JP2003239773A

JP2003239773A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置

Info

Publication number: JP2003239773A
Application number: JP2002042835A
Authority: JP
Inventors: Genki Otani; 元希大谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-02-20
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2003-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】油圧供給手段を有し、与えられた目標値に基づ
いて油圧供給手段から供給される油圧に基づいて吸気バ
ルブ及び排気バルブの少なくとも一方の開閉タイミング
を変化させる可変バルブタイミング機構を備える内燃機
関のバルブタイミング制御装置において、可変バルブタ
イミング機構の動作状態に基づいて、油圧を供給する媒
体となるオイルの粘度の異常を検出する。【解決手段】可変バルブタイミング機構が作動して所定
時間経過後の、予め定められたバルブタイミングの動作
軌跡と実バルブタイミングとの偏差、目標バルブタイミ
ングと実バルブタイミングとの偏差、及び実バルブタイ
ミングが所定値に達したときの可変バルブタイミング機
構の作動出力後の経過時間のいずれかに基づいてオイル
の粘度の異常を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、与えられた目標値に基
づいて、油圧供給手段により供給される油圧により吸気
及び排気バルブの開閉タイミングを変化させる可変バル
ブタイミング機構を備えた内燃機関のバルブタイミング
制御装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、内燃機関の可変動弁機構において、
機関運転条件に基づいてクランクシャフトに対するカム
シャフトの回転位相を変更することにより、吸気バルブ
及び排気バルブの少なくとも一方の開閉タイミングを変
化させてバルブオーバラップ量を変化させる可変バルブ
タイミング機構が知られている。

【０００３】こうした可変バルブタイミング機構は、カ
ムシャフト一端に設けられたタイミングプーリ（タイミ
ングギヤ）とカムシャフトの間に、リングギヤ（リング
ピストン）が配設される。リングギヤは外周に設けられ
たヘリカル歯によりカムシャフトとカムシャフト軸方向
に相対移動可能である。このリングギヤに軸方向の油圧
が供給されることによりリングギヤが移動し、タイミン
グプーリに対するカムシャフトの回転位相が変更され
る。このリングギヤに供給される油圧を制御し、タイミ
ングプーリに対するカムシャフトの回転位相を変更する
ことにより、吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一
方の開閉タイミングを制御してバルブオーバラップ量を
制御するものである。

【０００４】ところで、内燃機関において、機関が冷え
た状態からエンジンを始動する場合（冷間始動時）、燃
焼室に噴射された燃料が霧化しにくいため、燃料が液状
で存在することがあり、これに起因して排気中に黒煙が
含まれるようになるおそれがある。そのため、従来、冷
間始動時に、バルブタイミングを変化させてバルブオー
バラップ量を変化させることで、燃料が燃焼する時の燃
焼室内に存在する排気の量を調整し、黒煙の発生を抑制
するという技術がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような可変バルブ
タイミング機構を備えた内燃機関において、オイルの劣
化によるオイルの粘度硬化若しくはオイル交換時に不適
切な硬度のオイルが注入されると、機関始動時に十分な
油圧をバルブタイミング装置に供給できずにバルブタイ
ミングが目標通りとならず、黒煙発生を防止することが
できない。また、機関を停止したときにバルブタイミン
グが始動時の状態に復帰するのに時間を要し、機関停止
直後の再始動時に始動不良或いは排気エミッションに影
響をおよぼすおそれがある。

【０００６】すなわち、オイルの粘度が異常に高い場
合、可変バルブタイミング機構へのオイル供給に時間を
要し、可変バルブタイミング機構の作動が遅れたり、或
いは機関停止直前では油圧も低下するため、可変バルブ
タイミング機構からオイルが戻りきらず、バルブタイミ
ングも始動時の所期状態に復帰できないという問題があ
った。

【０００７】本発明は、上記問題に鑑みなされたもので
あって、その目的は、油圧供給手段を有し、与えられた
目標値に基づいて油圧供給手段から供給される油圧に基
づいて吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方の開
閉タイミングを変化させる可変バルブタイミング機構を
備える内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
可変バルブタイミング機構の動作状態に基づいて、油圧
を供給する媒体となるオイルの粘度の異常を検出するこ
とができる、内燃機関のバルブタイミング制御装置を提
供することを目的とする。

【０００８】上記目的を達成するために請求項１記載の
発明では、油圧供給手段を有し、与えられた所定の目標
値に基づいて、油圧供給手段から供給される油圧により
吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方の開閉タイ
ミングを変化させる可変バルブタイミング機構を備える
内燃機関のバルブタイミング制御装置において、可変バ
ルブタイミング機構の実バルブタイミングを検出する検
出手段と、検出手段により検出された実バルブタイミン
グと予め定められたバルブタイミングの動作軌跡との偏
差を算出する算出手段とを備え、偏差が所定値以上であ
ると、油圧を供給する媒体となるオイルの粘度が異常で
あると判定する異常判定手段を備えるものである。

