JP2003314308A - 内燃機関のバルブ特性制御装置 - Google Patents

内燃機関のバルブ特性制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】吸・排気側の双方に可変動弁機構を備える内燃
機関において、バルブ特性の変更時の機関運転状態を好
適に保持することのできる内燃機関のバルブ特性制御装
置を提供する。 【解決手段】内燃機関の機関回転速度ＮＥと負荷率Ｌに
基づいて目標バルブオーバラップ量ＯＶＰを求め、この
目標バルブオーバラップ量ＯＶＰ及び吸気側カムシャフ
トの実変位角ＩＮＲに基づいて排気側カムシャフトの目
標変位角ＥＸＰを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の吸・
排気バルブのバルブ特性を可変制御する内燃機関のバル
ブ特性制御装置、特に内燃機関の吸気バルブ及び排気バ
ルブのそれぞれに対して可変動弁機構を備え、両バルブ
のバルブ特性をそれぞれ個別に変更可能な内燃機関に適
用して好適な制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の出力や排気エミッション等の
向上を目的として、バルブタイミング（開閉時期）やバ
ルブリフト量等の吸・排気バルブのバルブ特性を可変と
する可変動弁機構が知られている。特に車載用内燃機関
には、例えば、クランクシャフトに対するカムシャフト
の相対回転位相を変更することで、吸・排気バルブのバ
ルブタイミングを可変とする可変バルブタイミング機構
（ＶＶＴ機構）等が可変動弁機構として広く採用されて
いる。
【０００３】また、例えば特開平１１−２１８０３５号
公報に記載されているように、吸気側カムシャフトと排
気側カムシャフトとに上記ＶＶＴ機構をそれぞれ実装
し、吸・排気バルブのバルブタイミングをそれぞれ個別
に変更可能な、いわゆるデュアルＶＶＴシステムを搭載
した内燃機関も実用されている。
【０００４】従来、そうしたデュアルＶＶＴシステムの
搭載された内燃機関のバルブ特性制御装置では、機関運
転状態に応じた最適な吸・排気バルブのバルブタイミン
グが各ＶＶＴ機構の目標バルブタイミングとしてそれぞ
れ個別に算出されている。そして、各ＶＶＴ機構の実バ
ルブタイミングを各自の目標バルブタイミングにそれぞ
れ一致させるように、各ＶＶＴ機構の駆動制御が行われ
るようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このようなデュアルＶ
ＶＴシステムのバルブ特性制御装置では、上記制御を通
じて、吸・排気バルブの双方を機関運転状態に応じた最
適なバルブタイミングに設定することができる。しかし
ながら、上記従来のバルブ特性制御装置では、各ＶＶＴ
機構によるバルブタイミングの変更途中に、次のような
不具合が生じることがあり、まだ改善の余地がある。
【０００６】内燃機関のバルブ特性制御装置における目
的の一つに、吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバ
ラップ量の調整がある。バルブオーバラップ量を機関運
転状態に応じて最適化することで、内部ＥＧＲ量を適宜
に調整して、排気エミッションを向上させることができ
る。
【０００７】上記従来のバルブ特性制御装置において
も、機関運転状態に応じた最適なバルブオーバラップ量
が得られるように、各ＶＶＴ機構の目標バルブタイミン
グをそれぞれ適切に設定しさえすれば、最終的にはバル
ブオーバラップ量の最適化を図ることはできる。ただし
上記従来のバルブ特性制御装置では、目標バルブタイミ
ングを設定した後、各自の目標バルブタイミングへの各
ＶＶＴ機構の駆動制御が共に完了するまでは、最適なバ
ルブオーバラップ量を得ることができず、バルブオーバ
ラップ量の調整に関しては十分な応答性を確保すること
が困難となっている。そのため、特にバルブオーバラッ
プ量の設定が排気エミッション等に与える影響が大きい
運転状況においては、各ＶＶＴ機構の実バルブタイミン
グが目標バルブタイミングと一致するまでの応答遅れの
間に、排気エミッションの悪化等の不具合が発生するこ
とがあった。
【０００８】また、両ＶＶＴ機構の応答速度に違いがあ
る場合には、更に次のような問題が生じてしまう。ちな
みに吸・排気双方のＶＶＴ機構が全く同一の構成であっ
ても、多くの場合には、両ＶＶＴ機構に対する駆動油圧
の供給路長さ等の差違により、各ＶＶＴ機構の応答速度
には違いが生じてしまう。以下に、こうした応答速度の
違いにより生じる問題について、図７を参照して説明す
る。
【０００９】図７は、上記従来のバルブ特性制御装置に
よる吸・排気バルブのバルブタイミング制御態様の一例
を示している。同図７の例では、吸気側のＶＶＴ機構の
応答速度が排気側のＶＶＴ機構の応答速度よりも低い場
合を示している。またここでは、同図に示される時刻Ｔ
における状態から、各ＶＶＴ機構のバルブタイミングを
現状よりも遅角側にそれぞれ変更しつつ、バルブオーバ
ラップ量を現状よりも小さく変更するときを例として説
明する。
【００１０】時刻Ｔにおいて、上記のようなバルブタイ
ミングの変更を要求する目標バルブタイミングの算出が
なされると、各ＶＶＴ機構により両バルブのバルブタイ
ミングがそれぞれ遅角側に変更され始める。この変更途
中では、上記のような各ＶＶＴ機構の応答速度の違いに
より、排気バルブのバルブタイミングの変更速度が吸気
バルブよりも速くなっている。そのため、バルブオーバ
ラップ量は、時間の経過とともに変更前よりも徐々に増
大していくようになる。
【００１１】そして時刻Ｔ１において、目標バルブタイ
ミングへの排気バルブのバルブタイミングが完了する
と、その後は、吸気バルブのバルブタイミングが遅角側
へと変更されるのに従って、バルブオーバラップ量は徐
々に減少していく。そして目標バルブタイミングへの吸
気バルブのバルブタイミングの変更も完了する時刻Ｔ２
になって、はじめて機関運転状態に応じたバルブオーバ
ラップ量が確保される。
【００１２】よって、最終的には所望とするバルブオー
バラップ量が確保されるとはいえ、バルブタイミングの
変更途中には、最終的にバルブオーバラップ量を変更前
よりも小さくしようとしているにもかかわらず、一時的
にバルブオーバラップ量が変更前よりも不必要に増大し
た状態となっている。こうして不必要にバルブオーバラ
ップ量が増大すれば、シリンダ内の内部ＥＧＲ量が過大
となり、内燃機関のＨＣ排出量が増大してしまう。ま
た、内部ＥＧＲ量が過大になることにより燃焼温度が不
適切に低下してしまったり、吸気通路側から排気通路側
への吸気の吹き抜けが生じ過ぎて燃焼状態が不安定にな
ったりしてしまう。そして、最悪の場合には、エンジン
ストールを誘発してしまうおそれがある。
【００１３】更に、両ＶＶＴ機構の応答速度に違いがあ
れば、状況によっては、バルブオーバラップ量を現状よ
りも増大すべく各バルブのバルブタイミングを変更して
いる途中に、バルブオーバラップ量が変更前よりも不必
要に小さくなってしまう事態も同様に生じることがあ
る。こうした場合には、シリンダ内の内部ＥＧＲ量が不
必要に減少してしまい、燃焼温度が不適切に上昇した
り、ＮＯｘ排出量が増大したりしてしまう。
【００１４】このように、機関運転状態に応じた各バル
ブのバルブタイミングを各ＶＶＴ機構の目標バルブタイ
ミングとして設定する従来のバルブ特性制御装置では、
バルブオーバラップ量の調整に関しては、必ずしも適切
なバルブ特性制御がなされていなかった。なお、ＶＶＴ
機構のようにカムシャフトの相対位相を変更してバルブ
タイミングを変更する方式の可変動弁機構以外にも、吸
・排気双方に可変動弁機構を有し、吸・排気バルブのバ
ルブ特性をそれぞれ個別に可変とするバルブ特性制御装
置においては、これと概ね共通した問題が生じるおそれ
がある。
【００１５】この発明は、こうした実情に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、吸・排気側の双方に可変
動弁機構を備える内燃機関において、バルブ特性の変更
時の機関運転状態を好適に保持することのできる内燃機
関のバルブ特性制御装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】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以下に記載する。請求
