JP2003097302A - エンジンのバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両発進時から通常走行へ移行する際のトル
ク段差を抑制し、円滑な発進を可能とする。 【解決手段】 目標バルブタイミングＶＴＴＧＴの設定
（Ｓ１０１）、実バルブタイミングＶＴの算出（Ｓ１０
２）を経て発進フラグＦＬＧＳＴの値を参照し（Ｓ１０
３）、ＦＬＧＳＴ＝１で車両発進時の場合、バルブタイ
ミング制御のフィードバックゲインＫを発進時のゲイン
ＫＳＴに設定し（Ｓ１０４）、ＦＬＧＳＴ＝０で非発進
時の場合、フィードバックゲインＫを通常走行時のゲイ
ンＫＰ（ＫＰ＞ＫＳＴ）に設定する（Ｓ１０５）。そし
て、目標バルブタイミングＶＴＴＧＴと実バルブタイミ
ングＶＴとの偏差から制御電流値ＩＶＴを算出し（Ｓ１
０６）、この制御電流値ＩＶＴをセットする（Ｓ１０
７）。これにより、発進時に実バルブタイミングＶＴを
緩やかに変化させて通常走行に移行する際のトルクの段
差を抑制し、円滑な発進を可能として発進フィーリング
を改善する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円滑な車両発進を
可能とするエンジンのバルブタイミング制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、エンジンのクランク軸とカム軸と
の間の回転位相を調整する可変バルブタイミング機構を
備えた可変バルブタイミング機構付きエンジンが実用化
されており、この種の可変バルブタイミング機構付きエ
ンジンでは、エンジン運転状態に応じて吸気バルブと排
気バルブとの少なくとも一方のバルブタイミングを連続
的に変更してバルブオーバラップ期間を制御する。

【０００３】例えば、特開平８−２７７７２９号公報に
は、機関運転状態により決定された目標バルブオーバラ
ップ期間を、車両発進時に減少させる技術が開示されて
おり、車両発進時にクラッチの接続等によりエンジンに
大きな負荷が作用して機関回転数が急激に低下しても、
バルブオーバラップ期間を減少させることで内部排気ガ
ス再循環量を減少させ、この内部排気ガス再循環量が多
すぎることによる燃焼悪化に伴うエンジンストールの発
生を防止するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、バルブタイ
ミング制御においては、実バルブタイミングがエンジン
運転状態に基づき設定した目標バルブタイミングに収束
するよう可変バルブタイミング機構に対する制御信号を
フィードバック制御し、運転状態に応じて最適な位相と
なるように最速で収束させる制御が一般的である。

【０００５】このため、車両発進時には、エンジントル
クがアイドル運転時のトルクから走行に必要なトルクま
で最速で増加することになり、トルク段差が生じてしま
う。この発進時のトルク段差は、前述の先行技術のよう
に発進時の目標バルブオーバラップ期間を減少させて
も、エンジンストールの可能性の無い運転状態において
は発生を回避することが困難であり、このトルク段差に
より円滑な発進が妨げられて運転フィーリングが悪化す
るという問題がある。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、車両発進時から通常走行へ移行する際のトルク段差
を抑制し、円滑な発進を可能とすることのできるエンジ
ンのバルブタイミング制御装置を提供することを目的と
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、エンジンのクランク軸とカ
ム軸との間の回転位相を調整する油圧駆動式可変バルブ
タイミング機構を備え、エンジン運転状態に基づく目標
バルブタイミングに実バルブタイミングが収束するよう
上記可変バルブタイミング機構をフィードバック制御す
るエンジンのバルブタイミング制御装置において、アク
セルの踏込みの有無と変速位置と車速とに基づいて車両
の発進時を判別する発進判別手段と、車両発進時と判別
されたとき、上記可変バルブタイミング機構のフィード
バック制御におけるフィードバックゲインを、通常走行
時のフィードバックゲインよりも小さい値に設定するフ
ィードバックゲイン設定手段とを備えたことを特徴とす
る。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記発進判別手段は、アクセルが踏込ま
れ、且つ変速位置が走行レンジにあり、且つ車速が設定
車速未満の状態が設定時間に達するまでの間、発進時と
判別することを特徴とする。

【０００９】すなわち、請求項１記載の発明は、アクセ
ルの踏込みの有無と変速位置と車速とに基づいて車両の
発進時を判別し、車両発進時と判別されたとき、可変バ
ルブタイミング機構のフィードバック制御におけるフィ
ードバックゲインを、通常走行時のフィードバックゲイ
ンよりも小さい値に設定することで、発進時から通常走
行へ移行する際のエンジントルクを急速に増加させるこ
となく、トルク段差を抑制して円滑な発進を可能とす
る。

【００１０】その際、請求項２記載の発明のように、ア
クセルが踏込まれ、且つ変速位置が走行レンジにあり、
且つ車速が設定車速未満の状態が設定時間に達するまで
の間、発進時と判別することが望ましく、これにより、
発進時にエンジンストールを招くことなく滑らかにエン
ジントルクを増加させ、且つフィードバックゲインを小
さくする時間を必要最小限に抑えて運転者に違和感を与
えることを防止することが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１〜図１４は本発明の実施の一
形態に係わり、図１は可変バルブタイミング機構付きエ
ンジンの全体構成図、図２は可変バルブタイミング機構
の概略構成図、図３は可変バルブタイミング機構の最進
角状態を図２のＡ−Ａ断面で示す説明図、図４は可変バ
ルブタイミング機構の最遅角状態を図２のＡ−Ａ断面で
示す説明図、図５は排気バルブに対する吸気バルブのバ
ルブタイミングの変化を示す説明図、図６はクランクロ
ータとクランク角センサの正面図、図７は吸気カムプー
リの背面図、図８はカムロータとカム位置センサの正面
図、図９はクランクパルス、気筒判別パルス、及びカム
位置パルスの関係を示すタイムチャート、図１０は電子
制御系の回路構成図、図１１は発進判別ルーチンのフロ
ーチャート、図１２はバルブタイミング制御ルーチンの
フローチャート、図１３は目標バルブタイミングテーブ
ルの説明図、図１４は発進時のバルブタイミング制御を
示すタイムチャートである。

