JP2003314308A - 内燃機関のバルブ特性制御装置 - Google Patents
内燃機関のバルブ特性制御装置Info
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Abstract
機関において、バルブ特性の変更時の機関運転状態を好
適に保持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。 【解決手段】内燃機関の機関回転速度NEと負荷率Lに
基づいて目標バルブオーバラップ量OVPを求め、この
目標バルブオーバラップ量OVP及び吸気側カムシャフ
トの実変位角INRに基づいて排気側カムシャフトの目
標変位角EXPを算出する。
Description
排気バルブのバルブ特性を可変制御する内燃機関のバル
ブ特性制御装置、特に内燃機関の吸気バルブ及び排気バ
ルブのそれぞれに対して可変動弁機構を備え、両バルブ
のバルブ特性をそれぞれ個別に変更可能な内燃機関に適
用して好適な制御装置に関する。
向上を目的として、バルブタイミング(開閉時期)やバ
ルブリフト量等の吸・排気バルブのバルブ特性を可変と
する可変動弁機構が知られている。特に車載用内燃機関
には、例えば、クランクシャフトに対するカムシャフト
の相対回転位相を変更することで、吸・排気バルブのバ
ルブタイミングを可変とする可変バルブタイミング機構
(VVT機構)等が可変動弁機構として広く採用されて
いる。
公報に記載されているように、吸気側カムシャフトと排
気側カムシャフトとに上記VVT機構をそれぞれ実装
し、吸・排気バルブのバルブタイミングをそれぞれ個別
に変更可能な、いわゆるデュアルVVTシステムを搭載
した内燃機関も実用されている。
搭載された内燃機関のバルブ特性制御装置では、機関運
転状態に応じた最適な吸・排気バルブのバルブタイミン
グが各VVT機構の目標バルブタイミングとしてそれぞ
れ個別に算出されている。そして、各VVT機構の実バ
ルブタイミングを各自の目標バルブタイミングにそれぞ
れ一致させるように、各VVT機構の駆動制御が行われ
るようになっている。
VTシステムのバルブ特性制御装置では、上記制御を通
じて、吸・排気バルブの双方を機関運転状態に応じた最
適なバルブタイミングに設定することができる。しかし
ながら、上記従来のバルブ特性制御装置では、各VVT
機構によるバルブタイミングの変更途中に、次のような
不具合が生じることがあり、まだ改善の余地がある。
的の一つに、吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバ
ラップ量の調整がある。バルブオーバラップ量を機関運
転状態に応じて最適化することで、内部EGR量を適宜
に調整して、排気エミッションを向上させることができ
る。
も、機関運転状態に応じた最適なバルブオーバラップ量
が得られるように、各VVT機構の目標バルブタイミン
グをそれぞれ適切に設定しさえすれば、最終的にはバル
ブオーバラップ量の最適化を図ることはできる。ただし
上記従来のバルブ特性制御装置では、目標バルブタイミ
ングを設定した後、各自の目標バルブタイミングへの各
VVT機構の駆動制御が共に完了するまでは、最適なバ
ルブオーバラップ量を得ることができず、バルブオーバ
ラップ量の調整に関しては十分な応答性を確保すること
が困難となっている。そのため、特にバルブオーバラッ
プ量の設定が排気エミッション等に与える影響が大きい
運転状況においては、各VVT機構の実バルブタイミン
グが目標バルブタイミングと一致するまでの応答遅れの
間に、排気エミッションの悪化等の不具合が発生するこ
とがあった。
る場合には、更に次のような問題が生じてしまう。ちな
みに吸・排気双方のVVT機構が全く同一の構成であっ
ても、多くの場合には、両VVT機構に対する駆動油圧
の供給路長さ等の差違により、各VVT機構の応答速度
には違いが生じてしまう。以下に、こうした応答速度の
違いにより生じる問題について、図7を参照して説明す
る。
よる吸・排気バルブのバルブタイミング制御態様の一例
を示している。同図7の例では、吸気側のVVT機構の
応答速度が排気側のVVT機構の応答速度よりも低い場
合を示している。またここでは、同図に示される時刻T
における状態から、各VVT機構のバルブタイミングを
現状よりも遅角側にそれぞれ変更しつつ、バルブオーバ
ラップ量を現状よりも小さく変更するときを例として説
明する。
ミングの変更を要求する目標バルブタイミングの算出が
なされると、各VVT機構により両バルブのバルブタイ
ミングがそれぞれ遅角側に変更され始める。この変更途
中では、上記のような各VVT機構の応答速度の違いに
より、排気バルブのバルブタイミングの変更速度が吸気
バルブよりも速くなっている。そのため、バルブオーバ
ラップ量は、時間の経過とともに変更前よりも徐々に増
大していくようになる。
ミングへの排気バルブのバルブタイミングが完了する
と、その後は、吸気バルブのバルブタイミングが遅角側
へと変更されるのに従って、バルブオーバラップ量は徐
々に減少していく。そして目標バルブタイミングへの吸
気バルブのバルブタイミングの変更も完了する時刻T2
になって、はじめて機関運転状態に応じたバルブオーバ
ラップ量が確保される。
バラップ量が確保されるとはいえ、バルブタイミングの
変更途中には、最終的にバルブオーバラップ量を変更前
よりも小さくしようとしているにもかかわらず、一時的
にバルブオーバラップ量が変更前よりも不必要に増大し
た状態となっている。こうして不必要にバルブオーバラ
ップ量が増大すれば、シリンダ内の内部EGR量が過大
となり、内燃機関のHC排出量が増大してしまう。ま
た、内部EGR量が過大になることにより燃焼温度が不
適切に低下してしまったり、吸気通路側から排気通路側
への吸気の吹き抜けが生じ過ぎて燃焼状態が不安定にな
ったりしてしまう。そして、最悪の場合には、エンジン
ストールを誘発してしまうおそれがある。
れば、状況によっては、バルブオーバラップ量を現状よ
りも増大すべく各バルブのバルブタイミングを変更して
いる途中に、バルブオーバラップ量が変更前よりも不必
要に小さくなってしまう事態も同様に生じることがあ
る。こうした場合には、シリンダ内の内部EGR量が不
必要に減少してしまい、燃焼温度が不適切に上昇した
り、NOx排出量が増大したりしてしまう。
ブのバルブタイミングを各VVT機構の目標バルブタイ
ミングとして設定する従来のバルブ特性制御装置では、
バルブオーバラップ量の調整に関しては、必ずしも適切
なバルブ特性制御がなされていなかった。なお、VVT
機構のようにカムシャフトの相対位相を変更してバルブ
タイミングを変更する方式の可変動弁機構以外にも、吸
・排気双方に可変動弁機構を有し、吸・排気バルブのバ
ルブ特性をそれぞれ個別に可変とするバルブ特性制御装
置においては、これと概ね共通した問題が生じるおそれ
がある。
たものであって、その目的は、吸・排気側の双方に可変
動弁機構を備える内燃機関において、バルブ特性の変更
時の機関運転状態を好適に保持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ある。
の手段及びその作用効果について以下に記載する。請求
項1に記載の発明は、内燃機関の吸気バルブ及び排気バ
ルブのいずれか一方のバルブ特性を可変とする第1の可
