JP2003254099A

JP2003254099A - 内燃機関における可変バルブタイミングの制御

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Publication number: JP2003254099A
Application number: JP2002050814A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Koyama; 裕靖小山; Shinya Kondo; 真也近藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2003-09-10

Abstract

(57)【要約】【課題】内燃機関において、点火時期の遅角制御と可
変バルブタイミングの制御とを併用した時のトルク変動
を抑制する。【解決手段】内燃機関において、吸気弁および排気弁
の双方が開いているオーバラップ期間を調整可能な可変
バルブタイミング機構を設ける。内燃機関の回転数、負
荷などに応じてオーバラップ期間を与えるマップを、点
火時期の遅角制御がなされている場合と、そうでない場
合に分けて用意する。遅角制御がなされている場合につ
いては、更に、定常運転時と過渡運転時に分けてマップ
を用意する。点火時期の制御、および運転状態に応じた
マップに基づいて可変バルブタイミング機構を制御する
ことにより、種々の運転状態で適切なオーバラップ期間
を実現することができ、燃焼悪化に伴うトルク変動を抑
制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の可変バ
ルブタイミングの制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガソリンエンジンに代表される内燃機関
では、エミッションを低減するために種々の技術が適用
されている。その一つとして、触媒暖機時に点火時期を
遅角する制御が挙げられる。遅角制御は、点火時期を送
らせることにより、後燃え現象、即ちシリンダ内で燃え
残った燃料が、排気管中の酸素との接触によって燃焼す
る現象を促進することができ、排気温度を高めることが
できる。

【０００３】エミッションを低減するための別の技術と
して、可変バルブタイミングが挙げられる。可変バルブ
タイミングとは、内燃機関の吸気弁の開閉タイミングを
調整することにより、吸気弁と排気弁の双方が開いてい
るオーバラップ期間を変更する技術である。一般に、オ
ーバラップ期間を増大することにより、エミッションを
低減することができる。燃焼ガスが、一旦、吸気管に吹
き返された後、再びシリンダ内に吸気され、再燃焼され
る現象が起き、この際、燃焼ガス中に含まれるＨＣが再
燃焼されるからである（この現象を内部ＥＧＲと称す
る）。可変バルブタイミングは、エミッションの低減を
図る他、吸入空気の体積効率を高め、出力を増大させる
ためにも利用される。

【０００４】従来、可変バルブタイミングは、エンジン
の負荷に応じたマップに基づいて制御されていた。図１
は可変バルブタイミングの制御マップ例を示す説明図で
ある。ここでは、回転数およびトルクに応じて状態Ａ〜
Ｄの４つを例示した。図はクランク軸の回転状態を模式
的に表しており、上死点（ＴＤＣ）から下死点（ＢＤ
Ｃ）に至る右側領域が主として吸気行程、ＢＤＣからＴ
ＤＣに至る左側領域が主として排気行程に当たる。図中
には、排気弁が開いている期間を黒の矢印で、吸気弁が
開いている期間を白抜きの矢印で示した。この例では、
排気弁の開閉タイミングは固定であり、吸気弁の開閉タ
イミングが可変である。吸気弁が開き始めるタイミング
を早めることを進角と呼び、その変化量をクランク角度
で表したものを進角量と呼ぶ。

【０００５】状態Ａは、エンジン始動時、アイドル運転
時、軽負荷時、低温時における開閉タイミングを示して
いる。この状態では、吸気弁の開閉タイミングは遅角さ
れており、排気弁と吸気弁の双方が開いている状態（以
下、「オーバラップ」と称する）は生じない。状態Ｂ
は、中負荷の状態である。吸気弁の開閉タイミングを進
角することにより、オーバラップＯＬが生じる。状態Ｃ
は、高回転時の状態であり、状態Ｄは、高負荷、高回転
時の状態である。従来は、エンジンのトルクおよび回転
数に応じて、進角量を与えるマップを予め用意してお
き、このマップを参照することによって、図１に示すよ
うな進角量の制御を行っていた。かかる制御は、先に説
明した点火時期の制御とは、独立して行われていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の制御で
は、点火時期の遅角制御と、可変バルブタイミングの制
御とを併用した場合に、所定値よりもトルクが大きくな
ったり小さくなったりするトルク変動を生じることがあ
った。運転状況に応じては、このトルク変動が、許容範
囲を超え、円滑な運転を妨げる場合もあった。可変バル
ブタイミングの進角は、内部ＥＧＲを増大させ、燃焼の
悪化を招く傾向がある。点火時期の遅角も同様に、燃焼
を緩やかにさせ、燃焼の悪化を招く傾向がある。従っ
て、両制御を併用することにより、点火時期と可変バル
ブタイミングとの関係が適正な状態から外れ、トルク変
動が生じていたものと推測される。

