よりこの応答遅れ時間ｔｑｃｙｌが目標値と一致するよ
うに、前記基準スロットル操作量を変更する手段７４と
、前記カム切換点でスロットルバルブが開閉操作される
ように前記変更後のスロットル操作量で前記アクチュエ
ータを動かす手段７６とを設けた。

【００１５】

【作用】たとえば可変動弁装置６２では燃費カムと出力
カムとの２つのカムが備えられ、加速により燃費カムか
ら出力カムへと切換えられる場合でみると、演算手段６
９，７０では、燃費カムによれば、そのときの実スロッ
トル開度Ｓｔｖｏにより出力される実エンジントルクＴ
ｎｏｗが演算され、このトルクＴｎｏｗからは、出力カ
ムに切換えた後にこのトルクＴｎｏｗと同じトルクを出
力させるために要求される目標スロットル開度Ｓｍｔｖ
ｏが演算される。

【００１６】したがって、燃費カムから出力カムへの切
換時にＳｍｔｖｏとＳｔｖｏの差ΔＴＶＯだけスロット
ルバルブを閉じると、カム切換時のトルク増がほぼ抑え
られるのであるが、実際にはコレクタ容積があるために
シリンダ流入空気に応答遅れが生ずるあいだもトルクが
増加する。

【００１７】このとき、シリンダ流入空気の応答遅れは
、吸気系の物理モデルを用いると、適用されるエンジン
形状とスロットル開度に応じてあらかじめ定まるので、
そのエンジン形状と目標スロットル開度Ｓｍｔｖｏに基
づいて応答遅れの時定数τｆが演算されると、τｆは上
記のスロットル操作が行なわれたときのシリンダ流入空
気の応答遅れを良く表わす。

【００１８】しかしながら、スロットルアクチュエータ
に与える操作速度や操作時間が一定であると、過渡時の
運転条件の相違によりスロットル操作に伴うシリンダ流
入空気がさまざまに応答するため、実際のシリンダ流入
空気の応答が、物理モデルで与えるシリンダ流入空気の
応答から外れる場合に、点火時期の遅角制御が精度の悪
いものとなって、トルクを一定に保つことができない。

【００１９】これに対して、この発明ではカム切換点で
のスロットル操作の前に、スロットル操作量（操作速度
または操作時間）を変更することで、過渡時の運転条件
が相違しても、物理モデルで与えるシリンダ流入空気の
応答と実際のシリンダ流入空気の応答を一致させる。こ
の一致により、運転条件に関係なくシリンダ流入空気の
応答に起因して起こる過渡トルクのずれ量の変化が一定
となるので、このずれ量を抑えるための点火時期の遅角
制御に余裕ができ、演算容量を縮小させたりよりきめ細
かく点火時期の遅角量を演算させることができる。

【００２０】

【実施例】まず、図２，図３に実施例の可変動弁装置の
具体的な構成を示すが、これ自体は本出願人により、特
願平２−１１７２６１号として、既に提案されている。

【００２１】２１は燃費重視型のカムプロフィルに設定
され、カムリフトおよびリフト区間のともに小さい第１
カム（燃費カム）、２２は低回転域で高トルクを発生す
るカムプロフィルに設定され、前記第１カム２１よりも
カムリフトが相対的に大きい第２カム（低速型出力カム
）、２３は高回転域で高トルクを発生するカムプロフィ
ルに設定され、第２カム２２よりもカムリフト、リフト
区間の大きい第３カム（高速型出力カム）で、これらは
同一のカムシャフトに並列的に設けられる。

【００２２】２４は吸・排気弁（吸気弁または排気弁）
、２５はローラ２６を介して前記第１カム２１と常時接
触するメインロッカーアームで、ロッカーシャフト２７
を支点に揺動して、吸・排気弁２４を開閉する。

【００２３】メインロッカーアーム２５にはシャフト３
０を支点にして揺動する２つのサブロッカーアーム２８
，２９が前記ローラ２６と並列的に支持され、一方のサ
ブロッカーアーム２８は前記第２カム２２と、他方のサ
ブロッカーアーム２９は前記第３カム２３と接触する。

