内燃機関制御装置
【課題】駆動部の不要な変動を抑制することのできる内燃機関制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関１は、オイルの圧力により駆動されるベーン５３へのオイルの供給態様を制御するオイルコントロールバルブ３３を有し、ハウジング５１及びベーン５３によって区画形成される各圧力室５５、５６へのオイルの供給態様をオイルコントロールバルブ３３により制御することを通じて吸気バルブの開閉タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構５と、バルブタイミング可変機構５に供給するオイルの圧力段を可変とする圧力段可変機構７と、を備える。電子制御装置８は、圧力段可変機構７によるオイルの圧力段の変更中にオイルコントロールバルブ３３によって各圧力室５５、５６へのオイルの供給を禁止する。
【解決手段】内燃機関１は、オイルの圧力により駆動されるベーン５３へのオイルの供給態様を制御するオイルコントロールバルブ３３を有し、ハウジング５１及びベーン５３によって区画形成される各圧力室５５、５６へのオイルの供給態様をオイルコントロールバルブ３３により制御することを通じて吸気バルブの開閉タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構５と、バルブタイミング可変機構５に供給するオイルの圧力段を可変とする圧力段可変機構７と、を備える。電子制御装置８は、圧力段可変機構７によるオイルの圧力段の変更中にオイルコントロールバルブ３３によって各圧力室５５、５６へのオイルの供給を禁止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルの圧力により駆動される駆動部及び駆動部へのオイルの供給態様を制御する制御弁を有し、制御弁による駆動部へのオイルの供給態様の制御を通じて内燃機関の運転状態を可変とする運転状態可変機構と、運転状態可変機構に供給するオイルの圧力段を機関運転状態に応じて可変とする圧力段可変機構と、を備える内燃機関制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の内燃機関制御装置としては例えば特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載のものも含め、従来一般の内燃機関では、オイルポンプから供給されるオイルの圧力により駆動されて、機関バルブの開閉タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構が設けられている。具体的には、バルブタイミング可変機構は、機関出力軸により回転駆動されるハウジングと、同ハウジングに収容されるベーンとを有しており、これらハウジングとベーンとによって圧力室が区画されている。そして、この圧力室に供給されるオイルの圧力を機関運転状態に応じて制御弁によって調整することにより、ハウジングとベーンとの相対回転位相が変更され、この相対回転位相の変更を通じて機関バルブの開閉タイミングがそのときどきの機関運転状態に適したタイミングに変更される。
【０００３】
また従来、機関駆動式のオイルポンプから吐出されたオイルを機関の各部に供給するに先立ち調圧するリリーフ弁が周知である。こうしたリリーフ弁は、オイルポンプから供給されるオイルの圧力が所定のリリーフ圧以上となると開弁して余剰のオイルをオイルポンプの上流側にリリーフすることで、機関の各部に供給するオイルの圧力を調整する。
【０００４】
また近年、機関運転状態に応じてリリーフ弁のリリーフ圧を段階的に変更することにより、機関の各部に供給するオイルの圧力段を可変とする圧力段可変機構が開発されるに至っている。こうした圧力段可変機構としては、例えば機関の各部に供給するオイルの圧力段を高圧段と低圧段との２段階で変更するものがある（例えば特許文献２参照）。こうした圧力段可変機構を備える内燃機関制御装置によれば、例えば機関の各部に供給するオイルの圧力をそれほど高くする必要のない低負荷低回転時においてはオイルの圧力段を低圧段とすることで、オイルポンプの駆動に伴い機関負荷が増大することを抑制することができる。また、機関の各部に供給するオイルの圧力をある程度高くする必要のある高負荷高回転時においてはオイルの圧力段を高圧段とすることで、オイルによる十分な潤滑や冷却等を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７―６４０２２号公報
【特許文献２】特開２０１０―１１６８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したバルブタイミング可変機構と圧力段可変機構とを併せ備える内燃機関にあっては、以下の問題が生じるおそれがある。すなわち、圧力段可変機構によりオイルの圧力段を低圧段から高圧段に変更する際や高圧段から低圧段に変更する際には、圧力段可変機構によって調圧されたオイルの圧力が急激に上昇或いは低下するとともに、これに伴ってオイルの圧力に脈動が生じる。そのため、バルブタイミング可変機構の圧力室に圧力脈動の生じたオイルが供給されることにより、ベーンが不要に変動することとなる。その結果、ベーンがハウジングに衝突するといった問題や、機関バルブのバルブタイミングが不要に変動するといった問題が生じる。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動部の不要な変動を抑制することのできる内燃機関制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、オイルの圧力により駆動される駆動部及び前記駆動部へのオイルの供給態様を制御する制御弁を有し、前記制御弁による前記駆動部へのオイルの供給態様の制御を通じて内燃機関の運転状態を可変とする運転状態可変機構と、前記運転状態可変機構に供給するオイルの圧力段を機関運転状態に応じて可変とする圧力段可変機構と、を備える内燃機関を制御する制御装置において、前記圧力段可変機構によるオイルの圧力段の変更中に前記駆動部へのオイルの供給を禁止する禁止手段を備えることをその要旨としている。
【０００９】
同構成によれば、圧力段可変機構によるオイルの圧力段の変更中、すなわち圧力段可変機構によって調圧されたオイルの圧力が急激に変化することに伴いオイルの圧力脈動が生じる状態であるときには、禁止手段を通じて駆動部へのオイルの供給が禁止される。従って、圧力脈動の生じたオイルが駆動部に供給されることを抑制することができ、駆動部の不要な変動を抑制することができるようになる。
【００１０】
（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関制御装置において、前記禁止手段は、前記運転状態可変機構へのオイルの供給態様を制御する制御弁であることをその要旨としている。
【００１１】
同構成によれば、運転状態可変機構を構成する制御弁によって、圧力段可変機構によるオイルの圧力段の変更中に駆動部へのオイルの供給を禁止するようにしている。従って、駆動部へのオイルの供給を禁止する禁止手段を実現する上で新たな機械的構成の追加が不要となる。
【００１２】
（３）請求項１又は請求項２に記載の発明は、請求項３に記載の発明によるように、前記駆動部は、機関出力軸により回転駆動されるハウジングと、同ハウジングに収容されるベーンとを有し、これらハウジングとベーンとによって区画される圧力室に供給されるオイルの圧力に応じてこれらハウジングとベーンとの相対回転位相が変更されるものであり、前記運転状態可変機構は、前記制御弁による前記圧力室へのオイルの供給態様の制御を通じて前記ハウジングに対する前記ベーンの相対回転位相を変更することにより機関バルブの開閉タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構であるといった態様をもって具体化することができる。こうしたバルブタイミング可変機構を備える内燃機関に対して請求項１に記載の発明を適用すれば、オイルの圧力脈動に起因するベーンの不要な変動を抑制することができ、ベーンがハウジングに衝突するといった問題や、機関バルブのバルブタイミングが不要に変動するといった問題の発生を抑制することができるようになる。
