JP4092184B2 - 内燃機関の可変動弁制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の可変動弁制御装置に関し、詳しくは、吸気バルブのリフト量によって機関の吸気量を制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、吸気バルブのリフト量を変化させることで、機関の吸気量を制御する内燃機関の吸気量制御方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１８２５６３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、吸気バルブのリフト量を可変とすることで、吸気量を広範囲に制御する場合には、リフト量を低リフト領域で制御することが必要となるが、低リフト領域では、リフト量の変化に対する吸気量の変化が大きく、僅かなリフト量の違いによって吸気量に大きな差異を生じることになる。
【０００５】
このため、低リフト領域では、吸気バルブの寸法誤差や吸気バルブに対するデポジットの付着などの影響が大きくなり、これによって、気筒間で大きな吸気量のばらつき及び空燃比のばらつきが生じて、トルク変動の発生や排気特性，燃費特性の悪化を招く可能性があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、吸気バルブの寸法誤差や吸気バルブに対するデポジットの付着などの影響によって、気筒間で大きな吸気量のばらつきが生じる状態を回避でき、以って、トルク変動の発生や排気特性，燃費特性の悪化を防止できる内燃機関の可変動弁制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１記載の発明では、吸気バルブのリフト量の最小リミッタ値を機関回転速度に応じて設定し、前記吸気バルブの目標リフト量が前記最小リミッタ値以下の状態で、前記機関の燃焼変動が許容値以上であるときに、前記吸気バルブの目標リフト量を前記最小リミッタ値に制限する構成とした。
【０００８】
かかる構成によると、機関回転速度に応じて設定される最小リミッタ値以下の低リフト領域で、機関の燃焼変動が許容値以上になると、吸気バルブの目標リフト量を前記最小リミッタ値に制限して、最小リミッタ値以下の低リフト側での制御を禁止し、リフト量の比較的大きな領域で吸気バルブのリフト量を制御させる。
【０００９】
従って、僅かなリフト量の違いによって吸気量に大きな差異を生じる低リフト領域で制御されることが回避され、これにより、気筒間における吸気量ばらつきが抑制され、トルク変動や排気特性，燃費特性の悪化が防止される。
【００１０】
請求項２記載の発明では、吸気バルブのリフト量の最小リミッタ値を機関回転速度に応じて設定し、前記吸気バルブの目標リフト量が前記最小リミッタ値以下の状態で、吸気バルブの間におけるリフト量のばらつきが許容値以上であるときに、前記吸気バルブの目標リフト量を前記最小リミッタ値に制限する構成とした。
【００１１】
かかる構成によると、機関回転速度に応じて設定される最小リミッタ値以下の低リフト領域で、吸気バルブの間におけるリフト量のばらつきが許容値以上であると、吸気バルブの目標リフト量を前記最小リミッタ値に制限して、最小リミッタ値以下の低リフト側での制御を禁止し、リフト量の比較的大きな領域で吸気バルブのリフト量を制御させる。
【００１２】
従って、僅かなリフト量の違いによって吸気量に大きな差異を生じる低リフト領域で制御されることが回避され、これにより、気筒間における吸気量ばらつきが抑制され、トルク変動の発生や排気特性，燃費特性の悪化が防止される。
【００１３】
請求項３記載の発明では、機関の吸気通路に、アクチュエータで開閉されるスロットル弁を備え、吸気バルブの目標リフト量を前記最小リミッタ値に制限したときに、前記スロットル弁で吸気量を絞る構成とした。
【００１４】
かかる構成によると、燃焼変動又はリフト量のばらつきが大きく、吸気バルブの目標リフト量を最小リミッタ値に制限して、低リフト側での制御を禁止したときには、目標リフト量が要求よりも大きな値に制限されることになるから、その分の吸気量をスロットルによって絞って、本来の吸気量に補正する。
【００１５】
従って、吸気量のばらつきを抑制しつつ、目標吸気量に制御できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る可変動弁制御装置を含んでなる車両用内燃機関のシステム構成図である。
【００１７】
図１において、内燃機関１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａ（アクチュエータ）でスロットルバルブ１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装され、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
【００１８】
燃焼排気は燃焼室１０６から排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。
前記排気バルブ１０７は、排気側カム軸１１０に軸支されたカム１１１によって、一定のバルブリフト量及びバルブ作動角（バルブタイミング）を保って開閉駆動される。
【００１９】
一方、吸気バルブ１０５には、バルブリフト量を作動角と共に連続的に可変するＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構１１２、及び、クランク軸に対する吸気側カム軸の回転位相を変化させることで、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相を連続的に可変するＶＴＣ（Variable valve Timing Control）機構１１３が設けられる。
【００２０】
マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１１４は、運転状態に応じた目標吸気量，目標吸気圧，目標残留ガス率が得られるように、前記電子制御スロットル１０４，ＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３を制御する。
【００２１】
前記ＥＣＵ１１４には、内燃機関１０１の吸気量Ｑを検出するエアフローメータ１１５、アクセルペダルセンサＡＰＳ１１６、クランク軸１２０から回転信号を取り出すクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、内燃機関１０１の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ１１９等からの検出信号が入力される。
【００２２】
また、各気筒の吸気バルブ１０５上流側の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設けられ、該燃料噴射弁１３１は、前記ＥＣＵ１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、噴射パルス幅（開弁時間）に比例する量の燃料を噴射する。
【００２３】
図２〜図４は、前記ＶＥＬ機構１１２の構造を詳細に示すものである。
但し、吸気バルブ１０５のバルブリフト量を連続的に可変する可変動弁機構の構造は、図２〜図４のものに限定されない。
【００２４】
図２〜図４に示すＶＥＬ機構１１２は、一対の吸気バルブ１０５，１０５と、シリンダヘッド１１のカム軸受１４に回転自在に支持された中空状のカム軸１３（駆動軸）と、該カム軸１３に軸支された回転カムである２つの偏心カム１５，１５（駆動カム）と、前記カム軸１３の上方位置に同じカム軸受１４に回転自在に支持された制御軸１６と、該制御軸１６に制御カム１７を介して揺動自在に支持された一対のロッカアーム１８，１８と、各吸気バルブ１０５，１０５の上端部にバルブリフター１９，１９を介して配置された一対のそれぞれ独立した揺動カム２０，２０とを備えている。
【００２５】
前記偏心カム１５，１５とロッカアーム１８，１８とは、リンクアーム２５，２５によって連係され、ロッカアーム１８，１８と揺動カム２０，２０とは、リンク部材２６，２６によって連係されている。
【００２６】
上記ロッカアーム１８，１８，リンクアーム２５，２５，リンク部材２６，２６が伝達機構を構成する。
前記偏心カム１５は、図５に示すように、略リング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外端面に一体に設けられたフランジ部１５ｂとからなり、内部軸方向にカム軸挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘがカム軸１３の軸心Ｙから所定量だけ偏心している。
【００２７】
