JP5695470B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、例えば排気ガス再循環装置（ＥＧＲバルブ）を有する内燃機関に用いて好適な内燃機関の制御装置に関する。

近時、内燃機関においては、吸気弁が開いている期間の後半において、排気弁を開いて、排気ガスの一部を燃焼室に送り込む、すなわち、排気ガスの再循環（ＥＧＲ）を行う構造が開示されている（特許文献１参照）。

すなわち、特許文献１記載の技術は、先ず、吸気弁が開放されると、燃焼空気が吸気通路を経由してシリンダーの燃焼室に流入し、排気弁が開放されると、燃焼室内にあるガスが、排気連結管を経由して排気系統又は排気管に排出される。また、吸気弁及び排気弁が開放した場合は、流れが排気管からシリンダーの燃焼室を経由して吸気管へ直接運搬されるようになっている（内部排気ガス再循環）。特に、吸気弁が開いている期間の後半において、排気弁を開くことで、上述した内部排気ガス再循を行うようにしている。

特表２０１０−５００４９７号公報

しかしながら、内部排気ガス再循を行うと、排気管から燃焼室に排気ガスが流入するため、給気管からの燃焼空気が燃焼室に入りにくくなり、燃焼空気によるシリンダ内のエネルギー量が減少し、エンジン出力が低下する。

特に、運転者がスロットルを開いているときに、エンジン出力が低下すると、例えば加速したいのにも拘わらず、減速した感じとなり、運転者の意思と食い違ったドライブ感覚となる。これはドライバビリティが悪いという感じを運転者に与えるおそれがある。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、運転者がスロットルを開いている状態で、内部排気ガス再循が行われても、エンジンの出力低下を回避することができ、ドライバビリティを向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

［１］ 本発明の第１の特徴は、クランク軸（４８）の回転に伴ってシリンダ（７４）内を摺動するピストン（８０）と、クランク軸（４８）に連動して吸気弁（９２）を開閉駆動する吸気カム（１２８）と、同じくクランク軸（４８）に連動して排気弁（９４）を開閉駆動する排気カム（１３０）と、全運転領域で吸気弁（９２）の上流側の吸気通路（８６）で吸気量を制御すべくスロットルアクチュエータ（１１０）により開閉駆動されるスロットル弁（１０４）とを備える内燃機関の制御装置において、前記吸気弁（９２）が開いている期間の少なくとも一部の期間において、前記クランク軸（４８）に連動して前記排気弁（９４）を一時的に開く排気補助カム（１５８）と、エンジン回転数（Ｎｅ）に応じて、前記少なくとも一部の期間において前記排気弁（９４）を一時的に開閉する補助カム作動状態と、前記少なくとも一部の期間において前記排気弁（９４）を開閉しない補助カム非作動状態とを切り換える補助カム制御装置（２１０）と、アクセルの操作量に応じて前記スロットル弁（１０４）を駆動し、吸気通路（８６）を開閉するスロットル制御装置（２１２）とを有し、前記スロットル制御装置（２１２）は、前記スロットル弁（１０４）が開状態で、且つ、前記補助カム作動状態とする場合に、前記スロットル弁（１０４）の開度を所定の開度だけ増加させることを特徴とする。

［２］ 本発明の第２の特徴は、第１の特徴において、前記スロットル制御装置（２１２）は、前記補助カム作動状態の場合に、前記アクセルの操作量が一定である状態が所定時間経過、又は前記アクセルの操作量が減ったときは、前記スロットル弁（１０４）を前記アクセルの操作量に応じた開度とすることを特徴とする。

［３］ 本発明の第３の特徴は、第１の特徴において、前記補助カム制御装置（２１０）は、前記エンジン回転数（Ｎｅ）が所定回転数以上のときに、補助カム非作動状態にすることを特徴とする。

［４］ 本発明の第４の特徴は、第１の特徴において、維持すべきＥＧＲ率をＥａとし、前記スロットル弁（１０４）の開度を所定の開度だけ増加させたときのＥＧＲ率をＥｂとしたとき、０．９Ｅａ＜Ｅｂ＜１．１Ｅａを満足するように、排気補助カム（１５８）のリフト量を設定することで、少なくとも排気ガスの還流量が設定されていることを特徴とする。

［５］ 本発明の第５の特徴は、第１の特徴において、維持すべきＥＧＲ率をＥａとし、前記スロットル弁（１０４）の開度を所定の開度だけ増加させたときのＥＧＲ率をＥｂとしたとき、０．９Ｅａ＜Ｅｂ＜１．１Ｅａを満足するように、排気補助カム（１５８）のリフト量を設定することで、前記スロットル弁（１０４）の開度と排気ガスの還流量とが設定されていることを特徴とする。

［６］ 本発明の第６の特徴は、第４又は第５の特徴において、ＥＧＲ率は、排気ガスの還流量の増加に対して指数関数的に増加する特性を有し、前記維持すべきＥＧＲ率の特性において、前記スロットル弁（１０４）の開度を所定の開度だけ増加させない場合における前記スロットル弁（１０４）の開度での排気ガスの還流量での接線の傾きが１以上であって、且つ、前記維持すべきＥＧＲ率の特性において、設定した前記排気ガスの還流量での接線の傾きが１以上であることを特徴とする。