【０００７】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、点火時期の遅角制御と可変バルブタイ
ミングの制御とを併用した時のトルク変動を抑制するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題を解決するために、本発明では、次の構成を採用
した。本発明の制御装置は、吸気弁および排気弁の少な
くとも一方の開閉タイミングを調整可能な可変バルブタ
イミング機構を備える内燃機関の運転を制御する制御装
置であって、所定の条件下で前記内燃機関の点火時期を
遅角制御する遅角制御部と、前記内燃機関の出力に関連
した所定のパラメータを検出する運転状態検出部と、前
記パラメータと、記吸気弁および排気弁の双方が開いて
いるオーバラップ期間の目標値との関係を、前記遅角制
御の実行有無に応じて予め記憶するタイミング記憶部
と、前記パラメータおよび前記遅角制御の実行有無に応
じて前記タイミング記憶部によって与えられる目標値を
実現するよう前記可変バルブタイミング機構を制御する
バルブ制御部とを備えることを要旨とする。

【０００９】こうすることにより、遅角制御の実行有無
に応じて、オーバラップ期間の目標値を変更することが
できる。これらの目標値は、予めタイミング記憶部に記
憶されているものである。遅角制御を行わない場合の目
標値を補正して、遅角制御を行う場合の目標値を得るも
のではない。従って、遅角制御を行う場合とそうでない
場合とで、相互の制約なく適切なオーバラップ期間を実
現することができ、トルク変動などの弊害を抑制するこ
とができる。

【００１０】本発明において、遅角制御とは、点火時期
を通常よりも相対的に送らせる制御を意味する。例え
ば、触媒の暖機前に、意図的に点火時期を送らせる制御
が相当する。本発明は、遅角制御の実行有無に応じて２
段階の目標値を持つものに限られず、遅角制御における
遅角量に応じて多段階または連続的に目標値を変更して
も構わない。かかる観点から、本発明は、オーバラップ
期間の目標値を、遅角制御であるか否かに関わらず点火
時期に応じて用意しておくことにより、それぞれの点火
時期に適切なオーバラップ期間に制御する構成としても
よい。

【００１１】本発明において、可変バルブタイミング機
構には、吸気弁および排気弁の少なくとも一方の開閉タ
イミングを調整可能な種々の機構が含まれる。オーバラ
ップ期間の調整は、吸気弁および排気弁いずれの開閉タ
イミングの調整によって実現しても良い。

【００１２】本発明において、目標値は、エンジンの回
転数、負荷などの運転状態に応じたマップの形式で記憶
しておいてもよいし、関数の形式で記憶しておいてもよ
い。

【００１３】本発明では、更に、前記タイミング記憶部
は、前記遅角制御が行われる場合において、前記内燃機
関が定常運転にあるか否かに応じて前記関係を記憶し、
前記運転状態検出部は、前記内燃機関が定常運転にある
か否かを検出し、前記バルブ制御部は、前記内燃機関が
定常運転にあるか否かに応じて前記制御を実行するもの
としてもよい。

【００１４】こうすることにより、定常運転時と過渡運
転時とで目標値を変更することができ、それぞれの運転
状態で適切なオーバラップ期間を実現することができ
る。一般に過渡運転時は、定常運転時よりもトルク変動
に対する許容範囲が広い。従って、過渡運転時には定常
運転時よりも広範囲でオーバラップ期間を制御すること
が可能となり、定常運転時よりもエミッションの低減を
図ることが可能となる。

【００１５】定常運転にあるか否かの検出は、エンジン
の現状に基づいて判断するものとしてもよいし、エンジ
ンの運転状態を制御するための制御信号の変化から推測
するものとしてもよい。前者としては、例えば、エンジ
ンの回転数などの変動がほぼ一定と判断できる範囲に収
まっているか否かに基づいて判断する態様が相当する。
後者としては、例えば、アクセルポジションの変化に基
づいて定常運転から外れると予測されるか否かを判断す
る態様が相当する。