項１に記載の発明は、内燃機関の吸気バルブ及び排気バ
ルブのいずれか一方のバルブ特性を可変とする第１の可
変動弁機構と、他方のバルブ特性を可変とする第２の可
変動弁機構とを備える内燃機関にあって、前記各可変動
弁機構の目標制御量をそれぞれ算出し、その算出された
目標制御量と実制御量とを一致させるように前記各可変
動弁機構をそれぞれ駆動制御する内燃機関のバルブ特性
制御装置において、前記一方のバルブについて機関運転
状態に応じたバルブ特性が得られる前記第１の可変動弁
機構の制御量をその目標制御量として算出するととも
に、機関運転状態に応じた前記両バルブの目標バルブオ
ーバラップ量を算出し、前記第１の可変動弁機構の実制
御量と前記目標バルブオーバラップ量とに基づいて前記
第２の可変動弁機構の目標制御量を算出することをその
要旨とする。
【００１７】同構成によれば、第１の可変動弁機構の実
制御量と目標バルブオーバラップ量とに基づいて第２の
可変動弁機構の目標制御量が算出される。従って、前記
第２の可変動弁機構は目標バルブオーバラップ量を確保
するべく駆動制御される。そのため、要求されるバルブ
オーバラップ量の確保は、前記各バルブのバルブ特性の
変更が完了するまで必ずしも待つ必要はなくなり、より
早急なバルブオーバラップ量の調整を行うことができる
ようになる。
【００１８】更に、バルブ特性を変更している途中のバ
ルブオーバラップ量の変化が、常に目標バルブオーバラ
ップ量に収束する側となる。このため、前述したような
バルブ特性変更中のバルブオーバラップ量の不必要な増
大や減少を回避でき、バルブ特性変更時の機関運転状態
をより好適に制御できるようになる。
【００１９】請求項２に記載の発明は、内燃機関の吸気
バルブ及び排気バルブのいずれか一方のバルブ特性を可
変とする第１の可変動弁機構と、他方のバルブ特性を可
変とする第２の可変動弁機構とを備える内燃機関にあっ
て、前記各可変動弁機構の目標制御量をそれぞれ算出
し、その算出された目標制御量と実制御量とを一致させ
るように前記各可変動弁機構をそれぞれ駆動制御する内
燃機関のバルブ特性制御装置において、前記一方のバル
ブについて機関運転状態に応じたバルブ特性が得られる
前記第１の可変動弁機構の制御量をその目標制御量とし
て算出するとともに、機関運転状態に応じた前記両バル
ブの目標バルブオーバラップ量を算出し、前記第１の可
変動弁機構の実制御量と前記目標バルブオーバラップ量
とに基づいて前記第２の可変動弁機構の目標制御量を算
出する第１の目標算出手段と、機関運転状態に応じた前
記各バルブのバルブ特性が得られる前記第１及び第２の
可変動弁機構の制御量をそれらの目標制御量としてそれ
ぞれ算出する第２の目標算出手段と、を有し、前記第１
及び第２の目標算出手段を機関運転状態に応じて切り替
えながら、前記各可変動弁機構の目標制御量を算出する
ことをその要旨とする。
【００２０】機関運転状態に対するバルブ特性の影響と
して、バルブオーバラップ量が影響を与える場合と、吸
・排気バルブのバルブ特性自体、例えばその開閉時期等
が影響を与える場合とがある。
【００２１】同構成によれば、第１の目標算出手段によ
り、第１の可変動弁機構の実制御量と目標バルブオーバ
ラップ量とに基づいて第２の可変動弁機構の目標制御量
が算出される。この第１の目標算出手段によって前記第
２の可変動弁機構の目標制御量が算出される場合には、
上述したように、早急なバルブオーバラップ量の調整を
行うことができる。更に、バルブ特性を変更している途
中のバルブオーバラップ量の変化が、常に目標バルブオ
ーバラップ量に収束する側となる。このため、バルブ特
性変更中のバルブオーバラップ量の不必要な増大や減少
を回避でき、バルブ特性変更時の機関運転状態をより好
適に制御できる。
【００２２】一方、第２の目標算出手段では、機関運転
状態に応じたバルブ特性が得られる前記第２の可変動弁
機構の目標制御量が算出される。この第２の目標算出手
段によって前記第２の可変動弁機構の目標制御量が算出
される場合には、前記第２の可変動弁機構により可変と
されるバルブのバルブ特性は、機関運転状態に応じたバ
ルブ特性に変更される。すなわち、バルブ特性の変更に
際して、機関運転状態に応じて要求される各バルブのバ
ルブ特性を速やかに確保することができる。
【００２３】このように、機関運転状態に応じて、前記
各可変動弁機構の目標制御量を算出する算出手段を切り
替えることにより、バルブ特性を変更する際の機関運転
状態をより好適に制御することができるようになる。
【００２４】請求項３に記載の発明は、内燃機関の吸気
バルブ及び排気バルブのいずれか一方のバルブタイミン
グを可変とする第１の可変動弁機構と、他方のバルブタ
イミングを可変とする第２の可変動弁機構とを備える内
燃機関にあって、前記各可変動弁機構の目標バルブタイ
ミングをそれぞれ算出し、その算出された目標バルブタ
イミングと実バルブタイミングとを一致させるように前
記各可変動弁機構をそれぞれ駆動制御する内燃機関のバ
ルブ特性制御装置において、機関運転状態に応じた前記
一方のバルブのバルブタイミングを前記第１の可変動弁
機構の目標バルブタイミングとして算出するとともに、
機関運転状態に応じた目標バルブオーバラップ量を算出
し、前記第１の可変動弁機構の実バルブタイミングと前
記目標バルブオーバラップ量とに基づいて前記第２の可
変動弁機構の目標バルブタイミングを算出することをそ
の要旨とする。
【００２５】同構成によれば、第１の可変動弁機構の実
バルブタイミングと目標バルブオーバラップ量とに基づ
いて第２の可変動弁機構の目標バルブタイミングが算出
される。従って、前記第２の可変動弁機構は目標バルブ
オーバラップ量を確保するべく駆動制御される。そのた
め、要求されるバルブオーバラップ量の確保は、前記各
バルブのバルブタイミングの変更が完了するまで、必ず
しも待つ必要はなくなり、より早急なバルブオーバラッ
プ量の調整を行うことができるようになる。
【００２６】更に、バルブタイミングを変更している途
中のバルブオーバラップ量の変化が、常に目標バルブオ
ーバラップ量に収束する側となる。このため、前述した
ようなバルブタイミング変更中のバルブオーバラップ量
の不必要な増大や減少を回避でき、バルブタイミング変
更時の機関運転状態をより好適に制御できるようにな
る。
【００２７】請求項４に記載の発明は、内燃機関の吸気
バルブ及び排気バルブのいずれか一方のバルブタイミン
グを可変とする第１の可変動弁機構と、他方のバルブタ
イミングを可変とする第２の可変動弁機構とを備える内
燃機関にあって、前記各可変動弁機構の目標バルブタイ
ミングをそれぞれ算出し、その算出された目標バルブタ
イミングと実バルブタイミングとを一致させるように前
記各可変動弁機構をそれぞれ駆動制御する内燃機関のバ
ルブ特性制御装置において、機関運転状態に応じた前記
一方のバルブのバルブタイミングを前記第１の可変動弁
機構の目標バルブタイミングとして算出するとともに、
機関運転状態に応じた目標バルブオーバラップ量を算出
し、前記第１の可変動弁機構の実バルブタイミングと前
記目標バルブオーバラップ量とに基づいて前記第２の可
変動弁機構の目標バルブタイミングを算出する第１の目
標算出手段と、機関運転状態に応じた前記各バルブのバ
ルブタイミングを前記第１及び第２の可変動弁機構の目
標バルブタイミングとしてそれぞれ算出する第２の目標
算出手段と、を有し、前記第１の目標算出手段と第２の
目標算出手段とを機関運転状態に応じて切り替えなが
ら、前記各可変動弁機構の駆動制御にかかる目標バルブ
タイミングを算出することをその要旨とする。
【００２８】同構成によれば、第１の目標算出手段によ
り、第１の可変動弁機構の実バルブタイミングと目標バ
ルブオーバラップ量とに基づいて第２の可変動弁機構の
目標バルブタイミングが算出される。この第１の目標算
出手段によって前記第２の可変動弁機構の目標バルブタ
イミングが算出される場合には、上述したように、早急
なバルブオーバラップ量の調整を行うことができる。更
に、バルブタイミングを変更している途中のバルブオー
バラップ量の変化が、常に目標バルブオーバラップ量に
収束する側となる。このため、バルブタイミング変更中
のバルブオーバラップ量の不必要な増大や減少を回避で
き、バルブタイミング変更時の機関運転状態をより好適
に制御できる。
【００２９】一方、第２の目標算出手段では、機関運転
状態に応じたバルブタイミングが得られる前記第２の可
変動弁機構の目標バルブタイミングが算出される。この