【００１２】先ず、本発明が適用される可変バルブタイ
ミング機構付きエンジンの全体構成について、図１に従
い説明する。同図において、符号１は、可変バルブタイ
ミング機構付きエンジン（以下、単に「エンジン」と略
記する）であり、図においては、ＤＯＨＣ水平対向型４
気筒ガソリンエンジンを示す。このエンジン１のシリン
ダブロック１ａの左右両バンクには、シリンダヘッド２
がそれぞれ設けられ、各シリンダヘッド２に気筒毎に吸
気ポート２ａと排気ポート２ｂとが形成されている。

【００１３】エンジン１の吸気系としては、各吸気ポー
ト２ａにインテークマニホルド３が連通され、このイン
テークマニホルド３に各気筒の吸気通路が集合するエア
チャンバ４を介して、アクセルペダルに連動するスロッ
トル弁５ａが介装されたスロットルチャンバ５が連通さ
れている。そして、このスロットルチャンバ５の上流に
吸気管６を介してエアクリーナ７が取付けられ、このエ
アクリーナ７に接続されるエアインテーク通路にチャン
バ８が連通されている。

【００１４】また、吸気管６には、スロットル弁５ａを
バイパスするバイパス通路９が接続されており、このバ
イパス通路９に、アイドル時にその弁開度によって該バ
イパス通路９を流れるバイパス空気量を調整することで
アイドル回転数を制御するアイドル制御弁１０が介装さ
れている。更に、インテークマニホルド３の各気筒の吸
気ポート２ａの直上流に、インジェクタ１１が配設され
ている。また、先端の放電電極を燃焼室に露呈する点火
プラグ１２が、シリンダヘッド２に各気筒毎に配設され
ている。そして、各点火プラグ１２は、イグナイタ内蔵
イグニッションコイル１３に接続されている。

【００１５】一方、エンジン１の排気系としては、シリ
ンダヘッド２の各排気ポート２ｂに連通するエキゾース
トマニホルド１４の集合部に排気管１５が連通され、こ
の排気管１５に触媒コンバータ１６が介装されてマフラ
１７に連通されている。

【００１６】ここで、図２〜図４に基づいて、エンジン
１の可変バルブタイミング機構について説明する。エン
ジン１のクランク軸１８の回転は、左右バンクの各シリ
ンダヘッド２内にそれぞれ配設された各吸気カム軸１９
及び各排気カム軸２０に、クランク軸１８に固設された
クランクプーリ２１、タイミングベルト２２、吸気カム
軸１９に介装された吸気カムプーリ２３、排気カム軸２
０に固設された排気カムプーリ２４等を介して伝達さ
れ、クランク軸１８とカム軸１９，２０とが２対１の回
転角度となるよう設定されている。そして、吸気カム軸
１９に設けられたカム１９ａ、及び排気カム軸２０に設
けられた排気カム（図示せず）は、それぞれクランク軸
１８と２対１の回転角度に維持される各カム軸１９，２
０の回転に基づいて、吸気バルブ２５、排気バルブ２６
を開閉駆動する。

【００１７】図２に示すように、左右バンクの各吸気カ
ム軸１９と吸気カムプーリ２３との間には、吸気カムプ
ーリ２３と吸気カム軸１９とを相対回動してクランク軸
１８に対する吸気カム軸１９の回転位相（変位角）を連
続的に変更する油圧駆動式可変バルブタイミング機構２
７が配設されている。この可変バルブタイミング機構２
７は、周知のように、リニアソレノイド弁或いはデュー
ティソレノイド弁等からなる油圧制御弁としてのオイル
フロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）によって油圧が切換えら
れるものであり、後述の電子制御装置６０からの駆動信
号により作動する。尚、以下において、符号における添
え字Ｌ，ＬＨは右バンク、Ｒ，ＲＨは左バンクを表す。

【００１８】吸気カム軸１９は、シリンダヘッド２及び
ベアリングキャップ（図示せず）間において回転自在に
支持され、吸気カム軸１９の先端部に、図２〜図４に示
すように、３つのベーン２８ａを有するベーンロータ２
８がボルト２９により一体回転可能に取付けられてい
る。また、吸気カムプーリ２３には、ハウジング３０及
びハウジングカバー３１がボルト３２により一体回転可
能に取付けられている。また、吸気カムプーリ２３の外
周には、タイミングベルト２２を掛装するための外歯２
３ａが多数形成されている。

【００１９】そして、吸気カム軸１９が回動自在にハウ
ジングカバー３１を貫通し、吸気カム軸１９に固設され
たベーンロータ２８の各ベーン２８ａが吸気カムプーリ
２３と一体のハウジング３０に形成された３つの扇状空
間部３３に回動自在に収納される。各扇状空間部３３
は、それぞれベーン２８ａによって進角室３３ａと遅角
室３３ｂとに区画される。

【００２０】進角室３３ａは、それぞれベーンロータ２
８、吸気カム軸１９、シリンダヘッド２に形成された進
角側オイル通路２８ｂ，１９ｂ，３４を介してオイルフ
ロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）のＡポート３６ａに連通さ
れ、また、遅角室３３ｂは、それぞれベーンロータ２
８、吸気カム軸１９、シリンダヘッド２に形成された遅
角側オイル通路２８ｃ，１９ｃ，３５を介してオイルフ
ロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）のＢポート３６ｂに連通さ
れている。