【０００９】上記発明によれば、予め定められたバルブ
タイミングの動作軌跡と検出された実バルブタイミング
との偏差を算出して、算出結果に基づいてオイル粘度の
異常を判定するため、オイル粘度の異常による可変バル
ブタイミング機構の動作不良を検出することができる。
また、可変バルブタイミング機構の動作に基づいてオイ
ル粘度の異常を検出するため、特別にオイル粘度検出手
段を設ける必要がなく、コストの上昇を抑制することが
できる。

【００１０】請求項２記載の発明によれば、バルブタイ
ミング制御装置は、可変バルブタイミング機構が動作を
開始してからの経過時間を計測するカウント手段を備
え、カウント手段によるカウント値が所定値以上である
ときに、上記異常判定手段による判定を行うことを特徴
とする内燃機関のバルブタイミング制御装置である。

【００１１】オイル粘度が異常に硬いときは、実バルブ
タイミングは図５の点線のように変化すると考えられ
る。可変バルブタイミング機構作動直後（例えば図中の
ｔ１）は、偏差が小さいため、誤判定するおそれがあ
る。そのため、カウント手段により可変バルブタイミン
グ機構が作動を開始してからの経過時間を計測し、オイ
ル粘度異常時の偏差が十分に現れる所定の時間（例えば
図中ｔ２）において、上記判定を行うことにより、誤検
出を防止することができる。

【００１２】請求項３の発明によれば、油圧供給手段を
有し、与えられた所定の目標値に基づいて、油圧供給手
段から供給される油圧により吸気バルブおよび排気バル
ブの少なくとも一方の開閉タイミングを変化させる可変
バルブタイミング機構を備える内燃機関のバルブタイミ
ング制御装置において、可変バルブタイミング機構の実
バルブタイミングを検出する検出手段と、可変バルブタ
イミング機構が動作を開始してからの経過時間を計測す
るカウント手段と、所定の目標値と検出手段により検出
された実バルブタイミングとの偏差を算出する算出手段
を備え、カウント手段によるカウント値が所定値に達し
たときに偏差が所定値以上であると、油圧を供給する媒
体となるオイルの粘度が異常であると判定する判定手段
を備えるものである。

【００１３】上記発明によれば、検出された実バルブタ
イミングと目標値との偏差を算出して、算出結果に基づ
いてオイル粘度の異常を判定するため、オイル粘度の異
常による可変バルブタイミング機構の動作不良を検出す
ることができる。また、可変バルブタイミング機構の動
作に基づいてオイル粘度の異常を検出するため、特別に
オイル粘度検出手段を設ける必要がなく、コストの上昇
を抑制することができる。

【００１４】請求項４の発明によれば、油圧供給手段を
有し、与えられた所定の目標値に基づいて、油圧供給手
段から供給される油圧により吸気バルブおよび排気バル
ブの少なくとも一方の開閉タイミングを変化させる可変
バルブタイミング機構を備える内燃機関のバルブタイミ
ング制御装置において、可変バルブタイミング機構の実
バルブタイミングを検出する検出手段と、可変バルブタ
イミング機構が動作を開始してからの経過時間を計測す
るカウント手段とを備え、検出手段により検出された実
バルブタイミングが所定値に達したときのカウント手段
によるカウント値が所定値以上であると、油圧を供給す
る媒体となるオイルの粘度が異常であると判定する判定
手段を備えるものである。

【００１５】上記発明によれば、検出された実バルブタ
イミングが所定値に達したときに、カウント手段による
カウント値が所定値以上である、つまり可変バルブタイ
ミング機構の動作遅れが大きいことを検出してオイル粘
度の異常を判定するため、オイル粘度の異常による可変
バルブタイミング機構の動作不良を検出することができ
る。また、可変バルブタイミング機構の動作に基づいて
オイル粘度の異常を検出するため、特別にオイル粘度検
出手段を設ける必要がなく、コストの上昇を抑制するこ
とができる。

【００１６】請求項５の発明によれば、油圧供給手段を
有し、与えられた所定の目標値に基づいて、油圧供給手
段から供給される油圧により吸気バルブおよび排気バル
ブの少なくとも一方の開閉タイミングを変化させる可変
バルブタイミング機構を備える内燃機関のバルブタイミ
ング制御装置において、可変バルブタイミング機構の実
バルブタイミングを検出する検出手段と、可変バルブタ
イミング機構が動作を開始してからの経過時間を計測す
るカウント手段とを備え、カウント手段によるカウント
値が所定値に達した時に、検出手段による検出値が所定
値以下であると、油圧を供給する媒体となるオイルの粘
度が異常であると判定する判定手段を備えるものであ
る。

【００１７】上記発明によれば、カウント手段によるカ
ウント値が所定値に達したときに、検出された実バルブ
タイミングが所定値以下である、つまり可変バルブタイ
ミング機構の動作遅れが大きいことを検出してオイル粘
度の異常を判定するため、オイル粘度の異常による可変
バルブタイミング機構の動作不良を検出することができ
る。また、可変バルブタイミング機構の動作に基づいて
オイル粘度の異常を検出するため、特別にオイル粘度検
出手段を設ける必要がなく、コストの上昇を抑制するこ
とができる。