また、前記偏心カム１５は、カム軸１３に対し前記バルブリフター１９に干渉しない両外側にカム軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されている。
前記ロッカアーム１８は、図４に示すように、略クランク状に屈曲形成され、中央の基部１８ａが制御カム１７に回転自在に支持されている。
【００２８】
また、基部１８ａの外端部に突設された一端部１８ｂには、リンクアーム２５の先端部と連結するピン２１が圧入されるピン孔１８ｄが貫通形成されている一方、基部１８ａの内端部に突設された他端部１８ｃには、各リンク部材２６の後述する一端部２６ａと連結するピン２８が圧入されるピン孔１８ｅが形成されている。
【００２９】
前記制御カム１７は、円筒状を呈し、制御軸１６外周に固定されていると共に、図２に示すように軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２からαだけ偏心している。
【００３０】
前記揺動カム２０は、図２及び図６，図７に示すように略横Ｕ字形状を呈し、略円環状の基端部２２にカム軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２２ａが貫通形成されていると共に、ロッカアーム１８の他端部１８ｃ側に位置する端部２３にピン孔２３ａが貫通形成されている。
【００３１】
また、揺動カム２０の下面には、基端部２２側の基円面２４ａと該基円面２４ａから端部２３端縁側に円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されており、該基円面２４ａとカム面２４ｂとが、揺動カム２０の揺動位置に応じて各バルブリフター１９の上面所定位置に当接するようになっている。
【００３２】
即ち、図８に示すバルブリフト特性からみると、図２に示すように基円面２４ａの所定角度範囲θ１がベースサークル区間になり、カム面２４ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２が所謂ランプ区間となり、更に、カム面２４ｂのランプ区間θ２から所定角度範囲θ３がリフト区間になるように設定されている。
【００３３】
また、前記リンクアーム２５は、円環状の基部２５ａと、該基部２５ａの外周面所定位置に突設された突出端２５ｂとを備え、基部２５ａの中央位置には、前記偏心カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌合する嵌合穴２５ｃが形成されている一方、突出端２５ｂには、前記ピン２１が回転自在に挿通するピン孔２５ｄが貫通形成されている。
【００３４】
更に、前記リンク部材２６は、所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部２６ａ，２６ｂには前記ロッカアーム１８の他端部１８ｃと揺動カム２０の端部２３の各ピン孔１８ｄ，２３ａに圧入した各ピン２８，２９の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２６ｃ，２６ｄが貫通形成されている。
【００３５】
尚、各ピン２１，２８，２９の一端部には、リンクアーム２５やリンク部材２６の軸方向の移動を規制するスナップリング３０，３１，３２が設けられている。
【００３６】
上記構成において、制御軸１６の軸心Ｐ２と制御カム１７の軸心Ｐ１との位置関係によって、図６，７に示すように、バルブリフト量が変化することになり、前記制御軸１６を回転駆動させることで、制御カム１７の軸心Ｐ１に対する制御軸１６の軸心Ｐ２の位置を変化させる。
【００３７】
前記制御軸１６は、図１０に示すような構成により、ＤＣサーボモータ（アクチュエータ）１２１によって所定回転角度範囲内で回転駆動されるようになっており、前記制御軸１６の角度を前記アクチュエータ１２１で変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブリフト量及びバルブ作動角が連続的に変化する（図９参照）。
【００３８】
図１０において、ＤＣサーボモータ１２１は、その回転軸が制御軸１６と平行になるように配置され、回転軸の先端には、かさ歯車１２２が軸支されている。一方、前記制御軸１６の先端に一対のステー１２３ａ，１２３ｂが固定され、一対のステー１２３ａ，１２３ｂの先端部を連結する制御軸１６と平行な軸周りに、ナット１２４が揺動可能に支持される。
【００３９】
前記ナット１２４に噛み合わされるネジ棒１２５の先端には、前記かさ歯車１２２に噛み合わされるかさ歯車１２６が軸支されており、ＤＣサーボモータ１２１の回転によってネジ棒１２５が回転し、該ネジ棒１２５に噛み合うナット１２４の位置が、ネジ棒１２５の軸方向に変位することで、制御軸１６が回転されるようになっている。
【００４０】
ここで、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６に近づける方向が、バルブリフト量が小さくなる方向で、逆に、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６から遠ざける方向が、バルブリフト量が大きくなる方向となっている。
【００４１】
前記制御軸１６の先端には、図１０に示すように、制御軸１６の角度を検出するポテンショメータ式の角度センサ１２７が設けられており、該角度センサ１２７で検出される実際の角度が目標角度に一致するように、前記ＥＣＵ１１４が前記ＤＣサーボモータ１２１をフィードバック制御する。
【００４２】
次に、前記ＶＴＣ機構１１３の構成を、図１１に基づいて説明する。
但し、ＶＴＣ機構１１３を、図１１に示したものに限定するものではなく、クランク軸に対するカム軸の回転位相を連続的に変化させる構成のものであれば良い。
【００４３】
本実施形態におけるＶＴＣ機構１１３は、ベーン式の可変バルブタイミング機構であり、クランク軸１２０によりタイミングチェーンを介して回転駆動されるカムスプロケット５１（タイミングスプロケット）と、吸気側カム軸１３の端部に固定されてカムスプロケット５１内に回転自在に収容された回転部材５３と、該回転部材５３をカムスプロケット５１に対して相対的に回転させる油圧回路５４と、カムスプロケット５１と回転部材５３との相対回転位置を所定位置で選択的にロックするロック機構６０とを備えている。
【００４４】
前記カムスプロケット５１は、外周にタイミングチェーン（又はタイミングベルト）が噛合する歯部を有する回転部（図示省略）と、該回転部の前方に配置されて前記回転部材５３を回転自在に収容するハウジング５６と、該ハウジング５６の前後開口を閉塞するフロントカバー，リアカバー（図示省略）とから構成される。
【００４５】
前記ハウジング５６は、前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面には、横断面台形状を呈し、それぞれハウジング５６の軸方向に沿って設けられる４つの隔壁部６３が９０°間隔で突設されている。
【００４６】
前記回転部材５３は、吸気側カム軸１４の前端部に固定されており、円環状の基部７７の外周面に９０°間隔で４つのベーン７８ａ，７８ｂ，７８ｃ，７８ｄが設けられている。
【００４７】
前記第１〜第４ベーン７８ａ〜７８ｄは、それぞれ断面が略逆台形状を呈し、各隔壁部６３間の凹部に配置され、前記凹部を回転方向の前後に隔成し、ベーン７８ａ〜７８ｄの両側と各隔壁部６３の両側面との間に、進角側油圧室８２と遅角側油圧室８３を構成する。
【００４８】
前記ロック機構６０は、ロックピン８４が、回転部材５３の最大遅角側の回動位置（基準作動状態）において係合孔（図示省略）に係入するようになっている。
【００４９】
前記油圧回路５４は、進角側油圧室８２に対して油圧を給排する第１油圧通路９１と、遅角側油圧室８３に対して油圧を給排する第２油圧通路９２との２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路９１，９２には、供給通路９３とドレン通路９４ａ，９４ｂとがそれぞれ通路切り換え用の電磁切換弁９５を介して接続されている。
【００５０】
前記供給通路９３には、オイルパン９６内の油を圧送する機関駆動のオイルポンプ９７が設けられている一方、ドレン通路９４ａ，９４ｂの下流端がオイルパン９６に連通している。
【００５１】
前記第１油圧通路９１は、回転部材５３の基部７７内に略放射状に形成されて各進角側油圧室８２に連通する４本の分岐路９１ｄに接続され、第２油圧通路９２は、各遅角側油圧室８３に開口する４つの油孔９２ｄに接続される。
【００５２】
前記電磁切換弁９５は、内部のスプール弁体が各油圧通路９１，９２と供給通路９３及びドレン通路９４ａ，９４ｂとを相対的に切り換え制御するようになっている。
【００５３】