変動弁機構と、他方のバルブ特性を可変とする第2の可
変動弁機構とを備える内燃機関にあって、前記各可変動
弁機構の目標制御量をそれぞれ算出し、その算出された
目標制御量と実制御量とを一致させるように前記各可変
動弁機構をそれぞれ駆動制御する内燃機関のバルブ特性
制御装置において、前記一方のバルブについて機関運転
状態に応じたバルブ特性が得られる前記第1の可変動弁
機構の制御量をその目標制御量として算出するととも
に、機関運転状態に応じた前記両バルブの目標バルブオ
ーバラップ量を算出し、前記第1の可変動弁機構の実制
御量と前記目標バルブオーバラップ量とに基づいて前記
第2の可変動弁機構の目標制御量を算出することをその
要旨とする。
制御量と目標バルブオーバラップ量とに基づいて第2の
可変動弁機構の目標制御量が算出される。従って、前記
第2の可変動弁機構は目標バルブオーバラップ量を確保
するべく駆動制御される。そのため、要求されるバルブ
オーバラップ量の確保は、前記各バルブのバルブ特性の
変更が完了するまで必ずしも待つ必要はなくなり、より
早急なバルブオーバラップ量の調整を行うことができる
ようになる。
ルブオーバラップ量の変化が、常に目標バルブオーバラ
ップ量に収束する側となる。このため、前述したような
バルブ特性変更中のバルブオーバラップ量の不必要な増
大や減少を回避でき、バルブ特性変更時の機関運転状態
をより好適に制御できるようになる。
バルブ及び排気バルブのいずれか一方のバルブ特性を可
変とする第1の可変動弁機構と、他方のバルブ特性を可
変とする第2の可変動弁機構とを備える内燃機関にあっ
て、前記各可変動弁機構の目標制御量をそれぞれ算出
し、その算出された目標制御量と実制御量とを一致させ
るように前記各可変動弁機構をそれぞれ駆動制御する内
燃機関のバルブ特性制御装置において、前記一方のバル
ブについて機関運転状態に応じたバルブ特性が得られる
前記第1の可変動弁機構の制御量をその目標制御量とし
て算出するとともに、機関運転状態に応じた前記両バル
ブの目標バルブオーバラップ量を算出し、前記第1の可
変動弁機構の実制御量と前記目標バルブオーバラップ量
とに基づいて前記第2の可変動弁機構の目標制御量を算
出する第1の目標算出手段と、機関運転状態に応じた前
記各バルブのバルブ特性が得られる前記第1及び第2の
可変動弁機構の制御量をそれらの目標制御量としてそれ
ぞれ算出する第2の目標算出手段と、を有し、前記第1
及び第2の目標算出手段を機関運転状態に応じて切り替
えながら、前記各可変動弁機構の目標制御量を算出する
ことをその要旨とする。
して、バルブオーバラップ量が影響を与える場合と、吸
・排気バルブのバルブ特性自体、例えばその開閉時期等
が影響を与える場合とがある。
り、第1の可変動弁機構の実制御量と目標バルブオーバ
ラップ量とに基づいて第2の可変動弁機構の目標制御量
が算出される。この第1の目標算出手段によって前記第
2の可変動弁機構の目標制御量が算出される場合には、
上述したように、早急なバルブオーバラップ量の調整を
行うことができる。更に、バルブ特性を変更している途
中のバルブオーバラップ量の変化が、常に目標バルブオ
ーバラップ量に収束する側となる。このため、バルブ特
性変更中のバルブオーバラップ量の不必要な増大や減少
を回避でき、バルブ特性変更時の機関運転状態をより好
適に制御できる。
状態に応じたバルブ特性が得られる前記第2の可変動弁
機構の目標制御量が算出される。この第2の目標算出手
段によって前記第2の可変動弁機構の目標制御量が算出
される場合には、前記第2の可変動弁機構により可変と
されるバルブのバルブ特性は、機関運転状態に応じたバ
ルブ特性に変更される。すなわち、バルブ特性の変更に
際して、機関運転状態に応じて要求される各バルブのバ
ルブ特性を速やかに確保することができる。
各可変動弁機構の目標制御量を算出する算出手段を切り
替えることにより、バルブ特性を変更する際の機関運転
状態をより好適に制御することができるようになる。
バルブ及び排気バルブのいずれか一方のバルブタイミン
グを可変とする第1の可変動弁機構と、他方のバルブタ
イミングを可変とする第2の可変動弁機構とを備える内
燃機関にあって、前記各可変動弁機構の目標バルブタイ
ミングをそれぞれ算出し、その算出された目標バルブタ
イミングと実バルブタイミングとを一致させるように前
記各可変動弁機構をそれぞれ駆動制御する内燃機関のバ
ルブ特性制御装置において、機関運転状態に応じた前記
一方のバルブのバルブタイミングを前記第1の可変動弁
機構の目標バルブタイミングとして算出するとともに、
機関運転状態に応じた目標バルブオーバラップ量を算出
し、前記第1の可変動弁機構の実バルブタイミングと前
記目標バルブオーバラップ量とに基づいて前記第2の可
変動弁機構の目標バルブタイミングを算出することをそ
の要旨とする。
バルブタイミングと目標バルブオーバラップ量とに基づ
いて第2の可変動弁機構の目標バルブタイミングが算出
される。従って、前記第2の可変動弁機構は目標バルブ
オーバラップ量を確保するべく駆動制御される。そのた
め、要求されるバルブオーバラップ量の確保は、前記各
バルブのバルブタイミングの変更が完了するまで、必ず
しも待つ必要はなくなり、より早急なバルブオーバラッ
プ量の調整を行うことができるようになる。
中のバルブオーバラップ量の変化が、常に目標バルブオ
ーバラップ量に収束する側となる。このため、前述した
ようなバルブタイミング変更中のバルブオーバラップ量
の不必要な増大や減少を回避でき、バルブタイミング変
更時の機関運転状態をより好適に制御できるようにな
る。
バルブ及び排気バルブのいずれか一方のバルブタイミン
グを可変とする第1の可変動弁機構と、他方のバルブタ
イミングを可変とする第2の可変動弁機構とを備える内
燃機関にあって、前記各可変動弁機構の目標バルブタイ
ミングをそれぞれ算出し、その算出された目標バルブタ
イミングと実バルブタイミングとを一致させるように前
記各可変動弁機構をそれぞれ駆動制御する内燃機関のバ
ルブ特性制御装置において、機関運転状態に応じた前記
一方のバルブのバルブタイミングを前記第1の可変動弁
機構の目標バルブタイミングとして算出するとともに、
機関運転状態に応じた目標バルブオーバラップ量を算出
し、前記第1の可変動弁機構の実バルブタイミングと前
記目標バルブオーバラップ量とに基づいて前記第2の可
変動弁機構の目標バルブタイミングを算出する第1の目
標算出手段と、機関運転状態に応じた前記各バルブのバ
ルブタイミングを前記第1及び第2の可変動弁機構の目
標バルブタイミングとしてそれぞれ算出する第2の目標
算出手段と、を有し、前記第1の目標算出手段と第2の
目標算出手段とを機関運転状態に応じて切り替えなが
ら、前記各可変動弁機構の駆動制御にかかる目標バルブ
タイミングを算出することをその要旨とする。
り、第1の可変動弁機構の実バルブタイミングと目標バ
ルブオーバラップ量とに基づいて第2の可変動弁機構の
目標バルブタイミングが算出される。この第1の目標算
出手段によって前記第2の可変動弁機構の目標バルブタ
イミングが算出される場合には、上述したように、早急
なバルブオーバラップ量の調整を行うことができる。更
に、バルブタイミングを変更している途中のバルブオー
バラップ量の変化が、常に目標バルブオーバラップ量に
収束する側となる。このため、バルブタイミング変更中
のバルブオーバラップ量の不必要な増大や減少を回避で
