JP2007138857A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料の供給が行われる機関の減速運転状態において、有効圧縮比の低下を抑止して燃焼性を向上させつつ、エンジンストールの発生を回避する。
【解決手段】スロットルバルブがアイドル相当開度ではない燃料供給が行われる減速運転時に、吸気バルブの閉時期が下死点となるバルブタイミングに制御し、スロットルバルブがアイドル相当開度になると、最大速度で遅角側に制御して、バルブオーバーラップの小さいアイドル時の目標バルブタイミングに速やかに移行させる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、吸気バルブのバルブタイミングを制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関し、詳しくは、減速時における吸気バルブのバルブタイミングの制御技術に関する。

特許文献１に開示されるバルブタイミング制御装置では、吸気バルブのバルブタイミングを進角してバルブオーバーラップを大きくしている走行状態から、スロットル弁が閉じられた場合に、バルブタイミングの進角量をゼロ（最遅角位置）としてバルブオーバーラップ量を小さくし、シリンダ内における残留ガス量が少なくなるようにすることで、失火による減速ショックやエンジンストールなどの発生を防止するようにしている。
特開平０８−２３２６９５号公報

ところで、従来では、降坂走行中や定速走行中などで、燃料の供給が行われる減速運転がなされる場合、係る減速運転状態においても、バルブオーバーラップが小となるバルブタイミングに制御されるようにして、耐エンスト性を向上させるようにしていた。
しかし、吸気バルブのバルブタイミングを遅角させてバルブオーバーラップ量を小さくすると、吸気バルブの閉時期が下死点よりも大きく遅れるために、有効圧縮比が低下して燃焼性が悪化し、減速運転中にサージが発生する可能性があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、燃料の供給が行われる機関の減速運転状態において、有効圧縮比の低下を抑止して燃焼性を向上させることを目的とする。

そのため請求項１記載の発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置は、内燃機関への燃料供給が行われる減速運転において、吸気バルブのバルブタイミングをアイドル運転時に比して進角側に制御することを特徴とする。
上記構成によると、吸気負圧が大きいアイドル運転時には、バルブオーバーラップを小さくし、これにより、シリンダ残留ガス量（内部ＥＧＲ量）を少なくして燃焼安定性の確保を図る場合、内燃機関への燃料供給が行われる減速運転においては、前記アイドル運転時のバルブタイミングよりもより進角側に制御することで、吸気バルブの閉時期が下死点から大きく遅れることがないようにし、燃焼の悪化を招く有効圧縮比の低下を防ぐ。

従って、燃料供給が行われる減速運転において、有効圧縮比の低下を抑止してサージの発生を防止できる。
請求項２記載の発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置は、内燃機関への燃料供給が行われる減速運転において、吸気バルブの閉時期が下死点付近になる目標バルブタイミングに基づいて制御することを特徴とする。

上記構成によると、燃料供給が行われる減速運転時には、吸気バルブの閉時期が下死点付近になる目標バルブタイミングに基づいて制御することで、前記減速運転時における有効圧縮比を高くする。
従って、燃料供給が行われる減速運転時に、有効圧縮比の低下による燃焼性の悪化を防ぐことができる。

請求項３記載の発明では、内燃機関への燃料供給が行われる減速運転から、スロットルバルブがアイドル相当開度になったときに、吸気バルブのバルブタイミングを、通常よりも高い応答速度で遅角方向に制御することを特徴とする。
上記構成によると、内燃機関への燃料供給が行われる減速運転では、吸気バルブのバルブタイミングを進角側に制御して有効圧縮比の確保を図るが、スロットルバルブがアイドル相当開度になると、アイドル運転時におけるシリンダ残留ガス量を低下させてアイドル安定性を確保すべく、通常よりも高い応答速度で遅角方向（バルブオーバーラップが小となる側）に制御する。

従って、燃料供給が行われる減速運転でのサージ発生を防止しつつ、スロットルバルブがアイドル相当開度になると速やかにバルブタイミングを遅角させて、バルブオーバーラップが小さくシリンダ残留ガスが少ないバルブタイミングにして、失火による減速ショックの発生やエンジンストールの発生を防止できる。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施形態における車両用内燃機関のシステム構成図である。
図１において、内燃機関１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装され、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。

