JP3075126B2 - 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】本発明は、内燃機関のバルブタイ
ミング制御装置に係り、特に、吸気バルブと排気バルブ
とが同時に開弁する期間（バルブオーバラップ期間）を
制御する内燃機関の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】従来より、エンジンの運転状態に応じ
て、吸気バルブと排気バルブとが同時に開弁する状態
（バルブオーバラップ）を変更させるための可変バルブ
タイミング機構が実用化されている。図９は、エンジン
回転数及び負荷（吸気圧）に対するバルブタイミングの
目標変位角を設定した目標変位角マップである。

【０００３】このマップでは、高負荷域において、エン
ジン回転数が高回転域にある場合には、吸気バルブの開
閉タイミングを遅角側（バルブオーバーラップを小）と
して、スロットル全開時における燃焼室内への吸入効率
が向上するように設定されている。また、高負荷域にお
いて、エンジン回転数が低回転域にある場合には、吸気
バルブの開閉タイミングを進角側（バルブオーバーラッ
プを大）として、燃焼室内への吸入空気の充填効率が向
上するように設定されている。

【０００４】また、中負荷域においては、内部ＥＧＲに
よる低エミッション、低燃費となることから、吸気バル
ブの開閉タイミングを失火限界まで進角側に保持するよ
うに設定されている。また、軽負荷域においては、失火
しやすいことから、常に吸気バルブの開閉タイミングが
遅角側となるように設定されている。

【０００５】しかしながら、上記マップに基づく可変バ
ルブタイミング機構では次のような問題がある。図９の
マップにおいて、エンジン回転数が２０００〜４０００
ｒｐｍで、負荷状態が高負荷域から低負荷域となった際
には、バルブタイミングは進角位置（高負荷域）から最
進角位置（中負荷域）となった後に遅角位置（低負荷
域）となる。そのため、図１０（ｃ）の二点鎖線にて示
すように、高負荷域から減速した際には、バルブタイミ
ングが一旦最進角位置に制御された後、負荷が低下する
に従って遅角側に制御される。このため、低負荷域で一
時的にバルブタイミングが過進角となる。すなわち、可
変バルブタイミング機構に作動遅れが生じる。この場
合、低吸気圧力でバルブオーバーラップが大となること
から、失火や燃焼不良等が発生し、エンジン回転数のア
ンダーシュートやエンジンストールを発生し、ドライバ
ビリティが悪化する。

【０００６】この問題を解消するために、次のようなバ
ルブタイミング制御装置が提案されている（特開平６−
２１３０２１号公報に記載）。この公報に記載のバルブ
タイミング制御装置によれば、車速（エンジン回転数）
が所定速度（所定回転数）以下の場合、すなわち減速時
には、そのときの車速に対応する予め設定されたバルブ
タイミング制限進角値で可変バルブタイミング機構を駆
動制御するようにしている。前記バルブタイミング制限
進角値は、図９のマップより求められるその時のエンジ
ン回転数と負荷とから求められた目標変位角の進角値に
制限を加えたものである。減速時の場合には、マップに
より求められた目標変位角の進角値に制限を加えて、目
標変位角の進角値よりも小さい制限進角値に設定する。
その結果、図１０（ｄ）に示すように、減速時における
可変バルブタイミング機構の作動遅れによるバルブタイ
ミングの過進角を防止できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報記
載の従来技術では次のような問題がある。減速時には目
標変位角の進角値に制限が加えられるが、この制限進角
値は固定値である。例えば、図１０（ｅ）に示すよう
に、前記制限進角値が２０°ＣＡに設定され、減速前の
実変位角が前記制限進角値２０°ＣＡよりも進角側の３
０°ＣＡにある場合には、進角要求されているにもかか
わらず、バルブタイミングは強制的に遅角側に制御され
てしまう。そのために、ハンチング（ショック）が発生
してドライバビリティが悪化する。

【０００８】この問題を解消するために、前記制限進角
値を高め（３０°ＣＡ〜４０°ＣＡ付近）に設定するこ
とが考えられるが、減速開始時の実変位角が最遅角付近
にあった場合に、上記従来技術と同様、可変バルブタイ
ミング機構に作動遅れが生じ、失火や燃焼不良等の発生
の原因となる。

【０００９】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたものであって、その目的は減速時にバルブタイミン
グを変更する際、可変バルブタイミング機構の作動遅れ
を防止しつつ、バルブタイミング変更時のショックを防
止することが可能な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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、車両に搭載され
る内燃機関の回転に同期して所定のタイミングで駆動さ
れ、燃焼室に通じる吸気通路及び排気通路をそれぞれ開
閉する吸気バルブ及び排気バルブと、前記吸気バルブ及
び前記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駆動される可変バルブタイミ
ング機構と、その可変バルブタイミング機構が配設され
た側におけるバルブの実変位角を検出するためのバルブ
タイミング検出手段と、前記内燃機関の運転状態を検出
するための運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段
により内燃機関の状態が高負荷域或いは低負荷域にある
と検出された場合には、バルブオーバーラップ量が小と
なるように、また、内燃機関の状態が中負荷域にあると
検出された場合には、バルブオーバーラップ量が大とな
るように目標変位角を算出する目標変位角算出手段と、
前記バルブタイミング検出手段により検出された実変位
角と、前記目標変位角算出手段により算出された目標変
位角とに基づき、バルブオーバーラップ量を変更すべく
前記可変バルブタイミング機構を駆動制御するための駆
動制御手段と、前記内燃機関の減速時において前記バル
ブオーバーラップ量が増加するときにはその増加量が所
定値以下となるように前記駆動制御手段が参照する目標
変位角を変更する目標変位角変更手段とを備えた内燃機
関のバルブタイミング制御装置をその要旨とする。

【００１１】請求項２に記載の発明においては、前記目
標変位角変更手段は、内燃機関の減速度合いが大きいほ
ど、前記所定値を小さく設定する設定手段を有すること
をことをその要旨とする。

