特許 6352888 内燃機関の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6352888

(24)【登録日】2018年6月15日

(45)【発行日】2018年7月4日

(54)【発明の名称】内燃機関の制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 13/02 20060101AFI20180625BHJP

   F01L 1/356 20060101ALI20180625BHJP

   F01M 1/16 20060101ALI20180625BHJP

【ＦＩ】

   F02D13/02 J

   F01L1/356 E

   F02D13/02 H

   F01M1/16 G

【請求項の数】2

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-225599(P2015-225599)

(22)【出願日】2015年11月18日

(65)【公開番号】特開2017-96103(P2017-96103A)

(43)【公開日】2017年6月1日

【審査請求日】2017年5月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】アイシン精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000947

【氏名又は名称】特許業務法人あーく特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高木 登

(72)【発明者】

【氏名】内山 慶信

(72)【発明者】

【氏名】金子 雅昭

【審査官】 田村 佳孝

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−４５２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０８７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−７６６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３０９９１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−４５２８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ１３／００ − ２８／００

Ｆ０１Ｌ １／３４ − １／３５６

Ｆ０１Ｌ ９／００ − ９／０４

Ｆ０１Ｌ１３／００ − １３／０８

Ｆ０１Ｍ １／００ − ９／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

オイルの吐出量を変更可能なオイルポンプと、
前記オイルポンプから供給されるオイルにより、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相を変更することによって、バルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構とを備える内燃機関に適用される内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の回転数および負荷率に基づいて第１目標位相を算出するとともに、その第１目標位相と現在の実位相との差分である第１偏差を算出する第１偏差算出手段と、
アクセル開度情報に基づいてドライバが要求するエンジントルクであるエンジン要求トルクを算出する要求トルク算出手段と、
前記内燃機関の回転数および前記エンジン要求トルクに基づいて第２目標位相を算出するとともに、その第２目標位相と現在の実位相との差分である第２偏差を算出する第２偏差算出手段と、
前記第１偏差および前記第２偏差のうち大きい方に基づいて、前記オイルポンプからのオイルの吐出量を制御する吐出量制御手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記吐出量制御手段は、前記第１偏差および前記第２偏差のうち大きい方の偏差が大きいほど、オイルの吐出量を大きくするように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、車両に搭載される内燃機関において、オイルの吐出量を変更可能なオイルポンプと、そのオイルポンプから供給されるオイルにより作動する可変バルブタイミング機構とを備えるものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

このような内燃機関では、燃費の向上を図るために、オイルポンプが内燃機関の出力軸から受ける動力を必要最小限に抑えることが求められる。このように、オイルポンプからの吐出量を下げる要求がある一方で、オイルポンプから供給される作動油を動力源とする可変バルブタイミング機構においては、動作の応答性を確保する必要がある。

【0004】

そこで、特許文献１の内燃機関の制御装置は、可変バルブタイミング機構における目標位相と実位相との差から、可変バルブタイミング機構の作動時の消費流量を算出し、その消費流量に応じてオイルポンプの吐出量を増量補正する（目標油圧を高くする）ように構成されている。これにより、燃費の向上を図りながら、可変バルブタイミング機構の応答性を確保することが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５−４５２８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記した従来の内燃機関の制御装置では、可変バルブタイミング機構が動作を開始するタイミングで目標油圧が高くなるが、目標油圧の立ち上がるタイミングが遅いので、可変バルブタイミング機構の動作開始直後の応答性を確保することが困難である。

【0007】

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、燃費の向上を図りながら、可変バルブタイミング機構の応答性を改善することが可能な内燃機関の制御装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明による内燃機関の制御装置は、オイルの吐出量を変更可能なオイルポンプと、オイルポンプから供給されるオイルにより、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相を変更することによって、バルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構とを備える内燃機関に適用されるものである。そして、内燃機関の制御装置は、内燃機関の回転数および負荷率に基づいて第１目標位相を算出するとともに、その第１目標位相と現在の実位相との差分である第１偏差を算出する第１偏差算出手段と、アクセル開度情報に基づいてドライバが要求するエンジントルクであるエンジン要求トルクを算出する要求トルク算出手段と、内燃機関の回転数およびエンジン要求トルクに基づいて第２目標位相を算出するとともに、その第２目標位相と現在の実位相との差分である第２偏差を算出する第２偏差算出手段と、第１偏差および第２偏差のうち大きい方に基づいて、オイルポンプからのオイルの吐出量を制御する吐出量制御手段とを備える。