各気筒の吸気バルブ１０５上流側の吸気ポート１３０には、燃料噴射弁１３１が設けられる。
前記燃料噴射弁１３１は、エンジンコントロールユニット１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、所定圧力に調整された燃料を吸気バルブ１０５に向けて噴射する。

燃焼室１０６内の燃料は、図示省略した点火プラグによる火花点火によって着火燃焼する。
燃焼排気は、燃焼室１０６から排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。
前記吸気バルブ１０５及び排気バルブ１０７は、それぞれ排気側カムシャフト１１０，吸気側カムシャフト１３４に設けられたカムによって開閉駆動されるが、吸気側カムシャフト１３４には、クランクシャフト１２０に対する吸気側カムシャフト１３４の相対位相を変化させることで、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相を連続的に変化させる可変バルブタイミング機構１１３が設けられている。

前記エンジンコントロールユニット１１４は、マイクロコンピュータを含んで構成され、予め記憶されたプログラムに従って各種センサからの検出信号を演算処理することによって、前記電子制御スロットル１０４，可変バルブタイミング機構１１３及び燃料噴射弁１３１などの制御信号を出力する。
前記各種センサとしては、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１１６、機関１０１の吸入空気量Ｑを検出するエアフローメータ１１５、クランクシャフト１２０から基準クランク角位置毎の基準クランク角信号ＲＥＦ及び単位クランク角毎の単位角度信号ＰＯＳを取り出すクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、機関１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９、吸気側カムシャフト１３４から基準カム角毎のカム信号ＣＡＭを取り出すカムセンサ１３２などが設けられている。

ここで、前記クランクシャフト１２０の基準クランク角位置から吸気側カムシャフト１３４の基準カム位置までの位相差を計測することで、前記可変バルブタイミング機構１１３によるバルブタイミングの進角量を検出できるようになっている。
次に、前記可変バルブタイミング機構１１３の構成を、図２〜図８に基づいて説明する。

図２に示すように、前記可変バルブタイミング機構１１３は、前記吸気側のカムシャフト１３４と、このカムシャフト１３４の前端部に必要に応じて相対回動できるように組み付けられ、チェーン（図示せず）を介してクランクシャフト１２０に連係されるタイミングスプロケット３０２を外周に有する駆動リング３０３と、この駆動リング３０３とカムシャフト１３の前方側（図２中左側）に配置されて、両者３０３，３０１の組付角を操作する組付角操作機構３０４と、この組付角操作機構３０４のさらに前方側に配置されて、同機構３０４を駆動する操作力付与手段３０５と、内燃機関の図外のシリンダヘッドとヘッドカバーの前面に跨って取り付けられて組付角操作機構３０４と操作力付与手段３０５の前面と周域を覆う図外のＶＴＣカバーと、を備えている。

駆動リング３０３は、段差状の挿通孔３０６を備えた短軸円筒状に形成され、この挿通孔３０６部分が、カムシャフト１３の前端部に結合された従動軸部材３０７に回転可能に組み付けられている。
そして、駆動リング３０３の前面（カムシャフト１３と逆側の面）には、図３に示すように、対面する平行な側壁を有する３個の径方向溝３０８（径方向ガイド）が駆動リング３０３のほぼ半径方向に沿うように形成されている。

また、従動軸部材３０７は、図２に示すように、カムシャフト１３の前端部に突き合わされる基部側外周に、拡径部が形成されると共に、前記拡径部よりも前方側の外周面に、放射状に突出する三つのレバー３０９が一体に形成され、軸芯部を貫通するボルト３１０によってカムシャフト１３に結合されている。
前記３つのレバー３０９それぞれには、リンク３１１の基端がピン３１２によって軸支連結され、各リンク３１１の先端には前記各径方向溝３０８に摺動自由に係合する円柱状の突出部３１３が一体に形成されている。

前記各リンク３１１は、突出部３１３が径方向溝３０８に係合する状態において、ピン３１２を介して従動軸部材３０７に連結されているため、リンク３１１の先端側が外力を受けて径方向溝３０８に沿って変位すると、駆動リング３０３と従動軸部材３０７とはリンク３１１の作用によって突出部３１３の変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。
また、各リンク３１１の先端部には、軸方向前方側に開口する収容穴３１４が形成され、この収容穴３１４に、後述する渦巻き溝３１５（渦巻き状ガイド）に係合する球面突起３１６ａを有する係合ピン３１６（転動部材）と、この係合ピン３１６を前方側（渦巻き溝３１５側）に付勢するコイルばね３１７とが収容されている。