【００２４】これらサブロッカーアーム２８，２９はメ
インロッカーアーム２５と係合していないときは、ロス
トモーションスプリング３１により常時第２，第３カム
２２，２３に接触するように付勢され、メインロッカー
アーム２５からは独立して運動（揺動）する。

【００２５】これらサブロッカーアーム２８，２９をメ
インロッカーアーム２５に対して選択的に係合するため
、まず一方のサブロッカーアーム２８の揺動部位には円
柱形のピン３２が、またメインロッカーアーム２５にも
このピン３２と同軸上にピン３４が、それぞれカムシャ
フト方向に摺動自在に配設され、かつこれらピン３２，
３４は常時はリターンスプリング３６に付勢されて図２
の状態に保持され、メインロッカーアーム２５との係合
を解かれているが、ピン３４の収装された油圧室３８に
通路４０を介して圧油が導かれると、ピン３２と３４が
所定量だけ押し出されて、サブロッカーアーム２８がメ
インロッカーアーム２５と係合するようになっている。

【００２６】サブロッカーアーム２８がメインロッカー
アーム２５と一体になるのは、第１カム２１および第２
カム２２がベースサークルにあるときで、一体後は第１
カム２１よりもリフトの大きい第２カム２２にしたがっ
たバルブタイミングに切換わる。

【００２７】つまり、第１カム２１による燃費重視の特
性から、第２カム２２による低回転域での出力重視特性
に切換えられるのである。

【００２８】他方のサブロッカーアーム２９についても
、これと同様に構成され、油圧室３９に通路４１を介し
て圧油が導かれると、ピン３５と３３がリターンスプリ
ング３７に抗して押し出され、サブロッカーアーム２９
がメインロッカーアーム２５に係合することにより、バ
ルブタイミングは前記と同じく第１カム２１よりもリフ
ト、リフト区間のともに大きい第３カム２３に依存する
ように切換えられ、高回転域での出力重視の特性が得ら
れるのである。

【００２９】なお、図４に第１カム２１から第３カム２
３までのバルブリフト特性を示す。そして、各カムを用
いたときの全開出力特性は、図５のようになり、第１カ
ムによれば、発生トルクは低いものの燃費がよく、第２
カムでは低回転域での最大トルクが最も高く、第３カム
２３は低回転域での発生トルクは第２カム２２よりも小
さいものの、高回転域での最大トルクは最も大きくなる
。

【００３０】ところで、第１カム２１から第２、第３カ
ム２２，２３への切換や、その反対に第２、第３カム２
２，２３から第１カム２１への切換を制御するために図
６に示すようなコントロールユニット５１が備えられ、
運転状態によって最適なカムが選択されるのである。

【００３１】コントロールユニット５１におけるこのカ
ムの選択は図５の特性に基づいて、要求するトルクと回
転数がたとえば燃費カムである第１カム２１の領域にあ
るときはこの燃費カムを使い、この状態からアクセル開
度が増加して要求トルクが燃費カムの領域を外れてたと
えば低速型出力カムである第２カム２２の領域に移行す
ると、燃費カムから低速型出力カムに切換えられ、また
、回転数が低回転域から高回転域に上昇してくると、高
速型出力カムである第３カム２３に切換えられるのであ
る。

【００３２】このため、コントロールユニット５１には
エンジン回転数Ｎｅ、クランク角度位置を検出するクラ
ンク角センサ５２、アクセルペダルの操作量（踏み込み
量）αを検出するアクセル操作量センサ５３、実際に選
択されたカム位置を検出するカムポジションセンサ５８
からの信号が入力し、これらに基づいて上記のようにカ
ムの切換時期が判定されたら、前記２つの油圧室３８，
３９への油圧の切換を行う電磁弁４５と４６の作動を制
御するのである。

【００３３】つまり、一方の電磁弁４５が開かれると第
２カム２２を働かせるために油圧室３８にオイルポンプ
からの圧油が導かれ、他方の電磁弁４６を開くことによ
り今度は第３カム２３を働かせるため油圧室３９に圧油
が導かれるのである。