前記ＥＣＵ１１４は、前記電磁切換弁９５を駆動する電磁アクチュエータ９９に対する通電量を、ディザ信号が重畳されたデューティ制御信号に基づいて制御する。
【００５４】
例えば、電磁アクチュエータ９９にデューティ比０％の制御信号（ＯＦＦ信号）を出力すると、オイルポンプ４７から圧送された作動油は、第２油圧通路９２を通って遅角側油圧室８３に供給されると共に、進角側油圧室８２内の作動油が、第１油圧通路９１を通って第１ドレン通路９４ａからオイルパン９６内に排出される。
【００５５】
従って、遅角側油圧室８３の内圧が高、進角側油圧室８２の内圧が低となって、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｂを介して最大遅角側に回転し、この結果、吸気バルブ１０５の開期間（開時期及び閉時期）が遅くなる。
【００５６】
一方、電磁アクチュエータ９９にデューティ比１００％の制御信号（ＯＮ信号）を出力すると、作動油は、第１油圧通路９１を通って進角側油圧室８２内に供給されると共に、遅角側油圧室８３内の作動油が第２油圧通路９２及び第２ドレン通路９４ｂを通ってオイルパン９６に排出され、遅角側油圧室８３が低圧になる。
【００５７】
このため、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｄを介して進角側へ最大に回転し、これによって、吸気バルブ１０５の開期間（開時期及び閉時期）が早くなる。
【００５８】
尚、可変バルブタイミング機構は、上記のベーン式のものに限定されず、例えば、特開２００１−０４１０１３号公報や特開２００１−１６４９５１号公報に開示されるように、電磁クラッチ（電磁ブレーキ）の摩擦制動によってクランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させる構成の可変バルブタイミング機構や、特開平９−１９５８４０号公報に開示される油圧によってヘリカルギヤを作動させる方式の可変バルブタイミング機構であっても良い。
【００５９】
前記ＶＥＬ機構１１２は、前述のように、前記ＥＣＵ１１４によってアクセル開度等に応じた目標吸気量が得られるように制御されるが、吸気バルブ１０５の低リフト領域では、リフト量変化に対する吸気量変化が高リフト領域に比べて大きく、低リフト領域では、気筒間でのわずかなリフト量ばらつきが大きな吸気量段差となり、出力変動，排気性能の低下を招くことになってしまう。
【００６０】
そこで、本実施形態では、前記ＥＣＵ１１４が、図１２のブロック図に示すような演算処理を行うことで、気筒間での吸気量ばらつきによる出力変動，排気性能の低下を防止するようになっている。
【００６１】
図１２のブロック図において、目標リフト量演算部Ｂ０１では、機関回転速度Ｎｅやアクセル開度ＡＣＣなどの運転条件に基づいて、目標吸気量を得るための目標リフト量ＴＧＶＥＬ０（制御軸１６の目標角度）を演算する。
【００６２】
一方、角加速度変化演算部Ｂ０２では、クランク角センサ１１７からの検出信号の周期ＴＩＮＴに基づいて角加速度変化DOMEGAを演算し、燃焼変動演算部Ｂ０３では、燃焼変動を示すパラメータとして前記角加速度変化DOMEGAの積分値SIGOMEGAを演算する。
【００６３】
尚、燃焼変動を示すパラメータとして、前記積分値SIGOMEGAの他、回転変動，燃焼圧変動などを演算させる構成であっても良い。
比較部Ｂ０４では、前記積分値SIGOMEGA（燃焼変動）が許容値COMBLIM以上であるか否かを、換言すれば、許容レベルを超える燃焼変動が発生しているか否かを判断する。
【００６４】
ここで、比較部Ｂ０４は、許容レベルを超える燃焼変動が発生しているときに１を出力し、許容レベルを超える燃焼変動が発生していないときに０を出力する。
【００６５】
また、最小リミッタ値演算部Ｂ０５では、そのときの機関回転速度Ｎｅに基づいて吸気バルブ１０５のリフト量の最小リミッタ値ＬＩＭＴＧＶＥＬを演算する。
前記最小リミッタ値ＬＩＭＴＧＶＥＬは、該最小リミッタ値ＬＩＭＴＧＶＥＬ以下の低リフト領域ではリフト量変化に対する吸気量変化が相対的に大きいのに対し、前記最小リミッタ値ＬＩＭＴＧＶＥＬを超える高リフト領域では、リフト量変化に対する吸気量変化が相対的に小さくなる境界値である。
従って、リフト量と吸気量との相関が機関回転速度によって変化しても、リフト量ばらつきによる吸気量段差を充分に抑制できるリフト領域に目標リフト量を制限することができる。
【００６６】
そして、比較部Ｂ０６では、前記目標リフト量ＴＧＶＥＬ０が前記最小リミッタ値LIMTGVEL以下であるか否かを判別する。
前記比較部Ｂ０６は、前記目標リフト量ＴＧＶＥＬ０が前記最小リミッタ値LIMTGVEL以下であれば１を出力し、前記目標リフト量ＴＧＶＥＬ０が前記最小リミッタ値LIMTGVELを超える場合には０を出力する。
【００６７】
論理積演算部Ｂ０７は、前記比較部Ｂ０４及び比較部Ｂ０６の出力を入力し、これらの論理積（ＡＮＤ）演算を行う。
即ち、許容レベルを超える燃焼変動が発生していて、かつ、目標リフト量ＴＧＶＥＬ０が最小リミッタ値LIMTGVEL以下であるときにのみ、前記論理積演算部Ｂ０７は１を出力することになる。
【００６８】
前記論理積演算部Ｂ０７の出力は、切り替え出力部Ｂ０８に入力され、該切り替え出力部Ｂ０８は、前記論理積演算部Ｂ０７の出力が１であれば、前記最小リミッタ値演算部Ｂ０５で演算された最小リミッタ値LIMTGVELを最終的な目標リフト量ＴＧＶＥＬとして出力し、前記論理積演算部Ｂ０７の出力が０であれば、前記目標リフト量演算部Ｂ０１で演算された目標リフト量ＴＧＶＥＬ０をそのまま最終的な目標リフト量ＴＧＶＥＬとして出力する。
【００６９】
即ち、低リフト領域で許容レベルを超える燃焼変動が発生すると、気筒間におけるリフト量ばらつきによる吸気量ばらつきが発生しているものと判断し、目標リフト量ＴＧＶＥＬを最小リミッタ値LIMTGVELに制限する。
【００７０】
前記目標リフト量ＴＧＶＥＬを最小リミッタ値LIMTGVELとすれば、係る目標に対して実際のリフト量にばらつきが生じたとしても、最小リミッタ値LIMTGVEL以下の低リフト領域に比較して、発生する吸気量ばらつきが抑制されるので、結果的に、出力変動や気筒間での空燃比段差が抑制されることになり、運転性・排気性状を改善できる。
【００７１】
ところで、目標吸気量に応じて演算される目標リフト量ＴＧＶＥＬ０を最小リミッタ値LIMTGVELに制限すると、吸気バルブ１０５のリフト量が目標吸気量に見合う値よりも大きく制御されるから、そのままでは、目標吸気量に制御できない。
【００７２】
そこで、目標リフト量ＴＧＶＥＬ０を最小リミッタ値LIMTGVELに制限したときには、その分スロットル開度を絞って目標吸気量が得られるようにしてあり、係るスロットル制御を以下に説明する。
【００７３】
目標体積流量修正部Ｂ０９は、前記論理積演算部Ｂ０７の出力が１であるとき、換言すれば、目標リフト量ＴＧＶＥＬ０を最小リミッタ値LIMTGVELに制限するときに、実行されるようになっており、体積流量修正部Ｂ０９は、図１３のブロック図に示すような演算処理を行う。
【００７４】
図１３において、体積流量演算部Ｂ１１は、前記目標リフト量ＴＧＶＥＬを体積流量ＴＧＱＨ０に変換する。
そして、体積流量比率演算部Ｂ１２では、目標吸気量に相当する目標体積流量ＴＱＨ０ＳＴと前記目標リフト量ＴＧＶＥＬに対応する体積流量ＴＧＱＨ０にとの比率（ＴＱＨ０ＳＴ／ＴＧＱＨ０）を算出する。
【００７５】
修正演算部Ｂ１３では、前記目標体積流量ＴＱＨ０ＳＴに前記比率（ＴＱＨ０ＳＴ／ＴＧＱＨ０）を乗算した結果を、目標スロットル開度ＴＧＴＶＯの演算に用いる目標体積流量ＴＱＨ０ＴＶとする。
【００７６】
前記目標体積流量ＴＱＨ０ＴＶは、目標スロットル開度演算部Ｂ１０に入力される。
前記目標スロットル開度演算部Ｂ１０では、前記目標体積流量ＴＱＨ０ＴＶ，機関回転速度Ｎｅ，目標吸気圧／大気圧TGMANIPに基づいて、目標スロットル開度ＴＧＴＶＯを演算する。
【００７７】
これにより、目標リフト量ＴＧＶＥＬ０を最小リミッタ値LIMTGVELに制限したときには、その分、目標スロットル開度ＴＧＴＶＯが小さく演算され、目標吸気量が得られるようにする。
【００７８】
尚、前記比較部Ｂ０４において燃焼変動を示すパラメータと比較させる許容値よりも大きな故障判定値を設定し、燃焼変動を示すパラメータが前記故障判定値を超える場合には、ＶＥＬ機構１１２の故障と判断し、リフト量を固定し、かつ、故障警告を行うリンプホーム制御を行わせる構成とすることができる。
【００７９】
また、Ｖ型機関のように機関が複数の気筒群から構成され、各気筒群（各バンク）毎にＶＥＬ機構１１２が設けられる場合には、各気筒群（各バンク）毎に吸気量ばらつき特性が異なるため、各気筒群（各バンク）毎に燃焼変動を演算することが好ましい。
【００８０】
但し、各気筒群（各バンク）毎に検出された燃焼変動に基づいて、各気筒群（各バンク）毎に目標リフト量を制限する構成とすると、気筒群（バンク）間で吸気量に段差が生じてしまう。
