可変動弁機構の制御装置
【課題】吸気弁の遅閉じ制御が行われる内燃機関において吸気通路内の負圧を適切に確保することのできる可変動弁機構の制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関１は、吸気バルブ９の閉弁時期を変更するバルブタイミング可変機構１３を備えている。制御装置２６は、吸気バルブ９の閉弁時期を吸気下死点よりも遅角側に設定する遅閉じ制御を行う。この遅閉じ制御の実行中において、スロットルバルブ２９の動作異常があるときには、動作異常がないときに比して吸気バルブ９の閉弁時期を進角側に変更する進角処理を実行する。
【解決手段】内燃機関１は、吸気バルブ９の閉弁時期を変更するバルブタイミング可変機構１３を備えている。制御装置２６は、吸気バルブ９の閉弁時期を吸気下死点よりも遅角側に設定する遅閉じ制御を行う。この遅閉じ制御の実行中において、スロットルバルブ２９の動作異常があるときには、動作異常がないときに比して吸気バルブ９の閉弁時期を進角側に変更する進角処理を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変動弁機構の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、車両のブレーキ装置では、吸気通路内の負圧をブレーキブースタに導入し、この負圧を利用して運転者のブレーキ踏み力を倍増させるようにしている。
また、ブレーキブースタを備える場合にあって吸気通路内の負圧が不足するときには、スロットルバルブの開度を小さくすることでブレーキブースタへの負圧を確保するといったスロットル制御も従来より行われている。ここで、スロットルバルブの開度を制御できない状態、つまりスロットルバルブの動作異常が生じている状態では、上述したようなスロットル制御を通じた負圧の確保が困難である。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載の装置では、スロットルバルブの動作異常が生じている状態で負圧の確保が必要なときには、排気弁の閉弁時期を遅角化させて吸気弁とのバルブオーバラップを形成するようにしている。このようにして排気弁の閉弁時期を遅角化させると排気行程での排気の圧縮が抑えられるため、吸気弁が開弁したときに、圧縮された排気が吸気通路に吹き返すことによる吸気通路内の負圧不足が抑えられるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２７４８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年の内燃機関では、ピストンが吸気下死点に到達した後に吸気弁を閉じる、いわゆる吸気弁の遅閉じ制御を行うことで圧縮行程の実質的な開始を遅らせ、これにより圧縮比よりも高い膨張比を得ることのできるアトキンソンサイクルが実施されることがある。このアトキンソンサイクルでは、燃料の持つ熱エネルギーが膨張行程において十分に運動エネルギーに変換されるため、内燃機関の熱効率が向上するようになる。
【０００６】
ここで、上記アトキンソンサイクルを実施する場合には、吸気弁が吸気下死点後に閉弁されることから、圧縮行程の初期段階において気筒内に吸入された吸気が吸気ポートに吹き返されてしまう。そのため吸気弁の遅閉じ制御を行う場合にも、吸気通路内の負圧が不足するおそれがある。なお、こうした圧縮行程の初期段階における吸気ポートへの吹き返しは、上記のような排気弁の閉弁時期の遅角化では抑えることができない。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸気弁の遅閉じ制御が行われる内燃機関において吸気通路内の負圧を適切に確保することのできる可変動弁機構の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、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、吸気弁の閉弁時期を変更する可変動弁機構を備える内燃機関に適用されて、前記閉弁時期を吸気下死点よりも遅角側に設定する遅閉じ制御を行う可変動弁機構の制御装置であって、前記遅閉じ制御の実行中において、スロットルバルブの動作異常があるときには、同スロットルバルブの動作異常がないときに比して前記閉弁時期を進角側に変更する進角処理を実行することをその要旨とする。
【０００９】
同構成によれば、上記進角処理が実行されることにより、圧縮行程の初期段階において吸気ポートに吹き返される吸気の量が減少し、これにより吸気通路内の負圧が確保されるようになる。
【００１０】
他方、上述した進角処理を行うと、吸気弁の遅閉じ制御による機関の熱効率の向上代が減少するため、そうした進角処理の実行頻度は極力少なくすることが望ましい。この点、同構成では、進角処理による負圧の確保を、スロットルバルブの動作異常があるとき、つまり上述したようなスロットル制御による負圧の確保が困難なときに行うようにしている。従って、負圧確保のために常に進角処理を行う場合と比較して、同進角処理の実行頻度を極めて低く抑えることができ、これにより吸気弁の遅閉じ制御による機関の熱効率の向上を十分に図ることも可能となる。
【００１１】
なお、同構成におけるスロットルバルブの動作異常とは、スロットルバルブの開度を正常に制御できない状態のことをいう。
請求項２に記載の発明は、吸気弁の閉弁時期を変更する可変動弁機構を備える内燃機関に適用されて、前記閉弁時期を吸気下死点よりも遅角側に設定する遅閉じ制御を行う可変動弁機構の制御装置であって、前記遅閉じ制御の実行中において、前記内燃機関を搭載する車両の状態が減速中及び停車中のいずれか一方の状態であるときには、その状態になる前に比して前記閉弁時期を進角側に変更する進角処理を実行することをその要旨とする。
【００１２】
同構成によれば、上記進角処理が実行されることにより、圧縮行程の初期段階において吸気ポートに吹き返される吸気の量が減少し、これにより吸気通路内の負圧が確保されるようになる。
【００１３】
他方、上述した進角処理を行うと、吸気弁の遅閉じ制御による機関の熱効率の向上代が減少するため、そうした進角処理の実行頻度は極力少なくすることが望ましい。この点、同構成では、進角処理による負圧の確保を、車両の状態が減速中のとき、あるいは停車中のときに行うようにしている。つまりブレーキブースタに対して負圧を確実に供給する必要があるときに進角処理を行うようにしている。従って、車両の状態に依らず常に進角処理を行う場合と比較して、同進角処理の実行頻度を低く抑えることができ、これにより吸気弁の遅閉じ制御による機関の熱効率の向上を十分に図ることも可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の可変動弁機構の制御装置において、前記進角処理は、吸気通路内の吸気圧が所定圧力以上のときに実行されることをその要旨とする。
【００１５】
同構成によれば、吸気通路内の負圧が不足しているときに進角処理が実行されるようになるため、必要なときにのみ進角処理が実行されるようになる。従って、不要な進角処理の実行による上記熱効率の低下を抑えることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の可変動弁機構の制御装置において、前記所定圧力は、車速に基づいて可変設定されることをその要旨とする。
車両においては車速が高いときほど、より大きなブレーキ力が要求される。そこで、同構成によるように、上記進角処理の実行可否を判定する上記所定圧力を車速に基づいて可変設定することにより、車速に応じた要求負圧の変化に対応させて負圧を好適に確保することができる。なお、同構成においては、車速が高いほど上記所定圧力を低くすることが望ましい。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の可変動弁機構の制御装置において、前記吸気圧と前記所定圧力との差が大きいときほど、前記進角処理実行時の進角量は大きくされることをその要旨とする。
【００１８】
