JP3039233B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は内燃機関の運転状態に
応じて吸気バルブ或いは排気バルブの開閉タイミングを
連続的に可変にする可変バルブタイミング機構を備えた
バルブタイミング制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から可変バルブタイミング機構を備
えたエンジンにおいては、可変バルブタイミング機構が
設定エンジン回転数を境に切換動作を行うようにしてい
る。この切換動作により、低回転時には吸気弁と排気弁
とのオーバラップ量を小さくし、高回転時にはバルブオ
ーバラップ量を大きくしてトルク特性を良好にして高出
力を図るようにしている。

【０００３】ところで、このような可変バルブタイミン
グ機構付きのエンジンにおいては、変速機のアップ変速
又はダウン変速において次のような問題がある。すなわ
ち、変速機のアップ変速又はダウン変速時にエンジン回
転数が前記設定回転数を跨いで急変すると、この変化に
バルブタイミング制御の追従ができない問題がある。こ
のため、エンジン回転数の上昇が遅れ、車両の前後加速
度に一時的な落込みが生じ、加速性能の向上を図ること
ができない。

【０００４】特に可変バルブタイミング機構が油圧にて
制御されるタイプでは、系に流入する油量にて、ピスト
ン移動に伴い油室容積を充満させる必要があるため、応
答性が悪くなる傾向がある。通常の運転状態ではカム位
相目標値の変化は少ないため、オイルポンプが吐出する
油量が少ないアイドル時を除けば、応答性は問題とはな
らない。しかし、変速時はエンジン回転数変化が急であ
り、それに伴ってカム位相目標値が急変することにな
る。

【０００５】この問題を解決するために特開平５−４４
５０８号の技術では、エンジン回転により可変バルブタ
イミング機構をオーバラップ大あるいは小のマップを持
ち、変速後のエンジン回転数を予測して、可変バルブタ
イミング機構のオン・オフに必要な時間だけ切換信号を
先出しして制御するようにしている。このことによって
可変バルブタイミング機構の切換遅れによる加速性の悪
化を防止するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の技術
は可変バルブタイミング機構が２段切換のものに対して
は有効であっても、複数のパラメータにて連続的に可変
制御するバルブタイミング機構の場合、カム位相の目標
値が任意の値から任意の値に変化するため、制御が非常
に困難となる。すなわち、上記技術が備えている変速終
了後の状態を推定する手段、及び、切換指令を出力する
タイミングを決定する手段がかなり複雑となる問題があ
る。

【０００７】又、２段切換の可変バルブタイミング機構
ではバルブタイミング切換のため、変速終了後において
は確実に切換えがすんでいればよく、制御の打ち切り処
理を行う必要がない。一方、連続可変を行う可変バルブ
タイミング機構においては変速終了後には制御を通常の
制御に戻す必要があり、この点においては上記の技術で
は解決できないものである。

【０００８】この発明の目的は内燃機関のエンジン回転
数、吸入空気量とに基づいて可変バルブタイミング機構
のバルブタイミングを連続的に制御する場合、変速中に
おける可変バルブタイミング機構の追従性を向上して可
変バルブタイミング機構の切換遅れによる加速性の悪化
を防止することができる内燃機関のバルブタイミング制
御装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに第一の発明は、図１に示すように、吸気バルブＭ２
及び排気バルブＭ３の少なくとも一方の開閉タイミング
を連続的に可変にするためにねじり駆動される可変バル
ブタイミング機構Ｍ４と、前記内燃機関Ｍ１の運転状態
を検出する運転状態検出手段Ｍ５と、運転状態検出手段
Ｍ５の検出結果に基づいてバルブタイミング目標値を決
定するバルブタイミング決定手段Ｍ６と、前記バルブタ
イミング目標値に基づき開閉タイミングを制御すべく前
記可変バルブタイミング機構Ｍ４を駆動制御する駆動制
御手段Ｍ７と、前記運転状態検出手段Ｍ５の検出結果に
基づき変速すべきか否かを判断する運転変速状況判断手
段Ｍ８とを備え、前記駆動制御手段Ｍ７は、運転変速状
況判断手段Ｍ８の判断結果に基づいて変速開始時点から
終了までの間は、運転状態に応じた目標値への制御を中
止し、変速終了時点の運転状態のうち可変バルブタイミ
ング機構Ｍ４がカム回転トルクで移動する方向と反対方
向の最大カム位相目標値を目標値として制御を行うこと
を要旨とするものである。

【００１０】又、第二の発明は可変バルブタイミング機
構Ｍ４は油圧駆動タイプであり、駆動制御手段Ｍ７は変
速開始時点から終了までの間は可変バルブタイミング機
構Ｍ４の油圧系に設けられたその制御油圧を制御する制
御弁開度を一定値に駆動制御することをその要旨として
いる。

