JP3264177B2 - 内燃機関のバルブ特性制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は可変バルブタイミン
グ機構を備えた内燃機関において、機関の吸気系に堆積
するデポジットに燃料が付着された場合に生ずる不具合
を解消せんとした内燃機関のバルブ特性制御装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から燃料噴射式内燃機関（エンジ
ン）では、種々の運転条件に応じて出力性能や排気特
性、或いはドライバビリティ等の各種性能を適正化させ
るために、エンジンに供給される混合気の空気と燃料と
の比、すなわち空燃比を制御さることが行われている。
この制御は実際の空燃比がエンジンの回転速度、負荷状
態及び暖気状態等に応じて変化し得る目標空燃比に合致
するように、エンジンに対する燃料供給量を制御するこ
とにより行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
エンジンにおいては、燃料噴射弁（インジェクタ）から
噴射される燃料のすべてが燃焼室に取り込まれるわけで
はない。実際には噴射された燃料の一部はインジェクタ
の下流の吸気系の吸気ポートや吸気バルブ、ピストン等
に付着する。この燃料の付着量は吸気系の状態によって
左右され、特にデポジットは大きな要因の一つである。
デポジットはブローバイガスや潤滑油等に由来して吸気
系に堆積する炭素微粒子等の物質であり、燃料を吸着す
る性質がある。

【０００４】ところで、内燃機関（エンジン）の運転状
態（負荷、回転速度等）に応じて吸気バルブ又は排気バ
ルブのバルブ特性（バルブタイミング、バルブリフト量
等）を変更する可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）が
知られている。ＶＶＴにより、吸気通路を通じて燃焼室
に吸入される空気量がエンジンの運転状態に応じた最適
なものとなり、運転状態の変化の広範囲にわたってエン
ジンの燃費、出力及びエミッションを向上させることが
できる。このような機構を搭載した内燃機関においては
上記デポジットに由来して、次のような不具合が生ず
る。

【０００５】（１）特にエンジンの加速、減速運転の過
渡運転時のようにＶＶＴのバルブ特性の急激な変化を伴
う場合には、体積効率も急激に変化する。しかし、この
デポジットに吸着される燃料吸着量が多い場合、その吸
着分を補う燃料供給が遅れ、急激な体積効率変化に追随
できず局所的にリーンとなってノッキングが発生し易く
なる。

【０００６】（２）デポジットがピストンや燃焼室内に
堆積すると燃焼室容積が減少し、デポジットが堆積して
いない場合に比べ圧縮比が高くなってしまう。従って、
何ら手当てがなければノッキングが発生し易くなる。こ
の場合、ノックセンサでノックを検出して点火プラグの
点火時期をずらせば抑制可能であるが、却って燃費が悪
化する。

【０００７】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ＶＶＴを備えた内燃機関
において、機関の吸気系に堆積するデポジットに燃料が
付着した場合にＶＶＴのバルブ特性をデポジット量に応
じて変更し、内燃機関の良好な燃焼を可能とするもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明では、吸気或いは排気バルブの少な
くとも一方のバルブの作動タイミングを調整することの
できる可変バルブタイミング機構と、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、前記内燃機関
からその排気系に排出される排気ガスの特定成分の濃度
を検出するための濃度検出手段と、前記運転状態検出手
段と濃度検出手段との検出結果に基づいて内燃機関内に
供給される混合気の過渡運転時の空燃比を演算し、その
結果に基づいて吸気系におけるデポジットの推定付着量
を学習するデポジット量学習手段とを有し、同デポジッ
ト量学習手段の学習値に基づいて前記可変バルブタイミ
ング機構の開閉特性を変更する開閉特性変更手段を有す
るように構成した。従って、デポジット量学習手段は運
転状態検出手段と濃度検出手段との検出結果に基づいて
デポジットの推定付着量を学習する。その学習値を補正
値として開閉特性変更手段は可変バルブタイミング機構
の開閉特性を変更する。

【０００９】また、請求項２の発明では、請求項１の発
明の構成に加え、前記デポジット量学習手段により更新
された学習値に基づいて前記可変バルブタイミング機構
の目標変位角を遅角側に変更させるように構成した。従
って、デポジットの堆積によって燃焼室容積が減り、圧
縮比が高くなってしまうが、デポジット量学習手段によ
って学習された学習値を補正値として目標変位角を遅角
側に変更させて圧縮比を低くし調整を図る。

