WO2008075704A1

WO2008075704A1 - 内燃機関のバルブ特性制御装置

Info

Publication number: WO2008075704A1
Application number: PCT/JP2007/074398
Authority: WO
Inventors: Yuji Miyanoo
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2008-06-26
Also published as: US20100313833A1; JP2008157066A; US8055430B2; JP4656052B2; CN101573518B; EP2093402B1; EP2093402A4; CN101573518A; EP2093402A1

Abstract

　オイルポンプと、バルブタイミング変更機構と、バルブタイミング制御部と、を備える内燃機関のバルブ特性制御装置が開示される。バルブタイミング変更機構は、オイルポンプから供給される作動油の油圧に基づいてエンジンの吸気バルブのバルブ特性値を変更する。バルブタイミング制御部は、記憶部と検出部とを含む。記憶部は、複数の機関制御値に基づいてバルブ特性値の目標値を算出するために用いられる演算用マップを記憶する。検出部は作動油の温度を検出する。演算用マップは、第１のマップ及び第２のマップを含む。第２のマップでは、機関回転速度の低回転域において、機関制御値の変化に対応するバルブ特性値の変更量が第１のマップと比較して小さく設定されている。バルブタイミング制御部は、検出される作動油の温度が相対的に高いときに、演算用マップを第１のマップから第２のマップに切り替える。

Description

明細書

内燃機関のバルブ特性制御装置

技術分野

[0001] 本発明は、機関駆動式の油圧ポンプから供給される作動油の油圧に基づいて機関バルブのバルブ特性値を変更する変更機構を備えた内燃機関のバルブ特性制御装置に関する。

背景技術

[0002] 近年の車両に搭載される内燃機関の多くには、吸気バルブや排気バルブのバルブ特性値を変更するバルブ特性変更機構が搭載される。例えば特許文献 1には、吸気バルブ及び排気バルブの開閉時期、 V、わゆるバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更機構を搭載する内燃機関が記載されている。図 10に示されるように、このバルブタイミング変更機構 1は、プーリ 2と、カムシャフト 3に一体回転可能に連結されたロータ 4とを含み、プーリ 2とロータ 4とは相対回転可能に組み合わされる。プーリ 2は、図示しないタイミングベルトを介して内燃機関の出力軸と駆動連結され、出力軸と同期して回転する。図 10においてプーリ 2の回転方向を矢印にて示す。ロータ 4には、その中心から径方向外側に突出する複数のベーン 5が形成されている。プーリ 2 には複数の凹部 6が設けられ、各凹部 6は対応するべーン 5を収容する。図 10に示されるように、各凹部 6は、対応するべーン 5によってベーン 5よりもプーリ 2の回転方向と反対側に位置する進角用油圧室 7と回転方向と同側に位置する遅角用油圧室 8とに区画されている。

[0003] このように構成されたバルブタイミング変更機構 1においては、進角用油圧室 7及び遅角用油圧室 8に供給される作動油の油圧を調整することにより、プーリ 2に対する口ータ 4及びカムシャフト 3の相対位相 αを変更することができる。その結果、内燃機関の出力軸の回転に伴うカムシャフト 3の回転位相を図 10に破線矢印で示されるように進角側又は遅角側に変更することにより、吸気バルブや排気バルブのバルブタイミングを機関運転状態に応じた適切なタイミングに変更することができる。このようにバルブタイミングを変更することにより、機関出力や燃費の向上を図ることができる。 [0004] ところで、上述したバルブタイミング変更機構 1は機関出力軸の回転力を利用して駆動される機関駆動式の油圧ポンプから供給される油圧によって駆動される。このため、機関の低回転時には油圧ポンプから吐出される作動油の量が減少し、各油圧室 7, 8に供給される油圧が低下する。更に、作動油の油温が高い場合には作動油の粘性が低下するため、機関各部からの作動油の漏出量が増加する。その結果、油圧ポンプから供給される作動油の油圧が更に低下し、バルブタイミング変更機構 1に供給される作動油の油圧が不足するおそれがある。

[0005] このように作動油の油圧が不足すると、バルブタイミング変更機構 1の作動応答性が低下し、相対位相 αを目標値の変化に応じて的確に変更することができなくなるため、ハンチングが発生することがある。その結果、機関運転状態が不安定になり、機関出力や燃費等の機関性能が低下する。

[0006] こうした作動油の油圧が不足することによって生じる不都合は、上述したようなバルブタイミング変更機構だけでなぐ機関駆動式の油圧ポンプから供給される油圧によつて作動するその他のバルブ特性変更機構においても生じ得る。