【００１１】

【作用】上記の構成により、図１に示すように、変速中
でない場合には、運転状態検出手段Ｍ５の検出結果に基
づいてバルブタイミング決定手段Ｍ６はバルブタイミン
グ目標値を決定する。そして、駆動制御手段Ｍ７はバル
ブタイミング目標値に基づき開閉タイミングを制御すべ
く前記可変バルブタイミング機構Ｍ４を駆動制御する。

【００１２】運転変速状況判断手段Ｍ８が運転状態検出
手段Ｍ５の検出結果に基づき変速すべきであると判定す
ると、駆動制御手段Ｍ７は、運転変速状況判断手段Ｍ８
の判断結果に基づいて変速開始時点から終了までの間
は、運転状態に応じた目標値への制御を中止する。そし
て、駆動制御手段Ｍ７は、変速終了時点の運転状態のう
ち可変バルブタイミング機構Ｍ４がカム回転トルクで移
動する方向と反対方向の最大カム位相目標値を目標値と
して制御を行う。

【００１３】又、第二の発明においては駆動制御手段Ｍ
７は変速開始時点から終了までの間は可変バルブタイミ
ング機構Ｍ４の油圧系に設けられたその制御油圧を制御
する制御弁開度を一定値に駆動制御する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明における内燃機関のバルブタイ
ミング装置を具体化した一実施例を図２〜図９に従って
説明する。

【００１５】図２はこの実施例の車両に搭載された内燃
機関としてのガソリンエンジン１を示す（１気筒分のみ
図示した）概略構成図である。エンジン１は、その各気
筒のシリンダ２内においてピストン３が上下動可能に設
けられている。ピストン３はロッドを介して図示しない
クランクシャフトに連結されている。そして、ピストン
３の上側が燃焼室４となっている。

【００１６】各燃焼室４には点火プラグ５が設けられて
いる。又、燃焼室４には吸気通路６と排気通路７とがそ
れぞれ連通して設けられている。吸気通路６の燃焼室４
に開口する吸気ポート６ａには、吸気バルブ８が組付け
られている。又、排気通路７の燃焼室４に開口する排気
ポート７ａには、排気バルブ９が組付けられている。こ
れらの吸気バルブ８及び排気バルブ９は吸気側カムシャ
フト１０及び排気側カムシャフト１１の回転により駆動
される。又、各カムシャフト１０，１１の一端には、吸
気側タイミングプーリ１２及び排気側タイミングプーリ
１３がそれぞれ設けられている。さらに、各タイミング
プーリ１２，１３はタイミングベルト１４を介して、図
示しないクランクシャフトに駆動連結されている。

【００１７】従って、エンジン１の運転時には、クラン
クシャフトからタイミングベルト１４及び各タイミング
プーリ１２，１３を介して各カムシャフト１０，１１に
回転動力が伝達され、各カムシャフト１０，１１の回転
により吸気バルブ８及び排気バルブ９が開閉駆動され
る。又、これら吸気バルブ８及び排気バルブ９はクラン
クシャフトの回転に同期して。すなわち、吸気行程、圧
縮行程、爆発・膨張行程及び排気行程の一連の４行程に
同期して、所定の開閉タイミングで駆動される。

【００１８】吸気通路６にはエアクリーナ１５を介して
外気が導入される。又、吸気通路６にはその各気筒毎の
吸気ポート６ａの近傍において燃料噴射用のインジェク
タ１６が設けられ、吸気通路６に燃料が取り込まれるよ
うになっている。周知のように、このインジェクタ１６
には、図示しないフューエルタンクから燃料ポンプの動
作により所定圧力の燃料が供給されるようになってい
る。そして、そのインジェクタ１６から噴射されて吸気
通路６に取込まれた燃料と外気との混合気が、吸気バル
ブ８が開かれる際に、吸気ポート６ａを通じて燃焼室４
へ導入される。又、燃焼室４に導入された混合気が爆発
・燃焼されることにより、ピストン３及びクランクシャ
フト等を介してエンジン１の駆動力が得られる。さら
に、燃焼室４にて燃焼された既燃焼ガスは、排気バルブ
９が開かれる際に、排気ポート７ａから排気通路７を通
じて外部へと排出される。

【００１９】吸気通路６の途中には、図示しないアクセ
ルペダルの操作に連動して開閉されるスロットルバルブ
１７が設けられている。そして、このスロットルバルブ
１７が開閉されることにより、吸気通路６への吸入空気
量が調節される。又、スロットルバルブ１７よりも下流
側には、吸入空気量の脈動を平滑化させるサージタンク
１８が設けられている。

【００２０】さらに、吸気通路６においてエアークリー
ナ１５の近傍には、吸気温ＴＨＡを検出するための吸気
温センサ７１が設けられている。スロットルバルブ１７
の近傍には、そのスロットル開度ＴＡを検出するスロッ
トルセンサ７２が設けられている。さらに、サージタン
ク１８には、同タンク１８に連通して吸気圧を検出する
ための吸気圧センサ７３が設けられている。