【００１８】請求項６の発明によれば、請求項１乃至５
の発明において、内燃機関は可変バルブタイミング機構
付近の温度を検出する温度検出手段を備え、バルブタイ
ミング制御装置は温度検出手段により検出された温度が
所定値以下であるときは、判定手段による判定を禁止す
る第１の禁止手段を備えるものである。

【００１９】オイルの粘度は、図６に示すように、温度
が非常に低いときは正常オイル、粗悪オイルに関わらず
粘度が非常に高くなる。そのため、可変バルブタイミン
グ機構が正常オイルにおいても正常に作動しない可能性
がある。上記発明によれば、このような正常オイルと粗
悪オイルの差を見分けることが困難な温度領域におい
て、上記オイル粘度の異常判定を禁止することにより、
誤判定を防止することができる。

【００２０】請求項７の発明によれば、請求項１乃至６
の発明において、内燃機関は可変バルブタイミング機構
付近の温度を検出する温度検出手段を備え、バルブタイ
ミング制御装置は温度検出手段により検出された温度が
所定値以上であるときは、判定手段による判定を禁止す
る第２の禁止手段を備えるものである。

【００２１】オイルの粘度は、図６に示すように、温度
が高いときは、正常オイル、粗悪オイルとの粘度差が非
常に小さくなる。上記発明によれば、このような正常オ
イルと粗悪オイルの差を見分けることが困難な温度領域
において、上記オイル粘度の異常判定を禁止することに
より、誤判定を防止することができる。

【００２２】請求項８の発明によれば、請求項１乃至７
の発明において、バルブタイミング制御装置は、判定手
段によりオイルの粘度が異常であると判定されたとき
に、運転者に警告する警告手段を備えるものである。

【００２３】上記発明によれば、オイルの粘度が異常で
あると判定されたときに、運転者にオイル粘度が異常で
あることを警告して正常オイルへの交換を促すことがで
きるため、オイル粘度の異常による動作不良を早期に回
避することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明に
かかるバルブタイミング制御装置を、可変バルブタイミ
ング機構を備えた筒内直接噴射式の内燃機関に適用した
第１実施形態を図１乃至図３に従って説明する。

【００２５】図１は可変バルブタイミング機構を備えた
筒内直接噴射式の内燃機関の概略構成図である。内燃機
関１は、複数のシリンダが形成されているシリンダブロ
ック２と、シリンダブロック２上部に連結されるシリン
ダヘッド３と、シリンダブロック２の各シリンダ内を上
下に往復移動するピストン４とを備えている。また、ピ
ストン４の下端部にはクランクシャフト５が連結されて
おり、ピストン４が上下動することによりクランクシャ
フト５が回転させられる。

【００２６】更に、クランクシャフト５の近傍には、磁
性体ロータと電磁ピックアップとから構成されるクラン
ク角センサ６が配設されている。ロータの外周には等角
度歯が形成されており、ロータの等角度歯が電磁ピック
アップの前方を通過する毎に、パルス状のクランク角度
信号が検出される。検出されたクランク角度信号はＥＣ
Ｕ３３に送信される。

【００２７】また、シリンダブロック２及びシリンダヘ
ッド３の内壁と、ピストン４の頂部とによって区画形成
された空間は、混合気を燃焼させるための燃焼室８とし
て機能し、燃焼室８の頂部には、混合気に点火するため
の点火プラグ９が燃焼室８に先端部が突出するように配
設されている。

【００２８】そして、各点火プラグ９は、プラグコード
等を介してディストリビュータ１０に接続されており、
イグナイタ１１から出力された高電圧は、ディストリビ
ュータ１０によって、クランクシャフト５のクランク角
度に同期して各点火プラグ９に分配される。

【００２９】ディストリビュータ１０には、排気側カム
シャフト１２に連結され、クランクシャフト５の回転数
を検出するエンジン回転数センサ１３が配設される。検
出されたクランクシャフトの回転数は、所定時間毎にＥ
ＣＵ３３に送信される。

【００３０】燃焼室８の側壁には、燃焼室８へ燃料を噴
射するためのインジェクタ３０が各気筒に配設されてい
る。インジェクタ３０は、燃料がシリンダ壁面に付着し
て、付着燃料が未燃ＨＣとして排出さることによりエミ
ッションが悪化されることを防止するため、ピストン４
が下死点に達した時にピストン４の頂面をねらって燃料
が噴射される。

【００３１】シリンダブロック２には、冷却水通路を流
れる冷却水温度を検出するための水温センサ１４が配設
されている。また、シリンダヘッド３には、吸気ポート
１５及び排気ポート１６が形成され、吸気ポート１５に
は吸気通路１７が接続されており、排気ポート１６には
排気通路１８が接続されている。また、シリンダヘッド
３の吸気ポート１５には吸気弁１９が配設され、排気ポ
ート１６には排気弁２０が配設されている。

