JP4363459B2 - 可変バルブタイミング機構の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気バルブのバルブタイミングと排気バルブのバルブタイミングとをそれぞれ個別に可変とする可変バルブタイミング機構の制御装置に関する。

周知のように、車載等の内燃機関に搭載される機構として、機関バルブ（吸気バルブ、排気バルブ）の開閉弁時期、すなわち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が実用されている。可変バルブタイミング機構を搭載する内燃機関では、機関運転状況に応じて吸排気バルブのバルブオーバーラップ量を調整することで、ポンピングロスの低減や排気エミッションの向上等を図ることができる。

従来、こうした可変バルブタイミング機構の制御装置として、特許文献１〜３に記載のものが提案されている。特許文献１に記載の制御装置では、低温時のようにバルブオーバーラップ量が吸気ポート壁面への燃料付着量の多寡に多大な影響を与える運転条件では、可変バルブタイミング機構の動作速度を低減するようにしている。そしてこれにより、バルブオーバーラップ量の急激な変化を抑制して、ポート壁面への燃料付着量の急増によるオーバーリーンの発生を回避するようにしている。また特許文献２及び３に記載の制御装置では、バルブオーバラップ量を増加させるときには、バルブオーバーラップ量を減少させるときに比してバルブタイミングの変化率を低く抑えることで、バルブオーバーラップ量の急増に伴う内部ＥＧＲの増大や、壁面燃料付着量の増大によるトルクダウンの発生を抑えるようにしている。
特開２００５−８３２８１号公報 特開２００２−３４９３０１号公報 特開平１０−３３１６７０号公報

ここで吸排気バルブのバルブオーバーラップ量について説明する。ここでは、バルブオーバーラップ量を、吸気バルブの開弁時期から排気バルブの閉弁時期までのクランク角、より厳密には、排気バルブの閉弁時のクランク角から吸気バルブの開弁時のクランク角を減算した値と定義する。例えば図１３（ａ）に示される状態では、吸気バルブの開弁後に排気バルブが閉弁されており、吸気バルブの開弁時期と排気バルブの閉弁時期との間に、双方のバルブが開弁されたバルブオーバーラップ期間が存在する。上記定義によれば、このときのバルブオーバーラップ量は、正の値となる。また、図１３（ｂ）に示される状態では、吸気バルブの開弁と排気バルブの閉弁とが同時に行われており、このときのバルブオーバーラップ量の値は「０」となる。一方、図１３（ｃ）に示される状態では、排気バルブの閉弁後に吸気バルブが開弁されており、排気バルブの閉弁時期と吸気バルブの開弁時期との間に双方のバルブが閉じた期間が存在する。上記定義によれば、このときのバルブオーバーラップ量は、負の値となる。

一般的な内燃機関では、バルブオーバーラップ量が負の値となるようにバルブ特性を設定することは、ほとんど行われていない。ただし、次のような排気バルブの早閉じを実施する内燃機関では、バルブオーバーラップ量が負の状態とされることがある。すなわち、排気バルブの早閉じは、排気バルブの閉弁時期を排気上死点よりも２０°ＣＡほど早い時期に設定することで、シリンダ内に残留した既燃ガスを再圧縮してその温度を高めた上で吸気ポートに吹き返させるために行われる。そして既燃ガスの吹き返しにより、吸気ポート壁面に付着した燃料の霧化や微粒化を促進させるようにしている。このときの吸排気バルブのバルブタイミングは、例えば図１３（ｃ）のように、バルブオーバーラップ量が負の状態となるように設定される。こうした排気バルブの早閉じは、吸気側、排気側の双方に可変バルブタイミング機構をそれぞれ設置することで実現される。

ところでバルブオーバーラップ量が負の状態では、排気バルブの閉弁時期やバルブオーバーラップ量の大きさに応じて、シリンダ内に残留する既燃ガスの量が大きく変化するようになる。そしてシリンダ内の残留既燃ガス量が多くなると、燃焼が緩慢となるため、点火時期のＭＢＴ（Minimum Advance for Best Torque ）点が進角側に移動するようになる。またバルブオーバーラップ量が負の状態では、排気バルブの閉弁時期やバルブオーバーラップ量の大きさに応じて、圧縮端温度が変化するようにもなる。そして圧縮端温度が高くなると、ノッキングが発生し易くなることから、点火時期のノック限界点が遅角側に移動するようにもなる。そのため、バルブオーバーラップ量が負の状態では、排気バルブの閉弁時期やバルブオーバーラップ量により、点火時期のＭＢＴ点やノック限界点により定まる要求点火時期が大きく変化するようになる。