【００２１】一方、排気通路７の途中には排気ガスを浄
化するための三元触媒を内蔵してなる触媒コンバータ１
９が設けられている。又、排気通路７の途中には排気中
の酸素濃度を検出する酸素センサ７４が設けられてい
る。

【００２２】さらに、エンジン１にはその冷却水の温度
（冷却水温）ＴＨＷを検出する水温センサ７５が設けら
れている。前記点火プラグ５はディストリビュータ２１
て分配された点火信号に基づいて駆動される。ディスト
リビュータ２１ではイグナイタ２２から出力される高電
圧をエンジン１のクランク角に同期して点火プラグ５に
分配される。そして、各点火プラグ５の点火タイミング
はイグナイタ２２からの高電圧出力タイミングにより決
定される。ディストリビュータ２８にはエンジン１の回
転に連動して回転される図示しないロータが設けられる
とともに、そのロータの回転からエンジン回転数ＮＥを
検出する回転数センサ７６が設けられている。又、ディ
ストリビュータ２１には、前記ロータの回転に応じてエ
ンジン１のクランク角基準位置を所定の割合で検出し、
その基準信号ＧＰを出力する気筒判別センサ７７が設け
られている。この実施例では、エンジン１の一連の４行
程に対してクランクシャフトが２回転するものとして、
回転数センサ７６では１パルス当たり３０゜ＣＡの割合
でクランク角が検出される。又、気筒判別センサ７７で
は１パルス当たり３６０゜ＣＡの割合でクランク角が検
出される。

【００２３】吸気バルブ８の上流側の吸気通路６には、
スロットルバルブ１７を迂回して同バルブ１７の上流側
と下流側とを連通させるバイパス通路２３が設けられて
いる。このバイパス通路２３の途中には、スロットルバ
ルブ１７が全閉となるエンジン１のアイドリング時に、
そのアイドリングを安定させるべく吸気量を調整するた
めのリニアソレノイド式のアイドルスピードコントロー
ルバルブ（ＩＳＣＶ）２４が設けられている。このＩＳ
ＣＶ２４が所定の信号に応じて駆動制御されることによ
り、バイパス通路２３の開度等が調節される。

【００２４】従って、エンジン１のアイドリング時に、
ＩＳＣＶ２４の開度及びその開き時期等が制御されるこ
とにより、バイパス通路２３を流れる空気量が調節さ
れ、燃焼室４に供給されるべき吸気量が制御される。

【００２５】吸気側タイミングプーリ１２には吸気バル
ブ８の開閉タイミングを可変にするために油圧により駆
動される可変バルブタイミング機構（以下、単に「ＶＶ
Ｔ」という）２５が設けられている。

【００２６】次に、このＶＶＴ２５等の構成について説
明する。図３はＶＶＴ２５等の構成を示す断面図であ
る。吸気側のカムシャフト１０はそのジャーナル１０ａ
がエンジン１のシリンダヘッド３１とベアリングキャッ
プ３２とによって回転可能に支承されている。カムシャ
フト１０の前端には筒状の固定ギヤ３３がボルト３４と
によって締め付け固定されている。カムシャフト１０の
前端外周にはタイミングプーリ３５が回転可能に設けら
れている。タイミングプーリ３５のボス部３６の前端は
前記固定ギヤ３３とカムシャフト１０の外周間に遊挿さ
れるとともに、ボス部３６の後端はカムシャフト１０の
外周から突出したフランジ１０ｂに摺動可能に当接され
ている。

【００２７】タイミングプーリ３５にはタイミングベル
ト１４が掛装され、クランクシャフト（図示しない）の
回転がこのタイミングベルト１４を介してタイミングプ
ーリ３５に伝達される。タイミングプーリ３５の前端面
にはキャップ３８がボルト３９にて締付け固定されてい
る。同キャップ３８によりカムシャフト１０の前端が覆
われている。タイミングプーリ３５間には前記ボルト３
９にて締付け固定された筒状のギヤ４０が配置されてい
る。前記タイミングプーリ３５、ギヤ４０、キャップ３
８とによって囲まれる空間が環状空間４１とされ、同環
状空間４１にはほぼ二重円筒状をなすリングギヤ４２が
配設されている。このリングギヤ４２によりタイミング
プーリ３５と固定ギヤ３３とが駆動連結されている。す
なわち、リングギヤ４２の最外周及び最内周にはそれぞ
れヘリカルスプライン４２ａ，４２ｂが形成されてい
る。一方、前記固定ギヤ３３の後端外周及びギヤ４０の
内周にはヘリカルスプライン３３ａ，４０ａが形成され
ている。そして、ヘリカルスプライン４２ａ，４０ａ同
士が噛み合い、又、ヘリカルスプライン４２ｂ，３３ａ
同士が相互に噛み合っている。