【００３２】吸気弁１９の上方には、吸気弁１９を開閉
駆動させるための吸気カムシャフト２１が配置され、同
様に排気弁２０の上方には、排気弁を開閉駆動させるた
めの排気カムシャフト１２が配置されている。また、各
カムシャフト２１、１２の一端には、吸気側タイミング
プーリ２２、排気側タイミングプーリ２３が装着されて
おり、各タイミングプーリ２２、２３は、タイミングベ
ルト２４を介して、クランクシャフト５に連結されてい
る。従って、内燃機関１の作動時にはクランクシャフト
５からタイミングベルト２４及び各タイミングプーリ２
２、２３を介して各カムシャフト２１、１２が回転する
ことにより吸気弁１９および排気弁１６が開閉駆動され
る。また、吸気カムシャフト２１の近傍には、吸気弁１
９のバルブタイミングを検出するためのカムポジション
センサ７が配設される。カムポジションセンサ７の検出
結果は、所定時間毎にＥＣＵ３３に送信される。

【００３３】吸気通路１７の空気取り入れ側には、エア
クリーナが接続されており、吸気通路１７の途中には運
転者のアクセルペダル操作に基づいて開閉駆動され、吸
入空気量を調量するスロットルバルブ２６が配設されて
いる。

【００３４】スロットルバルブ２６近傍には、スロット
ル開度を検出するスロットルポジションセンサ２７が配
設され、検出結果は所定時間毎にＥＣＵ３３に送信され
る。また、スロットルバルブ２６の下流側には、吸気脈
動及び吸気干渉を低減するためのサージタンク２８と、
吸入空気量を検出するエアフローメータ２９が配設され
る。エアフローメータ２９による検出結果は所定時間毎
にＥＣＵ３３に送信される。

【００３５】内燃機関１の作動時には、エアクリーナ２
５により濾過された空気が吸気通路１７に取り込まれ、
吸気弁１９の開弁にともなって燃焼室８に吸入される。
そして、インジェクタ３０により燃料が噴射されて混合
気となると、点火プラグ９により点火されることにより
混合気が燃焼して排気ガスとなる。

【００３６】排気通路１８の途中には、排気ガスを浄化
するための三元触媒を内蔵した触媒コンバータ３１が配
設されている。また、排気通路１８の途中は、排気ガス
中の酸素濃度を検出する酸素センサ３２が配設されてい
る。酸素センサ３２は、所定時間毎に排気ガス中の酸素
濃度を検出し、検出結果はＥＣＵ３３に送信される。

【００３７】次に、本発明にかかる可変バルブタイミン
グ機構（以下、ＶＶＴ機構という）について、図２に基
づいて説明する。内燃機関１に装着されたＶＶＴ機構４
１は、タイミングプーリ２２とクランクシャフト５の回
転に対する吸気側カムシャフト２１との位相を変化させ
ることにより、吸気弁１９の作動タイミングをクランク
角に関して連続的に変化させるための機構であり、油圧
により制御される。

【００３８】吸気カムシャフト２１は、シリンダヘッド
３及びベアリングキャップ４２間で回転自在に支持され
ている。吸気カムシャフト２１の前端部（図２の左端
部）外周にはタイミングプーリ２２が相対回動可能に装
着されている。吸気カムシャフト２１の前端には、イン
ナキャップ４３が中空ボルト４４及びピン４５により一
体回転可能に取り付けられている。

【００３９】タイミングプーリ２２には、ボルト４６及
びピン４７によりハウジング４８が一体回転可能に取り
付けられ、またハウジング４８にはプラグ４９が取外し
可能に装着されており、両者４８，４９により吸気カム
シャフト２１の前端部及びインナキャップ４３の全体が
覆われている。タイミングプーリ２２は、タイミングベ
ルト２４を掛装するための外歯２４ａが多数形成されて
いる。

【００４０】吸気側カムシャフト２１及びタイミングプ
ーリ２２は、ハウジング４８及びインナキャップ４３に
よって囲まれた空間Ｓ内に収容されている。ピストン部
材５０は第１の位置と第２の位置との間で往復動する。
ピストン部材５０は第１の位置に配置されたとき、同図
に示すようにハウジング４８の内底面４８ａに当接す
る。このとき、クランクシャフト３に対する吸気弁１９
の作動タイミングがクランクシャフト３の回転に対して
最も遅くなる。また、第２の位置に配置されたとき、タ
イミングプーリ２２に当接する。このとき、クランクシ
ャフト３に対する吸気弁１９の作動タイミングが最も早
くなる。