【００１２】

【作用】上記構成を備えた請求項１の発明に係る内燃機
関のバルブタイミング制御装置では、内燃機関が始動す
ると、吸気バルブ及び排気バルブは内燃機関の回転に同
期して所定のタイミングで駆動され、燃焼室に通じる吸
気通路及び排気通路を開閉する。また、可変バルブタイ
ミング機構は、吸気バルブ、排気バルブのうち少なくと
もいずれか一方のバルブタイミングを変更する。バルブ
タイミング検出手段は変更されるバルブの実変位角を検
出する。さらに、運転状態検出手段は、内燃機関の運転
状態を検出し、目標変位角算出手段は、前記運転状態検
出手段より内燃機関の状態が高負荷域或いは低負荷域に
あると検出された場合には、バルブオーバーラップ量が
小となるように、また、内燃機関の状態が中負荷域にあ
ると検出された場合には、バルブオーバーラップ量が大
となるように目標変位角を算出する。目標変位角変更手
段は、内燃機関の減速時にバルブオーバーラップ量が増
加するときにはそのバルブオーバーラップ量の増加量が
所定値以下となるように、前記駆動制御手段が参照する
前記目標変位角を変更する。

【００１３】従って、内燃機関の減速時にバルブオーバ
ーラップ量が増加する際には、バルブオーバラップ量の
増加量が所定値以下となるように前記目標変位角が変更
され、その変更後の目標変位角に基づき可変バルブタイ
ミング機構が駆動制御手段を通じて駆動制御される。そ
の結果、内燃機関の減速時におけるハンチング・ショッ
クが防止される。

【００１４】請求項２の発明に係る内燃機関のバルブタ
イミング制御装置では、前記請求項１の発明の作用に加
え、目標変位角変更手段は内燃機関の減速度が大きいほ
ど、その設定手段により前記所定値が小さく設定される
ことから、バルブタイミングを徐々に目標変位角に近づ
けることができ、より一層内燃機関の減速時におけるハ
ンチング・ショックが回避される。

【００１５】

【実施例】（第１実施例） 以下、本発明の内燃機関のバルブタイミング制御装置を
ガソリンエンジンのバルブタイミング制御装置に具体化
した第１実施例について、図１〜図５及び図８を参照し
て説明する。

【００１６】先ず、エンジン１０のバルブタイミング制
御装置ＶＣの構成について図１及び図２を参照して説明
する。ここに、図１は内燃機関のバルブタイミング制御
装置ＶＣを含むガソリンエンジンシステムを示す概略構
成図である。

【００１７】内燃機関としてのエンジン１０は、複数の
シリンダが形成されているシリンダブロック１１と、シ
リンダブロック１１上部に連結されるシリンダヘッド１
２と、シリンダブロック１１の各シリンダ内を上下に往
復移動するピストン１３とを備えている。また、ピスト
ン１３の下端部にはクランクシャフト１４が連結されて
おり、ピストン１３が上下動することによりクランクシ
ャフト１４が回転させられる。

【００１８】さらに、クランクシャフト１４の近傍に
は、クランク角センサ４０が配設されており、クランク
角センサ４０は、クランクシャフト１４に連結されてい
る磁性体ロータ（図示しない）と、電磁ピックアップ
（図示しない）とから構成されている。ここで、ロータ
の外周には等角度歯が形成されており、ロータの等角度
歯が電磁ピックアップの前方を通過する毎に、パルス状
のクランク角度信号が検出される。そして、後述する気
筒判別センサ４２による基準位置信号の発生後に、クラ
ンク角センサ４０からのクランク角度信号の発生数を計
測することで、クランクシャフト１４の回転角度（クラ
ンク角度）が検出される。

【００１９】各シリンダブロック１１、及びシリンダヘ
ッド１２の内壁と、ピストン１３の頂部とによって区画
形成された空間は、混合気を燃焼させるための燃焼室１
５として機能する。また、シリンダヘッド１２の頂部に
は、混合気に点火するための点火プラグ１６が、燃焼室
１５に突出するように配設されている。各点火プラグ１
６は、プラグコード等（図示しない）を介してディスト
リビュータ１８に接続されている。そして、イグナイタ
１９から出力された高電圧は、ディストリビュータ１８
によって、クランク角度に同期して各点火プラグ１６に
分配される。

【００２０】さらに、ディストリビュータ１８には、排
気側カムシャフト３３に連結され、クランクシャフト１
４の回転数を検出するエンジン回転数センサ４１が配設
されている。エンジン回転数センサ４１は、クランクシ
ャフト１４に同期して回転する磁性体ロータ（図示しな
い）と、電磁ピックアップ（図示しない）とからなり、
電磁ピックアップがロータの回転数を検出することによ
り、クランクシャフト１４の回転数（エンジン回転数Ｎ
Ｅ）が検出されることとなる。また、ディストリビュー
タ１８には、ロータの回転からクランクの基準位置を所
定の割合で検出するための気筒判別センサ４２が配設さ
れている。

【００２１】シリンダブロック１１には、冷却水通路を
流れる冷却水の温度（冷却水温）を検出するための水温
センサ４３が配設されている。シリンダヘッド１２は、
吸気ポート２２及び排気ポート３２を有しており、吸気
ポート２２には吸気通路２０が接続されており、排気ポ
ート３２には排気通路３０が接続されている。また、シ
リンダヘッド１２の吸気ポート２２には、吸気バルブ２
１が配設され、排気ポート３２には排気バルブ３１が配
設されている。

【００２２】そして、吸気バルブ２１の上方には、吸気
バルブ２１を開閉駆動するための吸気側カムシャフト２
３が配置され、排気バルブ３１の上方には、排気バルブ
３１を開閉駆動するための排気側カムシャフト３３が配
置されている。また、各カムシャフト２３、３３の一端
には、吸気側タイミングプーリ２７、排気側タイミング
プーリ３４が装着されており、各タイミングプーリ２
７、３４は、タイミングベルト３５を介して、クランク
シャフト１４に連結されている。