特許文献 1 :特開平 9-324612号公報

発明の開示

[0007] 本発明の目的は、不十分な作動油の油圧に基づ!/、てバルブ特性変更機構を駆動することに起因するバルブ特性値のハンチング等、バルブ特性値を制御する際の制御不安定化を抑制することのできる内燃機関のバルブ特性制御装置を提供することにめ ·ο。

[0008] 上記目的を達成するため、本発明の一態様では、油圧ポンプと、変更機構と、制御部とを備える内燃機関のバルブ特性制御装置が提供される。前記油圧ポンプは前記機関によって駆動される。前記変更機構は前記油圧ポンプから供給される作動油の油圧に基づいて前記機関のバルブのバルブ特性値を変更する。前記制御部は前記変更機構を駆動して前記バルブのバルブ特性値を目標値に制御する。前記制御部は、記憶部と、検出部とを含む。前記記憶部は、機関回転速度を含む複数の機関制御値に基づレ、て前記バルブ特性値の目標値を算出するために用いられる演算用マップを記憶する。前記検出部は作動油の温度を検出する。前記演算用マップは、機関制御値に対するバルブ特性値の関係を設定した第 1のマップ及び第 2のマップを含む。第 2のマップでは、機関回転速度の低回転域において、機関制御値の変化に対応するバルブ特性値の変更量が前記第 1のマップと比較して小さく設定されている。前記制御部は、前記検出される作動油の温度が相対的に高いときに、前記演算用マップを前記第 1のマップから前記第 2のマップに切り替える。

図面の簡単な説明

[0009] [図 1]本発明の第 1実施形態にかかる制御装置を搭載した車両の概略構成を示す模式図。

[図 2]図 1のバルブタイミング変更機構の部分断面斜視図。

[図 3]第 1実施形態に力、かるバルブタイミング制御の処理手順を示すフローチャート。

[図 4]吸入空気量の積算値及び機関冷却水温と油温との関係を示すグラフ。

[図 5]機関回転速度及び負荷率から吸気バルブの目標進角量を求めるためのマップを示す図。

[図 6]高油温時において機関回転速度及び負荷率から吸気バルブの目標進角量を

[図 7]第 1実施形態の変更例に力、かるバルブタイミング制御の処理手順を示すフローチャート。

[図 8]第 2実施形態に力、かるバルブタイミング制御の処理手順を示すフローチャート。

[図 9]機関回転速度及び作動油の油温から進角量ガード値を求めるためのマップを示す図。

[図 10]従来のバルブタイミング変更機構の構成を示す断面図。

発明を実施するための最良の形態

[0010] 以下、この発明に力、かる内燃機関のバルブ特性制御装置をバルブタイミング変更機構の制御装置に具体化した第 1実施形態について図 1〜図 6を参照して説明する本明細書において、「バルブ特性値」とは、吸気バルブや排気バルブの開タイミング、閉タイミング、最大リフト量、開弁期間、バルブオーバラップ期間、更にはそれらの組み合わせを含む概念であると定義する。 [0011] 図 1に示されるようにエンジン 10の出力軸 11は、変速比を連続的に変更する無段変速機 20と連結されており、エンジン 10の駆動力は無段変速機 20に入力される。無段変速機 20の出力側は、ディファレンシャルギア 21に連結されており、エンジン 1 0の駆動力はこれら無段変速機 20、ディファレンシャルギア 21を介して左右の車輪 2 2L, 22Rに伝達される。

[0012] また、エンジン 10には、図示しない吸気バルブのバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更機構 30が搭載されている。バルブタイミング変更機構 30には、ェンジン 10の出力軸 11と連結され、同出力軸の回転力によって駆動する機関駆動式のオイルポンプ 40によって作動油が供給される。

[0013] オイルポンプ 40は、オイルパン 41に貯留された作動油を出力軸 11の回転に基づいてバルブタイミング変更機構 30及び潤滑油としてエンジン 10の各摺動部へと供給する。バルブタイミング変更機構 30は、オイルポンプ 40から供給される作動油の油圧に基づ!/、て吸気バルブのバルブタイミングを変更する。バルブタイミング変更機構 30へ供給される油圧の制御は、バルブタイミング変更機構 30とオイルポンプ 40との間に設けられたオイルコントロールバルブ 42を通じて行われる。このオイルコントローノレバルブ 42は、電子制御装置 50からの制御信号に基づ!/、て作動する。

[0014] 電子制御装置 50は、後述する各種センサの検出値に基づいて各種演算を行う制御部 51と、同制御部 51が各種演算を行う際に参照する演算用マップや各種演算プログラムが記憶された記憶部 52とを含む。