【００８１】
そこで、一方の気筒群において、目標リフト量が最小リミッタ値LIMTGVEL以下であるときに、許容値を超える燃焼変動が検出されたときには、双方の目標リフト量を、共に最小リミッタ値LIMTGVELに制限するようにすれば、気筒群（バンク）間におけるトルク段差，空燃比段差の発生を回避できる。
【００８２】
また、各気筒群（各バンク）毎に目標リフト量を制限する構成としておいて、気筒群（バンク）間の空燃比段差のみを補正することも可能である。
この場合、各気筒群（各バンク）の目標リフト量とそのときの機関回転速度とから、各気筒群（各バンク）毎の吸気量を推定し、各気筒群（各バンク）毎に燃料噴射量を演算させるか、及び／又は、各気筒群（各バンク）別に排気空燃比を検出して、独立に空燃比フィードバック制御を行わせるようにすれば、目標リフト量の制限を個別に行わせて気筒群（バンク）間で吸気量に段差が生じても、空燃比は目標空燃比に制御することが可能である。
【００８３】
更に、気筒群（バンク）間での吸気量段差によるトルク段差を解消すべく、各気筒群（各バンク）毎に点火時期を補正することも可能である。
ところで、上記実施形態では、燃焼変動に基づいて目標リフト量に制限を加える構成としたが、リフト量のばらつきから、目標リフト量に制限を加える構成とすることができ、係る構成とした実施形態を、図１４のフローチャートに従って説明する。
【００８４】
図１４のフローチャートにおいて、まず、ステップＳ１では、各吸気バルブ１０５に設けられたリフトセンサ１３２によって、各吸気バルブ１０５の実際のリフト量を検出する。
【００８５】
ステップＳ２では、そのときの目標リフト量ＴＧＶＥＬが最小リミッタ値LIMTGVEL以下であるか否かを判別する。
目標リフト量ＴＧＶＥＬが最小リミッタ値LIMTGVEL以下であれば、ステップＳ３へ進み、検出されたバルブリフト量のうちの最大値ＬＩＦＴmaxと最小値ＬＩＦＴminとをそれぞれ求める。
【００８６】
そして、次のステップＳ４では、前記最大リフト量ＬＩＦＴmaxと最小リフト量ＬＩＦＴminとの偏差ΔＬＩＦＴを演算する。
ΔＬＩＦＴ＝ＬＩＦＴmax−ＬＩＦＴmin
ステップＳ５では、前記偏差ΔＬＩＦＴが許容値を超えているか否かを判別する。
【００８７】
前記偏差ΔＬＩＦＴが許容値を超えている場合には、ステップＳ６へ進み、カウンタＣを１アップさせる。
そして、ステップＳ７では、前記カウンタＣの値が所定値を超えたか否かを判別する。
【００８８】
カウンタＣの値が所定値を超えた場合、即ち、偏差ΔＬＩＦＴ（リフト量ばらつき）が許容値を超えているとの判別が所定回数以上連続してなされたときには、ステップＳ８へ進んで、前記目標リフト量ＴＧＶＥＬを最小リミッタ値LIMTGVELに制限する。
【００８９】
これにより、僅かなリフト量の違いによって吸気量に大きな差異を生じる低リフト領域で制御されることが回避され、これにより、気筒間でリフト量ばらつきがあるとしても吸気量ばらつきが抑制され、トルク変動の発生や排気特性，燃費特性の悪化が防止される。
【００９０】
前記カウンタＣは、ステップＳ２で目標リフト量ＴＧＶＥＬが最小リミッタ値LIMTGVELを超えていると判別されたとき、及び、ステップＳ５で前記偏差ΔＬＩＦＴが許容値以下であると判別されたときに、ステップＳ９でゼロにリセットされる。
【００９１】
また、ステップＳ７でカウンタＣが所定値を超えていないと判別されたときには、ステップＳ１０へ進む。
ステップＳ１０では、前記偏差ΔＬＩＦＴが故障判定値を超えているか否かを判別する。
【００９２】
前記偏差ΔＬＩＦＴが故障判定値を超えている場合には、ステップＳ１１へ進み、前記目標リフト量ＴＧＶＥＬを最大量に固定し、スロットルで吸気量を制御させ、かつ、警告灯ＭＩＬを点灯させるリンプホーム制御を実行させる。
【００９３】
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１又は２記載の内燃機関の可変動弁制御装置において、機関が複数の気筒群を有してなり、該複数の気筒群毎に燃焼変動を検出して、気筒群毎に目標リフト量を制限する構成としたことを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。
【００９４】
かかる構成によると、例えばＶ型機関のような複数の気筒群からなる機関において、気筒群毎（各バンク毎）に燃焼変動（気筒間の吸気量ばらつき）が検出され、気筒群毎（各バンク毎）に目標リフト量の制限を独立して行わせる。
【００９５】
従って、気筒群間でのばらつき特性の違いに対応して、それぞれの気筒群で必要に応じて目標リフト量が制限され、気筒群毎に、トルク変動の発生や排気特性，燃費特性の悪化が防止される。
（ロ）請求項（イ）記載の内燃機関の可変動弁制御装置において、前記目標リフト量の制限に応じて、各気筒群毎に独立して燃料噴射量及び／又は点火時期を制御することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。
【００９６】
かかる構成によると、気筒群毎に目標リフト量の制限を行わせた結果、気筒群間で吸気量に段差が生じると、この吸気量段差に見合う燃料を噴射させ、また、吸気量段差によるトルク段差を縮小すべく、点火時期を補正する。
【００９７】
従って、気筒群毎に目標リフト量の制限を行わせたときに、気筒群間で空燃比段差，トルク段差の発生を回避することができる。
（ハ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁制御装置において、燃焼変動又はリフト量のばらつきが故障判定値を超えるときに、可変動弁機構の故障を判定し、所定のリンプホーム制御を実行させることを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。
【００９８】
かかる構成によると、燃焼変動又はリフト量のばらつきが異常に大きい場合には、可変動弁機構の故障を判定し、必要最小限の運転性を確保できるリンプホーム制御を実行させる。
【００９９】
従って、目標リフト量の制限では、吸気量ばらつきを解消できないような故障が発生したときに、これを確実に判断して、安全な車両移動を可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態における内燃機関のシステム構成図。
【図２】ＶＥＬ機構を示す断面図（図３のＡ−Ａ断面図）。
【図３】上記ＶＥＬ機構の側面図。
【図４】上記ＶＥＬ機構の平面図。
【図５】上記ＶＥＬ機構に使用される偏心カムを示す斜視図。
【図６】上記ＶＥＬ機構の低リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。
【図７】上記ＶＥＬ機構の高リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。
【図８】上記ＶＥＬ機構における揺動カムの基端面とカム面に対応したバルブリフト特性図。
【図９】上記ＶＥＬ機構のバルブタイミングとバルブリフトの特性図。
【図１０】上記ＶＥＬ機構における制御軸の回転駆動機構を示す斜視図。
【図１１】ＶＴＣ機構を示す縦断面図。
【図１２】実施形態における目標リフト量及び目標スロットル開度の演算を示すブロック図。
【図１３】図１２に示した体積流量演算部の詳細を示すブロック図。
【図１４】リフト量ばらつきにより目標リフト量を制限する実施形態を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０１…エンジン、１０４…電子制御スロットル、１０５…吸気バルブ、１０７…排気バルブ、１１２…ＶＥＬ機構、１１３…ＶＴＣ機構、１１４…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、１１５…エアフローメータ、１１６…アクセルペダルセンサ、１１７…クランク角センサ、１１８…スロットルセンサ、１１９…水温センサ、１２０…クランク軸、１３２…リフトセンサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の可変動弁制御装置に関し、詳しくは、吸気バルブのリフト量によって機関の吸気量を制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、吸気バルブのリフト量を変化させることで、機関の吸気量を制御する内燃機関の吸気量制御方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１８２５６３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、吸気バルブのリフト量を可変とすることで、吸気量を広範囲に制御する場合には、リフト量を低リフト領域で制御することが必要となるが、低リフト領域では、リフト量の変化に対する吸気量の変化が大きく、僅かなリフト量の違いによって吸気量に大きな差異を生じることになる。