【００２１】オイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）は、
オイルパン３７からオイルポンプ３８、オイルフィルタ
３９を介してオイルすなわち所定の油圧が供給されるオ
イル供給通路４０に接続するオイル供給ポート３６ｃ
と、２つのドレイン通路４１，４２にそれぞれ連通する
ドレインポート３６ｄ，３６ｆとを有し、４つのランド
及び各ランド間に形成された３つのパッセージを有する
スプール３６ｇを軸方向に往復動させることで、Ａポー
ト３６ａ，Ｂポート３６ｂと、オイル供給ポート３６
ｃ，ドレインポート３６ｄ又は３６ｆとを選択的に連通
する。

【００２２】本形態においては、オイルフロー制御弁３
６Ｒ（３６Ｌ）は、後述の電子制御装置６０により電流
制御されるリニアソレノイドをアクチュエータとして備
える４方向制御弁であり、リニアソレノイドの通電電流
に比例してスプール３６ｇが軸方向に移動し、オイルの
流れ方向を切換えると共にパッセージの開度を調整し、
各進角室３３ａ、遅角室３３ｂに供給する油圧の大きさ
が調整される。

【００２３】また、符号２８ｄは、ベーンロータ２８の
ベーン２８ａに挿通されたストッパピンであり、可変バ
ルブタイミング機構２７が最遅角状態のとき（図４参
照）、ハウジング３０に形成された孔３０ａに係合して
位置決めを行う。尚、図３は可変バルブタイミング機構
２７の最進角状態を示し、図４は可変バルブタイミング
機構２７の最遅角状態を示す。

【００２４】以上の可変バルブタイミング機構２７に
は、その作動位置を検出するセンサとして、クランク軸
１８に軸着されて同期回転するクランクロータ４３外周
の所定クランク角毎の突起４３ａ，４３ｂ，４３ｃ（図
６参照）を検出し、クランク角を表すクランクパルスを
出力するクランク角センサ４４と、吸気カム軸１９の後
端に固設されて同期回転するカムロータ４５外周の等角
度毎の複数の突起４５ａ（図８参照）を検出し、カム位
置を表すカム位置パルスを出力するカム位置センサ４６
Ｒ（４６Ｌ）とが用いられる。

【００２５】そして、クランク角センサ４４から出力さ
れるクランクパルス、及び、カム位置センサ４６Ｒ（４
６Ｌ）から出力されるカム位置パルスを電子制御装置６
０に入力し、該電子制御装置６０によって、クランクパ
ルスとカム位置パルスとに基づいて基準クランク角に対
する吸気カム位置の実変位角（実バルブタイミング）を
算出し、この実バルブタイミングがエンジン運転状態に
基づき設定した目標バルブタイミングに収束するよう可
変バルブタイミング機構２７をフィードバック制御す
る。

【００２６】本実施の形態においては、可変バルブタイ
ミング機構２７を吸気カム軸１９側にのみ設け、図５に
示すように、排気バルブ２６の開閉タイミングに対し、
吸気バルブ２５の開閉タイミングをエンジン運転状態に
応じて変更する。また、本形態で採用するリニアソレノ
イド式のオイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）は、電子
制御装置６０から出力される制御電流が大きいほど、ス
プール３６ｇが図３に示すように左方向に移動してクラ
ンク軸１８に対する吸気カム軸１９の変位角を進角さ
せ、制御電流が小さい程、スプール３６ｇが図４に示す
ように右方向に移動してクランク軸１８に対する吸気カ
ム軸１９の変位角を遅角させる。

【００２７】すなわち、エンジン運転状態に基づいて設
定した目標変位角（目標バルブタイミング）に対し、ク
ランク角センサ４４から出力されるクランクパルス、及
び、カム位置センサ４６Ｒ（４６Ｌ）から出力されるカ
ム位置パルスとに基づいて基準クランク角に対する吸気
カム位置の回転位相、すなわちクランク軸１８に対する
吸気カム軸１９の変位角が進角しているときには、電子
制御装置６０は、オイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）
に出力する制御電流を減少して可変バルブタイミング機
構２７の作動によりクランク軸１８に対する吸気カム軸
１９の変位角を遅角させ、クランク軸１８に対する吸気
カム軸１９の変位角が遅角しているときには、オイルフ
ロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）に出力する制御電流を増加
して可変バルブタイミング機構２７の作動によりクラン
ク軸１８に対する吸気カム軸１９の変位角を進角させ
る。

【００２８】オイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）の制
御電流が増加すると、スプール３６ｇが図３に示すよう
に左方向に移動し、Ａポート３６ａとオイル供給ポート
３６ｃとが連通して可変バルブタイミング機構２７の進
角室３３ａが進角側オイル通路２８ｂ，１９ｂ，３４、
オイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）を介してオイル供
給通路４０に連通する。また、これと共に、Ｂポート３
６ｂとドレインポート３６ｆとが連通することで、可変
バルブタイミング機構２７の遅角室３３ｂが遅角側オイ
ル通路２８ｃ，１９ｃ，３５、オイルフロー制御弁３６
Ｒ（３６Ｌ）を介してドレイン通路４２に連通する。

【００２９】その結果、可変バルブタイミング機構２７
の進角室３３ａにオイルが供給されて進角室３３ａに作
用する油圧が上昇すると共に、遅角室３３ｂ内のオイル
のドレインにより遅角室３３ｂに作用する油圧が低下
し、図３に示すように、ベーンロータ２８が図の時計回
り方向に回動し、吸気カムプーリ２３に対する吸気カム
軸１９の回転位相、すなわちクランク軸１８に対する吸
気カム軸１９の変位角が進角化されて、吸気カム軸１９
の吸気カム１９ａによって駆動される吸気バルブ２５の
開閉タイミングが進角される。