【００３４】しかしながら、このようなカムの切換時に
大きなトルク段差を生じ、不連続な出力変動により運転
性を悪化させたり、車体振動を誘発したりするので、こ
れらの現象を回避するため、コントロールユニット５１
は、切換に対応して吸気通路に設けたスロットルバルブ
の開度を制御する。

【００３５】スロットルバルブ５７はコントロールユニ
ット５１からの指令信号を受けるサーボ駆動回路５５、
およびこの駆動信号に基づいて作動するサーボモータ５
６を介して、図示しないアクセルペダルとは独立して開
度が増減され、同時にスロットルバルブ５７の実際の開
度Ｓｔｖｏはスロットル開度センサ５４を介してコント
ロールユニット５１にフィードバックされる。

【００３６】コントロールユニット５１は基本的にはア
クセル操作量センサ５３の信号から要求トルクを判断し
、カムポジションセンサ５８の出力から求めた実カム位
置で、要求トルクを発生するのに必要なスロットル開度
位置を演算し、サーボモータ（スロットルアクチュエー
タ）５６を介してスロットルバルブ５７の開度を決定す
る。

【００３７】そして、カム切換が判断されたときは、第
１カムから第２または第３カムへの切換時には、サーボ
駆動回路５５、サーボモータ５６を介してスロットルバ
ルブ５７の開度を、その切換目標とのトルク段差に応じ
て減少するように補正し、トルク増大分を吸収する。ま
た、第２または第３カムから第１カムに切換わるときは
、逆にスロットルバルブ５７の開度を増大させてトルク
段差を吸収する方向に出力の補正制御を行う。

【００３８】しかしながら、図１９にも示したように、
カムの切換と同時に応答よくスロットル弁を閉じても、
コレクタ容積の存在によりシリンダ流入空気量がすぐに
は小さくならず、図示のように応答遅れをもって小さく
なるので、これに対応して、同図実線で示したように、
カム切換点よりいっとき出力トルクが増加する。

【００３９】この場合のシリンダ流入空気量の変化は、
適用機種の吸気系の応答を表す物理モデルを用いて決定
することができる。

【００４０】詳細には、目標スロットル開度Ｓｍｔｖｏ
におけるスロットル通過空気量Ｑｓと吸入行程での実際
のシリンダ流入空気量Ｑｃｙｌとのあいだには、空気が
コレクタ容積を充填するための遅れを生じ、その関係は
次式のように一次遅れの関係で表されることが知られて
いる。 Ｑｃｙｌ（ｓ）／Ｑｓ（ｓ）＝１／（１＋τｆ・ｓ）…
（１）

【００４１】ここで、τｆ［ｓｅｃ］は空気の応
答遅れの時定数で、コレクタ容積等の物理的条件を一定
とすれば、スロットル開度θ（＝Ｓｍｔｖｏ）とエンジ
ン回転数Ｎｅによって異なる値をとるが、その値は次式
によりエンジンの形状によってあらかじめ計算により求
めることができる。 　　　　τｆ＝（Ｖｃ／Ｒ・Ｔａ）／｛（ηｖ・Ｖｅ・
γａ／２Ｐａ）Ｎｅ＋Ｃ・ｇ・θ｝…（２）

【００４２
】ただし、（２）式においてＶｃはコレクタ容積、Ｒは
ガス定数、Ｔａは吸気温度、ηｖは充填効率、Ｖｅはエ
ンジン排気量、γａは空気密度、Ｐａは大気圧、Ｃはス
ロットル弁の開度定数、ｇは吸気管圧力により定まる定
数である。

【００４３】サンプリング周期（演算周期）をｔｓｍｐ
［ｓｅｃ］として（１）式を離散時間系に変換すると、
次の関係となる（ただしｅｘｐ（ｘ）で指数関数を表記
する）。 　　　　Ｑｃｙｌ（ｚ）／Ｑｓ（ｚ）＝｛１−ｅｘｐ（
−ｔｓｍｐ／τｆ）｝／｛ｚ−ｅｘｐ（−ｔｓｍｐ／τ
ｆ）｝　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　…（３）