第２の目標算出手段によって前記第２の可変動弁機構の
目標バルブタイミングが算出される場合には、前記第２
の可変動弁機構により可変とされるバルブのバルブタイ
ミングは、機関運転状態に応じたバルブタイミングに変
更される。すなわち、バルブタイミングの変更に際し
て、機関運転状態に応じて要求される各バルブのバルブ
タイミングを速やかに確保することができる。
【００３０】このように、機関運転状態に応じて、前記
各可変動弁機構の目標バルブタイミングを算出する算出
手段を切り替えることにより、バルブタイミングを変更
する際の機関運転状態をより好適に制御することができ
るようになる。
【００３１】請求項５に記載の発明は、請求項２または
４に記載の内燃機関のバルブ特性制御装置において、前
記目標バルブオーバラップ量がその現状値よりも小さく
なる機関運転状態では前記第１の目標算出手段を用い、
前記目標バルブオーバラップ量がその現状値よりも大き
くなる機関運転状態では前記第２の目標算出手段を用い
て、前記各可変動弁機構の駆動制御を行うことをその要
旨とする。
【００３２】同構成によれば、機関運転状態がいずれの
方向へのバルブオーバラップ量の変化を要求しているか
に応じて、前記第１の目標算出手段及び第２の目標算出
手段を切り替えるようにしている。このため、バルブ特
性、あるいはバルブタイミングを変更する際の機関運転
状態をより好適に制御することができるようになる。
【００３３】請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の
いずれかに記載の内燃機関のバルブ特性制御装置におい
て、前記各可変動弁機構は、前記各バルブを開閉駆動す
るカムシャフトのクランクシャフトに対する相対位相を
変更することで、該当バルブのバルブタイミングを可変
とするものであることをその要旨とする。
【００３４】同構成によれば、吸気バルブ及び排気バル
ブのバルブタイミングを確実に変更することができるよ
うになる。
【００３５】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、この発
明にかかる内燃機関のバルブ特性制御装置を具体化した
第１の実施形態について、図１〜図４に基づいて詳細に
説明する。
【００３６】図１は、本実施の形態にかかる内燃機関の
バルブ特性制御装置が適用されるガソリン機関１の概略
構成を示している。ガソリン機関１のシリンダブロック
２は複数（図１には１つのみ図示）のシリンダ３を備え
ている。上記シリンダ３内に設けられたピストン４は、
クランクシャフト５にコンロッド６を介して連結されて
いる。このコンロッド６によりピストン４の往復運動が
クランクシャフト５の回転運動へと変換されるようにな
っている。
【００３７】上記シリンダブロック２の上部には、シリ
ンダヘッド７が取り付けられている。そして、上記シリ
ンダ３においてピストン４の上端とシリンダヘッド７と
の間には、燃焼室８が形成されている。
【００３８】上記燃焼室８には点火プラグ１１が設けら
れている。上記燃焼室８に対応して設けられた吸気ポー
ト１２及び排気ポート１３は、それぞれ吸気通路１４及
び排気通路１５に接続されている。また、上記燃焼室８
に対応して吸気ポート１２に設けられたインジェクタ１
６からは燃料が噴射される。
【００３９】上記燃焼室８に対応して設けられた吸気バ
ルブ１７及び排気バルブ１８は、前記吸気ポート１２及
び排気ポート１３をそれぞれ開閉する。同吸気バルブ１
７及び排気バルブ１８は、それぞれ吸気側カムシャフト
３１及び排気側カムシャフト３２の回転に伴い、同カム
シャフト３１、３２に設けられたカム（図示略）が回転
することによって開閉動作する。前記各カムシャフト３
１、３２の先端に各々設けられたタイミングプーリ３
３、３４は、タイミングベルト３５を介してクランクシ
ャフト５に駆動連結されており、クランクシャフト５が
２回転すると各タイミングプーリ３３、３４が１回転す
るようになっている。そして、ガソリン機関１の運転時
には、クランクシャフト５の回転力はタイミングベルト
３５及び各タイミングプーリ３３、３４を介して前記吸
気側カムシャフト３１及び排気側カムシャフト３２に伝
達される。こうして、吸気バルブ１７、及び排気バルブ
１８はクランクシャフト５の回転に同期して、すなわち
各ピストン４の往復移動に対応して所定のタイミングで
開閉駆動される。
【００４０】また、クランクシャフト５に近接してクラ
ンク角センサ４１が設けられている。このクランク角セ
ンサ４１は、クランクシャフト５の回転位相（クランク
角）を検出しており、またその検出結果に基づいてガソ
リン機関１（クランクシャフト５）の機関回転速度ＮＥ
が検出される。また、吸気側カムシャフト３１に近接し
てカム角センサ４２ａが設けられており、同カム角セン
サ４２ａ及びクランク角センサ４１の出力信号に基づい
て吸気側カムシャフト３１の回転位相（カム角）が検出
される。同様に、排気側カムシャフト３２に近接してカ
ム角センサ４２ｂが設けられており、同カム角センサ４
２ｂ及びクランク角センサ４１の出力信号に基づいて排
気側カムシャフト３２の回転位相（カム角）が検出され
る。
【００４１】前記点火プラグ１１にはイグナイタ４６か
ら出力される高電圧が印加される。点火プラグ１１の点
火タイミングは、イグナイタ４６からの高電圧出力タイ
ミングにより決定される。そして、ガソリン機関１は点
火プラグ１１により、吸気通路１４からの吸入空気とイ
ンジェクタ１６から噴射される燃料とからなる混合気を
燃焼室８内で爆発させて機関出力を得る。また、このと
きに発生する燃焼ガスは排気通路１５へ排出される。
【００４２】前記吸気通路１４の一部には、吸気の脈動
を抑えるためのサージタンク５１が設けられている。サ
ージタンク５１の上流側には、アクセルペダル５２の操
作に基づいて開度が変更されるスロットルバルブ５３が
設けられている。このスロットルバルブ５３の開度を変
更することにより燃焼室８内へ吸入される空気量が調節
されるようになっている。スロットルバルブ５３の近傍
には、その開度を検出するスロットル開度センサ５４
と、そのスロットルバルブ５３が全閉状態のときオンと
なるアイドルスイッチ５５が取り付けられている。ま
た、上記スロットルバルブ５３の上流側には、ガソリン
機関１に吸入される吸入空気量Ｑａに応じた出力が得ら
れるエアフロメータ５６が設けられている。
【００４３】本実施の形態において、吸気側カムシャフ
ト３１に設けられたタイミングプーリ３３には吸気側可
変バルブタイミング機構（以下、ＩＮ−ＶＶＴ機構とい
う）６０ａが設けられている。また、排気側カムシャフ
ト３２に設けられたタイミングプーリ３４には排気側可
変バルブタイミング機構（以下、ＥＸ−ＶＶＴ機構とい
う）６０ｂが設けられている。
【００４４】このＩＮ−ＶＶＴ機構６０ａは、クランク
シャフト５に対するタイミングプーリ３３と吸気側カム
シャフト３１との相対回転位相を油圧の作用により変更
することで、吸気バルブ１７の開閉タイミングを連続的
に変更する機構である。また、ＥＸ−ＶＶＴ機構６０ｂ
は、クランクシャフト５に対するタイミングプーリ３４
と排気側カムシャフト３２との相対回転位相を油圧の作
用により変更することで、排気バルブ１８の開閉タイミ
ングを連続的に変更する機構である。このＩＮ−ＶＶＴ
機構６０ａは、タイミングプーリ３３に対し吸気側カム
シャフト３１の相対回転位相を進める際に油を供給する
ための進角側油圧通路Ｐ１ａと、同相対回転位相を遅ら
す際に油を供給するための遅角側油圧通路Ｐ２ａとを有
している。同様に、ＥＸ−ＶＶＴ機構６０ｂは、タイミ
ングプーリ３４に対する排気側カムシャフト３２の相対
回転位相を進める際に油を供給するための進角側油圧通
路Ｐ１ｂと、同相対回転位相を遅らす際に油を供給する
ための遅角側油圧通路Ｐ２ｂとを有している。また、オ
イルパン６５に貯留されている油はオイルポンプ６２に
よって吸入され、この吸入された油は同オイルポンプ６
２によってオイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶと
いう）６３ａ、６３ｂに供給される。これらＯＣＶ６３
ａ、６３ｂは、いわゆるリニアソレノイドバルブであっ
て、内蔵された電磁ソレノイドに印加する電圧のデュー
ティ比を変化させることにより、油の供給先、及び油の
供給速度を変更することができるようになっている。こ
のようなＯＣＶ６３ａに供給された油は進角側油圧通路