【００２３】従って、エンジン１０の作動時にはクラン
クシャフト１４からタイミングベルト３５及び各タイミ
ングプーリ２７、３４を介して各カムシャフト２３、３
３に回転駆動力が伝達され、各カムシャフト２３、３３
が回転することにより吸気バルブ２１、及び排気バルブ
３１が開閉駆動される。これら各バルブ２１、３１は、
クランクシャフト１４の回転及びピストン１３の上下動
に同期して、すなわち吸気行程、圧縮行程、爆発・膨張
行程、及び排気行程よりなるエンジン１０における一連
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。

【００２４】さらに、吸気側カムシャフト２３の近傍に
は、吸気バルブ２１のバルブタイミングを検出するため
のカム角センサ４４が配設されており、カム角センサ４
４は、吸気側カムシャフト２３に連結された磁性体ロー
タ（図示せず）と電磁ピックアップとから構成されてい
る。また、磁性体ロータの外周には、複数の歯が等角度
毎に形成されており、例えば、所定気筒の圧縮上死点
（ＴＤＣ）の前、ＢＴＤＣ９０°〜３０°の間に、吸気
側カムシャフト２３の回転にともなうパルス状のカム角
度信号が検出されるようになっている。

【００２５】吸気通路２０の空気取り入れ側には、エア
クリーナ２４が接続されており、吸気通路２０の途中に
は、アクセルペダル（図示しない）に連動して開閉駆動
されるスロットルバルブ２６が配設されている。そし
て、かかるアクセルペダルが開閉されることにより、吸
入空気量が調整される。

【００２６】そして、スロットルバルブ２６の近傍に
は、スロットル開度ＴＡを検出するスロットルセンサ４
５が配設されている。さらに、スロットルバルブ２６の
下流側には、吸気脈動を抑制するためのサージタンク２
５が形成されている。そして、サージタンク２５には、
サージタンク２５内における吸気圧力ＰＷを検出する吸
気圧力センサ４６が配設されている。また、各シリンダ
の吸気ポート２２の近傍には、燃焼室１５へ燃料を供給
するためのインジェクタ１７が配設されている。各イン
ジェクタ１７は、通電により開弁される電磁弁であり、
各インジェクタ１７には、燃料ポンプ（図示しない）か
ら圧送される燃料が供給される。

【００２７】従って、エンジン１０の作動時において
は、吸気通路２０には、エアクリーナ２４によって濾過
された空気が取り込まれ、その空気の取り込みと同時に
各インジェクタ１７から吸気ポート２２に向けて燃料が
噴射される。この結果、吸気ポート２２では混合気が生
成され、混合気は吸気バルブ２１の開弁にともなって、
燃焼室１５内に吸入される。排気通路３０の途中には、
排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３６が配置されている。また、排気通路３０の
途中には、排ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ４
７が配設されている。

【００２８】本実施例におけるガソリンエンジンシステ
ムでは、吸気バルブ２１の開閉タイミングを変更してバ
ルブオーバラップ量の変更を実現するために、油圧によ
り駆動される可変バルブタイミング機構５０（以下「Ｖ
ＶＴ」という。）が配設されている。このＶＶＴ５０
は、クランクシャフト１４（吸気側タイミングプーリ２
７）の回転に対する吸気側カムシャフト２３の回転の位
相を変化させることにより、吸気バルブ２１のバルブタ
イミングを連続的に変更させるための機構である。

【００２９】かかるＶＶＴ５０のシステム構成につい
て、図２を参照して説明する。ここに、図２はＶＶＴ５
０が配設された吸気側カムシャフト２３近傍の断面、及
びＶＶＴ５０の制御システム全体を示す説明図である。

【００３０】ＶＶＴ５０の制御システムは、ＶＶＴ５
０、ＶＶＴ５０に対して駆動力を印加するオイルコント
ロールバルブ８０（以下「ＯＣＶ」という。）、カム角
度信号を検出するカム角センサ４４、その他の各種セン
サ、及びカム角センサ４４をはじめとする各種センサか
らの入力信号に基づいてＯＣＶ８０を駆動制御する電子
制御装置（以下「ＥＣＵ」という）７０を備えている。

【００３１】ＶＶＴ５０は、吸気側カムシャフト２３と
吸気側タイミングプーリ２７との間に配設されており、
吸気側カムシャフト２３は、シリンダヘッド１２、及び
ベアリングキャップ５１間において回転自在に支持され
ている。吸気側カムシャフト２３の先端部近傍には、吸
気側タイミングプーリ２７が相対回転可能に装着されて
おり、また、吸気側カムシャフト２３の先端には、イン
ナキャップ５２が中空ボルト５３及びピン５４により一
体回転可能に取着されている。

【００３２】吸気側タイミングプーリ２７には、キャッ
プ５５を有するハウジング５６がボルト５７及びピン５
８により一体回転可能に取着されており、このハウジン
グ５６によって、吸気側カムシャフト２３の先端、及び
インナキャップ５２の全体が覆われている。また、吸気
側タイミングプーリ２７の外周には、タイミングベルト
３５を掛装するための外歯２７ａが多数形成されてい
る。

【００３３】吸気側カムシャフト２３及び吸気側タイミ
ングプーリ２７は、ハウジング５６及びインナキャップ
５２間に介在されたリングギヤ５９によって連結されて
いる。リングギヤ５９は、略円環形状をなし、吸気側タ
イミングプーリ２７、ハウジング５６及びインナキャッ
プ５２によって囲まれた空間Ｓ内において、吸気側カム
シャフト２３の軸方向へ往復動自在に収容されている。
また、リングギヤ５９の内外周には多数の歯５９ａ、５
９ｂが形成されている。