【００３０】逆に、オイルフロー制御弁３６Ｒ（３６
Ｌ）の制御電流が減少すると、スプール３６ｇが図４に
示すように右方向に移動し、Ａポート３６ａとドレイン
ポート３６ｄとが連通して可変バルブタイミング機構２
７の進角室３３ａが進角側オイル通路２８ｂ，１９ｂ，
３４、オイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）を介してド
レイン通路４１に連通する。また、これと共に、Ｂポー
ト３６ｂとオイル供給ポート３６ｃとが連通すること
で、可変バルブタイミング機構２７の遅角室３３ｂが遅
角側オイル通路２８ｃ，１９ｃ，３５、オイルフロー制
御弁３６Ｒ（３６Ｌ）を介してオイル供給通路４０に連
通する。

【００３１】これにより、可変バルブタイミング機構２
７の進角室３３ａ内のオイルのドレインにより進角室３
３ａに作用する油圧が低下すると共に、遅角室３３ｂに
オイルが供給されて遅角室３３ｂに作用する油圧が上昇
し、図４に示すように、ベーンロータ２８が図の反時計
回り方向に回動し、吸気カムプーリ２３に対する吸気カ
ム軸１９の回転位相、すなわちクランク軸１８に対する
吸気カム軸１９の変位角が遅角化されて、吸気カム軸１
９の吸気カム１９ａによって駆動される吸気バルブ２５
の開閉タイミングが遅角される。

【００３２】次に、エンジン運転状態を検出するための
センサ類について説明する。吸気管６のエアクリーナ７
の直下流には、ホットワイヤ或いはホットフィルム等を
用いた熱式の吸入空気量センサ４７が介装され、スロッ
トルチャンバ５に配設されたスロットル弁５ａに、スロ
ットル開度を検出するスロットル開度センサ４８ａとス
ロットル全閉でＯＮするアイドルスイッチ４８ｂとを内
蔵したスロットルセンサ４８が連設されている。また、
エンジン１のシリンダブロック１ａにノックセンサ４９
が取付けられ、シリンダブロック１ａの左右両バンクを
連通する冷却水通路５０に冷却水温センサ５１が臨まさ
れている。そして、触媒コンバータ１６の上流にＯ2セ
ンサ５２が配設されている。

【００３３】また、エンジン１のクランク軸１８に軸着
するクランクロータ４３の外周にクランク角センサ４４
が対設され、更に、クランク軸１８に対し１／２回転す
る吸気カムプーリ２３の裏面に気筒判別センサ５３が対
設され（図２参照）、吸気カム軸１９の後端に固設され
たカムロータ４５の外周にカム位置センサ４６Ｒ（４６
Ｌ）が対設されている。

【００３４】クランクロータ４３は、図６に示すよう
に、その外周に突起４３ａ，４３ｂ，４３ｃが形成さ
れ、これらの各突起４３ａ，４３ｂ，４３ｃが、各気筒
（＃１，＃２気筒と＃３，＃４気筒）の圧縮上死点前
（ＢＴＤＣ）θ１，θ２，θ３の位置に形成されてい
る。本形態においては、θ１＝９７°ＣＡ，θ２＝６５
°ＣＡ，θ３＝１０°ＣＡである。

【００３５】また、図７に示すように、吸気カムプーリ
２３の裏面の外周側に、気筒判別用の突起２３ｂ，２３
ｃ，２３ｄが形成され、突起２３ｂが＃３，＃４気筒の
圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）θ４の位置に形成され、突起
２３ｃが３個の突起で構成されて最初の突起が＃１気筒
のＡＴＤＣθ５の位置に形成されている。更に、突起２
３ｄが２個の突起で形成され、最初の突起が＃２気筒の
ＡＴＤＣθ６の位置に形成されている。尚、本形態にお
いては、θ４＝２０°ＣＡ，θ５＝５°ＣＡ，θ６＝２
０°ＣＡである。また、これら気筒判別用の突起２３
ｂ，２３ｃ，２３ｄ、及び、気筒判別センサ５３は、一
方のバンクのみに設けられる。

【００３６】更に、本形態で採用するエンジン１が４気
筒エンジンであるのに対応して、カムロータ４５は、図
８に示すように、その外周にカム位置検出用の突起４５
ａが１８０°ＣＡの等角度毎に１個づつ計４個形成され
ている。そして、これら各突起４５ａは、可変バルブタ
イミング機構２７の作動によって、各気筒の圧縮上死点
を基準として、θ７＝ＢＴＤＣ４０°ＣＡ〜ＡＴＤＣ１
０°ＣＡの間で変化する。

【００３７】尚、図８においては、ＲＨ側の吸気カム軸
１９に固設されているカムロータ４５を示すが、ＬＨ側
の吸気カム軸１９にも、同様にカムロータ４５が固設さ
れ、その外周にカム位置検出用の突起４５ａが１８０°
ＣＡの等角度毎に４個形成されており、これら各突起４
５ａは、可変バルブタイミング機構２７の作動によっ
て、各気筒の圧縮上死点を基準として、θ８＝ＢＴＤＣ
４０°ＣＡ〜ＡＴＤＣ１０°ＣＡの間で変化する。

【００３８】そして、図９のタイムチャートに示すよう
に、エンジン運転に伴い、クランク軸１８、吸気カムプ
ーリ２３、及び吸気カム軸１９の回転により、クランク
ロータ４３及びカムロータ４５が回転して、クランクロ
ータ４３の各突起４３ａ，４３ｂ，４３ｃがクランク角
センサ４４によって検出され、クランク角センサ４４か
らθ１，θ２，θ３（ＢＴＤＣ９７°，６５°，１０°
ＣＡ）の各クランクパルスがエンジン１／２回転（１８
０°ＣＡ）毎に出力される。また、θ３クランクパルス
とθ１クランクパルスとの間で吸気カムプーリ２３の各
突起２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが気筒判別センサ５３によ
って検出され、気筒判別センサ５３から所定数の気筒判
別パルスが出力される。