【００４
４】（３）式をＱｃｙｌについて展開すると、次の加重
平均の計算式が得られる。 Ｑｃｙｌ＝Ｋｆ・旧Ｑｃｙｌ＋（１−Ｋｆ）Ｑｓ…（４
）

【００４５】ただし、（４）式において右辺のＱｃｙ
ｌに付した漢字の「旧」は前回の値（サンプリング周期
ｔｓｍｐだけ古い値）であることを意味する。

【００４６】なお、スロットル通過空気量Ｑｓは次式で
計算される。 Ｑｓ＝θ・Ｃ・ｇ…（５）

【００４７】また、（４）式での加重係数Ｋｆは上記の
時定数τｆをサンプル値系に変換した値であるため、次
式のように時定数τｆと一定の関係を有する。 Ｋｆ＝ｅｘｐ（−ｔｓｍｐ／τｆ）…（６）

【００４８
】以上により、マイクロコンピュータに適用機種ごとの
物理モデルを持たせておけば、スロットル弁を所定量Δ
ＴＶＯだけ閉じて目標スロットル開度としたときの吸入
空気の過渡応答が分かる。

【００４９】こうしたコレクタ容積効果に伴う出力トル
クの増加分を、点火時期を遅角補正することによりキャ
ンセルすることで、出力トルクを一定にしようとするこ
とが考えられる。そのためには、コレクタ容積効果に伴
う出力トルクの増加分が、図１９のようにほぼ一次遅れ
で小さくなるので、この一次遅れで小さくなるトルクに
対応させて、点火時期の遅角補正量を変化させるのであ
る。

【００５０】しかしながら、目標スロットル開度をサー
ボ駆動回路に出力してスロットルバルブを閉じようとし
ても、サーボ駆動回路やサーボモータ自体の特性で決ま
る一定の速度や一定の時間でスロットルバルブが閉じる
のでは、加速時の運転条件の相違によりスロットル閉操
作に伴うシリンダ流入空気がさまざまに応答するため、
実際のシリンダ流入空気の応答（定常値レベルまでの変
化）が、物理モデルで与えるシリンダ流入空気の応答か
ら外れる場合には、点火時期の遅角補正制御が精度の悪
いものとなって、出力トルクを一定に保つことができな
い。

【００５１】こうした点より、ここではカム切換時のコ
レクタ容積効果に伴うトルク増加分を点火時期の遅角補
正により抑えるのであるが、その際、カム切換点でのス
ロットル操作の前に、サーボ駆動回路に与えるスロット
ル閉速度を変更することで、加速時の運転条件が変化し
ても、シリンダ流入空気量が定常値レベルに落ち着くま
での応答遅れ時間をあらかじめ定めた目標値（一定値）
と一致させておくのである。

【００５２】こうした制御を行わせるため、図７ないし
図１０（これらは所定の時間（たとえば４ｍｓｅｃ）ご
とに実行される。）および図１１（クランク角に同期し
て実行される。）のフローチャートが作られている。

【００５３】これらのフローチャートを用いて、この例
の作用を説明すると、そのときの運転条件により、３つ
あるカムのうちいずれのカムを使うのかはマップにして
あらかじめ定めてあり、このマップを図１２に示す。

【００５４】このマップを参照するため、アクセルペダ
ル操作量αとエンジン回転数Ｎｅを読みこみ（ステップ
１）、これらから定まる運転条件に対する最適なカムポ
ジション（次に使用するカムポジション）Ｐｃｎｅｘｔ
を、図１２のマップより求める（ステップ２）。

【００５５】ステップ３では、現在使用中のカムポジシ
ョン（カムポジションセンサにて検出される）Ｐｃｎｏ
ｗと次に使用するカムポジションＰｃｎｅｘｔとの比較
により、同じでなければカムを切換える場合であると判
断する。