【００３４】これに対応して、インナキャップ５２の外
周及びハウジング５６の内周には、多数の歯５２ａ、５
６ｂがそれぞれ形成されている。これらの歯５９ａ、５
９ｂ、５２ａ、５６ｂはいずれも、その歯すじが吸気側
カムシャフト２３の軸線に対して所定角度で交差するヘ
リカル歯となっている。すなわち、歯５２ａと歯５９ｂ
とが互いに噛合し、歯５６ｂと歯５９ｂとが互いに噛合
している、ヘリカルスプラインを構成している。そし
て、これらの噛合によって、吸気側タイミングプーリ２
７の回転は、ハウジング５６、及びインナキャップ５２
を介して、吸気側カムシャフト２３に伝達される。ま
た、各歯５９ａ、５９ｂ、５２ａ、５６ｂがヘリカル歯
であることから、リングギヤ５９が吸気側カムシャフト
２３の軸方向に移動すると、インナキャップ５２及びハ
ウジング５６に捻り力が付与され、吸気側カムシャフト
２３が吸気側タイミングプーリ２７に対して相対移動す
る。

【００３５】空間Ｓ内においては、リングギヤ５９を軸
方向へ移動させるために、リングギヤ５９の先端側に第
１油圧室６０が、リングギヤ５９の後端側に第２油圧室
６１がそれぞれ形成されている。また、ベアリングキャ
ップ５１には、第１油圧供給孔５１ａ及び第２油圧供給
孔５１ｂが形成されている。さらに、吸気側カムシャフ
ト２３内部には、第１油圧供給孔５１ａと第１油圧室６
０とを連通する第１油圧供給路６２、及び第２油圧供給
孔５１ｂと第２油圧室６１とを連通する第２油圧供給路
６３がそれぞれ形成されている。

【００３６】そして、各油圧供給孔５１ａ、５１ｂに
は、油圧ポンプ６４によってオイルパン６５から吸い上
げられた潤滑油が、所定の圧力をもってオイルフィルタ
６６を介して供給される。また、各油圧供給路６２、６
３を介して各油圧室６０、６１へ選択的に油圧を供給す
るために、各油圧供給孔５１ａ、５１ｂには、ＯＣＶ８
０が接続されている。

【００３７】このＯＣＶ８０は、電磁式アクチュエータ
８１及びコイルスプリング８２によって駆動されるプラ
ンジャ８３がスプール８４を軸方向に往復移動させるこ
とにより、潤滑油の流れ方向を切り替える４ポート方向
制御弁である。そして、電磁式アクチュエータ８１がデ
ューティ制御されることによって、その開度が調整さ
れ、各油圧室６０、６１に供給する油圧の大きさが調整
される。

【００３８】ＯＣＶ８０のケーシング８５は、タンクポ
ート８５ｔ、Ａポート８５ａ、Ｂポート８５ｂ、及びリ
ザーバポート８５ｒを有している。そして、タンクポー
ト８５ｔは、油圧ポンプ６４を介してオイルパン６５と
接続されており、Ａポート８５ａは第１油圧供給孔５１
ａと、Ｂポート８５ｂは第２油圧供給孔５１ｂとそれぞ
れ接続されている。また、リザーバポート８５ｒは、オ
イルパン６５と連通されている。

【００３９】スプール８４は、円筒状の弁体であり、２
つのポート間における潤滑油の流れを封止する４つのラ
ンド８４ａと、２つのポート間を連通し、潤滑油の流れ
を許容するパセージ８４ｂと、さらに他の２つのパセー
ジ８４ｃとを有している。

【００４０】これらの構成を備えるＶＶＴ５０では、Ｏ
ＣＶ８０が駆動制御され、スプール８４が図面左方に移
動された場合には、中央のパセージ８４ｂはタンクポー
ト８５ｔとＡポート８５ａとを連通し、第１油圧供給孔
５１ａに潤滑油が供給される。そして、第１油圧供給孔
５１ａに供給された潤滑油は、第１油圧供給路６２を介
して第１油圧室６０に供給され、リングギヤ５９の先端
側に油圧が印加される。これと同時に、図中右側のパセ
ージ８４ｃは、Ｂポート８５ｂとリザーバポート８５ｒ
とを連通し、第２油圧室６１内の潤滑油は、第２油圧供
給路６３、第２油圧供給孔５１ｂ、及びＯＣＶ８０のＢ
ポート８５ｂ、リザーバポート８５ｒを介して、オイル
パン６５に排出される。

【００４１】従って、リングギヤ５９は、先端側に印加
された油圧によって後端側（図面右方）に回動しながら
移動され、インナキャップ５２を介して吸気側カムシャ
フト２３に捻りが付与される。この結果、吸気側タイミ
ングプーリ２７（クランクシャフト１４）に対する吸気
側カムシャフト２３の回転位相が変更され、吸気側カム
シャフト２３は最遅角位置から最進角位置に向けて回転
し、吸気バルブ２１の開弁タイミングが進角される。

【００４２】こうして開弁タイミングが進角された吸気
バルブ２１は、排気バルブ３１が開弁している間に開弁
されることとなり、吸気バルブ２１と排気バルブ３１と
が同時に開弁するバルブオーバラップ期間が拡大され
る。なお、リングギヤ５９の後端側への移動は、リング
ギヤ５９が吸気側タイミングプーリ２７と当接すること
によって規制され、リングギヤ５９が吸気側タイミング
プーリ２７と当接して停止した際に、吸気バルブ２１の
開弁タイミングが最も早くなる。

【００４３】一方、ＯＣＶ８０が駆動制御され、スプー
ル８４が図面右方に移動された場合には、中央のパセー
ジ８４ｂはタンクポート８５ｔとＢポート８５ｂとを連
通し、第２油圧供給孔５１ｂに潤滑油が供給される。そ
して、第２油圧供給孔５１ｂに供給された潤滑油は、第
２油圧供給路６３を介して第２油圧室６１に供給され、
リングギヤ５９の後端側に油圧が印加される。