【0009】

このように構成することによって、エンジン要求トルクから目標吸入空気量（将来の負荷率）を算出することができるので、その将来の負荷率を用いて第２偏差（先読み偏差）を算出することができる。そして、第２偏差（先読み偏差）に基づいてオイルの吐出量を制御することにより、可変バルブタイミング機構の動作を予測し、可変バルブタイミング機構が動作を開始する前にオイルポンプからの吐出量を上げることができる。これにより、可変バルブタイミング機構の動作開始直後から応答性を高くすることができる。したがって、燃費の向上を図りながら、可変バルブタイミング機構の応答性を改善することができる。さらに、第２偏差（先読み偏差）が第１偏差（実偏差）よりも小さくなったとしても、実位相が第１目標位相（現在の目標位相）に収束する（実偏差がゼロになる）まで、吐出量を確保することができる。

【0010】

上記内燃機関の制御装置において、吐出量制御手段は、第１偏差および第２偏差のうち大きい方の偏差が大きいほど、オイルの吐出量を大きくするように構成されていてもよい。

【0011】

このように構成すれば、偏差が大きい場合に吐出量を大きくするとともに、偏差が小さい場合に吐出量を小さくすることにより、必要以上に吐出量が大きくなるのを抑制することができるので、燃費の向上を図ることができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明の内燃機関の制御装置によれば、燃費の向上を図りながら、可変バルブタイミング機構の応答性を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態によるＥＣＵにより制御されるエンジンの一例を示した概略構成図である。

【図2】エンジンのオイルポンプにおいてポンプ容量が最大の状態を示した断面図である。

【図3】エンジンのオイルポンプにおいてポンプ容量が最小の状態を示した断面図である。

【図4】エンジンの可変バルブタイミング機構を模式的に示した概略構成図である。

【図5】エンジンを制御するＥＣＵの概略構成を示したブロック図である。

【図6】可変バルブタイミング機構の動作例を説明するためのタイミングチャートである。

【図7】ＥＣＵによるオイルポンプの制御フローの一例を示したフローチャートである。

【図8】図７のステップＳ２における目標油圧の算出について説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、車両に搭載されるエンジン１を制御するＥＣＵ１００に本発明を適用した場合について説明する。

【0017】

−エンジンの概略構成−
まず、図１を参照して、エンジン１の概略構成について説明する。なお、図１では、エンジン１の外形を仮想線で示した。

【0018】

エンジン（内燃機関）１は、たとえば直列４気筒のガソリンエンジンである。このエンジン１では、４つのシリンダ（図示省略）が設けられ、各シリンダにピストン１２（図１には１つのみ示す）が収容されている。ピストン１２は、コネクティングロッド１２ａを介してクランクシャフト１３に連結されている。

【0019】

各シリンダの吸気ポートは吸気通路に接続され、その吸気通路にはスロットルバルブ（図示省略）などが配置されている。スロットルバルブは、吸入空気量を調整するために設けられている。各シリンダの排気ポートは排気通路に接続され、その排気通路には三元触媒（図示省略）などが配置されている。

【0020】

また、エンジン１の上部には、各シリンダの吸気バルブ１２ｂを駆動する吸気側のカムシャフト１４が設けられるとともに、各シリンダの排気バルブ１２ｃを駆動する排気側のカムシャフト１５が設けられている。カムシャフト１４および１５には、それぞれ、クランクシャフト１３に対する回転位相を変更するための可変バルブタイミング機構７０および８０が設けられている。

【0021】

可変バルブタイミング機構７０および８０には、それぞれカムスプロケット１４ｂおよび１５ｂが取り付けられ、クランクシャフト１３には、クランクスプロケット（図示省略）が取り付けられている。そして、クランクスプロケット、カムスプロケット１４ｂおよび１５ｂには、タイミングチェーン３が巻き掛けられている。

【0022】

なお、クランクシャフト１３には、オイルポンプ５を駆動するためのスプロケット（図示省略）が取り付けられ、オイルポンプ５の入力軸５ａには、ポンプスプロケット５ｂが取り付けられている。そして、そのポンプスプロケット５ｂとクランクシャフト１３のスプロケットとには、チェーン４が巻き掛けられている。

【0023】

かかる構成により、クランクシャフト１３の回転がチェーン４などを介して入力軸５ａに伝達され、オイルポンプ５が動作するようになっている。このオイルポンプ５の動作によって、エンジン１の下部のオイルパン１６内に貯留されているエンジンオイル（以下、単にオイルともいう）が、図示省略のオイルストレーナを介して吸い上げられ、そして、オイルポンプ５から吐出油路６ａに吐出される。