【００１０】また、請求項３の発明では請求項１又は２
の発明の構成に加え、前記デポジット量学習手段により
更新された学習値に基づいて加速運転状態における前記
可変バルブタイミング機構の進角速度を遅延させるよう
に構成した。すなわち、体積効率の急激な増加となる加
速運転状態において、燃料はデポジットに吸着されて供
給が遅れるため、体積効率の増加に追随できなくなり局
所的に空燃比がリーンとなる。従って、デポジット量学
習手段によって学習された学習値を補正値として進角速
度を遅延させることで、体積効率の急激な増加に追随さ
せる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る内燃機関の
バルブ特性制御装置を自動車のガソリンエンジンシステ
ムに具体化した１つの実施形態を図１〜図７に基づいて
詳細に説明する。

【００１２】図１はこの実施形態のバルブ特性制御装置
に係るガソリンエンジンシステムを示す概略構成図であ
る。内燃機関としてのエンジン１は複数のシリンダ２を
備える。シリンダ２はシリンダブロック２ａとシリンダ
ヘッド２ｂとにより構成される。各シリンダ２にそれぞ
れ設けられたピストン３はクランクシャフト１ａに連結
し、各シリンダ２の中で上下動可能となっている。各シ
リンダ２において、ピストン３の上側は燃焼室４を構成
する。各燃焼室４のそれぞれに対応して設けられた点火
プラグ５は、燃焼室４に導入された空気と燃料の混合気
を点火する。各燃焼室４に対応して設けられた吸気ポー
ト６ａ及び排気ポート７ａのそれぞれは吸気通路６及び
排気通路７の一部を構成する。各燃焼室４に設けられた
吸気バルブ８及び排気バルブ９のそれぞれは、各ポート
６ａ，７ａを選択的に開閉する。これらのバルブ８，９
のそれぞれは異なるカムシャフト１０，１１の回転に基
づいて作動する。各カムシャフト１０，１１の先端にそ
れぞれ設けられたタイミングプーリ１２，１３は、タイ
ミングベルト１４を介してクランクシャフト１ａに連結
される。

【００１３】エンジン１の運転時には、クランクシャフ
ト１ａの回転力はタイミングベルト１４及び各プーリ１
２，１３を介して各カムシャフト１０，１１に伝達され
る。各カムシャフト１０，１１の回転に従動して、各バ
ルブ８，９は作動される。各バルブ８，９はクランクシ
ャフト１ａの回転に同期して、即ち各ピストン３の上下
動に応じた所定のバルブタイミング及びバルブリフト量
で作動可能となっている。

【００１４】吸気通路６の入口に設けられたエアクリー
ナ１５は、同通路６に取り込まれる外気を清浄化する。
各吸気ポート６ａの近傍にそれぞれ設けられたインジェ
クタ１６は吸気ポート６ａへ向かって燃料を噴射する。
エンジン１の運転時には、外気がエアクリーナ１５を介
して吸気通路６に取り込まれる。更に、点火プラグ５が
作動することにより、混合気は爆発・燃焼する。その結
果、ピストン３が作動してクランクシャフト１ａが回転
し、エンジン１に出力が得られる。燃焼後の排気ガス
は、排気行程において排気バルブ９により排気ポート７
ａが開かれるときに、燃焼室４から導出され、排気通路
７に導出される。そして、触媒１９により浄化されて外
部へ排出される。

【００１５】吸気通路６に設けられたスロットルバルブ
１７はアクセルペダル（図示しない）の操作に連動して
作動する。このバルブ１７の開度が調節されることによ
り、吸気通路６に対する外気の取り込み量、即ち吸入空
気量ＱＡが調節される。スロットルバルブ１７の下流側
にはサージタンク１８が設けられている。サージタンク
１８は吸入空気の脈動を平滑化する。エアクリーナ１５
の近傍に設けられた吸気温センサ７１は吸気温度ＴＨＡ
を検出し、その検出値に応じた信号を出力する。スロッ
トルバルブ１７の近傍に設けられたスロットルセンサ７
２は、同バルブ１７の開度（スロットル開度）ＴＡを検
出し、その検出値に応じた信号を出力する。サージタン
ク１８に設けられた吸気圧センサ７３は、同タンク１８
における吸入空気の圧力（吸気圧力）ＰＭを検出し、そ
の検出値に応じた信号を出力する。シリンダブロック２
ａには水温センサ７４が設けられている。水温センサ７
４はシリンダブロック２ａを冷却する冷却水の温度ＴＨ
Ｗを検出し、その検出温度に応じた信号を出力する。排
気通路７の途中には濃度検出手段としての酸素センサ７
５が設けられている。酸素センサ７５は排気ガス中に残
存する酸素の濃度Ｏｘを検出し、その検出濃度に応じた
信号を出力する。

