JP2001304029A - エンジンの燃料噴射量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）の動作に
伴い吸気量が変化する過渡時に、エンジンに供給される
燃料噴射量を適正に補正すること。 【解決手段】エンジン１は、吸気バルブ８のバルブタイ
ミングを可変とするＶＶＴ２５を備える。電子制御装置
（ＥＣＵ）５０は、燃料噴射量を制御するために、少な
くとも吸気圧センサ４３で検出される吸気圧に基づいて
インジェクタ１６を制御する。ＥＣＵ５０は、エンジン
１の運転状態に基づいて算出されるバルブタイミングの
目標進角θＶＡに基づいてＶＶＴ２５を制御する。ＥＣ
Ｕ５０は、バルブタイミングが変更されるときの燃焼室
４への吸気変化量を予測的に算出する。そして、この吸
気量変化の過渡時に、ＥＣＵ５０は、上記算出される吸
気変化量に基づいて燃料噴射量を補正する。

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、吸気バルブ及び
排気バルブの少なくとも一方のバルブ特性を可変とする
可変バルブ特性機構を備えたエンジンに係り、詳しく
は、可変バルブ特性機構の制御に応じて燃料噴射量を制
御するようにしたエンジンの燃料噴射量制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の燃料噴射式のエンジンでは、種々
の運転条件に応じて出力特性や排気特性、或いは、ドラ
イバビリティ等の各種特性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（空燃比）
を制御することが行われている。この種の空燃比制御で
は、実際の空燃比をエンジンの回転速度、負荷状態及び
暖機状態等に応じて求められる目標空燃比と合致させる
ために、燃料噴射弁から噴射される燃料量を制御する燃
料噴射量制御が行われている。このときの燃料噴射量
は、回転速度センサで検出されるエンジン回転速度、エ
アフローメータ又は吸気圧センサで検出される負荷状
態、水温センサで検出される暖機状態等に基づいて求め
られる。

【０００３】ところで、エンジンに装備される機構とし
て、可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）等の可変バル
ブ特性機構が既に知られている。この可変バルブ特性機
構は、エンジンの運転状態（負荷、回転速度等）に応じ
て吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブ
特性（バルブタイミング、バルブリフト量等）を変更す
るために使用されるものである。この可変バルブ特性機
構によれば、吸気通路を通じて燃焼室に吸入される空気
量（吸気量）がエンジンの運転状態に応じて適宜調整さ
れることから、運転状態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等を向上させることが
できる。

【０００４】ここで、従来の燃料噴射量制御と前記可変
バルブ特性機構の制御を併用することが考えられる。し
かし、これら二つの制御を単に併用しただけでは、可変
バルブ特性機構を制御したときに吸気量あるいは壁面付
着量が変わることから、エンジンの運転状態に応じて制
御される燃料噴射量に過不足が生じて空燃比が目標空燃
比からずれるおそれがある。

【０００５】そこで、上記二つの制御を併用したときの
問題に対処するための技術が特開平８−２６１０３４号
公報に開示されている。この従来公報の技術は、いわゆ
る「壁面付着燃料」を補正する燃料制御装置において、
可変バルブ特性機構（可変バルブタイミング機構）によ
りバルブオーバラップが変更されるのに対応して「壁面
付着燃料」の補正を適宜に修正しようとするものであ
る。「壁面付着燃料」とは、燃料噴射弁から噴射された
燃料の一部が燃焼室へ直接吸入されることなく吸気通路
壁面に付着するものである。この「壁面付着燃料」は、
次回以降の吸気行程で持ち去られて燃焼室に吸入される
ことになる。

【０００６】この従来公報の燃料制御装置では、燃料噴
射弁から噴射される燃料が吸気通路に付着することなく
直接的に今回の吸気行程で燃焼室に吸入される直入分
と、前回以前に噴射されて吸気通路の壁面に付着してい
た燃料が気化して今回の吸気行程で燃焼室に吸入される
持ち去り分とをエンジンの運転状態に応じて所定の推定
特性に基づいて算出し、その算出された直入分及び持ち
去り分の値に基づき、エンジンの運転状態に応じた燃料
噴射量の設定値を補正するようになっている。ここで、
例えば、低速低負荷時に可変バルブタイミング機構を制
御して吸気バルブの開閉時期を進角させてバルブオーバ
ラップ期間を長くすることがある。このとき、排気の吹
き返しによる内部ＥＧＲにより吸気質量流量が増加し、
吸気温度が上昇することから、通常のバルブオーバラッ
プ期間の場合に比べて、燃料噴射量の直入分及び持ち去
り分の値が変わりそれらを補正するための補正値が要求
値からずれることになる。そこで、従来公報の燃料制御
装置では、直入分及び持ち去り分の推定値の少なくとも
一方を可変バルブタイミング機構の制御によるバルブオ
ーバラップ期間の変更に伴い変更するようになってい
る。即ち、燃料噴射量の設定値を吸気バルブのバルブタ
イミングの変更に応じて補正するようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来公
報の燃料制御装置では、バルブオーバラップ期間の変更
に応じて燃料噴射量が補正されるものの、その変更後の
バルブオーバラップ期間に合わせて燃料噴射量が補正さ
れるだけで、その変更の過渡時に応じた補正は何ら行わ
れていない。