【００４１】ピストン部材５０の内周及び外周には夫々
多数のスプライン歯５０ａ，５０ｂが形成されている。
これに対応して、インナキャップ４３の外周及びハウジ
ング４８の内周にも、夫々多数のスプライン歯４３ａ，
４８ｂが形成されている。これらのスプライン歯５０
ａ，５０ｂ，４３ａ，４８ｂは、いずれも吸気カムシャ
フト２１の軸線Ｌに対して交差するヘリカルスプライン
からなる。そして、スプライン歯５０ｂ，４８ｂが互い
に噛合しており、タイミングプーリ２２の回転はハウジ
ング４８、ピストン部材５０及びインナキャップ４３を
介して吸気カムシャフト２１に伝達される。

【００４２】第１圧力室５１は上記空間Ｓにおいてピス
トン部材５０の前側に形成され、第２圧力室５２は後側
に形成されている。各圧力室５１，５２に油圧を供給す
るために、クランクシャフト３に駆動連結されるオイル
ポンプ５３が配設され、オイルパン５４内に貯留されて
いるオイル５５を吸引及び吐出する。吐出されたオイル
５５は、オイルフィルタ５６にて濾過されて、ベアリン
グキャップ４２、吸気カムシャフト２１、中空ボルト４
４等に形成された第１油路５７を通って第１圧力室５７
に供給されるとともに、ベアリングキャップ４２、吸気
カムシャフト２１等に形成された第２油路５８を通って
第２圧力室５２に供給される。

【００４３】両油路５７，５８の途中には、各圧力室５
１，５２に供給される油圧の大きさを調整するためのオ
イルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶという）５９が
配設されている。ＯＣＶ５９のケーシング６０には、第
１ポート６０ａ、第２ポート６０ｂ、第３ポート６０
ｃ、第４ポート６０ｄ、及び第５ポート６０ｅが夫々形
成されている。第１ポート６０ａはオイルフィルと５６
を介してオイルポンプ５３に接続され、第３ポート６０
ｃは第２油路５８に接続されている。第４ポート６０ｄ
及び第５ポート６０ｅはともにオイルパン５４に接続さ
れている。

【００４４】ケーシング６０内には、円筒状の４つの弁
体６１ａを有するスプール６１が往復動可能に収容され
ている。スプール６１の前側（図２の左側）にはスプリ
ング６２が配設され、後側には電磁ソレノイド６３が配
設されている。そして、単位時間に占める電磁ソレノイ
ド６３の通電時間の割合（デューティ比）を種々変更す
る、所謂デューティ制御を行うことにより、スプール６
１をケーシング６０内に任意の位置へ移動させ、第１圧
力室５１及び第２圧力室５２の油圧の大きさを調整する
ことが可能である。

【００４５】例えば、１００％のデューティ比で電磁ソ
レノイド６３が通電されると、スプール６１が前方へ移
動させられ、第１ポート６０ａ及び第２ポート６０ｂ間
が連通されるとともに、第３ポート６０ｃ及び第５ポー
ト６０ｅが連通される。これらの連通により、オイルポ
ンプ５３から吐出されたエンジンオイル５５が第１油路
５７を通って第１圧力室５１に供給され、ピストン部材
５０に前側から加わる圧力が上昇する。また、第２圧力
室５２内のエンジンオイル５５が第２油路５８を通っ
て、オイルパン５４に戻され、ピストン部材５０に後側
から加わる圧力が低下する。

【００４６】次に、本発明にかかるバルブタイミング制
御装置を構成するＥＣＵ３３について、図３に基づいて
説明する。ＥＣＵ３３は、デジタルコンピュータからな
っており、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３４、リ
ードオンメモリ（ＲＯＭ）３５、マイクロプロセッサか
らなるＣＰＵ（中央処理装置）３６、入力ポート３７、
及び出力ポート３８を具備している。

【００４７】ＥＣＵ３３は、上記したようにＥＣＵ３３
に入力ポート３７を介して入力される酸素センサ３２、
水温センサ１４、エアフローメータ２９、クランク角セ
ンサ６、カムポジションセンサ７、及びスロットルポジ
ションセンサ２７からの信号と、ＲＯＭ３５内に格納さ
れたマップとに基づいて、燃料噴射量、燃料噴射時期、
点火時期、及びバルブタイミングを決定し出力する。

【００４８】尚、図中符号３９は、酸素センサ３２、水
温センサ１４、及びエアフローメータ２９からのアナロ
グ信号をデジタル信号に変換してＥＣＵ３３に入力する
ためのＡ／Ｄコンバータを示している。また、ＥＣＵ３
３からの出力は、出力ポート３８から対応する駆動回路
４０を介して、インジェクタ３０、イグナイタ１１、及
びＯＣＶ５９に送信される。

【００４９】また、本実施形態において、ＥＣＵ３３
は、カムポジションセンサ７からの入力に基づいて実バ
ルブタイミングを検出する検出手段、ＲＯＭ３５内に格
納されたバルブタイミングの動作軌跡と実バルブタイミ
ングの偏差を算出する算出手段、可変バルブタイミング
機構４１に油圧が供給されてからの時間をカウントする
カウント手段、上記偏差とカウント手段によるカウント
値に基づいてオイルの粘度が異常であると判定する判定
手段、第1の禁止手段、及び第２の禁止手段を構成して
いる。