【００１６】ディストリビュータ２１は、イグナイタ２
２から出力される高電圧を、各点火プラグ５を作動させ
るために点火プラグ５へ分配する。従って、各点火プラ
グ５を作動させるタイミングはイグナイタ２２が高電圧
を出力するタイミングにより決まる。

【００１７】ディストリビュータ２１に内蔵されたロー
タ（図示しない）は、クランクシャフト１ａに同期して
回転するカムシャフト１１により回転させられる。ディ
ストリビュータ２１に設けられた回転速度センサ７６
は、エンジン回転速度ＮＥをロータの回転に基づいて検
出し、その検出値をパルス信号として出力する。ディス
トリビュータ２１に設けられた気筒判別センサ７８はク
ランク角度ＣＡの基準位置ＧＰをロータの回転に応じて
所定の割合で検出し、その所定値を同じくパルス信号と
して出力する。この実施形態において、エンジン１の一
連の４行程に対してクランクシャフト１ａは２回転す
る。クランクシャフト１ａが２回転する間に、回転速度
センサ７６は３０°ＣＡに１パルスの信号を出力する。
気筒判別センサ７７は３６０°ＣＡ毎に１パルスの信号
を出力する。

【００１８】カムシャフト１０に設けられたカムセンサ
７８は、カムシャフト１０の回転に係る実際の変位角度
（実変位角度）ＶＴを検出し、その検出値に応じた信号
を出力する。このカムセンサ７８はカムシャフト１０上
に等角度間隔をもって配置された複数の突起と、各突起
に対向可能に配置されたピックアップコイルとを含む。
カムシャフト１０が回転して各突起がピックアップコイ
ルを横切ることにより、同コイルが起電力を発生する。
カムセンサ７８はその起電力を実変位角度ＶＴを示すパ
ルス信号として出力する。

【００１９】タイミングプーリ１２に設けられた本発明
の可変バルブタイミング機構（以下、「ＶＶＴ」と書き
表す。）２５は油圧力により駆動されることによって吸
気バルブ８に係るバルブ特性としてのバルブタイミング
を進めたり遅らせたりする。エンジン１に設けられたオ
イルパン２８、オイルポンプ２９及びオイルフィルタ３
０等はエンジン１の各部を潤滑するための潤滑装置を構
成する。この潤滑装置はＶＶＴ２５を駆動するために同
ＶＶＴ２５に油圧力を供給する。オイル制御弁（ＯＣ
Ｖ）５５はＶＶＴ２５に供給される油圧力を調節可能と
する。エンジン１の運転に連動してオイルポンプ２９が
作動することにより、オイルパン２８から吸い上げられ
た潤滑油がオイルポンプ２９により吐出される。吐出さ
れた潤滑油はオイルフィルタ３０を通り、ＯＣＶ５５に
より選択的に圧送され、ＶＶＴ２５に供給される。

【００２０】図２はＶＶＴ２５の構造を示す断面図であ
る。カムシャフト１０はシリンダヘッド２ｂに回転可能
に支持されている。カムシャフト１０上にはプーリ１２
が装着され、同プーリ１２はカムシャフト１０に対して
相対的に回転可能となっている。プーリ１２に固定され
た有底円筒状のカバー３５は、その外周にフランジ３９
を有し、底部中央に孔４０を有する。複数のボルト４１
及びピン４２はフランジ３９をプーリ１２の一側面に固
定する。孔４０に装着された蓋４３は取り外し可能であ
る。カバー３５はその内周に内歯３５ａを有する。

【００２１】中空ボルト４６及びピン４７は、カムシャ
フト１０の先端にインナキャップ４５を固定する。キャ
ップ４５はその外周に外歯４５ａを有する。カバー３５
とキャップ４５との間に介装されたリングギア４８は、
両者３５，４５に対して相対的に回転可能となってい
る。リングギア４８はその内周と外周に、それぞれヘリ
カルスプラインよりなる内歯４８ａと外歯４８ｂを有す
る。内歯４８ａはキャップ４５の外歯４５ａに噛み合
い、外歯４８ｂはカバー３５の内歯３５ａに噛み合って
いる。

【００２２】カバー３５の内部において、リングギア４
８の図面左右両側のそれぞれに形成された第１の油圧室
４９と第２の油圧室５０は、カムシャフト１０の内部に
形成された油路５１，５３に連通している。