【０００８】ここで、バルブオーバラップ期間を変更す
るために吸気バルブのバルブタイミングが変更されると
きには、上記内部ＥＧＲ等の特性が変化して燃焼室に対
する吸気量が変化することになる。ところが、上記吸気
量変化の過渡時には、その変化がエアフローメータや吸
気圧センサで検出されるまでに多少の遅れがあり、リア
ルタイムに吸気量変化を検出することはできなかった。
このため、前記従来公報の燃料制御装置では、可変バル
ブタイミング機構の制御に伴う吸気量変化の過渡時に見
合った量の燃料を燃料噴射弁から噴射させることができ
ず、実際に燃焼室に吸入される空気量に対して燃料噴射
量に過不足が生じ、空燃比が過渡的に乱れ、エミッショ
ンが過渡的に悪化するおそれがあった。

【０００９】この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、可変バルブ特性機構の制御に伴
いエンジンへの吸気量が変化する過渡時に、その吸気量
変化を予測することにより、エンジンに供給される燃料
噴射量を適正に補正することを可能にしたエンジンの燃
料噴射量制御装置。

【００１０】

【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に記載の発明は、吸気バルブ及び排気バル
ブの少なくとも一方のバルブ特性を可変とする可変バル
ブ特性機構を備えたエンジンにおいて燃料噴射弁から噴
射される燃料噴射量をエンジンの運転状態に応じて制御
する燃料噴射量制御装置であって、エンジンの運転状態
に応じてバルブ特性を変更するために可変バルブ特性機
構を制御するバルブ特性制御手段と、制御される燃料噴
射量を変更されるバルブ特性の変化量に応じて補正する
ための噴射量補正手段とを備えたことを趣旨とする。

【００１１】上記発明の構成によれば、エンジンの燃料
噴射弁から噴射される燃料噴射量はエンジンの運転状態
に応じて燃料噴射量制御装置により制御される。従っ
て、エンジンの運転状態が変われば、その変化に応じて
燃料噴射量が制御されることになる。ここで、エンジン
の運転状態の変化に応じてバルブ特性制御手段が可変バ
ルブ特性機構を制御することにより、吸気バルブ及び排
気バルブの少なくとも一方のバルブ特性が変更される。
このとき、実際にエンジンに吸入される吸気量は変化す
るが、その変化が運転状態の変化として燃料噴射量の制
御に直ちに反映されないことがある。この場合、バルブ
特性の変化量に応じて燃料噴射量が噴射量補正手段によ
り補正されるので、バルブ特性の変更に起因した吸気量
の変化に追随して、その変化の過渡時に見合った燃料噴
射量が得られるようになる。

【００１２】上記目的を達成するために、請求項２に記
載の発明は、燃焼室のポートを開閉するために設けられ
た吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブ
特性を可変とする可変バルブ特性機構を備えたエンジン
において燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量をエンジ
ンの運転状態に応じて制御する燃料噴射量制御装置であ
って、エンジンの運転状態に応じたバルブ特性値に基づ
いて可変バルブ特性機構を制御するためのバルブ特性制
御手段と、可変バルブ特性機構の制御によりバルブ特性
が変更されるときの燃焼室に対する吸気変化量を算出す
るための吸気変化量算出手段と、制御される燃料噴射量
を算出される吸気変化量に基づいて予測的に補正するた
めの噴射量補正手段とを備えたことを趣旨とする。

【００１３】上記発明の構成によれば、燃料噴射弁から
噴射される燃料噴射量はエンジンの運転状態に応じて燃
料噴射量制御装置により制御される。従って、エンジン
の運転状態が変われば、その変化に応じて燃料噴射量が
制御されることになる。ここで、エンジンの運転状態に
応じたバルブ特性値に基づいてバルブ特性制御手段によ
り可変バルブ特性機構が制御されることにより、吸気バ
ルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブ特性が変
更される。このとき、ポートを通じて燃焼室に吸入され
る吸気量は変化するが、その変化がエンジンの運転状態
の変化として燃料噴射量の制御に直ちに反映されないこ
とがある。この場合、バルブ特性が変更されるときの燃
焼室に対する吸気変化量が吸気変化量算出手段により算
出され、その算出された吸気変化量に基づいて燃料噴射
量が噴射量補正手段により予測的に補正される。従っ
て、バルブ特性の変更に起因した吸気量の変化に追随し
て、その変化の過渡時に見合った燃料噴射量が得られる
ようになる。

【００１４】上記目的を達成するために、請求項３に記
載の発明は、燃焼室のポートを開閉するために設けられ
た吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブ
特性を可変とする可変バルブ特性機構を備えたエンジン
において燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を制御す
る燃料噴射量制御装置であって、エンジンの吸気状態を
検出するための吸気状態検出手段と、燃料噴射量を制御
するために少なくとも検出される吸気状態に基づいて燃
料噴射弁を制御する噴射量制御手段と、エンジンの運転
状態に基づいてバルブ特性値を算出するためのバルブ特
性値算出手段と、算出されるバルブ特性値に基づいて可
変バルブ特性機構を制御するためのバルブ特性制御手段
と、可変バルブ特性機構の制御によりバルブ特性が変更
されるときの燃焼室に対する吸気変化量を予測的に算出
するための吸気変化量算出手段と、制御される燃料噴射
量を算出される吸気変化量に基づいて補正するための噴
射量補正手段とを備えたことを趣旨とする。