き、バルブタイミング変更時の機関運転状態をより好適
に制御できる。
状態に応じたバルブタイミングが得られる前記第2の可
変動弁機構の目標バルブタイミングが算出される。この
第2の目標算出手段によって前記第2の可変動弁機構の
目標バルブタイミングが算出される場合には、前記第2
の可変動弁機構により可変とされるバルブのバルブタイ
ミングは、機関運転状態に応じたバルブタイミングに変
更される。すなわち、バルブタイミングの変更に際し
て、機関運転状態に応じて要求される各バルブのバルブ
タイミングを速やかに確保することができる。
各可変動弁機構の目標バルブタイミングを算出する算出
手段を切り替えることにより、バルブタイミングを変更
する際の機関運転状態をより好適に制御することができ
るようになる。
4に記載の内燃機関のバルブ特性制御装置において、前
記目標バルブオーバラップ量がその現状値よりも小さく
なる機関運転状態では前記第1の目標算出手段を用い、
前記目標バルブオーバラップ量がその現状値よりも大き
くなる機関運転状態では前記第2の目標算出手段を用い
て、前記各可変動弁機構の駆動制御を行うことをその要
旨とする。
方向へのバルブオーバラップ量の変化を要求しているか
に応じて、前記第1の目標算出手段及び第2の目標算出
手段を切り替えるようにしている。このため、バルブ特
性、あるいはバルブタイミングを変更する際の機関運転
状態をより好適に制御することができるようになる。
いずれかに記載の内燃機関のバルブ特性制御装置におい
て、前記各可変動弁機構は、前記各バルブを開閉駆動す
るカムシャフトのクランクシャフトに対する相対位相を
変更することで、該当バルブのバルブタイミングを可変
とするものであることをその要旨とする。
ブのバルブタイミングを確実に変更することができるよ
うになる。
明にかかる内燃機関のバルブ特性制御装置を具体化した
第1の実施形態について、図1〜図4に基づいて詳細に
説明する。
バルブ特性制御装置が適用されるガソリン機関1の概略
構成を示している。ガソリン機関1のシリンダブロック
2は複数(図1には1つのみ図示)のシリンダ3を備え
ている。上記シリンダ3内に設けられたピストン4は、
クランクシャフト5にコンロッド6を介して連結されて
いる。このコンロッド6によりピストン4の往復運動が
クランクシャフト5の回転運動へと変換されるようにな
っている。
ンダヘッド7が取り付けられている。そして、上記シリ
ンダ3においてピストン4の上端とシリンダヘッド7と
の間には、燃焼室8が形成されている。
れている。上記燃焼室8に対応して設けられた吸気ポー
ト12及び排気ポート13は、それぞれ吸気通路14及
び排気通路15に接続されている。また、上記燃焼室8
に対応して吸気ポート12に設けられたインジェクタ1
6からは燃料が噴射される。
ルブ17及び排気バルブ18は、前記吸気ポート12及
び排気ポート13をそれぞれ開閉する。同吸気バルブ1
7及び排気バルブ18は、それぞれ吸気側カムシャフト
31及び排気側カムシャフト32の回転に伴い、同カム
シャフト31、32に設けられたカム(図示略)が回転
することによって開閉動作する。前記各カムシャフト3
1、32の先端に各々設けられたタイミングプーリ3
3、34は、タイミングベルト35を介してクランクシ
ャフト5に駆動連結されており、クランクシャフト5が
2回転すると各タイミングプーリ33、34が1回転す
るようになっている。そして、ガソリン機関1の運転時
には、クランクシャフト5の回転力はタイミングベルト
35及び各タイミングプーリ33、34を介して前記吸
気側カムシャフト31及び排気側カムシャフト32に伝
達される。こうして、吸気バルブ17、及び排気バルブ
18はクランクシャフト5の回転に同期して、すなわち
各ピストン4の往復移動に対応して所定のタイミングで
開閉駆動される。
ンク角センサ41が設けられている。このクランク角セ
ンサ41は、クランクシャフト5の回転位相(クランク
角)を検出しており、またその検出結果に基づいてガソ
リン機関1(クランクシャフト5)の機関回転速度NE
が検出される。また、吸気側カムシャフト31に近接し
てカム角センサ42aが設けられており、同カム角セン
サ42a及びクランク角センサ41の出力信号に基づい
て吸気側カムシャフト31の回転位相(カム角)が検出
される。同様に、排気側カムシャフト32に近接してカ
ム角センサ42bが設けられており、同カム角センサ4
2b及びクランク角センサ41の出力信号に基づいて排
気側カムシャフト32の回転位相(カム角)が検出され
る。
ら出力される高電圧が印加される。点火プラグ11の点
火タイミングは、イグナイタ46からの高電圧出力タイ
ミングにより決定される。そして、ガソリン機関1は点
火プラグ11により、吸気通路14からの吸入空気とイ
ンジェクタ16から噴射される燃料とからなる混合気を
燃焼室8内で爆発させて機関出力を得る。また、このと
きに発生する燃焼ガスは排気通路15へ排出される。
を抑えるためのサージタンク51が設けられている。サ
ージタンク51の上流側には、アクセルペダル52の操
作に基づいて開度が変更されるスロットルバルブ53が
設けられている。このスロットルバルブ53の開度を変
更することにより燃焼室8内へ吸入される空気量が調節
されるようになっている。スロットルバルブ53の近傍
には、その開度を検出するスロットル開度センサ54
と、そのスロットルバルブ53が全閉状態のときオンと
なるアイドルスイッチ55が取り付けられている。ま
た、上記スロットルバルブ53の上流側には、ガソリン
機関1に吸入される吸入空気量Qaに応じた出力が得ら
れるエアフロメータ56が設けられている。
ト31に設けられたタイミングプーリ33には吸気側可
変バルブタイミング機構(以下、IN−VVT機構とい
う)60aが設けられている。また、排気側カムシャフ
ト32に設けられたタイミングプーリ34には排気側可
変バルブタイミング機構(以下、EX−VVT機構とい
う)60bが設けられている。
シャフト5に対するタイミングプーリ33と吸気側カム
シャフト31との相対回転位相を油圧の作用により変更
することで、吸気バルブ17の開閉タイミングを連続的
に変更する機構である。また、EX−VVT機構60b
は、クランクシャフト5に対するタイミングプーリ34
と排気側カムシャフト32との相対回転位相を油圧の作
用により変更することで、排気バルブ18の開閉タイミ
ングを連続的に変更する機構である。このIN−VVT
機構60aは、タイミングプーリ33に対し吸気側カム
シャフト31の相対回転位相を進める際に油を供給する
ための進角側油圧通路P1aと、同相対回転位相を遅ら
す際に油を供給するための遅角側油圧通路P2aとを有
している。同様に、EX−VVT機構60bは、タイミ
ングプーリ34に対する排気側カムシャフト32の相対
回転位相を進める際に油を供給するための進角側油圧通
路P1bと、同相対回転位相を遅らす際に油を供給する
ための遅角側油圧通路P2bとを有している。また、オ
イルパン65に貯留されている油はオイルポンプ62に
よって吸入され、この吸入された油は同オイルポンプ6
2によってオイルコントロールバルブ(以下、OCVと
いう)63a、63bに供給される。これらOCV63
a、63bは、いわゆるリニアソレノイドバルブであっ
て、内蔵された電磁ソレノイドに印加する電圧のデュー