［７］ 本発明の第７の特徴は、第１の特徴において、前記所定の開度は、前記アクセルの操作の加速度に応じて設定されることを特徴とする。

（１） 第１の特徴によれば、先ず、排気補助カムにより、吸気弁が開いているときに排気弁を開くことで、排気ガスの一部を燃焼室及び吸気通路に再循環させる。これにより、排気ガスのＮＯｘが低減し、排気ガスの浄化効率が向上する。通常、排気ガスの一部を再循環させると、吸入空気量が減ることから、エンジン出力が低下することとなるが、スロットル弁の開度を所定の開度だけ増加させる、すなわち、開け増しするようにしたので、吸気供給量が増加し、運転者がスロットルを開いているときのエンジン出力低下を回避することができる。これは、ドライバビリティの向上につながる。

（２） 第２の特徴によれば、運転者による加速要求がなくなったと判断し、スロットル弁をアクセル（グリップ又はペダル）の操作量に応じた開度とすることで、ＥＧＲ率（燃焼室に戻される排気ガス量（排気還流量）を燃焼室に流入する空気量と排気還流量との合計で割った値）を向上させることができ、排気ガス浄化率を高めることができる。

（３） 第３の特徴によれば、エンジンの高速回転時において、エンジン出力を優先することができ、ドライバビリティの向上を図ることができる。

（４） 第４の特徴によれば、スロットル弁の開度を所定の開度だけ増加させる、すなわち、開け増しを行うと、エンジンの吸気効率（ηｖ）が増加し、ＥＧＲ率が減少する場合があるため、予め維持すべきＥＧＲ率Ｅａを設定し、スロットル開度の開け増しによるＥＧＲ率の低下を考慮して、排気ガスの還流量を通常よりも大きく設定することで、スロットル開度の開け増しによってＥＧＲ率が低下しても、上述のＥＧＲ率Ｅａをほぼ維持することができる。これは、排気ガス浄化性能の維持につながる。

（５） 第５の特徴によれば、スロットル弁の開度を所定の開度だけ増加させる、すなわち、開け増しを行うと、エンジンの吸気効率（ηｖ）が増加し、ＥＧＲ率が減少する場合があるため、予め維持すべきＥＧＲ率Ｅａを設定し、スロットル開度の開け増しによるＥＧＲ率の低下を考慮して、排気ガスの還流量を通常よりも大きく設定すると共に、スロットル弁の開度を設定することで、スロットル開度の開け増しによってＥＧＲ率が低下しても、上述のＥＧＲ率Ｅａをほぼ維持することができる。これは、排気ガス浄化性能の維持につながる。

（６） 第６の特徴によれば、ＥＧＲ率の特性のうち、接線の傾きが急峻な部分を使用することで、設定される排気ガスの還流量を小さく抑えることができ、小さな領域で排気補助カムによる効果と、スロットル弁の開度の開け増しによる効果を得ることができる。

（７） 第７の特徴によれば、運転者がスロットルを開いているときのエンジン出力低下を回避することができると共に、アクセルの操作の加速度に応じて、増加される吸気供給量が設定されるため、運転者のアクセル操作に追従したエンジン出力を得ることができ、ドライバビリティの向上を図ることができる。

本実施の形態に係る制御装置を搭載した自動二輪車を一部省略して示す側面図である。 内燃機関を一部省略し、一部破断して示す左側面図である。 内燃機関のシリンダヘッド及びその近傍の右断面図である。 内燃機関のシリンダヘッド及びその近傍の後断面図である。 本実施の形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。 エンジン回転数に応じた補助カム作動状態と補助カム非作動状態のタイミングを示す説明図である。 本実施の形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。 吸気弁及び排気弁の開閉タイミングを示す特性図である。 スロットル弁の開け増し制御による効果を示す特性図である。 図１０Ａは排気ガス再循環制御を行った場合と行わない場合におけるスロットル開度（目標値Ｏｐ）での吸入空気量の違いを示すグラフであり、図１０Ｂは排気ガス再循環制御を行った場合と行わない場合におけるスロットル開度（目標値Ｏｐ＋開け増し量ｄａ）での吸入空気量の違いを示すグラフである。 スロットル弁の開け増し制御による効果をスロットル開度５％と１０％を例にして示す特性図である。 図１２Ａはスロットル弁の開け増し制御を行った場合のＥＧＲ率の低下を示すグラフであり、図１２Ｂは予めＥＧＲバルブリフト量を上げることで、スロットル弁の開け増し制御を行った場合のＥＧＲ率の低下を抑える原理を示すグラフである。 図１３Ａはスロットル開度に対するＥＧＲ率の変化を示す特性図であり、図１３ＢはＥＧＲバルブリフト量に対するＥＧＲ率の変化を示す特性図である。

以下、本発明に係る内燃機関の制御装置を例えば自動二輪車の内燃機関に適用した実施の形態例を図１〜図１３Ｂを参照しながら説明する。

先ず、本実施の形態に係る自動二輪車の制御装置１０が設置される自動二輪車１２について図１を参照しながら説明する。

自動二輪車１２は、車体フレーム１４と、前輪１６と、後輪１８と、内燃機関２０と、本実施の形態に係る制御装置１０とを有する。

車体フレーム１４は、ヘッドパイプ２４から後方へ１本のメインフレーム２６が若干下向きに延出した後、さらに下方に屈曲して急傾斜部２８を形成して下端部に至っている。また、ヘッドパイプ２４から斜め急角度に下方へダウンフレーム３０が、側面視でメインフレーム２６の急傾斜部２８に略平行に延出している。

メインフレーム２６の急傾斜部２８の上部からはガセット３２を介してシートレール３４が後方に延出し、該シートレール３４の中央部と急傾斜部２８の下部とを連結したバックステー３６がシートレール３４を支持している。

