JPH10148141A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

内燃機関のバルブタイミング制御装置

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JPH10148141A
JPH10148141A JP8309245A JP30924596A JPH10148141A JP H10148141 A JPH10148141 A JP H10148141A JP 8309245 A JP8309245 A JP 8309245A JP 30924596 A JP30924596 A JP 30924596A JP H10148141 A JPH10148141 A JP H10148141A
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valve
torque fluctuation
internal combustion
valve timing
combustion engine
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Michio Suzuki
道雄 鈴木
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Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】内燃機関の個体差に関わらず、内部ＥＧＲが最
大となるようにトルク変動限界まで、バルブオーバラッ
プを増大することができるため、燃費向上、エミッショ
ン低減効果を増大することができる。 【解決手段】バルブタイミング制御装置はオイル制御弁
（ＯＣＶ）５５の状態に応じて作動する可変バルブタイ
ミング機構( ＶＶＴ) ２５、カムセンサ７８及び電子制
御装置( ＥＣＵ) ８０を備える。ＥＣＵ８０はエンジン
１の回転数センサ７６からの検出信号により、トルク変
動を検出し、トルク変動が大のときは、トルク変動が小
のときよりもバルブオーバラップ量が小となるようにＶ
ＶＴ２５の制御目標値を補正する。

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、内燃機関の吸気
バルブと排気バルブとのバルブオーバラップを運転状態
に応じて連続的に変更制御するようにしたバルブタイミ
ング制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の技術として、例えば、特
開平７−７７０７３号公報に開示された「内燃機関のバ
ルブタイミング制御装置」が知られている。
【０００３】このバルブタイミング制御装置では、機関
の燃焼室に通じる吸気通路及び排気通路が設けられ、吸
気通路には燃料噴射用のインジェクタが設けられてい
る。燃焼室近傍において、吸気通路及び排気通路には各
通路を開閉するための吸気バルブ及び排気バルブが設け
られ、各バルブには個別に駆動するためのアクチュエー
タが設けられている。
【０００４】そして、機関の運転状態を示す各種パラメ
ータの値に応じてインジェクタの駆動を制御することに
より、吸気通路に供給されるべき燃料量が調整される。
又、同じく運転状態を示す各種パラメータの値に応じて
各アクチュエータの駆動を制御することにより、吸気バ
ルブ及び排気バルブのそれぞれの開閉タイミング及び開
閉期間、すなわち、バルブタイミングがそれぞれ調整さ
れる。
【０００５】前記公報に記載の技術では、バルブタイミ
ングを制御することにより、内部ＥＧＲを制御し、燃費
向上、エミッション（ＮＯｘ）の低減を行うようにして
いる。そして、機関の運転状態が所定の運転状態のとき
には、内部ＥＧＲの量が内燃機関の運転状態に応じた所
定値を越えないように、バルブタイミングの制御目標値
に対して制限を加え、内部ＥＧＲに起因する失火の発生
を防止する。
【０００６】従って、内部ＥＧＲの量が過剰になること
はなく、内燃機関の運転状態に応じて内部ＥＧＲにより
有効な排気浄化を行うことができ、内部ＥＧＲに起因す
る失火の発生を防止できるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにバルブタ
イミング制御により、内部ＥＧＲを増加させることによ
って内燃機関の燃費を改良する方法は、例えば吸気バル
ブのバルブタイミングが可変の場合には、進角させてバ
ルブオーバラップを増加させていくと、あるポイントか
ら内燃機関のトルク変動が大きくなり、運転性能（ドラ
イバビリティ）が悪化する。
【０００８】このため、従来はトルク変動が大きくなる
ポイントに対して内燃機関の種々のバラツキ（圧縮比、
タペットクリアランス、動弁系機械加工精度等）、すな
わち個体差を考慮して、このポイントに対し、比較的大
きな余裕代をもってその進角量を決定していた。
【０００９】しかし、上記の種々のバラツキを全て考慮
した場合、余裕代の量は、バルブタイミングの進角量と