【００２３】ベルト１４はカムシャフト１０のプーリ１
２とクランクシャフト１ａのプーリ１２とを連結する。
クランクシャフト１ａが回転することにより、ベルト１
４等を介してプーリ１２が回転する。プーリ１２が回転
することにより、リングギア４８を介してキャップ４５
及びカムシャフト１０がプーリ１２と一体的に回転す
る。

【００２４】ここで、油路５１を通じて第１の油圧室４
９に油圧力を供給することにより、リングギア４８に油
圧力が加わる。その油圧力に基づいて、リングギア４８
がカムシャフト１０の軸線方向において図面右方へ移動
しながら回転する。このとき、カムシャフト１０とプー
リ１２との間で回転位相が相対的に変わる。この場合、
カムシャフト１０の回転位相がプーリ１２のそれよりも
進む。この結果、吸気バルブ８のバルブタイミングの位
相がクランクシャフト１ａの回転位相よりも進む。

【００２５】この場合、図３（ｂ）に示すように、吸気
バルブ８のバルブタイミングが相対的に進み、吸気行程
におけるバルブオーバラップが相対的に大きくなる。こ
のように、第１の油圧室４９に供給される油圧力を制御
することにより、図２に示すリングギア４８をタイミン
グプーリ１２に接近する終端位置まで移動させることが
できる。リングギア４８がその終端位置に達したとき、
吸気バルブ８のバルブタイミングが最も進み、バルブオ
ーバラップが最も大きくなる。

【００２６】一方、リングギア４８が図面右方へ移動し
た状態において、油路５３を通じて第２の油圧室５０に
油圧力を供給することにより、リングギア４８に油圧力
が加わる。その油圧力に基づいて、リングギア４８がカ
ムシャフト１０の軸線方向において図面左方へ移動す
る。このとき、カムシャフト１０とプーリ１２との間で
回転位相が上記と反対の方向へ相対的に変わる。この場
合、カムシャフト１０の回転位相がプーリ１２のそれよ
りも遅れる。この結果、吸気バルブ８のバルブタイミン
グがクランクシャフト１ａの回転位相よりも遅れる。

【００２７】この場合、図３（ａ）に示すように、吸気
バルブ８のバルブタイミングが相対的に遅れ、吸気行程
におけるバルブオーバラップが相対的に小さくなる。こ
のように、第２の油圧室５０に供給される油圧力を制御
することにより、図３に示すリングギア４８をカバー３
５に接近する終端位置まで移動させることができる。リ
ングギア４８が終端位置に達したとき、吸気バルブ８の
バルブタイミングが最も遅れる。

【００２８】この実施形態では、各油圧室４９，５０に
対する油圧力の供給がＯＣＶ５５により制御される。こ
こで、各油圧室４９，５０に対する油圧力のバランスを
適宜に制御することにより、リングギア４８が図面左方
へ移動したり、図面右方へ移動したりする。あるいは、
その移動ストローク上の中間位置においてリングギア４
８が保持される。これにより、ＶＶＴ２５を適宜に制御
して吸気バルブ８のバルブタイミングを図３（ａ）に示
す位置から図３（ｂ）に示す位置まで連続的（無段階）
に変更することができる。即ち、ＶＶＴ２５を作動させ
ることにより、吸気バルブ８の位相を０〜６０°ＣＡの
範囲において変更することが可能となっている。この実
施形態では、所要の駆動デューティ比ＤＶＴの値に基づ
いてＯＣＶ５５を制御することにより、バルブタイミン
グが制御される。

【００２９】ここで、ＥＣＵ（電子制御装置）８０は前
述した各種センサ等７１〜７８から出力される信号を入
力する。ＥＣＵ８０はそれらの入力信号に基づきインジ
ェクタ１６、イグナイタ２２及びＯＣＶ等を制御する。

【００３０】図４のブロック図で示すように、ＥＣＵ８
０は中央処理装置（ＣＰＵ）８１、読み出し専用メモリ
（ＲＯＭ）８２及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
８３、バックアップＲＡＭ８４等を備える。ＥＣＵ８０
はこれら各部８１〜８３と、Ａ／Ｄ変換器を含む外部入
力回路８５と、外部出力回路８５等とをバス８６により
接続してなる論理演算回路を構成する。ＣＰＵ８１はＲ
ＯＭ８２に記憶された制御プログラムを実行する。ＲＯ
Ｍ８２は所定の制御プログラム、関数データ等を予め記
憶し、例えば、バルブタイミングを制御するための制御
プログラムを記憶する。ＲＡＭ８３はＣＰＵ８１の演算
結果等を一時記憶する。前述した各センサ等７１〜７８
は外部入力回路８５に接続される。前述した各部材１
６，２２，５５は外部出力回路８６に接続される。バッ
クアップＲＡＭ８４はＥＣＵ８０への電力供給が停止さ
れてもデータが消去されないようＲＡＭ８３内の各種デ
ータを保存する。ＣＰＵ８１は外部入力回路８５を介し
て入力される各センサ等７１〜７８の信号を入力値とし
て読み込む。そして、インジェクタ１６、イグナイタ２
２及びＯＣＶを作動させ燃料噴射制御、点火時期制御、
バルブタイミング制御等を実行する。