以上のような車体フレーム１４において、ヘッドパイプ２４にはフロントフォーク３８が枢支され、その下端に前輪１６が軸支され、メインフレーム２６の急傾斜部２８の下部に後輪１８を軸支されたリヤフォーク４０が後方へ延出し、その後端に後輪１８が軸支され、リヤフォーク４０と車体フレーム１４のガセット３２との間にリアクッション４２が介装されている。メインフレーム２６の前部には燃料タンク４４が上方から跨るように車体幅方向中央に架設され、燃料タンク４４の後方にシート４６がシートレール３４に支持されて設けられている。

メインフレーム２６とダウンフレーム３０に懸架される内燃機関２０は、ＳＯＨＣ型の空冷式単気筒４サイクル内燃機関であり、車体に対してクランク軸４８（図２参照）を車体幅方向に指向させ、シリンダを若干前傾させてシリンダブロック５０、シリンダヘッド５２、ヘッドカバー５４が起立した姿勢で懸架される。内燃機関２０の若干前傾したシリンダの上部のヘッドカバー５４の上方を燃料タンク４４が覆う位置関係にある。

内燃機関２０のシリンダヘッド５２からは後方に吸気管５６が延出し、スロットルボディを介してエアクリーナ５８に至っており、シリンダヘッド５２から前方に排気管６０が延出し、下方に屈曲して内燃機関２０の下方を後方に延び、後輪１８の右側のマフラー６２に至っている。

次に、内燃機関２０について図２〜図４を参照しながら説明する。

クランク軸４８を軸支するクランクケース６４は、クランク軸４８が配置されるクランク室６６の後方に変速機を収容するミッション室６８が形成され、ミッション室６８からは変速機の出力軸７０が左外方に突出していて、パワーユニットを構成している。クランク室６６の下方には、底壁が幾らか下方に膨出してオイルを貯留するオイル溜め７２が一体に形成される。クランク室６６、ミッション室６８、オイル溜め７２を形成するクランクケース６４は、左右割り構造をしている。

クランクケース６４の前側のクランク室６６の上には、図３に示すように、１本のシリンダ７４を有するシリンダブロック５０と、シリンダブロック５０の上にガスケットを介してシリンダヘッド５２が重ねられ、ヘッドボルト７６によりカムシャフトホルダ７８と共にシリンダヘッド５２、シリンダブロック５０がクランクケース６４（図２参照）に一体に締結され、シリンダヘッド５２の上方を弾性シール部材７９を介してヘッドカバー５４が覆っている。クランクケース６４（図２参照）の上に重ねられるシリンダブロック５０、シリンダヘッド５２及びヘッドカバー５４は、クランクケース６４から若干前傾した姿勢で上方に延出している（図２参照）。

シリンダブロック５０のシリンダ７４内にピストン８０が往復摺動自在に装着され、ピストン８０とクランク軸４８（図２参照）がコンロッド８２により連接されてクランク機構が構成されている。

シリンダヘッド５２には、シリンダ７４に対応して、シリンダ軸線方向でピストン８０に対向して燃焼室８４が形成され、該燃焼室８４から後方に吸気通路８６が延出し、燃焼室８４から前方に排気通路８８が延出しており、燃焼室８４の天井壁には点火栓９０（図４参照）が先端を燃焼室８４に臨ませて取り付けられる。

図３に示すように、シリンダヘッド５２に一体に嵌着された弁ガイドにそれぞれ摺動可能に支持される吸気弁９２及び排気弁９４は、内燃機関２０に備えられる動弁機構９６により駆動されて、吸気通路８６の吸気開口及び排気通路８８の排気開口をクランク軸４８（図２参照）の回転に同期して開閉する。

吸気通路８６の外部延長部９８には、スロットルボディ１００が接続される。外部延長部９８とスロットルボディ１００とはバンド１０２で互いに連結される。スロットルボディ１００には、スロットル弁１０４（バタフライ弁）が軸支される。スロットル弁１０４を支持する軸１０４ａにはギヤ１０６が取り付けられ、ギヤ１０６は中間ギヤ１０８を介してスロットルアクチュエータ１１０としてのスロットルモータ１１２のピニオン１１４に連結されている。スロットルモータ１１２が駆動されると、その回転量に応じてスロットル弁１０４は回動される。このスロットル弁１０４の回動角度つまりスロットル開度によって吸気通路８６に吸入される吸気量が制御される。

また、スロットルボディ１００には、スロットル弁１０４の下流側において吸気通路８６に燃料を噴射するための燃料噴射弁１１６が取り付けられる。燃料噴射弁１１６による燃料噴射量は、スロットル開度、エンジン回転数、大気温度等、各種パラメータに基づいて制御部（ＥＣＵ）で計算される。燃料噴射弁１１６は電磁弁を有しており、電磁弁への通電時間を制御することにより、前記ＥＣＵで計算された量の燃料を吸気通路８６に供給する。

次に、動弁機構９６について図３及び図４を参照しながら説明する。

動弁機構９６は、シリンダヘッド５２の上に固定されたカムシャフトホルダ７８に１本の動弁カム軸１１８が左右方向に指向して軸支されたＳＯＨＣ型の動弁機構であり、動弁カム軸１１８の斜め前後上方にロッカーアームシャフト１２０、１２２がカムシャフトホルダ７８に支持され、後方のロッカーアームシャフト１２２に吸気ロッカーアーム１２４が揺動自在に中央を軸支され、前方のロッカーアームシャフト１２０に排気ロッカーアーム１２６が揺動自在に中央を軸支されている。

動弁カム軸１１８には、外周面に吸気カムロブ１２８と排気カムロブ１３０が並んで形成された円筒状の定常カム部材１３２が圧入して、動弁カム軸１１８に定常カム部材１３２が一体に外嵌されている。