尚、本実施形態においては、リンク３１１の先端の突出部３１３，係合ピン３１６，コイルばね３１７等によって径方向に変位可能な可動案内部が構成される。
一方、従動軸部材３０７におけるレバー３０９突設位置よりも前方側には、円板状のフランジ壁３１８ａを有する中間回転体３１８が、軸受３３１を介して回転自在に支持されている。

この中間回転体３１８のフランジ壁３１８ａの後面側には、断面半円状の前述の渦巻き溝３１５が形成され、この渦巻き溝３１５に、前記各リンク３１１の先端の係合ピン３１６が転動自在に案内係合されている。
渦巻き溝３１５の渦巻きは、駆動リング３０３の回転方向に沿って次第に縮径するように形成されている。

従って、各リンク３１１先端の係合ピン３１６が渦巻き溝３１５に係合した状態において、中間回転体３１８が駆動リング３０３に対して遅れ方向に相対回転すると、リンク３１１の先端部は径方向溝３０８に案内されつつ、渦巻き溝３１５の渦巻き形状に誘導されて半径方向内側に移動し、逆に、中間回転体３１８が進み方向に相対変位すると、リンク３１１の先端部は半径方向外側に移動する。

本実施形態の組付角操作機構３０４は、以上説明した駆動リング３０３の径方向溝３０８，リンク３１１，突出部３１３，係合ピン３１６，レバー３０９，中間回転体３１８，渦巻き溝３１５等によって構成されている。
前記組付角操作機構３０４は、操作力付与手段３０５から中間回転体３１８に対してカムシャフト１３に対する相対的な回動操作力が入力されると、その操作力が渦巻き溝３１５と係合ピン３１６の係合部を通してリンク３１１の先端を径方向に変位させ、このときリンク３１１とレバー３０９の作用によって駆動リンク３０３と従動軸部材３０７に相対的な回動力を伝達する。

一方、操作力付与手段３０５は、中間回転体３１８を駆動リング３０３の回転方向に付勢するゼンマイばね３１９と、中間回転体３１８を駆動リング３０３の回転方向と逆方向に付勢すべく制動する機構であるヒステリシスブレーキ３２０と、を備えてなり、内燃機関の運転状態に応じてヒステリシスブレーキ３２０の制動力を適宜制御することにより、中間回転体３１８を駆動リング３０３に対して相対回動させ、或いは、この両者の回動位置を維持するようになっている。

前記ゼンマイばね３１９は、駆動リング３０３に一体に取り付けられた円筒部材３２１にその外周端部が結合される一方で、内周端部が中間回転体３１８の円筒状の基部に結合され、全体が中間回転体３１８のフランジ壁３１８ａの前方側スペースに配置されている。
一方、ヒステリシスブレーキ３２０は、中間回転体３１８の前端部にリテーナプレート３２２を介して取り付けられた有底円筒状のヒステリシスリング３２３と、非回転部材である図外のＶＴＣカバーに回転を規制される状態で取り付けられた磁界制御手段としての電磁コイル３２４（アクチュエータ）と、電磁コイル３２４の磁気を誘導する磁気誘導部材であるコイルヨーク３２５と、を備え、電磁コイル３２４が機関の運転状態に応じて前記エンジンコントロールユニット１１４によって通電制御されるようになっている。

ヒステリシスリング３２３は、図６に示すように、外部の磁界の変化に対して位相遅れをもって磁束力が変化する特性（磁気的ヒステリシス特性）を持つヒステリシス材（半硬質材）によって形成され、外周側の円筒壁３２３ａ部分が前記コイルヨーク３２５によって制動作用を受けるようになっている。
コイルヨーク３２５は、電磁コイル３２４を取り囲むように、全体が略円筒形状に形成され、その内周面が軸受３２８を介して従動軸部材３０７の先端部に回転可能に支持されている。

そして、コイルヨーク３２５の後部面側（中間回転体３１８側）には、磁気入出部分が円筒状の隙間をもって向かい合うように周面状の一対の対向面３２６，３２７が形成されている。
また、図４に示すように、コイルヨーク３２５の両対向面３２６，３２７には夫々円周方向に沿って複数の凹凸が連続して形成され、これら凹凸のうちの凸部３２６ａ，３２７ａが磁極（磁界発生部）を成すようになっている。