Ｐ１ａ、あるいは遅角側油圧通路Ｐ２ａのいずれかに供
給される。同様にＯＣＶ６３ｂに供給された油は進角側
油圧通路Ｐ１ｂ、あるいは遅角側油圧通路Ｐ２ｂのいず
れかに供給される。こうして、各油圧通路に選択的に油
が供給されることにより、クランクシャフト５に対する
各カムシャフト３１、３２の相対回転位相が変更され、
もって吸気バルブ１７及び排気バルブ１８のバルブタイ
ミングが変更される。
【００４５】上記ガソリン機関１の点火時期制御、燃料
噴射量制御、あるいはＶＶＴ機構の位相制御に基づくバ
ルブタイミングの制御等の各種制御は、制御装置（以
下、ＥＣＵという）８０によって行われる。このＥＣＵ
８０は中央処理制御装置（ＣＰＵ）を備えるマイクロコ
ンピュータを中心として構成されている。例えばＥＣＵ
８０には、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読
出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記
憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）が設けられて
いる。またＥＣＵ８０には、演算結果や予め記憶された
データ等を機関停止後も保存するためのバックアップＲ
ＡＭ、入力インターフェース、出力インターフェース等
も設けられている。そして、前記クランク角センサ４
１、カム角センサ４２ａ、カム角センサ４２ｂ、水温セ
ンサ４３、スロットル開度センサ５４、アイドルスイッ
チ５５及びエアフロメータ５６等からの出力信号が前記
入力インターフェースを通じて入力されるようになって
いる。これら各センサ４１〜４３、５４〜５６等の出力
信号により、ガソリン機関１の運転状態が検出される。
【００４６】一方、出力インターフェースは、各々対応
する駆動回路等を介してインジェクタ１６、イグナイタ
４６、ＯＣＶ６３ａ及びＯＣＶ６３ｂ等に接続されてい
る。そして、ＥＣＵ８０は上記各センサ４１〜４３、５
４〜５６等からの信号に基づき、ＲＯＭ内に格納された
制御プログラム及び初期データに従い、これらインジェ
クタ１６、イグナイタ４６、ＯＣＶ６３ａ（ＩＮ−ＶＶ
Ｔ機構６０ａ）、及びＯＣＶ６３ｂ（ＥＸ−ＶＶＴ機構
６０ｂ）等を好適に制御する。
【００４７】次に、本実施の形態にかかるバルブ特性制
御装置により行われるバルブタイミングの制御処理を、
図２〜図４に基づいて詳細に説明する。本実施の形態で
は、吸気バルブ１７の実バルブタイミングと目標バルブ
オーバラップ量とから排気バルブ１８の目標バルブタイ
ミングを算出するようにしている。具体的には、機関運
転状態に応じて求められる目標バルブオーバラップ量及
び吸気側カムシャフト３１の実変位角に基づいて、排気
側カムシャフト３２の目標変位角を算出するようにして
いる。
【００４８】なお、前記変位角とは、タイミングプーリ
に対するカムシャフトの相対回転量を表す値であって、
その変化角度はクランク角（°ＣＡ）に換算されてい
る。また、この変位角は、カム角センサ４２ａ、４２ｂ
及びクランク角センサ４１の出力信号に基づき、吸気側
カムシャフト３１の実際の変位角、及び排気側カムシャ
フト３２の実際の変位角がそれぞれＥＣＵ８０によって
算出される。そして、本実施の形態では、吸気側カムシ
ャフト３１の変位角について、吸気バルブ１７のバルブ
タイミングが最大限遅角された状態のときの変位角を０
°ＣＡとしている。従って、吸気側カムシャフト３１の
実変位角は吸気バルブ１７のバルブタイミングがその最
遅角タイミングからどれだけ進角されているかを表す値
となる。一方、排気側カムシャフト３２の変位角につい
ては、排気バルブ１８のバルブタイミングが最大限進角
された状態のときの変位角を０°ＣＡとしている。従っ
て、排気側カムシャフト３２の実変位角は排気バルブ１
８のバルブタイミングがその最進角タイミングからどれ
だけ遅角されているかを表す値となる。
【００４９】次に、図２に示す説明図を参照しながら、
変位角とバルブオーバラップ量との関係を説明する。本
実施の形態では、吸気側カムシャフト３１の変位角及び
排気側カムシャフト３２の変位角がともに０°ＣＡとな
っているときのバルブオーバラップ量を初期値ＯＶ
0（本実施の形態では−２４°ＣＡ）という。また、排
気バルブ１８が閉弁して所定クランク角θＣだけクラン
クシャフト５が回転してから吸気バルブ１７が開弁する
状態を、バルブオーバラップ量＝−θＣとしている。な
お、このバルブオーバラップ量もクランク角（°ＣＡ）
で表される値である。そして、吸気側カムシャフト３１
の実変位角がある値ＩＮＲであって、排気側カムシャフ
ト３２の実変位角がある値ＥＸＲであるときの実バルブ
オーバラップ量ＯＶＲは、図２からもわかるように次式
（１）で表すことができる。
【００５０】 ＯＶＲ＝ＩＮＲ＋ＥＸＲ＋ＯＶ0 …（１） 次に、本実施の形態おける目標バルブタイミングの算出
にかかる処理手順を図３に示すフローチャートを併せ参
照しながら説明する。このフローチャートに示される一
連の処理はＥＣＵ８０によって所定時間毎の割り込みで
実行される。
【００５１】本処理が開始されると、まず、クランク角
センサ４１の出力に基づいて算出される機関回転速度Ｎ
Ｅ、エアフロメータ５６の出力に基づいて算出される吸
入空気量Ｑａ、及び吸気側カムシャフト３１の実変位角
ＩＮＲが読み込まれる（ステップＳ１１０）。ここで、
実変位角ＩＮＲとは、吸気側カムシャフト３１の実際の
変位角である。
【００５２】次に、現在の機関運転状態におけるガソリ
ン機関１の負荷率Ｌが算出される（ステップＳ１２
０）。この負荷率Ｌは、次式（２）により算出される。
なお、Ｑｗｏｔは機関全負荷時の吸入空気量であり、予
め求められた定数値である。
【００５３】Ｌ＝Ｑａ／Ｑｗｏｔ … （２） 次に、ＥＣＵ８０のＲＯＭ内に記憶されたマップを参照
して、機関回転速度ＮＥと負荷率Ｌに基づき、目標バル
ブオーバラップ量ＯＶＰと吸気側カムシャフト３１の目
標変位角ＩＮＰが求められる（ステップＳ１３０）。
【００５４】次に、目標バルブオーバラップ量ＯＶＰと
実変位角ＩＮＲに基づき、次式（３）を用いて排気側カ
ムシャフト３２の目標変位角ＥＸＰが算出される（ステ
ップＳ１４０）。
【００５５】 ＥＸＰ＝ＯＶＰ―（ＩＮＲ＋ＯＶ0） …（３） この式（３）は、前述した変位角とバルブオーバラップ
量との関係式（１）において、実バルブオーバラップ量
ＯＶＲを目標バルブオーバラップ量ＯＶＰとし、排気側
カムシャフト３２の実変位角ＥＸＲを目標変位角ＥＸＰ
として、前記式（１）を変形することにより得られる式
である。
【００５６】以後、ステップＳ１１０〜１４０の処理が
所定時間毎に繰り返し実行される。そして、吸気側カム
シャフト３１の実変位角ＩＮＲが上記処理により求めら
れた目標変位角ＩＮＰとなるようにＩＮ−ＶＶＴ機構６
０ａが制御される。このときの同制御は、実変位角ＩＮ
Ｒと目標変位角ＩＮＰとの偏差に応じてＯＣＶ６３ａに
印加される電圧のデューティ比を設定し、実変位角ＩＮ
Ｒを目標変位角ＩＮＰに収束させることで行われる。同
様にして、ＥＸ−ＶＶＴ機構６０ｂも制御される。
【００５７】次に、上記目標バルブタイミング算出処理
に基づく本実施形態のバルブ特性制御装置の動作態様を
説明する。図４（ａ）は、吸気バルブ１７のバルブタイ
ミングを遅角側に、排気バルブ１８のバルブタイミング
を進角側に変更して、両バルブ１７、１８のバルブオー
バラップ量を減少させるようにバルブタイミング制御を
行うときの制御態様の一例を示している。なお同図４に
おいて、線Ｌ１は、実変位角ＥＸＲに対応した排気バル
ブ１８の閉弁時期（クランク角）の推移を、すなわち排
気側カムシャフト３２の実変位角ＥＸＲに応じた排気バ
ルブ１８の閉弁時期の推移を示している。また、線Ｌ２
は、吸気バルブ１７の開弁時期（クランク角）の推移を
それぞれ示している。また同図４の線Ｌ３は、目標変位
角ＥＸＰに対応した排気バルブ１８の閉弁時期の推移
を、すなわち排気側カムシャフト３２が目標変位角ＥＸ
Ｐに応じた位相にあるときの排気バルブ１８の閉弁時期
の推移を示している。更に、同図４の線Ｌ４は、目標変
位角ＩＮＰに対応した吸気バルブ１７の開弁時期の推移
を示している。
【００５８】時刻Ｔにおいて、吸気バルブ１７のバルブ
タイミングを遅角側に、排気バルブ１８のバルブタイミ
ングを進角側にそれぞれ変更し、両バルブ１７、１８の
バルブオーバラップ量を減少させることを最終的な目標
とするバルブタイミングの変更要求がなされたものとす