同構成によれば、負圧が不足しているときほど、進角処理実行時の進角量は大きくされる。このように進角量が大きくされていくと、吸気ポートに吹き返される吸気の量が減少していくため、吸気通路内の負圧は大きくなっていく（つまり吸気通路内の圧力は大気圧よりも低くなっていく）。従って、負圧の不足分に合わせて進角量を適切に設定することができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項３または４に記載の可変動弁機構の制御装置において、前記吸気圧と大気圧との差が小さいときほど、前記進角処理実行時の進角量は大きくされることをその要旨とする。
【００２０】
同構成によれば、吸気圧と大気圧との差が小さいときほど、つまり吸気通路内の負圧が小さいときほど、進角処理実行時の進角量は大きくされる。このように進角量が大きくされていくと、吸気ポートに吹き返される吸気の量が減少していくため、吸気通路内の負圧は大きくなっていく（つまり吸気通路内の圧力は大気圧よりも低くなっていく）。従って、同構成によれば、吸気通路内の負圧の大きさに合わせて進角量を適切に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明にかかる可変動弁機構の制御装置を具体化した一実施形態にあって、これが適用される内燃機関の構造を示す模式図。
【図２】同実施形態における負圧回復処理の手順を示すフローチャート。
【図３】車速と判定圧との関係を示すグラフ。
【図４】圧力差と進角量との関係を示すグラフ。
【図５】負圧回復処理によるバルブタイミングの変化を示すタイミングチャート。
【図６】同実施形態の変形例における負圧回復処理の手順であってその一部を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明にかかる可変動弁機構の制御装置を具体化した一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、内燃機関１では、その燃焼室２に吸気通路３を通じて空気が吸入されるとともに、燃料噴射弁４から噴射された燃料が同燃焼室２に供給される。この空気と燃料とからなる混合気に対し点火プラグ５による点火が行われると、同混合気が燃焼してピストン６が往復移動し、内燃機関１の出力軸であるクランクシャフト７が回転する。このクランクシャフト７には、エアーコンディショナのコンプレッサ１００やオルタネータ１１０等の機関出力によって駆動される補機が駆動連結されている。そして、燃焼後の混合気は排気として各燃焼室２から排気通路８に送り出される。
【００２３】
内燃機関１の吸気通路３には、吸入空気量を調量するスロットルバルブ２９が設けられている。このスロットルバルブ２９は、電動モータによって開度が調整される。また、電動モータへの通電が行われないときのスロットルバルブ２９の開度は、スプリングなどの付勢部材によって所定のオープナ開度に固定される。このオープナ開度としては、スロットルバルブ２９に動作異常が生じて電動モータへの通電が中止されたときに、車両の待避走行等が行える適切な開度が設定されている。
【００２４】
吸気通路３に繋がる吸気ポート３ａと燃焼室２との間は吸気バルブ９の開閉動作によって連通・遮断され、排気通路８に繋がる排気ポート８ａと燃焼室２との間は排気バルブ１０の開閉動作によって連通・遮断される。これら吸気バルブ９及び排気バルブ１０については、クランクシャフト７の回転が伝達される吸気カムシャフト１１及び排気カムシャフト１２の回転に伴い開閉動作する。
【００２５】
内燃機関１は、吸気バルブ９のバルブ特性を可変する可変動弁機構として、吸気カムシャフト１１に設けられたバルブタイミング可変機構（以下、ＶＶＴという）１３を備えている。このＶＶＴ１３は、クランクシャフト７に対する吸気カムシャフト１１の相対回転位相を調節して吸気バルブ９のバルブタイミングＶＴを変更することで、吸気バルブ９の開弁期間を一定に保持した状態で同吸気バルブ９の開弁時期ＩＶＯ及び閉弁時期ＩＶＣを共に進角側又は遅角側に変更する。なお、バルブタイミングＶＴには、機関負荷や機関回転速度等の機関運転状態に基づいて目標値が設定され、この目標値とバルブタイミングＶＴの実値とが一致するようにＶＶＴ１３の駆動は制御される。
【００２６】
また、吸気通路３にあってスロットルバルブ２９の下流には、負圧導入通路７１を介してブレーキブースタ７０が接続されている。このブレーキブースタ７０は、吸気通路３内の負圧を利用して運転者のブレーキ踏み力を倍増させる。
【００２７】
こうした内燃機関１の各種制御は、自動車に搭載された制御装置２６によって行われる。制御装置２６は、内燃機関１の制御にかかる演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果が一時的に記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。
【００２８】
制御装置２６の入力ポートには、以下に示す各種センサやスイッチが接続されている。
・車両の運転者によって操作されるアクセルペダル２７の操作量（アクセル操作量）を検出するアクセルポジションセンサ２８。
【００２９】
・車両の運転者によって踏み込み操作されるブレーキペダル４０の踏み込みの有無を検出するブレーキスイッチ４１。
・吸気通路３に設けられたスロットルバルブ２９の開度（スロットル開度）を検出するスロットルポジションセンサ３０。
【００３０】
・吸気通路３を通じて燃焼室２に吸入される空気の量を検出するエアフロメータ３２。
・スロットルバルブ２９の下流側における吸気通路３内の圧力（吸気圧ＰＭ）を検出する圧力センサ５０。
【００３１】
・クランクシャフト７の回転角を検出するクランク角センサ３４。
・カムシャフトの回転位置に対応した信号を出力することでバルブタイミングＶＴを検出するカムポジションセンサ３５。
【００３２】
・車両の車速Ｖを検出する車速センサ６０。
制御装置２６の出力ポートには、スロットルバルブ２９の電動モータ、燃料噴射弁４、点火プラグ５、及びＶＶＴ１３を駆動するアクチュエータなどの駆動回路が接続されている。
【００３３】
そして、制御装置２６は、上記各種センサやスイッチからの入力信号に基づいて機関運転状態を把握し、その把握した機関運転状態に応じて上記出力ポートに接続された各種駆動回路に指令信号を出力する。こうして燃料噴射弁４による燃料噴射量の制御、点火プラグ５の点火時期の制御、吸気バルブ９のバルブタイミングＶＴの制御、及びスロットルバルブ２９の開度制御等が制御装置２６を通じて実施される。
【００３４】
本実施形態にかかる内燃機関１では、ＶＶＴ１３による吸気弁の遅閉じ制御、すなわち、ピストン６の吸気下死点よりも遅角側で吸気バルブ９を閉弁させる制御を行うことで前述したアトキンソンサイクルを実施するようにしている。このアトキンソンサイクルでは、吸気バルブ９の閉弁時期がピストン６の吸気下死点よりも遅くなるために、圧縮行程の初期では気筒内に吸入された吸気が吸気ポート３ａに吹き返されるようになる。これにより、圧縮行程の実質的な開始が遅れるようになり、結果として実圧縮比を高めることなく高い膨張比を得ることが可能になっている。そして、このように膨張比を高めることができるアトキンソンサイクルでは、膨張行程での実質的なピストンストロークを長くすることができるため、燃料の持つ熱エネルギーを効率よく運動エネルギーに変換することができ、ひいては内燃機関１の熱効率を向上させることができる。
【００３５】
また、コンプレッサ１００が駆動されるときや、オルタネータ１１０の発電要求が高いときには補機の駆動負荷が高くなるため、その分、車両の駆動に利用される機関出力が減少してしまう。そのため、コンプレッサ１００が駆動されている、あるいはオルタネータ１１０の要求発電量が所定値よりも高いとき等のように、補機の駆動負荷が高いときには、スロットルバルブ２９の開度を増大補正して吸入空気量を増量し、機関出力を高める出力増大制御を行うことにより、補機駆動による機関出力の損失を補うようにしている。
【００３６】
