JP2002168138A - 内燃機関の開弁制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸気弁または排気弁の開弁状態を変更するこ
とができる内燃機関の開弁制御装置において全ての機関
運転領域において内燃機関の出力特性を安定させる。 【解決手段】 所定の条件が満たされるまでは機関運転
状態とは無関係な所定の開弁状態にて開弁されるように
開弁状態変更機構の動作状態を特定の動作状態に固定
し、所定の条件が満たされた後は開弁状態変更機構の動
作状態の固定を解除し、その後は機関運転状態ごとに定
められる開弁状態にて開弁されるように開弁状態変更機
構を作動させる。開弁状態変更機構の動作状態を特定の
動作状態に固定している間に所定の条件が満たされたと
しても機関運転状態ごとに定められる開弁状態が上記所
定の開弁状態から許容範囲以上にずれているときには開
弁状態変更機構の動作状態の固定を解除せずに継続す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の開弁制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関においては要求機関出力を出力
するために機関回転数や要求機関負荷に応じて燃焼室内
に吸入される空気の量（以下、吸気量）を変える必要が
ある。従来では機関吸気通路にスロットル弁を配置し、
当該スロットル弁の開度を調節することにより吸気量を
制御していた。しかしながらスロットル弁により吸気量
を制御するとスロットル弁下流の吸気通路内に負圧が生
じ、このため燃焼室内においてポンピングロスが発生
し、したがって機関出力効率が低下するという問題があ
った。そこでスロットル弁を使用せずに吸気量を変える
手段として機関回転数や要求機関負荷に応じて吸気弁の
開閉弁タイミングを変更するという手段が提案されてい
る。こうした開閉弁タイミング変更手段を採用した内燃
機関は特開平１１ー２１０４２４号公報に開示されてい
る。

【０００３】ところで上記公報に記載の開閉弁タイミン
グ変更手段はエンジンオイルの圧力、すなわち油圧を利
用して吸気弁の開閉弁タイミングを制御する。ところが
内燃機関の運転が始動せしめられた直後においてはエン
ジンオイルの温度が低いために開閉弁タイミング変更手
段による開閉弁タイミングの制御速度は遅いので吸気弁
の開閉弁タイミングが所望のタイミングに即座には変更
されず、したがって吸気量は即座には所望の量とはなら
ない。そこで上記公報に記載の内燃機関では吸気弁の開
閉弁タイミングを内燃機関の運転状態に係わりなく平均
して高い機関出力効率を確保することができる一定のタ
イミングに固定し、エンジンオイルの温度が高くなった
ときに吸気弁の開閉弁タイミングの固定を解除し、吸気
弁の開閉弁タイミングを内燃機関の運転状態ごとに定め
られるタイミングとする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように上記公報に
記載の内燃機関ではエンジンオイルの温度が高くなった
ときに吸気弁の開閉弁タイミングの固定を解除し、吸気
弁の開閉弁タイミングを内燃機関の運転状態ごとに定め
られるタイミングとするがこの開閉弁タイミングの固定
解除後のタイミングが一定のタイミングから大きく異な
る場合には機関出力負荷が急激に変化する可能性があ
る。このことは内燃機関の出力安定性の観点からは好ま
しくない。すなわち一般的に内燃機関には出力安定性が
求められているが上記公報に記載の内燃機関ではこの出
力安定性が得られない。

【０００５】またこのことは例えば内燃機関の始動直後
において排気弁の開閉弁タイミングを一定のタイミング
に固定し、エンジンオイルの温度が高くなったときに排
気弁の開閉弁タイミングの固定を解除し、吸気弁の開閉
弁タイミングを内燃機関の運転状態ごとに定められるタ
イミングとし、斯くして機関出力効率を高く維持するよ
うにした内燃機関にも当てはまる。

【０００６】さらにこのことは一般的に所定の条件が満
たされるまで吸気弁または排気弁の開弁状態を特定の開
弁状態に固定し、所定の条件が満たされたときに吸気弁
または排気弁の開弁状態の固定を解除し、吸気弁または
排気弁の開弁状態を内燃機関の運転状態ごとに定められ
る開弁状態とし、斯くして機関出力効率を高く維持する
ようにした内燃機関にも当てはまる。

【０００７】こうした事情に鑑み本発明の目的は吸気弁
または排気弁の開弁状態を変更することができる内燃機
関の開弁制御装置において全ての機関運転領域において
内燃機関の出力特性を安定させることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に１番目の発明では、内燃機関の吸気弁または排気弁の
開弁状態を変更することができる開弁状態変更機構を具
備し、所定の条件が満たされるまでは内燃機関の運転状
態とは無関係な一定の開弁状態にて吸気弁または排気弁
が開弁されるように該開弁状態変更機構の動作状態を特
定の動作状態に固定し、所定の条件が満たされた後にお
いては上記開弁状態変更機構の動作状態の固定を解除
し、該開弁状態変更機構の動作状態の固定解除後におい
ては内燃機関の運転状態ごとに定められる開弁状態にて
吸気弁または排気弁が開弁されるように開弁状態変更機
構を作動させる内燃機関の開弁制御装置において、開弁
状態変更機構の動作状態を特定の動作状態に固定してい
る間に上記所定の条件が満たされたとしても上記内燃機
関の運転状態ごとに定められる開弁状態が上記所定の開
弁状態から許容範囲以上にずれているときには開弁状態
変更機構の動作状態の固定を解除せずに継続する。