[0015] 電子制御装置 50には、上記各種センサとして、例えば、機関冷却水温 THWを検出する水温センサ 60、機関回転速度 NEを検出するクランクポジションセンサ 61、ェンジン 10の吸入空気量 GAを検出するェアフロメータ 62等が接続されている。電子制御装置 50は、これら各種センサ 60〜62の検出値を取り込み、機関運転状態に適したバルブタイミングを実現するようにオイルコントロールバルブ 42を通じてバルブタイミング変更機構 30に対する作動油の給排を制御する。

[0016] 以下、図 2を参照してバルブタイミング変更機構 30の構成を詳しく説明する。

図 2に示されるように、バルブタイミング変更機構 30は、吸気バルブを開閉させる吸気カム 12aが配設された吸気カムシャフト 12の一端に配設されている。 [0017] バルブタイミング変更機構 30は、プーリ 31と、吸気カムシャフト 12と一体回転可能に連結されたロータ 32とを含み、プーリ 31とロータ 32とは相対回転可能に組み合わされる。プーリ 31は、タイミングベルト 13を介してエンジン 10の出力軸 1 1と駆動連結され、出力軸 1 1と同期して回転する。このプーリ 31の回転方向を図 2に矢印で示す。

[0018] プーリ 31は、ロータ 32を収容する円筒状のハウジング 33を含む。ロータ 32の外周にはその径方向外側に延びる複数（図 2では 4つ）のべーン 32aが形成されており、ノ、ウジング 33の内周には複数の凹部 33aが形成され、各凹部 33aは対応するべ一ン 32aを収容する。図 2に示されるように、各凹部 33aは、対応するべーン 32aによつてべーン 32aよりもプーリ 31の回転方向と反対側に位置する進角用油圧室 34と、回転方向と同側に位置する遅角用油圧室 35とに区画されている。

[0019] このように構成されたバルブタイミング変更機構 30においては、上述したォイルコントロールバルブ 42を通じて進角用油圧室 34、遅角用油圧室 35内の油圧が制御されることにより、吸気バルブのバルブタイミングが変更される。

[0020] 具体的には、進角用油圧室 34内の油圧を増大させるとともに遅角用油圧室 35内の油圧を減少させることにより、ロータ 32がプーリ 31に対してプーリ 31の回転方向と同方向に相対回転する。その結果、ロータ 32と連結された吸気カムシャフト 12が図 2 に破線矢印で示される進角側に回転し、出力軸 11の回転位相に対する吸気カム 12 aの相対位相が変更されてバルブタイミングが進角される。

[0021] 一方、遅角用油圧室 35内の油圧を増大させるとともに進角用油圧室 34内の油圧を減少させた場合には、ロータ 32がプーリ 31に対してプーリ 31の回転方向と逆方向に相対回転する。その結果、吸気カムシャフト 12が図 2に破線矢印で示される遅角側に回転し、出力軸 11の回転位相に対する吸気カム 12aの相対位相が変更されてバルブタイミングが遅角される。

[0022] 進角用油圧室 34の容積が最小の状態のとき、換言すれば吸気カムシャフト 12が最遅角位置にあるとき、吸気バルブと排気バルブとのオーバラップ期間がなくなるように各バルブの開閉タイミングが設定されている。

[0023] そして、機関運転状態に応じて吸気バルブの進角量を調節することによって開弁- 閉弁タイミング及び吸気バルブと排気バルブとのオーバラップ期間等を変更する。具体的には、機関始動時やアイドル運転時等の低回転 ·低負荷域では、吸気バルブと排気バルブとのオーバラップ期間をなくし、排気が吸気ポート及びシリンダ内へ吹き返す量を抑制することによって燃焼の安定化を図る。一方で発進加速時等の中負荷域では、吸気カムシャフト 12を進角させることによりバルブオーバラップ期間を拡大し、ポンビングロスの低減と、内部 EGR率を高めてェミッションの低減とを図る。

[0024] 以下、図 3を参照してバルブタイミング変更処理の流れを説明する。図 3に示される処理は、機関運転中に電子制御装置 50の制御部 51により所定の周期で繰り返し実 fiされる。

[0025] まず、ステップ S100において、作動油の油温 THOが推定される。油温 THOは、水温センサ 60によって検出された機関冷却水温 THW及びェアフロメータ 62によつて検出された直近の所定期間での吸入空気量 GAの積算値∑ GAに基づいて推定される。

[0026] 具体的には、電子制御装置 50の記憶部 52には図 4に示されるような演算用のマツプが記憶されており、この演算用のマップを参照して、油温 THOが推定される。このマップは、予め行った実験等の結果に基づ!/、て機関冷却水温 THWが高!/、ときほど推定される油温 THOの値が大きくなり、且つ吸入空気量 GAの積算値∑GAの値が大きいときほど推定される油温 THOの値が大きくなるように設定されている。