ところで、上述したようにアトキンソンサイクルを実施する場合には、吸気バルブ９が吸気下死点後に閉弁されることから、圧縮行程の初期段階において気筒内に吸入された吸気が吸気ポート３ａに吹き返されてしまう。そのため吸気バルブ９の遅閉じ制御を行う場合には、吸気通路３内の負圧が不足してブレーキブースタ７０に十分な負圧を供給できなくなる。そこで、本実施形態では、吸気圧ＰＭが予め定められた判定圧ＰＭｄ以上、つまり予め定められた負圧値未満であって吸気通路内の負圧が不足しているときには、スロットルバルブ２９の開度を閉じ側に補正するスロットル制御を行って吸気圧ＰＭを低下させることにより、ブレーキ力確保のために必要とされる負圧を確保するようにしている。
【００３７】
ここで、スロットルバルブ２９に動作異常が生じていると、上記スロットル制御による負圧確保が困難になる。そこで、本実施形態では、以下に説明する別の負圧回復処理をさらに行うことにより、遅閉じ制御が行われる内燃機関１において吸気通路３内の負圧を適切に確保するようにしている。なお、この負圧回復処理は、吸気バルブ９の遅閉じ制御の実行中（アトキンソンサイクルの実行中）において、制御装置２６により所定周期毎に行われる。
【００３８】
図２に示すように、この負圧回復処理が開始されるとまず、スロットルバルブ２９に動作異常があるか、つまりスロットルバルブ２９の開度を正常に制御できない状態であるか否かが判定される（Ｓ１００）。この動作異常の判定は、本処理とは別の判定処理にて行われており、この判定処理では、スロットルバルブ２９の実開度と目標開度との差が継続して大きい場合に動作異常ありと判定される。
【００３９】
ステップＳ１００にて、スロットルバルブ２９に動作異常なしと判定されるときには（Ｓ１００：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。
一方、スロットルバルブ２９に動作異常ありと判定されるときには（Ｓ１００：ＹＥＳ）、現在の吸気圧ＰＭが上述した判定圧ＰＭｄ以上であるか否かが判定される（Ｓ１１０）。この判定圧ＰＭｄは、ブレーキブースタ７０の倍力作用を適切に得るために必要な値が設定されている。また、図３に示すように、判定圧ＰＭｄは車速Ｖに基づいて可変設定される。より具体的には車速Ｖが高いときほど判定圧ＰＭｄは小さい値に設定される。
【００４０】
ステップＳ１１０にて、吸気圧ＰＭが判定圧ＰＭｄよりも小さいと判定されるときには（Ｓ１１０：ＮＯ）、吸気通路３内に十分な負圧が確保されているため、本処理は一旦終了される。
【００４１】
一方、吸気圧ＰＭが判定圧ＰＭｄ以上であるときには（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、吸気通路３内の負圧が不足していると判断されて、ステップＳ１２０以降の処理が行われる。
ステップＳ１２０では、ＶＶＴ１３に異常がないか否かが判定される。ここでの異常判定も本処理とは別の判定処理にて行われており、例えばバルブタイミングＶＴの実値と目標値との差が継続して大きい場合などに異常ありと判定される。
【００４２】
そして、ＶＶＴ１３に異常がないときには（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、負圧回復を行うために現在のバルブタイミングＶＴが進角量ＡＤの分だけ進角されて（Ｓ１３０）、本処理は一旦終了される。このステップＳ１２０での進角処理において、進角量ＡＤを算出するときには、まず現在の吸気圧ＰＭと上記判定圧ＰＭｄとの圧力差ΔＰＭが算出される。そして、図４に示すように、その圧力差ΔＰＭが大きいほど、つまり判定圧ＰＭｄに対して吸気通路３内の負圧が不足しているときほど進角量ＡＤは大きい値にされる。
【００４３】
ステップＳ１２０にて、ＶＶＴ１３に異常があると判定されるときには（Ｓ１２０：ＹＮＯ）、現在の補機の駆動負荷が高いか否かが判定される（Ｓ１４０）。ここでの判定は、コンプレッサ１００が駆動されているとき、あるいはオルタネータ１１０の要求発電量が所定値よりも高いときに肯定判定される。
【００４４】
そして、補機の駆動負荷が高いときには（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、コンプレッサ１００の駆動を停止したり、オルタネータ１１０の要求発電量を小さくしたりして補機の駆動負荷を低減させる（Ｓ１５０）。そして、本処理は一旦終了される。
【００４５】
一方、補機の駆動負荷が高くないときには（Ｓ１４０：ＮＯ）、車速制限処理が実行されて（Ｓ１６０）、本処理は一旦終了される。この車速制限処理は、車両の車速が予め定められた制限速度ＶＬＴを超えないように制御するものであり、例えば以下のような処理を行えばよい。
【００４６】
・スロットルバルブ２９の最大開度を制限することで吸入空気量を制限する。
・車速Ｖが制限速度ＶＬＴに達したときには、車速Ｖがある程度低下するまで点火時期の遅角補正を行う。
【００４７】
・車速Ｖが制限速度ＶＬＴに達したときには、車速Ｖがある程度低下するまで燃料噴射を停止する。
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００４８】
遅閉じ制御の実行中において、スロットルバルブ２９に動作異常があるときには（図２のＳ１００：ＹＥＳ）、進角量ＡＤが算出されてバルブタイミングＶＴが変更される（Ｓ１３０）。つまり図５に二点鎖線にて示すように、スロットルバルブ２９に動作異常があるときには、動作異常がないときに比して吸気バルブ９の閉弁時期が進角量ＡＤの分だけ進角側に変更される。このような進角処理が行われることにより、圧縮行程の初期段階において吸気ポート３ａに吹き返される吸気の量が減少し、吸気通路３内の負圧が確保される。
【００４９】
他方、上述した進角処理を行うと負圧を確保することができるものの、吸気バルブ９の遅閉じ制御による機関の熱効率の向上代が減少するため、そうした進角処理の実行頻度は極力少なくすることが望ましい。この点、本実施形態では、進角処理による負圧の確保を、スロットルバルブ２９の動作異常があるとき、つまり上述したようなスロットル制御による負圧の確保が困難なときに行うようにしている。ここで、スロットルバルブ２９の動作異常はその発生頻度が非常に少ないため、進角処理による負圧確保の実行機会は非常に少ない。従って、負圧確保のために常に進角処理を行う場合と比較して、同進角処理の実行頻度を極めて低く抑えることができ、これにより吸気バルブ９の遅閉じ制御による機関の熱効率の向上が十分に図られる。
【００５０】
また、吸気圧ＰＭが判定圧ＰＭｄ以上のときに（図２のＳ１１０：ＹＥＳ）、上記進角処理は実行される（Ｓ１３０）。従って、吸気通路３内の負圧が不足しているときに進角処理が実行されるようになり、必要なときにのみ進角処理が実行される。従って、不要な進角処理の実行による上記熱効率の低下が抑えられる。
【００５１】
また、車両においては車速Ｖが高いときほど、より大きなブレーキ力が要求される。そこで、本実施形態では、先の図３に示すように、進角処理の実行可否を判定する上記判定圧ＰＭｄを車速Ｖに基づいて可変設定するようにしている。より具体的には車速Ｖが高いときほど判定圧ＰＭｄを小さい値に設定するようにしている。そのため、大きなブレーキ力が要求されるときほど進角処理は実行されやすくなり、車速に応じた要求負圧の変化に対応させて吸気通路３内の負圧が好適に確保される。
【００５２】
また、吸気圧ＰＭと判定圧ＰＭｄとの圧力差ΔＰＭが大きいときほど、つまり必要とされている負圧が不足しているときほど、進角処理実行時の進角量ＡＤを大きくしている。このように進角量ＡＤが大きくされていくと、吸気ポート３ａに吹き返される吸気の量が減少していくため、吸気通路３内の負圧は大きくなっていく（吸気通路３内の圧力は大気圧よりも低くなっていく）。従って、負圧の不足分に合わせて進角量ＡＤが適切に設定すされる。
【００５３】
また、ＶＶＴ１３に異常があり（図２のＳ１２０：ＮＯ）、進角処理による負圧確保ができないときに、補機の駆動負荷が高い場合には（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、補機の駆動負荷が低減される（Ｓ１５０）。このように補機の駆動負荷が低減されると、上述した出力増大制御によるスロットルバルブ２９の開度増大が抑えられ、これにより吸気通路３内の圧力が低下して負圧が確保される。