【００１６】本発明においては、前記運転状態検出部
は、更に、前記内燃機関から出力されるトルクの変動を
検出し、前記バルブ制御部は、該変動が予め設定された
上限値を超えない範囲で前記目標値を増大するよう補正
するものとしてもよい。

【００１７】こうすることにより、トルク変動が上限値
近傍となるまで、オーバラップ期間を増大することがで
き、更に、エミッションの低減を図ることができる。

【００１８】目標値の補正は、種々の方法を採ることが
できる。例えば、目標値に所定の増分を加えることによ
って段階的に値を増大させてもよい。また、トルク変動
とその上限値との差分に応じたゲインを乗じて、目標値
を補正してもよい。

【００１９】目標値を増大する場合には、前記タイミン
グ記憶部は、更に、前記目標値の限界値を記憶してお
り、前記バルブ制御部は、前記限界値を超えない範囲で
前記増大を行うことが好ましい。限界値とは、オーバラ
ップ量の上限値、下限値の少なくとも一方を意味する。
こうすることにより、過大なオーバラップ量による不安
定燃焼、過小なオーバラップ量によるエミッションの増
大などの弊害を回避することができる。

【００２０】目標値を増大する場合には、前記バルブ制
御部は、実際のオーバラップ期間と前記補正前の目標値
との差が所定範囲内にある場合に、前記補正を行うもの
としてもよい。こうすることにより、制御の安定性を高
めることができる。上述の差が大きい場合には、二つの
要因が考えられる。第１の要因は、オーバラップ期間が
目標値に到達するまでの過渡期にあることである。第２
の要因は、実際のオーバラップ期間に含まれる検出誤差
である。いずれの要因による場合でも、目標値を補正す
ることは、オーバラップ期間の制御の不安定を招くおそ
れがある。差が所定範囲にある場合に、目標値の補正を
行うことにより、かかる不安定を抑制することができ
る。

【００２１】上記制御は、実際のオーバラップ期間を基
準として、目標値の補正を行う場合にも有効である。か
かる補正方法では、オーバラップ期間が目標値よりも極
端に小さい場合、補正後の目標値が元来設定されていた
目標値を下回る可能性がある。これに対し、上述の通
り、差が所定範囲内にある場合に補正を行うものとすれ
ば、目標値を下回る補正を回避でき、エミッションの増
大を回避することができる。

【００２２】目標値の補正を行う場合、前記補正された
目標値と、前記タイミング記憶部によって与えられる目
標値とによって定まる所定の補正パラメータを記憶する
補正パラメータ記憶部を備え、前記バルブ制御部は、前
記補正パラメータの設定後、該補正パラメータを用いて
前記補正を行うことが好ましい。

【００２３】こうすることにより、一つの運転状態で実
現された補正を、他の運転状態にも反映することがで
き、目標値の補正をより速やかに実行することができ
る。

【００２４】上述した種々の特徴点は、必ずしも全てを
備えている必要はなく、一部を省略しても構わないし、
適宜、組み合わせて採用してもよい。本発明は、上述し
た内燃機関の制御装置としての態様に限らず、内燃機関
の制御方法として構成してもよい。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、実
施例に基づき、以下の順序で説明する。Ａ．装置構成：Ｂ．ＶＶＴ制御処理：

【００２６】Ａ．装置構成：図２は実施例としての制御
装置の構成を示す説明図である。車両に搭載されたガソ
リンエンジン１００を制御する装置としての構成を例示
した。

【００２７】実施例のエンジン１００は、吸気管１１０
からガソリンと空気の混合気を吸気し、点火プラグ１０
２で点火燃焼させて、排気管１２０から排気するサイク
ルで、動力を出力する。吸気管１１０には、混合気の量
を調整するためのスロットル１１１が設けられている。
燃料を噴射する機構は図示を省略した。排気管１２０に
は、排気中の有害成分を除去するための触媒１２５が設
けられている。

【００２８】エンジン１００への吸気および排気の行程
は、吸気弁１１２、排気弁１２２の開閉状態によって切
り換えられる。吸気弁１１２には、その開閉タイミング
を調整するためのＶＶＴ機構１１４が設けられている。
ＶＶＴ機構１１４の構成は周知であるため、詳細な説明
を省略する。ＶＶＴ機構１１４としては、例えば、油圧
によって、吸気弁１１２に連結されたカムと、クランク
軸との位相を変更する機構が知られている。排気弁１２
２は、クランク軸の回転に対し、一定のタイミングで開
閉する。