【００１５】上記発明の構成によれば、燃料噴射弁から
噴射される燃料噴射量は、少なくとも検出されるエンジ
ンの吸気状態に基づいて噴射量制御手段により制御され
る。従って、少なくともエンジンの吸気状態が変われ
ば、その変化に応じて燃料噴射量が制御されることにな
る。ここで、バルブ特性値算出手段によりエンジンの運
転状態に基づいて算出されるバルブ特性値に基づき可変
バルブ特性機構がバルブ特性制御手段により制御される
ことにより、吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一
方のバルブ特性が変更される。このとき、ポートを通じ
て燃焼室に吸入される吸気量は変化するが、その変化が
吸気状態検出手段により検出される吸気状態の変化とし
て燃料噴射量の制御に直ちに反映されないことがある。
この場合、バルブ特性が変更されるときの燃焼室に対す
る吸気変化量が吸気変化量算出手段により予測的に算出
される。そして、その予測的に算出される吸気変化量に
基づいて燃料噴射量が補正されるので、バルブ特性の変
更に起因した吸気量の変化に追随して、その変化の過渡
時に見合った燃料噴射量が得られるようになる。

【００１６】上記目的を達成するために、請求項４に記
載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載
の発明において、バルブ特性は、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含み、可変
バルブ特性機構は、バルブタイミングを変更するための
可変バルブタイミング機構を含むことを趣旨とする。

【００１７】上記発明の構成によれば、請求項１乃至請
求項３の何れか一つに記載の発明の作用において、可変
バルブタイミング機構が制御されることによるバルブタ
イミングの変更に起因した吸気量の変化に追随して、そ
の変化の過渡時に見合った燃料噴射量が得られるように
なる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を自動車のガソリン
エンジンシステムに具体化した一実施の形態を図面を参
照して詳細に説明する。

【００１９】図１には、本実施の形態の燃料噴射量制御
装置を含むガソリンエンジンシステムを概略構成図に示
す。エンジン１は複数のシリンダ２を含む。各シリンダ
２に上下動可能に設けられたピストン３はクランクシャ
フト１ａに連結される。各シリンダ２のピストン３の上
側はそれぞれ燃焼室４となっている。各燃焼室４に対応
して設けられた点火プラグ５は、燃焼室４に吸入される
空気と燃料との可燃混合気に点火する。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に対応して設けられた吸気バルブ８及び
排気バルブ９は、各ポート６ａ，７ａをそれぞれ開閉す
る。これら各バルブ８，９は互いに異なるカムシャフト
１０，１１の回転により作動する。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。

【００２０】エンジン１の運転時には、クランクシャフ
ト１ａの回転力がタイミングベルト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
に伝達されることにより、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の上下動に対応した吸気行程、
圧縮行程、爆発・膨張行程及び排気行程に同期して、所
定のタイミングで作動可能となっている。

【００２１】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に取り込まれる外部の空気を清浄化す
る。各吸気ポート６ａの近傍に各々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、エアクリーナ１５を介して吸
気通路６に外部の空気が取り込まれる。このとき、各イ
ンジェクタ１６から燃料が噴射されることにより、その
空気と燃料との混合気が、吸気行程で吸気バルブ８が開
くときに燃焼室４に吸入される。燃焼室４に吸入された
混合気は、爆発・燃焼行程で点火プラグ５が作動するこ
とにより爆発・燃焼する。この結果、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、排気行程で排気バル
ブ９が開くときに燃焼室４から排出され、排気通路７を
通って外部へ排出される。

【００２２】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（図示略）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を流れて燃焼室４に吸入される空気量、
即ち吸気量Ｑ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は吸気脈動を平滑化
する。エアクリーナ１５の近傍に設けられた吸気温セン
サ４１は、吸気温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に対して設けら
れたスロットルセンサ４２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４３は、同タンク１８における吸気圧ＰＭ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４３
は、エンジン１の吸気状態を検出するための本発明の吸
気状態検出手段に相当する。

【００２３】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４４
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４５は、エンジン１の内部を流れる冷却水の温度
（冷却水温）ＴＨＷを検出し、その検出値に応じた信号
を出力する。

【００２４】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点火信号として各点火プラグ
５へ分配する。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
り決定される。

【００２５】ディストリビュータ２１に内蔵されたロー
タ（図示略）は、クランクシャフト１ａの回転に同期し
たカムシャフト１１の回転に基づいて回転する。ディス
トリビュータ２１に設けられた回転速度センサ４６は、
クランクシャフト１ａの回転速度をエンジン回転速度Ｎ
Ｅとして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４７は、クランクシャフト１
ａの回転角、（クランク角：°ＣＡ）の基準位置をロー
タの回転に応じた所定のタイミングで検出し、その検出
値を同じくパルス信号として出力する。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が２回転する
間に、回転速度センサ４６は３０°ＣＡ毎に１パルスの
信号を出力する。気筒判別センサ４７は３６０°ＣＡ毎
に１パルスの信号を出力する。