【００５０】また、ＥＣＵ３３は、上記判定手段により
オイル粘度が異常であると判定されたときに、例えば車
両室内のメータパネル付近に配接された警告灯を点灯さ
せる警告手段を含む。

【００５１】以上のＶＶＴ機構４１を備えた内燃機関に
おいて、冷間における機関始動時に、本発明にかかるバ
ルブタイミング制御が適用される実施形態を図４のフロ
ーチャートに基づいて説明する。尚、本実施形態におい
て、上記制御は例えば機関始動後の所定時間にわたり、
１秒ごとに繰り返し実行されるものであり、また、冷間
始動時の黒煙発生を抑制するために、バルブタイミング
が制御される内燃機関に適用したものである。

【００５２】ＥＣＵ３３において、処理がこのルーチン
へ移行すると、まずステップ１０１にて、ＶＶＴ機構４
１作動出力の有無を判断する。ＶＶＴ機構４１作動出力
が無ければ（ステップ１０１でＮ）、一旦処理を終了し
てステップ１０１へ戻る。ＶＶＴ機構４１作動出力が確
認されると（ステップ１０１でＹ）、ステップ１０２に
進み、水温センサ１４による検出温度に基づいて、ＥＣ
Ｕ３３は冷却水温が所定範囲内、例えば−２０℃〜０℃
の範囲にあるか否かを判断し、所定範囲内に無ければ
（ステップ１０２でＮ）、一旦処理を終了してステップ
１０１へ戻る。これは、冷却水温が所定範囲内にないと
き、まず、温度が所定範囲よりも低い時は、オイル粘度
が粗悪オイル、正常オイルに関わらず硬化してＶＶＴ機
構４１が正常に作動しない可能性があり、そして温度が
所定範囲よりも高いときは、オイル粘度が粗悪オイル、
正常オイルに関わらず軟化しているため、オイル粘度異
常を誤検出する可能性があるためである。冷却水温が所
定範囲内であれば（ステップ１０２でＹ）、ステップ１
０３に進む。

【００５３】ステップ１０３において、ＥＣＵ３３はカ
ウンターにより、ＶＶＴ機構４１作動出力後の時間イン
クリメントし、ステップ１０４へ進む。

【００５４】ステップ１０４において、ＥＣＵ３３によ
り、ＶＶＴ機構４１作動出力後のカウンタ値が所定値以
上であるか否かが判断される。所定値以上でないときは
（ステップ１０４でＮ）、一旦処理を終了してステップ
１０１へ戻る。所定値以上であるときは（ステップ１０
４でＹ）、ステップ１０５に進む。これは、図６に示さ
れるように、図中実線で示される予め定められたバルブ
タイミングの動作軌跡と点線で示される実バルブタイミ
ングとの偏差が、ＶＶＴ機構４１作動出力後、所定時間
経過しないうちは、目標バルブタイミングと実バルブタ
イミングの偏差が小さく（図中時間ｔ１）、誤判定する
可能性があり、所定時間経過して偏差が大きくなった
（図中時間ｔ２）後にオイル粘度異常検出をすること
で、誤検出を防止するためである。

【００５５】ステップ１０５において、ＥＣＵ３３によ
りＶＶＴ機構４１の目標バルブタイミングと実バルブタ
イミングとの偏差が算出されてステップ１０６へ進む。

【００５６】ステップ１０６において、ＥＣＵ３３によ
りステップ１０５で算出された偏差が所定値以上である
か否かが判断され、所定値以下（ステップ１０６でＮ）
であれば処理を一旦終了しステップ１０１に戻る。所定
値以上であれば（ステップ１０６でＹ）、ＶＶＴ機構４
１の作動遅れが発生しているため、ステップ１０７に進
み、ＥＣＵ３３によりオイル粘度が異常であると判定さ
れ、メータパネル等に配設された警告等が点灯され、本
処理を終了する。

【００５７】（第２実施形態）次に、本発明にかかる第
２実施形態について、図７のフローチャートに示す。
尚、本実施形態において、適用される内燃機関及び可変
バルブタイミング機構は上記第１実施形態と同一のもの
であり、説明を省略する。ＥＣＵ３３に関して、第１実
施形態におけるＲＯＭ３５内に格納されたバルブタイミ
ングの動作軌跡と、実バルブタイミングとの偏差を算出
する算出手段の変わりに、目標値と実バルブタイミング
との偏差を算出する算出手段を含む。また、図７のフロ
ーチャートにおいて、ステップ２０１乃至ステップ２０
７の各ステップは、第１実施形態におけるステップ１０
１乃至ステップ１０７と略同一であり、説明を省略す
る。

【００５８】本実施形態は、本発明の請求項３に相当
し、上記実施形態１でＲＯＭ３５内に格納されたバルブ
タイミングの動作軌跡と、実バルブタイミングとの偏差
に基づいてオイル粘度の異常判定を行うのに対し、バル
ブタイミングの目標値と実バルブタイミングの偏差に基
づいてオイル粘度の異常判定を行うものである。