【０００９】２番目の発明では１番目の発明において、
上記開弁状態変更機構が吸気弁または排気弁の開閉弁タ
イミングを変更することができる開閉弁タイミング変更
機構である。上記課題を解決するために３番目の発明で
は、内燃機関の吸気弁または排気弁の開閉弁タイミング
を変更することができる開閉弁タイミング変更機構を具
備し、内燃機関の運転が始動せしめられてから所定の条
件が満たされるまでは最も早いタイミングと最も遅いタ
イミングとの間の内燃機関の運転状態とは無関係な一定
のタイミングにて吸気弁または排気弁が開閉弁されるよ
うに該開閉弁タイミング変更機構の動作状態を特定の動
作状態に固定し、所定の条件が満たされた後においては
上記開閉弁タイミング変更機構の動作状態の固定を解除
し、該開閉弁タイミングの動作状態の固定解除後におい
て内燃機関の運転がアイドリング運転状態にあるときに
は最も遅いタイミングにて吸気弁または排気弁が開閉弁
されるように開閉弁タイミング変更機構を作動させ、内
燃機関の運転がアイドリング運転状態ではないときには
内燃機関の運転状態ごとに定められるタイミングにて吸
気弁または排気弁が開閉弁されるように開閉弁タイミン
グ変更機構を作動させる内燃機関の開閉弁タイミング制
御装置において、開閉弁タイミング変更機構の動作状態
を上記特定の動作状態に固定している間に上記所定の条
件が満たされたとしても内燃機関の運転がアイドリング
運転状態にあるときには開閉弁タイミング変更機構の動
作状態の固定を解除せずに継続する。

【００１０】４番目の発明では２番目の発明または３番
目の発明において、上記開閉弁タイミング変更機構が油
圧油により作動せしめられ、上記所定の条件が上記油圧
油の温度が予め定められた温度よりも高いことである。
５番目の発明では２番目または３番目の発明において、
内燃機関の運転が停止されるときに上記開閉弁タイミン
グ変更機構の動作が上記特定動作状態に固定される。

【００１１】６番目の発明では５番目の発明において、
内燃機関の運転の停止が要求されたときに内燃機関の運
転が予め定められた期間に亘って継続され、該予め定め
られた期間内に上記開閉弁タイミング変更機構の動作が
上記特定動作状態に固定され、その後、内燃機関の運転
が停止される。７番目の発明では６番目の発明におい
て、上記内燃機関の運転を継続する予め定められた期間
を機関回転数が大きくなると短くなるように設定する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を説
明する。図１は本発明の開閉弁タイミング制御装置を備
えたいわゆる４サイクルガソリンエンジンを示す。図１
において１は機関本体、２は吸気ポート、３は吸気弁、
４は排気ポート、５は排気弁、６は燃焼室、７は点火栓
である。燃焼室６内にはピストン８が配置される。吸気
弁３は吸気弁開閉弁特性変更機構により開閉駆動せしめ
られる。吸気弁開閉弁特性変更機構については後に詳細
に説明する。

【００１３】吸気ポート２は吸気マニホルド９に接続さ
れる。吸気マニホルド９はサージタンク１０を介して吸
気通路１１に接続される。吸気通路１１には吸気量を検
出するための質量流量検出器１２が配置される。質量流
量検出器１２の上流側の吸気通路１１にはエアクリーナ
１３が接続される。一方、質量流量検出器１２の下流側
の吸気通路１１にはスロットル弁１５が配置される。ス
ロットル弁１５はピストン８のポンピングロスを最小限
に抑えるために大部分の機関運転領域において全開とさ
れている。吸気絞り弁１５の下流側であって吸気ポート
２近傍の吸気マニホルド９には燃料噴射弁１６が取り付
けられる。燃料噴射弁１６は燃料供給通路１７を介して
燃料タンク１８に接続される。燃料供給通路１７には吐
出量可変の燃料ポンプ１９が配置される。排気ポート４
は排気マニホルド２０に接続される。排気マニホルド２
０は排気通路２１に接続される。

【００１４】機関本体１には点火デストリビュータ２５
が取り付けられる。点火デストリビュータ２５には二つ
のクランク角センサ２６および２７が取り付けられる。
これらクランク角センサ２６および２７から出力される
パルス信号に基づいて機関回転数が算出される。内燃機
関は電子制御装置５０を具備する。電子制御装置５０は
デジタルコンピュータからなり、双方向性バス５１によ
り互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）５
２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）５３、ＣＰＵ
（マイクロプロセッサ）５４、入力ポート５５、および
出力ポート５６を具備する。質量流量検出器１２は対応
するＡＤ変換器５７を介して入力ポート５５に接続され
る。クランク角センサ２６および２７は入力ポート５５
に直接接続される。点火栓７、燃料噴射弁１６、および
燃料ポンプ１９は対応する駆動回路５８を介して出力ポ
ート５６に接続される。アクセルペダル１４には負荷セ
ンサ２８が接続される。負荷センサ２８は内燃機関に対
する要求機関負荷を検出する。負荷センサ２８は対応す
るＡＤ変換器５７を介して入力ポート５５に接続され
る。

【００１５】次に図２〜図４を参照して本実施例の吸気
弁開閉弁特性変更機構を簡単に説明する。図２は吸気弁
開閉弁特性変更機構の全体図である。吸気弁開閉弁特性
変更機構は主に吸気弁３の閉弁タイミングを変更するた
めの機構（以下、閉弁タイミング変更機構）と、吸気弁
３の開弁量を変更するための機構（以下、開弁量変更機
構）とを具備する。閉弁タイミング変更機構を図３に詳
細に示し、開弁量変更機構を図４に詳細に示した。なお
閉弁タイミング変更機構の代わりに吸気弁３の開弁タイ
ミングを変更するための開弁タイミング変更機構を採用
してもよい。