してはかなり大きくなり、この余裕代を設けた分、内部
ＥＧＲ量を増大させることはできず、従って、燃費を向
上することはできない。すなわち、バルブタイミング制
御による燃費向上分が目減りする問題があり、又、エミ
ッション（ＮＯｘ）の低減も十分にできない問題があ
る。
【００１０】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、内燃機関の個体差に関わら
ず、内部ＥＧＲが最大となるようにトルク変動限界ま
で、バルブオーバラップを増大することができるため、
燃費向上、エミッション低減効果を増大することができ
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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明は、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、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、前記運転
状態検出手段の検出結果に基づき、バルブタイミングの
制御すべき目標値を算出する制御目標値算出手段と、前
記制御目標値算出手段の算出結果に基づき、前記吸気バ
ルブと前記排気バルブとのバルブオーバラップを連続的
に変更すべく前記可変バルブタイミング機構を駆動制御
する駆動制御手段とを備えた内燃機関のバルブタイミン
グ制御装置において、内燃機関のトルク変動を検出する
トルク変動検出手段と、前記トルク変動検出手段の検出
結果に基づいて、トルク変動が大のときは、トルク変動
が小のときよりもバルブオーバラップ量が小となるよう
に前記目標値を補正する制御目標値補正手段とを設けた
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
をその要旨としている。
【００１２】請求項２の発明は、請求項１において、ト
ルク変動検出手段は、内燃機関の運転状態検出手段であ
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
置をその要旨としている。
【００１３】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
において、機関回転数を検出する機関回転数検出手段を
備え、トルク変動検出手段は、機関回転数検出手段が検
出した機関回転数に基づく機関回転数の変動率を算出
し、その機関回転数の変動率に基づいてトルク変動を検
出するものである内燃機関のバルブタイミング制御装置
をその要旨としている。
【００１４】（作用）請求項１の発明の構成によれば、
運転状態検出手段は内燃機関の運転状態を検出し、制御
目標値算出手段は前記運転状態検出手段の検出結果に基
づき、バルブタイミングの制御すべき目標値を算出す
る。駆動制御手段は、前記制御目標値算出手段の算出結
果に基づき、前記吸気バルブと前記排気バルブとのバル
ブオーバラップを連続的に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。
【００１５】又、トルク変動検出手段は、内燃機関のト
ルク変動を検出する。制御目標値補正手段は、前記トル
ク変動検出手段の検出結果に基づいて、トルク変動が大
のときは、トルク変動が小のときよりもバルブオーバラ
ップ量が小となるように前記目標値を補正する。
【００１６】請求項２の発明の構成によれば、トルク変
動検出手段は、内燃機関の運転状態検出手段にて構成さ
れ、内燃機関の運転状態によりトルク変動を検出する。
請求項３の発明の構成によれば、機関回転数検出手段
は、機関回転数を検出する。トルク変動検出手段は、機
関回転数検出手段が検出した機関回転数に基づく機関回
転数の変動率を算出し、その機関回転数の変動率に基づ
いてトルク変動を検出する。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、この発明の内燃機関のバル
ブタイミング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９に基づい
て詳細に説明する。
【００１８】図１はこの実施形態の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。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１
０，１１の回転に基づいて作動する。各カムシャフト１
０，１１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。
【００１９】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に伝達す
る。各カムシャフト１０，１１が回転することにより、
各バルブ８，９が作動する。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。