そして、一方の対向面３２６の凸部３２６ａと他方の対向面３２７の凸部３２７ａとは円周方向に交互に配置され、対向面３２６，３２７相互の近接する凸部３２６ａ，３２７ａがすべて円周方向にずれている。
従って、両対向面３２６，３２７の近接する凸部３２６ａ，３２７ａ間には、電磁コイル２４の励磁によって図７に示すような円周方向に傾きをもった向きの磁界が発生する。

そして、両対向面３２６，３２７間の隙間には前記ヒステリシスリング３２３の円筒壁３２３ａが非接触状態で介装されている。
ここで、このヒステリシスブレーキ３２０の作動原理を図８によって説明する。
尚、図８（ａ）は、ヒステリシスリング３２３（ヒステリシス材）に最初に磁界をかけた状態を示し、図８（ｂ）は、上記（ａ）の状態からヒステリシスリング３２３を変位（回転）させた状態を示す。

図８（ａ）の状態においては、コイルヨーク３２５の対向面３２６，３２７間の磁界の向き（対向面２７の凸部３２７ａから他方の対向面３２６の凸部３２７ａに向かう磁界の向き）に沿うようにヒステリシスリング３２３内に磁束の流れが生じる。
この状態からヒステリシスリング３２３が図８（ｂ）に示すように外力Ｆを受けて移動すると、外部磁界内をヒステリシスリング３２３が変位することになるため、このときヒステリシスリング３２３の内部の磁束は位相遅れをもち、ヒステリシスリング３２３の内部の磁束の向きは、対向面３２６，３２７間の磁界の向きに対してずれる（傾斜する）ことになる。

従って、対向面３２７の凸部３２７ａからヒステリシスリング３２３に入る磁束の流れ（磁力線）と、ヒステリシスリング３２３から他方の対向面３２６の凸部３２６ａに向かう磁束の流れ（磁力線）とが歪められ、このとき、この磁束の流れの歪みを矯正するような引き合い力が対向面３２６，３２７とヒステリシスリング３２３の間に作用し、その引き合い力がヒステリシスリング３２３を制動する抗力Ｆ’として働く。

前記ヒステリシスブレーキ３２０は、以上のようにヒステリシスリング３２３が対向面３２６，３２７間の磁界内を変位するときに、ヒステリシスリング３２３の内部の磁束の向きと磁界の向きのずれによって制動力を発生するものであるが、その制動力は、ヒステリシスリング３２３の回転速度（対向面３２６，３２７とヒステリシスリング３２３の相対速度）に関係なく、磁界の強さ、即ち、電磁コイル３２４の励磁電流の大きさに略比例した一定の値となる。

上記構成を有する可変バルブタイミング機構１１３において、ヒステリシスブレーキ３２０の電磁コイル３２４の励磁をオフにすると、ゼンマイばね３１９の付勢力によって中間回転体３１８が駆動リング３０３に対して機関回転方向に最大限回転し、係合ピン３１６が渦巻き溝３１５の外周側端面３１５ａに突き当たる位置で規制され、この位置が機構上で変更し得る相対位相の最遅角位置となる（図３参照）。

この状態から電磁コイル３２４の励磁をオンとすると、ゼンマイばね３１９の力に抗する制動力が中間回転体３１８に付与されて、中間回転体３１８が駆動リング３０３に対して逆方向に回転し、それによってリンク３１１の先端の係合ピン３１６が渦巻き溝３１５に誘導されることでリンク３１１の先端部が径方向溝３０８に沿って変位し、リンク１１の作用によって駆動リング３０３と従動軸部材３０７の組付角が進角側に変更される。

そして、前記電磁コイル３２４の励磁電流を増大して制動力を増大していくと、最終的には、係合ピン３１６が渦巻き溝３１５の内周側端面３１５ｂに突き当たる位置で規制され、この位置が機構上で変更し得る相対位相の最進角位置となる（図５参照）。
前記最進角位置の状態から電磁コイル３２４の励磁電流が減少して制動力が減少すると、ゼンマイばね３１９の付勢力によって中間回転体３１８が正方向に戻り回転し、渦巻き溝３１５による係合ピン３１６の誘導によってリンク３１１が上記と逆方向に揺動し、駆動リング３０３と従動軸部材３０７の組付角が遅角側に変更される。