【００５４】
また、補機の駆動負荷が低く（Ｓ１４０：ＮＯ）、補機の駆動負荷の低減による負圧確保が難しいときには、車速制限処理が行われる（Ｓ１６０）。従って、ブレーキブースタ７０に対して十分な負圧を供給できないときには、車速Ｖが制動能力に見合った速度に制限される。従って、車両の制動性能が確保される。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）吸気バルブ９の閉弁時期を吸気下死点よりも遅角側に設定する遅閉じ制御の実行中において、スロットルバルブ２９の動作異常があるときには、同スロットルバルブ２９の動作異常がないときに比して吸気バルブ９閉弁時期を進角側に変更する進角処理を実行するようにしている。そのため、吸気通路３内の負圧を確保することができる。
【００５６】
また、スロットルバルブ２９の動作異常があるときに進角処理を行うようにしている。従って、負圧確保のために常に進角処理を行う場合と比較して、同進角処理の実行頻度を極めて低く抑えることができ、これにより遅閉じ制御による機関の熱効率の向上を十分に図ることができる。
【００５７】
（２）上記進角処理は、吸気通路３内の吸気圧ＰＭが所定の判定圧ＰＭｄ以上のときに実行するようにしている。そのため、不要な進角処理の実行による上記熱効率の低下を抑えることができる。
【００５８】
（３）上記判定圧ＰＭｄは、車速Ｖに基づいて可変設定するようにしている。そのため、車速Ｖに応じた要求負圧の変化に対応させて負圧を好適に確保することができる。
（４）吸気圧ＰＭと判定圧ＰＭｄとの圧力差ΔＰＭが大きいときほど、進角処理実行時の進角量ＡＤを大きくしている。そのため、負圧の不足分に合わせて進角量ＡＤを適切に設定することができる。
【００５９】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・先の図２に示したステップＳ１２０、ステップＳ１４０、ステップＳ１５０、ステップＳ１６０の各処理は適宜省略してもよい。この場合でも上記（１）〜（４）に記載の効果を得ることができる。
【００６０】
・先の図２に示したステップＳ１１０の処理を省略してもよい。この場合でも上記（１）、（３）、及び（４）に記載の効果を得ることができる。
・判定圧ＰＭｄを固定値としてもよい。この場合でも、上記（１）、（２）、及び（４）に記載の効果を得ることができる。
【００６１】
・進角量ＡＤを固定値にしてもよい。この場合でも、上記（１）、（２）、及び（３）に記載の効果を得ることができる。
・吸気圧ＰＭと判定圧ＰＭｄとの圧力差ΔＰＭに基づいて進角量ＡＤを可変設定するようにした。この他、吸気圧ＰＭと大気圧との圧力差を算出し、この圧力差が小さいときほど、進角処理実行時の進角量ＡＤが大きくなるようにしてもよい。この場合には、吸気圧ＰＭと大気圧との差が小さいときほど、つまり吸気通路３内の負圧が小さいときほど、進角処理実行時の進角量ＡＤは大きくされる。このように進角量が大きくされていくと、上述したように吸気ポート３ａに吹き返される吸気の量が減少していくため、吸気通路３内の負圧は大きくなっていく（吸気通路内の圧力は大気圧よりも低くなっていく）。従って、この変形例によれば、吸気通路３内の負圧の大きさに合わせて進角量ＡＤを適切に設定することができる。
【００６２】
・上記実施形態では、遅閉じ制御の実行中において、スロットルバルブ２９の動作異常があるときに、吸気バルブ９の進角処理を実行するようにした。この他、遅閉じ制御の実行中において、内燃機関１を搭載する車両の状態が減速中及び停車中のいずれか一方の状態であるときには、その状態、つまり減速中及び停車中のいずれか一方の状態になる前に比べて、吸気バルブ９の閉弁時期を進角側に変更する進角処理を実行するようにしてもよい。
【００６３】
この変形例は、先の図２に示したステップＳ１００の処理を、図６に示すステップＳ２００の処理に変更することによって実施できる。つまり、ステップＳ２００にて車両が減速中（例えばアクセル操作量が「０」）、または停車中（例えば車速が「０」、あるいはブレーキスイッチ４１が「ＯＮ」）であるか否かを判定し、減速中または停車中であるときには（Ｓ２００：ＹＥＳ）、上述したステップＳ１１０以降の処理を実行する。一方、減速中または停車中ではないときには（Ｓ２００：ＮＯ）、負圧回復処理の実行を一旦終了する。
【００６４】
この変形例によっても、進角処理が実行されることにより、圧縮行程の初期段階において吸気ポート３ａに吹き返される吸気の量が減少し、これにより吸気通路３内の負圧が確保されるようになる。
【００６５】
他方、上述したように、吸気バルブ９の進角処理を行うと、吸気バルブ９の遅閉じ制御による機関の熱効率の向上代が減少するため、そうした進角処理の実行頻度は極力少なくすることが望ましい。この点、この変形例では、進角処理による負圧の確保が、車両の状態が減速中のとき、あるいは停車中のときに行われる。つまりブレーキブースタ７０に対して負圧を確実に供給する必要があるときに進角処理が行われる。従って、車両の状態に依らず常に進角処理を行う場合と比較して、同進角処理の実行頻度を低く抑えることができ、これにより吸気バルブ９の遅閉じ制御による機関の熱効率の向上を十分に図ることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１…内燃機関、２…燃焼室、３…吸気通路、３ａ…吸気ポート、４…燃料噴射弁、５…点火プラグ、６…ピストン、７…クランクシャフト、８…排気通路、８ａ…排気ポート、９…吸気バルブ、１０…排気バルブ、１１…吸気カムシャフト、１２…排気カムシャフト、１３…バルブタイミング可変機構(ＶＶＴ)、２６…制御装置、２７…アクセルペダル、２８…アクセルポジションセンサ、２９…スロットルバルブ、３０…スロットルポジションセンサ、３２…エアフロメータ、３４…クランク角センサ、３５…カムポジションセンサ、４０…ブレーキペダル、４１…ブレーキスイッチ、５０…圧力センサ、６０…車速センサ、７０…ブレーキブースタ、７１…負圧導入通路、１００…コンプレッサ、１１０…オルタネータ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変動弁機構の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、車両のブレーキ装置では、吸気通路内の負圧をブレーキブースタに導入し、この負圧を利用して運転者のブレーキ踏み力を倍増させるようにしている。
また、ブレーキブースタを備える場合にあって吸気通路内の負圧が不足するときには、スロットルバルブの開度を小さくすることでブレーキブースタへの負圧を確保するといったスロットル制御も従来より行われている。ここで、スロットルバルブの開度を制御できない状態、つまりスロットルバルブの動作異常が生じている状態では、上述したようなスロットル制御を通じた負圧の確保が困難である。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載の装置では、スロットルバルブの動作異常が生じている状態で負圧の確保が必要なときには、排気弁の閉弁時期を遅角化させて吸気弁とのバルブオーバラップを形成するようにしている。このようにして排気弁の閉弁時期を遅角化させると排気行程での排気の圧縮が抑えられるため、吸気弁が開弁したときに、圧縮された排気が吸気通路に吹き返すことによる吸気通路内の負圧不足が抑えられるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２７４８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年の内燃機関では、ピストンが吸気下死点に到達した後に吸気弁を閉じる、いわゆる吸気弁の遅閉じ制御を行うことで圧縮行程の実質的な開始を遅らせ、これにより圧縮比よりも高い膨張比を得ることのできるアトキンソンサイクルが実施されることがある。このアトキンソンサイクルでは、燃料の持つ熱エネルギーが膨張行程において十分に運動エネルギーに変換されるため、内燃機関の熱効率が向上するようになる。