【００１３】
（４）圧力段可変機構が機関回転速度に応じてオイルの圧力段を変更する構成にあっては、例えば請求項４に記載の発明によるように、機関回転速度がオイルの圧力段の変更期間に対応する所定範囲内にあるときに駆動部へのオイルの供給を禁止するといった態様をもって具体化することが望ましい。この場合、機関回転速度が所定範囲内にあるときに、圧力段可変機構によるオイルの圧力段が変更されるとともに、禁止手段による駆動部へのオイルの供給が禁止されることとなる。従って、圧力段可変機構によりオイルの圧力段が変更されている期間を的確に把握することができ、禁止手段を通じて駆動部へのオイルの供給を禁止する期間を的確に設定することができるようになる。
【００１４】
（５）請求項１〜請求項４に記載の発明は、請求項５に記載の発明によるように、前記圧力段可変機構は、機関駆動式のオイルポンプから供給されるオイルの圧力が所定のリリーフ圧以上となると開弁して余剰のオイルを前記オイルポンプの上流側にリリーフするリリーフ弁と、前記リリーフ弁のリリーフ圧を段階的に変更するリリーフ圧変更部とを有するといった態様をもって具体化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る内燃機関制御装置の一実施形態について、内燃機関におけるオイル供給システム及びバルブタイミング可変機構を中心とした概略構成を示す概略構成図。
【図２】同実施形態における機関回転速度と圧力段可変機構により調圧されたオイルの圧力との関係を示すグラフであって、機関回転速度の上昇時におけるオイルの圧力の推移を説明するためのグラフ。
【図３】同実施形態における機関回転速度と圧力段可変機構により調圧されたオイルの圧力との関係を示すグラフであって、機関回転速度の低下時におけるオイルの圧力の推移を説明するためのグラフ。
【図４】同実施形態におけるＯＣＶ制御の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１〜図３を参照して、本発明に係る内燃機関制御装置を車載内燃機関の制御装置として具体化した一実施形態について詳細に説明する。
図１に、本実施形態の内燃機関１におけるオイル供給システム及びバルブタイミング可変機構５を中心とした概略構成を示す。
【００１７】
図１に示すように、内燃機関１には、オイルパン２の内部に貯留されているオイルを内燃機関１の各部に対して供給するための供給通路３が設けられている。供給通路３には、内燃機関１により駆動されてオイルを吸引・吐出するオイルポンプ４が設けられている。オイルポンプ４は、内燃機関１の運転に伴って駆動されることにより、供給通路３を通じてオイルパン２内のオイルを吸引するとともに、供給通路３の下流側に吐出することで、吸気バルブの開閉タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構５に供給される。尚、ここでは図示を割愛するが、オイルポンプ４から吐出されるオイルは、オイルの圧力により駆動されるその他の各種駆動装置や、オイルによって潤滑すべき被潤滑部、オイルによって冷却すべき被冷却部等にも供給されるようになっている。
【００１８】
バルブタイミング可変機構５は、円筒状のハウジング５１と、同ハウジング５１の内部において回転自在に収容されるベーン５３とを備えている。これらハウジング５１及びベーン５３はそれぞれ図中に矢印Ａにて示す回転方向Ａに回転可能に設けられている。
【００１９】
ハウジング５１は機関出力軸であるクランクシャフトからの動力がタイミングベルト（図示略）を介して伝達される。また、ハウジング５１の内周面には、断面略扇状をなす２つの凹部５２が同ハウジング５１の回転中心を挟んで互いに対向する態様にて形成されている。
【００２０】
ベーン５３は、吸気バルブを開閉駆動する吸気カムシャフトに連結されている。また、ベーン５３には上記凹部５２に収容される態様にて断面略扇状をなす２つの凸部５４が同ベーン５３の回転中心を挟んで１８０度間隔にて設けられている。
【００２１】
また、ハウジング５１の内部において、回転方向Ａにおいてベーン５３の凸部５４の後側及び前側には、凹部５２と凸部５４とにより区画される２つの圧力室５５，５６（進角側圧力室５５、遅角側圧力室５６）がそれぞれ区画形成される。
【００２２】
進角側圧力室５５には、同圧力室５５にオイルを供給する或いは同圧力室５５からオイルを排出するための進角側オイル通路３１が接続されている。また、遅角側圧力室５６には、同圧力室５６にオイルを供給或いは同圧力室５５からオイルを排出するための遅角側オイル通路３２が接続されている。進角側オイル通路３１及び遅角側オイル通路３２はそれぞれオイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶ）３３を介して供給通路３及び排出通路９に接続可能となっている。
【００２３】
ＯＣＶ３３は電磁式の４ポート方向弁であり、電子制御装置８により制御される。そして、ＯＣＶ３３の開閉態様（進角モード、遅角モード、保持モード）を切り替えることにより各オイル通路３１，３２を通じてのオイルの供給態様或いは排出態様が切り替えられることで、各圧力室５５，５６におけるオイルの圧力が調節される。
【００２４】
こうしたバルブタイミング可変機構５において、各圧力室５５，５６におけるオイルの圧力を変更することによりハウジング５１とベーン５３との相対回転位相が変更されることで、クランクシャフトと吸気カムシャフトとの相対回転位相が変更されて、吸気バルブの開閉タイミングが変更される。
【００２５】
具体的には、ＯＣＶ３３の開閉モードを進角モードに設定すると、進角側圧力室５５にオイルが供給される一方、遅角側圧力室５６からオイルが排出されるようになり、ハウジング５１に対してベーン５３が回転方向Ａに向けて相対的に回転することで、吸気バルブの開閉タイミングが進角するようになる。
【００２６】
また、ＯＣＶ３３の開閉モードを遅角モードとすると、遅角側圧力室５６にオイルが供給される一方、進角側圧力室５５からオイルが排出されるようになり、ハウジング５１に対してベーン５３が回転方向Ａとは反対の方向に向けて相対的に回転することで、吸気バルブの開閉タイミングが遅角するようになる。
【００２７】
また、ＯＣＶ３３の開閉モードを保持モードとすると、供給通路３と各オイル通路３１、３２との連通が遮断されるとともに、排出通路９と各オイル通路３１、３２との連通が遮断されるようになり、ハウジング５１に対してベーン５３が相対的に回転停止することで、吸気バルブの開閉タイミングが保持されるようになる。
【００２８】
また、供給通路３においてＯＣＶ３３の上流側には、オイルポンプ４の下流側と上流側とを接続するリリーフ通路６が設けられている。リリーフ通路６には、内燃機関１の各部に対して供給するオイルの圧力段を高圧段と低圧段との２段階に変更する圧力段可変機構７が設けられている。圧力段可変機構７は、オイルポンプ４から供給されるオイルの圧力Ｐが所定のリリーフ圧力ＰＲ以上となると開弁して余剰のオイルをオイルポンプ４の上流側にリリーフするリリーフ弁７１と、リリーフ弁７１のリリーフ圧ＰＲを第１のリリーフ圧ＰＲ１とこれよりも高い第２のリリーフ圧ＰＲ２との２段階に変更するリリーフ圧変更部７２とを備えている。リリーフ圧変更部７２は電子制御装置８により駆動制御される。
【００２９】
電子制御装置８には、機関回転速度ＮＥを検出する機関回転速度センサ８１の出力信号や、吸入空気量ＧＡを検出する吸入空気量センサ８２の出力信号、アクセルペダルの踏み込み量であるアクセル開度ＡＣＣＰを検出するアクセル開度センサ８３が入力されている。更に、電子制御装置８には、オイルの温度ＴＨＯを検出するオイル温度センサ８４の出力信号等の各種センサからの出力信号が入力されている。
【００３０】
電子制御装置８は、これら各種のセンサの出力信号に基づいて機関運転状態を把握するとともに、機関運転状態に応じてバルブタイミング可変機構５や圧力段可変機構７（リリーフ圧変更部７２）を含む内燃機関１の制御を実行する。
【００３１】
バルブタイミング可変機構５により吸気バルブの開閉タイミングを変更する制御（以下、バルブタイミング制御）では、各圧力室５５、５６に供給されるオイルの圧力を機関運転状態に応じてＯＣＶ３３によって調整することにより、吸気バルブの開閉タイミングがそのときどきの機関運転状態に適したタイミングに変更される。