【0024】

こうしてオイルポンプ５から吐出されたオイルは、オイルフィルタ６を介してオイル供給系２のメインギャラリ２０に流入する。メインギャラリ２０には、分岐オイル通路２１〜２３が接続されている。そして、メインギャラリ２０から下方に延びる分岐オイル通路２１により、クランクジャーナル１３ａにオイルが供給される。また、メインギャラリ２０から上方に延びる分岐オイル通路２２により、可変バルブタイミング機構７０および８０などにオイルが供給される。また、メインギャラリ２０から上方に延びる分岐オイル通路２３により、カムジャーナル１４ａおよび１５ａなどにオイルが供給される。

【0025】

−オイルポンプ−
次に、図２および図３を参照して、オイルポンプ５について説明する。

【0026】

オイルポンプ５は、たとえば内接歯車型であり、入力軸５ａにより回転される外歯車のドライブロータ５１と、これに噛み合って回転される内歯車のドリブンロータ５２とを備えている。ドリブンロータ５２の外周は調整リング５３によって保持されている。ドライブロータ５１、ドリブンロータ５２および調整リング５３は、ハウジング５０の収容部５０ａに収容されている。なお、入力軸５ａの回転方向は、図２の反時計回りである。

【0027】

ドリブンロータ５２の中心はドライブロータ５１の中心に対して所定量偏心しており、その偏心している側においてドライブロータ５１とドリブンロータ５２とが噛み合っている。また、ドライブロータ５１とドリブンロータ５２との間の空間には、円周方向に並んで複数の作動室Ｒが形成され、これらの作動室Ｒが、ドライブロータ５１およびドリブンロータ５２の回転に連れて円周方向に移動しながら、その容積が増減するようになっている。

【0028】

そして、作動室Ｒの容積が増大する範囲では、吸入ポート５０ｂからオイルが吸入され、作動室Ｒの容積が減少する範囲では、オイルが加圧されながら吐出ポート５０ｃに送り出される。吸入ポート５０ｂは、油路（図示省略）を介してオイルストレーナに連通されている。一方、吐出ポート５０ｃは、ハウジング５０の内部の油路５０ｄを介して吐出油路６ａに連通されている。

【0029】

このオイルポンプ５は、クランクシャフト１３の回転力を受けて入力軸５ａが回転することにより、ドライブロータ５１およびドリブンロータ５２が互いに噛み合いながら回転し、それらの間に形成される作動室Ｒに吸入ポート５０ｂからオイルを吸い込んで、吐出ポート５０ｃから吐出する。

【0030】

−容量可変機構−
オイルポンプ５は、入力軸５ａの１回転あたりの吐出量、すなわちポンプ容量を変更可能な容量可変機構を備えている。この容量可変機構では、ハウジング５０の収容部５０ａに形成された制御空間ＴＣの油圧によって調整リング５３が回動されることにより、ポンプ容量が変更されるようになっている。なお、図２はポンプ容量が最大の状態を示し、図３はポンプ容量が最少の状態を示している。

【0031】

調整リング５３は、ドリブンロータ５２を保持するリング状の本体部５３ａと、本体部５３ａから外方に延びるアーム部５３ｂとを有する。アーム部５３ｂは、コイルバネ５４により付勢されるとともに、制御空間ＴＣの油圧が作用するようになっている。具体的には、コイルバネ５４により、入力軸５ａの回転方向とは反対方向側（制御空間ＴＣの容積が小さくなる向き）に調整リング５３が付勢されている。そして、制御空間ＴＣの油圧が高くなると、コイルバネ５４の付勢力に抗して調整リング５３が入力軸５ａの回転方向側（制御空間ＴＣの容積が大きくなる向き）に回動されるようになっている。

【0032】

制御空間ＴＣは、制御油路６１を介してＯＣＶ（Oil Control Valve：油圧制御弁）６０に接続されており、そのＯＣＶ６０により油圧が制御される。ＯＣＶ６０は、スリーブ６２内に配置されるスプール６３と、スプール６３を移動させるための電磁駆動部（図示省略）とを備えている。スリーブ６２には、制御油路６１を介して制御空間ＴＣに接続される制御ポート６２ａと、吐出油路６ａから分岐する供給油路６ｂに接続される供給ポート６２ｂと、排出ポート６２ｃとが形成されている。

【0033】

このＯＣＶ６０では、スプール６３が移動されることにより、制御ポート６２ａと排出ポート６２ｃとを連通して制御油路６１からのオイルを排出する状態と、制御ポート６２ａと供給ポート６２ｂとを連通してオイルポンプ５からのオイルを制御油路６１に送り出す状態とを切り換えることが可能である。

【0034】

そして、オイルポンプ５では、ＯＣＶ６０が制御空間ＴＣの油圧を調整することにより、調整リング５３が回動されると、ドライブロータ５１およびドリブンロータ５２の吸入ポート５０ｂおよび吐出ポート５０ｃに対する相対的な位置が変化されることによって、ポンプ容量が変更される。