【００３１】次に、ＣＰＵ８１によって実行される各種
処理のうち、デポジット量学習値ＫＤＰＣを算出するた
めの「デポジット量学習ルーチン」について図５に基づ
いて説明する。本実施の形態では経時的に増加していく
デポジットの量をエンジンが加速状態であり、かつ空燃
比Ａ／Ｆが目標空燃比と比較してリーンの状態において
学習する。ＣＰＵ８１はこのルーチンを所定の時間間隔
をもって周期的に実行する。また、デポジット量学習値
ＫＤＰＣは初期値として０が設定される。

【００３２】ステップ１００において、ＣＰＵ８１はエ
ンジン１が加速状態にあるかどうかを判断する。すなわ
ち、ＣＰＵ８１はエンジン１の加速状態を前記各センサ
７２，７３，７６により検出されるスロットル開度Ｔ
Ａ、吸気圧力ＰＭ及びエンジン回転速度ＮＥ等の値に基
づいて判断する。ＣＰＵ８１は加速状態と判断すると処
理をステップ１１０に移行させる。ステップ１１０にお
いて、ＣＰＵ８１は酸素センサ７５により検出される酸
素の濃度Ｏｘの値に基づいて目標空燃比と比較して空燃
比Ａ／Ｆがリーンであるかどうかを判断する。

【００３３】ここで、空燃比Ａ／Ｆがリーンである場合
にはステップ１２０において、ＣＰＵ８１はデポジット
量学習値ＫＤＰＣを「１」だけインクリメントさせる。
そしてステップ１２０において、更新したデポジット量
学習値ＫＤＰＣをバックアップメモリ８４に記憶する。
一方、ステップ１００において、加速状態でないと判断
した場合、又はステップ１１０において、空燃比Ａ／Ｆ
がリーンではないと判断した場合にはデポジット量学習
値ＫＤＰＣを更新せず前の値を保持する。本実施の形態
ではこの「デポジット量学習ルーチン」の処理を実行す
るＣＰＵ８１が本発明のデポジット量学習手段に相当す
る。

【００３４】一方、ＣＰＵ８１は図５のデポジット量学
習ルーチンで更新されたデポジット量学習値ＫＤＰＣを
補正パラメータとしてＶＶＴを制御する。「ＶＶＴ制御
ルーチン」について図６及び図７に基づいて説明する。
ＣＰＵ８１はこのルーチンを所定の時間間隔をもって周
期的に実行する。

【００３５】ステップ２００において、ＣＰＵ８１はＶ
ＶＴ目標変位角が変化したかどうかを判断する。ここ
で、ＶＶＴ目標変位角とはバルブオーバーラップをエン
ジン１の運転状態に応じた最適なものとするために算出
される値である。ＣＰＵ８１はＲＯＭ８２に記憶された
マップを参照し、スロットル開度ＴＡ、吸気圧力ＰＭ及
びエンジン回転速度ＮＥ等をパラメータとしてＶＶＴ目
標変位角を算出する。

【００３６】ＣＰＵ８１はＶＶＴ目標変位角の変化、す
なわち運転条件が変わったと判断すると、ステップ２１
０においてデポジット量学習値ＫＤＰＣがしきい値ｎよ
りも大きいかどうかを判断する。ここにしきい値ｎはデ
ポジット量学習値ＫＤＰＣがこれ以下であれば無視しう
るとした値である。しきい値ｎは可変であって、０であ
ってもよい。ＣＰＵ８１はデポジット量学習値ＫＤＰＣ
がしきい値ｎよりも大きいと判断すると、ステップ２２
０においてエンジン１が加速状態であるかどうかを判断
する。この判断は上記「デポジット量学習ルーチン」の
ステップ１００の処理に準ずる。エンジン１が加速時で
あると判断すると、ＣＰＵ８１はステップ２３０におい
て、ＶＶＴ目標変位角へのＶＶＴ進角速度（ＶＶＴＳＰ
Ｄ）の値を以下の式に従って算出する。