[0027] ステップ S100において油温 THOが推定された場合、制御部 51はステップ S110 へ進み、推定された油温 THOと基準油温 THOstとを比較して、油温 THOが基準油温 THOst以下であるか否かを判定する。

[0028] この基準油温 THOstは、作動油の油温 THOの上昇に伴う粘性の低下によって、バルブタイミング変更機構 30に供給される油圧が不足する傾向にあるか否かを判定するための油温であり、予め行った実験等の結果に基づいて設定される。

[0029] ステップ S110において、推定された油温 THOが基準油温 THOst以下であると判定された場合、即ちバルブタイミング変更機構 30に供給される油圧が十分に確保できる状態であると判定された場合には、制御部 51はステップ S 120へ進み、第 1のマップ（目標進角量演算用マップ)を参照して目標進角量 Θ trgを算出する。この目標進角量演算用マップには、機関回転速度 NEと負荷率 KLとから推定される機関運転状態に適した吸気バルブの目標進角量 Θ trgが予め行った実験等の結果に基づいて設定されており、目標進角量演算用マップは電子制御装置 50の記憶部 52に記憶されている。エンジン 10の負荷率 KLは、全負荷に対する現在の負荷の割合であり、一回の吸気行程における吸入空気量 GAに基づいて算出される。

[0030] ステップ S120では、図 5に示される目標進角量演算用マップを参照することにより目標進角量 Θ trgを算出する。例えばアイドル運転時のように低回転 ·低負荷の状態 (点 P1 :機関回転速度 NE = nl ,負荷率 KL = kl)においては、上述したようにバルブオーバラップ期間をなくすベぐ目標進角量 Θ trgとして「0° CA」が算出される。一方、発進加速時等の中負荷の状態（点 P2 :機関回転速度 NE = n2,負荷率 KL = k2) , (点 P : 3機関回転速度 NE = n3,負荷率 KL = k2)においては、上述したようにバルブオーバラップ期間を拡大すベぐ目標進角量 Θ trgとして「40° CA」が算出される。

[0031] ステップ S120において目標進角量 Θ trgが算出されると、制御部 51はステップ S1 30へ進み、実際の進角量 Θを目標進角量 Θ trgに一致させるようにオイルコントロールバルブ 42を通じてバルブタイミング変更機構 30が駆動される。

[0032] ステップ S 130において、実際の進角量 Θと目標進角量 Θ trgとの偏差が所定量以下になるとこの処理は一旦終了される。

ステップ S110において、推定された油温 THOが基準油温 THOstよりも高いと判定された場合、即ちバルブタイミング変更機構 30に供給される油圧が不足する状態にあると判定された場合には、制御部 51はステップ S 125へと進み、目標進角量演算用マップに替えて図 6に示される第 2のマップ（高油温時用マップ）を参照して目標進角量 Θ trgを算出する。

[0033] この高油温時用マップは、図 5に示される目標進角量演算用マップと同様に機関回転速度 NEと負荷率 KLとに基づいて目標進角量 Θ trgを算出するものであるが、目標進角量演算用マップと比較して低回転域における目標進角量 Θ trgが小さくなるようにその特性が設定される。この高油温時用マップも目標進角量演算用マップと同様、電子制御装置 50の記憶部 52に記憶される。

[0034] 具体的には、図 6に示される高油温時用マップを参照することによりアイドル運転時のように低回転 ·低負荷状態（点 PI：機関回転速度 NE = kl ,負荷率 KL = kl)においては、ステップ S120で参照した図 5に示される目標進角量演算用マップと同様に、目標進角量 e trgとして「0° CA」が算出される。一方、発進加速時等の中負荷-低回転状態（点 P2 :機関回転速度 NE = n2,負荷率 KL = k2)においては、目標進角量 Θ trgとしてステップ S 120で参照した目標進角量演算用マップによる算出結果「4 0° CA」よりも小さな「10° CA」が算出される。また、中負荷域であっても、機関回転速度 NEが大きな状態（点 P3 :機関回転速度 NE = n3,負荷率 KL = k2)にあっては、目標進角量 Θ trgとしてステップ S 120で参照した目標進角量演算用マップによる算出結果と同様に「40° CA」が算出される。

[0035] ステップ S125において目標進角量 Θ trgが算出されると、制御部 51はステップ S1 30へと進み、実際の進角量 Θを目標進角量 Θ trgに一致させるようにオイルコント口ールバルブ 42を通じてバルブタイミング変更機構 30が駆動される。ステップ S 130において、実際の進角量 Θと目標進角量 Θ trgとの偏差が所定量以下になるとこの処理は一旦終了される。