【0035】

−可変バルブタイミング機構−
次に、図４を参照して、エンジン１に設けられた可変バルブタイミング機構７０および８０について説明する。可変バルブタイミング機構７０および８０は、それぞれ、クランクシャフト１３（図１参照）に対するカムシャフト１４および１５（図１参照）の位相を油圧で変更することにより、吸気バルブ１２ｂおよび排気バルブ１２ｃ（図１参照）のバルブタイミング（開弁時期）を変更するように構成されている。

【0036】

吸気側の可変バルブタイミング機構７０は、ベーンロータ７１と、ベーンロータ７１を収容するハウジング７２とを備えている。ベーンロータ７１は、吸気側のカムシャフト１４に連結され、ハウジング７２は、カムスプロケット１４ｂ（図１参照）に連結されている。そして、ベーンロータ７１およびハウジング７２は、同軸上に配置され、相対的に回動可能に設けられている。ハウジング７２の内部には、ベーンロータ７１のベーンによって仕切られる進角室７３ａおよび遅角室７３ｂが形成されている。

【0037】

また、吸気側の可変バルブタイミング機構７０には、ハウジング７２に対するベーンロータ７１の相対的な位置を調節するためのＯＣＶ７４が設けられている。ＯＣＶ７４は、スリーブ７５内を移動するスプール７６と、スプール７６を付勢するコイルバネ７７と、コイルバネ７７の付勢力に抗してスプール７６を移動させるための電磁駆動部７８とを含んでいる。

【0038】

スリーブ７５には、進角室７３ａに接続される進角ポート７５ａと、遅角室７３ｂに接続される遅角ポート７５ｂと、メインギャラリ２０を介してオイルポンプ５に接続される供給ポート７５ｃと、排出ポート７５ｄおよび７５ｅとが形成されている。スプール７６は、スリーブ７５内における位置に応じて各ポートの接続状態を変化させるようになっている。

【0039】

そして、可変バルブタイミング機構７０では、進角ポート７５ａと供給ポート７５ｃとが連通されるとともに、遅角ポート７５ｂと排出ポート７５ｅとが連通された場合には、オイルポンプ５からメインギャラリ２０を介して進角室７３ａにオイルが供給されるとともに、遅角室７３ｂのオイルがオイルパン１６にドレンされる。これにより、ベーンロータ７１がハウジング７２に対して進角側（ベーンロータ７１の回転方向側）に回動される。すなわち、クランクシャフト１３に対する吸気側のカムシャフト１４の回転位相が進角され、吸気バルブ１２ｂのバルブタイミングが進角される。

【0040】

その一方、遅角ポート７５ｂと供給ポート７５ｃとが連通されるとともに、進角ポート７５ａと排出ポート７５ｄとが連通された場合には、オイルポンプ５からメインギャラリ２０を介して遅角室７３ｂにオイルが供給されるとともに、進角室７３ａのオイルがオイルパン１６にドレンされる。これにより、ベーンロータ７１がハウジング７２に対して遅角側（ベーンロータ７１の回転方向とは反対側）に回動される。すなわち、クランクシャフト１３に対する吸気側のカムシャフト１４の回転位相が遅角され、吸気バルブ１２ｂのバルブタイミングが遅角される。

【0041】

なお、スプール７６により、進角ポート７５ａおよび遅角ポート７５ｂが閉塞された場合には、進角室７３ａおよび遅角室７３ｂに対するオイルの給排が停止されるので、ベーンロータ７１のハウジング７２に対する位置が維持される。

【0042】

排気側の可変バルブタイミング機構８０は、ベーンロータ８１と、ベーンロータ８１を収容するハウジング８２と、ハウジング８２に形成された進角室８３ａおよび遅角室８３ｂと、ハウジング８２に対するベーンロータ８１の相対的な位置を調節するためのＯＣＶ８４とを備えている。なお、可変バルブタイミング機構８０は、上記した可変バルブタイミング機構７０とほぼ同様に構成されているため、重複する説明を省略する。

【0043】

−ＥＣＵ−
次に、図５を参照して、エンジン１を制御するＥＣＵ１００について説明する。

【0044】

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ１０１と、ＲＯＭ１０２と、ＲＡＭ１０３と、バックアップＲＡＭ１０４と、入力インターフェース１０５と、出力インターフェース１０６と、これらを互いに接続するバス１０７とを備えている。なお、ＥＣＵ１００は、本発明の「要求トルク算出手段」、「第１偏差算出手段」、「第２偏差算出手段」および「吐出量制御手段」の一例であり、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２に記憶されたプログラムを実行することによりこれらが実現される。