図１４は、ＭＢＴ点によって要求点火時期の定まる低負荷域での吸気バルブのバルブタイミングとバルブオーバーラップ量とによる要求点火時期の変化の態様を示している。なお、ここでは、吸気バルブのバルブタイミングを、バルブタイミングの可変範囲の最遅角位置を基準「０°」としたバルブタイミングの進角量［°］で表わすようにしている。同図に示されるように、バルブオーバーラップ量が負の領域では、バルブオーバーラップ量の減少に応じて要求点火時期が急激に進角側に移動している。

図１５は、ノック限界点によって要求点火時期の定まる高負荷域での吸気バルブのバルブタイミングとバルブオーバーラップ量とによる要求点火時期の変化の態様を示している。同図に示されるように、バルブオーバーラップ量が負の領域では、バルブオーバーラップ量の減少に応じて要求点火時期が急激に遅角側に移動している。

このようにバルブオーバーラップ量が負の状態では、排気バルブの閉弁時期やバルブオーバーラップ量の変化に応じて、要求点火時期が大きく変化するようになっている。そのため、バルブオーバーラップ量が負の状態で吸排気バルブのバルブタイミングを変化させる場合には、バルブタイミングやバルブオーバーラップ量の変化に合せて点火時期を調整する必要がある。ところが、バルブオーバーラップ量が負の状態では、バルブオーバーラップ量が一定、或いは排気バルブのバルブタイミングが一定であっても、要求点火時期は一定にはならないようになっている。また吸気側、排気側の可変バルブタイミング機構を同時に動作させた場合、両機構の動作速度にばらつきがあるため、両機構の動作中にバルブオーバーラップ量は複雑に変化してしまう。そのため、バルブオーバーラップ量が負の状態における吸排気バルブのバルブタイミングの変更過程での要求点火時期の変化は予測し難いものとなる。したがって、バルブオーバーラップ量を正から負へ、或いは負から正へと移行させる際には、バルブタイミングやバルブオーバーラップ量の変化に応じた要求点火時期の変化に合せて点火時期を調整することができなくなり、トルク発生効率の低下やノッキングの発生を招く虞がある。

なお、上記従来の技術はいずれも、バルブオーバーラップ量が「０」又は正の状態でのバルブタイミング制御を前提としたものであり、バルブオーバーラップ量が負の状態でのバルブタイミング制御については特に言及されていないものとなっている。

本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、バルブオーバーラップ量が負の状態でも、点火時期の最適化を容易に行うことのできる可変バルブタイミング機構の制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果を記載する。
請求項１に記載の発明は、吸気バルブのバルブタイミングと排気バルブのバルブタイミングとをそれぞれ個別に可変とする可変バルブタイミング機構の制御装置において、バルブオーバーラップ量を負から正へと移行させるときには、前記バルブオーバーラップ量が「０」となるまでは、前記吸気バルブのバルブタイミングを固定して前記排気バルブのバルブタイミングのみを変更し、前記バルブオーバーラップ量が「０」となった後に、前記吸気バルブのバルブタイミングの変更を開始する一方、前記バルブオーバーラップ量を正から負と移行させるときには、前記吸気バルブのバルブタイミングの変更が完了される迄は、前記バルブオーバーラップ量を「０」以上に保持するように前記排気バルブのバルブタイミングの変更を制限することで、前記バルブオーバーラップ量が負となっているときには、前記吸気バルブのバルブタイミングの変更を禁止し、前記排気バルブのバルブタイミングのみを変更することをその要旨としている。

上記構成では、バルブオーバーラップ量が負の領域では、排気バルブのバルブタイミングのみが変更されるようなる。そのため、バルブオーバーラップ量が負の領域においても要求点火時期は複雑に変化しないようにすることができる。したがって、上記構成によれば、バルブオーバーラップ量が負の状態でも、点火時期の最適化を容易に行うことができるようになる。