吸気ロッカーアーム１２４は、一端のローラ１３４が定常カム部材１３２の吸気カムロブ１２８に接し、他端が吸気弁９２のバルブステムの上端に接し、他方の排気ロッカーアーム１２６は、一端のローラ１３６が定常カム部材１３２の排気カムロブ１３０に接し、他端が排気弁９４のバルブステムの上端に接しており、動弁カム軸１１８と共に定常カム部材１３２（吸気カムロブ１２８、排気カムロブ１３０）の回転により、吸気ロッカーアーム１２４と排気ロッカーアーム１２６が所定のタイミングで揺動して吸気弁９２と排気弁９４を開閉駆動する。

動弁カム軸１１８は、左軸端部に被動カムチェーンスプロケット１３８が固着されている（図４参照）。

一方、図２に示すように、クランク軸４８には駆動カムチェーンスプロケット１４０が嵌着されており、該駆動カムチェーンスプロケット１４０とその上方の被動カムチェーンスプロケット１３８との間にカムチェーン１４２が架け渡され、クランク軸４８の回転動力がカムチェーン１４２を介して動弁カム軸１１８の回転にクランク軸４８の１／２の回転数で伝達され、クランク軸４８に同期して吸気ロッカーアーム１２４と排気ロッカーアーム１２６を揺動して吸気弁９２と排気弁９４がそれぞれ所要のタイミングで開閉駆動する。

なお、図４に示すように、シリンダブロック５０、シリンダヘッド５２、ヘッドカバー５４の左側部にはカムチェーン室１４４、１４６、１４８内において、図２に示すように、駆動カムチェーンスプロケット１４０とその上方の被動カムチェーンスプロケット１３８との間に架け渡されたカムチェーン１４２の前側部分を僅かに湾曲して上下に長尺に延びたチェーンガイド１５０がガイドし、他方、後方の後側部分を弓形に湾曲したテンションスリッパ１５２が押えるようにして接して、カムチェーン１４２に適度な緊張を維持している。テンションスリッパ１５２は背後をテンションナリフタ１５４により押圧されている。

動弁カム軸１１８は、中心軸孔を有する円筒状部材であり、軸方向中央に最大外径のスプライン形成部と、該スプライン形成部の右方に段部を経て縮径されたカム固定部と、右端においてさらに縮径されたジャーナル部とを有する。

動弁カム軸１１８のカム固定部には定常カム部材１３２が所定の相対角度で圧入固定される。定常カム部材１３２は、排気カムロブ１３０を左側に、吸気カムロブ１２８を右側にして、動弁カム軸１１８のカム固定部に、右側からスプライン形成部に接するまで圧入されるので、排気カムロブ１３０がスプライン形成部に隣接して一体化される。

このように、動弁カム軸１１８には、カム固定部に定常カム部材１３２が一体に外装されると共に、スプライン形成部に可変カム部材１５６がスプライン嵌合される。可変カム部材１５６は、外周面に可変カムロブ１５８（排気補助カム）が右側部に形成されている。可変カムロブ１５８は、大部分の外周が排気カムロブ１３０の基礎円と同径又は若干小径の基礎円をなし、一部所定の位相角度に僅かなリフト量の小さいカム山が突出している。可変カムロブ１５８のリフト量を大きくすると、排気ガスの還流量が多くなる。

動弁カム軸１１８における定常カム部材１３２が圧入されたカム固定部の右側に突出した右端のジャーナル部にはベアリング１６０が嵌合され、可変カム部材１５６がスプライン嵌合されたスプライン形成部の左側の左側円筒部にはベアリング１６２が嵌挿され、さらにフランジ部１６４がキーを介して所定の相対角度で圧入されてベアリング１６２をスプライン形成部との間で挟みつける。

被動カムチェーンスプロケット１３８（図２参照）は、中央の円孔を動弁カム軸１１８のフランジ部１６４より左側に露出した左端に嵌合し、ねじ等によってフランジ部１６４に固着する（図４参照）。

動弁カム軸１１８の中心軸孔には、可変カム部材１５６を摺動変位させるスライダ機構１６５のスライドロッド１６６が左右軸方向に摺動自在に嵌挿される。動弁カム軸１１８の中心軸孔にスライドロッド１６６を挿入し、１本の連結ピン１６８を嵌挿させる。連結ピン１６８は、可変カム部材１５６と一体に移動する。

従って、スライドロッド１６６を中心軸孔内で左右軸方向に摺動すると、一緒に連結ピン１６８が動弁カム軸１１８の長孔に案内されて移動し、連結ピン１６８と一体に可変カム部材１５６が軸方向に移動して変位する。

動弁カム軸１１８の中心軸孔の右端内周面は雌ねじが設けられ、中心軸孔に右方からコイルスプリング１７０が挿入され、フランジ付きボルト１７２が螺合すると、コイルスプリング１７０は、スライドロッド１６６とフランジ付きボルト１７２との間に挟まれてスライドロッド１６６を左方に付勢し、スライドロッド１６６の左端を動弁カム軸１１８より左方に突出させている。こうして、可変カム部材１５６を軸方向に変位させるスライダ軸が構成される。