【００３９】また、可変バルブタイミング機構２７によ
ってクランク軸１８に対し回転位相が変化する右バン
ク，左バンクの各吸気カム軸１９の後端に固設されたカ
ムロータ４５の各突起４５ａがカム位置センサ４６Ｒ，
４６Ｌによって検出され、カム位置センサ４６Ｒ，４６
Ｌからそれぞれθ７，θ８のカム位置パルスが出力され
る。

【００４０】そして、図１０に示すエンジン制御用の電
子制御装置（以下、「ＥＣＵ」と略記する）６０におい
て、クランク角センサ４４から出力されるクランクパル
スの入力間隔時間に基づいてエンジン回転数ＮＥを算出
し、また、各気筒の燃焼行程順（例えば、＃１気筒→＃
３気筒→＃２気筒→＃４気筒）と、気筒判別センサ５３
からの気筒判別パルスをカウンタによって計数した値と
のパターンに基づいて、燃焼行程気筒、燃料噴射対象気
筒や点火対象気筒の気筒判別を行う。更に、ＥＣＵ６０
は、クランク角センサ４４から出力されるクランクパル
ス（例えば、突起４３ｂに対応するθ２クランクパル
ス）、及び、カム位置センサ４６Ｒ，４６Ｌから出力さ
れるθ７，θ８カム位置パルスとに基づいて基準クラン
ク角に対する吸気カム位置の実変位角（実バルブタイミ
ング）を算出する。

【００４１】ＥＣＵ６０は、前述のインジェクタ１１、
点火プラグ１２、アイドル制御弁１０、可変バルブタイ
ミング機構２７に供給する油圧を調節するためのオイル
フロー制御弁３６Ｒ，３６Ｌ等のアクチュエータ類に対
する制御量の演算、制御信号の出力、すなわち、燃料噴
射制御、点火時期制御、アイドル回転数制御、吸気バル
ブ２５に対するバルブタイミング制御等を行うものであ
り、図１０に示すように、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、Ｒ
ＡＭ６３、バックアップＲＡＭ６４、カウンタ・タイマ
群６５、及びＩ／Ｏインターフェイス６６がバスライン
を介して接続されるマイクロコンピュータを中心として
構成され、各部に安定化電源を供給する定電圧回路６
７、Ｉ／Ｏインターフェイス６６に接続される駆動回路
６８、Ａ／Ｄ変換器６９等の周辺回路が内蔵されてい
る。

【００４２】尚、カウンタ・タイマ群６５は、フリーラ
ンカウンタ、気筒判別センサ信号（気筒判別パルス）の
入力計数用カウンタ等の各種カウンタ、燃料噴射用タイ
マ、点火用タイマ、定期割込みを発生させるための定期
割込み用タイマ、クランク角センサ信号（クランクパル
ス）の入力間隔計時用タイマ、及びシステム異常監視用
のウオッチドッグタイマ等の各種タイマを便宜上総称す
るものであり、その他、各種のソフトウエアカウンタ・
タイマが用いられる。

【００４３】定電圧回路６７は、２回路のリレー接点を
有する電源リレー７０の第１のリレー接点を介してバッ
テリ７１に接続され、電源リレー７０は、そのリレーコ
イルの一端が接地され、リレーコイルの他端が駆動回路
６８に接続されている。尚、電源リレー７０の第２のリ
レー接点には、バッテリ７１から各アクチュエータに電
源を供給するための電源線が接続されている。バッテリ
７１には、イグニッションスイッチ７２の一端が接続さ
れ、このイグニッションスイッチ７２の他端がＩ／Ｏイ
ンターフェイス６６の入力ポートに接続されている。更
に、定電圧回路６７は、直接、バッテリ７１に接続され
ており、イグニッションスイッチ７２のＯＮが検出され
て電源リレー７０の接点が閉となると、ＥＣＵ６０内の
各部へ電源を供給する一方、イグニッションスイッチ７
２のＯＮ，ＯＦＦに拘らず、常時、バックアップＲＡＭ
６４にバックアップ用の電源を供給する。

【００４４】Ｉ／Ｏインターフェイス６６の入力ポート
には、アイドルスイッチ４８ｂ、変速機の変速位置をニ
ュートラル位置にセットしたときＯＮするニュートラル
スイッチ５４、ノックセンサ４９、クランク角センサ４
４、気筒判別センサ５３、カム位置センサ４６Ｒ，４６
Ｌ、車速を検出するための車速センサ５５が接続されて
おり、更に、Ａ／Ｄ変換器６９を介して、吸入空気量セ
ンサ４７、スロットル開度センサ４８ａ、冷却水温セン
サ５１、及びＯ2センサ５２が接続されると共に、バッ
テリ電圧ＶBが入力されてモニタされる。一方、Ｉ／Ｏ
インターフェイス６６の出力ポートには、アイドル制御
弁１０、インジェクタ１１、オイルフロー制御弁３６
Ｒ，３６Ｌ、及び、電源リレー７０のリレーコイルが駆
動回路６８を介して接続されると共に、イグナイタ内蔵
イグニッションコイル１３のイグナイタ１３ａが接続さ
れている。

【００４５】ＥＣＵ６０は、ＲＯＭ６２に記憶されてい
る制御プログラムに従って、Ｉ／Ｏインターフェイス６
６を介して入力されるセンサ・スイッチ類からの検出信
号、及びバッテリ電圧等をＣＰＵ６１で処理すると共
に、ＲＡＭ６３に格納される各種データ、バックアップ
ＲＡＭ６４に格納されている各種学習値データ、及びＲ
ＯＭ６２に記憶されている固定データ等に基づき、燃料
噴射量、点火時期、アイドル制御弁１０に対する制御信
号のデューティ比、オイルフロー制御弁３６Ｒ，３６Ｌ
に対する制御電流値等を演算し、燃料噴射制御、点火時
期制御、アイドル回転数制御、バルブタイミング制御等
のエンジン制御を行う。