【００５６】ここでは、燃費カムから低速型出力カムへ
の切換であったとすると、燃費カム（現在使用中のカム
）によりそのときの運転条件で出力されている実エンジ
ントルクＴｎｏｗを演算し（ステップ４）、続いて、出
力カムに切換えた後にこのトルクＴｎｏｗと同じトルク
を出力させるために要求される目標スロットル開度Ｓｍ
ｔｖｏを演算する（ステップ５）。

【００５７】たとえば図１３に示した燃費カム用のマッ
プにしたがい、現時点のスロットル開度Ｓｔｖｏと回転
数Ｎｅから実エンジントルクＴｎｏｗを、また図１４の
低速型出力カム用のマップにしたがい、トルクＴｎｏｗ
と回転数Ｎｅから目標スロットル開度Ｓｍｔｖｏを求め
るのである。 したがって、目標スロットル開度Ｓｍｔｖｏと実際のス
ロットル開度Ｓｔｖｏとの差ΔＴＶＯ（＝Ｓｍｔｖｏ−
Ｓｔｖｏ）だけスロットルバルブを閉じなければならな
い。なお、Ｔｎｏｗについてはトルクを直接検出しうる
装置（たとえばトルクセンサ）を用いて求めることもで
きる。

【００５８】この場合に、スロットルバルブを一定時間
で閉じるのではなく、運転条件が相違しても、実際のシ
リンダ流入空気の応答遅れ時間が適用機種の物理モデル
であらかじめ与えてある目標値と一致するように、スロ
ットルバルブの閉速度を変更する。

【００５９】まずステップ６で、次に使用するカムに対
する基準スロットル閉速度ｖｃ０をテーブルックアップ
などにより求める。この基準スロットル閉速度ｖｃ０は
、カム切換時にこの速度でスロットルバルブを閉じれば
、実際のシリンダ流入空気の応答遅れ時間ｔｑｃｙｌが
、あらかじめ設定された目標応答遅れ時間ｔ０に近くな
るように決定され、記憶されている値である。簡単な例
を図１６に示すと、目標スロットル開度Ｓｍｔｖｏまで
スロットル開度を増すに要する時間をｔ（≒ｔ０）とし
たとき、Ｓｍｔｖｏ／ｔの値が基準スロットル操作速度
（ただし開速度）に相当する。

【００６０】たとえば、エンジン回転数Ｎｅと現在使用
されているカム位置Ｐｃｎｏｗ（これらはカム切換時の
条件）より図１５のマップを参照して読み出す。図１５
のマップのように、基準スロットル閉速度ｖｃ０をＮｅ
とカムポジションの関数として細かく与えてあると、後
述するシリンダ流入空気の応答遅れ時間ｔｑｃｙｌの演
算において、すみやかに所望のスロットル閉速度が得ら
れるため、ステップ７のループを回る回数が減り、演算
時間が短縮される。

【００６１】基準スロットル閉速度の与え方については
、エンジン回転数に関係なく、各カムごと、つまり全部
で３つの基準スロットル閉速度のみを記憶させておくこ
とにすれば、あらかじめ作成するマップ容量が少なくて
足りるので、ＲＯＭに対する容量的な負担を軽くするこ
とができる。すべてのカムに対してあるいはすべての運
転条件に対して基準スロットル閉速度に一定値を与えて
済ますのであれば、マップのための領域をＲＯＭに確保
する必要がなく、ＲＯＭに対する負担は一段と軽くなる
。

【００６２】次に、ステップ７でそのときの運転状態か
ら定まるシリンダ流入空気の実際の応答遅れ時間ｔｑｃ
ｙｌを演算する。なお、ここで演算するｔｑｃｙｌは詳
細には実際値ではなく予測値としての意味合いを有する
。つまり、スロットルバルブを実際に閉じる前に、現在
の加速時の運転条件でもし閉じたとしたならば、この時
間ｔｑｃｙｌでシリンダ流入空気量が定常値レベルに落
ち着くであろう時間である。