ティ比を変化させることにより、油の供給先、及び油の
供給速度を変更することができるようになっている。こ
のようなOCV63aに供給された油は進角側油圧通路
P1a、あるいは遅角側油圧通路P2aのいずれかに供
給される。同様にOCV63bに供給された油は進角側
油圧通路P1b、あるいは遅角側油圧通路P2bのいず
れかに供給される。こうして、各油圧通路に選択的に油
が供給されることにより、クランクシャフト5に対する
各カムシャフト31、32の相対回転位相が変更され、
もって吸気バルブ17及び排気バルブ18のバルブタイ
ミングが変更される。
噴射量制御、あるいはVVT機構の位相制御に基づくバ
ルブタイミングの制御等の各種制御は、制御装置(以
下、ECUという)80によって行われる。このECU
80は中央処理制御装置(CPU)を備えるマイクロコ
ンピュータを中心として構成されている。例えばECU
80には、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読
出専用メモリ(ROM)、CPUの演算結果等を一時記
憶するランダムアクセスメモリ(RAM)が設けられて
いる。またECU80には、演算結果や予め記憶された
データ等を機関停止後も保存するためのバックアップR
AM、入力インターフェース、出力インターフェース等
も設けられている。そして、前記クランク角センサ4
1、カム角センサ42a、カム角センサ42b、水温セ
ンサ43、スロットル開度センサ54、アイドルスイッ
チ55及びエアフロメータ56等からの出力信号が前記
入力インターフェースを通じて入力されるようになって
いる。これら各センサ41〜43、54〜56等の出力
信号により、ガソリン機関1の運転状態が検出される。
する駆動回路等を介してインジェクタ16、イグナイタ
46、OCV63a及びOCV63b等に接続されてい
る。そして、ECU80は上記各センサ41〜43、5
4〜56等からの信号に基づき、ROM内に格納された
制御プログラム及び初期データに従い、これらインジェ
クタ16、イグナイタ46、OCV63a(IN−VV
T機構60a)、及びOCV63b(EX−VVT機構
60b)等を好適に制御する。
御装置により行われるバルブタイミングの制御処理を、
図2〜図4に基づいて詳細に説明する。本実施の形態で
は、吸気バルブ17の実バルブタイミングと目標バルブ
オーバラップ量とから排気バルブ18の目標バルブタイ
ミングを算出するようにしている。具体的には、機関運
転状態に応じて求められる目標バルブオーバラップ量及
び吸気側カムシャフト31の実変位角に基づいて、排気
側カムシャフト32の目標変位角を算出するようにして
いる。
に対するカムシャフトの相対回転量を表す値であって、
その変化角度はクランク角(°CA)に換算されてい
る。また、この変位角は、カム角センサ42a、42b
及びクランク角センサ41の出力信号に基づき、吸気側
カムシャフト31の実際の変位角、及び排気側カムシャ
フト32の実際の変位角がそれぞれECU80によって
算出される。そして、本実施の形態では、吸気側カムシ
ャフト31の変位角について、吸気バルブ17のバルブ
タイミングが最大限遅角された状態のときの変位角を0
°CAとしている。従って、吸気側カムシャフト31の
実変位角は吸気バルブ17のバルブタイミングがその最
遅角タイミングからどれだけ進角されているかを表す値
となる。一方、排気側カムシャフト32の変位角につい
ては、排気バルブ18のバルブタイミングが最大限進角
された状態のときの変位角を0°CAとしている。従っ
て、排気側カムシャフト32の実変位角は排気バルブ1
8のバルブタイミングがその最進角タイミングからどれ
だけ遅角されているかを表す値となる。
変位角とバルブオーバラップ量との関係を説明する。本
実施の形態では、吸気側カムシャフト31の変位角及び
排気側カムシャフト32の変位角がともに0°CAとな
っているときのバルブオーバラップ量を初期値OV
0(本実施の形態では−24°CA)という。また、排
気バルブ18が閉弁して所定クランク角θCだけクラン
クシャフト5が回転してから吸気バルブ17が開弁する
状態を、バルブオーバラップ量=−θCとしている。な
お、このバルブオーバラップ量もクランク角(°CA)
で表される値である。そして、吸気側カムシャフト31
の実変位角がある値INRであって、排気側カムシャフ
ト32の実変位角がある値EXRであるときの実バルブ
オーバラップ量OVRは、図2からもわかるように次式
(1)で表すことができる。
にかかる処理手順を図3に示すフローチャートを併せ参
照しながら説明する。このフローチャートに示される一
連の処理はECU80によって所定時間毎の割り込みで
実行される。
センサ41の出力に基づいて算出される機関回転速度N
E、エアフロメータ56の出力に基づいて算出される吸
入空気量Qa、及び吸気側カムシャフト31の実変位角
INRが読み込まれる(ステップS110)。ここで、
実変位角INRとは、吸気側カムシャフト31の実際の
変位角である。
ン機関1の負荷率Lが算出される(ステップS12
0)。この負荷率Lは、次式(2)により算出される。
なお、Qwotは機関全負荷時の吸入空気量であり、予
め求められた定数値である。
して、機関回転速度NEと負荷率Lに基づき、目標バル
ブオーバラップ量OVPと吸気側カムシャフト31の目
標変位角INPが求められる(ステップS130)。
実変位角INRに基づき、次式(3)を用いて排気側カ
ムシャフト32の目標変位角EXPが算出される(ステ
ップS140)。
量との関係式(1)において、実バルブオーバラップ量
OVRを目標バルブオーバラップ量OVPとし、排気側
カムシャフト32の実変位角EXRを目標変位角EXP
として、前記式(1)を変形することにより得られる式
である。
所定時間毎に繰り返し実行される。そして、吸気側カム
シャフト31の実変位角INRが上記処理により求めら
れた目標変位角INPとなるようにIN−VVT機構6
0aが制御される。このときの同制御は、実変位角IN
Rと目標変位角INPとの偏差に応じてOCV63aに
印加される電圧のデューティ比を設定し、実変位角IN
Rを目標変位角INPに収束させることで行われる。同
様にして、EX−VVT機構60bも制御される。
に基づく本実施形態のバルブ特性制御装置の動作態様を
説明する。図4(a)は、吸気バルブ17のバルブタイ
ミングを遅角側に、排気バルブ18のバルブタイミング
を進角側に変更して、両バルブ17、18のバルブオー
バラップ量を減少させるようにバルブタイミング制御を
行うときの制御態様の一例を示している。なお同図4に
おいて、線L1は、実変位角EXRに対応した排気バル
ブ18の閉弁時期(クランク角)の推移を、すなわち排
気側カムシャフト32の実変位角EXRに応じた排気バ
ルブ18の閉弁時期の推移を示している。また、線L2
は、吸気バルブ17の開弁時期(クランク角)の推移を
それぞれ示している。また同図4の線L3は、目標変位
角EXPに対応した排気バルブ18の閉弁時期の推移
を、すなわち排気側カムシャフト32が目標変位角EX
Pに応じた位相にあるときの排気バルブ18の閉弁時期
の推移を示している。更に、同図4の線L4は、目標変
位角INPに対応した吸気バルブ17の開弁時期の推移
を示している。
タイミングを遅角側に、排気バルブ18のバルブタイミ
ングを進角側にそれぞれ変更し、両バルブ17、18の