【０００６】
ここで、上記アトキンソンサイクルを実施する場合には、吸気弁が吸気下死点後に閉弁されることから、圧縮行程の初期段階において気筒内に吸入された吸気が吸気ポートに吹き返されてしまう。そのため吸気弁の遅閉じ制御を行う場合にも、吸気通路内の負圧が不足するおそれがある。なお、こうした圧縮行程の初期段階における吸気ポートへの吹き返しは、上記のような排気弁の閉弁時期の遅角化では抑えることができない。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸気弁の遅閉じ制御が行われる内燃機関において吸気通路内の負圧を適切に確保することのできる可変動弁機構の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、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、吸気弁の閉弁時期を変更する可変動弁機構を備える内燃機関に適用されて、前記閉弁時期を吸気下死点よりも遅角側に設定する遅閉じ制御を行う可変動弁機構の制御装置であって、前記遅閉じ制御の実行中において、スロットルバルブの動作異常があるときには、同スロットルバルブの動作異常がないときに比して前記閉弁時期を進角側に変更する進角処理を実行することをその要旨とする。
【０００９】
同構成によれば、上記進角処理が実行されることにより、圧縮行程の初期段階において吸気ポートに吹き返される吸気の量が減少し、これにより吸気通路内の負圧が確保されるようになる。
【００１０】
他方、上述した進角処理を行うと、吸気弁の遅閉じ制御による機関の熱効率の向上代が減少するため、そうした進角処理の実行頻度は極力少なくすることが望ましい。この点、同構成では、進角処理による負圧の確保を、スロットルバルブの動作異常があるとき、つまり上述したようなスロットル制御による負圧の確保が困難なときに行うようにしている。従って、負圧確保のために常に進角処理を行う場合と比較して、同進角処理の実行頻度を極めて低く抑えることができ、これにより吸気弁の遅閉じ制御による機関の熱効率の向上を十分に図ることも可能となる。
【００１１】
なお、同構成におけるスロットルバルブの動作異常とは、スロットルバルブの開度を正常に制御できない状態のことをいう。
請求項２に記載の発明は、吸気弁の閉弁時期を変更する可変動弁機構を備える内燃機関に適用されて、前記閉弁時期を吸気下死点よりも遅角側に設定する遅閉じ制御を行う可変動弁機構の制御装置であって、前記遅閉じ制御の実行中において、前記内燃機関を搭載する車両の状態が減速中及び停車中のいずれか一方の状態であるときには、その状態になる前に比して前記閉弁時期を進角側に変更する進角処理を実行することをその要旨とする。
【００１２】
同構成によれば、上記進角処理が実行されることにより、圧縮行程の初期段階において吸気ポートに吹き返される吸気の量が減少し、これにより吸気通路内の負圧が確保されるようになる。
【００１３】
他方、上述した進角処理を行うと、吸気弁の遅閉じ制御による機関の熱効率の向上代が減少するため、そうした進角処理の実行頻度は極力少なくすることが望ましい。この点、同構成では、進角処理による負圧の確保を、車両の状態が減速中のとき、あるいは停車中のときに行うようにしている。つまりブレーキブースタに対して負圧を確実に供給する必要があるときに進角処理を行うようにしている。従って、車両の状態に依らず常に進角処理を行う場合と比較して、同進角処理の実行頻度を低く抑えることができ、これにより吸気弁の遅閉じ制御による機関の熱効率の向上を十分に図ることも可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の可変動弁機構の制御装置において、前記進角処理は、吸気通路内の吸気圧が所定圧力以上のときに実行されることをその要旨とする。
【００１５】
同構成によれば、吸気通路内の負圧が不足しているときに進角処理が実行されるようになるため、必要なときにのみ進角処理が実行されるようになる。従って、不要な進角処理の実行による上記熱効率の低下を抑えることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の可変動弁機構の制御装置において、前記所定圧力は、車速に基づいて可変設定されることをその要旨とする。
車両においては車速が高いときほど、より大きなブレーキ力が要求される。そこで、同構成によるように、上記進角処理の実行可否を判定する上記所定圧力を車速に基づいて可変設定することにより、車速に応じた要求負圧の変化に対応させて負圧を好適に確保することができる。なお、同構成においては、車速が高いほど上記所定圧力を低くすることが望ましい。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の可変動弁機構の制御装置において、前記吸気圧と前記所定圧力との差が大きいときほど、前記進角処理実行時の進角量は大きくされることをその要旨とする。
【００１８】
同構成によれば、負圧が不足しているときほど、進角処理実行時の進角量は大きくされる。このように進角量が大きくされていくと、吸気ポートに吹き返される吸気の量が減少していくため、吸気通路内の負圧は大きくなっていく（つまり吸気通路内の圧力は大気圧よりも低くなっていく）。従って、負圧の不足分に合わせて進角量を適切に設定することができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項３または４に記載の可変動弁機構の制御装置において、前記吸気圧と大気圧との差が小さいときほど、前記進角処理実行時の進角量は大きくされることをその要旨とする。
【００２０】
同構成によれば、吸気圧と大気圧との差が小さいときほど、つまり吸気通路内の負圧が小さいときほど、進角処理実行時の進角量は大きくされる。このように進角量が大きくされていくと、吸気ポートに吹き返される吸気の量が減少していくため、吸気通路内の負圧は大きくなっていく（つまり吸気通路内の圧力は大気圧よりも低くなっていく）。従って、同構成によれば、吸気通路内の負圧の大きさに合わせて進角量を適切に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明にかかる可変動弁機構の制御装置を具体化した一実施形態にあって、これが適用される内燃機関の構造を示す模式図。
【図２】同実施形態における負圧回復処理の手順を示すフローチャート。
【図３】車速と判定圧との関係を示すグラフ。
【図４】圧力差と進角量との関係を示すグラフ。
【図５】負圧回復処理によるバルブタイミングの変化を示すタイミングチャート。
【図６】同実施形態の変形例における負圧回復処理の手順であってその一部を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明にかかる可変動弁機構の制御装置を具体化した一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、内燃機関１では、その燃焼室２に吸気通路３を通じて空気が吸入されるとともに、燃料噴射弁４から噴射された燃料が同燃焼室２に供給される。この空気と燃料とからなる混合気に対し点火プラグ５による点火が行われると、同混合気が燃焼してピストン６が往復移動し、内燃機関１の出力軸であるクランクシャフト７が回転する。このクランクシャフト７には、エアーコンディショナのコンプレッサ１００やオルタネータ１１０等の機関出力によって駆動される補機が駆動連結されている。そして、燃焼後の混合気は排気として各燃焼室２から排気通路８に送り出される。
【００２３】
内燃機関１の吸気通路３には、吸入空気量を調量するスロットルバルブ２９が設けられている。このスロットルバルブ２９は、電動モータによって開度が調整される。また、電動モータへの通電が行われないときのスロットルバルブ２９の開度は、スプリングなどの付勢部材によって所定のオープナ開度に固定される。このオープナ開度としては、スロットルバルブ２９に動作異常が生じて電動モータへの通電が中止されたときに、車両の待避走行等が行える適切な開度が設定されている。