【００５９】ステップ２０４において、ＥＣＵ３３によ
り、カウンタによるカウント値が所定値以上であるか否
かが判断される。カウント値が所定値以上でなければ
（ステップ２０４でＮ）、処理を一旦終了してステップ
２０１に戻る。カウント値が所定値以上であれば（ステ
ップ２０４でＹ）、ステップ２０５へ進み、バルブタイ
ミングの目標値と実バルブタイミングとの偏差が算出さ
れステップ２０６へ進む。

【００６０】ステップ２０６において、算出された偏差
が所定値に達しているか否かが判断される。所定値に達
していなければ（ステップ２０６でＮ）、処理を一旦終
了しステップ２０１に戻る。所定値に達していれば（ス
テップ２０６でＹ）、ＶＶＴ機構４１の作動遅れが発生
しているため、ステップ２０７に進み、ＥＣＵ３３によ
りオイル粘度が異常であると判定され、メータパネル等
に配設された警告等が点灯され、本処理を終了する。

【００６１】（第３実施形態）次に、本発明にかかる第
３実施形態について、図８のフローチャートに示す。
尚、本実施形態において、適用される内燃機関及び可変
バルブタイミング機構は上記第１及び第２実施形態と同
一のものであり、説明を省略する。ＥＣＵ３３に関し
て、第2実施形態と同様に、第１実施形態におけるＲＯ
Ｍ３５内に格納されたバルブタイミングの動作軌跡と、
実バルブタイミングの偏差を算出する算出手段の代わり
に、実バルブタイミング検出する検出手段を含む。ま
た、図８のフローチャートにおいて、ステップ３０１乃
至ステップ３０３の各ステップは、第２実施形態におけ
るステップ２０１乃至ステップ２０３と同一であり、説
明を省略する。尚、本実施形態は上記第２実施形態が所
定時間経過したときのバルブタイミングの目標値と実バ
ルブタイミングとの偏差に基づいてオイル粘度異常を判
定するのに対し、実バルブタイミングが所定値に達した
ときの経過時間に基づいてオイル粘度の異常判定を行う
ものである。

【００６２】ステップ３０５において、ＥＣＵ３３によ
り、ステップ３０４で検出された実バルブタイミングが
所定値に達したか否かが判断される。所定値に達してい
なければ（ステップ３０４でＮ）、処理を一旦終了しス
テップ３０１に戻る。所定値に達していれば（ステップ
３０４でＹ）、ステップ３０６に進む。

【００６３】ステップ３０６において、ＥＣＵ３３によ
り、カウンタによるカウント値が所定値以上であるか否
かが判断される。カウント値が所定値以上でなければ
（ステップ３０６でＮ）、処理を一旦終了しステップ３
０１に戻る。カウント値が所定値以上であれば（ステッ
プ３０６でＹ）、ＶＶＴ機構４１の作動遅れが発生して
いるため、ステップ３０７に進み、ＥＣＵ３３によりオ
イル粘度が異常であると判定され、メータパネル等に配
設された警告等が点灯され、本処理を終了する。

【００６４】以上の第１乃至第３実施形態において、図
４のステップ１０４，１０６、図７のステップ２０５，
２０６、及び図８のステップ３０５，３０６における所
定値は、本制御を行う際の冷却水温と目標値の大きさに
基づいて変化されるものである。具体的には、冷却水温
が低いほど、制御目標値が大きいほど所定値は大きくな
り、冷却水温が高いほど、制御目標値が小さいほど所定
値は小さくなる。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば、油圧供給手段を有し、
与えられた所定の目標値に基づいて、油圧供給手段から
供給される油圧により吸気バルブ及び排気バルブの少な
くとも一方の開閉タイミングを変化させる可変バルブタ
イミング機構を備える内燃機関のバルブタイミング制御
装置において、予め定められたバルブタイミングの動作
軌跡と実バルブタイミングとの偏差、或いは目標値と実
バルブタイミングとの偏差と、可変バルブタイミング機
構の作動出力後の時間とに基づいてオイルの粘度の異常
を判定することができる。また、オイル粘度が異常と判
断されたときに、運転者にオイルの粘度が異常であるこ
とを警告するため、運転者に正常オイルへの交換を促す
ことができ、オイル粘度の異常による動作不良を早期に
回避することができる。また、オイル粘度を検出する特
別な装置等を新たに配設する必要がないため、コストア
ップを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される内燃機関の概略構成図で
ある。