ここで、バルブオーバーラップ量の負から正への移行に際しての、バルブオーバーラップ量が負の領域における吸気バルブのバルブタイミングの変更の禁止は、バルブオーバーラップ量が負の状態から正の状態へと移行させるときに、吸気バルブのバルブタイミングの変更を制限することで行うことができる。より具体的には、バルブオーバーラップ量が「０」となるまでは、吸気バルブのバルブタイミングを固定して排気バルブのバルブタイミングのみを変更し、バルブオーバーラップ量が「０」となった後に、前記吸気バルブのバルブタイミングの変更を開始するようにすることで行うことができる。

またバルブオーバーラップ量の正から負への移行に際しての、バルブオーバーラップ量が負の領域における吸気バルブのバルブタイミングの変更の禁止は、バルブオーバーラップ量が正の状態から負の状態へと移行させるときに、排気バルブのバルブタイミングの変更を制限することで行うことができる。より具体的には、吸気バルブのバルブタイミングの変更が完了される迄は、バルブオーバーラップ量を「０」以上に保持するように排気バルブのバルブタイミングの変更を制限することで行うことができる。

一方、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置において、内燃機関が急減速中であるときには、排気バルブのバルブタイミングの変更についての制限を解除することをその要旨としている。

上記構成では、急減速時には、吸排気バルブのバルブタイミングのいずれの変更も制限されることなく行われるようになるため、可能な限り速やかに吸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。そのため、急減速の直後に内燃機関が停止された場合にも、吸排気バルブを、良好な始動性を確保可能なバルブタイミングとしておくことができるようになる。

以下、本発明の可変バルブタイミング機構の制御装置を具体化した一実施形態を、図１〜図１２を参照して詳細に説明する。
本実施形態の可変バルブタイミング機構の制御装置では、バルブオーバーラップ量が負から正へと、或いは正から負へと移行される過渡時に、吸気バルブ、或いは排気バルブのバルブタイミングの変更を制限することで、バルブオーバーラップ量が負となっているときの吸気バルブのバルブタイミングの変更を禁止するようにしている。そしてこれにより、バルブオーバーラップ量が負の状態における要求点火時期の変化が複雑とならないようにして、正・負間のバルブオーバーラップ量の移行過程での点火時期の調整を容易とするようにしている。

図１は、こうした本実施形態の全体構成を示している。同図に示すように、内燃機関１のシリンダヘッドには、吸気バルブを開閉弁させる吸気カムの設けられた吸気カムシャフト２と、排気バルブを開閉弁させる排気カムの設けられた排気カムシャフト３とが回転可能に軸支されている。これら吸気カムシャフト２及び排気カムシャフト３の端部には、吸気側及び排気側の可変バルブタイミング機構４、５がそれぞれ設けられている。これら可変バルブタイミング機構４、５は、油圧により動作され、機関出力軸であるクランクシャフトに対する吸気カムシャフト２及び排気カムシャフト３の相対回転位相を変化させることで、吸気バルブ及び排気バルブのバルブタイミングを可変とするように構成されている。

こうした可変バルブタイミング機構４、５の動作は、エンジン制御を司る電子制御装置１０により制御されている。電子制御装置１０は、エンジン制御に係る各種演算処理を実施する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、制御用のプログラムやデータの記憶された読取専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果などを一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び外部との信号の送受を行う入出力ポートを備えて構成されている。

電子制御装置１０の入力ポートには、吸気カムシャフト２の回転位相（吸気カム角）を検出する吸気側カム角センサ１１、排気カムシャフト３の回転位相（排気カム角）を検出する排気側カム角センサ１２、上記クランクシャフトの回転位相（クランク角）を検出するクランク角センサ１３が接続されている。電子制御装置１０は、これらのセンサ（１１〜１３）の吸気カム角、排気カム角及びクランク角の検出信号から、吸排気バルブのバルブタイミングをそれぞれ検出するようにしている。また電子制御装置１０は、クランク角センサ１３の検出信号より、内燃機関１の回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出するようにもしている。なお電子制御装置１０の入力ポートには、内燃機関１の吸入空気量ＧＡを検出するエアフローメータ１４やアクセルペダルの操作量（アクセル操作量ＡＣＣＰ）を検出するアクセルセンサ１５など、機関運転状況を検出する各種のセンサが接続されてもいる。