【００３２】
次に、圧力段可変機構７によりオイルの圧力段を変更する制御（以下、圧力段制御）について説明する。本実施形態の圧力段制御では、機関回転速度ＮＥに応じてオイルの圧力段を変更する。具体的には、機関回転速度ＮＥの上昇時において、機関回転速度ＮＥが第１の回転速度Ｎ１以上となると、リリーフ圧変更部７２によってリリーフ弁７１のリリーフ圧ＰＲが第１のリリーフ圧ＰＲ１から同リリーフ圧ＰＲ１よりも大きい第２のリリーフ圧ＰＲ２（＞ＰＲ１）に変更される。また、機関回転速度ＮＥの低下時において、第１の回転速度Ｎ１以下となると、リリーフ圧変更部７２によってリリーフ弁７１のリリーフ圧ＰＲが第２のリリーフ圧ＰＲ２から第１のリリーフ圧ＰＲ１に変更される。
【００３３】
ここで、図２を参照して、機関回転速度ＮＥの上昇時における圧力段可変機構７により調圧されたオイルの圧力Ｐの推移について説明する。
図２に示すように、機関回転速度ＮＥが「０」から第１の回転速度Ｎ１までの範囲においては、リリーフ弁７１のリリーフ圧ＰＲが第１のリリーフ圧ＰＲ１に設定される。このため、機関回転速度ＮＥが上昇して「Ｎ０」（０＜Ｎ０＜Ｎ１）以上となり、リリーフ弁７１に作用するオイルの圧力が第１のリリーフ圧ＰＲ１以上となると、リリーフ弁７１が開弁する。これにより、余剰のオイルがリリーフされるようになるため、オイルの圧力Ｐは低圧段に対応した大きさとなる。また、機関回転速度ＮＥの上昇に対するオイルの圧力Ｐの上昇度合は、「０」から「Ｎ０」までの範囲に比べて小さくなる。
【００３４】
機関回転速度ＮＥが更に上昇して第１の回転速度Ｎ１以上となると、リリーフ弁７１のリリーフ圧ＰＲがそれまでの第１のリリーフ圧ＰＲ１からそれよりも大きい第２のリリーフ圧ＰＲ２に変更される。このため、それまで行なわれていたリリーフ弁７１によるオイルのリリーフが行なわれなくなることで、オイルの圧力Ｐは急激に上昇するようになる。
【００３５】
そして、機関回転速度ＮＥが更に上昇して第２の回転速度Ｎ２以上となり、リリーフ弁７１に作用するオイルの圧力が第２のリリーフ圧ＰＲ２以上となると、リリーフ弁７１が再び開弁する。これにより、余剰のオイルがリリーフされるようになるため、オイルの圧力Ｐは高圧段に対応した大きさとなる。また、機関回転速度ＮＥの上昇に対するオイルの圧力Ｐの上昇度合は、第１の回転速度Ｎ１から第２の回転速度Ｎ２までの範囲に比べて小さくなる。
【００３６】
次に、図３を参照して、機関回転速度ＮＥの低下時における圧力段可変機構７により調圧されたオイルの圧力Ｐの推移について説明する。
図３に示すように、機関回転速度ＮＥの低下時に、機関回転速度ＮＥが第１の回転速度Ｎ１以下となると、リリーフ弁７１のリリーフ圧ＰＲがそれまでの第２のリリーフ圧ＰＲ２から第１のリリーフ圧ＰＲ１に変更される。このため、機関回転速度ＮＥが第１の回転速度Ｎ１以上の範囲に比べて多くのオイルがリリーフされるようになることで、オイルの圧力Ｐは急激に低下するようになる。
【００３７】
そして、機関回転速度ＮＥが更に低下して第３の回転速度Ｎ３以下となると、オイルの圧力Ｐは低圧段に対応した大きさとなる。
こうした圧力段制御を行なうことにより、例えば内燃機関１の各部に供給するオイルの圧力をそれほど高くする必要のない低回転時においてはオイルの圧力段を低圧段とすることで、オイルポンプ４の駆動に伴う機関負荷の増大が抑制されるようになる。また、内燃機関１の各部に供給するオイルの圧力をある程度高くする必要のある高回転時においてはオイルの圧力段を高圧段とすることで、オイルによる十分な潤滑や冷却等が図られるようになる。
【００３８】
ところで、本実施形態の内燃機関１は、バルブタイミング可変機構５と圧力段可変機構７とを併せ備えていることから、以下の問題が生じるおそれがある。すなわち、圧力段可変機構７によりオイルの圧力段を低圧段から高圧段に変更する際、より詳細には、先の図２の例において、機関回転速度ＮＥが第１の回転速度Ｎ１から第２の回転速度Ｎ２までの範囲内にあるときには、圧力段可変機構７によって調圧されたオイルの圧力Ｐが急激に上昇するとともに、これに伴ってオイルの圧力に脈動が生じる。また、圧力段可変機構７によりオイルの圧力段を高圧段から低圧段に変更する際、より詳細には、先の図３の例において、機関回転速度ＮＥが第１の回転速度Ｎ１から第３の回転速度Ｎ３までの範囲内にあるときには、圧力段可変機構７によって調圧されたオイルの圧力Ｐが急激に低下するとともに、これに伴ってオイルの圧力に脈動が生じる。そのため、バルブタイミング可変機構５の圧力室５５、５６に圧力脈動の生じたオイルが供給されることにより、ベーン５３が不要に変動することとなる。その結果、ベーン５３がハウジング５１に衝突するといった問題や、吸気バルブのバルブタイミングが不要に変動するといった問題が生じる。
【００３９】
そこで、本実施形態では、以下に説明するＯＣＶ制御を実行することにより、圧力脈動の生じたオイルが各圧力室５５、５６に供給されることを抑制して、ベーン５３の不要な変動の抑制を図るようにしている。
【００４０】
次に、図４を参照して、本実施形態におけるＯＣＶ制御について説明する。尚、図４は、ＯＣＶ制御の処理手順を示すためのフローチャートである。尚、このフローチャートに示される一連の処理は、機関運転中に所定期間毎に繰り返し実行される。
【００４１】
図４に示すように、この一連の処理では、まず、ステップＳ１の処理として、圧力段可変機構７によるオイルの圧力段の変更中であるか否かを判断する。具体的には、機関回転速度ＮＥがオイルの圧力段の変更期間に対応する所定範囲内にあるか否かを判断する。ここで、機関回転速度ＮＥの上昇時においては、上記所定範囲を第１の回転速度Ｎ１と第２の回転速度Ｎ２とに基づいて設定している。また、機関回転速度ＮＥの低下時においては、上記所定範囲を第１の回転速度Ｎ１と第３の回転速度Ｎ３とに基づいて設定している。より詳細には、機関回転速度ＮＥの上昇時においては、上記所定範囲を第１の回転速度Ｎ１から第２の回転速度Ｎ２までの範囲としている。また、機関回転速度ＮＥの低下時においては、上記所定範囲を第３の回転速度Ｎ３から第１の回転速度Ｎ１までの範囲としている。
【００４２】
上記ステップＳ１において、オイルの圧力段の変更中ではない場合（ステップＳ１：「ＮＯ」）には、本制御の実行タイミングではないとして、この一連の処理を一旦終了する。
【００４３】
一方、オイルの圧力段の変更中である場合（ステップＳ１：「ＹＥＳ」）には、各圧力室５５、５６に向けて供給されるオイルの圧力が急激に変化することに伴いオイルの圧力脈動が生じる状態であるとして、これら圧力室５５、５６へのオイルの供給を禁止すべく、次に、ステップＳ２に進んで、ＯＣＶ３３の開閉モードを保持モードに設定して、この一連の処理を一旦終了する。
【００４４】
尚、本実施形態におけるハウジング５１及びベーン５３によって区画形成される各圧力室５５、５６が本発明に係る駆動部に相当する。また、バルブタイミング可変機構５が本発明に係る運転状態可変機構に相当する。また、ＯＣＶ３３が本発明に係る制御弁に相当する。
【００４５】
以上説明した本実施形態に係る内燃機関制御装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、圧力段可変機構７によるオイルの圧力段の変更中にＯＣＶ３３によって各圧力室５５、５６へのオイルの供給を禁止するようにした。これにより、圧力段可変機構７によるオイルの圧力段の変更中、すなわち進角側圧力室５５或いは遅角側圧力室５６に向けて供給されるオイルの圧力が急激に変化することに伴いオイルの圧力脈動が生じる状態であるときには、これら圧力室５５、５６へのオイルの供給が禁止される。従って、圧力脈動の生じたオイルが各圧力室５５、５６に供給されることを抑制することができ、ベーン５３の不要な変動を抑制することができるようになる。その結果、ベーン５３がハウジング５１に衝突するといった問題や、吸気バルブのバルブタイミングが不要に変動するといった問題の発生を抑制することができるようになる。
【００４６】
（２）本実施形態では、バルブタイミング可変機構５を構成するＯＣＶ３３によって、圧力段可変機構７によるオイルの圧力段の変更中に各圧力室５５、５６へのオイルの供給を禁止するようにしている。従って、各圧力室５５、５６へのオイルの供給を禁止する構成を実現する上で新たな機械的構成の追加が不要となる。