【００６３】応答遅れ時間ｔｑｃｙｌの演算は、図９の
サブルーチンで行う。図９において、ステップ２４でス
ロットル閉操作に伴うシリンダ流入空気量Ｑｃｙｌの応
答を、加重係数Ｋｆと目標スロットル開度Ｓｍｔｖｏで
のスロットル通過空気量Ｑｓとを用いて、前述の（４）
式により演算する。

【００６４】なお、加重係数Ｋｆは、エンジン回転数の
ほか、基準スロットル閉速度の相違によっても異なる値
をとるので、あらかじめ係数Ｋｆのマップを作成してお
き、エンジン回転数Ｎｅおよび基準スロットル閉速度ｖ
ｃ０からこのマップを参照して求めておく（ステップ２
２）。

【００６５】ステップ２５でシリンダ流入空気量Ｑｃｙ
ｌの１制御周期当たりの変化量Ｄｑ（＝Ｑｃｙｌ−旧Ｑ
ｃｙｌ）を計算し、これが０とならないうちは時間カウ
ンタ値ｔｑを１制御周期ずつインクリメントさせると（
ステップ２６，２７）、変化量Ｄｑが０となったときの
時間カウンタ値ｔｑが実際の応答遅れ時間ｔｑｃｙｌと
して求まる（ステップ２６，２８）。

【００６６】図７に戻り、ステップ８でこの実際の応答
遅れ時間ｔｑｃｙｌと、あらかじめ設定された目標応答
遅れ時間ｔ０を比較し、両者が一致したときには、ステ
ップ６で求めた基準スロットル閉速度ｖｃ０をそのまま
サーボ駆動回路への閉速度出力値ｖｃとして決定し、こ
れを格納する（ステップ９）。

【００６７】これに対して、実際の応答遅れ時間ｔｑｃ
ｙｌが目標値ｔ０と一致せず目標値よりも長かったとき
には、基準スロットル閉速度ｖｃ０を大きく、この逆に
目標値よりも短かいと、基準スロットル閉速度ｖｃ０を
小さく変更して、再び応答遅れ時間ｔｑｃｙｌを演算す
る（ステップ１０，１１，７、１０，１２，７）。たと
えば、ｖｃ０を大きくすると、図９のステップ２２で読
み出される加重係数Ｋｆが大きくなってシリンダ流入空
気量Ｑｃｙｌが早く一定値に収束するので、応答遅れ時
間ｔｑｃｙｌが短くなり、目標値に近づいていく。

【００６８】こうした操作を繰り返し、実際の応答遅れ
時間ｔｑｃｙｌが目標値ｔ０と一致すると、ステップ９
からステップ１３以降へ進み、ステップ９で格納したス
ロットル閉速度ｖｃで初めてスロットルバルブを閉じさ
せる（ステップ１５）。つまり、加速時の運転条件が相
違していても、カム切換点でスロットルバルブを閉じた
ときの実際の応答遅れ時間ｔｑｃｙｌがいつも目標値と
同じであるようにするのである。

【００６９】このように、実応答遅れ時間ｔｑｃｙｌを
目標値と一致させることにより、運転条件に関係なく吸
入空気の応答に起因して起こる過渡トルクのずれ量の変
化が一定となるので、このずれ量を抑えるための点火時
期の遅角制御に余裕ができ、演算容量を縮小させたりよ
りきめ細かく点火時期の遅角量を演算させることができ
る。

【００７０】なお、実際のスロットル閉操作にあたって
は、油圧経路の応答等で決まるカム切換時間ｔｃａｍを
考慮して、現時点で目標スロットル開度Ｓｍｔｖｏをサ
ーボ駆動回路へ出力するタイミングにあるかどうかをみ
て（ステップ１５）、そのタイミングになければ待機し
、そのタイミングに一致した時点でスロットルバルブが
開かれるように目標スロットル開度Ｓｍｔｖｏとスロッ
トル閉速度ｖｃを出力する。

【００７１】上記のコレクタ容積効果に伴う余分なトル
クを打ち消すための点火時期の遅角補正量ＡＤＶｒ（ス
テップ１７）は、たとえば図１０のサブルーチンで演算
する。