【００３７】 ＶＶＴＳＰＤ＝ＶＶＴＳＰＤ０＊１／ＫＤＰＣ すなわち、ＣＰＵ８１は前回のＶＶＴ目標変位角へのＶ
ＶＴ進角速度０に更新された最新のデポジット量学習値
ＫＤＰＣの逆数を乗算することにより、デポジット量の
補正をした今回のＶＶＴ進角速度を算出する。ここに、
ＶＶＴ進角速度とは運転条件が変更された場合、例えば
低負荷運転状態から高負荷運転状態に移行した場合にお
ける新たなＶＶＴ目標変位角に達するまでの速度であ
る。

【００３８】一方、ステップ２２０においてエンジン１
が加速状態ではないと判断すると、ＣＰＵ８１はステッ
プ２４０において定常運転状態かどうかを判断する。Ｃ
ＰＵ８１は定常運転状態と判断すると、ステップ２５０
において、ＶＶＴ目標変位角（ＶＶＴＢ）を以下の式に
従って算出する。

【００３９】ＶＶＴＢ＝ＶＶＴＢ０＊１／ＫＤＰＣ すなわち、ＣＰＵ８１は前回のＶＶＴ目標変位角０に更
新された最新のデポジット量学習値ＫＤＰＣの逆数を乗
算することにより、デポジット量の補正をした今回のＶ
ＶＴ目標変位角を算出する。ＣＰＵ８１はステップ２６
０においてステップ２３０及びステップ２５０で得た今
回のＶＶＴ進角速度及びＶＶＴ目標変位角をバックアッ
プＲＡＭ８４に記憶させる。そして、ＣＰＵ８１はステ
ップ２７０において今回のＶＶＴ目標変位角及びＶＶＴ
進角速度の値に基づいて制御を実行する。本実施の形態
ではステップ２２０及びステップ２４０の処理を実行す
るＣＰＵ８１が本発明の過渡状態検出手段に相当する。

【００４０】ここに、ある運転状態において従来のデポ
ジット量学習値ＫＤＰＣによる補正をしない場合のＶＶ
Ｔ制御の概念を図７の実線で示す。すなわち、この従来
のＶＶＴ制御ではＰ１なるＶＶＴ目標変位角で（Ｔ１−
Ｔ０）時間定常運転走行する。次いで、所定負荷下にお
いて加速運転状態に移行し、（Ｔ２−Ｔ１）時間の後Ｐ
２なるＶＶＴ目標変位角に達し、その負荷を維持した状
態で再び定常運転走行に移行する。

【００４１】ところで、加速運転時においてはバルブオ
ーバーラップ量を増加させるためＶＶＴ進角速度は急激
に変化する。すなわち、ＶＶＴ進角に伴うエンジン１の
体積効率は増加し、燃料供給量も増加する。この従来の
ＶＶＴ制御においてはＣＰＵは所定負荷に応じたＶＶＴ
進角速度ｔ１を各種パラメータに基づいて算出してい
る。しかし、デポジットが堆積している場合にはデポジ
ットへの燃料の吸着が生じ、体積効率に応じた燃料供給
速度とＣＰＵが計算するＶＶＴ進角速度とのバランスが
崩れる。すなわち、目標空燃比に対して燃焼室に供給さ
れる混合気は局所的にリーンになってしまう。従って、
要求される点火プラグの点火時期に対してずれが生じノ
ッキングが発生してしまう場合があった。

【００４２】また、デポジットがピストンや燃焼室内に
堆積すると燃焼室容積が減少し、デポジットが堆積して
いない場合に比べ圧縮比が高くなってしまう。特に最近
のエンジンでは高出力、燃費の向上のためにノッキング
が生ずる限界近くまで点火プラグの点火時期を進めてい
る。従って、デポジットの堆積に基づく圧縮比増加が考
慮されない従来のＶＶＴ制御においては限界を超えてノ
ッキングが発生してしまう。

【００４３】一方、同条件下の運転状態においてデポジ
ット量学習値ＫＤＰＣによる補正をした本実施の形態の
ＶＶＴ制御の概念を図７の破線で示す。本実施の形態の
ＶＶＴ制御におけるＶＶＴ進角速度ｔ２ではステップ２
３０の処理によってＶＶＴ進角速度ｔ１と比較して遅延
する。すなわち、ＶＶＴ目標変位角に達するまでに従来
のＶＶＴ制御と変位量はほぼ同じであるにもかかわら
ず、変位時間は（Ｔ３−Ｔ２）時間だけ長くなってい
る。従って、デポジットへの燃料の吸着による燃料供給
速度遅延に応じてＶＶＴ進角速度も遅延するため、加速
運転時において空燃比Ａ／Ｆはリーンにならずノッキン
グが発生しにくくなる。