る。このとき、上記算出処理においては、まず、そのと
きの実変位角ＩＮＲよりも遅角側の値となるように吸気
側カムシャフト３１の目標変位角ＩＮＰが算出され、ま
た現状よりも低減されるように目標バルブオーバラップ
量ＯＶＰが算出される。
【００５９】これとともに、その目標バルブオーバラッ
プ量ＯＶＰと、そのときの吸気側カムシャフト３１の実
変位角ＩＮＲとに基づいて、排気側カムシャフト３２の
目標変位角ＥＸＰが算出される。なお、このときの吸気
側カムシャフト３１の実変位角ＩＮＲは、その目標変位
角ＩＮＰよりも進角側になっている。そのため、このと
き算出される排気側カムシャフト３２の目標変位角ＥＸ
Ｐは、吸気側カムシャフト３１の目標変位角ＩＮＰ及び
目標バルブオーバラップ量ＯＶＰに応じた排気側カムシ
ャフト３２の変位角の最終的な制御目標よりも更に進角
側の値になる。
【００６０】そして算出された目標変位角ＩＮＰ、ＥＸ
Ｐに基づきＩＮ−ＶＶＴ機構６０ａ及びＥＸ−ＶＶＴ機
構６０ｂが制御されて、両カムシャフト３１、３２の実
変位角ＩＮＲ、ＥＸＲが変更され始める。このときの吸
気側カムシャフト３１の実変位角ＩＮＲは遅角側へと、
排気側カムシャフト３２の実変位角ＥＸＲは進角側へと
変更されていく。また、吸気側カムシャフト３１の実変
位角ＩＮＲの遅角側への変更に同期して、排気側カムシ
ャフト３２の目標変位角ＥＸＰも遅角側へと変更されて
いく。ここで、排気側カムシャフト３２の実変位角ＥＸ
Ｒがその目標変位角ＥＸＰと一致しても、吸気側カムシ
ャフト３１の位相変更が完了していなければ、排気側カ
ムシャフト３２の位相は更に変更され続けることとな
る。
【００６１】こうして排気側カムシャフト３２の進角側
への位相変更は、時刻Ｔ１において、実変位角ＥＸＲが
その目標変位角ＥＸＰと一致するまで続けられる。これ
により、吸気側カムシャフト３１の位相変更の完了に先
立って、要求されたバルブオーバラップ量が確保される
ようになる。
【００６２】そしてその後も、実変位角ＩＮＲが目標変
位角ＩＮＰと一致する時刻Ｔ２まで、吸気側カムシャフ
ト３１の実変位角ＩＮＲの遅角側への変更は継続され
る。一方、それに同期して排気側カムシャフト３２の目
標変位角ＥＸＰも遅角側に変更されるため、要求される
バルブオーバラップ量が維持され続ける。
【００６３】他方、図４（ｂ）は、吸気バルブ１７のバ
ルブタイミングを進角側に、排気バルブ１８のバルブタ
イミングを遅角側に変更して、両バルブ１７、１８のバ
ルブオーバラップ量を増大させるようにバルブタイミン
グ制御を行うときの制御態様の一例を示している。この
場合には、時刻Ｔにおいて、吸気バルブ１７のバルブタ
イミングを進角側に、排気バルブ１８のバルブタイミン
グを遅角側にそれぞれ変更し、両バルブ１７、１８のバ
ルブオーバラップ量を増大させることを最終的な目標と
するバルブタイミングの変更要求がなされたものとす
る。このとき、上記算出処理においては、まず、そのと
きの実変位角ＩＮＲよりも進角側の値となるように吸気
側カムシャフト３１の目標変位角ＩＮＰが算出され、ま
た現状よりも増大されるように目標バルブオーバラップ
量ＯＶＰが算出される。
【００６４】これとともに、その目標バルブオーバラッ
プ量ＯＶＰと、そのときの吸気側カムシャフト３１の実
変位角ＩＮＲとに基づいて、排気側カムシャフト３２の
目標変位角ＥＸＰが算出される。なお、このときの吸気
側カムシャフト３１の実変位角ＩＮＲは、その目標変位
角ＩＮＰよりも遅角側になっている。そのため、このと
き算出される排気側カムシャフト３２の目標変位角ＥＸ
Ｐは、吸気側カムシャフト３１の目標変位角ＩＮＰ及び
目標バルブオーバラップ量ＯＶＰに応じた排気側カムシ
ャフト３２の変位角の最終的な制御目標よりも更に遅角
側の値になる。
【００６５】そして算出された目標変位角ＩＮＰ、ＥＸ
Ｐに基づきＩＮ−ＶＶＴ機構６０ａ及びＥＸ−ＶＶＴ機
構６０ｂが制御されて、両カムシャフト３１、３２の実
変位角ＩＮＲ、ＥＸＲが変更され始める。このときの吸
気側カムシャフト３１の実変位角ＩＮＲは進角側へと、
排気側カムシャフト３２の実変位角ＥＸＲは遅角側へと
変更されていく。また、吸気側カムシャフト３１の実変
位角ＩＮＲの進角側への変更に同期して、排気側カムシ
ャフト３２の目標変位角ＥＸＰも進角側へと変更されて
いく。こうして排気側カムシャフト３２の遅角側への位
相変更は、時刻Ｔ１において、実変位角ＥＸＲがその目
標変位角ＥＸＰと一致するまで続けられる。これによ
り、吸気側カムシャフト３１の位相変更の完了に先立っ
て、要求されたバルブオーバラップ量が確保されるよう
になる。
【００６６】そしてその後も、実変位角ＩＮＲが目標変
位角ＩＮＰと一致する時刻Ｔ２まで、吸気側カムシャフ
ト３１の実変位角ＩＮＲの進角側への変更は継続され
る。一方、それに同期して排気側カムシャフト３２の目
標変位角ＥＸＰも進角側に変更されるため、要求される
バルブオーバラップ量が維持され続ける。
【００６７】以上のように、上記目標バルブタイミング
の算出処理によれば、吸気バルブ１７のバルブタイミン
グの変更完了を必ずしも待たずとも、要求されるバルブ
オーバラップ量を確保し得るようになる。
【００６８】更に、上記目標バルブタイミングの算出処
理によれば、排気側カムシャフト３２の目標変位角ＥＸ
Ｐが常に現状の吸気側カムシャフト３１の変位角に対し
て要求されるバルブオーバラップ量が得られる変位角に
設定される。そのため、位相変更中のバルブオーバラッ
プ量の変化は、常に目標バルブオーバラップ量に収束す
る側のみになる。
【００６９】以上説明したように、本実施の形態にかか
る内燃機関のバルブ特性制御装置によれば、次のような
効果が得られるようになる。 （１）機関運転状態に基づいて求められる目標バルブオ
ーバラップ量ＯＶＰと吸気側カムシャフト３１の実変位
角ＩＮＲとから、排気側カムシャフト３２の目標変位角
ＥＸＰを算出するようにした。そのため、要求されるバ
ルブオーバラップ量の確保に、両カムシャフト３１、３
２の位相変更の完了を必ずしも待つ必要はなくなり、よ
り早急なバルブオーバラップ量の調整が可能になる。
【００７０】（２）更に、位相変更途中のバルブオーバ
ラップ量の変化が、常に目標バルブオーバラップ量に収
束する側となるため、前述したようなバルブタイミング
変更中のバルブオーバラップ量の不必要な増大や減少を
回避でき、バルブタイミング変更中の機関運転状態をよ
り好適に制御できる。
【００７１】（第２の実施形態）前記第１の実施形態に
おける目標バルブタイミング算出手段によって算出され
る排気側カムシャフト３２の目標変位角ＥＸＰは、吸気
側カムシャフト３１の実変位角ＩＮＲの変化に伴って随
時変更されるものであった。この場合には、位相変更途
中のバルブオーバラップ量調整の早期化は達成されるも
のの、排気側カムシャフト３２の位相変更を完了するに
は常に吸気側カムシャフト３１の位相変更の完了を待つ
必要があり、排気バルブ１８のバルブタイミング変更に
遅れが生じることがある。
【００７２】一方、バルブタイミングが機関運転状態に
与える影響には、バルブオーバラップ量の大きさが支配
的な因子となるものと、バルブタイミング自身、すなわ
ち吸・排気バルブの開閉時期が支配的な因子となるもの
とがある。例えば、バルブオーバラップ量はシリンダ内
の内部ＥＧＲの量を決定する支配的な因子となる。ま
た、バルブの開閉時期はシリンダ内に導入される気体の
充填効率等を決定する支配的な因子となる。例えば、高
負荷高回転領域において吸気バルブの閉弁時期を遅くす
ると、吸気の慣性力により、シリンダ内に導入される気
体の充填効率が向上する。また、排気バルブの開閉タイ
ミングと排気系とを好適に設定することで、排気ポート
内の圧力を吸気ポート内の圧力よりも小さくすることが
でき、これによってもシリンダ内に導入される気体の充
填効率を向上させることができる。このように、バルブ
タイミングの変更に際して、機関運転状態によってはバ
ルブオーバラップ量の確保よりも最終的な目標バルブタ
イミングを早く確保した方が機関運転状態をより好適な
状態にすることができる場合がある。
【００７３】そこで、本実施の形態では、排気側カムシ
ャフト３２の目標変位角ＥＸＰの算出ロジックとして、
上記第１の目標算出手段に対応した第１の算出ロジック
と上記第２の目標算出手段に対応した第２の算出ロジッ
クとの二通りのロジックを用意している。そして、それ
ら二つの算出ロジックを機関運転状態に応じて使い分け
るようにしている。