【図２】本発明が適用される可変バルブタイミング機
構の概略構成図である

【図３】本発明のバルブタイミング制御装置に相当す
るＥＣＵの概略構成図である。。

【図４】本発明の第１実施形態をフローチャートに表
した図である。

【図５】油の温度と粘性の関係を示した図である。

【図６】可変バルブタイミング機構の予め定められた
バルブタイミングの動作軌跡と実バルブタイミングとの
関係を表した図である。

【図７】本発明の第２実施形態をフローチャートに表
した図である。

【図８】本発明の第３実施形態をフローチャートに表
した図である。

【符号の説明】

１・・・筒内直接噴射式内燃機関２・・・シリンダブロック３・・・シリンダヘッド５・・・クランクシャフト６・・・クランク角センサ７・・・カムポジションセンサ１２・・・排気カムシャフト１４・・・水温センサ１９・・・吸気バルブ２０・・・排気バルブ２１・・・吸気カムシャフト２２・・・吸気側タイミングプーリ２３・・・排気側タイミングプーリ２７・・・スロットルポジションセンサ２９・・・エアフローメータ３０・・・インジェクタ３２・・・酸素センサ３３・・・ＥＣＵ４１・・・可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ機構）５０・・・ピストン部材５１・・・第１圧力室５２・・・第２圧力室５３・・・オイルポンプ５４・・・オイルパン５９・・・オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）６０・・・ケーシング６１・・・スプール

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】油圧供給手段を有し、与えられた所定の目
標値に基づいて、前記油圧供給手段から供給される油圧
により吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方の開
閉タイミングを変化させる可変バルブタイミング機構を
備える内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記可変バルブタイミング機構の実バルブタイミングを
検出する検出手段と、該検出手段により検出された実バ
ルブタイミングと予め定められた前記バルブタイミング
の動作軌跡との偏差を算出する算出手段とを備え、前記
偏差が所定値以上であると、前記油圧を供給する媒体と
なるオイルの粘度が異常であると判定する異常判定手段
を備え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。
【請求項２】前記バルブタイミング制御装置は、前記可
変バルブタイミング機構が動作を開始してからの経過時
間を計測するカウント手段を備え、該カウント手段によ
るカウント値が所定値以上であるときに、前記異常判定
手段による判定を行うことを特徴とする請求項１記載の
内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項３】油圧供給手段を有し、与えられた所定の目
標値に基づいて、前記油圧供給手段から供給される油圧
により吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方の
開閉タイミングを変化させる可変バルブタイミング機構
を備える内燃機関のバルブタイミング制御装置におい
て、前記可変バルブタイミング機構の実バルブタイミン
グを検出する検出手段と、前記可変バルブタイミング機
構が動作を開始してからの経過時間を計測するカウント
手段と、前記所定の目標値と前記検出手段により検出さ
れた実バルブタイミングとの偏差を算出する算出手段を
備え、前記カウント手段によるカウント値が所定値に達
したときに前記偏差が所定値以上であると、前記油圧を
供給する媒体となるオイルの粘度が異常であると判定す
る判定手段を備え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。
【請求項４】油圧供給手段を有し、与えられた所定の目
標値に基づいて、前記油圧供給手段から供給される油圧
により吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方の
開閉タイミングを変化させる可変バルブタイミング機構
を備える内燃機関のバルブタイミング制御装置におい
て、前記可変バルブタイミング機構の実バルブタイミン
グを検出する検出手段と、前記可変バルブタイミング機
構が動作を開始してからの経過時間を計測するカウント
手段とを備え、前記検出手段により検出された実バルブ
タイミングが所定値に達したときの前記カウント手段に
よるカウント値が所定値以上であると、前記油圧を供給
する媒体となるオイルの粘度が異常であると判定する判
定手段を備え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。
【請求項５】油圧供給手段を有し、与えられた所定の目
標値に基づいて、前記油圧供給手段から供給される油圧
により吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方の
開閉タイミングを変化させる可変バルブタイミング機構
を備える内燃機関のバルブタイミング制御装置におい
て、前記可変バルブタイミング機構の実バルブタイミン
グを検出する検出手段と、前記可変バルブタイミング機
構が動作を開始してからの経過時間を計測するカウント
手段とを備え、前記カウント手段によるカウント値が所
定値に達した時に、前記検出手段による検出値が所定値
以下であると、前記油圧を供給する媒体となるオイルの
粘度が異常であると判定する判定手段を備えることを特
徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項６】前記内燃機関は前記可変バルブタイミング
機構付近の温度を検出する温度検出手段を備え、前記バ
ルブタイミング制御装置は前記温度検出手段により検出
された温度が所定値以下であるときは、前記判定手段に
よる判定を禁止する第１の禁止手段を備えることを特徴
とする請求項１乃至５記載の内燃機関のバルブタイミン
グ制御装置。
【請求項７】前記内燃機関は前記可変バルブタイミング
機構付近の温度を検出する温度検出手段を備え、前記バ
ルブタイミング制御装置は前記温度検出手段により検出
された温度が所定値以上であるときは、前記判定手段に
よる判定を禁止する第２の禁止手段を備えることを特徴
とする請求項１乃至６記載の内燃機関のバルブタイミン
グ制御装置。
【請求項８】前記バルブタイミング制御装置は、前記判
定手段によりオイルの粘度が異常であると判定されたと
きに、運転者に警告する警告手段を備えることを特徴と
する請求項１乃至７記載の内燃機関のバルブタイミング
制御装置。