[0036] 上記一連の処理 (ステップ S 100〜ステップ S 130)が所定の周期で繰り返されることにより、作動油の油温 THOに基づいて目標進角量 Θ trgを設定する際に参照する演算用マップを切り替えながら、吸気バルブのバルブタイミングが変更される。

[0037] 以上説明した本実施形態によれば、以下の利点が得られる。

(1)作動油の油温 THOが基準油温 THOstよりも高いことに基づいてバルブタイミング変更機構 30に供給される油圧が不足しやすい状態であることが判定される。この場合には、演算用マップが、通常の目標進角量演算用マップと比較して低回転域における目標進角量 Θ trgが小さくなるようにその特性が設定されている高油温時用マップに切り替えられる。従って、機関回転速度 NEが低回転域にありオイルポンプ 4 0から十分な量の作動油が吐出されないときにバルブタイミングが変更される際、バルブタイミング変更機構 30の変更量が制限される。その結果、不十分な作動油の油圧に基づいてバルブタイミング変更機構 30を駆動することに起因して生じるハンチング等、バルブタイミングを制御する際の制御不安定化を抑制することができる。

[0038] (2)第 1実施形態では、油温検出部として機能する制御部 51が、作動油の油温 T HOを推定するために、機関冷却水温 THWと直近の所定期間における吸入空気量 GAの積算値∑ GAとを作動油の温度の相関値として用いる。機関冷却水温 THWはエンジン 10全体の平均的な温度と高く相関して変化する一方、吸入空気量 GAの積算値∑ GAは専ら燃焼室近傍の局所的な温度変化と高く相関して変化する傾向がある。そのため、吸入空気量 GAの積算値∑GA及び機関冷却水温 THWの双方を参照することにより、作動油温をより正確に推定することができる。

[0039] (3)第 1実施形態のように無段変速機 20を搭載する車両では、燃料消費率が最適となる目標回転速度近傍に機関回転速度 NEが維持されるため、自ずと機関運転領域として低回転域が多用される。また、経時劣化により作動油の粘度が低下して、同作動油が供給される部位において漏出量が増大することがある。このように、低回転域が多用されるとともに作動油の漏出量が増大した状態で、機関運転状態が長期間にわたつて低負荷運転状態に維持されると、バルブタイミング変更機構 30に供給される作動油の油圧がこれを適切に作動させるための油圧よりも低下することがある。そしてこのように作動油の油圧が不足する結果、バルブタイミング変更機構 30の作動応答性が低下したりハンチングが発生したりする。その結果機関運転状態が不安定になり、ドライバビリティが低下したり、機関出力や燃費等の機関性能がかえって低下したりするといつた不都合が生じる。上記実施形態によれば、作動油の油圧が不足しやすい状態にある場合には、低回転域におけるバルブタイミングの目標進角量 e trgが小さく設定された高油温時用マップを参照してバルブタイミングの変更を行うようにしている。その結果、こうした不都合の発生を好適に抑制することができる。

[0040] 第 1実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。

上述したバルブタイミング変更処理（ステップ S 100〜ステップ S 130)において、作動油の油温 THOを推定するステップ S100の処理に先立って、機関回転速度 NEに基づいてバルブタイミング変更機構 30に供給される油圧が不足する状態か否かを判定する処理を加えてもよい。この処理を含む構成では、機関回転速度 NEが低回転域にあり且つ作動油の油温 THOが相対的に高いときに演算用マップを通常の目標進角量演算用マップから高油温時用マップに切り替える。

[0041] 具体的には、図 7に示されるようにバルブタイミング変更処理においては、はじめにステップ S50において、機関回転速度 NEが基準回転速度 NEstよりも小さいか否かが判定される。基準回転速度 NEstは、作動油の油温 THOが高くなり粘性が低下している場合であっても十分に油圧を確保することのできる機関回転速度として、オイルポンプ 40の吐出能力等を考慮して予め行われた実験等の結果に基づいて設定されている。

[0042] ステップ S50において、機関回転速度 NEが基準回転速度 NEst以上であると判定された場合、即ち作動油の油温 THOが高いときであっても供給油圧を十分に確保することのできる状態であると判定された場合には、制御部 51はステップ S100及びステップ S 110の処理をスキップしてステップ S 120へと進む。上記第 1実施形態と同様に、ステップ S120及びステップ S130では目標進角量 Θ trgが算出され、バルブタイミング変更機構 30が駆動される。

[0043] 一方、ステップ S50において、機関回転速度 NEが基準回転速度 NEstより小さいと判定された場合、即ち機関回転速度 NEが低いため作動油の油温 THOが高いときには供給油圧が不足すると判定された場合には、制御部 51はステップ S 100へと進み、上記第 1実施形態と同様にステップ S 100〜ステップ S130を通じて、油温 THO に基づいて目標進角量 Θ trgを算出する際の演算用マップを切り替ながらバルブタイミング変更機構 30が駆動される。