【００２６】カムシャフト１０に設けられたカムセンサ
４８は、カムシャフト１０の回転における実際の変位角
度（実変位角）θＣＡを検出し、その検出値に応じた信
号をパルス信号として出力する。

【００２７】タイミングプーリ１２には油圧駆動式の可
変バルブタイミング機構（以下、単に「ＶＶＴ」と書き
表す。）２５が設けられる。このＶＶＴ２５は、本発明
の可変バルブ特性機構を構成するものであり、バルブ特
性としての吸気バルブ８のバルブタイミングを変更す
る。ＶＶＴ２５は、油圧により駆動されることにより、
吸気バルブ８のバルブタイミングを所定範囲内で進角さ
せたり遅角させたりする。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３０
等は、エンジン１の各部に潤滑油を供給するための潤滑
装置を構成する。この潤滑装置の潤滑油による油圧は、
ＶＶＴ２５を駆動させるために共用される。オイル制御
弁（ＯＣＶ）３１は、ＶＶＴ２５に供給される油圧を制
御する。

【００２８】ここで、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より吐出さ
れる。吐出された潤滑油は、オイルフィルタ３０及びＯ
ＣＶ３１を介して作動用の油圧としてＶＶＴ２５へ供給
される。ＯＣＶ３１は、ＶＶＴ２５に対して２系統の経
路で油圧の供給を制御する。

【００２９】この実施の形態で、ＶＶＴ２５は、カムシ
ャフト１０とタイミングプーリ１２との間に介在させた
リングギア及びヘリカルスプラインを含む。ＶＶＴ２５
は、潤滑装置からの油圧を受けてリングギアを回動及び
スライドさせることにより、カムシャフト１０とタイミ
ングプーリ１２との間の回転位相を変える。この種のリ
ングギアを備えたＶＶＴ２５の構造は既に周知であるこ
とから、ここでは詳しい説明を省略する。

【００３０】従って、ＶＶＴ２５を作動させてカムシャ
フト１０の回転位相をタイミングプーリ１２のそれより
も進めることにより、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角さ
れる。この場合、図２（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
が相対的に大きくなる。この場合、油圧によりリングギ
アを一方向へ最大限に回動及びスライドさせることによ
り、吸気バルブ８のバルブタイミングが最も進角され、
バルブオーバラップが最も大きくなる。一方、ＶＶＴ２
５を作動させてカムシャフト１０の回転位相をタイミン
グプーリ１２のそれよりも遅れさせることにより、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の回転位相よりも遅角される。この場合、図２
（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。この場合、油圧によりリングギ
アを逆方向へ最大限に回動及びスライドさせることによ
り、吸気バルブ８のバルブタイミングが最も遅角され、
バルブオーバラップが最も小さくなる。

【００３１】この実施の形態では、ＶＶＴ２５のリング
ギアに対する油圧の方向、供給量をＯＣＶ３１により適
宜に制御することにより、カムシャフト１０の回転位相
が変えられ、吸気バルブ８のバルブタイミング及びバル
ブオーバラップが、図２（ａ）に示す範囲から図２
（ｂ）に示す範囲の間で連続的に変更可能となってい
る。

【００３２】電子制御装置（ＥＣＵ）５０は本発明のバ
ルブ特性制御手段、噴射量補正手段、吸気変化量算出手
段、噴射量制御手段及び吸気変化量算出手段を構成す
る。図１に示すように、ＥＣＵ５０は前述した各センサ
等４１〜４８から出力される信号を入力する。ＥＣＵ５
０は、それら入力信号に基づき燃料噴射量制御、点火時
期制御及びバルブタイミング制御等を実行するために各
機器１６，２２，３１を制御する。

【００３３】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、各インジェクタ１６
から噴射される燃料噴射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。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目標値に基づきＯＣＶ３１を制御
することにより、ＶＶＴ２５を制御して吸気バルブ８の
バルブタイミング及びバルブオーバラップを制御するこ
とである。

【００３４】図３にはＥＣＵ５０の電気的構成をブッロ
ック図に示す。ＥＣＵ５０は中央処理装置（ＣＰＵ）５
１、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）５２、ランダムアク
セスメモリ（ＲＡＭ）５３及びバックアップＲＡＭ５４
を備える。ＥＣＵ５０はこれら各部５１〜５４と、Ａ／
Ｄ変換器を含む外部入力回路５５と、駆動回路を含む外
部出力回路５６とをバス５７により接続することにより
論理演算回路を構成する。この実施形態で、ＲＯＭ５２
は所定の制御プログラム等を予め記憶する。ＲＡＭ５３
はＣＰＵ５１の演算結果等を一時記憶する。バックアッ
プＲＡＭ５４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５１〜５８は外部入力回路５５に接続さ
れる。前述したインジェクタ１６、イグナイタ２２及び
ＯＣＶ３１は、外部出力回路５６に接続される。ＥＣＵ
５０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。ＣＰＵ５１は、外部入力回路５５を介して入
力される各センサ等５１〜５８の信号を入力値として読
み込む。ＣＰＵ５１は、これら入力値に基づき前述した
各種制御を実行するために、インジェクタ１６、イグナ
イタ２２及びＯＣＶ３１を制御する。ＲＯＭ５２は、各
種制御のための制御プログラム等を予め記憶する。