一方、電子制御装置１０の出力ポートには、吸気側、及び排気側の可変バルブタイミング機構４、５の動作油圧を調整する吸気側、排気側の油圧制御弁（ＯＣＶ）６、７がそれぞれ接続されている。そして電子制御装置１０は、これら油圧制御弁６、７の制御を通じて、可変バルブタイミング機構４、５の動作を制御し、吸排気バルブのバルブタイミングをそれぞれ個別に可変制御するようにしている。図２は、こうした可変バルブタイミング機構４、５による吸排気バルブのバルブタイミングの変更態様を示している。

電子制御装置１０による吸排気バルブのバルブタイミング制御は、基本的には次の態様で行われる。すなわち、電子制御装置１０は、そのＲＯＭ内に記憶された演算マップを用い、機関回転速度ＮＥや吸入空気量ＧＡなどに基いて、バルブオーバーラップ量及び吸気バルブのバルブタイミングの目標値である目標オーバーラップ量ＯＬＴ、及び目標吸気バルブタイミングＩｎＶＴＴをそれぞれ算出する。そして電子制御装置１０は、実際の吸気バルブのバルブタイミング（実吸気バルブタイミングＩｎＶＴ）が最終的に目標吸気バルブタイミングＩｎＶＴＴとなるように、吸気側の可変バルブタイミング機構４の動作をフィードバック制御する。その一方、電子制御装置１０は、実際のバルブオーバーラップ量（実オーバーラップ量ＯＬ）が最終的に目標オーバーラップ量ＯＬＴとなるように、排気側の可変バルブタイミング機構５の動作をフィードバック制御する。以上により、吸排気バルブのバルブタイミングやバルブオーバーラップ量が機関運転状況に応じた最適値に調整されている。

なお、本実施形態の制御装置では、吸気バルブのバルブタイミングは、同吸気バルブのバルブタイミングの変更範囲の最遅角位置を基準「０°」としたバルブタイミングの進角量（クランク角［°］）にて表わすようにしている。またバルブオーバーラップ量は、排気バルブの閉弁時のクランク角から吸気バルブの開弁時のクランク角を減算した値として表わすようにしている。そのため、吸気バルブの開弁前に排気バルブが閉弁されて、排気バルブの閉弁時期と吸気バルブの開弁時期との間に双方のバルブが共に閉じられた期間が存在するときには、バルブオーバーラップ量は負の値を取るようになっている。

ところで、本実施形態の制御装置では、内燃機関１の始動時やアイドル時には、排気バルブの早閉じを実施するようにしている。このときの吸排気バルブのバルブタイミングは、図３に示すように設定される。すなわち、このときの吸気バルブのバルブタイミング（実吸気バルブタイミングＩｎＶＴ）は、その最遅角位置である「０°」に設定される。また、このときのバルブオーバーラップ量（実オーバーラップ量ＯＬ）は、その可変範囲の最小値である初期値ＯＬinit（＜０°）に設定されるようになっている。そしてこれにより、排気バルブの閉弁時期を排気上死点から２０°ほど進角側として、シリンダ内に残留した既燃ガスの再圧縮を行うことでその温度を高めた上で、吸気ポートへ吹き返させるようにしている。そしてその既燃ガスの吹き返しにより、吸気ポート壁面に付着した燃料の霧化や微粒化を促進させるようにしている。なお、本実施形態の適用される内燃機関１では、こうした始動時及びアイドル時以外は、バルブオーバーラップ量が「０」若しくは正となるようにバルブタイミングが設定されている。

さて、上述したように本実施形態では、バルブオーバーラップ量が負から正へと、或いは正から負へと変更される過渡時には、吸気バルブ、或いは排気バルブのバルブタイミングの変更を制限することで、バルブオーバーラップ量が負となっているときの吸気バルブのバルブタイミングの変更を禁止するようにしている。以下、本実施形態におけるバルブオーバーラップ量が正負を跨ぐ過渡時のバルブタイミング制御の詳細を説明する。

まずバルブオーバーラップ量が負から正へと移行する過渡時におけるバルブタイミング制御について説明する。図４に、このときの吸気バルブタイミングの指令値及び実値、バルブオーバーラップ量の指令値及び実値の推移を示す。同図４では、バルブオーバーラップ量が図５（ａ）のような負の状態から図５（ｄ）のような正の状態へと移行させるときの上記各パラメータの推移が示されている。なお、図５（ａ）の状態では、実吸気バルブタイミングＩｎＶＴは最遅角位置（「０°」）に、実オーバーラップ量ＯＬは上記初期値ＯＬinitにそれぞれ設定されている。