このように、クランクシャフト１２０に対するカムシャフト１３の相対位相（吸気バルブ１０５の作動角の中心位相）は、電磁コイル３２４の励磁電流値を制御してヒステリシスブレーキ３２０の制動力を制御することによって任意に変更され、ゼンマイばね３１９の力とヒステリシスブレーキ３２０の制動力とのバランスによってその位相を保持することができる。

更に、本実施形態の可変バルブタイミング機構１１３には、駆動リング３０３側に支持されるロックピン３５１を、渦巻き溝３１５が形成される中間回転体３１８に設けられたピン穴３５２に嵌合させることで、駆動リング３０３に対する中間回転体３１８の相対回転を制限して、係合ピン３１６の径方向溝３０８における位置を固定し、以って、ロックピン３５１とピン穴３５２との嵌合位置で決められる中間位相にロックするロック機構が設けられている。

前記中間位相とは最遅角位置よりも進角される始動時に要求される相対位相である。
前記ロックピン３５１は、ばね力によって中間回転体３１８に向けて突出する方向に付勢されており、エンジンコントロールユニット１１４で制御される電磁アクチュエータ３５３（又は電磁弁で供給油圧が制御される油圧アクチュエータ）により、前記ばね力に抗して駆動リング３０３側に引き戻されるようになっている。

中間回転体３１８がゼンマイばね３１９によって最遅角側に付勢されていることから、前記ロック機構による非ロック状態で、かつ、ヒステリシスブレーキ３２０の制動力が働かない機関の停止時（キースイッチのＯＦＦ時）であるときには、最遅角位置に戻ることになる。
しかし、前記ロック機構によってロックを行えば、機関の停止中に、始動時に要求される相対位相に対応する位置に固定されることになり、次回の始動時には、ロック状態のまま始動させれば、始動時に要求される相対位相（バルブタイミング）での機関運転を始動開始時から実現できることになる。

尚、可変バルブタイミング機構１１３を、上記のような電磁式の機構に限定するものではなく、例えば、特開２００１−０５００６３号公報に開示されるような油圧式の機構を採用することができる。
次に、前記エンジンコントロールユニット１１４による可変バルブタイミング機構１１３の制御、即ち、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相の制御を示す。

本実施形態において、排気バルブ１０７は、作動角及び該作動角の中心位相が一定であるのに対し、吸気バルブ１０５は前記可変バルブタイミング機構１１３によってその作動角の中心位相が進遅角制御され、この結果、図９に示すように、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相が進角されるとバルブオーバーラップが大きくなり、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相が遅角されるとバルブオーバーラップ量は小さくなる。

尚、前記可変バルブタイミング機構１１３の最進角位置では、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣが下死点若しくは下死点よりも前になるように設定されている。
前記エンジンコントロールユニット１１４は、機関負荷及び機関回転速度に応じて設定される目標バルブタイミング（目標進角値）に基づいて前記可変バルブタイミング機構１１３を制御するが、基本的には、低中回転・高負荷時には、バルブタイミングを進角させて充填効率の増大を図り、それ以外の運転領域では相対的にバルブタイミングを遅らせる。更に、アイドル運転時にはシリンダ残留ガス量（内部ＥＧＲ量）の増大による燃焼安定性の低下を防止すべく、バルブオーバーラップが小さくなるようにバルブタイミングを遅角させる。

更に、本願発明に特徴的に制御として、減速運転時に図１０のフローチャートに示すようにして、吸気バルブ１０５のバルブタイミングを制御する。
図１０のフローチャートにおいて、ステップＳ１１では、機関回転速度及び／又は車速が所定速度以上で減少変化しているか否かを判断することで、減速運転状態であるか否かを判断する。

そして、減速運転状態ではないと判断されたときには、ステップＳ１２へ進み、通常に、機関負荷・機関回転速度に応じた目標バルブタイミングに基づいて前記可変バルブタイミング機構１１３をフィードバック制御する。
尚、機関回転速度は、クランク角センサ１１７からの検出信号に基づいて算出され、また、機関負荷は、例えば、機関回転速度・吸入空気量等から算出される燃料噴射弁１３１の燃料噴射量から判断される。