【００４７】
（３）本実施形態では、圧力段可変機構７を機関回転速度ＮＥに応じてオイルの圧力段を変更するものとした。また、機関回転速度ＮＥがオイルの圧力段の変更期間に対応する所定範囲内にあるときに各圧力室５５、５６へのオイルの供給を禁止するようにした。これにより、機関回転速度ＮＥが上記所定範囲内にあるときに、圧力段可変機構７によるオイルの圧力段が変更されるとともに、オイルコントロールバルブ３３による各圧力室５５、５６へのオイルの供給が禁止されることとなる。従って、圧力段可変機構７によりオイルの圧力段が変更されている期間を的確に把握することができ、オイルコントロールバルブ３３を通じて各圧力室５５、５６へのオイルの供給を禁止する期間を的確に設定することができるようになる。
【００４８】
尚、本発明にかかる内燃機関制御装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記実施形態のＯＣＶ制御では、ＯＣＶ３３の開閉モードを保持モードに設定するための条件となる所定範囲（以下、保持モード設定範囲）を、機関回転速度ＮＥの上昇時においては、第１の回転速度Ｎ１から第２の回転速度Ｎ２までの範囲（Ｎ１〜Ｎ２）とした。また、機関回転速度ＮＥの低下時においては、第３の回転速度Ｎ３から第１の回転速度Ｎ１までの範囲（Ｎ３〜Ｎ１）とした。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、作動指令が出力されてからＯＣＶ３３が実際に保持モードとなるまでには所定の時間遅れが存在することや、機関回転速度ＮＥが上記所定範囲外となった後においてもしばらくの間はオイルの圧力脈動の影響が残存するおそれがあることを考慮することにより、保持モード設定範囲を、上記実施形態にて例示した範囲よりもある程度大きく設定するようにしてもよい。
【００４９】
・上記実施形態の圧力段制御では、機関回転速度ＮＥの上昇時及び低下時の双方で、機関回転速度ＮＥが第１の回転速度Ｎ１以上となる、或いは第１の回転速度Ｎ１以下となることをもってオイルの圧力段を低圧段から高圧段へと変更する、或いは高圧段から低圧段へと変更するようにした。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、他に例えば、機関回転速度ＮＥの上昇時には上記実施形態と同様に第１の回転速度Ｎ１を採用する一方、機関回転速度ＮＥの低下時には第１の回転速度Ｎ１よりも小さい所定の回転速度ＮＸ以下となることをもってオイルの圧力段を高圧段から低圧段に変更するようにしてもよい。尚、この場合には、所定の回転速度ＮＸに基づいてＯＣＶ制御における機関回転速度ＮＥの所定範囲を適宜設定するようにすればよい。
【００５０】
・オイルの圧力Ｐの急激な上昇や低下の態様は、オイルの温度ＴＨＯによっても大きく変化することから、オイル温度センサ８４からの出力信号から把握されるオイルの温度ＴＨＯに基づいて、ＯＣＶ制御におけるＯＣＶ制御における機関回転速度ＮＥの所定範囲を可変設定するようにしてもよい。
【００５１】
・上記実施形態及びその変形例では、リリーフ弁７１及びリリーフ圧変更部７２を有する圧力段可変機構７について例示したが、圧力段可変機構の構成はこれに限られるものではなく、他に例えば、吐出するオイルの圧力段を可変とするオイルポンプを採用することにより圧力段可変機構を具現化するようにしてもよい。
【００５２】
・上記実施形態及びその変形例では、圧力段可変機構を機関回転速度ＮＥに応じてオイルの圧力段を変更するものとし、機関回転速度ＮＥがオイルの圧力段の変更期間に対応する所定範囲内にあるときに各圧力室５５、５６へのオイルの供給を禁止するようにした。しかしながら、圧力段可変機構が機関負荷に応じてオイルの圧力段を変更する構成にあっては、機関負荷がオイルの圧力段の変更期間に対応する所定範囲内にあるときに各圧力室５５、５６へのオイルの供給を禁止するものとすればよい。
【００５３】
・上記実施形態では、吸気バルブの開閉タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構５について例示したが、バルブタイミング可変機構の構成はこれに限られるものではなく、他に例えば、排気バルブの開閉タイミングを可変とするものとしてもよい。また、吸気バルブの開閉タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構と、排気バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構とを併せ備えるものとしてもよい。
【００５４】
・上記実施形態及びその変形例では、運転状態可変機構を、機関バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構として具現化したが、本発明に係る運転状態可変機構はこれに限られるものではない。要するに、オイルの圧力により駆動される駆動部及び駆動部へのオイルの供給態様を制御する制御弁を有し、制御弁による駆動部へのオイルの供給態様の制御を通じて内燃機関の運転状態を可変とするものであればよい。
【００５５】
・上記実施形態及びその変形例では、バルブタイミング可変機構を構成するＯＣＶ３３（制御弁）によって、圧力段可変機構によるオイルの圧力段の変更中に各圧力室（駆動部）へのオイルの供給を禁止する禁止手段を具現化した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、制御弁とは別に駆動部へのオイルの供給を禁止する弁を設けるようにすることもできる。
【符号の説明】
【００５６】
１…内燃機関、２…オイルパン、３…供給通路、３１…進角側オイル通路、３２…遅角側オイル通路、３３…オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）、４…オイルポンプ、５…バルブタイミング可変機構、５１…ハウジング、５２…凹部、５３…ベーン、５４…凸部、５５…進角側圧力室、５６…遅角側圧力室、６…リリーフ通路、７…圧力段変更機構、７１…リリーフ弁、７２…リリーフ圧変更部、８…電子制御装置、８１…機関回転速度センサ、８２…吸入空気量センサ、８３…アクセル開度センサ、８４…オイル温度センサ、９…排出通路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルの圧力により駆動される駆動部及び駆動部へのオイルの供給態様を制御する制御弁を有し、制御弁による駆動部へのオイルの供給態様の制御を通じて内燃機関の運転状態を可変とする運転状態可変機構と、運転状態可変機構に供給するオイルの圧力段を機関運転状態に応じて可変とする圧力段可変機構と、を備える内燃機関制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の内燃機関制御装置としては例えば特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載のものも含め、従来一般の内燃機関では、オイルポンプから供給されるオイルの圧力により駆動されて、機関バルブの開閉タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構が設けられている。具体的には、バルブタイミング可変機構は、機関出力軸により回転駆動されるハウジングと、同ハウジングに収容されるベーンとを有しており、これらハウジングとベーンとによって圧力室が区画されている。そして、この圧力室に供給されるオイルの圧力を機関運転状態に応じて制御弁によって調整することにより、ハウジングとベーンとの相対回転位相が変更され、この相対回転位相の変更を通じて機関バルブの開閉タイミングがそのときどきの機関運転状態に適したタイミングに変更される。
【０００３】
また従来、機関駆動式のオイルポンプから吐出されたオイルを機関の各部に供給するに先立ち調圧するリリーフ弁が周知である。こうしたリリーフ弁は、オイルポンプから供給されるオイルの圧力が所定のリリーフ圧以上となると開弁して余剰のオイルをオイルポンプの上流側にリリーフすることで、機関の各部に供給するオイルの圧力を調整する。
【０００４】