【０００５】
このため、低リフト領域では、吸気バルブの寸法誤差や吸気バルブに対するデポジットの付着などの影響が大きくなり、これによって、気筒間で大きな吸気量のばらつき及び空燃比のばらつきが生じて、トルク変動の発生や排気特性，燃費特性の悪化を招く可能性があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、吸気バルブの寸法誤差や吸気バルブに対するデポジットの付着などの影響によって、気筒間で大きな吸気量のばらつきが生じる状態を回避でき、以って、トルク変動の発生や排気特性，燃費特性の悪化を防止できる内燃機関の可変動弁制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１記載の発明では、吸気バルブのリフト量の最小リミッタ値を機関回転速度に応じて設定し、前記吸気バルブの目標リフト量が前記最小リミッタ値以下の状態で、前記機関の燃焼変動が許容値以上であるときに、前記吸気バルブの目標リフト量を前記最小リミッタ値に制限する構成とした。
【０００８】
かかる構成によると、機関回転速度に応じて設定される最小リミッタ値以下の低リフト領域で、機関の燃焼変動が許容値以上になると、吸気バルブの目標リフト量を前記最小リミッタ値に制限して、最小リミッタ値以下の低リフト側での制御を禁止し、リフト量の比較的大きな領域で吸気バルブのリフト量を制御させる。
【０００９】
従って、僅かなリフト量の違いによって吸気量に大きな差異を生じる低リフト領域で制御されることが回避され、これにより、気筒間における吸気量ばらつきが抑制され、トルク変動や排気特性，燃費特性の悪化が防止される。
【００１０】
請求項２記載の発明では、吸気バルブのリフト量の最小リミッタ値を機関回転速度に応じて設定し、前記吸気バルブの目標リフト量が前記最小リミッタ値以下の状態で、吸気バルブの間におけるリフト量のばらつきが許容値以上であるときに、前記吸気バルブの目標リフト量を前記最小リミッタ値に制限する構成とした。
【００１１】
かかる構成によると、機関回転速度に応じて設定される最小リミッタ値以下の低リフト領域で、吸気バルブの間におけるリフト量のばらつきが許容値以上であると、吸気バルブの目標リフト量を前記最小リミッタ値に制限して、最小リミッタ値以下の低リフト側での制御を禁止し、リフト量の比較的大きな領域で吸気バルブのリフト量を制御させる。
【００１２】
従って、僅かなリフト量の違いによって吸気量に大きな差異を生じる低リフト領域で制御されることが回避され、これにより、気筒間における吸気量ばらつきが抑制され、トルク変動の発生や排気特性，燃費特性の悪化が防止される。
【００１３】
請求項３記載の発明では、機関の吸気通路に、アクチュエータで開閉されるスロットル弁を備え、吸気バルブの目標リフト量を前記最小リミッタ値に制限したときに、前記スロットル弁で吸気量を絞る構成とした。
【００１４】
かかる構成によると、燃焼変動又はリフト量のばらつきが大きく、吸気バルブの目標リフト量を最小リミッタ値に制限して、低リフト側での制御を禁止したときには、目標リフト量が要求よりも大きな値に制限されることになるから、その分の吸気量をスロットルによって絞って、本来の吸気量に補正する。
【００１５】
従って、吸気量のばらつきを抑制しつつ、目標吸気量に制御できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る可変動弁制御装置を含んでなる車両用内燃機関のシステム構成図である。
【００１７】
図１において、内燃機関１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａ（アクチュエータ）でスロットルバルブ１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装され、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
【００１８】
燃焼排気は燃焼室１０６から排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。
前記排気バルブ１０７は、排気側カム軸１１０に軸支されたカム１１１によって、一定のバルブリフト量及びバルブ作動角（バルブタイミング）を保って開閉駆動される。
【００１９】
一方、吸気バルブ１０５には、バルブリフト量を作動角と共に連続的に可変するＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構１１２、及び、クランク軸に対する吸気側カム軸の回転位相を変化させることで、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相を連続的に可変するＶＴＣ（Variable valve Timing Control）機構１１３が設けられる。
【００２０】
マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１１４は、運転状態に応じた目標吸気量，目標吸気圧，目標残留ガス率が得られるように、前記電子制御スロットル１０４，ＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３を制御する。
【００２１】
前記ＥＣＵ１１４には、内燃機関１０１の吸気量Ｑを検出するエアフローメータ１１５、アクセルペダルセンサＡＰＳ１１６、クランク軸１２０から回転信号を取り出すクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、内燃機関１０１の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ１１９等からの検出信号が入力される。
【００２２】
また、各気筒の吸気バルブ１０５上流側の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設けられ、該燃料噴射弁１３１は、前記ＥＣＵ１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、噴射パルス幅（開弁時間）に比例する量の燃料を噴射する。
【００２３】
図２〜図４は、前記ＶＥＬ機構１１２の構造を詳細に示すものである。
但し、吸気バルブ１０５のバルブリフト量を連続的に可変する可変動弁機構の構造は、図２〜図４のものに限定されない。
【００２４】
図２〜図４に示すＶＥＬ機構１１２は、一対の吸気バルブ１０５，１０５と、シリンダヘッド１１のカム軸受１４に回転自在に支持された中空状のカム軸１３（駆動軸）と、該カム軸１３に軸支された回転カムである２つの偏心カム１５，１５（駆動カム）と、前記カム軸１３の上方位置に同じカム軸受１４に回転自在に支持された制御軸１６と、該制御軸１６に制御カム１７を介して揺動自在に支持された一対のロッカアーム１８，１８と、各吸気バルブ１０５，１０５の上端部にバルブリフター１９，１９を介して配置された一対のそれぞれ独立した揺動カム２０，２０とを備えている。
【００２５】
前記偏心カム１５，１５とロッカアーム１８，１８とは、リンクアーム２５，２５によって連係され、ロッカアーム１８，１８と揺動カム２０，２０とは、リンク部材２６，２６によって連係されている。
【００２６】
上記ロッカアーム１８，１８，リンクアーム２５，２５，リンク部材２６，２６が伝達機構を構成する。
前記偏心カム１５は、図５に示すように、略リング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外端面に一体に設けられたフランジ部１５ｂとからなり、内部軸方向にカム軸挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘがカム軸１３の軸心Ｙから所定量だけ偏心している。
【００２７】
また、前記偏心カム１５は、カム軸１３に対し前記バルブリフター１９に干渉しない両外側にカム軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されている。
前記ロッカアーム１８は、図４に示すように、略クランク状に屈曲形成され、中央の基部１８ａが制御カム１７に回転自在に支持されている。
【００２８】
また、基部１８ａの外端部に突設された一端部１８ｂには、リンクアーム２５の先端部と連結するピン２１が圧入されるピン孔１８ｄが貫通形成されている一方、基部１８ａの内端部に突設された他端部１８ｃには、各リンク部材２６の後述する一端部２６ａと連結するピン２８が圧入されるピン孔１８ｅが形成されている。
【００２９】