一方、減速運転状態であると判断すると、ステップＳ１３へ進み、スロットルバルブ１０３ｂがアイドル相当開度になっているか否かを判断する。
前記スロットルバルブ１０３ｂがアイドル相当開度であるか否かは、スロットルセンサ１１８で検出されるスロットルバルブ１０３ｂの開度が、アイドル学習位置になっているか否かで判断される。

前記アイドル学習位置とは、アイドル時の要求吸入空気量となっている状態でのスロットルセンサ１１８の検出出力を学習した値である。
尚、アクセルと機械的に連動してスロットルバルブが開閉する機関であっても良く、その場合には、スロットルバルブの全閉位置でオンとなるアイドルスイッチを設け、前記ステップＳ１３で前記アイドルスイッチがオンであるか否かを判断させることができる。

スロットルバルブ１０３ｂがアイドル相当開度でない減速運転状態、即ち、燃料噴射弁１３１による燃料噴射（機関への燃料供給）が行われる減速運転状態であるときには、ステップＳ１４へ進む。
本実施形態における内燃機関１０１では、スロットルバルブ１０３ｂがアイドル相当開度であって、機関回転速度が所定回転以上であるときに、燃料噴射弁１３１による燃料噴射を停止させる所謂減速燃料カットが行われるように予めプログラムされている。

ここで、スロットルバルブ１０３ｂがアイドル相当開度でない場合には、前記減速燃料カットは行われないから、ステップＳ１３でスロットルバルブ１０３ｂがアイドル相当開度でないと判断されたときには、減速運転状態ではあるものの、燃料噴射が行われる運転状態であると判断される。
そして、燃料噴射が行われる減速運転状態においてはステップＳ１４へ進み、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣが下死点ＢＤＣとなるバルブタイミング（進角値）を目標として、可変バルブタイミング機構１１３をフィードバック制御させる。

一方、スロットルバルブ１０３ｂがアイドル相当開度になっている場合には、ステップＳ１５へ進み、アイドル時の目標であるバルブオーバーラップが小となる目標バルブタイミング（例えば最遅角位置）に向けて可変バルブタイミング機構１１３を遅角側に最大速度で制御する。
即ち、スロットルバルブ１０３ｂがアイドル相当開度になる前のスロットルバルブ１０３ｂの開度が減少しつつある減速状態では、アイドル時の要求よりも吸気バルブ１０５のバルブタイミングを進角側に制御することで、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣが下死点ＢＤＣになるように制御し、スロットルバルブ１０３ｂがアイドル相当開度になると、アイドル運転に備えてバルブオーバーラップをより小とすべく、最大速度で遅角方向に制御する。

スロットルバルブ１０３ｂがアイドル相当開度になる前の減速運転状態では、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣが下死点ＢＤＣとなるような進角状態に制御することで、有効圧縮比を高く確保でき、これによって、燃焼性の悪化によるサージの発生を防止できる。更に、バルブオーバーラップを比較的大きくすることによってシリンダ残留ガス（内部ＥＧＲ）を多くして、ポンピングロスの低下や比熱比の増大を図れる。

但し、上記のような進角されバルブオーバーラップの大きい状態のまま、アイドル運転に移行すると、シリンダ残留ガス量（内部ＥＧＲ量）が過多となって失火によるラフアイドルやエンジンストールを生じさせることになってしまうため、スロットルバルブ１０３ｂがアイドル相当開度になると、通常よりも早い最大速度で遅角側に制御して、バルブオーバーラップが小となるバルブタイミングに速やかに移行させ、失火によるラフアイドルやエンジンストールの発生を防止する（図１１参照）。

最大速度（通常よりも高い応答速度）での遅角方向への制御は、例えば、目標進角値と実際の進角値との偏差に応じて電磁コイル３２４の励磁電流をフィードバック制御するときのゲインを変更する他、フィードバック制御によって励磁電流を徐々に減少させる制御に代えて、電磁コイル３２４の励磁電流をステップ的に遮断して、ゼンマイばね３１９の付勢力によって一挙に最遅角側に戻す制御を行わせることなどが含まれる。

ここで、本実施形態の電磁式の可変バルブタイミング機構１１３であれば、一般的に油圧式の可変バルブタイミング機構に比べて動作速度が速いため、エンジンストールの発生を防止するのに必要充分な速度で、閉時期ＩＶＣを下死点とする進角側のバルブタイミングからアイドル運転時に要求されるバルブオーバーラップが小となる遅角側のバルブタイミングにまで変化させることができる。