【００２０】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。このとき、各インジェ
クタ１６が燃料を噴射することにより、その燃料と外気
との混合気が吸入行程において吸気バルブ８により吸気
ポート６ａが開かれるときに、燃焼室４に吸入される。
燃焼室４に吸入された混合気は、点火プラグ５が作動す
ることにより、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７ａが開かれるとき
に、燃焼室４から導出され、排気通路７を通って外部へ
排出される。
【００２１】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
に設けられたサージタンク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７２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。このセンサ７２はスロットルバルブ１
７が全閉の状態になったときに、そのことを示すアイド
ル信号ＩＤＳ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。
【００２２】一方、排気通路７の途中に設けられた触媒
コンバータ１９は内蔵された三元触媒２０により排気ガ
スを浄化する。排気通路７に設けられた酸素センサ７４
は排気ガス中の酸素濃度Ｏｘを検出し、その検出値に応
じた信号を出力する。エンジン１に設けられた水温セン
サ７５は、エンジン１を冷却するための冷却水の温度
（冷却水温度）ＴＨＷを検出し、その検出値に応じた信
号を出力する。
【００２３】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
るための点火プラグ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。
【００２４】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に設けられた回転数センサ７６は、
エンジン回転数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。この回転数セ
ンサ７６は本発明の機関回転数検出手段を構成する。デ
ィストリビュータ２１に設けられた気筒判別センサ７７
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、回転数
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。
【００２５】吸気通路６に設けられたバイパス通路２３
は、スロットルバルブ１７を迂回して同バルブ１７の上
流側と下流側との間を連通させる。バイパス通路２３に
設けられたロータリー式のアイドル回転速度制御弁（Ｉ
ＳＣＶ）２４は同通路２３の開度を調節する。
【００２６】ＩＳＣＶ２４は、スロットルバルブ１７が
全閉となるエンジン１のアイドル運転時等にその運転を
安定させるために作動する。ＩＳＣＶ２４は所定の指令
信号に基づき作動することにより、その開度が調節され
る。この開度に基づき、バイパス通路２３を通じて燃焼
室４に取り込まれる吸入空気量ＱＡが調節され、エンジ
ン回転数ＮＥが制御される。従って、エンジン１のアイ
ドル運転時には、このＩＳＣＶ２４によりスロットルバ
ルブ１７とは別に吸気通路６の吸入空気量ＱＡが調節さ
れるのである。
【００２７】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。
【００２８】タイミングプーリ１２に設けられた本発明
の可変機構（以下、「ＶＶＴ」と書き表す。）２５は油
圧により駆動されることにより吸気バルブ８に係るバル
ブタイミングを変更する。即ち、吸気バルブ８のバルブ
タイミングを進めたり遅らせたりする。
【００２９】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３０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
圧を供給する。オイル制御弁（ＯＣＶ）５５はＶＶＴ２
５に供給される油圧を調節可能とする。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。
【００３０】自動車に設けられた車速センサ７９は自動
車の速度（車速）ＳＰＤを検出し、その検出値に応じた
信号を出力する。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２６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。
【００３１】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。
【００３２】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。