[0044] こうした構成によれば、機関回転速度 NEが低回転域にあり且つ作動油の油温 TH Oが相対的に高いため、バルブタイミング変更機構 30の作動に十分な油圧が確保できない場合には、目標進角量 Θ trgを設定する際の演算用マップが通常の目標進角量演算用マップから高油温時用マップに切り替えられる。従って、上記第 1実施形態と同様に、供給油圧が不足する場合には、バルブタイミング変更機構 30を駆動してバルブタイミングを変更する際の変更量が制限され、不十分な作動油の油圧に基づいてバルブタイミング変更機構 30を駆動することに起因するハンチング等、バルブタイミングを制御する際の制御不安定化を抑制することができる。

[0045] また、この構成にあっては、ステップ S50を通じて機関回転速度 NEが基準回転速度 NEstよりも小さいと判定され且つステップ S110を通じて油温 THOが基準油温 T HOstより高いと判定されたときにのみ、演算用マップを高油温時用マップに切り替える。そのため、高油温時用マップは図 6の一点鎖線で囲まれた部分 Aのように低回転域における目標進角量 S trgが算出できるものであればよい。そのため、演算用マツプを記憶するための記憶容量を小さくすることができる。

[0046] 以下、第 2実施形態について、図 8及び図 9を参照して説明する。第 1実施形態では、作動油の油温 THOが高い場合には、低回転域におけるバルブタイミングの変更量が小さくなるように目標進角量 Θ trgが設定された高油温時用マップに切り替えることにより、供給油圧が不足した状態におけるバルブタイミングの変更を抑制するようにした。これに対して本実施形態では、バルブタイミング変更機構 30の目標進角量 Θ trgに対して作動油の油温 THOに基づいて進角量ガード値 Θ grdを設定することにより、バルブタイミングの変更量を制限するようにしている。

[0047] 以下、第 1実施形態と共通する点については説明を省略し、両実施形態の相違点、特にバルブタイミング変更処理の流れを中心に説明する。

図 8は、この実施形態におけるバルブタイミング変更処理を示すフローチャートである。この処理は、第 1実施形態と同様に機関運転中に電子制御装置 50の制御部 51 により繰り返し実行される。

[0048] この一連の処理が開始されると、図 8に示されるように、まず、ステップ S200において、油温 THOが推定される。油温 THOの推定は、上記第 1実施形態におけるステツプ S100と同様に電子制御装置 50の記憶部 52に記憶された図 4に示される演算用のマップを参照して行われる。

[0049] ステップ S200において油温 THOが推定されると、制御部 51はステップ S210に進み、ガード値演算用マップを参照して進角量ガード値 Θ grdを算出する。ガード値演算用マップは、図 9に示されるように機関回転速度 NEが低いほど、また作動油の油温 THOが高いほど進角量ガード値 Θ grdが小さくなるように設定されている。このガード値演算用マップも他の演算用マップと同様、電子制御装置 50の記憶部 52に記憶されている。

[0050] そして、このガード値演算用マップを参照することにより、例えばエンジン 10の各摺動部位からの作動油の漏出量が比較的少ない油温 THOが 110°C以下の場合には、機関回転速度 NEが Nl , N2, N3 (N1 < N2< N3)のいずれの場合であっても進角量ガード値 Θ grdがバルブタイミング変更機構 30の最大進角量である「40° CAJ に設定される。即ちこの場合、進角量の制限は実質的には行われない。

[0051] 油温 THOが 110°Cより高ぐ 120°C以下の場合には、機関回転速度が N1のときに進角量ガード値 Θ grdが「30° CAJに、機関回転速度 NEが N2のときに「35° CA」に設定される。また、油温 THOが 120°Cより高ぐ 130°C以下の場合には、機関回転速度 NEが Nl , N2のときに進角量ガード値 Θ grdが「15° CA」に設定される。そして、油温 THOが 130°Cより高い場合には、機関回転速度 NEが Nl , N2のときに進角量ガード値 Θ grdが「0° CA」に設定される。

[0052] 油温 THOが 110°Cより高!/、状態であっても、機関回転速度 NEが高!/、 (機関回転速度 NE〉N3)ときには、オイルポンプ 40から吐出される作動油の量が多くバルブタイミング変更機構 30の作動に必要な供給油圧が十分に確保されるようになるため、進角量ガード値 Θ grdは「40° CAJに設定される。

[0053] このようにして進角量ガード値 Θ grdが算出されると、制御部 51はステップ S220へと進み、上記第 1実施形態と同様に図 5に示される目標進角量演算用マップを参照して目標進角量 Θ trgを算出する。