【００２８】従って、クランクシャフトの回転がタイミ
ングベルト１４を介してタイミングプーリ３５に伝達さ
れると、リングギヤ４２によって連結されたタイミング
プーリ３５と固定ギヤ３３とが一体的に回転され、カム
シャフト１０が回転駆動される。

【００２９】前記環状空間４１におけるリングギヤ４２
の前側は第一の圧力室４３とされ、リングギヤ４２の後
側は第二の圧力室４４とされている。この圧力室４３，
４４には作動油が供給される。すなわち、カムシャフト
１０の前端部、タイミングプーリ３５のボス部３６及び
シリンダヘッド３１には進角制御用通路４５が形成され
ている。カムシャフト１０における進角側制御用通路４
５の一端はボス部３６の開口を介して第二の圧力室４４
と連通され、他端はカムジャーナル部１０ａの幅方向の
中央部に設けた開口部４５ａに連通されている。そし
て、その開口部４５ａはシリンダヘッド３１の軸受部に
開口するシリンダヘッド側の進角制御用通路４５に連通
されている。

【００３０】又、カムシャフト１０の前端部軸芯、ボル
ト３４及びシリンダヘッド３１には遅角制御用通路４６
が形成されている。すなわち、カムシャフト１０におけ
る遅角側制御用通路４６の一端はボルト３４の軸芯に沿
って穿設された透孔３４ａを介して第一の圧力室４３と
連通され、他端はカムジャーナル部１０ａのスラスト面
側に設けた開口部４６ａに連通されている。そして、そ
の開口部４６ａはシリンダヘッド３１の軸受部において
カムジャーナル１０ａに開口するシリンダヘッド３１側
の進角制御用通路４６に連通されている。

【００３１】前記進角制御通路４５及び遅角制御通路４
６は制御弁としての電磁切換弁４７、オイルポンプ４８
を介してオイルパン４９に接続されている。オイルポン
プ４８はエンジン１のクランクシャフトに駆動連結され
ており、エンジン１の作動に連動してオイルパン４９内
の作動油を汲み上げ、電磁切換弁４７にて選択された進
角制御用通路４５、あるいは遅角制御用通路４６を介し
ていずれかの油圧室へ供給される。この供給により、リ
ングギヤ４２に油圧が作用するようになっている。

【００３２】又、前記電磁切換弁４７は４ポート３位置
タイプのリニアソレノイドバルブであって、電磁部４７
ａと調圧バルブ４７ｂが一体となっている。電磁部４７
ａのスプール（図示しない）は、電流値に応じて調圧バ
ルブ４７ｂを図示しない調圧部のスプリングを縮める方
向に荷重を発生し、調圧バルブ４７ｂはこの電磁部４７
ａの荷重と対抗するように油圧を発生して電流の大きさ
と比例した油圧が得られるようになっている。そして、
同電磁切換弁の電磁部４７ａの励磁・消磁により中立位
置、遅角制御位置及び進角制御位置の三位置に切換作動
されるようになっている。すなわち、電磁切換弁４７が
中立位置に位置するときには、進角及び遅角制御通路４
５，４６への作動油の供給がともに停止される。電磁切
換弁４７が遅角制御位置に位置するときには、遅角制御
用通路４６が第一の圧力室４３への作動油の供給路とな
り、進角制御用通路４５が第二の圧力室４４からオイル
パン４８への作動油が戻される戻し路となっている。
又、電磁切換弁４７が進角制御位置に位置するときに
は、進角制御用通路４５が第二の圧力室４４への作動油
の供給路となり、遅角制御用通路４６が第一の圧力室４
３からオイルパン４９への作動油が戻される戻し路とな
っている。

【００３３】前記電磁切換弁４７はその作動を制御する
ために電子制御装置（エンジンＥＣＵ）８０に電気的に
接続されている。そして、エンジンＥＣＵ８０からの制
御信号に基づいて電磁切換弁４７が遅角制御位置に作動
位置すると、遅角制御用通路４６への作動油の供給が許
容され、作動油は遅角制御用通路４６から第一の圧力室
４３に導入される。そして、その油圧によりリングギヤ
４２が軸方向の一方（図３の右方向）へ押圧される。こ
の結果、カムシャフト１０に捩りが付与されてギヤ４０
との回転位相がずれる。すなわち、吸気バルブ８の開き
・閉じが遅らせられ、吸気行程おける吸気バルブ８と排
気バルブ９とのバルブオーバラップが小さくなる方向へ
変えられる。

【００３４】反対に、エンジンＥＣＵ８０からの制御信
号に基づいて電磁切換弁４７が進角制御位置に作動位置
すると、進角制御用通路４５への作動油の供給が許容さ
れ、作動油は進角制御用通路４５から第二の圧力室４４
に導入される。そして、その油圧によりリングギヤ４２
が軸方向の一方（図１の左方向）へ押圧される。この結
果、カムシャフト１０に前記とは逆の捩りが付与されて
ギヤ４０との回転位相がずれる。すなわち、吸気バルブ
８の開き・閉じが早められ、吸気行程おける吸気バルブ
８と排気バルブ９とのバルブオーバラップが大きくなる
方向へ変えられる。