【００３３】タイミングベルト１４はカムシャフト１０
のプーリ１２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、タイミングベルト１４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４
８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。
【００３４】ここで、油路５１を通じて第１の油圧室４
９に油圧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。その結果、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。
【００３５】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（正のバルブオーバラッ
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。
【００３６】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。その結果、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。
【００３７】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
の実施形態では、吸気バルブ８のバルブタイミングが相
対的に遅れたときに、吸気バルブ８が開かれる時期と排
気バルブ９が開かれる時期が互いに重ならない状態、即
ち「負のバルブオーバラップ」が得られる。このよう
に、第２の油圧室５０に供給される油圧を制御すること
により、図２に示すリングギア４８をカバー３５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、負のバルブオーバラップは最も大
きくなる。
【００３８】この実施形態では、油圧室４９，５０に対
する油圧の供給がＯＣＶ５５により制御される。ここ
で、第１及び第２の油圧室４９，５０に対する油圧のバ
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４８が保持される。この結果、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。
【００３９】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制御することによ
り、バルブタイミングが制御される。このとき、バルブ
タイミングを目標値に一致させるために、ＯＣＶ５５を
制御するためのパラメータとして駆動デューティ比ＤＶ
Ｔが使用される。
【００４０】ここで、電子制御装置（ＥＣＵ）８０は、
本発明における制御目標値算出手段、駆動制御手段、ト
ルク変動検出及び制御目標値補正手段を構成する。ＥＣ
Ｕ８０は前述した各種センサ等７１〜７９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
づき各部材１６，２２，２４，５５等を制御する。
【００４１】図４に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、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８
３及びバックアップＲＡＭ８４等を備える。ＥＣＵ８０
はこれら各部８１〜８４と、Ａ／Ｄ変換器を含む外部入
力回路８５と、外部出力回路８６等とをバス８７により
接続してなる論理演算回路を構成する。この実施形態
で、ＣＰＵ８１はオートインクリメントカウンタを含む
各種カウンタの機能を兼ね備える。ＲＯＭ８２は所定の
制御プログラム等を予め記憶する。ＲＡＭ８３はＣＰＵ
８１の演算結果等を一時記憶する。バックアップＲＡＭ
８４は予め記憶されたデータを保存する。前述した各セ
ンサ等７１〜７９は外部入力回路８５に接続される。前
述した各部材１６，２２，２４，５５は外部出力回路８
６に接続される。このＥＣＵ８０は電源用のバッテリ
（図示しない）から電力の供給を受ける。ＣＰＵ８１は
外部入力回路８４を介して入力される各センサ等７１〜
７９の信号を入力値として読み込む。ＣＰＵ８１はそれ
らの入力値に基づき、燃料噴射量制御、点火時期制御、
バルブタイミング制御等の制御を実行するために各部材
１６，２２，２４，５５等を制御する。ＲＯＭ８２はそ
れら各種制御を実行するためのプログラム等を予め記憶
する。
【００４２】ここで、燃料噴射量制御とは、エンジン１
の運転状態に応じて算出される目標値に基づき各インジ
ェクタ１６を制御することにより、燃料量を制御するこ
とである。点火時期制御とは、エンジン１の運転状態に
応じて算出される目標値に基づきイグナイタ２２を制御
することにより、各点火プラグ５の点火タイミングを制
御することである。ＩＳＣとは、アイドル運転時にエン