また近年、機関運転状態に応じてリリーフ弁のリリーフ圧を段階的に変更することにより、機関の各部に供給するオイルの圧力段を可変とする圧力段可変機構が開発されるに至っている。こうした圧力段可変機構としては、例えば機関の各部に供給するオイルの圧力段を高圧段と低圧段との２段階で変更するものがある（例えば特許文献２参照）。こうした圧力段可変機構を備える内燃機関制御装置によれば、例えば機関の各部に供給するオイルの圧力をそれほど高くする必要のない低負荷低回転時においてはオイルの圧力段を低圧段とすることで、オイルポンプの駆動に伴い機関負荷が増大することを抑制することができる。また、機関の各部に供給するオイルの圧力をある程度高くする必要のある高負荷高回転時においてはオイルの圧力段を高圧段とすることで、オイルによる十分な潤滑や冷却等を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７―６４０２２号公報
【特許文献２】特開２０１０―１１６８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したバルブタイミング可変機構と圧力段可変機構とを併せ備える内燃機関にあっては、以下の問題が生じるおそれがある。すなわち、圧力段可変機構によりオイルの圧力段を低圧段から高圧段に変更する際や高圧段から低圧段に変更する際には、圧力段可変機構によって調圧されたオイルの圧力が急激に上昇或いは低下するとともに、これに伴ってオイルの圧力に脈動が生じる。そのため、バルブタイミング可変機構の圧力室に圧力脈動の生じたオイルが供給されることにより、ベーンが不要に変動することとなる。その結果、ベーンがハウジングに衝突するといった問題や、機関バルブのバルブタイミングが不要に変動するといった問題が生じる。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動部の不要な変動を抑制することのできる内燃機関制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、オイルの圧力により駆動される駆動部及び前記駆動部へのオイルの供給態様を制御する制御弁を有し、前記制御弁による前記駆動部へのオイルの供給態様の制御を通じて内燃機関の運転状態を可変とする運転状態可変機構と、前記運転状態可変機構に供給するオイルの圧力段を機関運転状態に応じて可変とする圧力段可変機構と、を備える内燃機関を制御する制御装置において、前記圧力段可変機構によるオイルの圧力段の変更中に前記駆動部へのオイルの供給を禁止する禁止手段を備えることをその要旨としている。
【０００９】
同構成によれば、圧力段可変機構によるオイルの圧力段の変更中、すなわち圧力段可変機構によって調圧されたオイルの圧力が急激に変化することに伴いオイルの圧力脈動が生じる状態であるときには、禁止手段を通じて駆動部へのオイルの供給が禁止される。従って、圧力脈動の生じたオイルが駆動部に供給されることを抑制することができ、駆動部の不要な変動を抑制することができるようになる。
【００１０】
（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関制御装置において、前記禁止手段は、前記運転状態可変機構へのオイルの供給態様を制御する制御弁であることをその要旨としている。
【００１１】
同構成によれば、運転状態可変機構を構成する制御弁によって、圧力段可変機構によるオイルの圧力段の変更中に駆動部へのオイルの供給を禁止するようにしている。従って、駆動部へのオイルの供給を禁止する禁止手段を実現する上で新たな機械的構成の追加が不要となる。
【００１２】
（３）請求項１又は請求項２に記載の発明は、請求項３に記載の発明によるように、前記駆動部は、機関出力軸により回転駆動されるハウジングと、同ハウジングに収容されるベーンとを有し、これらハウジングとベーンとによって区画される圧力室に供給されるオイルの圧力に応じてこれらハウジングとベーンとの相対回転位相が変更されるものであり、前記運転状態可変機構は、前記制御弁による前記圧力室へのオイルの供給態様の制御を通じて前記ハウジングに対する前記ベーンの相対回転位相を変更することにより機関バルブの開閉タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構であるといった態様をもって具体化することができる。こうしたバルブタイミング可変機構を備える内燃機関に対して請求項１に記載の発明を適用すれば、オイルの圧力脈動に起因するベーンの不要な変動を抑制することができ、ベーンがハウジングに衝突するといった問題や、機関バルブのバルブタイミングが不要に変動するといった問題の発生を抑制することができるようになる。
【００１３】
（４）圧力段可変機構が機関回転速度に応じてオイルの圧力段を変更する構成にあっては、例えば請求項４に記載の発明によるように、機関回転速度がオイルの圧力段の変更期間に対応する所定範囲内にあるときに駆動部へのオイルの供給を禁止するといった態様をもって具体化することが望ましい。この場合、機関回転速度が所定範囲内にあるときに、圧力段可変機構によるオイルの圧力段が変更されるとともに、禁止手段による駆動部へのオイルの供給が禁止されることとなる。従って、圧力段可変機構によりオイルの圧力段が変更されている期間を的確に把握することができ、禁止手段を通じて駆動部へのオイルの供給を禁止する期間を的確に設定することができるようになる。
【００１４】
（５）請求項１〜請求項４に記載の発明は、請求項５に記載の発明によるように、前記圧力段可変機構は、機関駆動式のオイルポンプから供給されるオイルの圧力が所定のリリーフ圧以上となると開弁して余剰のオイルを前記オイルポンプの上流側にリリーフするリリーフ弁と、前記リリーフ弁のリリーフ圧を段階的に変更するリリーフ圧変更部とを有するといった態様をもって具体化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る内燃機関制御装置の一実施形態について、内燃機関におけるオイル供給システム及びバルブタイミング可変機構を中心とした概略構成を示す概略構成図。
【図２】同実施形態における機関回転速度と圧力段可変機構により調圧されたオイルの圧力との関係を示すグラフであって、機関回転速度の上昇時におけるオイルの圧力の推移を説明するためのグラフ。
【図３】同実施形態における機関回転速度と圧力段可変機構により調圧されたオイルの圧力との関係を示すグラフであって、機関回転速度の低下時におけるオイルの圧力の推移を説明するためのグラフ。
【図４】同実施形態におけるＯＣＶ制御の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１〜図３を参照して、本発明に係る内燃機関制御装置を車載内燃機関の制御装置として具体化した一実施形態について詳細に説明する。
図１に、本実施形態の内燃機関１におけるオイル供給システム及びバルブタイミング可変機構５を中心とした概略構成を示す。
【００１７】
図１に示すように、内燃機関１には、オイルパン２の内部に貯留されているオイルを内燃機関１の各部に対して供給するための供給通路３が設けられている。供給通路３には、内燃機関１により駆動されてオイルを吸引・吐出するオイルポンプ４が設けられている。オイルポンプ４は、内燃機関１の運転に伴って駆動されることにより、供給通路３を通じてオイルパン２内のオイルを吸引するとともに、供給通路３の下流側に吐出することで、吸気バルブの開閉タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構５に供給される。尚、ここでは図示を割愛するが、オイルポンプ４から吐出されるオイルは、オイルの圧力により駆動されるその他の各種駆動装置や、オイルによって潤滑すべき被潤滑部、オイルによって冷却すべき被冷却部等にも供給されるようになっている。
【００１８】
バルブタイミング可変機構５は、円筒状のハウジング５１と、同ハウジング５１の内部において回転自在に収容されるベーン５３とを備えている。これらハウジング５１及びベーン５３はそれぞれ図中に矢印Ａにて示す回転方向Ａに回転可能に設けられている。
【００１９】
ハウジング５１は機関出力軸であるクランクシャフトからの動力がタイミングベルト（図示略）を介して伝達される。また、ハウジング５１の内周面には、断面略扇状をなす２つの凹部５２が同ハウジング５１の回転中心を挟んで互いに対向する態様にて形成されている。