【００１６】閉弁タイミング変更機構は図３に示したよ
うにロータ４３とハウジング４４とを有する。ロータ４
３は一定範囲内において回動可能にハウジング４４内に
収容される。またロータ４３はカムシャフト３４に回転
不能に取り付けられる。さらにロータ４３はその外周壁
面から径方向外方へと延びる四つの羽根４５を有する。
一方、ハウジング４４はその内周壁面から径方向内方へ
と延びる四つの隔壁４６を有する。ロータ４３がハウジ
ング４４内に収容されたときにこれら羽根４５と隔壁４
６との間に八つの隔室４６ａ、４６ｂが形成される。こ
れら隔室には切換弁４８を介してオイルポンプ４９が接
続される。オイルポンプ４９は機関運転により作動せし
められる。オイルタンク４１内のエンジンオイルが隔室
４６ａに供給され、油圧が印加されると閉弁タイミング
が早くせしめられる。一方、エンジンオイルが隔室４６
ｂに供給され、油圧が印加されると閉弁タイミングが遅
くせしめられる。このようにエンジンオイルが供給され
る隔室を変えることにより吸気弁３の閉弁タイミングを
変更することができる。なおハウジング４４は歯車であ
り、図２に示したように内燃機関の出力により回転せし
められる歯車６０に係合する。また隔室に供給される油
圧が零となるとロータ４３は閉弁タイミングが最も遅く
なる位置に向かって移動するようになっている。

【００１７】なおオイルタンク４１にはエンジンオイル
の温度を検出するための油温センサ６７が取り付けられ
る。油温センサ６７は対応するＡ／Ｄ変換器５７を介し
て入力ポート５５に接続される。一方、開弁量変更機構
は図２に示したように三つのカム３２ａ、３２ｂ、３２
ｃと、これらカムに対応する三つのリフトアーム３３
ａ、３３ｂ、３３ｃとを有する。リフトアーム３３ａ，
３３ｂ，３３ｃはシャフト３５に揺動可能に取り付けら
れる。したがってこれらリフトアーム３３ａ，３３ｂ，
３３ｃはそれぞれ対応するカム３２ａ，３２ｂ，３２ｃ
によりシャフト３５周りで揺動せしめられる。各カムが
吸気弁３をリフトする量、すなわち開弁量はそれぞれ異
なる。図４に示したように中央のリフトアーム３３ａの
端部に一つの貫通孔３６が形成される。残りの二つのリ
フトアーム３３ｂ、３３ｃの端部にはそれぞれ油圧室３
７ｂ、３７ｃが形成される。各油圧室３７ｂ、３７ｃ内
にはそれぞれ対応してピン３８ｂ、３８ｃが摺動可能に
収容される。ピン３８ｂ，３８ｃはコイルバネ３９ｂ，
３９ｃにより油圧室３７ｂ，３７ｃ内に引き込まれるよ
うに付勢されている。また油圧室３７ｂ、３７ｃは切換
弁４０を介してオイルポンプ４９に接続される。

【００１８】オイルタンク４１内のエンジンオイルがい
ずれの油圧室３７ｂ、３７ｃにも供給されないときには
ピン３８ｂ，３８ｃは油圧室３７ｂ，３７ｃ内に引き込
まれたままであるのでカム３３ａにより吸気弁３が開弁
駆動せしめられる。またエンジンオイルが油圧室３７ｂ
に供給されたときにはピン３８ｂがコイルバネ３９ｂの
付勢力に抗して油圧室３７ｂから突出せしめられて貫通
孔３６内に嵌り込むのでカム３３ｂにより吸気弁３が開
弁駆動せしめられる。さらにエンジンオイルが油圧室３
７ｃに供給されたときにはピン３８ｃがコイルバネ３９
ｃの付勢力に抗して油圧室３７ｃから突出せしめられて
貫通孔３６内に嵌り込むのでカム３３ｃにより吸気弁３
が開弁駆動せしめられる。このようにエンジンオイルが
供給される油圧室を変えることにより吸気弁３の開弁量
を変更し、燃焼室６内に供給せしめられる吸気量を制御
することができる。

【００１９】次に本実施例におけるカムの選択と吸気弁
の閉弁タイミングの設定とについて説明する。本実施例
では機関回転数Ｎｅと機関要求負荷Ｌとに応じて要求吸
気量ＴＧａと要求燃料噴射量ＴＱが算出される。本実施
例ではこれら要求吸気量ＴＧａおよび要求燃料噴射量Ｔ
Ｑとを図５に示したように機関回転数Ｎｅと機関要求負
荷Ｌとの関数としてマップの形で予め記憶しておき、当
該マップを用いて要求吸気量ＴＧａおよび要求燃料噴射
量Ｑを算出する。

【００２０】次いで要求吸気量ＴＧａに応じて開弁量変
更機構の三つのカム３３ａ，３３ｂ，３３ｃのいずれの
カムにより吸気弁３を開弁させるかを決定する。すなわ
ち吸気弁３を開弁させるためにいずれのカムを実質的に
機能させるかを決定する。本実施例では要求吸気量ＴＧ
ａが多いときには吸気弁３を最も大きく開弁することが
できるカム（以下、大カム）３２ｃが選択され、要求吸
気量ＴＧａが中程度の量であるときには吸気弁３を中程
度の大きさで開弁することができるカム（以下、中カ
ム）３２ｂが選択され、要求吸気量ＴＧａが少ないとき
には吸気弁３を最も小さく開弁することができるカム
（以下、小カム）３２ａが選択される。