【００４６】ここで、上述のように、可変バルブタイミ
ング機構２７によるバルブタイミング制御においては、
クランク角センサ４４から出力されるクランクパルス
と、カム位置センサ４６Ｒ（４６Ｌ）から出力されるカ
ム位置パルスとに基づいて基準クランク角に対する吸気
カム位置の回転位相、すなわちクランク軸１８に対する
吸気カム軸１９の実変位角（実バルブタイミング）を算
出し、この実バルブタイミングがエンジン運転状態に基
づいて設定した目標バルブタイミングに収束するようオ
イルフロー制御弁３６Ｒ，３６Ｌに対する制御電流値を
演算し、この制御電流値による制御電流をオイルフロー
制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）に出力して可変バルブタイミン
グ機構２７をフィードバック制御する。

【００４７】その際、ＥＣＵ６０は、アクセル踏込みの
有無と変速位置と車速とに基づいて車両発進時を判別
し、車両発進時と通常走行時とで可変バルブタイミング
機構２７のフィードバック制御におけるフィードバック
ゲインを異なる値に設定しており、車両発進時にはフィ
ードバックゲインを通常走行時のフィードバックゲイン
よりも小さな値に設定することで、車両発進から通常走
行へ移行する際のトルクの段差を抑制し、円滑な発進を
可能としている。

【００４８】すなわち、ＥＣＵ６０は、本発明に係わる
発進判別手段、フィードバックゲイン設定手段としての
機能を有し、具体的には、図１１及び図１２に示す各ル
ーチンによって各手段の機能を実現する。以下、ＥＣＵ
６０によるバルブタイミング制御に係わる処理につい
て、図１１及び図１２に示すフローチャートに従って説
明する。

【００４９】図１１は、イグニッションスイッチ７２が
ＯＮされ、ＥＣＵ６０に電源が投入されてシステムがイ
ニシャライズされた後、所定周期毎（所定時間毎）に実
行される発進判別ルーチンであり、アクセルペダルの踏
込みの有無、変速位置が走行レンジにあるか否か、車速
が設定車速未満か否かの条件から車両発進時を判別す
る。すなわち、発進判別ルーチンでは、先ず、ステップ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３で、それぞれ、アイドルスイッチ４８
ｂがＯＦＦか否か、ニュートラルスイッチ５４がＯＦＦ
か否か、車速ＶＳＰが判定閾値ＶＳＰＳＴ（例えば、５
〜１０Ｋｍ／ｈ）未満か否かを調べる。

【００５０】その結果、アイドルスイッチ４８ｂがＯＦ
Ｆの条件、ニュートラルスイッチ５４がＯＦＦの条件、
ＶＳＰ＜ＶＳＰＳＴの条件のうち、一つでも成立しない
条件がある場合には、車両発進時では無いと判断して該
当するステップからステップＳ７へ分岐する。そして、
ステップＳ７で、全ての条件が成立する継続時間を計時
するためのカウント値ＣＮＴをクリアし（ＣＮＴ←
０）、ステップＳ８で、フラグセットで車両発進時を示
す発進フラグＦＬＧＳＴをクリアし（ＦＬＧＳＴ←
０）、ルーチンを抜ける。

【００５１】また、ステップＳ１〜Ｓ３において、アイ
ドルスイッチ４８ｂがＯＦＦでアクセルペダルが踏込ま
れており、且つニュートラルスイッチ５４がＯＦＦで変
速機の変速位置が走行レンジにあり、且つ車速ＶＳＰが
判定閾値ＶＳＰＳＴ未満の走行状態にある場合には、車
両発進時と判断してステップＳ４へ進み、カウント値Ｃ
ＮＴをカウントアップする（ＣＮＴ←ＣＮＴ＋１）。そ
して、ステップＳ５で、カウント値ＣＮＴが判定閾値Ｃ
ＮＴＳＴ（例えば、１〜２ｓｅｃ相当値）に達したか否
かを調べる。

【００５２】その結果、ＣＮＴ＜ＣＮＴＳＴである場合
には、ステップＳ６で発進フラグＦＬＧＳＴをセットし
（ＦＬＧＳＴ←１）、ルーチンを抜ける。以後、ＣＮＴ
＜ＣＮＴＳＴである間、発進時であるとして発進フラグ
ＦＬＧＳＴをセット状態に維持し、ＣＮＴ≧ＣＮＳＴに
なると、発進状態から通常走行に移行したと判断してス
テップ５からステップＳ８へ進み、発進フラグＦＬＧＳ
Ｔをクリアし（ＦＬＧＳＴ←０）、ルーチンを抜ける。

【００５３】以上の発進フラグＦＬＧＳＴは、図１２の
バルブタイミング制御ルーチンにおいて参照され、ＦＬ
ＧＳＴ＝１の車両発進時には、バルブタイミング制御に
おけるフィードバックゲインがＦＬＧＳＴ＝０の通常走
行時のフィードバックゲインよりも小さい値に設定され
る。次に、バルブタイミング制御ルーチンについて説明
する。

【００５４】このバルブタイミング制御ルーチンは、所
定周期毎（所定時間毎）に実行され、先ず、ステップＳ
１０１で、エンジン負荷を表す基本燃料噴射パルス幅Ｔ
ｐ（＝Ｋ×Ｑ／ＮＥ；Ｑは吸入空気量、Ｋはインジェク
タ特性補正定数）とエンジン回転数ＮＥとに基づいてテ
ーブルを参照し、補間計算により目標バルブタイミング
（目標進角値；目標変位角）ＶＴＴＧＴを設定する。