【００４４】また、ステップ２５０の処理によってＶＶ
Ｔ目標変位角は（Ｔ１−Ｔ０）時間においてはＰ１から
ｐ１へ、（Ｔ３＋ｎ）時間以降においてはＰ２からｐ２
へとそれぞれ遅角側に変更される。従って、圧縮比が下
がるため定常運転時におけるノッキングの発生が防止さ
れる。尚、本実施の形態のＶＶＴ制御では（Ｔ２−Ｔ
１）時間における加速によって上記ステップ２４０の処
理が行われてＶＶＴ目標変位角が前回より遅延するた
め、厳密には（Ｐ１−ｐ１）＞（Ｐ２−ｐ２）となる。

【００４５】一方、ＣＰＵ８１はステップ２００でＶＶ
Ｔ目標変位角が変化していないと判断した場合にはステ
ップ２８０で前回のＶＶＴ進角速度及びＶＶＴ目標変位
角を保持し、ステップ２６０に移行する。また、ＣＰＵ
８１はステップ２１０でデポジット量学習値ＫＤＰＣが
しきい値Ｎ以下と判断すると同様にステップ２８０に移
行する。また、ステップ２４０において定常運転状態で
はないと判断された場合、すなわち減速運転状態の場合
には、ＣＰＵ８１はステップ２９０で他の処理を行う。
本実施の形態ではこの「デポジット量学習ルーチン」の
処理を実行するＣＰＵ８１が本発明の開閉特性変更手段
に相当する。

【００４６】以上説明したように、本実施の形態の内燃
機関のバルブ特性制御装置によれば、次のような効果が
奏される。 （１）ＣＰＵ８１は加速運転時において、デポジット量
学習値ＫＤＰＣに基づいてＶＶＴ進角速度を遅くするよ
うにしたため、ＶＶＴ２５に対してデポジット付着量に
応じた最適な制御を行うことができ、従来問題であった
ノッキングの発生が防止される。また、ＣＰＵ８１は定
常運転時において、デポジット量学習値ＫＤＰＣに基づ
いてＶＶＴ目標変位角を変更するようにしたため、ＶＶ
Ｔ２５に対してデポジット付着量に応じた最適な制御を
行うことができ、従来問題であったノッキングの発生が
防止される。特に、デポジット量についてはステップ１
００〜１３０に至るデポジット量学習ルーチンによっ
て、常に最新の学習値ＫＤＰＣが得られ、推定されるデ
ポジット量の堆積量に応じた最適な学習値ＫＤＰＣを補
正値として使用することができる。

【００４７】（２）デポジット量学習値ＫＤＰＣは常に
前回の学習値ＫＤＰＣを更新してバックアップＲＡＭ８
４に記憶させているため、エンジン１を一旦停止させて
も、次回の運転時には最新の学習値ＫＤＰＣで制御する
ことができる。

【００４８】（３）デポジット量学習値ＫＤＰＣはステ
ップ２１０においてしきい値ｎまではパラメータとしな
いような制御となっている。従って、ある程度のデポジ
ットが堆積しなければデポジット量を無視した制御も可
能となる。

【００４９】尚、この発明は次のような別の実施形態に
具体化することもできる。以下の別の実施形態でも、前
記実施形態と同等の作用及び効果を得ることができる。 （１）上記実施形態では、デポジット量学習値ＫＤＰＣ
に基づいて補正されたＶＶＴ進角速度及びＶＶＴ目標変
位角はステップ２６０でバックアップＲＡＭ８４に記憶
させるようにしていた。これを、バックアップＲＡＭ８
４に記憶させずに直接実行させるようにしてもよい。こ
うすれば、ＣＰＵ８２の処理速度が向上する。

【００５０】（２）上記実施形態では、バルブ特性とし
て吸気バルブ８のバルブタイミングを変更するようにし
た。これに対して、排気バルブ９のバルブタイミングの
みを変更するようにしてもよく、両バルブ８，９のバル
ブタイミングを変更してもよい。また、吸気バルブ８又
は排気バルブ９のバルブリフト量を変更するようにして
もよい。バルブリフト量を変更する場合には、ＲＯＭ８
２に目標のバルブリフト量と実際のバルブリフト量が一
致した状態の関数データマップを基準として、目標のバ
ルブリフト量に対する実際のバルブリフト量の偏差の大
きさによって複数の関数データマップが設定される。こ
れらの構成により、エンジン１の運転状態をより広範囲
に調節することができる。