【００３５】以上のようにＶＶＴ２５が構成され、同Ｖ
ＶＴ２５を駆動させることにより、吸気バルブ８の開閉
タイミング、ひいては吸気バルブ８と排気バルブ９との
バルブオーバラップが図６（ａ）に示す大きさと、図６
（ｂ）に示す大きさとの間で連続的に変更可能となって
いる。

【００３６】又、このＶＶＴ２５はカム駆動トルクに対
抗するため、中間保持状態では電磁切換弁４７の調圧に
より常に進角室側となる第二の圧力室４４が遅角室側と
なる第一の圧力室４３よりも高く保たれ、「遅角側→進
角側」の応答性よりも「進角側→遅角側」の応答性の方
がよくなっている。

【００３７】そして、図２に示すように、各インジェク
タ１６、イグナイタ２２、ＩＳＣＶ２４及び電磁切換弁
４７はエンジンＥＣＵ８０に電気的に接続され、同エン
ジンＥＣＵ８０の作動によりそれらの駆動タイミングが
制御される。この実施例では、エンジンＥＣＵ８０によ
りバルブタイミング決定手段及び駆動制御手段が構成さ
れている。そして、エンジンＥＣＵ８０には前述した吸
気温センサ７１、スロットルセンサ７２、吸気圧センサ
７３、酸素センサ７４、水温センサ７５、回転数センサ
７６及び気筒判別センサ７７がそれぞれ接続されてい
る。

【００３８】エンジンＥＣＵ８０はこれら各センサ７１
〜７７からの出力信号に基づき各インジェクタ１６、イ
グナイタ２２、ＩＳＣＶ２４及び電磁切換弁４７を好適
に駆動制御する。又、この実施例では、スロットルセン
サ７２、吸気圧センサ７３及び回転数センサ７６等によ
り、バルブタイミングの制御に必要なエンジン１の運転
状態を検出するための運転状態検出手段が構成されてい
る。

【００３９】次に、エンジンＥＣＵ８０に係る電気的構
成について図４のブロック図に従って説明する。エンジ
ンＥＣＵ８０は中央処理装置（ＣＰＵ）８１、所定の制
御プログラム等を予め記憶した読出し専用メモリ（ＲＯ
Ｍ）８２、ＣＰＵ８１の演算結果を一時記憶するランダ
ムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３、予め記憶されたデー
タを保存するバックアップＲＡＭ８４等と、これら各部
と外部入力回路８５及び外部出力回路８６等とをバス８
７によって接続した論理演算回路として構成されてい
る。

【００４０】外部入力回路８５には、前記吸気温センサ
７１、スロットルセンサ７２、吸気圧センサ７３、酸素
センサ７４、水温センサ７５、回転数センサ７６及び気
筒判別センサ７７がそれぞれ接続されている。一方、外
部出力回路４７には、インジェクタ１６、イグナイタ２
２、ＩＳＣＶ２４及び電磁切換弁４７がそれぞれ接続さ
れている。

【００４１】そして、ＣＰＵ８１は外部入力回路８５を
介して入力される各センサ７１〜７７等の検出信号を入
力値として読み込む。又、ＣＰＵ８１は各センサ７１〜
７７から読み込んだ入力値に基づき、燃料噴射量値制
御、点火時期制御、アイドル回転制御、或いはバルブタ
イミング制御等を実行するために、各インジェクタ１
６、イグナイタ２２、ＩＳＣＶ２４及び電磁切換弁４７
等を好適に制御する。

【００４２】前述したスロットルセンサ７２、吸気圧セ
ンサ７３、回転数センサ７６、水温センサ７５及び気筒
判別センサ７７はエンジン１の運転状態を検出する運転
状態検出手段を構成している。さらに、この実施例で
は、車両の走行速度（車速）ＳＰを検出する車速センサ
７８が設けられている。この車速センサ７８は、自動変
速機６１の出力軸側のギアの回転数Ｎo （出力軸回転
数）を検出するものであり、運転状態検出手段を構成し
ている。又、自動変速機６１にはその入力軸側の回転数
Ｎt （入力軸回転数）を検出するインプットスピードセ
ンサ７９が設けられている。

【００４３】上記のようにエンジンＥＣＵ８０はバルブ
タイミング制御、燃料噴射制御及び点火時期制御を司さ
どる装置であり、これにくわえてエレクトリックコント
ロールドトランスミッション電子制御装置（ＥＣＴＥＣ
Ｕ）６２が設けられている。すなわち、エンジン１には
その変速状態を切換えるための直結クラッチ付きオーバ
ドライブ４速式の自動変速機６１が連結されている。そ
して、ＥＣＴＥＣＵ６２はその自動変速機６１における
直結クラッチ制御、変速制御を司どるようになってい
る。そのために、ＥＣＴＥＣＵ６２の入力側には、自動
変速機６１のギヤ変速機構に設けられてそのシフト位置
Ｐsiftを検出するシフト位置センサ６３が電気的に接続
されている。又、ＥＣＴＥＣＵ６２の出力側には自動変
速機６１に内蔵された図示しないアクチュエータが電気
的に接続されている。