【００４４】これと同時に、図中左側のパセージ８４ｃ
は、Ａポート８５ａとリザーバポート８５ｒとを連通
し、第１油圧室６０内の潤滑油は、第１油圧供給路６
２、第１油圧供給孔５１ａ、及びＯＣＶ８０のＡポート
８５ａ、リザーバポート８５ｒを介して、オイルパン６
５に排出される。

【００４５】したがって、リングギヤ５９は、後端側に
印加された油圧によって先端側（図面左方）に回動しな
がら移動され、インナキャップ５２を介して吸気側カム
シャフト２３に逆向きの捻りが付与される。この結果、
吸気側タイミングプーリ２７（クランクシャフト１４）
に対する吸気側カムシャフト２３の回転位相が変更さ
れ、吸気側カムシャフト２３は最進角位置から最遅角位
置に向けて回転し、吸気バルブ２１の開弁タイミングが
遅角される。

【００４６】こうして、吸気バルブ２１の開弁タイミン
グが遅角されることにより、吸気バルブ２１と排気バル
ブ３１とが同時に開弁するバルブオーバラップ期間が縮
小、あるいは、除去される。なお、リングギヤ５９の先
端側への移動は、リングギヤ５９がハウジング５６と当
接することによって規制され、リングギヤ５９がハウジ
ング５６と当接して停止した際に、吸気バルブ２１の開
弁タイミングが最も遅くなる。

【００４７】上記ＶＶＴ５０により変更される吸気バル
ブ２１のバルブタイミングは、カム角センサ４４から出
力されるカム角度信号と、クランク角センサ４０から出
力されるクランク角度信号とに基づいて、クランクシャ
フト１４に対する吸気側カムシャフト２３の実変位角が
算出される。

【００４８】続いて、本実施例に係る内燃機関のバルブ
タイミング制御装置ＶＣの制御系について図３に示す制
御ブロック図を参照して説明する。ＥＣＵ７０は中央処
理装置（ＣＰＵ）７１、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（ＲＯＭ）７２、ＣＰＵ７１
の演算結果を一時記憶するランダムアクセスメモリ（Ｒ
ＡＭ）７３、予め記憶されたデータを保存するバックア
ップＲＡＭ７４等と、これら各部と入力インターフェー
ス７６及び出力インターフェース７７等とを双方向バス
７５によって接続した論理演算回路として構成されてい
る。

【００４９】入力インターフェース７６には、前記スロ
ットルセンサ４５、吸気圧力センサ４６、エンジン回転
数センサ４１、気筒判別センサ４２、水温センサ４３、
酸素センサ４７がそれぞれ接続されている。一方、出力
インターフェース７７には、インジェクタ１７、イグナ
イタ１９及びＯＣＶ８０がそれぞれ接続されている。

【００５０】そして、ＣＰＵ７１は入力インターフェー
ス７６を介して入力される全閉スイッチ１４ａ、吸気圧
力センサ４６、各センサ１４，３０〜３４及びスタータ
スイッチ３９等からの信号を入力値として読み込む。こ
の入力値の読み込みに際して、入力インターフェース７
６では、スロットルセンサ４５、吸気圧力センサ４６、
水温センサ４３及び酸素センサ３からの入力値がアナロ
グ・デジタル変換処理されるようになっている。又、入
力インターフェース７６では、エンジン回転数センサ４
１、気筒判別センサ４２及び車速センサ３４等からの入
力値が波形成形処理されるようになっている。そして、
ＣＰＵ７１は吸気圧力センサ４６、各センサ３０〜３４
から読み込んだ入力値に基づきインジェクタ１７及びイ
グナイタ１９等を好適に制御する。

【００５１】又、ＣＰＵ７１は吸気圧力センサ４６、各
センサ４０〜４７等から入力インターフェース７６を介
して入力値として読み込んだ信号のうち、スロットル開
度ＴＡ、エンジン回転数ＮＥ及び吸気圧力ＰＷ等を出力
インターフェース７７を介してデータ信号としてＯＣＶ
８０へ出力する。

【００５２】次に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ＶＣの作用について説明する。
図４（ａ）はＥＣＵ７０により実行される「メインルー
チン」のフローチャートであり、８ｍｓ毎の定時割り込
みで実行される。

【００５３】まず、このルーチンではステップ１０１に
おいてはスロットルセンサ４５、エンジン回転数センサ
４１及び吸気圧力センサ４６の検出等によるスロットル
開度ＴＡ、エンジン回転数ＮＥ及び吸気圧力ＰＷをそれ
ぞれ読み込む。次のステップ１０２においては今回のル
ーチンで読み込んだスロットル開度ＴＡ_i から前回ルー
チンで読み込んだスロットル開度ＴＡ_i-1 を減算してス
ロットル開度変化量ΔＴＡとする。そして、ステップ１
０３においては前記スロットル開度差ΔＴＡが予め設定
された減速判定値Ｘ（Ｘは「０」又は「マイナス」の値
である）よりも小さいか否かを判別する。ここで、スロ
ットル開度差ΔＴＡが減速判定値Ｘよりも小さければ減
速時であると判定してステップ１０４に移行し、ステッ
プ１０４では減速判定カウントΔＴＡＣのカウントアッ
プは行わない。一方、前記スロットル開度変化量ΔＴＡ
が減速判定値Ｘよりも小さくなければ減速時でないと判
定してステップ１０５に移行し、ステップ１０５では減
速判定カウント値ΔＴＡＣのカウントアップを行う。