【００２９】エンジン１００の運転は、制御ユニット１
０によって制御される。制御ユニット１０は、内部にＣ
ＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備えるマイクロコンピュータと
して構成されている。エンジン１００の制御を行うた
め、制御ユニット１０に入出力される信号の一部を図中
に例示した。入力される信号としては、例えば、アクセ
ルポジションを検出するセンサ１４、エンジン水温を検
出するセンサ１０４、エンジン回転数を検出するセンサ
１０６、触媒温度を検出するセンサ１２６からの信号が
含まれる。

【００３０】出力信号としては、スロットル１１１、Ｖ
ＶＴ機構１１４、点火時期を制御するための信号などが
含まれる。スロットル１１１の開度は、例えば、アクセ
ルポジションに応じて制御される。点火時期は、エンジ
ンの回転数に応じて制御される他、触媒の温度に応じて
も制御される。本実施例では、暖機前、即ち、触媒の温
度が所定値よりも低い場合には、暖機後よりも相対的に
点火時期を送らせる制御を行うものとした（以下、かか
る制御を「遅角制御」と称する）。ＶＶＴ機構１１４
は、エンジンの回転数、負荷、エンジン水温、および点
火時期に応じて制御される。かかる制御を実現するため
に、制御ユニット１０には、ＶＶＴ機構１１４を制御す
るためのＶＶＴマップ１２が記憶されている。

【００３１】図３はＶＶＴマップ１２の内容を例示する
説明図である。ＶＶＴマップ１２は、吸気弁１１２の進
角量の目標値を与えるマップである。進角量が増大する
ことは、オーバラップ期間が長くなることを意味する
（図１参照）。各マップは、エンジン水温、回転数、負
荷に応じて進角量の値を与える。各マップ中の曲線は、
進角量が一定値となる点の集合を示している。

【００３２】ＶＶＴマップ１２は、遅角制御がされてい
る場合（遅角時）と、そうでない場合（通常時）に分け
て用意されている。遅角時には、定常運転時における進
角量の目標値Ｖｃｔｓを与えるマップ、上限値Ｖｃｇｓ
を与えるマップ、および過渡運転時における進角量の目
標値Ｖｃｔｔを与えるマップの３種類が用意されてい
る。過渡運転時における上限値を与えるマップを用意し
ても構わないが、本実施例の制御では、不要であるため
省略した。

【００３３】図４は各条件における進角量の関係を示す
説明図である。点火時期の遅角制御が行われている場合
について、定常運転時における進角量の目標値Ｖｃｔ
ｓ、上限値Ｖｃｇｓ、過渡運転時における進角量の目標
値Ｖｃｔｔの関係を示した。これらの値との比較値とし
て、点火時期が通常時の定常運転における進角量の目標
値Ｖｂｔを併せて示した。以下に示す関係は例示に過ぎ
ず、各目標値は、種々の設定が可能である。

【００３４】図中に曲線Ｃ１，Ｃ２で示す通り、一般
に、ＶＶＴ機構の進角量が大きくなると、オーバラップ
期間が長くなるため、トルク変動が増大する傾向にあ
る。また、遅角制御時には、通常時よりもトルク変動が
増大する傾向にある。点火時期通常時における目標値Ｖ
ｂｔは、通常時のトルク変動Ｃ２が、許容範囲ＤＴＬ１
に余裕を見込んだ範囲で設定されている。これに対し、
遅角制御時における目標値Ｖｃｔｓは、遅角時のトルク
変動Ｃ１が、許容範囲ＤＴＬ１を超えないよう設定され
ている（図中の破線参照）。遅角時の目標値Ｖｃｔｓ
は、通常時の目標値Ｖｂｔよりも小さい進角量となる。

【００３５】進角量の上限値Ｖｃｇｓは、トルク変動の
許容値ＤＴＬ１を超えないで達成可能な値である。本実
施例では、制御における誤差も考慮して、上限値Ｖｃｇ
ｓを設定した。制御時の誤差によって、実際の進角量
は、上限値Ｖｃｇｓに対してばらつきが生じる。図中で
は、ばらつきが生じる領域Ｄｅｖにハッチングを付して
示した。上限値Ｖｃｇｓは、かかるばらつきが生じて
も、トルク変動の許容値ＤＴＬ１を超えないよう設定し
た。