ジン回転数ＮＥを所定値に収束させるために、ＩＳＣＶ
２４の開度を制御することである。バルブタイミング制
御とは、エンジン１の運転状態に応じて算出される駆動
デューティ比ＤＶＴの値に基づきＯＣＶ５５を制御する
ことにより、ＶＶＴ２５を制御して吸気バルブ８のバル
ブタイミング、延いてはバルブオーバラップを制御する
ことである。
【００４３】次に、ＥＣＵ８０が実行処理する各種ルー
チンの処理内容について説明する。図５は、「定常状態
判定ルーチン」を示すフローチャートである。ＥＣＵ８
０は、このルーチンを所定の時間毎に周期的に実行処理
する。
【００４４】ステップ１００において、スロットルセン
サ７２，吸気圧センサ７３からの信号に基づきスロット
ル開度ＴＡ、吸気圧力ＰＭの値をそれぞれ読み込む。ス
テップ１１０において、前回ＲＡＭ８３に記憶したスロ
ットル開度ＴＡｏ、吸気圧ＰＭｏを読み出し、前回値と
の偏差ΔＰＭ（＝ＰＭ−ＰＭｏ）及びΔＴＡ（＝ＴＡ−
ＴＡｏ）を算出する。
【００４５】次のステップ１２０において、偏差ΔＰＭ
が判定値−ａ１（ａ１＞０）以上であって、ａ２（＞
０）未満である否かを判定する。なお、この判定値−ａ
１及びａ２は予め実験で求められた値であって、ＲＯＭ
８２に記憶されている。この範囲内であれば、ステップ
１３０に移行し、範囲外であれば、ステップ１６０に移
行する。ステップ１３０に移行した場合には、偏差ΔＴ
Ａが判定値−ｂ１（ｂ１＞０）以上であって、ｂ２（＞
０）未満である否かを判定する。なお、この判定値−ｂ
１及びｂ２は予め実験で求められた値であって、ＲＯＭ
８２に記憶されている。この範囲内であれば、ステップ
１４０に移行し、範囲外であれば、ステップ１６０に移
行する。
【００４６】ステップ１４０に移行した場合には、偏差
ΔＰＭ及びΔＴＡがともに所定の範囲内であるため、定
常状態であると判定し、定常状態判定フラグを「１」に
セットし、ステップ１５０に移行する。又、ステップ１
２０又はステップ１３０からステップ１６０に移行した
場合には、いずれか一方の偏差が所定の範囲外、すなわ
ち、偏差が大きいため、過渡状態であると判定し、定常
状態判定フラグを「０」にリセットし、ステップ１５０
に移行する。
【００４７】ステップ１５０では、今回の定常判定ルー
チンで得られたスロットル開度ＴＡ、吸気圧力ＰＭの値
を、スロットル開度ＴＡｏ及び吸気圧力ＴＡｏとしてＲ
ＡＭ８３の所定記憶領域に格納する。このステップ１５
０の処理が終了すると、一旦この「定常状態判定ルーチ
ン」を終了する。この定常状態判定ルーチンは、定常状
態判定手段に相当する。
【００４８】次に、「トルク変動算出ルーチン」につい
て説明する。図６は、「トルク変動算出ルーチン」を示
すフローチャートである。このルーチンはＮＥの割り込
みルーチンであって、各気筒の点火毎に実行処理する。
【００４９】この処理ルーチンに入ると、ステップ２０
０において、クランクの所定角度（３０°ＣＡ）の時間
から現在の回転数ＮＥを算出する。次のステップ２１０
において、平均的なエンジン回転数を求めるために、Ｎ
Ｅのなまし値（ＮＥＳＭ）を算出する。すなわち、下記
の式よりＮＥＳＭを算出する。
【００５０】ＮＥＳＭｉ＝ＮＥＳＭｉ−１ ＋ （ＮＥ
−ＮＥＳＭｉ−１）／ｎ なお、サフィクスｉは今回の値、サフィクスｉ−１は前
回の値を示している。又、ｎはなまし率であって、定数
である。
【００５１】次に、ステップ２２０において、現在の回
転数ＮＥと前記ステップ２１０において算出したなまし
値ＮＥＳＭとの差、すなわち、各気筒における１点火毎
のエンジン回転数の変化（偏差ΔＮＥ）を下式にて算出
する。なお、このΔＮＥが本発明における機関回転数の
変動率に相当する。
【００５２】ΔＮＥ＝ＮＥ−ＮＥＳＭ 続くステップ２３０において、各気筒間のバラツキを解
消するために偏差ΔＮＥのなまし値ΔＮＥＳＭを下式に
て算出する。
【００５３】ΔＮＥＳＭｉ＝ΔＮＥＳＭｉ−１ ＋
（ΔＮＥ−ΔＮＥＳＭｉ−１）／ｎ 次のステップ２４０においては、前記ΔＮＥ，ΔＮＥＳ
ＭをＲＡＭ８３の所定記憶領域に格納し、このルーチン
を一旦終了する。
【００５４】このステップ２００〜ステップ２４０、す
なわち、「トルク変動算出ルーチン」が本発明における
トルク変動検出手段に相当する。次に、「ＶＶＴの目標
制御値補正ルーチン」について説明する。図６は、「Ｖ
ＶＴの目標制御値補正ルーチン」を示すフローチャート
である。ＥＣＵ８０は、このルーチンを所定の時間毎に
周期的に実行処理する。
【００５５】ステップ３００において、ＥＣＵ８０は各
パラメータＴＡ，ＰＭ，ＮＥの値に基づいてＶＶＴ２５
を制御するためのベース値となる目標変位角度ＶＴＴの
値を算出する。ＥＣＵ８０はこの目標変位角度ＶＴＴの
値を図示しない関数データを参照することにより算出す
る。この関数データにおいて、目標変位角度ＶＴＴは吸
気圧力ＰＭ及びエンジン回転速度ＮＥより求められるエ
ンジン１の負荷ＬＤと、エンジン回転速度ＮＥとの関係
から予め実験的に最適に定められている。この実施形態
でステップ３００は、本発明の制御目標値算出手段に相