前記制御カム１７は、円筒状を呈し、制御軸１６外周に固定されていると共に、図２に示すように軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２からαだけ偏心している。
【００３０】
前記揺動カム２０は、図２及び図６，図７に示すように略横Ｕ字形状を呈し、略円環状の基端部２２にカム軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２２ａが貫通形成されていると共に、ロッカアーム１８の他端部１８ｃ側に位置する端部２３にピン孔２３ａが貫通形成されている。
【００３１】
また、揺動カム２０の下面には、基端部２２側の基円面２４ａと該基円面２４ａから端部２３端縁側に円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されており、該基円面２４ａとカム面２４ｂとが、揺動カム２０の揺動位置に応じて各バルブリフター１９の上面所定位置に当接するようになっている。
【００３２】
即ち、図８に示すバルブリフト特性からみると、図２に示すように基円面２４ａの所定角度範囲θ１がベースサークル区間になり、カム面２４ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２が所謂ランプ区間となり、更に、カム面２４ｂのランプ区間θ２から所定角度範囲θ３がリフト区間になるように設定されている。
【００３３】
また、前記リンクアーム２５は、円環状の基部２５ａと、該基部２５ａの外周面所定位置に突設された突出端２５ｂとを備え、基部２５ａの中央位置には、前記偏心カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌合する嵌合穴２５ｃが形成されている一方、突出端２５ｂには、前記ピン２１が回転自在に挿通するピン孔２５ｄが貫通形成されている。
【００３４】
更に、前記リンク部材２６は、所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部２６ａ，２６ｂには前記ロッカアーム１８の他端部１８ｃと揺動カム２０の端部２３の各ピン孔１８ｄ，２３ａに圧入した各ピン２８，２９の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２６ｃ，２６ｄが貫通形成されている。
【００３５】
尚、各ピン２１，２８，２９の一端部には、リンクアーム２５やリンク部材２６の軸方向の移動を規制するスナップリング３０，３１，３２が設けられている。
【００３６】
上記構成において、制御軸１６の軸心Ｐ２と制御カム１７の軸心Ｐ１との位置関係によって、図６，７に示すように、バルブリフト量が変化することになり、前記制御軸１６を回転駆動させることで、制御カム１７の軸心Ｐ１に対する制御軸１６の軸心Ｐ２の位置を変化させる。
【００３７】
前記制御軸１６は、図１０に示すような構成により、ＤＣサーボモータ（アクチュエータ）１２１によって所定回転角度範囲内で回転駆動されるようになっており、前記制御軸１６の角度を前記アクチュエータ１２１で変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブリフト量及びバルブ作動角が連続的に変化する（図９参照）。
【００３８】
図１０において、ＤＣサーボモータ１２１は、その回転軸が制御軸１６と平行になるように配置され、回転軸の先端には、かさ歯車１２２が軸支されている。一方、前記制御軸１６の先端に一対のステー１２３ａ，１２３ｂが固定され、一対のステー１２３ａ，１２３ｂの先端部を連結する制御軸１６と平行な軸周りに、ナット１２４が揺動可能に支持される。
【００３９】
前記ナット１２４に噛み合わされるネジ棒１２５の先端には、前記かさ歯車１２２に噛み合わされるかさ歯車１２６が軸支されており、ＤＣサーボモータ１２１の回転によってネジ棒１２５が回転し、該ネジ棒１２５に噛み合うナット１２４の位置が、ネジ棒１２５の軸方向に変位することで、制御軸１６が回転されるようになっている。
【００４０】
ここで、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６に近づける方向が、バルブリフト量が小さくなる方向で、逆に、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６から遠ざける方向が、バルブリフト量が大きくなる方向となっている。
【００４１】
前記制御軸１６の先端には、図１０に示すように、制御軸１６の角度を検出するポテンショメータ式の角度センサ１２７が設けられており、該角度センサ１２７で検出される実際の角度が目標角度に一致するように、前記ＥＣＵ１１４が前記ＤＣサーボモータ１２１をフィードバック制御する。
【００４２】
次に、前記ＶＴＣ機構１１３の構成を、図１１に基づいて説明する。
但し、ＶＴＣ機構１１３を、図１１に示したものに限定するものではなく、クランク軸に対するカム軸の回転位相を連続的に変化させる構成のものであれば良い。
【００４３】
本実施形態におけるＶＴＣ機構１１３は、ベーン式の可変バルブタイミング機構であり、クランク軸１２０によりタイミングチェーンを介して回転駆動されるカムスプロケット５１（タイミングスプロケット）と、吸気側カム軸１３の端部に固定されてカムスプロケット５１内に回転自在に収容された回転部材５３と、該回転部材５３をカムスプロケット５１に対して相対的に回転させる油圧回路５４と、カムスプロケット５１と回転部材５３との相対回転位置を所定位置で選択的にロックするロック機構６０とを備えている。
【００４４】
前記カムスプロケット５１は、外周にタイミングチェーン（又はタイミングベルト）が噛合する歯部を有する回転部（図示省略）と、該回転部の前方に配置されて前記回転部材５３を回転自在に収容するハウジング５６と、該ハウジング５６の前後開口を閉塞するフロントカバー，リアカバー（図示省略）とから構成される。
【００４５】
前記ハウジング５６は、前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面には、横断面台形状を呈し、それぞれハウジング５６の軸方向に沿って設けられる４つの隔壁部６３が９０°間隔で突設されている。
【００４６】
前記回転部材５３は、吸気側カム軸１４の前端部に固定されており、円環状の基部７７の外周面に９０°間隔で４つのベーン７８ａ，７８ｂ，７８ｃ，７８ｄが設けられている。
【００４７】
前記第１〜第４ベーン７８ａ〜７８ｄは、それぞれ断面が略逆台形状を呈し、各隔壁部６３間の凹部に配置され、前記凹部を回転方向の前後に隔成し、ベーン７８ａ〜７８ｄの両側と各隔壁部６３の両側面との間に、進角側油圧室８２と遅角側油圧室８３を構成する。
【００４８】
前記ロック機構６０は、ロックピン８４が、回転部材５３の最大遅角側の回動位置（基準作動状態）において係合孔（図示省略）に係入するようになっている。
【００４９】
前記油圧回路５４は、進角側油圧室８２に対して油圧を給排する第１油圧通路９１と、遅角側油圧室８３に対して油圧を給排する第２油圧通路９２との２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路９１，９２には、供給通路９３とドレン通路９４ａ，９４ｂとがそれぞれ通路切り換え用の電磁切換弁９５を介して接続されている。
【００５０】
前記供給通路９３には、オイルパン９６内の油を圧送する機関駆動のオイルポンプ９７が設けられている一方、ドレン通路９４ａ，９４ｂの下流端がオイルパン９６に連通している。
【００５１】
前記第１油圧通路９１は、回転部材５３の基部７７内に略放射状に形成されて各進角側油圧室８２に連通する４本の分岐路９１ｄに接続され、第２油圧通路９２は、各遅角側油圧室８３に開口する４つの油孔９２ｄに接続される。
【００５２】
前記電磁切換弁９５は、内部のスプール弁体が各油圧通路９１，９２と供給通路９３及びドレン通路９４ａ，９４ｂとを相対的に切り換え制御するようになっている。
【００５３】
前記ＥＣＵ１１４は、前記電磁切換弁９５を駆動する電磁アクチュエータ９９に対する通電量を、ディザ信号が重畳されたデューティ制御信号に基づいて制御する。
【００５４】
例えば、電磁アクチュエータ９９にデューティ比０％の制御信号（ＯＦＦ信号）を出力すると、オイルポンプ４７から圧送された作動油は、第２油圧通路９２を通って遅角側油圧室８３に供給されると共に、進角側油圧室８２内の作動油が、第１油圧通路９１を通って第１ドレン通路９４ａからオイルパン９６内に排出される。
【００５５】
従って、遅角側油圧室８３の内圧が高、進角側油圧室８２の内圧が低となって、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｂを介して最大遅角側に回転し、この結果、吸気バルブ１０５の開期間（開時期及び閉時期）が遅くなる。
【００５６】