【００４４】さらに、ＥＣＴＥＣＵ６２はエンジンＥＣ
Ｕ８０との間でデータ信号のやりとりを行うようになっ
ている。そして、ＥＣＴＥＣＵ６２はエンジンＥＣＵ８
０から吸気圧センサ７３及び各センサ７２，７５，７６
等の検出値や演算結果等のデータ信号を読み込むととも
に、シフト位置センサ６３の検出値を読み込み、その時
々の変速条件に応じて自動変速機６１を好適に制御す
る。シフトポジションの状態により、変速アップパター
ンを図示しないＲＯＭから選び出し、この決められたパ
ターンに基づきスロットル開度ＴＡとそのときの車速Ｓ
Ｐに応じて変速作動を行う。又、ＥＣＴＥＣＵ６２の入
力側には、前記車速センサ７８及びインプットスピード
センサ７９が電気的に接続されている。

【００４５】なお、このＥＣＴＥＣＵ６２もエンジンＥ
ＣＵ８０と同様に中央処理装置（ＣＰＵ）、読出し専用
メモリ（ＲＯＭ）及び読出し書き換え可能なメモリ（Ｒ
ＡＭ）等よりなる論理演算回路として構成され、運転変
速状況判断手段を構成している。

【００４６】さて、上記のように構成された内燃機関の
バルブタイミング制御装置の作用について図５、図７乃
至図９に従って説明する。図７は変速アップする際にＶ
ＶＴ２３を駆動制御するためにＥＣＴＥＣＵ６２及びエ
ンジンＥＣＵ８０により実行されるＶＶＴ制御ルーチン
のフローチャートであり、所定時間毎の定時割り込みで
実行される。なお、この制御ルーチンに入る前にその時
々に入力される前記各種センサからの検出信号に基づい
て各ＥＣＵのＲＡＭにはこれらの検出値が格納される。

【００４７】このルーチンではまずＥＣＴＥＣＵ６２は
ステップ１０１で冷却水温ＴＨＷ、スロットル開度ＴＡ
等が各々所定値以上になっているか否かの制御成立条件
を満足しているかを判定し、制御成立条件を満足してい
なければ、この後の処理を一旦中止してこの制御ルーチ
ンを抜け出る。制御成立条件が満足しているならば、Ｅ
ＣＴＥＣＵ６２はステップ１０２においてアップ変速し
ているか否かをスロットル開度ＴＡ及び車速ＳＰに基づ
いて判定する。この判定はシフト位置センサ６３からの
シフト位置検出信号に基づいてそのときのシフト位置に
対応した例えば図９に示すようなマップが読み出されて
判定される。

【００４８】図９に示すアップ変速線αを横切っていな
い場合には、アップ変速ではないと判定し、その後の処
理を一旦中止してこの制御ルーチンを抜け出る。一方、
アップ変速線αを横切った場合にはＥＣＴＥＣＵ６２は
アップ変速がなされたと判定し、図８に示すＴ１時にエ
ンジンＥＣＵ８０に対してオンの許可信号を出力し、ス
テップ１０３に移行する。ステップ１０３においては変
速中か否かを判定する。すなわち、変速開始条件を満足
し、かつ変速終了条件を満足していなければ変速中と判
定する。又、変速開始条件を満足しなかったり、変速終
了条件を満足している場合には変速中ではないと判定す
る。

【００４９】この実施例のステップ１０３では変速開始
条件及び変速終了条件は以下の通りとなっている。変速
開始条件は、Ｎo＊ｉlow−Ａ≧Ｎtである。

【００５０】すなわち、出力軸回転数Ｎoと変速前ギヤ
比ｉlowとの積から判定定数Ａを減算した値が入力軸回
転数Ｎt以上であれば変速開始条件を満足することにな
る。又、変速終了条件は、Ｎo＊ｉhigh≧Ｎt−Ｂであ
る。

【００５１】すなわち、出力軸回転数Ｎoと変速後ギヤ
比ｉhighとの積が入力軸回転数Ｎtから判定定数Ｂを減
算した値以上であれば変速終了条件を満足する。なお、
各ギヤ比は予めＥＣＴＥＣＵ６２のＲＯＭに格納されて
おり、ステップ１０２においてアップ変速と判定された
ときに使用されたマップに基づき変速前ギヤ比及び変速
後ギヤ比として選択的にこのステップ１０３において読
み込まれる。