バルブオーバラップ量を減少させることを最終的な目標
とするバルブタイミングの変更要求がなされたものとす
る。このとき、上記算出処理においては、まず、そのと
きの実変位角INRよりも遅角側の値となるように吸気
側カムシャフト31の目標変位角INPが算出され、ま
た現状よりも低減されるように目標バルブオーバラップ
量OVPが算出される。
プ量OVPと、そのときの吸気側カムシャフト31の実
変位角INRとに基づいて、排気側カムシャフト32の
目標変位角EXPが算出される。なお、このときの吸気
側カムシャフト31の実変位角INRは、その目標変位
角INPよりも進角側になっている。そのため、このと
き算出される排気側カムシャフト32の目標変位角EX
Pは、吸気側カムシャフト31の目標変位角INP及び
目標バルブオーバラップ量OVPに応じた排気側カムシ
ャフト32の変位角の最終的な制御目標よりも更に進角
側の値になる。
Pに基づきIN−VVT機構60a及びEX−VVT機
構60bが制御されて、両カムシャフト31、32の実
変位角INR、EXRが変更され始める。このときの吸
気側カムシャフト31の実変位角INRは遅角側へと、
排気側カムシャフト32の実変位角EXRは進角側へと
変更されていく。また、吸気側カムシャフト31の実変
位角INRの遅角側への変更に同期して、排気側カムシ
ャフト32の目標変位角EXPも遅角側へと変更されて
いく。ここで、排気側カムシャフト32の実変位角EX
Rがその目標変位角EXPと一致しても、吸気側カムシ
ャフト31の位相変更が完了していなければ、排気側カ
ムシャフト32の位相は更に変更され続けることとな
る。
への位相変更は、時刻T1において、実変位角EXRが
その目標変位角EXPと一致するまで続けられる。これ
により、吸気側カムシャフト31の位相変更の完了に先
立って、要求されたバルブオーバラップ量が確保される
ようになる。
位角INPと一致する時刻T2まで、吸気側カムシャフ
ト31の実変位角INRの遅角側への変更は継続され
る。一方、それに同期して排気側カムシャフト32の目
標変位角EXPも遅角側に変更されるため、要求される
バルブオーバラップ量が維持され続ける。
ルブタイミングを進角側に、排気バルブ18のバルブタ
イミングを遅角側に変更して、両バルブ17、18のバ
ルブオーバラップ量を増大させるようにバルブタイミン
グ制御を行うときの制御態様の一例を示している。この
場合には、時刻Tにおいて、吸気バルブ17のバルブタ
イミングを進角側に、排気バルブ18のバルブタイミン
グを遅角側にそれぞれ変更し、両バルブ17、18のバ
ルブオーバラップ量を増大させることを最終的な目標と
するバルブタイミングの変更要求がなされたものとす
る。このとき、上記算出処理においては、まず、そのと
きの実変位角INRよりも進角側の値となるように吸気
側カムシャフト31の目標変位角INPが算出され、ま
た現状よりも増大されるように目標バルブオーバラップ
量OVPが算出される。
プ量OVPと、そのときの吸気側カムシャフト31の実
変位角INRとに基づいて、排気側カムシャフト32の
目標変位角EXPが算出される。なお、このときの吸気
側カムシャフト31の実変位角INRは、その目標変位
角INPよりも遅角側になっている。そのため、このと
き算出される排気側カムシャフト32の目標変位角EX
Pは、吸気側カムシャフト31の目標変位角INP及び
目標バルブオーバラップ量OVPに応じた排気側カムシ
ャフト32の変位角の最終的な制御目標よりも更に遅角
側の値になる。
Pに基づきIN−VVT機構60a及びEX−VVT機
構60bが制御されて、両カムシャフト31、32の実
変位角INR、EXRが変更され始める。このときの吸
気側カムシャフト31の実変位角INRは進角側へと、
排気側カムシャフト32の実変位角EXRは遅角側へと
変更されていく。また、吸気側カムシャフト31の実変
位角INRの進角側への変更に同期して、排気側カムシ
ャフト32の目標変位角EXPも進角側へと変更されて
いく。こうして排気側カムシャフト32の遅角側への位
相変更は、時刻T1において、実変位角EXRがその目
標変位角EXPと一致するまで続けられる。これによ
り、吸気側カムシャフト31の位相変更の完了に先立っ
て、要求されたバルブオーバラップ量が確保されるよう
になる。
位角INPと一致する時刻T2まで、吸気側カムシャフ
ト31の実変位角INRの進角側への変更は継続され
る。一方、それに同期して排気側カムシャフト32の目
標変位角EXPも進角側に変更されるため、要求される
バルブオーバラップ量が維持され続ける。
の算出処理によれば、吸気バルブ17のバルブタイミン
グの変更完了を必ずしも待たずとも、要求されるバルブ
オーバラップ量を確保し得るようになる。
理によれば、排気側カムシャフト32の目標変位角EX
Pが常に現状の吸気側カムシャフト31の変位角に対し
て要求されるバルブオーバラップ量が得られる変位角に
設定される。そのため、位相変更中のバルブオーバラッ
プ量の変化は、常に目標バルブオーバラップ量に収束す
る側のみになる。
る内燃機関のバルブ特性制御装置によれば、次のような
効果が得られるようになる。 (1)機関運転状態に基づいて求められる目標バルブオ
ーバラップ量OVPと吸気側カムシャフト31の実変位
角INRとから、排気側カムシャフト32の目標変位角
EXPを算出するようにした。そのため、要求されるバ
ルブオーバラップ量の確保に、両カムシャフト31、3
2の位相変更の完了を必ずしも待つ必要はなくなり、よ
り早急なバルブオーバラップ量の調整が可能になる。
ラップ量の変化が、常に目標バルブオーバラップ量に収
束する側となるため、前述したようなバルブタイミング
変更中のバルブオーバラップ量の不必要な増大や減少を
回避でき、バルブタイミング変更中の機関運転状態をよ
り好適に制御できる。
おける目標バルブタイミング算出手段によって算出され
る排気側カムシャフト32の目標変位角EXPは、吸気
側カムシャフト31の実変位角INRの変化に伴って随
時変更されるものであった。この場合には、位相変更途
中のバルブオーバラップ量調整の早期化は達成されるも
のの、排気側カムシャフト32の位相変更を完了するに
は常に吸気側カムシャフト31の位相変更の完了を待つ
必要があり、排気バルブ18のバルブタイミング変更に
遅れが生じることがある。
与える影響には、バルブオーバラップ量の大きさが支配
的な因子となるものと、バルブタイミング自身、すなわ
ち吸・排気バルブの開閉時期が支配的な因子となるもの
とがある。例えば、バルブオーバラップ量はシリンダ内
の内部EGRの量を決定する支配的な因子となる。ま
た、バルブの開閉時期はシリンダ内に導入される気体の
充填効率等を決定する支配的な因子となる。例えば、高
負荷高回転領域において吸気バルブの閉弁時期を遅くす
ると、吸気の慣性力により、シリンダ内に導入される気
体の充填効率が向上する。また、排気バルブの開閉タイ
ミングと排気系とを好適に設定することで、排気ポート
内の圧力を吸気ポート内の圧力よりも小さくすることが
でき、これによってもシリンダ内に導入される気体の充
填効率を向上させることができる。このように、バルブ
タイミングの変更に際して、機関運転状態によってはバ
ルブオーバラップ量の確保よりも最終的な目標バルブタ
イミングを早く確保した方が機関運転状態をより好適な
状態にすることができる場合がある。