【００２１】ところでこのように要求吸気量ＴＧａに応
じて決定されたカムを機能させるように変更しても実際
の吸気量（以下、実吸気量）は段階的にしか変化しない
ので実吸気量を正確に要求吸気量ＴＧａとすることがで
きないことがある。そこで本実施例では吸気弁３の閉弁
タイミングを変更すれば実吸気量が変化することを利用
して実吸気量が正確に要求吸気量となるようにする。す
なわち機能させるカムを変更した後に要求吸気量ＴＧａ
と実吸気量との間のずれ量に応じて閉弁タイミング変更
機構により吸気弁３の閉弁タイミングを変更するように
する。本実施例の閉弁タイミング変更機構は吸気弁３の
閉弁タイミングを連続的に変更することができるので実
吸気量を正確に要求吸気量ＴＧａとすることができる。

【００２２】次に実吸気量を目標吸気量とするための閉
弁タイミングの決定方法について説明する。以下の説明
では理解しやすいように大カム３３ｃ、中カム３３ｂ、
小カム３３ａの開弁角度範囲が図６に示したようにそれ
ぞれ１８０°、１２０°、９０°である場合について説
明する。一般的に燃焼室６内におけるピストン８の移動
速度が速いときほど単位時間当たりの吸気量は多くな
る。また吸気弁３の開弁量が大きいときほど単位時間当
たりの吸気量は多くなる。したがって燃焼室６内におけ
るピストン８の移動速度が最も速いとき、すなわちクラ
ンク角度が吸気下死点前９０°にあるときに吸気弁３の
開弁量が最も大きくなるように吸気弁３の閉弁タイミン
グを設定すれば吸気量が最大となる。したがって大カム
３３ｃが機能せしめられているときには閉弁タイミング
を吸気下死点に設定すれば吸気弁３は吸気下死点前９０
°において最も大きく開弁するので吸気量は大カム３３
ｃを機能させたときに可能な範囲で最大となる。同様に
中カム３３ｂが機能せしめられているときには閉弁タイ
ミングを吸気下死点前３０°に設定すれば吸気量は中カ
ム３３ｂを機能させたときに可能な範囲で最大となり、
小カム３３ａが機能せしめられているときには閉弁タイ
ミングを吸気下死点前４５°に設定すれば吸気量は小カ
ム３３ａを機能させたときに可能な範囲で最大となる。

【００２３】このことを念頭において閉弁タイミングＴ
Ｃと吸気量Ｇａとの関係を示せば図７のようになる。す
なわち図７の線Ｌは大カム３３ｃを機能させたときにお
ける閉弁タイミングＴＣと吸気量Ｇａとの間の定性的な
関係を示しており、ここでは閉弁タイミングＴＣが吸気
下死点ＢＤＣ（図７では０°と表示）に設定されたとき
に吸気量Ｇａが最も大きく、閉弁タイミングＴＣが吸気
下死点ＢＤＣよりも早く設定されるほど吸気量Ｇａは徐
々に小さくなる。また図７の線Ｍは中カム３３ｂを機能
させたときにおける閉弁タイミングＴＣと吸気量Ｇａと
の間の定性的な関係を示し、ここでは閉弁タイミングＴ
Ｃが吸気下死点前３０°（図７では−３０°と表示）に
設定されたときに吸気量Ｇａが最も大きく、閉弁タイミ
ングＴＣが吸気下死点前３０°よりも早く或いは遅く設
定されるほど吸気量Ｇａは徐々に小さくなる。さらに図
７の線Ｓは小カム３３ａを機能させたときにおける閉弁
タイミングＴＣと吸気量Ｇａとの間の定性的な関係を示
し、ここでは閉弁タイミングＴＣが吸気下死点前４５°
（図７では−４５°と表示）に設定されたときに吸気量
Ｇａが最も大きく、閉弁タイミングＴＣが吸気下死点前
４５°よりも早く或いは遅く設定されるほど吸気量Ｇａ
は徐々に小さくなる。

【００２４】したがって本実施例では上述したように要
求吸気量に応じて決定されたカムを機能させるべく開弁
量変更機構を作動させ、このときの要求吸気量と実吸気
量との間のずれ量と、図７に示した関係とから要求吸気
量と実吸気量との間のずれ量が零となるように吸気弁３
の閉弁タイミングが決定される。実際には要求吸気量と
実吸気量とのずれが零となる吸気弁３の閉弁タイミング
を機関回転数Ｎと要求機関負荷Ｌとの関数としてマップ
の形で予め記憶しておき、このマップから機関回転数Ｎ
と要求機関負荷Ｌとに基づいて吸気弁３の目標閉弁タイ
ミングが決定される。

【００２５】ところで内燃機関が始動されてから或る一
定期間が経過するまでの間（以下、機関始動期間と称
す）において内燃機関がアイドリング運転状態にあると
きには要求機関負荷が小さいので内燃機関の燃費を向上
するという観点では吸気量を少なくすると共に燃料噴射
量をも少なくすることが好ましい。そこで本実施例では
内燃機関がアイドリング運転状態にあるときには小カム
３３ａにより吸気弁３が開弁されるようにされる。

【００２６】ところが上述したように内燃機関の燃費を
向上するという観点では機関始動期間において内燃機関
がアイドリング運転状態にあるときには吸気量をできる
だけ少なくすることが好ましいが機関始動期間において
は内燃機関の温度が低いので吸気量が少なすぎると内燃
機関の運転が安定しない。そこで機関始動期間において
内燃機関がアイドリング運転状態にあるときには小カム
３３ａにより吸気弁３が開弁されるようにすると共に吸
気弁３３ａの閉弁タイミングを最も早いタイミングと最
も遅いタイミングの概ね中間にある機関運転状態とは無
関係な一定のタイミング（以下、中間タイミングと称
す）とすることが好ましい。