但し、油圧式の可変バルブタイミング機構であっても、必要な動作速度を確保できる場合があり、適用できる可変バルブタイミング機構は、電磁式のものに限定されない。
ところで、上記実施形態では、燃料噴射が行われる減速運転状態において吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣが下死点ＢＤＣになるようなバルブタミングに制御させたが、燃料噴射が行われる減速運転状態において必要充分な有効圧縮比を確保できる下死点付近の所定範囲内に閉時期ＩＶＣが設定されるバルブタイミングであれば良く、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣの目標は、下死点ＢＤＣに限定されるものではない。

ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
電磁コイルの励磁によって発生する制動力によってクランクシャフトに対するカムシャフトの相対位相を変化させる機構によって、前記吸気バルブのバルブタイミングを制御す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。

かかる構成によると、吸気バルブのバルブタイミングを比較的早い応答で変化させることができるため、内燃機関への燃料供給が行われる減速運転において、前記吸気バルブのバルブタイミングをアイドル運転時に比して進角側に制御しても、その後速やかにバルブタイミングを遅角させてオーバーラップを小にでき、エンジンストールの発生を確実に防止できる。
（ロ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記内燃機関への燃料供給が行われる減速運転が、スロットルバルブがアイドル相当開度よりも開いていて、かつ、機関回転速度及び／又は車速が減少変化している状態であ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。

かかる構成によると、スロットルがアイドル相当開度よりも開いていて、かつ、機関回転速度及び／又は車速の減少変化している減速運転状態であり、所謂減速燃料カットが行われないときには、アイドル運転時に比してバルブタイミングを進角側に制御して、有効圧縮比の低下による燃焼性の悪化を防止する。
（ハ）内燃機関の吸気バルブのバルブタイミングを制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
スロットルバルブがアイドル相当開度よりも開いている内燃機関の減速運転時に、アイドル時の目標バルブタイミングよりも進角した目標バルブタイミングに制御し、スロットルバルブがアイドル相当開度になると、アイドル時の目標バルブタイミングに向けて制御す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。

かかる構成によると、減速運転状態であっても直ぐにアイドル運転時に適合するバルブオーバーラップ小となる目標に向けての制御を開始させるのではなく、スロットルバルブがアイドル相当開度よりも開いていれば、アイドル時よりも進角側で閉時期が下死点により近く、有効圧縮比が大きくなる側に制御させ、スロットルバルブがアイドル相当開度になってから、アイドル時に適合する目標へ向けて制御させる。

実施形態における内燃機関のシステム構成図。 実施形態における可変バルブタイミング機構を示す断面図。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。 図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図。 上記可変バルブタイミング機構の作動状態を示す図３と同様の断面図。 上記可変バルブタイミング機構のヒステリシス材の磁束密度−磁界特性を示すグラフ。 図４の部分拡大断面図。 図７の部品を直線状に展開した模式図であり、初期状態（ａ）とヒステリシスリングが回転したとき（ｂ）の磁束の流れを示す図。 上記可変バルブタイミング機構によるバルブタイミングの変化を示す図。 実施形態における減速運転時のバルブタイミング制御を示すフローチャート。 実施形態における減速運転時のバルブタイミング制御の特性を示すタイムチャート。

符号の説明

１０１…内燃機関、１０５…吸気バルブ、１１３…可変バルブタイミング機構、１１４…エンジンコントロールユニット、１１７…クランク角センサ、１１８…スロットルセンサ、１１９…水温センサ、１２０…クランクシャフト、１３２…カムセンサ、１３４…カムシャフト

Claims (3)

1. 内燃機関の吸気バルブのバルブタイミングを制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記内燃機関への燃料供給が行われる減速運転において、前記吸気バルブのバルブタイミングをアイドル運転時に比して進角側に制御す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。
2. 内燃機関の吸気バルブのバルブタイミングを制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記内燃機関への燃料供給が行われる減速運転において、前記吸気バルブの閉時期が下死点付近になる目標バルブタイミングに基づいて制御す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。
3. 前記内燃機関への燃料供給が行われる減速運転から、スロットルバルブがアイドル相当開度になったときに、前記吸気バルブのバルブタイミングを、通常よりも高い応答速度で遅角方向に制御することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

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