【００３６】過渡運転時における目標値Ｖｃｔｔは、定
常運転時の目標値Ｖｃｔｓと同じ考え方に基づいて設定
した。但し、一般に過渡運転時のトルク変動に対する許
容値ＤＴＬ２は、定常運転時の許容値ＤＴＬ１よりも大
きくなるため、これを考慮して設定した。本実施例で
は、許容値ＤＴＬ２に対して、定常運転時と同等の余裕
を確保できるよう過渡期の目標値Ｖｃｔｔを設定した。

【００３７】通常時のマップについては、遅角時と同様
の構成としてもよいし、異なる構成としてもよい。本実
施例では、遅角時と通常時の２段階でマップを用意して
いるが、点火時期の遅角量に応じて多段階にマップを用
意してもよい。

【００３８】Ｂ．ＶＶＴ制御処理：図５はＶＶＴ制御処
理のフローチャートである。制御ユニット１０が所定の
タイミングで繰り返し実行する処理である。

【００３９】処理が開始されると、制御ユニット１０
は、エンジン１００の運転状態のうち、制御処理に必要
な種々のパラメータを入力する（ステップＳ１０）。か
かるパラメータとしては、例えば、エンジン１００の水
温、回転数、負荷、触媒の温度などが含まれる。

【００４０】次に、制御ユニット１０は、これらのパラ
メータが、ＶＶＴ機構の作動条件を満足しているか否か
を判定する（ステップＳ１１）。作動条件を満足してい
ない場合には、ＶＶＴ機構を作動させるべきでないと判
断し、そのまま処理を終了する。このように作動条件
は、ＶＶＴ機構の作動可否を判断するための条件であ
り、例えば、エンジン１００の回転数、負荷などに基づ
いて設定することができる。

【００４１】作動条件を満足している場合、制御ユニッ
ト１０は、点火時期の遅角制御が行われているか否かに
よってＶＶＴ機構の制御方法を切り換える。遅角制御が
行われていない場合には（ステップＳ１２）、通常制御
処理を実行する（ステップＳ１３）。通常制御処理と
は、通常時に対応するＶＶＴマップ１２で与えられる進
角量Ｖｂｔを進角量の目標値Ｖｔｔに設定する処理であ
る。

【００４２】遅角制御が行われている場合には、更に、
定常運転がなされているか否かで制御方法を切り換え
る。定常運転か否かは、例えば、エンジン回転数の変動
が一定期間、比較的小さい一定範囲に収まっているか否
かによって判断することができる。判断基準となる期間
については、ＶＶＴ制御処理を実行するサイクルなどに
基づいて適宜設定可能である。定常運転か否かの判断
は、この他、アクセルポジションの変動、エンジン１０
０への吸入空気量の変動、車速の変動などに基づいて行
っても良い。

【００４３】定常運転なされていないと判断された場合
には（ステップＳ１４）、過渡運転時に対応するＶＶＴ
マップ１２で与えられる進角量Ｖｃｔｔを目標値Ｖｔｔ
に設定する（ステップＳ１６）。

【００４４】定常運転されていると判断された場合には
（ステップＳ１４）、定常運転時に対応するＶＶＴマッ
プ１２で与えられる進角量Ｖｃｔｓを目標値Ｖｔｔに設
定する（ステップＳ１５）。こうして設定された目標値
をそのまま使用して、ＶＶＴ機構を制御しても構わない
が、本実施例では、エミッションの低減を図るため、以
下に示す方法で目標値の補正を行うものとした。

【００４５】定常運転の継続時間が任意に設定された所
定の期間Ｔ１を超えていない場合（ステップＳ１７）、
制御ユニット１０は補正係数Ｋ１を用いて、次式（１）
により進角目標Ｖｔｔの補正を行う（ステップＳ１
９）。Ｖｔｔ＝Ｋ１×（Ｖｃｇｓ−Ｖｃｔｓ）＋Ｖｃｔｓ…（１）；Ｋ１…補正係数；Ｖｃｇｓ…進角量の上限値；Ｖｃｔｓ…定常マップで与えられる進角量の目標値；

【００４６】補正係数Ｋ１の設定については、後述す
る。本実施例では、補正係数Ｋ１の初期値は０に設定さ
れている。上式（１）は、定常マップで与えられる目標
値Ｖｃｔｓと、進角量の上限値Ｖｃｇｓの間に補正量を
設定するための処理である。補正係数が０の場合には、
補正の効果は現れない。