このように、動弁カム軸１１８の中心軸孔にスライダ機構１６５を構成し、動弁カム軸１１８の外周に定常カム部材１３２、可変カム部材１５６、被動カムチェーンスプロケット１３８及びベアリング１６０、１６２を外装した組み状態で、カムシャフトホルダ７８の左右に相対向して突出する左軸受壁１７４及び右軸受壁１７６の軸孔に左側から挿入され、右側のベアリング１６０が右軸受壁１７６の軸孔に嵌合し、左側のベアリング１６２が左軸受壁１７４の軸孔に嵌合して、動弁カム軸１１８はカムシャフトホルダ７８にベアリング１６０、１６２を介して回転自在に軸支され、定常カム部材１３２と一体に、可変カム部材１５６と共に回転する（図４参照）。なお、右側のベアリング１６０は、右軸受壁１７６の段部に当接して位置決めされ、左側のベアリング１６２は、左軸受壁１７４にボルト１７８により固定される止め板１８０により左方を位置決めされて抜け落ちが防止されている。

図４を参照して、コイルスプリング１７０により左方に付勢されたスライドロッド１６６がコイルスプリング１７０の付勢力に抗して右方に押されると、図４に実線で示すように、連結ピン１６８を介して可変カム部材１５６が右方に摺動変位して定常カム部材１３２の左側の排気カムロブ１３０に近接し、排気ロッカーアーム１２６のローラ１３６が排気カムロブ１３０と可変カムロブ１５８の双方に跨るようにして接するので、排気カムロブ１３０による排気弁９４（図３参照）の通常の開閉タイミングとは別に、可変カムロブ１５８による排気弁９４の開閉がある。この可変カムロブ１５８による排気弁９４の開閉は、ＥＧＲ（排気ガスの再循環）を実行するものである。

一方、スライドロッド１６６がコイルスプリング１７０により左方に移動すると、図４に二点鎖線で示すように、連結ピン１６８を介して可変カム部材１５６が左方に摺動変位して定常カム部材１３２から離れ、所定距離以上離れると、排気ロッカーアーム１２６のローラ１３６は可変カムロブ１５８には接することなく、排気カムロブ１３０のみに接して、排気弁９４は通常の排気弁のタイミングで開閉することになる。

動弁カム軸１１８より左側に突出し、コイルスプリング１７０により左方に付勢されたスライドロッド１６６の左端を右方に押圧してスライダ機構１６５を駆動する可変バルブタイミング駆動機構１８２が被動カムチェーンスプロケット１３８の左側に設けられている（図４参照）。

可変バルブタイミング駆動機構１８２は、補助カムアクチュエータ１８３としての電磁ソレノイド１８４と該電磁ソレノイド１８４の駆動をスライダ機構１６５に伝達する揺動アーム１８６からなり、電磁ソレノイド１８４はヘッドカバー５４の天井壁１８８の上方に固定され、揺動アーム１８６はヘッドカバー５４のカムチェーン室１４８に揺動自在に枢支される。

ヘッドカバー５４は、天井壁１８８と矩形筒状の周壁１９０とで概ね矩形椀状をなす。この天井壁１８８のカムチェーン室１４８を覆う部分の前後方向中央部が上方に厚肉に突出して中央突出部１９２を形成している。中央突出部１９２には、前後方向中央部に所定幅の中央空隙１９４がカムチェーン室１４８側から穿設されており、中央突出部１９２の右側面から左方に穿孔された円孔１９６が中央空隙１９４まで達している。

電磁ソレノイド１８４の円筒状をなす本体の一端面から突出した取付円筒部１９８からプランジャ２００が進退自在に突出している。電磁ソレノイド１８４の本体からは前後に取付フランジ部２０２が延出している。この電磁ソレノイド１８４は、プランジャ２００を左側にして、中央突出部１９２に右側から取り付けられる。

そして、本実施の形態に係る制御装置１０は、図５に示すように、上述した排気補助カム１５８（可変カムロブ）と、補助カム制御装置２１０と、スロットル制御装置２１２とを有する。

補助カム制御装置２１０は、エンジン回転数センサ２１４からのエンジン回転数Ｎｅに応じて、補助カムアクチュエータ１８３を駆動して、補助カム作動状態と補助カム非作動状態とを切り換える。現在どの状態であるかの情報は状態信号としてスロットル制御装置２１２に出力される。補助カム作動状態は、吸気弁９２が開いている期間の一部の期間において、クランク軸４８に連動して排気補助カム１５８を動かすことにより、排気弁９４を一時的に開閉する状態であり、補助カム非作動状態は、上述した一部の期間において、排気弁９４を開閉しない状態を示す。

補助カム制御装置２１０は、図６に示すように、エンジン回転数が例えば３０００〜６０００ｒｐｍの範囲（しきい値範囲）において補助カム作動状態とし、エンジン回転数が３０００ｒｐｍ未満、あるいは６０００ｒｐｍを超えている場合において補助カム非作動状態となるように制御する。

スロットル制御装置２１２は、スロットルアクチュエータ１１０を制御することで、スロットルグリップの操作量に応じて、スロットル弁１０４を駆動し、吸気通路８６を開閉する。スロットルグリップの操作量は、スロットルグリップの内周側に設けられたスロットルパイプの回転角度を検出するスロットルセンサ２１６からの検出値によって得られる。

特に、このスロットル制御装置２１２は、スロットルセンサ２１６からの検出値が、スロットル弁１０４を開く操作を示す場合であって、且つ、補助カム制御装置２１０において補助カム作動状態とする場合に、スロットル弁１０４の開度を所定の開度だけ増加させる、すなわち、開け増しする。この開け増し量ｄａは、例えば予め設定されたマップ情報２１８から得るようにしている。マップ情報２１８は、例えばスロットルグリップの加速度に応じた開け増し量ｄａの情報が配列されている。スロットル制御装置２１２は、スロットルセンサ２１６からの検出値の変化に基づいて加速度を割り出し、割り出した加速度に応じた開け増し量ｄａをマップ情報２１８から読み出す。