【００３５】次に、ＥＣＵ５０が実行する各種制御につ
いて説明する。図４には、バルブタイミング制御のため
の「バルブタイミング制御ルーチン」をフローチャート
に示す。ＥＣＵ５０は、所定時間毎に周期的に本ルーチ
ンを繰り返す。処理がこのルーチンに移行すると、ステ
ップ１００で、ＥＣＵ５０は、エンジン１の運転状態を
示す各種要素としてのスロットル開度ＴＡ、吸気圧Ｐ
Ｍ、エンジン回転速度ＮＥ及び実変位角θＣＡに係る入
力値を読み込む。

【００３６】次に、ステップ１１０で、ＥＣＵ５０は、
読み込まれたスロットル開度ＴＡ及びエンジン回転速度
ＮＥの入力値に基づきバルブタイミングに係る目標進角
θＶＡの値を算出する。即ち、ＥＣＵ５０は、エンジン
１の運転状態に基づいてバルブ特性値としての目標進角
θＶＡの値を算出する。ＥＣＵ５０は、この算出を予め
設定された関数データ（進角マップ）を参照することに
より行う。この進角マップは、低負荷及び高負荷よりも
中負荷において目標進角θＶＡの値が進角側へ大きくな
るように設定されるものである。

【００３７】次に、ステップ１２０で、ＥＣＵ５０は、
検出される実変位角θＣＡの値が算出される目標進角θ
ＶＡと一致するようにＯＣＶ３１をフィードバック制御
する。即ち、ＥＣＵ５０は、吸気バルブ８のバルブタイ
ミングがエンジン１の運転状態に応じた好適なバルブタ
イミングとなるように、算出された目標進角θＶＡの値
に基づいてＶＴ２５をフィードバック制御するのであ
る。つまり、ＥＣＵ５０は、エンジンの運転状態に応じ
た目標進角θＶＡの値に基づいてＶＶＴ２５を制御する
のである。

【００３８】図５には、燃料噴射量制御のための「燃料
噴射量制御ルーチン」をフローチャートに示す。ＥＣＵ
５０は、所定時間毎に周期的に本ルーチンを繰り返す。
処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ２００で、
ＥＣＵ５０は、エンジン１の運転状態を示す各種要素で
ある吸気温ＴＨＡ、スロットル開度ＴＡ、吸気圧ＰＭ、
冷却水温ＴＨＷ及びエンジン回転速度ＮＥに係る入力値
をそれぞれ読み込む。

【００３９】次に、ステップ２１０で、ＥＣＵ５０は、
エンジン回転速度ＮＥ及び吸気圧ＰＭの入力値から基本
燃料噴射量ＴＰの値を算出する。ＥＣＵ５０は、この算
出を所定の関数データ（噴射量マップ）を参照すること
により行う。

【００４０】次に、ステップ２２０で、ＥＣＵ５０は、
壁面付着補正量ｆｍｗの値を算出する。この補正量ｆｍ
ｗは、各インジェクタ１６から噴射される燃料のうち吸
気ポート６ａの壁面に付着して燃焼室４に吸入されない
分等を見込んで燃料噴射量を補正するためのものであ
る。詳しい処理内容については、後述する「壁面付着量
算出ルーチン」で説明する。

【００４１】次に、ステップ２３０で、ＥＣＵ５０は、
算出された基本燃料噴射量ＴＰの値に壁面付着補正量ｆ
ｍｗの値を加算することにより、最終燃料噴射量ＴＡＵ
の値を算出する。この他、ＥＣＵ５０は、必要に応じて
吸気温ＴＨＡ及び冷却水温ＴＨＷ等の値に基づき基本燃
料噴射量ＴＰの値を補正する。

【００４２】そして、ステップ２４０で、ＥＣＵ５０
は、検出される吸気圧ＰＭを含む運転状態に基づいて算
出された最終燃料噴射量ＴＡＵの値に基づき各インジェ
クタ１６を所定のタイミングで制御することにより、各
吸気ポート６ａへ所定量の燃料を噴射させる。即ち、Ｅ
ＣＵ５０は、最終燃料噴射量ＴＡＵの値に応じた噴射時
間だけ各インジェクタ１６を開弁制御することにより燃
料噴射を実行する。

【００４３】図６には、壁面付着補正量ｆｍｗを算出す
るための「壁面付着補正量算出ルーチン」をフローチャ
ートに示す。先ずステップ３００で、ＥＣＵ５０は、エ
ンジン１の運転状態を示す各種要素であるスロットル開
度ＴＡ及びエンジン回転速度ＮＥに係る入力値を読み込
む。