【００４７】ステップＳ１７において、継続時間が期間
Ｔ１を超えている場合には、制御ユニットは、トルク変
動ＤＴを検出し（ステップＳ１８）。トルク変動ＤＴが
予め設定された許容値ＤＴＬ１よりも小さい場合には
（ステップＳ２０）、進角量の目標値Ｖｔｔを増大する
処理を行う（ステップＳ３０）。本実施例では、エンジ
ン回転数の変動に基づいてトルク変動を検出するものと
した。トルク変動は、他にも種々の方法で検出可能であ
り、例えば、点火プラグ１０２に流れる電流、空燃比、
排気中の酸素量、流入空気量、燃焼圧などの変動に基づ
いて検出してもよい。

【００４８】増大した進角量の設定方法については後述
する。この処理によって、目標値Ｖｔｔは、定常マップ
で与えられる目標値Ｖｃｔｓと、上限値Ｖｃｇｓの間で
変化する。トルク変動ＤＴが許容値ＤＴＬ１以上となっ
た場合には（ステップＳ２０）、その時点での目標値
を、その運転条件における最終的な目標値として採用す
る。

【００４９】本実施例では、予め許容値ＤＴＬ１を低め
に設定することにより、トルク変動ＤＴが許容ＤＴＬ１
を上回ることに起因する支障を実質的に回避している。
トルク変動ＤＴが許容値ＤＴＬ１を以上となった場合に
は、進角量を低減する処理を実行するものとしてもよ
い。

【００５０】トルク変動ＤＴが許容値ＤＴＬ１以上とな
り、最終的な目標値が設定された時（ステップＳ２
０）、制御ユニットは、次示（２）により、先に説明し
た補正係数Ｋ１を算出する（ステップＳ２２）。Ｋ１＝（Ｖｔｔ１−Ｖｃｔｓ）／（Ｖｃｇｓ−Ｖｃｔｓ）…（２）；Ｖｔｔ１…ステップＳ２２の実行時に設定されている進
角量の目標値；Ｖｃｇｓ…進角量の上限値；Ｖｃｔｓ…定常マップで与えられる進角量の目標値；先に説明した通り、目標値Ｖｔｔは、定常マップで与え
られる目標値Ｖｃｔｓと、上限値Ｖｃｇｓの間で変化す
るから、「０≦Ｋ１≦１」となる。

【００５１】こうして設定された補正係数Ｋ１は、先に
説明したステップＳ１９で定常マップの目標値Ｖｃｔｓ
を補正するのに使用される。この補正係数Ｋ１を用いる
ことにより、ある運転条件で施された補正を、他の運転
条件にも反映させることができ、それぞれの運転条件に
おける目標値の補正を速やかに実現することができる。
補正係数Ｋ１は、一旦設定された値を、事後の制御処理
で恒常的に使用するものとしてもよいし、ステップＳ２
２の処理が実行される度に、新たな値に更新するものと
してもよい。

【００５２】以上の処理によって、それぞれ進角量の目
標値Ｖｔｔが設定されると、制御ユニット１０は、ＶＶ
Ｔ機構を制御して進角量を目標値Ｖｔｔに変更して（ス
テップＳ４０）、ＶＶＴ制御処理を終了する。制御ユニ
ット１０は、以上の処理を繰り返し実行することによ
り、エンジン１００の運転状態に応じた進角量を実現す
る。

【００５３】図６は進角量増大処理のフローチャートで
ある。図５のステップＳ３０における処理を詳細に示し
たものである。本実施例では、この処理を行う時点にお
ける実際の進角量（以下、「実進角量」と称する）に基
づいてその目標値を設定するものとした。このため、制
御ユニット１０は、まず実進角量Ｖｔを検出する（ステ
ップＳ３１）。

【００５４】制御ユニット１０は、現時点での目標値Ｖ
ｔｔと実進角量Ｖｔとの差分が所定の閾値Ｔｈ以下であ
る場合に（ステップＳ３２）、実進角量Ｖｔに所定の増
分ΔＶｔｔを加えることにより、目標値Ｖｔｔを増大さ
せる（ステップＳ３３）。現在の目標値Ｖｔｔに増分Δ
Ｖｔｔを加えるものとしてもよい。増分ΔＶｔｔは予め
設定された一定値とした。増分ΔＶｔｔは、トルク変動
ＤＴと許容値ＤＴＬ１との偏差に所定のゲインを乗じ
て、動的に求めてもよい。