ャフト32の目標変位角EXPの算出ロジックとして、
上記第1の目標算出手段に対応した第1の算出ロジック
と上記第2の目標算出手段に対応した第2の算出ロジッ
クとの二通りのロジックを用意している。そして、それ
ら二つの算出ロジックを機関運転状態に応じて使い分け
るようにしている。
形態と同じく、目標バルブオーバラップ量OVPと吸気
側カムシャフト31の実変位角INRとに基づいて排気
側カムシャフト32の目標変位角EXPを算出するもの
である。すなわち、この第1の算出ロジックにおいて
は、現状の吸気バルブ17のバルブタイミングに対して
要求されるバルブオーバラップ量の得られるバルブタイ
ミングを、排気バルブ18の目標バルブタイミングをし
て設定するようにしている。
オーバラップ量OVPと吸気側カムシャフト31の目標
変位角INPとに基づいて排気側カムシャフト32の目
標変位角EXPを算出するものである。よって、この第
2の算出ロジックでは、当初から排気バルブ18のバル
ブタイミングの最終的な制御目標を、すなわち現状の機
関運転状態に応じた排気バルブ18の最適なバルブタイ
ミングを、目標バルブタイミングをして設定するように
している。
イミングの算出処理の詳細を図5に示すフローチャート
を併せ参照しながら説明する。このフローチャートに示
される一連の処理もECU80によって所定時間毎の割
り込みで実行される。
センサ41の出力に基づいて算出される機関回転速度N
E、エアフロメータ56の出力に基づいて算出される吸
入空気量Qa、吸気側カムシャフト31の実変位角IN
R、及び排気側カムシャフト32の実変位角EXRが読
み込まれる(ステップS210)。ここで、実変位角E
XRは先に説明した実変位角INRと同様な値であっ
て、排気側カムシャフト32の実際の変位角である。
ン機関1の負荷率Lが算出される(ステップS22
0)。この負荷率Lも、前記式(2)に基づいて算出さ
れる。次に、ECU80のROM内に記憶されたマップ
を参照して、機関回転速度NEと負荷率Lに基づき、目
標バルブオーバラップ量OVPと吸気側カムシャフト3
1の目標変位角INPが求められる(ステップS23
0)。
INR及び排気側カムシャフト32の実変位角EXRに
基づき、前記式(1)を用いて実バルブオーバラップ量
OVRが算出される(ステップS240)。
ラップ量OVRと目標バルブオーバラップ量OVPとの
偏差である、バルブオーバラップ偏差ΔOVが算出され
る(ステップS250)。
ップ量を減少させようとする場合には、目標バルブオー
バラップ量OVPが実バルブオーバラップ量OVRより
小さくなるため、バルブオーバラップ偏差ΔOVは正の
値となる。一方、バルブオーバラップ量を増大させよう
とする場合には、目標バルブオーバラップ量OVPが実
バルブオーバラップ量OVRより大きくなるため、バル
ブオーバラップ偏差ΔOVは負の値となる。このよう
に、バルブオーバラップ偏差ΔOVの値は、目標バルブ
オーバラップ量OVPと実バルブオーバラップ量OVR
との差だけではなく、その符号(正、あるいは負)によ
りバルブオーバラップ量の変更方向についても表す値と
なっている。
定値α以上であるか否かが判定される(ステップS26
0)。なお、本実施の形態では、判定値αを「−2(°
CA)」としている。
差ΔOVが判定値α以上であると判定される場合は(ス
テップS260でYES)、バルブオーバラップ偏差Δ
OVが正の値であって、バルブオーバラップ量を減少さ
せる場合、或いは同オーバーラップ量の増大量が2°C
A以下となっている場合である。そしてこの場合には、
目標バルブオーバラップ量OVP及び吸気側カムシャフ
ト31の実変位角INRに基づき、前記第1の実施形態
で説明した式(3)を用いて排気側カムシャフト32の
目標変位角EXPが算出される(ステップS270)。
定値α未満であると判定される場合は(ステップS26
0でNO)、バルブオーバラップ偏差ΔOVが負の方向
に大きい値であって、バルブオーバラップ量を増大させ
る場合である。そしてこの場合には、目標バルブオーバ
ラップ量OVP及び吸気側カムシャフト31の目標変位
角INPに基づき、次式(6)を用いて排気側カムシャ
フト32の目標変位角EXPが算出される(ステップS
280)。なお、初期値OV0は前記第1の実施形態で
説明した初期値OV0と同じ値である。
を目標変位角INPとすることで得られる式である。
所定時間毎に繰り返し実行される。そして、前記第1の
実施形態と同様に、吸気側カムシャフト31の実変位角
INRが本処理により求められた目標変位角INPにな
るように、また、排気側カムシャフト32の実変位角E
XRが本処理により求められた目標変位角EXPになる
ように、前記各VVT機構60a、60bが制御され
る。
によりバルブオーバラップ量を減少させる場合、或いは
バルブオーバラップ量の増大量が2°CA以下の場合に
おける各バルブのバルブタイミング及びバルブオーバラ
ップ量の変化態様は、前記図4(a)に例示した変化態
様と同様である。すなわち、この場合には、位相変更途
中において、速やかにバルブオーバラップ量を確保する
ことができる。例えば、ガソリン機関1が軽負荷状態に
なり、バルブオーバラップ量を減少させる場合には、そ
の位相変更途中において速やかに軽負荷状態に応じた目
標バルブオーバラップ量が確保される。このため、位相
変更途中においてバルブオーバラップ量が過大になるこ
とはなく、燃焼の不安定化による失火等の発生を抑制す
ることができる。なお、本実施の形態では、バルブオー
バラップ量を増大させる場合であってもその増大量が2
°CA以下の場合には、位相変更途中におけるバルブオ
ーバラップ量の確保が優先される。これは、バルブオー
バラップ量の増大量が少ない場合には、排気バルブ18
のバルブタイミングの確保を優先しても大きな出力向上
は望めないため、出力向上よりも、位相変更途中の不適
切なバルブオーバラップ量の変化により生じる不具合の
抑制を優先させているためである。
御装置によりバルブオーバラップ量を増大させる場合に
おける各バルブのバルブタイミング及びバルブオーバラ
ップ量の変化態様は図6に例示するような変化態様にな
る。この図6に示す各線L1〜L4も、前記の図4に示
した各線L1〜L4と同一のものである。そして、本実
施の形態にかかる第2の算出ロジックでは、排気側カム
シャフト32の目標変位角EXPは、吸気側カムシャフ
ト31の目標変位角INPの設定と同様に、現状の機関
運転状態に応じた位相変更完了時の変位角が設定され
る。そのため、この図6、及び先の図4(b)に示され
る線L1との対比によって明らかなように、排気側カム
シャフト32の位相は、現状の機関運転状態に応じた位
相変更完了時の変位角へより早期に収束するようにな
る。そのため、機関運転状態の変化に対応した排気バル
ブ18のバルブタイミングを速やかに確保することがで
きる。すなわち、位相変更途中におけるバルブオーバラ
ップ量の確保よりも、排気バルブ18のバルブタイミン
グの確保を優先させることができる。例えば、ガソリン
機関1が高負荷状態になり、機関出力を増大させる場合
には、排気ポート13内の圧力を吸気ポート12内の圧
力よりも小さくするのに最適な排気バルブ18のバルブ
タイミングが速やかに確保され、気筒の充填効率を向上
させることができる。
る内燃機関のバルブ特性制御装置によれば、次のような