当する。
【００５６】次のステップ３１０において、定常状態判
定フラグが「１」にセットされているか否かを判定す
る。ここで定常状態判定フラグが「１」にセットされて
いない、すなわち、「０」にリセットされている場合に
は、定常状態ではなく過渡状態であるとしてステップ３
６０に移行する。ステップ３６０では、制御補正値αを
０°ＣＡとし、ステップ３５０に移行する。
【００５７】又、前記ステップ３１０において、定常状
態判定フラグが「１」にセットされている場合には、定
常状態であるとしてステップ３２０に移行する。ステッ
プ３２０においては、ＮＥの値に基づいて図８に示すマ
ップからエンジン回転数ＮＥの補正項ＫＮＥを補間計算
することにより求める。ステップ３２０は補間計算手段
を構成する。なお、ＫＮＥは予め実験により求められた
値である。
【００５８】続くステップ３３０においては、ΔＮＥと
ΔＮＥＳＭ＊補正項ＫＮＥ（ΔＮＥＳＭとＫＮＥとの乗
算値）との大小関係を判定する。すなわち、ΔＮＥがΔ
ＮＥＳＭ＊補正項ＫＮＥ未満であれば、当該気筒の点火
時におけるエンジン回転数エンジン回転数ＮＥの変化
（偏差ΔＮＥ）、言い換えれば、トルク変動が所定値よ
りも小さいものとして、ステップ３７０に移行する。ス
テップ３７０においては、前回算出時に算出した制御補
正値αに定数Δαを加算した値を新たな制御補正値αと
し、ステップ３５０に移行する。この処理は、当該のト
ルク変動がまだ許容できる範囲であるため、バルブタイ
ミングの進角量をさらに増加させるのである。なお、定
数Δαは、予め実験にて得られた値であり、ＲＯＭ８２
に記憶されている。
【００５９】又、前記ステップ３３０において、ΔＮＥ
がΔＮＥＳＭ＊補正項ＫＮＥ以上であれば、当該気筒の
点火時におけるエンジン回転数エンジン回転数ＮＥの変
化（偏差ΔＮＥ）、言い換えれば、トルク変動が所定値
以上であるとして、ステップ３４０に移行する。ステッ
プ３４０においては、前回算出時に算出した制御補正値
αに定数Δαを減算した値を新たな制御補正値αとし、
ステップ３５０に移行する。この処理は、当該のトルク
変動が許容できない範囲に入ったため、バルブタイミン
グの進角量をさらに減少させるのである。前記ステップ
３３０は、トルク変動が判定値以上か否かを判定するト
ルク変動判定手段を構成する。なお、この実施形態で
は、判定値とは、ΔＮＥＳＭ＊補正項ＫＮＥである。
【００６０】ステップ３４０，３６０，３７０からステ
ップ３５０に移行すると、同ステップ３５０において、
ステップ３００にて得られたベース値となる目標変位角
度ＶＴＴに対して、制御補正値αを加算し、この値を最
終的な制御目標値ＶＴＴ（ＶＶＴ進角値）とし、ＲＡＭ
８３に記憶する。又、このステップにおいて、前記ステ
ップ３４０，３６０，３７０にて得られた制御補正値α
の値をＲＡＭ８３に記憶する。
【００６１】このステップ３５０の処理を終了すると、
このルーチンを一旦終了する。前記ステップ３３０，３
４０，３５０は、本発明の制御目標値補正手段に相当す
る。
【００６２】そして、別ルーチンにおいて、ＥＣＵ８０
は以下の計算式に従い、ＯＣＶ５５を制御するための駆
動デューティ比ＤＶＴの値を算出する。 ＤＶＴ＝（ＶＴＴ−ＶＴ）＊ＫＰ ここで、「ＫＰ」は定数であり、目標変位角度ＶＴＴと
実変位角度ＶＴとの差を駆動デューティ比ＤＶＴの値に
換算するための値に相当する。この実施形態で、ＥＣＵ
８０は、バルブタイミング制御に係る目標値をＯＣＶ５
５を制御するための指令値に換算するための換算手段に
相当する。
【００６３】そして、ＥＣＵ８０は今回算出された駆動
デューティ比ＤＶＴの値に基づきＯＣＶ５５をデューテ
ィ制御し、ＶＶＴ２５を制御することにより、吸気バル
ブ８のバルブタイミングを調整する。
【００６４】この結果、エンジン１の運転状態に応じた
バルブオーバラップが得られる。さて、上記のように構
成された本実施形態の効果を以下に説明する。 （ａ） さて、この実施形態では、「定常状態判定ルー
チン」で、定常状態か否かを判定し、「トルク変動算出
ルーチン」でトルク変動の判定の元になるΔＮＥ，ΔＮ
ＥＳＭを算出した。そして、「ＶＶＴの目標制御値補正
ルーチン」のステップ３２０において、エンジン回転数
ＮＥの補正項ＫＮＥを補間計算することにより求め、ス
テップ３３０では、ΔＮＥとΔＮＥＳＭ＊補正項ＫＮＥ
（ΔＮＥＳＭとＫＮＥとの乗算値）との大小関係を判定
した。この判定結果により、ステップ３７０に移行した
場合は、トルク変動がまだ許容できる範囲であるため、
バルブタイミングの進角量をさらに増加させ、ステップ
３５０においては、この進角量が増加したものを、最終
的な制御目標値ＶＴＴ（ＶＶＴ進角値）とした。
【００６５】この結果、この後において行われるＶＶＴ
２５の制御により、吸気バルブ８のバルブタイミングが
進角側に調整される。図９は、あるエンジン状態におけ
るトルク変動（この実施形態ではパラメータとしてΔＮ
Ｅ）と、ＶＶＴ進角値（最終目標値ＶＴＴ）との関係を
示す特性線Ｔ、及び燃費率とＶＶＴ進角値との関係を示