【００５５】すなわち、図１３に示すように、バルブタ
イミング制御領域を、エンジン負荷とエンジン回転数と
による運転状態に応じて４つの領域に分け、それぞれ目
標バルブタイミングＶＴＴＧＴを設定してエンジン１を
最適な状態に制御するようにしており、低負荷低回転の
アイドル領域においては、目標バルブタイミングＶＴＴ
ＧＴを０°として、吸気バルブ２５の開閉タイミングを
進角量＝０°の最遅角状態に制御し、排気バルブ２６と
吸気バルブ２５とのオーバラップをなくしてアイドル回
転安定化を図る。

【００５６】また、中負荷運転領域では、目標バルブタ
イミングＶＴＴＧＴを小〜中の進角量に設定し、吸気バ
ルブ２５の開閉タイミングを進角側に制御し、排気バル
ブ２６と吸気バルブ２５とのオーバラップ量を大きくし
て内部ＥＧＲ率を増加することで、エンジンのポンピン
グロスを低減して燃費の向上を図る一方、高負荷運転領
域では、目標バルブタイミングＶＴＴＧＴを進角量大に
設定して吸気バルブ２５の開閉タイミングを中負荷域よ
りも進角側に制御し、排気バルブ２６と吸気バルブ２５
とのオーバラップを更に増加させて充填効率及び掃気効
率を高め、エンジン出力を向上する。更に、低負荷高回
転の運転領域では、目標バルブタイミングＶＴＴＧＴを
進角量小として吸気バルブ２５の開閉タイミングを遅角
側に制御し、バルブオーバラップ量を減少させてエンジ
ンの過回転を防止する。

【００５７】尚、各気筒の吸気バルブ２５、排気バルブ
２６のうち、前側の吸気バルブ２５、排気バルブ２６に
おいて、排気バルブ２６に対する吸気バルブ２５の最遅
角時のバルブオーバラップ量は、例えば、６°ＣＡに設
定され、最進角時のバルブオーバラップ量は、例えば５
６°ＣＡに設定される。また、各気筒の吸気バルブ２
５、排気バルブ２６のうち、後側の吸気バルブ２５、排
気バルブ２６において、排気バルブ２６に対する吸気バ
ルブ２５の最遅角時のバルブオーバラップ量は、例えば
１０°ＣＡに設定され、最進角時のバルブオーバラップ
量は例えば６０°ＣＡに設定される。この場合、各吸気
カム軸１９のクランク軸１８（吸気カムプーリ２３）に
対する回転位相は、可変バルブタイミング機構２７によ
って、最大５０°ＣＡ変化する。

【００５８】次に、ステップＳ１０２へ進み、カム位置
センサ４６Ｒ（４６Ｌ）から出力されるカム位置パルス
とクランク角センサ４４から出力されるクランクパルス
とに基づき、クランク軸１８に対する吸気カム軸１９の
実バルブタイミング（実進角値；実変位角）ＶＴを算出
する。具体的には、クランクパルスによって算出される
エンジン回転数ＮＥから単位角度当たりの回転時間を求
め、この単位角度回転当たりの時間に、θ２クランクパ
ルスが入力してからθ７，θ８カム位置パルスが入力す
るまでの時間を乗算することで、θ２クランクパルスに
よる基準クランク角に対する吸気カム位置の回転位相、
すなわちクランク軸１８に対する吸気カム軸１９の変位
角に換算することで実バルブタイミングＶＴを算出す
る。

【００５９】その後、ステップＳ１０３へ進み、発進フ
ラグＦＬＧＳＴの値を参照する。そして、ＦＬＧＳＴ＝
１すなわち車両発進時の場合、ステップＳ１０４で、バ
ルブタイミング制御のフィードバックゲインＫを発進時
のゲインＫＳＴに設定して（Ｋ←ＫＳＴ）ステップＳ１
０６へ進み、ＦＬＧＳＴ＝０すなわち非発進時の場合に
は、ステップＳ１０５で、バルブタイミング制御のフィ
ードバックゲインＫを、通常走行時のゲインＫＰ（ＫＰ
＞ＫＳＴ）に設定して（Ｋ←ＫＰ）ステップＳ１０６へ
進む。

【００６０】発進時のゲインＫＳＴは、この発進時のゲ
インＫＳＴを適用する時間を定める判定閾値ＣＮＴＳＴ
と共に、予めＥＣＵ６０内にストアされているものであ
り、発進時にエンジンストールを招くことなく滑らかに
トルクを増加させ、且つ発進時のゲインＫＳＴを適用す
る時間を必要最小限に抑えて運転者に違和感を与えるこ
とのない適切なフィードバックゲイン及び車両発進の設
定時間を、それぞれエンジンや車両の特性を考慮して予
めシミュレーション或いは実験等により求め、ＲＯＭ６
２に固定データとしてストアしておく。

【００６１】ステップＳ１０６では、目標バルブタイミ
ングＶＴＴＧＴから実バルブタイミングＶＴを減算した
制御偏差（ＶＴＴＧＴ−ＶＴ）に基づいてオイルフロー
制御弁３６Ｒ，３６Ｌに対する制御電流値ＩＶＴを算出
する。本形態においては、バルブタイミングのフィード
バック制御として比例制御を採用し、制御偏差（ＶＴＴ
ＧＴ−ＶＴ）にフィードバックゲイン（比例ゲイン）Ｋ
を乗算し、更に保持電流値ＩＶＴＨを加算して制御電流
値ＩＶＴを算出する。そして、ステップＳ１０７で、制
御電流値ＩＶＴによる制御電流を駆動回路６８を介して
オイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）に出力すべく制御
電流値ＩＶＴをセットし、ルーチンを抜ける。