【００５４】次に「ＶＶＴ制御ルーチン」の作用を図４
（ｂ）のフローチャートに従って説明する。ステップ１
０６においては前記メインルーチンにて読み込んだエン
ジン回転数ＮＥ及び吸気圧力ＰＭより図９のマップから
目標変位角ＶＴＴＢを算出する。ステップ１０７におい
ては前記メインルーチンにおいてカウントされた減速判
定カウント値ΔＴＡＣと、予め設定された減速判定後の
進角制限を実行する所定時間Ｙとを比較する。ここで、
減速判定カウント値ΔＴＡＣが所定時間Ｙよりも小さい
場合にはステップ１０８に移行する。ステップ１０８で
は前回のルーチンにおいてＯＣＶ８０を駆動制御する際
に使用された前回制御用目標変位角ＶＴＴ_i-1と、前記
ステップ１０６において算出された目標変位角ＶＴＴＢ
とを比較する。ここで、前回制御用目標変位角ＶＴＴ
_i-1が目標変位角ＶＴＴＢよりも小さい場合にはステッ
プ１０９に移行する。ステップ１０９では今回のルーチ
ンにおいてＯＣＶ８０を駆動制御する際に使用する制御
用目標変位角ＶＴＴ_iを、前ルーチンで使用した前回制
御用目標変位角ＶＴＴ_i-1に設定する。

【００５５】一方、前記ステップ１０７において減速判
定カウント値ΔＴＡＣが、所定時間Ｙよりも小さくない
場合にはステップ１１０に移行する。また、前記ステッ
プ１０８において前回目標変位角ＶＴＴ_i-1 が目標変位
角ＶＴＴＢよりも小さくない場合にはステップ１１０に
移行する。ステップ１１０においては今回のルーチンに
おいて使用する制御用目標変位角ＶＴＴ_i を、ステップ
１０６において算出した目標変位角ＶＴＴＢに設定し、
ステップ１１１に移行する。

【００５６】ステップ１１１においてはＯＣＶ８０の駆
動デューティＤＶＴを次の計算式より算出する。 ＤＶＴ＝（ＶＴＴ_i −ＶＴ）＊ＫＰ＋ＧＤＶＴＨ ・・・ ＶＴＴ_i ：今回の制御用目標変位角 ＶＴ：クランク角度に対するカム角度の実際の変位角 ＫＰ：比例ゲイン ＧＤＶＴＨ：保持デューティ そして、次のステップ１１２においては算出した駆動デ
ューティＤＶＴでＯＣＶ８０を駆動制御し、その後の処
理を一旦終了する。

【００５７】上記のようにして、バルブタイミングを変
更させるためのバルブタイミング制御が実行される。こ
のように本実施例では、減速時において、前回のバルブ
タイミング制御時に使用された前回制御用目標変位角Ｖ
ＴＴ_i-1 よりも、今回の運転状態に基づいてマップより
算出される目標変位角ＶＴＴＢが大きい場合には、前回
制御用目標変位角ＶＴＴ_i-1 が今回使用される制御用目
標変位角ＶＴＴ_i として設定される。一方、前回のバル
ブタイミング制御時に使用された前回制御用目標変位角
ＶＴＴ _i-1 よりも、今回のルーチンで算出された目標変
位角ＶＴＴＢが小さい場合には、目標変位角ＶＴＴＢが
今回使用される制御用目標変位角ＶＴＴ_i として設定さ
れる。すなわち、減速時には進角更新量の小さい側の目
標変位角ＶＴＴＢ又はＶＴＴ_i-1 が適宜選択設定され
る。そして、その選択された側の目標変位角ＶＴＴＢ又
はＶＴＴ_i-1 に基づき、減速開始から所定時間（Ｙ秒
間）だけ進角更新量に制限が加えられてＶＶＴ５０が駆
動制御される。

【００５８】その結果、高負荷域から低負荷域に減速さ
れた際における目標変位角ＶＴＴＢと制御用目標変位角
ＶＴＴの変化状態は図５（ｃ）に示すようになる。高負
荷域から低負荷域に減速される際の目標変位角ＶＴＴＢ
は、同図の実線で示すように、上記従来技術でも述べた
ように中負荷域付近で一旦最進角位置となった後、遅角
側に変化する。

【００５９】これに対し、本実施例では同図の点線で示
すように、制御用目標変位角ＶＴＴの変化状態は、減速
開始から前回制御用目標変位角ＶＴＴ_i-1 を継続して所
定時間（Ｙ秒間）経過するまで使用する。すなわち、本
実施例では減速時にはバルブオーバーラップ量の増加量
の所定値を「０」とする。そして、Ｙ秒間経過後、制御
用目標変位角ＶＴＴを目標変位角ＶＴＴＢに設定する。
その結果、減速時における実変位角ＶＴ（同図の一点鎖
線にて図示）の過進角が防止され、バルブタイミングの
過進角に起因する低負荷域での失火や燃焼不良、及びド
ライバビリティの悪化を防止できる。

【００６０】さらに、本実施例では制限進角値を固定す
る従来技術とは異なり、制御用目標変位角ＶＴＴを前回
使用した制御用目標変位角ＶＴＴ_i-1 で設定するように
した。その結果、減速前の実変位角ＶＴが最大進角側付
近（例えば、３０°ＣＡ）にあっても、バルブタイミン
グが強制的に遅角側に変更して発生するショック及び実
変位角ＶＴが大きく変更して発生するショックを防止で
き、よりドライバビリティを向上することができる。

【００６１】さらに、本実施例では低負荷域内での減速
時及び低負荷域からの加速時にはマップより算出される
目標変位角ＶＴＴＢを制御用目標変位角ＶＴＴとするこ
とから、エミッション・燃費は良好に保持できる。

【００６２】（第２実施例）次に本発明を具体化した第
２実施例について説明する。なお、本実施例では機械的
・電気的構成等においては上記第１実施例と同等である
ことから、同一の符号を付してその説明を省略するとと
もに、特に第１実施例との相違点を中心として説明す
る。