まず電子制御装置１０は、負から正へのバルブオーバーラップ量の移行を開始する時刻ｔ１には、吸気バルブタイミング指令値ｔＩｎＶＴは「０°」に保持したまま、オーバーラップ量指令値ｔＯＬのみを、機関運転状況に応じた最終的な目標値とするようにしている。そして電子制御装置１０は、実オーバーラップ量ＯＬが「０」となった時刻ｔ２において、吸気バルブタイミング指令値ｔＩｎＶＴを、機関運転状況に応じた最終的な目標値とするようにしている。

そのため、負から正へのバルブオーバーラップ量の移行が開始される時刻ｔ１から実オーバーラップ量が「０」となる時刻ｔ２までの期間は、図５（ｂ）に示すように、吸気バルブのバルブタイミングが「０°」に固定されたまま、排気バルブのバルブタイミングのみが変更されて、実オーバーラップ量ＯＬが増加されるようになる。そしてその時刻ｔ２から上記正へのバルブオーバーラップ量の移行が完了する時刻ｔ３までの期間は、図５（ｃ）に示すように、吸気バルブのバルブタイミングの変更も行われるようになる。

続いてバルブオーバーラップ量が正から負へと移行する過渡時におけるバルブタイミング制御について説明する。図６に、このときの吸気バルブタイミングの指令値及び実値、バルブオーバーラップ量の指令値及び実値の推移を示す。同図４では、バルブオーバーラップ量が図７（ａ）のような正の状態から図７（ｄ）のような負の状態へと移行させるときの上記各パラメータの推移が示されている。なお、図７（ｄ）の状態では、実吸気バルブタイミングＩｎＶＴは最遅角位置（「０°」）に、実オーバーラップ量ＯＬは上記初期値ＯＬinitにそれぞれ設定されている。

このときの電子制御装置１０はまず、正から負へのバルブオーバーラップ量の移行を開始する時刻ｔ４に、吸気バルブタイミング指令値ｔＩｎＶＴを、その最終的な目標値である最遅角位置「０°」とする。ただし、この時点では、オーバーラップ量指令値ｔＯＬは、その最終的な目標値である初期値ＯＬinitではなく、「０」とされる。そして実吸気バルブタイミングＩｎＶＴが「０°」となり、吸気バルブのバルブタイミングの変更が完了した時刻ｔ５になって、電子制御装置１０は、オーバーラップ量指令値ｔＯＬをその最終的な目標値である初期値ＯＬinitに設定するようにしている。

そのため、正から負へのバルブオーバーラップ量の移行が開始される時刻ｔ４から吸気バルブのバルブタイミングの変更が完了する時刻ｔ５までの期間は、図７（ｂ）に示すように、排気バルブのバルブタイミングの変更は、実オーバーラップ量ＯＬが「０」以上に保持される範囲内に制限されるようになる。そしてその時刻ｔ５から上記負へのバルブオーバーラップ量の移行が完了する時刻ｔ６までの期間は、図７（ｃ）に示すように、吸気バルブのバルブタイミングを固定したまま、排気バルブのバルブタイミングの変更のみが行われるようになる。

このように本実施形態では、バルブオーバーラップ量の負から正への移行時、及び正から負への移行時のいずれにおいても、実オーバーラップ量ＯＬが負の状態では、吸気バルブのバルブタイミングの変更を禁止して、排気バルブのバルブタイミングのみを変更するようにしている。そのため、バルブオーバーラップ量が負の状態での要求点火時期の変化を単純で予測可能なものとすることができる。

図８は、軽負荷域での負から正、及び正から負へのバルブオーバーラップ量の移行に伴う要求点火時期の推移を示している。また図９は、高負荷域での負から正、及び正から負へのバルブオーバーラップ量の移行に伴う要求点火時期の推移を示している。上記のように本実施形態では、バルブオーバーラップ量が負の状態では、排気バルブのバルブタイミングの変更のみが行われる。そのため、これら図に示されるように、軽負荷域、高負荷域のいずれにおいても、バルブオーバーラップ量が負の領域での要求点火時期の変化は単調なものとなり、点火時期の調整を容易に行うことができるようになっている。