【００６２】尚、保持電流値ＩＶＴＨは、オイルフロー
制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）のスプール３６ｇを、そのラン
ドを以ってＡポート３６ａ及びＢポート３６ｂを閉塞す
る位置に保持し、シリンダヘッド２側の進角側オイル通
路３４、遅角側オイル通路３５を、オイルフロー制御弁
３６Ｌ（３６Ｒ）のオイル供給ポート３６ｃ、ドレイン
ポート３６ｄ，３６ｆから遮断することで、可変バルブ
タイミング機構２７のベーンロータ２８を進角側にも遅
角側にも変位させず（移動速度を０とし）、所定の目標
バルブタイミングに収束した状態に保持するための電流
値であり、個別のオイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）
毎に学習される。

【００６３】以上の車両発進時から通常走行へ移行する
際のフィードバックゲインＫの変更による実バルブタイ
ミングの変化を、図１４のタイムチャートに示す。車両
停止状態から発進すると、従来、タイムチャート中に破
線で示すように、フィードバックゲインＫが発進当初か
ら通常走行時のゲインに設定されるため、実バルブタイ
ミングＶＴが目標バルブタイミングＶＴＴＧＴに収束す
るよう急速に変化し、エンジントルクの急速な増大によ
るトルク段差を生じ、発進フィーリングの悪化を招いて
いた。

【００６４】これに対し、本発明では、発進時のフィー
ドバックゲインを通常走行時のゲインＫＰよりも小さい
ゲインＫＳＴに設定しているため、実バルブタイミング
ＶＴが実線で示すように緩やかに変化し、通常走行への
移行と共に目標バルブタイミングＶＴＴＧＴに収束させ
ることができる。これにより、発進から通常走行に移行
する際のトルクの段差を抑制して滑らかな発進を可能と
し、発進フィーリングを改善することができる。

【００６５】尚、本形態では、バルブタイミングのフィ
ードバック制御として、比例制御を採用する例について
説明したが、積分制御、比例積分制御、比例微分制御、
比例積分微分制御を採用しても良い。但し、比例積分制
御を採用する場合には、比例定数と積分定数との少なく
とも一方を、発進時に通常時よりも小さい値に設定し、
比例微分制御を採用する場合には、比例定数と微分定数
との少なくとも一方を、発進時に通常時よりも小さい値
に設定する。また、比例積分微分制御を採用する場合に
は、比例定数と積分定数と微分定数との少なくとも一つ
を、発進時に通常時よりも小さい値に設定する。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、車
両発進時に、可変バルブタイミング機構のフィードバッ
ク制御におけるフィードバックゲインを、通常走行時の
フィードバックゲインよりも小さい値に設定するので、
発進時から通常走行へ移行する際のエンジントルクを急
速に増加させることなく、トルク段差を抑制して円滑な
発進を可能とし、発進フィーリングを改善することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】可変バルブタイミング機構付きエンジンの全体
構成図

【図２】可変バルブタイミング機構の概略構成図

【図３】可変バルブタイミング機構の最進角状態を図２
のＡ−Ａ断面で示す説明図

【図４】可変バルブタイミング機構の最遅角状態を図２
のＡ−Ａ断面で示す説明図

【図５】排気バルブに対する吸気バルブのバルブタイミ
ングの変化を示す説明図

【図６】クランクロータとクランク角センサの正面図

【図７】吸気カムプーリの背面図

【図８】カムロータとカム位置センサの正面図

【図９】クランクパルス、気筒判別パルス、及びカム位
置パルスの関係を示すタイムチャート

【図１０】電子制御系の回路構成図

【図１１】発進判別ルーチンのフローチャート

【図１２】バルブタイミング制御ルーチンのフローチャ
ート

【図１３】目標バルブタイミングテーブルの説明図

【図１４】発進時のバルブタイミング制御を示すタイム
チャート

【符号の説明】

１ エンジン ２７ 可変バルブタイミング機構 ６０ 電子制御装置（発進判別手段、フィードバックゲ
イン設定手段） ＶＴ 実バルブタイミング ＶＴＴＧＴ 目標バルブタイミング Ｋ フィードバックゲイン ＫＳＴ 発進時のゲイン ＫＰ 通常走行時のゲイン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G018 AA08 AB17 BA33 CA20 DA58 DA66 EA05 EA12 EA13 EA14 EA22 EA26 EA32 EA35 FA07 FA09 GA00 GA06 3G092 AA01 AA11 AA15 DA01 DA10 DA12 DG05 EA04 EC02 FA03 FA05 GA04 GB01 HA13X HB01Z HE00Z HE01Z HE04Z HF13Z HF21Z

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンのクランク軸とカム軸との間の
   回転位相を調整する油圧駆動式可変バルブタイミング機
   構を備え、エンジン運転状態に基づく目標バルブタイミ
   ングに実バルブタイミングが収束するよう上記可変バル
   ブタイミング機構をフィードバック制御するエンジンの
   バルブタイミング制御装置において、 アクセルの踏込みの有無と変速位置と車速とに基づいて
   車両の発進時を判別する発進判別手段と、 車両発進時と判別されたとき、上記可変バルブタイミン
   グ機構のフィードバック制御におけるフィードバックゲ
   インを、通常走行時のフィードバックゲインよりも小さ
   い値に設定するフィードバックゲイン設定手段とを備え
   たことを特徴とするエンジンのバルブタイミング制御装
   置。
2. 【請求項２】 上記発進判別手段は、 アクセルが踏込まれ、且つ変速位置が走行レンジにあ
   り、且つ車速が設定車速未満の状態が設定時間に達する
   までの間、発進時と判別することを特徴とする請求項１
   記載のエンジンのバルブタイミング制御装置。