【0045】

ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶された各種制御プログラムやマップなどに基づいて演算処理を実行する。ＲＯＭ１０２には、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１による演算結果や各種センサの検出結果などを一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭ１０４は、イグニッションをオフする際に保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。

【0046】

入力インターフェース１０５には、エンジン１の冷却水温度を検出する水温センサ１１０、吸入空気量を計測するエアフロメータ１１１、吸入空気温度を計測する吸気温センサ１１２、排気中の酸素濃度を検出するＯ₂センサ１１３、アクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ１１４、スロットルバルブの開度（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１１５、クランクシャフト１３の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１１６、吸気側のカムシャフト１４の回転位置を検出するカムポジションセンサ１１７ａ、排気側のカムシャフト１５の回転位置を検出するカムポジションセンサ１１７ｂ、メインギャラリ２０内の油圧を検出する油圧センサ１１８、および、メインギャラリ２０内の油温を検出する油温センサ１１９などが接続されている。なお、アクセル開度は、本発明の「アクセル開度情報」の一例である。

【0047】

出力インターフェース１０６には、燃料噴射装置であるインジェクタ７、点火プラグに火花放電用の高電圧を供給するイグナイタ８、スロットルバルブを駆動するスロットルモータ９、オイルポンプ５のＯＣＶ６０、吸気側の可変バルブタイミング機構７０のＯＣＶ７４、および、排気側の可変バルブタイミング機構８０のＯＣＶ８４などが接続されている。そして、ＥＣＵ１００は、各種センサの検出結果などに基づいて、吸入空気量、燃料噴射量および点火時期などを制御することにより、エンジン１の運転状態を制御可能に構成されている。

【0048】

また、ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転状態などに応じて吸気バルブ１２ｂおよび排気バルブ１２ｃのバルブタイミング（開弁時期）を変更するように構成されている。具体的には、ＥＣＵ１００は、エンジン１の単位時間あたりの回転数（以下、単に「回転数」という）および負荷率に応じて可変バルブタイミング機構７０および８０の目標位相を設定して、その目標位相と実位相との偏差が無くなるようにＯＣＶ７４および８４を制御する。たとえば、可変バルブタイミング機構７０の目標位相は、エンジン１の回転数と負荷率とをパラメータとする第１のマップから導出され、可変バルブタイミング機構８０の目標位相は、エンジン１の回転数と負荷率とをパラメータとする第２のマップから導出される。なお、第１のマップと第２のマップとは異なるマップである。また、可変バルブタイミング機構７０の実位相は、クランクポジションセンサ１１６およびカムポジションセンサ１１７ａの検出結果に基づいて算出され、可変バルブタイミング機構８０の実位相は、クランクポジションセンサ１１６およびカムポジションセンサ１１７ｂの検出結果に基づいて算出される。

【0049】

なお、エンジン１の回転数は、クランクポジションセンサ１１６の検出結果に基づいて算出される。また、負荷率は、エンジン１への最大吸入空気量に対する現在の運転状態における吸入空気量の割合であり、たとえば、エアフロメータ１１１により計測される吸入空気量およびエンジン１の回転数に基づいて算出される。

【0050】

さらに、ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転状態などに応じてオイルポンプ５からのオイルの吐出量を制御するように構成されている。具体的には、ＥＣＵ１００は、メインギャラリ２０の目標油圧を設定して、その目標油圧と実油圧との偏差が無くなるようにオイルポンプ５からの吐出量を制御する。なお、オイルポンプ５からの吐出量は、ＯＣＶ６０によりポンプ容量が変更されることによって制御される。また、目標油圧は、油圧によって作動する可変バルブタイミング機構７０および８０などが要求する油圧に基づいて設定され、実油圧は、油圧センサ１１８により検出される。

【0051】

ここで、オイルポンプ５の吐出量（オイルポンプ５がエンジン１から受ける動力）を必要最小限に抑えることにより、エンジン１の燃費の向上を図ることが可能である。その一方、油圧を動力源とする可変バルブタイミング機構７０および８０においては、動作の応答性を改善するために、その動作開始前までにある程度の油圧（非動作時よりも高い油圧）を確保することが好ましい。そこで、本実施形態のＥＣＵ１００では、可変バルブタイミング機構７０および８０の動作を予測し、可変バルブタイミング機構７０および８０が動作を開始する前にメインギャラリ２０の目標油圧を上げるように構成されている。

【0052】

なお、可変バルブタイミング機構７０および８０は負荷率（吸入空気量）に応じて動作するように構成されており、吸入空気はアクセル開度に遅れて変化するため、アクセル開度に基づいて目標吸入空気量（将来の負荷率）を先読みすることによって、可変バルブタイミング機構７０および８０の動作を予測することが可能である。また、目標油圧を上げるとは、可変バルブタイミング機構７０および８０の動作が予測されておらず、かつ、可変バルブタイミング機構７０および８０が動作していない場合に比べて目標油圧を上げることを意味する。