なお、本実施形態では、内燃機関１の急減速中に限り、上記のような正から負へのバルブオーバーラップ量の過渡時における排気バルブのバルブタイミング変更の制限を行わないようにしている。すなわち、内燃機関１の急減速中に、バルブオーバーラップ量の正から負への移行要求がなされたときには、図１０に示すように、移行要求のなされた時刻ｔ７に、吸気バルブタイミング指令値ｔＩｎＶＴ、及びオーバーラップ量指令値ｔＯＬを双方共に最終的な目標値とするようにしている。そのため、このときには、図１１（ａ）〜（ｃ）に示されるように、一切制限を受けずにバルブオーバーラップ量の変更が行われるようになる。こうした場合、移行期間中、吸気側、排気側の可変バルブタイミング機構４、５のいずれにも動作の制限がなされないため、移行の開始（図１０の時刻ｔ７）から移行の完了（図１０の時刻ｔ９）までの時間を最小限に短縮することができる。

こうした制御を行う理由は、次の通りである。すなわち、内燃機関１の停止時には、次回の始動のため、吸排気バルブのバルブタイミングを良好な低温始動性を確保可能な初期状態、すなわち実吸気バルブタイミングＩｎＶＴが「０°」で、実オーバーラップ量ＯＬが上記初期値ＯＬinitの状態とする必要がある。ここで急減速の直後に内燃機関１が停止された場合、上記のような排気側の可変バルブタイミング機構５の動作制限を行うと、バルブタイミングの変更がその分遅れるため、内燃機関１の停止までに吸排気バルブのバルブタイミングを初期状態とすることができなくなってしまう虞がある。そのため、本実施形態では、急減速中には、動作制限を行わず、吸排気バルブのバルブタイミングを可能な限り速やかに初期状態に移行させるようにしている。

図１２は、こうした本実施形態の可変バルブタイミング機構の制御装置に採用される「バルブタイミング制御ルーチン」のフローチャートを示している。本ルーチンは、電子制御装置１０により、内燃機関１の運転中、周期的に繰り返し実行されている。

さて本ルーチンが開始されると、電子制御装置１０はまずステップＳ１２０１において、可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）の作動条件が成立しているか否かを確認する。この作動条件は、内燃機関１の始動が完了していること、暖機が完了していること、などとなっている。ここで作動条件が未だ成立していなければ（Ｓ１２０１：ＮＯ）、電子制御装置１０は、ステップＳ１２０２において、吸気バルブタイミング指令値ｔＩｎＶＴを「０」に、オーバーラップ量指令値ｔＯＬを初期値ＯＬinitに設定して本ルーチンを一旦終了する。

作動条件が成立している場合（Ｓ１２０１：ＹＥＳ）、電子制御装置１０は、ステップＳ１２０３において、目標オーバーラップ量ＯＬＴが正負を跨ぐ過渡時であるか否かを確認する。ここでそうした過渡時になければ（Ｓ１２０３：ＮＯ）、電子制御装置１０は、処理をステップＳ１２０４に移行する。そして電子制御装置１０はそのステップＳ１２０４において、吸気バルブタイミング指令値ｔＩｎＶＴに上述の演算マップより算出された目標吸気バルブタイミングＩｎＶＴＴを、オーバーラップ量指令値ｔＯＬに同じく上述の演算マップより算出された目標オーバーラップ量ＯＬＴをそれぞれ設定して本ルーチンを一旦終了する。

一方、上記のような過渡時であれば（Ｓ１２０４：ＹＥＳ）、電子制御装置１０はステップＳ１２０５において、目標オーバーラップ量ＯＬＴが負から正へと移行する過渡時であるか否かを確認する。ここでそうした過渡時にあれば、すなわち目標オーバーラップ量ＯＬＴが正であり、実オーバーラップ量ＯＬが負であれば（Ｓ１２０５：ＹＥＳ）、電子制御装置１０は処理をステップＳ１２０６に移行する。一方、そうでなければ、すなわち目標オーバーラップ量ＯＬＴが負であり、実オーバーラップ量ＯＬが正であれば（Ｓ１２０５：ＹＥＳ）、電子制御装置１０は処理をステップＳ１２１０に移行する。