一方、電磁アクチュエータ９９にデューティ比１００％の制御信号（ＯＮ信号）を出力すると、作動油は、第１油圧通路９１を通って進角側油圧室８２内に供給されると共に、遅角側油圧室８３内の作動油が第２油圧通路９２及び第２ドレン通路９４ｂを通ってオイルパン９６に排出され、遅角側油圧室８３が低圧になる。
【００５７】
このため、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｄを介して進角側へ最大に回転し、これによって、吸気バルブ１０５の開期間（開時期及び閉時期）が早くなる。
【００５８】
尚、可変バルブタイミング機構は、上記のベーン式のものに限定されず、例えば、特開２００１−０４１０１３号公報や特開２００１−１６４９５１号公報に開示されるように、電磁クラッチ（電磁ブレーキ）の摩擦制動によってクランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させる構成の可変バルブタイミング機構や、特開平９−１９５８４０号公報に開示される油圧によってヘリカルギヤを作動させる方式の可変バルブタイミング機構であっても良い。
【００５９】
前記ＶＥＬ機構１１２は、前述のように、前記ＥＣＵ１１４によってアクセル開度等に応じた目標吸気量が得られるように制御されるが、吸気バルブ１０５の低リフト領域では、リフト量変化に対する吸気量変化が高リフト領域に比べて大きく、低リフト領域では、気筒間でのわずかなリフト量ばらつきが大きな吸気量段差となり、出力変動，排気性能の低下を招くことになってしまう。
【００６０】
そこで、本実施形態では、前記ＥＣＵ１１４が、図１２のブロック図に示すような演算処理を行うことで、気筒間での吸気量ばらつきによる出力変動，排気性能の低下を防止するようになっている。
【００６１】
図１２のブロック図において、目標リフト量演算部Ｂ０１では、機関回転速度Ｎｅやアクセル開度ＡＣＣなどの運転条件に基づいて、目標吸気量を得るための目標リフト量ＴＧＶＥＬ０（制御軸１６の目標角度）を演算する。
【００６２】
一方、角加速度変化演算部Ｂ０２では、クランク角センサ１１７からの検出信号の周期ＴＩＮＴに基づいて角加速度変化DOMEGAを演算し、燃焼変動演算部Ｂ０３では、燃焼変動を示すパラメータとして前記角加速度変化DOMEGAの積分値SIGOMEGAを演算する。
【００６３】
尚、燃焼変動を示すパラメータとして、前記積分値SIGOMEGAの他、回転変動，燃焼圧変動などを演算させる構成であっても良い。
比較部Ｂ０４では、前記積分値SIGOMEGA（燃焼変動）が許容値COMBLIM以上であるか否かを、換言すれば、許容レベルを超える燃焼変動が発生しているか否かを判断する。
【００６４】
ここで、比較部Ｂ０４は、許容レベルを超える燃焼変動が発生しているときに１を出力し、許容レベルを超える燃焼変動が発生していないときに０を出力する。
【００６５】
また、最小リミッタ値演算部Ｂ０５では、そのときの機関回転速度Ｎｅに基づいて吸気バルブ１０５のリフト量の最小リミッタ値ＬＩＭＴＧＶＥＬを演算する。
前記最小リミッタ値ＬＩＭＴＧＶＥＬは、該最小リミッタ値ＬＩＭＴＧＶＥＬ以下の低リフト領域ではリフト量変化に対する吸気量変化が相対的に大きいのに対し、前記最小リミッタ値ＬＩＭＴＧＶＥＬを超える高リフト領域では、リフト量変化に対する吸気量変化が相対的に小さくなる境界値である。
従って、リフト量と吸気量との相関が機関回転速度によって変化しても、リフト量ばらつきによる吸気量段差を充分に抑制できるリフト領域に目標リフト量を制限することができる。
【００６６】
そして、比較部Ｂ０６では、前記目標リフト量ＴＧＶＥＬ０が前記最小リミッタ値LIMTGVEL以下であるか否かを判別する。
前記比較部Ｂ０６は、前記目標リフト量ＴＧＶＥＬ０が前記最小リミッタ値LIMTGVEL以下であれば１を出力し、前記目標リフト量ＴＧＶＥＬ０が前記最小リミッタ値LIMTGVELを超える場合には０を出力する。
【００６７】
論理積演算部Ｂ０７は、前記比較部Ｂ０４及び比較部Ｂ０６の出力を入力し、これらの論理積（ＡＮＤ）演算を行う。
即ち、許容レベルを超える燃焼変動が発生していて、かつ、目標リフト量ＴＧＶＥＬ０が最小リミッタ値LIMTGVEL以下であるときにのみ、前記論理積演算部Ｂ０７は１を出力することになる。
【００６８】
前記論理積演算部Ｂ０７の出力は、切り替え出力部Ｂ０８に入力され、該切り替え出力部Ｂ０８は、前記論理積演算部Ｂ０７の出力が１であれば、前記最小リミッタ値演算部Ｂ０５で演算された最小リミッタ値LIMTGVELを最終的な目標リフト量ＴＧＶＥＬとして出力し、前記論理積演算部Ｂ０７の出力が０であれば、前記目標リフト量演算部Ｂ０１で演算された目標リフト量ＴＧＶＥＬ０をそのまま最終的な目標リフト量ＴＧＶＥＬとして出力する。
【００６９】
即ち、低リフト領域で許容レベルを超える燃焼変動が発生すると、気筒間におけるリフト量ばらつきによる吸気量ばらつきが発生しているものと判断し、目標リフト量ＴＧＶＥＬを最小リミッタ値LIMTGVELに制限する。
【００７０】
前記目標リフト量ＴＧＶＥＬを最小リミッタ値LIMTGVELとすれば、係る目標に対して実際のリフト量にばらつきが生じたとしても、最小リミッタ値LIMTGVEL以下の低リフト領域に比較して、発生する吸気量ばらつきが抑制されるので、結果的に、出力変動や気筒間での空燃比段差が抑制されることになり、運転性・排気性状を改善できる。
【００７１】
ところで、目標吸気量に応じて演算される目標リフト量ＴＧＶＥＬ０を最小リミッタ値LIMTGVELに制限すると、吸気バルブ１０５のリフト量が目標吸気量に見合う値よりも大きく制御されるから、そのままでは、目標吸気量に制御できない。
【００７２】
そこで、目標リフト量ＴＧＶＥＬ０を最小リミッタ値LIMTGVELに制限したときには、その分スロットル開度を絞って目標吸気量が得られるようにしてあり、係るスロットル制御を以下に説明する。
【００７３】
目標体積流量修正部Ｂ０９は、前記論理積演算部Ｂ０７の出力が１であるとき、換言すれば、目標リフト量ＴＧＶＥＬ０を最小リミッタ値LIMTGVELに制限するときに、実行されるようになっており、体積流量修正部Ｂ０９は、図１３のブロック図に示すような演算処理を行う。
【００７４】
図１３において、体積流量演算部Ｂ１１は、前記目標リフト量ＴＧＶＥＬを体積流量ＴＧＱＨ０に変換する。
そして、体積流量比率演算部Ｂ１２では、目標吸気量に相当する目標体積流量ＴＱＨ０ＳＴと前記目標リフト量ＴＧＶＥＬに対応する体積流量ＴＧＱＨ０にとの比率（ＴＱＨ０ＳＴ／ＴＧＱＨ０）を算出する。
【００７５】
修正演算部Ｂ１３では、前記目標体積流量ＴＱＨ０ＳＴに前記比率（ＴＱＨ０ＳＴ／ＴＧＱＨ０）を乗算した結果を、目標スロットル開度ＴＧＴＶＯの演算に用いる目標体積流量ＴＱＨ０ＴＶとする。
【００７６】
前記目標体積流量ＴＱＨ０ＴＶは、目標スロットル開度演算部Ｂ１０に入力される。
前記目標スロットル開度演算部Ｂ１０では、前記目標体積流量ＴＱＨ０ＴＶ，機関回転速度Ｎｅ，目標吸気圧／大気圧TGMANIPに基づいて、目標スロットル開度ＴＧＴＶＯを演算する。
【００７７】
これにより、目標リフト量ＴＧＶＥＬ０を最小リミッタ値LIMTGVELに制限したときには、その分、目標スロットル開度ＴＧＴＶＯが小さく演算され、目標吸気量が得られるようにする。
【００７８】
尚、前記比較部Ｂ０４において燃焼変動を示すパラメータと比較させる許容値よりも大きな故障判定値を設定し、燃焼変動を示すパラメータが前記故障判定値を超える場合には、ＶＥＬ機構１１２の故障と判断し、リフト量を固定し、かつ、故障警告を行うリンプホーム制御を行わせる構成とすることができる。
【００７９】
また、Ｖ型機関のように機関が複数の気筒群から構成され、各気筒群（各バンク）毎にＶＥＬ機構１１２が設けられる場合には、各気筒群（各バンク）毎に吸気量ばらつき特性が異なるため、各気筒群（各バンク）毎に燃焼変動を演算することが好ましい。
【００８０】
但し、各気筒群（各バンク）毎に検出された燃焼変動に基づいて、各気筒群（各バンク）毎に目標リフト量を制限する構成とすると、気筒群（バンク）間で吸気量に段差が生じてしまう。
【００８１】
そこで、一方の気筒群において、目標リフト量が最小リミッタ値LIMTGVEL以下であるときに、許容値を超える燃焼変動が検出されたときには、双方の目標リフト量を、共に最小リミッタ値LIMTGVELに制限するようにすれば、気筒群（バンク）間におけるトルク段差，空燃比段差の発生を回避できる。
【００８２】
また、各気筒群（各バンク）毎に目標リフト量を制限する構成としておいて、気筒群（バンク）間の空燃比段差のみを補正することも可能である。
この場合、各気筒群（各バンク）の目標リフト量とそのときの機関回転速度とから、各気筒群（各バンク）毎の吸気量を推定し、各気筒群（各バンク）毎に燃料噴射量を演算させるか、及び／又は、各気筒群（各バンク）別に排気空燃比を検出して、独立に空燃比フィードバック制御を行わせるようにすれば、目標リフト量の制限を個別に行わせて気筒群（バンク）間で吸気量に段差が生じても、空燃比は目標空燃比に制御することが可能である。