【0053】

具体的には、ＥＣＵ１００は、アクセル開度に基づいてドライバが要求するエンジントルクであるエンジン要求トルクを算出し、そのエンジン要求トルクを達成する目標吸入空気量（将来の負荷率）を算出する。そして、ＥＣＵ１００は、エンジン１の回転数および将来の負荷率に基づいて可変バルブタイミング機構７０の将来の目標位相を予測する（先読みする）とともに、その将来の目標位相と現在の実位相との差分である先読み偏差を算出する。すなわち、エンジン１の回転数およびエンジン要求トルクに基づいて将来の目標位相を算出する。なお、将来の目標位相は、本発明の「第２目標位相」の一例であり、先読み偏差は、本発明の「第２偏差」の一例である。

【0054】

また、ＥＣＵ１００は、エンジン１の回転数および現在の負荷率に基づいて可変バルブタイミング機構７０の現在の目標位相を算出するとともに、その現在の目標位相と現在の実位相との差分である実偏差を算出する。なお、現在の負荷率は、エアフロメータ１１１で計測される吸入空気量を用いて算出される。また、現在の目標位相は、本発明の「第１目標位相」の一例であり、実偏差は、本発明の「第１偏差」の一例である。

【0055】

同様に、ＥＣＵ１００は、エンジン１の回転数および将来の負荷率に基づいて可変バルブタイミング機構８０の将来の目標位相を予測する（先読みする）とともに、その将来の目標位相と現在の実位相との差分である先読み偏差を算出する。また、ＥＣＵ１００は、エンジン１の回転数および現在の負荷率に基づいて可変バルブタイミング機構８０の現在の目標位相を算出するとともに、その現在の目標位相と現在の実位相との差分である実偏差を算出する。

【0056】

そして、ＥＣＵ１００は、吸気側の可変バルブタイミング機構７０の先読み偏差および実偏差と、排気側の可変バルブタイミング機構８０の先読み偏差および実偏差との中から最も大きいものを選択し、その選択された偏差に応じてメインギャラリ２０の目標油圧を設定するように構成されている。なお、選択された偏差の値が大きくなるほど、目標油圧が高くなるように構成されている。

【0057】

−可変バルブタイミング機構の動作例−
次に、図６を参照して、吸気側の可変バルブタイミング機構７０が動作する場合の一例について説明する。なお、この動作例では、排気側の可変バルブタイミング機構８０が動作しないため、排気側の可変バルブタイミング機構８０に関する説明については省略する。

【0058】

まず、時点ｔ０において、アクセルペダル（図示省略）が操作されると、アクセル開度が大きくなるとともに、そのアクセル開度に連れてスロットル開度が大きくなる。そして、スロットル開度に遅れて負荷率（吸入空気量）が大きくなる。

【0059】

そして、ＥＣＵ１００では、エンジン１の回転数および現在の負荷率に基づいて現在の目標位相が算出されるとともに、その現在の目標位相と現在の実位相とから実偏差が算出される。この例では、負荷率が所定値Ｔｈを超えた時点ｔ２から現在の目標位相が立ち上がっている。このため、時点ｔ０から時点ｔ２までの間は、実偏差がゼロである。

【0060】

また、ＥＣＵ１００では、アクセル開度からドライバが要求するエンジントルクであるエンジン要求トルクが算出されるとともに、そのエンジン要求トルクを達成する目標吸入空気量（将来の負荷率）が算出される。そして、ＥＣＵ１００は、エンジン１の回転数および将来の負荷率に基づいて将来の目標位相が算出されるとともに、その将来の目標位相と現在の実位相とから先読み偏差が算出される。この例では、アクセル開度の変化（立ち上がり）に応じて、時点ｔ０から将来の目標位相が立ち上がっており、時点ｔ０から先読み偏差が発生している。

【0061】

そして、ＥＣＵ１００では、先読み偏差と実偏差との大きい方を選択し、その偏差に応じてメインギャラリ２０の目標油圧が設定される。これにより、時点ｔ０からメインギャラリ２０の目標油圧がベース値よりも高くなり、時点ｔ１からメインギャラリ２０の油圧が立ち上がる。すなわち、実偏差が発生して、可変バルブタイミング機構７０が動作を開始する時点ｔ２になる前に、予めメインギャラリ２０の油圧を高くすることが可能である。なお、目標油圧のベース値とは、たとえば、先読み偏差および実偏差がゼロのときの目標油圧である。