【００２４】
吸気通路３に繋がる吸気ポート３ａと燃焼室２との間は吸気バルブ９の開閉動作によって連通・遮断され、排気通路８に繋がる排気ポート８ａと燃焼室２との間は排気バルブ１０の開閉動作によって連通・遮断される。これら吸気バルブ９及び排気バルブ１０については、クランクシャフト７の回転が伝達される吸気カムシャフト１１及び排気カムシャフト１２の回転に伴い開閉動作する。
【００２５】
内燃機関１は、吸気バルブ９のバルブ特性を可変する可変動弁機構として、吸気カムシャフト１１に設けられたバルブタイミング可変機構（以下、ＶＶＴという）１３を備えている。このＶＶＴ１３は、クランクシャフト７に対する吸気カムシャフト１１の相対回転位相を調節して吸気バルブ９のバルブタイミングＶＴを変更することで、吸気バルブ９の開弁期間を一定に保持した状態で同吸気バルブ９の開弁時期ＩＶＯ及び閉弁時期ＩＶＣを共に進角側又は遅角側に変更する。なお、バルブタイミングＶＴには、機関負荷や機関回転速度等の機関運転状態に基づいて目標値が設定され、この目標値とバルブタイミングＶＴの実値とが一致するようにＶＶＴ１３の駆動は制御される。
【００２６】
また、吸気通路３にあってスロットルバルブ２９の下流には、負圧導入通路７１を介してブレーキブースタ７０が接続されている。このブレーキブースタ７０は、吸気通路３内の負圧を利用して運転者のブレーキ踏み力を倍増させる。
【００２７】
こうした内燃機関１の各種制御は、自動車に搭載された制御装置２６によって行われる。制御装置２６は、内燃機関１の制御にかかる演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果が一時的に記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。
【００２８】
制御装置２６の入力ポートには、以下に示す各種センサやスイッチが接続されている。
・車両の運転者によって操作されるアクセルペダル２７の操作量（アクセル操作量）を検出するアクセルポジションセンサ２８。
【００２９】
・車両の運転者によって踏み込み操作されるブレーキペダル４０の踏み込みの有無を検出するブレーキスイッチ４１。
・吸気通路３に設けられたスロットルバルブ２９の開度（スロットル開度）を検出するスロットルポジションセンサ３０。
【００３０】
・吸気通路３を通じて燃焼室２に吸入される空気の量を検出するエアフロメータ３２。
・スロットルバルブ２９の下流側における吸気通路３内の圧力（吸気圧ＰＭ）を検出する圧力センサ５０。
【００３１】
・クランクシャフト７の回転角を検出するクランク角センサ３４。
・カムシャフトの回転位置に対応した信号を出力することでバルブタイミングＶＴを検出するカムポジションセンサ３５。
【００３２】
・車両の車速Ｖを検出する車速センサ６０。
制御装置２６の出力ポートには、スロットルバルブ２９の電動モータ、燃料噴射弁４、点火プラグ５、及びＶＶＴ１３を駆動するアクチュエータなどの駆動回路が接続されている。
【００３３】
そして、制御装置２６は、上記各種センサやスイッチからの入力信号に基づいて機関運転状態を把握し、その把握した機関運転状態に応じて上記出力ポートに接続された各種駆動回路に指令信号を出力する。こうして燃料噴射弁４による燃料噴射量の制御、点火プラグ５の点火時期の制御、吸気バルブ９のバルブタイミングＶＴの制御、及びスロットルバルブ２９の開度制御等が制御装置２６を通じて実施される。
【００３４】
本実施形態にかかる内燃機関１では、ＶＶＴ１３による吸気弁の遅閉じ制御、すなわち、ピストン６の吸気下死点よりも遅角側で吸気バルブ９を閉弁させる制御を行うことで前述したアトキンソンサイクルを実施するようにしている。このアトキンソンサイクルでは、吸気バルブ９の閉弁時期がピストン６の吸気下死点よりも遅くなるために、圧縮行程の初期では気筒内に吸入された吸気が吸気ポート３ａに吹き返されるようになる。これにより、圧縮行程の実質的な開始が遅れるようになり、結果として実圧縮比を高めることなく高い膨張比を得ることが可能になっている。そして、このように膨張比を高めることができるアトキンソンサイクルでは、膨張行程での実質的なピストンストロークを長くすることができるため、燃料の持つ熱エネルギーを効率よく運動エネルギーに変換することができ、ひいては内燃機関１の熱効率を向上させることができる。
【００３５】
また、コンプレッサ１００が駆動されるときや、オルタネータ１１０の発電要求が高いときには補機の駆動負荷が高くなるため、その分、車両の駆動に利用される機関出力が減少してしまう。そのため、コンプレッサ１００が駆動されている、あるいはオルタネータ１１０の要求発電量が所定値よりも高いとき等のように、補機の駆動負荷が高いときには、スロットルバルブ２９の開度を増大補正して吸入空気量を増量し、機関出力を高める出力増大制御を行うことにより、補機駆動による機関出力の損失を補うようにしている。
【００３６】
ところで、上述したようにアトキンソンサイクルを実施する場合には、吸気バルブ９が吸気下死点後に閉弁されることから、圧縮行程の初期段階において気筒内に吸入された吸気が吸気ポート３ａに吹き返されてしまう。そのため吸気バルブ９の遅閉じ制御を行う場合には、吸気通路３内の負圧が不足してブレーキブースタ７０に十分な負圧を供給できなくなる。そこで、本実施形態では、吸気圧ＰＭが予め定められた判定圧ＰＭｄ以上、つまり予め定められた負圧値未満であって吸気通路内の負圧が不足しているときには、スロットルバルブ２９の開度を閉じ側に補正するスロットル制御を行って吸気圧ＰＭを低下させることにより、ブレーキ力確保のために必要とされる負圧を確保するようにしている。
【００３７】
ここで、スロットルバルブ２９に動作異常が生じていると、上記スロットル制御による負圧確保が困難になる。そこで、本実施形態では、以下に説明する別の負圧回復処理をさらに行うことにより、遅閉じ制御が行われる内燃機関１において吸気通路３内の負圧を適切に確保するようにしている。なお、この負圧回復処理は、吸気バルブ９の遅閉じ制御の実行中（アトキンソンサイクルの実行中）において、制御装置２６により所定周期毎に行われる。
【００３８】
図２に示すように、この負圧回復処理が開始されるとまず、スロットルバルブ２９に動作異常があるか、つまりスロットルバルブ２９の開度を正常に制御できない状態であるか否かが判定される（Ｓ１００）。この動作異常の判定は、本処理とは別の判定処理にて行われており、この判定処理では、スロットルバルブ２９の実開度と目標開度との差が継続して大きい場合に動作異常ありと判定される。
【００３９】
ステップＳ１００にて、スロットルバルブ２９に動作異常なしと判定されるときには（Ｓ１００：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。
一方、スロットルバルブ２９に動作異常ありと判定されるときには（Ｓ１００：ＹＥＳ）、現在の吸気圧ＰＭが上述した判定圧ＰＭｄ以上であるか否かが判定される（Ｓ１１０）。この判定圧ＰＭｄは、ブレーキブースタ７０の倍力作用を適切に得るために必要な値が設定されている。また、図３に示すように、判定圧ＰＭｄは車速Ｖに基づいて可変設定される。より具体的には車速Ｖが高いときほど判定圧ＰＭｄは小さい値に設定される。
【００４０】
ステップＳ１１０にて、吸気圧ＰＭが判定圧ＰＭｄよりも小さいと判定されるときには（Ｓ１１０：ＮＯ）、吸気通路３内に十分な負圧が確保されているため、本処理は一旦終了される。
【００４１】
一方、吸気圧ＰＭが判定圧ＰＭｄ以上であるときには（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、吸気通路３内の負圧が不足していると判断されて、ステップＳ１２０以降の処理が行われる。
ステップＳ１２０では、ＶＶＴ１３に異常がないか否かが判定される。ここでの異常判定も本処理とは別の判定処理にて行われており、例えばバルブタイミングＶＴの実値と目標値との差が継続して大きい場合などに異常ありと判定される。
【００４２】