【００７４】まず、第１の算出ロジックは、第１の実施
形態と同じく、目標バルブオーバラップ量ＯＶＰと吸気
側カムシャフト３１の実変位角ＩＮＲとに基づいて排気
側カムシャフト３２の目標変位角ＥＸＰを算出するもの
である。すなわち、この第１の算出ロジックにおいて
は、現状の吸気バルブ１７のバルブタイミングに対して
要求されるバルブオーバラップ量の得られるバルブタイ
ミングを、排気バルブ１８の目標バルブタイミングをし
て設定するようにしている。
【００７５】また、第２の算出ロジックは、目標バルブ
オーバラップ量ＯＶＰと吸気側カムシャフト３１の目標
変位角ＩＮＰとに基づいて排気側カムシャフト３２の目
標変位角ＥＸＰを算出するものである。よって、この第
２の算出ロジックでは、当初から排気バルブ１８のバル
ブタイミングの最終的な制御目標を、すなわち現状の機
関運転状態に応じた排気バルブ１８の最適なバルブタイ
ミングを、目標バルブタイミングをして設定するように
している。
【００７６】以下、本実施の形態にかかる目標バルブタ
イミングの算出処理の詳細を図５に示すフローチャート
を併せ参照しながら説明する。このフローチャートに示
される一連の処理もＥＣＵ８０によって所定時間毎の割
り込みで実行される。
【００７７】本処理が開始されると、まず、クランク角
センサ４１の出力に基づいて算出される機関回転速度Ｎ
Ｅ、エアフロメータ５６の出力に基づいて算出される吸
入空気量Ｑａ、吸気側カムシャフト３１の実変位角ＩＮ
Ｒ、及び排気側カムシャフト３２の実変位角ＥＸＲが読
み込まれる（ステップＳ２１０）。ここで、実変位角Ｅ
ＸＲは先に説明した実変位角ＩＮＲと同様な値であっ
て、排気側カムシャフト３２の実際の変位角である。
【００７８】次に、現在の機関運転状態におけるガソリ
ン機関１の負荷率Ｌが算出される（ステップＳ２２
０）。この負荷率Ｌも、前記式（２）に基づいて算出さ
れる。次に、ＥＣＵ８０のＲＯＭ内に記憶されたマップ
を参照して、機関回転速度ＮＥと負荷率Ｌに基づき、目
標バルブオーバラップ量ＯＶＰと吸気側カムシャフト３
１の目標変位角ＩＮＰが求められる（ステップＳ２３
０）。
【００７９】次に、吸気側カムシャフト３１の実変位角
ＩＮＲ及び排気側カムシャフト３２の実変位角ＥＸＲに
基づき、前記式（１）を用いて実バルブオーバラップ量
ＯＶＲが算出される（ステップＳ２４０）。
【００８０】次に、式（４）を用いて、実バルブオーバ
ラップ量ＯＶＲと目標バルブオーバラップ量ＯＶＰとの
偏差である、バルブオーバラップ偏差ΔＯＶが算出され
る（ステップＳ２５０）。
【００８１】ΔＯＶ＝ＯＶＲ―ＯＶＰ … （４） ここで、機関運転状態の変化に対応してバルブオーバラ
ップ量を減少させようとする場合には、目標バルブオー
バラップ量ＯＶＰが実バルブオーバラップ量ＯＶＲより
小さくなるため、バルブオーバラップ偏差ΔＯＶは正の
値となる。一方、バルブオーバラップ量を増大させよう
とする場合には、目標バルブオーバラップ量ＯＶＰが実
バルブオーバラップ量ＯＶＲより大きくなるため、バル
ブオーバラップ偏差ΔＯＶは負の値となる。このよう
に、バルブオーバラップ偏差ΔＯＶの値は、目標バルブ
オーバラップ量ＯＶＰと実バルブオーバラップ量ＯＶＲ
との差だけではなく、その符号（正、あるいは負）によ
りバルブオーバラップ量の変更方向についても表す値と
なっている。
【００８２】次に、バルブオーバラップ偏差ΔＯＶが判
定値α以上であるか否かが判定される（ステップＳ２６
０）。なお、本実施の形態では、判定値αを「−２（°
ＣＡ）」としている。
【００８３】ΔＯＶ≧判定値α … （５） このステップＳ２６０において、バルブオーバラップ偏
差ΔＯＶが判定値α以上であると判定される場合は（ス
テップＳ２６０でＹＥＳ）、バルブオーバラップ偏差Δ
ＯＶが正の値であって、バルブオーバラップ量を減少さ
せる場合、或いは同オーバーラップ量の増大量が２°Ｃ
Ａ以下となっている場合である。そしてこの場合には、
目標バルブオーバラップ量ＯＶＰ及び吸気側カムシャフ
ト３１の実変位角ＩＮＲに基づき、前記第１の実施形態
で説明した式（３）を用いて排気側カムシャフト３２の
目標変位角ＥＸＰが算出される（ステップＳ２７０）。
【００８４】一方、バルブオーバラップ偏差ΔＯＶが判
定値α未満であると判定される場合は（ステップＳ２６
０でＮＯ）、バルブオーバラップ偏差ΔＯＶが負の方向
に大きい値であって、バルブオーバラップ量を増大させ
る場合である。そしてこの場合には、目標バルブオーバ
ラップ量ＯＶＰ及び吸気側カムシャフト３１の目標変位
角ＩＮＰに基づき、次式（６）を用いて排気側カムシャ
フト３２の目標変位角ＥＸＰが算出される（ステップＳ
２８０）。なお、初期値ＯＶ0は前記第１の実施形態で
説明した初期値ＯＶ0と同じ値である。
【００８５】 ＥＸＰ＝ＯＶＰ―（ＩＮＰ＋ＯＶ0） …（６） この式（６）は、先の式（３）において実変位角ＩＮＲ
を目標変位角ＩＮＰとすることで得られる式である。
【００８６】以後、ステップＳ２１０〜２８０の処理が
所定時間毎に繰り返し実行される。そして、前記第１の
実施形態と同様に、吸気側カムシャフト３１の実変位角
ＩＮＲが本処理により求められた目標変位角ＩＮＰにな
るように、また、排気側カムシャフト３２の実変位角Ｅ
ＸＲが本処理により求められた目標変位角ＥＸＰになる
ように、前記各ＶＶＴ機構６０ａ、６０ｂが制御され
る。
【００８７】本実施の形態にかかるバルブ特性制御装置
によりバルブオーバラップ量を減少させる場合、或いは
バルブオーバラップ量の増大量が２°ＣＡ以下の場合に
おける各バルブのバルブタイミング及びバルブオーバラ
ップ量の変化態様は、前記図４（ａ）に例示した変化態
様と同様である。すなわち、この場合には、位相変更途
中において、速やかにバルブオーバラップ量を確保する
ことができる。例えば、ガソリン機関１が軽負荷状態に
なり、バルブオーバラップ量を減少させる場合には、そ
の位相変更途中において速やかに軽負荷状態に応じた目
標バルブオーバラップ量が確保される。このため、位相
変更途中においてバルブオーバラップ量が過大になるこ
とはなく、燃焼の不安定化による失火等の発生を抑制す
ることができる。なお、本実施の形態では、バルブオー
バラップ量を増大させる場合であってもその増大量が２
°ＣＡ以下の場合には、位相変更途中におけるバルブオ
ーバラップ量の確保が優先される。これは、バルブオー
バラップ量の増大量が少ない場合には、排気バルブ１８
のバルブタイミングの確保を優先しても大きな出力向上
は望めないため、出力向上よりも、位相変更途中の不適
切なバルブオーバラップ量の変化により生じる不具合の
抑制を優先させているためである。
【００８８】一方、本実施の形態にかかるバルブ特性制
御装置によりバルブオーバラップ量を増大させる場合に
おける各バルブのバルブタイミング及びバルブオーバラ
ップ量の変化態様は図６に例示するような変化態様にな
る。この図６に示す各線Ｌ１〜Ｌ４も、前記の図４に示
した各線Ｌ１〜Ｌ４と同一のものである。そして、本実
施の形態にかかる第２の算出ロジックでは、排気側カム
シャフト３２の目標変位角ＥＸＰは、吸気側カムシャフ
ト３１の目標変位角ＩＮＰの設定と同様に、現状の機関
運転状態に応じた位相変更完了時の変位角が設定され
る。そのため、この図６、及び先の図４（ｂ）に示され
る線Ｌ１との対比によって明らかなように、排気側カム
シャフト３２の位相は、現状の機関運転状態に応じた位
相変更完了時の変位角へより早期に収束するようにな
る。そのため、機関運転状態の変化に対応した排気バル
ブ１８のバルブタイミングを速やかに確保することがで
きる。すなわち、位相変更途中におけるバルブオーバラ
ップ量の確保よりも、排気バルブ１８のバルブタイミン
グの確保を優先させることができる。例えば、ガソリン
機関１が高負荷状態になり、機関出力を増大させる場合
には、排気ポート１３内の圧力を吸気ポート１２内の圧
力よりも小さくするのに最適な排気バルブ１８のバルブ
タイミングが速やかに確保され、気筒の充填効率を向上
させることができる。
【００８９】以上説明したように、本実施の形態にかか
る内燃機関のバルブ特性制御装置によれば、次のような
効果が得られるようになる。 （１）排気側カムシャフト３２の目標変位角ＥＸＰの算
出手段を機関運転状態に応じて、より厳密には、機関運
転状態がいずれの方向へのバルブオーバラップ量の変化
を要求しているかに応じて、切り替えるようにしてい
る。このため、バルブタイミングを変更する際の機関運