【0062】

その後、時点ｔ２において、現在の目標位相が立ち上がると実偏差が発生するため、その実偏差が無くなるように可変バルブタイミング機構７０が作動される。すなわち、実位相が現在の目標位相に追従するように可変バルブタイミング機構７０が進角側に動作する。

【0063】

そして、時点ｔ３において、実位相が現在の目標位相に収束すると、可変バルブタイミング機構７０の動作が終了される。このとき、先読み偏差および実偏差がゼロになり、メインギャラリ２０の目標油圧がベース値に戻る。このため、メインギャラリ２０の油圧が元の状態に戻る。

【0064】

−オイルポンプの制御フロー−
次に、図７を参照して、ＥＣＵ１００によるオイルポンプ５の制御フローについて説明する。なお、以下のフローは、ＥＣＵ１００により所定の時間間隔毎に繰り返し実行される。

【0065】

まず、ステップＳ１において、メインギャラリ２０の油圧が取得される。この油圧は、油圧センサ１１８によって検出されるメインギャラリ２０内の実際の油圧（実油圧）である。

【0066】

次に、ステップＳ２において、メインギャラリ２０の目標油圧が算出される。なお、この目標油圧の算出については、後で詳細に説明する。

【0067】

次に、ステップＳ３において、目標油圧と実油圧とに基づいてフィードバック制御を行うことにより、オイルポンプ５に要求する吐出量が算出される。

【0068】

次に、ステップＳ４において、要求される吐出量をオイルポンプ５が出力するようにＯＣＶ６０が制御される。すなわち、要求される吐出量を出力するポンプ容量になるＤｕｔｙ信号が算出されてＯＣＶ６０に供給される。その後、リターンに移る。

【0069】

［目標油圧の算出］
次に、図８を参照して、上記したステップＳ２における目標油圧の算出について詳細に説明する。

【0070】

まず、ステップＳ１１において、吸気側の可変バルブタイミング機構７０の先読み偏差が算出される。具体的には、アクセル開度からエンジン要求トルクが算出されるとともに、そのエンジン要求トルクを達成する目標吸入空気量（将来の負荷率）が算出される。そして、エンジン１の回転数および将来の負荷率に基づいて可変バルブタイミング機構７０の将来の目標位相が算出され、その将来の目標位相と現在の実位相とに基づいて先読み偏差が算出される。なお、可変バルブタイミング機構７０の実位相は、クランクポジションセンサ１１６およびカムポジションセンサ１１７ａの検出結果に基づいて算出される。

【0071】

次に、ステップＳ１２において、排気側の可変バルブタイミング機構８０の先読み偏差が算出される。具体的には、アクセル開度からエンジン要求トルクが算出されるとともに、そのエンジン要求トルクを達成する目標吸入空気量（将来の負荷率）が算出される。そして、エンジン１の回転数および将来の負荷率に基づいて可変バルブタイミング機構８０の将来の目標位相が算出され、その将来の目標位相と現在の実位相とに基づいて先読み偏差が算出される。なお、可変バルブタイミング機構８０の実位相は、クランクポジションセンサ１１６およびカムポジションセンサ１１７ｂの検出結果に基づいて算出される。

【0072】

次に、ステップＳ１３において、吸気側の可変バルブタイミング機構７０の実偏差が算出される。具体的には、エンジン１の回転数および現在の負荷率に基づいて可変バルブタイミング機構７０の現在の目標位相が算出され、その現在の目標位相と現在の実位相とに基づいて実偏差が算出される。

【0073】

次に、ステップＳ１４において、排気側の可変バルブタイミング機構８０の実偏差が算出される。具体的には、エンジン１の回転数および現在の負荷率に基づいて可変バルブタイミング機構８０の現在の目標位相が算出され、その現在の目標位相と現在の実位相とに基づいて実偏差が算出される。

【0074】

次に、ステップＳ１５において、吸気側の可変バルブタイミング機構７０の先読み偏差、吸気側の可変バルブタイミング機構７０の実偏差、排気側の可変バルブタイミング機構８０の先読み偏差、および、排気側の可変バルブタイミング機構８０の実偏差の４つの中から最大のものが選択される。

【0075】

次に、ステップＳ１６において、選択された偏差に応じてメインギャラリ２０の目標油圧が算出される。なお、偏差の値が大きくなるほど、目標油圧が高くされる。また、目標油圧を高くするとは、偏差がゼロである場合の目標油圧であるベース値を基準として高くすることである。その後、エンドに移る。