【００４４】次に、ステップ３１０で、ＥＣＵ５０は、
「バルブタイミング制御ルーチン」で算出された目標進
角θＶＡの値を読み込む。

【００４５】次に、ステップ３２０で、ＥＣＵ５０は、
吸気変化量ｅｖｑｍｗの値を算出する。この吸気変化量
ｅｖｑｍｗは、ＶＶＴ２５の制御により吸気バルブ８の
バルブタイミングが変更されるときの燃焼室４に対する
吸気量の変化量を意味するものである。ＥＣＵ５０は、
この変化量ｅｖｑｍｗの値を、エンジン１の負荷を反映
したスロットル開度ＴＡと、バルブタイミング進角の程
度を反映した目標進角θＶＡとの関係から予め定められ
た関数データ（吸気変化量マップ）を参照することによ
り算出する。即ち、ＥＣＵ５０は、ＶＶＴ２５の制御に
より吸気バルブ８のバルブタイミングが変更されるとき
の燃焼室４に対する吸気変化量ｅｖｑｍｗを予測的に算
出するのである。

【００４６】次に、ステップ３３０で、ＥＣＵ５０は、
今回算出された吸気変化量ｅｖｑｍｗの値と前回算出さ
れた吸気変化量ｅｖｑｍｗｏの値との差を吸気変化量差
ｅｖｄｌｑｍｗとして算出する。

【００４７】次に、ステップ３４０で、ＥＣＵ５０は、
上記算出された吸気変化量差ｅｖｄｌｑｍｗの値の内、
直ちに補正が必要な割合を示す即時補正割合ｅｖｋｍｗ
ｌ１を算出する。ＥＣＵ５０は、この算出を、エンジン
回転速度ＮＥに応じて予め定められた関数データ（即時
補正割合マップ）を参照することにより行う。このマッ
プにおいて、即時補正割合ｅｖｋｍｗｌ１は「０．５」
を最大値としてエンジン回転速度ＮＥが高くなるほど小
さくなるように設定される。

【００４８】次に、ステップ３５０で、ＥＣＵ５０は、
上記算出された吸気変化量差ｅｖｄｌｑｍｗの値の内、
即時補正分以外の割合を示すテーリング補正割合ｅｖｋ
ｍｗｌ２の値を算出する。ＥＣＵ５０は、この算出を、
同じくエンジン回転速度ＮＥに応じて予め定められた関
数データ（テーリング補正割合マップ）を参照すること
により行う。このマップにおいて、テーリング補正割合
ｅｖｋｍｗｌ２は「０．５」を最大値としてエンジン回
転速度ＮＥが高くなるほど小さくなるように設定され
る。

【００４９】次に、ステップ３６０で、ＥＣＵ５０は、
バルブタイミングの変化により発生した吸気変化量差ｅ
ｖｄｌｑｍｗの内、次回以降の噴射で補正されるべき残
量記憶値ｅｖｑｔｒｎを算出する。ＥＣＵ５０は、以下
の計算式（１）に従って残量記憶値ｅｖｑｔｒｎを算出
する。 evqtrn＝evqtrno＋（evdlqmwo−evkmw＊evdlqmw） ・・・（１）

【００５０】次に、ステップ３７０で、ＥＣＵ５０は、
即時補正量ｅｖｄｅｌｑ１及びテーリング補正量ｅｖｄ
ｅｌｑ２の値をそれぞれ算出する。ＥＣＵ５０は、以下
の計算式（２），（３）に従って各値を算出する。 evdelq１＝evdlqmw＊evkmwl1 ・・・（２） evdelq２＝evqtrn＊evkmwl２ ・・・（３）

【００５１】次に、ステップ３８０で、ＥＣＵ５０は、
上記算出された即時補正量ｅｖｄｅｌｑ１及びテーリン
グ補正量ｅｖｄｅｌｑ２の値を互いに加算することによ
り、壁面付着補正量ｅｖｆｍｗの値を算出する。この補
正量ｅｖｆｍｗは、バルブタイミングの変化に応じて燃
料噴射量を補正すべき補正量に相当するものである。

【００５２】そして、ステップ３９０で、ＥＣＵ５０
は、上記算出された壁面付着補正量ｅｖｆｍｗの値に、
従来通りに得られる基本付着補正量ｅｆｍｗの値を加算
することにより、最終壁面付着補正量ｆｍｗの値を算出
する。この値が、「燃料噴射量算出ルーチン」のステッ
プ２２０で算出される壁面付着補正量ｆｍｗに相当す
る。従って、この壁面付着補正量ｆｍｗの値の中には、
従来通りに見込まれる基本付着補正量ｅｖｆｍｗの他
に、バルブタイミングの変化に応じた燃焼室４への吸気
量の変化量を反映した見込みの補正量が含まれることに
なる。即ち、ＥＣＵ５０は、エンジン１の運転状態に応
じて制御される最終燃料噴射量ＴＡＵを、ＶＶＴ２５の
制御により変更される吸気バルブ８のバルブタイミング
の変化量、延いては、吸気変化量ｅｖｑｍｗに基づいて
予測的に補正するのである。

【００５３】以上説明したように本実施の形態の燃料噴
射量制御装置によれば、各インジェクタ１６から噴射さ
れる最終燃料噴射量ＴＡＵの値は、エンジン１の吸気状
態を反映した吸気圧ＰＭ及びエンジン回転速度ＮＥ等の
エンジン１の運転状態を示す各種要素に基づいてＥＣＵ
５０により制御される。従って、少なくとも吸気圧ＰＭ
が変われば、その変化に応じて最終燃料噴射量ＴＡＵが
制御されることになる。