【００８３】
更に、気筒群（バンク）間での吸気量段差によるトルク段差を解消すべく、各気筒群（各バンク）毎に点火時期を補正することも可能である。
ところで、上記実施形態では、燃焼変動に基づいて目標リフト量に制限を加える構成としたが、リフト量のばらつきから、目標リフト量に制限を加える構成とすることができ、係る構成とした実施形態を、図１４のフローチャートに従って説明する。
【００８４】
図１４のフローチャートにおいて、まず、ステップＳ１では、各吸気バルブ１０５に設けられたリフトセンサ１３２によって、各吸気バルブ１０５の実際のリフト量を検出する。
【００８５】
ステップＳ２では、そのときの目標リフト量ＴＧＶＥＬが最小リミッタ値LIMTGVEL以下であるか否かを判別する。
目標リフト量ＴＧＶＥＬが最小リミッタ値LIMTGVEL以下であれば、ステップＳ３へ進み、検出されたバルブリフト量のうちの最大値ＬＩＦＴmaxと最小値ＬＩＦＴminとをそれぞれ求める。
【００８６】
そして、次のステップＳ４では、前記最大リフト量ＬＩＦＴmaxと最小リフト量ＬＩＦＴminとの偏差ΔＬＩＦＴを演算する。
ΔＬＩＦＴ＝ＬＩＦＴmax−ＬＩＦＴmin
ステップＳ５では、前記偏差ΔＬＩＦＴが許容値を超えているか否かを判別する。
【００８７】
前記偏差ΔＬＩＦＴが許容値を超えている場合には、ステップＳ６へ進み、カウンタＣを１アップさせる。
そして、ステップＳ７では、前記カウンタＣの値が所定値を超えたか否かを判別する。
【００８８】
カウンタＣの値が所定値を超えた場合、即ち、偏差ΔＬＩＦＴ（リフト量ばらつき）が許容値を超えているとの判別が所定回数以上連続してなされたときには、ステップＳ８へ進んで、前記目標リフト量ＴＧＶＥＬを最小リミッタ値LIMTGVELに制限する。
【００８９】
これにより、僅かなリフト量の違いによって吸気量に大きな差異を生じる低リフト領域で制御されることが回避され、これにより、気筒間でリフト量ばらつきがあるとしても吸気量ばらつきが抑制され、トルク変動の発生や排気特性，燃費特性の悪化が防止される。
【００９０】
前記カウンタＣは、ステップＳ２で目標リフト量ＴＧＶＥＬが最小リミッタ値LIMTGVELを超えていると判別されたとき、及び、ステップＳ５で前記偏差ΔＬＩＦＴが許容値以下であると判別されたときに、ステップＳ９でゼロにリセットされる。
【００９１】
また、ステップＳ７でカウンタＣが所定値を超えていないと判別されたときには、ステップＳ１０へ進む。
ステップＳ１０では、前記偏差ΔＬＩＦＴが故障判定値を超えているか否かを判別する。
【００９２】
前記偏差ΔＬＩＦＴが故障判定値を超えている場合には、ステップＳ１１へ進み、前記目標リフト量ＴＧＶＥＬを最大量に固定し、スロットルで吸気量を制御させ、かつ、警告灯ＭＩＬを点灯させるリンプホーム制御を実行させる。
【００９３】
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１又は２記載の内燃機関の可変動弁制御装置において、機関が複数の気筒群を有してなり、該複数の気筒群毎に燃焼変動を検出して、気筒群毎に目標リフト量を制限する構成としたことを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。
【００９４】
かかる構成によると、例えばＶ型機関のような複数の気筒群からなる機関において、気筒群毎（各バンク毎）に燃焼変動（気筒間の吸気量ばらつき）が検出され、気筒群毎（各バンク毎）に目標リフト量の制限を独立して行わせる。
【００９５】
従って、気筒群間でのばらつき特性の違いに対応して、それぞれの気筒群で必要に応じて目標リフト量が制限され、気筒群毎に、トルク変動の発生や排気特性，燃費特性の悪化が防止される。
（ロ）請求項（イ）記載の内燃機関の可変動弁制御装置において、前記目標リフト量の制限に応じて、各気筒群毎に独立して燃料噴射量及び／又は点火時期を制御することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。
【００９６】
かかる構成によると、気筒群毎に目標リフト量の制限を行わせた結果、気筒群間で吸気量に段差が生じると、この吸気量段差に見合う燃料を噴射させ、また、吸気量段差によるトルク段差を縮小すべく、点火時期を補正する。
【００９７】
従って、気筒群毎に目標リフト量の制限を行わせたときに、気筒群間で空燃比段差，トルク段差の発生を回避することができる。
（ハ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁制御装置において、燃焼変動又はリフト量のばらつきが故障判定値を超えるときに、可変動弁機構の故障を判定し、所定のリンプホーム制御を実行させることを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。
【００９８】
かかる構成によると、燃焼変動又はリフト量のばらつきが異常に大きい場合には、可変動弁機構の故障を判定し、必要最小限の運転性を確保できるリンプホーム制御を実行させる。
【００９９】
従って、目標リフト量の制限では、吸気量ばらつきを解消できないような故障が発生したときに、これを確実に判断して、安全な車両移動を可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態における内燃機関のシステム構成図。
【図２】ＶＥＬ機構を示す断面図（図３のＡ−Ａ断面図）。
【図３】上記ＶＥＬ機構の側面図。
【図４】上記ＶＥＬ機構の平面図。
【図５】上記ＶＥＬ機構に使用される偏心カムを示す斜視図。
【図６】上記ＶＥＬ機構の低リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。
【図７】上記ＶＥＬ機構の高リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。
【図８】上記ＶＥＬ機構における揺動カムの基端面とカム面に対応したバルブリフト特性図。
【図９】上記ＶＥＬ機構のバルブタイミングとバルブリフトの特性図。
【図１０】上記ＶＥＬ機構における制御軸の回転駆動機構を示す斜視図。
【図１１】ＶＴＣ機構を示す縦断面図。
【図１２】実施形態における目標リフト量及び目標スロットル開度の演算を示すブロック図。
【図１３】図１２に示した体積流量演算部の詳細を示すブロック図。
【図１４】リフト量ばらつきにより目標リフト量を制限する実施形態を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０１…エンジン、１０４…電子制御スロットル、１０５…吸気バルブ、１０７…排気バルブ、１１２…ＶＥＬ機構、１１３…ＶＴＣ機構、１１４…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、１１５…エアフローメータ、１１６…アクセルペダルセンサ、１１７…クランク角センサ、１１８…スロットルセンサ、１１９…水温センサ、１２０…クランク軸、１３２…リフトセンサ
Claims (3)
- 吸気バルブのリフト量を連続的に可変とする可変動弁機構を備え、前記吸気バルブのリフト量によって機関の吸気量を制御する内燃機関の可変動弁制御装置において、
前記吸気バルブのリフト量の最小リミッタ値を機関回転速度に応じて設定し、前記吸気バルブの目標リフト量が前記最小リミッタ値以下の状態で、前記機関の燃焼変動が許容値以上であるときに、前記吸気バルブの目標リフト量を前記最小リミッタ値に制限することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。 - 吸気バルブのリフト量を連続的に可変とする可変動弁機構を備え、前記吸気バルブのリフト量によって機関の吸気量を制御する内燃機関の可変動弁制御装置において、
前記吸気バルブのリフト量の最小リミッタ値を機関回転速度に応じて設定し、前記吸気バルブの目標リフト量が前記最小リミッタ値以下の状態で、前記吸気バルブの間におけるリフト量のばらつきが許容値以上であるときに、前記吸気バルブの目標リフト量を前記最小リミッタ値に制限することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。 - 前記機関の吸気通路に、アクチュエータで開閉されるスロットル弁を備え、
前記吸気バルブの目標リフト量を前記最小リミッタ値に制限したときに、前記スロットル弁で吸気量を絞ることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
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