【００２０】
ベーン５３は、吸気バルブを開閉駆動する吸気カムシャフトに連結されている。また、ベーン５３には上記凹部５２に収容される態様にて断面略扇状をなす２つの凸部５４が同ベーン５３の回転中心を挟んで１８０度間隔にて設けられている。
【００２１】
また、ハウジング５１の内部において、回転方向Ａにおいてベーン５３の凸部５４の後側及び前側には、凹部５２と凸部５４とにより区画される２つの圧力室５５，５６（進角側圧力室５５、遅角側圧力室５６）がそれぞれ区画形成される。
【００２２】
進角側圧力室５５には、同圧力室５５にオイルを供給する或いは同圧力室５５からオイルを排出するための進角側オイル通路３１が接続されている。また、遅角側圧力室５６には、同圧力室５６にオイルを供給或いは同圧力室５５からオイルを排出するための遅角側オイル通路３２が接続されている。進角側オイル通路３１及び遅角側オイル通路３２はそれぞれオイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶ）３３を介して供給通路３及び排出通路９に接続可能となっている。
【００２３】
ＯＣＶ３３は電磁式の４ポート方向弁であり、電子制御装置８により制御される。そして、ＯＣＶ３３の開閉態様（進角モード、遅角モード、保持モード）を切り替えることにより各オイル通路３１，３２を通じてのオイルの供給態様或いは排出態様が切り替えられることで、各圧力室５５，５６におけるオイルの圧力が調節される。
【００２４】
こうしたバルブタイミング可変機構５において、各圧力室５５，５６におけるオイルの圧力を変更することによりハウジング５１とベーン５３との相対回転位相が変更されることで、クランクシャフトと吸気カムシャフトとの相対回転位相が変更されて、吸気バルブの開閉タイミングが変更される。
【００２５】
具体的には、ＯＣＶ３３の開閉モードを進角モードに設定すると、進角側圧力室５５にオイルが供給される一方、遅角側圧力室５６からオイルが排出されるようになり、ハウジング５１に対してベーン５３が回転方向Ａに向けて相対的に回転することで、吸気バルブの開閉タイミングが進角するようになる。
【００２６】
また、ＯＣＶ３３の開閉モードを遅角モードとすると、遅角側圧力室５６にオイルが供給される一方、進角側圧力室５５からオイルが排出されるようになり、ハウジング５１に対してベーン５３が回転方向Ａとは反対の方向に向けて相対的に回転することで、吸気バルブの開閉タイミングが遅角するようになる。
【００２７】
また、ＯＣＶ３３の開閉モードを保持モードとすると、供給通路３と各オイル通路３１、３２との連通が遮断されるとともに、排出通路９と各オイル通路３１、３２との連通が遮断されるようになり、ハウジング５１に対してベーン５３が相対的に回転停止することで、吸気バルブの開閉タイミングが保持されるようになる。
【００２８】
また、供給通路３においてＯＣＶ３３の上流側には、オイルポンプ４の下流側と上流側とを接続するリリーフ通路６が設けられている。リリーフ通路６には、内燃機関１の各部に対して供給するオイルの圧力段を高圧段と低圧段との２段階に変更する圧力段可変機構７が設けられている。圧力段可変機構７は、オイルポンプ４から供給されるオイルの圧力Ｐが所定のリリーフ圧力ＰＲ以上となると開弁して余剰のオイルをオイルポンプ４の上流側にリリーフするリリーフ弁７１と、リリーフ弁７１のリリーフ圧ＰＲを第１のリリーフ圧ＰＲ１とこれよりも高い第２のリリーフ圧ＰＲ２との２段階に変更するリリーフ圧変更部７２とを備えている。リリーフ圧変更部７２は電子制御装置８により駆動制御される。
【００２９】
電子制御装置８には、機関回転速度ＮＥを検出する機関回転速度センサ８１の出力信号や、吸入空気量ＧＡを検出する吸入空気量センサ８２の出力信号、アクセルペダルの踏み込み量であるアクセル開度ＡＣＣＰを検出するアクセル開度センサ８３が入力されている。更に、電子制御装置８には、オイルの温度ＴＨＯを検出するオイル温度センサ８４の出力信号等の各種センサからの出力信号が入力されている。
【００３０】
電子制御装置８は、これら各種のセンサの出力信号に基づいて機関運転状態を把握するとともに、機関運転状態に応じてバルブタイミング可変機構５や圧力段可変機構７（リリーフ圧変更部７２）を含む内燃機関１の制御を実行する。
【００３１】
バルブタイミング可変機構５により吸気バルブの開閉タイミングを変更する制御（以下、バルブタイミング制御）では、各圧力室５５、５６に供給されるオイルの圧力を機関運転状態に応じてＯＣＶ３３によって調整することにより、吸気バルブの開閉タイミングがそのときどきの機関運転状態に適したタイミングに変更される。
【００３２】
次に、圧力段可変機構７によりオイルの圧力段を変更する制御（以下、圧力段制御）について説明する。本実施形態の圧力段制御では、機関回転速度ＮＥに応じてオイルの圧力段を変更する。具体的には、機関回転速度ＮＥの上昇時において、機関回転速度ＮＥが第１の回転速度Ｎ１以上となると、リリーフ圧変更部７２によってリリーフ弁７１のリリーフ圧ＰＲが第１のリリーフ圧ＰＲ１から同リリーフ圧ＰＲ１よりも大きい第２のリリーフ圧ＰＲ２（＞ＰＲ１）に変更される。また、機関回転速度ＮＥの低下時において、第１の回転速度Ｎ１以下となると、リリーフ圧変更部７２によってリリーフ弁７１のリリーフ圧ＰＲが第２のリリーフ圧ＰＲ２から第１のリリーフ圧ＰＲ１に変更される。
【００３３】
ここで、図２を参照して、機関回転速度ＮＥの上昇時における圧力段可変機構７により調圧されたオイルの圧力Ｐの推移について説明する。
図２に示すように、機関回転速度ＮＥが「０」から第１の回転速度Ｎ１までの範囲においては、リリーフ弁７１のリリーフ圧ＰＲが第１のリリーフ圧ＰＲ１に設定される。このため、機関回転速度ＮＥが上昇して「Ｎ０」（０＜Ｎ０＜Ｎ１）以上となり、リリーフ弁７１に作用するオイルの圧力が第１のリリーフ圧ＰＲ１以上となると、リリーフ弁７１が開弁する。これにより、余剰のオイルがリリーフされるようになるため、オイルの圧力Ｐは低圧段に対応した大きさとなる。また、機関回転速度ＮＥの上昇に対するオイルの圧力Ｐの上昇度合は、「０」から「Ｎ０」までの範囲に比べて小さくなる。
【００３４】
機関回転速度ＮＥが更に上昇して第１の回転速度Ｎ１以上となると、リリーフ弁７１のリリーフ圧ＰＲがそれまでの第１のリリーフ圧ＰＲ１からそれよりも大きい第２のリリーフ圧ＰＲ２に変更される。このため、それまで行なわれていたリリーフ弁７１によるオイルのリリーフが行なわれなくなることで、オイルの圧力Ｐは急激に上昇するようになる。
【００３５】
そして、機関回転速度ＮＥが更に上昇して第２の回転速度Ｎ２以上となり、リリーフ弁７１に作用するオイルの圧力が第２のリリーフ圧ＰＲ２以上となると、リリーフ弁７１が再び開弁する。これにより、余剰のオイルがリリーフされるようになるため、オイルの圧力Ｐは高圧段に対応した大きさとなる。また、機関回転速度ＮＥの上昇に対するオイルの圧力Ｐの上昇度合は、第１の回転速度Ｎ１から第２の回転速度Ｎ２までの範囲に比べて小さくなる。
【００３６】
次に、図３を参照して、機関回転速度ＮＥの低下時における圧力段可変機構７により調圧されたオイルの圧力Ｐの推移について説明する。
図３に示すように、機関回転速度ＮＥの低下時に、機関回転速度ＮＥが第１の回転速度Ｎ１以下となると、リリーフ弁７１のリリーフ圧ＰＲがそれまでの第２のリリーフ圧ＰＲ２から第１のリリーフ圧ＰＲ１に変更される。このため、機関回転速度ＮＥが第１の回転速度Ｎ１以上の範囲に比べて多くのオイルがリリーフされるようになることで、オイルの圧力Ｐは急激に低下するようになる。
【００３７】
そして、機関回転速度ＮＥが更に低下して第３の回転速度Ｎ３以下となると、オイルの圧力Ｐは低圧段に対応した大きさとなる。
こうした圧力段制御を行なうことにより、例えば内燃機関１の各部に供給するオイルの圧力をそれほど高くする必要のない低回転時においてはオイルの圧力段を低圧段とすることで、オイルポンプ４の駆動に伴う機関負荷の増大が抑制されるようになる。また、内燃機関１の各部に供給するオイルの圧力をある程度高くする必要のある高回転時においてはオイルの圧力段を高圧段とすることで、オイルによる十分な潤滑や冷却等が図られるようになる。