【００７２】図１０において、増減終了後の基準スロッ
トル閉速度ｖｃ０から得られる加重係数Ｋｆを用いて、
ステップ３３で一次遅れで応答するシリンダ流入空気量
Ｑｃｙｌをまず求める。これは、上記のスロットル閉操
作により発生する過渡時のトルクＴｋが、図１９のよう
にシリンダ流入空気量Ｑｃｙｌの応答に対応するからで
ある。 たとえば、図１７に示した過渡時トルクＴｋのマップを
あらかじめ作成しておけば、そのときのシリンダ流入空
気量Ｑｃｙｌとエンジン回転数Ｎｅから求めることがで
きる（ステップ３４）。

【００７３】この過渡時トルクＴｋからスロットル操作
前の定常時トルクＴｃ（つまりＴｎｏｗ）を差し引いた
値が、スロットル操作に伴うトルク増加分Ｔｄである（
ステップ３５）。

【００７４】このトルク増加分Ｔｄからは図１８のマッ
プを参照して点火時期の遅角補正量ＲＴＤを求め、これ
をＡＤＶｒとして格納する（ステップ３６，３７）。Ｒ
ＴＤとＡＤＶｒを別にしているのは、図１０と後述する
図１１の演算周期が異なることを考慮したものである。

【００７５】こうして求められた遅角補正量ＡＤＶｒを
、図１１のように、基本点火時期ＡＤＶｎから差し引く
ことによって、点火時期を遅角補正する（ステップ５３
）。つまり、燃費カムから低速型出力カムへの切換時に
は、図１９で示したように、カム切換点でスロットルバ
ルブを閉じるものの、その際にコレクタ容積効果により
生ずるトルク増を点火時期を遅角補正することによりキ
ャンセルするのである。これにより、コレクタ容積効果
の影響を受けることがなくなって、トルクは一点鎖線の
ようにカム切換前後にわたって一定に保たれ、加速時の
運転性を確保することができる。

【００７６】なお、基本点火時期ＡＤＶｎは、エンジン
負荷相当量としての基本噴射パルス幅Ｔｐ（＝Ｋ・Ｑａ
／Ｎｅ、ただしＱａはエアフローメータ６０にて検出さ
れるスロットルバルブ上流の吸入空気量、Ｋは定数）と
エンジン回転数Ｎｅに応じてあらかじめ定められており
（ステップ５２）、ここで述べたカム切換以外の運転条
件に対して最適値を与えるものである。

【００７７】実施例では燃費カムから低速型出力カムへ
の切換時で説明したが、高速型出力カムへの切換時につ
いても、またこれらの逆への切換時についても同様であ
る。

【００７８】なお、フローチャートと図１との関係では
、図７のステップ２が次カムポジション選択手段６４、
ステップ３がカム切換判定手段６６、ステップ４が出力
トルク演算手段６９、ステップ５が目標スロットル開度
演算手段７０、ステップ７と図９の全ステップが応答遅
れ時間演算手段７２、図７のステップ８，１０が比較手
段７３、ステップ１１，１２がスロットル操作量変更手
段７４、図８のステップ１４が切換信号出力手段６７、
ステップ１６がアクチュエータ動作手段７６、図９のス
テップ２２が時定数演算手段７１の機能を果たしている
。

【００７９】

【発明の効果】この発明によれば、カム切換点でのスロ
ットル操作の前に、適用機種の吸気系モデルを用いて得
られる、スロットル操作に伴うシリンダ流入空気の応答
遅れ時間が、あらかじめ定めた目標値と一致するように
、スロットル操作量を変更し、カム切換点になるとこの
変更後のスロットル操作量でスロットル操作する構成と
したため、過渡時の運転条件が相違しても、カム切換時
の過渡トルクのずれ量の変化の仕方が一定となり、この
ずれ量を抑えるための点火時期の制御に余裕ができ、演
算容量の縮小やよりきめ細かな制御が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のクレーム対応図である。