効果が得られるようになる。 (1)排気側カムシャフト32の目標変位角EXPの算
出手段を機関運転状態に応じて、より厳密には、機関運
転状態がいずれの方向へのバルブオーバラップ量の変化
を要求しているかに応じて、切り替えるようにしてい
る。このため、バルブタイミングを変更する際の機関運
転状態をより好適に制御することができるようになる。
態は以下のように変更してもよく、その場合でも各実施
形態に準じた作用及び効果を得ることができる。
ムシャフト32の目標変位角EXPを機関運転状態から
求めるとともに、目標バルブオーバラップ量OVP及び
排気側カムシャフト32の実変位角EXRに基づいて、
吸気側カムシャフト31の目標変位角INPを算出する
ようにしてもよい。また、前記第2の実施形態におい
て、排気側カムシャフト32の目標変位角EXPを機関
運転状態から求めるとともに、目標バルブオーバラップ
量OVP及び排気側カムシャフト32の目標変位角EX
Pに基づいて、吸気側カムシャフト31の目標変位角I
NPを算出するようにしてもよい。これらの場合にも、
上記各実施形態に準ずる効果を得ることができる。
及び排気バルブ18のバルブタイミングを表す値として
変位角を用いた。しかしながら、これは一例であって、
各バルブ17、18のバルブタイミングを表す他のパラ
メータを用いてもよい。
を「−2°CA」としたが何らこの値に限定するもので
はなく、この値は第1及び第2の算出手段の切り替えを
機関運転状態に応じて好適に実施できるように設定すれ
ばよい。
ーバラップ偏差ΔOVが判定値α未満であるときには第
1の算出ロジックにより排気側カムシャフト32の目標
変位角EXPを算出する。一方、同バルブオーバラップ
偏差ΔOVが判定値α以上であるときには第2の算出ロ
ジックにより排気側カムシャフト32の目標変位角EX
Pを算出するようにしてもよい。この場合には、バルブ
オーバラップ量を増大させる際に位相変更途中における
バルブオーバラップ量を確保することができるため、例
えば内部EGR量を早い時期に増量させることができ、
もってNOxの低減が速やかに行われるようになる。一
方、バルブオーバラップ量を減少させる際には、バルブ
タイミングを速やかに確保することができる。
状態がバルブオーバラップ量の影響を受けやすい運転領
域にあるときには第1の算出ロジックにより排気側カム
シャフト32の目標変位角EXPを算出する。一方、機
関運転状態が前記各バルブの開閉時期の影響を受けやす
い運転領域にあるときには第2の算出ロジックにより排
気側カムシャフト32の目標変位角EXPを算出するよ
うにしてもよい。この場合には、機関運転状態に応じた
最適な態様で、吸気側カムシャフト31及び排気側カム
シャフト32の位相変更を行うことができるようにな
る。
よって可変とされるバルブ特性は、吸気バルブ及び排気
バルブの開閉時期であった。しかしながら、本発明にか
かるバルブ特性制御装置の適用対象となるものは、この
ような可変動弁機構に何ら限定するものではない。例え
ば、前記各バルブのリフト量と開閉時期とを可変とする
可変動弁機構にも適用可能である。また、各バルブのリ
フト量のみを可変とし、それらの開閉時期は変化させな
い可変動弁機構でも、リフト量が変化することで内部E
GR量等は変化するため、前述したような問題の生じる
おそれはある。この場合には、上述したバルブ特性に相
当する値、例えば各バルブのリフト量等と、バルブオー
バラップ量に相当する値、例えばリフト量及び各バルブ
の開閉時期とから推定されるバルブオーバラップ量等を
用い、上記の各実施形態に準じた制御処理を行うことに
よって、上記各実施形態に準ずる効果を得ることができ
る。
本発明にかかるバルブ特性制御装置を適用した。しかし
ながら、適用対象となる内燃機関はこのガソリン機関1
に何ら限定するものではない。要するに、吸気バルブの
バルブ特性を可変とする可変動弁機構と、排気バルブの
バルブ特性を可変とする可変動弁機構とを備える内燃機
関であれば、上記各実施形態にかかるバルブ特性制御装
置は適用可能である。そして、この場合にも上記各実施
形態に準ずる効果を得ることができる。
から把握することができる技術思想について、以下にそ
の効果とともに記載する。 (イ)内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブのいずれか
一方のバルブタイミングを可変とする第1の可変動弁機
構と、他方のバルブタイミングを可変とする第2の可変
動弁機構とを備える内燃機関にあって、前記各可変動弁
機構の目標バルブタイミングをそれぞれ算出し、その算
出された目標バルブタイミングと実バルブタイミングと
を一致させるように前記各可変動弁機構をそれぞれ駆動
制御する内燃機関のバルブ特性制御装置において、機関
運転状態に応じた前記一方のバルブのバルブタイミング
を前記第1の可変動弁機構の目標バルブタイミングとし
て算出するとともに、機関運転状態に応じた目標バルブ
オーバラップ量を算出し、前記第1の可変動弁機構の実
バルブタイミングと前記目標バルブオーバラップ量とに
基づいて前記第2の可変動弁機構の目標バルブタイミン
グを算出する第1の目標算出手段と、機関運転状態に応
じた前記各バルブのバルブタイミングを前記第1及び第
2の可変動弁機構の目標バルブタイミングとしてそれぞ
れ算出する第2の目標算出手段とを有し、前記目標バル
ブオーバラップ量がその現状値よりも大きくなる機関運
転状態では前記第1の目標算出手段を用い、前記目標バ
ルブオーバラップ量がその現状値よりも小さくなる機関
運転状態では前記第2の目標算出手段を用いて、前記各
可変動弁機構の駆動制御にかかる目標バルブタイミング
を算出することを特徴とする内燃機関のバルブ特性制御
装置。
を増大させる際に、位相変更途中のバルブオーバラップ
量を確保することができる。一方、バルブオーバラップ
量を減少させる際には、バルブタイミングを速やかに確
保することができるようになる。
ブのいずれか一方のバルブタイミングを可変とする第1
の可変動弁機構と、他方のバルブタイミングを可変とす
る第2の可変動弁機構とを備える内燃機関にあって、前
記各可変動弁機構の目標バルブタイミングをそれぞれ算
出し、その算出された目標バルブタイミングと実バルブ
タイミングとを一致させるように前記各可変動弁機構を
それぞれ駆動制御する内燃機関のバルブ特性制御装置に
おいて、機関運転状態に応じた前記一方のバルブのバル
ブタイミングを前記第1の可変動弁機構の目標バルブタ
イミングとして算出するとともに、機関運転状態に応じ
た目標バルブオーバラップ量を算出し、前記第1の可変
動弁機構の実バルブタイミングと前記目標バルブオーバ
ラップ量とに基づいて前記第2の可変動弁機構の目標バ
ルブタイミングを算出する第1の目標算出手段と、機関
運転状態に応じた前記各バルブのバルブタイミングを前
記第1及び第2の可変動弁機構の目標バルブタイミング
としてそれぞれ算出する第2の目標算出手段とを有し、
機関運転状態がバルブオーバラップ量の影響を受けやす
い運転領域にあるときには前記第1の目標算出手段を用
い、機関運転状態が前記各バルブの開閉時期の影響を受
けやすい運転領域にあるときには前記第2の目標算出手
段を用いて、前記各可変動弁機構の駆動制御にかかる目
標バルブタイミングを算出することを特徴とする内燃機
関のバルブ特性制御装置。
オーバラップ量の影響を受けやすい運転領域にあるとき