スロットル制御装置２１２は、スロットル弁１０４の回動量を検出するスロットル開度センサ２２０からの検出値に基づいて、スロットル弁１０４の開度がスロットルグリップの操作量に応じた開度（目標値Ｏｐ）、あるいは目標値Ｏｐ＋所定の開度（開け増し量ｄａ）となるようにスロットルアクチュエータ１１０をフィードバック制御する。

ここで、本実施の形態に係る制御装置１０の動作を図７のフローチャート及び図８〜図１３Ｂの動作説明図を参照しながら説明する。

先ず、図７のステップＳ１において、エンジンが起動される。この段階では、エンジン回転数Ｎｅがしきい値範囲の下限よりも小さいことから、補助カム制御装置２１０は、補助カム非作動状態に設定する。これにより、図８に示すように、曲線Ｌ１に示す開閉タイミングに従って排気弁９４が動作し、曲線Ｌ２に示す開閉タイミングに従って吸気弁９２が動作する。

図７のステップＳ２において、スロットル制御装置２１２は、スロットルグリップが開操作されているか否かを判別する。この判別は、スロットルセンサ２１６からの検出値に基づいて行われる。

スロットルグリップが開操作されていれば、次のステップＳ３において、補助カム制御装置２１０は、エンジン回転数Ｎｅがしきい値範囲であるか否かを判別する。この判別は、エンジン回転数センサ２１４からの検出値に基づいて行われる。

エンジン回転数Ｎｅがしきい値範囲であれば、次のステップＳ４において、スロットル制御装置２１２は、スロットル弁１０４の開度がスロットルグリップの操作量に応じた開度（目標値Ｏｐ）に、スロットルグリップの加速度に応じた開け増し量ｄａを加えた開度となるようにスロットルアクチュエータ１１０をフィードバック制御する。

その後、ステップＳ５において、補助カム制御装置２１０は、補助カムアクチュエータ１８３を駆動して、補助カム作動状態に設定する。これにより、図８の曲線Ｌ３に示すように、吸気弁９２が開いている期間の後半の期間において、クランク軸４８に連動して排気補助カム１５８が動くことによって、排気弁９４が開閉動作する。すなわち、排気ガスの再循環動作が行われる。

通常、エンジンの出力は、スロットル弁１０４を徐々に開いていくと、図９の実線Ｌａに示すように、スロットル弁１０４の開度に応じて徐々に大きくなるが、エンジン回転数Ｎｅが３０００ｒｐｍとなった段階で、排気ガスの再循環動作が開始されると、実線Ｌｂに示すように、エンジンの出力が落ち込むこととなる。これは、図１０Ａに示すように、排気ガスの再循環動作を行った場合（補助カム作動状態）におけるスロットル開度が目標値Ｏｐでの吸入空気量（点Ｂ参照）が、排気ガスの流入によって、排気ガスの再循環動作を行わない場合（補助カム非作動状態）の吸入空気量（点Ａ参照）よりも低くなり、吸入空気によるシリンダ内のエネルギー量が減少することに起因する。

しかし、本実施の形態では、ステップＳ４において、スロットル開度を、目標値Ｏｐに、スロットルグリップの加速度に応じた開け増し量ｄａを加えた開度としているため、図１０Ｂの点Ｃに示すように、補助カム非作動状態における吸入空気量が、補助カム作動状態における目標値Ｏｐでの吸入空気量とほぼ同じになることから、図９の実線Ｌｃに示すように、エンジン出力の落ち込みは生じなくなる。

そして、図７のステップＳ６において、スロットル制御装置２１２は、スロットルグリップが定常状態（所定時間にわたる一定の開状態）であるか、あるいはスロットルグリップがスロットル弁１０４を閉方向となるように操作されて、スロットルグリップの操作量が減っているか否かが判別される。この判別は、スロットルセンサ２１６からの検出値に基づいて行われる。

スロットルグリップがスロットル弁１０４をさらに開く方向に操作されていれば、ステップＳ４に戻り、ステップＳ４以降の処理を繰り返す。

ステップＳ６において、スロットルグリップが定常状態あるいはスロットルグリップの操作量が減っていると判別された場合は、次のステップＳ７において、スロットル制御装置２１２は、スロットル弁１０４の開度がスロットルグリップの操作量に応じた開度（目標値Ｏｐ）となるようにスロットルアクチュエータ１１０をフィードバック制御する。すなわち、スロットル弁１０４の開け増しを解除する。

上述のステップＳ４〜ステップＳ７での処理を図１１に基づいて説明すると、例えばスロットル開度が５％のエンジン出力の特性に注目したとき、通常は、曲線Ｌｄに示すように、エンジン回転数Ｎｅがしきい値範囲の下限値（例えば３０００ｒｐｍ）となった時点で排気ガスの再循環が開始することから、エンジン出力が低下し、エンジン回転数Ｎｅがしきい値範囲の上限値（例えば６０００ｒｐｍ）となった時点で排気ガスの再循環が終了することから、エンジン出力は、排気ガスの再循環の開始前の出力まで復帰する。これは、スロットル開度が１０％の場合も同様で、曲線Ｌｅに示すように、エンジン出力は５％の場合よりも全体的に上がっているが、排気ガスの再循環の開始に伴ってエンジン出力が低下し、排気ガスの再循環の終了に伴って、エンジン出力が復帰している。