【００３８】
ところで、本実施形態の内燃機関１は、バルブタイミング可変機構５と圧力段可変機構７とを併せ備えていることから、以下の問題が生じるおそれがある。すなわち、圧力段可変機構７によりオイルの圧力段を低圧段から高圧段に変更する際、より詳細には、先の図２の例において、機関回転速度ＮＥが第１の回転速度Ｎ１から第２の回転速度Ｎ２までの範囲内にあるときには、圧力段可変機構７によって調圧されたオイルの圧力Ｐが急激に上昇するとともに、これに伴ってオイルの圧力に脈動が生じる。また、圧力段可変機構７によりオイルの圧力段を高圧段から低圧段に変更する際、より詳細には、先の図３の例において、機関回転速度ＮＥが第１の回転速度Ｎ１から第３の回転速度Ｎ３までの範囲内にあるときには、圧力段可変機構７によって調圧されたオイルの圧力Ｐが急激に低下するとともに、これに伴ってオイルの圧力に脈動が生じる。そのため、バルブタイミング可変機構５の圧力室５５、５６に圧力脈動の生じたオイルが供給されることにより、ベーン５３が不要に変動することとなる。その結果、ベーン５３がハウジング５１に衝突するといった問題や、吸気バルブのバルブタイミングが不要に変動するといった問題が生じる。
【００３９】
そこで、本実施形態では、以下に説明するＯＣＶ制御を実行することにより、圧力脈動の生じたオイルが各圧力室５５、５６に供給されることを抑制して、ベーン５３の不要な変動の抑制を図るようにしている。
【００４０】
次に、図４を参照して、本実施形態におけるＯＣＶ制御について説明する。尚、図４は、ＯＣＶ制御の処理手順を示すためのフローチャートである。尚、このフローチャートに示される一連の処理は、機関運転中に所定期間毎に繰り返し実行される。
【００４１】
図４に示すように、この一連の処理では、まず、ステップＳ１の処理として、圧力段可変機構７によるオイルの圧力段の変更中であるか否かを判断する。具体的には、機関回転速度ＮＥがオイルの圧力段の変更期間に対応する所定範囲内にあるか否かを判断する。ここで、機関回転速度ＮＥの上昇時においては、上記所定範囲を第１の回転速度Ｎ１と第２の回転速度Ｎ２とに基づいて設定している。また、機関回転速度ＮＥの低下時においては、上記所定範囲を第１の回転速度Ｎ１と第３の回転速度Ｎ３とに基づいて設定している。より詳細には、機関回転速度ＮＥの上昇時においては、上記所定範囲を第１の回転速度Ｎ１から第２の回転速度Ｎ２までの範囲としている。また、機関回転速度ＮＥの低下時においては、上記所定範囲を第３の回転速度Ｎ３から第１の回転速度Ｎ１までの範囲としている。
【００４２】
上記ステップＳ１において、オイルの圧力段の変更中ではない場合（ステップＳ１：「ＮＯ」）には、本制御の実行タイミングではないとして、この一連の処理を一旦終了する。
【００４３】
一方、オイルの圧力段の変更中である場合（ステップＳ１：「ＹＥＳ」）には、各圧力室５５、５６に向けて供給されるオイルの圧力が急激に変化することに伴いオイルの圧力脈動が生じる状態であるとして、これら圧力室５５、５６へのオイルの供給を禁止すべく、次に、ステップＳ２に進んで、ＯＣＶ３３の開閉モードを保持モードに設定して、この一連の処理を一旦終了する。
【００４４】
尚、本実施形態におけるハウジング５１及びベーン５３によって区画形成される各圧力室５５、５６が本発明に係る駆動部に相当する。また、バルブタイミング可変機構５が本発明に係る運転状態可変機構に相当する。また、ＯＣＶ３３が本発明に係る制御弁に相当する。
【００４５】
以上説明した本実施形態に係る内燃機関制御装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、圧力段可変機構７によるオイルの圧力段の変更中にＯＣＶ３３によって各圧力室５５、５６へのオイルの供給を禁止するようにした。これにより、圧力段可変機構７によるオイルの圧力段の変更中、すなわち進角側圧力室５５或いは遅角側圧力室５６に向けて供給されるオイルの圧力が急激に変化することに伴いオイルの圧力脈動が生じる状態であるときには、これら圧力室５５、５６へのオイルの供給が禁止される。従って、圧力脈動の生じたオイルが各圧力室５５、５６に供給されることを抑制することができ、ベーン５３の不要な変動を抑制することができるようになる。その結果、ベーン５３がハウジング５１に衝突するといった問題や、吸気バルブのバルブタイミングが不要に変動するといった問題の発生を抑制することができるようになる。
【００４６】
（２）本実施形態では、バルブタイミング可変機構５を構成するＯＣＶ３３によって、圧力段可変機構７によるオイルの圧力段の変更中に各圧力室５５、５６へのオイルの供給を禁止するようにしている。従って、各圧力室５５、５６へのオイルの供給を禁止する構成を実現する上で新たな機械的構成の追加が不要となる。
【００４７】
（３）本実施形態では、圧力段可変機構７を機関回転速度ＮＥに応じてオイルの圧力段を変更するものとした。また、機関回転速度ＮＥがオイルの圧力段の変更期間に対応する所定範囲内にあるときに各圧力室５５、５６へのオイルの供給を禁止するようにした。これにより、機関回転速度ＮＥが上記所定範囲内にあるときに、圧力段可変機構７によるオイルの圧力段が変更されるとともに、オイルコントロールバルブ３３による各圧力室５５、５６へのオイルの供給が禁止されることとなる。従って、圧力段可変機構７によりオイルの圧力段が変更されている期間を的確に把握することができ、オイルコントロールバルブ３３を通じて各圧力室５５、５６へのオイルの供給を禁止する期間を的確に設定することができるようになる。
【００４８】
尚、本発明にかかる内燃機関制御装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記実施形態のＯＣＶ制御では、ＯＣＶ３３の開閉モードを保持モードに設定するための条件となる所定範囲（以下、保持モード設定範囲）を、機関回転速度ＮＥの上昇時においては、第１の回転速度Ｎ１から第２の回転速度Ｎ２までの範囲（Ｎ１〜Ｎ２）とした。また、機関回転速度ＮＥの低下時においては、第３の回転速度Ｎ３から第１の回転速度Ｎ１までの範囲（Ｎ３〜Ｎ１）とした。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、作動指令が出力されてからＯＣＶ３３が実際に保持モードとなるまでには所定の時間遅れが存在することや、機関回転速度ＮＥが上記所定範囲外となった後においてもしばらくの間はオイルの圧力脈動の影響が残存するおそれがあることを考慮することにより、保持モード設定範囲を、上記実施形態にて例示した範囲よりもある程度大きく設定するようにしてもよい。
【００４９】
・上記実施形態の圧力段制御では、機関回転速度ＮＥの上昇時及び低下時の双方で、機関回転速度ＮＥが第１の回転速度Ｎ１以上となる、或いは第１の回転速度Ｎ１以下となることをもってオイルの圧力段を低圧段から高圧段へと変更する、或いは高圧段から低圧段へと変更するようにした。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、他に例えば、機関回転速度ＮＥの上昇時には上記実施形態と同様に第１の回転速度Ｎ１を採用する一方、機関回転速度ＮＥの低下時には第１の回転速度Ｎ１よりも小さい所定の回転速度ＮＸ以下となることをもってオイルの圧力段を高圧段から低圧段に変更するようにしてもよい。尚、この場合には、所定の回転速度ＮＸに基づいてＯＣＶ制御における機関回転速度ＮＥの所定範囲を適宜設定するようにすればよい。
【００５０】
・オイルの圧力Ｐの急激な上昇や低下の態様は、オイルの温度ＴＨＯによっても大きく変化することから、オイル温度センサ８４からの出力信号から把握されるオイルの温度ＴＨＯに基づいて、ＯＣＶ制御におけるＯＣＶ制御における機関回転速度ＮＥの所定範囲を可変設定するようにしてもよい。
【００５１】
・上記実施形態及びその変形例では、リリーフ弁７１及びリリーフ圧変更部７２を有する圧力段可変機構７について例示したが、圧力段可変機構の構成はこれに限られるものではなく、他に例えば、吐出するオイルの圧力段を可変とするオイルポンプを採用することにより圧力段可変機構を具現化するようにしてもよい。
【００５２】