す特性線Ｕを表した特性図を示し、同図において、許容
領域と、不許容領域とは境界線（ΔＮＥＳＭ＊ＫＮＥ
線）に区画される。なお、燃費率とは、エンジン出力／
燃料量（ｇ）である。又、特性線ＵはＶＶＴ進角値が進
角側にいくほど「良」となる傾向を有する。
【００６６】そして、前記のような制御が継続実行され
ると、図９において、特性線Ｔ上に沿って矢印Ｙ１方向
に移行する。そして、特性線Ｔが境界線（ΔＮＥ＊ＫＮ
Ｅ線）と交わる点ＶＴＴａまでにＶＶＴ進角値（最終目
標値ＶＴＴ）が達するか、或いは越えると、「ＶＶＴ制
御目標値算出ルーチン」のステップ３３０においては、
「ＹＥＳ」とＥＣＵ８０は判定する。このため、ステッ
プ３４０において、前回算出時に算出した制御補正値α
に定数Δαを減算した値を新たな制御補正値αとし、ス
テップ３５０において、この進角量が増加したものを、
最終的な制御目標値ＶＴＴ（ＶＶＴ進角値）とした。
【００６７】この結果、この後において行われるＶＶＴ
２５の制御により、吸気バルブ８のバルブタイミングが
遅角側に調整される。図９においては、特性線Ｔ上に沿
って矢印Ｙ２方向に移行する。
【００６８】このようにして、ＶＶＴ進角値は境界線
（ΔＮＥ＊ＫＮＥ線）と交わる点ＶＴＴａ（最終目標値
ＶＴＴ）に収束することになり、すなわち、ＶＶＴ進角
値は特性線Ｔの許容領域における最大値に収束する。こ
の結果、図９に示すように許容領域において最も燃費率
は良くなることになる。
【００６９】（ｂ） そして、ＶＶＴ進角値を許容領域
において、上記のように内部ＥＧＲが最大となるように
トルク変動限界まで、目標進角値を最大値ＶＶＴａにす
る、すなわちバルブオーバラップを増大することができ
るため、この結果、エミッションの向上を図ることがで
きる。
【００７０】なお、この発明は以下のような他の実施形
態に具体化することもできる。以下の他の実施形態で
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）上記実施形態の「トルク変動算出ルーチン」を図
１０に示すように変更してもよい。すなわち、ステップ
２３０の次にステップ２５０に移行し、同ステップにお
いて、偏差ΔＮＥとΔＮＥＳＭとの差、すなわち、トル
ク変動により変化するＮＥ変化（ΔＴ）を下式にて算出
する。
【００７１】ΔＴ＝ΔＮＥ−ΔＮＥＳＭ そして、ステップ２６０において、ΔＮＥ，ΔＮＥＳ
Ｍ，ΔＴをＲＡＭ８３の所定記憶領域に格納し、このル
ーチンを一旦終了する。
【００７２】そして、図７における、ＶＶＴ制御目標値
算出ルーチンにおいては、ステップ３３０の比較判定に
おいて、ΔＴが判定値Ｋよりも以上か、否かを判定す
る。この判定値Ｋは、予め実験により求めておき、ＲＯ
Ｍ８２に記憶しておく。そして、ΔＴが判定値Ｋ以上で
あれば、ステップ３４０に移行し、ΔＴが判定値Ｋ未満
であれば、ステップ３７０に移行する。
【００７３】このようにしても上記実施の形態と同様の
作用効果を奏する。この場合、ΔＴがトルク変動のパラ
メータとなる。従って、この他の実施形態においても、
ステップ３３０，３４０，３５０が、本発明の制御目標
値補正手段に相当する。
【００７４】（２）上記実施形態のなまし値の算出を、
例えば加重平均計算にて行ってもよく、又、他の平均計
算によって行っても良い。、 （３）上記実施形態では、バルブの開閉特性として吸気
バルブ８のバルブタイミングを変更するようにした。そ
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。これらの構成により、エンジン回転速度ＮＥを変更
するために燃焼室４に吸入される空気量ＱＡを広範囲に
調節することができる。
【００７５】（４）上記実施形態では、タイミングプー
リ１２及びタイミングベルト１４を介してクランクシャ
フト１ａの回転力をカムシャフト１０に入力させるよう
な動弁機構を構成した。これに対して、タイミングプー
リ１２をスプロケットに置き換え、タイミングベルト１
４をチェーンに置き換えて動弁機構を構成してもよい。
【００７６】（５）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、本発明をロータリ式の可変機構に具体化して
もよい。即ち、ロータリー式の可変機構は、ベーンを有
するロータがカムシャフトに固定され、そのロータの外
周にカムシャフト及びロータに対して相対回転可能なハ
ウジングが設けられる。ロータの回転方向において、ベ
ーンの両側にそれぞれ油圧室が形成され、ベーンをその
始動位置又は終動位置において係止するロックピンが設
けられる。
【００７７】（６）上記実施形態では、第１及び第２の
油圧室４９，５０に供給する油圧を制御することによ
り、吸気バルブのバルブタイミングを連続的（無段階）
に変更可能とした。これに対し、第１及び第２の油圧室
４９，５０に供給する油圧を段階的に制御し、吸気バル
ブのバルブタイミングを段階的に変更可能としてもよ
い。
【００７８】さらに、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以外の実施態様が含まれること