【００２７】ところが本実施例の閉弁タイミング変更機
構の構造的な理由から内燃機関の運転が停止されたとき
（以下、機関停止時と称す）には閉弁タイミング変更機
構は吸気弁３を最も遅いタイミングにて開弁する状態と
なる。したがって上述したように内燃機関の運転が始動
されたとき（以下、機関始動時と称す）に吸気弁３が中
間タイミングにて閉弁されるように閉弁タイミング変更
機構を作動する必要がある。ところが機関始動時におい
てはエンジンオイルの温度（以下、油温と称す）が低
く、エンジンオイルの粘性が高いので閉弁タイミング変
更機構の動作速度が遅く、したがって機関始動時に吸気
弁３の閉弁タイミングを中間タイミングに即座にするこ
とができない。

【００２８】そこで本実施例では機関停止時に閉弁タイ
ミング変更機構のロータ４３の位置を吸気弁３を中間タ
イミングにて閉弁させる位置に固定するようにする。す
なわち内燃機関の運転の停止が要求されたときにはその
要求にも係わらず予め定められた期間に亘って内燃機関
の運転を継続し、この間にロータ４３の位置を吸気弁３
を中間タイミングにて閉弁させる位置に固定し、その
後、内燃機関の運転を停止するようにする。これによれ
ば機関始動時に閉弁タイミング変更機構は吸気弁３を中
間タイミングにて閉弁するようになっているので内燃機
関を安定して運転させることができる吸気量が機関始動
直後から確保される。

【００２９】図８に機関停止時に閉弁タイミング変更機
構のロータ４３の位置を吸気弁３を中間タイミングにて
閉弁させる位置に固定するための回路図を示した。図８
において５９はイグニッションスイッチであり、６１は
メインリレーであり、６２はサブリレーである。機関運
転を停止することが要求されたときにはイグニッション
スイッチ５９がオフとされる。しかしながらメインリレ
ー６１およびサブリレー６２は即座にはオフとはされず
にイグニッションスイッチ５９がオフとされたことを契
機として吸気弁３の閉弁タイミングを中間タイミングと
する。斯くして吸気弁３の閉弁タイミングが中間タイミ
ングとされた後にサブリレー６２がオフとされる。これ
によりライン６３を介して燃料噴射弁１６の作動が停止
され、ライン６４を介して点火栓７の作動が停止され
る。最後にメインリレー６１がオフとされ、これにより
ライン６５を介して内燃機関のその他の電子機器への電
力供給が停止される。

【００３０】また図９には閉弁タイミングを中間タイミ
ングに固定するための手段を示した。図９を参照すると
閉弁タイミング変更機構のロータ４３とハウジング４４
とが示されている。図示した構成では内燃機関の運転の
停止が要求され、ロータ４３の位置が吸気弁３を中間タ
イミングにて閉弁する位置とされたときにピン６６がロ
ータ４３の羽根４５に形成された凹部内に挿入せしめら
れ、斯くして内燃機関の運転が停止されたとしてもロー
タ４３の位置は吸気弁３を中間タイミングにて閉弁する
位置に固定される。

【００３１】ところで上述したように本実施例において
は機関始動期間において内燃機関がアイドリング運転状
態にあるときには吸気弁３は中間タイミングにて閉弁さ
れるようになっている。これは上述したように内燃機関
を安定して運転させる目的以外にも内燃機関の温度を迅
速に上昇させるという目的もある。したがって内燃機関
の出力効率を高く維持するという観点から油温が高くな
ったとき（広くは所定の条件が満たされたとき）には吸
気弁３の閉弁タイミングを中間タイミングに固定した状
態（以下、中間ロックと称す）を解除し、上述したよう
に機関回転数と機関負荷とに応じて定まるタイミングに
て吸気弁３が閉弁されるようにすることが好ましい。

【００３２】一方、油温が高くなったとしても内燃機関
がアイドリング運転状態にあるときには吸気量および燃
料噴射量共に非常に少ないので燃料は燃焼しづらい。こ
こで吸気弁３の閉弁タイミングが早すぎると排気弁５が
開弁しているうちに吸気弁３が開弁し、燃焼室内に排気
ガスが残留することがあり、この場合、燃料はさらに燃
焼しづらくなる。そこで本実施例では内燃機関がアイド
リング運転状態にあるときには吸気弁３の閉弁タイミン
グを最も遅いタイミング（以下、最遅角タイミングと称
す）とし、したがって吸気弁３の開弁タイミングを最も
遅いタイミングとし、斯くして燃焼室６から排気ガスが
十分に排気されて排気弁５が閉弁している状態で吸気弁
３が開弁するようにする。

【００３３】本実施例では内燃機関がアイドリング運転
状態にあるときには吸気弁３の閉弁タイミングは最遅角
タイミングとされるので機関始動期間において油温が高
くなったときに中間ロックを解除したときに内燃機関が
アイドリング運転状態にあると吸気弁３の閉弁タイミン
グは中間タイミングから最遅角タイミングに一気に変わ
ることとなる。このとき吸気量が比較的大きく変化する
ので機関負荷も大きく変化し、したがって内燃機関の出
力特性が安定しない。

【００３４】そこで本実施例では内燃機関の出力特性を
安定させるために機関始動期間において油温が高くなっ
たとしても内燃機関がアイドリング運転状態にあるとき
には中間ロックを継続し、内燃機関がアイドリング運転
状態でなくなったときに初めて中間ロックを解除するよ
うにする。斯くして本実施例によれば内燃機関の出力特
性が安定する。