【００５２】ステップ１０３において変速開始条件を満
足し、かつ変速終了条件を満足していないときは、すな
わち、変速中であるときは、ステップ１０４においてＥ
ＣＴＥＣＵ６２は図８に示すＴ２時においてオンの実行
信号をエンジンＥＣＵ８０に対して出力する。この実行
信号によりエンジンＥＣＵ８０は図５に示されているエ
ンジン回転数ＮＥとトルクとからなるマップに基づいて
目標バルブタイミング進角値αを求める。なお、実行信
号は変速終了条件が満たされた時（図８に示すＴ３時）
においてオフとなる。

【００５３】ここでマップについて説明すると、マップ
の変速アップ後のエンジン回転数は、スロットル開度Ｔ
Ａが一定値でかつ変速前のエンジン回転数ＮＥが所定値
の状態において、予め変速アップを行ったことにより得
られた変速後の試験値を採用している。そして、スロッ
トル開度ＴＡが一定値でかつ変速アップ後のエンジン回
転数が所定値のときに、好適なトルク特性を得るための
カム位相に対応するバルブタイミング進角値θＶＴＡが
各スロットル開度ＴＡ毎にそれぞれ予め定められてい
る。

【００５４】そして、この実施例のステップ１０４での
目標カム位相に対応する目標バルブタイミング進角値α
の求め方は下記のようにして求められている。すなわ
ち、そのときの変速前エンジン回転数ＮＥが既知である
ため、変速後エンジン回転数ＮＥも前記マップにより求
められる。そして、その変速後エンジン回転数ＮＥにお
いては各スロットル開度ＴＡに対応して複数のバルブタ
イミング進角値θＶＴＡがあるが、そのうち最大である
目標バルブタイミング進角値θＶＴＡを変速後の目標バ
ルブタイミング進角値αとしてエンジンＥＣＵ８０は選
択する。

【００５５】この目標バルブタイミング進角値αに基づ
いてエンジンＥＣＵ８０は電磁切換弁４７の開度を、実
際のカム移動速度が変速後の目標カム角へ変速終了時に
到達可能な速度となるような値の一定値に駆動制御し、
ＶＶＴ２５の駆動を制御する。従って、吸気バルブ８の
開閉タイミングが最進角値に変更され、もって変速中は
バルブオーバラップが変速終了後のエンジン回転数にお
ける最進角値で制御がなされることになる。

【００５６】又、ステップ１０３において変速中ではな
いと判断される場合は、ステップ１０５においてエンジ
ンＥＣＵ８０は現在の運転状態に応じたバルブタイミン
グ進角値θＶＴＡをスロットル開度ＴＡ及びエンジン回
転数ＮＥ等の入力値に基づいて算出する。なお、この場
合のバルブタイミング進角値θＶＴＡの算出は、スロッ
トル開度ＴＡ及びエンジン回転数ＮＥ等の大きさに応じ
て定められた図示しない進角値マップを参照して行われ
る。そして、カム目標値に対応するこの算出されたバル
ブタイミング進角値θＶＴＡに基づいてエンジンＥＣＵ
８０は電磁切換弁４７の駆動を制御し、ＶＶＴ２５の駆
動を制御する。

【００５７】なお、ＥＣＴＥＣＵ６２は図８に示すよう
に実行信号がオフとなった時（Ｔ３時）からｔ時間経過
後に変速の許可信号をオフとする。このように本実施例
では、変速中はＶＶＴ２５が変速終了後のエンジン回転
数における進角値のうち最も大きな進角値にて制御され
る。すなわち、実際の変速終了後の最適目標カム位相以
上の目標を設定して制御していることになる。従って、
変速終了時に実際のカム位相が最適目標カム位相に達し
ていない場合にも、図８の実カム位相に示すようにその
分応答性が高められた効果だけ進角していることにな
る。因みに、従来の場合には変速中に図８の二点鎖線で
示す目標カム位相で制御すると、作動遅れにより従来技
術の実カム位相は点線で示すようになる。

【００５８】従って、図８に示すように変速後における
自動変速機６１の出力軸トルクは従来技術の出力軸トル
クよりもトルクの落込みが改善され、変速後の加速性を
向上することができる。

【００５９】反対に、変速終了時に実際のカム位相が最
適目標カム位相以上に進角している場合には、オーバシ
ュートとなる。しかし、リングギヤ４２の両側が油圧に
て駆動されるタイプのＶＶＴ２５はカム駆動の反力によ
り「遅角側→進角側」の応答性よりも「進角側→遅角
側」の応答性の方がよいため、オーバシュートの場合に
も通常の制御に移行した場合、直ちに最適のカム位相に
戻すことができる。

【００６０】このため、この実施例では変速中における
ＶＶＴ２５の制御のための構成が従来と異なり、簡単な
構成で実現できるとともに、制御そのものが簡便な方法
とすることができる。