には、位相変更途中のバルブオーバラップ量を確保する
ことができる。一方、機関運転状態が前記各バルブの開
閉時期の影響を受けやすい運転領域にあるときには、機
関運転状態に応じた各バルブの開閉時期を速やかに確保
することができるようになる。すなわち、機関運転状態
に応じた最適な態様で、吸気バルブ及び排気バルブのバ
ルブタイミングを変更することができるようになり、バ
ルブタイミングを変更する際の機関運転状態を好適に制
御することができるようになる。
用されるガソリン機関1の概略構成図。
オーバラップ量との関係を示す図。
の算出にかかる処理手順を示すフローチャート。
よる吸・排気バルブのバルブタイミング制御態様の一例
を示す図。
の算出にかかる処理手順を示すフローチャート。
第2の算出ロジックによる吸・排気バルブのバルブタイ
ミング制御態様の一例を示す図。
ブのバルブタイミング制御態様の一例を示す図。
ダ、4…ピストン、5…クランクシャフト、6…コンロ
ッド、7…シリンダヘッド、8…燃焼室、11…点火プ
ラグ、12…吸気ポート、13…排気ポート、14…吸
気通路、15…排気通路、16…インジェクタ、17…
吸気バルブ、18…排気バルブ、31…吸気側カムシャ
フト、32…排気側カムシャフト、33、34…タイミ
ングプーリ、35…タイミングベルト、41…クランク
角センサ、42a、42b…カム角センサ、43…水温
センサ、46…イグナイタ、51…サージタンク、52
…アクセルペダル、53…スロットルバルブ、54…ス
ロットル開度センサ、55…アイドルスイッチ、56…
エアフロメータ、60a…吸気側可変バルブタイミング
機構(IN−VVT機構)、60b…排気側可変バルブ
タイミング機構(EX−VVT機構)、62…オイルポ
ンプ、63a、63b…オイルコントロールバルブ(O
CV)、65…オイルパン、80……制御装置(EC
U)、P1a、P1b…進角側油圧通路、P2a、P2
b…遅角側油圧通路。
Claims (6)
- 【請求項1】内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブのい
ずれか一方のバルブ特性を可変とする第1の可変動弁機
構と、他方のバルブ特性を可変とする第2の可変動弁機
構とを備える内燃機関にあって、前記各可変動弁機構の
目標制御量をそれぞれ算出し、その算出された目標制御
量と実制御量とを一致させるように前記各可変動弁機構
をそれぞれ駆動制御する内燃機関のバルブ特性制御装置
において、 前記一方のバルブについて機関運転状態に応じたバルブ
特性が得られる前記第1の可変動弁機構の制御量をその
目標制御量として算出するとともに、機関運転状態に応
じた前記両バルブの目標バルブオーバラップ量を算出
し、前記第1の可変動弁機構の実制御量と前記目標バル
ブオーバラップ量とに基づいて前記第2の可変動弁機構
の目標制御量を算出することを特徴とする内燃機関のバ
ルブ特性制御装置。 - 【請求項2】内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブのい
ずれか一方のバルブ特性を可変とする第1の可変動弁機
構と、他方のバルブ特性を可変とする第2の可変動弁機
構とを備える内燃機関にあって、前記各可変動弁機構の
目標制御量をそれぞれ算出し、その算出された目標制御
量と実制御量とを一致させるように前記各可変動弁機構
をそれぞれ駆動制御する内燃機関のバルブ特性制御装置
において、 前記一方のバルブについて機関運転状態に応じたバルブ
特性が得られる前記第1の可変動弁機構の制御量をその
目標制御量として算出するとともに、機関運転状態に応
じた前記両バルブの目標バルブオーバラップ量を算出
し、前記第1の可変動弁機構の実制御量と前記目標バル
ブオーバラップ量とに基づいて前記第2の可変動弁機構
の目標制御量を算出する第1の目標算出手段と、 機関運転状態に応じた前記各バルブのバルブ特性が得ら
れる前記第1及び第2の可変動弁機構の制御量をそれら
の目標制御量としてそれぞれ算出する第2の目標算出手
段と、 を有し、前記第1及び第2の目標算出手段を機関運転状
態に応じて切り替えながら、前記各可変動弁機構の目標
制御量を算出することを特徴とする内燃機関のバルブ特
性制御装置。 - 【請求項3】内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブのい
ずれか一方のバルブタイミングを可変とする第1の可変
動弁機構と、他方のバルブタイミングを可変とする第2
の可変動弁機構とを備える内燃機関にあって、前記各可
変動弁機構の目標バルブタイミングをそれぞれ算出し、
その算出された目標バルブタイミングと実バルブタイミ
ングとを一致させるように前記各可変動弁機構をそれぞ
れ駆動制御する内燃機関のバルブ特性制御装置におい
て、 機関運転状態に応じた前記一方のバルブのバルブタイミ
ングを前記第1の可変動弁機構の目標バルブタイミング
として算出するとともに、機関運転状態に応じた目標バ
ルブオーバラップ量を算出し、前記第1の可変動弁機構
の実バルブタイミングと前記目標バルブオーバラップ量
とに基づいて前記第2の可変動弁機構の目標バルブタイ
ミングを算出することを特徴とする内燃機関のバルブ特
性制御装置。 - 【請求項4】内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブのい
ずれか一方のバルブタイミングを可変とする第1の可変
動弁機構と、他方のバルブタイミングを可変とする第2
の可変動弁機構とを備える内燃機関にあって、前記各可
変動弁機構の目標バルブタイミングをそれぞれ算出し、
その算出された目標バルブタイミングと実バルブタイミ
ングとを一致させるように前記各可変動弁機構をそれぞ
れ駆動制御する内燃機関のバルブ特性制御装置におい
て、 機関運転状態に応じた前記一方のバルブのバルブタイミ
ングを前記第1の可変動弁機構の目標バルブタイミング
として算出するとともに、機関運転状態に応じた目標バ
ルブオーバラップ量を算出し、前記第1の可変動弁機構
の実バルブタイミングと前記目標バルブオーバラップ量
とに基づいて前記第2の可変動弁機構の目標バルブタイ
ミングを算出する第1の目標算出手段と、 機関運転状態に応じた前記各バルブのバルブタイミング
を前記第1及び第2の可変動弁機構の目標バルブタイミ
ングとしてそれぞれ算出する第2の目標算出手段と、 を有し、前記第1の目標算出手段と第2の目標算出手段
とを機関運転状態に応じて切り替えながら、前記各可変
動弁機構の駆動制御にかかる目標バルブタイミングを算
出することを特徴とする内燃機関のバルブ特性制御装
置。 - 【請求項5】前記目標バルブオーバラップ量がその現状
値よりも小さくなる機関運転状態では前記第1の目標算
出手段を用い、前記目標バルブオーバラップ量がその現
状値よりも大きくなる機関運転状態では前記第2の目標
算出手段を用いて、前記各可変動弁機構の駆動制御を行
う請求項2または4に記載の内燃機関のバルブ特性制御
装置。 - 【請求項6】前記各可変動弁機構は、前記各バルブを開
閉駆動するカムシャフトのクランクシャフトに対する相
対位相を変更することで、該当バルブのバルブタイミン
グを可変とするものである請求項1〜5のいずれかに記
載の内燃機関のバルブ特性制御装置。
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