【００６３】本実施例では、ＥＣＵ７０による制御内容
が上記第１実施例とは異なっている。次に、本実施例に
係る内燃機関のバルブタイミング制御装置ＶＣにおける
ＶＶＴ制御プログラムについて説明する。図６（ａ）は
ＥＣＵ７０により実行される「メインルーチン」を示す
フローチャートである。まず、ステップ２０１において
はスロットルセンサ４５、エンジン回転数センサ４１及
び吸気圧力センサ４６の検出等によるスロットル開度Ｔ
Ａ、エンジン回転数ＮＥ及び吸気圧力ＰＷ等をそれぞれ
読み込む。次のステップ２０２においては今回のルーチ
ンで読み込んだ吸気圧力ＰＭ_iから前回ルーチンで読み
込んだ吸気圧力ＰＭ_i-1を減算して吸気圧力変化量ΔＰ
Ｍを求める。

【００６４】次に「ＶＶＴ制御ルーチン」の作用を図６
（ｂ）のフローチャートに従って説明する。ステップ２
０３においては前記メインルーチンにて読み込んだエン
ジン回転数ＮＥ及び吸気圧力ＰＭ等より図９のマップか
ら目標変位角ＶＴＴＢを算出する。ステップ２０４にお
いては前回制御用目標変位角ＶＴＴ_i-1と目標変位角Ｖ
ＴＴＢとを比較し、前回制御用目標変位角ＶＴＴ_i-1が
目標変位角ＶＴＴＢ未満の場合にはステップ２０５に移
行する。ステップ２０５においては目標変位角更新量Δ
ＶＴＴを算出する。この目標変位角更新量ΔＶＴＴの算
出は予めＲＯＭ７２に記憶された図８に示すマップを参
照して行われる。このマップには吸気圧力変化量ΔＰＭ
に対する目標変位角更新量ΔＶＴＴが設定されている。
目標変位角更新量ΔＶＴＴは吸気圧力変化量ΔＰＭが大
きいほど、すなわち減速度合いが大きいほどその値が小
さくなるように設定されている。

【００６５】ステップ２０６においては前記目標変位角
更新量ΔＶＴＴと、前記ステップ２０３において算出さ
れた目標変位角ＶＴＴＢから前回制御用目標変位角ＶＴ
Ｔ_{i- 1} を減算した値（実変位角更新量）とを比較する。
ここで、目標変位角更新量ΔＶＴＴが実変位角更新量未
満の場合にはステップ２０７に移行する。ステップ２０
７においては前回制御用目標変位角ＶＴＴ_i-1 に前記ス
テップ２０５で算出した目標変位角更新量ΔＶＴＴを加
算した値を今回ルーチンで使用する制御用目標変位角Ｖ
ＴＴ_i に設定し、ステップ２０８に移行する。

【００６６】一方、前記ステップ２０４において前回制
御用目標変位角ＶＴＴ_i-1 が目標変位角ＶＴＴＢよりも
小さくない場合にはステップ２０９に移行する。また、
前記ステップ２０６において目標変位角更新量ΔＶＴＴ
が実変位角更新量よりも小さくない場合にはステップ２
０９に移行する。ステップ２０９においては目標変位角
ＶＴＴＢを今回ルーチンで使用する制御用目標変位角Ｖ
ＴＴ_i に設定し、ステップ２０８に移行する。ステップ
２０８、２１０においてはＯＣＶ８０の駆動デューティ
ＤＶＴを算出し、その駆動デューティＤＶＴでＯＣＶ８
０を駆動制御してその後の処理を一旦終了する。

【００６７】上記のようにして、バルブタイミングを変
更させるためのバルブタイミング制御が実行される。こ
のように本実施例では、減速時において、前回のバルブ
タイミング制御時に使用された前回目標変位角ＶＴＴ
_i-1 よりも、運転状態に基づいてマップより算出される
目標変位角ＶＴＴＢが大きい場合には、前回目標変位角
ＶＴＴ_i-1 にその時の吸気圧力ＰＭの変化量ΔＰＭ（減
速度合い）に対する目標変位角更新量ΔＶＴＴを加算し
た変位角が今回使用される制御用目標変位角ＶＴＴ_i と
して設定される。

【００６８】その結果、上記第１実施例と同様の効果を
得ることができる。また、本実施例では、減速時にはバ
ルブオーバーラップ量の増加量の所定値を、減速度合い
が大きいほど小さく設定していることから、図７
（ｅ），（ｆ）に示すように、高負荷域から低負荷域、
或いは高負荷域から中負荷域への減速時において、バル
ブタイミングの変更を減速後半徐々に目標変位角ＶＴＴ
に近づけることができる。これにより、減速時のオーバ
ーラップ量を制限する制御からバルブオーバーラップ量
を制限しない通常制御時へのショックを防止することが
できる。

【００６９】なお、本発明は次のように構成することも
できる。 （１）上記各実施例では吸気バルブ２１の開閉タイミン
グを連続的に変更するための油圧を駆動源として駆動さ
れるＶＶＴ５０を使用したが、ステップモータ等のアク
チュエータを駆動源として駆動されるＶＶＴを使用して
もよい。

【００７０】（２）上記実施例では、目標変位角ＶＴＴ
Ｂを算出するために吸気圧力ＰＭの検出値を使用した
が、吸気圧力ＰＭに代えて吸入吸気量の検出値を使用し
て目標変位角ＶＴＴＢを算出するようにしてもよい。

【００７１】（３）上記各実施例では、吸気側のカムシ
ャフト２３に設けられたＶＶＴ５０により吸気バルブ２
１の開閉タイミングのみを変更し、バルブオーバーラッ
プを調整するようにした。これに対し、排気側のカムシ
ャフト３３にＶＶＴを設け、そのＶＶＴにより排気バル
ブ３１の開閉タイミングのみを変更してバルブオーバー
ラップを調整するようにしてもよい。或いは、吸気側及
び排気側の両カムシャフト２３，３３にＶＶＴをそれぞ
れ設け、それら各ＶＶＴにより吸気バルブ２１、排気バ
ルブ３１の開閉タイミングをそれぞれ変更することでバ
ルブオーバーラップを調整するようにしてもよい。