しかし、本実施の形態では、ステップＳ４において、スロットル弁１０４の開け増しを行っていることから、例えば目標値Ｏｐがスロットル開度５％であった場合に、開け増しによって、スロットル開度を１０％まで高めた場合、曲線Ｌｆに示すように、スロットル開度が５％の場合の曲線Ｌｂからスロットル開度が１０％の場合の曲線Ｌｅに移行し、エンジン出力はスロットル開度が１０％の場合にまで高められる。その後、排気ガスの再循環の終了に伴って、曲線Ｌｇに示すように、スロットル開度が１０％の場合の曲線Ｌｅからスロットル開度が５％の場合の曲線Ｌｄに復帰することになる。

一方、図７のステップＳ３において、エンジン回転数Ｎｅがしきい値範囲外であると判別された場合は、ステップＳ８において、補助カム制御装置２１０は、現在の状態が、補助カム非作動状態であれば、そのまま補助カム非作動状態を維持し、現在の状態が、補助カム作動状態であれば、補助カムアクチュエータ１８３を駆動して、補助カム非作動状態に移行させる。

上述したステップＳ２において、スロットルグリップがスロットル弁１０４を閉状態とする操作であると判別された場合、あるいはステップＳ７での処理が終了した段階、あるいはステップＳ８での処理が終了した段階で、次のステップＳ９に進み、終了要求（電源断、エンジン停止要求等）であるか否かが判別される。終了要求でなければ、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２以降の処理を繰り返す。

そして、ステップＳ９において、終了要求と判別された場合に、本実施の形態に係る制御装置１０での処理動作が終了する。

このように、本実施の形態に係る制御装置１０においては、先ず、排気補助カム１５８により、吸気弁９２が開いているときに排気弁９４を開くことで、排気ガスの一部を燃焼室８４及び吸気通路８６に再循環させる。これにより、排気ガスのＮＯｘが低減し、排気ガスの浄化効率が向上する。通常、排気ガスの一部を再循環させると、吸入空気量が減ることから、エンジン出力が低下することとなるが、スロットル弁１０４の開度を所定の開度だけ増加させる、すなわち、開け増しするようにしたので、吸気供給量が増加し、運転者がスロットルを開いているときのエンジン出力低下を回避することができる。これは、ドライバビリティの向上につながる。

特に、スロットルグリップの操作の加速度に応じて、開け増し量を設定するようにしたので、運転者のスロットルグリップの操作に追従したエンジン出力を得ることができ、ドライバビリティの更なる向上を図ることができる。

また、ステップＳ６において、スロットルグリップが定常状態あるいはスロットルグリップの操作量が減っていると判別された場合は、運転者による加速要求がなくなったと判断し、スロットル弁１０４の開け増しを解除して、スロットル弁１０４をスロットルグリップの操作量に応じた開度（目標値Ｏｐ）となるようにしている。その結果、ＥＧＲ率（燃焼室８４に戻される排気ガス量（排気還流量）を燃焼室８４に流入する空気量と排気還流量との合計で割った値）を向上させることができ、排気ガス浄化率を高めることができる。

また、ステップＳ３において、エンジン回転数Ｎｅがしきい値範囲の上限を超えた場合に、補助カム非作動状態にしたので、エンジンの高速回転時において、エンジン出力を優先することができ、ドライバビリティの向上を図ることができる。

ところで、図１２Ａに示すように、排気補助カム１５８による排気ガスの還流量（ＥＧＲバルブリフト量）は一定であることから（点Ｘ参照）、スロットル弁の開け増しを行うと、点Ｙに示すように、吸入空気量が多くなるため、ＥＧＲ率が低下する。すなわち、図１３Ａに示すように、ＥＧＲ率はスロットル開度の増加に伴って低下する。ＥＧＲ率は、排気ガスの浄化等の点からも、予め設定されたＥＧＲ率に維持されることが好ましい。

そこで、本実施の形態では、図３の二点鎖線で示すように、排気補助カム１５８（可変カムロブ）の大きさを、通常の排気補助カムよりも大きくして、図８の実線Ｌ４並びに図１３Ｂに示すように、ＥＧＲバルブリフト量を通常の場合よりも多くする。これにより、図１２Ｂの点Ｚに示すように、ＥＧＲ率の低下を抑制して、通常のＥＧＲ率とほぼ同じＥＧＲ率に維持することができる。この場合、維持すべきＥＧＲ率（通常のＥＧＲ率）をＥａとし、スロットル弁１０４の開度を所定の開度だけ増加させたときのＥＧＲ率をＥｂとしたとき、
０．９Ｅａ＜Ｅｂ＜１．１Ｅａ
を満足するように、少なくとも排気ガスの還流量が設定されることが好ましい。特に好ましくは、上述の大小関係となるように、スロットル弁１０４の開度（目標値Ｏｐ）と排気ガスの還流量とが設定されることである。これにより、排気ガス浄化性能の維持を図ることができる。

そして、設定された少なくとも排気ガスの還流量（あるいはスロットル弁１０４の開度（目標値Ｏｐ）及び排気ガスの還流量）に基づいて排気補助カム１５８の大きさが設定されるが、圧縮行程等で排気弁が開放しないように大きさを設定することが好ましい。

また、本実施の形態では、排気補助カム（可変カムロブ１５８）により排気ガス再循環を行うことで、排気弁９４の下流の空気を排気通路８８から燃焼室８４へ直接導入するため、高温の排気ガスを所望のタイミングで遅延なく燃焼室８４に導入することができる。従って、排気ガスを多量に再循環する等の操作を行うことで、排気ガスの浄化効率を良好にすることができる。なお、例えば四輪の車両においては、排気管から排気ガスを取り出し、ＥＧＲ弁を介して吸気通路に排気ガスを再循環させるため、本実施の形態の排気補助カムを使用する機構よりもタイムラグが発生する。一方、本実施の形態では、上述したように、高温の排気ガスを所望のタイミングで遅延なく燃焼室に導入することができ、しかも、構成自体が小型であることから、配置スペースに制約がある自動二輪車１２等の車両に用いて好適となる。