【００５４】ここで、ＥＣＵ５０によりエンジン１の運
転状態に基づいて吸気バルブ８のバルブタイミングの目
標進角θＶＡの値が算出され、その算出値に基づいてＶ
ＶＴ２５が制御される。これにより、吸気バルブ８のバ
ルブタイミングが所定範囲で連続的に変更されることに
なる。このようにバルブタイミングが変更されるとき、
吸気ポート６ａを通じて燃焼室４に吸入される吸気量は
変化するが、その変化が吸気圧ＰＭとして吸気圧センサ
４３で検出されるまでに遅れが生じてリアルタイムには
検出されず、吸気圧ＰＭの変化として最終燃料噴射量Ｔ
ＡＵの制御に直ちに反映されないことがある。この場
合、本実施の形態の燃料噴射量制御装置によれば、バル
ブタイミングが変更されるときの燃焼室４に対する吸気
変化量ｅｖｑｍｗがＥＣＵ５０により予測的に算出さ
れ、その算出される吸気変化量ｅｖｑｍｗの値に基づい
て最終燃料噴射量ＴＡＵが補正される。このことから、
バルブタイミングの変更に起因した吸気量変化に追随し
て、その変化の過渡時に見合った最終燃料噴射量ＴＡＵ
が得られるようになる。このため、ＶＶＴ２５の制御に
伴いエンジン１の燃焼室４に対する吸気量が変化したと
き、その変化の過渡時に燃焼室４に供給される最終燃料
噴射量ＴＡＵを適正に補正することができるようにな
る。この結果、ＶＶＴ２５の制御に伴う過渡的な吸気量
変化ｅｖｑｍｗの大きさに見合った量の燃料を各インジ
ェクタ１６から噴くことができるようになり、エンジン
１の空燃比の過渡的な乱れを防止することができ、エミ
ッションの過渡的な悪化を防止することができるように
なる。

【００５５】図７，図８には、上記燃料噴射量制御の結
果の一例をタイムチャートに示す。図７は時刻ｔ０〜ｔ
１の間で目標進角θＶＡの値を増大させ、バルブタイミ
ングを進角させた場合の燃焼室４に対する吸気圧ＰＭの
変化、壁面付着補正量ｆｍｗの変化、空燃比Ａ／Ｆの変
化を示すものであり、図９に示す従来制御の結果と対比
される。図７から明らかなように、バルブタイミングが
進角されて吸気圧ＰＭが増大するが、その変化の過渡時
に合わせて壁面付着補正量ｆｍｗが低減されることか
ら、バルブタイミング変化直後における空燃比Ａ／Ｆの
変動が比較的小さいことが分かる。このことは図９との
違いから明らかである。

【００５６】一方、図８は時刻ｔ０〜ｔ１の間で目標進
角θＶＡの値を低減させ、バルブタイミングを遅角させ
た場合の燃焼室４に対する吸気圧ＰＭの変化、壁面付着
補正量ｆｍｗの変化、空燃比Ａ／Ｆの変化を示すもので
あり、図１０に示す従来制御の結果と対比される。図８
から明らかなように、バルブタイミングが遅角されて吸
気圧ＰＭが低下するが、その変化の過渡時に合わせて壁
面付着補正量ｆｍｗが増大されることから、バルブタイ
ミングの変化時における空燃比Ａ／Ｆの変動が比較的小
さいことが分かる。このことは図１０との違いから明ら
かである。

【００５７】尚、この発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲
で以下のように実施することもできる。

【００５８】（１）前記実施の形態では、バルブタイミ
ングをバルブ特性として可変とするＶＶＴ２５を設けた
が、バルブリフト量をバルブ特性として、或いは、バル
ブタイミングとバルブリフト量の両方をバルブ特性とし
て可変とする可変バルブ特性機構を設けてもよい。

【００５９】（２）前記実施の形態では、吸気バルブ８
のみのバルブタイミングをバルブ特性として可変に構成
したが、排気バルブ９のみの、或いは、吸気バルブ８と
排気バルブ９の両方のバルブ特性を可変に構成してもよ
い。

【００６０】（３）前記実施の形態では、バルブタイミ
ングを所定範囲で連続的に可変とするＶＶＴ２５を設け
たが、バルブタイミングを進角側と遅角側の２段階に選
択的に切り換えるＶＶＴを設けてもよい。

【００６１】

【発明の効果】請求項１〜請求項３に記載のそれぞれの
発明の構成によれば、可変バルブ特性機構の動作に伴い
エンジンへの吸気量が変化する過渡時に、エンジンに供
給される燃料噴射量を適正に補正することができ、エン
ジンの空燃比の過渡的な乱れを防止し、エミッションの
過渡的な悪化を防止することができるという効果を発揮
する。

【００６２】請求項４に記載の発明の構成によれば、可
変バルブタイミング機構の動作に伴いエンジンへの吸気
量が変化する過渡時に、エンジンに供給される燃料噴射
量を適正に補正することができ、エンジンの空燃比の過
渡的な乱れを防止し、エミッションの過渡的な悪化を防
止することができるという効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態に係り、ガソリンエンジンシステ
ムを示す概略構成図である。