【００５５】制御ユニット１０は、こうして補正された
目標値Ｖｔｔが、過大となることを回避するため、ＶＴ
Ｔマップ１２から上限値Ｖｃｇｓを入力し（ステップＳ
３４）、この値で上限ガードをかける（ステップＳ３
５）。つまり、補正された目標値Ｖｔｔと上限値Ｖｃｇ
ｓのうち小さい方の値を目標値Ｖｔｔに設定するのであ
る。次に、制御ユニット１０は目標値Ｖｔｔが、定常マ
ップから得られる目標値Ｖｃｔｓを下回らないよう下限
ガードをかける（ステップＳ３６）。つまり、目標値Ｖ
ｔｔとＶｃｔｓのうち大きい方の値を目標値Ｖｔｔに設
定するのである。こうすることにより、目標値Ｖｔｔが
過小となり、エミッションの増大を抑制することができ
る。本実施例では、下限ガード、即ち遅角側のガード値
は、定常マップから得られる目標値Ｖｃｔｓと異なる設
定値としてもよい。

【００５６】一方、ステップＳ３２において、現時点で
の目標値Ｖｔｔと実進角量Ｖｔとの差分が所定の閾値Ｔ
ｈを超える場合には（ステップＳ３２）、ステップＳ３
３〜Ｓ３５の補正処理をスキップし、下限ガード（ステ
ップＳ３６）のみを実行する。

【００５７】かかる状況の要因としては、実進角量Ｖｔ
が目標値Ｖｔｔに到達するまでの過渡期にあること、お
よび実進角量Ｖｔに検出誤差が含まれることの２つが挙
げられる。本実施例では、進角量の制御の不安定化を回
避するため、これらの状況下での目標値の補正を中止す
るものとした。また、先に説明した通り、本実施例で
は、実進角量Ｖｔを基準として、目標値Ｖｔｔの補正を
行っている（ステップＳ３３）。仮に実進角量Ｖｔが過
小に誤検出されている場合には、この補正により、目標
値Ｖｔｔが定常マップＶｃｔｓを下回る可能性がある。
本実施例では、上述の差分が大きい時には、ステップＳ
３３〜Ｓ３５の処理をスキップすることにより、かかる
補正が行われる可能性を回避した。

【００５８】もっとも、ステップＳ３６の下限ガードに
より、目標値Ｖｔｔが過小になることは回避可能である
から、ステップＳ３２の判断を省略し、必ずステップＳ
３５〜Ｓ３６の処理を実行するものとしても構わない。
逆に、ステップＳ３３〜Ｓ３５の処理をスキップするの
に併せてステップＳ３６の処理をスキップしても構わな
い。

【００５９】図７は進角量の目標値の関係を示す説明図
である。エンジンの回転数、水温などの条件が一定の状
態における負荷と進角量との関係を示した。図示する通
り、ＶＶＴ制御を行う最大負荷に至るまでの範囲で、次
の関係が成立する。過渡運転時の目標値Ｖｃｔｔ、定常
運転時の上限値Ｖｃｇｓの大小関係は逆転する可能性も
ある。Ｖｂｔ≧Ｖｃｔｔ≧Ｖｃｇｓ≧Ｖｃｔｓ１≧Ｖｃｔｓ；Ｖｂｔ…点火時期が通常時における定常運転時の目標
値；Ｖｃｔｔ…遅角制御時における過渡運転時の目標値；Ｖｃｇｓ…遅角制御時における定常運転時の上限値；Ｖｃｔｓ１…進角量増大処理（図６）による補正値；Ｖｃｔｓ…遅角制御時における定常運転時の目標値；

【００６０】以上で説明した本実施例によれば、遅角制
御時と通常時で異なるマップを用い、遅角制御時におい
て定常時と過渡時とで異なるマップを用いることによ
り、それぞれの運転状態で適切な進角量を実現すること
ができる。

【００６１】また、定常運転時の上限値を超えない範囲
で、進角量を増大させることにより、トルク変動を許容
範囲に抑制しつつ、エミッションの低減を図ることがで
きる。