ステップＳ１２０６に処理が移行すると電子制御装置１０は、同ステップＳ１２０６において、オーバーラップ量指令値ｔＯＬを、上記演算マップより算出された目標オーバーラップ量ＯＬＴに設定する。そして電子制御装置１０は続くステップＳ１２０７で、実オーバーラップ量ＯＬが「０」未満であるか否かを確認し、そうであれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１２０８にて吸気バルブタイミング指令値ｔＩｎＶＴを「０°」に設定する。また実オーバーラップ量ＯＬが「０」以上であれば（Ｓ１２０７：ＮＯ）、吸気バルブタイミング指令値ｔＩｎＶＴを、上記演算マップより算出された目標吸気バルブタイミングＩｎＶＴＴに設定する。そしてステップＳ１２０８又はステップＳ１２０９のいずれかにおいて、吸気バルブタイミング指令値ｔＩｎＶＴを設定した後、電子制御装置１０は本ルーチンの処理を一旦終了する。

一方、ステップＳ１２１０に処理が移行すると、電子制御装置１０は、同ステップＳ１２１０において、急減速時であるか否かを確認する。ここで急減速時であれば（Ｓ１２１０：ＹＥＳ）、電子制御装置１０は、ステップＳ１２１１にて、吸気バルブタイミング指令値ｔＩｎＶＴを「０°」に、オーバーラップ量指令値ｔＯＬを上記初期値ＯＬinitそれぞれ設定して本ルーチンを一旦終了する。

一方、急減速時でなければ（Ｓ１２１０：ＮＯ）、電子制御装置１０は、ステップＳ１２１２において、吸気バルブタイミング指令値ｔＩｎＶＴを「０°」に設定する。そして続くステップＳ１２１３において、実吸気バルブタイミングＩｎＶＴが「０」であるか否かを確認し、そうであれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１２１４においてオーバーラップ量指令値ｔＯＬを上記初期値ＯＬinitに設定し、そうでなければ（ＮＯ）、ステップＳ１２１５においてオーバーラップ量指令値ｔＯＬを「０」に設定する。こうしてステップＳ１２１４，Ｓ１２１５のいずれかにおいてオーバーラップ量指令値ｔＯＬを設定した後、電子制御装置１０は本ルーチンを一旦終了する。

以上説明した本実施形態の可変バルブタイミング機構の制御装置によれば、次の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、バルブオーバーラップ量が負となっているときには、吸気バルブのバルブタイミングの変更を禁止し、排気バルブのバルブタイミングのみを変更するようにしている。具体的には、バルブオーバーラップ量を負から正へと移行させるときには、バルブオーバーラップ量が「０」となるまでは、吸気バルブのバルブタイミングを固定して排気バルブのバルブタイミングのみを変更し、バルブオーバーラップ量が「０」となった後に、前記吸気バルブのバルブタイミングの変更を開始するようにしている。またバルブオーバーラップ量を正から負へと移行させるときには、吸気バルブのバルブタイミングの変更が完了される迄は、バルブオーバーラップ量を「０」以上に保持するように排気バルブのバルブタイミングの変更を制限するようにしている。すなわち、バルブオーバーラップ量が負の領域では、吸気バルブのバルブタイミングを「０°」に固定し、排気バルブのバルブタイミングのみを変更するようにしている。そのため、バルブオーバーラップ量が負の領域においても要求点火時期は複雑に変化しないようになる。したがって本実施形態によれば、バルブオーバーラップ量が負の状態でも、点火時期の最適化を容易に行うことができるようになる。

（２）本実施形態では、内燃機関１が急減速中であるときには、正から負へのバルブオーバーラップ量の移行に際しての排気バルブのバルブタイミングの変更制限を解除するようにしている。そのため、急減速時には、吸排気バルブのバルブタイミングを可能な限り速やかに初期状態とすることができ、たとえ急減速後に内燃機関１が停止されても、停止時に吸排気バルブのバルブタイミングを、良好な低温始動性を確保可能な初期状態とすることができる。

なお上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、可変バルブタイミング機構４、５として油圧動作式の機構を採用していたが、本発明は、電動式等、油圧以外の動作方式の可変バルブタイミング機構を採用する場合にも適用することができる。

・上記実施形態では、急減速時には、正から負へのバルブオーバーラップ量の移行に際しての排気バルブのバルブタイミングの変更制限を解除するようにしていたが、内燃機関１の停止前に吸排気バルブのバルブタイミングを初期状態としておく必要がない場合には、上記のような変更制限の解除を割愛するようにしても良い。例えば内燃機関１の停止後に可変バルブタイミング機構４、５を動作させて吸排気バルブのバルブタイミングを初期状態とする場合などには、上記のような変更制限の解除を割愛することができる。