[0054] ステップ S220において目標進角量 Θ trgが算出されると、制御部 51はステップ 23 0に進み、目標進角量 Θ trgが進角量ガード値 Θ grdよりも大きいか否かを判定する。ステップ S230にお!/、て目標進角量 Θ trgが進角量ガード値 Θ grdよりも大き!/、と判定された場合には、制御部 51はステップ S240へと進み、この算出された目標進角量 Θ trgが進角量ガード値 Θ grdを上限として再設定される。ステップ 230において目標進角量 Θ trgが進角量ガード値 Θ grd以下であると判定された場合には、制御部 5 1はステップ S240をスキップして、ステップ S250へと進む。このようにステップ S220 〜S240を通じて目標進角量 Θ trgが設定されると、制御部 51はステップ S250に進み、実際の進角量 Θを目標進角量 Θ trgと一致させるようにバルブタイミング変更機構 30を駆動する。

[0055] ステップ S250においてバルブタイミング変更機構 30が駆動され実際の進角量 Θと目標進角量 Θ trgとの偏差が所定量以下になるとこの処理は一旦終了される。

上記一連の処理 (ステップ S200〜ステップ S250)が所定の周期で繰り返されることにより、吸気バルブのバルブタイミングが変更される。

[0056] 上記第 2実施形態によれば、第 1実施形態において記載した（2)及び（3)の利点に加えて以下の利点を得ることができる。

(4)進角量ガード値 Θ grdが設定され、機関回転速度 NEが低回転域にあり且つ作動油の油温 THOが高いときに目標進角量 Θ trgが制限されるため、バルブタイミングの変更量が制限される。そのため、不十分な作動油の油圧に基づいてバルブタイミング変更機構 30を駆動することに起因するバルブタイミングのハンチング等、バルブタイミングを制御する際の制御不安定化を抑制することができる。

[0057] (5)また、油温 THOが高いときほど進角量ガード値 Θ grdが小さな値に設定されるため、作動油の粘性が低下して作動油が供給される各部位における漏出量、換言すれば、バルブタイミング変更機構 30における作動油油圧の不足度合に即した態様をもって目標進角量 Θ trgを設定することができる。このため、バルブタイミングを制御する際の制御不安定化を一層好適に抑制することができる。

[0058] (6)更に、機関回転速度 NEが低いときほど、進角量ガード値 Θ grdが小さな値に設定されるため、オイルポンプ 40から吐出される作動油の量、換言すれば、バルブタイミング変更機構 30における作動油油圧の不足度合に即した態様をもって目標進角量 Θ trgを設定することができる。このため、バルブタイミングを制御する際の制御不安定化を一層好適に抑制することができる。

[0059] 上記第 2実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。

機関回転速度 NEと作動油の油温 THOとに基づいて進角量ガード値 Θ grdを設定し、同進角量ガード値 Θ grdを機関回転速度 NEが低いときほど、また作動油の油温 THOが高いときほど小さな値に設定する構成を示した力この発明はこうした構成に限定されるものではない。即ち、機関回転速度 NEが低回転域にあり且つ作動油の油温 THOが高いときにバルブタイミングの変更量を制限することができる構成であればよい。例えば機関回転速度 NEが一定の回転速度未満の場合には、作動油の油温 THOが高いほど進角量ガード値 Θ grdが小さく設定される構成や、作動油の油温 THOが一定の油温以上の場合には、機関回転速度 NEが低いほど進角量ガード値 Θ grdが小さく設定される構成を採用することもできる。 [0060] 上記第 1及び第 2実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。

上記各実施形態では、水温センサ 60によって検出された機関冷却水温 THW及びェアフロメータ 62によって検出された直近の所定期間での吸入空気量 GAの積算値 ∑GAに基づいて作動油の油温 THOが推定される。これに対して、吸入空気量 GA の積算値∑GAに替えて、燃料噴射量の積算値等、吸入空気量 GAの積算値∑GA と高い相関を有して変化する機関制御量を利用して油温 THOを算出してもよい。

[0061] 油温検出部として、図 1に破線で示されるように油温 THOを直接検出する油温センサ 63を設けてもよい。

上記各実施形態では、この発明を吸気バルブのバルブタイミングを変更するバノレブタイミング変更機構 30の制御装置として具体化した例を示した力 S、この発明はこうした構成に限定されるものではな!/、。即ち、吸気側及び排気側の双方にバルブタイミング変更機構を設け、吸気バルブ及び排気バルブのバルブタイミングをそれぞれ変更する構成や、排気側にバルブタイミング変更機構を設け、排気バルブのバルブタイミングのみを変更する構成にあってもこの発明を適用することができる。