【００７２】（４）上記各実施例では、ガソリンエンジ
ンのバルブタイミング制御装置で具体化したが、ディー
ゼルエンジンのバルブタイミング制御装置で具体化して
もよい。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、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によれば、減速時
にバルブタイミングを変更する際、バルブオーバーラッ
プ量の増加量が所定値以下となるように目標変位角を変
更するようにした。その結果、可変バルブタイミング機
構の作動遅れを防止することができ、バルブタイミング
変更時のショックを防止することできる。また、減速前
の実変位角が最大変位角付近にあっても、バルブタイミ
ングが強制的に遅角側に変更されることもないので、バ
ルブタイミング変更時のショックを防止することでき
る。これにより、ドライバビリティ及び燃費等を良好に
維持することができるという優れた効果を奏する。

【００７４】また、請求項２に記載の内燃機関のバルブ
タイミング制御装置によれば、請求項１に記載の発明の
効果に加え、内燃機関の減速度が大きいほど、バルブオ
ーバーラップ量の増加量が小さくなるように目標変位角
が変更されることから、バルブタイミングを徐々に目標
の変位角に近づけることができ、さらにバルブタイミン
グ変更時のショックを防止すること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】 第１実施例におけるエンジンシステム等の概略
構成図である。

【図２】 第１実施例における可変バルブタイミング機構
システムの概略構成図である。

【図３】 第１実施例のＥＣＵ等の電気的構成を示すブロ
ック図である。

【図４】 （ａ）はＥＣＵにより実行される「メインルー
チン」を示すフローチャートであり、（ｂ）はＥＣＵに
より実行される「ＶＶＴ制御ルーチン」を示すフローチ
ャートである。

【図５】 （ａ）はスロットル開度の変化を示すグラフ。
（ｂ）は吸気圧力の変化を示すグラフ。（ｃ）は高負荷
域から低負荷域に減速した際の目標変位角、制御用目標
変位角及び実変位角の変化を示すグラフ。

【図６】 （ａ）は第２実施例におけるＥＣＵにより実行
される「メインルーチン」を示すフローチャートであ
り、（ｂ）はＥＣＵにより実行される「ＶＶＴ制御ルー
チン」を示すフローチャートである。

【図７】 （ａ）はスロットル開度の変化を示すグラフ。
（ｂ）は吸気圧力の変化を示すグラフ。（ｃ）は吸気圧
力変化量の変化を示すグラフ。（ｄ）は制御用目標変位
角変化量の変化を示すグラフ。（ｅ）は高負荷域から低
負荷域に減速した際の目標変位角、制御用目標変位角及
び実変位角の変化を示すグラフ。（ｆ）は高負荷域から
中負荷域に減速した際の目標変位角、制御用目標変位角
及び実変位角の変化を示すグラフ。

【図８】 吸気圧力変化量に対する制御用目標変位更新量
の関係を示すマップ。

【図９】 エンジン回転数及び吸気圧力に対する目標変位
角の関係を示すマップ。

【図１０】 （ａ）はスロットル開度の変化を示すグラ
フ。（ｂ）は吸気圧力の変化を示すグラフ。（ｃ）は従
来技術における高負荷域から低負荷域に減速した際の目
標変位角、実変位角の変化を示すグラフ。（ｄ）は進角
値に制限値を加えて実変位角を制御する高負荷域から低
負荷域に減速した際の目標変位角、実変位角の変化を示
すグラフ。（ｅ）は減速前の実変位角が制限進角値より
も進角側に有る場合における目標変位角、実変位角の変
化を示すグラフ。

【符号の説明】

１０…内燃機関としてのエンジン、１５…燃焼室、２０
…吸気通路、２１…吸気バルブ、２２…吸気ポート、２
６…スロットルバルブ、３０…排気通路、３１…排気バ
ルブ、４０…クランク角センサ、４１…エンジン回転数
センサ、４４…カム角センサ、４５…スロットルセン
サ、４６…吸気圧力センサ、（４４〜４６の各センサは
運転状態検出手段を構成している。又、カム角センサ４
７等はバルブタイミング検出手段を構成している。）、
５０…可変バルブタイミング機構、７０…目標変位角算
出手段、駆動制御手段、目標変位角変更手段、設定手段
を構成するＥＣＵ、ＶＣ…内燃機関のバルブタイミング
制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−189336（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−173723（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−49576（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−301106（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−66237（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 13/02 F01L 1/34 F02D 45/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に搭載される内燃機関の回転に同期
   して所定のタイミングで駆動され、燃焼室に通じる吸気
   通路及び排気通路をそれぞれ開閉する吸気バルブ及び排
   気バルブと、 前記吸気バルブ及び前記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駆動される
   可変バルブタイミング機構と、 その可変バルブタイミング機構が配設された側における
   バルブの実変位角を検出するためのバルブタイミング検
   出手段と、 前記内燃機関の運転状態を検出するための運転状態検出
   手段と、 前記運転状態検出手段により内燃機関の状態が高負荷域
   或いは低負荷域にあると検出された場合には、バルブオ
   ーバーラップ量が小となるように、また、内燃機関の状
   態が中負荷域にあると検出された場合には、バルブオー
   バーラップ量が大となるように目標変位角を算出する目
   標変位角算出手段と、 前記バルブタイミング検出手段により検出された実変位
   角と、前記目標変位角算出手段により算出された目標変
   位角とに基づき、バルブオーバーラップ量を変更すべく
   前記可変バルブタイミング機構を駆動制御するための駆
   動制御手段と、 前記内燃機関の減速時において前記バルブオーバーラッ
   プ量が増加するときにはその増加量が所定値以下となる
   ように前記駆動制御手段が参照する前記目標変位角を変
   更する目標変位角変更手段とを備える内燃機関のバルブ
   タイミング制御装置。
2. 【請求項２】 前記目標変位角変更手段は、内燃機関の
   減速度合いが大きいほど、前記所定値を小さく設定する
   設定手段を有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。