【００３５】次に図１０〜図１３のフローチャートを参
照して第１実施例における吸気弁の閉弁タイミング制御
について説明する。図１０は内燃機関の運転の停止が要
求されたときに実行される機関停止時制御を実行するた
めのルーチンである。図１０では初めにステップ１００
において機関運転を継続する期間（以下、閾値）ＰＴＨ
が算出される。ここでの閾値ＰＴＨは例えば図１１に示
した関係を利用して算出される。すなわち図１１を参照
すると機関回転数Ｎｅが大きいほど閾値ＰＴＨは短くな
る。なぜならば機関回転数Ｎｅが大きいほど油圧は高
く、したがって閉弁タイミングが中間タイミングとなる
までの閉弁タイミング変更機構のロータ４３の駆動時間
が短くてよいからである。

【００３６】次いでステップ１０１において機関運転の
停止要求が発せられてから経過した時間（以下、経過時
間）Ｐがカウントアップされる。次いでステップ１０２
において中間ロック制御が実行される。すなわち閉弁タ
イミング変更機構のピン６６がロータ４３の凹部内に挿
入され、これにより閉弁タイミング変更機構の動作が特
定動作状態に固定され、斯くして吸気弁３の閉弁タイミ
ングが最も早いタイミングと最も遅いタイミングとの間
の中間タイミングとされる。

【００３７】次いでステップ１０３において経過時間Ｐ
が閾値ＰＴＨを超えた（Ｐ≧ＰＴＨ）か否かが判別され
る。ステップ１０３においてＰ≧ＰＴＨであると判別さ
れたときにはステップ１０４以降のステップにより機関
運転が停止される。すなわちステップ１０４において中
間ロック解除フラグＦｌｏｃｋがリセットされる。この
中間ロック解除フラグＦｌｏｃｋは閉弁タイミング変更
機構の動作が特定動作状態に固定されたときにリセット
され、閉弁タイミング変更機構の動作の固定が解除され
たときにセットされるフラグである。

【００３８】次いでステップ１０５において経過時間Ｐ
がクリアされ、次いでステップ１０６においてサブリレ
ーがオフとされ、次いでステップ１０７において燃料噴
射弁１６からの燃料噴射を停止するいわゆるフューエル
カットが実行され、次いでステップ１０８において点火
栓７の作動が停止され、最後にステップ１０９において
メインリレーがオフとされる。なおステップ１０７およ
び１０８はステップ１０６においてサブリレーをオフと
しようとしてもオフにならない場合に確実に機関運転が
停止されるようにするために組み込まれたステップであ
る。

【００３９】図１２は吸気弁の閉弁タイミングを決定す
るために実行されるルーチンである。図１２では初めに
ステップ３００において中間ロック解除フラグＦｌｏｃ
ｋがセットされているか否かが判別される。内燃機関の
運転が停止されて初めてステップ３００の判別が行われ
るときには中間ロック解除フラグＦｌｏｃｋはリセット
されているのでこのときにはステップ３０３に進んで中
間ロック解除制御が実行される。中間ロック解除制御は
図１３に示したルーチンに従って実行される。

【００４０】この中間ロック解除制御により閉弁タイミ
ング変更機構の動作の固定がいったん解除されると中間
ロック解除フラグＦｌｏｃｋがセットされるのでこの後
はステップ３００においてＦｌｏｃｋ＝１であると判別
されるのでこのときにはステップ３０１に進んで機関回
転数Ｎｅと機関負荷Ｌとの関数で吸気弁３の目標閉弁タ
イミングＴＡが算出され、次いでステップ３０２におい
て閉弁タイミング制御が実行される。閉弁タイミング制
御では吸気弁３の閉弁タイミングがステップ３０１にて
算出された目標閉弁タイミングＴＡとなるように閉弁タ
イミング変更機構が動作せしめられる。

【００４１】図１３は図１２のステップ３０３の中間ロ
ック解除制御を実行するためのルーチンである。図１３
では初めにステップ４００において油温Ｔｏが所定温度
Ｔｔｈよりも高いか否かが判別される。ここで油温Ｔｏ
は油温センサ７６により直接検出される。しかしながら
これ以外の方法により油温を検出するようにしてもよ
い。例えば内燃機関を冷却するために冷却水を利用して
いる場合にはこの冷却水の温度から油温を推定すること
ができる。すなわち油温センサを用いる代わりに冷却水
の温度に基づいて油温を検出するようにしてもよい。

【００４２】また内燃機関の運転が停止されてから経過
した時間から内燃機関の運転が始動されたときにおける
油温を推定し、この推定油温を初期油温として内燃機関
の運転が始動されてからの油温上昇分をこの初期油温に
加算することにより油温を推定するようにしてもよい。
ここで内燃機関の運転が始動されてからの油温上昇分は
機関始動からのトータルの吸気量または燃料噴射量から
推定することができる。すなわちトータルの吸気量（ま
たは燃料噴射量）が多くなるほど内燃機関が発生したト
ータルの熱量が多く、油温が大きく上昇する。したがっ
てこれら機関始動からのトータルの吸気量または燃料噴
射量から油温上昇分を推定することができる。

【００４３】内燃機関の運転が停止された後に内燃機関
の運転が再開されると内燃機関の運転再開時から或る期
間の間は油温Ｔｏは低い。したがってこの期間の間はス
テップ４００においてＴｏ≦Ｔｔｈであると判別され、
ルーチンはそのまま終了する。すなわち内燃機関の運転
再開時から或る期間の間は閉弁タイミング変更機構の動
作状態は中間ロックされた状態、すなわち特定の動作状
態に固定されたままに維持される。

【００４４】一方、内燃機関の運転が再開されてから或
る期間が経過すると油温Ｔｏが高くなるのでステップ４
００においてＴｏ＞Ｔｔｈであると判別され、ステップ
４０１に進む。ステップ４０２では内燃機関がアイドリ
ング運転状態にあるか否かが判別される。ここで内燃機
関がアイドリング運転状態にあると判別されたときには
そのままルーチンが終了する。すなわちこの場合には閉
弁タイミング変更機構の動作状態は中間ロックされた状
態に維持される。