【００６２】実施例では、触媒暖機のための遅角制御が
なされているか否かでＶＶＴマップを使い分ける場合を
例示した。本発明は、触媒暖機の目的であるか否かに関
わらず、点火時期の制御とＶＶＴ機構の制御とを併用す
る場合一般に適用可能である。

【００６３】以上、本発明の種々の実施例について説明
したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣
旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができるこ
とはいうまでもない。例えば、以上の制御処理はソフト
ウェアで実現する他、ハードウェア的に実現するものと
してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】可変バルブタイミングの制御マップ例を示す説
明図である。

【図２】実施例としての制御装置の構成を示す説明図で
ある。

【図３】ＶＶＴマップ１２の内容を例示する説明図であ
る。

【図４】各条件における進角量の関係を示す説明図であ
る。

【図５】ＶＶＴ制御処理のフローチャートである。

【図６】進角量増大処理のフローチャートである。

【図７】進角量の目標値の関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１０…制御ユニット１２…ＶＶＴマップ１４…センサ１００…エンジン１０２…点火プラグ１０４、１０６…センサ１１０…吸気管１１１…スロットル１１２…吸気弁１１４…ＶＶＴ機構１２０…排気管１２２…排気弁１２５…触媒１２６…センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3G022 CA02 EA07 FA06 GA05 GA09 GA10 3G084 BA02 BA17 BA23 CA05 DA11 FA10 FA20 FA27 FA31 FA33 3G092 AA01 AA11 BA09 DA01 DA02 DA09 DA12 DC15 EA04 EA09 FA04 FA15 GA08 HA06Z HA11Z HA13X HC09X HD02Z HE01Z HE08Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気弁および排気弁の少なくとも一方の
開閉タイミングを調整可能な可変バルブタイミング機構
を備える内燃機関の運転を制御する制御装置であって、所定の条件下で前記内燃機関の点火時期を遅角制御する
遅角制御部と、前記内燃機関の出力に関連した所定のパラメータを検出
する運転状態検出部と、前記パラメータと、記吸気弁および排気弁の双方が開い
ているオーバラップ期間の目標値との関係を、前記遅角
制御の実行有無に応じて予め記憶するタイミング記憶部
と、前記パラメータおよび前記遅角制御の実行有無に応じて
前記タイミング記憶部によって与えられる目標値を実現
するよう前記可変バルブタイミング機構を制御するバル
ブ制御部とを備える制御装置。
【請求項２】請求項１記載の制御装置であって、更
に、前記タイミング記憶部は、前記遅角制御が行われる場合
において、前記内燃機関が定常運転にあるか否かに応じ
て前記関係を記憶し、前記運転状態検出部は、前記内燃機関が定常運転にある
か否かを検出し、前記バルブ制御部は、前記内燃機関が定常運転にあるか
否かに応じて前記制御を実行する制御装置。
【請求項３】請求項１記載の制御装置であって、前記運転状態検出部は、更に、前記内燃機関から出力さ
れるトルクの変動を検出し、前記バルブ制御部は、該変動が予め設定された上限値を
超えない範囲で前記目標値を増大するよう補正する制御
装置。
【請求項４】請求項３記載の制御装置であって、前記タイミング記憶部は、更に、前記目標値の限界値を
記憶しており、前記バルブ制御部は、前記限界値を超えない範囲で前記
補正を行う制御装置。
【請求項５】請求項３記載の制御装置であって、前記バルブ制御部は、実際のオーバラップ期間と前記補
正前の目標値との差が所定範囲内にある場合に、前記補
正を行う制御装置。
【請求項６】請求項３記載の制御装置であって、前記補正された目標値と、前記タイミング記憶部によっ
て与えられる目標値とによって定まる所定の補正パラメ
ータを記憶する補正パラメータ記憶部を備え、前記バルブ制御部は、前記補正パラメータの設定後、該
補正パラメータを用いて前記補正を行う制御装置。
【請求項７】吸気弁および排気弁の少なくとも一方の
開閉タイミングを調整可能な可変バルブタイミング機構
を備える内燃機関の運転を制御する制御方法であって、所定の条件下で前記内燃機関の点火時期を遅角制御する
工程と、前記内燃機関の出力に関連した所定のパラメータを検出
する工程と、前記遅角制御の実行有無および前記パラメータと、記吸
気弁および排気弁の双方が開いているオーバラップ期間
の目標値とについて予め用意された関係を参照して、前
記可変バルブタイミング機構を制御する工程とを備える
制御方法。