・上記実施形態では、正から負へのバルブオーバーラップ量の移行、及び負から正へのバルブオーバーラップ量の移行のそれぞれについて、吸気バルブ或いは排気バルブのバルブタイミングの変更制限を行うようにしていたが、そうした変更制限を、正から負への移行時のみ、或いは負から正への移行時のみ行うようにしても良い。

・上記実施形態では、バルブオーバーラップ量が負の領域では、吸気バルブのバルブタイミングの変更を禁止し、排気バルブのバルブタイミングのみを変更するようにしていたが、排気バルブのバルブタイミングの変更を禁止し、吸気バルブのバルブタイミングのみを変更するようにしても良い。そうした場合にも、バルブオーバーラップ量が負の領域において要求点火時期は複雑に変化しないようにすることができ、バルブオーバーラップ量が負の状態でも、点火時期の最適化を容易に行うことができるようになる。

本発明の一実施形態についてその可変バルブタイミング機構の斜視構造とその制御系の模式構造とを併せ示す図。 同実施形態での吸排気バルブのバルブタイミングの変更態様を示す図。 同実施形態の吸排気バルブのバルブタイミングの初期状態を示す図。 同実施形態での負から正へのバルブオーバーラップ量の移行時のバルブタイミング制御の態様を示すタイムチャート。 （ａ）〜（ｄ）同実施形態での負から正へのバルブオーバーラップ量の移行時の吸排気バルブのバルブタイミングの推移を示す図。 同実施形態での正から負へのバルブオーバーラップ量の移行時のバルブタイミング制御の態様を示すタイムチャート。 （ａ）〜（ｄ）同実施形態での負から正へのバルブオーバーラップ量の移行時の吸排気バルブのバルブタイミングの推移を示す図。 同実施形態での軽負荷域における負から正、及び正から負へのバルブオーバーラップ量の移行に伴う要求点火時期の推移を示す図。 同実施形態での高負荷域における負から正、及び正から負へのバルブオーバーラップ量の移行に伴う要求点火時期の推移を示す図。 同実施形態での急減速中におけるバルブタイミング制御の態様を示すタイムチャート。 （ａ）〜（ｃ）同実施形態での急減速中における吸排気バルブのバルブタイミングの推移を示す図。 同実施形態に適用されるバルブタイミング制御ルーチンのフローチャート。 バルブオーバーラップ量が（ａ）正の状態、（ｂ）「０」の状態及び（ｃ）負の状態のそれぞれにおける吸排気バルブのバルブタイミングを示す図。 軽負荷域における吸気バルブタイミング及びバルブオーバーラップ量に対する要求点火時期の変化態様の一例を示すグラフ。 高負荷域における吸気バルブタイミング及びバルブオーバーラップ量に対する要求点火時期の変化態様の一例を示すグラフ。

符号の説明

１…内燃機関、２…吸気カムシャフト、３…排気カムシャフト、４…吸気側可変バルブタイミング機構、５…排気側可変バルブタイミング機構、６…吸気側油圧制御弁、７…排気側油圧制御弁、１０…電子制御装置、１１…吸気側カム角センサ、１２…排気側カム角センサ、１３…クランク角センサ、１４…エアフローメータ、１５…アクセルセンサ。

Claims (2)

1. 吸気バルブのバルブタイミングと排気バルブのバルブタイミングとをそれぞれ個別に可変とする可変バルブタイミング機構の制御装置において、
   バルブオーバーラップ量を負から正へと移行させるときには、前記バルブオーバーラップ量が「０」となるまでは、前記吸気バルブのバルブタイミングを固定して前記排気バルブのバルブタイミングのみを変更し、前記バルブオーバーラップ量が「０」となった後に、前記吸気バルブのバルブタイミングの変更を開始する一方、前記バルブオーバーラップ量を正から負と移行させるときには、前記吸気バルブのバルブタイミングの変更が完了される迄は、前記バルブオーバーラップ量を「０」以上に保持するように前記排気バルブのバルブタイミングの変更を制限することで、前記バルブオーバーラップ量が負となっているときには、前記吸気バルブのバルブタイミングの変更を禁止し、前記排気バルブのバルブタイミングのみを変更する
   ことを特徴とする可変バルブタイミング機構の制御装置。
2. 内燃機関が急減速中であるときには、前記排気バルブのバルブタイミングの変更についての制限を解除する
   請求項１に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。

Images