【図２】同じく、（ａ），（ｂ）はバルブオーバラップ
を示す説明図である。

【図３】同じく、ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図
である。

【図４】同じく、バルブタイミング制御ルーチンを示す
フローチャートである。

【図５】同じく、燃料噴射量制御ルーチンを示すフロー
チャートである。

【図６】同じく、壁面付着補正量算出ルーチンを示すフ
ローチャートである。

【図７】同じく、燃料噴射量制御結果の一例を示すタイ
ムチャートである。

【図８】同じく、燃料噴射量制御結果の一例を示すタイ
ムチャートである。

【図９】従来制御に係り、燃料噴射量制御結果の一例を
示すタイムチャートである。

【図１０】同じく、燃料噴射量制御結果の一例を示すタ
イムチャートである。

【符号の説明】

１ エンジン ４ 燃焼室 ６ 吸気通路 ６ａ 吸気ポート ８ 吸気バルブ ９ 排気バルブ １６ インジェクタ（燃料噴射弁） ２５ ＶＶＴ（可変バルブ特性機構） ４３ 吸気圧センサ（吸気状態検出手段） ５０ ＥＣＵ（バルブ特性制御手段、噴射量補正手段、
吸気変化量算出手段、噴射量制御手段及び吸気変化量算
出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺岡 正彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G018 AA05 AB17 BA32 BA38 CA06 DA57 DA66 EA00 EA02 EA08 EA09 EA11 EA17 EA22 EA31 EA32 EA35 FA01 FA03 FA06 FA09 GA09 3G084 AA03 BA13 BA23 CA04 CA06 DA07 DA10 DA12 EA04 EA11 EB12 EC01 EC03 FA00 FA02 FA10 FA11 FA20 FA29 FA33 FA39 3G092 AA01 AA05 AA11 AA13 AB02 BB03 DA01 DA10 DE01S DF01 DG05 EB05 EC01 FA08 FA15 GA11 HA04Z HA05Z HA06Z HD05Z HE00Z HE01Z HE05Z HE09Z 3G301 HA01 HA06 HA19 JA12 JA21 KA11 LA07 LB02 LC08 MA13 NA08 NB02 NC02 ND01 PA07Z PA10Z PA11Z PD02Z PE01Z PE05Z PE08Z

Claims (4)

【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
   一方のバルブ特性を可変とする可変バルブ特性機構を備
   えたエンジンにおいて燃料噴射弁から噴射される燃料噴
   射量を前記エンジンの運転状態に応じて制御する燃料噴
   射量制御装置であって、 前記エンジンの運転状態に応じて前記バルブ特性を変更
   するために前記可変バルブ特性機構を制御するバルブ特
   性制御手段と、 前記制御される燃料噴射量を前記変更されるバルブ特性
   の変化量に応じて補正するための噴射量補正手段とを備
   えたことを特徴とするエンジンの燃料噴射量制御装置。
2. 【請求項２】 燃焼室のポートを開閉するために設けら
   れた吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバル
   ブ特性を可変とする可変バルブ特性機構を備えたエンジ
   ンにおいて燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を前記
   エンジンの運転状態に応じて制御する燃料噴射量制御装
   置であって、 前記エンジンの運転状態に応じたバルブ特性値に基づい
   て前記可変バルブ特性機構を制御するためのバルブ特性
   制御手段と、 前記可変バルブ特性機構の制御により前記バルブ特性が
   変更されるときの前記燃焼室に対する吸気変化量を算出
   するための吸気変化量算出手段と、 前記制御される燃料噴射量を前記算出される吸気変化量
   に基づいて予測的に補正するための噴射量補正手段とを
   備えたことを特徴とするエンジンの燃料噴射量制御装
   置。
3. 【請求項３】 燃焼室のポートを開閉するために設けら
   れた吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバル
   ブ特性を可変とする可変バルブ特性機構を備えたエンジ
   ンにおいて燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を制御
   する燃料噴射量制御装置であって、 前記エンジンの吸気状態を検出するための吸気状態検出
   手段と、 前記燃料噴射量を制御するために少なくとも前記検出さ
   れる吸気状態に基づいて前記燃料噴射弁を制御する噴射
   量制御手段と、 前記エンジンの運転状態に基づいてバルブ特性値を算出
   するためのバルブ特性値算出手段と、 前記算出されるバルブ特性値に基づいて前記可変バルブ
   特性機構を制御するためのバルブ特性制御手段と、 前記可変バルブ特性機構の制御により前記バルブ特性が
   変更されるときの前記燃焼室に対する吸気変化量を予測
   的に算出するための吸気変化量算出手段と、 前記制御される燃料噴射量を前記算出される吸気変化量
   に基づいて補正するための噴射量補正手段とを備えたこ
   とを特徴とするエンジンの燃料噴射量制御装置。
4. 【請求項４】 前記バルブ特性は、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バルブタイミングを
   含み、前記可変バルブ特性機構は、前記バルブタイミン
   グを変更するための可変バルブタイミング機構を含むこ
   とを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記
   載のエンジンの燃料噴射量制御装置。