転状態をより好適に制御することができるようになる。
【００９０】（その他の実施形態）なお、前記各実施形
態は以下のように変更してもよく、その場合でも各実施
形態に準じた作用及び効果を得ることができる。
【００９１】・前記第１の実施形態において、排気側カ
ムシャフト３２の目標変位角ＥＸＰを機関運転状態から
求めるとともに、目標バルブオーバラップ量ＯＶＰ及び
排気側カムシャフト３２の実変位角ＥＸＲに基づいて、
吸気側カムシャフト３１の目標変位角ＩＮＰを算出する
ようにしてもよい。また、前記第２の実施形態におい
て、排気側カムシャフト３２の目標変位角ＥＸＰを機関
運転状態から求めるとともに、目標バルブオーバラップ
量ＯＶＰ及び排気側カムシャフト３２の目標変位角ＥＸ
Ｐに基づいて、吸気側カムシャフト３１の目標変位角Ｉ
ＮＰを算出するようにしてもよい。これらの場合にも、
上記各実施形態に準ずる効果を得ることができる。
【００９２】・上記各実施形態では、吸気バルブ１７、
及び排気バルブ１８のバルブタイミングを表す値として
変位角を用いた。しかしながら、これは一例であって、
各バルブ１７、１８のバルブタイミングを表す他のパラ
メータを用いてもよい。
【００９３】・前記第２の実施形態では、判定値αの値
を「−２°ＣＡ」としたが何らこの値に限定するもので
はなく、この値は第１及び第２の算出手段の切り替えを
機関運転状態に応じて好適に実施できるように設定すれ
ばよい。
【００９４】・前記第２の実施形態において、バルブオ
ーバラップ偏差ΔＯＶが判定値α未満であるときには第
１の算出ロジックにより排気側カムシャフト３２の目標
変位角ＥＸＰを算出する。一方、同バルブオーバラップ
偏差ΔＯＶが判定値α以上であるときには第２の算出ロ
ジックにより排気側カムシャフト３２の目標変位角ＥＸ
Ｐを算出するようにしてもよい。この場合には、バルブ
オーバラップ量を増大させる際に位相変更途中における
バルブオーバラップ量を確保することができるため、例
えば内部ＥＧＲ量を早い時期に増量させることができ、
もってＮＯｘの低減が速やかに行われるようになる。一
方、バルブオーバラップ量を減少させる際には、バルブ
タイミングを速やかに確保することができる。
【００９５】・前記第２の実施形態において、機関運転
状態がバルブオーバラップ量の影響を受けやすい運転領
域にあるときには第１の算出ロジックにより排気側カム
シャフト３２の目標変位角ＥＸＰを算出する。一方、機
関運転状態が前記各バルブの開閉時期の影響を受けやす
い運転領域にあるときには第２の算出ロジックにより排
気側カムシャフト３２の目標変位角ＥＸＰを算出するよ
うにしてもよい。この場合には、機関運転状態に応じた
最適な態様で、吸気側カムシャフト３１及び排気側カム
シャフト３２の位相変更を行うことができるようにな
る。
【００９６】・上記各実施形態における可変動弁機構に
よって可変とされるバルブ特性は、吸気バルブ及び排気
バルブの開閉時期であった。しかしながら、本発明にか
かるバルブ特性制御装置の適用対象となるものは、この
ような可変動弁機構に何ら限定するものではない。例え
ば、前記各バルブのリフト量と開閉時期とを可変とする
可変動弁機構にも適用可能である。また、各バルブのリ
フト量のみを可変とし、それらの開閉時期は変化させな
い可変動弁機構でも、リフト量が変化することで内部Ｅ
ＧＲ量等は変化するため、前述したような問題の生じる
おそれはある。この場合には、上述したバルブ特性に相
当する値、例えば各バルブのリフト量等と、バルブオー
バラップ量に相当する値、例えばリフト量及び各バルブ
の開閉時期とから推定されるバルブオーバラップ量等を
用い、上記の各実施形態に準じた制御処理を行うことに
よって、上記各実施形態に準ずる効果を得ることができ
る。
【００９７】・上記各実施形態では、ガソリン機関１に
本発明にかかるバルブ特性制御装置を適用した。しかし
ながら、適用対象となる内燃機関はこのガソリン機関１
に何ら限定するものではない。要するに、吸気バルブの
バルブ特性を可変とする可変動弁機構と、排気バルブの
バルブ特性を可変とする可変動弁機構とを備える内燃機
関であれば、上記各実施形態にかかるバルブ特性制御装
置は適用可能である。そして、この場合にも上記各実施
形態に準ずる効果を得ることができる。
【００９８】その他、上記実施形態あるいはその変更例
から把握することができる技術思想について、以下にそ
の効果とともに記載する。 （イ）内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブのいずれか
一方のバルブタイミングを可変とする第１の可変動弁機
構と、他方のバルブタイミングを可変とする第２の可変
動弁機構とを備える内燃機関にあって、前記各可変動弁
機構の目標バルブタイミングをそれぞれ算出し、その算
出された目標バルブタイミングと実バルブタイミングと
を一致させるように前記各可変動弁機構をそれぞれ駆動
制御する内燃機関のバルブ特性制御装置において、機関
運転状態に応じた前記一方のバルブのバルブタイミング
を前記第１の可変動弁機構の目標バルブタイミングとし
て算出するとともに、機関運転状態に応じた目標バルブ
オーバラップ量を算出し、前記第１の可変動弁機構の実
バルブタイミングと前記目標バルブオーバラップ量とに
基づいて前記第２の可変動弁機構の目標バルブタイミン
グを算出する第１の目標算出手段と、機関運転状態に応
じた前記各バルブのバルブタイミングを前記第１及び第
２の可変動弁機構の目標バルブタイミングとしてそれぞ
れ算出する第２の目標算出手段とを有し、前記目標バル
ブオーバラップ量がその現状値よりも大きくなる機関運
転状態では前記第１の目標算出手段を用い、前記目標バ
ルブオーバラップ量がその現状値よりも小さくなる機関
運転状態では前記第２の目標算出手段を用いて、前記各
可変動弁機構の駆動制御にかかる目標バルブタイミング
を算出することを特徴とする内燃機関のバルブ特性制御
装置。
【００９９】上記構成によれば、バルブオーバラップ量
を増大させる際に、位相変更途中のバルブオーバラップ
量を確保することができる。一方、バルブオーバラップ
量を減少させる際には、バルブタイミングを速やかに確
保することができるようになる。
【０１００】（ロ）内燃機関の吸気バルブ及び排気バル
ブのいずれか一方のバルブタイミングを可変とする第１
の可変動弁機構と、他方のバルブタイミングを可変とす
る第２の可変動弁機構とを備える内燃機関にあって、前
記各可変動弁機構の目標バルブタイミングをそれぞれ算
出し、その算出された目標バルブタイミングと実バルブ
タイミングとを一致させるように前記各可変動弁機構を
それぞれ駆動制御する内燃機関のバルブ特性制御装置に
おいて、機関運転状態に応じた前記一方のバルブのバル
ブタイミングを前記第１の可変動弁機構の目標バルブタ
イミングとして算出するとともに、機関運転状態に応じ
た目標バルブオーバラップ量を算出し、前記第１の可変
動弁機構の実バルブタイミングと前記目標バルブオーバ
ラップ量とに基づいて前記第２の可変動弁機構の目標バ
ルブタイミングを算出する第１の目標算出手段と、機関
運転状態に応じた前記各バルブのバルブタイミングを前
記第１及び第２の可変動弁機構の目標バルブタイミング
としてそれぞれ算出する第２の目標算出手段とを有し、
機関運転状態がバルブオーバラップ量の影響を受けやす
い運転領域にあるときには前記第１の目標算出手段を用
い、機関運転状態が前記各バルブの開閉時期の影響を受
けやすい運転領域にあるときには前記第２の目標算出手
段を用いて、前記各可変動弁機構の駆動制御にかかる目
標バルブタイミングを算出することを特徴とする内燃機
関のバルブ特性制御装置。
【０１０１】上記構成によれば、機関運転状態がバルブ
オーバラップ量の影響を受けやすい運転領域にあるとき
には、位相変更途中のバルブオーバラップ量を確保する
ことができる。一方、機関運転状態が前記各バルブの開
閉時期の影響を受けやすい運転領域にあるときには、機
関運転状態に応じた各バルブの開閉時期を速やかに確保
することができるようになる。すなわち、機関運転状態
に応じた最適な態様で、吸気バルブ及び排気バルブのバ
ルブタイミングを変更することができるようになり、バ
ルブタイミングを変更する際の機関運転状態を好適に制
御することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかるバルブ特性制御装置が適
用されるガソリン機関１の概略構成図。
【図２】吸気バルブ及び排気バルブの各変位角とバルブ