・上記実施形態及びその変形例では、圧力段可変機構を機関回転速度ＮＥに応じてオイルの圧力段を変更するものとし、機関回転速度ＮＥがオイルの圧力段の変更期間に対応する所定範囲内にあるときに各圧力室５５、５６へのオイルの供給を禁止するようにした。しかしながら、圧力段可変機構が機関負荷に応じてオイルの圧力段を変更する構成にあっては、機関負荷がオイルの圧力段の変更期間に対応する所定範囲内にあるときに各圧力室５５、５６へのオイルの供給を禁止するものとすればよい。
【００５３】
・上記実施形態では、吸気バルブの開閉タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構５について例示したが、バルブタイミング可変機構の構成はこれに限られるものではなく、他に例えば、排気バルブの開閉タイミングを可変とするものとしてもよい。また、吸気バルブの開閉タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構と、排気バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構とを併せ備えるものとしてもよい。
【００５４】
・上記実施形態及びその変形例では、運転状態可変機構を、機関バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構として具現化したが、本発明に係る運転状態可変機構はこれに限られるものではない。要するに、オイルの圧力により駆動される駆動部及び駆動部へのオイルの供給態様を制御する制御弁を有し、制御弁による駆動部へのオイルの供給態様の制御を通じて内燃機関の運転状態を可変とするものであればよい。
【００５５】
・上記実施形態及びその変形例では、バルブタイミング可変機構を構成するＯＣＶ３３（制御弁）によって、圧力段可変機構によるオイルの圧力段の変更中に各圧力室（駆動部）へのオイルの供給を禁止する禁止手段を具現化した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、制御弁とは別に駆動部へのオイルの供給を禁止する弁を設けるようにすることもできる。
【符号の説明】
【００５６】
１…内燃機関、２…オイルパン、３…供給通路、３１…進角側オイル通路、３２…遅角側オイル通路、３３…オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）、４…オイルポンプ、５…バルブタイミング可変機構、５１…ハウジング、５２…凹部、５３…ベーン、５４…凸部、５５…進角側圧力室、５６…遅角側圧力室、６…リリーフ通路、７…圧力段変更機構、７１…リリーフ弁、７２…リリーフ圧変更部、８…電子制御装置、８１…機関回転速度センサ、８２…吸入空気量センサ、８３…アクセル開度センサ、８４…オイル温度センサ、９…排出通路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルの圧力により駆動される駆動部及び前記駆動部へのオイルの供給態様を制御する制御弁を有し、前記制御弁による前記駆動部へのオイルの供給態様の制御を通じて内燃機関の運転状態を可変とする運転状態可変機構と、前記運転状態可変機構に供給するオイルの圧力段を機関運転状態に応じて可変とする圧力段可変機構と、を備える内燃機関を制御する制御装置において、
前記圧力段可変機構によるオイルの圧力段の変更中に前記駆動部へのオイルの供給を禁止する禁止手段を備える
ことを特徴とする内燃機関制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関制御装置において、
前記禁止手段は、前記運転状態可変機構へのオイルの供給態様を制御する制御弁である
ことを特徴とする内燃機関制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関制御装置において、
前記駆動部は、機関出力軸により回転駆動されるハウジングと、同ハウジングに収容されるベーンとを有し、これらハウジングとベーンとによって区画される圧力室に供給されるオイルの圧力に応じてこれらハウジングとベーンとの相対回転位相が変更されるものであり、
前記運転状態可変機構は、前記制御弁による前記圧力室へのオイルの供給態様の制御を通じて前記ハウジングに対する前記ベーンの相対回転位相を変更することにより機関バルブの開閉タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構である
ことを特徴とする内燃機関制御装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置において、
前記圧力段可変機構は機関回転速度に応じてオイルの圧力段を変更するものであり、
前記禁止手段は機関回転速度がオイルの圧力段の変更期間に対応する所定範囲内にあるときに前記駆動部へのオイルの供給を禁止する
ことを特徴とする内燃機関制御装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置において、
前記圧力段可変機構は、機関駆動式のオイルポンプから供給されるオイルの圧力が所定のリリーフ圧以上となると開弁して余剰のオイルを前記オイルポンプの上流側にリリーフするリリーフ弁と、前記リリーフ弁のリリーフ圧を段階的に変更するリリーフ圧変更部とを有する
ことを特徴とする内燃機関制御装置。
【請求項１】
オイルの圧力により駆動される駆動部及び前記駆動部へのオイルの供給態様を制御する制御弁を有し、前記制御弁による前記駆動部へのオイルの供給態様の制御を通じて内燃機関の運転状態を可変とする運転状態可変機構と、前記運転状態可変機構に供給するオイルの圧力段を機関運転状態に応じて可変とする圧力段可変機構と、を備える内燃機関を制御する制御装置において、
前記圧力段可変機構によるオイルの圧力段の変更中に前記駆動部へのオイルの供給を禁止する禁止手段を備える
ことを特徴とする内燃機関制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関制御装置において、
前記禁止手段は、前記運転状態可変機構へのオイルの供給態様を制御する制御弁である
ことを特徴とする内燃機関制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関制御装置において、
前記駆動部は、機関出力軸により回転駆動されるハウジングと、同ハウジングに収容されるベーンとを有し、これらハウジングとベーンとによって区画される圧力室に供給されるオイルの圧力に応じてこれらハウジングとベーンとの相対回転位相が変更されるものであり、
前記運転状態可変機構は、前記制御弁による前記圧力室へのオイルの供給態様の制御を通じて前記ハウジングに対する前記ベーンの相対回転位相を変更することにより機関バルブの開閉タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構である
ことを特徴とする内燃機関制御装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置において、
前記圧力段可変機構は機関回転速度に応じてオイルの圧力段を変更するものであり、
前記禁止手段は機関回転速度がオイルの圧力段の変更期間に対応する所定範囲内にあるときに前記駆動部へのオイルの供給を禁止する
ことを特徴とする内燃機関制御装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置において、
前記圧力段可変機構は、機関駆動式のオイルポンプから供給されるオイルの圧力が所定のリリーフ圧以上となると開弁して余剰のオイルを前記オイルポンプの上流側にリリーフするリリーフ弁と、前記リリーフ弁のリリーフ圧を段階的に変更するリリーフ圧変更部とを有する
ことを特徴とする内燃機関制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−６２７８９（Ｐ２０１２−６２７８９Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０５７５０（Ｐ２０１０−２０５７５０）
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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