【００４５】一方、ステップ４０２において内燃機関が
アイドリング運転状態にないと判別されたときにはステ
ップ４０３に進んで閉弁タイミング変更機構の動作の中
間ロック状態が解除され、次いでステップ４０４に進ん
で中間ロック解除フラグＦｌｏｃｋがセットされ、ルー
チンが終了する。次に第２実施例について説明する。第
２実施例の構成および作用は以下で説明する事項を除い
て第１実施例と同様である。上述したように内燃機関に
対しては出力特性を安定させるという要請がある。第１
実施例では中間ロックを解除しようとしたときに内燃機
関がアイドリング運転状態にある場合には中間ロックを
解除せずに継続するようにしている。しかしながらこの
ように中間ロックを解除しようとしたときに内燃機関が
アイドリング運転状態にない場合においても中間ロック
が解除されると吸気弁の閉弁タイミングが中間タイミン
グから大きく変化することもある。

【００４６】そこで本実施例では機関始動期間において
油温が高くなったとしても、すなわち所定の条件が満た
されたとしても中間ロックを解除すると吸気弁３の閉弁
タイミングが大きく変化する場合には中間ロックを継続
し、逆に吸気弁３の閉弁タイミングの変化が許容範囲内
にあるときには油温が高くなったときに中間ロックを解
除するようにする。これによれば内燃機関の出力特性が
安定する。

【００４７】次に図１４に示したフローチャートを参照
して第２実施例に従った中間ロック解除制御について説
明する。なお機関停止時制御および閉弁タイミング制御
は第１実施例のものと同じであり、図１４のルーチンは
図１２のステップ３０３にて実行されるルーチンであ
る。図１４では初めにステップ５００において油温Ｔｏ
が所定温度ＴｏＴＨよりも高いか否かが判別される。ス
テップ５００においてＴｏ＞ＴｏＴＨであると判別され
たときにはステップ５０１に進んで機関運転状態に応じ
た吸気弁３の閉弁タイミングＴｔが算出され、ステップ
５０２に進む。

【００４８】ステップ５０２では閉弁タイミングＴｔと
中間タイミングＴｃとの差が所定値Ｋの範囲内にあるか
否かが判別される。ステップ５０２においてＴｃ−Ｋ＜
Ｔｔ＜Ｔｃ＋Ｋであると判別されたときにはステップ５
０３に進んで中間ロックが解除され、中間ロック解除フ
ラグＦｌｏｃｋがセットされ、ルーチンが終了する。一
方、ステップ５００においてＴｏ≦ＴｏＴＨと判別され
たとき、およびステップ５０４においてＴｃ−Ｋ≧Ｔ
ｔ、或いはＴｔ≧Ｔｃ＋Ｋであると判別されたときには
ルーチンが終了する。すなわちこのときには中間ロック
が継続される。

【００４９】なお第２実施例は所定の条件が満たされる
までは吸気弁の閉弁タイミングが機関運転状態に無関係
な一定のタイミングに固定されるように閉弁タイミング
変更機構の動作状態を特定の動作状態に固定するように
した内燃機関に関する実施例であるが、第２実施例の目
的と同じ目的を達成するために所定の条件が満たされる
までは吸気弁の開弁量や開弁期間（作用角）を含む吸気
弁の開弁状態が機関運転状態に無関係な一定の開弁状態
（開弁量または開弁期間）に固定されるように吸気弁の
開弁状態（開弁量または開弁期間）を変更することがで
きる機構の動作状態を特定の動作状態に固定するように
した内燃機関に第２実施例の技術思想を適用することも
できる。

【００５０】また上述した２つの実施例は吸気弁３の閉
弁タイミングを制御するための閉弁タイミング変更機構
を採用した内燃機関に関する実施例であるが本発明は吸
気弁の開弁タイミングを制御するための機構を備えた内
燃機関、または排気弁の開弁タイミング或いは閉弁タイ
ミングを制御するための機構を備えた内燃機関にも適用
可能である。

【００５１】また上述した実施例では機関始動期間にお
いて油温が予め定められた温度よりも低いときに中間ロ
ックが行われるが機関始動期間以外においても油温が予
め定められた温度よりも低くなったときに中間ロックを
実行し、その後、油温が予め定められた温度よりも高く
なり、中間ロックを解除しようとするときに上述した実
施例に従って中間ロックの解除の是非を判断し、中間ロ
ックを解除したり、或いは中間ロックを継続したりする
ようにしてもよい。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば吸気弁または排気弁の開
弁状態が一定の開弁状態から内燃機関の運転状態ごとに
定められる開弁状態に変更されるときに開弁状態が大き
く変化する場合には開弁状態が内燃機関の運転状態とは
無関係な一定の開弁状態に維持されるので内燃機関の出
力特性が安定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の開閉弁タイミング制御装置を適用した
内燃機関の全体図である。