[0062] 吸気側及び排気側の双方にバルブタイミング変更機構を設けた内燃機関にこの発明を適用する場合にあっては、吸気側及び排気側のバルブタイミング変更機構のうち一方の作動量を制限することにより、他方を駆動するための油圧を確保することができる。そのため、一方の駆動を優先させるベぐその変更量の制限態様に差を設ける構成や、吸気側及び排気側のうち一方のバルブタイミング変更機構における変更量を制限する構成を採用することもできる。

[0063] 吸気側と排気側のバルブタイミング変更機構における変更量の制限態様に差を設ける構成を採用する場合には、機関出力等に与える影響の大きな吸気側のバルブタイミング変更機構を優先的に作動させるベく、排気側のバルブタイミング変更機構における変更量が吸気側よりも大きく制限される制限態様に設定することが望ましい。

[0064] 上記各実施形態では、機関バルブのバルブ特性値を変更する変更機構の一例として、バルブタイミングを機関運転状態に応じて適切なタイミングに変更するバルブタイミング変更機構 30を示した。この発明に力、かる内燃機関のバルブ特性制御装置が対象とする変更機構は、こうした構成に限られるものではなぐ機関駆動式のオイノレポンプから供給される作動油の供給油圧を利用してバルブ特性を変更する変更機構であればよい。即ち、同変更機構は、閉弁タイミング、開弁タイミング、開弁期間、最大リフト量、吸気バルブ及び排気バルブの各開弁期間のオーバラップ期間といつた個々のパラメータ、或いは閉弁タイミング及び開弁タイミング、開弁期間及び最大リフト量等々、これらパラメータを組み合わせたものを変更してもよい。

Claims

請求の範囲

[1] 内燃機関のバルブ特性制御装置であって、該装置は、

前記機関によつて駆動される油圧ポンプと、

前記油圧ポンプから供給される作動油の油圧に基づいて前記機関のバルブのバルブ特性値を変更する変更機構と、

前記変更機構を駆動して前記バルブのバルブ特性値を目標値に制御する制御部とを有し、

前記制御部は、機関回転速度を含む複数の機関制御値に基づいて前記バルブ特性値の目標値を算出するために用いられる演算用マップを記憶する記憶部と、作動油の温度を検出する検出部とを含み、前記演算用マップは、機関制御値に対するバルブ特性値の関係を設定した第 1のマップ及び第 2のマップを含み、第 2のマップでは、機関回転速度の低回転域にお!、て、機関制御値の変化に対応するバルブ特性値の変更量が前記第 1のマップと比較して小さく設定されており、

前記制御部は、前記検出される作動油の温度が相対的に高いときに、前記演算用マップを前記第 1のマップから前記第 2のマップに切り替える装置。

[2] 内燃機関のバルブ特性制御装置であって、該装置は、

前記機関によつて駆動される油圧ポンプと、

前記制御部は、機関制御値に基づ!/、て前記バルブ特性値の目標値を算出するために用いられる演算用マップを記憶する記憶部と、作動油の温度を検出する検出部とを含み、前記演算用マップは、機関制御値に対するバルブ特性値の関係を設定した第 1のマップ及び第 2のマップを含み、第 2のマップでは、機関制御値の変化に対応するバルブ特性値の変更量が前記第 1のマップと比較して小さく設定されており、前記制御部は、機関回転速度が低回転域にあり且つ前記検出される作動油の温度が相対的に高いときに、前記演算用マップを前記第 1のマップから前記第 2のマツプに切り替える装置。

[3] 内燃機関のバルブ特性制御装置であって、該装置は、

前記機関によつて駆動される油圧ポンプと、

前記制御部は作動油の温度を検出する検出部を含み、前記制御部は、機関回転速度が低回転域にあり且つ前記検出される作動油の温度が相対的に高いときに、バルブ特性値の変更量を制限するように、前記変更機構を通じてバルブ特性値を制御する装置。

[4] 前記制御部は前記検出される作動油の温度が相対的に高くなるほど前記変更量力 S小さくなるように該変更量を制限する請求項 3に記載の装置。

[5] 前記制御部は機関回転速度が相対的に低いときほど前記変更量が小さくなるように該変更量を制限する請求項 3又は請求項 4に記載の装置。

[6] 前記検出部は、機関冷却水温及び直近の所定期間での吸入空気量の積算値の少なくとも一方に基づいて、作動油の温度を推定する請求項;!〜 5のいずれか一項に記載の装置。

[7] 前記内燃機関は変速比を連続的に変更する無段変速機を介して駆動力を車両駆動系に伝達する請求項;!〜 6のいずれか一項に記載の装置。