【図２】一実施例の可変動弁装置の平面図である。

【図３】図２のＸ−Ｘ線断面図である。

【図４】前記装置のバルブリフトの特性図である。

【図５】前記装置の全開トルクの特性図である。

【図６】前記実施例の制御システム図である。

【図７】前記実施例の制御動作を説明するための流れ図
である。

【図８】前記実施例の制御動作を説明するための流れ図
である。

【図９】応答遅れ時間を演算するための流れ図である。

【図１０】点火時期遅角量を演算するためのための流れ
図である。

【図１１】点火時期の基本制御動作を説明するための流
れ図である。

【図１２】カムポジションのマップ特性図である。

【図１３】第１カムに対する出力トルクのマップ特性図
である。

【図１４】第２カムに対する出力トルクのマップ特性図
である。

【図１５】スロットル閉速度のマップ特性図である。

【図１６】スロットル閉速度を説明するための特性図で
ある。

【図１７】過渡時トルクのマップ特性図である。

【図１８】点火時期遅角量のマップ特性図である。

【図１９】加速時のカム切換の際の作用を説明するため
の波形図である。

【符号の説明】

２１　　第１カム（燃費カム） ２２　　第２カム（低速型出力カム） ２３　　第３カム（高速型出力カム） ２４　　吸・排気弁 ２５　　メインロッカーアーム ２８，２９　　サブロッカーアーム ３２〜３５　　ピン ３８，３９　　油圧室 ４５，４６　　電磁弁 ５１　　コントロールユニット ５２　　クランク角センサ（エンジン回転数センサ）５
３　　アクセル操作量センサ ５４　　スロットル開度センサ ５６　　サーボモータ（スロットルアクチュエータ）５
７　　スロットルバルブ ５８　　カムポジションセンサ ６０　　エアフローメータ ６１　　スロットル開閉装置 ６２　　可変動弁装置 ６３　　アクセル操作量センサ ６４　　次カムポジション選択手段 ６５　　カムポジションセンサ ６６　　カム切換判定手段 ６７　　切換信号出力手段 ６８　　実スロットル開度センサ ６９　　出力トルク演算手段 ７０　　目標スロットル開度演算手段 ７１　　時定数演算手段、 ７２　　応答遅れ時間演算手段 ７３　　比較手段 ７４　　スロットル操作量変更手段 ７６　　アクチュエータ動作手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　アクセルペダルの操作量と関係なくア
   クチュエータによりスロットル開度を変えうるスロット
   ル開閉装置と、少なくともバルブリフト特性の異なる２
   つのカムと、これらのカムを切換えうる機構とからなる
   可変動弁装置と、前記アクセルペダル操作量を検出する
   センサと、このセンサ検出値に基づいて定まる運転条件
   に応じて、次に使用するカムポジションを選択する手段
   と、現在使用中のカムポジションを検出するセンサと、
   この現在使用中のカムポジションと前記次に使用するカ
   ムポジションとの比較によりカム切換であるかどうかを
   判定する手段と、カム切換であるとき次に使用するカム
   に切換えられるように前記可変動弁装置に切換信号を出
   力する手段と、実スロットル開度を検出するセンサと、
   現在使用中のカムにより前記カム切換であると判定され
   たときの実スロットル開度で出力されている実エンジン
   トルクを演算する手段と、次に使用するカムに切換えた
   後にこの実エンジントルクと同じトルクを出力させるた
   めに要求される目標スロットル開度を演算する手段と、
   この目標スロットル開度とエンジン形状に基づいて、基
   準スロットル操作量でスロットルバルブを開閉操作した
   ときのシリンダ流入空気の応答の時定数を演算する手段
   と、この時定数に基づいてカム切換点でのスロットル開
   閉操作により変化するシリンダ流入空気量が一定値とな
   るまでの応答遅れ時間を演算する手段と、この応答遅れ
   時間をあらかじめ定めた目標値と比較する手段と、この
   比較結果よりこの応答遅れ時間が目標値と一致するよう
   に、前記基準スロットル操作量を変更する手段と、前記
   カム切換点でスロットルバルブが開閉操作されるように
   前記変更後のスロットル操作量で前記アクチュエータを
   動かす手段とを設けたことを特徴とするエンジンのスロ
   ットル制御装置。