【図２】図１に示した内燃機関の吸気弁開閉弁特性制御
機構を示した図である。

【図３】図２に示した吸気弁開閉弁特性制御機構を詳細
に示した図である。

【図４】図２に示した吸気弁開閉弁特性制御機構を詳細
に示した図である。

【図５】（Ａ）は要求吸気量ＴＧａを算出するためのマ
ップを示し、（Ｂ）は要求燃料噴射量ＴＱを算出するた
めのマップを示す。

【図６】カム毎の開弁特性曲線を示す図である。

【図７】カム毎の閉弁タイミングＴＣと実吸気量Ｇａと
の関係を示す図である。

【図８】機関運転を停止させるための配線図を示す図で
ある。

【図９】ロータを或る特定の位置に固定するための手段
を示した図である。

【図１０】第１実施例の機関停止時制御を実行するため
のフローチャートである。

【図１１】機関回転数Ｎｅと機関運転継続機関ＰＴＨと
の関係を示した図である。

【図１２】第１実施例の閉弁タイミング制御を実行する
ためのフローチャートである。

【図１３】第１実施例の中間ロック解除制御を実行する
ためのフローチャートである。

【図１４】第２実施例の中間ロック解除制御を実行する
ためのフローチャートである。

【符号の説明】

１…機関本体 ３…吸気弁 ４３…ロータ ４４…ハウジング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 17/00 Ｆ０２Ｄ 17/00 Ｈ 41/04 ３２０ 41/04 ３２０ 41/06 ３２０ 41/06 ３２０ 41/08 ３２０ 41/08 ３２０ (72)発明者 一瀬 宏樹 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 加本 明 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 渡辺 剛 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 小澤 正弘 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 AB04 AB17 BA07 BA14 BA29 BA33 CA19 CA20 CB01 CB06 DA14 DA70 DA72 DA73 EA12 EA17 EA21 EA31 EA32 EA33 FA01 FA03 FA06 FA07 FA16 GA02 GA08 GA11 3G092 AA01 AA11 AB02 CA01 CB02 DA01 DA02 DA03 DA04 DA08 DA10 DC01 DE01 DF09 DG01 DG10 EA03 EA04 EA11 EA13 EA26 EA27 EC03 EC09 FA05 FA06 FA11 FA31 GA01 GA04 GA10 HA01Z HA06Z HA13X HE03Z HE08Z 3G301 HA01 HA19 JA04 KA01 KA07 KA28 LA07 LC08 NA06 NA07 NC02 ND04 NE11 NE12 NE16 PA01Z PA11Z PA17Z PE03Z PE08Z PE10A

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸気弁または排気弁の開弁状
   態を変更することができる開弁状態変更機構を具備し、
   所定の条件が満たされるまでは内燃機関の運転状態とは
   無関係な一定の開弁状態にて吸気弁または排気弁が開弁
   されるように該開弁状態変更機構の動作状態を特定の動
   作状態に固定し、所定の条件が満たされた後においては
   上記開弁状態変更機構の動作状態の固定を解除し、該開
   弁状態変更機構の動作状態の固定解除後においては内燃
   機関の運転状態ごとに定められる開弁状態にて吸気弁ま
   たは排気弁が開弁されるように開弁状態変更機構を作動
   させる内燃機関の開弁制御装置において、開弁状態変更
   機構の動作状態を特定の動作状態に固定している間に上
   記所定の条件が満たされたとしても上記内燃機関の運転
   状態ごとに定められる開弁状態が上記所定の開弁状態か
   ら許容範囲以上にずれているときには開弁状態変更機構
   の動作状態の固定を解除せずに継続することを特徴とす
   る開弁制御装置。
2. 【請求項２】 上記開弁状態変更機構が吸気弁または排
   気弁の開閉弁タイミングを変更することができる開閉弁
   タイミング変更機構であることを特徴とする請求項１に
   記載の開弁制御装置。
3. 【請求項３】 内燃機関の吸気弁または排気弁の開閉弁
   タイミングを変更することができる開閉弁タイミング変
   更機構を具備し、内燃機関の運転が始動せしめられてか
   ら所定の条件が満たされるまでは最も早いタイミングと
   最も遅いタイミングとの間の内燃機関の運転状態とは無
   関係な一定のタイミングにて吸気弁または排気弁が開閉
   弁されるように該開閉弁タイミング変更機構の動作状態
   を特定の動作状態に固定し、所定の条件が満たされた後
   においては上記開閉弁タイミング変更機構の動作状態の
   固定を解除し、該開閉弁タイミングの動作状態の固定解
   除後において内燃機関の運転がアイドリング運転状態に
   あるときには最も遅いタイミングにて吸気弁または排気
   弁が開閉弁されるように開閉弁タイミング変更機構を作
   動させ、内燃機関の運転がアイドリング運転状態ではな
   いときには内燃機関の運転状態ごとに定められるタイミ
   ングにて吸気弁または排気弁が開閉弁されるように開閉
   弁タイミング変更機構を作動させる内燃機関の開弁制御
   装置において、開閉弁タイミング変更機構の動作状態を
   上記特定の動作状態に固定している間に上記所定の条件
   が満たされたとしても内燃機関の運転がアイドリング運
   転状態にあるときには開閉弁タイミング変更機構の動作
   状態の固定を解除せずに継続することを特徴とする開弁
   制御装置。
4. 【請求項４】 上記開閉弁タイミング変更機構が油圧油
   により作動せしめられ、上記所定の条件が上記油圧油の
   温度が予め定められた温度よりも高いことであることを
   特徴とする請求項２または３に記載の開弁制御装置。
5. 【請求項５】 内燃機関の運転が停止されるときに上記
   開閉弁タイミング変更機構の動作状態が上記特定の動作
   状態に固定されることを特徴とする請求項２または３に
   記載の開弁制御装置。
6. 【請求項６】 内燃機関の運転の停止が要求されたとき
   に内燃機関の運転が予め定められた期間に亘って継続さ
   れ、該予め定められた期間内に上記開閉弁タイミング変
   更機構の動作状態が上記特定の動作状態に固定され、そ
   の後、内燃機関の運転が停止されることを特徴とする請
   求項５に記載の開弁制御装置。
7. 【請求項７】 上記内燃機関の運転を継続する予め定め
   られた期間を機関回転数が大きくなると短くなるように
   設定することを特徴とする請求項６に記載の開弁制御装
   置。