を、以下にその効果とともに記載する。 （イ） 請求項１において、前記開閉特性は吸気バルブ
及び排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを
変更することにより、調整されるバルブオーバラップで
ある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。
【００７９】この構成によれば、吸気バルブ及び排気バ
ルブの少なくとも一方のバルブタイミングを進角させた
り遅角させたりしてバルブオーバラップを調整すること
により、吸気通路に供給される空気量が低減されたり、
燃焼室内の内部ＥＧＲが増加する。それにより、内燃機
関の回転速度を低減することができる。
【００８０】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、内燃機
関の個体差に関わらず、内部ＥＧＲが最大となるように
トルク変動限界まで、バルブオーバラップを増大するこ
とができるため、燃費向上、エミッション低減効果を増
大することができる優れた効果を奏する。
【００８１】請求項２の発明によれば、トルク変動検出
手段は、内燃機関の運転状態検出手段にて構成されるた
め、トルク変動検出手段を別に設ける必要がなく、少な
い構成により、請求項１の効果を奏することができる。
【００８２】請求項３の発明の構成によれば、請求項１
の効果に加え、機関回転数検出手段が検出した機関回転
数に基づく機関回転数の変動率を算出し、その機関回転
数の変動率に基づいてトルク変動が検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を具体化した実施の形態を示すガソリ
ンエンジンシステムを示す概略構成図。
【図２】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】「定常状態判定ルーチン」を示すフローチャー
ト。
【図６】「トルク変動算出ルーチン」を示すフローチャ
ート。
【図７】「ＶＶＴ制御目標値算出ルーチン」を示すフロ
ーチャート。
【図８】マップの説明図。
【図９】トルク変動と、ＶＶＴ進角値との関係を示す特
性線Ｔ、及び燃費率とＶＶＴ進角値との関係を示す特性
線Ｕを表した特性図。
【図１０】他の実施形態における「バルブタイミング制
御ルーチン」を示すフローチャート。
【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、２３…バイパス通路、２５…可変機構（ＶＶＴ）、
７６…機関回転数検出手段としての回転数センサ、８０
…ＥＣＵ（８０は制御目標値算出手段、駆動制御手段、
トルク変動検出手段及び制御目標値補正手段を構成す
る。）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３２０ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３２０ 45/00 ３６２ 45/00 ３６２Ｊ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 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、 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、 前記運転状態検出手段の検出結果に基づき、バルブタイ
    ミングの制御すべき目標値を算出する制御目標値算出手
    段と、 前記制御目標値算出手段の算出結果に基づき、前記吸気
    バルブと前記排気バルブとのバルブオーバラップを連続
    的に変更すべく前記可変バルブタイミング機構を駆動制
    御する駆動制御手段とを備えた内燃機関のバルブタイミ
    ング制御装置において、 内燃機関のトルク変動を検出するトルク変動検出手段
    と、 前記トルク変動検出手段の検出結果に基づいて、トルク
    変動が大のときは、トルク変動が小のときよりもバルブ
    オーバラップ量が小となるように前記目標値を補正する
    制御目標値補正手段とを設けた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】 トルク変動検出手段は、内燃機関の運転
    状態検出手段である請求項１に記載の内燃機関のバルブ
    タイミング制御装置。
  3. 【請求項３】 機関回転数を検出する機関回転数検出手
    段を備え、 トルク変動検出手段は、機関回転数検出手段が検出した
    機関回転数に基づく機関回転数の変動率を算出し、その
    機関回転数の変動率に基づいてトルク変動を検出するも
    のである請求項１又は請求項２に記載の内燃機関のバル
    ブタイミング制御装置。
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