そして、ＶＶＴ１３に異常がないときには（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、負圧回復を行うために現在のバルブタイミングＶＴが進角量ＡＤの分だけ進角されて（Ｓ１３０）、本処理は一旦終了される。このステップＳ１２０での進角処理において、進角量ＡＤを算出するときには、まず現在の吸気圧ＰＭと上記判定圧ＰＭｄとの圧力差ΔＰＭが算出される。そして、図４に示すように、その圧力差ΔＰＭが大きいほど、つまり判定圧ＰＭｄに対して吸気通路３内の負圧が不足しているときほど進角量ＡＤは大きい値にされる。
【００４３】
ステップＳ１２０にて、ＶＶＴ１３に異常があると判定されるときには（Ｓ１２０：ＹＮＯ）、現在の補機の駆動負荷が高いか否かが判定される（Ｓ１４０）。ここでの判定は、コンプレッサ１００が駆動されているとき、あるいはオルタネータ１１０の要求発電量が所定値よりも高いときに肯定判定される。
【００４４】
そして、補機の駆動負荷が高いときには（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、コンプレッサ１００の駆動を停止したり、オルタネータ１１０の要求発電量を小さくしたりして補機の駆動負荷を低減させる（Ｓ１５０）。そして、本処理は一旦終了される。
【００４５】
一方、補機の駆動負荷が高くないときには（Ｓ１４０：ＮＯ）、車速制限処理が実行されて（Ｓ１６０）、本処理は一旦終了される。この車速制限処理は、車両の車速が予め定められた制限速度ＶＬＴを超えないように制御するものであり、例えば以下のような処理を行えばよい。
【００４６】
・スロットルバルブ２９の最大開度を制限することで吸入空気量を制限する。
・車速Ｖが制限速度ＶＬＴに達したときには、車速Ｖがある程度低下するまで点火時期の遅角補正を行う。
【００４７】
・車速Ｖが制限速度ＶＬＴに達したときには、車速Ｖがある程度低下するまで燃料噴射を停止する。
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００４８】
遅閉じ制御の実行中において、スロットルバルブ２９に動作異常があるときには（図２のＳ１００：ＹＥＳ）、進角量ＡＤが算出されてバルブタイミングＶＴが変更される（Ｓ１３０）。つまり図５に二点鎖線にて示すように、スロットルバルブ２９に動作異常があるときには、動作異常がないときに比して吸気バルブ９の閉弁時期が進角量ＡＤの分だけ進角側に変更される。このような進角処理が行われることにより、圧縮行程の初期段階において吸気ポート３ａに吹き返される吸気の量が減少し、吸気通路３内の負圧が確保される。
【００４９】
他方、上述した進角処理を行うと負圧を確保することができるものの、吸気バルブ９の遅閉じ制御による機関の熱効率の向上代が減少するため、そうした進角処理の実行頻度は極力少なくすることが望ましい。この点、本実施形態では、進角処理による負圧の確保を、スロットルバルブ２９の動作異常があるとき、つまり上述したようなスロットル制御による負圧の確保が困難なときに行うようにしている。ここで、スロットルバルブ２９の動作異常はその発生頻度が非常に少ないため、進角処理による負圧確保の実行機会は非常に少ない。従って、負圧確保のために常に進角処理を行う場合と比較して、同進角処理の実行頻度を極めて低く抑えることができ、これにより吸気バルブ９の遅閉じ制御による機関の熱効率の向上が十分に図られる。
【００５０】
また、吸気圧ＰＭが判定圧ＰＭｄ以上のときに（図２のＳ１１０：ＹＥＳ）、上記進角処理は実行される（Ｓ１３０）。従って、吸気通路３内の負圧が不足しているときに進角処理が実行されるようになり、必要なときにのみ進角処理が実行される。従って、不要な進角処理の実行による上記熱効率の低下が抑えられる。
【００５１】
また、車両においては車速Ｖが高いときほど、より大きなブレーキ力が要求される。そこで、本実施形態では、先の図３に示すように、進角処理の実行可否を判定する上記判定圧ＰＭｄを車速Ｖに基づいて可変設定するようにしている。より具体的には車速Ｖが高いときほど判定圧ＰＭｄを小さい値に設定するようにしている。そのため、大きなブレーキ力が要求されるときほど進角処理は実行されやすくなり、車速に応じた要求負圧の変化に対応させて吸気通路３内の負圧が好適に確保される。
【００５２】
また、吸気圧ＰＭと判定圧ＰＭｄとの圧力差ΔＰＭが大きいときほど、つまり必要とされている負圧が不足しているときほど、進角処理実行時の進角量ＡＤを大きくしている。このように進角量ＡＤが大きくされていくと、吸気ポート３ａに吹き返される吸気の量が減少していくため、吸気通路３内の負圧は大きくなっていく（吸気通路３内の圧力は大気圧よりも低くなっていく）。従って、負圧の不足分に合わせて進角量ＡＤが適切に設定すされる。
【００５３】
また、ＶＶＴ１３に異常があり（図２のＳ１２０：ＮＯ）、進角処理による負圧確保ができないときに、補機の駆動負荷が高い場合には（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、補機の駆動負荷が低減される（Ｓ１５０）。このように補機の駆動負荷が低減されると、上述した出力増大制御によるスロットルバルブ２９の開度増大が抑えられ、これにより吸気通路３内の圧力が低下して負圧が確保される。
【００５４】
また、補機の駆動負荷が低く（Ｓ１４０：ＮＯ）、補機の駆動負荷の低減による負圧確保が難しいときには、車速制限処理が行われる（Ｓ１６０）。従って、ブレーキブースタ７０に対して十分な負圧を供給できないときには、車速Ｖが制動能力に見合った速度に制限される。従って、車両の制動性能が確保される。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）吸気バルブ９の閉弁時期を吸気下死点よりも遅角側に設定する遅閉じ制御の実行中において、スロットルバルブ２９の動作異常があるときには、同スロットルバルブ２９の動作異常がないときに比して吸気バルブ９閉弁時期を進角側に変更する進角処理を実行するようにしている。そのため、吸気通路３内の負圧を確保することができる。
【００５６】
また、スロットルバルブ２９の動作異常があるときに進角処理を行うようにしている。従って、負圧確保のために常に進角処理を行う場合と比較して、同進角処理の実行頻度を極めて低く抑えることができ、これにより遅閉じ制御による機関の熱効率の向上を十分に図ることができる。
【００５７】
（２）上記進角処理は、吸気通路３内の吸気圧ＰＭが所定の判定圧ＰＭｄ以上のときに実行するようにしている。そのため、不要な進角処理の実行による上記熱効率の低下を抑えることができる。
【００５８】
（３）上記判定圧ＰＭｄは、車速Ｖに基づいて可変設定するようにしている。そのため、車速Ｖに応じた要求負圧の変化に対応させて負圧を好適に確保することができる。
（４）吸気圧ＰＭと判定圧ＰＭｄとの圧力差ΔＰＭが大きいときほど、進角処理実行時の進角量ＡＤを大きくしている。そのため、負圧の不足分に合わせて進角量ＡＤを適切に設定することができる。
【００５９】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・先の図２に示したステップＳ１２０、ステップＳ１４０、ステップＳ１５０、ステップＳ１６０の各処理は適宜省略してもよい。この場合でも上記（１）〜（４）に記載の効果を得ることができる。
【００６０】
・先の図２に示したステップＳ１１０の処理を省略してもよい。この場合でも上記（１）、（３）、及び（４）に記載の効果を得ることができる。
・判定圧ＰＭｄを固定値としてもよい。この場合でも、上記（１）、（２）、及び（４）に記載の効果を得ることができる。
【００６１】
・進角量ＡＤを固定値にしてもよい。この場合でも、上記（１）、（２）、及び（３）に記載の効果を得ることができる。