【００６１】なお、この発明は前記実施例に限定される
ものではなく、この発明の趣旨から逸脱しない範囲で任
意に変更することも可能である。 （１）前記実施例では、変速中であるか、否かの判定を
出力軸回転数ＮO、入力軸回転数Ｎt、変速前ギヤ比ｉlo
w、変速後ギヤ比ｉhigh等から算出することにより、判
定したが、その代りに公知の変速時トルクダウン制御
（点火遅角制御）を行う場合にエンジンＥＣＵ８０から
出力される点火遅角実行指令信号の立ち上がりを変速開
始と判定し、同じくその実行指令信号の指令終了（実行
指令信号の立ち下がり）を変速終了と判定してもよい。

【００６２】（２）又、変速中か否かの判定を変速判断
を行ったＴ１時からｔ１後に変速開始と判定し、Ｔ１時
からｔ２（ｔ１＜ｔ２）後に変速終了と判定し、その間
を変速中と判定するようにしてもよい。

【００６３】（３）吸気バルブ９の開閉タイミングのみ
を可変にするＶＶＴ２３を設けたが、排気バルブ１０の
開閉タイミングのみを可変にするＶＶＴや、吸気バルブ
９及び排気バルブ１０の両方の開閉タイミングをそれぞ
れ可変にするＶＶＴを設けることもできる。

【００６４】（４）前記実施例では、ガソリンエンジン
１に具体化したが、ディーゼルエンジンに具体化するこ
ともできる。

【００６５】

【発明の効果】以上詳述したように、第一の発明によれ
ば、内燃機関のエンジン回転数、吸入空気量とに基づい
て可変バルブタイミング機構のバルブタイミングを連続
的に制御する場合、変速中における可変バルブタイミン
グ機構の追従性を向上して可変バルブタイミング機構の
切換遅れによる加速性の悪化を防止することができる。

【００６６】又、第二の発明によれば制御切換弁の応答
性を高める必要がないため、制御弁のコストダウン及び
耐久性を向上することができるという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な概念構成を説明する概念構成
図である。

【図２】本発明を具体化した一実施例におけるガソリン
エンジンを説明する概略構成図である。

【図３】同じくＶＶＴの構成を示す断面図である。

【図４】同じくエンジンＥＣＵの電気的構成を示すブロ
ック図である。

【図５】エンジン回転数とトルクとの特性図である。

【図６】（ａ）、（ｂ）はそれぞれバルブオーバラップ
を示す説明図である。

【図７】同じく「ＶＶＴ制御ルーチン」を説明するフロ
ーチャートである。

【図８】変速時におけるエンジン回転数、出力軸トル
ク、許可信号、実行信号、カム位相等のタイムチャート
である。

【図９】車速とスロットル開度との関係を予め定めた変
速時に使用されるマップである。

【符号の説明】 １…内燃機関としてのエンジン、４…燃焼室、６…吸気
通路、７…排気通路、８…吸気バルブ、９…排気バル
ブ、２５…ＶＶＴ、１４…スロットルセンサ、１４ａ…
全閉スイッチ、３０…回転数センサ、４７…制御弁とし
ての電磁切換弁、６２…運転変速状況判断手段を構成す
るＥＣＴＥＣＵ、７１…吸気温センサ、７２…スロット
ルセンサ、７３…吸気圧センサ、７５…水温センサ、７
６…回転数センサ、７８…車速センサ（７２，７３，７
６とともに運転状態検出手段を構成している）、７９…
インプットスピードセンサ、８０…バルブタイミング決
定手段及び駆動制御手段を構成するエンジンＥＣＵ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−44508（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−199633（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−269339（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−303153（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−202640（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−303142（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−301146（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−102341（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−113526（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−303937（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−104991（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−133313（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−286155（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−252838（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−104987（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 13/02 F02D 29/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも
   一方の開閉タイミングを連続的に可変にするためにねじ
   り駆動される可変バルブタイミング機構と、 前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段
   と、 運転状態検出手段の検出結果に基づいてバルブタイミン
   グ目標値を決定するバルブタイミング決定手段と、 前記バルブタイミング目標値に基づき開閉タイミングを
   制御すべく前記可変バルブタイミング機構を駆動制御す
   る駆動制御手段と、 前記運転状態検出手段の検出結果に基づき変速すべきか
   否かを判断する運転変速状況判断手段とを備え、 前記駆動制御手段は、運転変速状況判断手段の判断結果
   に基づいて変速開始時点から終了までの間は、運転状態
   に応じた目標値への制御を中止し、変速終了時点の運転
   状態のうち可変バルブタイミング機構がカム回転トルク
   で移動する方向と反対方向の最大カム位相目標値を目標
   値として制御を行うことを特徴とする内燃機関のバルブ
   タイミング制御装置。
2. 【請求項２】 可変バルブタイミング機構は油圧駆動タ
   イプであり、 駆動制御手段は変速開始時点から終了までの間は可変バ
   ルブタイミング機構の油圧系に設けられたその制御油圧
   を制御する制御弁開度を一定値に駆動制御することを特
   徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング
   制御装置。