なお、本発明に係る内燃機関の制御装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…制御装置 １２…自動二輪車
２０…内燃機関 ４８…クランク軸
７４…シリンダ ８０…ピストン
９２…吸気弁 ９４…排気弁
１０４…スロットル弁 １１０…スロットルアクチュエータ
１２８…吸気カムロブ １３０…排気カムロブ
１５８…排気補助カム １８３…補助カムアクチュエータ
２１０…補助カム制御装置 ２１２…スロットル制御装置
２１４…エンジン回転数センサ ２１６…スロットルセンサ
２２０…スロットル開度センサ

Claims (7)

1. クランク軸（４８）の回転に伴ってシリンダ（７４）内を摺動するピストン（８０）と、クランク軸（４８）に連動して吸気弁（９２）を開閉駆動する吸気カム（１２８）と、同じくクランク軸（４８）に連動して排気弁（９４）を開閉駆動する排気カム（１３０）と、全運転領域で吸気弁（９２）の上流側の吸気通路（８６）で吸気量を制御すべくスロットルアクチュエータ（１１０）により開閉駆動されるスロットル弁（１０４）とを備える内燃機関の制御装置において、
   前記吸気弁（９２）が開いている期間の少なくとも一部の期間において、前記クランク軸（４８）に連動して前記排気弁（９４）を一時的に開く排気補助カム（１５８）と、
   エンジン回転数（Ｎｅ）に応じて、前記少なくとも一部の期間において前記排気弁（９４）を一時的に開閉する補助カム作動状態と、前記少なくとも一部の期間において前記排気弁（９４）を開閉しない補助カム非作動状態とを切り換える補助カム制御装置（２１０）と、
   アクセルの操作量に応じて前記スロットル弁（１０４）を駆動し、吸気通路（８６）を開閉するスロットル制御装置（２１２）とを有し、
   前記スロットル制御装置（２１２）は、前記スロットル弁（１０４）が開状態で、且つ、前記補助カム作動状態とする場合に、前記スロットル弁（１０４）の開度を所定の開度だけ増加させ、
   前記スロットル制御装置（２１２）は、前記補助カム作動状態の場合に、前記アクセルの操作量が一定である状態が所定時間経過、又は前記アクセルの操作量が減ったときは、前記スロットル弁（１０４）を前記アクセルの操作量に応じた開度とすることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
   前記所定の開度は、前記アクセルの操作の加速度に応じて設定されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. クランク軸（４８）の回転に伴ってシリンダ（７４）内を摺動するピストン（８０）と、クランク軸（４８）に連動して吸気弁（９２）を開閉駆動する吸気カム（１２８）と、同じくクランク軸（４８）に連動して排気弁（９４）を開閉駆動する排気カム（１３０）と、全運転領域で吸気弁（９２）の上流側の吸気通路（８６）で吸気量を制御すべくスロットルアクチュエータ（１１０）により開閉駆動されるスロットル弁（１０４）とを備える内燃機関の制御装置において、
   前記吸気弁（９２）が開いている期間の少なくとも一部の期間において、前記クランク軸（４８）に連動して前記排気弁（９４）を一時的に開く排気補助カム（１５８）と、
   エンジン回転数（Ｎｅ）に応じて、前記少なくとも一部の期間において前記排気弁（９４）を一時的に開閉する補助カム作動状態と、前記少なくとも一部の期間において前記排気弁（９４）を開閉しない補助カム非作動状態とを切り換える補助カム制御装置（２１０）と、
   アクセルの操作量に応じて前記スロットル弁（１０４）を駆動し、吸気通路（８６）を開閉するスロットル制御装置（２１２）とを有し、
   前記スロットル制御装置（２１２）は、前記スロットル弁（１０４）が開状態で、且つ、前記補助カム作動状態とする場合に、前記スロットル弁（１０４）の開度を所定の開度だけ増加させ、
   前記所定の開度は、前記アクセルの操作の加速度に応じて設定されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項３記載の内燃機関の制御装置において、
   前記スロットル制御装置（２１２）は、前記補助カム作動状態の場合に、前記アクセルの操作量が一定である状態が所定時間経過、又は前記アクセルの操作量が減ったときは、前記スロットル弁（１０４）を前記アクセルの操作量に応じた開度とすることを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 請求項１又は３記載の内燃機関の制御装置において、
   前記補助カム制御装置（２１０）は、前記エンジン回転数（Ｎｅ）が所定回転数以上のときに、補助カム非作動状態にすることを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 請求項１又は３記載の内燃機関の制御装置において、
   維持すべきＥＧＲ率をＥａとし、前記スロットル弁（１０４）の開度を所定の開度だけ増加させたときのＥＧＲ率をＥｂとしたとき、
   ０．９Ｅａ＜Ｅｂ＜１．１Ｅａ
   を満足するように、前記排気補助カム（１５８）のリフト量を設定することで、少なくとも排気ガスの還流量が設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
7. 請求項１又は３記載の内燃機関の制御装置において、
   維持すべきＥＧＲ率をＥａとし、前記スロットル弁（１０４）の開度を所定の開度だけ増加させたときのＥＧＲ率をＥｂとしたとき、
   ０．９Ｅａ＜Ｅｂ＜１．１Ｅａ
   を満足するように、前記排気補助カム（１５８）のリフト量を設定することで、前記スロットル弁（１０４）の開度と排気ガスの還流量とが設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。

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