【００５１】（３）上記実施形態では、インナキャップ
４５とカバー３５との間に両者４５，３５に対して噛合
するリングギア４８を備えたＶＶＴ２５を用いた。これ
に対して、本発明をロータリー式の可変機構に具体化し
てもよい。

【００５２】（４）上記実施の形態では酸素センサ７５
により検出される排気ガス中の特定成分は酸素Ｏｘであ
った。しかし、酸素Ｏｘ以外の特定成分を検出するよう
にしてもよい。

【００５３】更に、上記実施形態には、特許請求の範囲
に記載した技術的思想に係る次の実施態様が含まれるこ
とを、以下にその効果と共に記載する。 （ａ）請求項１〜３の発明において、デポジット量学習
手段により学習された今回の学習値をバックアップ機能
を有する記憶手段（上記実施の形態ではバックアップＲ
ＡＭ８４）を備えた内燃機関のバルブ特性制御装置。こ
の構成では、一旦機関を停止させても、次回の運転時に
は最新の学習値ＫＤＰＣで制御することができる。

【００５４】（ｂ）過渡運転時とは特に加速運転時であ
る請求項１の内燃機関のバルブ特性制御装置。この構成
では、加速運転時における体積効率の変化速度が遅くな
って燃料供給が変化に追随できるようになるため、デポ
ジットによる燃料吸着に基づくＶＶＴ制御の不具合が生
じない。

【００５５】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、可変バ
ルブタイミング機構の開閉特性をデポジットの推定付着
量を学習したデポジット量学習値を補正パラメータとす
るため、デポジットに応じた最適なＶＶＴ制御をするこ
とが可能である。

【００５６】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加え、デポジット量学習学習値に
基づいて前記可変バルブタイミング機構の目標変位角を
遅角側に変更させたため、圧縮比が下がりノッキングの
発生が防止される。

【００５７】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
又は２に記載の発明の効果に加え、加速運転状態におけ
る体積効率の変化速度が遅くなって燃料供給が変化に追
随できるようになるため、ノッキングの発生が防止され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態のエンジンの概略構成
図。

【図２】 本発明のＶＶＴを示す断面図。

【図３】 バルブオーバラップの変化を示す説明図。

【図４】 ＥＣＵの構成を示すブロック図。

【図５】 「デポジット量学習ルーチン」を示すフロー
チャート。

【図６】 「ＶＶＴ制御ルーチン」を示すフローチャー
ト。

【図７】 目標変位角と時間との関係を示すグラフ。

【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、１６…燃料噴射手段としてのインジェクタ、２５…
可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）、７２…スロット
ルセンサ、７３…吸気圧センサ、７４…水温センサ、７
５…酸素センサ、７６…回転速度センサ、（７２〜７６
は運転状態検出手段を構成する。）、８１…ＣＰＵ（８
１はデポジット量学習手段、開閉特性変更手段を構成す
る。）、８４…記憶手段としてのバックアップＲＡＭ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 13/02 F01L 13/00 301 F02D 41/04 320 F02D 41/04 330 F02D 45/00 340

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気或いは排気バルブの少なくとも一方
   のバルブの作動タイミングを調整することのできる可変
   バルブタイミング機構と、 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、 前記内燃機関からその排気系に排出される排気ガスの特
   定成分の濃度を検出するための濃度検出手段と、 前記運転状態検出手段と濃度検出手段との検出結果に基
   づいて内燃機関内に供給される混合気の過渡運転時の空
   燃比を演算し、その結果に基づいて吸気系におけるデポ
   ジットの推定付着量を学習するデポジット量学習手段と
   を有し、 同デポジット量学習手段の学習値に基づいて前記可変バ
   ルブタイミング機構の開閉特性を変更する開閉特性変更
   手段を有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】 前記デポジット量学習手段により更新さ
   れた学習値に基づいて前記可変バルブタイミング機構の
   目標変位角を遅角側に変更させる請求項１に記載の内燃
   機関のバルブ特性制御装置。
3. 【請求項３】 前記デポジット量学習手段により更新さ
   れた学習値に基づいて加速運転状態における前記可変バ
   ルブタイミング機構の進角速度を遅延させる請求項１又
   は２に記載の内燃機関のバルブ特性制御装置。