【0076】

−効果−
本実施形態では、上記のように、エンジン要求トルクから目標吸入空気量（将来の負荷率）を算出するとともに、その将来の負荷率を用いて先読み偏差を算出し、その先読み偏差に応じてメインギャラリ２０の目標油圧を設定している。そして、メインギャラリ２０の実油圧が目標油圧になるようにオイルポンプ５の吐出量を制御している。このように構成することによって、エンジン要求トルクから算出される将来の負荷率を用いて可変バルブタイミング機構７０および８０の動作を予測し、可変バルブタイミング機構７０および８０が動作を開始する前にメインギャラリ２０の目標油圧を高くすることにより、可変バルブタイミング機構７０および８０が動作を開始する直前の適切なタイミングで、ＯＣＶ７４および８４に供給される油圧を高くすることができる。これにより、可変バルブタイミング機構７０および８０の動作開始直後から応答性を高くすることができる。したがって、燃費の向上を図りながら、可変バルブタイミング機構７０および８０の応答性を改善することができる。

【0077】

また、本実施形態では、偏差が大きいほど目標油圧を高くすることによって、偏差が小さい場合には油圧の上げ幅を小さくするとともに、偏差が大きい場合には油圧の上げ幅を大きくすることができるので、必要以上に油圧が上がるのを抑制することができる。したがって、燃費の向上を図ることができる。

【0078】

また、本実施形態では、可変バルブタイミング機構７０（８０）の先読み偏差および実偏差の中から最大のものを選択し、選択された偏差に応じて目標油圧を設定することによって、アクセルの急な開閉が繰り返された場合や、可変バルブタイミング機構７０（８０）の追従遅れが生じた場合などに、先読み偏差が実偏差よりも小さくなったとしても、実位相が現在の目標位相に収束する（実偏差がゼロになる）まで、目標油圧を確保することができる。

【0079】

−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

【0080】

たとえば、本実施形態では、吸気側の可変バルブタイミング機構７０と排気側の可変バルブタイミング機構８０とが設けられる例を示したが、これに限らず、吸気側または排気側のいずれか一方のみに可変バルブタイミング機構が設けられていてもよい。

【0081】

また、本実施形態では、クランクポジションセンサ１１６およびカムポジションセンサ１１７ａの検出結果に基づいて、可変バルブタイミング機構７０の実位相を算出する例を示したが、これに限らず、実位相として推定値を用いてもよい。たとえば、目標位相に対してなまし処理を施したなまし値を実位相として用いてもよい。なお、可変バルブタイミング機構８０の実位相についても同様である。

【0082】

また、本実施形態では、バルブタイミングが可変である例を示したが、これに限らず、バルブタイミングに加えてリフト量が可変であってもよい。

【0083】

また、本実施形態では、エンジン１が直列４気筒のガソリンエンジンである例を示したが、これに限らず、スロットルにより吸入空気量を調整可能なエンジンであればよく、エンジンの気筒数や形式（Ｖ型や水平対向型等）はどのようなものであってもよい。

【0084】

また、本実施形態では、制御空間ＴＣの油圧に応じて容量が変更されるオイルポンプ５を示したが、これに限らず、吐出量を変更可能であれば、電動オイルポンプなどのその他のオイルポンプであってもよい。

【0085】

また、本実施形態では、吸気側の先読み偏差および実偏差と排気側の先読み偏差および実偏差との中から最大のものを選択して、その偏差に応じて目標油圧を算出する例を示したが、これに限らず、各偏差に応じた目標油圧を算出し、それらの目標油圧の中から最大のものを選択するようにしてもよい。

【0086】

また、本実施形態では、実油圧を取得した後に目標油圧を算出する例を示したが、これに限らず、目標油圧を算出した後に実油圧を取得するようにしてもよい。すなわち、図７および図８のフローチャートは、一例であってその手順に限定されるものではない。

【0087】

また、本実施形態では、可変バルブタイミング機構７０の目標位相が第１のマップから導出され、可変バルブタイミング機構８０の目標位相が第２のマップから導出される例を示したが、これに限らず、エンジン１の回転数と負荷率とをパラメータとして目標オーバーラップ期間を導出するための第３のマップを備えている場合には、第１のマップおよび第２のマップの一方がなくてもよい。たとえば、第２のマップがない場合には、可変バルブタイミング機構８０の目標位相を、可変バルブタイミング機構７０の目標位相（第１のマップのマップ値）と目標オーバーラップ期間（第３のマップのマップ値）とから算出することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0088】

本発明は、オイルの吐出量を変更可能なオイルポンプと、そのオイルポンプから供給されるオイルにより作動する可変バルブタイミング機構とを備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置に利用可能である。

【符号の説明】

【0089】

１ エンジン（内燃機関）
５ オイルポンプ
１３ クランクシャフト
１４ カムシャフト
１５ カムシャフト
７０ 可変バルブタイミング機構
８０ 可変バルブタイミング機構
１００ ＥＣＵ（内燃機関の制御装置）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】