・吸気圧ＰＭと判定圧ＰＭｄとの圧力差ΔＰＭに基づいて進角量ＡＤを可変設定するようにした。この他、吸気圧ＰＭと大気圧との圧力差を算出し、この圧力差が小さいときほど、進角処理実行時の進角量ＡＤが大きくなるようにしてもよい。この場合には、吸気圧ＰＭと大気圧との差が小さいときほど、つまり吸気通路３内の負圧が小さいときほど、進角処理実行時の進角量ＡＤは大きくされる。このように進角量が大きくされていくと、上述したように吸気ポート３ａに吹き返される吸気の量が減少していくため、吸気通路３内の負圧は大きくなっていく（吸気通路内の圧力は大気圧よりも低くなっていく）。従って、この変形例によれば、吸気通路３内の負圧の大きさに合わせて進角量ＡＤを適切に設定することができる。
【００６２】
・上記実施形態では、遅閉じ制御の実行中において、スロットルバルブ２９の動作異常があるときに、吸気バルブ９の進角処理を実行するようにした。この他、遅閉じ制御の実行中において、内燃機関１を搭載する車両の状態が減速中及び停車中のいずれか一方の状態であるときには、その状態、つまり減速中及び停車中のいずれか一方の状態になる前に比べて、吸気バルブ９の閉弁時期を進角側に変更する進角処理を実行するようにしてもよい。
【００６３】
この変形例は、先の図２に示したステップＳ１００の処理を、図６に示すステップＳ２００の処理に変更することによって実施できる。つまり、ステップＳ２００にて車両が減速中（例えばアクセル操作量が「０」）、または停車中（例えば車速が「０」、あるいはブレーキスイッチ４１が「ＯＮ」）であるか否かを判定し、減速中または停車中であるときには（Ｓ２００：ＹＥＳ）、上述したステップＳ１１０以降の処理を実行する。一方、減速中または停車中ではないときには（Ｓ２００：ＮＯ）、負圧回復処理の実行を一旦終了する。
【００６４】
この変形例によっても、進角処理が実行されることにより、圧縮行程の初期段階において吸気ポート３ａに吹き返される吸気の量が減少し、これにより吸気通路３内の負圧が確保されるようになる。
【００６５】
他方、上述したように、吸気バルブ９の進角処理を行うと、吸気バルブ９の遅閉じ制御による機関の熱効率の向上代が減少するため、そうした進角処理の実行頻度は極力少なくすることが望ましい。この点、この変形例では、進角処理による負圧の確保が、車両の状態が減速中のとき、あるいは停車中のときに行われる。つまりブレーキブースタ７０に対して負圧を確実に供給する必要があるときに進角処理が行われる。従って、車両の状態に依らず常に進角処理を行う場合と比較して、同進角処理の実行頻度を低く抑えることができ、これにより吸気バルブ９の遅閉じ制御による機関の熱効率の向上を十分に図ることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１…内燃機関、２…燃焼室、３…吸気通路、３ａ…吸気ポート、４…燃料噴射弁、５…点火プラグ、６…ピストン、７…クランクシャフト、８…排気通路、８ａ…排気ポート、９…吸気バルブ、１０…排気バルブ、１１…吸気カムシャフト、１２…排気カムシャフト、１３…バルブタイミング可変機構(ＶＶＴ)、２６…制御装置、２７…アクセルペダル、２８…アクセルポジションセンサ、２９…スロットルバルブ、３０…スロットルポジションセンサ、３２…エアフロメータ、３４…クランク角センサ、３５…カムポジションセンサ、４０…ブレーキペダル、４１…ブレーキスイッチ、５０…圧力センサ、６０…車速センサ、７０…ブレーキブースタ、７１…負圧導入通路、１００…コンプレッサ、１１０…オルタネータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁の閉弁時期を変更する可変動弁機構を備える内燃機関に適用されて、前記閉弁時期を吸気下死点よりも遅角側に設定する遅閉じ制御を行う可変動弁機構の制御装置であって、
前記遅閉じ制御の実行中において、スロットルバルブの動作異常があるときには、同スロットルバルブの動作異常がないときに比して前記閉弁時期を進角側に変更する進角処理を実行する
ことを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
【請求項２】
吸気弁の閉弁時期を変更する可変動弁機構を備える内燃機関に適用されて、前記閉弁時期を吸気下死点よりも遅角側に設定する遅閉じ制御を行う可変動弁機構の制御装置であって、
前記遅閉じ制御の実行中において、前記内燃機関を搭載する車両の状態が減速中及び停車中のいずれか一方の状態であるときには、その状態になる前に比して前記閉弁時期を進角側に変更する進角処理を実行する
ことを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
【請求項３】
前記進角処理は、吸気通路内の吸気圧が所定圧力以上のときに実行される
請求項１または２に記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項４】
前記所定圧力は、車速に基づいて可変設定される
請求項３に記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項５】
前記吸気圧と前記所定圧力との差が大きいときほど、前記進角処理実行時の進角量は大きくされる
請求項３または４に記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項６】
前記吸気圧と大気圧との差が小さいときほど、前記進角処理実行時の進角量は大きくされる
請求項３または４に記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項１】
吸気弁の閉弁時期を変更する可変動弁機構を備える内燃機関に適用されて、前記閉弁時期を吸気下死点よりも遅角側に設定する遅閉じ制御を行う可変動弁機構の制御装置であって、
前記遅閉じ制御の実行中において、スロットルバルブの動作異常があるときには、同スロットルバルブの動作異常がないときに比して前記閉弁時期を進角側に変更する進角処理を実行する
ことを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
【請求項２】
吸気弁の閉弁時期を変更する可変動弁機構を備える内燃機関に適用されて、前記閉弁時期を吸気下死点よりも遅角側に設定する遅閉じ制御を行う可変動弁機構の制御装置であって、
前記遅閉じ制御の実行中において、前記内燃機関を搭載する車両の状態が減速中及び停車中のいずれか一方の状態であるときには、その状態になる前に比して前記閉弁時期を進角側に変更する進角処理を実行する
ことを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
【請求項３】
前記進角処理は、吸気通路内の吸気圧が所定圧力以上のときに実行される
請求項１または２に記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項４】
前記所定圧力は、車速に基づいて可変設定される
請求項３に記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項５】
前記吸気圧と前記所定圧力との差が大きいときほど、前記進角処理実行時の進角量は大きくされる
請求項３または４に記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項６】
前記吸気圧と大気圧との差が小さいときほど、前記進角処理実行時の進角量は大きくされる
請求項３または４に記載の可変動弁機構の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−２９０４５（Ｐ２０１３−２９０４５Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６４４４４（Ｐ２０１１−１６４４４４）
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【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２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【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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