オーバラップ量との関係を示す図。
【図３】第１の実施形態における目標バルブタイミング
の算出にかかる処理手順を示すフローチャート。
【図４】第１の実施形態にかかるバルブ特性制御装置に
よる吸・排気バルブのバルブタイミング制御態様の一例
を示す図。
【図５】第２の実施形態における目標バルブタイミング
の算出にかかる処理手順を示すフローチャート。
【図６】第２の実施形態にかかるバルブ特性制御装置の
第２の算出ロジックによる吸・排気バルブのバルブタイ
ミング制御態様の一例を示す図。
【図７】従来のバルブ特性制御装置による吸・排気バル
ブのバルブタイミング制御態様の一例を示す図。
【符号の説明】
１…ガソリン機関、２…シリンダブロック、３…シリン
ダ、４…ピストン、５…クランクシャフト、６…コンロ
ッド、７…シリンダヘッド、８…燃焼室、１１…点火プ
ラグ、１２…吸気ポート、１３…排気ポート、１４…吸
気通路、１５…排気通路、１６…インジェクタ、１７…
吸気バルブ、１８…排気バルブ、３１…吸気側カムシャ
フト、３２…排気側カムシャフト、３３、３４…タイミ
ングプーリ、３５…タイミングベルト、４１…クランク
角センサ、４２ａ、４２ｂ…カム角センサ、４３…水温
センサ、４６…イグナイタ、５１…サージタンク、５２
…アクセルペダル、５３…スロットルバルブ、５４…ス
ロットル開度センサ、５５…アイドルスイッチ、５６…
エアフロメータ、６０ａ…吸気側可変バルブタイミング
機構（ＩＮ−ＶＶＴ機構）、６０ｂ…排気側可変バルブ
タイミング機構（ＥＸ−ＶＶＴ機構）、６２…オイルポ
ンプ、６３ａ、６３ｂ…オイルコントロールバルブ（Ｏ
ＣＶ）、６５…オイルパン、８０……制御装置（ＥＣ
Ｕ）、Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ…進角側油圧通路、Ｐ２ａ、Ｐ２
ｂ…遅角側油圧通路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G018 AB17 CA18 DA71 FA01 FA09 GA01 3G092 AA11 DA01 DA02 DA09 DA12 DF04 EA09 FA03 HA01Z HE00Z HE01Z HE03Z 3G301 JA04 LA07 NA08 PA01Z PE00Z PE01Z PE03Z

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブのい
    ずれか一方のバルブ特性を可変とする第１の可変動弁機
    構と、他方のバルブ特性を可変とする第２の可変動弁機
    構とを備える内燃機関にあって、前記各可変動弁機構の
    目標制御量をそれぞれ算出し、その算出された目標制御
    量と実制御量とを一致させるように前記各可変動弁機構
    をそれぞれ駆動制御する内燃機関のバルブ特性制御装置
    において、 前記一方のバルブについて機関運転状態に応じたバルブ
    特性が得られる前記第１の可変動弁機構の制御量をその
    目標制御量として算出するとともに、機関運転状態に応
    じた前記両バルブの目標バルブオーバラップ量を算出
    し、前記第１の可変動弁機構の実制御量と前記目標バル
    ブオーバラップ量とに基づいて前記第２の可変動弁機構
    の目標制御量を算出することを特徴とする内燃機関のバ
    ルブ特性制御装置。
  2. 【請求項２】内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブのい
    ずれか一方のバルブ特性を可変とする第１の可変動弁機
    構と、他方のバルブ特性を可変とする第２の可変動弁機
    構とを備える内燃機関にあって、前記各可変動弁機構の
    目標制御量をそれぞれ算出し、その算出された目標制御
    量と実制御量とを一致させるように前記各可変動弁機構
    をそれぞれ駆動制御する内燃機関のバルブ特性制御装置
    において、 前記一方のバルブについて機関運転状態に応じたバルブ
    特性が得られる前記第１の可変動弁機構の制御量をその
    目標制御量として算出するとともに、機関運転状態に応
    じた前記両バルブの目標バルブオーバラップ量を算出
    し、前記第１の可変動弁機構の実制御量と前記目標バル
    ブオーバラップ量とに基づいて前記第２の可変動弁機構
    の目標制御量を算出する第１の目標算出手段と、 機関運転状態に応じた前記各バルブのバルブ特性が得ら
    れる前記第１及び第２の可変動弁機構の制御量をそれら
    の目標制御量としてそれぞれ算出する第２の目標算出手
    段と、 を有し、前記第１及び第２の目標算出手段を機関運転状
    態に応じて切り替えながら、前記各可変動弁機構の目標
    制御量を算出することを特徴とする内燃機関のバルブ特
    性制御装置。
  3. 【請求項３】内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブのい
    ずれか一方のバルブタイミングを可変とする第１の可変
    動弁機構と、他方のバルブタイミングを可変とする第２
    の可変動弁機構とを備える内燃機関にあって、前記各可
    変動弁機構の目標バルブタイミングをそれぞれ算出し、
    その算出された目標バルブタイミングと実バルブタイミ
    ングとを一致させるように前記各可変動弁機構をそれぞ
    れ駆動制御する内燃機関のバルブ特性制御装置におい
    て、 機関運転状態に応じた前記一方のバルブのバルブタイミ
    ングを前記第１の可変動弁機構の目標バルブタイミング
    として算出するとともに、機関運転状態に応じた目標バ
    ルブオーバラップ量を算出し、前記第１の可変動弁機構
    の実バルブタイミングと前記目標バルブオーバラップ量
    とに基づいて前記第２の可変動弁機構の目標バルブタイ
    ミングを算出することを特徴とする内燃機関のバルブ特
    性制御装置。
  4. 【請求項４】内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブのい
    ずれか一方のバルブタイミングを可変とする第１の可変
    動弁機構と、他方のバルブタイミングを可変とする第２
    の可変動弁機構とを備える内燃機関にあって、前記各可
    変動弁機構の目標バルブタイミングをそれぞれ算出し、
    その算出された目標バルブタイミングと実バルブタイミ
    ングとを一致させるように前記各可変動弁機構をそれぞ
    れ駆動制御する内燃機関のバルブ特性制御装置におい
    て、 機関運転状態に応じた前記一方のバルブのバルブタイミ
    ングを前記第１の可変動弁機構の目標バルブタイミング
    として算出するとともに、機関運転状態に応じた目標バ
    ルブオーバラップ量を算出し、前記第１の可変動弁機構
    の実バルブタイミングと前記目標バルブオーバラップ量
    とに基づいて前記第２の可変動弁機構の目標バルブタイ
    ミングを算出する第１の目標算出手段と、 機関運転状態に応じた前記各バルブのバルブタイミング
    を前記第１及び第２の可変動弁機構の目標バルブタイミ
    ングとしてそれぞれ算出する第２の目標算出手段と、 を有し、前記第１の目標算出手段と第２の目標算出手段
    とを機関運転状態に応じて切り替えながら、前記各可変
    動弁機構の駆動制御にかかる目標バルブタイミングを算
    出することを特徴とする内燃機関のバルブ特性制御装
    置。
  5. 【請求項５】前記目標バルブオーバラップ量がその現状
    値よりも小さくなる機関運転状態では前記第１の目標算
    出手段を用い、前記目標バルブオーバラップ量がその現
    状値よりも大きくなる機関運転状態では前記第２の目標
    算出手段を用いて、前記各可変動弁機構の駆動制御を行
    う請求項２または４に記載の内燃機関のバルブ特性制御
    装置。
  6. 【請求項６】前記各可変動弁機構は、前記各バルブを開
    閉駆動するカムシャフトのクランクシャフトに対する相
    対位相を変更することで、該当バルブのバルブタイミン
    グを可変とするものである請求項１〜５のいずれかに記
    載の内燃機関のバルブ特性制御装置。
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